JP4051887B2

JP4051887B2 - 車速制限装置

Info

Publication number: JP4051887B2
Application number: JP2001066396A
Authority: JP
Inventors: 裕林
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002266665A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定速度を超えた場合に、アクセル開度とは無関係に電子制御式スロットルバルブによりスロットル開度を制御して車速を制限する、車速制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車では、車速を所定の上限速度以下に抑制すべく、車速が所定速度を超えると燃料カットが行なわれているが、燃料カットを行なうと、高速走行時にエンジン出力トルクが急激に低下するため減速ショックが生じる。このため、電子制御式スロットルバルブ（ＥＴＶ）を有する自動車では、アクセル開度とは無関係にスロットル開度を絞って吸気量を減少させることにより、減速ショックを抑制してドライバビリティや安全性を確保しながら車速を制限することが従来より種々開発／提案されている。
【０００３】
このような技術として、例えば特開平５−２６０６３号公報にフォークリフトに適用された技術（従来技術１）が開示されている。この技術では、車速が予め設定された所定速度に達した場合には、エンジン回転速度を、所定速度に対応する目標エンジン回転速度に保持させるべく、ＥＴＶの開度を所定開度に制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には、以下のような課題がある。
つまり、一般的に、フォークリフトは主として特定の敷地内で作業を行なうのに対し、自動車は不特定の場所を走行するため、傾斜の急な下り坂を走行することもある。スロットル開度が、平地においては所定速度に対応する所定開度よりも小さかったとしても、急な下り坂を走行している場合には車速が所定速度を超えることがあり、このような場合、スロットル開度が上記所定開度に開かれると却って車速を上昇させてしまうこととなる。
【０００５】
走行路の傾斜に応じて上記所定開度を設定することも考えられるが、この場合、走行路の傾斜を検出するセンサが必要となり、また、制御も複雑になるので、コストが掛かってしまう。
ところで、特開平１１−１０５５８０号公報にも車速制限に関する技術が開示されている。この技術は、ＥＴＶを使用したものではないが、車速が所定速度に達した場合、燃料カットを行なう前に、スロットルバルブとは別に吸気通路に介装されたスワールコントロールバルブや過給器に対するバイパスバルブの作動を制御して吸気量を減少させて車速を抑制するものである。これにより、減速ショックの大きい燃料カットを極力回避しつつ車速を所定の上限速度以下に保持するようにしている。
【０００６】
このような動作を１つのＥＴＶにより実現しようとすると、ＥＴＶ開度（スロットル開度）は、車速が所定速度よりも低い時は、アクセル開度に対応した目標アクセル開度に制御され、車速が所定の上限速度以上の時は、アクセル開度とは関係無しに所定開度に制御されることとなる。即ち、上記従来技術１と略同様の制御が行なわれることとなり、同様の課題が生じることとなる。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、走行路の傾斜に応じた車速制限を低コストで実現できるようにした、車速制限装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の車速制限装置では、制御手段により、車速検出手段からの検出情報に基づき、車速が第１所定速度を超えた場合には、先ず、電子制御式スロットルバルブの開度が、アクセル開度と対応する目標スロットル開度及び予め設定された車速制限スロットル開度の内の何れか小さい開度に制御されて車速が制限される。そして、車速の制限の開始後、所定時間内に車速が所望の速度に減速されなかった場合、あるいは、車速が第１所定速度よりも高く設定された第２所定速度を超えた場合には、燃料カットが行なわれて車速が制限される。
【０００９】
請求項２記載の本発明の車速制限装置では、車速制限スロットル開度が、車速制限の開始からの時間経過に応じて減少するように設定される。
請求項３記載の本発明の車速制限装置では、車速制限スロットル開度が、平地走行時における第１所定速度に対応する目標スロットル開度よりも小さくなるように設定される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態としての車速制限装置について示す図である。なお、本実施形態では、内燃機関に、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関（筒内噴射エンジン、以下、単にエンジンとも言う）を適用した例を示す。
【００１１】
本車速制限装置がそなえられる筒内噴射エンジンは、図１に示すように構成されており、燃焼室１には、吸気通路２および排気通路３が連通しうるように接続されており、吸気通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって、排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって、それぞれ連通制御されるようになっている。
また、吸気通路２には、エアクリーナ２ａ，吸入空気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）２ｂ，吸入空気量を制御するスロットルバルブ２ｃ，スロットルバルブ２ｃの開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２ｄが設けられており、スロットルバルブ２ｃは、アクセルペダルの踏込量とは独立して作動可能な電子制御式スロットルバルブ（ＥＴＶ）により構成されている。
【００１２】
また、排気通路３には、排気中のＯ₂濃度を検出するＯ₂センサ３ａ，排気浄化用触媒としての三元触媒（以下、単に触媒とも言う）６及び図示しないマフラが設けられている。また、燃焼室１には、インジェクタ８が燃焼室１へ燃料を直接噴射すべくその開口を燃焼室１に臨ませるように配置されている。
このような構成により、スロットルバルブ２ｃの開度に応じエアクリーナ２ａを通じて吸入された空気が、吸気弁４の開放により燃焼室１内に吸入され、燃焼室１内のピストン上面に形成された半球状の凹部１ａにより縦渦（逆タンブル流）に生成されて、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０からの信号に基づいてインジェクタ８から噴射された燃料と混合されるようになっている。そして、ＥＣＵ２０からの信号により燃焼室１内で点火プラグ７を適宜のタイミングでこの混合気に点火を行なうことにより、この混合気を燃焼させてエンジントルクを発生させるようになっている。燃焼後の排気は、燃焼室１内から排気通路３へ排出され、触媒６で浄化されてから、マフラで消音されて排出されるようになっている。
【００１３】
また、このエンジンには、上述したＡＦＳ２ｂ，ＴＰＳ２ｄ，Ｏ₂センサ３ａの他に、例えば、クランクシャフト９に付設されたクランク角センサ９ａや、車速センサ（車速検出手段）１０や、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）１１等の種々のセンサが設けられており、これらのセンサからの検出情報がＥＣＵ２０へ送られるようになっている。
【００１４】
筒内噴射エンジンについてさらに説明すると、筒内噴射エンジンでは、このように燃焼室１内で吸入空気を逆タンブル流に生成することにより、点火プラグ７近傍に少量の燃料を集めて層状燃焼させ、混合気全体としては極めてリーンな空燃比での燃焼（希薄燃焼）が可能となっている。そして、筒内噴射エンジンは、燃料噴射の態様として、このようにリーンな空燃比下で運転を行なうリーン運転モードと、空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍となるようにＯ₂センサ３ａからの検出情報等に基づいてフィードバック制御を行なうストイキ運転モードと、リッチな空燃比で運転を行なうリッチ運転モードとが設けられている。なお、リーン運転モードでの運転をリーン運転、ストイキ運転モードでの運転をストイキ運転、リッチ運転モードでの運転をリッチ運転という。
【００１５】
そして、このような運転モードの選択及び目標空燃比の設定は、ＥＣＵ２０により運転状態に応じて行なわれるようになっている。つまり、ＥＣＵ２０は、ＴＰＳ２ｄ及びクランク角検出手段９ａの検出情報に基づきエンジン負荷Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅ（運転状態）を計算し、この運転状態に応じてエンジンの運転モードを設定するようになっており、エンジン負荷Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅが大きくなるほど、リーン運転，ストイキ運転，リッチ運転の順に運転モードを設定するようになっている。
【００１６】
さて、本発明の一実施形態としての車速制限装置について説明すると、本車速制限装置は、上述した車速センサ１０と、ＥＣＵ２０内の機能として構成される車速制限手段（制御手段）２１とをそなえて構成されている。車速制限手段２１は、車速Ｖが、予め設定された所定の上限速度Ｖ_MAXを超えないように車速制限を行なうものであり、車速センサ１０により検出された車速情報に基づいて、スロットル開度θ_Tを所定のスロットル開度θ_T,0に制御して吸気量を絞る（以下、これを吸気量制限という）か、又は、インジェクタ８の作動を制御して燃料カットを行なうことにより、上記車速制限を行なうようにしている。
【００１７】
具体的には、車速Ｖが第１所定速度Ｖ₁（例えば１８４ｋｍ／ｈ）以上になると、まず、吸気量制限を用いて車速制限制御が開始されるようになっており、この吸気量制限は、制限開始後、所定時間ｔ₁（例えば５秒）以内に車速Ｖが、第１所定速度Ｖ₁よりも低めに設定された第３所定速度Ｖ₃（例えば１７８ｋｍ／ｈ）以下になるか、或いは、所定時間ｔ₁経過後に、第１所定速度Ｖ₁よりも低め且つ第３所定速度Ｖ₃よりも高めに設定された第４所定速度Ｖ₄（例えば１８２ｋｍ／ｈ）未満であれば車速Ｖは十分に制限されたとして終了するようになっている。
【００１８】
一方、吸気量制限制御を開始してから所定時間ｔ₁（例えば５秒）経過しても、車速Ｖが第４所定速度Ｖ₄以上であれば、吸気量制限による車速低減効果がないとして燃料カットが開始され、車速Ｖが第５所定速度Ｖ₅（例えば１７４ｋｍ／ｈ）以下になるまで持続されるようになっている。
さらに、吸気量制限制御中に、車速Ｖが第１所定速度Ｖ₁よりも高い第２所定速度Ｖ₂（例えば１９０ｋｍ／ｈ）以上になると、このままでは車速Ｖが所定の上限速度Ｖ_MAXを超えてしまう虞があるとして、燃料カットが直ちに開始されるようになっている。
【００１９】
つまり、車速制限を行なうに当たり、先ず吸気量制限により車速を減速させ、所定期間ｔ₁内に吸気量制限により顕著な車速減速効果が得られなかった場合、或いは、車速が高いため急速な減速を行なわなければならない時に限定して、減速効果を優先して燃料カットを行なうようにしているのである。
ここで、本発明の大きな特徴である吸気量制限について説明すると、この吸気量制限は、上述したように、車速Ｖが第１所定速度Ｖ₁以上になると、吸気量の絞りを目的にスロットル開度θ_Tをアクセル開度とは無関係に所定スロットル開度θ_T,0に制御するものである。
【００２０】
車速制限の行なわれない通常走行中は、ＡＰＳ１１により検出されたアクセル開度（実アクセル開度）θ_A,1とランク角センサ９ａに基づき演算されるエンジン回転速度Ｎｅとから目標エンジン負荷Ｐｅ₀が決定され、この目標エンジン負荷Ｐｅ₀からスロットル開度が決定されるようになっている。ここでは、このような通常の手順にしたがって、実アクセル開度θ_A,1と所定の車速制限アクセル開度θ_A,LIMとを比較して、これらの内の何れか小さい方のアクセル開度と、エンジン回転速度Ｎｅとから目標エンジン負荷Ｐｅ₀を設定し、この目標エンジン負荷Ｐｅ₀から所定スロットル開度θ_T,0を設定するようになっている。
【００２１】
つまり、車速制限が行なわれる際、スロットル開度θ_Tは、実アクセル開度θ_A,1に対応する目標スロットル開度θ_T,1及び車速制限アクセル開度θ_A,LIMに対応する車速制限スロットル開度θ_T,LIMの内の何れか小さい方の開度に制御されるようになっているのである。
そして、これにより、傾斜の急な坂道を下っている際に車体を加速させてしまうことを防止できるようになっている。つまり、従来技術の課題として上述したように、吸気量制限を行なうための所定スロットル開度θ_T,0を一定にすると、急な傾斜の坂道を下っている場合、車速が所定速度を超えた時にスロットル開度θ_Tを所定スロットル開度θ_T,0になるように制御すると却ってスロットル開度θ_Tを実アクセル開度θ_T,1に対応する目標スロットル開度θ_T,1よりも大きくして車体を加速させてしまう虞がある。
【００２２】
そこで、本車速制限装置では、所定スロットル開度θ_T,0として、実アクセル開度θ_A,1と対応する目標スロットル開度θ_T,1、及び、車速制限アクセル開度θ_A,LIMと対応する車速制限スロットル開度θ_T,LIMの内の何れか小さい開度を選択することで、このような傾斜の急な坂道を下っている際に車体を加速させてしまうことを防止しているのである。
【００２３】
また、ここでは、車速制限アクセル開度θ_A,LIMは、例えば下式（１）に示すように設定され、車速制限アクセル開度θ_A,LIMひいては車速制限スロットル開度θ_T,LIMは、車速制限制御の開始（具体的には吸気量制限開始）時点からの経過時間ｔに応じて減少して設定されるようになっている。このような設定により、車速制限開始時の減速の度合いを小さめにして車体に発生するショックを抑制でき、また、経過時間ｔに応じて減速の度合いを徐々に大きくして効果的に車速制限を行なえるようにしている。
【００２４】
θ_A,LIM＝α−ｔ×（α−β）／ｔ₁，（但し、α＞β） …（１）
上式（１）により、車速制限アクセル開度θ_A,LIMは、制御開始時には最大値としてαに、吸気量制限制御の最大継続時間ｔ₁には最小値としてβに設定されるようになっている。
【００２５】
車速に換算すると、上式（１）中のαは、例えば平地（傾斜のない平坦な走行路）走行時の車速１８０ｋｍ／ｈに相当するアクセル開度として設定され、βは、例えば平地走行時の車速１４０ｋｍ／ｈに相当するアクセル開度として設定されるようになっている。
α，βは、マッチングパラメータであり、設計条件に応じて適宜設定されるものである。但し、少なくとも平地走行時には、車速Ｖが第１所定速度（ここでは１８４ｋｍ／ｈ）Ｖ₁を超えた時、車速制限アクセル開度θ_A,LIMが実アクセル開度θ_A,1よりも小さく設定される（即ち、車速制限スロットル開度θ_T,LIMが目標スロットル開度θ_T,1よりも小さく設定される）ようにして、吸気量ひいては車速を制限する必要がある。つまり、平地走行時における第１所定速度に対応するスロットル開度θ_Tよりも、車速制限スロットル開度θ_T,LIMは小さくなるように設定しなければならない。
【００２６】
なお、本発明の車速制限装置では、スロットル開度θ_Tが、実アクセル開度θ_A,1に対応する目標スロットル開度θ_T,1と車速制限スロットル開度θ_T,LIMとの内の何れか小さい方の開度に制御されるように構成されていれば良い。したがって、車速制限アクセル開度θ_A,LIMに代えて、車速制限エンジン負荷Ｐｅ_LIMを設定し、この車速制限エンジン負荷Ｐｅ_LIMと実アクセル開度θ_A,1に対応する目標エンジン負荷Ｐｅ₀との内の何れか小さい方のエンジン負荷に基づき所定スロットル開度θ_T,0を設定するようにしても良いし、勿論、車速制限スロットル開度θ_T,LIMを直接設定するとともに通常走行時には目標スロットル開度θ_T,1に基づいてＥＴＶ２ｃを制御するようにし、一方、車速が第１所定速度Ｖ₁以上になった場合には、車速制限スロットル開度θ_T,LIMと目標スロットル開度θ_T,1との内の何れか小さい方の開度を所定スロットル開度θ_T,0として選択するように構成しても良い。
【００２７】
本発明の一実施形態としての車速制限装置は、上述したように構成されており、例えば図２に示すようにして制御が行なわれる。
つまり、先ず、ステップＳ１０で、車速センサ１０の検出結果に基づき、車速Ｖが第１所定速度Ｖ₁（例えば１８４ｋｍ／ｈ）以上であるか否かが判定され、車速Ｖが第１所定速度Ｖ₁以上であればステップＳ２０に進みタイマがスタートされ、さらにステップ３０へ進み、一方、車速Ｖが第１所定速度Ｖ₁よりも低ければ、車速制限を行なわずにリターンする
ステップＳ３０では、ＡＰＳ１１により検出された実アクセル開度θ_A,1と上式（１）より決定された車速制限アクセル開度θ_A,LIMとが比較され、これらのアクセル開度の内の何れか小さい方のアクセル開度とエンジン回転速度Ｎｅとから目標エンジン負荷Ｐｅが決定され、さらに、この目標エンジン負荷Ｐｅから、所定スロットル開度θ_T,0が決定される。そして、この所定スロットル開度θ_T,0になるようにＥＴＶ２ｃの作動が制御されて吸気量制限による車速制限が開始され、ステップＳ４０へ進む。
【００２８】
そして、Ｓ４０では、車速Ｖが第２所定速度Ｖ₂（例えば１９０ｋｍ／ｈ）以上であるか否かが判定され、車速Ｖが第２所定速度Ｖ₂以上であれば直ぐにも所定の最高速度Ｖ_MAXを超えてしまう虞があるとして、図示しないステップによりタイマがリセットされた後、ステップＳ１００に進み直ちに燃料カットが開始される。一方、車速Ｖが第２所定速度Ｖ₂以上でなければステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、車速Ｖが第３所定速度Ｖ₃（例えば１７８ｋｍ／ｈ）以下であるか否かが判定され、車速Ｖが第３所定速度Ｖ₃以下であれば、ステップＳ８０に進みタイマ（吸気量制限経過時間ｔ）がリセットされた後、リターンし、一方、車速Ｖが第３所定速度Ｖ₃よりも高速であれば、ステップＳ６０に進む。
【００２９】
ステップＳ６０では、ステップＳ３０で吸気量制限が開始されてから所定時間ｔ₁が経過したか否か（吸気量制限経過時間ｔが所定時間ｔ₁以上であるか否か）が判定され、所定時間ｔ₁が経過していなければステップＳ３０に進み、所定スロットル開度θ_T,0が再設定されるとともに吸気量制限が引き続き行なわれる。一方、所定時間ｔ₁が経過していれば、ステップＳ７０に進み、車速Ｖが第４所定速度Ｖ₄（例えば１８２ｋｍ／ｈ）以上であるか否かが判定され、第４所定速度Ｖ₄以上であれば、吸気量制限により十分に車速を制限できなかったとしてステップ１００に進み燃料カットが行なわれ、第４所定速度Ｖ₄よりも低速であれば、車速は十分に制限されたとして、ステップＳ８０でタイマ（吸気量制限経過時間ｔ）がリセットされた後、リターンする。
【００３０】
また、ステップＳ１００に進み燃料カットが開始されると、ステップＳ１１０に進み、車速Ｖが第５所定速度Ｖ₅（例えば１７４ｋｍ／ｈ）以下であるか否かが判定され、車速Ｖが第５所定速度Ｖ₅以下でなければ、ステップＳ１００に戻り、燃料カットが引き続き行なわれ、一方、車速Ｖが第５所定速度Ｖ₅以下であれば、車速は十分に低下したとして、リターンする。つまり、車速Ｖが第５所定速度Ｖ₅以下になるまで燃料カットが行なわれるのである。
【００３１】
このように、本車速制限装置によれば、車速制限が行なわれる際には、燃料カットを行なう前に、スロットル開度θ_Tを所定スロットル開度θ_T,0に制御することにより先ず吸気量制限が行なわれるので、燃料カットによる減速ショックをできるだけ回避しつつ車速制限を行なえるという利点がある。
また、本車速制限装置では、所定スロットル開度θ_T,0として、実アクセル開度θ_A,1と対応する目標スロットル開度θ_T,1、及び、車速制限アクセル開度θ_A,LIMと対応する車速制限スロットル開度θ_T,LIMの内の何れか小さい開度が選択されるので、上述したように傾斜の急な坂道を下っている際に、却って車体を加速させてしまうことを防止できる。
【００３２】
また、走行路の傾斜を検出する手段を設けずに、低コストにこのような効果が得られるという利点もある。
また、吸気量制限制御が開始されてからの経過時間ｔ₁に応じて、車速制限アクセル開度θ_A,LIMひいては車速制限スロットル開度θ_T,LIMが減少するので、車速制限開始時には比較的緩やかに吸気量制限が行なわれて減速ショックが発生することが抑制され、また、徐々に減速の度合いを上昇させて効果的に減速を行なえるという利点がある。
【００３３】
なお、本発明の車速制限装置は、上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行なうことが可能である。
例えば、上述の実施形態では、車速制限スロットル開度θ_T,LIMを、車速制限制御（吸気量制限制御）が開始されてからの経過時間ｔ₁に応じて減少させるように構成しているが、経過時間ｔ₁に関わらず一定としても良い。
【００３５】
また、上述の実施形態では、本発明の車速制限装置を、筒内噴射内燃機関に適用した例を説明したが、本発明の車速制限装置は、吸気ポート噴射内燃機関にも適用しうるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の車速制限装置によれば、車速が第１所定速度を超えた場合には、電子制御式スロットルバルブの開度が、アクセル開度と対応する目標スロットル開度及び予め設定された車速制限スロットル開度の内の何れか小さい開度に制御されるので、急な傾斜の坂道を下っているため、目標スロットル開度が車速制限スロットル開度よりも小さいのにもかかわらず車速が第１所定速度を超えてしまうような場合に、電子制御式スロットルバルブの開度を車速制限スロットル開度に上げて却って加速させてしまうことを防止でき、さらに、走行路の傾斜を検出する検出手段を設けずに低コストで上記制御を行なうことができるので、走行路の傾斜に応じた車速制限を低コストで実現できるという利点がある。
【００３７】
請求項２記載の車速制限装置によれば、車速制限スロットル開度が、時間経過に応じて減少するように設定されるので、車速制限開始時の減速ショックを抑制でき、且つ徐々に車速制限の度合いを高めて効果的に車速を制限できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての車速制限装置及び車速制限装置が装備される内燃機関の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態としての車速制限装置の制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
２ｃ電子制御式スロットルバルブ（ＥＴＶ）
１０車速センサ（車速検出手段）
２０ＥＣＵ（電子制御ユニット）
２１車速制限手段（制御手段）

Claims

アクセル開度とは無関係に開度を調整しうる電子制御式スロットルバルブと、
車速を検出する車速検出手段と、
該電子制御式スロットルバルブのスロットル開度を所定の開度に制御して吸気量を絞るか、または、燃料カットを行なうかにより、該車速を制限する制御手段とをそなえ、
該制御手段は、該車速検出手段からの検出情報に基づき、該車速が第１所定速度を超えた場合には、先ず、該スロットル開度を、該アクセル開度と対応する目標スロットル開度及び予め設定された車速制限スロットル開度の内の何れか小さい開度に制御して該車速を制限し、該車速の制限を開始後、所定時間内に該車速が所望の速度に減速されなかった場合、あるいは、該車速が該第１所定速度よりも高く設定された第２所定速度を超えた場合には、燃料カットを行なって該車速を制限する
ことを特徴とする、車速制限装置。
該車速制限スロットル開度が、該車速制限の開始からの時間経過に応じて減少するように設定される
ことを特徴とする、請求項１記載の車速制限装置。
該車速制限スロットル開度が、平地走行時における第１所定速度に対応する目標スロットル開度よりも小さくなるように設定される
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車速制限装置。