JP4072464B2 - Vehicle speed limiter - Google Patents

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JP4072464B2
JP4072464B2 JP2003154659A JP2003154659A JP4072464B2 JP 4072464 B2 JP4072464 B2 JP 4072464B2 JP 2003154659 A JP2003154659 A JP 2003154659A JP 2003154659 A JP2003154659 A JP 2003154659A JP 4072464 B2 JP4072464 B2 JP 4072464B2
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車速制限装置(スピードリミッタデバイス)に関するものであり、詳しくは圧縮天然ガス(CNG)など気体燃料を使用するエンジンを搭載する車両に好適な車速制限装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン車両において、制限車速を上限に車両の加速を規制するものでないが、定速走行の要求が発生すると、実車速をそのときの目標車速に保つようにエンジンの燃料噴射量を制御するものが開示される(特許文献1)。
【0003】
ディーゼルエンジンをオットーサイクルエンジンに転用した圧縮天然ガスエンジン(CNGエンジン)において、アクセルペダルに応動するスロットル弁(メインスロットル弁)と、駆動装置によって駆動(開閉)されるサブスロットル弁と、エンジン回転数に応じたエンジントルクが所定値を超えないように最大スロットル開度を制御する手段と、を備えるものが開示される(特許文献2)。サブスロットル弁は、通常は全開状態に保持され、エンジンの最大出力が達成されるポイントをエンジン回転数が超えると、メインスロットル開度が最大スロットル開度を超える場合、エンジン回転数の上昇に伴って徐々に開度が小さくなり、エンジン回転数が最大許容回転に至るときに全閉となるように制御される。つまり、定速走行(特許文献1、参照)において、実車速を目標車速(一定値)に保つように制御するものでなく、エンジンの機械的強度との関係からエンジンの出力を制限するのである。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−216729号
【特許文献2】
実開平6−73346号
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、CNGエンジンのようなオットーサイクルエンジンを搭載する車両において、サブスロットル弁を使用することにより、車両の加速を既定値に規制しえる車速制限装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、アクセル操作に応動するメインスロットル弁と、吸入空気量に相応する燃料量をメインスロットル上流に供給する手段と、を備えるエンジンを原動機として搭載する車両において、エンジンに吸入される混合気量を抑えるためのサブスロットル弁と、を備え、実車速が制限車速を超えないようにサブスロットル弁を制御する手段として、車速制限が効かない開度領域と車速制限を効かせる開度領域との境に開度の急変領域を持つような特性から実車速およびメインスロットル開度に応じた基本サブスロットル開度を求める手段と、実車速が制限車速よりも所定値だけ低い判定車速以上のときに制限車速と実車速との偏差を0に収束させるようにサブスロットル開度の補正分をフィードバック制御する手段と、基本サブスロットル開度およびフィードバック補正分に基づいてサブスロットル弁を制御する手段と、を備え、実車速の検出手段の故障を判定するとサブスロットル弁の制御を切り替えてエンジン回転数に応じたサブスロットル開度にバックアップ制御する手段として、エンジン回転数の検出手段と、エンジンから駆動輪への動力伝達の断続を検出する手段と、これらの検出信号に基づいて実車速の検出手段が故障かどうかを判定する手段と、その故障判定時にサブスロットル弁の制御を切り替えて、エンジン回転数の検出信号に基づいてバックアップ用の特性から求められるエンジン回転数に応じたサブスロットル開度に制御する手段と、を備える、ことを特徴とする
【0007】
第2の発明は、第1の発明に係る車速制限装置において、前記車速検出手段の故障判定時にサブスロットル弁の制御を切り替えてエンジン回転数の検出信号に基づいてバックアップ用の特性から求められるエンジン回転数に応じたサブスロットル開度に制御する手段は、制限車速よりも所定値だけ低い判定車速に達する可能性のあるエンジン回転数の下限値に設定の判定回転とエンジン回転数の検出信号とを比較してエンジン回転数≧判定回転を条件にサブスロットル弁のバックアップ制御を実行する、ことを特徴とする
【0008】
第3の発明は、第1の発明または第2の発明に係る車速制限装置において、エンジンの燃料は、圧縮天然ガスなどの気体燃料である、ことを特徴とする
【0011】
【発明の効果】
第1の発明〜第3の発明においては、サブスロットル弁およびその制御手段により、実車速が制限車速を超えないようにエンジンへの混合気量を抑える車両スピードガバナ特性が創り出せるのである。エンジンへの混合気量は、車速制限が効かない車速領域においては、アクセル操作に連動するメインスロットル弁の開度に応じて調整される。その間、サブスロットル弁は、メインスロットル開度に応じた混合気量を妨げない開度(例えば、全開状態)に制御されるのである。
【0012】
車速の検出手段に故障が発生すると、サススロットル弁の制御に必要な実車速の検出信号が得られず、車速制限の正常な機能が損なわれるのである。そのため、第1の発明〜第3の発明においては、サブスロットル弁をバックアップ制御する手段を備えるので、車速の検出手段の故障の発生が判定されると、実車速に基づく車速制限制御からバックアップ制御へ切り替わるため、サブスロットル弁はエンジン回転数に基づいて制御される。このバックアップ制御により、車速の検出手段の故障時においても、車速制限の正常な機能を確保可能となるのである。
【0013】
この場合、エンジン回転数の検出と動力伝達の断続とから、車速の検出手段が故障かどうかを適確に判定できる。つまり、エンジン回転数が検出され、動力伝達が接(エンジンから駆動輪へ動力が伝達される)のときは、車両は走行状態にあり、それにも拘わらず、実車速の検出が無い場合、車速の検出手段が故障と判定される。この故障判定時において、サブスロットル弁は、基本サブスロットル開度およびフィードバック補正分に基づく制御からエンジン回転数に基づくバックアップ制御へ切り替えられる。そのため、エンジン回転数に応じたサブスロットル開度に制御され、車両の加速を制限車速以下に抑えられるのである
【0014】
実車速の検出手段が正常に機能する通常時においては、車速制限が効かない開度領域と車速制限を効かせる開度領域との境に開度の急変領域を持つような特性から、実車速およびメインスロットル開度に応じた基本サブスロットル開度が求められ、サブスロットル弁はこの基本開度にフィードバック補正分を加える開度に制御される。車両の加速は、基本サブスロットル開度の特性により、実車速が制限車速以上に上昇するのを応答よく抑えられるようになる。また、フィードバック補正分により、サブスロットル弁が実車速およびメインスロットル開度に応じた基本サブスロットル開度を中心に開閉するため、アクセル操作量を一定に維持しながら、制限車速を保つような安定した走行も可能となる。
【0015】
車両の動力伝達系に変速機が介在するので、エンジンから駆動輪へ伝達される回転数は変速段(ギヤ比)に応じて変わるが、第2の発明または第3の発明においては、制限車速よりも所定値だけ低い判定車速に達する可能性のあるエンジン回転数の下限値を判定回転に設定するので、エンジン回転数(検出値)≧判定回転を条件にバックアップ制御を実行することにより、エンジン回転数を車速値へ変換することなく、制限車速以下に車両の加速を確実に規制しえる。
【0016】
第3の発明においては、エンジンの燃料にCNG(圧縮天然ガス)など気体燃料を使用する場合、ガソリンエンジンに較べると緩やかな加速特性になるが、このような車両に好適な車速制限特性が得られるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、CNGエンジンの搭載車両への適用を説明する概要構成を表すものであり、エンジンの吸気通路3にメインスロットル弁1およびその下流にサブスロットル弁2が介装される。メインスロットル弁1(スロットル弁)は、運転室のアクセルペダルに連結され、そのペダル踏み量に応じた開度に調整される。サブスロットル弁2は、ステップモータ4(駆動手段)により開閉され、後述のように駆動手段4を制御するエンジンコントロールユニット5が設けられる。図示しない燃料供給装置が備えられ、空燃比が略一定の混合気を生成すべく吸入空気量に相応する燃料量をメインスロットル弁1の上流に供給する。
【0018】
エンジンコントロールユニット5は、車速センサの検出信号(実車速)およびスロットル開度センサの検出信号(メインスロットル開度)に基づいて車速制限が効かない開度領域と車速制限を効かせる開度領域との境に開度の急変領域を持つような特性から実車速およびメインスロットル開度に応じた基本サブスロットル開度を求める手段(基本サブスロットル開度制御手段11)と、実車速が制限車速よりも所定値だけ低い判定車速以上のときに制限車速(既定値)と実車速との偏差を0に収束させるようにサブスロットル開度の補正分をフィードバック制御する手段(フィードバック補正分制御手段12)と、基本サブスロットル開度およびフィードバック補正分に基づいてサブスロットル弁2を制御する手段(サブスロットル開度制御手段13)と、車速センサの故障を判定するとサブスロットル弁2の制御を切り替えてクランク角センサの検出信号(エンジン回転数)に応じたサブスロットル開度にバックアップ制御する手段(車速センサの故障判定手段14,エンジン回転数に基づくサブスロットル開度制御手段15,制御切り替え手段16)と、を備える。
【0019】
基本サブスロットル開度制御手段11においては、実車速およびメインスロットル開度に基づいて、図4のような3次元マップを検索処理することにより、実車速およびメインスロットル開度に応じた基本サブスロットル開度が決定される。3次元マップにおいて、z軸の基本サブスロットル開度は、ステップモータ4の制御指令値(ステップ値)で表され、ステップ値が大きくなる程、サブスロットル開度は小さくなる(サブスロットル弁2は閉側へ駆動される)のである。y軸のメインスロットル開度が所定範囲(例えば、18°〜60°)にあるときにx軸の車速が所定値(例えば、87km/h)以上になると、z軸のステップ値が0から急勾配に立ち上がり、制限車速(90km/h)以上のステップ値へ緩勾配を介して継がる特性になり、車両の加速を制限車速に規制しえる(実車速が制限車速以上に上昇するオーバシュートを抑えられる)ように設定される。
【0020】
フィードバック補正分制御手段12においては、実車速と制限車速(既定値)とから、(1)式の演算により、フィードバック補正分を算出する。
【0021】
SLDFBn=SLDFBn-1−{KP×SPD-H1+KI×(SPDLMIT−SPDn)−KD×(SPD-H2−SPD-H1)}…(1)
SLDFBn:現在のフィードバック補正分%
SLDFBn-1:前回のフィードバック補正分%
KP:比例定数
KI:積分定数
KD:微分定数
SPD-H1:SPDn-1−SPDn
SPD-H2:SPDn-2−SPDn-1
SPDn:現在の車速km/h
SPDn-1:前回(1実行周期前)の車速km/h
SPDn-2:前々回(2実行周期前)の車速km/h
SPDLMIT:制限車速km/h(既定値)
【0022】
図2は、基本サブスロットル開度制御手段11の処理を説明するフローチャートであり、所定の制御周期毎に実行される。S1においては、車速センサの検出信号を読み込む。S2においては、スロットル開度センサの検出信号を読み込む。S3においては、3次元マップから実車速およびメインスロットル開度に応じた基本サブスロットル開度を求め、サブスロットル開度制御手段13へ出力するのである。
【0023】
図3は、フィードバック補正分制御手段12の処理を説明するフローチャートであり、所定の制御周期毎に実行される。S1においては、車速センサの検出信号を読み込む。S2においては、フィードバック補正分の演算(PID制御)の開始条件が成立かどうかを判定する。PID演算は、実車速が判定車速以上の走行状態にあり、その状態が所定時間以上に継続すると、フィードバック制御の開始条件の成立が判定されるのである。S2の判定がnoのときは、S1へ戻る一方、S2の判定がyesのときは、S3へ進む。S3においては、PID演算によりフィードバック補正分を求め、サブスロットル開度制御手段13へ出力する。
【0024】
サブスロットル開度制御手段13においては、基本サブスロットル開度とフィードバック補正分とから、(2)式の演算により、サブスロットル開度を算出する。 サブスロットル開度=基本サブスロットル開度×(1+フィードバック補正分/100)…(2)
サブスロットル弁をバックアップ制御する手段(14〜16)においては、クランク角センサ(エンジン回転数の検出手段)および変速機のニュートラルスイッチ(エンジンから駆動輪への動力伝達の断続を検出する手段)が備えられる。
【0025】
車速センサの故障判定手段14は、車速センサの検出信号と変速機のニュートラルスイッチ信号とクランク角センサの検出信号とから、ニュートラル信号がOFF(変速機のギヤ入れ状態)かつエンジン回転数≧判定回転の場合、車両は走行状態の筈であり、それにも拘わらず、車速センサのパルス信号(検出信号)が無いのときは、車速センサが故障と判定するのである。
【0026】
エンジン回転数に基づくサブスロットル開度制御手段15においては、図6のような2次元マップが設定され、車速センサの故障判定手段14により制御切り替え手段16が切り替えられると、クランク角センサの検出信号に基づいて2次元マップからエンジン回転数に応じたサブスロットル開度を求め、ステップモータ4をそのサブスロットル開度に制御する。
【0027】
制御切り替え手段16は、車速センサの故障判定手段14により制御され、車速センサの正常時はサブスロットル開度制御手段13側の端子をステップモータ4側の端子に接続する一方、車速センサの故障時はステップモータ4側の端子をエンジン回転数に基づくサブスロットル開度制御手段15側の端子に接続するのである。
【0028】
車速センサの故障判定手段14において、エンジン回転数と比較される判定回転は、ニュートラル信号を含めて車両の走行状態かどうかを単に判定するだけなら、0rpm(エンジン停止)でないことを判定しえる設定値を与えれば済むが、エンジン回転数に基づくサブスロットル開度制御手段15の起動条件も規定するものであり、制限車速よりも所定値だけ低い判定車速に達する可能性のあるエンジン回転数の下限値に設定される。
【0029】
図5は、サブスロットル弁2のバックアップ制御を説明するフローチャートであり、所定の制御周期毎に実行される。S1においては、エンジン回転数≧判定回転、かどうかを判定する。S2においては、ニュートラルスイッチがOFFかどうかを判定する。S3においては、車速センサのパルス信号が無いかどうかを判定する。S1の判定がyesかつS2の判定がyesかつS3の判定がyesの条件が成立すると、S4において、車速センサが故障と判定するのである。S5においては、この判定により基本サブスロットル開度およびフィードバック補正分に基づく制御からエンジン回転数に基づくバックアップ制御へ切り替えることにより、ステップモータをエンジン回転数に応じたサブスロットル開度に制御するのである。
【0030】
このように構成すると、サブスロットル弁2およびそのコントロールユニット5により、実車速が制限車速を超えないようにエンジンへの混合気量を抑える車両スピードガバナ特性を創り出せるのである。エンジンへの混合気量は、車速制限が働かない車速領域においては、アクセル操作に連動するメインスロットル弁1の開度に応じて調整される。その間、サブスロットル弁2は、メインスロットル開度に応じた混合気量を妨げない開度(例えば、全開状態)に制御される。
【0031】
サブスロットル弁2は、車速センサが正常に機能する通常時においては、基本サブスロットル開度およびフィードバック補正分に応じたサブスロットル開度に制御される。3次元マップが車速制限の効かない開度領域と車速制限を効かせる開度領域との境に開度の急変領域を持つような特性のため、開度の急変領域において、実車速の僅かな上昇により、ステップモータ4への制御指令値(サブスロットル開度)が応答よく立ち上がる。図4においては、車速が87km/hから90km/h(制限車速)へ上昇する間に基本サブスロットル開度が0から180付近へ急変するため、実車速が制限車速以上に上昇するオーバシュートを適確に抑えられるのである。
【0032】
基本サブスロットル開度は、実車速が制限車速を超えないようにエンジンへの混合気量を抑えるサブスロットル開度の基本制御量であり、ステップモータ4は、この基本制御量にフィードバック補正分を加えるサブスロットル開度に制御される。フィードバック補正分は、制限車速と実車速との偏差に応じて制御され、実車速=制限車速のときは0%、実車速>制限車速のときは+(閉側)補正量、実車速<制限車速のときは−(開側)補正量、をサブスロットル開度に与えるのである。このフィードバック制御により、サブスロットル弁2は、実車速が制限車速へ収束するように開閉され、アクセル操作量を一定に維持しながら、制限車速を保つような安定した走行も可能となる。
【0033】
車速センサの故障が発生すると、基本サブスロットル開度およびフィードバック補正分に基づく制御に必要な実車速が得られなくなる。この実施形態においては、車速センサの故障を判定するとサブスロットル弁2の制御を切り替えてクランク角センサの検出信号(エンジン回転数)に応じたサブスロットル開度にバックアップ制御する手段(車速センサの故障判定手段14,エンジン回転数に基づくサブスロットル開度制御手段15,制御切り替え手段16)を備えるので、車速センサの故障時においても、エンジン回転数に応じたサブスロットル開度に制御され、車速制限を有効に働かせることができる。
【0034】
エンジンから駆動輪へ伝達される回転数は、変速段(ギヤ比)に応じて変わるが、エンジン回転数に基づくバックアップ制御において、エンジン回転数と比較される判定回転に制限車速よりも所定値だけ低い判定車速に達する可能性のあるエンジン回転数の下限値を設定するので、サブスロットル弁2が閉側へ急変する特性(図6、参照)により、制限車速以下に車両の加速を確実に規制しえるのである。
【0035】
バックアップ制御については、エンジン回転数(クランク角センサの検出信号)を車速値に換算することも考えられるが、この例においては、2次元マップからエンジン回転数に応じたサブスロットル開度を求める制御のため、変速機のギヤ比(シフト位置)を検出する手段が必要なく、言い換えればシフト位置検出手段の有無に制限されないため、既存の車両へ広く適用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を説明するシステム概要図である。
【図2】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図3】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図4】同じく制御の特性図である。
【図5】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図6】同じく制御の特性図である。
【符号の説明】
1 メインスロットル弁(スロットル弁)
2 サブスロットル弁
4 ステップモータ(駆動手段)
5 エンジンコントロールユニット
11 基本サブスロットル開度制御手段
12 フィードバック補正分制御手段
13 サブスロットル開度制御手段
14 車速センサの故障判定手段
15 エンジン回転数に基づくサブスロットル開度制御手段
16 制御切り替え手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle speed limiting device (speed limiter device), and more particularly to a vehicle speed limiting device suitable for a vehicle equipped with an engine that uses gaseous fuel such as compressed natural gas (CNG).
[0002]
[Prior art]
In a diesel engine vehicle, the vehicle acceleration is not restricted to the upper limit of the vehicle speed limit, but when a constant speed request is generated, the fuel injection amount of the engine is controlled so that the actual vehicle speed is maintained at the target vehicle speed at that time. Is disclosed (Patent Document 1).
[0003]
In a compressed natural gas engine (CNG engine) in which a diesel engine is converted to an Otto cycle engine, a throttle valve (main throttle valve) that responds to an accelerator pedal, a sub-throttle valve that is driven (opened and closed) by a drive device, and an engine speed And a means for controlling the maximum throttle opening so that the engine torque according to the above does not exceed a predetermined value (Patent Document 2). The sub-throttle valve is normally kept fully open, and when the engine speed exceeds the point where the maximum engine output is achieved, the main throttle opening exceeds the maximum throttle opening. Thus, the opening is gradually reduced, and the engine is controlled to be fully closed when the engine speed reaches the maximum allowable speed. In other words, in constant speed running (see Patent Document 1), the actual vehicle speed is not controlled to be kept at the target vehicle speed (a constant value), but the engine output is limited based on the relationship with the mechanical strength of the engine. .
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-216729 [Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 6-73346
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle speed limiting device capable of restricting acceleration of a vehicle to a predetermined value by using a sub-throttle valve in a vehicle equipped with an Otto cycle engine such as a CNG engine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in a vehicle equipped with an engine as a prime mover having a main throttle valve that responds to accelerator operation and means for supplying a fuel amount corresponding to the intake air amount upstream of the main throttle, the engine is sucked into the engine. As a means to control the sub throttle valve so that the actual vehicle speed does not exceed the limit vehicle speed, the opening range where the vehicle speed limit does not work and the opening degree that makes the vehicle speed limit effective Means to obtain the basic sub-throttle opening according to the actual vehicle speed and the main throttle opening from the characteristic that has a sudden change region of the opening at the boundary with the region, and the determination vehicle speed that is lower than the limit vehicle speed by a predetermined value or more Means for feedback control of the correction amount of the sub-throttle opening so that the deviation between the limit vehicle speed and the actual vehicle speed converges to 0 at the time of the basic sub-slot Means for controlling the sub-throttle valve based on the opening degree and the amount of feedback correction, and when the failure of the means for detecting the actual vehicle speed is judged, the control of the sub-throttle valve is switched to a sub-throttle opening degree according to the engine speed. As means for performing backup control, means for detecting the engine speed, means for detecting the intermittent transmission of power from the engine to the drive wheels, and means for determining whether the actual vehicle speed detecting means is faulty based on these detection signals And a means for switching the control of the sub-throttle valve at the time of the failure determination and controlling the sub-throttle opening according to the engine speed obtained from the characteristics for backup based on the detection signal of the engine speed. It is characterized by that .
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle speed limiting device according to the first aspect of the present invention, the engine that is obtained from the backup characteristics based on the detection signal of the engine speed by switching the control of the sub-throttle valve when determining the failure of the vehicle speed detecting means. The means for controlling the sub-throttle opening in accordance with the rotational speed includes a determination rotational speed set to a lower limit value of the engine rotational speed that may reach a determined vehicle speed lower than the limited vehicle speed by a predetermined value, and a detection signal for the engine rotational speed. And sub-throttle valve backup control is executed under the condition of engine speed ≧ determined rotation .
[0008]
A third invention is characterized in that in the vehicle speed limiting device according to the first or second invention, the fuel of the engine is a gaseous fuel such as compressed natural gas .
[0011]
【The invention's effect】
In the first to third aspects of the invention , the sub-throttle valve and its control means can create a vehicle speed governor characteristic that suppresses the amount of air-fuel mixture into the engine so that the actual vehicle speed does not exceed the limit vehicle speed. The amount of air-fuel mixture to the engine is adjusted according to the opening of the main throttle valve that is linked to the accelerator operation in a vehicle speed range where the vehicle speed restriction does not work. Meanwhile, the sub-throttle valve is controlled to an opening (for example, a fully opened state) that does not hinder the air-fuel mixture amount corresponding to the main throttle opening.
[0012]
If a failure occurs in the vehicle speed detection means, the actual vehicle speed detection signal necessary for the control of the suspension throttle valve cannot be obtained, and the normal function of vehicle speed restriction is impaired. Therefore, in the first to third aspects of the invention , since the sub-throttle valve is provided with a backup control means, if it is determined that the vehicle speed detection means has failed, the backup control is performed from the vehicle speed limit control based on the actual vehicle speed. Therefore, the sub-throttle valve is controlled based on the engine speed. By this backup control, it is possible to ensure a normal function of limiting the vehicle speed even when the vehicle speed detecting means is out of order.
[0013]
In this case, it is possible to accurately determine whether or not the vehicle speed detection means is out of order from detection of the engine speed and intermittent transmission of power. That is, when the engine speed is detected and the power transmission is in contact (power is transmitted from the engine to the drive wheels), the vehicle is in a running state, and if the actual vehicle speed is not detected, the vehicle speed It is determined that the detection means is faulty. At the time of this failure determination, the sub-throttle valve is switched from the control based on the basic sub-throttle opening and the feedback correction to the backup control based on the engine speed. Therefore, the sub-throttle opening degree is controlled according to the engine speed, and the acceleration of the vehicle can be suppressed below the limit vehicle speed .
[0014]
In normal times when the actual vehicle speed detection means functions normally , the actual vehicle speed is determined by having a sudden change region of the opening between the opening region where the vehicle speed restriction does not work and the opening region where the vehicle speed restriction works. A basic sub-throttle opening corresponding to the main throttle opening is obtained, and the sub-throttle valve is controlled to an opening that adds a feedback correction amount to the basic opening. Due to the characteristics of the basic sub-throttle opening, the acceleration of the vehicle can suppress the increase in the actual vehicle speed beyond the limit vehicle speed with good response. In addition, because the sub-throttle valve opens and closes around the basic sub-throttle opening according to the actual vehicle speed and the main throttle opening by the feedback correction, it is stable to maintain the limited vehicle speed while maintaining the accelerator operation amount constant. Traveling is also possible.
[0015]
Since the transmission is interposed in the power transmission system of the vehicle, the number of revolutions transmitted from the engine to the drive wheels varies depending on the shift speed (gear ratio). In the second invention or the third invention, Since the lower limit value of the engine speed that may reach the determination vehicle speed lower than the predetermined value is set as the determination rotation, the engine is controlled by executing the backup control on the condition that the engine rotation speed (detection value) ≧ the determination rotation. Without converting the rotation speed into a vehicle speed value, the acceleration of the vehicle can be surely regulated below the limit vehicle speed.
[0016]
In the third aspect of the invention , when gaseous fuel such as CNG (compressed natural gas) is used as the engine fuel, the acceleration characteristic is gentler than that of the gasoline engine. However, a vehicle speed limiting characteristic suitable for such a vehicle is obtained. Be able to.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration for explaining application to a vehicle equipped with a CNG engine. A main throttle valve 1 is interposed in an intake passage 3 of the engine, and a sub-throttle valve 2 is interposed downstream thereof. The main throttle valve 1 (throttle valve) is connected to an accelerator pedal in the cab and is adjusted to an opening corresponding to the amount of pedal depression. The sub-throttle valve 2 is opened and closed by a step motor 4 (drive means), and an engine control unit 5 for controlling the drive means 4 is provided as will be described later. A fuel supply device (not shown) is provided, and a fuel amount corresponding to the intake air amount is supplied upstream of the main throttle valve 1 so as to generate an air-fuel mixture having a substantially constant air-fuel ratio.
[0018]
The engine control unit 5 includes an opening range where the vehicle speed limit is not effective and an opening range where the vehicle speed limit is applied based on a detection signal (actual vehicle speed) of the vehicle speed sensor and a detection signal (main throttle opening) of the throttle opening sensor. Means (basic sub-throttle opening control means 11) for obtaining the basic sub-throttle opening according to the actual vehicle speed and the main throttle opening from the characteristic of having a sudden change region of the opening at the boundary, and the actual vehicle speed from the limit vehicle speed Means for performing feedback control of the correction amount of the sub-throttle opening so that the deviation between the limit vehicle speed (predetermined value) and the actual vehicle speed is converged to zero when the vehicle speed is equal to or higher than the determination vehicle speed that is lower by a predetermined value (feedback correction control unit 12) And means for controlling the sub-throttle valve 2 based on the basic sub-throttle opening and the feedback correction (sub-throttle opening control Step 13) and means for switching the control of the sub-throttle valve 2 when a failure of the vehicle speed sensor is determined and performing backup control to the sub-throttle opening according to the detection signal (engine speed) of the crank angle sensor (failure determination of the vehicle speed sensor) Means 14, sub-throttle opening degree control means 15 based on engine speed, and control switching means 16).
[0019]
In the basic sub-throttle opening control means 11, a basic sub-throttle according to the actual vehicle speed and the main throttle opening is obtained by searching a three-dimensional map as shown in FIG. 4 based on the actual vehicle speed and the main throttle opening. The opening is determined. In the three-dimensional map, the basic sub-throttle opening on the z axis is represented by the control command value (step value) of the step motor 4, and the sub-throttle opening decreases as the step value increases (the sub-throttle valve 2 Driven to the closed side). If the y-axis main throttle opening is in a predetermined range (for example, 18 ° to 60 °) and the x-axis vehicle speed exceeds a predetermined value (for example, 87 km / h), the z-axis step value suddenly increases from zero. It has a characteristic that it rises up to a gradient and continues to a step value of more than the limit vehicle speed (90 km / h) via a gentle gradient, and can regulate the acceleration of the vehicle to the limit vehicle speed (overshoot that increases the actual vehicle speed above the limit vehicle speed) To be suppressed).
[0020]
The feedback correction amount control means 12 calculates the feedback correction amount from the actual vehicle speed and the limit vehicle speed (predetermined value) by the calculation of equation (1).
[0021]
SLDFB n = SLDFB n-1 − {KP × SPD H1 + KI × (SPDLMIT−SPD n ) −KD × (SPD H2−SPD H1)} (1)
SLDFB n : Current feedback correction%
SLDFB n-1 :% of previous feedback correction
KP: Proportional constant
KI: Integration constant
KD: Differential constant
SPD - H1: SPD n-1 −SPD n
SPD - H2: SPD n-2 -SPD n-1
SPD n : Current vehicle speed km / h
SPD n-1 : Vehicle speed km / h of the previous time (one execution cycle before)
SPD n-2 : Vehicle speed km / h two times before (two execution cycles before)
SPDLMIT: Limit vehicle speed km / h (default)
[0022]
FIG. 2 is a flowchart for explaining the processing of the basic sub-throttle opening control means 11 and is executed at predetermined control cycles. In S1, the detection signal of the vehicle speed sensor is read. In S2, the detection signal of the throttle opening sensor is read. In S3, the basic sub-throttle opening corresponding to the actual vehicle speed and the main throttle opening is obtained from the three-dimensional map and output to the sub-throttle opening control means 13.
[0023]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the processing of the feedback correction control unit 12 and is executed every predetermined control cycle. In S1, the detection signal of the vehicle speed sensor is read. In S2, it is determined whether the start condition for the calculation for feedback correction (PID control) is satisfied. In the PID calculation, when the actual vehicle speed is in a traveling state equal to or higher than the determination vehicle speed and the state continues for a predetermined time or longer, it is determined that the feedback control start condition is satisfied. When the determination of S2 is no, the process returns to S1, while when the determination of S2 is yes, the process proceeds to S3. In S3, the amount of feedback correction is obtained by PID calculation and output to the sub-throttle opening degree control means 13.
[0024]
In the sub-throttle opening control means 13, the sub-throttle opening is calculated from the basic sub-throttle opening and the feedback correction by the calculation of equation (2). Sub-throttle opening = Basic sub-throttle opening × (1 + Feedback correction / 100) (2)
In the means (14 to 16) for performing backup control of the sub-throttle valve, a crank angle sensor (engine speed detection means) and a transmission neutral switch (means for detecting intermittent power transmission from the engine to the drive wheels) are provided. Provided.
[0025]
The vehicle speed sensor failure determination means 14 determines that the neutral signal is OFF (transmission gear-engaged state) and the engine speed ≧ determination rotation based on the detection signal of the vehicle speed sensor, the neutral switch signal of the transmission, and the detection signal of the crank angle sensor. In this case, the vehicle is in a running state, and nevertheless, when there is no pulse signal (detection signal) of the vehicle speed sensor, it is determined that the vehicle speed sensor is out of order.
[0026]
In the sub-throttle opening control means 15 based on the engine speed, a two-dimensional map as shown in FIG. 6 is set, and when the control switching means 16 is switched by the failure determination means 14 of the vehicle speed sensor, the detection signal of the crank angle sensor is detected. The sub-throttle opening corresponding to the engine speed is obtained from the two-dimensional map based on the above, and the step motor 4 is controlled to the sub-throttle opening.
[0027]
The control switching means 16 is controlled by the vehicle speed sensor failure determination means 14, and when the vehicle speed sensor is normal, the terminal on the sub-throttle opening control means 13 side is connected to the terminal on the step motor 4 side while the vehicle speed sensor is in failure. The step motor 4 side terminal is connected to the sub throttle opening control means 15 side terminal based on the engine speed.
[0028]
In the vehicle speed sensor failure determination means 14, if the determination rotation to be compared with the engine speed is simply determined whether the vehicle is in a running state including the neutral signal, it can be determined that it is not 0 rpm (engine stop). The start condition of the sub-throttle opening control means 15 based on the engine speed is also defined, and the lower limit of the engine speed that may reach the determination vehicle speed that is lower than the limit vehicle speed by a predetermined value. Set to a value.
[0029]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the backup control of the sub-throttle valve 2 and is executed every predetermined control cycle. In S1, it is determined whether engine speed ≧ determination rotation. In S2, it is determined whether or not the neutral switch is OFF. In S3, it is determined whether or not there is a pulse signal from the vehicle speed sensor. If the conditions that the determination of S1 is yes, the determination of S2 is yes, and the determination of S3 is yes are satisfied, in S4, the vehicle speed sensor is determined to be out of order. In S5, the step motor is controlled to the sub-throttle opening according to the engine speed by switching from the control based on the basic sub-throttle opening and the feedback correction to the backup control based on the engine speed by this determination. .
[0030]
With this configuration, the sub-throttle valve 2 and its control unit 5 can create a vehicle speed governor characteristic that suppresses the amount of air-fuel mixture into the engine so that the actual vehicle speed does not exceed the limit vehicle speed. The amount of air-fuel mixture to the engine is adjusted in accordance with the opening of the main throttle valve 1 that is linked to the accelerator operation in a vehicle speed region where the vehicle speed restriction does not work. Meanwhile, the sub-throttle valve 2 is controlled to an opening (for example, a fully opened state) that does not hinder the air-fuel mixture amount corresponding to the main throttle opening.
[0031]
The sub-throttle valve 2 is controlled to a sub-throttle opening corresponding to the basic sub-throttle opening and the feedback correction amount at the normal time when the vehicle speed sensor functions normally. Since the 3D map has a characteristic of having a sudden change region of the opening at the boundary between the opening region where the vehicle speed restriction does not work and the opening region where the vehicle speed restriction works, the actual vehicle speed is slightly reduced in the sudden change region of the opening. Due to the rise, the control command value (sub-throttle opening) to the step motor 4 rises with good response. In FIG. 4, since the basic sub-throttle opening suddenly changes from 0 to around 180 while the vehicle speed increases from 87 km / h to 90 km / h (restricted vehicle speed), there is an overshoot that increases the actual vehicle speed beyond the limited vehicle speed. It can be suppressed appropriately.
[0032]
The basic sub-throttle opening is a basic control amount of the sub-throttle opening that suppresses the amount of air-fuel mixture to the engine so that the actual vehicle speed does not exceed the limit vehicle speed, and the step motor 4 adds a feedback correction amount to this basic control amount. The sub-throttle opening to be applied is controlled. The feedback correction is controlled according to the deviation between the limit vehicle speed and the actual vehicle speed. When the actual vehicle speed = the limit vehicle speed, 0%, and when the actual vehicle speed> the limit vehicle speed, the + (closed side) correction amount, the actual vehicle speed <the limit At the vehicle speed, a minus (open side) correction amount is given to the sub-throttle opening. By this feedback control, the sub-throttle valve 2 is opened / closed so that the actual vehicle speed converges to the limit vehicle speed, and stable travel is possible so as to maintain the limit vehicle speed while maintaining the accelerator operation amount constant.
[0033]
When the vehicle speed sensor fails, the actual vehicle speed necessary for control based on the basic sub-throttle opening and the feedback correction cannot be obtained. In this embodiment, when the failure of the vehicle speed sensor is determined, the sub-throttle valve 2 is switched to perform backup control to the sub-throttle opening according to the detection signal (engine speed) of the crank angle sensor (failure of the vehicle speed sensor). Since the determination means 14, the sub-throttle opening degree control means 15 based on the engine speed, and the control switching means 16) are provided, even when the vehicle speed sensor fails, the sub-throttle opening degree is controlled according to the engine speed and the vehicle speed is limited. Can work effectively.
[0034]
The number of revolutions transmitted from the engine to the drive wheels varies depending on the gear position (gear ratio), but in the backup control based on the engine revolution number, the determined revolution compared with the engine revolution number is a predetermined value that is less than the limited vehicle speed. Since the lower limit value of the engine speed that can reach a low judgment vehicle speed is set, the characteristic that the sub-throttle valve 2 suddenly changes to the closed side (see Fig. 6) ensures that the vehicle acceleration is controlled below the limit vehicle speed. It is possible.
[0035]
As for the backup control, it is conceivable to convert the engine speed (detection signal of the crank angle sensor) into a vehicle speed value. In this example, the control for obtaining the sub-throttle opening degree according to the engine speed from a two-dimensional map. Therefore, no means for detecting the gear ratio (shift position) of the transmission is required, in other words, the present invention is not limited to the presence or absence of the shift position detecting means, and can be widely applied to existing vehicles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system outline diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the control contents in the same manner.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the control content in the same manner.
FIG. 4 is also a characteristic diagram of control.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the control contents in the same manner.
FIG. 6 is also a characteristic diagram of control.
[Explanation of symbols]
1 Main throttle valve (throttle valve)
2 Sub-throttle valve 4 Step motor (drive means)
5 Engine control unit 11 Basic sub-throttle opening control means 12 Feedback correction control means 13 Sub-throttle opening control means 14 Vehicle speed sensor failure determination means 15 Sub-throttle opening control means 16 based on engine speed Control switching means

Claims (3)

アクセル操作に応動するメインスロットル弁と、吸入空気量に相応する燃料量をメインスロットル上流に供給する手段と、を備えるエンジンを原動機として搭載する車両において、
エンジンに吸入される混合気量を抑えるためのサブスロットル弁と、を備え、
実車速が制限車速を超えないようにサブスロットル弁を制御する手段として、車速制限が効かない開度領域と車速制限を効かせる開度領域との境に開度の急変領域を持つような特性から実車速およびメインスロットル開度に応じた基本サブスロットル開度を求める手段と、実車速が制限車速よりも所定値だけ低い判定車速以上のときに制限車速と実車速との偏差を0に収束させるようにサブスロットル開度の補正分をフィードバック制御する手段と、基本サブスロットル開度およびフィードバック補正分に基づいてサブスロットル弁を制御する手段と、を備え、
実車速の検出手段の故障を判定するとサブスロットル弁の制御を切り替えてエンジン回転数に応じたサブスロットル開度にバックアップ制御する手段として、エンジン回転数の検出手段と、エンジンから駆動輪への動力伝達の断続を検出する手段と、これらの検出信号に基づいて実車速の検出手段が故障かどうかを判定する手段と、その故障判定時にサブスロットル弁の制御を切り替えて、エンジン回転数の検出信号に基づいてバックアップ用の特性から求められるエンジン回転数に応じたサブスロットル開度に制御する手段と、を備える、
ことを特徴とする車速制限装置。
In a vehicle equipped with an engine having a main throttle valve that responds to accelerator operation and means for supplying a fuel amount corresponding to the intake air amount upstream of the main throttle as a prime mover,
A sub-throttle valve for suppressing the amount of air-fuel mixture sucked into the engine,
As a means to control the sub-throttle valve so that the actual vehicle speed does not exceed the limit vehicle speed, a characteristic that has a sudden change range of the opening at the boundary between the opening range where the vehicle speed limit does not work and the opening range where the vehicle speed limit works To obtain the basic sub-throttle opening according to the actual vehicle speed and the main throttle opening, and to converge the deviation between the limit vehicle speed and the actual vehicle speed to zero when the actual vehicle speed is equal to or higher than a determination vehicle speed that is lower than the limit vehicle speed by a predetermined value. Means for feedback-controlling the correction amount of the sub-throttle opening so as to perform, and means for controlling the sub-throttle valve based on the basic sub-throttle opening and the feedback correction amount,
When the failure of the actual vehicle speed detection means is determined, the engine speed detection means and the power from the engine to the drive wheels are switched as a means for switching the sub-throttle valve control and performing backup control to the sub-throttle opening according to the engine speed. Means for detecting intermittent transmission, means for judging whether the actual vehicle speed detecting means is faulty based on these detection signals, and switching the control of the sub-throttle valve at the time of the fault judgment to detect the engine speed A means for controlling the sub-throttle opening according to the engine speed determined from the backup characteristics based on
A vehicle speed limiting device.
前記車速検出手段の故障判定時にサブスロットル弁の制御を切り替えてエンジン回転数の検出信号に基づいてバックアップ用の特性から求められるエンジン回転数に応じたサブスロットル開度に制御する手段は、制限車速よりも所定値だけ低い判定車速に達する可能性のあるエンジン回転数の下限値に設定の判定回転とエンジン回転数の検出信号とを比較してエンジン回転数≧判定回転を条件にサブスロットル弁のバックアップ制御を実行する、ことを特徴とする請求項1に記載の車速制限装置。 The means for switching the control of the sub-throttle valve at the time of failure determination of the vehicle speed detecting means and controlling the sub-throttle opening according to the engine speed obtained from the backup characteristic based on the detection signal of the engine speed is limited vehicle speed The lower limit value of the engine speed that may reach the judgment vehicle speed that is lower than the predetermined value is compared with the detection speed of the engine speed and the detection signal of the engine speed. The vehicle speed limiting device according to claim 1, wherein backup control is executed . エンジンの燃料は、圧縮天然ガスなどの気体燃料である、ことを特徴とする請求項1または請求項2の何れか1つに記載の車速制限装置。The vehicle speed limiting device according to any one of claims 1 and 2, wherein the engine fuel is a gaseous fuel such as compressed natural gas .
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