JP5971328B2 - 車両の出力制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は車両の出力制御装置に関する。
JP9-242579Aにおいて、路面勾配に基づきアクセル開度とスロットル開度の相関関係を変更する。
ところで、車両の燃費を向上させるには、加減速を控えて一定速狙いで車両を走行させる、いわゆる定常走行させることが好ましい。この場合に、定常走行させるにしても、アクセルペダルの踏み込み方はドライバーによって相違し、各ドライバーによる踏み込み方法の相違によって燃費が相違することが知られている。
従って、定常走行させるに際して、ドライバーによらず誰でも微妙なスロットル開度操作を行うことの可能な出力制御装置を案出できれば、定常走行時に燃費を一層向上できることとなる。
しかしながら、JP9-242579Aの技術では定常走行させる場合について、一切記載がない。
そこで本発明は、定常走行させるに際して誰でも微妙なスロットル開度の操作を行い得る装置を提供することを目的とする。
本発明の車両の出力制御装置は、エンジンへの吸入空気量を調整し得るスロットル弁と、前記スロットル弁を制御量に応じて駆動するスロットルアクチュエータとを有し、アクセル開度とスロットル開度との間の相関関係を増加関数の関係に規定するガソリンエンジンを備える車両の出力制御装置を前提としている。本発明の車両の出力制御装置は、車速を検出する車速検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記車速検出手段により検出した車速と、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度に基づき、車速が高くなるほど大きくなり、アクセル開度が大きくなるほど大きくなる値の基本補正量を算出する基本補正量算出手段と、車両が一定速で走行するために必要なスロットル開度の大きさに対応する所定の点を基点として、この基点よりもアクセル開度の大きい側の所定のアクセル開度範囲において、前記増加関数の一部として一つのアクセル開度に対して2つの仮想のスロットル開度の値を有する木の葉状の1つの開度特性を設定し、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記木の葉状の1つの開度特性から得られる2つの仮想のスロットル開度の値と、前記基本補正量とに基づいて、基本スロットル開度を算出する第1の基本スロットル開度算出手段と、前記基本補正量とに基づいて、基本スロットル開度を算出する第1の基本スロットル開度算出手段と、を備える。前記所定のアクセル開度範囲においては、前記第1の基本スロットル開度算出手段により算出される基本スロットル開度を用いて、前記検出した車速を一定速とする走行時に前記スロットルアクチュエータを制御する。
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態のガソリンエンジン車両の出力制御装置の概略構成図である。 図2Aは、アクセル開度に対する加速度の実験データである(ドライバーA)。 図2Bは、アクセル開度に対する加速度の実験データである(ドライバーB)。 図2Cは、アクセル開度に対する加速度の実験データである(ドライバーC)。 図3は、第1実施形態のアクセル開度に対するスロットル開度の特性図である。 図4は、各車速での第1実施形態の開度特性図である。 図5Aは、上側仮想曲線、下側仮想曲線の生成を説明するための特性図である。 図5Bは、上側仮想曲線、下側仮想曲線の生成を説明するための特性図である。 図6は、上側仮想曲線、下側仮想曲線の用い方を説明するための特性図である。 図7は、登坂路走行時における各路面勾配でのアクセル開度に対するスロットル開度の特性図である。 図8は、平坦路を定常走行したときの補正量、アクセル開度、スロットル開度、車速の変化を示すタイミングチャートである。 図9は、平坦路の先に登坂路がある場合に、登坂路に関係なく定常走行したときの補正量、アクセル開度、スロットル開度、車速の変化を示すタイミングチャートである。 図10は、第1実施形態の基本スロットル開度を算出するための制御ブロック図である。 図11は、車速補正量の特性図である。 図12は、アクセル開度補正量の特性図である。 図13は、車速補正量を用いて得られる目標スロットル開度とアクセル開度補正量を用いて得られる目標スロットル開度との関係を示す特性図である。 図14は、勾配補正量の特性図である。 図15は、アクセル開度制限値の特性図である。 図16は、アクセル開度の所定の範囲で2値を有するスロットル開度の特性図である。 図17は、目標スロットル開度の算出を説明するためのフローチャートである。 図18は、第1実施形態の定常走行時のアクセル開度、エンジントルク、エンジン回転速度、積算燃料の実験データである。 図19は、第2実施形態のアクセル開度に対するスロットル開度の特性図である。 図20は、第2実施形態の各車速でのアクセル開度に対するスロットル開度の特性図である。 図21は、第2実施形態の登坂路走行時における各路面勾配でのアクセル開度に対するスロットル開度の特性図である。 図22は、アクセル開度の所定の範囲で2値を有する駆動力の特性図である。 図23は、第2実施形態の制御ブロック図である。 図24は、アクセル開度の所定の範囲で2値を有する駆動力の特性図である。 図25は、第2実施形態の目標駆動力の算出を説明するためのフローチャートである。 図26は、ガソリンエンジン車両を対象とする第1実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。 図27は、電動車両を対象とする第2実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。 図28は、ハイブリッド車両を対象とする第2実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。 図29は、第3実施形態のアクセル開度に対する燃料噴射量の特性図である。 図30は、第3実施形態の各車速でのアクセル開度に対する燃料噴射量の特性図である。 図31は、第3実施形態の登坂路走行時における各路面勾配でのアクセル開度に対する燃料噴射量の特性図である。 図32は、アクセル開度の所定の範囲で2値を有する駆動力の特性図である。 図33は、第3実施形態の制御ブロック図である。 図34は、アクセル開度の所定の範囲で2値を有する駆動力の特性図である。 図35は、第3実施形態の目標燃料噴射量の算出を説明するためのフローチャートである。 図36は、ディーゼルエンジン車両を対象とする第3実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。 図37は、第4実施形態のアクセル開度に対するトルクの特性図である。 図38は、第4実施形態の各車速でのアクセル開度に対するトルクの特性図である。 図39は、第4実施形態の登坂路走行時における各路面勾配でのアクセル開度に対するトルクの特性図である。 図40は、アクセル開度の所定の範囲で2値を有する駆動力の特性図である。 図41は、第4実施形態の制御ブロック図である。 図42は、アクセル開度の所定の範囲で2値を有する駆動力の特性図である。 図43は、第4実施形態の目標トルクの算出を説明するためのフローチャートである。 図44は、ディーゼルエンジン車両を対象とする第4実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
<第1実施形態>
図1は本発明の第1実施形態のガソリンエンジンを備える車両の出力制御装置の概略構成図である。図1において吸気通路2にはスロットル弁11を備える。スロットル弁11は、エンジンコントローラ41(スロットルアクチュエータ制御手段)からの信号を受けるスロットルモータ12(スロットルアクチュエータ)によって駆動される。空気は、スロットル弁11によって調量され、吸気通路2の吸気コレクタ3に蓄えられた後、吸気マニホールド4を介して各気筒の燃焼室5に導入される。燃料は各気筒の燃焼室5に直接臨んで配置された燃料インジェクタ21より噴射供給される。燃焼室5に噴射された燃料は気化しつつ空気と混合してガス(混合気)を作る。この混合気は吸気弁15が閉じることで燃焼室5内に閉じこめられ、ピストン6の上昇によって圧縮される。
この圧縮混合気に対して高圧火花により点火を行うため、パワートランジスタ内蔵の点火コイルを各気筒に配した電子配電システムの点火装置22を備える。すなわち、点火装置22は、点火コイル、パワートランジスタ(図示しない)、点火プラグ24から構成されている。点火コイル23はバッテリからの電気エネルギーを蓄え、パワートランジスタは点火コイル23の一次側への通電、遮断を行う。燃焼室5の天井に設けられる点火プラグ24は点火コイル23の一次電流の遮断によって点火コイル23の二次側に発生する高電圧を受けて、火花放電を行う。
圧縮上死点より少し手前で点火プラグ24により火花が飛ばされ圧縮混合気に着火されると、火炎が広がりやがて爆発的に燃焼し、この燃焼によるガス圧がピストン6を押し下げる仕事を行う。この仕事はクランクシャフト7の回転力として取り出される。燃焼後のガス(排気)は排気弁16が開いたときに排気通路8へと排出される。
排気通路8には三元触媒9、10を備える。三元触媒9、10は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気中に含まれるHC、CO、NOxといった有害三成分を同時に効率よく除去できる。
空燃比は吸入空気量と燃料量の比である。エンジンの1サイクル当たりに燃焼室5に導入される吸入空気量と、燃料インジェクタ21からの燃料噴射量との比が理論空燃比となるように、エンジンコントローラ41では燃料噴射パルス幅Ti[ms]を算出する。そして、所定の燃料噴射時期になると、この燃料噴射パルス幅Tiの期間、燃料インジェクタ21を開いて燃料を直接、燃焼室5内に噴射供給する。なお、エアフローメータ42からの吸入空気量の信号とクランク角センサ(43、44)からの信号に基づいて基本噴射パルス幅Tp[ms]を算出している。この基本噴射パルス幅Tpを、例えば水温センサ46からの信号によって補正することにより上記の燃料噴射パルス幅Tiが定まる。
吸気バルブ15、排気バルブ16は、クランクシャフト7を動力源として、各々吸気側カムシャフト25及び排気側カムシャフト26に設けられたカムの動作により開閉駆動される。
吸気バルブ15の側には、クランクシャフト7と吸気側カムシャフト25との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気バルブ15の開閉タイミング(開時期と閉時期)を進遅角する可変バルブタイミング機構(以下「VTC機構」という。)27を備える。また、吸気側カムシャフト25の他端には吸気側カムシャフト25の回転位置を検出するためのカム角度センサ44が併設されている。
一方、排気バルブ16側にも、クランクシャフト7と排気側カムシャフト26との回転位相差を連続的に可変制御して、排気バルブ16の開閉タイミング(開時期と閉時期)を進遅角する可変バルブタイミング機構(VTC機構)29を備える。排気側カムシャフト26の他端には排気側カムシャフト26の回転位置を検出するためのカム角度センサ45が併設されている。
EGR制御を行うため、排気の一部を吸気管2に還流するEGR通路31を吸気コレクタ3に開口している。このEGR通路31の吸気コクレタ3への開口端の上流側には、EGRガスを調量し得るEGR弁32を備える。EGR弁32は、エンジンコントローラ41からの信号を受けるモータ33(EGR弁アクチュエータ)によって駆動される。EGR弁32の上流にはEGRガスを冷却するEGRガスクーラ34が設けられている。なお、アクチュエータはモータ33に限定されるものでなく、負圧(大気圧より低い圧力)を用いたアクチュエータであってよい。
さて、加減速を控えて一定速狙いで車両を走行させる、いわゆる定常走行させるにしても、アクセルペダルの踏み込み方はドライバーによって相違し、各ドライバーによる踏み込み方法の相違によって燃費が相違することが知られている。そこで、平坦路において3名のドライバーに一定速狙いで所定の距離を走行してもらい、その走行時のアクセル開度(即ち、アクセルペダルの踏み込み量、又は、アクセルペダルの操作量)と車両加速度から定まる運転点をデータとして記録した。図2はそのときの実験データである。すなわち、3名の各ドライバー毎に全てのデータを、横軸をアクセル開度、縦軸を車両加速とする図上にプロットしたものが図2である。本実施形態を適用しない場合のデータを白抜き丸で、本実施形態を適用した場合のデータを黒塗り丸で示している。図2AがドライバーAの、図2BがドライバーBの、図2CがドライバーCのものである。
図2において、一定速で走行するために必要なスロットル開度に対応するアクセル開度APOstdを破線で示したとき、図2Aと図2Cではデータの各点(黒塗りの丸参照)が破線を中心にして左右に大きくばらついている。ただし、バラツキの仕方が異なり、図2Aでは加速度はそれほどばらつかず、ばらついてるのは主にアクセル開度であるのに対して、図2Cでは加速度のバラツキの方がむしろ大きいといえる。このことは、ドライバーAの場合にはアクセル開度APOstdよりも踏み込みすぎたり、踏み込みがAPOstdよりも足りなかったりと、アクセル開度のフラツキが多いことを示している。また、ドライバーCの場合には、アクセル開度が大きくフラツク上に、加速度のバラツキを受けて車速の変化も大きくあることが推測される。一方、ドライバーBの場合にはデータの各点がAPOstd付近にほぼ塊として集中している。このことは、ドライバーBによれば、アクセル開度を一定に操作できることを示している。
このようにして得られた実験データを解析したとき、ドライバーBは一定速で走行するために必要なスロットル開度に対応するアクセル開度APOstdよりも大きい側の所定アクセル開度範囲D(例えば6〜12deg)で車速調整のためにアクセル開度を調整していることを本発明者が初めて見いだした。ということは、一定速で走行するために必要なスロットル開度に対応するアクセル開度度APOstdよりも大きい側の所定開度範囲でアクセルペダル操作量(スロットル開度)に対するスロットル開度の傾きを制御し、車速調整しやすい駆動力の特性を生成してやることが望ましい。そうすれば、ドライバーの運転習熟度によらずアクセル開度のフラツキによる車速の変動を抑え、一定速で走行しやすくなる。
また、定常走行するためにドライバーが必要であると感じている加速度は最大で所定値Eまでであることも本発明者が初めて見いだした。ということは、所定値Eの加速度を得るためのアクセル開度範囲、つまり定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fが定まるので、このFの範囲でアクセル開度に対するスロットル開度の特性を定めてやればよいこととなる。
こうしたアイデアを具体化するための開度特性図を図3に示すと、横軸はアクセル開度APO、縦軸はスロットル開度TVOである。図3において原点Oを通り、増加関数となってZ点に到達する直線に近い折れ線Gが通常のアクセル開度とスロットル開度の関係を表す特性である。本実施形態では当該特性を以下「通常の開度特性」という。なお、通常の開度特性は、直線に近い折れ線の場合に限らず、一本の直線であってもかまない。通常の開度特性(第1の開度特性又は第1の単調増加関数)G上の各点は、走行負荷抵抗(Road load)を与えたときの運転点に相当する。
本実施形態では、アクセル踏み込み量(アクセル開度)が所定値以上かつアクセル踏み込み速度が所定値以上となった後アクセルを抜き操作がなされるまでの間を加速走行中と判断し、それ以外の場合を定常走行中であると判断している。以下、定常走行中と判断されたときの動作について説明する。
いま、通常の開度特性G上の点である所定の点Hを考え、H点のスロットル開度が一定速で走行するために必要なスロットル開度であるとする。どの車速域で一定速走行を行うかは、予め定めておき、その予め定めた一定速走行域のうちの最低の車速が、ここでいう「一定速」で、例えば30km/hとか40km/hとかいった値である。最低の車速で一定速走行するために必要なスロットル開度がH点のスロットル開度であるので、定常走行時の狙い車速が高くなれば、H点は通常の開度特性上を辿って上方に向かうこととなる。この場合は、後述する図4で扱う。
H点(以降の実施形態において、H点のアクセル開度をAPOstdで表す)を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで、上記Eの加速度が得られるときの運転点Iを図3の特性上に記載すると、I点はH点から定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fだけ右側に移動したアクセル開度APOの縦線J上にあるはずである。この場合に、本実施形態では、通常の開度特性Gと縦線Jが交わる点をKとしたとき、このK点より下方の縦線J上にあり、かつH点より右肩上がりとなる点(右上側にある点)をI点として選択する。線分H−Iの傾きが線分H−Kの傾きより小さく、かつ0を超える傾きとなるようにするのである。
このようにH点からI点へと辿る開度特性β(第2の開度特性又は第2の単調増加関数)を定めることにより、通常の開度特性Gの場合であれば、H点より同じFだけアクセル開度を増加させたとき、スロットル開度はL1だけ増加するのに対して、本実施形態の開度特性βによれば、スロットル開度はM1増加するだけであり、L1よりも小さくなる。このことは、運転上では、本実施形態の開度特性βのほうが通常の開度特性Gの場合よりもスロットル開度を微妙に調整できること意味する。これによって、一定速で走行するためのアクセル開度の調整が容易になる。逆に言うと、通常の開度特性Gの場合には本実施形態の開度特性βの場合よりスロットル開度の変化が大きいので、一定速で走行するためのアクセル開度の調整が難しかったのである。
次に、本実施形態ではI点からは通常の開度特性G上へとN点で戻す開度特性γ(第3の開度特性又は第3の単調増加関数)を定める。線分I−Nの傾きは、通常の開度特性Gによって得られるアクセル開度と駆動力の関係と同等のアクセル開度と加速度の関係となるような傾きにする。つまり、本実施形態では、開度特性βと開度特性γとで構成される一定速用開度特性αを新たに設定する。この結果、本実施形態では、一定速用開度特性αと、O点からH点まで及びN点からZ点までの通常の開度特性Gとを用いて、一定速走行域のうちの最低の車速での一定速走行時にスロットルモータ12を制御することとなる。まとめると、スロットル開度は、O−H−I−N−Zと辿るので、このように辿るスロットル開度特性を、以下「本実施形態の開度特性」という。
図4は平坦路走行時における各車速での本実施形態の開度特性を重ねて示した特性図である。図4では、一定速走行域のうちの最低の車速を40km/hとし、代表的な車速として60km/h、80km/h、100m/hの3つを挙げている。図4に示したように定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点が通常の開度特性G上でアクセル開度APOの大きくなる側にかつスロットル開度TVOの大きくなる側にずれる複数の一定速用開度特性を有している。
一定速走行域における車速が高くなるほど定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fの位置がアクセル開度の大きい側にずれ、かつFの範囲に対応するスロットル開度範囲も、スロットル開度の大きい側にずれる特性となるのは、次の理由による。すなわち、車速が高くなるほど一定速で走行するために必要なスロットル開度がスロットル開度の大きい側にずれるためである。
図3に示したH、I、Nの各点が車速毎に異なる値となるので、次のように各点に記号を割り振る。すなわち、一定速が40km/hのときのH、I、Nの各点を改めてH1、I1、N1の各点とする。H1点からI1点へと辿る開度特性をβ1、I1点からN1点へと辿る開度特性をγ1とし、β1とγ1とで構成される一定速用開度特性をα1とする。一定速が60km/hのときのH、I、NをH2、I2、N2とし、H2点からI2点へと辿る開度特性をβ2、I2点からN2点へと辿る開度特性をγ2とし、β2とγ2とで構成される一定速用開度特性をα2とする。一定速が80km/hのときのH、I、NをH3、I3、N3とし、H3点からI3点へと辿る開度特性をβ3、I3点からN3点へと辿る開度特性をγ3とし、β3とγ3とで構成される一定速用開度特性をα3とする。一定速が100km/hのときのH、I、NをH4、I4、N4とし、H4点からI4点へと辿る開度特性をβ4、I4点からN4点へと辿る開度特性をγ4とし、β4とγ4とで構成される一定速用開度特性をα4とする。
このように、複数の一定速用開度特性(α1〜α4)を有する場合には、次のようにスロットルモータ12を制御することになる。すなわち、車速センサ47(車速検出手段)により検出した車速に応じた一定速用開度特性を複数の一定速用開度特性の中から選択し、その選択した一定速用開度特性と通常の開度特性Gとを用いて、検出した車速を一定速とする走行時にスロットルモータ12を制御する。例えば60km/hの車速で一定速走行するときには一定速用開度特性α2と、O点からH2点まで及びN2点からZ点までの通常の開度特性Gとを用いて、スロットルモータ12を制御する。同様にして80km/hの車速で速走行するときには一定速用開度特性α3と、O点からH3点まで及びN3点からZ点までの通常の開度特性Gとを用いて、スロットルモータ12を制御する。
しかしながら、複数の一定速用開度特性(α1〜α4)を用意するのでは、メモリ容量が大きくなってしまう。そこで、図4に示したように、代表的な3つの車速(60km/h、80km/h、100km/h)についてだけ一定速用開度特性(α2〜α4)を用意しておく。そして、代表的な車速を外れる車速のときには、その車速に隣接する2つの代表的な車速に対応する一定速用開度特性を用いて、スロットル開度を算出する。次に、算出した2つのスロットル開度を補間計算することよって、代表的な車速を外れる車速のときでも、最適なスロットル開度を求めることができる。
例えば、検出した車速が65km/hであり、アクセル開度が定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fにあったとすると、65km/hに隣接する2つの代表的な車速は60km/hと80km/hである。そこで、一定速用開度特性α2とα3を用いて、そのときのアクセル開度に対応するスロットル開度を算出する。このときのスロットル開度がそれぞれδ、ε(δ<ε)であったとすると、次の補間計算式により65km/hで一定走行するときのスロットル開度ζを求めることができる。
ζ=(ε−δ)×((65−60)/(80−60))+δ …(1)
しかしながら、このように、一定速走行域における最低の車速に加えて代表的な車速に対してだけ一定速用開度特性(α2〜α4)を用意しておくにしても、代表的な車速の数に対応してメモリ容量が増大してしまう。
そこで、本発明者は、車速が異なっても1つのテーブルでアクセル開度に対するスロットル開度の特性を表すことができないかと発想し、次のような数学的手法を用いて、1つのテーブルでアクセル開度に対するスロットル開度の特性を表すことに成功した。これについて図5A、図5B、図6を参照して説明する。
図5Aは図4に示したH1−I1の線分、H2−I2の線分、H3−I3の線分、H4−I4の線分を記載したものである。
さて、H1−I1の線分に着目する。この線分のうちH1点を直線補間計算式によって得ることを考える。H1点を通る縦線上にP1点とR1点を仮想の点として採る。このとき、H1点はP1点とR1点の間を補正量1によって補間する次の式により求めることができる。
H1=(P1−R1)×(補正量1)/100+R1 …(2)
ここで(2)式の補正量1[%]は、次式により定義される値である。
補正量1=(H1−R1)/(P1−R1)×100 …(3)
次に、I1点を直線補間計算式によって得ることを考える。I1点を通る縦線上にQ1点とS1点を仮想の点として採る。このとき、I1点はQ1点とS1点の間を補正量2によって補間する次の式により求めることができる。
I1=(Q1−S1)×(補正量2)/100+S1 …(4)
ここで(4)式の補正量2[%]は、次式により定義される値である。
補正量2=(I1−S1)/(Q1−S1)×100 …(5)
次には、P1点とQ1点とを、R1点とS1点とを結ぶ。すると、P1点とQ1点とを結ぶ線分と、R1点とS1点とを結ぶ線分と、補正量を用いれば、H1点とI1点とを結ぶ線分上の任意の点を直線補間の式により求めることができることがわかる。
次に、H2−I2の線分に着目する。操作はH1−I1の線分に対すると同様である。H2点を直線補間計算式によって得ることを考える。H2点を通る縦線上にP2点とR2点を仮想の点とすると、H2点はP2点とR2点の間を補正量3によって補間する次の式により求めることができる。
H2=(P2−R2)×(補正量3)/100+R2 …(6)
ここで(6)式の補正量3[%]は、次式により定義される値である。
補正量3=(H3−R2)/(P2−R2)×100 …(7)
次に、I2点を直線補間計算式によって得ることを考える。I2点を通る縦線上にQ2点とS2点を仮想の点を考えると、I2点はQ2点とS2点の間を補正量4によって補間する次の式により求めることができる。
I2=(Q2−S2)×(補正量4)/100+S2 …(8)
ここで(8)式の補正量4[%]は、次式により定義される値である。
補正量4=(I2−S2)/(Q2−S2)×100 …(9)
次には、P2点とQ2点とを、R2点とS2点とを結ぶ。すると、P2点とQ2点とを結ぶ線分と、R2点とS2点とを結ぶ線分と、補正量を用いれば、H2点とI2点とを結ぶ線分上の任意の点を直線補間の式により求めることができることがわかる。
この場合、P1点、Q1点、P2点、Q2点はいずれも仮想の点であるので、図5Aに示したように全体として上に凸の曲線(上側仮想曲線)ηとなるように滑らかにつなぐ。同様にして、R1点、S1点、R2点、S2点はいずれも仮想の点であるので、図5Aに示したように全体として下に凸の曲線(下側仮想曲線)θとなるように滑らかにつなぐ。
後は、H3−I3の線分、H4−I4の線分について同様に考え、上に凸の曲線と下に凸の曲線を作ってゆく。
図5Bは図4に示したI1−N1の線分、I2−N2の線分、I3−N3の線分、I4−N4の線分を記載したものである。
さて、I1−N1の線分に着目する。この線分のうちI1点を直線補間計算式によって得ることを考える。I1点を通る縦線上にQ1点とS1点を仮想の点として採る。このとき、I1点は上記(4)式により既に求めているところである。
次に、N1点を直線補間計算式によって得ることを考える。N1点を通る縦線上にT1点とU1点を仮想の点を考えると、N1点はT1点とU1点の間を補正量5によって補間する次の式により求めることができる。
N1=(T1−U1)×(補正量5)/100+U1 …(10)
ここで(10)式の補正量5[%]は、次式により定義される値である。
補正量5=(N1−U1)/(T1−U1)×100 …(11)
次には、Q1点とT1点とを、S1点とU1点とを結ぶ。すると、Q1点とT1点とを結ぶ線分と、S1点とU1点とを結ぶ線分と、補正量を用いれば、I1点とN1点とを結ぶ線分上の任意の点を直線補間の式により求めることができることがわかる。
次に、I2−N2の線分に着目する。操作はI1−N1の線分に対すると同様である。I2点を通る縦線上にQ2点とS2点を仮想の点とすると、I2点は上記(8)式により既に求めているところである。
次に、N2点を直線補間計算式によって得ることを考える。N2点を通る縦線上にT2点とU2点を仮想の点を考えると、N2点はT2点とU2点の間を補正量6によって補間する次の式により求めることができる。
N2=(T2−U2)×(補正量6)/100+U2 …(12)
ここで(12)式の補正量6[%]は、次式により定義される値である。
補正量4=(N2−U2)/(T2−U2)×100 …(13)
次には、Q2点とT2点とを、S2点とU2点とを結ぶ。すると、Q2点とT2点とを結ぶ線分と、S2点とU2点とを結ぶ線分と、補正量を用いれば、I2点とN2点とを結ぶ線分上の任意の点を直線補間の式により求めることができることがわかる。
この場合、Q1点、T1点、Q2点、T2点は仮想の点であるので、図5Bに示したように全体として上に凸の曲線(上側仮想曲線)ηとなるように滑らかにつなぐ。同様にして、S1点、U1点、S2点、U2点は仮想の点であるので、図5Bに示したように全体として下に凸の曲線(下側仮想曲線)θとなるように滑らかにつなぐ。
後は、I3−N3の線分、I4−N4の線分について同様に考え、上に凸の曲線と下に凸の曲線を作ってゆく。
さらに、H1点までの通常の開度特性部分、N4点からの通常の開度特性部分についても同様に考え、上に凸の曲線と下に凸の曲線とが通常の開度特性上の一点κ、λで交わるようにする。
このような作業を経て、最終的に図6に示したように所定のアクセル開度範囲Vにおいて上側仮想曲線ηと、下側仮想曲線θとを含んだ特性であって、一つのアクセル開度に対して2つの仮想スロットル開度の値を有する特性を得る。また、κ点までのアクセル開度及びλ点からのアクセル開度の領域(所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域)では通常の開度特性Gとなる。これら2つの開度特性で、全体として木の葉状の1つの開度特性を構成する。このように、アクセル開度APOとスロットル開度TVOの間の関数である木の葉状の開度特性は、上側仮想曲線関数ηと下側仮想曲線関数θからなる閉曲線状の関数と、この閉曲線状の関数に接続する少なくとも一つの直線状の関数からなる。
この全体として木の葉状の開度特性を用い、次のようにしてスロットル開度を算出する。例えばアクセル開度がVの範囲内の所定値APOa[%]であるときには、このAPOaから図6に示した木の葉状の開度特性より、下側仮想曲線θ上の点の仮想スロットル開度の値TVOa[%]と、上側仮想曲線η上の点の仮想スロットル開度の値TVOb[%]を求める。これら2つの仮想スロットル開度の値TVOa、TVObと補正量[%]とから、次の式により基本スロットル開度tTVO0[%]を算出する。
tTVO0=(TVOb−TVOa)×補正量/100+TVOa
…(14)
(14)式の補正量は、図6に示した木の葉状の開度特性を創出したために新たに導入した値である。いま、APOaの縦線が下側仮想曲線と交わる点をW1、上側仮想曲線と交わる点をW2とし、補正量によって線分W1−W2が分割される点をXとすると、線分X−W1が補正量/100に線分W2−Xが(100−補正量)/100に相当する。補正量は0[%]≦補正量≦100[%]となる値であり、(14)式より補正量が大きくなるほど上側仮想曲線に近づくこととなり、基本スロットル開度が大きくなる。この逆に、補正量が小さくなるほど下側仮想曲線に近づくこととなり、基本スロットル開度が小さくなる。図4より車速が大きくなるほど基本スロットル開度を大きくする必要があるので、補正量は、基本的には車速をパラメータとし、車速が高くなるほど補正量が大きくなるように設定すればよいこととなる。
このように、図4に示した本実施形態の開度特性をそのまま用いるときには、車速毎にテーブルが必要であるところ、図6に示した木の葉状の開度特性を利用するときには1つの開度特性のみで足りる。これによって、メモリ容量を大幅に削減できることとなった。
次に、図7は登坂路走行時における各路面勾配での本実施形態の開度特性を重ねて示した特性図である。図7では、最小の路面勾配を0%とし、代表的な路面勾配として2%、4%の2つを挙げている。図7に示したように定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、路面勾配が大きくなるほどH点が通常の開度特性G上でアクセル開度APOの大きくなる側にかつスロットル開度TVOの大きくなる側にずれる複数の一定速用開度特性を有している。
定常走行時の路面勾配が大きくなるほど定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fの位置がアクセル開度の大きい側にずれ、かつFの範囲に対応するスロットル開度範囲も、スロットル開度の大きい側にずれる特性となるのは、次の理由による。すなわち、路面勾配が多くなるほど一定速で走行するために必要なスロットル開度がスロットル開度の大きい側にずれるためである。
図7に示したH、I、Nの各点が登坂路の路面勾配毎に異なる値となるので、次のように各点に記号を割り振る。すなわち、路面勾配が0%のときのH、I、Nの各点を改めてH1、I1、N1の各点とする。H1点からI1点へと辿る開度特性をβ1、I1点からN1点へと辿る開度特性をγ1とし、β1とγ1とで構成される一定速用開度特性をα1とする。路面勾配が2%のときのH、I、NをH5、I5、N5とし、H5点からI5点へと辿る開度特性をβ5、I5点からN5点へと辿る開度特性をγ5とし、β5とγ5とで構成される一定速用開度特性をα5とする。路面勾配が4%のときのH、I、NをH6、I6、N6とし、H6点からI6点へと辿る開度特性をβ6、I6点からN6点へと辿る開度特性をγ6とし、β6とγ6とで構成される一定速用開度特性をα6とする。
このように、複数の一定速用開度特性(α1、α5、α6)を有する場合には、次のようにスロットルモータ12を制御することになる。すなわち、登坂路の路面勾配に応じた一定速用開度特性を複数の一定速用開度特性の中から選択し、その選択した一定速用開度特性と通常の開度特性Gとを用いて、そのときの路面勾配での定常走行時にスロットルモータ12を制御する。例えば2%の路面勾配で定常走行するときには一定速用開度特性α5と、O点からH5点まで及びN5点からZ点までの通常の開度特性Gとを用いて、スロットルモータ12を制御する。同様にして4%の路面勾配で定常走行するときには一定速用開度特性α6と、O点からH6点まで及びN6点からZ点までの通常の開度特性Gとを用いて、スロットルモータ12を制御する。上記登坂路の路面勾配は、例えばナビゲーションシステムを備える車両では、ナビゲーションシステムからの信号に基づいて推定することができる。
次に、図8は平坦路を一定速Vaで走行したときに補正量、アクセル開度、スロットル開度、車速がどのように変化するのかをモデルで示したタイミングチャートである。なお、スロットル開度については通常の開度特性の場合を破線で、本実施形態の開度特性の場合を実線で重ねて示している。この場合、重ねると見にくくなる部分は多少上下にずらせて示している。
t1のタイミングよりアクセル開度を所定値APO1まで増加し、その増加した状態をt4まで保持したとき、一定速Vaが得られたとして、t4のタイミングからt5のタイミングまでの期間でアクセル開度を所定値APO2まで小さくする。そして、t5のタイミングからは、一定速Vaを維持するため、アクセル開度を少し増加させることとアクセル開度を少し減少させることとを繰り返している(図8第3段目参照)。
こうしたアクセル開度の動きに呼応して、通常の開度特性の場合には、スロットル開度はt1のタイミングより所定値TVO1へと増加し、その増加した状態がt4まで保持され、t4のタイミングからt5のタイミングまでの期間で所定値TVO2へと小さくなる。そして、t5のタイミングから所定値TVO2を中心にしてスロットル開度が少し増加することとスロットル開度が少し減少することとが繰り返されている(図8第2段目の破線参照)。このように、通常の開度特性の場合には、t6からのアクセル開度のフラツキがそのままスロットル開度のフラツキに反映される。エンジントルクはスロットル開度にほぼ比例しているため、スロットル開度がフラツクと、エンジントルクの変動が大きくなる。このエンジントルクの変動によって、一定速Vaからの無駄な加減速が発生し(図8第4段目の破線参照)、燃費が悪化する。
一方、本実施形態の開度特性では、t3のタイミングで定常走行時に使用するアクセル開度範囲Fに入る。つまり、t3から補正量が通常の開度特性での補正量HOS1を外れ、車速Vaでの補正量HOS2へと減少する(図8の第1段目参照)。すると、この補正量HOS2に基づいて算出される基本スロットル開度tTVO0が減少し、t4のタイミングで所定値TVO3に到達する。この所定値TVO3は、上記所定値TVO2よりも小さい。そして、t5のタイミングから、所定値TVO3を中心にしてスロットル開度が少し増加することとスロットル開度が少し減少することとが繰り返されている(図8第2段目の細実線参照)。この場合、所定値TVO3が所定値TVO2よりも小さい分だけ、所定値TVO3を中心とするフラツキ幅は、通常の開度特性の場合における所定値TVO3を中心とするフラツキ幅よりも小さなものとなる。フラツキ幅が通常の開度特性の場合より小さくなることは、エンジントルクの変動も通常の開度特性の場合より小さくなることを意味する。このようにエンジントルクの変動を小さくすることによって、一定速Vaからの無駄な加減速が抑制されることととなり(図8第4段目の実線参照)、その分、燃費が向上する。
なお、t3のタイミングからt4のタイミングまでの期間では、ドライバはアクセル開度を変化させていない。それなのに、基本スロットル開度tTVO0の減少に合わせて実際のスロットル開度を減少させると、エンジントルクが減少し運転に違和感が生じる。そこで、基本スロットル開度tTVO0とは別に目標スロットル開度tTVOを導入し、この目標スロットル開度によって実際のスロットル開度を制御することとする(図8第2段目の太実線参照)。そして、t3からt4までの期間では目標スロットル開度tTVOは減少させることなくそのまま維持し、アクセル開度を減少させるタイミング(t4)より減少させ、t5のタイミングで基本スロットル開度tTVO0と一致させる。
図9は平坦路の先に路面勾配Gaの登坂路がある場合に、登坂路に関係なく一定速Vbで走行したときに補正量、アクセル開度、スロットル開度、車速がどのように変化するのかをモデルで示したタイミングチャートである。
t12のタイミングより路面勾配Gaの登坂路に突入したとき、通常の開度特性の場合には、t14のタイミングでアクセル開度を所定値APO3より所定値APO4へと大きくして一定速Vbを保っている(図9の第3段目参照)。
こうしたアクセル開度の動きに呼応して、本実施形態の開度特性の場合には、登坂路に突入するt12のタイミングより補正量が通常の開度特性での補正量HOS3を外れ、路面勾配Gaでの補正量HOS4へと増加する(図9の第1段目参照)。すると、この補正量HOS4に基づいて算出される基本スロットル開度tTVO0が所定値TVO5より所定値TVO6へと大きくなる(図9の第2段目の細実線参照)。さらにt14からのアクセル開度の増加に呼応して、スロットル開度が所定値TVO6より所定値TVO7へと大きくなる。
なお、t12のタイミングからt14のタイミングまでの期間では、ドライバはアクセル開度を変化させていない。それなのに、基本スロットル開度tTVO0の増加に合わせて実際のスロットル開度を増加させると、エンジントルクが増加し運転に違和感が生じる。そこで、基本スロットル開度tTVO0とは別に目標スロットル開度tTVOを導入し、この目標スロットル開度によって実際のスロットル開度を制御することとする(図9第2段目の太実線参照)。そして、t12からt14までの期間では目標スロットル開度tTVOは増加させることなくそのまま維持し、アクセル開度を増加させるタイミング(t14)より増加させ、t15のタイミングで基本スロットル開度tTVO0と一致させる。
エンジンコントローラ41で行われるスロットル開度の制御を図10の制御ブロック図を参照して説明する。エンジンコントローラ41は、制御ブロック図やフローチャート(後述)に対応するプログラムを使用して制御を実行する。例えば、エンジンコントローラ41は、中央演算装置 (CPU)、読み出し専用メモリ (ROM) 、ランダムアクセスメモリ (RAM) 及び入出力インタフェース (I/O インタフェース) を備えたマイクロコンピュータで構成される。エンジンコントローラ41を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。エンジンコントローラ41のメモリは、後述の参照テーブル(又は参照マップ)やプログラムを格納する。
図10において、補正量算出部51は、3つの異なる補正量を算出する算出部52、53、55、アクセル開度制限値算出部57、最大側選択部54、加算部56、最小側選択部58から構成されている。
車速補正量算出部52では車速センサ47により検出される車速VSP[km/h]から図11を内容とする参照テーブルを検索することにより、車速補正量[%]を算出する。車速VSPと車速補正量の関係を定義する参照テーブル(図11)は、エンジンコントローラ41のメモリに格納される。図11に示したように車速補正量は車速VSPが高くなるほど大きくなる値である。補正量が大きくなると、後述するように基本スロットル開度tTVO0が大きくなる。車速補正量を車速VSPが高くなるほど大きくするのは、図4に示したように一定速で走行するために必要なスロットル開度が車速VSPが高くなるほど大きくなるので、この傾向に合わせたものである。
なお、車速VSPが小さい領域では車速補正量に大きな値を与えている。これは、車速VSPが小さい領域ではアクセル開度のバラツキは考えられないので、車速補正量をある程度大きくし(スロットルペダルを所定の開度まで開き)、これによって、スロットル開度を安定させるためである。
アクセル開度補正量算出部53ではアクセル開度センサ48(アクセル開度検出手段)により検出されるアクセル開度APO[%]と車速VSPとから図12を内容とする参照マップを検索することにより、アクセル開度補正量[%]を算出する。アクセル開度APOと車速VSPをアクセル開度補正量に対応付ける参照マップ(図12)は、エンジンコントローラ41のメモリに格納される。図12に示したようにアクセル開度補正量は車速VSPが一定の条件でアクセル開度APOが大きくなるほど大きくなり、アクセル開度APOが一定の条件で車速VSPが大きくなるほど大きくなる値である。車速補正量を車速VSPが一定の条件でアクセル開度APOが大きくなるほど大きくするのは、図4に示したように一定速で走行するために必要なスロットル開度がアクセル開度APOが大きくなるほど大きくなるので、この傾向に合わせたものである。同様に、車速補正量をアクセル開度APOが一定の条件で車速VSPが高くなるほど大きくするのは、図4に示したように一定速で走行するために必要なスロットル開度が車速VSPが高くなるほど大きくなるので、この傾向に合わせたものである。
最大側選択部54では車速補正量とアクセル開度補正量のうちのいずれか大きい側の値を基本補正量として出力する。
ここで、車速補正量を用いて得られる基本スロットル開度tTVO0と、アクセル開度補正量を用いて得られる基本スロットル開度tTVO0との関係を図13に示す。図13において、図3と同一部分には同一の符号を付している。図13に示したように、車速補正量を用いたときの基本スロットル開度tTVO0は、O−H−I−Yと辿り、アクセル開度補正量を用いたときの基本スロットル開度tTVO0はO−I−N−Zと辿る。このため、両者のうちのいずれか大きい側の値は、O−H−I−N−Zと辿ることとなり、図3の特性と一致することがわかる。
図10に戻り、勾配補正量算出部55では、路面勾配と車速VSPとから図14を内容とする参照マップを検索することにより、勾配補正量[%]を算出する。路面勾配と車速VSPを勾配補正量に対応付ける参照マップ(図14)は、エンジンコントローラ41のメモリに格納される。図14に示したように勾配補正量は車速VSPが一定の条件で路面勾配が大きくなるほど大きくなり、路面勾配が一定の条件で車速VSPが大きくなるほど大きくなる値である。勾配補正量を車速VSPが一定の条件で路面勾配が大きくなるほど大きくするのは、図7に示したように一定速で走行するために必要なスロットル開度が路面勾配が大きくなるほど大きくなるので、この傾向に合わせたものである。同様に、勾配補正量を路面勾配が一定の条件で車速VSPが高くなるほど大きくするのは、図4に示したように一定速で走行するために必要なスロットル開度が車速VSPが高くなるほど大きくなるので、この傾向に合わせたものである。
上記の路面勾配は、車両1がナビゲーションシステムを備えている場合には、車両の位置情報から求めることができる。すなわち、位置情報には高さ情報も含まれているため、車両の移動する2点の高さ情報から路面勾配を推定することができる。路面の傾斜度を検出する傾斜センサを車両に設けておき、この傾斜センサからの情報を用いてもよい(JP9-4482A参照)。
図10に戻り、加算部56では、この勾配補正量算出部55からの勾配補正量を最大側選択部54からの基本補正量に加算することによって基本補正量を補正する。
アクセル開度制限値算出部57ではアクセル開度APOから図15を内容とする参照テーブルを検索することにより、アクセル開度制限値[%]を算出する。アクセル開度APOとアクセル開度制限値の関係を定義する参照テーブル(図15)は、エンジンコントローラ41のメモリに格納される。図15は通常の開度特性をアクセル開度制限値とするものである。通常の開度特性をスロットル開度制限値とするのは、補正量に基づいて算出される基本スロットル開度tTVO0が通常の開度特性を超えることはあり得ないためである。
最小側選択部58ではこのアクセル開度制限値算出部57からのアクセル開度制限値と加算部56からの補正後の基本補正量(補正された基本補正量)のうちのいずれか小さい側の値を最終の補正量HOS[%]として出力する。
次に、基本スロットル開度算出部61(基本スロットル開度算出手段)は、仮想スロットル開度算出部62、基本スロットル開度算出部63から構成される。
仮想スロットル開度算出部62では、アクセル開度APOから上記の図16を内容とする参照テーブルを検索することにより、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、下側仮想曲線上の値と、上側仮想曲線上の値との2つの仮想スロットル開度の値を算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOdであるときには下側仮想曲線上の値である第1仮想スロットル開度TVOcと、上側仮想曲線上の値である第2仮想スロットル開度TVOdを算出する。アクセル開度APOとスロットル開度(第1仮想スロットル開度TVOcと第2仮想スロットル開度TVOdを含む)の関係を定義する参照テーブル(図16)は、エンジンコントローラ41のメモリに格納される。
一方、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)には直線部の特性からスロットル開度TVOを算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOeであるときにはスロットル開度TVOeを算出する。直線部の特性は通常の開度特性Gである。図16は図6と基本的に同じ特性である。
基本スロットル開度算出部63では、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、上記2つの仮想スロットル開度値のTVOc、TVOdと、補正量HOSとを用いて次式により、基本スロットル開度tTVO0を算出する。
tTVO0=(TVOd−TVOc)×HOS/100+TVOc
…(15)
(15)式は、図6に示したように、同じアクセル開度APO上にある上下2つの仮想スロットル開度の値(TVOd、TVOc)を補正量HOSによって補間計算した値を基本スロットル開度tTVO0とするものである。(15)式より、アクセル開度APOが同じ条件では、補正量HOSが大きいほど基本スロットル開度tTVO0は大きくなる。
一方、基本スロットル開度算出部63では、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)には上記のスロットル開度TVOeの値をそのまま基本スロットル開度tTVO0とする。このように、メモリ容量を削減しつつ、基本スロットル開度算出部63は、図4と図7の参照テーブルから基本スロットル開度tTVO0を求めるのと同様に、補正量HOSと図16の参照テーブルから基本スロットル開度tTVO0を求めることができる。
図17のフローチャートは、目標スロットル開度tTVOを算出するためのもので、エンジンコントローラ41は、フローチャートの制御を一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。
ステップ1ではアクセル開度センサ48により検出されるアクセル開度APO、補正量HOS、基本スロットル開度tTVO0を読み込む。補正量HOS、基本スロットル開度tTVO0は図10の制御により既に算出されている。
ステップ2、3では補正量HOSが増大側であるか、補正量HOSが減少側であるか、補正量HOSが維持されているかのいずれかにあるかをみる。例えば、補正量の今回値と前回値を比較し、補正量の今回値が前回値より増えていれば増大側であると、この逆に補正量の今回値が前回値より減っていれば減少側であると、補正量HOSの今回値と前回値が等しければ補正量が維持されていると判断する。
補正量HOSが減少側であるときには、ステップ2よりステップ3に進み、アクセル開度APOが減少しているか否かをみる。これも、アクセル開度の今回値と前回値を比較し、アクセル開度の今回値が前回値より増えていれば増大していると、この逆にアクセル開度の今回値が前回値より減っていれば減少していると判断する。また、アクセル開度の今回値と前回値が等しければアクセル開度が維持されていると判断する。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ3よりステップ4に進み、目標スロットル開度の前回値であるtTVO(前回)の値をそのまま目標スロットル開度tTVOに移す。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ4の操作を繰り返し、目標スロットル開度tTVOを維持する。これは、図8においてt3からt4までの期間での操作に相当する。
一方、ステップ3でアクセル開度APOが減少しているときには、ステップ5に進み、次式により目標スロットル開度tTVOを減量分GEN1[%]だけ減少させる。
tTVO=tTVO(前回)−GEN1 …(16)
ただし、tTVO(前回)はtTVOの前回値であり、GEN1は減量分である。(16)式の減量分GEN1は適合により定めておく。(16)式は、図8においてt4からt5までの期間での操作に相当する。
ステップ6では、目標スロットル開度tTVOと基本スロットル開度tTVO0を比較する。目標スロットル開度tTVOが基本スロットル開度tTVO0未満でないときにはステップ7を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ6で目標スロットル開度tTVOが基本スロットル開度tTVO0未満となったときには、ステップ7に進んで目標スロットル開度tTVOを基本スロットル開度tTVO0に制限する。これは、図8においてt5以降の操作に相当する。
補正量HOSが増大側であるときや補正量HOSが維持されているときにはステップ8に進み、アクセル開度APOが増大しているか否かをみる。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ8よりステップ9に進み、目標スロットル開度の前回値であるtTVO(前回)の値をそのまま目標スロットル開度tTVOに移す。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ9の操作を繰り返し、目標スロットル開度tTVOを維持する。これは、図9においてt12からt14までの期間での操作に相当する。
一方、ステップ8でアクセル開度APOが増大しているときには、ステップ10に進み、次式により目標スロットル開度tTVOを増量分ZOU1[%]だけ増加させる。
tTVO=tTVO(前回)+ZOU1 …(17)
ただし、tTVO(前回)はtTVOの前回値であり、ZOU1は増量分である。(17)式の増量分ZOU1は適合により定めておく。(17)式は、図9においてt14からt15までの期間での操作に相当する。
ステップ11では、目標スロットル開度tTVOと基本スロットル開度tTVO0を比較する。目標スロットル開度tTVOが基本スロットル開度tTVO0を超えていないときにはステップ12を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ11で目標スロットル開度tTVOが基本スロットル開度tTVO0を超えたときには、ステップ12に進んで目標スロットル開度tTVOを基本スロットル開度tTVO0に制限する。これは、図9においてt15以降の操作に相当する。
図18はわざとアクセルペダルをばたつかせながら一定速での走行を行ったときのアクセル開度、エンジントルク、エンジン回転速度、積算燃料量のデータである。本実施形態によれば、エンジントルクの変動が小さく、積算燃料も少ないため、燃費が良くなっていることがわかる。また、図2に本実施形態を適用したときのアクセル開度に対する加速度の実験データを重ねて示している。
図26は第1実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。図26において、補正量算出部51、基本スロットル開度算出部61の詳細が図10であった。また、目標スロットル開度算出部71の詳細を図17のフローチャートで示した。
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態では、車両のガソリンエンジン1は、エンジン1への吸入空気量を調整し得るスロットル弁11と、このスロットル弁11を制御量に応じて駆動するスロットルモータ12(スロットルアクチュエータ)とを有する。車両の出力制御装置において、エンジンコントローラ41(一定速用開度特性設定手段)は、一定速用開度特性αを設定する。一定速用開度特性αは、開度特性β(第2の開度特性)と開度特性γ(第1の開度特性に戻る第3の開度特性)とで構成される。通常の開度特性G(第1の開度特性)は、一定速走行するために必要なスロットル開度の特性であってアクセル開度とスロットル開度とを2軸とする平面上で増加関数の直線に近い折れ線となる特性である。開度特性β(第2の開度特性)は、この通常の開度特性G上のH点(所定の点)を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで前記直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きを有する。開度特性γは、アクセル開度が所定のアクセル開度範囲Fより大きい領域で開度特性β(第2の開度特性)から傾きが増した増加関数となって通常の開度特性Gに戻る。エンジンコントローラ41(スロットルアクチュエータ制御手段)は、通常の開度特性Gと一定速用開度特性設定手段によって設定される一定速用開度特性αとを用いて一定走行時(一定速での走行時)にスロットルモータ12を制御する。一定速走行させるに際して、一定速への車速調整で動かしているアクセル開度範囲は、通常の開度特性G上のH点を基点としてこの基点よりも大きい側の所定のアクセル開度範囲Fであることを本発明者が新たに見いだした。本実施形態によれば、このアクセル開度範囲Fで、通常の開度特性Gの直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きとなる開度特性β、つまり車速調整しやすい開度特性βを設定することで、一定速に維持するためのドライバの無駄な加減速が抑えられる。従って、一定速走行時に燃費を向上させることができる。
本実施形態によれば、出力制御装置は、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点(所定の点)が通常の開度特性G(第1の開度特性)上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用開度特性α1〜α4を有する。出力制御装置は、車速を検出する車速センサ47(車速検出手段)を備え、この車速センサ47により検出した車速に応じた一定速用開度特性を複数の一定速用開度特性α1〜α4の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用開度特性と通常の開度特性Gとを用いて、前記検出した車速を一定速として狙う定常走行時にスロットルモータ12(スロットルアクチュエータ)を制御する。従って、各車速毎に車速調整しやすい開度特性β1〜β4が設定されることから定常走行時に狙い車速が相違しても、各定常走行時に燃費を向上させることができる。
本実施形態によれば、出力制御装置は、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、登坂路の路面勾配が大きくなるほどH点(所定の点)が通常の開度特性G(第1の開度特性)上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用開度特性α1、α5、α6を有する。出力制御装置は、登坂路走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定手段(ナビゲーションシステム及びエンジンコントローラ41)を備える。出力制御装置は、この路面勾配推定手段により推定した路面勾配の大きさに応じた一定速用開度特性を複数の一定速用開度特性α1、α5、α6の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用開度特性と通常の開度特性Gとを用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時にスロットルモータ12(スロットルアクチュエータ)を制御する。従って、登坂路の各路面勾配毎に車速調整しやすい開度特性β1、β5、β6が設定されることから、一定速での登坂路走行時に路面勾配が相違しても、一定速での各登坂路走行時に燃費を向上させることができる。
基本スロットル開度tTVO0をそのままスロットルモータ12に与えてしまうと、アクセル開度は一定であるのに(道路環境が変わっていないのに)、車両が減速されたり加速されたりして、運転に違和感が生じるのである。しかし、本実施形態によれば、基本スロットル開度算出部61(基本スロットル開度算出手段)は、一定速用開度特性を用いることによって得られるスロットル開度を基本スロットル開度tTVO0として算出する。目標スロットル開度設定手段(図17参照)は、アクセル開度は変化してないのに、基本スロットル開度tTVO0が変化するときには、基本スロットル開度tTVO0が変化する直前の値を維持し、その後にアクセル開度が変化するとき、その変化する方向を同じにして変化する値を目標スロットル開度tTVOとして設定する。エンジンコントローラ41(スロットルアクチュエータ制御手段)は、この目標スロットル開度設定手段により設定される目標スロットル開度tTVOに応じてスロットルモータ12(スロットルアクチュエータ)を制御する。従って、実際のアクセル操作に合わせ、アクセル開度が減少側に変化すれば目標スロットル開度tTVOも減少側に変化し、アクセル開度が増大側に変化すれば目標スロットル開度tTVOも増大側に変化する。これによって定常走行時における運転上の違和感がなくなり、自然な車両挙動を得ることができる。
本実施形態によれば、基本補正量算出手段(図10の52、53、54参照)は、車速を検出する車速センサ47(車速検出手段)と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ48(アクセル開度検出手段)と、車速センサ47により検出した車速と、アクセル開度センサ48により検出したアクセル開度に基づき、車速が高くなるほど大きくなり、アクセル開度が大きくなるほど大きくなる値の基本補正量HOSを算出する。木の葉状開度設定手段(図10の62、図16参照)は、全体として木の葉状の1つの開度特性を設定する。木の葉状の開度特性は、前記複数の一定速用開度特性に代えて、アクセル開度とスロットル開度を2軸とする平面上に、所定のアクセル開度範囲Vにおいては上側仮想曲線ηと、下側仮想曲線θとを含んだ特性であって、一つのアクセル開度に対して2つの仮想のスロットル開度の値を有し、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域では通常の開度特性となる。第1の基本スロットル開度算出手段(図10の61参照)は、アクセル開度センサ48により検出したアクセル開度が所定のアクセル開度範囲Vにあるときには木の葉状の開度特性を用いて2つの仮想のスロットル開度の値を算出し、前記算出される基本補正量HOSで前記算出した2つの仮想のスロットル開度の値を補間計算して得られるスロットル開度を基本スロットル開度tTVO0として算出する。第2の基本スロットル開度算出手段(図10の61参照)は、アクセル開度センサ48により検出したアクセル開度が所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるときには通常の開度特性Gを用いて得られるスロットル開度をそのまま基本スロットル開度tTVO0として算出する。出力制御装置は、前記第1の基本スロットル開度算出手段により算出される基本スロットル開度tTVO0と、前記第2の基本スロットル開度算出手段により算出される基本スロットル開度tTVO0とを用いて、前記検出した車速を狙った定常走行時にスロットルモータ12(スロットルアクチュエータ)を制御する。従って、各車速毎に車速調整しやすい開度特性が得られるほか、車速毎の複数の一定速用開度特性を記憶させることが不要となり、メモリ容量を大幅に削減できる。
本実施形態によれば、出力制御装置は、登坂路走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定手段(ナビゲーションシステム及びエンジンコントローラ41)を備える。勾配補正量算出手段(図10の55、図14参照)は、この路面勾配推定手段により推定した路面勾配の大きさに基づき、路面勾配が大きくなるほど大きくなる値の勾配補正量を算出する。補正手段(図10の56参照)は、前記算出した勾配補正量で前記基本補正量を補正する。出力制御装置は、前記補正された基本補正量を用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時にスロットルモータ12(スロットルアクチュエータ)を制御する。従って、登坂路の各路面勾配毎に車速調整しやすい開度特性を得ることができる。
<第2実施形態>
図19は第2実施形態のアクセル開度に対する駆動力の特性図、図20は第2実施形態の各車速でのアクセル開度に対する駆動力の特性図、図21は第2実施形態の登坂路走行時における各路面勾配でのアクセル開度に対する駆動力の特性図である。第1実施形態の図3、図4、図7と同一部分には同様に記載している。
また、図27は電動車両を対象とする第2実施形態の制御系全体の制御ブロック図、図28はハイブリッド車両を対象とする第2実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。第1実施形態の図26と同一部分には同様に記載している。
第1実施形態は、ガソリンエンジン車両を対象としていた。第2実施形態は、電動車両やハイブリッド車両を対象とするものである。ガソリンエンジンでは、出力を制御するためのパラメータがスロットル開度であったが、電動車両やハイブリッド車両では、スロットル開度に代えて駆動力が置き換わる。このため、第2実施形態では、図19、図20、図21に示したようにスロットル開度に代えて駆動力を置き換えてやればよいこととなる。
図19において、一定速走行するために必要な駆動力の特性であって増加関数の直線に近い折れ線(または一本の直線)の特性を通常の駆動力特性G(第1の駆動力特性)とする。この通常の駆動力特性G上のH点を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで前記直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きとなる駆動力特性β(第2の駆動力特性)を設定する。さらに、アクセル開度が所定のアクセル開度範囲Fより大きい領域で駆動力特性β(第2の駆動力特性)から傾きが増した増加関数となって通常の駆動力特性Gに戻る駆動力特性γ(第3の駆動力特性)を設定する。これら駆動力特性βと駆動力特性γで一定速用駆動力特性αを構成する。電動車両やハイブリッド車両では、通常の駆動力特性Gとこの一定速用駆動力特性αとを用いて一定速走行時にインバータ82を制御する。ここで、図3において原点Oを通り、増加関数となってZ点に到達する直線に近い折れ線Gが通常のアクセル開度と駆動力の関係を表す特性である。第2実施形態では当該特性を「通常の駆動力特性」とする。
図20において、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点が通常の駆動力特性G上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用駆動力特性(α1〜α4)を有している。第2実施形態では、車速センサ47により検出した車速に応じた一定速用駆動力特性を複数の一定速用駆動力特性(α1〜α4)の中から選択し、その選択した一定速用駆動力特性と通常の駆動力特性Gとを用いて、前記検出した車速ねらいの定常走行時にインバータ82を制御する。
図21において、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、登坂路の路面勾配が大きくなるほどH点が通常の駆動力特性G上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用駆動力特性(α1、α5、α6)を有する。推定した路面勾配の大きさに応じた一定速用駆動力特性を複数の一定速用駆動力特性の中から選択し、その選択した一定速用駆動力特性と通常の駆動力特性Gとを用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時にインバータ52を制御する。
さて、第2実施形態でも、図22に示したように所定のアクセル開度範囲Vにおいて上側仮想曲線ηと、下側仮想曲線θとを含んだ特性であって、一つのアクセル開度に対して2つの仮想駆動力の値を有する特性を得る。また、κ点までのアクセル開度及びλ点からのアクセル開度の領域(所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域)では通常の駆動力特性Gとなる。これら2つの駆動力特性で、全体として木の葉状の1つの駆動力特性を構成する。
この全体として木の葉状の駆動力特性を用い、次のようにして駆動力を算出する。例えばアクセル開度が所定値APOaであるときには、このAPOaから図22に示した木の葉状の駆動力特性より、下側仮想曲線θ上の点の仮想駆動力の値FDaと、上側仮想曲線η上の点の仮想駆動力の値FDbを求める。これら2つの仮想駆動力の値FDa、FDbと補正量とから、次の式により基本駆動力tFdrv0を算出する。
tFdrv0=(FDb−FDa)×補正量/100+FDa
…(18)
図23は第2実施形態の制御ブロック図である。第1実施形態の図10と同一部分には同一の符号を付している。第1実施形態と相違する部分を主に説明する。車両コントローラ91は、制御ブロック図やフローチャート(後述)に対応するプログラムを使用して制御を実行する。例えば、車両コントローラ91は、中央演算装置 (CPU)、読み出し専用メモリ (ROM) 、ランダムアクセスメモリ (RAM) 及び入出力インタフェース (I/O インタフェース) を備えたマイクロコンピュータで構成される。車両コントローラ91を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。車両コントローラ91のメモリは、後述の参照テーブル(又は参照マップ)やプログラムを格納する。
図23において、基本駆動力算出部71は、仮想駆動力算出部72、基本駆動力算出部73から構成される。
仮想駆動力算出部72では、アクセル開度APOから図24を内容とする参照テーブルを検索することにより、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、下側仮想曲線θ上の値と、上側仮想曲線η上の値との2つの仮想駆動力の値を算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOdであるときには下側仮想曲線θ上の値である第1仮想駆動力FDc[N]と、上側仮想曲線η上の値である第2仮想駆動力FDd[N]を算出する。アクセル開度APOと駆動力(第1仮想駆動力FDcと第2仮想駆動力FDdを含む)の関係を定義する参照テーブル(図24)は、車両コントローラ91のメモリに格納される。
一方、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)には直線部の特性である通常の駆動力特性Gから駆動力を算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOeであるときには駆動力FDe[N]を算出する。直線部の特性は通常の駆動力特性Gである。図24は図22と基本的に同じ特性である。
基本駆動力算出部73では、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、上記2つの仮想駆動力の値FDc、FDdと、補正量算出部51からの補正量HOSとを用いて次式により、基本駆動力tFdrv0[N]を算出する。
tFdrv0=(FDd−FDc)×HOS/100+FDc
…(19)
(19)式は、図22に示したように、同じアクセル開度APO上にある上下2つの仮想駆動力の値(FDd、FDc)を補正量HOSによって補間計算した値を基本駆動力とするものである。(19)式より、アクセル開度APOが同じ条件では、補正量HOSが大きいほど基本駆動力tFdrv0は大きくなる。このように、メモリ容量を削減しつつ、基本駆動力算出部73は、図20と図21の参照テーブルから基本駆動力tFdrv0を求めるのと同様に、補正量HOSと図24の参照テーブルから基本駆動力tFdrv0を求めることができる。
一方、基本駆動力算出部73では、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)には上記の駆動力FDeの値をそのまま基本駆動力tFdrv0[N]とする。
図25のフローチャートは、目標駆動力tFdrvを算出するためのもので、車両コントローラ91は、フローチャートの制御を一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。第1実施形態の図17と同一部分には同一のステップ番号を付している。第1実施形態と相違する部分を主に説明する。
ステップ21ではアクセル開度APO、補正量、基本駆動力tFdrv0を読み込む。補正量HOS、基本駆動力tFdrv0は図23により既に算出されている。
ステップ2、3では補正量HOSが増大側であるか、補正量HOSが減少側であるか、補正量HOSが維持されているかのいずれかにあるかをみる。
補正量HOSが減少側であるときには、ステップ2よりステップ3に進み、アクセル開度APOが減少しているか否かをみる。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ3よりステップ22に進み、目標駆動力の前回値であるtFdrv(前回)の値をそのまま目標駆動力tFdrv[N]に移す。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ22の操作を繰り返し、目標駆動力tFdrvを維持する。
一方、ステップ3でアクセル開度APOが減少しているときには、ステップ23に進み、次式により目標駆動力tFdrvを減量分GEN2[N]だけ減少させる。
tFdrv=tFdrv(前回)−GEN2 …(20)
ただし、tFdrv(前回)はtFdrvの前回値であり、GEN2は、減量分である。(20)式の減量分GEN2は適合により定めておく。
ステップ24では、目標駆動力tFdrvと基本駆動力tFdrv0を比較する。目標駆動力tFdrvが基本駆動力tFdrv0未満でないときにはステップ25を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ24で目標駆動力tFdrvが基本駆動力tFdrv0未満となったときには、ステップ25に進んで目標駆動力tFdrvを基本駆動力tFdrv0に制限する。
補正量HOSが増大側であるときや補正量HOSが維持されているときにはステップ8に進み、アクセル開度APOが増大しているか否かをみる。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ8よりステップ26に進み、目標駆動力の前回値であるtFdrv(前回)の値をそのまま目標駆動力tFdrv[N]に移す。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ26の操作を繰り返し、目標駆動力tFdrvを維持する。
一方、ステップ8でアクセル開度APOが増大しているときには、ステップ27に進み、次式により目標駆動力tFdrvを増量分ZOU2[N]だけ増加させる。
tFdrv=tFdrv(前回)+ZOU2 …(21)
ただし、tFdrv(前回)は、tFdrvの前回値であり、ZOU2は増量分である。(21)式の増量分ZOU2は適合により定めておく。
ステップ28では、目標駆動力tFdrvと基本駆動力tFdrv0を比較する。
目標駆動力tFdrvが基本駆動力tFdrv0を超えていないときにはステップ29を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ28で目標駆動力tFdrvが基本駆動力tFdrv0を超えたときには、ステップ29に進んで目標駆動力tFdrvを基本駆動力tFdrv0に制限する。
図27は電動車両を対象とする第2実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。電動車両では、図27に示したように 後輪又は前輪を駆動するモータ81、このモータ81に電流を供給するインバータ82を有している。車両コントローラ91(一定速用駆動力特性設定手段、インバータ制御手段)には、補正量算出部51、基本駆動力算出部71、目標駆動力算出部92、電流値算出部93を有している。図27において、補正量算出部51、基本駆動力算出部71の詳細が図23であった。また、目標駆動力算出部91の詳細を図25のフローチャートで示した。
図27において電流値算出部93では目標駆動力tFdrvに比例してモータ81に供給する指令電流値を算出し、この指令電流値をインバータ82に出力する。
図28はハイブリッド車両を対象とする第2実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。ハイブリッド車両では、エンジンを備えるので、図28に示したようにモータ81、インバータ82に加えて、スロットル弁11、スロットルアクチューエータ12を有する。車両コントローラ91には、補正量算出部51、基本駆動力算出部71、目標駆動力算出部92、電流値算出部93のほか、駆動力分配部95、スロットル開度算出部96を有している。図28において、補正量算出部51、基本駆動力算出部71の詳細が図23であった。また、目標駆動力算出部92の詳細を図25のフローチャートで示した。
図28において駆動力分配部95では、目標駆動力の全てをモータ駆動力でまかなえない場合に、その差の駆動力をエンジンに分配する。スロットル開度算出部96では、その差の駆動力をエンジンが発生するためのスロットル開度を算出し、算出したスロットル開度に応じた指令値をスロットルアクチュエータ12に出力する。
第2実施形態によれば、ガソリンエンジンを備える車両に代えて、電動車両またはハイブリッド車両は、車両の駆動力を調整し得るモータ81と、このモータ81を制御量に応じて駆動するインバータ82とを有する。車両コントローラ91(一定速用駆動力特性設定手段)は、一定速用駆動力特性αを設定する。一定速用駆動力特性αは、駆動力特性β(第2の駆動力特性)と駆動力特性γ(第3の駆動力特性)とで構成される。通常の駆動力特性G(第1の駆動力特性)は、定常走行するために必要な駆動力の特性であってアクセル開度と駆動力とを2軸とする平面上で増加関数の直線に近い折れ線(または一本の直線)となる特性である。駆動力特性β(第2の駆動力特性)は、この通常の駆動力特性G上のH点(所定の点)を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで前記直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きを有する。駆動力特性γ(第3の駆動力特性)は、アクセル開度が所定のアクセル開度範囲Fより大きい領域で駆動力特性β(第2の駆動力特性)から傾きが増した増加関数となって通常の駆動力特性Gに戻る。車両コントローラ91(インバータ制御手段)は、通常の駆動力特性Gと一定速用駆動力特性設定手段によって設定される一定速用駆動力特性αとを用いて定常走行時にインバータ82を制御する。所定のアクセル開度範囲で第1の駆動力特性の直線または折れ線の傾きより小さな傾きとなる第2の駆動力特性、つまり車速調整しやすい第2の駆動力特性を設定することで、一定速に維持するためのドライバの無駄な加減速が抑えられる。従って、一定速狙いの定常走行時に燃費を向上させることができる。
第2実施形態によれば、出力制御装置は、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点(所定の点)が通常の駆動力特性G(第1の駆動力特性)上でアクセル開度の大きくなる側にかつ駆動力の大きくなる側にずれる複数の一定速用駆動力特性α1〜α4を有する。出力制御装置は、車速を検出する車速センサ47(車速検出手段)を備え、この車速センサ47により検出した車速に応じた一定速用駆動力特性を前記複数の一定速用駆動力特性α1〜α4の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用駆動力特性と通常の駆動力特性Gとを用いて、前記検出した車速狙いとする定常走行時にインバータ82を制御する。従って、各車速毎に車速調整しやすい駆動力特性β1〜β4が設定されることから定常走行時に狙い車速が相違しても、各定常走行時に燃費を向上させることができる。
第2実施形態によれば、出力制御装置は、前記所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、登坂路の路面勾配が大きくなるほどH点(所定の点)が通常の駆動力特性G(第1の駆動力特性)上でアクセル開度の大きくなる側にかつ駆動力の大きくなる側にずれる複数の一定速用駆動力特性α1、α5、α6を有する。出力制御装置は、登坂路走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定手段(ナビゲーションシステム及び車両コントローラ91)を備える。出力制御装置は、この路面勾配推定手段により推定した路面勾配の大きさに応じた一定速用駆動力特性を複数の一定速用駆動力特性α1、α5、α6の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用駆動力特性と通常の駆動力特性Gとを用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時にインバータ82を制御する。従って、登坂路の各路面勾配毎に車速調整しやすい第2の開度特性β1、β5、β6が設定されることから、一定速狙いの登坂路走行時に路面勾配が相違しても、各登坂路走行時に燃費を向上させることができる。
<第3実施形態>
図29は第3実施形態のアクセル開度に対する燃料噴射量の特性図、図30は第3実施形態の各車速でのアクセル開度に対する燃料噴射量の特性図、図31は第3実施形態の登坂路走行時における各路面勾配でのアクセル開度に対する燃料噴射量の特性図である。
第1実施形態の図3、図4、図7と同一部分には同様に記載している。
第1実施形態は、ガソリンエンジン車両を対象としていた。第3実施形態は、デーゼルエンジン車両を対象とするものである。ガソリンエンジンでは、出力を制御するためのパラメータがスロットル開度であったが、デーゼルエンジン車両では、スロットル開度に代えて燃料噴射量が置き換わる。このため、第3実施形態では、図29、図30、図31に示したようにスロットル開度に代えて燃料噴射量を置き換えてやればよいこととなる。
図29において、一定速走行するために必要な駆動力の特性であって増加関数の直線に近い折れ線(または一本の直線)の特性を通常の燃料噴射量特性G(第1の燃料噴射量特性)とする。この通常の燃料噴射量特性G上のH点を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで前記直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きとなる燃料噴射量特性β(第2の燃料噴射量特性)を設定する。さらに、アクセル開度が所定のアクセル開度範囲Fより大きい領域で燃料噴射量特性β(第2の燃料噴射量特性)から傾きが増した増加関数となって通常の燃料噴射量特性Gに戻る燃料噴射量特性γ(第3の燃料噴射量特性)を設定する。これら燃料噴射量特性βと燃料噴射量特性γで一定速用燃料噴射量特性αを構成する。デーゼルエンジン車両では、通常の燃料噴射量特性Gとこの一定速用燃料噴射量特性αとを用いて定常走行時に燃料インジェクタ101(図32参照)を制御する。ここで、図29において原点Oを通り、増加関数となってZ点に到達する直線に近い折れ線Gが通常のアクセル開度と燃料噴射量の関係を表す特性である。第3実施形態では当該特性を「通常の燃料噴射量特性」とする。
図30において、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点が通常の燃料噴射量特性G上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用燃料噴射量特性(α1〜α4)を有している。第3実施形態では、車速センサ47により検出した車速に応じた一定速用燃料噴射量特性を複数の一定速用燃料噴射量特性(α1〜α4)の中から選択し、その選択した一定速用燃料噴射量特性と通常の燃料噴射量特性Gとを用いて、前記検出した車速狙いの定常速走行時に燃料インジェクタ101を制御する。
図31において、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、登坂路の路面勾配が大きくなるほどH点が通常の燃料噴射量特性G上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用燃料噴射量特性(α1、α5、α6)を有し、推定した路面勾配の大きさに応じた一定速用燃料噴射量特性を複数の一定速用燃料噴射量特性の中から選択し、その選択した一定速用燃料噴射量特性と通常の燃料噴射量特性Gとを用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時に燃料インジェクタ101を制御する。
さて、第3実施形態でも、図32に示したように所定のアクセル開度範囲Vにおいて上側仮想曲線ηと、下側仮想曲線θとを含んだ特性であって、一つのアクセル開度に対して2つの仮想燃料噴射量の値を有する特性を得る。また、κ点までのアクセル開度及びλ点からのアクセル開度の領域(所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域)では通常の燃料噴射量特性Gとなる。これら2つの燃料噴射量特性で、全体として木の葉状の1つの燃料噴射量特性を構成する。
この全体として木の葉状の燃料噴射量特性を用い、次のようにして燃料噴射量を算出する。例えばアクセル開度が所定値APOaであるときには、このAPOaから図32に示した木の葉状の燃料噴射量特性より、下側仮想曲線θ上の点の仮想燃料噴射量の値QFaと、上側仮想曲線η上の点の仮想燃料噴射量の値QFbを求める。これら2つの仮想燃料噴射量の値QFa、QFbと補正量とから、次の式により基本燃料噴射量tQf0を算出する。
tQf0=(QFb−QFa)×補正量/100+QFa …(22)
図33は第3実施形態の制御ブロック図である。第1実施形態の図10と同一部分には同一の符号を付している。第1実施形態と相違する部分を主に説明する。エンジンコントローラ121は、制御ブロック図やフローチャート(後述)に対応するプログラムを使用して制御を実行する。例えば、エンジンコントローラ121は、中央演算装置 (CPU)、読み出し専用メモリ (ROM) 、ランダムアクセスメモリ (RAM) 及び入出力インタフェース (I/O インタフェース) を備えたマイクロコンピュータで構成される。エンジンコントローラ121を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。エンジンコントローラ121のメモリは、後述の参照テーブル(又は参照マップ)やプログラムを格納する。
図33において、基本燃料噴射量算出部111は、仮想燃料噴射量算出部112、基本燃料噴射量算出部113から構成される。
仮想燃料噴射量算出部112では、アクセル開度APOから図34を内容とする参照テーブルを検索することにより、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、下側仮想曲線θ上の値と、上側仮想曲線η上の値との2つの仮想燃料噴射量の値を算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOdであるときには下側仮想曲線θ上の値である第1燃料噴射量QFc[Nm]と、上側仮想曲線η上の値である第2燃料噴射量QFd[Nm]を算出する。アクセル開度APOと燃料噴射量(第1燃料噴射量QFcと第2燃料噴射量QFdを含む)の関係を定義する参照テーブル(図34)は、エンジンコントローラ121のメモリに格納される。
一方、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)には直線部の特性である通常の燃料噴射量特性Gから燃料噴射量を算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOeであるときには燃料噴射量QFe[Nm]を算出する。直線部の特性は通常の燃料噴射量特性Gである。図34は図32と基本的に同じ特性である。
基本燃料噴射量算出部113では、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、上記2つの仮想燃料噴射量の値QFc、QFdと、補正量算出部51からの補正量HOSとを用いて次式により、基本燃料噴射量tQf0[Nm]を算出する。
tQf0=(QFd−QFc)×HOS/100+QFc …(23)
(23)式は、図32に示したように、同じアクセル開度APO上にある上下2つの仮想燃料噴射量の値(QFd、QFc)を補正量HOSによって補間計算した値を基本燃料噴射量とするものである。(23)式より、アクセル開度APOが同じ条件では、補正量HOSが大きいほど基本燃料噴射量tQf0は大きくなる。このように、メモリ容量を削減しつつ、基本燃料噴射量算出部113は、図30と図31の参照テーブルから基本燃料噴射量tQf0を求めるのと同様に、補正量HOSと図34の参照テーブルから基本燃料噴射量tQf0を求めることができる。
一方、基本燃料噴射量算出部113では、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)には上記の燃料噴射量QFeの値をそのまま基本燃料噴射量tQf0[Nm]とする。
図35のフローチャートは、目標燃料噴射量tQfを算出するためのもので、エンジンコントローラ121は、フローチャートの制御を一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。第1実施形態の図17と同一部分には同一のステップ番号を付している。第1実施形態と相違する部分を主に説明する。
ステップ31ではアクセル開度APO、補正量、基本燃料噴射量tQf0を読み込む。補正量HOS、基本燃料噴射量tQf0は図33により既に算出されている。
ステップ2、3では補正量HOSが増大側であるか、補正量HOSが減少側であるか、補正量HOSが維持されているかのいずれかにあるかをみる。
補正量HOSが減少側であるときには、ステップ2よりステップ3に進み、アクセル開度APOが減少しているか否かをみる。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ3よりステップ32に進み、目標燃料噴射量の前回値であるtQf(前回)の値をそのまま目標燃料噴射量tQf[mg/cycl]に移す。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ32の操作を繰り返し、目標燃料噴射量tQfを維持する。
一方、ステップ3でアクセル開度APOが減少しているときには、ステップ33に進み、次式により目標燃料噴射量tQfを減量分GEN3[mg/cycl]だけ減少させる。
tQf=tQf(前回)−GEN3 …(24)
ただし、tQf(前回)はtQfの前回値であり、GEN3は、減量分である。(24)式の減量分GEN3は適合により定めておく。
ステップ34では、目標燃料噴射量tQfと基本燃料噴射量tQf0を比較する。目標燃料噴射量tQfが基本燃料噴射量tQf0未満でないときにはステップ35を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ34で目標燃料噴射量tQfが基本燃料噴射量tQf0未満となったときには、ステップ35に進んで目標燃料噴射量tQfを基本燃料噴射量tQf0に制限する。
補正量HOSが増大側であるときや補正量HOSが維持されているときにはステップ8に進み、アクセル開度APOが増大しているか否かをみる。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ8よりステップ36に進み、目標燃料噴射量の前回値であるtQf(前回)の値をそのまま目標燃料噴射量tQf[mg/cycl]に移す。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ36の操作を繰り返し、目標燃料噴射量tQfを維持する。
一方、ステップ8でアクセル開度APOが増大しているときには、ステップ37に進み、次式により目標燃料噴射量tQfを増量分ZOU3[N]だけ増加させる。
tQf=tQf(前回)+ZOU3 …(25)
ただし、tQf(前回)は、tQfの前回値であり、ZOU3は、増量分である。(25)式の増量分ZOU3は適合により定めておく。
ステップ38では、目標燃料噴射量tQfと基本燃料噴射量tQf0を比較する。目標燃料噴射量tQfが基本燃料噴射量tQf0を超えていないときにはステップ39を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ38で目標燃料噴射量tQfが基本燃料噴射量tQf0を超えたときには、ステップ39に進んで目標燃料噴射量tQfを基本燃料噴射量tQf0に制限する。
図36はデーゼルエンジン車両を対象とする第3実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。第1実施形態の図26と同一部分には同様に記載している。ディーゼルエンジン車両では、図36に示したように燃料インジェクタ101を有する。各気筒に設けられる燃料インジェクタ101には、コモンレール燃料噴射装置からの高圧の燃料が分配供給され、インジェクタ駆動手段102が燃料インジェクタ101を開閉駆動する。
エンジンコントローラ121(一定速用燃料噴射量特性設定手段、駆動手段制御手段、一定速用トルク特性設定手段)には、補正量算出部51、基本燃料噴射量算出部111、目標燃料噴射量算出部122、燃料噴射パルス幅算出部123を有している。図36において、補正量算出部51、基本燃料噴射量算出部111の詳細が図33であった。また、目標燃料噴射量算出部122の詳細を図35のフローチャートで示した。
図36において燃料噴射パルス幅算出部123では目標燃料噴射量tQfとコモンレールの燃料圧力とからメイン噴射の燃料噴射パルス幅を算出し、この燃料噴射パルス幅の信号をインジェクタ駆動手段102に出力する。
第3実施形態によれば、ガソリンエンジンを備える車両に代えて、車両のディーゼルエンジンは、エンジンへの燃料噴射量を調整し得る燃料インジェクタ101と、この燃料インジェクタ101からの燃料噴射量を制御量に応じて駆動するインジェクタ駆動手段102とを有する。エンジンコントローラ121(一定速用燃料噴射量特性設定手段)は、一定速用燃料噴射量特性αを設定する。一定速用燃料噴射量特性αは、燃料噴射量特性β(第2の燃料噴射量特性)と燃料噴射量特性γ(第3の燃料噴射量特性)とで構成される。通常の燃料噴射量特性G(第1の燃料噴射量特性)は、定常走行するために必要な燃料噴射量の特性であってアクセル開度と燃料噴射量とを2軸とする平面上で増加関数の直線に近い折れ線(または一本の直線)となる特性である。燃料噴射量特性β(第2の燃料噴射量特性)は、この通常の燃料噴射量特性G上のH点(アクセル開度APOstdの所定の点)を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで前記直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きを有する。燃料噴射量特性γ(第3の燃料噴射量特性)は、アクセル開度が所定のアクセル開度範囲Fより大きい領域で燃料噴射量特性β(第2の燃料噴射量特性)から傾きが増した増加関数となって通常の燃料噴射量特性Gに戻る。エンジンコントローラ121(駆動手段制御手段)は、通常の燃料噴射量特性Gと一定速用燃料噴射量特性設定手段によって設定される一定速用燃料噴射量特性αとを用いて定常走行時にインジェクタ駆動手段102を制御する。所定のアクセル開度範囲Fで通常の燃料噴射量特性Gの直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きとなる燃料噴射量特性β、つまり車速調整しやすい燃料噴射量特性βを設定することで、一定速に維持するためのドライバの無駄な加減速が抑えられる。従って、定常走行時に燃費を向上させることができる。
第3実施形態によれば、出力制御装置は、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点(所定の点)が通常の燃料噴射量特性G(第1の燃料噴射量特性)上でアクセル開度の大きくなる側にかつ燃料噴射量の大きくなる側にずれる複数の一定速用燃料噴射量特性α1〜α4を有する。出力制御装置は、車速を検出する車速センサ47(車速検出手段)を備え、この速センサ47により検出した車速に応じた一定速用燃料噴射量特性を前記複数の一定速用燃料噴射量特性α1〜α4の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用燃料噴射量特性と通常の燃料噴射量特性Gとを用いて、前記検出した車速を狙いとする定常走行時にインジェクタ駆動手段102を制御する。従って、各車速毎に車速調整しやすい燃料噴射量特性β1〜β4が設定されることから定常走行時に狙い車速が相違しても、各定常速走行時に燃費を向上させることができる。
第3実施形態によれば、出力制御装置は、前記所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、登坂路の路面勾配が大きくなるほどH点(所定の点)が通常の燃料噴射量特性G上でアクセル開度の大きくなる側にかつ燃料噴射量の大きくなる側にずれる複数の一定速用燃料噴射量特性α1、α5、α6を有する。出力制御装置は、登坂路走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定手段(ナビゲーションシステム及びエンジンコントローラ121)を備える。出力制御装置は、この路面勾配推定手段により推定した路面勾配の大きさに応じた一定速用燃料噴射量特性を複数の一定速用燃料噴射量特性α1、α5、α6の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用燃料噴射量特性と通常の燃料噴射量特性Gとを用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時にインジェクタ駆動手段102を制御する。従って、登坂路の各路面勾配毎に車速調整しやすい第2の燃料噴射量特性β1、β5、β6が設定されることから、一定速狙いの登坂路走行時に路面勾配が相違しても、この各登坂路走行時に燃費を向上させることができる。
<第4実施形態>
図37は第4実施形態のアクセル開度に対するトルクの特性図、図38は第4実施形態の各車速でのアクセル開度に対するトルクの特性図、図39は第4実施形態の登坂路走行時における各路面勾配でのアクセル開度に対するトルクの特性図である。第1実施形態の図3、図4、図7と同一部分には同様に記載している。
第1実施形態は、ガソリンエンジン車両を対象としていた。第4実施形態は、第3実施形態と同じにディーゼルエンジン車両を対象とするものである。第3実施形態のディーゼルエンジンでは、出力を制御するためのパラメータが燃料噴射量であったが、第4実施形態のディーゼルエンジン車両では、燃料噴射量に代えてトルクが置き換わる。このため、第4実施形態では、図37、図38、図39に示したようにスロットル開度に代えてトルクを置き換えてやればよいこととなる。ここでいう「トルク」とはエンジンの発生するトルクでもよいし、車両の要求トルクでもかまわない。
図37において、一定速走行するために必要なトルクの特性であって増加関数の直線に近い折れ線(または一本の直線)の特性を通常のトルク特性G(第1のトルク特性)とする。この通常のトルク特性G上のH点(アクセル開度APOstdの点)を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで前記直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きとなるトルク特性β(第2のトルク特性)を設定する。さらに、アクセル開度が所定のアクセル開度範囲Fより大きい領域でトルク特性β(第2のトルク特性)から傾きが増した増加関数となって通常のトルク特性Gに戻るトルク特性γ(第3のトルク特性)を設定する。これらトルク特性βとトルク特性γで一定速用トルク特性αを構成する。デーゼルエンジン車両では、通常のトルク特性Gとこの一定速用トルク特性αとを用いて定常走行時に燃料インジェクタ101を制御する。ここで、図37において原点Oを通り、増加関数となってZ点に到達する直線に近い折れ線Gが通常のアクセル開度とトルクの関係を表す特性である。第4実施形態では当該特性を「通常のトルク特性」とする。
図38において、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点が通常のトルク特性G上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用トルク特性(α1〜α4)を有している。第3実施形態では、車速センサ47により検出した車速に応じた一定速用トルク特性を複数の一定速用トルク特性(α1〜α4)の中から選択し、その選択した一定速用トルク特性と通常のトルク特性Gとを用いて、前記検出した車速狙いの定常走行時に燃料インジェクタ101を制御する。
図39において、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、登坂路の路面勾配が大きくなるほどH点が通常のトルク特性G上でアクセル開度の大きくなる側にかつスロットル開度の大きくなる側にずれる複数の一定速用トルク特性(α1、α5、α6)を有し、
推定した路面勾配の大きさに応じた一定速用トルク特性を複数の一定速用トルク特性の中から選択し、その選択した一定速用トルク特性と通常のトルク特性Gとを用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時に燃料インジェクタ101を制御する。
さて、第4実施形態でも、図40に示したように所定のアクセル開度範囲Vにおいて上側仮想曲線ηと、下側仮想曲線θとを含んだ特性であって、一つのアクセル開度に対して2つの仮想トルクの値を有する特性を得る。また、κ点までのアクセル開度及びλ点からのアクセル開度の領域(所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域)では通常のトルク特性Gとなる。これら2つのトルク特性で、全体として木の葉状の1つのトルク特性を構成する。
この全体として木の葉状のトルク特性を用い、次のようにしてトルクを算出する。例えばアクセル開度が所定値APOaであるときには、このAPOaから図40に示した木の葉状のトルク特性より、下側仮想曲線θ上の点の仮想トルクの値TRQaと、上側仮想曲線η上の点の仮想トルクの値TRQbを求める。これら2つの仮想トルクの値TRQa、TRQbと補正量とから、次の式により基本トルクtTrq0を算出する。
tTrq0=(TRQb−TRQa)×補正量/100+TRQa
…(26)
図41は第3実施形態の制御ブロック図である。第3実施形態の図33と同一部分には同一の符号を付している。第3実施形態と相違する部分を主に説明する。
図41において、基本トルク算出部131は、仮想トルク算出部132、基本トルク算出部133から構成される。
仮想トルク算出部132では、アクセル開度APOから図42を内容とする参照テーブルを検索することにより、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、下側仮想曲線θ上の値と、上側仮想曲線η上の値との2つの仮想トルクの値を算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOdであるときには下側仮想曲線θ上の値である第1仮想トルクTRQc[Nm]と、上側仮想曲線η上の値である第2仮想トルクTRQd[Nm]を算出する。アクセル開度APOとトルク(第1仮想トルクTRQcと第2仮想トルクTRQdを含む)の関係を定義する参照テーブル(図42)は、エンジンコントローラ121のメモリに格納される。
一方、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のときには直線部の特性である通常のトルク特性Gからトルクを算出する。例えば、アクセル開度APOが所定値APOeであるとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)にはトルクTRQe[Nm]を算出する。直線部の特性は通常のトルク特性Gである。図42は図40と基本的に同じ特性である。
基本トルク算出部133では、アクセル開度APOが所定のアクセル開度範囲V(APOb<APO<APOc)にあるときには、上記2つの仮想トルクの値TRQc、TRQdと、補正量算出部51からの補正量HOSとを用いて次式により、基本トルクtTrq0[Nm]を算出する。
tTrq0=(TRQd−TRQc)×HOS/100+TRQc
…(27)
(27)式は、図40に示したように、同じアクセル開度APO上にある上下2つの仮想トルクの値(TRQd、TRQc)を補正量HOSによって補間計算した値を基本トルクとするものである。(27)式より、アクセル開度APOが同じ条件では、補正量HOSが大きいほど基本トルクtTrq0は大きくなる。このように、メモリ容量を削減しつつ、基本燃料噴射量算出部113は、図38と図39の参照テーブルから基本トルクtTrq0を求めるのと同様に、補正量HOSと図42の参照テーブルから基本トルクtTrq0を求めることができる。
一方、基本トルク算出部133では、アクセル開度APOが所定値APOb以下のときと、アクセル開度APOが所定値APOc以上のとき(つまり、所定のアクセル開度範囲Vを外れる領域にあるとき)には上記のトルクTRQeの値をそのまま基本トルクtTrq0[Nm]とする。
図43のフローチャートは、目標トルクtTrqを算出するためのもので、エンジンコントローラ121は、フローチャートの制御を一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。第1実施形態の図17と同一部分には同一のステップ番号を付している。第1実施形態と相違する部分を主に説明する。
ステップ41ではアクセル開度APO、補正量、基本トルクtTrq0を読み込む。補正量HOS、基本トルクtTrq0は図41により既に算出されている。
ステップ2、3では補正量HOSが増大側であるか、補正量HOSが減少側であるか、補正量HOSが維持されているかのいずれかにあるかをみる。
補正量HOSが減少側であるときには、ステップ2よりステップ3に進み、アクセル開度APOが減少しているか否かをみる。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ3よりステップ42に進み、目標トルクの前回値であるtTrq(前回)の値をそのまま目標トルクtTrq[Nm]に移す。補正量HOSは減少側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが増大しているときにはステップ42の操作を繰り返し、目標トルクtTrqを維持する。
一方、ステップ3でアクセル開度APOが減少しているときには、ステップ43に進み、次式により目標トルクtTrqを減量分GEN3[Nm]だけ減少させる。
tTrq=tTrq(前回)−GEN4 …(28)
ただし、tTrq(前回)はtTrqの前回値であり、GEN4は、減量分である。(28)式の減量分GEN4は適合により定めておく。
ステップ44では、目標トルクtTrqと基本トルクtTrq0を比較する。
目標トルクtTrqが基本トルクtTrq0未満でないときにはステップ45を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ44で目標トルクtTrqが基本トルクtTrq0未満となったときには、ステップ45に進んで目標トルクtTrqを基本トルクtTrq0に制限する。
補正量HOSが増大側であるときや補正量HOSが維持されているときにはステップ8に進み、アクセル開度APOが増大しているか否かをみる。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ8よりステップ46に進み、目標トルクの前回値であるtTrq(前回)の値をそのまま目標トルクtTrq[Nm]に移す。補正量HOSは増大側であるのに、アクセル開度APOが維持されているときやアクセル開度APOが減少しているときにはステップ46の操作を繰り返し、目標トルクtTrqを維持する。
一方、ステップ8でアクセル開度APOが増大しているときには、ステップ47に進み、次式により目標トルクtTrqを増量分ZOU4[Nm]だけ増加させる。
tTrq=tTrq(前回)+ZOU4 …(29)
ただし、tTrq(前回)は、tTrqの前回値であり、ZOU4は、増量分である。(29)式の増量分ZOU4は適合により定めておく。
ステップ48では、目標トルクtTrqと基本トルクtTrq0を比較する。目標トルクtTrqが基本トルクtTrq0を超えていないときにはステップ49を飛ばして今回の処理を終了する。
一方、ステップ48で目標トルクtTrqが基本トルクtTrq0を超えたときには、ステップ49に進んで目標トルクtTrqを基本トルクtTrq0に制限する。
図44はディーゼルエンジン車両を対象とする第4実施形態の制御系全体の制御ブロック図である。第3実施形態の図36と同一部分には同様に記載している。
エンジンコントローラ121には、補正量算出部51、基本トルク算出部131、目標トルク算出部141、燃料噴射量算出部142、燃料噴射パルス幅算出部123を有している。図44において、補正量算出部51、基本トルク算出部131の詳細が図41であった。また、目標トルク算出部141の詳細を図43のフローチャートで示した。
図44において 燃料噴射量算出部142では、目標トルクに応じて燃料噴射量を算出し、この算出した燃料噴射量を燃料噴射パルス幅算出部123に出力する。燃料噴射パルス幅算出部123ではこの燃料噴射量とコモンレールの燃料圧力とからメイン噴射の燃料噴射パルス幅を算出し、この燃料噴射パルス幅の信号をインジェクタ駆動手段102に出力する。
第4実施形態によれば、エンジンを備える車両に代えて、車両のディーゼルエンジンは、エンジンへの燃料噴射量を調整し得る燃料インジェクタ101と、この燃料インジェクタ101からの燃料噴射量を制御量に応じて駆動するインジェクタ駆動手段102とを有する。エンジンコントローラ121(一定速用トルク特性設定手段)は、一定速用トルク特性αを設定する。一定速用トルク特性αは、トルク特性β(第2のトルク特性)とトルク特性γ(第3のトルク特性)とで構成される。通常のトルク特性G(第1のトルク特性)は、定常走行するために必要なトルクの特性であってアクセル開度とトルクとを2軸とする平面上で増加関数の直線に近い折れ線(または一本の直線)となる特性である。トルク特性β(第2のトルク特性)は、この通常のトルク特性G上のH点(アクセル開度APOstdの所定の点)を基点としてこの基点よりも大きい側に所定のアクセル開度範囲Fで前記直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きとなる。トルク特性γ(第3のトルク特性)は、アクセル開度が所定のアクセル開度範囲Fより大きい領域でトルク特性β(第2のトルク特性)から傾きが増した増加関数となって通常のトルク特性Gに戻る。エンジンコントローラ111(駆動手段制御手段)は、通常のトルク特性Gと一定速用トルク特性設定手段によって設定される一定速用トルク特性αとを用いて定常走行時にインジェクタ駆動手段102を制御する。所定のアクセル開度範囲Fで通常のトルク特性Gの直線に近い折れ線の傾きより小さな傾きとなるトルク特性β、つまり車速調整しやすいトルク特性βを設定することで、一定速に維持するためのドライバの無駄な加減速が抑えられる。従って、定常走行時に燃費を向上させることができる。
第4実施形態によれば、出力制御装置は、前記所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、車速が高くなるほどH点(所定の点)が通常のトルク特性G(第1のトルク特性)上でアクセル開度の大きくなる側にかつトルクの大きくなる側にずれる複数の一定速用トルク特性α1〜α4を有する。出力制御装置は、車速を検出する車速センサ47(車速検出手段)を備え、この車速センサ47により検出した車速に応じた一定速用トルク特性を複数の一定速用トルク特性α1〜α4の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用トルク特性と通常のトルク特性Gとを用いて、前記検出した車速を狙いとする定常走行時にインジェクタ駆動手段102を制御する。従って、各車速毎に車速調整しやすいトルク特性β1〜β4が設定されることから定常走行時に狙い車速が相違しても、各定常走行時に燃費を向上させることができる。
第4実施形態によれば、出力制御装置は、所定のアクセル開度範囲Fの幅は一定のままで、登坂路の路面勾配が大きくなるほどH点(所定の点)が通常のトルク特性G(第1のトルク特性)上でアクセル開度の大きくなる側にかつトルクの大きくなる側にずれる複数の前記一定速用トルク特性α1、α5、α6を有する。出力制御装置は、登坂路走行中の路面勾配を推定する路面勾配推定手段(ナビゲーションシステム及びエンジンコントローラ121)を備える。出力制御装置は、この路面勾配推定手段により検出・推定した路面勾配の大きさに応じた一定速用トルク特性を複数の一定速用トルク特性α1、α5、α6の中から選択する。出力制御装置は、その選択した一定速用トルク特性と通常のトルク特性Gとを用いて、前記推定した路面勾配での定常走行時に前記インジェクタ駆動手段を制御する。従って、登坂路の各路面勾配毎に車速調整しやすいトルク特性β1、β5、β6が設定されることから、一定速狙いの登坂路走行時に路面勾配が相違しても、一定速での各登坂路走行時に燃費を向上させることができる。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
2012年3月15日に出願された日本国特許出願2012−58478の全内容は引用により本明細書に組み込まれる。

Claims (20)

  1. エンジンへの吸入空気量を調整し得るスロットル弁と、
    前記スロットル弁を制御量に応じて駆動するスロットルアクチュエータとを有し、
    アクセル開度とスロットル開度との間の相関関係を増加関数の関係に規定するガソリンエンジンを備える車両の出力制御装置において、
    車速を検出する車速検出手段と、
    アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    前記車速検出手段により検出した車速と、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度に基づき、車速が高くなるほど大きくなり、アクセル開度が大きくなるほど大きくなる値の基本補正量を算出する基本補正量算出手段と、
    車両が一定速で走行するために必要なスロットル開度の大きさに対応する所定の点を基点として、この基点よりもアクセル開度の大きい側の所定のアクセル開度範囲において、前記増加関数の一部として一つのアクセル開度に対して2つの仮想のスロットル開度の値を有する木の葉状の1つの開度特性を設定し、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記木の葉状の1つの開度特性から得られる2つの仮想のスロットル開度の値と、前記基本補正量とに基づいて、基本スロットル開度を算出する第1の基本スロットル開度算出手段と、
    を備え、
    前記所定のアクセル開度範囲においては、前記第1の基本スロットル開度算出手段により算出される基本スロットル開度を用いて、前記検出した車速を一定速とする走行時に前記スロットルアクチュエータを制御する、車両の出力制御装置。
  2. 前記相関関係は、第1の開度特性として規定され、
    前記第1の基本スロットル開度算出手段は、アクセル開度とスロットル開度を2軸とする平面上に、前記木の葉状の1つの開度特性を第2の開度特性として設定する開度設定手段を備え、
    前記第2の開度特性は、前記所定のアクセル開度範囲において、上側仮想曲線と下側仮想曲線とを含み、一つのアクセル開度に対して前記2つの仮想のスロットル開度の値を有し、
    前記第1の基本スロットル開度算出手段は、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記第2の開度特性を用いて前記2つの仮想のスロットル開度の値を算出し、前記基本補正量で前記2つの仮想のスロットル開度の値を補間計算して前記基本スロットル開度を算出する請求項1に記載の車両の出力制御装置。
  3. 前記出力制御装置は、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには前記第1の開度特性を用いて前記基本スロットル開度を算出する第2の基本スロットル開度算出手段を備え、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには、前記第2の基本スロットル開度算出手段により算出される基本スロットル開度を用いて前記スロットルアクチュエータを制御する請求項2に記載の車両の出力制御装置。
  4. 同じアクセル開度に対して、前記上側仮想曲線は、前記下側仮想曲線より大きい仮想のスロットル開度の値をとる請求項2に記載の車両の出力制御装置。
  5. アクセル開度は変化してないのに、前記基本スロットル開度が変化するときには、基本スロットル開度が変化する直前の値を目標スロットル開度として維持し、その後にアクセル開度が変化するとき、その変化する方向と同じ方向に前記目標スロットル開度を変化させて設定する目標スロットル開度設定手段と、
    前記目標スロットル開度設定手段により設定される目標スロットル開度に応じて前記スロットルアクチュエータを制御するスロットルアクチュエータ制御手段と
    を備える請求項1に記載の車両の出力制御装置。
  6. 車両の駆動力を調整し得るモータと、前記モータを制御量に応じて駆動するインバータとを有する電動車両またはハイブリッド車両の出力制御装置において、
    アクセル開度と駆動力との間の相関関係を増加関数の関係に規定し、
    車速を検出する車速検出手段と、
    アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    前記車速検出手段により検出した車速と、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度に基づき、車速が高くなるほど大きくなり、アクセル開度が大きくなるほど大きくなる値の基本補正量を算出する基本補正量算出手段と、
    車両が一定速で走行するために必要な駆動力の大きさに対応する所定の点を基点として、この基点よりもアクセル開度の大きい側の所定のアクセル開度範囲において、前記増加関数の一部として一つのアクセル開度に対して2つの仮想の駆動力の値を有する木の葉状の1つの駆動力特性を設定し、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記木の葉状の1つの駆動力特性から得られる2つの仮想の駆動力の値と、前記基本補正量とに基づいて基本駆動力を算出する第1の基本駆動力算出手段と、
    を備え、
    前記所定のアクセル開度範囲においては、前記第1の基本駆動力算出手段により算出される基本駆動力を用いて、前記検出した車速を一定速とする走行時に前記インバータを制御する、車両の出力制御装置。
  7. 前記相関関係は、第1の駆動力特性として規定され、
    前記第1の基本駆動力算出手段は、アクセル開度と駆動力を2軸とする平面上に、前記木の葉状の1つの駆動力特性を第2の駆動力特性として設定する駆動力設定手段を備え、
    前記第2の駆動力特性は、前記所定のアクセル開度範囲において、上側仮想曲線と下側仮想曲線とを含み、一つのアクセル開度に対して前記2つの仮想の駆動力の値を有し、
    前記第1の基本駆動力算出手段は、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記第2の駆動力特性を用いて前記2つの仮想の駆動力の値を算出し、前記基本補正量で前記2つの仮想の駆動力の値を補間計算して前記基本駆動力を算出する請求項6に記載の車両の出力制御装置。
  8. 前記出力制御装置は、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには前記第1の駆動力特性を用いて前記基本駆動力を算出する第2の基本駆動力算出手段を備え、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには、前記第2の基本駆動力算出手段により算出される基本駆動力を用いて前記インバータを制御する請求項7に記載の車両の出力制御装置。
  9. 同じアクセル開度に対して、前記上側仮想曲線は、前記下側仮想曲線より大きい仮想の駆動力の値をとる請求項7に記載の車両の出力制御装置。
  10. エンジンへの燃料噴射量を調整し得る燃料インジェクタと、前記燃料インジェクタからの燃料噴射量を制御量に応じて駆動するインジェクタ駆動手段とを有するディーゼルエンジンを備える車両の出力制御装置において、
    アクセル開度と燃料噴射量との間の相関関係を増加関数の関係に規定し、
    車速を検出する車速検出手段と、
    アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    前記車速検出手段により検出した車速と、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度に基づき、車速が高くなるほど大きくなり、アクセル開度が大きくなるほど大きくなる値の基本補正量を算出する基本補正量算出手段と、
    車両が一定速で走行するために必要な燃料噴射量の大きさに対応する所定の点を基点として、この基点よりもアクセル開度の大きい側の所定のアクセル開度範囲において、前記増加関数の一部として一つのアクセル開度に対して2つの仮想の燃料噴射量の値を有する木の葉状の1つの燃料噴射量特性を設定し、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記木の葉状の1つの燃料噴射量特性から得られる2つの仮想の燃料噴射量の値と、前記基本補正量とに基づいて基本燃料噴射量を算出する第1の基本燃料噴射量算出手段と、
    を備え、
    前記所定のアクセル開度範囲においては、前記第1の基本燃料噴射量算出手段により算出される基本燃料噴射量を用いて、前記検出した車速を一定速とする走行時に前記インジェクタ駆動手段を制御する、車両の出力制御装置。
  11. 前記相関関係は、第1の燃料噴射量特性として規定され、
    前記第1の基本燃料噴射量算出手段は、アクセル開度と燃料噴射量を2軸とする平面上に、前記木の葉状の1つの燃料噴射量特性を第2の燃料噴射量特性として設定する燃料噴射量設定手段を備え、
    前記第2の燃料噴射量特性は、前記所定のアクセル開度範囲において、上側仮想曲線と下側仮想曲線とを含み、一つのアクセル開度に対して前記2つの仮想の燃料噴射量の値を有し、
    前記第1の基本燃料噴射量算出手段は、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記第2の燃料噴射量特性を用いて前記2つの仮想の燃料噴射量の値を算出し、前記基本補正量で前記2つの仮想の燃料噴射量の値を補間計算して前記基本燃料噴射量を算出する請求項10に記載の車両の出力制御装置。
  12. 前記出力制御装置は、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには前記第1の燃料噴射量特性を用いて得られる燃料噴射量を基本燃料噴射量として算出する第2の基本燃料噴射量算出手段を備え、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには、前記第2の基本燃料噴射量算出手段により算出される基本燃料噴射量を用いて前記インジェクタ駆動手段を制御する請求項11に記載の車両の出力制御装置。
  13. 同じアクセル開度に対して、前記上側仮想曲線は、前記下側仮想曲線より大きい仮想の燃料噴射量の値をとる請求項11に記載の車両の出力制御装置。
  14. エンジンへの燃料噴射量を調整し得る燃料インジェクタと、前記燃料インジェクタからの燃料噴射量を制御量に応じて駆動するインジェクタ駆動手段とを有するディーゼルエンジンを備える車両の出力制御装置において、
    アクセル開度とトルクとの間の相関関係を増加関数の関係に規定し、
    前記出力制御装置は、
    車速を検出する車速検出手段と、
    アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    前記車速検出手段により検出した車速と、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度に基づき、車速が高くなるほど大きくなり、アクセル開度が大きくなるほど大きくなる値の基本補正量を算出する基本補正量算出手段と、
    車両が一定速で走行するために必要なスロットル開度の大きさに対応する所定の点を基点として、この基点よりもアクセル開度の大きい側の所定のアクセル開度範囲において、前記増加関数の一部として一つのアクセル開度に対して2つの仮想のトルクの値を有する木の葉状の1つのトルク特性を設定し、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記2つの仮想のトルクの値と、前記基本補正量とに基づいて基本トルクを算出する第1の基本トルク算出手段と、
    を備え、
    前記所定のアクセル開度範囲においては、前記第1の基本トルク算出手段により算出される基本トルクを用いて、前記検出した車速を一定速とする走行時に前記インジェクタ駆動手段を制御する、車両の出力制御装置。
  15. 前記相関関係は、第1のトルク特性として規定され、
    前記第1の基本トルク算出手段は、アクセル開度とトルクを2軸とする平面上に、前記木の葉状の1つのトルク特性を第2のトルク特性として設定するトルク設定手段を備え、
    前記第2のトルク特性は、前記所定のアクセル開度範囲において、上側仮想曲線と下側仮想曲線とを含み、一つのアクセル開度に対して前記2つの仮想のトルクの値を有し、
    前記第1の基本トルク算出手段は、前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲にあるときには前記第2のトルク特性を用いて前記2つの仮想のトルクの値を算出し、前記基本補正量で前記2つの仮想のトルクの値を補間計算して前記基本トルクを算出する請求項14に記載の車両の出力制御装置。
  16. 前記出力制御装置は、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が前記所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには前記第1のトルク特性を用いて得られるトルクを基本トルクとして算出する第2の基本トルク算出手段を備え、
    前記アクセル開度検出手段により検出したアクセル開度が所定のアクセル開度範囲を外れる領域にあるときには、前記第2の基本トルク算出手段により算出される基本トルクを用いて前記インジェクタ駆動手段を制御する請求項15に記載の車両の出力制御装置。
  17. 同じアクセル開度に対して、前記上側仮想曲線は、前記下側仮想曲線より大きい仮想のトルクの値をとる請求項15に記載の車両の出力制御装置。
  18. 登坂路走行中の路面勾配を検出するまたは推定する路面勾配検出・推定手段を備え、
    前記路面勾配検出・推定手段により検出または推定した路面勾配の大きさに基づき、路面勾配が大きくなるほど大きくなる値の勾配補正量を算出する勾配補正量算出手段と、
    前記算出した勾配補正量で前記基本補正量を補正する補正手段と
    を備え、
    前記補正された基本補正量を用いて、前記検出または推定した路面勾配での一定速走行時に前記スロットルアクチュエータを制御する請求項1に記載の車両の出力制御装置。
  19. 登坂路走行中の路面勾配を検出するまたは推定する路面勾配検出・推定手段を備え、
    前記路面勾配検出・推定手段により検出または推定した路面勾配の大きさに基づき、路面勾配が大きくなるほど大きくなる値の勾配補正量を算出する勾配補正量算出手段と、
    前記算出した勾配補正量で前記基本補正量を補正する補正手段と
    を備え、
    前記補正された基本補正量を用いて、前記検出または推定した路面勾配での一定速走行時に前記インバータを制御する請求項6に記載の車両の出力制御装置。
  20. 登坂路走行中の路面勾配を検出するまたは推定する路面勾配検出・推定手段を備え、
    前記路面勾配検出・推定手段により検出または推定した路面勾配の大きさに基づき、路面勾配が大きくなるほど大きくなる値の勾配補正量を算出する勾配補正量算出手段と、
    前記算出した勾配補正量で前記基本補正量を補正する補正手段と
    を備え、
    前記補正された基本補正量を用いて、前記検出または推定した路面勾配での一定速走行時に前記インジェクタ駆動手段を制御する請求項10又は14に記載の車両の出力制御装置。
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