JP7431882B2 - スロットル制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、多気筒のエンジンにおいて、適切かつ強いエンジンブレーキを得ることが可能なスロットル制御システムを提供することを目的とする。
図1は、本発明のスロットル制御システムの実施形態に係る車両制御システム1を示す図である。
車両制御システム1は、自動二輪車10に搭載されるシステムである。
自動二輪車10は、多気筒のエンジン11と、各気筒への空気量をそれぞれ調整する複数のスロットル弁12(12A~12D)を有するスロットルボディ13を備えると共に、各気筒への燃料供給や点火を行うためのインジェクタ14やイグニッション(点火装置とも称される)15を備える。エンジン11が有するクランク軸の回転は、変速機16を介して駆動輪である後輪46(図2)に伝達される。
図1中、符号18は、自動二輪車10の制動力を調整するABS(Antilock Brake System)モジュレータであり、符号19は警告ユニットである。
本構成では、左側2つのスロットル弁12A,12Bを第1系統に割り振り、第1系統のスロットル弁TH1として、一方の駆動モータ30A(以下、第1駆動モータ30Aと言う)が開閉制御する。また、右側2つのスロットル弁12C,12Dを第2系統に割り振り、第2系統のスロットル弁TH2として、他方の駆動モータ30B(以下、第2駆動モータ30Bと言う)が開閉制御する。
スロットルボディ13には、第1系統のスロットル弁TH1の開度を検出する開度センサ29Aと、第2系統のスロットル弁TH2の開度を検出する開度センサ29Bが設けられている。
また、車両制御システム1は、加速・減速レベル設定部20を備えている。加速・減速レベル設定部20は、自動二輪車10の加速レベル及び減速レベルを設定する装置であり、例えば、乗員であるライダーによって所望のレベルに設定される。コントローラ70は、スロットル制御を行うに際し、設定された加速レベル及び減速レベルを考慮する。これにより、ライダーの好みに応じて加速レベル及び減速レベルを可変することができる。
なお、ECUの数は2個に限定されず、1個でもよいし、3個以上でもよい。1個の場合は配線数を少なくでき、コンパクトかつシンプルに配置し易くなる。これに対し、複数のECUに分散するメリットとして、1個の場合よりも小型で低コストのECUを使うことができる。
自動二輪車10の車体フレーム41は、車体前部から斜め下方に延びるフロントフレーム42と、フロントフレーム42から後方に延びるリアフレーム43(図3)とを備える。フロントフレーム42の上方に燃料タンク44が支持され、フロントフレーム42の下方にエンジン11が支持される。フロントフレーム42には、エンジン11の後方にピボット軸45を介して、後輪46を支持するスイングアーム47が支持される。リアフレーム43の上方にはシート48が支持される。また、図2及び図3中の符号49は、乗員が足を載せるステップである。
図3に示すように、車両上面視で、コントローラ70には、左右に間隔を空けてメインECU71、及びサブECU72が配置される。
なお、上記図2及び図3に示すコントローラ70及び慣性センサ26等の配置は一例であり、各部品の配置は適宜に変更してもよい。
コーナーにおいて、第1ステージST1は、自動二輪車10がコーナー入口へ向かって減速する状況であり、コーナー入口状況、又は、非旋回減速状況と言うことができる。第2ステージST2は、自動二輪車10が旋回を開始した状況であり、エンジンブレーキを利用した減速を伴うことが多い状況である。第2ステージST2は、コーナー開始状況、又は旋回減速状況と言うことができる。
車両制御システム1は、このようなライダーの要望に応えるべく、ライダーからの強いエンジンブレーキの要求に相当する減速要求を検出すると、減速要求に応えるべく、第1系統のスロットル弁TH1と第2系統のスロットル弁TH2とを異なる開度に制御するスロットル制御を行うスロットル制御機能を有している。
本構成では、加速・減速レベル設定部20によって、ライダーがエンジンブレーキや加速のレベルを選択可能にしている。このため、ライダーのスロットル操作が同じであっても、選択されたレベルに応じてライダーの要求トルクが特定され、その要求トルクを実現するように加速やエンジンブレーキを調整するスロットル制御が実施される。
本構成では、図4に示すようなスロットル制御が実施される。なお、図4に記載する各ステージST1~ST4でのスロットル弁TH1,TH2の制御の一例であり、上述したように、ライダーのスロットル操作や選択された加速や減速のレベルに応じて適宜に変化するものである。
図4には、第1ステージST1において、スロットル弁TH1,TH2を殆ど閉じた同じ制御状態に制御し、かつ、1番のスロットル弁12Aに対応する気筒についてのみ燃料供給及び点火の制御を行い、2番~4番のスロットル弁12B~12Dに対応する気筒については、少なくとも燃料カットを行うことで、ライダーが要求する減速状態を得た場合を示している。
なお、燃料カットを行った気筒については、点火の制御を行ってもよいし、点火の制御を行わないようにしてもよい。
第2系統のスロットル弁TH2が、燃料カットされた状態で大きく開くので、第2系統に対応する気筒内に流入する空気量が増加し、第2系統に対応する気筒のポンピングロスが増加する。これによって、エンジンブレーキが増大し、強いエンジンブレーキが得られる。
第2系統のスロットル弁TH2が全閉状態に制御されるので、第2系統に対応する気筒のポンピングロスを抑えることができる。後述するように、第1系統及び第2系統のスロットル弁TH1,TH2は、ライダーの要求トルクを考慮した目標トルクを実現するように開度が制御される。このため、第2系統のスロットル弁TH2を全閉状態にした分、第1系統のスロットル弁TH1の開度が大きくなる。
なお、図4に示す第3ステージST3では、1番及び2番のスロットル弁12A,12Bに対応する気筒についてのみ燃料供給及び点火の制御を行っている。
エンジン11が低負荷のときにCOVが高いことがあり、期待するトルクが得られないことがある。
コントローラ70において、加速要求トルク特定部75Kは、加速レベル、エンジン回転数NE、及びスロットルグリップ21の開度THG(以下、グリップ開度THGと表記する)に基づき、加速の要求トルクTRQ_RQを特定する。加速の要求トルクTRQ_RQは、ライダーが要求する加速を行うために必要なトルクであり、記憶部73に記憶された要求トルク特定用データD1を利用することによって、加速レベル、エンジン回転数NE及びグリップ開度THGに基づいて特定される。
つまり、加速要求トルク特定部75Kは、加速レベル、エンジン回転数NE、及びグリップ開度THGからなる車体情報に基づいて、ライダーからの加速要求の有無を検出し、加速要求に応じてライダーの要求トルクTRQ_RQを特定する「加速時の要求検出部」として機能する。なお、加速要求を検出するための車体情報は、上記情報に限定しなくてもよい。
つまり、減速要求トルク特定部75Gは、減速レベル、エンジン回転数NE、グリップ開度THG、ロール角及びスリップ率からなる車体情報に基づいて、ライダーからの減速要求の有無を検出し、減速要求に応じてライダーの要求トルクTRQ_RQを特定する「減速時の要求検出部」として機能する。なお、減速要求を検出するための車体情報は、上記情報に限定しなくてもよい。
なお、要求トルクTRQ_RQや目標トルクTRQ_Tを特定する処理、要求トルク特定用データD1、及び、目標トルク特定用データD2については、公知の処理やデータを広く適用可能である。
トルク分配用データD3は、各系統で実現するべきトルクの比率を特定するデータであり、図5に例示するような、分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBの比率を規定するマップデータ(トルク分配用マップデータ)である。マップデータを用いることにより、簡易に分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBの比率を特定し、特定した比率に基づいて、目標トルクTRQ_Tから分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBを特定できる。
また、第2開度算出部78Bは、分配トルクTRQ_TBとエンジン回転数NEに基づき、分配トルクTRQ_TBに相当するトルクを得るのに必要な第2系統のスロットル弁TH2の開度TH_Bを算出する。
なお、警告ユニット19には、各種の報知デバイスを広く適用可能である。
本構成において、各系統のスロットル弁TH1,TH2の開度が異なる場合が存在するため、各気筒に供給される空気量も異なる事態が生じる。メインECU71は、各気筒への空気量に合わせて燃料制御を実行する。
図6には、第1ステージST1から第3ステージST3における目標トルクTRQ_Tの変化特性例を示し、符号TFはフリクショントルクを示している。
フリクショントルクTFは、全てのスロットル弁TH1,TH2が全閉で少なくとも燃料カットされている(本構成では点火カットもされている)ときに得られる減速トルクであり、従来のエンジンブレーキの最大状態に相当する。
具体的には、減速要求トルク特定部75Gは、減速要求として、車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、グリップ開度THGが、ある開度以上から前記所定開度以下まで変化したことを検出した場合に、フリクショントルクTFよりも大きい減速の要求トルクTRQ_RQを特定する。また、トルクマネージャ76が、要求トルクTRQ_RQと各種アプリケーションからの要求トルクを比較することによって、フリクショントルクTFよりも大きい減速の目標トルクTRQ_Tが特定される。
この「車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、グリップ開度THGが、ある開度以上から所定開度以下(例えばグリップ全閉)まで変化した状態」は、本発明の「所定開度状態」に相当しており、図6の領域JKの期間に相当している。
なお、図6中のFCは、燃料カットされた状態を示し、Firingは、燃料供給と点火の制御が行われている状態を示している。
これにより、第2系統の分配トルクTRQ_TBとフリクショントルクTFとの差を補うようにエンジンブレーキが増大し、ライダーが要求する減速状態が得られる。
図6の例では、目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTFと一致した時点で、第2系統のスロットル弁TH2が完全に閉じた状態となり、その後、第2系統のスロットル弁TH2が徐々に開くと共に、第2系統に対応する気筒の燃料供給及び点火の制御が開始される。これにより自動二輪車10が加速を開始する。
第1系統のスロットル弁TH1が第2系統のスロットル弁TH2よりも先に開くことにより、第2系統のスロットル弁TH2が開→閉→開へと変化することが加速へのタイムラグを招く事態を抑制できる。これにより、減速状態から加速状態への移行をスムーズに行うことができ、つまり、第3ステージST3での走行をスムーズに行うことが可能になる。
図7の例では、目標トルクTRQ_Tの閾値TRQ_TK以上では、目標トルクTRQ_Tを等分割した分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBにする。
したがって、ライダーが加速を要求するスロットル操作を行うと、目標トルクTRQ_Tが徐々に増大し、最初は第2系統の分配トルクTRQ_TBの比率が高く、徐々に第2系統の分配トルクTRQ_TBと第1系統の分配トルクTRQ_TAとが等分割となる。これにより、加速開始時には、系統が異なる気筒の爆発間隔でトルクが変動し、トラクション性能や加速感の向上を期待できると共に、四気筒の等間隔爆発エンジンでありながら、二気筒エンジンを疑似したトルク変動を実現することができる。
なお、分配トルクTRQ_TA,TRQ_TBの分配比率は、図7のものに限定されず、適宜に変更してもよい。
コントローラ70は、図5に示す構成によって目標トルクTRQ_T(アプリケーションの要求がない場合、ライダーの要求トルクTRQ_RQに相当)から、スロットル弁TH1,TH2の開度TH_A、TH_Bを特定する(ステップS1)。次に、コントローラ70は、開度TH_A、TH_Bを予め規定した限界値でリミットし(ステップS2)、リミット後の開度TH_A、TH_Bと目標トルクTRQ_Tとに基づいて、目標トルクTRQ_Tの実現に全気筒の燃料カットが必要か否かを判定する(ステップS3)。
図8に破線で示す処理によって、スロットル弁12のみの制御で得られる減速トルクよりも、燃料カットの分だけ減速トルクを変更させることができ、所望の目標トルクTRQ_Tを得ることができる。
このようにして、目標トルクTRQ_Tの達成のために、スロットル弁12の制御に加えて、全気筒又は一部の気筒の燃料カットが適宜に実施される。
図9に示すように、コントローラ70は、目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTF以下か否かを判定する(ステップSA)。目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTF以下の場合(ステップSA;YES)、コントローラ70は、第1及び第2系統に対応する気筒の燃料供給及び点火の制御を行うと共に、スロットル弁TH1,TH2の少なくともいずれかを開ける制御を行う(ステップSB)。
目標トルクTRQ_TがフリクショントルクTFよりも大きい減速トルクの場合は、図9中の領域RY(トルクを足す必要がある領域)に相当する。ステップSCでは、領域RYに対応するトルクを補うように、少なくとも第2系統のスロットル弁TH2が開制御される。
この構成によれば、ライダーから強いエンジンブレーキが要求される状況に相当する所定開度状態の場合に、適切かつ強いエンジンブレーキを実現できる。
第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させるので、エンジンブレーキが得られる。また、第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行うので、第1系統のスロットル弁TH1が第2系統のスロットル弁TH2よりも先に開く。これにより、第2系統のスロットル弁TH2が開→閉→開へと変化することが加速へのタイムラグを招く事態を抑制でき、減速状態から加速状態への移行をスムーズに行うことができる。
この構成によれば、フリクショントルクTFよりも大きいエンジンブレーキを適切に得ることができる。
また、本発明を、図2等に示す自動二輪車10のスロットル制御システムに適用する場合を説明したが、これに限定されず、本発明を、自動二輪車以外も含む任意の鞍乗り型車両、四輪車も含む任意の車両のスロットル制御システムに適用してもよい。
上記実施の形態は、以下の構成をサポートする。
この構成によれば、減速要求が有る場合に、車両の目標トルクを満足しつつ、第2系統に対応する気筒の吸気量の増大によりエンジンブレーキを増大させることができ、適切かつ強いエンジンブレーキを実現することができる。
この構成によれば、乗員から強いエンジンブレーキが要求される状況に相当する所定開度状態の場合に、適切かつ強いエンジンブレーキを実現できる。
第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させるので、エンジンブレーキが得られる。また、第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行うので、第1系統のスロットル弁が第2系統のスロットル弁よりも先に開く。これにより、第2系統のスロットル弁が開→閉→開へと変化することが加速へのタイムラグを招く事態を抑制でき、減速状態から加速状態への移行をスムーズに行うことができる。
等間隔爆発エンジンで、第1系統のスロットル弁と第2系統のスロットル弁とが異なる開度に制御されるので、等間隔で爆発しながら各爆発で得られるトルクが変動する出力特性が得られ、トラクション性能の向上に有利であり、旋回性の向上も期待できる。
スロットル弁の制御を複数のECUに分散させることで、1個のECUの場合よりも小型で低コストのECUを使うことができ、コスト低減が可能になる場合がある。
この構成によれば、フリクショントルクよりも大きいエンジンブレーキを適切に得ることができる。
10 自動二輪車
11 エンジン
12,12A~12D スロットル弁
13 スロットルボディ
21 スロットルグリップ(スロットル操作子)
22 スロットルセンサ
23 センサ群
30A,30B 駆動モータ
70 コントローラ
71 メインECU
72 サブECU
73 記憶部
75K 加速要求トルク特定部
75G 減速要求トルク特定部(要求検出部)
75S セレクター
76 トルクマネージャ
77 トルク分配部
78A 第1開度算出部
78B 第2開度算出部
TH1 第1系統のスロットル弁
TH2 第2系統のスロットル弁
D1 要求トルク特定用データ
D2 目標トルク特定用データ
D3 トルク分配用データ
Claims (5)
- スロットル操作子(21)と、多気筒のエンジン(11)と、前記エンジン(11)が有する各気筒への空気量を調整する複数のスロットル弁(12)とを備えると共に、各気筒への燃料制御と点火制御を行う車両(10)に対し、エンジン回転数、及びスロットル操作子(21)の開度を含む車体情報を取得し、前記車体情報に基づいて前記スロットル弁(12)を制御するコントローラ(70)とを備えるスロットル制御システムにおいて、
前記車体情報に基づいて減速要求の有無を検出する要求検出部(75G)を備え、
前記複数のスロットル弁(12)は、第1系統及び第2系統を含む複数の系統のいずれかに割り振られ、
前記コントローラ(70)は、前記減速要求が無い場合、前記スロットル操作子(21)の操作に応じて前記複数のスロットル弁(12)の開度を同じ開度で制御し、
前記減速要求が有る場合、少なくとも前記第1系統及び第2系統については、前記第1系統のスロットル弁(TH1)と前記第2系統のスロットル弁(TH2)とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にする条件で、前記車両(10)の目標トルクを満足する開度に制御し、
前記目標トルクが、全てのスロットル弁(12)が全閉で少なくとも燃料カットされているときに得られる減速トルクに相当するフリクショントルクよりも大きい減速トルクの場合、前記第1系統のスロットル弁(TH1)と前記第2系統のスロットル弁(TH2)とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にすることを特徴とするスロットル制御システム。 - 前記要求検出部(75G)が、前記減速要求として、前記車体情報に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上で、前記スロットル操作子(21)の開度が、ある開度以上から所定開度以下まで変化した所定開度状態を検出した場合に、前記コントローラ(70)は、前記第1系統のスロットル弁(TH1)と前記第2系統のスロットル弁(TH2)とを異なる開度であって、かつ、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)の開度を、気筒内でポンピングロスによる所定のエンジンブレーキを得る吸気量に調整する開状態にすることを特徴とする請求項1に記載のスロットル制御システム。
- 前記コントローラ(70)は、前記所定開度状態の場合、前記第2系統に対応する気筒への少なくとも燃料供給を停止させつつ、前記第1系統に対応する気筒のいずれかへの燃料供給、及び点火制御を行うことを特徴とする請求項2に記載のスロットル制御システム。
- 前記エンジン(11)は、多気筒の等間隔爆発エンジンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のスロットル制御システム。
- 前記コントローラ(70)は、少なくとも前記第1系統のスロットル弁(TH1)を制御するためのECU(71)と、少なくとも前記第2系統のスロットル弁(TH2)を制御するためのECU(72)とをそれぞれ備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のスロットル制御システム。
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