JPH06305341A - 可変動力ドライブトレインエンジン制御方法及びシステム - Google Patents
可変動力ドライブトレインエンジン制御方法及びシステムInfo
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Abstract
して、より高い出力を可能とし、かつ車両速度を巡航制
御フィードバックシステムでは制御できない場合でも、
車両の速度を維持し速度のばらつきを少なくするよう
に、車両のエンジンを作動させる方法を提供すること。 【構成】 車両10の速度が、車両の学習速度14aよ
り所定のDELTAマイル/時だけ低下した場合、車両
が再び学習速度14dを回復するまで、エンジンをより
高い出力能力で作動することを可能にする(16a)。
更に、車両の減速14eが所定の減速率を越える時も、
高出力能力を可能にする(16b)。一旦車両が学習速
度14dを保持するようになれば、高出力能力を再び不
能にする。
Description
ンによって動力を得る車両に関し、より具体的には、マ
イクロコンピュータを基にしたエンジン制御器を有する
電子エンジン制御システムを備えた車両に関するもので
ある。
ン制御器は、内燃エンジンの技術では公知である。この
ような装置は、性能を向上させるためだけでなく、排出
(emission)を減少させると共に精度高くエンジン動作
を制御するために用いるものである。エンジン動作のマ
イクロコンピュータまたはコンピュータ制御の出現によ
って、広い範囲の様々なエンジン制御の目的を実現する
フィードバック制御システムの装備に、門戸が開かれ
た。このようなシステムの例には、電子的にタイミング
を合せる点火システム、デジタル制御式燃料噴射システ
ム、空気流量変換器、温度センサ、圧力センサ、及び車
両の排気システムにおいて排出即ち汚染物質レベルを判
定するのに有用なその他のフィードバック装置がある。
重(heavy duty)エンジンの市場、より特定すればディ
ーゼルエンジン市場において用途を見出している。この
ようなシステムの一例は、インディアナ州、コロンバス
のカミンズエンジン(Cummins Engine)で製造され、同
社のN−14エンジン及びその他の型のエンジンと共に
入手可能なCELECTエンジン制御システムである。
CELECT電子エンジン制御システムは、1990年
に最初に導入され、重荷重トラック輸送業界において好
意的に受け入れられている。完全に電子式のエンジン制
御システムの利点の1つは、新たに考案されたエンジン
制御アルゴリズムを、そのアルゴリズムに対する必要性
の認識に応答して、実現するためのソフトウエア即ちプ
ログラムを変更できることにある。本発明は、格下の
(derated)低出力エンジンを、ある所定の条件または
状況の下で、より高い出力レベルで作動させることがで
きるようにするアルゴリズムを実現する、エンジン制御
システムを意図したものである。
以上でエンジンを作動させることを可能にするエンジン
制御システムは、公知である。このようなシステムの例
は、ロンドら(Londt et al)の米国特許第50199
86号、モンセルら(Moncelle et al)の米国特許第4
914597号、及びトンプソンら(Thompson et al)
の米国特許第4493303号に開示されている。これ
らのシステムの各々は、燃料噴射システムによって、あ
る感知されたパラメータに応じて、燃料の流速を制限す
るものである。モンセルらの特許は、可変動力制限を設
定して、エンジンを巡航(cruise)制御状態で作動さ
せ、より望ましい動作特性が得られるようにしている。
しかしながら、広範囲の公道には、重荷重トラックを作
動させる「ラグアップ(lug up)」及び「ラグダウン
(lug down)」特性を考慮すると、巡航制御を重荷重ト
ラックと共に用いることを躊躇する程、道路の勾配にか
なりのばらつきが見られる。例えば、重荷重トラック、
即ちトラクタ/トレーラの組み合わせを、27トンない
し36トン(60,000ポンドないし80,000ポン
ド)の総重量を積載して運転している時、トラックのエ
ンジンが最大出力で作動していても、小さな丘または傾
斜でさえも、当惑する程のトラックの減速を誘発する。
したがって、重荷重トラックが「巡航」モードで作動し
ている間に、丘または傾斜に出くわすと、巡航制御シス
テムの有効性は重大な影響を受ける。
つきに対してよりよく応答し、トラックに一定速度を維
持させるようにすると、道路の負荷要求が低い状態では
過度の動力を防止するように更に出力を制限するので、
車両の運転性を向上させると共に、車両に対するハード
ウエアの要求も少なくでき、ブレーキ燃料消費量(lb
s/hp−hr)を低減するので、結果的に燃料経済性
を改善することになる。ある動作条件下で動力可能出力
(power capability)を増加すれば、燃料経済性を低下
させ得るダウンシフトを、運転手に回避させることもで
きる。このようなエンジン制御システムは、走行時間ま
たは送出時間を改善し、車両の走行距離率(mileage ra
tes)を受入可能な値に維持し、更に車両の性能特性に
関して運転者を満足させるために、必要とされている。
は、車両におけるエンジンを作動させる、改善された装
置及び方法を提供することである。
させると共に、車両の燃料走行距離を所望レベル以上に
維持するように運転性を改善することである。
求するような動作条件に応答して、より高い出力を可能
とする、エンジン制御システムを提供することである。
テムに対する冷却能力の要求を減らし、更に車両のトラ
ンスミッションに対するトルク処理仕様(torque handl
ingspecifications)を軽減することにより、車両の低
速時に車両のエンジンの動力及びトルク可能出力を制限
する結果として、トランスミッション冷却装置に対する
要求をなくすことができるようにすることである。
御フィードバックシステムでは制御できない場合でも、
車両の速度を維持し、速度のばらつきを少なくするよう
に、自動車両のエンジンを作動させる、装置及び方法を
提供することである。
ば、トランスミッションに結合してある内燃エンジンを
有する車両を作動させる方法において、前記エンジン
は、スロットル制御に応答して、第1燃料送出曲線また
は第2燃料送出曲線にしたがって、燃料を送出する燃料
送出システムを含んでおり、更に前記第2燃料送出曲線
による前記エンジンへの燃料送出は、前記第1曲線によ
る燃料送出に比較して、より高い出力を前記エンジンか
ら得る結果となるものである。前記方法は、(1)スロ
ットル要求を感知するステップ、(2)前記第1燃料送
出曲線にしたがって、前記エンジンに燃料を供給するス
テップ、(3)運転者からの、所定のスロットルレベル
を越えたスロットル要求を感知するステップ、(4)瞬
時的車両速度を感知するステップ、(5)最近の所定時
間期間にわたって感知した瞬時車両速度から、平均車両
速度を判定するステップ、(6)感知した車両速度か
ら、車両の減速を判定するステップ、及び(7)(a)
前記感知したスロットル要求が、所定のスロットル要求
値を越えており、かつ、(b)瞬時的車両速度が前記平
均車両速度から所定のDELTAmph低いか、また
は、車両の減速が所定の減速値を越えている場合、前記
燃料送出システムに、前記第2燃料送出曲線にしたがっ
て、燃料を送出可能にさせるステップ、から成ることを
特徴とする。
は、エンジンと、燃料送出システムと、トランスミッシ
ョンと、スロットル制御と、前記エンジンに燃料を供給
するように前記燃料送出システムを動作的に制御するエ
ンジン制御装置とを含み、前記エンジン制御システム
は、(a)メモリ手段と、(b)前記メモリ手段に記憶
してある第1燃料送出曲線と、(c)前記メモリ手段に
記憶してある第2燃料送出曲線と、(d)車両速度を感
知して、車両速度信号を生成する手段と、(e)前記車
両速度信号から走行平均車両速度値を計算し、対応する
走行平均車両速度信号を生成する手段と、(f)エンジ
ン速度を感知し、エンジン速度信号を生成する手段と、
(g)前記スロットル制御からのスロットル要求を感知
し、対応するスロットル信号を生成する手段と、(h)
前記車両速度信号から車両の減速を判定し、それに対応
する減速信号を生成する手段と、及び(i)前記燃料送
出システムを制御して、前記スロットル信号に応じて、
前記第1燃料送出曲線にしたがって、前記エンジンに燃
料を送出する手段とを備えている。前記燃料送出システ
ムを制御する手段は、(1)前記車両速度信号が、前記
走行平均車両速度信号から所定値DELTAを減じたも
のより小さいか、または(2)前記車両減速信号が所定
の減速制限より大きく、かつ(3)前記スロットル信号
が所定のスロットルレベルを越える、という条件に応答
して、前記第2燃料送出曲線にしたがって、前記燃料送
出システムによる燃料送出を可能とする。
あげる好適実施例の説明から、より明白となろう。
図面に示した実施例を参照し、具体的なことばを用いて
それを説明する。しかしながら、これによって本発明の
範囲を制限する意図はなく、例示した装置における変更
及び更なる応用、並びにここに例示してある本発明の原
理の更なる応用は、本発明に関する技術における知識を
有するものであれば、通常想起し得るものと看做す。
料の「単位」で示した図は、430馬力のエンジン、3
30馬力のエンジン、310馬力のエンジン、及び31
0馬力の下限及び430馬力の最大動力出力能力を有す
る、本発明による可変動力ドライブトレイン(drivetra
in)エンジン制御システムを装備した車両について表わ
したものである。図1に示した例にしたがって、異なる
馬力能力を用いて様々な行程(mission)を走行した多
数の車両の構成を研究すると、車両は通常、当該車両の
定格馬力能力には実際上無関係に、その時間の40ない
し50%の間だけ最大可能馬力で走行していることを示
唆している。最大スロットル時間は、明白な「ラグアッ
プ/ラグダウン」時間と「平坦」道路時間の大部分との
和から成る。「平坦」道路作動時間の大部分が、最大可
能馬力で費やされている理由は、道路は平坦に見えて
も、実際はそうではないからである。即ち、平坦な道路
でも、エンジン動力要求が常に増加したり減少したりし
ているのである。これらの動力要求の変化は、常に現わ
れるわずかな勾配、高架道路、及び交通状態の変化に起
因するものである。相対的なエンジン出力の結果は、図
1に示すグラフの燃料消費単位に反映されている。最大
可能トルクを40−50パーセントの時間要求する場
合、全時間高馬力を出力するエンジンと、道路状態が
「バースト動力」を要求する時のみより高い出力を供給
するものとの間に、違いがないことは明白である。実
際、可変動力ドライブトレインまたはドライブライン
(driveline)車両は、図1に示すように、高動力車両
より使用する燃料は少なく、430馬力エンジンが70
単位の燃料を必要とするのに対して、可変動力ドライブ
トレイン車両は50単位の燃料を必要とするのみであ
る。
スト動力」状態を可能にする機構を図式的に示してあ
る。本発明の可変動力ドライブトレインエンジン制御シ
ステム(またはVPD)10を有するトラクタ−トレー
ラが緩い傾斜12に近付くにつれ、車両の速度は速度曲
線の傾き14に見られるように低下する。緩い傾斜12
に遭遇する前では、車両10は速度の平坦部分14aで
表わされる速度で作動していた。その時間期間の間、車
両10のエンジン制御システムは、最も近い所定の時間
期間にわたるトラックの平均速度に対応する「学習速度
(LEARNEDSPEED)」を計算した。速度曲線
の位置14cにおいて、トラックがそれより低い速度に
落ちると、VPD車両10内のエンジンの馬力出力能力
を16aで低出力から高レベルに増加させ、車両の速度
が14dで学習速度に戻るまで続ける。このように、V
PDトラック10の高出力能力を可能にするための1つ
の機構は、最近の平均車両速度から得られた「学習速
度」からの減速である。
能にするための第2の機構は、所定の減速率を越えた減
速率の車両の作動状態に基づくものである。この状態
は、道路勾配曲線によって表わしたもののような急峻な
勾配に、VPD車両10が遭遇する時に最も多く生じ、
その場合車両速度は、速度曲線の14eにおける傾きに
よって決められるように低下する。VPD車両10内の
エンジンの高出力は、制限曲線16の位置16bにおい
て、減速率が所定レベルを越えたことが最初に判定され
た時に、可能となる。比較のために、VPDトラック1
0は、急激な減速率を見出した時、エンジンの高出力能
力をより早く可能とし(位置16a及びより低い減速率
に比較して)、これによって、急勾配18のために車両
速度のかなりの量が失われる前に、より急な勾配を登る
ための増加した動力を供給することに注意されたい。
たは車両の著しい減速率に応答して、出力能力を増加さ
せることである。14aにおける学習速度と14cにお
ける速度との差を、DELTAと呼ぶことにする。この
ことばは、学習速度と、車両VPD10のエンジンの高
出力能力を可能とする時におけるより低い速度との間
の、速度差を表わすものである。DELTAは、学習速
度の相対値に基づいた可変値とすることができる。例え
ば、次の表1は、DELTA対学習速度値において可能
なばらつきを示したものである。変数DELTAと学習
速度との間の線形並びに非線形な関係が見られる。
御システム20の簡略化した図を示しており、入力信号
源と本システムの出力制御の対象である燃料噴射器30
を描いている。VPDエンジンを搭載した車両の動作に
影響を与える1つの入力信号は、ブレーキの状態であ
る。ブレーキペダル23を付勢すると、スイッチSW3
が閉成し、そして信号をエンジン制御モジュール(EC
M)22の入力に供給して、車両のブレーキをかけてい
ることを指示する。運転者からの車両の加速即ち出力の
要求は、機械的にポテンショメータP1に結合してある
加速ペダル26を通じて、命令するようにしてある。運
転者が要求した出力を表わす電圧が、ワイパW1におい
て現われ、それをECM22に供給する。ECM22
は、アナログ−デジタル変換器を備えており、ワイパW
1における電圧を意味のあるデジタル値に変換する。ワ
イパW1に現われた電圧に応答して、ECM22はそれ
に応じた信号を燃料噴射器30に供給し、加速ペダル2
6及びVPDエンジンの「高」または「低」出力状態に
対応した出力レベルになるように、エンジンに動力を供
給する。エンジン速度の判定は、エンジン速度/位置セ
ンサ24が生成する信号を監視することによって行な
う。この信号をECM22に供給する。エンジン速度/
位置センサ24は、トーンホイール(tone wheel)、ま
たはギア(図示せず)に近接して設けてある可変磁気抵
抗センサ(当技術では公知である)である。センサ24
は、トーンホイールの回転速度に応じてパルスを生成す
る。トーンホイール(図示せず)は、VPD車両10の
エンジンと同期して回転する。車両速度センサ26は、
センサ24と同様に動作する。しかしながら、車両速度
センサ26は、車両の尾軸(tailshaft)または駆動軸
に取り付けてあるトーンホイールの回転速度を検出する
ものである。勿論、尾軸は、車両のタイヤの回転速度と
同期して回転する。したがって、車両速度の計算は、セ
ンサ26が生成する単位時間当りのパルス数に応じて行
なう。故に、トランスミッションの最終駆動率(drive
ratio)は、車両速度値でエンジン速度値を除算するこ
とによって計算する(エンジン速度/車両速度)。エン
ジン冷却剤温度センサ28は、車両エンジンの冷却剤温
度に対応するアナログ信号を、ECM22のアナログ−
デジタル(A/D)入力に供給する。同様に、トランス
ミッション冷却剤温度センサ29は、アナログのトラン
スミッション流体/冷却剤温度信号を生成し、ECM2
2のA/D入力に供給する。スイッチSW1及びSW2
は、巡航制御及び動力発進スイッチである。スイッチS
W2は巡航制御機能(capability)を活性化し、一方ス
イッチSW1は、第1位置において、設定/惰走(coas
t)信号をECM22に供給すると共に、第2位置に切
り替えた時、再開/加速信号をECM22に供給する、
二重作用スイッチである。クラッチペダル25は、機械
的にスイッチSW4に結合してあり、これを作動させる
ことによって、ECM22にクラッチ作動信号を供給す
る。抵抗器R1、R2、R3、R4及びR5は、ECM
22の入力を所定の論理状態に維持するための、プルダ
ウン機能を設けるためのものである。
ジン制御システム20は、スイッチSW3を介したブレ
ーキペダル23からの信号、ポテンショメータP1及び
ポテンショメータW1に現われた電圧によるスロットル
位置、センサ24によるエンジン速度、センサ26によ
る車両速度、及びセンサ28による車両冷却剤温度を監
視して、図4に示すアルゴリズムを実行即ち処理する。
ステップ100において開始し、1秒当り所定回数実行
して、VPD車両10の動作状態を連続的に監視すると
共に、より高い出力能力を、動作状態がそれを命令また
は要求した時に、与えるようにする。ステップ102
で、ワイパW1における電圧からECM22が判定した
スロットル位置を、ECM22のメモリに記憶してある
90パーセントの所定スロットル値に対して試験する。
所定パーセントスロットル値については、その他の値も
考えられる。90パーセント値は、本発明によるアルゴ
リズムの一実施例の単なる例に過ぎない。スロットルの
要求(ワイパ電圧)が90パーセントスロットルより大
きい場合、プログラムの実行はステップ104に進む。
そうでない場合、プログラムの流れは、ステップ114
に進み、VPDエンジンを低馬力即ち低出力レベルで作
動させる。ステップ102で、スロットル要求が90パ
ーセントより大きいと判定した場合、プログラムの流れ
はステップ104に進み、ここでECM22は、ドライ
バがブレーキをかけたか否かを判定する試験を行なう。
スイッチSW3は、ブレーキ状態を示す信号をECM2
2に供給し、ブレーキをかけていなければ、プログラム
の実行はステップ106に進む。ステップ104で、ブ
レーキをかけていると判定した場合、プログラムの実行
はステップ114に進む。ステップ104でブレーキを
かけていなければ、プログラムの実行はステップ106
に進み、ここでECM22は温度センサ28からの信号
を入力して、エンジンの冷却剤温度が所定制限より低い
か否かを判定する。エンジンの冷却剤温度(または、選
択的に、トランスミッション流体/冷却剤温度センサ信
号を監視しているのであれば、トランスミッションの冷
却剤温度)が、エンジン(またはトランスミッション)
冷却剤温度が所定値より高い場合、エンジンの高出力能
力を可能にすべきでないことを認識するのは、重要なこ
とである。冷却剤温度が安全動作制限内であれば、プロ
グラムの実行はステップ108に進む。エンジン冷却剤
温度が所定制限を超過している場合、プログラムの実行
はステップ106からステップ114に進む。ステップ
108で、ECM22は、センサ26からの信号によっ
て判定した現在の車両速度が、学習速度より「DELT
A」マイル/時低い値より高いか否かを判断する。車両
速度がDELTA即ち所定量学習速度より低いのであれ
ば、プログラムの実行はステップ108からステップ1
20に進む。逆に、車両速度がDELTA即ち所定量学
習速度より低くなければ、プログラムの実行はステップ
116に進む。ステップ116では、減速率即ち単位時
間当りの速度低下を試験し、それが所定量即ち値「V」
マイル/時/秒減速より大きいかを判定する。車両10
の減速(エンジンの減速によって測定する)が「V」
(有用と思われる典型的な値は、19−15RPM/秒
であるが、この範囲以外の値も考慮できる)を超過する
場合、プログラムはステップ118に進む。そうでなけ
れば、即ち、減速率が所定量を超過していなければ、プ
ログラムの実行はステップ114に進む。ステップ10
8で、ECM22は、車両速度が、ECM22のメモリ
に予めプログラムしてある道路速度調整値RSG(road
speed governor value)より大きいかを判定し、車両1
0の過剰速度を防止する。
RSGのプログラム可能速度制限より高くなければ、プ
ログラムの実行はステップ120に進む。車両速度がE
CMメモリ内のRSG値より大きければ、プログラムの
実行はステップ118からステップ114に進む。ステ
ップ120において、ECM22は、車両速度が、スイ
ッチSW1を介して運転者がECM22にプログラムし
た、巡航「設定」速度以上であるかを判断する。車両が
巡航設定速度、即ち最大制限値を越えて移動している場
合、プログラムの実行はステップ120の後114に進
む。そうでない場合、ステップ120に続いて、車両速
度が巡航設定速度以下であれば、ECM22は、センサ
24からのエンジン速度を車両速度26とステップ11
0において比較することによって、所定のトランスミッ
ション率「R」が車両の実際のトランスミッションの最
終駆動率より大きいか否かを判断する。実際のトランス
ミッション率が値Rより小さい場合、エンジンの高馬力
出力能力をステップ112において可能にする。値Rの
選択は、トランスミッションの高い方の2つ(または3
つ)のギアに係合した時に高馬力出力が得られるように
してあり、これによって、高速道路での速度において、
高動力能力を損失せずに、運転者がダウンシフトを行な
えるようにすることを考慮した。ステップ112或いは
ステップ114に続いて、プログラムの実行はステップ
100に戻り、車両が道路を移動しエンジンが作動して
いる間、前記アルゴリズムを実行し続ける。
予測可能な状態における望ましくないエンジン動作を除
去することが考えられる。このような状態は、運転者が
一時的に加速ペダルを開放し、それによってスロットル
の要求が90%レベルより低下したような時に生じる。
これは、チャックホール(chuck hole)または隆起部に
遭遇し、そして運転者が車両内で物理的に投げ出された
時、または運転者が近付きつつある交通状態を考慮して
加速器を一時的に開放した時に、起こり得るものであ
る。加速ペダルの開放に続くある限られた時間期間の
間、及びこのような加速ペダルの一時的な開放の間に9
0パーセントを越えるスロットル要求に戻った時に、高
出力能力が使用可能であることが望ましい。したがっ
て、高出力能力を不能にする前の所定時間期間の間、ス
ロットル要求を90%より低く要求するソフトウエアタ
イムアウトを考慮して、このような望ましくない動作を
回避する。
両の巡航制御動作中も含めて、連続的である。巡航制御
動作中、クラッチまたはブレーキペダルの一時的な押下
が、巡航制御動作中に、高エンジン出力を妨げないこと
が望ましい。ソフトウエアによる遅延タイマまたはソフ
トウエアによるタイムアウト試験を、巡航制御ソフトウ
エアアルゴリズムへの追加としてプログラムし、上述の
ような運転者の応答を必要とする交通状態を予想して、
クラッチまたはブレーキペダルの一時的押下に応答する
高出力能力の損失を防止する(または低出力動作モード
へ戻ることを防止する)ことを考慮したものである。
動力ドライブトレインエンジン制御システム20のより
詳細なブロック図を示してある。図5では、図3と同様
の構成要素には、同様な符号を用いて識別してある。運
転台領域A内に配置したシステム構成要素は、クラッチ
スイッチSW4、ブレーキスイッチSW3、エンジンブ
レーキオン/オフスイッチSW5並びに巡航制御スイッ
チSW1及びSW2を含む。加速器位置センサ組立体P
1は、図3のポテンショメータP1に対応する。車両キ
ースイッチSW6も示してある。シリンダ選択装置33
及びエンジンブレーキリレー35を運転台領域Aに配置
し、一方シリンダ制御装置37をエンジンに取り付けて
ある(破線Bで示してある)。シリンダ制御装置37
は、シリンダ選択スイッチ33及びエンジンブレーキリ
レー35と共に動作し、重荷重エンジンBにエンジン圧
縮制動力を与える。CELECTシステムの他の構成要
素は、アイドル有効化スイッチSW7及びアイドル/診
断INC/DECスイッチSW8を含む。タコメータ出
力50を運転台領域、及び外部診断装置への電気的接続
を可能にするデータリンク52に供給する。故障ランプ
53は、ECM22が検出した種々のエンジン動作また
は故障状態の指示を、運転者に与える。診断試験入力5
4も運転台領域に設けてあり、診断に関する入力情報を
ここから供給する。
に取り付けてあるシステムを、車両エンジンを表わす破
線B内に含めてある。ECM22に動作状態情報を供給
するセンサは、ブースト圧力センサ39、エンジン速度
/位置センサ24、車両速度センサ26、エンジン冷却
剤温度センサ28、トランスミッション冷却剤温度セン
サ29、油温度センサ58、大気圧センサ60、マニホ
ルド空気温度センサ62、冷却剤温度センサ64、油圧
力センサ66、及び冷却剤レベルスイッチ68を含む。
は、排気逃しソレノイド70、燃料遮断弁41、及び燃
料噴射器30を含む。更に、車両燃料タンク72、燃料
フィルタ74、燃料供給ポンプ76、バッテリ78、ヒ
ューズ80、及びECM22によって制御するようにし
たファンクラッチソレノイド82を含む。最後に、EC
M22を燃料冷却器84内に配置しており、ECM22
に温度を制御した環境を与えている。
州、コロンバスのカミンズエレクトロニクスによって製
造され、インディアナ州、コロンバスのカミンズエンジ
ンによって販売されている、あるエンジンに装備された
電子エンジン制御システムに対応するものである。その
ようなエンジンの一例は、モデル番号N14である。他
のエンジンにも、CELECTエンジン制御器を装備し
てある。エンジン制御システム20は、カミンズエレク
トロニクスが、CELECTという商標で、販売してお
り、市場に流通している。
々エンジン制御システムによって生成するようにした計
量バルブ信号で制御する計量バルブ(図示せず)を有す
る、多数の燃料噴射器を制御する。この手法は、燃料噴
射システムの技術における知識を有する者には公知であ
る。メモリ内に数値表の形で記憶してある燃料供給曲線
にしたがい、スロットル位置に応じて、計量バルブ信号
を生成する。各計量バルブ信号の持続期間が、噴射器に
よって送出される燃料量を決定する。計量バルブ信号の
生成の相対的タイミングを用いて、機械的噴射器とカム
アクチュエータ(図示せず)との間の伸縮可能な流体継
手(collapsible hydraulic coupling)を介して噴射器
のタイミングを制御する。タイムバルブオープン(TV
O)は、制御システムメモリ内に記憶してあるデータに
応じて生成した計量バルブ信号の持続期間を、記述する
ために用いることばである。アルゴリズムの条件が満た
されて、より高い率で燃料送出が可能となった時に、別
の組のTVOデータ(高出力曲線に対応する)を用い、
その結果エンジンの燃焼室に噴射される燃料量が増加す
ることによって、出力が増加する。
装置が信号をECM22に供給する。ECMはこの信号
に応答して、メモリから燃料送出曲線を選択し、車両が
位置する局所的な道路勾配に応じて、高出力能力を発揮
させる。例えば、カンサス州(米国内でも最も平坦な州
の1つとして、米国中で知られている)における道路勾
配に対する高出力能力は、コロラド州(山の多い州)に
おける高出力能力よりも、低くすべきである。また、急
峻な勾配のために山の勾配を急加速して登って行くこと
が妨げられる、コロラド州のような州では、低動力燃料
送出曲線を変えるか、或いは新たな曲線に置き換えた
り、更にこのような条件に適応させるために低車両速度
動力レベルを高くすべきことも、考慮に入れる。車両の
地理的位置に基づいて、異なる低動力燃料曲線及び高動
力燃料曲線に置き換えることによって、車両の運転特性
を劇的に改善することができる。一方、道路勾配が実質
的に平坦で、エンジンの最大出力能力の必要性がないよ
うな所では、高出力能力モードにおけるエンジン馬力を
低下させることによって、燃料消費をより精度よく制御
することができる。米国内で遭遇する道路勾配の状態に
対応するためには(特にこのような曲線のために必要な
メモリに鑑みて)、5ないし10の燃料曲線が合理的な
量と看做せよう。また、動作状態に応じて燃料噴射量を
計算する燃料供給アルゴリズムも考慮に入れ、係数乗算
器(地理的道路勾配状態に応じて選択する)が、エンジ
ンの低または高動力能力モードにおける最大エンジン出
力を判定するようにする。世界的位置検出システム(G
PS)の信号が、衛星三角測量システムによって、世界
中どこでも、非常に正確な位置信号を供給する。多くの
GPS装置は、市場で入手可能であり、数メートル以内
の正確な位置情報を提供する。航空産業において用いら
れているローラン(Loran)システムも、適切な地理的
位置識別装置として、考えられるものである。最後に、
セルラ電話通信システムは、セルをID番号によって識
別し、セルラ通信セルのID番号に応じて特定の燃料曲
線を選択するようにECMをプログラムすれば、地理情
報源として相応しいものとなる。
に例示しかつ説明したが、これはその役割として、制限
的なものではなく例示的なものとして考慮すべきであ
る。好適実施例のみを示しかつ説明したが、本発明の精
神の範疇に入るような全ての変化変容が保護されるのを
望むことは、理解されよう。
仮説的な全燃料単位に対して、好適実施例のエンジン制
御アルゴリズムを含む、可変動力ドライブトレインエン
ジン制御システムを比較する図。
ンを搭載した車両の、車両速度及び結果としての馬力能
力に対する道路勾配の影響を描いた図。
ン制御システムを示す簡略化した図。
ン制御システムに実行させるアルゴリズムを示す流れ
図。
置を詳細に示した、本発明によるCELECTエンジン
制御システムの詳細図。
Claims (20)
- 【請求項1】トランスミッションに結合した内燃エンジ
ンを有する車両を作動させる方法において、前記エンジ
ンは、スロットル制御に応答して、第1燃料送出曲線ま
たは第2燃料送出曲線にしたがって、燃料を送出する燃
料送出システムを含んでおり、更に前記第2燃料送出曲
線による前記エンジンへの燃料送出は、前記第1曲線に
よる燃料送出に比較して、より高い出力を前記エンジン
から得る結果となるものであり、前記方法は、 1)スロットル要求を感知するステップ、 2)前記第1燃料送出曲線にしたがって、前記エンジン
に燃料を供給するステップ、 3)運転者からの、所定のスロットルレベルを越えたス
ロットル要求を感知するステップ、 4)瞬時的車両速度を感知するステップ、 5)最も近い所定時間期間にわたって感知した瞬時車両
速度から、平均車両速度を判定するステップ、 6)感知した車両速度から、車両の減速を判定するステ
ップ、及び 7) a)前記感知したスロットル要求が、所定のスロットル
要求値を越えていること、かつ、 b)瞬時的車両速度が前記平均車両速度から所定のDE
LTAmph低いか、または車両の減速が所定の減速値
を越えている場合、前記燃料送出システムに、前記第2
燃料送出曲線にしたがって、燃料を送出可能にさせるス
テップ、から成ること、を特徴とする方法。 - 【請求項2】請求項1記載の方法であって、エンジン冷
却剤温度を感知するステップを含み、前記可能化ステッ
プ7は、 d)かつ、前記エンジン冷却剤温度が受入可能範囲内で
ある、という条件を含むこと、を特徴とする方法。 - 【請求項3】請求項2記載の方法であって、トランスミ
ッション入/出力比率を感知するステップを含み、前記
可能化ステップ7は、 e)かつ、前記感知したトランスミッション入/出力比
率が所定の比率範囲内にある、という条件を含むこと、
を特徴とする方法。 - 【請求項4】請求項3記載の方法において、前記所定の
DELTmph値は、前記平均車両速度の増加に応じ
て、大きさが増加すること、を特徴とする方法。 - 【請求項5】請求項1記載の方法において、前記所定の
DELTmph値は、前記平均車両速度の増加に応じ
て、大きさが増加すること、を特徴とする方法。 - 【請求項6】請求項4記載の方法であって、エンジン冷
却剤温度を感知するステップと、トランスミッション入
/出力比率を感知するステップとを含み、前記可能化ス
テップ7は、 d)かつ、前記エンジン冷却剤温度が受入可能範囲内で
あり、 e)かつ、前記感知したトランスミッション入/出力比
率が所定の比率範囲内にあり、 f)かつ、運転者がブレーキを作動させない、という条
件を含むこと、を特徴とする方法。 - 【請求項7】請求項6記載の方法において、前記スロッ
トル要求は、前記第1燃料送出曲線による燃料送出を再
開する前の所定時間期間の間、前記所定のスロットル要
求値より低くなければいけないこと、を特徴とする方
法。 - 【請求項8】請求項7記載の方法において、前記可能化
ステップ7は、 g)かつ、車両速度が、道路速度調整速度制限より低
く、 h)かつ、前記車両速度が巡航設定速度の最大制限値よ
り低く、 i)かつ、前記車両速度が運転者が命令した巡航設定速
度より低い、という付加的な試験を含む条件を含むこ
と、を特徴とする方法。 - 【請求項9】エンジンと、燃料送出システムと、トラン
スミッションと、スロットル制御と、前記エンジンに燃
料を供給するように前記燃料送出システムを動作的に制
御するエンジン制御装置とを有する車両において、前記
制御装置は、 a)メモリ手段と、 b)前記メモリ手段に記憶してある第1燃料送出曲線
と、 c)前記メモリ手段に記憶してある第2燃料送出曲線
と、 d)車両速度を感知して、車両速度信号を生成する手段
と、 e)前記車両速度信号から走行平均車両速度値を計算
し、対応する走行平均車両速度信号を生成する手段と、 f)エンジン速度を感知し、エンジン速度信号を生成す
る手段と、 g)前記スロットル制御からのスロットル要求を感知
し、対応するスロットル信号を生成する手段と、 h)前記車両速度信号から車両の減速を判定し、それに
対応する減速信号を生成する手段と、及び i)前記燃料送出システムを制御して、前記スロットル
信号に応じて、前記第1燃料送出曲線にしたがって、前
記エンジンに燃料を送出する手段であって、 1)前記車両速度信号が、前記走行平均車両速度信号か
ら所定値DELTAを減じたものより小さいか、または 2)前記車両減速信号が所定の減速制限より大きく、か
つ 3)前記スロットル信号が所定のスロットルレベルを越
えている、という条件に応答して、前記第2燃料送出曲
線にしたがって、前記燃料送出システムによる燃料送出
を可能とする、前記燃料送出システムを制御する手段
と、から成ること、を特徴とする制御装置。 - 【請求項10】請求項9記載の装置であって、 エンジン冷却剤温度を感知し、冷却剤温度信号を生成す
る手段を含み、及び前記エンジン制御手段は、 1)前記冷却剤温度信号が所定の温度範囲内にあり、か
つ 2)前記車両速度信号と前記エンジン速度信号から判定
する、トランスミッション率が所定の比率範囲内である
時にのみ、前記第2燃料送出曲線にしたがって、前記エ
ンジンに燃料を送出することを、前記燃料送出システム
に可能にすること、を特徴とする装置。 - 【請求項11】請求項10記載の装置において、前記値
DELTAは前記走行平均車両速度に応じて変化するこ
と、を特徴とする装置。 - 【請求項12】請求項11記載の装置において、前記制
御手段は、前記スロットル信号が所定の時間遅れ以内で
前記所定スロットルレベルを再び越えた場合、前記スロ
ットル信号が前記所定スロットルレベル以下に落ちて
も、前記第2燃料送出曲線にしたがった燃料送出を可能
とし続けること、を特徴とする装置。 - 【請求項13】請求項12記載の装置において、前記制
御手段は、前記燃料送出システムによって前記第2燃料
送出曲線にしたがった燃料送出を可能とする前に、前記
車両速度信号が道路速度調整制限を越えているかを判定
する試験を追加実行すること、を特徴とする装置。 - 【請求項14】請求項13記載の装置において、前記制
御手段は、前記燃料送出システムによって前記第2燃料
送出曲線にしたがった燃料送出を可能とする前に、前記
車両速度信号が巡航設定最大制限値を越えているかを判
定する試験を追加実行すること、を特徴とする装置。 - 【請求項15】トランスミッションに結合した内燃エン
ジンを有する車両と共に用いるためのエンジン制御シス
テムであって、 1)燃料入力に供給する信号に応答して、前記エンジン
に燃料を送出する燃料送出手段と、 2)エンジン速度に対応するエンジン速度信号を生成す
る、エンジン速度感知手段と、 3)車両速度に対応する車両速度信号を生成する、車両
速度感知手段と、 4)車両の運転者からのスロットル要求に対応するスロ
ットル信号を生成する、スロットル要求感知手段と、 5)前記車両速度信号に応答して、最近経過した時間間
隔中の平均車両速度に対応する平均速度信号を生成す
る、第1回路手段と、 6)前記エンジン速度信号に応答して、瞬時的エンジン
減速に対応する減速信号を生成する、第2回路手段と、 7)前記スロットル信号、前記車両速度信号、前記平均
速度信号及び前記減速信号に応答して、第1動作モード
では前記スロットル信号に応じて前記燃料入力に低出力
用燃料供給信号を供給し、第2動作モードでは前記燃料
入力に高出力用燃料供給信号を供給する、第3回路手段
であって、 a)前記スロットル信号が所定のスロットルレベルを越
えており、かつ b)前記車両速度信号が前記平均車両速度信号より所定
のDELTA値以上低いか、または前記減速信号が所定
の減速制限より大きい場合、前記第2動作モードで動作
する、前記第3回路手段と、から成ること、を特徴とす
るエンジン制御システム。 - 【請求項16】請求項15記載の装置において、前記車
両は制動システムと巡航制御システムとを備えており、
かつエンジン冷却剤温度を感知し、それに対応する冷却
剤温度信号を生成する手段を含んでおり、更に、 前記第3回路手段は、 かつ、前記車両速度信号が所定の道路速度調整制限より
小さく、 かつ、前記車両速度が所定の巡航設定速度最大値制限よ
り低く、 かつ、前記車両速度信号が、運転者の選択した巡航設定
制限より小さく、 かつ、前記車両のブレーキを作動させておらず、 かつ、前記温度信号が所定の温度制限より小さい、とい
う付加的条件が存在する時のみ、前記第2動作モードで
作動すること、を特徴とする装置。 - 【請求項17】請求項16記載の装置において、前記燃
料送出手段は複数の燃料噴射器であり、前記第1回路手
段、前記第2回路手段及び前記第3回路手段は、RA
M、ROM、アナログ及びデジタルI/Oを含む、マイ
クロコンピュータを基にしたコンピュータ制御システム
の一部であること、を特徴とする装置。 - 【請求項18】請求項17記載の装置において、前記D
ELTA値は、前記車両速度信号の大きさに応じて、大
きさが変化すること、を特徴とする装置。 - 【請求項19】請求項18記載の装置において、前記ス
ロットル信号は、前記第3回路手段が前記第1動作モー
ドの動作に戻る前の所定最短時間期間の間、前記所定ス
ロットルレベルより低くなければならないこと、を特徴
とする装置。 - 【請求項20】請求項15記載の装置において、前記D
ELTA値は、前記車両速度信号の大きさに応じて、大
きさが変化することを特徴とする装置。
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