JPH0712798B2

JPH0712798B2 - 自動車の定速走行制御装置

Info

Publication number: JPH0712798B2
Application number: JP61074703A
Authority: JP
Inventors: 永久藤田; 至奥野; 忠志金子
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPS62231829A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、予め設定された目標車速を維持して車両を走
行させるように制御する自動車の定速走行制御装置に関
する。

（従来の技術）定速走行装置を備えた車両は従来から知られており、こ
のような定速走行装置を備えた車両では所定の運転状態
においては、運転者によって設定された車速すなわち、
目標車速で走行するように制御される。特開昭57−1914
31号公報にはこのような定速走行装置の例が開示されて
おり、この開示された定速走行装置では、目標車速を設
定する手段と、該設定された目標車速を記憶する手段
と、この記憶された目標車速と車両の実際の車速すなわ
ち、実車速との間の車速偏差の大きさに基づいて定速走
行制御を行う手段とを備えており、定速走行設定操作が
行われた後、その目標車速に達するまでに車両が加速状
態あるいは減速状態を生じる場合には、その加速度、ま
たは、減速加速度が零になったときの車速に目標車速を
設定し直すようにして実車速が目標車速に収支する際の
ハンチングを防止できるようにしている。

また、従来から、燃費を向上させる目的で所定の運転領
域で空燃比を理論空燃比付近に制御することが知られて
いる。このようなエンジンでは、所定値以上エンジン負
荷が増大した場合には、エンジンの出力不足を防止する
ために、燃料を増量して混合気を濃化する、いわゆるパ
ワーエンリッチを行うようになっている。

（解決しようとする問題点）しかし、上記特開昭57−191431号公報に開示されるよう
な定速走行装置と空燃比制御装置との両方を備えた車両
においては、定速走行制御が行われている場合であって
も、エンジン負荷が所定値を越えた場合には、空燃比制
御によって、燃料増量補正が行われることとなる。しか
し、定速走行制御はスロットル開度を制御して、一定速
度を維持しようとするものであるので、エンジン負荷が
上記所定値の付近で定速走行制御が行われるような場合
に、燃料増量すなわち、パワーエンリッチが行われる
と、スロットル開度の制御による出力変化に加えて、燃
料増量による出力変化が重複するためスロットル開度を
制御する定速走行制御の安定性を害すことになる。

（問題を解決するための手段）本発明は、上記事情に鑑みて構成されたもので定速走行
制御装置と空燃比制御装置との両方を備えた車両におい
て、パワーエンリッチが行われた場合であっても安定性
の良い定速走行制御を行うことができ、しかも、十分な
出力性能を確保することができる定速走行制御装置を提
供することを目的としている。

本発明の定速走行制御装置は吸気通路に設けられるスロ
ットル弁と、該スロットル弁の開度を調整するアクチュ
エータと、エンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、
車両の実車速を検出する車速検出手段と、車両の目標車
速を設定する目標車速設定手段と、前記実車速と目標車
速との車速偏差を検出する偏差検出手段と、前記偏差検
出手段からの出力信号に応じてスロットル弁の開度制御
量を算出するスロットル開度制御量演算手段と、該スロ
ットル開度制御量演算手段からの出力信号に基づいて前
記アクチュエータを作動させ実車速が目標車速になるよ
うにスロットル開度を制御するフィードバック制御手段
と、所定の運転領域で燃料を増量する燃料増量手段とを
備え、前記フィードバック制御が行われいるとき前記燃
料増量手段による燃料増量制御がおこなわれた場合に
は、所定量だけスロットル開度を減少させるように構成
されたことを特徴とする。

本発明に係るエンジンでは、大幅な出力変化が生じない
定常運転状態においては、運転者により設定された目標
車速と実車速との車速偏差の大きさに基づいて実車速を
目標車速に収束させるようにスロットル開度を制御する
定速走行制御、及び空燃比を目標空燃比に収束させるよ
うに燃料供給量を制御する空燃比制御が行われるように
なっている。

そして、この定速走行制御が行われる場合にエンジン負
荷が増大してパワーエンリッチ領域にはいると空燃比制
御によるパワーエンリッチ操作が行われるようになって
いるとともに、このパワーエンリッチ制御に対応して、
スロットル開度が所定量だけ減少するように制御され
る。

また、本発明の定速走行制御の好ましい態様によればま
ず、実車速と目標車速との車速偏差が求められ次にこの
偏差と車両の走行状態すなわち、路面の勾配、路面抵抗
等を勘案して車両を目標車速に到達させるために必要な
駆動力が求められる。そして、この駆動力の大きさに応
じてスロットル弁の開度制御量が決定され、アクチュエ
ータを介してスロットル弁の開度が制御されるようにな
っている。

この場合、本発明の定速走行制御装置は、目標車速と車
速偏差の大きさとに応じた目標車速に収束させるに必要
な駆動力のマップを備えており、このマップに基づいて
基本的な必要駆動力の値が得られるようになっている。
そして、スロットル開度制御量は、マップから得られた
駆動力の値を走行状態を考慮して補正することによって
得られる最終的な目標駆動力に基づいて決定される。

（発明の効果）本発明によれば、空燃比制御と定速走行制御との両方を
おこなうようになったエンジンにおいて定速走行制御を
行う場合に、パワーエンリッチによる燃料増量が行われ
る場合には、これに対応してスロットル開度を所定量だ
け減少するように制御される。従って、本発明における
定速走行制御では、空燃比制御におけるパワーエンリッ
チの影響を受けずにスロットル弁開度制御を行うことが
でき、この結果定速走行制御を安定化することができ
る。

（実施例の説明）以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明す
る。

第１図には、本発明の１実施例に係る定速走行装置の制
御系が概略的に示されている。本例の車両１は、エンジ
ン２と、該エンジン２に連結される自動変速機３とを備
えており、該自動変速機３には車輪４を駆動するための
駆動軸５が接続される。エンジン２は通常の形式の吸気
系を備えており、この吸気系の吸気通路には燃焼室への
吸気量を制御するスロットル弁が設置される。このスロ
ットル弁の開度を調整するために、スロットルアクチュ
エータ６が設けられる。そして、本例の車両１は、好ま
しくはマイクロコンピュータを含んで構成されるコント
ローラ７を備えており、アクチュエータ６はコントロー
ラ７からの命令信号によって作動するようになってい
る。また、自動変速機３には、作動中の変速段を検出す
るギアポジションセンサ８が取りつけられており、検出
された変速段を示す信号はコントローラ７に入力される
ようになっている。

さらに変速機３には所定の変速段を選択的に作動させる
ための変速アクチュエータ９が取りつけられており、こ
のアクチュエータ９は、コントローラ７からの信号によ
って作動させられるようになっている。また、駆動軸５
には、パルス信号を発生する車速センサ10が取りつけら
れており、この車速センサ10からの車速を表す信号もコ
ントローラ７に入力される。さらに、コントローラ７に
は、運転者の操作によって与えられる各種スイッチから
の信号、すなわち、目標車速を増大させる加速スイッチ
11、目標車速を減少させる減速スイッチ12、定速走行制
御を再開させるための復帰スイッチ13、定速走行制御を
行う場合にオンになるメインスイッチ14、制御動作が行
われた場合には定速走行制御を解除するためのブレーキ
スイッチ15、及び自動変速機３がニュートラルになって
いる場合に定速走行制御を解除するトランスミッション
スイッチ16からの信号がそれぞれ入力される。

コントローラ７は、上記各種のスイッチからの信号を受
け入れるスイッチ入力回路17、車両の実車速を演算する
車速検出手段18、アクセルペダル19が操作されたとき、
その操作量すなわち、アクセル開度位置を検出するアク
セル位置検出手段20、該アクセル位置検出手段からの信
号に基づいて基本スロットル開度を演算する基本スロッ
トル開度演算手段21、路面の勾配を検出する勾配検出手
段22、上記スイッチ入力回路17及び車速検出手段18から
の信号に基づき、目標車速を設定する目標車速設定回路
23、上記目標車速設定回路23、及び勾配検出手段22から
の信号に基づいて車両の走行抵抗を予測する走行抵抗予
測手段24、目標車速設定回路23及び車速検出手段18から
の信号に基づき、車両の目標駆動力を演算する目標駆動
力演算手段25、さらに車速検出手段18、走行抵抗予測手
段24、及び目標車駆動力演算手段25からの信号に基づい
て自動変速機の適正な変速段を決定する変速判定手段2
6、それぞれ備えている。

また、コントローラ７は車速検出手段18、走行抵抗予測
手段24、目標駆動力演算手段25、及び上記変速判定手段
26からの信号に基づき、定速走行制御に必要な最終的な
スロットル開度制御量を演算する最終スロットル開度演
算手段27を備えており、この最終スロットル開度演算手
段27からの信号を、スロットル開度制御手段28を介して
スロットルアクチュエータ６に出力する。

さらに、コントローラ７は変速判定手段からの信号に基
づき自動変速機の変速段を制御する変速制御手段29を備
えており、この変速制御手段29からの信号は変速アクチ
ュエータ６に入力されるようになっている。

また、コントローラ７は走行抵抗予測手段24、及び目標
駆動力演算手段25からの信号に基づき目標空燃比を演算
する目標空燃比演算手段30を備えており、目標空燃比演
算手段30からの信号は燃料噴射補正手段31に入力されて
噴射すべき燃料量の補正が行われ燃料噴射補正手段31
は、所定量の燃料噴射を行うように燃料噴射手段32に対
して、命令信号を出力するようになっている。また、ス
ロットル開度制御手段28からの信号は勾配検出手段22及
び変速判定手段26にも入力されるようになっている。

以下、本例の制御について説明する。

第２図には、本例の制御のメインフローチャートが示さ
れている。

コントローラ７はまず、システムを初期化するとともに
車速センサ10、ギアポジションセンサ８、アクセルペダ
ル19、加速スイッチ11、減速スイッチ12、復帰スイッチ
13、メインスイッチ14、ブレーキスイッチ15、及びトラ
ンスミッションスイッチ16等からの信号を読み込み、こ
れらの信号をA/D変換する。次に、コントローラ７は、
アクセル位置検出手段20によってA/D変換されたアクセ
ル位置信号に基づき基本スロットル開度演算手段21によ
り、基本スロットル開度（THOBJB）を演算する。

次に、コントローラ７は、第３図及び第４図に示される
定速走行制御サブルーチンを実行し定速走行制御に必要
なスロットル開度量（THASC）を算出する。

そして、基本スロットル開度（THOBJB）と定速走行制御
用スロットル開度量（THASC）とを比較し、スロットル
開度量（THASC）が大きい場合には、該スロットル開度
量（THASC）を目標スロットル開度（THOBJ）に設定して
スロットル制御を行い、基本スロットル開度（THOBJB）
が大きい場合には、基本スロットル開度（THOBJB）を目
標スロットル開度（THOBJ）に設定して、スロットル制
御を行う。

つぎに、定速走行制御について説明すれば、第３図にお
いて、コントローラ７はメインスイッチ14、ブレーキス
イッチ15（ブレーキ不作動時オン）及びトランスミッシ
ョンスイッチ16ニュウトラルでなく、いずれかの変速段
に入っているときオン）がオンになっており、かつ減速
スイッチ12、または、加速スイッチ11が操作中でない場
合において定速走行制御を行うようになっている。

車両が上記定速走行制御開始条件を満足している場合に
は、コントローラ７は、第７図に示されるサブルーチン
を実行し、目標車速（VSOBJ）を設定して、定速走行制
御を行う。

また、加速スイッチ11が操作されている場合は、コント
ローラ７はその操作ごとに目標車速（VSOBJ）を一定値
だけ増加させ、減速スイッチ12が操作されている場合に
は、その操作毎に一定値だけ減少させる。さらに、復帰
スイッチ13が操作された場合には、所定のメモリに記憶
されている記憶車速（MRVS）を目標車速（VSOBJ）に設
定して定速走行制御を開始する。

つぎに、コントローラ７はタイマー設定時間毎に第６図
に示されるサブルーチンを実行して路面勾配を算出す
る。

つぎに、所定時間経過毎に以下に説明する定速走行制御
ルーチンを実行する。すなわち、所定時間経過したと
き、コントローラ７は第５図にしめされる割り込み実行
サブルーチンにより算出された実車速（VSR）と目標車
速（VSOBJ）とを比較し、続いて、実車速（VSR）と目標
車速（VSOBJ）との偏差（DEFVS）を演算する。

そして、車速偏差（DEFVS）が、所定値、本例では、15K
m/hを越えた場合には、定速走行制御を停止するととも
に、定速走行制御用スロットル開度量（THASC）、目標
車速（VSOBJ）及び積分要素パラメータ（WKINT）を初期
化する。

車速偏差（DEFVS）が15Km/h以内である場合には、最終
目標駆動力（TROBJ）を算出するための比例要素（Ｐ）
を計算する。この場合比例要素（Ｐ）は車速偏差（DEFV
S）に所定の比例データ（DP）を掛けることによって求
められる。続いて、目標車速（VSOBJ）が実車速（VSR）
より大きい場合には、目標駆動力（TROBJ）に比例要素
（Ｐ）を加え、実車速（VSR）が目標車速（VSOBJ）より
大きい場合には、目標駆動力（TROBJ）から、比例要素
（Ｐ）を減じるようにして現在の目標駆動力（TROBJ）
を修正する。

次に、コントローラ７は、最終目標駆動力（TROBJ）を
算出するために積分データ（DI）から積分要素（Ｉ）を
計算する。そして、上記比例制御と同様に目標車速（VS
OBJ）が実車速（VSR）より大きい場合には、積分要素パ
ラメータ（WKINT）に積分要素（Ｉ）を加え、実車速（V
SR）が目標車速（VSOBJ）よりも大きい場合には積分要
素パラメータ（WKINT）から、積分要素（Ｉ）を減じる
ようにして現在の目標駆動力（TROBJ）を修正する。

つぎに、自動変速機用のオイル温度により、動力伝達効
率が変化するため、コントローラ７は、上記オイル温度
が低い程目標駆動力（TROBJ）大きくなる補正係数Ｋ_０
を算出し、この補正係数Ｋ_０を目標駆動力（TROBJ）に
乗じてこれを補正する。

つぎに、コントローラ７は第６図に示すサブルーチンか
ら求められた路面勾配と第５図のサブルーチンより求め
られた実車速（VSR）とを用いて第７図の割り込みサブ
ルーチンから得られる車両の予測抵抗（RLOAD）によ
り、さらに目標駆動力（TROBJ）を補正して、最終目標
駆動力（TROBJ）算出する。

つぎに、コントローラ７は第８図に示される変速制御サ
ブルーチンを実行して、現在の車両の走行状態に応じた
自動変速機の最適の変速段（GPR）を決定する。

さらに、コントローラ７は、第９図にしめされる空燃比
制御サブルーチンを実行して、目標空燃比（AFOBJ）と
理論空燃比との偏差すなわち、空燃比補正量Ｃ_AFを算出
するとともに、この空燃比補正量Ｃ_AFに基づいて空燃比
補正係数Ｋ_AFを算出する。

つぎに、コントローラ７は、上述の手順で得られた最終
目標駆動力（TROBJ）、実車速（VSR）及び最適変速段
（GPR）に基づいて定速走行制御用スロットル開度量（T
HASC）を算出する。この場合、コントローラ７は、最終
目標駆動力（TROBJ）、実車速（VSR）、及び定速走行制
御用スロットル開度量（THASC）との関係を示すマップ
を各変速段ごとに備えており、このマップを用いて当該
変速段における定速走行制御用スロットル開度量（THAS
C）を決定する。

そして、本例の制御では、定速走行制御を行っている場
合において、空燃比制御による燃料増量すなわち、パワ
ーエンリッチが行われた場合には、これに対応してスロ
ットル開度を所定量だけ減少するようになっており、こ
れによって、目標空燃比の値により、エンジンがパワー
エンリッチ領域にある場合には、パワーエンリッチを行
うことによって生じる出力の増大傾向をスロットル開度
制御によって抑え、定速走行制御への悪影響を防止する
ようにしている。すなわちコントローラ７は、上記定速
走行制御用スロットル開度量（THASC）を空燃比補正係
数Ｋ_AFによりパワーエンリッチによる出力増大分だけ補
正して最終的に定走行制御用スロットル開度量（THAS
C）を決定する。

第３図及び第４図の定速走行制御サブルーチンにより算
出された定速走行制御用スロットル開度量（THASC）は
第２図のメインルーチンにおいて所定の条件を充足する
場合には、目標スロットル開度（THOBJ）として採用さ
れ、第10図に示す割り込みルーチンの実行によりスロッ
トル開度が定速走行制御用スロットル開度量（THASC）
に収束するようにスロットル開度制御手段すなわち、ス
ロットルアクチュエータ６を介してスロットル制御が行
われる。

つぎに、第３図及び第４図の定速走行制御サブルーチン
において使用される変数を求める手順について、説明す
る。

第５図には、車両の実車速（VSR）を求めるための割り
込みルーチンのフローチャートが示されている。コント
ローラ７は実車速（VSR）を算出するに当たって、車速
センサ10からのパルス信号を読み込んで車速パルス周期
（VST）を計測する。つぎに、この車速パルス周期（VS
T）を平均化処理して、実車速（VSR）を算出する。

第６図には路面勾配検出サブルーチンのフローチャート
が示されている。

第６図において、コントローラ７は、過去Ｔ秒間の平均
車速（VSE）及び、過去Ｔ秒間の平均スロットル開度（T
HAR）を計測する。つぎに、上記平均車速（VSE）及び平
均スロットル開度（THAR）に基づいてその間の平均駆動
力（TRACE）及び勾配がない状態での走行抵抗（RROAD）
を求める。

次に、コントローラ７は、平均駆動力（TRACE）と上記
走行抵抗（RROAD）との差を求め、この値を単位車両重
量当りに生じると予測される加速度すなわち、仮想加速
度（ACCV）と設定する。

また、コントローラは、過去Ｔ秒間の車速変化（VSD）
を算出し、さらに単位時間当たりの速度変化すなわち、
平均加速度（ACCE）を求める。

そして、仮想加速度（ACCV）と平均加速度（ACCE）との
差を重力加速度で割って路面勾配（RAMP）を求める。

第７図には、車両の予測抵抗（RLOAD）、目標車速（VSO
BJ）、及び記憶車速（MRVS）を求めるサブルーチンが示
されている。

第７図において、コントローラ７は、第５図で得られた
実車速（VSR）及び第６図で求めた路面勾配（RAMP）に
基づき、マップを用いて予測走行抵抗（RLOAD）を求め
る。つぎに、積分要素パラメータ（WKINT）の初期値を
設定するとともに、実車速（VSR）を記憶車速（MRVS）
として所定の記憶場所に格納する。また、運転者によっ
て設定された車速値を目標車速（VSOBJ）として記憶す
る。

第８図を参照すれば、自動変速機３の変速段（GPR）を
設定するための、変速制御サブルーチンのフローチャー
トが示されている。

このルーチンにおいては、コントローラ７は、まず、ギ
アポジションセンサ８からの信号により、現在の変速段
（GPR）を検出する。つぎに、コントローラ７は、実車
速（VSR）と各変速段（GPR）での発揮し得る最大駆動力
（TRMAX）との関係を示すマップから当該変速段におけ
る最大駆動力（TRMAX）を求める。そして、当該変速段
の最大駆動力（TRMAX）が目標駆動力（TROBJ）より小さ
い場合にはその変速段を維持して所要の駆動力を確保す
るのは不可能であるので、変速機３の変速制御手段すな
わち、変速アクチュエータ９に対してシフトダウンを行
うように命令信号をおくる。

また、当該変速段の最大駆動力（TRMAX）が目標駆動力
（TROBJ）より大きい場合には、コントローラ７は、そ
の変速段における余裕駆動力（STR）すなわち、最大駆
動力（TRMAX）と目標駆動力（TROBJ）との差を計算し余
裕駆動力が一定値を越える場合には、余裕駆動力が十分
であるとして、シフトアップ信号を変速アクチュエータ
９に出力する。なお、余裕駆動力が十分でない場合に
は、変速段は変更されない。

第９図には、空燃比制御サブルーチンのフローチャート
が示されており、このルーチンでは、コントローラ７
は、目標駆動力（TROBJ）及び実車速（VSR）の値に基づ
き、マップを用いて目標空燃比（AFOBJ）を求める。

そして、この目標空燃比（AFOBJ）の値により、現在の
運転状態がパワーエンリッチ条件を満足しているかどう
か、を判断する。この場合コントローラ７は、目標空燃
比（AFOBJ）が所定値より小さい場合には、パワーエン
リッチ条件を満足していると判断する。パワーエンリッ
チ条件を満足している場合には、理論空燃比と目標車空
燃比との偏差すなわち、空燃比補正量Ｃ_AFを計算し、こ
の空燃比補正量Ｃ_AFの値に応じて、目標空燃比（AFOB
J）を補正する空燃比補正係数Ｋ_AFをマップを用いて求
める。一方、コントローラ７は、この空燃比補正量をＣ
_AFを燃料噴射手段32に出力し、燃料噴射手段32はこの空
燃比補正量Ｃ_AFに基づいて空燃比を調整する。従って、
本例の制御では、エンジンエンリッチ領域に入った場合
の燃料噴射手段に対する燃料増量制御の結果生じる出力
増大の補正は、定速走行制御用スロットル開度量（THAS
C）を空燃比補正係数Ｋ_AFを用いることによって行われ
る。

なお、目標空燃比（AFOBJ）の値がパワーエンリッチ条
件を満足していない場合には、コントローラ７は、空燃
比補正係数Ｋ_AFを1.0に設定する。

以上のように、本例の定速走行制御では、空燃比制御に
よる悪影響を極力排除しており、したがって、制御の安
定化を図ることができる。なお、本質的に燃料増量が必
要となる加速時など、大幅な出力変化が生じるような運
転状態では、定速走行制御は、おこなわれないので、通
常のパワーエンリッチ制御によって十分な出力性能を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係る定速走行装置の制御
系統図、第２図は、第１図の装置を用いた制御のメイン
ルーチンのフローチャート、第３図及び第４図は本発明
の１実施例に係る定速走行制御を行うためのサブルーチ
ンのフローチャート、第５図は、実車速を算出するため
の割り込みルーチンのフローチャート、第６図は、路面
勾配を計算するためのサブルーチンのフローチャート、
第７図は、車両の予測走行抵抗、目標車速、記憶車速を
算出するためのサブルーチンのフローチャート、第８図
は、走行状態に応じて最適の変速段を計算する変速制御
サブルーチンのフローチャート、第９図は、空燃比補正
係数を求めるための空燃比制御サブルーチンのフローチ
ャート、第10図は、スロットル開度制御実行ルーチンの
フローチャートである。１……車両、２……エンジン、３……自動変速機５……駆動軸、６……スロットルアクチュエータ７……コントローラ、８……ギアポジションセンサ、９……変速アクチュエータ、 10……車速センサ、11……加速スイッチ、 12……減速スイッチ、13……復帰スイッチ、 14……メインスイッチ、 15……ブレーキスイッチ、 16……トランスミッションスイッチ、 19……アクセルペダル、32……燃料噴射手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路に設けられるスロットル弁と、該
スロットル弁の開度を調整するアクチュエータと、エン
ジンに燃料を供給する燃料供給手段と、車両の実車速を
検出する車速検出手段と、車両の目標車速を設定する目
標車速設定手段と、前記実車速と目標車速との車速偏差
を検出する偏差検出手段と、前記偏差検出手段からの出
力信号に応じてスロットル弁の開度制御量を算出するス
ロットル開度制御量演算手段と、該スロットル開度制御
量演算手段からの出力信号に基づいて前記アクチュエー
タを作動させ実車速が目標車速になるようにスロットル
開度を制御するフィードバック制御手段と、所定の運転
領域で燃料を増量する燃料増量手段とを備え、前記フィ
ードバック制御が行われいるとき前記燃料増量手段によ
る燃料増量制御がおこなわれた場合には、所定量だけス
ロットル開度を減少させるように構成されたことを特徴
とする自動車の定速走行制御装置。