JPH01113561A

JPH01113561A - エンジン制御方法

Info

Publication number: JPH01113561A
Application number: JP62270202A
Authority: JP
Inventors: Mikihiko Onari; 大成　幹彦; Makoto Shiotani; 塩谷　真; Teruji Sekozawa; 瀬古沢　照治; Seiju Funabashi; 舩橋　誠壽
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1989-05-02
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JP2594980B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、エンジン制御用の電子燃料噴射装置。

点大装置に係り、特に運転環境に適合する運転特性と、
各運転環境の中で運転者の好みを満すのに好適なエンジ
ン制御方式に関する。

〔従来の技術〕

市販車のエンジン制御用電子装置は、従来よりできるだ
け多くの車利用者（３！！転者や搭乗者）が。

多用する運転（走行）環境で好むと思われる運転特性に
、エンジン制御特性を適合させてきた。いわゆる最大公
約数的な適合（マツチング）が施こされていた。適合と
は、エンジン制御装置を車の利用者の要求を満たすよう
に、調整することを言う。

スロットルバルブの電子制御では。

ｕｓｐ　４，５９７，０４９号に示されるように、アク
セルペダルとスロットル開度との関係を電気的に変更す
る方法も採られている。

従来のエンジンの電子制御は、エンジンの数行程の平均
的な状態に対して制御を加える方法が採られていた。短
期間の１１御が主機能であったため、運転環境や運転者
の好み（感性）の計測という、数十、数百行程という長
期間の計測判別は組み込まれていなかった。判別のため
の長期の計測期間を評価期間と定義する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の最大公約数的な適合は、あらゆる運転環境や多く
の運転者の感性に合うものではなかった。

また、アクセルペダルからスロットルバルブ開度への感
度変更を、上記特許のように、アクセルペダルの動き（
ストロークとその速度）だけがら判定し実施する方法は
、空吹しゃダブルクラッチのときにも応動するという開
運があった。

本発明の目的は、車の利用者の中にある運転性に関する
不満足な点を解消することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、運転者の運転操作を、エンジン制御装置に
内蔵される計算機により、ある期間計測し、計測結果に
よって運転環境を判別分類し１分類結果に応じてエンジ
ンの制御特性を運転環境に適合させることによって達成
される。このために、車の状態と運転者の操作状況を数
十以上の行程で、計測し、演算処理する。

運転環境（すなわち走行環境）を判別するための計測変
数としては、アクセルペダルの位置（角度）と移動速度
、車速、エンジン回転数、加速度。

ギヤの位［（ＭＴ車）、シフト操作、ステア速度。

ブレーキ頻度などがある。

これらの計測変数には、各運転環境における運転者の運
転特性に関する感性あるいは好みの表現も含まれている
。

運転環境と運転感性の各計測変数への現われ方を定性的
経験的に分析したところ、第１表に示す結果を得た。運
転者がある環境の中で、感性に応じて運転走行している
状態を運転状態と定義する。

上記分析結果から、各計測変数に関する、ファジィ理論
のメンバシップ関数を設定する、例えば。

ある車種では、第４図のように設定する。

メンバシップ関数を用いての運転性適応制御方式は第３
図に示すような機能構成となる。

メンバシップ関数が与えられると、各計測変数にメンバ
シップ関数を適用することにより、計測値の大、中、小
の出現頻度が算出できる。各計測変数の大、中、小の出
現頻度を基に、出現頻度から運転状態への変換行列演算
を行うと、各運転状態の出現確率が得られる。各運転状
態の出現確率の中の最大なものがある基準レベルを館え
ておれば、それを評価期間中の運転状態の推定値とする
ことができる。

運転状態が特定できたら、それに応じる制御方式を選択
し、制御パラメータを変更する。制御パラメータとして
は、点火時期を選び調整する。

〔作用〕

ある定められた期間（評価期間）にサンプリングされた
計測値は、ファジィ論理のメンバシップ関数によって、
大、中、小に分類し、分類毎の出現頻度を計数する。こ
の方法は、評価期間内の車の状態と運転者の操作状況が
、統計的に認識できる。その結果は、運転環境や運転者
の好みなどの運転状態を識別する基礎データを与える。

出現頻度から運転状態を算出する変換行列は、各運転状
態での各計測変数の大、中、小の出現確率をあらかじめ
設定しておく。変換行列値は、出現確率値と考えて連結
値を設定してもよい。あるいは、計測変数が運転状態推
定に寄与するかしないかによって、■又は０の値をとっ
てもよい。また、他計測変数又は化分類に比較して寄与
の高い分類のウェイトを大きくしてもよい。このように
変換行列の値を任意に設定することにより、各計測変数
の特性を活かして、運転状態の識別ができる。さらに、
計測変数毎に得られた各運転状態の推定値を、適切な計
測変数に関して加算すると、運転状態の識別がより高い
確度で行える。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図で説明する。

運転者は運転環境に応じて運転操作を行う。運転操作は
、アクセルペダル１．ブレーキペダル２゜ステア３の角
度Ｏｔｈ、　θｂｒ、Ｏｓｔを角度計ｇＪ器４，５．６
でそれぞれ計測する。スロットルバルブ７はアクセルペ
ダルに機械的に結合されている。アクセルペダルの動き
は、スロットルバルブ角度Ｏｔｈで計測される。ギヤの
シフト状況は。

ギヤ位置検出器８で計測される。エンジンの回転数Ｎは
エンジン回転計９で計測される。これらの計測値は、車
速ひも含めて、状態判別装置１０に加えられる。

状態判別装置１０では、これらの計測値の継時的な値を
処理する。処理内容としては、主要な計測値の差分をと
る。計測のサンプリング時点をｔ　、’　　ｔ　＋　ｌ
　、　ｔ　＋　２　、・・・とすると、主要変数の差分
値は次式で得られる。

八ｌｈ　（ｔ）　　＝　Ｏｔｈ　（ｔ　＋　１）　　−
１１１ｔｈ　（ｔ）Δ　Ｏｓｔ　　（ｔ）　　＝１７ｓ
ｔ　　（ｔ＋１）　　−１７ｓｔ　　（ｔ）Δｖ　　（
ｔ）＝ｖ　　（ｔ＋１）　−ｖ　　（ｔ）ΔＮ　　（ｔ
）＝Ｎ　　（ｔ＋１）−Ｎ　　（ｔ）状態判別装置１０
では、差分値を含めた計測値をファジィ論理のメンバシ
ップ関数に適用し、各計測変数の出現頻度を求め、それ
を変換行列を介して運転状態を推定し、その状態に応じ
た制御パラメータの変更値を燃料噴射装置１１と点火時
期制御装置に出力する。

燃料噴射量＠１１では、燃料噴射量を計算する。

空気流量計１３で計測される吸入空気量Ｑ８とエンジン
回転数Ｎにより、インジェクタ１４の開弁時間Ｔ、が次
式で求められる。

Ｔ　ｉ＝　ｋ　Ｍ−に−Ｑ　ａ　／　Ｎここでｋは変換
係数である。ｋＭは運転環境や運転性に関する好みを設
定する係数で、１．０近傍の値を採る。

燃料量を変更すると、空燃比を変えることになる。空燃
比の変更が好ましくないときには１点火時期制御装置１
２で１点火プラグＩ５の点火時期を調整する。応答性や
排気ガス規制の面からは、運転環境への適応制御として
は、点火時期制御の制御パラメータを適応させることが
望ましい。過度状態の制御は応答性の面から点火時期制
御に頼る必要がある。一方、燃費の面からは、燃料噴射
量の制御に依存する場合もあり得る。このため、環境適
応と運転性に関する好みへの適応は、点火時期制御を主
体に、燃料噴射制御を補助に実施する。

状態判別装置１０の中の機能を第２図のフローチャート
と、第３図の計算の概念図とにより説明する。第２図の
プログラムはタイマ割込２１により起動する。運転環境
や運転者の操作結果を表わす計測変数は各種センサを介
して、ブロック２２で計測される。時間変化を知りたい
変数はブロック２３で差分化する。差分化された変数も
計測変数に加える。これらの計測値を経時的にメンバシ
ップ関数を介して、各計測値を大、中、小のグループに
ブロック２４で分類する。各グループにどの程度の確か
さで分類されるかの確率がメンバシップ関数値として与
えられる。タイマ割込毎のメンバシップ関数値をブロッ
ク２５で累計する。ブロック２６では、タイマ割込の回
数αが、所定回数Ｑｘかどうかを比較する。タイマ周期
にＱｘを乗じたものが、運転環境を評価する期間となる
。

タイマ割込回数ＱがＱｘよりも小さいときは、ブロック
２７でＱの値を１増やして、ブロック２８で終る。

タイマ割込回数ＱがＱｘになった場合には、ブロック２
９でメンバシップ関数値の累計値をＱｘによって除し、
各計測変数（ｉ）の大、中、小のグループ（ｋ）毎の出
現頻度Ｆｋｔを得る。ブロック３０では、タイマ割込回
数ａと累計値に初期値を設定する。

運転状態の推定のための計算は、ブロック３１で次式の
行列計算を行う。

Ｄ、、＝　　Σ　Ｍｊ　　ｋ　−Ｆｋ　□ここで。

Ｆｋｔ＝計測変数の出現頻度Ｍ　ｊ　ｋ　＝出現頻度から状態への変換行列：状態選
択のウェイトＤ、ｉ＝各状態（ｊ）の可能性を示す値ｉ＝計測変数の
番号二車速（Ｖ）。

ｄＮ／ｄｔ、θｔｈ、Δθｔｈ、　Ｇｅａｒ。

回・転数（Ｎ）ｊ＝状態の番号：渋滞、　Ｇｅｎｔｌｅ、　Ｎｏｒｍａ
ｌ。

Ｓ　ｐｏｒｔ、ｙ　を高速に＝計測値のグループ番号：小、中、大評価期間中の運
転状態の決定は、ブロック３２で前記０．＋１の中で計
測変数（ｉ）に関して適切なものを合成し、合成結果の
中から、最も大きな値をとる状態（ｊ）を選ぶことによ
り行われる。

その最大値をり、とすると、次式のようになる。

Ｄ　Ｊ　”　ｍ　ａ　Ｘ　　Σ　Ｄｊ　ｉ点火時期Ｏａ
ｄは、ブロック３３で次式により決定される。

０ａａ＝ｆ　（ＤＪＩ　ＤｊｍａＸ＋　θａｄ）上式は
、最大トルク時の点火時期ｏａｄを、Ｄ、ｊが最大１〜
ルク時のＤ　ｊ　ｍ　ａ　Ｘからのずれに応じて決める
ものである。点火時期の変化範囲を狭ばめ得る場合には
・、次式で近似する。

ブロック３４で本プログラムは終り、次のタイマ割込が
来るまで待つ。

第３図は、上記第２図の計算の流れを、概念的に示す。

ある評価期間の計測値を第２図の手順で処理する。第３
図の例では、Ｄｊｌとして、車速によるものと、車速と
エンジン回転数変化ｄＮ／ｄｔとスロットルバルブ変化
Δ（１１ｔｈの３種の合成とを比較表示している。後者
の方がＤｌの選択にとって有効なことを示している。

第４図は、第３図中のメンバシップ関数の部分をある車
種の車に関して設定した例を示す。

運転環境を渋滞路、市街路、郊外路、山道、高速道路に
分けることにより、それぞれの走行の特徴をとらえるこ
とができる。各走行の特徴は１次の計測変数により感知
できる。

高速道路走行では、車速が大きく、ギヤはほとんど切り
換えない。このことより、車速は大、ギヤはトップギヤ
で切り換えが小の出現頻度の高い場合は、高速道路走行
と判定する。高速道路走行時は、点火時期は許容最大ト
ルクになるように進める。しかし、車種によっては、運
転性に関する好みから、点火時期を遅らせて。

″梓通（Ｎｏｒｍａｌ）　”又は１′穏和（Ｇｅｎｔ、
１６）　”の感性に合うようにする。

渋滞路では、前進、停止の繰り返えしのため、車速が低
く、ブレーキ頻度が高い。この場合には緩慢な加速が望
ましく１点火時期は遅らせるようにする。運転性に関す
る好みが″緩和″の場合と同様の点火時期に調整する。

郊外路での走行は、交差点が市街地に比べて少ないため
、制限速度近傍の車速で運転する。このため、制限速度
近くの車速を維持し、しかもステアを動かす頻度と範囲
が小さいときには、郊外路走行と判定する。この場合に
は、特に点火時期の調整は新たに加えず、この判定以前
の運転性に関する好みの点火時期調整を維持する。その
理由は。

定速走行時は、許容最大１−ルク近くのエンジン回転に
するのが、排気ガスや燃費の面で好ましく、運転性の好
みは過度状態のときに現われるからである。郊外路の定
速走行では運転者の好みは感知が困難である。また感知
の必要性もない。

市街地での走行は交差点が多い。このためブレーキとス
テアの両操作の頻度が高い。アクセルとブレーキの両ペ
ダルの切り換えが多いということは、過度状態が多く、
運・訳者の好みが現われやすい。このため、市Ｕテ地走
行では、運ｆ？、環境と運転の″大″の頻度が高い場合
には。

″゛軽快　Ｓ　ｐｏｒｔｙ）″と判定し、″小″の頻度
の高い場合には″穏和″と判定する。

山地走行では、カーブが多いため加速、減速を繰り返し
ながらステアを頻度高く動かす。このため、ブレーキと
アクセルの両ペダルの踏み替えの頻度が高く、しかもス
テアの動きの頻度が高い場合には山道と判定する。山道
では加減速の繰り返しが多いため、運転性に関する好み
も現われやすい。市街地走行と同様に、ｄＮ／ｄｔ（又
はΔＮ）の大小の頻度で、″軽快″と″穏和″を判別す
る。

運転中には突差に加速して障害物を回避することが必要
な場合がある。運転性に関する好みとして゛′穏和″を
選んだ運転者が急速にアクセルペダルを踏んだ場合には
、′軽快″に切り替える。この場合には、パ軽快″に切
り替わったことをランプ、又は岳で知らせる。

運転性に関する好みは、アクセルペダルだけでもある程
度は感知できる。しかし、これだけでは空吹しゃダブル
クラッチのようにギヤがニュートラルのときの異常動作
も含まれるため判定の確度が低い、″軽快″な運転を好
む者は急加速、急減速の動作が多いため、アクセルとブ
レーキの両ペダルの位置変化とその速度の大小によって
確度の高い判定が可能となる。さらに、車速、エンジン
回転数、ギヤ位置の計測値の大小の頻度をとり入れると
より確度は高まる。

走行環境や運転性に関する好みの実現方法としては、点
火時期を調整する方法を用いる。この方法が、他の方法
に比べて費用追加がなく、プログラムの変更だけで実施
できる。特に適応の要請は過度状態にあるため、点火時
期：Ａ整は応答性の面でも優れている。

運転性に関する好みで″軽快″が選ばれた場合には、車
の許容最大トルクの出る点火時期を選択する。

〔発明の効果〕

本発明によ九ば、車が遭遇するあらゆる走行環境を小桟
の計算機で識別判定でき、その走行環境に適合したエン
ジン特性を得ることができるので。

快適な運転性２乗心地の良さの確保の面で効果がある。

さらに、運転環境を判別した上で、各環境内で運転者の
運転性に関する感性や好みを識別判定できるため、環境
毎に異なる運転者の好みをエンジンの制御特性に反映す
ることができる。これにより、多くの運転者の運転感性
に適合した車を提供することが可能となる。

エンジンの制御特性を゛′穏和′″やパ普通″に適応さ
せた車でも、急激なアクセル操作により′″軽快″なエ
ンジン特性に変更できるので、危険・回避も可能となる
。

従来のエンジン特性に比較して、多様なエンジン特性を
ＴＰＯ（時間・場所・機会）に応じて得ることができる
ので、広い階層の利用者の満足を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図の
状態判別装置１０に含まれる計算機のプログラム処理手
順のフローチャート、第３図は第２図における処理の具
体的内容の概念図、第４図は第３図に含まれるメンバシ
ップ関数の一例を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１．車の状態と運転者の動作より、車の運転（走行）環
境を渋滞路，市街路，郊外路，山道，高速道路のいずれ
かと判別し、エンジン制御機能を運転環境に適応させる
ことを特徴とするエンジン制御方式。
２．ある期間の車速を監視し、車速が大きく、ギヤ切換
え頻度の低いときには、高速道路走行と判定し、車速が
低く、ブレーキ頻度の高いときには、渋滞路走行と判定
する第１項のエンジン制御方式。
３．ある期間の車速が制限速度近くを維持し、ステアの
動きの頻度や範囲が小さいときに、郊外路走行と判定す
る第１項のエンジン制御方式。
４．ある期間のステアの動きとブレーキ操作の両頻度が
高いときには、市街地走行と判定する第１項のエンジン
制御方式。
５．ある期間のステアの動き及びブレーキとアクセルの
ペダル踏み替えの両頻度が高いときに、山道走行と判定
する第１項のエンジン制御方式。
６．前記判別された運転環境の中で、運転者の運転性に
関する好み（感性）をも判別し、エンジン制御のパラメ
ータを、その好みにも適合させる第１項乃至第５項いず
れか１項のエンジン制御方式。
７．運転者がアクセルペダルを急速に踏んだときは、“
軽快”の要求と判定し、軽快な制御方式を迅速に採る第
６項のエンジン制御方式。
８．前記運転性に関する好みを、アクセルペダルとブレ
ーキペダルの動き（位置と速度）の範囲と頻度により、
判定する第６項のエンジン制御方式。
９．前記運転性に関する好みを、アクセルペダルとブレ
ーキペダルの動きのほか、車速，エンジン回転数，ギヤ
位置により判定する第６項のエンジン制御方式。
１０．前記運転環境及び運転性に関する好みに応じる適
応制御を点火時期調整によって行う、第１項乃至第６項
いずれか１項のエンジン制御方式。
１１．前記点火時期調整を、エンジン回転の過度状態に
だけ行う第１０項のエンジン制御方式。
１２．前記運転性に関する好みとして、“軽快”が選ば
れたときに、エンジンの許容最大トルクが得られるよう
に、点火時期を調整する第７項のエンジン制御方式。