JPH0210738B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車エンジン制御装置にかかわり、
特に変速機を介して動力をとり出すエンジンに好
適な自動車用エンジン制御装置に関する。

従来のエンジン制御装置としては、手動変速機
のギア位置に応じてエンジンの制御パラメータを
制御する装置と、エンジンの制御パラメータの変
化に応じて自動変速機のギア位置を制御する装置
とがある（特開昭55−153832号公報）。前者はギ
ア位置の選択を手動で行うので車速、負荷に対し
最適状態でエンジンを運転することができない。
後者は流体継手、遠心クラツチなどの機械的部分
で、減速化（＝変速機出力軸の回転数／エンジン
のクランク軸の回転数）と伝達トルクが左右され
るので、最適状態でエンジンを運転することがで
きない。この両者は共に別なものとして従来より
扱われており、前者のみを有するか、後者のみを
有するものであつた。ところが、自動車の走行に
あたつて燃料費の低減をはかるには自動車の速度
に対して最適ギア、最適燃料量であることが必要
であるため、この両者を有機的な関連をもつて制
御することが必要である。このことは将来、燃料
としてガソリン100％の状態で使用することが困
難になつた場合たとえばメタノールが含有物とし
て用いられるようになると、瞬発力の問題等から
前記両者を有機的に制御することが重要となつて
くる。

特に、クラツチを有していない自動変速機の場
合には、車が走行を開始する起動時や低速から加
速する時の減速比制御と燃料量制御のやり方によ
つては、円滑な加速ができず、加速感などの乗り
心地が低下するという問題がある。

本発明の目的は、クラツチを有していない自動
変速機の場合であつても、車の起動時や低速時に
おいて円滑な加速運転を可能とする自動車エンジ
ン制御装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、マイクロ
コンピユータを備え、該マイクロコンピユータに
より自動変速機の減速比と燃料量を決定すること
を含んでなるエンジン制御装置において、アクセ
ルペダル位置検出器と車速検出器とからそれぞれ
アクセルペダル位置と車速の検出値を取り込み、
該アクセルペダル位置に基づいて定まるプロペラ
軸トルクを出力するに必要でかつ燃料量が最小と
なるエンジントルクを求めて減速比を決定し、ま
た前記アクセルペダル位置と車速に基づき予め定
められた関数に従つて燃料量を決定し、該燃料量
を予め定められた最大燃料量で除した値と前記減
速比を比較し、前記減速比が小さいときは当該減
速比を一定量減少補正し、さらにエンジン回転数
検出器からエンジン回転数の検出値を取り込み、
該エンジン回転数が予め設定されたアイドル回転
数よりも小さいときには前記燃料量を一定量増量
補正することを特徴とする。

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図には本発明に係るエンジン制御装置の一
実施例を示す制御回路が示されている。

図において、エンジン１の吸気管２には絞り弁
４が設けられている。この絞り弁４は吸気流量の
調整をはかるものであり、絞り弁操作器６によつ
て駆動するように構成されている。この絞り弁操
作器６にはコントローラ８が接続されており、こ
のコントローラ８には位置検出器９が接続されて
いる。位置検出器９はアクセルペダル１０の踏み
込み量すなわちアクセルペダル位置を検出するも
のであり、このアクセルペダル１０の位置によつ
て出力される位置検出器９からの出力信号によつ
てコントローラ８から絞り弁操作器６に信号が出
力され絞り弁４が駆動するように構成されてい
る。また、エンジン１にとりつけられている燃料
供給路には燃料調整弁５がとりつけられており、
この燃料調整弁５は調整弁操作器７によつて開閉
するように構成されている。この調整弁操作器７
にはコントローラ８が接続されている。また、エ
ンジン１には変速機１２がとりつけられており、
この変速機１２を介して図示されないクランクシ
ヤフトが回転するように構成されている。この変
速機１２には変速操作器１１がとりつけられてお
り、この変速操作器１１にはコントローラ８が接
続されている。

一方、コントローラ８にはエンジン回転数を検
出するエンジン回転数センサ１３からの出力値が
入力されると共に、大気圧を検出する大気圧セン
サ１７からの出力信号が入力されるように構成さ
れている。また、このコントローラ８にはブレー
キペダル１５の位置を検出する位置検出器１６か
らの信号が入力するように構成されている。さら
に、このコントローラ８には吸気管２から吸い込
まれる吸気の温度を検出する吸気温センサ１８が
接続されている。

また、エンジン１にはスタータ１４が接続され
ており、排気管３が設けられている。

このような構成において、絞り弁４を介して空
気が、また、燃料調整弁５を介して燃料がそれぞ
れエンジン１に供給される。この供給動作はガソ
リンエンジン等の火花点火エンジンの場合とデイ
ーゼルエンジン等の圧縮点火エンジンの場合とに
よつて次のようになされる。

() 火花点火エンジンの場合 アクセルペダル１０の位置の情報を位置検出
器９を介して、コントローラ８に入力する。前
記検出器９は通常のポテンシヨメータが用いら
れ、コントローラ８内のＡ／Ｄ変換器でデジタ
ル値に変換される。このＡ／Ｄ変換器によつて
デジタル値に変換されたアクセルペダル１０の
位置信号は、コントローラ８内のマイクロプロ
セツサに入力される。このアクセルペダル１０
の位置のデジタル値Ｘによつて、エンジンの供
給燃料量Ｙを定める。供給燃料量Ｙもデジタル
値である。燃料はメタノールの場合は、発熱量
が低いので、発熱量の補正値K_pを加味して、 Ｙ＝K_pｆ（Ｘ） を求める。ｆ（Ｘ）は代数値、あるいはアクセ
ルペダル１０の位置の値Ｘに対するエンジンの
供給燃料量Ｙをあらかじめ記憶し、補正演算で
求める。発熱量の補正値K₀はエンジンの場合
は1.0、メタノールの場合は2.0程度である。こ
の補正値K₀の値もあらかじめコントローラ８
に記憶されている。アクセルペダル値Ｘが定ま
るとエンジンの供給燃料量Ｙが定まる。

まず、最初車を起動する場合には減速比αを
加減して、所要トルクを得る。一般に減速比α
とエンジンのトルクT_e、エンジン回転数N_eと
プロペラ軸のトルクT_p、プロペラ回転数N_pと
の関係は、 T_p／T_e＝α ……(1) N_p／N_e＝１／α ……(2) である。そこで、今、一定の増加率で車速を増
大する場合、減速比αを適宜変化して、エンジ
ンのトルクT_e、エンジンの回転数N_eを最適領
域に維持する必要がある。プロペル軸の回転数
N_pを回転数センサ１３からコントローラ８に
入力する。すなわちアクセルペダル位置の値Ｘ
とプロペラ回転数N_pの値から、コントローラ
８内のマイクロプロセツサによつて、エンジン
のトルクT_e、減速比αを求める。また、エン
ジントルクT_eからエンジンの供給燃料量Ｙを
求める。

つまり、アクセルペダル値Ｘは加速の目標値
に相当するから、これによつてプロペラ軸のト
ルクT_pの要求値が定まる。このトルクT_pの要
求を満たし、かつ燃料量が最小となるエンジン
のトルクTeと回転数Neを求め、これに適合す
る減速比αを定めて変速機を制御する。一方、
上記の所要のエンジントルクTeを出力するた
めに、これに応じた燃料を供給する必要があ
る。しかして、エンジントルクTeはアクセル
ペダル値Ｘと車速に相当するプロペル回転数
N_pに相関するから、燃料量ＹはＸとN_pの関数
として定まる。

いま、エンジンの始動する場合と、車を起動
する場合と、定常走行を行う定常運転時と、減
速する場合とに分けて次に減速比αとエンジン
の供給燃料量Ｙとの関係を説明する。

(1) エンジンを始動する場合 この場合は当初減速比αが無限大で、プロ
ペラ回転数N_p＝０である。すなわち、第２
図に示すごとき構成を有する第１図図示変速
機１２において、まず、入力軸２１が回動す
ると、円錐体２２がリング２３に接触して回
転する。円錐体２２の回動は円錐体２２に直
結された中間軸２４に伝達され、この中間軸
２４によつて円錐体２５は回動する。この円
錐体２５はリング２６に沿つて回動するの
で、中間軸２４と一縮に動く回転体２７を回
動させる。この回転体２７は出力軸２８と機
械的に接続されている。いま、リング２３を
矢印Ａに示す方向に移動させると、中間軸２
４の回転速度が小さくなる。この中間軸２４
の角速度ω₀と入力軸２１の角速度ω₁の比の
変化が第３図に示されている。また、リング
２３を矢印Ｂの方向に移動すると、出力軸２
８の角速度が増大する。いま、リング２３を
矢印Ａに示す方向にいつぱいまで移動する
と、入力軸２１と中間軸２４の角速度比が１
になり、リング２６を第２図中の右端に置く
と、出力軸２８の角速度は零まで減速され
る。このように、リング２３，２６の位置に
よつて変速機１２の減速比が定まる。リング
２３，２６はモータ２９，３０によつて移動
するように構成されている。

次にエンジン１を始動する際は、まず出力
軸２８の角速度が零になる位置にリング２６
を移動させる。この状態でアイドル回転を維
持できる燃料量をエンジン１に与える。これ
は、始動用燃料Y_sをエンジンの温度t_eの関
数、Ys＝φ（te）としてあらかじめマイクロ
プロセツサに与えられている関数により、エ
ンジンの温度が求める。エンジン１は当初、
スタータ１４で駆動され燃料が供給されると
その爆発トルクでアイドル回転とバランスす
る。一方、絞り弁４の開度が適正が吸気量に
なるように調整される。これは所要空気量Ｚ
に関する情報をマイクロプロセツサに記憶し
ておき、Ｚの信号で絞り弁操作器６を制御し
て調整される。一般に、空燃比Ｒに対し、Ｚ
＝Ｒ・Ｙとなる。点火時期もコントローラ８
の出力信号で制御される。

(2) 車を起動する場合 次に車を起動する場合の制御について説明
する。

第２図図示の変速機１２のリング２６を矢
印Ｂに示す方向に移動すると、出力軸２８の
角速度が零から増大してくる。ここで、アク
セルペダル位置の値Ｘによつて、プロペラト
ルクT_pが定まる。この与えられたプロペラ
トルクT_pに対してエンジントルクT_eが最適
値（最小燃費率を与える点）になるようなエ
ンジンのトルクT_eを与えると、前記(1)式か
ら減速比αが定まる。この減速比αを与える
ようにリング２６を移動させる。いま、プロ
ペラトルクT_p＝T_eとすると、減速比α＝１、
すなわち、プロペラ回転数N_p＝エンジン回
転数N_eとなる。しかし、起動時にはプロペ
ラ回転数N_p＜エンジン回転数N_eとなるので
プロペラトルクT_p＞エンジントルクT_eとな
る。このエンジン回転数N_e、プロペラ回転
数N_pは第４図に示すごとく変化するので、
起動直後は減速比αがきわめて大きい。した
がつて、エンジントルクT_eは小さくしてよ
い。このエンジントルクT_eは第５図に示す
ごとく変化する。このように起動時にはエン
ジン回転数N_eが低下してエンジンが停止し
ないような減速比α、エンジントルクT_eを
与える。すなわち、与えられたアクセルペダ
ル位置の値Ｘに応じて、マイクロプロセツサ
でエンジントルクT_eの値、減速比αの値を
求めて第４図、第５図に示されるごとくエン
ジン回転数N_eエンジントルクT_eがなるよう
に供給燃料量Ｙ、減速比αを制御する。減速
比αは変速操作器１１をコントローラ８で制
御することによつて調整される。

(3) 定常運転時 次に定常走行時、すなわち、通常運転時に
ついて説明する。

プロペラ回転数N_pがある値に達すると、
加速力は不要となる。したがつて、プロペラ
トルクT_pが小さくなる。この場合は前記(1)
式の減速比αが小さくなり、プロペラ回転数
N_p＞エンジン回転数N_eとなる。すなわち、
エンジン回転数N_eをできるだけ小さくし、
エンジンの摩擦損失を低減する。たとえば、
第６図Ａ点に示される減速比α＝１、エンジ
ン回転数Ne＝3000rpm、車速＝60Km／ｈの
場合には、減速比α＝0.5にして、エンジン
回転数N_e＝1500rpmにして第６図Ｂ点でエ
ンジンを運転した方が燃費率が低下する。こ
のような減速比α、エンジントルクT_eの選
定はコントローラ８で行う。

(4) 減速時 次にブレーキ等をかけて減速したときの減
速時について説明する。

エンジンブレーキを必要とする場合は、適
当な減速比αが選択される。エンジン回転数
N_eが6000rpmを越えない範囲で、減速比α
を最大にすることができる。一方、この時、
燃料の供給はしや断され、絞り弁４は全閉の
位置にある。この時のアクセルペダル１０の
位置は足を離した状態のXoの位置にある時
であり、アイドル運転時か減速運転時かのい
ずれかである。すなわち、アクセルペダル１
０の位置Ｘ＝X_p、プロペラ回転数N_p＞０の
時は減速運転である。したがつて、Ｘ＝X_p、
N_p＞０の場合は燃料の供給はしや断され、
絞り弁４は全閉に位置する。ここで、エンジ
ン回転数N_eがある程度まで低下した場合は
燃の供給を開始し減速比αを増大せてエンジ
ンをアイドル運転に維持する。また、ゆるか
やかな坂を下る場合は特にエンジンブレーキ
の必要はないので、この場合は減速比αは大
きくなくてもよい。第１図に示したブレーキ
ペダル１５の位置を位置検出器１で検出しこ
の信号に応じて減速比αを設定する。

() 圧縮点火エンジンの場合 デイーゼルエンジンのごとき圧縮点火エンジ
ンの場合は、絞り弁４の操作が省略され、点火
時期の制御も省略される。そのかわり、噴射時
期の制御が付加される。燃料の噴射量は前述の
ガソリン等の火花点火エンジンの場合と同じよ
うな方法で与えられる。ただし、空気密度によ
つて最大噴射量が制約されるので、第１図大気
圧センサ１７、吸気温センサ１８の信号をコン
トローラ８に入力し、最大噴射量をあらかじめ
求めておきこの範囲内で供給燃料量Ｙを定め
る。また、通常絞り弁４がないので、エンジン
ブレーキの作用はない。

また、噴射時期はコントローラ８によつて制
御され、エンジン回転数N_e、供給燃料量Ｙに
応じて適正な噴射時期が選ばれる。

() 筒内噴射火花点火エンジンの場合 この場合は、前述の圧縮点火エンジンの噴射
時期の制御の他に、点火時期の制御が付加され
る。点火時期は、エンジン回転数N_e、供給燃
料量Ｙに応じて適正に制御される。

次に本実施例の動作について説明する。

まず、エンジンスタート時における供給燃料量
Ｙと減速比αとの制御第８図図示フローチヤート
を用いて説明する。

まず、ステツプ41でエンジンの水温t_eを検出
し、ステツプ42においてスタート時の供給燃料量
をY_sを、 Y_s＝（t_e） なる式より求める。ステツプ42において供給燃料
量Y_sを求めると、ステツプ43においてスタータ
スイツチをONし、ステツプ44において減速比α
は無限大に設定される。次に、ステツプ45におい
てエンジン回転数N_eに同期して燃料調整弁５を
開く時間ΔtをΔt＝KY_sによつて求め、時間Δtだ
け燃料調整弁５を開け、エンジン１にスタート時
の供給燃料量Y_sに応じた燃料を供給する。この
燃料が例えばメタノール燃料などの場合は、ステ
ツプ46において発熱量の補正値K_pの補正を行い、
供給燃料量Y_sをY_s＝K_pY_sとして求める。このよ
うにしてエンジン１を始動することができる。エ
ンジン１が始動すると、ステツプ47においてエン
ジン回転数N_eがアイドル設定回転数N_e0に等しい
か否か判定し、エンジン回転数N_eがアイドル設
定回路N_e0と等しいと判定した時は当該制御フロ
ーを終了する。このステツプ47においてエンジン
回転数N_eがアイドル設定回転数N_e0と等しくない
と判定すると、ステツプ４８においてエンジン回
転数N_eがアイドル設定回転数N_e0より高いか含か
を判定し、高いと判定したときはステツプ49のに
おいて時間Δtよりも所定値αを減じてステツプ
47に戻る。また、ステツプ48においてエンジン回
転数N_eがアイドル設定回転数N_e0より高くないと
判定すると、ステツプ50において燃料調整５の開
弁時間Δtより所定値ａを加算してステツプ47に
戻る。このくり返しによつてエンジン回転数N_e
をアイドル設定回転数N_e0に一致させる。このエ
ンジン回転数N_eとアイドル設定回転数N_e0が一致
したときの燃料調整弁５の開弁時間Δtに対応す
る供給燃料量Y_sを求めておく。

次に、走行、減速時の供給燃料量Ｙと減速比α
との制御について第９図に示されるフローチヤー
トを用いて説明する。

まず、ステツプ100においてアクセルペダル位
置が足を離れた状態のアクセルペダル位置よりも
大きいか含を判定する。このステツプ100におい
てアクセルペダル位置が足を離した状態のアクセ
ルペダル位置よりも大きいとき即ちアクセルペダ
ルを多少なりとも踏み込んでいると判定した場合
には、加速状態あるいは通常走行状態を意味して
おり、ステツプ101においてアクセルペダル位置
Ｘと別に取り込んだプロペラ回転数Npに対応し
た供給燃料量ＹをＹ＝（Ｘ、Np）なる式によつ
て求める。また、ステツプ100においてアクセル
ペダル位置Ｘが足を離した状態のアクセルペダル
位置X₀よりも大きくないと判定した場合にはス
テツプ102においてプロペラ回転数Npが零である
か否かを判定する。このステツプ102においてプ
ロペラ回転数Npが零であると判定した場合には、
アイドル運転値を意味するものでありステツプ
103において燃料調整弁５の開弁時間Δtを前の状
態即ちKY_sになる値に維持する。また、ステツプ
102においてプロペラ回転数Npが零に等しくない
と判定した場合にはステツプ104においてエンジ
ン回転数N_eがアイドル設定回転数N_e0よりも大き
いか否かを判定し、エンジン回転数N_eがアイド
ル設定回転数N_e0よりも大きいと判定した場合に
は、ステツプ105において燃料調整弁５の開弁時
間Δtを零にする即ち燃料調整弁５を全閉にする。
また、ステツプ104においてエンジン回転数N_eが
アイドル設定回転数N_e0よりも大きくないと判定
した場合には定常運転値を意味するものであるか
ら燃料調整弁５の開弁時間Δtは前の状態KY_sを
維持する。

また、ステツプ101において供給燃料量の演算
が行なわれると、つまり、アクセルペダル位置Ｘ
とプロペラ回転数Npにより求めた燃料量Ｙに対
し、加速を満すために実際に供給可能な供給燃料
Ｙとの比から減速比α_pを求める。この減速比α_pは
燃料量からみたエンジンの余分に対応するもの
で、このα_pよりも現在の減速比αが小さいとき
は、エンジントルクTeに余分があることを意味
するから、減速比αを一定量小さく変更設定して
加速させる。一方、これによつて増大したエンジ
ン負荷によりエンジン回転数Neがアイドル回転
数N_e0よりも低下しないように、燃料量Ｙを補正
しているのである。なお、ステツプ111における
減速比αは前述したように、アクセルペダル位置
Ｘに相当するプロペラトルクTpを満たし、かつ
燃料量が最小となるエンジントルクTeと回転数
Neから定められている。このように実際に供給
する燃料量Ｙを最大供給燃料量Ymaxに設定した
あと、ステツプ110においてステツプ101において
演算された供給燃料量Ｙと実際に供給される供給
燃料量との比かから減速比α_pを求める。このス
テツプ110において減速比α_pが求まるとステツプ
111において求められた減速比α_pが現在の減速比
αよりも大きいか含かを判定する。このステツプ
110時において演算された減速比α_pが現在の減速
比αよりも大きくないし判定した場合にはステツ
プ101に戻る。またステツプ111において現在の減
速比αが演算された減速比α_pよりも小さくないと
判定した場合にはステツプ110において現在の減
速比αより所定値ｂを減じて減速比を決める。こ
のステツプ112において減速比が定まるとステツ
プ113においてエンジン回転数N_eがアイドル設定
回転数N_e0よりも大きいか含かを判定する。この
ステツプ113においてエンジン回転数N_eがアイド
ル設定回転数N_e0よりも大きいと判定した場合に
はステツプ114において現在供給されている供給
燃料量から所定量ｃを減じた燃料供給量Ｙを供給
する。また、ステツプ113においてエンジン回転
数N_eがアイドル設定回転数N_e0よりも大きくない
と判定した場合には現在の燃料供給量Ｙ所定量ｃ
を加えて燃料を供給する。このステツプ114およ
び115のいずれかの操作が行われたあとステツプ
116においてエンジン回転数N_eがアイドル設定回
転数N_e0と等しいか含かを判定し等しくないと判
定した場合にはステツプ113に戻る。またステツ
プ116においてエンジン回転数N_eがアイドル設定
回転数N_e0に等しいと判定した場合には当該制御
フローを終了する。

したがつて、本実施例によれば、アクセルペダ
ル１０の位置に応じて適正な加速力を円滑に得る
ことができる。なおこの効果を上げるためにはア
クセルペダル１０の位置に応じて減速比αを選定
する手段及び燃料量を定める手段が不可欠であ
る。

以上説明したように本発明によれば、車が走行
を開始するような起動時が低速からの加速時にお
いて、アクセルペダル値Ｘだけでなくプロペラ回
転数（車速）Npを検出し、これらに基づいてエ
ンジントルクTe、ひいては燃料量を求めさらに
エンジンに加速余力があるときは、減速比を小さ
く補正して加速を促し、これに合わせて燃料量を
補正していることから、クラツチを有していない
減速機についても、起動時等における円滑な加速
運転を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は第１図図示実施例の変速機の断面構成図、第
３図は第２図図示変速機の動作を説明するための
図、第４図はエンジン回転数Npの時間に対する
回転数の変化を示す図、第５図はエンジントルク
Teの時間軸に対する大きさを示す図、第６図は
回転数に対するトルクを示す図、第７図はエンジ
ン回転数とプロペラ回転数の時間に対するトルク
特性を示す図、第８図はエンジンスタート時にお
ける制御フローチヤート、第９図は走行減速時の
供給燃料量と減速比との制御フローチヤートであ
る。 １……エンジン、５……燃料調整弁、８……コ
ントローラ、９……位置検出器、１０……アクセ
ルペダル、１２……変速機、１３……回転数セン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マイクロコンピユータを備え、該マイクロコ
   ンピユータにより自動変速機の減速比と燃料量を
   決定することを含んでなるエンジン制御装置にお
   いて、アクセルペダル位置検出器と車速検出器と
   からそれぞれアクセルペダル位置と車速の検出値
   を取り込み、該アクセルペダル位置に基づいて定
   まるプロペラ軸トルクを出力するに必要でかつ燃
   料量が最小となるエンジントルクを求めて減速比
   を決定し、また前記アクセルペダル位置と車速に
   基づき予め定められた関数に従つて燃料量を決定
   し、該燃料量を予め定められた最大燃料量で除し
   た値と前記減速比を比較し、前記減速比が小さい
   ときは当該減速比を一定量減少補正し、さらにエ
   ンジン回転数検出器からエンジン回転数の検出値
   を取り込み、該エンジン回転数が予め設定された
   アイドル回転数よりも小さいときは前記燃料量を
   一定量増量補正することを特徴とするエンジン制
   御装置。