JP2006194172A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突の危険性が高い場合に、強いエンジンブレーキを発生することができる内燃機関制御装置を提供する。
【解決手段】 衝突の危険度を判定する衝突危険度判定装置４０と、衝突等の危険を検知すると、エンジン１の点火時期を所定角度進角させて、エンジン１に逆回転方向のトルクを発生させるＥＣＵ３０とを有している。エンジン１に逆回転方向のトルクを発生させることで、より強いエンジンブレーキをかけることができる。従って車両の衝突等を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行時の追突事故を防止する内燃機関制御装置に関する。

自動車走行時の追突事故を防止するために、自分が運転する自動車（以下「自車」と称する）から先行車両や障害物までの距離、相対速度に基づいて衝突の危険度を判断し、ドライバへの警報や自動減速を行う装置が開発されている。

このような装置により衝突の危険性ありと判断すると、燃料の供給をカットしてエンジンの回転数を抑える、フットブレーキをアシストする、シートベルトを巻き上げ、運転者に危険を通知するなどの制御が行なわれている。
しかし衝突の危険度が高いと判断した場合には、フットブレーキ、エンジンブレーキだけでは不十分であり、衝突の危険を回避するためのより強いブレーキが必要となる。

特許文献１及び２は、車両の衝突が予測される場合に、エンジンの点火時期を遅角制御することでトルクダウンを行なう技術を開示している。

特開平９−１６６２１４号公報 特開２００２−３６９１９号公報

上述したように車両が衝突する危険性が高いと判断される場合には、衝突の危険を回避するためにより強いブレーキが必要となる。しかしながら特許文献１及び２記載のようにトルクダウンさせる程度のブレーキ力では、衝突が予測される場合には不十分であり、実際に衝突してしまう可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、衝突の危険性が高い場合に、強いエンジンブレーキを発生することができる内燃機関制御装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の内燃機関制御装置は、内燃機関の点火時期を所定角度進角させて、該内燃機関に逆回転方向のトルクを発生させる制御手段を有する構成としている。内燃機関に逆回転方向のトルクを発生させることで、より強いブレーキをかけることができる。従って車両の衝突等を防止することができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記内燃機関に正回転方向のトルクを発生させる通常時の点火範囲よりも外側で点火が行なわれるように進角するとよい。通常使用する点火範囲の外側で点火が行なわれるように進角するので、内燃機関に逆回転方向のトルクを発生させ、強いブレーキをかけることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記逆回転方向のトルクを発生させる、予め設定された点火タイミングで前記内燃機関の点火制御を行うとよい。予め設定された点火タイミングで内燃機関の点火制御を行うので、発生トルクをコントロールし、強いブレーキをかけることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記逆回転方向用に用意されたマップに基づいて点火タイミングを算出するとよい。逆回転方向用に用意されたマップに基づいて点火タイミングを算出するので、発生トルクをコントロールし、強いブレーキをかけることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記内燃機関に前記正回転方向のトルクを発生させる通常時の点火時期を求めるマップから算出した点火時のクランク角度に、所定角度を加算して点火タイミングとするとよい。このように通常時の点火のクランク角度に、所定角度を加算して点火タイミングとすることで、演算などを行なわずに早急に過進角状態にすることができ、強いブレーキをかけることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記逆回転方向のトルクを発生させる時に、スロットル弁を所定角度開くとよい。スロットル弁を所定角度開くことで、逆回転方向に発生するトルクをコントロールすることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、要求されるトルクに応じて、前記スロットル弁の開度を設定するとよい。要求されるトルクが大きい場合には、スロットル弁の開度を大きくすることで、逆回転方向に大きなトルクを発生させることができる。また、要求されるトルクが小さい場合には、スロットル弁の開度を小さくすることで、必要な分だけのトルクを発生させて、内燃機関への負担を軽減させることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記逆回転方向のトルクを発生させる時に、前記内燃機関に供給する燃料を増量するとよい。内燃機関の点火時期を過進角状態として、内燃機関に供給する燃料を増量することで逆回転方向に大きなトルクを発生させることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、車両が衝突する危険度が高いと判定した場合に前記内燃機関に前記逆回転方向のトルクを発生させるとよい。衝突の危険を検知すると、内燃機関に逆回転方向のトルクを発生させ、より強いブレーキをかけることができる。従って車両の衝突等を防止することができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、車両が衝突する危険度が高いことを装置外部から受信した場合に、前記内燃機関に前記逆回転方向のトルクを発生させるとよい。衝突の危険を検知すると、内燃機関に逆回転方向のトルクを発生させ、より強いブレーキをかけることができる。従って車両の衝突等を防止することができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記衝突を回避できないと判定すると、前記衝突の直前に、前記内燃機関への燃料供給をカットするとよい。衝突直前に燃料供給をカットすることで、衝突直後の火災の発生を防止することができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記衝突の回避を検知すると、前記内燃機関に正回転方向のトルクを発生させる通常時の点火時期で前記内燃機関の点火制御を行なうとよい。衝突を回避すると、通常の点火時期で前記内燃機関の点火を行なうので内燃機関への負担を軽減させることができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記衝突の回避を検知すると、前記内燃機関の点火時期を遅角状態とし、その後段階的に進角させるとよい。内燃機関の点火時期を正回転方向の小さいトルクが発生する遅角状態とし、その後段階的に進角させるので、正回転方向のトルクを徐々に増やすことができ、ドライバビリティの悪化を防止することができる。

上記の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、前記衝突の回避を検知すると、前記スロットル弁を段階的に閉じて前記逆回転方向のトルクを減らし、通常の点火時期で前記内燃機関の点火を行ないながら前記スロットル弁を段階的に開くとよい。このようにスロットル弁の開度を調整することで、ドライバビリティの悪化を防止することができる。

本発明は、衝突の危険性が高い場合に、強いエンジンブレーキをかけることができる。

添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。

図１に本実施例の構成を示す。図１に示すように本実施例は、内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１と、衝突の危険性を判定する衝突危険度判定装置４０と、これらの装置を制御する制御装置としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）３０とを有している。

衝突危険度判定装置４０は、電波（ミリ波）、レーザー、超音波、音波、可視光などの非接触距離センサ（プリクラッシュセンサ）を用いて車間距離を検知し、この車間距離や加速度状態を判断して衝突の危険度を判定する。例えば前述の非接触距離センサ（プリクラッシュセンサ）を衝突予知のための検知センサとして利用し、自車の走行速度、前方車あるいは障害物（被衝突物）との距離、相対速度等を検知し、システム内の衝突危険度判断回路等により、衝突発生の緊急度（危険度）を段階的にレベル評価し、その緊急度のレベルに応じた信号をＥＣＵ３０に通知する。

図２は、エンジン１及びその周辺機器を示す概略構成図である。図２に示すエンジン１は、複数の気筒を備えており、エンジン１の吸気通路２にはエアクリーナ３からの空気が導入される。この吸気通路２途中には、ドライバ（運転者）の要求として図示しないアクセルペダル等の操作に連動して開閉されるスロットル弁１１が配設されている。このスロットル弁１１が開閉されることにより、吸気通路２への吸気量が調節される。また、この吸気量と同時に、図示しない燃料タンクから燃料ポンプにて圧送されプレッシャレギュレータを介して調圧された燃料が、エンジン１の吸気ポート４の近傍で吸気通路２に配設されたインジェクタ（燃料噴射弁）５から噴射供給される。そして、所定の燃料量及び吸気量からなる混合気が吸気バルブ６を介して燃焼室７内に吸入される。

吸気通路２途中のスロットル弁１１にはアクセルペダル踏込量等に応じたスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２１が配設されている。また、スロットル弁１１の下流側には、吸気通路２内の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ２２が配設されている。そして、エンジン１のクランクシャフト１３にはその回転に伴うクランク角〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ）〕を検出するクランク角センサ２３が配設されている。このクランク角 センサ２３で検出されるクランク角に基づきエンジン１の回転数ＮＥが算出される。

また、エンジン１の燃焼室７内に向けて点火プラグ１４が配設されている。この点火プラグ１４にはクランク角センサ２３で検出されるクランク角に同期して後述のＥＣＵ３０から出力される点火指令信号に基づき点火コイル／イグナイタ１５からの高電圧が印加され、燃焼室７内の混合気に対する点火燃焼が行われる。このように、燃焼室７内の混合気が燃焼（膨張）され駆動力が得られ、この燃焼後の排出ガスは、排気バルブ８を介して排気マニホールドから排気通路９に導出され外部に排出される。

ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、入出力回路３４及びそれらを接続するバスライン３５等からなる論理演算回路として構成されている。このＥＣＵ３０には、スロットル開度センサ２１からのスロットル開度、吸気圧センサ２２からの吸気圧、クランク角センサ２３からのクランクシャフト１３の回転角やエンジン回転速度ＮＥ等が入力されている。これら各種センサ情報に基づくＥＣＵ３０からの出力信号に基づき、燃料噴射時期及び燃料噴射量に関連するインジェクタ５、点火時期に関連する点火プラグ１４、点火コイル／イグナイタ１５等が適宜、制御される。

上記構成を備える本実施例は、衝突の危険度が高いことを検知すると、エンジン１の点火時期を大幅に進角させて、エンジン１に逆回転方向のトルクを発生させる。通常時のエンジンブレーキとは異なり、逆回転方向にトルクを発生させて強いエンジンブレーキを働かせる。

通常時には、燃料の噴射後、例えば図３（Ａ）に示すようにＢＴＤＣ５０ＣＡ〜ＡＴＤＣ４０ＣＡといった範囲で点火を行い、正回転方向のトルクを発生させている。図３（Ａ）には、通常制御時の正回転方向と逆回転方向の仕事の関係が示されている。通常時には、正回転方向の仕事（図３（Ａ）に横線で示す領域）が、逆回転方向の仕事（図３（Ａ）に斜線で示す領域）よりも大きい。なお、点火時期を決められた範囲内で行なっているのは、過進角状態で点火するとエンジン１が損傷する可能性が高いためであり、これ以上進角や遅角しないようにガードがかけられている。

次に、衝突の危険度が高いと判定すると、ＥＣＵ３０は、ガードを解除し、点火時期を大きく進角させる。本実施例では、例えば図３（Ｂ）に示すようにＢＴＤＣ９０ＣＡまで進角させる。図３（Ｂ）には、点火時期を大きく進角させた時の正回転方向と逆回転方向の仕事が示されている。図３（Ｂ）に示すように点火時期を大きく進角させることで、逆回転方向の仕事（図３（Ｂ）に斜線で示す領域）が、正回転方向の仕事（図３（Ｂ）に横線で示す領域）よりも大きい。これにより逆回転方向にトルクを発生させて強いエンジンブレーキを働かせることができる。

なお、進角する角度は、上述したように予め設定した点火タイミング（例えば、ＢＴＤＣ９０ＣＡ）を用いてもよいし、逆回転用に用意されたマップから求めてもよいし、通常時のマップから算出した点火時のクランク角度に、所定角度（αＣＡ）を加算して点火タイミングとしてもよい。逆回転用のマップは、例えば図４に示すようにエンジンの回転数と負荷率とに基づいて進角する角度が決定されるものであり、エンジンの回転数が高くなるほど、又エンジン負荷率が低くなるほど大きく進角させることになる。

また、逆回転方向のトルクを発生させるためには、スロットル弁１１を開き、燃焼室７内で燃焼を起こさなければならない。このスロットル弁１１の開度を制御することで発生させる逆回転方向のトルクを調整することができる。スロットル開度は、例えば、図５に示すように要求トルクが大きいほど、またエンジン回転数が高いほど、スロットル弁１１を大きく開く。

また本実施例では、測定した衝突までの予測時間や、衝突危険度判定装置４０によって判定した危険度に応じて、スロットル開度を変更し、発生させる逆回転方向のトルクを変更する。衝突予測時間が短い場合には、スロットル弁１１の開度を大きくすることで、逆回転方向に大きなトルクを発生させることができる。また、衝突予測時間が長い場合には、スロットル弁１１の開度を小さくすることで、必要な分だけのトルクを発生させて、エンジン１への負担を軽減させることができる。

また本実施例では衝突の危険を検知した場合には、エンジン１に供給する燃料を増量する。通常時には、吸気空気量に対して空燃比（Ａ／Ｆ）が１４．５となるように噴射量を決定しているが、大きなトルクが必要な場合には、燃料が増量される側に噴射量を決定する。例えば、空燃比（Ａ／Ｆ）が１２．５となるように燃料噴射量を補正する。

次に、本実施例のＥＣＵ３０の動作手順を図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、衝突危険度判定装置４０によって衝突の危険度を判定する。非接触距離センサ（プリクラッシュセンサ）を衝突予知のための検知センサとして利用し、自車の走行速度、前方車あるいは障害物（被衝突物）との距離、相対速度等を検知し、システム内の衝突危険度判断回路等により、衝突発生の緊急度（危険度）を段階的にレベル評価し、その緊急度のレベルに応じた信号をＥＣＵ３０に通知する。

衝突危険度判定装置４０により衝突の危険ありの信号が入力されると（ステップＳ１）、ＥＣＵ３０は、その危険度を判定する（ステップＳ２）。危険度が高くない場合には（ステップＳ３／ＮＯ）、エンジン１への燃料の供給をカットして通常のエンジンブレーキを働かせる（ステップＳ４）。

また衝突危険度判定装置４０により衝突の危険度が高いと判定すると（ステップＳ３／ ＹＥＳ）、その危険度に応じて、燃料噴射量（ステップＳ５）と、スロットル開度（ステップＳ６）と、点火時期（ステップＳ７）とを算出する。

衝突の危険が高いと判定された場合には、ＥＣＵ３０は、エンジン１に逆回転方向のトルクを発生させるために燃料の噴射量を増量する（ステップＳ５）。エンジン１に発生するトルクが大きくなる空燃比（Ａ／Ｆ値）、例えば１２．５となるように噴射量を決定する。また衝突危険度判定装置４０により判定された危険度、すなわち要求されたトルクや、エンジンの回転数に応じて、ＥＣＵ３０はスロットル開度を変更する（ステップＳ６）。図５に示すようにエンジン回転数が高いほど、要求されたトルクが大きいほど、ＥＣＵ３０は、スロットル開度を大きく設定する。また、ＥＣＵ３０は、逆回転方向のトルクを発生させるために、進角させる角度を求める。これは、予め設定された逆回転方向用の点火時期（例えば、ＢＴＤＣ９０ＣＡ）を使用してもよいし、図４に示すように逆回転方向用の点火時期を算出するマップによって算出してもよい。さらに、通常のマップから算出した点火のクランク角度に所定角度を加算したものを点火時期としてもよい。これらの制御によりエンジン１には逆回転方向のトルクが発生し、強いエンジンブレーキを働かせることができる。

次に、これらの制御によって衝突を回避することができたか否かを衝突危険度判定装置４０からの信号に基づいて判定する（ステップＳ８）。衝突が回避できないと判断した場合には（ステップＳ８／ＮＯ）、車両火災の発生を防ぐため衝突の直前に燃料の供給をカットしたり、事故後は車両を退避させるために内燃機関の機能を制限した退避走行モードで制御したりする（ステップＳ９）。

また衝突を回避できたと判定した場合には（ステップＳ８／ＹＥＳ）、エンジン１の点火時期を逆回転方向のトルクが発生する進角状態から、正回転方向の小さいトルクが発生する遅角状態とし、その後遅角状態から徐々に進角させて正回転方向のトルクを徐々に大きくしていくことにより（ステップＳ１０）、トルクの急激な変化を抑える。また、点火時期の進角に合わせてスロットル開度の調整も行ない（ステップＳ１１）、徐々に通常の制御に移行する。図７に示すように点火時期を過進角の状態から通常の制御範囲内の進角状態に戻すと、負のトルクが一気に正のトルクとなりドライバビリティを悪化させる。このため、エンジンの点火時期を遅角状態から徐々に進角させていく。また、衝突の回避を検知すると、スロットル弁１１を段階的に閉じて逆回転方向のトルクを減らし、点火時期を通常の点火時期に修正しながらスロットル弁１１を段階的に開く。このようにしてスロットル弁１１の開度を調整することで、ドライバビリティの悪化を防止することができる。

このように本実施例は、エンジン１に逆回転方向のトルクを発生させ、車両の衝突等を防止することができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但しこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、衝突危険度判定装置４０を設けて、衝突の危険度が高いと判定した場合に、点火時期の制御を行なっていたが、通常のエンジンブレーキのみでは、アクセルＯＦＦ時の減速感が不足するような場合にも適用することができる。例えば、専用のスイッチを設けて、このスイッチが押下されると、上述したエンジン点火時期の制御を行なってもよい。また、加速度センサ等により車両に急減速がかかった回数をカウントして、急ブレーキの回数が多いユーザに対しては、この逆回転方向のトルクを発生させたエンジンブレーキを使用するようにしてもよい。この場合、ブレーキの踏み込み量を検出するセンサを設けて踏み込み量を検出し、この踏み込み量が所定値を超えた場合に、エンジンの点火時期の制御を行なう。

また、上述した実施例では、衝突危険度判定装置４０により衝突の危険度を判定し、ＥＣＵ３０に通知しているが、ＥＣＵ３０で加速度センサや車間距離センサ等のセンサ情報を入力し、衝突の危険性を判定するものであってもよい。

本実施例の構成を示すブロック図である。 エンジンとその周辺装置の構成を示す図である。 （Ａ）は、正常制御時の点火時期とシリンダ燃焼圧との関係を示す図であり、（Ｂ）は、衝突の危険を検知した時の点火時期とシリンダ燃焼圧との関係を示す図である。 逆回転方向用の進角時期を算出するマップの一例を示す図 エンジン回転数と要求トルクとに応じたスロットル開度を算出するための図である。 ＥＣＵの動作手順を示すフローチャートである。 点火時期と、発生するトルクとの関係を示す図である。

符号の説明

１ エンジン ２ 吸気通路
３ エアクリーナ ４ 吸気ポート
５ インジェクタ ６ 吸気バルブ
７ 燃焼室 ８ 排気バルブ
９ 排気通路 １１ スロットル弁
１３ クランクシャフト １４ 点火プラグ
１５ 点火コイル／イグナイナ ２１ スロットル開度センサ
２２ 吸気センサ ２３ クランク角センサ
３０ ＥＣＵ ３１ ＣＰＵ
３２ ＲＯＭ ３３ ＲＡＭ
３４ 入出力回路 ３５ バスライン

Claims (14)

1. 内燃機関の点火時期を所定角度進角させて、該内燃機関に逆回転方向のトルクを発生させる制御手段を有することを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記制御手段は、前記内燃機関に正回転方向のトルクを発生させる通常時の点火範囲よりも外側で点火が行なわれるように進角することを特徴とする請求項１記載の内燃機関制御装置。
3. 前記制御手段は、前記逆回転方向のトルクを発生させる、予め設定された点火タイミングで前記内燃機関の点火制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関制御装置。
4. 前記制御手段は、前記逆回転方向用に用意されたマップに基づいて点火タイミングを算出することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関制御装置。
5. 前記制御手段は、前記内燃機関に前記正回転方向のトルクを発生させる通常時の点火時期を求めるマップから算出した点火時のクランク角度に、所定角度を加算して点火タイミングとすることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関制御装置。
6. 前記制御手段は、前記逆回転方向のトルクを発生させる時に、スロットル弁を所定角度開くことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の内燃機関制御装置。
7. 前記制御手段は、要求されるトルクに応じて、前記スロットル弁の開度を設定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関制御装置。
8. 前記制御手段は、前記逆回転方向のトルクを発生させる時に、前記内燃機関に供給する燃料を増量することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の内燃機関制御装置。
9. 前記制御手段は、車両が衝突する危険度が高いと判定した場合に前記内燃機関に前記逆回転方向のトルクを発生させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の内燃機関制御装置。
10. 前記制御手段は、車両が衝突する危険度が高いことを装置外部から受信した場合に、前記内燃機関に前記逆回転方向のトルクを発生させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の内燃機関制御装置。
11. 前記制御手段は、前記衝突を回避できないと判定すると、前記衝突の直前に、前記内燃機関への燃料供給をカットすることを特徴とする請求項９又は１０記載の内燃機関制御装置。
12. 前記制御手段は、前記衝突の回避を検知すると、前記内燃機関に正回転方向のトルクを発生させる通常時の点火時期で前記内燃機関の点火制御を行なうことを特徴とする請求項９又は１０記載の内燃機関制御装置。
13. 前記制御手段は、前記衝突の回避を検知すると、前記内燃機関の点火時期を遅角状態とし、その後段階的に進角させることを特徴とする請求項９又は１０記載の内燃機関制御装置。
14. 前記制御手段は、前記衝突の回避を検知すると、前記スロットル弁を段階的に閉じて前記逆回転方向のトルクを減らし、通常の点火時期で前記内燃機関の点火を行ないながら前記スロットル弁を段階的に開くことを特徴とする請求項９又は１０記載の内燃機関制御装置。
    

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