JPS59122760A - 自動車用電子制御装置 - Google Patents

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】 （発明の利用分野） 本発明は自動車用の電子制御装置に関し、特に燃費を最
小にするようにエンジンの各種運転変数（回転速度、出
力トルク、点火時期、ＥＧＲ率等）や車両の各種走行変
数（車速、変速機の変速比等）を制御する装置に関する
。

（従来技術） マイクロコンピュータを用いて自動車のエンシ／：１８
−総合的に制御する装置としては、例えば第１図に示す
ごときものかある（例えば　特願昭５６−６９３０９号
等）。

一／Ｉｌ 第１ｉりにおいて、１はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出
力装置等からなるマイクロコンピュータで構成された演
算装置である。また２はハンテリ、３はスタータモータ
、４はキースインナであり、５ＴＡＲＴ位δの時にはス
ター）４言号Ｓ２が演算装置ｌへ送られる。またＳｌは
／゛ンテリ２電圧に対応したパ１．テリ電圧信号である
。また５は吸気管、６はスロットル弁、７は吸入空気量
に対応した吸気量信号Ｓ３を出力するエアフローメータ
、８はスロットル弁６かアイドル開度（いわゆる全開）
のときアイドル４６号Ｓ４を出力するスロットルスイッ
チ、９は吸気管負圧から一定値の負圧をつくる足圧弁、
１０及び１１は制御用の電磁弁、１２は電磁弁１１によ
って制御されるＥＧＲ（排気還流量）制御弁、１３は側
路１４を通る空気量を調節することによってアイドル回
転速度を制御する吸気量制御弁、１５は燃料ポンプ、１
６は調圧弁、１７は燃料ポンプ制御用のリレー、１８は
燃料噴射弁、１９はエンジンの冷却水温席番こ応した温
度信号Ｓ５を出力する温度センサ、２０は排気管、２１
は排気ガス中の酸素濃度に応じた排気信号Ｓ６を出力す
る排気セッサ、２２はクランク軸か単位角晩（例えば１
°）回転する毎しこ単位角信号Ｓ７を出力し、また基準
角度（例えば４気尚エンジンでは１８０°）回転する毎
に基準角信号Ｓ８を出力するクランク角センサ、２３は
点火コイル、２４は点火プラグ、２５は変速機、２６は
変速機２５がニュートラル（中立位置）にあるときニュ
ートラル信号Ｓ９を出力するニュートラルスイッチ、２
７は空調装置が作動しているときエアコン信号ＳＩＯを
出力するニアコンスインチ、２８は車速に対応した車速
信号Ｓｌｌを出力する車速セ／す、２９は異常時に点灯
する警報ランプ、３０は燃料消費量を示す燃料計である
。

第１図の装置においては、演算装置１が上記のごときエ
ンジンの各種運転変数を示すイ呂号（Ｓｌ−Ｓ８）およ
び車両の各種走行変数を示す信号（Ｓ９〜５１１）を人
力し、予めＲＯＭに記憶しておいたプロクラムに従って
演算処理を行ない、電磁、杼１Ｏ１１１、すし・−１７
、燃料噴射弁１８、点火コ・イル２等を１１Ｍ１御する
各種制御信号を出力することにより、燃料噴射着、点火
時期、混合気の・　空燃比、ＥＧＲ率、アイドル回転速
度等を制御するように構成されている。

また上記の制御においては、通常、運転性能および捕、
気性能を損なわない範囲で、燃費が最小となるように制
御される。そのためには、ンステムの開発段階でエンジ
ンの特性（例えば各種運転状態、における制御出力と燃
費との関係）を詳細に測定し、各種運転状態（各種運転
変数や走行変数の組合せ）で煙、費が最小となるように
制御出力を決め、各種運転状態に対応する入力信号と出
力信号の関係を示す関数、演算式などを決めて、それを
記憶しておき、その記憶した関係に応じて制御を行なっ
ている。

上記の−ように従来の制御装置においては、エンジンの
運転状態と燃費との関係を予め測定した結果に応じた固
定的なものとして扱うシステムとなっていた。

ところが実際のエンジンにおいては、コスト、性能、技
術的な理由等によって測定不可能な特性の変化、例えば
エンジン各部の製造上のばらつきや経時的な変化等によ
るエンジン特性の変化番こよって、実際に燃費が最小に
なる制御状態がエンジン毎に、あるいは時間と共に変化
する。

そのため従来装置のごとく、特性を一律かつ固定的なも
のとして制御した場合には、エンジ〉・毎のばらつきや
経時変化に対応することが出来なｌ、１ので、最適な制
御を行なうことが出来ず燃料を無駄に消費してしまうと
いう問題があった。

（発明の目的） 本発明はＬ記の問題を解決するためになされたものであ
り、エンジン特性の個別差や経時変化に関わらず常に最
適な制御を行なうことのできる電子制御装置を提供する
ことを目的とする。

（発明の概要） 上記の［１的を達成するため本発明においては、エンジ
ンの各種運転変数や車両の各種走行変数に対する実際の
燃料消費量を車載状態で時々刻々測定し、それをｔ記変
数に対応させて記憶し、その記憶した値を基にして制御
状態を決定するように構成している。

（発明の実施例） 以ト実施例に基づいで本発明の詳細な説明する第２図は
木発！すｊの一実施例図である。第２図において、３１
は燃料流量に対応した燃料信号Ｓ）２を出力する燃、料
流看計である。この燃料流１５計としては、例えばター
ビン・フローメータ方式のもの奮・を用いることが出来
る。このタービン・フローメータ方式の燃料流量計の場
合は、燃料流量に比例した周波数の電気信号が発生し、
この信号の周波数または周期を測定することによって単
位時間当りの燃料流量を測定することが出来る。

また３２は、エンジンの出力トルクに対応したトルク信
号Ｓ１３を出力するトルク計である。このトルク計とし
ては、非接触で磁気的にトルクを検出するセンサ（例え
ば日経メカニカル１９８２年５月２４Ｅｉ号８９頁〜９
３頁記載のセンナ）を用いるとよい。

また３３は、電気４ｊ”ｊ号によって変速比を制御τる
ことの出来る無段変速機（制ａ１機構については例えば
４ＩＦ！Ｑ昭５６−４４７４９、同５６　１３７８２６
、同５６−１３７８２７を４照〕１である。

その他、第１図と同符号は同一物を示す。

」二足の燃料信号５１２とトルク信号Ｓ１３とは、がｉ
算装置１に送られる。

演算装置ｌは、上記両信号およびクランク角センサ２２
から送られる（ｎ位角信号Ｓ７から燃料消費率を算出す
る。

第３図は、燃料消費率演算のプログラムを示すフローチ
ャートの一実施例図である。

このプログラムは一定時間毎の割込み、いわゆるタイマ
割込みによって起動される割込みブロク゛ラムである。

第３図において、まずＢ１で、エンジンの回に速度Ｎの
データを読込む。このＮは単位角信号Ｓ７が入力する毎
に、その時の時刻を示すデータを定周期クロックをカウ
ントするカウンタからラッチし、今回の時刻データと前
回の時刻データとの差から周期を測定し、それを逆数演
算することによって求める。なおこの演算は図示しない
別の回転同期割込みによるプログラムによって求める次
にＢ２で、トルク信号Ｓ１３をアナログ−ディジタル変
換した値からトルクＴのデータを読込む。

次ｉこＢ３で、燃料信号Ｓ１２から燃料流量Ｆのデータ
を読込む。

次にＢ４で、上記の各データに基づき、下記（１）式か
ら燃料消費率Ｒを計算する。なおＣは定数である。

Ｒ＝Ｃ−一〇拳・・・（１） ＸＴ （１）式から判るように、燃料消費率ＲはＮ×Ｔすなは
ち出力馬力光りに消費する燃料流量を示す。

次にＢ５で、上記の新たに算出したデータを、古いデー
タと入れかえて演算装置ｌ内の記憶保持用メモリに記憶
する。

記憶保持用メモリには、例えば第４図に示すようなデー
タテーブルが用意されている。

第４図において、現在のＮとＴが１例えばＮ＝Ｎ５、Ｔ
＝ＴｌＯとすると、Ｒ（５，１０）のメモリに今回測定
したデータが記憶される。

なお、瞬間々々のデータそのものは、ノイズ等の影響に
よって正しくないデータか記憶されてしまう可能性があ
るため、フィルタをかけて記憶させた方がよい。その方
法としては、１、いくつかのデータの平均値をとる方法
。２、測定データ（こ重みずけをして、既に記憶してい
るデータの一部と入換える（例えば今回測定したデータ
の６４分の１と、既に記憶しているデータの６４分の６
３とを加算して新しいデータとする）方法。３、測定デ
ータと既に記憶しているデータとを比較し、著しくかけ
離れている場合には、そのデータを無視（ただしその状
態が何度も続いたら記憶しているデータの方が異常と判
断して、新しいデータと入換える）し、近いデータの場
合は、そのデータと入換える方法。４、所定時間のあい
だ近い値のデータが続けて測定された場合にのみ記憶さ
せる方法等が有効である。

また」二足のように回転速度ＮとトルクＴのみをパラ、
メータとして記憶させると、例えは始動中や暖機途中と
暖機終了後では、燃料消費率が全く異なるようなことも
あるため、始動、暖機、加減速等の状態を判別して、そ
の詩のデータは別テーブルに記憶させたり、あるいは定
常とみなせる場合にのみ記憶させるようにすると、より
正確なデータが得られる。

上記のように、データを記憶する場合に、各種の制約条
件をっけたり、あるいは運転者の個性によって特定の運
転状態しか現われないような場合には、全ての運転状態
（ＮとＴとの全ての組合せ）のデータを最新のものにす
ることが困難な場合がある。そのような場合には、特定
のデータから他のデータを類推して修正する方法を用い
るとよい。

一つの方法としては、特定のデータ、例えばＲ（５，１
０）の新旧データの比率を算出し、その比率で他のデー
タも増減してしまう方法かある。この方法は、例えば燃
料噴射系の燃料調圧装置の特性が変化して、全匝転域に
わたって燃料か多め又は少なめに供給されるような場合
に増動である。

他の方法としては、特定点の新旧データの比率を算出し
、他の点のデータをその点と特定点との距離に応じて修
正する方法かある。　　　例えばＲ（５，１０）の新旧
データの比率か１．００４　　（０，４％増）であった
場合には、Ｒ（５，１０）に隣接するデータを変化分の
４分の１修正（１，００１倍番こする）し更にその外側
の点を１６分の１修正（ｉ、０００２５倍にする）する
ようにし、特定点からの距離の２乗に反比例するように
修正する。この方法は、特定の運転状態の周辺にだけ特
性変化が表れるような場合１例えば特定の運転状態で部
品に共振が発生し、その影響で特性が変化してしまうよ
うな場合に有効である。

上記のようにして特性を記憶することにより、常に最新
の燃料消費率特性が制御系のデータとして記憶されるこ
とになり、このデータを利用して燃料消費を最小にする
ような制御系を実現することが出来る。

次に上記のような制御系の一実施例として無段変速機と
組合せて使用する場合を説明する。なお構成は第２図、
制御のプログラムは第５図に示す車両が運転者の所望す
る車速で走行する場合、その車速と道路状態に見あった
エンジン出力が必要である。

そして出力はトルクＴと回転速度Ｎの積に比例するから
、同一出力を実現するためには、エンジンの運転状態は
Ｎ　Ｘ、　Ｔ　＝一定の値、例えば前記第４図の破線上
のどの点でも良いことになる。

この破線上の各Ｈのデータ（なおＲのデータの各点と各
点との間のデータは補間計算によって算出する）を比較
、して最も燃料消費率の少ない点を決め、その点に対応
する運転状７ｆｆ、で運転すれば、同−走行奢最小燃費
で行なうことが出来る。

例えば、その点がＲ（１０，５）　（Ｎ＝　Ｎ　ｌ　Ｏ
、Ｔ＝Ｔ５の点）であり、現在はＲ（５−，１０）で運
転されていて、変速比はＨｎであるとする。

最小燃費で運転するためには、回転速度をＮ５からＮＩ
Ｏへ変化させる訳であるから、同一車速となるためには
、 となるように変速比Ｈを制御すればよいことになる。

このようにして、同一走行状態で燃費が最小になる車両
の運転状態（運転変数と走行変数）を氷め、その運転状
態になるように変速比を制御してやれば、常に最小の燃
費で走行することが出来るこの場合１燃料消費率のデー
タは変速比が変化していく途中でも測定、更新されるの
で、−・度変速比制御を行なった少に改めて新しいデー
タの比較検ｇ＝Ｊと変速比制御を繰返し、実際土岐も燃
料７ｊう費の少ない点にたどりつくことが出来、従来の
ごとき固定的な燃料消費率データで制御するよりも格段
に４３れた制御がｕｒ能となる。

第５図は、上記の〃ｊ御のプログラムを、パすフローチ
ャートの一実施例図である。

第５図において、Ｐはエンジンの出力、Ｒは燃料消費率
、Ｈは変速比、Ｎは回転速度、Ｔはトルクであり、また
添字のｎは現在の状態、Ｊは逐次算出していくデータで
あることを示す。

まずＢ６で、現在の車速で走行するために必要な出力Ｐ
ｎを計算する。

次にＢ７〜Ｂ！３で、燃費最小で必要出力を出す運転状
態を算出する。

まずＢ７で、ＮｎとＴｎとに対応した現在の燃料消費率
Ｒｎのデータを記憶する。

軟にＢ８で、心安な出力Ｐｎを出す為の回転速度Ｎｊ　
とトルクＴ」との組合せを求める。

欲にＢ９で、現在の車速で上記のＮ」とする為の変速比
ＨＪを求める。

次にＢ１．０で、上記のＨｊか許容範囲内か否か（可能
な変速比であるか否か）を判定する。

ＢＩＯでＮｏの場合はＢｌｌでＮｊの値を変更したのち
、１−ｒ）度Ｂ８へ戻る。

ＢＩＯでＹＥＳの場合はＢ１２．へ行き、今計算したＮ
ｊ　とＴｊ　とに対応した燃料消費率Ｒｊ　と、現在の
ＮｎとＴｎとに対応した燃料消費率Ｒｎとを比較して小
さい方を記憶し、かつそれに対応する変速比ＨＣＨｊま
たはＨｎ）を記憶する。

次にＢ１３で、全ての回転速度Ｎについて計算か終了し
たか否かを判定し、Ｎｏの場合はＢｌｌを経由して再度
Ｂ８からの計算を行なう。

Ｂ１３でＹＥＳの場合はＢ１４八行き、上記の計算で求
めた燃料消費率Ｒが最小となる変速比Ｈの値に変速機を
制御する。

なお第２図の実施例では、無段変速機３３を用いた場合
を例示したが、第１図に示すごとき通常の変速機を用い
た場合でも本発明を適用することが出来る。

すなわち、同じ重速で走行するのに第何速で走行するの
が最も有利かを判断し、その変速位置にジノ換えるよう
に制御するか、または運転者に対して変速位置の切換え
を指示するような表示をイ〕なうように構成すればよい
。ただしこの場合は、Ｊ択でさる変速比か有限なので、
その時点での重速と、組合せｕｆ能な変速比とから選択
′Ｊｆ能な複数の回転状ずルか決り、その各点での燃料
消費率を比較検討して最も良い点を判断し、その運転状
マへになる変速位置を選択するように構成すれば良い。

また第２図においては、燃料カ！ｉ−ｊ＋’−’計３１
こトルク計３２を用いているが、他のもの？用いてもよ
い。例えば燃料流ψは、聞知の燃料噴射装置の場合には
、噴射パルスの蒔間［ＩＪと周波数との積および燃料圧
力から単位特開当りの燃料消費量すなわち燃料流量を求
めることが出来る。

またトルクは、吸入負圧、スロットル弁開度、吸入空気
を等から近似的に算出することか出来るまた第４図の軸
は、トルクと回転速度に選んだが、１）制御対称に応じ
て変えてもよい。例えば、車速と変速比を軸にして燃料
消費率を記憶し、車速か決まれば直ちに変速比か決まる
ように構成してもよい。

また点火時期とＥＧＲ率に対する燃料消費率を記憶し、
燃費が最小になる点火時期とＥＧＲ率と’ｌ’　Ｍｉ合
せを選択するように制御してもよい。

また燃料消費率ではなく、燃料流量または単位回転当ｉ
ｊの燃料消費量等で記憶させても同様な制御か川で茫で
ある。

またアクセルペダルの踏込量とエンジンの回転法度にｔ
、５する燃料消費率データをブラウン管等に表示し、運
転者がそれを見ながら変速機の変速位置等を燃料消費率
か最小になるように操作するための情報ノに供全行なう
ような使い力も出来る。

（発明の効果） 以上説明したことく本発明によれば、燃料消費量や燃ｔ
ｌ流場のごとき燃料消費量に対応した値をエンジンの運
転変数（回転速度、トルク、点火時期、Ｅ　Ｇ　Ｒ４ｉ
等）や車両の走行変数（車速、変速比等）に対応して常
時測定、記憶し、その記憶した時々刻々変化する値に基
づいて制御するように構成しているので、製造時の個別
差や経時変化に左右されることなく、各種の運転状態す
なわち各種の運転変数や走行変数の組合せの中でどの組
合せが実際に燃料温づ＼の運転になるかを正確に判断す
ることが出来、燃費最小の運転を容易に実現することが
出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１１スは従来装置の一例図、第２図は本発明の一実施
例１図、第３１４は燃料消費率記憶演算の一実施例のフ
ローチャート、第４図は記憶用のデータテーブルの一実
施例図、第５図は変速比制御の一実施例のフローチャー
１・である。 ０号の説明 ｌ・・・演算装置 ２・・・パンテリ ３１・スタータモータ ４　＠＊　１１キースイツチ ５・・・吸気管 ６１１・番スロ・ントル弁 ７争ｓ１１エアフローメータ ８ＩＩ・噛スロントルスイッチ ９・・・定圧弁 １０．１１・・・電磁弁 １２　番　・　　・　ＥＧＲ制　御　ｊトＦ１３・・・
吸気量制御弁 １４・・・側路 １５・・・燃料ポンプ １６・・・調圧弁 １７φ・・リレー １８・・・燃料噴射弁 １９・・・温嗅センサ ２０・・−排気管゛ ２１・・―排気センサ ２２・・・クランク角センサ ２３１１１１Φ点火コイル ２４嗜・・点火プラグ ２５・・争変速機 ２６φ目ニユートラルスイツチ ２７＠＠・エアコンスイッチ ２８＃・・車速センサ ２９争・・τ報うンフ。 ３０・・・燃料計 ３１・・・炉料流量計 ３２・令◆トルク１ｔ ３３・・・無段変速機 代理人弁理土中村純之助 牙　３　図 矛４図 回転速度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、所望の運転性能及び排気性能を損なわない範囲で燃
   費か最小になるようにエンジンの各種運転変数や重両の
   各種走行変数を制御する自動車用電子制御装置において
   、工〉・ンンの各種運転変数及び車両の各種走行変数の
   うちの少なくとも二つの変数と燃料消費量に対応した４
   ＩｊとをＪｌ１１定する手段と、上記燃料消費量に対応
   した値を上記変数の組合せに対応させて記憶する手段と
   、所望の走行条件にｚ、土して、上記の記憶した値に応
   じて燃料消費量（こ対応したイｌｌ′Ｉか最小になる上
   記の変数の組合と　　　　　− せを訳択する演算手段を備んた題記装置。 ７′＼ ２、」、記運転変数及び走性変数は、エンジンの回転速
   度と出力１ルクであり、上記燃料消費量に対応したイ１
   ムは、燃料消費率、燃料流量及び単位回転数当りの燃料
   消費量のうちのいずれか一つであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の題記装置。 ３、上記運転変数及び走行変数は、車速と変速比であり
   、上記燃料消費量に対応した値は、燃料消費率であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の題記装置。 ４、Ｆ記運転変数及び走行変数は、点火時期とＥＧＲ率
   であり、上記燃料消費量に対応した値は、燃料消費率、
   燃料流量及び単位回転数当りの燃Ｌｌ消費量のうちのい
   ずれか一つであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の題記装置。 ５、上記演算手段の信号に応じて運転変数及び走行変数
   を制御する手段を備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の題記装置。 ６１．上記演算手段が求めた変数の組合せを運転者に表
   示する表示手段を備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の題記装置。