車両の定速走行制御装置
【課題】定速走行中に車両の走行状況が変化した際において車速の追従性の悪化を抑制する。
【解決手段】車両のクルーズ走行中において、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを読み出すとともに、該気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料補正量ΔＱを算出する（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。このとき、基本的に気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの絶対値が大きいほど、燃料補正量ΔＱが大きい値として算出される。そして、車両が減速傾向にあれば、ベース噴射量Ｑbaseに燃料補正量ΔＱを加算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する（ステップＳ２０５）。また、車両が加速傾向にあれば、ベース噴射量Ｑbaseから燃料補正量ΔＱを減算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する（ステップＳ２０６）。
【解決手段】車両のクルーズ走行中において、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを読み出すとともに、該気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料補正量ΔＱを算出する（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。このとき、基本的に気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの絶対値が大きいほど、燃料補正量ΔＱが大きい値として算出される。そして、車両が減速傾向にあれば、ベース噴射量Ｑbaseに燃料補正量ΔＱを加算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する（ステップＳ２０５）。また、車両が加速傾向にあれば、ベース噴射量Ｑbaseから燃料補正量ΔＱを減算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する（ステップＳ２０６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の速度を目標値に一致させる車速フィードバック制御を実施する車両の定速走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運転者の指示に伴い車両の走行速度（車速）を所定の設定速度に保持する定速走行技術が実用化されている。この定速走行を実施する車両制御装置では、センサ等により車速が検出されるとともに、該検出した車速が都度の設定速度に一致するようフィードバック制御が実施される。このとき例えば、ディーゼルエンジンであれば燃料噴射量の制御により車速のフィードバック制御が行われ、ガソリンエンジンであればスロットル開度の操作に伴う吸入空気量の制御により車速のフィードバック制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、定速走行中に車両の走行状況が変化し、それに起因して車速が変化することが考えられる。例えば、平坦路を走行していた車両が登坂路に入ったり、車両が道路のコーナー部分で旋回したりする場合にはそれに伴い車速が低下する。かかる場合、既存の定速走行制御装置では、車速が一旦低下した後に元の設定速度に戻るまでに時間を要し、設定速度に対する車速の追従性が低下するといった問題が生じる。特に、車速フィードバック制御のハンチング抑制などのために、定速走行時の設定速度を基準にフィードバック制御の不感帯領域が設けられている場合には、路面状況などに応じて車速の落ち込みなどが生じた際、車速フィードバック制御の開始が遅れることが考えられる。したがって、車速が設定速度に上昇するまでに時間を要する。
【特許文献１】特開平７−３０００２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、定速走行中に車両の走行状況が変化した際において車速の追従性の悪化を抑制することができる車両の定速走行制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
車両の定速走行制御では、車両の速度を目標値に一致させるべく、エンジンに装備されたアクチュエータ装置が操作されて車速フィードバック制御が実施される。アクチュエータ装置としては、エンジンの各気筒に燃料を噴射供給するための燃料噴射弁や、エンジンの各気筒に吸入される吸入空気量を調整するためのスロットルアクチュエータ等が含まれ、燃料噴射弁による燃料噴射量やスロットル開度が操作されることで、車速フィードバック制御が実施される。
【０００６】
ここで、車両の定速走行中に車両が坂道等に差し掛かると、エンジンに作用する負荷が増加又は減少し、それにより車速が低下又は上昇する。かかる場合において、既存の制御装置では、目標値に対する車速の追従性が低下するおそれがあった。この点本発明によれば、車両の定速走行時においてエンジンの各気筒の仕事量又はそれに相関する情報が取得されるとともに、該取得されたエンジンの仕事量等の情報に基づいてアクチュエータ装置の操作量が適宜補正されるため、車速の追従性の悪化を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、車速フィードバック制御の不感帯領域が設定されており、車速が低下又は上昇して不感帯領域を超えるまでは、アクチュエータ装置の操作による車速フィードバック制御が実施されないため、坂道走行時などで車速が変化する場合に車速の追従性悪化が顕著となる。これに対し、上記のとおり都度の仕事量等の情報に基づいてアクチュエータ装置の操作量の補正が実施されることにより、車速の追従性を改善することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、都度の仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が大きいほど、アクチュエータ装置の操作量に対する補正量を大きくするようにしたため、目標値に対して車速が大きく変化した場合にもいち早く目標値に復帰させることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、都度の仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が所定値未満であれば、アクチュエータ装置の操作量を補正しないようにしたため、制御のハンチングが抑制できる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、アクチュエータ装置の操作量に対する補正量として上限値を定めたため、過剰な補正が行われることに伴うドライバビリティの悪化等を抑制することができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、車両の定速走行時において前記仕事量等の情報に基づいてアクチュエータ装置の操作量を補正する際、その補正開始当初に補正制限を加えるようにしたため、定速走行中にドライバに意に反した急加速や急減速等が抑制できる。これにより、ドライバビリティが向上する。ここで、「補正制限」としては、実際の補正開始を遅らせること、補正量（仕事量等の情報に基づいて算出した補正量）を小さい値に修正することなどが考えられる。また、補正量を小さい値に修正する場合、その補正量を徐々に大きくすると良い。
【００１２】
エンジンでは、基本的に燃焼による回転上昇と負荷による回転降下とが繰り返されており、その際、瞬時発生トルクを反映して回転速度が変化する。ここで、請求項７に記載の発明では、回転速度算出手段により算出した回転速度を、エンジンの燃焼周波数に基づき設定した周波数にてフィルタ処理して瞬時トルク相当値を算出するとともに、該算出した瞬時トルク相当値に基づいてエンジンの仕事量等の情報を算出する。この場合、エンジンの燃焼周波数に基づく周波数で回転速度のフィルタ処理がなされるため、回転速度から燃焼周波数の成分が抽出され、燃焼周期に対応するようにして瞬時トルク相当値が算出される。そして、この瞬時トルク相当値によりエンジンの仕事量等の情報を好適に求めることができる。
【００１３】
エンジンの仕事量の算出手法として、請求項８に記載したように、瞬時トルク相当値を気筒ごとに一定区間積分して気筒ごとの燃焼、慣性力、負荷等による各々の仕事量又はその総和を算出すると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。
【００１５】
図１は、コモンレール式燃料噴射システムの概要を示す構成図である。図１において、多気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０には気筒毎に電磁式インジェクタ１１が配設され、これらインジェクタ１１は各気筒共通のコモンレール（蓄圧配管）１２に接続されている。コモンレール１２には燃料供給ポンプとしての高圧ポンプ１３が接続され、高圧ポンプ１３の駆動に伴い噴射圧相当の高圧燃料がコモンレール１２に連続的に蓄圧される。高圧ポンプ１３は、エンジン１０の回転に伴い駆動され、エンジン回転に同期して燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる。高圧ポンプ１３には、その燃料吸入部に電磁駆動式の吸入調量弁（ＳＣＶ）１４が設けられており、フィードポンプ１５によって燃料タンク１６から汲み上げられた低圧燃料は吸入調量弁１４を介して当該ポンプ１３の燃料室に吸入される。なお実際には、高圧ポンプ１３、吸入調量弁１４及びフィードポンプ１５は一体化されてポンプユニットとして構成されている。
【００１６】
コモンレール１２にはコモンレール圧センサ１７が設けられており、このコモンレール圧センサ１７によりコモンレール１２内の燃料圧（コモンレール圧）が検出される。図示は省略するが、コモンレール１２には電磁駆動式（又は機械式）の減圧弁が設けられており、コモンレール圧が過剰に上昇した場合にはこの減圧弁が開放されて減圧が行われるようになっている。
【００１７】
また、エンジン１０のクランク軸１８付近には、該クランク軸１８の回転速度を検出するための回転速度センサ１９が設けられている。回転速度センサ１９は、例えば、クランク軸１８に一体に設けられたタイミングロータの歯の通過を検出する電磁ピックアップ式センサであり、該センサ１９の検出信号を波形整形することによりパルス状の回転速度信号（ＮＥパルス）が生成されるようになっている。本実施の形態では、ＮＥパルスの角度間隔（パルス立ち上がりエッジ間の角度）が３０°ＣＡであり、３０°ＣＡ周期で回転速度の検出が可能となっている。
【００１８】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットであり、ＥＣＵ２０には、コモンレール圧センサ１７や回転速度センサ１９の検出信号の他、ドライバによるアクセル操作量を検出するアクセル開度センサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、コモンレール１２内の燃料温度を検出する燃料温度センサなどの各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ２０は、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号をインジェクタ１１に出力する。これにより、各気筒においてインジェクタ１１から燃焼室への燃料噴射が制御される。
【００１９】
また、ＥＣＵ２０は、その時々のエンジン回転速度及び燃料噴射量に基づきコモンレール圧（噴射圧）の目標値を算出するとともに、実際のコモンレール圧が目標コモンレール圧となるように高圧ポンプ１３の燃料吐出量をフィードバック制御する。実際には、コモンレール圧の目標値と実際値との偏差に基づいて高圧ポンプ１３の目標吐出量を決定し、それに応じて高圧ポンプ１３の吸入調量弁１４の開度を制御する。このとき、吸入調量弁１４の電磁ソレノイドに対する指示電流値が制御されることにより、吸入調量弁１４の開度が増減され、それに伴い高圧ポンプ１３による燃料吐出量が調整される。
【００２０】
また、本システムは、任意に設定された目標車速に追従するように車速をフィードバック制御するためのクルーズ制御機能（定速走行制御機能）を有しており、ＥＣＵ２０には、クルーズ設定装置３０と車速センサ３５とが接続されている。クルーズ設定装置３０には、クルーズメインスイッチ（電源スイッチ）の他に、目標車速をセットする車速セットスイッチ、クルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウン／タップアップ機能、目標車速を前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジューム機能等が設けられている。その他、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御機能が装備されていても良い。
【００２１】
ＥＣＵ２０には、クルーズ設定装置３０から各種信号（クルーズメイン信号、目標車速セット信号、タップダウン／タップアップ信号など）が入力されるとともに、車速センサ３５により検出された車速信号が入力される。ＥＣＵ２０は、クルーズ設定装置３０によって目標車速がセットされると、車速を目標車速に一致させるように車速フィードバック制御を実施する。車速フィードバック制御についてより具体的には、ＥＣＵ２０は、実車速と目標車速との偏差に基づいてインジェクタ１１による燃料噴射量を増減補正し、その燃料噴射量の増減に伴うトルク変化によって実車速を目標車速に追従させるようにしている。このとき、フィードバック制御のハンチングを抑制する目的で、目標車速を基準として制御の不感帯領域が設定されており、実車速が不感帯領域（例えば目標速度±５ｋｍ／ｈ）内にあれば車速フィードバック制御（車速偏差に基づく燃料噴射量の増量又は減量補正）が実施されないようになっている。
【００２２】
また、ＥＣＵ２０は、タップダウンスイッチがオンされた旨判定すると、目標車速を所定車速だけステップ的に低下させ、タップアップスイッチがオンされた旨判定すると、目標車速を所定車速だけステップ的に上昇させる。その他、ＥＣＵ２０は、リジュームスイッチがオンされた旨判定すると、目標車速として前回の目標車速（記憶車速）を再セットする。
【００２３】
ところで、クルーズ走行中に車両の走行路が坂路（登坂路又は降坂路）になると、その影響を受けて車速の低下又は上昇が生じることが考えられる。また、クルーズ走行中に車両が旋回する場合にもその影響を受けて車速が低下すると考えられる。このとき、従来装置では、車速が一旦低下又は上昇した場合において目標車速に復帰するまでに時間がかかるといった不都合が生じる。そこで本実施の形態では、クルーズ走行中に車両走行路面の状態等に応じて車速が低下又は上昇する場合において、エンジン１０の各気筒の仕事量が減少又は増加することに着目し、エンジンの回転情報に基づいて気筒別仕事量を算出するとともにその気筒毎仕事量に基づいて燃料噴射量を補正し、該補正により車速の追従性向上を図ることとする。
【００２４】
ここで詳細には、図２に示すように、エンジン回転速度Ｎｅを入力信号として一定の角度周期でフィルタ手段Ｍ１に取り込むとともに、そのフィルタ手段Ｍ１において各時点の回転変動成分のみを抽出して瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを算出する。このとき、エンジン回転速度Ｎｅは、ＮＥパルスの出力周期（本実施の形態では３０°ＣＡ）でサンプリングされる。フィルタ手段Ｍ１は例えばＢＰＦ（帯域フィルタ）にて構成され、ＢＰＦにより回転速度信号に含まれる高周波成分と低周波成分とが除去される。このフィルタ手段Ｍ１の出力である瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）は、例えば以下の式（１）により表される。
【００２５】
【数１】
式（１）において、Ｎｅ（ｉ）は回転速度の今回サンプリング値、Ｎｅ（ｉ−２）は回転速度の２回前サンプリング値、Ｎｅｆｌｔ（ｉ−１）は瞬時トルク相当値の前回値、Ｎｅｆｌｔ（ｉ−２）は瞬時トルク相当値の前々回値である。ｋ１〜ｋ４は定数である。上記の式（１）により、回転速度信号がフィルタ手段Ｍ１に入力される都度、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）が算出される。
【００２６】
上記式（１）は、次の式（２）に表す伝達関数Ｇ（ｓ）を離散化したものである。なお、ζは減衰係数、ωは応答周波数である。
【００２７】
【数２】
本実施の形態では特に、応答周波数ωをエンジン１０の燃焼周波数としており、上記の式（１）ではω＝燃焼周波数としたことに基づいて定数ｋ１〜ｋ４が設定されている。燃焼周波数は単位角度ごとの燃焼頻度を表した角度周波数であり、４気筒エンジンの場合には燃焼周期（燃焼角度周期）が１８０°ＣＡであり、その燃焼周期の逆数により燃焼周波数が決定される。
【００２８】
また、図２の積分手段Ｍ２では、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを取り込み、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを各気筒の燃焼周期ごとに一定区間積分することにより、各気筒のトルク積算値である気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出する。このとき、３０°ＣＡ周期で出力されるＮＥパルスにはそれぞれ０〜２３のＮＥパルス番号が付されており、各気筒の燃焼順序でいうと、第１気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号＝０〜５が割り当てられ、第３気筒の燃焼周期にはパルス番号＝６〜１１が割り当てられ、第４気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号＝１２〜１７が割り当てられ、第２気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号＝１８〜２３が割り当てられている。そして、次の式（３）により、第１〜第４の気筒ごとに気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出する。
【００２９】
【数３】
なお以下の記載では、気筒番号を＃ｉと表し、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉとも表記する。
【００３０】
図３は、エンジン回転速度Ｎｅ、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ及び気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの推移を示すタイムチャートである。図３において、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔは基準レベルＲｅｆに対して上下に振幅し、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを気筒ごとの燃焼周期内で積分することにより気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが算出される。またこのとき、基準レベルＲｅｆよりも正側の瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔの積分値が燃焼による仕事量に相当し、基準レベルＲｅｆよりも負側の瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔの積分値が負荷による仕事量に相当する。なお、基準レベルＲｅｆは、各気筒を通じての平均回転速度に応じて決定されるようになっている。
【００３１】
各気筒の燃焼周期では、本来燃焼による仕事量と負荷による仕事量との収支が０になり、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが０（燃焼による仕事量−負荷による仕事量＝０）となるが、クルーズ走行中に車両が坂路に差し掛かると、その影響で気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが正側又は負側に変動する。例えば、車両が登坂路に差し掛かると、負荷による仕事量が燃焼による仕事量を上回るため気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが負側に増加する。この点に着目し、クルーズ走行中において気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料噴射量の補正を実施する。
【００３２】
この場合、都度の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉと、車両の平坦路走行時を基準に設定した気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの基準値との差が大きいほど、燃料噴射量に対する補正量を大きくする。ただしここでは、車両の平坦路走行時の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（基準値）を０としているため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの絶対値が大きいほど、燃料噴射量に対する補正量を大きくすることとしている。
【００３３】
なお、エンジン１０では、気筒ごとに機差や経時変化等により各気筒でインジェクタ１１による噴射特性やフリクション特性などが相違し、それに起因して気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉにばらつきが生じることも考えられる。この点、上記のように気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出することにより、各気筒でそれぞれ理想値に対してどれほどの差異が生じているかや、気筒間でどれほどのばらつきが生じているかなどを把握することができる。故に、車両の定速走行時において、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて気筒間の特性ばらつきを算出するとともに、その特性ばらつきを考慮して気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づく燃料噴射量補正を実施すると良い。
【００３４】
次に、ＥＣＵ２０により実施されるクルーズ制御処理とそれに付随する演算処理について詳細に説明する。ここでは、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの算出処理を図４のフローチャートに基づいて説明し、クルーズ制御処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
図４に示す気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの算出処理は上記のフィルタ手段Ｍ１や積分手段Ｍ２等に相当するものであり、ＮＥパルスの立ち上がり時にＥＣＵ２０により実行される。
【００３６】
図４において、ステップＳ１０１では、今回のＮＥ割込みの時刻と前回のＮＥ割込みの時刻とからＮＥパルスの時間間隔を算出するとともに、その時間間隔の逆数演算により今現在の回転速度Ｎｅ（瞬時回転速度）を算出する。続くステップＳ１０２では、上記式（１）を用い、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）を算出する。
【００３７】
続くステップＳ１０３では、今回のＮＥパルス番号を判定する。そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７では、上記の式（３）を用い、第１〜第４の気筒ごとに気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出する。すなわち、
・ＮＥパルス番号＝０〜５であれば、第１気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１を算出し（ステップＳ１０４）、
・ＮＥパルス番号＝６〜１１であれば、第３気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃３を算出し（ステップＳ１０５）、
・ＮＥパルス番号＝１２〜１７であれば、第４気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出し（ステップＳ１０６）、
・ＮＥパルス番号＝１８〜２３であれば、第２気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃２を算出する（ステップＳ１０７）。
【００３８】
また、図５に示すクルーズ制御処理は所定の時間周期でＥＣＵ２０により繰り返し実行される。ただし図５では、クルーズ制御処理のうち気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉをパラメータとして噴射量補正を実施する処理のみを抽出して示しており、以下にはそれを説明する。
【００３９】
図５において、先ずステップＳ２０１では、今現在クルーズ走行中であるか否かを判定する。クルーズ走行中でなければそのまま本処理を終了し、クルーズ走行中であれば後続のステップＳ２０２に進む。その後、ステップＳ２０２では、前記図４の処理にて算出した気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを読み出し、続くステップＳ２０３では、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料補正量ΔＱを算出する。
【００４０】
ここで、燃料補正量ΔＱは、図６に示す関係に基づいて算出される。図６では、基本的に気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの絶対値が大きいほど、燃料補正量ΔＱが大きくような関係が付与されている。ただし、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（絶対値）が０〜Ａ１である場合には、燃料補正量ΔＱを０に固定することとしている。また、燃料補正量ΔＱとして上限値ＭＡＸを定めており、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（絶対値）がＡ２以上では燃料補正量ΔＱが上限値ＭＡＸで上限ガードされるようになっている。
【００４１】
その後、ステップＳ２０４では、車両が減速傾向にあるか否かを判定する。そして、車両が減速傾向にあればステップＳ２０５に進み、エンジン回転速度やアクセル開度等の各種パラメータに基づいて算出したベース噴射量Ｑbaseに、前記ステップＳ２０３で算出した燃料補正量ΔＱを加算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する。また、車両が加速傾向にあればステップＳ２０６に進み、ベース噴射量Ｑbaseから、前記ステップＳ２０３で算出した燃料補正量ΔＱを減算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する。
【００４２】
図７は、本実施の形態におけるクルーズ制御をより具体的に示すタイムチャートである。図７では、図示する全期間においてクルーズ走行が実施されている。また、タイミングｔ１以前は車両が平坦路を走行し、タイミングｔ１以降は車両が登坂路を走行している状況を示している。
【００４３】
さて、図７のタイミングｔ１以前は、実際の車速が目標車速付近に収束しており、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔに基づき算出される気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉはほぼ０となっている。すなわち、正側仕事量である燃焼による仕事量と負側仕事量である負荷による仕事量との均衡がとれた状態となっている。
【００４４】
これに対しタイミングｔ１以降は、車両が登坂路に差し掛かることにより車速が低下する。このとき、負荷による仕事量が増えるため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが負側に大きくなり、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが所定値Ａ１（図６中のＡ１に同じ）以上となるタイミングｔ２以降で燃料噴射量が増量側に補正される。なおタイミングｔ３〜ｔ４の期間では、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが所定値Ａ２（図６中のＡ２に同じ）以上となるため、噴射量補正が上限値ＭＡＸで制限されている。上記のように燃料噴射量が増量補正されることにより、車速が低下傾向となった以降において早期に目標車速付近に復帰する。
【００４５】
ちなみに、通常の車速フィードバック制御では、車速が下限設定値（フィードバック不感帯領域の下限値）に低下するまでは車速偏差に基づく燃料噴射量の増量補正が実施されない。そのため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉをパラメータとする噴射量補正が実施されない場合には、タイミングｔａで車速フィードバック制御（燃料噴射量の増量補正）が開始されるために車速の落ち込みが大きくなり、それが原因で車速の追従性が低下するが、本実施の形態によればこうした不都合が解消される。
【００４６】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００４７】
車両のクルーズ走行時においてエンジン１０の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料噴射量を適宜補正するようにしたため、坂道走行時や車両の旋回時などにおける車速の追従性の悪化を抑制することができる。この場合、車速フィードバック制御により車速を回復させようとすると、過剰な加速感や減速感が生じると考えられるが、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づく燃料噴射量制御を行うことにより、急加速や急減速を抑制することができる。
【００４８】
特に、車速フィードバック制御の不感帯領域（例えば目標速度±５ｋｍ／ｈ）が設定されている場合には、坂道等での車速の低下又は上昇時に車速の追従性悪化が顕著となるが、本実施の形態によればこうした不都合が解消される。
【００４９】
気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（絶対値）が大きいほど、燃料補正量ΔＱを大きくするようにしたため、目標車速に対して実車速が大きく変化した場合にもいち早く目標車速に復帰させることができる。
【００５０】
気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが所定値未満であれば燃料補正量ΔＱを０に固定するようにしたため（図６参照）、制御のハンチングが抑制できる。また、燃料補正量ΔＱとして上限値ＭＡＸを定めたため（図６参照）、過剰な補正が行われることに伴うドライバビリティの悪化等を抑制することができる。
【００５１】
都度の回転速度Ｎｅに対してエンジン１０の燃焼周波数でフィルタ演算を実施して瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを算出し、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを気筒ごとに一定区間積分して気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出するようにしたため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを好適に算出することができる。
【００５２】
フィルタ手段として帯域フィルタ（ＢＰＦ）を用いたため、加減速に伴う低周波の変動成分やノイズ等の高周波の変動成分を回転速度信号から除去し、トルク変動成分のみ抽出することができる。これにより、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの算出精度が高められる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００５４】
車両のクルーズ走行時において気筒別仕事量に基づいて燃料噴射量を補正する際、その補正開始当初に補正制限を加えるようにする。例えば、図７に示すように気筒別仕事量が変化する場合において、噴射量補正の開始を所定時間遅らせる（図７ではタイミングｔ２よりも遅らせる）。又は、係数（＜１）を掛け合わせて補正量を小さい値に修正する。補正量を小さい値に修正する場合には、係数を徐々に大きくする（徐々に１に近づける）と良い。この場合、クルーズ走行中にドライバに意に反した急加速や急減速等が抑制でき、ドライバビリティが向上する。
【００５５】
クルーズ走行中における車両の旋回時には、操舵角が所定値以上になったことを条件に、気筒別仕事量に基づく噴射量補正を実施するようにしても良い。またこのとき、車両の旋回開始から所定時間は噴射量補正を実施せず、同所定時間が経過した後に噴射量補正を実施するようにしても良い。
【００５６】
上記実施の形態では、１燃焼周期に相当する区間（４気筒エンジンでは１８０°ＣＡ）
で瞬時トルク相当値を積分して気筒別仕事量（燃焼、慣性力、負荷等による各仕事量の総和）を算出したが、これに代えて、負荷トルクの発生区間において瞬時トルク相当値を積分し、負荷仕事量を算出するようにしても良い。この場合、クルーズ走行時には、負荷仕事量に基づいて燃料噴射量を補正する。
【００５７】
上記実施の形態では、気筒別仕事量を算出するためのフィルタ手段として帯域フィルタ（ＢＰＦ）を用いたが、他のフィルタ手段に変更することも可能である。例えば、ＬＰＦやＨＰＦを用いても良い。このとき、ＬＰＦやＨＰＦを規定する伝達関数の応答周波数ωとして燃焼周波数とすることで、所望とする瞬時トルク相当値の算出が可能となり、この瞬時トルク相当値により気筒別仕事量が算出できる。
【００５８】
また、エンジンの気筒別仕事量を算出する手法を他の手法に変更しても良い。例えば、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転情報をパラメータとして取得するとともに、数式やマップ等を用いて気筒別仕事量を推定することも可能である。
【００５９】
上記実施の形態では、ディーゼルエンジンを搭載した車両に本発明を具体化したが、これに代えて、ガソリンエンジンを搭載した車両に本発明を具体化しても良い。この場合、クルーズ走行時（定速走行時）においてスロットルアクチュエータを制御対象とし、該スロットルアクチュエータによるスロットル開度の操作により吸入空気量を制御して車速フィードバック制御を実施すると良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】気筒別仕事量を算出するための制御ブロックを示す図である。
【図３】回転速度、瞬時トルク相当値及び気筒別仕事量の推移を示すタイムチャートである。
【図４】気筒別仕事量の算出処理を示すフローチャートである。
【図５】クルーズ制御処理を示すフローチャートである。
【図６】気筒別仕事量と燃料補正量との関係を示す図である。
【図７】本実施の形態におけるクルーズ制御をより具体的に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０…エンジン、１１…インジェクタ、１９…回転速度センサ、２０…ＥＣＵ、３０…クルーズ設定装置、Ｍ１…フィルタ手段、Ｍ２…積分手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の速度を目標値に一致させる車速フィードバック制御を実施する車両の定速走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運転者の指示に伴い車両の走行速度（車速）を所定の設定速度に保持する定速走行技術が実用化されている。この定速走行を実施する車両制御装置では、センサ等により車速が検出されるとともに、該検出した車速が都度の設定速度に一致するようフィードバック制御が実施される。このとき例えば、ディーゼルエンジンであれば燃料噴射量の制御により車速のフィードバック制御が行われ、ガソリンエンジンであればスロットル開度の操作に伴う吸入空気量の制御により車速のフィードバック制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、定速走行中に車両の走行状況が変化し、それに起因して車速が変化することが考えられる。例えば、平坦路を走行していた車両が登坂路に入ったり、車両が道路のコーナー部分で旋回したりする場合にはそれに伴い車速が低下する。かかる場合、既存の定速走行制御装置では、車速が一旦低下した後に元の設定速度に戻るまでに時間を要し、設定速度に対する車速の追従性が低下するといった問題が生じる。特に、車速フィードバック制御のハンチング抑制などのために、定速走行時の設定速度を基準にフィードバック制御の不感帯領域が設けられている場合には、路面状況などに応じて車速の落ち込みなどが生じた際、車速フィードバック制御の開始が遅れることが考えられる。したがって、車速が設定速度に上昇するまでに時間を要する。
【特許文献１】特開平７−３０００２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、定速走行中に車両の走行状況が変化した際において車速の追従性の悪化を抑制することができる車両の定速走行制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
車両の定速走行制御では、車両の速度を目標値に一致させるべく、エンジンに装備されたアクチュエータ装置が操作されて車速フィードバック制御が実施される。アクチュエータ装置としては、エンジンの各気筒に燃料を噴射供給するための燃料噴射弁や、エンジンの各気筒に吸入される吸入空気量を調整するためのスロットルアクチュエータ等が含まれ、燃料噴射弁による燃料噴射量やスロットル開度が操作されることで、車速フィードバック制御が実施される。
【０００６】
ここで、車両の定速走行中に車両が坂道等に差し掛かると、エンジンに作用する負荷が増加又は減少し、それにより車速が低下又は上昇する。かかる場合において、既存の制御装置では、目標値に対する車速の追従性が低下するおそれがあった。この点本発明によれば、車両の定速走行時においてエンジンの各気筒の仕事量又はそれに相関する情報が取得されるとともに、該取得されたエンジンの仕事量等の情報に基づいてアクチュエータ装置の操作量が適宜補正されるため、車速の追従性の悪化を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、車速フィードバック制御の不感帯領域が設定されており、車速が低下又は上昇して不感帯領域を超えるまでは、アクチュエータ装置の操作による車速フィードバック制御が実施されないため、坂道走行時などで車速が変化する場合に車速の追従性悪化が顕著となる。これに対し、上記のとおり都度の仕事量等の情報に基づいてアクチュエータ装置の操作量の補正が実施されることにより、車速の追従性を改善することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、都度の仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が大きいほど、アクチュエータ装置の操作量に対する補正量を大きくするようにしたため、目標値に対して車速が大きく変化した場合にもいち早く目標値に復帰させることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、都度の仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が所定値未満であれば、アクチュエータ装置の操作量を補正しないようにしたため、制御のハンチングが抑制できる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、アクチュエータ装置の操作量に対する補正量として上限値を定めたため、過剰な補正が行われることに伴うドライバビリティの悪化等を抑制することができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、車両の定速走行時において前記仕事量等の情報に基づいてアクチュエータ装置の操作量を補正する際、その補正開始当初に補正制限を加えるようにしたため、定速走行中にドライバに意に反した急加速や急減速等が抑制できる。これにより、ドライバビリティが向上する。ここで、「補正制限」としては、実際の補正開始を遅らせること、補正量（仕事量等の情報に基づいて算出した補正量）を小さい値に修正することなどが考えられる。また、補正量を小さい値に修正する場合、その補正量を徐々に大きくすると良い。
【００１２】
エンジンでは、基本的に燃焼による回転上昇と負荷による回転降下とが繰り返されており、その際、瞬時発生トルクを反映して回転速度が変化する。ここで、請求項７に記載の発明では、回転速度算出手段により算出した回転速度を、エンジンの燃焼周波数に基づき設定した周波数にてフィルタ処理して瞬時トルク相当値を算出するとともに、該算出した瞬時トルク相当値に基づいてエンジンの仕事量等の情報を算出する。この場合、エンジンの燃焼周波数に基づく周波数で回転速度のフィルタ処理がなされるため、回転速度から燃焼周波数の成分が抽出され、燃焼周期に対応するようにして瞬時トルク相当値が算出される。そして、この瞬時トルク相当値によりエンジンの仕事量等の情報を好適に求めることができる。
【００１３】
エンジンの仕事量の算出手法として、請求項８に記載したように、瞬時トルク相当値を気筒ごとに一定区間積分して気筒ごとの燃焼、慣性力、負荷等による各々の仕事量又はその総和を算出すると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。
【００１５】
図１は、コモンレール式燃料噴射システムの概要を示す構成図である。図１において、多気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０には気筒毎に電磁式インジェクタ１１が配設され、これらインジェクタ１１は各気筒共通のコモンレール（蓄圧配管）１２に接続されている。コモンレール１２には燃料供給ポンプとしての高圧ポンプ１３が接続され、高圧ポンプ１３の駆動に伴い噴射圧相当の高圧燃料がコモンレール１２に連続的に蓄圧される。高圧ポンプ１３は、エンジン１０の回転に伴い駆動され、エンジン回転に同期して燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる。高圧ポンプ１３には、その燃料吸入部に電磁駆動式の吸入調量弁（ＳＣＶ）１４が設けられており、フィードポンプ１５によって燃料タンク１６から汲み上げられた低圧燃料は吸入調量弁１４を介して当該ポンプ１３の燃料室に吸入される。なお実際には、高圧ポンプ１３、吸入調量弁１４及びフィードポンプ１５は一体化されてポンプユニットとして構成されている。
【００１６】
コモンレール１２にはコモンレール圧センサ１７が設けられており、このコモンレール圧センサ１７によりコモンレール１２内の燃料圧（コモンレール圧）が検出される。図示は省略するが、コモンレール１２には電磁駆動式（又は機械式）の減圧弁が設けられており、コモンレール圧が過剰に上昇した場合にはこの減圧弁が開放されて減圧が行われるようになっている。
【００１７】
また、エンジン１０のクランク軸１８付近には、該クランク軸１８の回転速度を検出するための回転速度センサ１９が設けられている。回転速度センサ１９は、例えば、クランク軸１８に一体に設けられたタイミングロータの歯の通過を検出する電磁ピックアップ式センサであり、該センサ１９の検出信号を波形整形することによりパルス状の回転速度信号（ＮＥパルス）が生成されるようになっている。本実施の形態では、ＮＥパルスの角度間隔（パルス立ち上がりエッジ間の角度）が３０°ＣＡであり、３０°ＣＡ周期で回転速度の検出が可能となっている。
【００１８】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットであり、ＥＣＵ２０には、コモンレール圧センサ１７や回転速度センサ１９の検出信号の他、ドライバによるアクセル操作量を検出するアクセル開度センサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、コモンレール１２内の燃料温度を検出する燃料温度センサなどの各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ２０は、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号をインジェクタ１１に出力する。これにより、各気筒においてインジェクタ１１から燃焼室への燃料噴射が制御される。
【００１９】
また、ＥＣＵ２０は、その時々のエンジン回転速度及び燃料噴射量に基づきコモンレール圧（噴射圧）の目標値を算出するとともに、実際のコモンレール圧が目標コモンレール圧となるように高圧ポンプ１３の燃料吐出量をフィードバック制御する。実際には、コモンレール圧の目標値と実際値との偏差に基づいて高圧ポンプ１３の目標吐出量を決定し、それに応じて高圧ポンプ１３の吸入調量弁１４の開度を制御する。このとき、吸入調量弁１４の電磁ソレノイドに対する指示電流値が制御されることにより、吸入調量弁１４の開度が増減され、それに伴い高圧ポンプ１３による燃料吐出量が調整される。
【００２０】
また、本システムは、任意に設定された目標車速に追従するように車速をフィードバック制御するためのクルーズ制御機能（定速走行制御機能）を有しており、ＥＣＵ２０には、クルーズ設定装置３０と車速センサ３５とが接続されている。クルーズ設定装置３０には、クルーズメインスイッチ（電源スイッチ）の他に、目標車速をセットする車速セットスイッチ、クルーズ制御中に目標車速を所定車速ずつステップ的に低下／上昇させるタップダウン／タップアップ機能、目標車速を前回の目標車速（記憶車速）に再セットするリジューム機能等が設けられている。その他、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御機能が装備されていても良い。
【００２１】
ＥＣＵ２０には、クルーズ設定装置３０から各種信号（クルーズメイン信号、目標車速セット信号、タップダウン／タップアップ信号など）が入力されるとともに、車速センサ３５により検出された車速信号が入力される。ＥＣＵ２０は、クルーズ設定装置３０によって目標車速がセットされると、車速を目標車速に一致させるように車速フィードバック制御を実施する。車速フィードバック制御についてより具体的には、ＥＣＵ２０は、実車速と目標車速との偏差に基づいてインジェクタ１１による燃料噴射量を増減補正し、その燃料噴射量の増減に伴うトルク変化によって実車速を目標車速に追従させるようにしている。このとき、フィードバック制御のハンチングを抑制する目的で、目標車速を基準として制御の不感帯領域が設定されており、実車速が不感帯領域（例えば目標速度±５ｋｍ／ｈ）内にあれば車速フィードバック制御（車速偏差に基づく燃料噴射量の増量又は減量補正）が実施されないようになっている。
【００２２】
また、ＥＣＵ２０は、タップダウンスイッチがオンされた旨判定すると、目標車速を所定車速だけステップ的に低下させ、タップアップスイッチがオンされた旨判定すると、目標車速を所定車速だけステップ的に上昇させる。その他、ＥＣＵ２０は、リジュームスイッチがオンされた旨判定すると、目標車速として前回の目標車速（記憶車速）を再セットする。
【００２３】
ところで、クルーズ走行中に車両の走行路が坂路（登坂路又は降坂路）になると、その影響を受けて車速の低下又は上昇が生じることが考えられる。また、クルーズ走行中に車両が旋回する場合にもその影響を受けて車速が低下すると考えられる。このとき、従来装置では、車速が一旦低下又は上昇した場合において目標車速に復帰するまでに時間がかかるといった不都合が生じる。そこで本実施の形態では、クルーズ走行中に車両走行路面の状態等に応じて車速が低下又は上昇する場合において、エンジン１０の各気筒の仕事量が減少又は増加することに着目し、エンジンの回転情報に基づいて気筒別仕事量を算出するとともにその気筒毎仕事量に基づいて燃料噴射量を補正し、該補正により車速の追従性向上を図ることとする。
【００２４】
ここで詳細には、図２に示すように、エンジン回転速度Ｎｅを入力信号として一定の角度周期でフィルタ手段Ｍ１に取り込むとともに、そのフィルタ手段Ｍ１において各時点の回転変動成分のみを抽出して瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを算出する。このとき、エンジン回転速度Ｎｅは、ＮＥパルスの出力周期（本実施の形態では３０°ＣＡ）でサンプリングされる。フィルタ手段Ｍ１は例えばＢＰＦ（帯域フィルタ）にて構成され、ＢＰＦにより回転速度信号に含まれる高周波成分と低周波成分とが除去される。このフィルタ手段Ｍ１の出力である瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）は、例えば以下の式（１）により表される。
【００２５】
【数１】
式（１）において、Ｎｅ（ｉ）は回転速度の今回サンプリング値、Ｎｅ（ｉ−２）は回転速度の２回前サンプリング値、Ｎｅｆｌｔ（ｉ−１）は瞬時トルク相当値の前回値、Ｎｅｆｌｔ（ｉ−２）は瞬時トルク相当値の前々回値である。ｋ１〜ｋ４は定数である。上記の式（１）により、回転速度信号がフィルタ手段Ｍ１に入力される都度、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）が算出される。
【００２６】
上記式（１）は、次の式（２）に表す伝達関数Ｇ（ｓ）を離散化したものである。なお、ζは減衰係数、ωは応答周波数である。
【００２７】
【数２】
本実施の形態では特に、応答周波数ωをエンジン１０の燃焼周波数としており、上記の式（１）ではω＝燃焼周波数としたことに基づいて定数ｋ１〜ｋ４が設定されている。燃焼周波数は単位角度ごとの燃焼頻度を表した角度周波数であり、４気筒エンジンの場合には燃焼周期（燃焼角度周期）が１８０°ＣＡであり、その燃焼周期の逆数により燃焼周波数が決定される。
【００２８】
また、図２の積分手段Ｍ２では、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを取り込み、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを各気筒の燃焼周期ごとに一定区間積分することにより、各気筒のトルク積算値である気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出する。このとき、３０°ＣＡ周期で出力されるＮＥパルスにはそれぞれ０〜２３のＮＥパルス番号が付されており、各気筒の燃焼順序でいうと、第１気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号＝０〜５が割り当てられ、第３気筒の燃焼周期にはパルス番号＝６〜１１が割り当てられ、第４気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号＝１２〜１７が割り当てられ、第２気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号＝１８〜２３が割り当てられている。そして、次の式（３）により、第１〜第４の気筒ごとに気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出する。
【００２９】
【数３】
なお以下の記載では、気筒番号を＃ｉと表し、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉとも表記する。
【００３０】
図３は、エンジン回転速度Ｎｅ、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ及び気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの推移を示すタイムチャートである。図３において、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔは基準レベルＲｅｆに対して上下に振幅し、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを気筒ごとの燃焼周期内で積分することにより気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが算出される。またこのとき、基準レベルＲｅｆよりも正側の瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔの積分値が燃焼による仕事量に相当し、基準レベルＲｅｆよりも負側の瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔの積分値が負荷による仕事量に相当する。なお、基準レベルＲｅｆは、各気筒を通じての平均回転速度に応じて決定されるようになっている。
【００３１】
各気筒の燃焼周期では、本来燃焼による仕事量と負荷による仕事量との収支が０になり、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが０（燃焼による仕事量−負荷による仕事量＝０）となるが、クルーズ走行中に車両が坂路に差し掛かると、その影響で気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが正側又は負側に変動する。例えば、車両が登坂路に差し掛かると、負荷による仕事量が燃焼による仕事量を上回るため気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが負側に増加する。この点に着目し、クルーズ走行中において気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料噴射量の補正を実施する。
【００３２】
この場合、都度の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉと、車両の平坦路走行時を基準に設定した気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの基準値との差が大きいほど、燃料噴射量に対する補正量を大きくする。ただしここでは、車両の平坦路走行時の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（基準値）を０としているため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの絶対値が大きいほど、燃料噴射量に対する補正量を大きくすることとしている。
【００３３】
なお、エンジン１０では、気筒ごとに機差や経時変化等により各気筒でインジェクタ１１による噴射特性やフリクション特性などが相違し、それに起因して気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉにばらつきが生じることも考えられる。この点、上記のように気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出することにより、各気筒でそれぞれ理想値に対してどれほどの差異が生じているかや、気筒間でどれほどのばらつきが生じているかなどを把握することができる。故に、車両の定速走行時において、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて気筒間の特性ばらつきを算出するとともに、その特性ばらつきを考慮して気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づく燃料噴射量補正を実施すると良い。
【００３４】
次に、ＥＣＵ２０により実施されるクルーズ制御処理とそれに付随する演算処理について詳細に説明する。ここでは、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの算出処理を図４のフローチャートに基づいて説明し、クルーズ制御処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
図４に示す気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの算出処理は上記のフィルタ手段Ｍ１や積分手段Ｍ２等に相当するものであり、ＮＥパルスの立ち上がり時にＥＣＵ２０により実行される。
【００３６】
図４において、ステップＳ１０１では、今回のＮＥ割込みの時刻と前回のＮＥ割込みの時刻とからＮＥパルスの時間間隔を算出するとともに、その時間間隔の逆数演算により今現在の回転速度Ｎｅ（瞬時回転速度）を算出する。続くステップＳ１０２では、上記式（１）を用い、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）を算出する。
【００３７】
続くステップＳ１０３では、今回のＮＥパルス番号を判定する。そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７では、上記の式（３）を用い、第１〜第４の気筒ごとに気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出する。すなわち、
・ＮＥパルス番号＝０〜５であれば、第１気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１を算出し（ステップＳ１０４）、
・ＮＥパルス番号＝６〜１１であれば、第３気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃３を算出し（ステップＳ１０５）、
・ＮＥパルス番号＝１２〜１７であれば、第４気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出し（ステップＳ１０６）、
・ＮＥパルス番号＝１８〜２３であれば、第２気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃２を算出する（ステップＳ１０７）。
【００３８】
また、図５に示すクルーズ制御処理は所定の時間周期でＥＣＵ２０により繰り返し実行される。ただし図５では、クルーズ制御処理のうち気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉをパラメータとして噴射量補正を実施する処理のみを抽出して示しており、以下にはそれを説明する。
【００３９】
図５において、先ずステップＳ２０１では、今現在クルーズ走行中であるか否かを判定する。クルーズ走行中でなければそのまま本処理を終了し、クルーズ走行中であれば後続のステップＳ２０２に進む。その後、ステップＳ２０２では、前記図４の処理にて算出した気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを読み出し、続くステップＳ２０３では、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料補正量ΔＱを算出する。
【００４０】
ここで、燃料補正量ΔＱは、図６に示す関係に基づいて算出される。図６では、基本的に気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの絶対値が大きいほど、燃料補正量ΔＱが大きくような関係が付与されている。ただし、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（絶対値）が０〜Ａ１である場合には、燃料補正量ΔＱを０に固定することとしている。また、燃料補正量ΔＱとして上限値ＭＡＸを定めており、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（絶対値）がＡ２以上では燃料補正量ΔＱが上限値ＭＡＸで上限ガードされるようになっている。
【００４１】
その後、ステップＳ２０４では、車両が減速傾向にあるか否かを判定する。そして、車両が減速傾向にあればステップＳ２０５に進み、エンジン回転速度やアクセル開度等の各種パラメータに基づいて算出したベース噴射量Ｑbaseに、前記ステップＳ２０３で算出した燃料補正量ΔＱを加算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する。また、車両が加速傾向にあればステップＳ２０６に進み、ベース噴射量Ｑbaseから、前記ステップＳ２０３で算出した燃料補正量ΔＱを減算して最終の燃料噴射量Ｑfinを算出する。
【００４２】
図７は、本実施の形態におけるクルーズ制御をより具体的に示すタイムチャートである。図７では、図示する全期間においてクルーズ走行が実施されている。また、タイミングｔ１以前は車両が平坦路を走行し、タイミングｔ１以降は車両が登坂路を走行している状況を示している。
【００４３】
さて、図７のタイミングｔ１以前は、実際の車速が目標車速付近に収束しており、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔに基づき算出される気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉはほぼ０となっている。すなわち、正側仕事量である燃焼による仕事量と負側仕事量である負荷による仕事量との均衡がとれた状態となっている。
【００４４】
これに対しタイミングｔ１以降は、車両が登坂路に差し掛かることにより車速が低下する。このとき、負荷による仕事量が増えるため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが負側に大きくなり、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが所定値Ａ１（図６中のＡ１に同じ）以上となるタイミングｔ２以降で燃料噴射量が増量側に補正される。なおタイミングｔ３〜ｔ４の期間では、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが所定値Ａ２（図６中のＡ２に同じ）以上となるため、噴射量補正が上限値ＭＡＸで制限されている。上記のように燃料噴射量が増量補正されることにより、車速が低下傾向となった以降において早期に目標車速付近に復帰する。
【００４５】
ちなみに、通常の車速フィードバック制御では、車速が下限設定値（フィードバック不感帯領域の下限値）に低下するまでは車速偏差に基づく燃料噴射量の増量補正が実施されない。そのため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉをパラメータとする噴射量補正が実施されない場合には、タイミングｔａで車速フィードバック制御（燃料噴射量の増量補正）が開始されるために車速の落ち込みが大きくなり、それが原因で車速の追従性が低下するが、本実施の形態によればこうした不都合が解消される。
【００４６】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００４７】
車両のクルーズ走行時においてエンジン１０の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づいて燃料噴射量を適宜補正するようにしたため、坂道走行時や車両の旋回時などにおける車速の追従性の悪化を抑制することができる。この場合、車速フィードバック制御により車速を回復させようとすると、過剰な加速感や減速感が生じると考えられるが、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに基づく燃料噴射量制御を行うことにより、急加速や急減速を抑制することができる。
【００４８】
特に、車速フィードバック制御の不感帯領域（例えば目標速度±５ｋｍ／ｈ）が設定されている場合には、坂道等での車速の低下又は上昇時に車速の追従性悪化が顕著となるが、本実施の形態によればこうした不都合が解消される。
【００４９】
気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ（絶対値）が大きいほど、燃料補正量ΔＱを大きくするようにしたため、目標車速に対して実車速が大きく変化した場合にもいち早く目標車速に復帰させることができる。
【００５０】
気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが所定値未満であれば燃料補正量ΔＱを０に固定するようにしたため（図６参照）、制御のハンチングが抑制できる。また、燃料補正量ΔＱとして上限値ＭＡＸを定めたため（図６参照）、過剰な補正が行われることに伴うドライバビリティの悪化等を抑制することができる。
【００５１】
都度の回転速度Ｎｅに対してエンジン１０の燃焼周波数でフィルタ演算を実施して瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを算出し、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを気筒ごとに一定区間積分して気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出するようにしたため、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを好適に算出することができる。
【００５２】
フィルタ手段として帯域フィルタ（ＢＰＦ）を用いたため、加減速に伴う低周波の変動成分やノイズ等の高周波の変動成分を回転速度信号から除去し、トルク変動成分のみ抽出することができる。これにより、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの算出精度が高められる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００５４】
車両のクルーズ走行時において気筒別仕事量に基づいて燃料噴射量を補正する際、その補正開始当初に補正制限を加えるようにする。例えば、図７に示すように気筒別仕事量が変化する場合において、噴射量補正の開始を所定時間遅らせる（図７ではタイミングｔ２よりも遅らせる）。又は、係数（＜１）を掛け合わせて補正量を小さい値に修正する。補正量を小さい値に修正する場合には、係数を徐々に大きくする（徐々に１に近づける）と良い。この場合、クルーズ走行中にドライバに意に反した急加速や急減速等が抑制でき、ドライバビリティが向上する。
【００５５】
クルーズ走行中における車両の旋回時には、操舵角が所定値以上になったことを条件に、気筒別仕事量に基づく噴射量補正を実施するようにしても良い。またこのとき、車両の旋回開始から所定時間は噴射量補正を実施せず、同所定時間が経過した後に噴射量補正を実施するようにしても良い。
【００５６】
上記実施の形態では、１燃焼周期に相当する区間（４気筒エンジンでは１８０°ＣＡ）
で瞬時トルク相当値を積分して気筒別仕事量（燃焼、慣性力、負荷等による各仕事量の総和）を算出したが、これに代えて、負荷トルクの発生区間において瞬時トルク相当値を積分し、負荷仕事量を算出するようにしても良い。この場合、クルーズ走行時には、負荷仕事量に基づいて燃料噴射量を補正する。
【００５７】
上記実施の形態では、気筒別仕事量を算出するためのフィルタ手段として帯域フィルタ（ＢＰＦ）を用いたが、他のフィルタ手段に変更することも可能である。例えば、ＬＰＦやＨＰＦを用いても良い。このとき、ＬＰＦやＨＰＦを規定する伝達関数の応答周波数ωとして燃焼周波数とすることで、所望とする瞬時トルク相当値の算出が可能となり、この瞬時トルク相当値により気筒別仕事量が算出できる。
【００５８】
また、エンジンの気筒別仕事量を算出する手法を他の手法に変更しても良い。例えば、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転情報をパラメータとして取得するとともに、数式やマップ等を用いて気筒別仕事量を推定することも可能である。
【００５９】
上記実施の形態では、ディーゼルエンジンを搭載した車両に本発明を具体化したが、これに代えて、ガソリンエンジンを搭載した車両に本発明を具体化しても良い。この場合、クルーズ走行時（定速走行時）においてスロットルアクチュエータを制御対象とし、該スロットルアクチュエータによるスロットル開度の操作により吸入空気量を制御して車速フィードバック制御を実施すると良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】気筒別仕事量を算出するための制御ブロックを示す図である。
【図３】回転速度、瞬時トルク相当値及び気筒別仕事量の推移を示すタイムチャートである。
【図４】気筒別仕事量の算出処理を示すフローチャートである。
【図５】クルーズ制御処理を示すフローチャートである。
【図６】気筒別仕事量と燃料補正量との関係を示す図である。
【図７】本実施の形態におけるクルーズ制御をより具体的に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０…エンジン、１１…インジェクタ、１９…回転速度センサ、２０…ＥＣＵ、３０…クルーズ設定装置、Ｍ１…フィルタ手段、Ｍ２…積分手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の速度を目標値に一致させるべく、エンジンに装備されたアクチュエータ装置を操作して車速フィードバック制御を実施する定速走行制御手段を備えた車両の定速走行制御装置において、
前記エンジンの各気筒の仕事量又はそれに相関する情報を取得する取得手段と、
車両の定速走行時に、前記取得手段により取得した前記エンジンの仕事量等の情報に基づいて前記アクチュエータ装置の操作量を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする車両の定速走行制御装置。
【請求項２】
前記目標値を基準に車速フィードバック制御の不感帯領域を設定しておき、
前記定速走行制御手段は、車速が前記不感帯領域を超えて変化する場合に、前記アクチュエータ装置の操作による車速フィードバック制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記取得手段により取得した仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が大きいほど、前記アクチュエータ装置の操作量に対する補正量を大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記取得手段により取得した仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が所定値未満であれば、前記アクチュエータ装置の操作量を補正しないことを特徴とする請求項１乃至３のいずかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ装置の操作量に対する補正量として上限値を定めたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項６】
前記補正手段は、車両の定速走行時において前記仕事量等の情報に基づいて前記アクチュエータ装置の操作量を補正する際、その補正開始当初に補正制限を加えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項７】
前記エンジンのクランク軸の回転速度を逐次算出する回転速度算出手段を備えた制御装置において、
前記取得手段は、
前記回転速度算出手段により算出した回転速度を、前記エンジンの燃焼周波数に基づき設定した周波数にてフィルタ処理して瞬時トルク相当値を算出する手段と、
該算出した瞬時トルク相当値に基づいて前記エンジンの仕事量等の情報を算出する手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項８】
前記取得手段は、前記瞬時トルク相当値を気筒ごとに一定区間積分して気筒ごとの燃焼、慣性力、負荷等による各々の仕事量又はその総和を算出することを特徴とする請求項７に記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項１】
車両の速度を目標値に一致させるべく、エンジンに装備されたアクチュエータ装置を操作して車速フィードバック制御を実施する定速走行制御手段を備えた車両の定速走行制御装置において、
前記エンジンの各気筒の仕事量又はそれに相関する情報を取得する取得手段と、
車両の定速走行時に、前記取得手段により取得した前記エンジンの仕事量等の情報に基づいて前記アクチュエータ装置の操作量を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする車両の定速走行制御装置。
【請求項２】
前記目標値を基準に車速フィードバック制御の不感帯領域を設定しておき、
前記定速走行制御手段は、車速が前記不感帯領域を超えて変化する場合に、前記アクチュエータ装置の操作による車速フィードバック制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記取得手段により取得した仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が大きいほど、前記アクチュエータ装置の操作量に対する補正量を大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記取得手段により取得した仕事量等の情報と、車両の平坦路走行時を基準に設定した基準値との差が所定値未満であれば、前記アクチュエータ装置の操作量を補正しないことを特徴とする請求項１乃至３のいずかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ装置の操作量に対する補正量として上限値を定めたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項６】
前記補正手段は、車両の定速走行時において前記仕事量等の情報に基づいて前記アクチュエータ装置の操作量を補正する際、その補正開始当初に補正制限を加えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項７】
前記エンジンのクランク軸の回転速度を逐次算出する回転速度算出手段を備えた制御装置において、
前記取得手段は、
前記回転速度算出手段により算出した回転速度を、前記エンジンの燃焼周波数に基づき設定した周波数にてフィルタ処理して瞬時トルク相当値を算出する手段と、
該算出した瞬時トルク相当値に基づいて前記エンジンの仕事量等の情報を算出する手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の車両の定速走行制御装置。
【請求項８】
前記取得手段は、前記瞬時トルク相当値を気筒ごとに一定区間積分して気筒ごとの燃焼、慣性力、負荷等による各々の仕事量又はその総和を算出することを特徴とする請求項７に記載の車両の定速走行制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１２７０１５（Ｐ２００７−１２７０１５Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１９３０５（Ｐ２００５−３１９３０５）
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]