JPH0549812B2

JPH0549812B2 -

Info

Publication number: JPH0549812B2
Application number: JP24902783A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kakizawa
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1993-07-27
Also published as: JPS60145439A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、車輛の経済走行装置に係り、特に運
転者が所望の加速度を指定すると、車輛の走行抵
抗を感知して、エンジンの負荷、回転数を制御
し、指定された通りの加速度と低燃費が得られる
ようにした経済走行装置に関する。

従来、デイーゼルエンジンを搭載した車輛にお
いては、車輛の走行抵抗にかかわらず、例えば特
開昭55−164737号公報に記載された発明の如く、
単にエンジン回転数及び負荷を検出して燃料噴射
ポンプのガバナのスピードコントロールレバー及
びロードレバーの位置を変化させてエンジンを制
御していたに過ぎなかつた。また車輛の加速度に
ついての制御が行われていなかつたので、空車時
や平坦路走行時には動力性能に余裕があるため、
運転者は急加速を試みたりすることとなり、燃費
が悪化したり、逆に定量積載しての登板時等、過
大な動力性能が要求される場合には、十分な加速
が得られないという欠点があつた。また以上のこ
とから、車輛の加速時に最適な動力性能を得るこ
とは、運転操作上困難であつた。

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くため
になされたものであつて、その目的とするところ
は、車輛の走行抵抗を各種のセンサを用いて検出
し、検出結果をコンピユータに入力ると共に、車
輛の加速度を指定できるような加速度指定装置を
設けてその出力をコンピユータに入力して予め記
憶された走行抵抗に見合つた特性値を該コンピユ
ータにより選択し、指定通りの加速度が最適な動
力性能によつて得られるようにすることである。
また他の目的は、車輛の加速度を段階的に又は無
段階的に指定することができるようにし、例えば
経済走行用の加速、通常走行用の加速、急発進用
の加速等が任意に得られるようにすることであ
る。

要するに本発明は、少なくとも車速センサとエ
ンジン負荷率センサとエンジン回転数センサと車
輛総重量センサとを備えた車輛の走行抵抗検出装
置と、少なくともエンジン負荷率及びエンジン回
転数とエンジン軸トルクとの関係、トランスミツ
シヨンシフト位置と駆動系トータルレシオとの関
係、車輛加速度と加速抵抗との関係並びに車速と
空気抵抗との関係が記憶された電子的固定記憶装
置と、車輛の加速度を指定することができるよう
にした加速度指定装置と、前記車輛の走行抵抗検
出装置の各出力信号及び前記加速度指定装置の出
力信号を入力されて車輛の走行抵抗を算出すると
共に指定された加速度を得るために必要なデータ
を前記電子的固定記憶装置から読み出して最適な
エンジン負荷率とエンジン回転数を決定してエン
ジン負荷及びエンジン回転数に関する制御信号を
送出するようにした中央情報処理装置と、該中央
情報処理装置からのエンジン最適負荷に関する制
御信号を入力される第１のアクチユエータと、エ
ンジン最適回転数に関する制御信号を入力される
第２のアクチユエータと、前記第１のアクチユエ
ータに連結され燃料噴射ポンプのガバナのロード
レバーの可動範囲を規制するエンジン最高負荷規
制部材と、前記第２のアクチユエータに連結され
前記ガバナのスピードコントロールレバーの可動
範囲を規制するエンジン最高回転数規制部材とを
備え、前記指定された加速度が得られるように前
記車輛の走行抵抗に応じてデイーゼルエンジンの
燃料噴射ポンプのガバナを制御するように構成し
たことを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明す
る。本発明に係る車輛の経済走行装置１は、車輛
の走行抵抗検出装置２と、電子的固定記憶装置
（ROM）３と、加速度定装置４と、中央情報処
理装置（CPU）５と、第１のアクチユエータの
一例たるサーボモータ６と、第２のアクチユエー
タの一例たるサーボモータ８と、エンジン最高負
荷規制部材１０と、エンジン最高回転数規制部材
１１とを備えている。

走行抵抗検出装置２は、少なくとも車速センサ
１３と、エンジン負荷率センサ１４と、エンジン
回転数センサ１５と、トランスミツシヨンシフト
位置センサ１６と、車輛総重量センサ１８とを備
えており、車速センサ１３は、例えば第１図に示
すように、プロペラシヤフト２０の回転速度を検
出するように該プロペラシヤフト部に設けられて
いてCPU５に対してその出力信号を送出するよ
うになつている。エンジン負荷率センサ１４は、
例えばエンジン２２の燃料噴射ポンプ２３のガバ
ナ２４のロードレバー２５の動きを検出できるよ
うに該ロードレバー部に設けられていてCPU５
に対してその出力信号を送出するようになつてい
る。エンジン回転数センサ１５は、例えばエンジ
ン２２の燃料噴射ポンプ２３の燃料噴射時期を制
御するアクチユエータ２８の回転軸に取り付けら
れたエンジン回転数パルサ２９に隣接して配設さ
れ、該パルサからのデジタル信号を検出してこれ
をCPU５に送出するようになつている。トラン
スミツシヨンシフト位置センサ１６は、例えばト
ランスミツシヨン３０の上部に設けられていて該
トランスミツシヨンがどのギヤにシフトされたか
を検出し、その出力信号をCPU５に送出するよ
うになつている。なおトランスミツシヨンのシフ
ト位置は、シフト位置センサ１６によらず、車速
センサ１３及びエンジン回転数センサ１５からの
信号により算出することもできる。車輛総重量セ
ンサ１８は、例えば車輛のサスペンシヨン（図示
せず）に装着され、車輛の総重量を検出し、その
出力信号をCPU５に送出するようになつている。

ROM３には、少なくともエンジン負荷率及び
エンジン回転数とエンジン軸トルクとの関係、ト
ランスミツシヨンシフト位置と駆動系トータルレ
シオとの関係、車輛加速度と加速抵抗との関係並
びに車速と空気抵抗との関係が記憶されており、
CPU５が必要に応じて車輛の走行抵抗に見合つ
た特性値を選択して読み出すことができるように
なつている。

加速度指定装置４は、車輛の加速度を運転者が
指定できるようになつており、その出力信号を
CPU５に対して送出するようになつている。そ
してCPU５に予め記憶された走行抵抗に見合つ
た特性値を該CPUにより選択し、指定通りの加
速度が最適な動力性能によつて得られるようにな
つている。またCPU５には、従来通りの車輛の
走行抵抗に関係ない動力性能を必要に応じて得ら
れるようにするための手動式の制御解除信号３２
が入力できるように構成されている。

CPU５は、車輛の走行抵抗検出装置２の各セ
ンサ１３，１４，１５，１６及び１８の出力信号
及び加速指定装置４の出力信号を入力されて車輛
の走行抵抗を算出すると共に指定された加速度を
得るために必要なデータをROM３から読み出し
て最適なエンジン負荷率とエンジン回転数を決定
してエンジン負荷及びエンジン回転数に関する制
御信号６ａ，８ａを夫々送出するようになつてい
る。

サーボモータ６は、CPU５からのエンジン最
高負荷に関する制御信号６ａを入力されるように
なつており、サーボモータ８は、CPU５からの
エンジン最高回転数に関する制御信号８ａを入力
されるようになつている。

エンジン最高負荷規制部材１０はサーボモータ
６に連結され、燃料噴射ポンプ２３のガバナ２４
のロードレバー２５の可動範囲を規制するように
なつており、ねじ部１０ａが固定部材３４に螺着
され、その一端には溝１０ｂが形成され、該溝に
サーボモータ６の回転軸３５に形成された平板部
３５ａが摺動自在に嵌挿されている。エンジン最
高回転数規制部材１１は、サーボモータ８に連結
され、ガバナ２４のスピードコントロールレバー
３６の可動範囲を規制するようになつており、ね
じ部１１ａが固定部材３８に螺着され、その一端
には溝１１ｂが形成され、該溝にサーボモータ８
の回転軸４０に形成された平板部４０ａが摺動自
在に嵌挿されている。

また第３図において、４１は固定部材３４に取
り付けられた固定ストツパ、４３は固定部材３８
に取り付けられた固定ストツパであり、夫々ロー
ドレバー２５及びスピードコントロールレバー３
６の許容最大位置を制限するためのもので、万一
サーボモータ６，８等のアクチユエータが故障し
た場合でも車輛の安全が図れるように構成されて
いる。

次に、本発明の情報処理に関する基本的な事
項、即ちROM３に記憶された各種の情報がどの
ように使用、演算され、最適なエンジン負荷率と
回転数が決定されるか、また各種の情報を用いる
技術的意義、具体的な関係図（第７図参照）、演
算過程におけるる使用方法等につき説明する。

まず車輛の走行抵抗RRは、ころがり抵抗を
FR、空気抵抗をFD、勾配抵抗をFS、加速抵抗
をFaとすると、 RR＝FR＋FD＋FS＋Fa (1) で表わされる。

またころがり抵抗FRは、ころがり抵抗係数を
μ、車輛総重量をＷとすると、 FR＝μW (2) となり、空気抵抗FDは、cd値をk₁、車輛の前面
投影面積をＡ、車輛速度（風向きを考慮した場合
の空気との相対速度）をＶとすると、 FD＝k₁AV² (3) となり、勾配抵抗FSは、路面勾配をθとすると、 FS＝Ｗ sinθ (4) となり、加速抵抗Faは、車輛の回転部分相当重
量をΔW、車輛の加速度をα、重力の加速度をｇ
とすると、 Fa＝（Ｗ＋ΔW）α／ｇ (5) となる。

また車輛の加速中に実際に得られる加速度α
は、車輛に対する必要牽引力をFVとすると、 α＝（FV−RR）ｇ／Ｗ＋ΔW (6) で表わされる。

また必要牽引力FVは、エンジン軸トルクをＴ、
動力伝達装置のトータルレシオをr_tptal、駆動損失
係数をk₂とすると、 FV＝Ｔ r_tptalK₂ (7) となるが、実際に車輛を牽引する有効牽引力Ｆ
は、式(6)の「FV−RR」であり、これが第７図
に示す必要牽引力FVから走行抵抗RRを差し引
いた余裕駆動力、加速能力又は牽引能力といわれ
る力である。

次に、車輛が走り出す前の初期走行抵抗RR₀の
認識について説明すると、車輛総重量Ｗ及び指示
加速度α₀を知つて、CPU５は、ROM３内に記憶
されたころがり抵抗係数μ、車輛の回転部分相当
重量ΔW等より式(1)から(7)を使つて初期走行抵抗
RR₀及び必要牽引力FVを算出し、更にトランス
ミツシヨン位置センサ１６及びROM３内に記憶
されたデイフアレンシヤルギヤにおけるレシオ、
タイヤ半径のデータ等を使つてエンジンの必要な
軸トルクＴを算出し、ロードレバー２５に対する
エンジン最高負荷規制部材１０の位置を定める。

この場合、車輛総重量Ｗの大きいとき、指示加
速度α₀の大きいときは、エンジン最高負荷規制部
材１０の位置は、エンジンのトルク及び回転を高
くする方向となり、またこれらが小さいときは、
エンジンのトルク及び回転を低くする方向とな
り、経済走行が実現できるようにするものであ
る。

次に、車輛の走行時の走行抵抗RR′の認識につ
いて説明すると、初期走行抵抗RR₀に対して、実
走行時には空気抵抗FDに加え、登板路走行時の
登板抵抗増、向かい風による空気抵抗増、でこぼ
こ道でのころがり抵抗増等があり、これらが原因
となつて、通常の車輛では、指示した加速度に従
つた走行をすることは極めて困難であり、これら
と逆の場合は、指示した加速度以上の加速を得て
しまい、経済走行をすることが困難である。

そこで本発明では、CPU５は、初期走行抵抗
RR₀に対し、エンジン２２のスピードコントロー
ルレバー３６の位置、ロードレバー２５の位置及
びROM３に記憶されたエンジン出力マツプより
エンジンの発生トルクを知り、トランスミツシヨ
ン位置及びROM３より駆動系のトータルレシオ
r_tptalを知り、式(1)から(7)を使つて必要牽引力FV
を算出する。

またこれに対して、CPU５は、そのときの車
輛速度の変化より車輛加速度αを算出し、更に車
輛総重量Ｗを知つて、式(7)により実際の走行抵抗
RR'を算出する。

ここで初期走行抵抗RR₀と実際の走行抵抗RR'
との差より車輛の走行抵抗（登板、降坂、向かい
風、追い風、良路、悪路等）を把握して、その差
の分だけロードレバー２５の位置及びスピードコ
ントロールレバー３６の位置の補正を行うように
エンジン最高負荷規制部材１０及びエンジン最高
回転数規制部材１１の位置を定めるものである。

作用本発明は、上記のように構成されており、以下
その作用について説明する。エンジン２２が回転
し、車輛が走行すると、車輛の走行抵抗検出装置
２は、車速センサ１３より車輛の速度を検出し、
エンジン負荷率センサ１４によりエンジン負荷率
を検出し、エンジン回転数センサ１５によりエン
ジン回転数を検出し、トランスミツシヨンシフト
位置センサ１６によりトランスミツシヨン３０の
どのギヤが選択されているかを検出し、車輛総重
量センサ１８により車輛の荷物積載量を含む車輛
総重量を検出し、れらの検出結果がすべてCPU
５に入力される。またCPU５には、加速度指定
装置４によつて運転者が望む車輛の加速度の出力
信号が入力される。CPU５は、これらの出力信
号によつて車輛の走行抵抗を算出すると共に指定
された加速度を得るために必要なデータをROM
３から読み出して最適なエンジン負荷率とエンジ
ン回転数を決定してエンジン負荷及びエンジン回
転数に関する制御信号６ａ，８ａが夫々送出され
る。

例えば、車輛が定量積載で登坂路をローギヤで
走行する場合には、エンジンは高速回転するが車
速は低速であり、このような場合もし運転者が大
きい加速度の加速度指定装置４によつて指定した
ときは、CPU５は第６図のフローチヤートのス
テツプS₁において走行抵抗検出装置２により現在
の車輛の状況を検出し、ステツプS₂において夫々
の検出値に応じた現在の走行抵抗値をROM３か
ら読み出す。即ち、車速は低速であるので、
ROM３に記憶された車速と空気抵抗との関係か
ら小さな空気抵抗値が読み出され、また車輛重量
は大きく、エンジン回転数及びエンジン負荷率が
高いので大きな走行抵抗がROM３から読み出さ
れる。

次に、ステツプS₃において加速度指定装置４に
よつて指定された大きい加速度の指令が読み込ま
れ、ステツプS₄において、現在の走行抵抗におい
て指定の加速度を得るに必要なトルクを、車輛加
速度と加速抵抗との関係、エンジン負荷率及びエ
ンジン回転数とエンジン軸トルクとの関係、トラ
ンスミツシヨンシフト位置と駆動系トータルレシ
オとの関係、車速と空気抵抗との関係をROM３
から読み出して演算により求めるが、この場合車
速は中程度まで加速されるので空気抵抗も中程度
となる。また重量が大きく、エンジン負荷率の高
い走行状態において大きい加速度を得るのである
から、加速抵抗は最大値として演算され、該加速
抵抗は空気抵抗よりもはるかに大きいので、トー
タルとしての走行抵抗は最大値となる。そして該
加速度を得るための必要トルクは走行抵抗及び指
定加速度よりCPU５によつて演算される。該ト
ルクを発生させるためのエンジン回転数及びエン
ジン負荷率はROM３に記憶されたエンジン負荷
率及びエンジン回転数とエンジン軸トルクとの関
係から求められる。

そしてステツプS₅において、必要トルクの値の
大きさに応じた、即ち、この走行抵抗及び大きい
加速度に見合つたエンジン最高負荷及びエンジン
最高回転数に関する制御信号６ａ，８ａを送出
し、ステツプS₁に戻つて再び同様な作用を繰り返
す。すると制御信号６ａによつてサーボモータ６
の回転軸３５は、第３図において右方から見て反
時計方向に回転し、エンジン最高負荷規制部材１
０が矢印Ａの方向に後退し、ガバナ２４のロード
レバー２５が矢印Ｂの方向に最大限回転し最大量
の燃料が噴射される。また制御信号８ａによつて
サーボモータ８の回転軸４０が、第３図において
右方から見て反時計方向に回転し、エンジン最高
回転数規制部材１１が矢印Ｃの方向に後退し、ガ
バ２４のスピードコントロールレバー３６の矢印
Ｄの方向に最大退回転しエンジン最高回転数が最
高値に設定される。従つて運転者が指定した大き
い加速度が、最適の動力性能、即ちこの場合は最
大の動力性能によつて得られる。

同様な走行状態で運転者が中位の加速度を加速
度指定装置４によつて指定したときは、現在の走
行抵抗は、上記したと同様であるが、必要な加速
度が上記より小さいので、加速抵抗も小さくな
る。そこで第６図のフローチヤートのステツプS₃
において中ぐらいの加速度が読み込まれると、
CPU５はこの指定加速度を得るためのトルクを
演算するが、加速抵抗が上記の場合よりも小さい
ので、必要なトルクも小さい、という演算結果が
出される。そして演算により求められたトルクの
大きさに応じた、即ち、この指定された加速度に
見合つたエンジン負荷率とエンジン回転数を
CPU５によつて決定してエンジン最適負荷及び
エンジン最適回転数に関する制御信号６ａ，８ａ
が夫々送出される。すると制御信号６ａによつて
エンジン最高負荷規制部材１０が最後退位置から
若干前進し、ガバナ２４のロードレバー２５の回
転が最大退回転の場合より若干規制されて燃料噴
射量が最大量の場合より少なくなる。また制御信
号８ａによつてエンジン最高回転数規制部材１１
が最後退位置から若干前進し、ガバナ２４のスピ
ードコントロールレバー３６の回転が最大退回転
の場合より若規制され、エンジン最高回転数が最
高の場合より低くなる。従つて運転者が指定した
中位の加速度が、最適の動力性能によつて得られ
る。

更に同様な走行状態で運転者が小さい加速度を
加速度指定装置４によつて指示したときも、走行
抵抗は最大となるが、必要な加速度が更に小さく
なるので、この加速度に見合つたエンジン負荷率
とエンジン回転数をCPU５によつて決定してエ
ンジン最適負荷及びエンジン最適回転数に関する
制御信号６ａ，８ａが夫々送出される。すると制
御信号６ａによつてエンジン最高負荷規制部材１
０が更に前進し、ガバナ２４のロードレバー２５
の回転が更に規制されて燃料噴射量が更に小さく
なる。また制御信号８ａによつてエンジン最高回
転数規制部材１１が更に前進し、ガバナ２４のス
ピードコントロールレバー３６の回転が更に規制
され、エンジン最高回転数が更に低くなる。従つ
て運転者が指定した小さい加速度が、最適の動力
性能によつて得られる。

なお、これらの場合において、エンジン２２の
最大負荷及び最適回転数は、トランスミツシヨン
のシフト位置によつて当然変わつてくるが、これ
らについてもCPU５は最適の制御を行う。

次に車輛が定量積載で平坦路を走行する場合、
運転者が大きい加速度を加速度指定装置４によつ
て指定したときには、CPU５により算出される
走行抵抗は、車輛が定量積載で登坂路を走行する
場合より当然小さくなる。従つてCPU５は、こ
の走行抵抗及び指定された加速度に見合つたエン
ジン最適負荷及び最適回転数を決定し、上記と同
様に最適の動力性能で指定された加速度が得られ
る。この走行状態で運転者が中位の加速度を指定
したとき、又は小さい加速度を指定したときも、
上記と同様な制御が行われ、常に最適の動力性能
で所望の加速度が得られる。

最後の空荷で平坦路走行の場合、運転者が大き
い加速度、中位の加速度又は小さい加速度を加速
制御装置４によつて夫々指定したときには、
CPU５により算出される走行抵抗は最小となる
ので、該CPUは、この小さい走行抵抗及び必要
な加速度に見合つたエンジン最適負荷及びエンジ
ン最適回転数を決定して同様な制御がなされるの
で、必要以上の動力性能が得られることなく、必
要な加速度が最適な動力性能によつて得られ、経
済走行が可能となる。

なお実際に車輛を走行させる場合には、例えば
スピードコントロールレバー３６を常時最高回転
としておくため、スプリング４５でエンジン最高
回転数規制部材１１のねじ部１１ａに当接させて
おき、アクセスペダル（図示せず）に連結された
レバー４６とロードレバー２５をつなぎ負荷をコ
ントロールして走行する。また、これとは反対
に、ロードレバー２５を常に最高負荷位置にセツ
トしておき、スピードコントロールレバー３６を
アクセルペダルに連結することもできる。いずれ
の方法をとつてもエンジンの最適回転数及び最適
負荷は車輛の走行抵抗に応じてCPU５からの信
号によつて最適の値に保持される。

効果本発明は、上記のように構成され、作用するも
のであるから、車輛の走行抵抗が各種のセンサを
用いて検出され、検出結果がコンピユータに入力
されると共に、車輛の加速度を指定できるような
加速度指定装置が設けられその出力がコンピユー
タに入力されて予め記憶された走行抵抗に見合つ
た動性値が該コンピユータにより選択されるの
で、指定通りの加速度が最適な動力性能によつて
得られる効果がある。また車輛の加速度を、段階
的に又は無段階的に指定することができるように
なつているので、例えば経済走行用の加速、通常
走行用の加速、急発進用の加速等が任意に得られ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輛の経済走行装置の全体概略図、第
２図は同じくブロツク図、第３図は燃料噴射ポン
プのロードレバー及びスピードコントロールレバ
ーの可動範囲を規制する装置を示す概略正面図、
第４図はサーボモータの回転軸とエンジン最高負
荷規制部材との連結構造を示す部分正面図、第５
図は第４図の−矢視縦断面図、第６図は装置
の動作説明用のフローチヤート、第７図は車輛速
度と走行抵抗及び必要牽引力との関係を示す線図
である。１は車輛の経済走行装置、２は車輛の走行抵抗
検出装置、３は電子的固定記憶装置（ROM）、
４は加速度指定装置、５は中央情報処理装置、
（CPU）、６は第‘のアクチユエータの一例たる
サーボモータ、６ａは該サーボモータに対する
CPUからの出力信号、８は第２のアクチユエー
タの一例たるサーボモータ、８ａは該サーボモー
タに対するCPUからの出力信号、１０はエンジ
ン最高負荷規制部材、１１はエンジン最高回転数
規制部材、１３は車速センサ、１４はエンジン負
荷率センサ、１５はエンジン回転数センサ、１６
トランスミツシヨンシフト位置センサ、１８は車
輛総重量センサ、２２はエンジン、２３は燃料噴
射ポンプ、２４はガバナ、２５はロードレバー、
３６はスピードコントロールレバーである。

Claims

【特許請求の範囲】

１少なくとも車速センサとエンジン負荷率セン
サとエンジン回転数センサと車輛総重量センサと
を備えた車輛の走行抵抗検出装置と、少なくとも
エンジン負荷率及びエンジン回転数とエンジン軸
トルクとの関係、トランスミツシヨンシフト位置
と駆動系トータルレシオとの関係、車輛加速度と
加速抵抗との関係並びに車速と空気抵抗との関係
が記憶された電子的固定記憶装置と、車輛の加速
度を指定することができるようにした加速度指定
装置と、前記車輛の走行抵抗検出装置の各出力信
号及び前記加速度指定装置の出力信号を入力され
て車輛の走行抵抗を算出すると共に指定された加
速度を得るために必要なデータを前記電子的固定
記憶装置から読み出して最適なエンジン負荷率と
エンジン回転数を決定してエンジン負荷及びエン
ジン回転数に関する制御信号を送出するようにし
た中央情報処理装置と、該中央情報処理装置から
のエンジン最適負荷に関する制御信号を入力され
る第１のアクチユエータと、エンジン最適回転数
に関する制御信号を入力される第２のアクチユエ
ータと、前記第１のアクチユエータに連結され燃
料噴射ポンプのガバナのロードレバーの可動範囲
を規制するエンジン最高負荷規制部材と、前記第
２のアクチユエータに連結され前記ガバナのスピ
ードコントロールレバーの可動範囲を規制するエ
ンジン最高回転数規制部材とを備え、前記指定さ
れた加速度が得られるように前記車輛の走行抵抗
に応じてデイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの
ガバナを制御するように構成したことを特徴とす
る車輛の経済走行装置。