JP3633389B2 - 無段変速機用駆動力制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無段変速機用駆動力制御装置に関し、特に、駆動力制御とエンジンブレーキ制御との切り換え時の制御特性を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機を装備した車両において、車速指令値を維持するために必要な駆動力を実現するエンジントルクとエンジン回転速度（または変速比）の組合せの中から、最適燃費を実現できる組合せを算出してスロットルバルブ開度と変速比を制御するようにした無段変速機用駆動力制御装置が開示されている（例えば、自動車技術学会紙ＶＯＬ．４８，Ｎｏ．１０，１９９４参照）。具体的には、駆動力指令値と車速に基づいてエンジンの出力指令値を演算し、エンジントルクとエンジン回転速度により規定した最適燃費運転線上の、出力指令値に相当する等出力線と最適燃費運転線との交点におけるエンジントルクとエンジン回転速度（または変速比）を決定している。
【０００３】
また、勾配の変化する降坂路をアクセルペダル開放状態でエンジンブレーキ力により走行する場合に、車両の加速度が所定値を越えると、車速および加速度に応じたエンジン回転速度指令値の補正量を設定し、エンジン回転速度指令値を補正して降坂路における車速変動を抑制するようにした無段変速機の変速制御装置が開示されている（例えば、特開平９−１００９０３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した前者の無段変速機用駆動力制御装置に後者の変速制御装置を組み合わせて降坂路における変速制御を行う場合には、前者の駆動力制御装置が出力指令値によりエンジン出力を制御するのに対し、後者の変速制御装置はエンジン回転速度指令値によりエンジンブレーキ力を制御するので、エンジン出力すなわち駆動力制御とエンジンブレーキ制御との切り替わり時にエンジン出力が階段状に変化し、乗員に違和感を与える可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、駆動力制御とエンジンブレーキ制御とを滑らかに切り換えることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明の一実施の形態の構成を示す図１および一実施の形態の動作を示す図２および図３に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、車速を検出する車速検出手段７と（Ｓ１）、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル検出手段８と（Ｓ２）、車速とアクセルペダル踏み込み量とに基づいて通常走行用のエンジン出力指令値を演算する第１の演算手段１３と（Ｓ３）、アクセルペダル踏み込み量に基づいてアクセルペダルの踏み込み状態と開放状態とを検出するアクセル状態検出手段１３と（Ｓ４）、アクセルペダルの開放状態検出時に車両の加速度を略０に保持するためのエンジンブレーキ制御用のエンジン回転速度指令値を演算する第２の演算手段１３と（Ｓ５）、エンジンブレーキ特性とエンジンブレーキ制御用エンジン回転速度指令値とに基づいて、エンジンブレーキ制御用のエンジン出力指令値を演算する第３の演算手段１３と（Ｓ７、Ｓ８）、アクセルペダルの踏み込み状態検出時には、通常走行用エンジン出力指令値を最終エンジン出力指令値に決定し、アクセルペダルの開放状態検出時には、エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値が通常走行用エンジン出力指令値よりも小さくなると、最終エンジン出力指令値を通常走行用エンジン出力指令値からエンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値に切り換え、エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値が通常走行用エンジン出力指令値より大きくなると、最終エンジン出力指令値をエンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値から通常走行用エンジン出力指令値へ切り換えるエンジン出力指令値決定手段１３と（Ｓ９）、最終エンジン出力指令値が正値の場合は、エンジン最適燃費運転特性と最終エンジン出力指令値とに基づいてエンジン回転速度指令値を決定し、最終エンジン出力指令値が負値の場合は、エンジンブレーキ特性と最終エンジン出力指令値とに基づいてエンジン回転速度指令値を決定するエンジン運転点決定手段１３と（Ｓ１０〜Ｓ１４）、エンジン回転速度指令値によりエンジンを制御するエンジン制御手段１４と（Ｓ１６〜Ｓ１７）、エンジン回転速度指令値と車速とに基づいて変速比指令値を演算し、無段変速機を制御する無段変速機制御手段１３，１５と（Ｓ１６〜Ｓ１７）を備える。
【０００７】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、通常走行時に駆動力制御を行う無段変速機用駆動力制御装置に、降坂路でのエンジンブレーキ制御を行う変速比制御装置を組み合わせても、通常走行時の駆動力制御と降坂路におけるエンジンブレーキ制御とを滑らかに切り換えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す。
セットスイッチ１は、現在の車速を車速指令値に設定して自動車速制御を開始するためのスイッチである。アクセラレートスイッチ２は設定車速を増加するためのスイッチ、コーストスイッチ３は設定車速を低減するためのスイッチである。キャンセルスイッチ４は自動車速制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチ５はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチ５が作動したら、キャンセルスイッチ４が操作された場合と同様に自動車速制御を解除する。
【００１０】
クランク角センサー６はエンジン回転速度に応じた周期のパルス列信号を出力し、車速センサー７は車速に応じた周期のパルス列信号を出力する。これらのパルス列信号のパルス間隔または所定時間当たりのパルス数を計測することによって、エンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］と車速Ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］を検出することができる。また、アクセルセンサー８は乗員の加速意志としてアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃを検出する。このアクセルペダル踏み込み量Ａｃｃは、自動車速制御が解除されている時の通常制御に用いられる。プライマリー回転センサー９は、後述するベルト式無段変速機１１のプライマリー・プーリーの回転速度に応じた周期のパルス列信号を出力する。このパルス列信号のパルス間隔または所定時間当たりのパルス数を計測することによって、無段変速機１１のプライマリー・プーリーの回転速度、すなわち無段変速機１１の入力軸回転速度を検出することができる。
【００１１】
希薄燃焼型エンジン１０は、スロットルバルブアクチュエータ１０ａによる吸入空気量制御と、インジェクター１０ｂによる燃料噴射量制御と、点火プラグ１０ｃによる点火時期制御とにより、エンジントルクが指令値に一致するように制御される。この希薄燃焼型エンジン１０では、燃料カット禁止状態と燃料カット許可状態とが切り換えられ、また理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態とが切り換えられる。さらに、低回転用カムと高回転用カムとが切り換えられて吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に変化する。
【００１２】
ベルト式無段変速機１１は、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーの半径を油圧制御で変えることによって、変速比が指令値に一致するように制御される。このベルト式無段変速機１１は発進用のロックアップクラッチ付きトルクコンバーター１２を備えている。なお、無段変速機はベルト式に限定されず、例えばトロイダル式の無段変速機を用いてもよい。また、ベルト式無段変速機のベルトは金属ベルトに限定されず、例えば複合乾式ベルトを用いることができる。
【００１３】
車速制御コントローラー１３、エンジントルクコントローラー１４および変速比コントローラー１５はそれぞれ、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して通信を行なう。車速制御コントローラー１３は、通常走行時の駆動力制御と降坂路における変速比制御を行い、エンジントルク指令値、エンジン回転速度指令値、変速比指令値を出力する。トルクコントローラー１４は、エンジン１０のエンジントルク指令値に基づくスロットルバルブ開度制御と、空燃比、吸排気バルブ開閉タイミング、燃料カット禁止／許可などのエンジン運転状態の切り換え制御を行なう。さらに、変速比コントローラー１５は変速比指令値に基づいて無段変速機１１の変速比を制御する。
【００１４】
この実施の形態では、通常走行路においてエンジン出力すなわち車両の駆動力を制御するとともに、降坂路においてエンジンブレーキ力を制御する。まず、車速Ｖｓｐとアクセルペダル踏み込み量Ａｃｃとに基づいて、通常走行用エンジン出力指令値Ｌａｃｃを演算する。アクセルペダルが踏み込まれているときは、通常走行用エンジン出力指令値Ｌａｃｃを最終エンジン出力指令値Ｌに決定する。一方、アクセルペダルが開放されているときは、エンジンブレーキ制御用のエンジン回転速度指令値Ｎｅｒｂを演算し、スロットルバルブ全閉時のエンジンブレーキ特性によりエンジンブレーキ制御のエンジン出力指令値Ｌｅｂに変換する。そして、通常走行用エンジン出力指令値Ｌａｃｃとエンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値Ｌｅｂの内の小さい方を最終エンジン出力指令値Ｌに決定する。
【００１５】
次に、最終エンジン出力指令値Ｌが正値の場合は、エンジントルクとエンジン回転速度とにより規定した最適燃費運転線上の、出力指令値Ｌに相当する等出力線と最適燃費運転線との交点におけるエンジントルクとエンジン回転速度をエンジンの運転点に決定する。一方、最終エンジン出力指令値Ｌが負値の場合は、最終エンジン出力指令値Ｌからスロットルバルブ全閉時のエンジンブレーキ特性によりエンジン回転速度指令値Ｎｅに逆変換し、エンジン回転速度指令値Ｎｅを決定する。これにより、エンジン出力に段差を生じることなく通常走行時の駆動力制御とエンジンブレーキ制御とを滑らかに切り換えることができる。
【００１６】
図２および図３は、一実施の形態の駆動力制御プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
【００１７】
車両コントローラー１３のマイクロコンピューターは、所定時間、例えば１０ｍｓｅｃごとにこの駆動力制御プログラムを実行する。ステップ１において車速センサー７により車速Ｖｓｐを検出し、続くステップ２でアクセルセンサー８によりアクセルペダル踏み込み量Ａｃｃを検出する。ステップ３では、通常走行用のエンジン出力指令値Ｌａｃｃを演算する。具体的には、図４に示すような車速とアクセルペダル踏み込み量とに対する出力指令値Ｌａｃｃのテーブルを予め設定しておき、車速検出値Ｖｓｐとアクセルペダル踏み込み量検出値Ａｃｃとに対応する出力指令値Ｌａｃｃを表引き演算する。
【００１８】
ステップ４で、アクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃが所定値Ａｃｃｔｈ以上か、つまりアクセルペダルが踏み込まれているか否かを検出する。Ａｃｃ≧Ａｃｃｔｈでアクセルペダルが踏み込まれているときはステップ９へ進み、Ａｃｃ＜Ａｃｃｔｈでアクセルペダルが踏み込まれていないときはステップ５へ進む。
【００１９】
アクセルペダルが開放されているときは、ステップ５でエンジンブレーキ制御用のエンジン回転数指令値Ｎｅｒｂを演算する。このエンジンブレーキ制御用のエンジン回転数指令値Ｎｅｒｂの演算には、例えば特開平９−１００９０３号公報に示される方法を用いることができる。すなわち、図５に示すような車両の加速度に対応するエンジン回転速度指令値Ｎｅｒｂの単位時間当たりの補正量ΔＤＳＲのテーブルを予め設定しておき、加速度センサーにより検出した加速度検出値、もしくは車速Ｖｓｐの変化により算出した加速度演算値に対応する補正量ΔＤＳＲを表引き演算し、この補正量ΔＤＳＲを前回算出されたエンジン回転速度指令値に加算して新しいエンジン回転速度指令値Ｎｅｒｂを求める。図５には、車両加速度に対する５ｍｓｅｃ当たりの補正量ΔＤＳＲを示す。なお、初回のエンジン回転速度指令値Ｎｅｒｂ演算時には、クランク角センサー６により検出された実際のエンジン回転速度Ｎｅに補正量ΔＤＳＲを加算してエンジン回転速度指令値Ｎｅｒｂを演算する。
【００２０】
ステップ６において、エンジンコントローラー１４と通信を行って燃料カット状態か否かを確認する。エンジン１０が燃料カット禁止状態の時はステップ７へ進み、燃料カット禁止状態のエンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値Ｌｅｂを演算し、燃料カット状態の時はステップ８へ進み、燃料カット状態のエンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値Ｌｅｂを演算する。
【００２１】
図６は、予め測定したエンジン１０のエンジンブレーキ特性を示す。なお、図中に「エンブレ」とあるのはエンジンブレーキのことである。
エンジン１０がスロットルバルブ全閉で燃料カット禁止状態（状態１）の時は、エンジンブレーキ制御用エンジン回転速度指令値Ｎｅｒｂと、スロットルバルブ全閉で燃料カット禁止状態（状態１）のエンジンブレーキ特性線との交点を通る等出力線によりエンジン出力指令値Ｌｅｂを求める。一方、エンジン１０がスロットルバルブ全閉で燃料カット状態（状態２）の時は、エンジンブレーキ制御用エンジン回転速度指令値Ｎｅｒｂと、スロットルバルブ全閉で燃料カット状態（状態２）のエンジンブレーキ特性線との交点を通る等出力線によりエンジン出力指令値Ｌｅｂを求める。
【００２２】
ステップ９では、次のように最終的なエンジン出力指令値Ｌを決定する。
【数１】
Ａｃｃ≧Ａｃｃｔｈの場合（アクセルペダル踏み込み）は、Ｌ＝Ｌａｃｃ，
Ａｃｃ＜Ａｃｃｔｈ（アクセルペダル開放）で且つＬｅｂ＞Ｌａｃｃの場合は、Ｌ＝Ｌａｃｃ，
Ａｃｃ＜Ａｃｃｔｈ（アクセルペダル開放）で且つＬｅｂ≦Ｌａｃｃの場合は、Ｌ＝Ｌｅｂ
ここで、Ａｃｃｔｈは上述したアクセルペダル踏み込み量の所定値である。アクセルペダルが開放されている場合には、通常走行用エンジン出力指令値Ｌａｃｃとエンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値Ｌｅｂの内の小さい方を選択する。
【００２３】
ステップ１０において、最終的なエンジン出力指令値Ｌが０以上か否かを確認する。Ｌ≧０の時はステップ１１へ進み、駆動力制御のエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを演算する。具体的には、エンジン出力を最少燃費で実現するための最適燃費運転線を表すエンジン特性図７を用いて、エンジン出力指令値Ｌ（正値）を実現しつつ燃料消費が最少となるエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを検索する。実際には、エンジン出力を最少燃費で実現するエンジン回転速度を予めテーブル化しておき、エンジン出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを表引き演算すればよい。
【００２４】
一方、Ｌ＜０の時はステップ１２〜１４において、ステップ９で決定したエンジン出力指令値Ｌ（ＬａｃｃまたはＬｅｂ）を実現するためのエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを演算する。まずステップ１２においてエンジンコントローラー１４と通信を行い、燃料カット状態か否かを確認する。エンジン１０が燃料カット禁止状態の時はステップ１３へ進み、燃料カット禁止状態のエンジンブレーキ制御用エンジン回転速度指令値Ｎｅｒを演算する。具体的には、エンジンブレーキ特性図８を用いて、スロットルバルブ全閉且つ燃料カット禁止状態（状態１）でエンジン出力指令値Ｌ（負値）を実現するエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを検索する。実際には、スロットルバルブ全閉且つ燃料カット禁止状態（状態１）における、エンジン出力に対するエンジン回転速度を予めテーブル化しておき、エンジン出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを表引き演算すればよい。
【００２５】
エンジン１０が燃料カット状態の時はステップ１４へ進み、燃料カット状態のエンジンブレーキ制御用エンジン回転速度指令値Ｎｅｒを演算する。具体的には、エンジンブレーキ特性図８を用いて、スロットルバルブ全閉且つ燃料カット状態（状態２）でエンジン出力指令値Ｌ（負値）を実現するエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを検索する。実際には、スロットルバルブ全閉且つ燃料カット状態（状態２）における、エンジン出力に対するエンジン回転速度を予めテーブル化しておき、エンジン出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを表引き演算すればよい。
【００２６】
駆動制御用またはエンジンブレーキ制御用のエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを演算した後のステップ１５において、エンジン回転速度指令値Ｎｅｒが、無段変速機１１が取り得る変速比範囲やエンジン１０などで決まるエンジン回転速度制限値を越える場合には、エンジン回転速度指令値Ｎｅｒに制限値を設定する。続くステップ１６では、エンジントルク指令値Ｔｅｒと変速比指令値Ｇｃｖｔｒを次式により演算する。
【表１】
Ｇｃｖｔｒ＝Ｎｅｒ・Ｒｔ／Ｖｓｐ／Ｇｆ，
Ｔｅｒ＝Ｔｏｒ／Ｇｃｖｔ／Ｇｆ
ここで、Ｇｆはファイナル減速比、Ｇｃｖｔは実際の変速比である。
【００２７】
ステップ１７では、エンジンコントローラー１４へエンジン回転速度指令値Ｎｅｒとエンジントルク指令値Ｔｅｒを出力するとともに、変速比コントローラー１５へ変速比指令値Ｇｃｖｔｒを出力する。エンジンコントローラー１４は、エンジン回転速度指令値Ｎｅｒとエンジントルク指令値Ｔｅｒにしたがってエンジン１０を制御する。また、変速比コントローラー１５は変速比指令値Ｇｃｖｔｒにしたがって無段変速機１１を制御する。
【００２８】
図９は一実施の形態の駆動力制御結果を示すタイムチャートである。なお、図中に「エンブレ」とあるのはエンジンブレーキのことである。
アクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃが所定値Ａｃｃｔｈより小さい、つまりアクセルペダルの踏み込み量がほぼ０（アクセルペダル開放）になり、さらに、エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値Ｌｅｂが通常走行用エンジン出力指令値Ｌａｃｃより小さくなると（時刻ｔ１）、最終エンジン出力指令値Ｌが通常走行用のエンジン出力指令値Ｌａｃｃからエンブレ制御用のエンジン出力指令値Ｌｅｂへ切り替わる。次に、エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値Ｌｅｂが通常走行用エンジン出力指令値Ｌａｃｃより大きくなると（時刻ｔ２）、最終エンジン出力指令値Ｌがエンブレ制御用のＬｅｂから通常走行用のＬａｃｃへ切り替わる。これらの切り替わり時点ｔ１、ｔ２において、エンジン出力指令値が階段状に変化せず、駆動力制御とエンジンブレーキ制御との切り換えが滑らかに行われている。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態の駆動力制御プログラムを示すフローチャートである。
【図３】図２に続く、一実施の形態の駆動力制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】通常走行用エンジン出力指令値Ａｃｃマップ例を示す図である。
【図５】車両の加速度に対するエンジン回転速度指令値の単位時間当たりの補正量テーブルを示す図である。
【図６】エンジンブレーキ特性を示す図である。
【図７】エンジンの最適燃費特性を示す図である。
【図８】エンジンブレーキ特性を示す図である。
【図９】一実施の形態の駆動力制御結果を示す図である。
【符号の説明】
１ セットスイッチ
２ アクセラレートスイッチ
３ コーストスイッチ
４ キャンセルスイッチ
５ ブレーキスイッチ
６ クランク角センサー
７ 車速センサー
８ アクセルセンサー
９ プライマリー回転センサー
１０ エンジン
１０ａ スロットルバルブアクチュエーター
１０ｂ インジェクター
１０ｃ 点火プラグ
１１ 無段変速機
１２ トルクコンバーター
１３ 車速コントローラー
１４ エンジンコントローラー
１５ 変速比コントローラー

Claims (1)

1. 車速を検出する車速検出手段と、
   アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル検出手段と、
   前記車速と前記アクセルペダル踏み込み量とに基づいて通常走行用のエンジン出力指令値を演算する第１の演算手段と、
   前記アクセルペダル踏み込み量に基づいてアクセルペダルの踏み込み状態と開放状態とを検出するアクセル状態検出手段と、
   前記アクセルペダルの開放状態検出時に車両の加速度を略０に保持するためのエンジンブレーキ制御用のエンジン回転速度指令値を演算する第２の演算手段と、
   エンジンブレーキ特性と前記エンジンブレーキ制御用エンジン回転速度指令値とに基づいて、エンジンブレーキ制御用のエンジン出力指令値を演算する第３の演算手段と、
   前記アクセルペダルの踏み込み状態検出時には、前記通常走行用エンジン出力指令値を最終エンジン出力指令値に決定し、前記アクセルペダルの開放状態検出時には、前記エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値が前記通常走行用エンジン出力指令値よりも小さくなると、最終エンジン出力指令値を前記通常走行用エンジン出力指令値から前記エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値に切り換え、前記エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値が前記通常走行用エンジン出力指令値より大きくなると、最終エンジン出力指令値を前記エンジンブレーキ制御用エンジン出力指令値から前記通常走行用エンジン出力指令値へ切り換えるエンジン出力指令値決定手段と、
   前記最終エンジン出力指令値が正値の場合は、エンジン最適燃費運転特性と前記最終エンジン出力指令値とに基づいてエンジン回転速度指令値を決定し、前記最終エンジン出力指令値が負値の場合は、エンジンブレーキ特性と前記最終エンジン出力指令値とに基づいてエンジン回転速度指令値を決定するエンジン運転点決定手段と、
   前記エンジン回転速度指令値によりエンジンを制御するエンジン制御手段と、
   前記エンジン回転速度指令値と前記車速とに基づいて変速比指令値を演算し、無段変速機を制御する無段変速機制御手段とを備えることを特徴とする無段変速機用駆動力制御装置。

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