JP4415309B2 - 自動変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の失速を防止しつつ燃料消費率が最も小さくなるギア段に変速制御する自動変速制御装置に関する。

車両用の変速機の自動変速制御装置として、変速機のギア段を、車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さくなるギア段に変速する低燃費モードと称される変速制御を実行するものが種々提案されており（例えば特許文献１、２等）、本発明者は、この種の自動変速制御装置として、以下に述べるものを開発している。

この自動変速制御装置は、図５に示すように、エンジンの等燃費マップＡ、最大トルク線図Ｂ及び等馬力線図Ｃを用い、車両の失速を防止しつつ燃料消費率が最も小さくなるギア段に変速制御するものである。図中、横軸はエンジン回転速度（ｒｐｍ）であり、縦軸はトルクに相当する正味平均有効圧力Ｐｍｅである。等燃費マップＡは、同一ライン上であれば燃料消費率ＳＦＣが同じであることを意味し、内側のラインに近づくほど燃費が向上し、逆に外側のラインに近づくほど燃費が悪化する。最大トルク線図Ｂは、アクセルペダルが略全開とされたときエンジンが発揮する最大トルクを示す。

等馬力線図Ｃは、現在エンジンが発生しているトルクに基づいて、現在の車両の運転状態を維持するため、即ち現在の状態で定常走行するために最低限必要な必要トルクを求め、この必要トルクに現在のエンジン回転速度を掛けて必要馬力を求め、この必要馬力に基づいて作成される。詳しくは、上記必要馬力を求めた後、現在のギア段に対する各ギア段でのエンジン回転速度を各ギア段のギア比に基づいて算出し、上記必要馬力をこれら各ギア段でのエンジン回転速度で夫々除して各ギア段での必要トルクを求め、各ギア段での必要トルクとエンジン回転速度のプロット点を繋いで等馬力線図Ｃを求める。

そして、等馬力線図Ｃ上の各ギア段のうち、変速後の必要トルクが最大トルク以下となるギア段のみを変速可能なギア段として選定する。変速後の必要トルクが最大トルクよりも大きいと、変速後に車両が失速してしまうからである。そして、選定されたギア段の中で最も燃料消費率が小さいギア段を目標ギア段として特定し、このギア段に変速する。これにより、車両が失速しない範囲で、燃料消費率が最も小さくなるギア段に変速されることになる。

図例では、変速可能なギア段として、Ｎ段とＮ−１段とＮ−２段が選定され、これらのなかで燃料消費率が最も小さいＮ段が特定され、Ｎ段に変速される。

特公平５−１４１３３号公報 実公平７−１６９２４号公報

ところで、上記低燃費モードにおいては、車速を維持しつつ燃費が最もよいギア段に変速制御されるため、緩やかな坂道を登坂中にアクセルペダルの踏み込み量が少なく車両が僅かに失速する場合、アクセルペダルを踏み増しすれば変速することなく車速の回復が可能な状況においても、等燃費マップＡの形状によっては強制的にシフトダウンが実施されて車速が維持される。この現象は、登坂路で変速後にアクセルペダルで車速を一定にまたは微妙に加速・減速しようとしたときの一時的な車両の失速時（減速時）に発生しがちである。

上記シフトダウンを図６を用いて説明する。登坂路を走行中に現ギア段（Ｎ段）における現在の出力トルクでは車両が失速する状況になると、上記低燃費モードはアクセルペダルがオンであることを条件に車両を失速させないように制御するため、失速を止めて車速を維持するための不足分のトルクＴ’を算出する。そして、現在の出力トルクＴに不足分のトルクＴ’を加算し、その値（Ｔ＋Ｔ’）で等馬力線図Ｃ’を描く。すると、その線図Ｃ’上においては、現ギア段（Ｎ段）よりも一段低いギア段（Ｎ−１段）の方が燃料消費率が小さいため、Ｎ段からＮ−１段にシフトダウンされ、車速が維持される。

しかし、かかる制御が上述した一時的な車両の失速時になされると、その度に強制的にシフトダウンがなされるため、ドライブフィーリング（シフトフィーリング）が悪化する。また、上記制御が、運転者がアクセルペダルの踏み込み加減を調節して登坂路を走行中の車両を減速させようとしているときになされると、シフトダウンに伴って車速が維持されるため、運転者の減速意思が反映されないことになり、ドライブフィーリングが悪化する。

本発明の目的は、車両の減速時において、ドライブフィーリングを悪化させるようなシフトダウンを禁止することにある。

上記目的を達成するために第１の発明に係る自動変速制御装置は、車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さいと判断されるギア段に変速する変速制御手段と、この変速制御手段による変速を禁止する変速禁止手段とを備え、アクセルペダルがオンの状態で車両の減速を検知したとき、この減速を止めて現在の車速を維持するために必要な必要トルクを、現在出力しているトルクに車両を減速させないための不足分のトルクを加えて求める自動変速制御装置であって、上記変速制御手段の作動時に、上記必要トルクが現エンジン回転速度における最大トルクより小さいとき、上記変速禁止手段を作動して上記変速制御手段による変速を禁止し、上記必要トルクが現エンジン回転速度における最大トルク以上のとき、上記変速制御手段によるシフトダウンを行うものである。

第２の発明に係る自動変速制御装置は、車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さいと判断されるギア段に変速する変速制御手段と、車両の減速を検知したとき、減速を止めて現在の車速を維持するために必要な必要トルクを、現在出力しているトルクに車両を減速させないための不足分のトルクを加えて求め、この必要トルクが現エンジン回転速度における最大トルクより小さいとき、現ギア段の燃料消費率を仮想的に最小値に置換し、上記変速制御手段により現ギア段をホールドする変速禁止手段とを備えている。

本発明によれば、車両の減速時において、ドライブフィーリングを悪化させるようなシフトダウンを禁止できる。

以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本実施例に係る車両の自動変速制御装置の概略図である。

本実施例の自動変速制御装置はディーゼルエンジン１にクラッチ２を介して連結された多段変速機３（ここでは前進１２段変速機）を自動変速制御するものである。

エンジン１はエンジン制御手段（ＥＣＵ）６によって制御される。ＥＣＵ６は基本的には、エンジン１の回転速度ｒｐｍを検出するエンジン回転センサ７と、アクセルペダル５の開度を検出するアクセル開度センサ８との出力から実際のエンジン回転速度及びアクセル開度（エンジン負荷）を読取り、主にこれらに基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期（エンジン出力）を制御する。

クラッチ２及び変速機３は、ＴＭＣＵ（基本制御手段）９によって自動制御される。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９とは互いにバスケーブル等を介して接続され、相互に連絡可能となっている。

クラッチ２にはクラッチアクチュエータ１０が設けられ、ＴＭＣＵ９はこのクラッチアクチュエータ１０に信号を出力し、クラッチアクチュエータ１０を介してクラッチ２を断接制御する。なお、本実施例では、クラッチ２はクラッチペダル１１によるマニュアル断接も可能となっている。

また、変速機３にはギアシフトユニット（ＧＳＵ）１２が設けられ、ＴＭＣＵ９はこのＧＳＵ１２に信号を出力し、ＧＳＵ１２を介して変速機３を変速制御する。変速機３には、そのギアポジションを検出するためのギアポジションセンサ２３が設けられ、ギアポジションセンサ２３の検出値はＴＭＣＵ９に送信される。

変速機３を変速する際には、ＴＭＣＵ９はまずクラッチアクチュエータ１０に信号を出力してクラッチ２を断し、次いでＧＳＵ１２に信号を出力して変速機３の変速操作（ギア抜き、ギアイン）を実行し、変速操作が完了したならば、クラッチ２を接続する。なお、本実施例では、変速機３はシフトチェンジ手段２９によるマニュアル変速もできるようになっている。

さて、上記ＴＭＣＵ９は、本実施形態の特徴となる構成要素であり、低燃費モードにおいて作動する変速制御手段９ａ及び変速禁止手段９ｂを備えている。

変速制御手段９ａは、現在の車両の運転状態を維持しつつ、即ち車両が失速しない範囲で、燃料消費率が最も小さいと判断されるギア段に変速するものである。変速制御手段９ａによる変速制御は、図５を用いて上述したものと同様であるので、詳しい説明は省略するが概要を述べると次の通りである。

すなわち、図５に示す等燃費マップＡ、最大トルク線図Ｂ及び等馬力線図Ｃを用い、等馬力線図Ｃ上のギア段の中から最大トルクが必要トルクよりも大きいものを選定し、これらの中から燃料消費率が最小のギア段を目標ギア段として特定し、この目標ギア段に変速する。これにより、車両が失速しない範囲で、燃料消費率が最も小さくなるギア段に変速される。

変速禁止手段９ｂは、変速機３の出力軸に設けられた車速センサ等によって車両の減速を検知したとき、減速を止めて現在の車速を維持するために必要な必要トルクを、図６に示すように現在出力しているトルクＴに車両を減速させないための不足分のトルクＴ’を加えて求め、この必要トルク（Ｔ＋Ｔ’）が現エンジン回転速度における最大トルクＴｍより小さいとき、上記変速禁止手段９ａによる変速を禁止するものである。

これら変速制御手段９ａ及び変速禁止手段９ｂによれば、通常の平坦路においては、変速制御手段９ａによって現在の車速を維持しつつ失速しない範囲で燃費が最も良いギア段に変速制御される。また、緩やかな登坂路等において車両が失速する状況においては、車速を維持するために必要な必要トルク（Ｔ＋Ｔ’）が現エンジン回転速度における最大トルクＴｍより小さければ変速が禁止されるので、車両の減速時においてドライブフィーリングを悪化させるシフトダウンを禁止できる。

すなわち、仮に変速禁止手段９ｂがなければ、図６に示すように上記必要トルク（Ｔ＋Ｔ’）に基づいて描かれる等馬力線図Ｃ’上においては現ギア段よりも一段低速側のギア段の方が燃料消費率が低いので一段シフトダウンされて車速が維持されるが、このシフトダウン及び車速の維持が登坂路で変速後にアクセルペダルで車速を一定に又は微妙に加速・減速しようとしたときの一時的な車両失速時になされると、ドライブフィーリングが悪化してしまう。

本実施形態では、変速禁止手段９ｂを備えているので、上記車両失速時に、アクセルペダルを踏み増せば車速を回復できる状況（必要トルク（Ｔ＋Ｔ’）が最大トルクＴｍより小さい状況）であれば、シフトダウンが禁止される。よって、頻繁なシフトダウンが防止されると共に、運転者の意思（アクセルペダルの踏み込み加減）に応じた車速の調節が可能となり、ドライブフィーリングが向上する。

低燃費モードにおける変速制御手段９ａ及び変速禁止手段９ｂによる変速制御を図２〜図４を用いて説明する。

図２は変速対象ギア段の決定についてのフローチャートである。

ステップＳ１では、車両が減速しているか否かを、変速機３の出力軸に設けた車速センサ等によって判断する。ノーなら即ち車両が加速中又は等速走行中ならば、ステップＳ２に向かい、変速対象ギア段が現ギア段〜最高ギア段とされ、シフトアップとなるギア段が選ばれる。イエスなら即ち車両が減速中ならば、ステップＳ３に向かい、変速対象ギア段が発進ギア段〜現ギア段とされ、シフトダウンとなるギア段が選ばれる。

図３は変速禁止手段９ｂを作動されるためのフラグの決定についてのフローチャートである。

ステップＳ１１では、車両が減速（失速）しているか否かを判断する。ノーならば即ち車両が加速中又は等速走行中ならば、車両の駆動力が登坂路等の走行抵抗に打ち勝って又は釣り合った状態となっているので、車速を維持するためのシフトダウンは必要ない。よって、ステップＳ１５に向かいフラグがオフされる。

イエスなら即ち車両が減速中ならば、車両の駆動力よりも登坂路等による走行抵抗の方が大きくなった状態となって失速しているので、車速を維持するためのシフトダウンが必要となる。この場合、ステップＳ１２に向かう。

ステップＳ１２では、車両の減速（失速）を止めて現在の車速を維持するために必要な必要トルクを、現在出力している現在出力トルクＴに失速を回復するための失速分トルクＴ’を加えて算出する。

ステップＳ１３では、必要トルク（Ｔ＋Ｔ’）が現エンジン回転速度の最大トルクＴｍ未満か判断する。イエスなら、即ち必要トルク（Ｔ＋Ｔ’）が最大トルクＴｍ未満であれば、アクセルペダルを踏み込めば車両の失速を回復できるので、ステップＳ１４に向かいフラグをオンし、変速禁止手段９ｂの作動が許可される。すると、変速制御手段９ａによる変速制御が禁止され、現ギア段のまま運転されることになる。

ステップＳ１３でノーならば、即ち必要トルク（Ｔ＋Ｔ’）が最大トルクＴｍ以上であれば、アクセルペダルを踏み込んでも車両の失速を回復できないので、ステップＳ１５に向かいフラグをオフし、変速禁止手段９ｂの作動が禁止される。すると、変速制御手段９ａによって、車両が失速しない範囲で最も燃料消費率が小さいギア段に変速される。

図４は目標ギア段の決定についてのフローチャートである。

ステップＳ２１では、図２のステップＳ２、Ｓ３で求めた変速対象ギア段での燃料消費率を求める。ステップＳ２２では、上記フラグがオンか判断する。イエスなら、即ち変速禁止手段９ｂの作動が許可されていれば、ステップＳ２３に向かい、現ギア段での燃料消費率を仮想的に最小値とする。ステップＳ２４では、燃料消費率が最小となるギア段が複数段あるか判断する。ステップＳ２３で現ギア段の燃料消費率を最小値としているのでステップＳ２４ではノーとなり、ステップＳ２６に向かう。ステップＳ２６では、目標ギア段を燃料消費率最小のギア段、すなわちステップＳ２３で燃費が最小とされた現ギア段にする。よって、現ギア段から変速がなされない。

このように、ステップＳ２２がイエスの場合、変速禁止手段９ｂの作動が許可され、緩やかな登坂路等における車両失速時に、アクセルペダルを踏み増せば車速を回復できる状況（必要トルクが最大トルクより小さい状況）であれば、シフトダウンが禁止される。よって、頻繁なシフトダウンが防止されると共に、運転者の意思（アクセルペダルの踏み込み加減）に応じた車速の調節が可能となり、ドライブフィーリングが向上する。図４では、ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２６が変速禁止手段９ｂを構成する。

ステップＳ２２でノーならば、即ちフラグがオフならば、ステップＳ２３をバイパスしてステップＳ２４に向かう。そして、燃料消費率が最小となるギア段が複数段あるか判断し、イエスならばステップＳ２５に向かい、燃費最小のギア段のうち最も高速側のギア段が目標ギア段とされ、ノーならばステップＳ２６に向かい、燃費最小のギア段が目標ギア段とされる。

このように、ステップＳ２２でノーの場合、現ギア段での燃費を最小とするステップＳ２３をバイパスしているので、変速禁止手段９ｂの作動が禁止されることになり、変速制御手段９ａによる通常の低燃費モードの変速制御がなされる。これにより、車両が失速しない範囲で燃費が最も良いギア段が目標ギア段となり、このギア段に変速制御される。図４では、ステップＳ２１、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６が変速制御手段９ａを構成する。

なお、ＴＭＣＵ９は、常に低燃費モードに従って変速を行うものに限定されない。例えば、通常時には、エンジン回転速度とアクセル開度に基づいて各ギア段の範囲を定めたマップに基づき変速機３を変速制御し、所定の条件が成立したとき（例えば運転者が低燃費モードのスイッチをオンしたとき等）のみ低燃費モードに従った変速制御を行うものでもよい。

本発明の実施例に係る自動変速制御装置の概略図である。 変速対象ギア段の決定についてのフローチャートである。 フラグの決定についてのフローチャートである。 目標ギア段の決定についてのフローチャートである。 等燃費マップＡ、最大トルク線図Ｂ及び等馬力線図Ｃを示す図である。 問題となるシフトダウンを示す説明図である。

符号の説明

１ エンジン
２ クラッチ
３ 変速機
５ アクセルペダル
６ ＥＣＵ
７ エンジン回転センサ
８ アクセルペダル開度センサ
９ ＴＭＣＵ
９ａ、Ｓ２１、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６ 変速制御手段
９ｂ、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２６ 変速禁止手段
Ｎ 現ギア段
Ａ 等燃費マップ
Ｂ 最大トルク線図
Ｃ 等馬力線図

Claims (2)

1. 車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さいと判断されるギア段に変速する変速制御手段と、
   この変速制御手段による変速を禁止する変速禁止手段とを備え、
   アクセルペダルがオンの状態で車両の減速を検知したとき、この減速を止めて現在の車速を維持するために必要な必要トルクを、現在出力しているトルクに車両を減速させないための不足分のトルクを加えて求める自動変速制御装置であって、
   上記変速制御手段の作動時に、
   上記必要トルクが現エンジン回転速度における最大トルクより小さいとき、上記変速禁止手段を作動して上記変速制御手段による変速を禁止し、
   上記必要トルクが現エンジン回転速度における最大トルク以上のとき、上記変速制御手段によるシフトダウンを行う
   ことを特徴とする自動変速制御装置。
2. 車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さいと判断されるギア段に変速する変速制御手段と、
   車両の減速を検知したとき、
   減速を止めて現在の車速を維持するために必要な必要トルクを、現在出力しているトルクに車両を減速させないための不足分のトルクを加えて求め、
   この必要トルクが現エンジン回転速度における最大トルクより小さいとき、現ギア段の燃料消費率を仮想的に最小値に置換し、
   上記変速制御手段により現ギア段をホールドする変速禁止手段とを備えたことを特徴とする自動変速制御装置。
   

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