JP5045767B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動変速機に駆動力を伝達する内燃機関を搭載した車両の制御装置に関する。

一般に、手動変速機を搭載した車両は、手動クラッチ（以下単にクラッチともいう）を備えており、内燃機関としてのエンジンから出力された回転がクラッチを介して手動変速機を構成する変速機構に伝達されるようになっている。

このような車両に搭載されるクラッチとしては、乾式単板式の摩擦クラッチが採用されており、クラッチペダルの操作に応じてエンジンの出力軸に接続されたフライホイールと変速機構の入力軸に接続されたクラッチディスクを係合あるいは解放することにより、エンジンから出力される回転を変速機構に伝達する伝達状態と当該回転を遮断する遮断状態との間で切り替えることが可能になっている。

また、変速機構は、一般に、常時噛み合い式や同期噛み合い式手動変速機により構成されている。このような変速機構は、インプット側メインシャフトと、アウトプット側メインシャフトと、カウンターシャフトと、カウンターシャフトおよびアウトプット側メインシャフト上に配置される複数のギヤを備えている。このカウンターシャフトに設置されたそれぞれのギヤとアウトプット側メインシャフトに設置されたそれぞれのギヤは、常時噛み合う複数のギヤ対を構成している。また、アウトプット側メインシャフトに設けられたギヤは、当該シャフト上で空転できるようになっており、これらのギヤの側面にはそれぞれスリーブが設けられている。そして、スリーブが、軸方向に移動しギヤと係合すると、このギヤは、選択されたギヤとしてアウトプット側メインシャフトに固定されるようになっている。また、シフトレバーは、コントロールシャフトに接続され、シフトレバーの操作に応じて複数のシフトフォークのうち何れかのシフトフォークが選択されるようになっている。

このとき、選択されたシフトフォークに接続されたスリーブがアウトプット側メインシャフトの軸方向に移動させられギヤと係合するようになっている。このため、シフトレバーの操作に応じて、インプット側メインシャフトを構成する入力軸から入力された回転をカウンターシャフトを介してアウトプット側メインシャフトを構成する出力軸に伝達するギヤ対が選択的に切り替わることにより、所望の変速段が形成されるようになっている。

このような手動変速機および手動クラッチを備えた車両における発進時の操作について説明すると、まず運転者はクラッチペダルを踏み込んでクラッチを伝達状態から遮断状態に移行するよう操作した後に、変速機構が１速段を形成するようシフトレバーを操作する。そして、アクセルペダルを踏み込んでエンジン回転速度を上昇させながら、クラッチペダルを徐々に戻してクラッチを遮断状態から伝達状態に徐々に移行するよう操作し、エンジンからの駆動力が変速機構を介して駆動輪に伝達される。この時、運転者は、クラッチペダルの操作と併せて、アクセルペダルを踏み込んでエンジンの回転速度を上昇させて、当該エンジン回転速度に対応するエンジントルクとクラッチ操作に応じたクラッチトルクとを調和させることにより、円滑な運転が可能になっている。

このような手動変速機を備えた車両にあっては、発進時において、前述したようなクラッチペダルの操作とアクセルペダルの操作との調和が必要となるが、この調和させる操作は、すべての運転者にとって容易に行い得ることではない。例えば、発進時において、クラッチが係合を開始する前にアクセルペダルを強く踏み込むと、エンジンの回転速度が必要以上に上昇し、燃費が悪化したり、クラッチに大きな熱負荷を与えクラッチの早期摩耗を生じる虞がある。

このような手動変速機を搭載した車両において、車両が発進を開始した際にエンジン回転数の上限を設定する車両の制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された車両の制御装置は、手動変速機および手動クラッチを備えた車両に搭載されるエンジンを制御するようになっており、車両が前進を開始し、かつ、車速が所定値以下である場合において、車速に応じてエンジン回転数の上限値を設定しエンジンの出力を上限値以下となるよう制御する制御ユニットを備えている。

これにより、特許文献１に開示された車両の制御装置は、例えば発進時にエンジン回転数が所定値を超えた場合にはエンジンの出力トルクを減少させエンジン回転数を所定値以下とするようエンジンを制御するので、発進時にクラッチに大きな熱負荷がかかることを防止してクラッチの早期摩耗を防止することができる。

特開２００７−５２２３７８号公報

しかしながら、上述のような従来の車両の制御装置にあっては、車両が前進を開始したことを条件としてエンジン回転数を制限するようになっているものの、アクセルペダルが踏み込まれてからクラッチが係合状態に移行するまでの間である車両の前進開始前にエンジン回転数を制限するようなものではなかった。そのため、車両の前進開始前にアクセルペダルが必要以上に踏み込まれると、エンジン回転数が急激に上昇し、燃費が悪化する場合があった。さらには、エンジン回転数の上限値が一律に定まっているため、例えば登坂道における発進時や急発進時など運転者が通常より高いエンジントルクを要求した場合においても、エンジン回転数が制限されてしまい、運転者が所望する車両の発進ができない場合があった。

したがって、このような特許文献１に記載のものは、燃費を十分に向上できないばかりか、車両の発進に対する運転者の意図が反映されない可能性があるという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、手動変速機を備えた車両において、燃費を向上できるとともに車両の発進に対する運転者の意図を反映させることができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両の制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関と駆動輪の間の動力を遮断する遮断状態と伝達する伝達状態とに切り替え可能な切替手段を備えた車両の制御装置であって、運転者の加速意図を判断する加速意図判断手段と、前記切替手段が前記遮断状態であるか前記伝達状態であるかを検出する状態検出手段と、前記車両の停止中、かつ、前記切替手段が前記遮断状態である場合に、前記加速意図判断手段により検出された加速意図が大きいほど前記内燃機関の出力に対する上限値を大きくする上限値設定手段と、を備えることを特徴とする。

この構成により、車両の発進時において内燃機関の出力の上限値が設定されるので、アクセルペダルの操作により不要に内燃機関の出力が上昇することを防止し燃費を向上できる。また、運転者の加速意図が大きい場合に過度に内燃機関の出力の上限値が低く設定されることを防止できる。結果として、燃費を向上できるとともに車両の発進に対する運転者の意図を反映させることができる。

また、上記（１）に記載の車両の制御装置において、（２）前記内燃機関の出力を増減させるアクセルペダルを有し、前記加速意図判断手段は、前記アクセルペダルの操作量に基づいて前記加速意図を判断することを特徴とする。

この構成により、アクセルペダルの操作量に基づいて運転者の加速意図を的確に判断し、内燃機関の出力の上限値を設定することができる。

また、上記（２）に記載の車両の制御装置において、（３）前記加速意図判断手段は、前記アクセルペダルの操作速度が大きいほど前記加速意図が大きいと判断することを特徴とする。

この構成により、アクセルペダルの操作速度に基づいて運転者の加速意図を的確に判断し、内燃機関の出力の上限値を設定することができる。

また、上記（２）または（３）に記載の車両の制御装置において、（４）前記加速意図判断手段は、前記アクセルペダルが操作されている時間が長いほど前記加速意図が大きいと判断することを特徴とする。

この構成により、アクセルペダルの操作時間に基づいて運転者の加速意図を的確に判断し、内燃機関の出力の上限値を設定することができる。

また、上記（１）に記載の車両の制御装置において、（５）車両の運転モードを運転者により選択可能な選択手段を備え、前記加速意図判断手段は、前記運転モードに基づいて前記加速意図を判断することを特徴とする。

この構成により、車両の運転モードに基づいて運転者の加速意図を的確に判断し、内燃機関の出力の上限値を設定することができる。

また、上記（２）から（４）に記載の車両の制御装置において、（６）前記内燃機関に吸入される空気量を調節する吸入空気量調節手段と、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、を備え、前記上限値設定手段は、前記内燃機関の出力に対する上限値として前記機関回転数の上限値を設定し、前記吸入空気量調節手段は、前記機関回転数検出手段により検出された機関回転数が前記上限値設定手段により設定された上限値以下となるよう前記吸入空気量を調節することを特徴とする。

この構成により、上限値設定手段により機関回転数の上限値が設定されると、吸入空気量を調節することによって機関回転数を上限値以下に低下させ燃費を向上できる。

また、上記（６）に記載の車両の制御装置において、（７）前記上限値設定手段により設定された上限値を補正する上限値補正手段を備え、前記上限値補正手段は、前記アクセルペダルの操作速度に応じた補正量により前記上限値を補正することを特徴とする。

この構成により、運転者の要求駆動力に応じてアクセルペダルの操作速度が変化するので、機関回転数の上限値をアクセルペダルの操作速度に応じて補正することにより運転者の加速意図をより反映させることが可能となる。

また、上記（７）に記載の車両の制御装置において、（８）前記上限値補正手段は、前記アクセルペダルが操作され始めてから所定時間経過後に、前記上限値の補正を終了することを特徴とする。

この構成により、アクセルペダルが踏み込まれてから所定時間が経過すると、切替手段が遮断状態から伝達状態に移行を開始しており機関回転数が急激に変化する可能性が低下しているので、通常発進時における上限値の設定に移行し、車両の適切な加速を実現できる。

また、上記（７）に記載の車両の制御装置において、（９）前記手動変速機の入力軸の回転数を検出する入力軸回転数検出手段を備え、前記上限値補正手段は、前記入力軸回転数検出手段により前記入力軸の回転が検出されたときに、前記上限値の補正を終了することを特徴とする。

この構成により、手動変速機の入力軸が回転を始めた場合には、切替手段が遮断状態から伝達状態に移行を開始しており機関回転数が急激に変化する可能性が低下しているので、通常発進時における上限値の設定に移行し、車両の適切な加速を実現できる。

また、上記（７）に記載の車両の制御装置において、（１０）前記上限値補正手段は、前記車両の速度が上昇を開始したときに、前記上限値の補正を終了することを特徴とする。

この構成により、車両の速度が上昇を開始した場合には、切替手段が遮断状態から伝達状態に移行を開始しており機関回転数が急激に変化する可能性が低下しているので、通常発進時における上限値の設定に移行し、車両の適切な加速を実現できる。

また、上記（７）に記載の車両の制御装置において、（１１）前記上限値補正手段は、前記切替手段が前記遮断状態から前記伝達状態に移行を開始したことを前記状態検出手段が検出したときに、前記上限値の補正を終了することを特徴とする。

この構成により、切替手段が遮断状態から伝達状態に移行を開始すると機関回転数が急激に変化する可能性が低下するので、通常発進時における上限値の設定に移行し、車両の適切な加速を実現できる。

また、上記（７）から（１１）に記載の車両の制御装置において、（１２）前記上限値補正手段は、前記上限値の補正を終了する場合に、前記補正量の絶対値を所定の割合で減少することを特徴とする。

この構成により、上限値が急激に変化することを防止できるので、運転者に違和感を与えることなく上限値の補正を終了することができる。

また、上記（６）から（１２）に記載の車両の制御装置において、（１３）前記上限値設定手段は、前記車両の速度が所定値以上となったときに、前記上限値の設定を終了することを特徴とする。

この構成により、切替手段が伝達状態となり機関回転数が急激に変化する可能性が低下した場合には、上限値の設定を終了し車両の適切な加速を実現できる。

また、上記（６）から（１３）に記載の車両の制御装置において、（１４）前記上限値設定手段は、前記上限値を設定した後に前記アクセルペダルの操作量が増加した場合には、前記上限値を増加させることを特徴とする。

この構成により、運転者による加速要求が高まりアクセルペダルの操作量が増加した場合には、上限値を増加させることにより要求駆動力が抑制されることを防止できる。

本発明によれば、手動変速機を備えた車両において、燃費を向上できるとともに車両の発進に対する運転者の意図を反映させることができる。

本発明の実施の形態に係る車両に搭載されるパワートレーンの概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ機構の断面図である。 本発明の実施の形態に係るノーマル上限回転数設定マップを示す図である。 本発明の実施の形態に係る補正量設定マップを示す図である。 本発明の実施の形態に係る上限回転数制限制御のタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施の形態に係る上限回転数制限制御を示すフロー図である。 本発明の実施の形態に係る上限回転数制限制御の別の例におけるタイミングチャートを示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るエンジン１１の制御装置について、図１ないし図６を参照して説明する。
まず、構成について説明する。

図１に示すように、車両１に搭載されるパワートレーンは、主として、内燃機関としてのエンジン１１と、運転者の操作により変速を実現可能な手動変速機１２と、エンジン１１から手動変速機１２へのトルクの伝達を遮断可能なクラッチ機構１３と、を備えている。

エンジン１１は、略筒状のシリンダが複数形成されるとともにエンジンマウントを介して車体に固定されたシリンダブロックと、軸線方向の摺動が可能となるよう各シリンダに収納されたピストンと、シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、シリンダヘッドに形成された吸気ポート１７および排気ポート１８の開閉をそれぞれ切り替える吸気弁および排気弁とを有している。また、シリンダブロックとシリンダヘッドとピストンとによって、燃焼室１９が画成されている。なお、本実施の形態においては、４気筒のガソリンエンジンを例に説明する。

吸気ポート１７は、吸気マニホールド２１およびサージタンク２２を介して吸気管２３に連結されている。吸気管２３の空気吸入口には、エアクリーナ２４が設置されている。また、吸気管２３には、スロットル弁２５を有する電子スロットル装置２６が設置されている。また、排気ポート１８は、排気マニホールド２７を介して排気管２８に連結されている。

各吸気ポート１７の近傍には、燃料を噴射するためのインジェクタ２９が設置されている。また、各燃焼室１９の上方には、ガソリンと空気との混合気に着火するための点火プラグ１６が設置されている。

エンジン１１は、さらに、出力軸としてのクランクシャフト３２を有しており、クラッチ機構１３を介して手動変速機１２の入力軸を構成するインプットシャフト３３に接続されている。切替手段としてのクラッチ機構１３は、クランクシャフト３２の回転をインプットシャフト３３に伝達する伝達状態と、インプットシャフト３３への伝達を遮断する遮断状態との間で切り替わるようになっている。このクラッチ機構１３における伝達状態と遮断状態との間の状態の遷移は、運転者により操作されるクラッチペダル３５の踏み込み位置、すなわちクラッチストロークＣｓに対応しており、クラッチペダル３５が踏み込まれていない状態では、クラッチ機構１３は伝達状態となり、クランクシャフト３２の回転がインプットシャフト３３に伝達される。一方、クラッチペダル３５が踏み込まれている状態では、クラッチ機構１３は遮断状態となり、クランクシャフト３２からインプットシャフト３３への回転の伝達が遮断される。

手動変速機１２は、互いに異なる変速比を有する複数の歯車列のいずれかによりインプットシャフト３３の回転を減速し、アウトプットシャフト３６を回転するようになっている。また、手動変速機１２は、運転者によるシフトレバー３７の操作に応じて、インプットシャフト３３とアウトプットシャフト３６との間の動力伝達経路が切り替えられ、この伝達経路に応じた速度比が設定されるようになっている。

シフトレバー３７は、手動変速機１２におけるインプットシャフト３３とアウトプットシャフト３６との間の動力の伝達を遮断するためのニュートラルポジションと、インプットシャフト３３とアウトプットシャフト３６との回転方向を互いに逆向きとし、車両１を後進させるためのリバースポジションと、手動変速機１２の所定の変速比と対応付けられた１速〜５速ポジションとをとるようになっている。

次に、本実施の形態におけるクラッチ機構１３の構成について、図２に示す断面図を参照して、説明する。
クラッチ機構１３は、いわゆる乾式単板式の摩擦クラッチにより構成されている。このクラッチ機構１３は、クランクシャフト３２と一体的に回転する円板形状のフライホイール４２と、インプットシャフト３３と一体回転するクラッチディスク４３と、クラッチディスク４３をフライホイール４２側に押圧する円環状のプレッシャープレート４４と、プレッシャープレート４４に押圧力を与える円盤状のダイヤフラムスプリング４５と、フライホイール４２と一体回転するクラッチカバー４６と、を備えている。

フライホイール４２は、クランクシャフト３２を介して、エンジン１１から出力されたトルクにより回転されるようになっている。クラッチディスク４３、プレッシャープレート４４、およびダイヤフラムスプリング４５は、フライホイール４２とクラッチカバー４６との間に軸線が一致するように収容されている。

また、クラッチディスク４３は、インプットシャフト３３にスプライン嵌合されている。このため、クラッチディスク４３は、インプットシャフト３３と一体回転しつつ、インプットシャフト３３の軸方向へ移動可能となっている。

プレッシャープレート４４は、ダイヤフラムスプリング４５の円環状の外周部４５ａに当接し、ダイヤフラムスプリング４５によってフライホイール４２側へ押圧されている。この押圧により、プレッシャープレート４４がクラッチディスク４３を押圧し、クラッチディスク４３とフライホイール４２との間で摩擦力が発生する。この摩擦力により、フライホイール４２とクラッチディスク４３とが係合、つまりクラッチが接続された状態となり、フライホイール４２とクラッチディスク４３とが、一体となって回転する。このようにして、エンジン１１から手動変速機１２への動力伝達が行われる。

ダイヤフラムスプリング４５は、中央部を盛り上げた円盤形状をしており、円環状の外周部４５ａの内周側に、中心に向かう複数の舌片状のレバーを形成した構造となっている。このダイヤフラムスプリング４５の中央部にあたる舌片状のレバーの先端を、中央部４５ｂとし、円環状の外周部４５ａと舌片状のレバーとの境目付近を、支持部４５ｃとする。このように、ダイヤフラムスプリング４５は、中央部４５ｂが盛り上がった構造となっているため、皿バネとして機能する。

ダイヤフラムスプリング４５は、支持部４５ｃがクラッチカバー４６の端部４６ａに狭持され、外周部４５ａがプレッシャープレート４４に当接し、中央部４５ｂがレリーズスリーブ５５の先端に当接している。

クラッチペダル３５（図１参照）の近傍には図示しないマスターシリンダが設けられている。このマスターシリンダはピストンと液室とにより構成されており、そのピストンの先端がクラッチペダル３５に連結されている。マスターシリンダは、クラッチペダル３５の操作に伴い、そのピストンがシリンダ部に対して出没するようになっている。

また、レリーズフォーク５４の近傍にはレリーズシリンダ５２が設けられている。このレリーズシリンダ５２はピストンと液室とにより構成されており、そのピストンの先端がレリーズフォーク５４の端部（図２の上端部）に連結されている。

マスターシリンダのシリンダ部とレリーズシリンダ５２のシリンダ部とはクラッチ配管５３を介して連通されている。そして、マスターシリンダのシリンダ部、レリーズシリンダ５２のシリンダ部、およびクラッチ配管５３の内部にはクラッチ液が充填されている。

図１に戻り、手動変速機１２のアウトプットシャフト３６は、プロペラシャフト５６、ディファレンシャルギヤ５７およびドライブシャフト５８を介して、左右の駆動輪５９に接続されている。

車両１は、さらに車両１の制御装置を構成するエンジン制御装置１００を搭載している。エンジン制御装置１００は、公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成されている。エンジン制御装置１００は、エンジン１１から出力されるトルクの大きさを制御するようになっている。

エンジン制御装置１００は、双方向性バスを介して互いに接続されているＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入力ポート、および出力ポート等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムおよびマップに従って信号処理を行うことにより、エンジン１１の出力制御などを実行するようになっている。出力ポートから出力された信号は、Ａ／Ｄ変換器を介して図示しないアクチュエータなどに送信されるようになっている。

また、エンジン制御装置１００は、後述する各センサから入力される信号に基づいて、電子スロットル装置２６のスロットル弁２５の開度、インジェクタ２９における燃料噴射量やタイミング、点火プラグ１６における点火時期などを制御するようになっている。

車両１は、さらに、エンジン回転数センサ４０と、入力軸回転数センサ６４と、車速センサ６５と、車両１の速度を表す車速計６８と、を備えている。

エンジン回転数センサ４０は、クランクシャフト３２の回転数を表す信号をエンジン制御装置１００に出力するようになっており、エンジン制御装置１００は、この信号に基づいてエンジン１１の実機関回転数Ｎｅｒｅａｌを検出するようになっている。したがって、エンジン回転数センサ４０およびエンジン制御装置１００は、機関回転数検出手段を構成する。

車速センサ６５は、手動変速機１２のアウトプットシャフト３６の回転数を表す信号をエンジン制御装置１００に出力するようになっており、エンジン制御装置１００は、この信号に基づいて車速Ｖを算出するようになっている。したがって、車速センサ６５およびエンジン制御装置１００は、速度検出手段を構成する。

入力軸回転数センサ６４は、手動変速機１２のインプットシャフト３３の回転数を表す信号をエンジン制御装置１００に出力するようになっている。したがって、入力軸回転数センサ６４およびエンジン制御装置１００は、入力軸回転数検出手段を構成する。

また、車両１は、アクセルペダル６１と、アクセル開度センサ６２とを備えている。アクセル開度センサ６２は、例えばホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されており、アクセルペダル６１が運転者により操作されると、アクセルペダル６１の位置を示すアクセル開度Ａｐｅｄａｌを表す信号をエンジン制御装置１００に出力するようになっている。エンジン制御装置１００は、アクセル開度Ａｐｅｄａｌに応じた要求トルク量Ｔｅをエンジン１１に生成させるよう、電子スロットル装置２６のスロットル弁２５の開度、インジェクタ２９における燃料噴射のタイミングおよび点火プラグ１６における点火時期を制御するようになっている。

また、車両１は、クラッチペダルスイッチ６３を備えている。クラッチペダルスイッチ６３は、クラッチペダル３５のクラッチストロークＣｓが最小の０［％］の位置にあるか否かを検知する第１のセンサおよびクラッチストロークＣｓが最大の１００［％］となる位置にあるか否かを検知する第２のセンサを有している。クラッチペダルスイッチ６３は、運転者によりクラッチペダル３５が最大限に踏み込まれている場合には、エンジン制御装置１００にＣｓ_ＭＡＸ＝ＯＮを表す信号を送信し、クラッチペダル３５が踏み込まれていない場合には、エンジン制御装置１００にＣｓ_０＝ＯＮを表す信号を送信するようになっている。また、クラッチストロークＣｓが最小の位置でも最大の位置でもない場合には、Ｃｓ_ＭＡＸ＝ＯＦＦを表す信号およびＣｓ_０＝ＯＦＦを表す信号をエンジン制御装置１００に送信するようになっている。したがって、クラッチペダルスイッチ６３およびエンジン制御装置１００は、クラッチ機構が遮断状態であるか伝達状態であるかを検出する状態検出手段を構成する。

以下、本発明の実施の形態に係るエンジン制御装置１００の特徴的な構成について説明する。
エンジン制御装置１００は、車両１の発進時において、運転者の加速意図に応じてエンジン１１の出力に対する上限値を設定するようになっている。本実施の形態においてには、エンジン制御装置１００は、アクセルペダル６１の操作量、操作速度および操作時間に基づいて運転者の加速意図を判断するとともに、エンジン１１の出力に対する上限値として実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが上限値以下となるようエンジン１１を制御する上限回転数制限制御を実行するようになっている。つまり、エンジン制御装置１００は、本発明に係る加速意図判断手段を構成する。

車両１の発進時には、例えば、運転者による車両１に対する加速意図が大きいほど、アクセルペダル６１の踏み込み量、すなわちアクセル開度Ａｐｅｄａｌが大きくなる。したがって、エンジン制御装置１００は、上限回転数の基本値を表すノーマル上限回転数Ｎｅｏを、Ａｐｅｄａｌが大きいほど高く設定するようになっている。ここで、車両１の発進時とは、車速Ｖが所定値以下であり、かつ、クラッチペダル３５が最大限に踏み込まれている状態をいう。なお、車両１の発進時において、車速Ｖは通常０であるが、降坂路発進時に運転者によってブレーキペダルが解放された際に車両１が到達し得る車速を考慮して所定値を予め設定し、ＲＯＭに記憶しておくようにする。

ノーマル上限回転数Ｎｅｏは、図３に示すように、アクセル開度Ａｐｅｄａｌの最小値であるＡｐｅｄａｌｍｉｎの場合に設定される値Ｎｅｏ_１と、アクセル開度Ａｐｅｄａｌの最大値であるＡｐｅｄａｌｍａｘの場合に設定されるＮｅｏ_２との間で、アクセル開度に比例して増大するよう、予めノーマル上限回転数設定マップとしてＲＯＭに記憶されている。なお、アクセル開度Ａｐｅｄａｌとノーマル上限回転数Ｎｅｏとの対応は、図３に示す比例関係に限定されず、Ａｐｅｄａｌが大きい場合には小さい場合と比較してノーマル上限回転数Ｎｅｏが大きく設定されていればよい。

また、エンジン制御装置１００は、アクセル開度Ａｐｅｄａｌの単位時間当たりの変化量、すなわち変化速度を表すΔＡｐｅｄａｌを算出し、このアクセル開度の変化量ΔＡｐｅｄａｌの大きさに応じてノーマル上限回転数Ｎｅｏに対する補正量ΔＮｅを算出するようになっている。

一般に、運転者による車両１に対する加速意図が大きいほど、アクセルペダル６１の踏み込み速度、すなわちアクセル開度の単位時間当たりの変化量ΔＡｐｅｄａｌは大きくなる。したがって、ノーマル上限回転数Ｎｅｏに対する補正量ΔＮｅは、ΔＡｐｅｄａｌが大きいほど高く設定されるようになっている。

補正量ΔＮｅは、図４に示すように、ΔＡｐｅｄａｌが最小値付近であり燃費優先時に対応する補正量−ΔＮｅと、ΔＡｐｅｄａｌが最大値付近であり駆動力優先時に対応する補正量ΔＮｅとが設定されるとともに、ΔＡｐｅｄａｌが中央値付近の場合には、補正量が０となるよう設定されており、予め補正量設定マップとしてＲＯＭに記憶されている。したがって、エンジン制御装置１００は、アクセルペダルの操作速度に応じた補正量により上限値を補正する上限値補正手段を構成する。

ここで、図４においては、補正量ΔＮｅが、ΔＡｐｅｄａｌの最大値付近、中央値付近および最小値付近においてそれぞれ一定値をとる場合を示しているが、これに限定されず、補正量ΔＮｅがΔＡｐｅｄａｌに対し連続的に比例関係を有するようにしてもよい。また、運転者による加速意図が大きいほどアクセルペダル６１の踏み込まれる時間が長くなるので、エンジン制御装置１００は、上述のＡｐｅｄａｌやΔＡｐｅｄａｌのように、クラッチ機構１３の遮断状態においてアクセルペダル６１が踏まれている時間が長いほど、ノーマル上限回転数Ｎｅｏや補正量ΔＮｅを大きくするようにしてもよい。

また、エンジン制御装置１００は、ノーマル上限回転数Ｎｅｏを補正量ΔＮｅで補正することにより初期上限回転数Ｎｅｕｌを算出すると、エンジン１１の実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが初期上限回転数Ｎｅｕｌ以下となるようエンジン１１の出力制御を実行するようになっている。なお、上記ノーマル上限回転数Ｎｅｏ、補正量ΔＮｅ、初期上限回転数Ｎｅｕｌの算出は、発進が完了するまで繰り返し実行される。

また、エンジン制御装置１００は、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌを初期上限回転数Ｎｅｕｌ以下に制限するためのフィードバック制御を実行するようになっている。フィードバック制御において、エンジン制御装置１００は、エンジン回転数センサ４０から入力された信号により表される実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが、初期上限回転数Ｎｅｕｌを上回っているならば、電子スロットル装置２６を制御してスロットル弁２５の開度、すなわちスロットル開度ＴＨＡを所定値分ΔＴＨＡだけ下げるようになっている。そして、エンジン制御装置１００は、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌと初期上限回転数Ｎｅｕｌとの比較の結果、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌと初期上限回転数Ｎｅｕｌとが等しくなるまでスロットル弁２５の開度をΔＴＨＡずつ下げていくようになっている。したがって、スロットル弁２５およびエンジン制御装置１００は、機関回転数検出手段により検出された機関回転数が上限値設定手段により設定された上限値以下となるよう吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段を構成する。

なお、エンジン制御装置１００は、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌを低下させるために、インジェクタ２９における燃料噴射を停止するフューエルカットを実行することにより実機関回転数Ｎｅｒｅａｌを低下させてもよい。特に、スロットル弁を有さないディーゼルエンジンを備えた車両においては、フューエルカットを実行することにより実機関回転数Ｎｅｒｅａｌを低下させると好適である。

また、エンジン制御装置１００は、車両１が発進し始めたと判断した場合には、ノーマル上限回転数Ｎｅｏを補正する補正量ΔＮｅの絶対値を０に近づけることにより、初期上限回転数Ｎｅｕｌをノーマル上限回転数Ｎｅｏに近づけていくようになっている。

このとき、補正量ΔＮｅを所定の時間をかけて徐々に０に近づけるようにすることにより、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが急激に変化して運転者が違和感を覚えることがないようにする。つまり、本実施の形態に係るエンジン制御装置１００は、補正量の絶対値を所定の割合で減少する上限値補正手段を構成する。

なお、エンジン制御装置１００は、インプットシャフト３３の回転数が０より大きくなった場合、クラッチペダルスイッチ６３によりクラッチペダル３５が最大限に踏み込まれていないと判断された場合、あるいは車速センサ６５から入力される信号に基づき、車速Ｖが０より大きくなったと判断した場合などに、車両１が発進し始めたと判断し、補正量ΔＮｅを０に近づけ始めるようにしてもよい。

また、エンジン制御装置１００は、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが不要に上昇する可能性が低下した場合には、上限回転数制限制御を終了するようになっている。具体的には、エンジン制御装置１００は、車速Ｖが所定値Ｖｔｈｏ以上となった場合に実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが不要に上昇する可能性が低下したと判断し、上限回転数制限制御を終了するようになっている。所定値Ｖｔｈｏとしては、車両１の発進時にクラッチ機構１３が伝達状態になった際に車両１が通常到達している車速として予め実験的な測定により定められている。したがって、本実施の形態に係るエンジン制御装置１００は、速度検出手段により検出された車両の速度が所定値以上となったときに、上限値の設定を終了する上限値設定手段を構成する。

なお、エンジン制御装置１００は、車速Ｖが所定値Ｖｔｈｏ以上となった場合に代えて、クラッチ機構１３が伝達状態に完全に移行してから所定時間が経過した後に上限回転数制限制御を終了するようにしてもよい。この場合、クラッチペダルスイッチ６３から入力される信号に基づき、クラッチ機構１３が伝達状態に完全に移行したか否かを判断するようになっている。

次に、エンジン制御装置１００における上限回転数制限制御を図５に示すタイミングチャートを用いて説明する。なお、ここでは説明を簡略化するためにクラッチペダル３５の完全開放中における初期上限回転数Ｎｅｕｌの値を一定にする。

なお、実線８１および８２は、アクセル開度の単位時間当たりの変化量ΔＡｐｅｄａｌが最大の場合における実機関回転数および入力軸回転数の変化をそれぞれ表している。また、破線８３および８４は、アクセル開度の単位時間当たりの変化量ΔＡｐｅｄａｌが最小の場合における実機関回転数および入力軸回転数の変化をそれぞれ表している。なお、図５においては、実線８１と破線８３との比較を容易にするため、ノーマル上限回転数Ｎｅｏを互いに等しいものとして示している。

まず、時間Ｔ０において、運転者によりアクセルペダル６１が操作されると、エンジン１１の実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが上昇を開始する（実線８１および破線８３参照）。このとき、エンジン制御装置１００は、アクセル開度Ａｐｄｅｄａｌに基づいてノーマル上限回転数Ｎｅｏを算出する。また、エンジン制御装置１００は、アクセル開度の変化量ΔＡｐｅｄａｌに基づいて補正量ΔＮｅを算出する。

そして、エンジン制御装置１００は、時刻Ｔ１において、ノーマル上限回転数Ｎｅｏおよび補正量ΔＮｅから初期上限回転数Ｎｅｕｌを設定する。なお、図５においては、初期上限回転数Ｎｅｕｌの最大値をＮｅｏ＋ΔＮｅとし、最小値をＮｅｏ−ΔＮｅと表している。

次に、運転者によりクラッチペダル３５が戻されていき、時刻Ｔ２においてインプットシャフト３３が回転を始めると（実線８２参照）、エンジン制御装置１００は、補正量ΔＮｅを０に近づけ始め（実線８６参照）、時刻Ｔ４において補正量ΔＮｅを０とする。同様に、時刻Ｔ３においてインプットシャフト３３が回転を始めた場合にも（破線８４参照）、エンジン制御装置１００は、補正量ΔＮｅを０に近づけ始め（実線８７参照）、時刻Ｔ５において補正量ΔＮｅを０とする。

そして、エンジン制御装置１００は、車速センサ６５から入力される信号に基づき、車速Ｖが所定値Ｖｔｈｏ以上となったと判断すると、上限回転数制限制御を終了する。

次に、上限回転数制限制御の動作について図６を参照して説明する。なお、以下に説明する処理は、予めＲＯＭに記憶されているプログラムによって実現され、車速Ｖが０であり、クラッチペダル３５が最大限に踏み込まれていることを条件にＣＰＵによる実行が開始される。

図６に示すように、まず、エンジン制御装置１００は、アクセルペダル６１の踏み込み量、すなわちアクセル開度Ａｐｅｄａｌを算出する（ステップＳ１１）。

そして、エンジン制御装置１００は、算出したアクセル開度Ａｐｅｄａｌと、図３に示すノーマル上限回転数設定マップとに基づいて、ノーマル上限回転数Ｎｅｏを設定する（ステップＳ１２）。

次に、エンジン制御装置１００は、アクセル開度Ａｐｅｄａｌの単位時間当たりの変化量を表すΔＡｐｅｄａｌを算出し（ステップＳ１３）、このアクセル開度の変化量ΔＡｐｅｄａｌの大きさに応じてノーマル上限回転数Ｎｅｏに対する補正量ΔＮｅを算出する。そして、エンジン制御装置１００は、ノーマル上限回転数Ｎｅｏを補正量ΔＮｅで補正し、初期上限回転数Ｎｅｕｌを設定する（ステップＳ１４）。

なお、エンジン制御装置１００は、ステップＳ１４において初期上限回転数Ｎｅｕｌを設定した後、インプットシャフト３３が回転を開始したと判断した場合には、初期上限回転数Ｎｅｕｌがノーマル上限回転数Ｎｅｏに収束するよう上限回転数を変化させ始める。

次に、エンジン制御装置１００は、エンジン回転数センサ４０から入力される信号に基づいて実機関回転数Ｎｅｒｅａｌを検出する（ステップＳ１５）。

次に、エンジン制御装置１００は、ステップＳ１５において検出した実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが、ステップＳ１４において設定された初期上限回転数Ｎｅｕｌより大きいか否かを判断する（ステップＳ１６）。

エンジン制御装置１００は、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが初期上限回転数Ｎｅｕｌより大きいと判断した場合には、（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ステップＳ１７に移行し、スロットル開度ＴＨＡをΔＴＨＡ下げる。一方、エンジン制御装置１００は、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが初期上限回転数Ｎｅｕｌ以下であると判断した場合には、（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ１８に移行する。

次に、エンジン制御装置１００は、上限回転数の制限を終了するか否かを判断する（ステップＳ１８）。具体的には、エンジン制御装置１００は、車速Ｖが所定値以上となった場合に上限回転数の制限を終了すると判断する。

エンジン制御装置１００は、上限回転数の制限を終了すると判断した場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１９に移行し、アクセル開度Ａｐｅｄａｌに応じてスロットル開度ＴＨＡを制御する通常のエンジン制御に移行する。一方、エンジン制御装置１００は、上限回転数の制限を終了しないと判断した場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、ステップＳ１１に移行し、上限回転数制限制御を継続する。

以上のように、本実施の形態に係るエンジン制御装置１００は、車両１の発進時においてエンジン１１の出力の上限値が設定されるので、アクセルペダル６１の操作により不要にエンジン１１の出力が上昇することを防止し燃費を向上できる。また、運転者の加速意図が大きい場合に過度にエンジン１１の出力の上限値が低く設定されることを防止できる。結果として、燃費を向上できるとともに車両１の発進に対する運転者の意図を反映させることができる。

また、アクセルペダル６１の操作量、操作速度および操作時間に基づいて運転者の加速意図を的確に判断し、エンジン１１の出力の上限値を設定することができる。

また、エンジン制御装置１００は、機関回転数の上限値を設定すると、吸入空気量を調節することによって機関回転数を上限値以下に低下させ、燃費を向上できる。

また、エンジン制御装置１００は、運転者の要求駆動力に応じてアクセルペダル６１の操作量の変化速度が変化するので、機関回転数の上限値をアクセルペダル６１の操作量の変化速度に応じて補正することにより運転者の加速意図をより反映させることが可能となる。

また、エンジン制御装置１００は、上限値が急激に変化することを防止できるので、運転者に違和感を与えることなく上限値の補正を終了することができる。

また、エンジン制御装置１００は、クラッチ機構１３が駆動力の伝達状態に移行し機関回転数が急激に変化する可能性が低下した場合には、上限値の設定を終了し車両１の適切な加速を実現できる。

なお、以上の説明においては、初期上限回転数Ｎｅｕｌが設定されると、インプットシャフト３３が回転を開始するまで初期上限回転数Ｎｅｕｌを一定にする場合について説明した。しかしながら、エンジン制御装置１００は、以下に説明するように、アクセルペダル６１の踏み込み量の変化に応じて初期上限回転数Ｎｅｕｌを変化させ、運転者の加速に対する要求をより強く反映させるようにしてもよい。

例えば、図７に示すように、時刻Ｔ０においてアクセル開度Ａｐｅｄａｌが上昇し（実線８６参照）、時刻Ｔ１において初期上限回転数ＮｅｕｌがＮｅ_２と設定される（実線８７参照）。その後、所定の時刻Ｔ２が経過してもアクセルペダル６１が継続して徐々に踏み込まれ続けている場合には（実線８６参照）、運転者によるエンジン１１のトルク増大が要求されている可能性が高いため、エンジン制御装置１００は、初期上限回転数Ｎｅｕｌを所定の上昇率αでＮｅ_２からＮｅ_３まで上昇させる。なお、上限回転数Ｎｅ_３は、例えばエンジン１１の最高許容回転数の近傍に設定されている。また、初期上限回転数Ｎｅｕｌの上昇率αは、実機関回転数Ｎｅｒｅａｌが急激に上昇し運転者が期待した以上の急な発進となる可能性を防止するよう、予め実験的な測定により求められている。

また、初期上限回転数ＮｅｕｌがＮｅ_２より低いＮｅ_１であった場合においても（実線８８参照）、エンジン制御装置１００は、初期上限回転数Ｎｅｕｌを時刻Ｔ２から所定の上昇率αで上昇させる。

さらに、エンジン制御装置１００は、初期上限回転数ＮｅｕｌがＮｅ_２に設定された状態で、アクセルペダル６１が急激に踏み込まれた場合には、運転者による急激なトルク増大が要求されている可能性が高いので、時刻Ｔ２以降の初期上限回転数Ｎｅｕｌの上昇率をαよりも大きくする（実線８９参照）。

以上のように、エンジン制御装置１００は、運転者による要求駆動力が高まりアクセルペダル６１の操作量が増加した場合には、上限値を増加させることにより要求駆動力が抑制されることを防止できる。

なお、エンジン制御装置１００は、初期上限回転数Ｎｅｕｌを運転者のスイッチ操作に応じて変更するようにしてもよい。この場合、車両１は、スポーツモード、通常モードおよび燃費優先モードのいずれかを選択可能な選択手段としてのモードスイッチを備えるようにし、エンジン制御装置１００は、このモードスイッチから入力された信号がスポーツモードを表しているならば初期上限回転数Ｎｅｕｌを通常モードと比較して高くし、燃費優先モードを表しているならば初期上限回転数Ｎｅｕｌを通常モードと比較して低く設定するようにする。

また、上述の実施例では、制限するパラメータとしてエンジン回転数を用いたが、エンジントルク、燃料噴射量などのパラメータを用いてもよい。

以上説明したように、本発明に係る車両の制御装置は、手動変速機を備えた車両において、燃費を向上できるとともに車両の発進に対する運転者の意図を反映させることができるという効果を奏するものであり、手動変速機に駆動力を伝達する内燃機関を搭載した車両の制御装置に有用である。

１ 車両
１１ エンジン
１２ 手動変速機
１３ クラッチ機構
１６ 点火プラグ
１７ 吸気ポート
１８ 排気ポート
１９ 燃焼室
２１ 吸気マニホールド
２３ 吸気管
２５ スロットル弁
２６ 電子スロットル装置
２７ 排気マニホールド
２８ 排気管
２９ インジェクタ
３２ クランクシャフト
３３ インプットシャフト
３５ クラッチペダル
３６ アウトプットシャフト
３７ シフトレバー
４０ エンジン回転数センサ
４２ フライホイール
４３ クラッチディスク
４４ プレッシャープレート
４５ ダイヤフラムスプリング
４６ クラッチカバー
５２ レリーズシリンダ
５３ クラッチ配管
５６ プロペラシャフト
６１ アクセルペダル
６２ アクセル開度センサ
６３ クラッチペダルスイッチ
６５ 車速センサ
１００ エンジン制御装置

Claims (14)

1. 内燃機関と駆動輪の間の動力を遮断する遮断状態と伝達する伝達状態とに切り替え可能な切替手段を備えた車両の制御装置であって、
   運転者の加速意図を判断する加速意図判断手段と、
   前記切替手段が前記遮断状態であるか前記伝達状態であるかを検出する状態検出手段と、
   前記車両の停止中、かつ、前記切替手段が前記遮断状態である場合に、前記加速意図判断手段により検出された加速意図が大きいほど前記内燃機関の出力に対する上限値を大きくする上限値設定手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記内燃機関の出力を増減させるアクセルペダルを有し、
   前記加速意図判断手段は、前記アクセルペダルの操作量に基づいて前記加速意図を判断することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記加速意図判断手段は、前記アクセルペダルの操作速度が大きいほど前記加速意図が大きいと判断することを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記加速意図判断手段は、前記アクセルペダルが操作されている時間が長いほど前記加速意図が大きいと判断することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 車両の運転モードを運転者により選択可能な選択手段を備え、
   前記加速意図判断手段は、前記運転モードに基づいて前記加速意図を判断することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
6. 前記内燃機関に吸入される空気量を調節する吸入空気量調節手段と、
   前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、を備え、
   前記上限値設定手段は、前記内燃機関の出力に対する上限値として前記機関回転数の上限値を設定し、
   前記吸入空気量調節手段は、前記機関回転数検出手段により検出された機関回転数が前記上限値設定手段により設定された上限値以下となるよう前記吸入空気量を調節することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の車両の制御装置。
7. 前記上限値設定手段により設定された上限値を補正する上限値補正手段を備え、
   前記上限値補正手段は、前記アクセルペダルの操作速度に応じた補正量により前記上限値を補正することを特徴とする請求項６に記載の車両の制御装置。
8. 前記上限値補正手段は、前記アクセルペダルが操作され始めてから所定時間経過後に、前記上限値の補正を終了することを特徴とする請求項７に記載の車両の制御装置。
9. 前記手動変速機の入力軸の回転数を検出する入力軸回転数検出手段を備え、
   前記上限値補正手段は、前記入力軸回転数検出手段により前記入力軸の回転が検出されたときに、前記上限値の補正を終了することを特徴とする請求項７に記載の車両の制御装置。
10. 前記上限値補正手段は、前記車両の速度が上昇を開始したときに、前記上限値の補正を終了することを特徴とする請求項７に記載の車両の制御装置。
11. 前記上限値補正手段は、前記切替手段が前記遮断状態から前記伝達状態に移行を開始したことを前記状態検出手段が検出したときに、前記上限値の補正を終了することを特徴とする請求項７に記載の車両の制御装置。
12. 前記上限値補正手段は、前記上限値の補正を終了する場合に、前記補正量の絶対値を所定の割合で減少することを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか１の請求項に記載の車両の制御装置。
13. 前記上限値設定手段は、前記車両の速度が所定値以上となったときに、前記上限値の設定を終了することを特徴とする請求項６ないし請求項１２のいずれか１の請求項に記載の車両の制御装置。
14. 前記上限値設定手段は、前記上限値を設定した後に前記アクセルペダルの操作量が増加した場合には、前記上限値を増加させることを特徴とする請求項６ないし請求項１３のいずれか１の請求項に記載の車両の制御装置。

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