JP2000074201A - 車両の走行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の走行路面勾配を正確に推定して適切な
車両の走行制御（変速制御）を行う。 【解決手段】 エンジンの燃料消費量を検出してこの燃
料消費量からエンジンの出力トルクを求め、自動変速機
の変速比を検出するとともにこの検出変速比およびエン
ジン出力トルクに基づいて前記駆動輪の駆動トルクを求
め、車両の走行速度と駆動トルクとに基づいて車両が走
行する路面勾配を求め、このように検出した路面勾配と
走行速度に基づいて走行抵抗を求める。そして、運転者
の加速意志を示す指標を検出し、上記のように求めた走
行抵抗の下でエンジンの出力トルクを用いて運転者の加
速意志を示す指標に対応する加速度が得られるように自
動変速機の変速制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの出力を
自動変速機（特に、無段変速機構を有した自動変速機
等）を用いて変速して駆動輪に伝達して走行駆動を行う
ようになった車両において、この車両の走行路面勾配を
推定するとともにこの推定勾配を用いて車両の走行制御
を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動変速機、特に無段変速機構を有する
自動変速機の変速制御は、エンジンの吸気負圧とエンジ
ン回転速度とに基づいてエンジントルクを求め、このエ
ンジントルクと車速とから走行状態を求め、この走行状
態の下で運転者の加速意志を示す指標（例えば、エンジ
ンスロットル開度や、アクセルペダル踏み込み量等）に
対応した目標エンジン回転数が得られるように変速比の
設定が行われるのが一般的である。また、無段変速機と
して、金属Ｖベルトを用いた変速機が良く知られている
が、この無段変速機においては、駆動および従動プーリ
における一方のプーリ側圧をベルトのスリップが生じな
い程度に設定し、他方のプーリ側圧を所望の変速比が得
られるように設定する制御が一般的に行われている。こ
のような制御を行うものとしては、例えば、特開昭６０
−２５６６６２号公報に開示の制御装置があり、この制
御装置は特にエンジンのリーンバーン運転での変速制御
を特徴としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように自動変速
機、特に無段変速機の変速制御においては、エンジン出
力すなわちエンジントルクおよび回転を正確に求めるこ
とが必要であるが、従来のようにエンジンの吸気負圧と
エンジン回転に基づいてエンジントルクを算出するので
はその算出精度があまり良くないという問題がある。例
えば、エンジンの燃費向上を目的としてリーンバーン
（希薄燃焼）運転を行うような場合に、吸気負圧とエン
ジン回転に基づいて算出されたエンジントルクは実際の
エンジントルクより大きくなる。

【０００４】このような不正確な算出エンジントルクに
基づいてプーリ側圧制御や変速制御を行うと、かえって
燃費が悪化するという問題がある。また、車両が勾配路
面を走行しているときにはこの勾配に伴う走行抵抗を勘
案して変速制御等を行う必要があるが、一般的に勾配推
定はエンジントルクを算出して行うことが多く、このよ
うに算出エンジントルクが不正確であると、正確な勾配
推定制御ができず、運転性能（ドライバビリティ）が悪
化するという問題もある。

【０００５】なお、勾配に伴う走行抵抗を勘案した変速
制御は、勾配毎に異なる変速マップを設定しておき、実
際の走行路面勾配に対応する変速マップを用いて変速制
御を行うことにより対応している。このような変速制御
を用いる場合に、自動変速機（ギヤ式の有段変速機）で
は、車速とスロットル開度に応じて変速段を設定してい
るため、変速マップが変更されてもこれに伴って変速段
が変更されないかぎり、車速とスロットル開度が同じで
あればエンジン回転は変動しない。

【０００６】しかしながら、無段変速機では車速とスロ
ットル開度に対応した目標エンジン回転数を設定した変
速マップが用いられるため、変速マップが変更されると
車速とスロットルに対応した目標エンジン回転数が変化
するため、車速とスロットル開度が同一でも変速制御が
なされて目標エンジン回転数が変化する。このため、例
えば、走行中に、走行路面勾配が登坂路側に大きく変化
する場合、この勾配変化に対応して変速マップが変更さ
れ、車速とアクセル開度が変化しなくても目標エンジン
回転は高くなり、エンジン回転が高くなる変速制御とな
る。このため、上記のように勾配推定が不正確である
と、エンジン回転が不必要に高くなることがあり、燃費
が悪化することがあるという問題がある。特に、リーン
バーン運転のときには高スロットル開度で低いエンジン
回転数で走行することが求められるが、勾配推定が不正
確であると高スロットル開度でエンジン回転が上昇し、
勾配推定を行わない場合に比べ、却って燃費が低下する
という問題が生じるおそれがある。

【０００７】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
車両の走行路面勾配を正確に推定するとともにこのよう
に推定された路面勾配に基づいて適切な車両の走行制御
（変速制御）を行う方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る走行制御方法においては、エンジンの
出力を自動変速機により変速して駆動輪に伝達して走行
するようになった車両において、まずエンジンの燃料消
費量（例えば、実施形態における燃料噴射量）を検出し
てこの燃料消費量からエンジンの出力トルクを求め、自
動変速機の変速比を検出するとともにこの検出変速比お
よびエンジン出力トルクに基づいて駆動輪の駆動トルク
を求め、次に、車両の走行速度と駆動トルクとに基づい
て車両が走行する路面勾配を求める。そして、運転者の
加速意志を示す指標（例えば、エンジンスロットル開度
や、アクセルペダル踏み込み量等）と、このようにして
求めた路面勾配とに基づいて目標エンジン回転数を設定
し、エンジンの回転数が目標エンジン回転数となるよう
に自動変速機の変速制御を行う。なお、無段変速機から
なる自動変速機を搭載した車両において、この走行制御
方法を適用するのが好ましい。

【０００９】このような本発明に係る方法においては、
エンジンの燃料消費量からエンジン出力トルクを算出し
ているため、燃焼状態の如何（例えば、通常燃焼である
か、希薄燃焼であるか）に拘わらず常に実際のエンジン
出力トルクを正確に求めることができ、このような正確
なエンジン出力を用いれば、車両の走行路面勾配も正確
に推定することが可能である。さらに、このように正確
に推定された走行路面勾配を用いれば、最適な変速制御
が可能であり、良好な運転特性（ドライバビリティ）を
確保することができる。

【００１０】特に、無段変速機の変速制御を走行路面勾
配毎に異なる変速マップを用いて行うような場合に、正
確な勾配推定に基づいて常に最適な変速マップの選択が
可能となり、エンジンの回転数が過度に高くなって燃費
が悪化するようなおそれが無くなる。

【００１１】また、エンジンの燃料消費量に基づいて一
義的にエンジン出力トルクを正確に算出できるため、従
来のようにエンジン吸気負圧とエンジン回転からエンジ
ン出力トルクを推定する方法に比べて、エンジン出力ト
ルクの演算処理プログラムが簡単になるという利点もあ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。図１および図２に本
発明に係る変速制御方法による変速制御が行われるベル
ト式無段変速機の構成を示している。このベルト式無段
変速機ＣＶＴは、入力軸１とカウンター軸２との間に配
設された金属Ｖベルト機構１０と、入力軸１と駆動側可
動プーリ１１との間に配設された遊星歯車式前後進切換
機構２０と、カウンター軸２と出力部材（ディファレン
シャル機構８など）との間に配設されたメインクラッチ
５とから構成される。なお、本無段変速機ＣＶＴは車両
用として用いられ、入力軸１はカップリング機構ＣＰを
介してエンジンＥＮＧの出力軸に繋がり、ディファレン
シャル機構８に伝達された動力は左右の駆動輪に伝達さ
れる。

【００１３】金属Ｖベルト機構１０は、入力軸１上に配
設された駆動側プーリ１１と、カウンター軸２上に配設
された従動側プーリ１６と、両プーリ１１，１６間に巻
き掛けられた金属Ｖベルト１５とからなる。

【００１４】駆動側プーリ１１は、入力軸１上に回転自
在に配設された固定プーリ半体１２と、この固定プーリ
半体１２に対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半
体１３とからなる。可動プーリ半体１３の側方には、固
定プーリ半体１２に結合されたシリンダ壁１２ａにより
囲まれて駆動側シリンダ室１４が形成されており、駆動
側シリンダ室１４内に供給される油圧Ｐdrにより、可動
プーリ半体１３を軸方向に移動させる側圧、すなわち、
駆動側プーリの軸推力Ｑdrが発生される。

【００１５】従動側プーリ１６は、カウンター軸２に固
設された固定プーリ半体１７と、この固定プーリ半体１
７に対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半体１８
とからなる。可動プーリ半体１８の側方には、固定プー
リ半体１７に結合されたシリンダ壁１７ａにより囲まれ
て従動側シリンダ室１９が形成されており、従動側シリ
ンダ室１９内に供給される油圧Ｐdnにより、可動プーリ
半体１８を軸方向に移動させる側圧、すなわち、従動側
プーリの軸推力Ｑdnが発生される。

【００１６】このため、上記両シリンダ室１４，１９へ
の供給油圧Ｐdr，Ｐdnを適宜制御することにより、ベル
ト１５の滑りを発生することのない適切なプーリ側圧を
設定するとともに両プーリ１１，１６のプーリ幅を変化
させることができ、これにより、Ｖベルト１５の巻掛け
半径を変化させて変速比ｉを無段階に変化させることが
できる。

【００１７】遊星歯車式前後進切換機構２０はダブルピ
ニオンタイプのプラネタリギヤ列を有し、そのサンギヤ
２１は入力軸１に結合され、キャリア２２は固定プーリ
半体１２に結合され、リングギヤ２３は後進ブレーキ２
７により固定保持可能である。また、サンギヤ２１とリ
ングギヤ２３とを連結可能な前進クラッチ２５を有し、
この前進クラッチ２５が係合されると全ギヤ２１，２
２，２３が入力軸１と一体に回転し、駆動側プーリ１１
は入力軸１と同方向（前進方向）に駆動される。一方、
後進ブレーキ２７が係合されると、リングギヤ２３が固
定保持されるため、キャリア２２はサンギヤ２１とは逆
の方向に駆動され、駆動側プーリ１１は入力軸１とは逆
方向（後進方向）に駆動される。

【００１８】メインクラッチ５は、カウンター軸２と出
力側部材との間の動力伝達を制御するクラッチであり、
係合時には両者間での動力伝達が可能となるとともに、
係合力を制御することにより入力側と出力側との間のト
ルクの伝達容量（トルク容量）も制御できる。このた
め、メインクラッチ５が係合の時には、金属Ｖベルト機
構１０により変速されたエンジン出力がギヤ６ａ，６
ｂ，７ａ，７ｂを介してディファレンシャル機構８に伝
達され、このディファレンシャル機構８により左右の車
輪（図示せず）に分割されて伝達される。また、メイン
クラッチ５が解放されたときには、この動力伝達が行え
ず、変速機は中立状態となる。

【００１９】変速制御装置は、駆動側および従動側シリ
ンダ室１４，１９の供給油圧Ｐdr，Ｐdnを制御して駆動
側および従動側プーリの軸推力Ｑdr，Ｑdnを制御し、ベ
ルトスリップを発生させることなく必要最小限の軸推力
を設定しつつ、適切な変速制御を行わせるものであり、
その制御に本発明に係る方法を用いており、その内容に
ついて、以下に詳しく説明する。

【００２０】この変速制御は、種々の運転条件を検出
し、この検出運転条件に基づいて行われるが、この制御
内容を図３に示している。この変速制御においては、ま
ずエンジン出力トルクＥTQNTを算出する（ステップＳ
１）が、この算出方法を図４に示している。ここでは、
最初にエンジンの燃料噴射量Ｔoutを算出する（ステッ
プＳ１１）が、この算出は次のようなステップを踏んで
行われる。まず、運転者によるアクセルペダルの踏み込
み量もしくはエンジンスロットル開度（運転者の加速意
志を示す指標）に基づいて各エンジンシリンダに要求さ
れる燃料量を求める。但し、このとき、エンジンの燃焼
状態（通常燃焼での運転か、希薄燃焼での運転か）、エ
ンジン冷却水温、吸気温度、大気圧等に応じて、要求燃
料量は変動するため、これらに対応する補正を行って要
求燃料量が算出される。このようにして算出した要求燃
料量を、インジェクターから噴射した燃料の中で直接シ
リンダに供給する割合、壁面に付着する燃料の割合、壁
面付着燃料の中で次回の吸入時にシリンダに供給される
割合等に基づいて、種々の補正を行って上記燃料噴射量
Ｔoutを算出する。

【００２１】ここで、エンジンの燃料噴射量Ｔoutに対
して出力されるエンジン基本トルクＥTQGRは、図５に示
すように燃料噴射量Ｔoutに対して一義的に決まる。こ
のため、上記のようにしてエンジンの燃料噴射量Ｔout
が算出できると、図５の関係からエンジン基本トルクＥ
TQGRが求まる（ステップＳ１２）。但し、このエンジン
基本トルクＥTQGRはエンジン内部での機械的なロスや、
オルタネータ、エアコンディショナー等のような補機駆
動ロスが含まれていないため、これらを補正する処理を
行って、実際にエンジン出力軸から得られるエンジン出
力トルクＥTQNT（ネットトルク）を算出する（ステップ
Ｓ１３）。

【００２２】以上のようにして、ステップＳ１において
エンジン出力トルクＥTQNTが求まると、次にステップＳ
２に進み、このエンジン出力トルクＥTQNTが車輪に伝達
されて得られる車輪の駆動力ＦWLを算出する。この算出
方法を図６に示しており、まず、変速機の作動制御用に
用いられる油圧を得るためのオイルポンプの駆動負荷を
前記エンジン出力トルクＥTQNTから取り除く補正を行う
（ステップＳ２１）。この補正後のトルクが無段変速機
ＣＶＴ、終減速機８、ドライブシャフト等を介して車輪
に伝達されるため、まず、これら動力伝達系における伝
達効率に基づく補正を行う（ステップＳ２２）。そし
て、無段変速機ＣＶＴの変速比ｉを検出し、この変速比
ｉおよび終減速機の減速比、すなわち、動力伝達系の減
速比（レシオ）を用いて換算して駆動輪の駆動トルクを
算出し、さらに、駆動輪の径に基づいて駆動輪の駆動力
ＦWLを算出する（ステップＳ２３）。

【００２３】次に、このようにして算出された駆動輪の
駆動力ＦWLに基づいて車両が現在走行している路面勾配
を推定する（ステップＳ３）。この推定方法を図７に示
しており、最初に車両の走行抵抗ＲVHを算出する（ステ
ップＳ３１）。走行抵抗ＲVHは、車輪の転がり抵抗ＲRD
と、空気抵抗ＲARと、加速抵抗ＲACと、イナーシャ抵抗
ＲINとの合計として算出できる。なお、転がり抵抗ＲRD
および空気抵抗ＲARは車速に対応するため車速Ｖを検出
して求めることができる。一方、加速抵抗ＲACおよびイ
ナーシャ抵抗ＲINは、車両が加速されるときにそれぞれ
発生する車両側の抵抗および動力伝達系の慣性抵抗であ
り、車両の実際の加速度ＧAC（すなわち、車速Ｖの変化
率）を検出して求めることができる。

【００２４】以上のようにして駆動力ＦWLと走行抵抗Ｒ
VHが求まると、両者の差（ＦWL−ＲVH）が車両を加速す
る力として作用するため、車両が平坦路を走行している
と仮定した場合の理論加速度ＧTHが算出できる（ステッ
プＳ３２）。そして、この理論加速度ＧTHと実際の加速
度ＧACとを比較すれば、現在の車両が走行している路面
勾配ＳＬRDを算出することができる（ステップＳ３
３）。

【００２５】一方、制御システム内には、予め勾配に応
じて変速制御用の目標エンジン回転数マップが複数用意
されている。このような複数のマップの一つを図９に示
しており、この図から分かるように、横軸に車速Ｖを表
し、縦軸に目標エンジン回転数Ｎeoを表すグラフに、エ
ンジンスロットル開度θTH毎に所望の目標エンジン回転
数を示す線を示している。このため、現在の車速Ｖと現
在のエンジンスロットル開度θTHとを検出すれば、これ
に対応する目標エンジン回転数Ｎeoを求めることができ
る。なお、図９は、路面勾配が軽度の登坂路の場合の所
望の目標エンジン回転数を得るためのマップであり、本
システムにおいては、これ以外に、中程度の登坂路、重
度の登坂路、軽度の降坂路、中程度の降坂路、重度の降
坂路についてそれぞれ、路面勾配に応じて所望の目標エ
ンジン回転数が設定されたマップを有している。

【００２６】このため、ステップＳ３において路面勾配
ＳＬRDが推定されると、このマップを用いた目標エンジ
ン回転数Ｎeoの検索が行われる（ステップＳ４）。この
内容を図８に示しており、まず、ステップＳ３において
推定された路面勾配ＳＬRDに対応するマップを選択し
（ステップＳ４１）、現在のエンジンスロットル開度θ
THおよび車速Ｖを検出し（ステップＳ４２）、このエン
ジンスロットル開度θTHおよび車速Ｖに対応する目標エ
ンジン回転数Ｎeoを選択したマップから読み取る（ステ
ップＳ４３）。

【００２７】このようにして目標エンジン回転数Ｎeoが
求まると、現在のエンジン回転数Ｎeaを目標エンジン回
転数Ｎoeに一致させるように無段変速機ＣＶＴの変速制
御が行われる。具体的には、無段変速機ＣＶＴの駆動側
および従動側シリンダ室１４，１９の供給油圧（プーリ
側圧）ＰdrおよびＰdnを制御してこの変速制御が行われ
る（ステップＳ５）。このプーリ側圧制御内容を図１０
に示しており、まず、ステップＳ１において算出された
エンジン出力トルクＥTQNTと、無段変速機の変速比ｉと
から、このエンジン出力トルクＥTQNTをベルトの滑り無
しにスムーズに伝達するために要求されるプーリ必要側
圧Ｐnecを算出する（ステップＳ５１）。さらに、目標
エンジン回転数Ｎeoを得る変速制御を行うために必要な
変速用プーリ側圧Ｐshtを算出する（ステップＳ５
２）。この変速用プーリ側圧Ｐshtはプーリ必要側圧Ｐn
ecに対して設定されるもので、これにより変速速度が決
まる。

【００２８】このようにしてプーリ必要側圧Ｐnecおよ
び変速用プーリ側圧Ｐshtが求まると、変速方向を勘案
してこれらを駆動側および従動側シリンダ室１４，１９
内のプーリ側圧がこのように求まった側圧となるよう
に、油圧バルブによるプーリ側圧制御が行われる。この
結果、所望の変速が行われる。

【００２９】以上においては、金属Ｖベルト式の無段変
速機を用いた場合について説明したが、本発明は無段変
速機の形式に限定されるものではなく、さらに、多段の
変速段を有した自動変速機に適用することも可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジンの燃料消費量からエンジン出力トルクを算出す
るため、燃焼状態の如何（例えば、通常燃焼であるか、
希薄燃焼であるか）に拘わらず常に実際のエンジン出力
トルクを正確に求めることができ、このような正確なエ
ンジン出力を用いて、車両の走行路面勾配を正確に推定
することができる。そして、このように正確に推定され
た走行路面勾配を用いれば、自動変速機の最適な変速制
御が可能であり、良好な運転特性（ドライバビリティ）
を確保することができる。なお、無段変速機の変速制御
を走行路面勾配毎に異なる変速マップを用いて行うよう
な場合に、正確な勾配推定に基づいて常に最適な変速マ
ップの選択が可能となり、エンジンの回転数が過度に高
くなって燃費が悪化するようなおそれが無くなる。ま
た、エンジンの燃料消費量に基づいて一義的にエンジン
出力トルクを正確に算出できるため、従来のようにエン
ジン吸気負圧とエンジン回転からエンジン出力トルクを
推定する方法に比べて、エンジン出力トルクの演算処理
プログラムが簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される無段変速機の構成を示す断
面図である。

【図２】この無段変速機の動力伝達系を示す概略図であ
る。

【図３】この無段変速機の変速制御内容を示すフローチ
ャートである。

【図４】この変速制御におけるエンジン出力トルク算出
内容を示すフローチャートである。

【図５】エンジンの燃料噴射量とエンジン出力トルクと
の関係を示すグラフである。

【図６】上記変速制御における駆動力算出内容を示すフ
ローチャートである。

【図７】上記変速制御における路面勾配推定内容を示す
フローチャートである。

【図８】この変速制御における目標エンジン回転数のマ
ップ検索内容を示すフローチャートである。

【図９】目標エンジン回転数と、車速と、エンジンスロ
ットル開度との関係を示すグラフである。

【図１０】上記変速制御におけるプーリ側圧制御内容を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

ＣＶＴ 無段変速機 ＥＮＧ エンジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 59:44 59:66 59:70 (72)発明者 黒田 恵隆 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 北島 真一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 山口 徹朗 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 江口 高弘 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D041 AA26 AA31 AA51 AB01 AC11 AC20 AD02 AD04 AD09 AD10 AD31 AD47 AE03 AE31 AE36 AF09 3G093 AA06 BA15 BA19 DA06 DA08 DB11 EA02 EB03 EC01 FA07 FB01 FB02 3J052 AA04 AA14 BA01 CA21 GC13 GC23 GC36 GC44 GC46 GC72 GD05 GD11 HA01 HA11 LA01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの出力を自動変速機により変速
   して駆動輪に伝達して走行する車両において、 前記エンジンの燃料消費量を検出し、この燃料消費量か
   ら前記エンジンの出力トルクを求め、 前記自動変速機の変速比を検出し、この検出変速比と前
   記エンジンの出力トルクとに基づいて前記駆動輪の駆動
   トルクを求め、 前記車両の走行速度を検出し、この検出走行速度と前記
   駆動トルクとに基づいて前記車両が走行する路面勾配を
   求め、 運転者の加速意志を示す指標および前記路面勾配に基づ
   いて目標エンジン回転数を設定し、 前記エンジンの回転数が前記目標エンジン回転数となる
   ように前記自動変速機の変速制御を行うことを特徴とす
   る車両の走行制御方法。