JP2004263647A

JP2004263647A - 車両の発進制御装置

Info

Publication number: JP2004263647A
Application number: JP2003056477A
Authority: JP
Inventors: Toshio Hori; 俊雄堀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24
Also published as: CN1526581A; EP1455071A3; EP1455071A2

Abstract

【課題】運転者の機関出力調整意図に対する違和感を発生させることなく、かつ発進時のクラッチ状態に応じた良好な発進挙動を両立させることである。
【解決手段】前記目的を達成すべく、本発明は、運転者の機関出力を調整するための操作機構と、車両を走行させる動力を発生させる機関と、該操作機構の操作状態により機関の出力を調整する手段と、機関の出力を駆動系に伝達する伝達手段と、伝達手段の動力伝達を断続するクラッチと、該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、車両の発進が行われ得る以外の状態と異なるものとする手段を設けている。
前記の如く構成された内燃機関制御装置は、運転者の機関出力調整意図に対する違和感を発生させることなく、かつ発進時のクラッチ状態に応じた良好な発進挙動を両立させることができる。
【選択図】図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の発進制御装置に関し、特に機関と駆動系の間にクラッチを有する制御装置の発進時制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開２０００−１４５８３２号公報に、車両発進状態であるとき、所望のエンジン速度を決定し、実行するようエンジン制御装置に指令する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特開平１０−２２０２６６号公報では、マニュアルトランスミッションのニュートラル位置が解除されたとき、車両発進時のエンジン出力を増大させ、増加したエンジン出力を車速の上昇に従って小さくするエンジンの出力制御装置が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４５８３２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２０２６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の制御装置は、運転者の機関出力を調整するための操作機構，典型的にはアクセルペダルの操作量に対し対応する概念がなく、運転者の機関に対する出力意図と、発進時のクラッチ状態に応じた良好な発進挙動を両立させる方法についての発想に関連した記述がない。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、運転者の機関出力調整意図に対する違和感を発生させることなく、かつ発進時のクラッチ状態に応じた良好な発進挙動を両立させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る車両の発進制御装置は、運転者による機関出力を調整するための操作機構と、車両を走行させる動力を発生させる機関と、該操作機構の操作状態により機関の出力を調整する手段と、機関の出力を駆動系に伝達する伝達手段と、伝達手段の動力伝達を断続するクラッチと、発進に関連する該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、車両の発進に関連する以外の状態と異なるものとする手段を有している。これにより、本発明は運転者の機関出力調整意図に対する違和感を発生させることなく、かつ発進時のクラッチ状態に応じた良好な発進挙動を両立させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による実施例について、以下図面を参照して説明する。
【０００９】
図３により、本発明の車両の発進制御装置の一実施形態について、まず構成を説明する。３０１は車両が搭載する機関であり、本実施例では火花点火式内燃機関、すなわちエンジンである。エンジン３０１からの出力である動力は、伝達装置に伝わり、クラッチ３０２により駆動系のトランスミッション３０３に伝える，伝えないを切り替えられる。また、クラッチ３０２は、本実施例においては運転者により操作される、いわゆるマニュアルトランスミッションを用いて説明する。
【００１０】
クラッチが締結状態でないときは、エンジンの出力は駆動系には伝わらず、エンジン３０１が発生する動力はエンジンの回転数操作に使用されることとなる。すなわちエンジンのアイドリング状態からエンジン出力を増加させると、出力の増加分に見合った回転数分、エンジン回転数が上昇し、エンジンの摩擦抵抗などによるフリクションと釣り合う、アイドリングより高いエンジン回転数で定常状態となる。
【００１１】
クラッチが締結状態にあるときは、動力はトランスミッション３０３に伝わり、変速された後、デファレンシャル３０４を介して車輪３０５に駆動力が伝わる。車輪３０５の発生する駆動力で、車両は加速される。トランスミッション３０３は運転者の操作により定まる変速比に則してギヤを勘合して、所望の変速比でエンジン出力を後流に伝達する。
【００１２】
一方、エンジン３０１には吸入空気量を調整するスロットルバルブ３０６が取り付けられており、スロットルバルブ３０６は、コントロールユニット３０７により動作を制御される。
【００１３】
図１は、エンジン３０１の制御システムにおける全体構成を示したものである。シリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフロセンサ）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。スロットルボディ１０５は、図３の３０６に相当する。前記エアフロセンサ１０３からは、前記吸気流量を表す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されている。コントロールユニット１１５は、図３の３０７に相当する。
【００１４】
また、前記スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。
【００１５】
前記コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、前記シリンダ１０７ｂの燃焼室１０７ｃに導かれる。
【００１６】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されてコモンレールへ圧送される。
【００１７】
前記高圧燃料は各シリンダ１０７ｂに設けられているインジェクタ１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。該燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。
【００１８】
また、排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。ここで、カム角センサは吸気弁側のカムシャフトに取り付けてもよい。また、内燃機関のクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１１５に入力する。
【００１９】
さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガスを検出し、その検出信号がコントロールユニット１１５に出力する。
【００２０】
該コントロールユニット１１５の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ２０３，ＲＯＭ２０２，ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成され、内燃機関の運転状態を計測（検出）する手段の一つであるエアフロセンサ１０３，燃料圧力センサ１２１を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、前記各インジェクタ１１２，点火コイル１１３等に所定の制御信号を供給して燃料供給量制御，点火時期制御を実行するものである。
【００２１】
このような装置において、エンジンが吸入する空気量と、供給する燃料量の比は、触媒１２０で排気ガス中の成分を転換する効率に大きく影響するため、理論的に空気燃料とも過不足なく燃焼に供される理論空燃比に制御されることが多い。したがって、エンジンが発生する出力は吸入空気量を調整することにより調整できる。
【００２２】
図５はスロットルバルブの開度と、エンジンが発生する出力の関係を示した図である。図中の矢印に示すように、エンジン回転数が高くなるにつれ、実現できる最大出力は大きくなる。これは、最大出力付近では、エンジンが吸入できる空気量がほぼエンジンの行程容積とエンジン回転数の積に等しいためである。
【００２３】
一方、スロットル開度が小さい領域では、エンジンが吸入できる空気の量に対し、スロットルバルブで流量制限している空気量の方が十分に小さいため、ほぼスロットルバルブの開口面積に比例して吸入空気量が定まり、スロットルバルブの開口面積はスロットル開度とほぼ比例しているためである。
【００２４】
よって、運転者が操作するアクセルの操作量に応じてスロットル開度を操作することにより、エンジンの出力を調整できるようにする。その制御の一例を図１１に示す。アクセルの操作量は電気的に変換され、アクセル開度としてコントロールユニットに入力される。アクセル開度は、ブロック１１０１において、運転者の意図するエンジントルクの目標値に変換され、さらにブロック１１０２において、エンジンのアイドリング状態を維持するためのトルク要求値と足される。これに対し、車両の運転状態から、運転者の意図以外にトルクを操作したい要求、例えば定速走行装置からの車速を一定に保持するための要求などに対応するための目標トルクの調整をブロック１１０３で行い、求められた目標トルクを実現させるためのスロットル開度をブロック１１０４で演算する。ブロック１１０５は目標のスロットル開度を電制スロットル１１０６に実現させるためのモータ制御を行い、電制スロットル１１０６の制御信号を出力する。目標のスロットル開度を迅速に、正確に得るために、ブロック１１０５は電制スロットル１１０６の実スロットル開度を入力し、それに伴ったフィードバック制御を行っている。
【００２５】
以上の説明から理解されるように、基本的なアクセル操作量に対するスロットル開度操作量は、運転者がエンジン出力に対し違和感を抱かないように１対１に対応するようにしている。さらに、エンジンの装置構成の種類には、電制のスロットルを持たず、アクセルとスロットル弁が機械的に締結され、アクセルの操作量に対し略比例関係でスロットル弁が開く構成のものがある。本構成のエンジン装置とアクセル操作量対エンジン出力特性に違和感を抱かないために、電制スロットルを用いるエンジン装置の該特性は、図１２に示すように、比例的に設定するのが一般的である。
【００２６】
かかる装置において、車両発進のときの、典型的な操作の状態を図４に示す。図４において、時間は図の左側から右側に向けて流れている。まず運転者は、クラッチをストロークいっぱい踏み込みトランスミッションをエンジンに対しフリーとし、ギヤ位置をニュートラル位置から発進に適した位置に操作する。このときアクセルはアイドル状態、すなわち操作されていない、踏み込みを行っていない状態である。したがって、エンジン回転数はアイドリングの、ほぼ一定した状態にある。本一連の操作が行われる前を、図中の矢印で示すようにＡ状態とする。
【００２７】
続いて運転者は発進に備え、アクセルを微量踏み込み、きたるクラッチ締結に十分なエンジン出力となるように調整を行う一方、クラッチを締結されるより手前の位置まで比較的早い速度で戻す。その際エンジン回転数はアクセル操作によりスロットルバルブが開方向に操作されることによりアイドル回転数より上昇する。本一連の動作が行われている期間を、図中の矢印で示すようにＢ状態とする。
【００２８】
次に、クラッチを浅い方向に戻すため、クラッチの締結が始まると、エンジンに発進のための負荷がかかり始め、回転数が低下する。運転者はそれを検知しクラッチとアクセルを微妙に操作しつつ、エンジンに過剰な負荷を与えてエンストに至ることを避けながら駆動力を発生させ、発進を行う。やがて、完全にクラッチが締結状態となる。
【００２９】
ここで、クラッチの締結状態について、図９により説明する。横軸はクラッチペダルのストロークと該比例関係にある、クラッチのストロークであり、縦軸は入力，出力軸間の摩擦力である。横軸左側はクラッチペダルを踏み込んだ状態であり、摩擦力は０で、エンジンと駆動系は開放状態にある。横軸右側はクラッチペダルを開放した側であり、摩擦力は最大値を取っている。この摩擦力は車両を駆動させる力に対し大きく、エンジンと駆動系は完全な締結状態にある。クラッチストロークが開放状態から締結状態へ移行すると、図中のＡ点でクラッチ板の接触が始まり、摩擦力が発生することによって動力がエンジンから駆動系へ伝達し始める。Ａ点からＢ点まではクラッチが完全に締結状態ではなく、摩擦力によりクラッチ板は入力側と出力側で回転数が異なる、すなわちすべりを生じている状態である。
【００３０】
本一連の動作が行われている期間を、図中の矢印で示すようにＣ状態とする。Ｃ状態では、クラッチ板はすべりを生じている状態である。
【００３１】
その後、運転者はクラッチが締結完了したと判断し、クラッチペダルを完全に離す一方、本来意図する加速状態を得るまでアクセルを操作する。本状態は発進が終了し、走行状態に遷移した状態であり、図中の矢印で示すようにＤ状態とする。
【００３２】
かかる発進の一連の行程では、運転者は上述したように、アクセル，クラッチについて微妙な操作を要求される。したがって、発進動作を容易ならしめるために、以下、各状態について、運転者を補助する要件を説明する。
【００３３】
Ａ状態では、運転者はさして微妙な操作を必要とせず、特に運転者に対する補助は必要ない。
【００３４】
Ｂ状態では、運転者は自らの意思でエンジン回転数を上昇させるが、本動作は前述したように、きたるクラッチ締結によるエンジンへの負荷増大に対応し、エンストを回避するためのものであり、運転者の経験あるいは車両の状態をもとに、運転者の思うエンジン出力状態に導くためのものである。そこで運転者はエンジンの音を聞きながら、あるいはメータで確認しながらエンジンの回転数を思う範囲へ導こうとする。運転者のアクセル操作に対しエンジン出力が高いとエンジン回転数が高いことへの不満が生じ、低いとエンジンが応答しない、エンストの不安を感じると不満を生じる。したがって、要件としては、アイドリング状態より高いエンジン出力状態であること、運転者の意思に沿ったエンジン出力状態を得やすいこと、がある。
【００３５】
Ｃ状態では、運転者はエンストを発生させるような急なクラッチの締結とアクセル操作量の不足を避けつつ、また、クラッチ締結の負荷に打ち勝って車両が急に加速するほどの高いエンジン出力になるのを避けるようにアクセル操作し、またクラッチ操作する。したがって、要件としては運転者の意思に沿ったエンジン出力を得やすいこと、エンストを回避すること、がある。
【００３６】
Ｄ状態では、発進が終了しているので、特に発進に関する要求はない。ただし、発進時の補助制御により運転者に違和感を感じさせてはいけない。
【００３７】
以上の各状態における要件から、まずＢ状態における制御の対応を説明する。アクセル操作量に対するエンジン出力の感度は、図５で説明したような特性となっている。ここで、スロットル弁が高エンジン回転数，高負荷まで空気吸入の抵抗にならないようにしようとすると、スロットル弁の最大開口面積は大きいものとする必要がある。かかる対応を取ると、所定スロットル弁操作量に対する開口面積の変化が大きくなり、これにより吸入空気量の変化も大きくなるため、エンジン出力の変化も大きくなる。これは、運転者にとって所望のエンジン回転数範囲にエンジンを操作するためのアクセル操作量に微妙な値を要求することとなる。かかる場合には、図６に示すように、通常のアクセル操作量特性６０１に対し、低アクセル操作量の際にさらに低アクセル操作量となるように、図中の特性６０２のようにアクセル操作量を補正すると、エンジンが無負荷状態にある状態Ｂにおいて、運転者が所望のエンジン回転数範囲にエンジンを操作するためのアクセル操作量の調整が容易になる。また、図中の特性６０３のような特性も、本目的のためには有効である。
【００３８】
一方、状態Ｂにおいても運転者はクラッチ締結の操作を行うとは限らず、例えばレーシングを行うためにアクセル操作量最大まで操作をする場合も考えられる。かかる場合には、特性６０３の場合にはスロットルの全開状態が得られない。かかる場合にスロットルの全開状態を得たい場合には、特性６０４のように、クラッチ締結に主に使用される範囲を特性６０３にならい、該範囲より高アクセル操作量側では、アクセル最大操作量でアクセル全開を要求する特性が良い。また、特性６０２の場合には、スロットルの全開状態を得ることができる。特性６０２，６０３，６０４のいずれの特性を取るかは、アクセル操作量に対する各エンジンの出力特性の官能で決定すれば良い。また、かかる演算処理は図１１のブロック１１０１において行えば良い。
【００３９】
以上説明した処理を行う場合と行わない場合についての、発進時の挙動を図１３に示す。発進のため運転者が行うアクセル操作挙動は、両場合について同じ場合の回転数挙動の比較である。該処理を行わない場合は、エンジン回転数の挙動が図中の１３０１に示すものとなり、これは図４に示した回転数挙動と同じである。一方該処理を行った場合は、回転数の挙動は図中の１３０２に示すものとなる。前述したように本来運転者は、クラッチ締結に必要なエンジン出力が得られていれば、エンジン回転数は低い方が望ましいが、アクセル操作量の調整が微妙なために特性１３０１ではエンジン回転数が高くなっているが、特性１３０２では、エンストは発生することなく、かつエンジン回転数を特性１３０１より低く押さえることができている。これは、運転者が所望のエンジン回転数範囲に操作できる精度が向上しているためであり、この性能向上は、図６で説明したようにアクセル操作量に対するエンジン出力量を低くしているためにアクセルの操作が容易になっているためである。
【００４０】
次に、Ｃ状態における制御の対応を説明する。Ｃ状態の、特に前半部分については、クラッチの締結が十分でなく、運転者はＢ状態に引き続き微妙なアクセル操作を必要とする。したがって、アクセル操作量に対するエンジン出力の特性は、Ｂ状態で採った特性と同じ特性であることが望ましい。また、Ｃ状態の後半部分では、車両の駆動力が発生しており、運転者はアクセル操作量に対し機敏なエンジン出力を希望する。この状態は、通常の走行状態に近いものであり、図６の特性６０１が運転者の希望を実現する特性となる。
【００４１】
さらにＣ状態では、クラッチを急に締結し、発進に必要な駆動力の負荷をエンジンに急に負荷する操作を行うと、エンジンが負荷に打ち勝てず、回転数が低下したり、甚だしくはエンストを発生する。かかる事態を回避するには、クラッチの締結負荷が大のときエンスト、エンジン回転数低下を生じないようにエンジン出力トルクを増加すれば良い。具体的には、エンジン回転数が低下したときに、出力トルクを増大させれば良い。図１４に、そのトルク補正量の設定の一例を示す。エンジン回転数低下量が微小のときには発進行程には致命的でないためトルクの補正は行わない。所定の値よりエンジン回転数低下量が大になると、それを補い、かつ運転者に違和感がないような値にエンジン出力トルクを補正する値がトルク指令値に施される。所定値以上のエンジン回転数低下については、エンジンで実現可能な値を超えないよう補正値を設定する。なお、エンジン回転数の低下量は、アイドリング時の目標回転数に対し、実際のエンジン回転数が下回った値で計算すると、種々の条件で変化するアイドリング時の目標回転数に追随できるので良い。以上説明したような演算は、図１１のブロック１１０１で行っても良いし、等価な補正量を図１１に示すアイドル維持分トルクに補っても良い。
【００４２】
続いてＤ状態では、クラッチ締結が完全に終了しているため、通常の走行状態の範疇であり、Ｃ状態の後半部分と同じアクセル操作量とエンジン出力特性が望ましい。
【００４３】
以上説明したように、アクセル操作量に対するエンジン出力の特性は、Ｂ，Ｃ，Ｄの各状態においてそれぞれ望ましい状態があることを述べた。このように該特性を各状態にともない変更する方法について、以下説明する。
【００４４】
まずＢ状態は、車両が動き出すときの発進に関連する。即ち、発進が行われ得る状態を検出したいのであるから、車両の速度が０であること、ギヤがニュートラルでない位置にあること、さらに詳細には、発進用の低いギヤ比にあること、クラッチが断状態に操作されていること、典型的にはクラッチペダルのストロークが十分踏み込み状態にあること、などが考えられる。これらの条件は制御を行うコントロールユニットに制御のため入力されている信号の種類から必要かつ十分なように選定し設定すれば良い。具体的には前述した条件の信号入力が全てコントロールユニットに備えられているときには、それらが全て成立したときＢ状態に遷移したと判定すれば良い。また、運転者が発進を取り止めた場合などは、上記いずれかの条件が成立しなくなるため、その際にはＢ状態から、Ｃ状態でない他の状態に遷移したと判定すれば良い。
【００４５】
次にＣ状態は、まずＢ状態からのみ遷移するものである。Ｃ状態に遷移したことを最も簡便に知る方法は、クラッチ締結始まりにより駆動力が車両に伝達し、車両が発進し始めると車両の速度が０でなくなるので、これをもってＣ状態に遷移したとする方法である。
【００４６】
また、クラッチのストロークを検出することができる場合には、クラッチが締結し始めるクラッチストロークを予め記憶しておき、該ストロークまでクラッチが戻されたことを検出して、これをもってＣ状態に遷移したことを知ることができる。
【００４７】
ところが車両が登りの坂道などにあって、駆動力が伝達されていても車両の速度が０である場合がある。また、クラッチのストロークに対し締結開始位置が条件によりずれる場合には、上記の方法では、検出誤差が大きい。かかる場合には、以下に説明する方法によりさらに正確にクラッチ締結開始を検出することが可能となる。
【００４８】
図７はエンジンが無負荷状態にあるときのエンジン回転数挙動を推定する演算の一例である。本推定したエンジン回転数に対し、実際のエンジン回転数を比較すると、エンジンに負荷がかかったときには実際のエンジン回転数がエンジン回転数推定値を下回るため、該負荷がクラッチ締結であると限定できれば、クラッチ締結開始を知ることができる。
【００４９】
図７のブロック７０１は、エンジンが回転を維持できるに必要なトルクを求める機能で、本トルクをエンジンが発生するとき、エンジンが無負荷状態ならその回転数を維持できる値である。これをフリクショントルクと称する。フリクショントルクは、エンジンの摺動摩擦，圧縮損，吸入抵抗などが主なものであり、ほぼエンジン回転数によりその値を知ることができる。したがって、ブロック７０１では、エンジン回転数からテーブル検索によりその値を求めるようにしている。
【００５０】
次に、演算７０２で補機負荷を駆動するために必要なトルクを加算している。補機とは、エンジンを動力源として作動する機器のことで、例としてエアコンのコンプレッサ，オルタネータ，パワーステアリングのオイルポンプ、などがある。これら補機は各々の作動状態によりエンジンから動力を供給され作動するので、エンジンはそれに見合う動力を供給する必要がある。これらの必要な動力は、適宜その要求値を知るために必要な入力により推定され、補機負荷トルクとして演算される。一例を示すと、エアコンのコンプレッサはコンプレッサ上下流の冷媒の圧力差、オルタネータはレギュレータの駆動信号、パワーステアリングはオイルポンプの吐出圧力などである。
【００５１】
以上説明したトルクは、エンジンが燃焼により発生するトルクのうち出力に供さないものであるが、さらにその精度を上げるために演算７０３で個々の個体，状態に応じたフリクション学習値を演算７０３で加算している。学習の方法としては、例えばアイドリング状態のときにはエンジン出力とエンジン回転数はつりあって平衡状態にある。そのときのエンジン出力トルクは燃料噴射量，吸入空気量，点火時期から推定できる。したがって、フリクショントルクおよび補機負荷トルクとして演算した値とエンジン出力トルク推定値の差を学習値として学習でき、本学習値でフリクショントルクを補正することで、より正確に、出力に供さないエンジントルクを求めることができる。
【００５２】
また、アイドリング状態に限らず、車両走行状態においても、車両の走行負荷を正確に知ることができれば、走行負荷，車両の加速状態，車両の慣性，エンジン出力推定値から、出力に供さないエンジントルクを求めることができる。走行負荷の内訳は、路面抵抗，空気抵抗，路面の勾配，操舵抵抗，ブレーキの制動などが考えられる。
【００５３】
以上求めた出力に供さないエンジントルクと、エンジンが発生している燃焼トルクの推定値との差を演算７０４で求める。その結果はエンジンから出力として発生するトルクであり、ここでは余剰トルクと称している。余剰トルクは正負両方の値を取り得るが、正の場合、エンジンが無負荷状態ならば余剰トルクはエンジン単体の加速に供せられ、結果としてエンジン回転数を上昇させるように働く。負の場合、エンジンが無負荷状態ならば余剰トルクはエンジンの減速に供せられ、結果としてエンジン回転数を降下させるように働く。よって、余剰トルクに対しエンジンの慣性モーメントの逆数を乗じるとエンジンの回転加速度を求めることができる。本処理を行うのが、図７の演算７０５である。
【００５４】
以上求めた回転加速度を、所定時間毎に基準のエンジン回転数に加算すると、エンジンの推定実トルクから無負荷時のエンジン回転数を推定することができる。本処理は図７の演算７０７で行われる。基準のエンジン回転数は、図７の演算７０６に示すように、本推定演算を行う初回の実エンジン回転数を用いると良い。具体的な本演算の起動開始条件は、Ｂ状態に遷移したタイミング、Ｂ状態でアクセル操作が行われ始めたタイミングなどが考えられる。アクセル操作が行われ始めたことの検知方法として、アイドル状態とそうでない状態を検出する方法があれば、それを用いるのが良い。
【００５５】
かかる手法で求めた無負荷時エンジン回転数推定値の挙動の例を図８に示す。図中の８０１は実エンジン回転数、８０２は無負荷時エンジン回転数推定値である。特性８０１と特性８０２は、エンジンが無負荷状態のときには良く一致しているが、クラッチが締結され始めるに従い乖離し、実エンジン回転数がエンジン回転数推定値を下回っている。これはエンジンに負荷がかかり始め、エンジン回転数が上昇しなくなっているためである。この乖離をもってクラッチ締結開始を知ることができる。したがって、Ｂ状態からＣ状態への遷移を検出することができる。
【００５６】
上記説明したＢ状態からＣ状態への遷移を検出する制御の具体例を図１６に示す。図中のブロック１６０１は図７で説明した演算であり、無負荷時エンジン回転数推定値を出力する。次に演算１６０２で実際のエンジン回転数を該推定値から減算し、その値が所定値より大のとき演算１６０３で真と判定する。また、ブロック１６０１で求めるエンジン回転数推定値は、運転状態に何らかの外乱が発生した場合、推定の精度が低くなる恐れがある。かかる場合は演算１６０４に示すように、外乱が発生した場合にはＢ状態からＣ状態に遷移した判定を行わないように処理すると、誤判定を防止できる。本実施例では、補機負荷の変動があったかを監視し、変動がなかったときのみ前述の判定を有効にするようにしている。さらに、いずれかのタイミングではＣ状態に遷移したことを検知できるように、演算１６０５にて車両速度が所定値を上回ったことによりＣ状態に遷移したことを判定させるようにしている。
【００５７】
また、前述したクラッチのストロークを検出している場合、各種ばらつきによる実際のクラッチ締結開始位置を、前述した方法で学習し、さらに正確なクラッチ締結開始を知ることができる。すなわち、前述したクラッチ締結開始の検出方法で検出したタイミングでの、クラッチのストロークをクラッチ締結開始時のクラッチストロークとして記憶し、学習する方法である。
【００５８】
本手法によると、例えば車両速度検出のセンサが故障した場合、無負荷時エンジン回転数推定値が何らかの理由により演算できなかったり、信頼性が低い場合にも、予め記憶していたクラッチ締結開始のクラッチストロークを検出することによりクラッチ締結開始を検知することができる。
【００５９】
以上説明した方法によれば、トルクセンサなどの、クラッチ締結検出のためのセンサを用いることなく、クラッチ締結開始のタイミングを検出することができる。
【００６０】
次にＣ状態からＤ状態への遷移は、以下説明する手法のように知ることができる。
【００６１】
最も簡便な方法としては、車両の速度が所定値以上になったことで、経験的にクラッチ締結完了を推定する方法である。運転者が経験的に発進を完了したと判断するのは車両速度が所定の値以上になったときであり、このとき運転者はクラッチペダルを開放する。本方法は、その車速所定値以上をもってクラッチ締結完了と判定するものである。
【００６２】
また、クラッチストロークを検出する場合においては、より直接的にクラッチが所定ストローク以上に戻されたことをもってクラッチ締結完了を検出することができる。
【００６３】
さらに、クラッチが締結状態にあるときはクラッチにはすべりが生じていないことを利用して、以下に説明する方法でクラッチ締結を知ることができる。
【００６４】
図１０はクラッチが締結状態であるときの車両速度とエンジン回転数の関係を示すものである。変速のギヤ比はギヤ位置別に固定であり、クラッチが締結状態であることから、車両速度とエンジン回転数は図に示すように比例関係となり、その傾きはギヤ比によって決まる。したがって、車両速度とエンジン回転数の比を計算し、その値がいずれかのギヤ比とほぼ一致しているときは、クラッチが締結状態であると判断できる。車両速度とエンジン回転数の比がそれ以外のときにはクラッチが締結状態にないと判断できる。
【００６５】
以上説明した方法により、Ａ状態，Ｂ状態，Ｃ状態，Ｄ状態の遷移を検知することができる。次に、各状態を遷移するときに、図６で説明したアクセル操作量に対する特性を演算する方法について以下説明する。
【００６６】
まず、Ａ状態からＢ状態へ遷移するとき、通常の特性からアクセル操作量に対する感度が鈍い特性へと切り替える。本遷移では、運転者は特にアクセル操作を必要とせず、多くの場合、アクセル操作はない。かかる場合は特別な処理は必要なく、単純に前述の特性を切り替えれば良い。しかし、運転者がアクセル操作を行ったまま、クラッチを断としギヤ位置操作を行うなどの操作を行うと想定するときは、単純に前述の切り替えを行った場合、アクセル操作量に対するエンジン出力への操作量が急変し、運転者に違和感を与える恐れがある。かかる場合には、図１５に示すように、運転者に違和感を与えないように２つの特性間を徐々に遷移するようにすると良い。本例では、所定時間での遷移元すなわち通常特性から遷移先すなわち発進時特性への特性の変化量を所定値以内に制限するものである。制限の起動はＡ状態からＢ状態へ遷移したタイミングで行い、遷移先の特性に一致するまで継続する。本動作は、仮に運転者がその間にアクセル操作を行っても行うようにしている。また、他の方法としては、現状値に対する加重平均を施す方法もある。その一例を図１９に示す。所定の加重平均係数を、特性選択後の値に乗じ、一方、１から前述の加重平均係数を引いた値を前回の演算結果に乗じ、両者を足すことで、補正したアクセル操作量を求める。本演算は、最終の目標値である値に対し、所定の遅れをもって応答する特性を示すものであり、演算の目的にかなう１方法である。
【００６７】
かかる操作を行うことにより、Ａ状態からＢ状態へ特性を切り替えるときに運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００６８】
次に、前述したようにＣ状態の後半からＤ状態にかけ、アクセル操作量に対する特性を、アクセル操作量に対する感度が鈍い特性から通常の特性へ切り替える。そのタイミングは、クラッチストロークを検出している場合は、図９のＣ点、すなわちクラッチ締結開始点Ａから所定ストローク締結側のＣ点にクラッチストロークが至ったことをもって切り替えのタイミングとすると良い。
【００６９】
クラッチストロークを検出していない場合の、前述の特性切り替え判定を行う方法の一例を、図１８を用いて説明する。切り替えのタイミングは、クラッチ締結開始検出を基点として時間，車両の加速度、などで判定すると良い。運転者の通常の操作パターンとクラッチ締結開始の検出感度から、クラッチ締結開始から微妙なアクセル操作が必要とされる所定時間は、前述の特性切り替えを行わない。クラッチ締結開始の検出感度が高くなく、クラッチがある程度締結されたタイミングでクラッチ締結開始を検出するような場合は、前述の所定時間を０とすることもあり得る。
【００７０】
次に、クラッチがある程度締結されたことは、車両の加速度が所定値以上となることでも判定できる。車両の加速度は、車両速度の所定時間での増加を計算すると求めることができる。したがって、前述の特性切り替え判定は、クラッチ締結開始から所定時間経過した後であり、かつ車両加速度が所定値以上となったときに行う。
【００７１】
また、車両が登りの坂道などにあって、クラッチがある程度締結されながら車両加速度が所定値以上とならな場合も考えられる。かかる場合は、図１０で説明したような、前述したクラッチ締結完了の判定をもって前述の特性切り替え判定を行うのが良い。
【００７２】
以上説明したような方法で、Ｃ状態の後半からＤ状態にかけ、アクセル操作量に対する特性を、アクセル操作量に対する感度が鈍い特性から通常の特性へ切り替えるタイミングを判断することができる。また、特性の切り替えにあたっては、Ａ状態からＢ状態の切り替え方法で説明したように、運転者に対し違和感がないように切り替えを行うのが良い。したがって、図１７に示すように、発進時の特性から通常の特性へ、２つの特性間を徐々に遷移するようにすると良い。本実施例も図１５と同様に遷移元すなわち発進時特性から遷移先すなわち通常特性への特性の変化量を所定値以内に制限するものである。また、前述したように、加重平均を用いても良い。
【００７３】
以上説明した補正は、アクセル操作量に対し行う例を示したが、アクセル操作量から導く中間パラメータとして、例えば目標のトルクを演算する場合は、トルクの次元で計算するのも良く、かかる場合はより正確にエンジン出力の調整ができるが、一方運転者のアクセル操作量に対し、エンジン出力の発生量で違和感を生じさせないよう注意する必要がある。
【００７４】
また、以上の説明では、状態の遷移判定等に車両の速度，エンジン回転数などを制御処理の入力として使用しているが、これらを入力する装置が故障した場合、本来意図する操作が行われない。したがって、かかる場合は、前述したような制御処理を中断し、アクセル操作量に対するスロットル操作量を固定のものとするのがよい。かかる制御状態とする故障の程度は、その頻度，致命度から適宜選定すればよい。
【００７５】
また、以上の説明では、火花点火式のガソリンエンジンにおいて、エンジンの出力を調整する手段としてスロットル弁を操作する実施形態を説明したが、それ以外の、例えば圧縮点火式のディーゼルエンジンであっても同様の要求に対する操作であれば、エンジンの出力を調整する手段として燃料噴射量を操作すれば、同様に本発明を適用できる。さらに、車両の動力源がモータであっても、運転者が操作する車両動力源の出力の調整手段と、該調整手段の操作量に基づき実際の車両動力源の出力を調整する手段があれば、本発明を適用できる。
【００７６】
さらに、以上の説明では、運転者がクラッチを操作する場合についての実施例を説明したが、クラッチ操作が運転者でない制御装置により自動的に操作される場合においても適用できる。
【００７７】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるとおり、本発明はその効果として、運転者の機関出力調整意図に対する違和感を発生させることなく、かつ発進時のクラッチ状態に応じた良好な発進挙動を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施対象の内燃機関構成図。
【図２】図１の内燃機関制御装置の内部構成図。
【図３】本発明の一実施対象の車両構成図。
【図４】制御操作の概念を説明する図。
【図５】エンジンの統制を説明する図。
【図６】本発明の一実施例の特性を説明する図。
【図７】本発明の一実施例の処理を説明する図。
【図８】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図９】クラッチの特性の一例を説明する図。
【図１０】本発明の一実施対象の特性を説明する図。
【図１１】本発明の一実施例の処理を説明する図。
【図１２】本発明の一実施対象の特性を説明する図。
【図１３】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図１４】本発明の一実施例の特性を説明する図。
【図１５】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図１６】本発明の一実施例の処理を説明する図。
【図１７】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図１８】本発明の一実施例の処理を説明する図。
【図１９】本発明の一実施例の処理を説明する図。
【符号の説明】
１０１…吸気管、１０２…エアクリーナ、１０３…エアフロセンサ、１０４…スロットルセンサ、１０５…スロットルボディ、１０６…コレクタ、１０７…筒内噴射内燃機関、１０９…燃料ポンプ、１１１…高圧燃料ポンプ、１１２…インジェクタ、１１３…点火コイル、１１４…点火プラグ、１１５…コントロールユニット、１１６…カム角センサ、１１７…クランク角センサ、１１８…空燃比センサ、２０１…Ｉ／ＯＬＳＩ、２０３…ＭＰＵ、３０１…エンジン、３０２…クラッチ、３０３…トランスミッション、３０４…デファレンシャル、３０５…車輪。

Claims

運転者による機関出力を調整するための操作機構と、車両を走行させる動力を発生させる機関と、該操作機構の操作状態に基づいて機関の出力を調整する手段と、機関の出力を駆動系に伝達する伝達手段と、伝達手段の動力伝達を断続するクラッチとを有し、車両が動き出すときの発進に関連する状態の該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、前記車両の発進に関連する以外の状態とで異なるものとすることを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、車両が動き出すときの発進に関連する該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、前記車両の発進に関連する以外の状態に対し、該操作機構の操作量に応じた機関の出力を小さいものとすることを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、該クラッチの締結開始と締結終了を検出し、車両が動き出すときの発進に関連する状態から該クラッチの締結中までの間、該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、車両の発進に関連する以外の状態と異なるものとすることを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、該クラッチの締結開始と締結終了を検出し、車両が動き出すときの発進に関連する状態から該クラッチの締結終了までの間、該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、車両の発進に関連する以外の状態と異なるものとすることを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、車両が動き出すときの車両の発進に関連する該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、車両の発進に関連する以外の状態と異なるものとする状態から、車両の発進に関連する以外の状態へと移行するとき、それぞれ異なる該機関の出力を徐々に遷移することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項２に記載の車両の発進制御装置において、該操作機構の操作状態が機関の全出力を要求する状態であるとき、該機関の出力を調整する手段により機関を全出力とすることを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、制御に必要な入力信号のいずれかを発生させる手段が故障していることを検出したとき、請求項１に記載の制御を行わないことを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項３に記載の車両の発進制御装置において、該クラッチの締結開始は、機関の出力値及び負荷状態から推定する機関の回転数と実際の回転数を比較して検出することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項４に記載の車両の発進制御装置において、該クラッチの締結開始は、機関の出力値及び負荷状態から推定する機関の回転数と実際の回転数を比較して検出することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項３に記載の車両の発進制御装置において、該クラッチの締結終了は、機関の回転数と車両の速度の比と、駆動系の変速比を比較して検出することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項４に記載の車両の発進制御装置において、該クラッチの締結終了は、機関の回転数と車両の速度の比と、駆動系の変速比を比較して検出することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項３に記載の車両の発進制御装置において、クラッチ締結開始からクラッチ締結終了までの間、機関回転数が所定値より低下したとき、機関出力を増大することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項４に記載の車両の発進制御装置において、クラッチ締結開始からクラッチ締結終了までの間、機関回転数が所定値より低下したとき、機関出力を増大することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、機関は内燃機関であり、機関出力は機関の吸入空気量を調整し制御することを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、前記操作機構はアクセルであり、前記機関の出力を調整する手段はスロットルであることを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、前記機関の出力を調整する手段はアクセル開度に対し、スロットル開度を自在に設定できる電制スロットルであることを特徴とする車両の発進制御装置。
請求項１に記載の車両の発進制御装置において、前記車両が動き出すときの車両の発進に関連する状態は、車両の車速、及びニュートラルスイッチの信号に基づいて判断することを特徴とする車両の発進制御装置。
運転者による機関出力を調整するための操作機構と、車両を走行させる動力を発生させる機関と、該操作機構の操作状態により機関の出力を調整する手段と、機関の出力を駆動系に伝達する伝達手段と、伝達手段の動力伝達を断続するクラッチとを有し、車両が動き出すときの発進に関連する状態において、該機関の出力を調整する手段の該操作機構の操作状態に応じた特性を、車両の発進の状態と異なるものとすることを特徴とする車両の発進制御方法。