JP2005061428A - Controller of continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Vベルト方式やトロイダル方式などの無段変速機と、内燃機関からなる原動機とを組み合わせたパワーユニットの制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
運転者によるアクセル操作に基づき、無段変速機の変速比を制御する発明としては従来、例えば特許文献1および特許文献2に記載のごときものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−141668号公報
【特許文献2】
特開2001−355718号公報
【0004】
特許文献1に記載の無段変速機の制御装置は、アクセル開度および車速に基づいて、燃料消費率が最小となるような特性が得られるような変速比制御と、運動性が向上するような特性が得られるような変速比制御とが可能であるとともに、両者の間を、補間係数を用いて切り替える制御を可能としたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のような制御装置にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり、燃料消費率が最小となるような特性の変速比で制御中に、運転者の急激なアクセル操作によりアクセル開度が急増した場合にあっては、エンジン回転数が急激に上昇した後に、車速が上昇するため、加速初期の加速感が不足する。
【0006】
また、この問題を解消すべく、特許文献2に記載の制御装置が提案されている。特許文献2に記載の無段変速機の制御装置は、エンジンのスロットル開度TVOに応じて、低開度の場合にあっては、燃費重視の通常モード変速を採用し、高開度の場合にあっては、運動性重視のリニアモード変速を採用し、リニアモード変速では、リニアモードに切り替わる直前の変速比に基づいた変速比を設定することで、加速初期の加速不足を解消するものである。
【0007】
しかしながら、特許文献2に記載のような制御装置にあっては、リニアモード中では、変速比が固定されるため、リニアモードが解除された直後には、変速比が通常モードの値に突然変移するなど、変速比に経時的な段差が生じ、運転者が違和感を感じる。また、リニアモード解除時には、変速比をゆっくりと通常モードに漸近させることも考えられるが、通常モードにいる時間が減少するため、燃費が悪化するといった問題が生じる。
【0008】
本発明は、燃料消費率を重視しつつ、加速全域および加速終了後に運転者が感じる違和感を解消する変速比制御を行う無段変速機の制御装置を提案するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明による無段変速機の制御装置は、請求項1に記載のごとく、
内燃機関たるエンジンと駆動結合する無段変速機の変速比の切り替えを行う無段変速機の制御装置において、
運転者のアクセル操作および車両の走行環境に基づき、燃料消費率の最も良い作動点たるエンジン回転数を算出し、該エンジン回転数を無段変速機の目標入力回転数とし、
運転者のアクセル操作および車両の走行環境に基づき、加速走行達成後一定速走行に安定する収束車速を推定し、
当該収束車速を実現するために必要な、無段変速機の目標出力回転数を算出し、
加速過渡中の無段変速機の入力回転数および出力回転数の組み合わせから、前記目標入力回転数および目標出力回転数の組み合わせまで、略直線的に遷移するよう、無段変速機の変速比を切り替えることを特徴としたものである。
【0010】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、無段変速機の入力回転数との関係において、車速が、アクセル増大操作前の車速からアクセル増大操作後一定速走行における車速へ無駄なく略直線的に上昇するため、切り替え制御に伴う上記の違和感を解消することができる。また、加速過渡中における変速機切り替え制御を速やかに終了させることができ、燃費が悪化するといった問題を解消することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の一実施の形態になる制御装置を具えた無段変速機と、エンジンから車輪までの駆動系の全体構成を簡略化して示す平面図である。
【0012】
エンジン1には、スロットルバルブ8の開度に応じて、多量乃至少量の空気と燃料の混合気が送り込まれ、エンジン1は大出力乃至小出力の駆動パワーを発生する。スロットルバルブ8を開閉調節するスロットルドラム9は、アクセルペダル7とワイヤー7wを介して機械的に連結されていて、運転者がアクセルペダル7を踏み込むことにより、踏み込み量に応じてスロットルバルブ8を開閉調節する。これよりエンジン1は、運転者のアクセル操作に応じて、大出力乃至小出力の駆動パワーを発生する。
【0013】
エンジン1は、既知のVベルト式無段変速機2と入力軸12iを介して駆動結合し、駆動パワーを、無段変速機2内に設けたトルクコンバータ12のポンプインペラへ伝達する。トルクコンバータ12のタービンランナは軸12oを介してVベルト15が掛け渡されたプライマリプーリ13と駆動結合する。一方、Vベルト15が掛け渡されたセカンダリプーリ14は出力軸14oを介してディファレンシャルギア3と駆動結合する。ディファレンシャルギア3は、駆動シャフト3a,3bを介して、駆動パワーを一部図略した左右の車輪4に配分する。
【0014】
運転者がアクセルペダル7を踏み込むと、スロットルバルブ8に設けたスロットルセンサ10が、スロットルバルブ8の開度量を検出し、スロットル開度TVOの信号をエンジンコントローラ5へ送信する。また、入力軸12iに設けたエンジン回転数センサ18はエンジン1の回転数、即ち無段変速機2の入力回転数を検出して変速機コントローラ6へ送信する。
【0015】
エンジン1の総合制御を行うエンジンコントローラ5はその機能の一部として、スロットル開度TVOに基づき、燃料消費率の最も良い目標入力回転数tNeおよび当該スロットル開度TVOを維持したまま車両が一定速で走行する場合の、収束車速tVSP を算出して変速機コントローラ6へ出力する。
【0016】
駆動シャフト3aに設けた車速センサ16は車速VSPを検出して、車速VSPを変速機コントローラ6へ出力する。
無段変速機2の総合制御を行う変速機コントローラ6は、目標入力回転数tNeおよび収束車速tVSPの組み合わせを達成するため、油圧アクチュエータ13a,14aに制御信号を出力し、無段変速機2の変速比を連続的に切り替える。
【0017】
プーリ13,14のそれぞれに設けた油圧アクチュエータ13a,14aは、プーリ13,14のV字溝を形成するフランジのうち、一方の可動フランジを他方の固定フランジに対し相対的に近接させてV字溝幅を狭め、あるいは離反させてV字溝幅を広めることにより無段変速機2の変速を実行する。
【0018】
図2は、エンジンコントローラ5aおよび変速機コントローラ6aが、上記の変速を実行するために行う制御プログラムを機能ブロック線図で示したものである。エンジンコントローラ5aは燃費最適点算出部51と、勾配抵抗推定部52と、収束車速推定部53と、乗算部54を有する。燃費最適点算出部51は、例えば図3に示すような燃費最適点検索マップを予めメモリしておき、このマップを参照し、スロットル開度TVOから、燃費が最適となるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neを求める。例えば、加速走行を所望する運転者がアクセルペダル7を踏み増しして、アクセル増大操作を行うと、エンジンコントローラ5aは、今まで受信していたアクセル増大操作直前のスロットル開度TVO1から、新しいスロットル開度TVO2を受信する。そして燃費最適点算出部51は、図3の燃費最適点検索マップを参照し、スロットル開度TVO2から、燃費が最適となるエンジントルクTe2と、エンジン回転数Ne2を求める。
【0019】
乗算部54はエンジントルクTe2とエンジン回転数Ne2の積を算出し、燃費が最適となるパワーPe2を求める。
Pe2=Te2 × Ne2
勾配抵抗推定部52は、長距離区間の平均路面勾配、あるいは短距離区間の路面勾配を検出して、車両がこの路面勾配を走行するときに受ける勾配抵抗等、車速に依存しない走行抵抗R(0)を求める。
【0020】
収束車速推定部53は、まず、タイヤの転がり抵抗や、路面抵抗や、車体の空気抵抗等、車速に依存する走行抵抗R(VSP)を求め、求めた走行抵抗R(VSP)をメモリしておき、これに上記R(0)を合算して、図4に示すような車速―走行抵抗の関係を求める。次に、上記で求めたパワーPe2に基づき、図4に示すような車速VSPに関する双曲線関数Yを求める。
Y=C×Pe2/VSP
なお、Cはタイヤの摩擦係数等によって定まる係数である。
ここに、関数Yは、パワーPe2が一定値であれば、車速VSPが大きいほど小さくなる。そして、上記走行抵抗の合算値と関数Yが釣り合うときの車速VSPを収束車速VSP2とする。VSP2は変速機コントローラ6へ送信される。
【0021】
変速機コントローラ6aは実測値格納部61と、変速比算出部62と、変速比制御部63から構成される。実測値格納部61は、検出・受信した実車速VSPおよびエンジン回転数Neをメモリする。変速比算出部62は、図5に示すような、横軸を車速と、縦軸を入力回転数とする平面上に、エンジンコントローラ5aから受信した目標入力回転数Ne2および収束車速VSP2の組み合わせを終点としてプロットする。また、実測値格納部61を参照して、1回前にメモリした実車速VSPをVSP1とし、1回前にメモリしたエンジン回転数NeをNe1とし、これらの値VSP1およびNe1の組み合わせを始点として上記平面上にプロットする。
【0022】
上記の始点と終点が一致する場合には、現状の変速比を維持するよう、変速比制御部63に現状の変速比Rを送信する。なお変速比Rとは、横軸と縦軸が交差する原点0と、入力回転数Neおよび車速VSPの組み合わせで表される点を結んだ直線の勾配である。
【0023】
一方、上記の原点と終点が一致しない場合には、図5中、太線で示すように始点と終点を直線で結び、該直線に沿って、入力回転数Neおよび車速VSPが終点に一致するよう、変速比制御部63に変速比Rを変化させる指令を送信する。すなわち、アクセル増大操作直後であって運転者がアクセルペダル7の踏み込み位置を維持している間の加速過渡中において、実際のエンジン回転数Neである無段変速機の入力回転数がNe1からNe2へ増加するのに対応して、無段変速機の出力回転数によって決まる車速VSPがVSP1からVSP2に増加するように、変速比Rを変化させる指令を送信する。例えば、加速過渡中のある時刻にエンジン回転数センサ18が検出した入力回転数がNenの場合、始点と終点を結んだ直線を参照して、対応する車速VSPnを得るための変速比R、つまり原点0と(VSPn,Nen)を結んだ直線の勾配を、変速比制御部63に送信する。
【0024】
変速比制御部63は、受信した変速比指令に基づき、油圧アクチュエータ13a,14aに制御信号を出力する。
【0025】
図6は、本実施の形態になるエンジンコントローラ5aが実行する上記制御プログラムをフローチャートで示したものである。このプログラムは例えば10ms毎の定時割り込みにて実行する。
最初のステップS1では、スロットル8のスロットル開度TVOを検出する。
次のステップS2では、上記スロットル開度TVOに基づき、予めメモリしておいた燃費最適点検索マップを参照して、燃費が最適となるエンジントルクTe2およびエンジン回転数Ne2を求める。
ステップS3では、車体の形状と車速に依存する空気抵抗等、車速VSPに基づいて定まる車速依存走行抵抗R(VSP)を求めて、収束車速推定部53にメモリする。ステップS4では、路面勾配等、車速とは無関係な走行抵抗R(0)を算出する。ステップS5では、燃費が最適となるエンジントルクTe2およびエンジン回転数Ne2に基づき、双曲線関数Yを求める。
【0026】
ステップS6は、車速依存走行抵抗R(VSP)と、車速とは無関係な走行抵抗R(0)の合算値と関数Yとの交点を、繰り返し計算で求める。ステップS7では、ステップS6で求めた交点の車速を収束車速VSP2として、変速機コントローラ6aへ出力する。ステップS8では、ステップS2で求めたエンジン回転数Ne2を、変速機コントローラ6aへ出力する。
【0027】
図7は、本実施の形態になる変速機コントローラ5aが実行する上記制御プログラムをフローチャートで示したものである。このプログラムも、例えば10ms毎の定時割り込みにて実行する。
最初のステップS9では、目標入力回転数Ne2および収束車速VSP2を受信し、この組み合わせを終点として読み込む。次のステップS10では、1回前にメモリした実車速VSP1および入力回転数Ne1の組み合わせを始点として読み込む。
【0028】
ステップS11では、入力回転数Neの増大に応じて、上記の始点と終点を結んだ直線上をトレースするように、実車速VSPを増大させるための変速比Rを算出する。ステップS12では、変速比Rを変速比制御部63へ出力する。ステップS13では、次回の制御で使用するために、現在の車速VSPおよび現在の入力回転数Neを読み込み、これをメモリしておく。
【0029】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図8は本発明の他の実施の形態になる制御装置を具えた無段変速機と、エンジンから車輪までの駆動系の全体構成を簡略化して示す平面図であり、上記実施の形態と共通の部品については、同じ符号を用いて示す。
アクセルペダル7は、スロットルバルブ8とは機械的に連結しておらず、スロットルバイワイヤー方式を採用する。アクセル開度センサ33は、運転者が操作したアクセルペダル7の操作量(踏み込み量)を検出し、アクセル開度APOをエンジンコントローラ5bへ送信する。
スロットル制御モータ35は、エンジンコントローラ5bから指令を受けて、スロットルバルブの開度を調節する。
【0030】
図9は、エンジンコントローラ5bおよび変速機コントローラ6bが行う制御プログラムを機能ブロック線図で示したものであり、変速機コントローラ6bについては図2に示したものとほぼ同様である。エンジン1のスロットル開度を電子制御するエンジンコントローラ5bは、目標駆動力算出部71と、除算部72と、燃費最適点算出部73と、スロットル開度制御部74と、勾配抵抗推定部52と、収束車速推定部53と、乗算部54を有する。
【0031】
目標駆動力算出部71は、例えば図10に示すような検索マップを予めメモリしておき、このマップを参照し、アクセル開度APOと実車速VSPから、目標駆動力tFを求める。
収束車速推定部53は、まず、タイヤの転がり抵抗や、路面抵抗や、車体の空気抵抗等、車速に依存する走行抵抗R(VSP)を予めメモリしておくか逐一R(VSP)の関数を求め、これに上記R(0)を合算して、図11に示すような車速―走行抵抗の関係を求める。次に、上記走行抵抗の合算値が、目標駆動力tFと等しいときの車速VSPを収束車速VSP2とする。VSP2は変速機コントローラ6bへ送信される。
乗算部54は、収束車速VSP2と目標駆動力tFを乗算して、収束パワーPw2を求める。燃費最適点算出部73は、例えば図12に示すような燃費最適点検索マップを予めメモリしておき、該検索マップを参照して、収束パワーPw2に相当する等パワー線と、エンジン1の性能によって決まる燃費最小線との交点P2を求める。そして、燃費最適点P2におけるエンジン回転数Ne2を、変速機コントローラ6bへ送信する。
【0032】
変速機コントローラ6bは実測値格納部61と、変速比・エンジン回転数算出部82と、変速比制御部63から構成される。変速比・エンジン回転数算出部82は、図13に示すような、横軸を車速と、縦軸を入力回転数とする平面上に、エンジンコントローラ5bから受信した目標入力回転数Ne2および収束車速VSP2の組み合わせを終点としてプロットする。また、実測値格納部61を参照して、1回前にメモリした実車速VSPをVSP1とし、1回前にメモリしたエンジン回転数NeをNe1とし、これらの値VSP1およびNe1の組み合わせを始点として上記平面上にプロットする。
【0033】
上記の始点と終点が一致する場合には、現状の変速比およびエンジン回転数を維持するよう、変速比制御部63に現状の変速比Rを送信し、エンジンコントローラ5bに現行のエンジン回転数を送信する。
【0034】
一方、上記の原点と終点が一致しない場合には、図13中、太線で示すように始点と終点を直線で結び、該直線に沿って、入力回転数Neおよび車速VSPを終点に一致するよう、変速比制御部63には変速比を変化させる指令を送信するとともに、エンジンコントローラ5bにエンジン回転数tNeを送信する。すなわち、始点と終点を結んだ直線を参照して、一回前にメモリした車速VSP1よりも大きな車速tVSPを達成するために、一回前にメモリしたエンジン回転数Ne1よりも大きなエンジン回転数tNeを、エンジンコントローラ5bへ送信するとともに、車速tVSPを得るための変速比、つまり原点と(tVSP,tNe)を結んだ直線の勾配Rを、変速比制御部63へ送信する。
【0035】
図14は、本実施の形態になるエンジンコントローラ5bが実行する上記制御プログラムをフローチャートで示したものである。このプログラムは例えば10ms毎の定時割り込みにて実行する。
最初のステップS21では、検出したアクセル開度APOおよび車速VSPを読み込む。次のステップS22では、検索マップを参照し、アクセル開度APOと実車速VSPから定まる目標駆動力tFを求める。ステップS23では、車速に依存する走行抵抗R(VSP)の関数を求める。ステップS24では、勾配抵抗など車速に依存しない走行抵抗R(0)を算出する。ステップS25では、上記R(VSP)とR(0)の合算値が、目標駆動力tFと等しくなる場合の車速VSP2をサ算出する。
【0036】
ステップS26では、収束車速VSP2と目標駆動力tFを乗算して、収束パワーPw2を求める。ステップS27では、燃費最適点検索マップを参照して、収束パワーPw2に相当する等パワー線と、エンジン1の性能によって決まる燃費最小線との交点P2を求め、燃費最適点P2におけるエンジン回転数Ne2を出力する。ステップS28では、収束車速VSP2を変速機コントローラ6bへ送信する。ステップS29では、エンジン回転数Ne2を変速機コントローラ6bへ送信する。
【0037】
図15は、本実施の形態になる変速機コントローラ5bが実行する上記制御プログラムをフローチャートで示したものである。このプログラムも、例えば10ms毎の定時割り込みにて実行する。
最初のステップS31では、無段変速機2の目標入力回転数Ne2および収束車速VSP2を受信し、この組み合わせを終点(VSP2,Ne2)として読み込む。次のステップS32では、現在よりも1回前にメモリした実車速VSPおよび入力回転数Neの組み合わせを始点(VSP1,Ne1)として読み込む。
【0038】
ステップS33では、上記の始点と終点を結んだ直線上をトレースするように、始点よりも大きなエンジン回転数tNeおよび車速tVSPの組み合わせを算出する。該組み合わせの関係は次の式で表される。
tNe=Ne1+(Ne2−Ne1)×(tVSP−VSP1)
/(VSP2−VSP1)
ステップS34では上記組み合わせ(tVSP,tNe)を達成するための変速比Rを出力する。ステップS35ではエンジン回転数tNeをエンジンコントローラ5bへ送信する。ステップS36では、次回の制御で使用するために、実車速VSPおよび現在の入力回転数Neを読み込み、これをメモリする。
【0039】
図16は、本発明の上記実施の形態が奏する効果を、アクセル開度、車速、無段変速機の入力回転数、最適燃費線からの乖離度および変速比について、タイムチャートで示す。なお比較のために、本発明については実線で示し、特許文献1に記載の従来変速については点線で示し、特許文献2に記載のリニアモード変速の場合については一点鎖線で示す。
【0040】
運転者が時刻t1からt2にかけて、アクセルペダル7を踏み増すと、本発明および上記2つの従来例では、アクセル開度がAPO1からAPO2へほぼ同様に上昇する。車速VSPは、本発明および上記2つの従来例では、収束車速VSP2になるように、上に凸の曲線を描きながらほぼ同様に上昇する。
【0041】
無段変速機の入力回転数Neは、本発明では、目標入力回転数Ne2になるように、車速VSPの上昇と同様、上に凸の曲線を描きながら上昇するため、運転者に違和感を与えることなく、低燃費走行が可能である。
これに対し、従来変速では、アクセル開度APOと同様に、初期段階で急激に上昇し、その後ゆっくりと車速VSPが上昇するため、運転者に違和感を与えることがわかる。また、リニアモード変速では、車速VSPと同様な曲線を描いて上昇するものの、一旦目標回転数Ne2を超えてしまい、高回転の状態がしばらく継続した後に、目標回転数Ne2に減少するため、燃費を悪化させる。
【0042】
燃費最適線からの乖離度は、本発明では、車速が収束するまでは、燃料最適線から大きく乖離するものの、収束車速達成後は、あまり乖離しない。これに対しリニアモード変速では、全体を通じて乖離度が大きく、燃費が悪くなる。
【0043】
変速比Rは、本発明では、収束車速VSP2での変速比R2に向けて、徐々に変化するので、運転者は違和感を感じることはない。また、速やかに変速過渡状態を終了させるため、燃費を良くすることができる。
これに対し、従来変速では、アクセル開度増大に従ってまず変速比RをローギアR4にし、その後車速が上がるに従ってハイギアに移行するため、変速比の変動幅が大きく、運転者は違和感を感じる。
また、リニアモード変速では、収束車速VSP2での変速比R2よりも若干ローギア側の変速比R3に固定するが、変速比R3は、収束車速VSP2での燃費最適を実現する変速比ではないため、リニアモード解除後に変速比をR2に切り替えて、燃費最適状態へ移行する必要があり、運転者は違和感を感じる。
【0044】
以上から、変速比の変動幅を少なくしつつ速やかに加速を完了させ、燃費にも遜色のない本発明が総合的に優れていることがわかる。
【0045】
つまり、本実施の形態においては、スロットル開度またはアクセル開度APOに基づき、燃料消費率の最も良い作動点たるエンジン回転数Ne2および一定速走行になる収束車速VSP2を算出し、一回前にメモリしておいた車速VSP1および入力回転数Ne1の組み合わせから、略直線的に収束車速VSP2および目標入力回転数Ne2の組み合わせを達成するよう、車速tVSP、または入力回転数tNeおよび車速tVSPを制御するため、加速時には車速VSPおよび入力回転数Neを同時に大きくして速やかに加速を完了させ、燃費を損ねる度合いも少なくて済む。
【0046】
このため、運転者は、違和感を感じることがなく、応答性のよい加速感を得ることができるとともに、燃費を犠牲にした加速を回避することができる。
【0047】
なお、上記した形態においては、Vベルト式の無段変速機を用いて変速比を連続的に制御するものであるが、この他にも、トロイダル式無段変速機を用いても、同等の効果を奏すること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態になる制御装置を具えた無段変速機と、エンジンから車輪までの駆動系の全体構成を簡略化して示す平面図である。
【図2】同実施の形態が具えたエンジンコントローラおよび変速機コントローラ6が、変速比制御を実行するために行う制御プログラムを機能ブロック線図で示したものである。
【図3】燃費最適点検索マップである。
【図4】収束車速を算出するために用いる、車速―走行抵抗の関係、および車速―パワーの関係を示したグラフである。
【図5】車速―入力回転数の関係において、同実施の形態になる変速機コントローラが算出する変速比を示すグラフである。
【図6】同実施の形態になるエンジンコントローラが実行する制御プログラムをフローチャートで示したものである。
【図7】同実施の形態になる変速機コントローラが実行する制御プログラムをフローチャートで示したものである。
【図8】本発明の他の実施の形態になる制御装置を具えた無段変速機と、エンジンから車輪までの駆動系の全体構成を簡略化して示す平面図である。
【図9】同実施の形態が具えたエンジンコントローラおよび変速機コントローラが行う制御プログラムを機能ブロック線図で示したものである。
【図10】検索マップである。
【図11】収束車速を算出するために用いる、車速―走行抵抗の関係を示すグラフである。
【図12】燃費最適点検索マップである。
【図13】車速―入力回転数の関係において、同実施の形態になる変速機コントローラが算出する変速比を示すグラフである。
【図14】同実施の形態になるエンジンコントローラが実行する制御プログラムをフローチャートで示したものである。
【図15】同実施の形態になる変速機コントローラが実行する制御プログラムをフローチャートで示したものである。
【図16】アクセル開度、車速、無段変速機の入力回転数、最適燃費線からの乖離度および変速比について、同実施の形態が奏する効果を、従来例とともにタイムチャートで示したものである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 無段変速機
3 ディファレンシャルギア
5 エンジンコントローラ
6 変速機コントローラ
7 アクセルペダル
8 スロットルバルブ
9 スロットルドラム
10 スロットルセンサ
11 アキュムレータ
12 トルクコンバータ
13,14 プーリ
13a,14a 油圧アクチュエータ
16 車速センサ
18 エンジン回転数センサ
33 アクセル開度センサ
35 スロットル制御モータ
51 燃費最適点算出部
52 勾配抵抗推定部
53 収束車速推定部
54 乗算部
61 実測値格納部
62 変速比算出部
63 変速比制御部
71 目標駆動力算出部
72 除算部
73 燃費最適点算出部
74 スロットル開度制御部
82 変速比・エンジン回転数算出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to control of a power unit in which a continuously variable transmission such as a V-belt system or a toroidal system and a prime mover composed of an internal combustion engine are combined.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, the inventions described in
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-141668
[Patent Document 2]
JP 2001-355718 A
[0004]
The control device for a continuously variable transmission described in
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional control device has the following problems. In other words, if the accelerator opening degree suddenly increases due to the driver's sudden accelerator operation during the control with the gear ratio that minimizes the fuel consumption rate, the engine speed increases rapidly, Since the vehicle speed increases, the acceleration feeling at the initial stage of acceleration is insufficient.
[0006]
In order to solve this problem, a control device described in
[0007]
However, in the control device as described in
[0008]
The present invention proposes a control device for a continuously variable transmission that performs speed ratio control that eliminates a sense of incongruity that is felt by the driver after the entire acceleration range and after the completion of acceleration while placing importance on the fuel consumption rate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
For this purpose, a control device for a continuously variable transmission according to the present invention comprises:
In a control device for a continuously variable transmission that switches a gear ratio of a continuously variable transmission that is drivingly coupled to an engine that is an internal combustion engine,
Based on the driver's accelerator operation and the driving environment of the vehicle, calculate the engine speed that is the best operating point of the fuel consumption rate, the engine speed as the target input speed of the continuously variable transmission,
Based on the driver's accelerator operation and the driving environment of the vehicle, the convergence vehicle speed that is stable at a constant speed after achieving acceleration driving is estimated,
Calculate the target output speed of the continuously variable transmission required to achieve the converged vehicle speed,
The transmission ratio of the continuously variable transmission is set so that the transition is substantially linear from the combination of the input rotation speed and output rotation speed of the continuously variable transmission during acceleration transition to the combination of the target input rotation speed and the target output rotation speed. It is characterized by switching.
[0010]
【The invention's effect】
According to such a configuration of the present invention, in relation to the input rotation speed of the continuously variable transmission, the vehicle speed increases substantially linearly from the vehicle speed before the accelerator increasing operation to the vehicle speed at the constant speed after the accelerator increasing operation without waste. Therefore, it is possible to eliminate the uncomfortable feeling associated with the switching control. Further, the transmission switching control during the acceleration transition can be quickly terminated, and the problem that the fuel consumption deteriorates can be solved.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a simplified plan view showing the overall configuration of a continuously variable transmission including a control device according to an embodiment of the present invention and a drive system from an engine to wheels.
[0012]
A large or small amount of air / fuel mixture is sent to the
[0013]
The
[0014]
When the driver depresses the
[0015]
As part of its function, the
[0016]
A
A
[0017]
The
[0018]
FIG. 2 is a functional block diagram showing a control program executed by the
[0019]
The
Pe2 = Te2 × Ne2
The
[0020]
The convergence vehicle
Y = C × Pe2 / VSP
C is a coefficient determined by the friction coefficient of the tire.
Here, if the power Pe2 is a constant value, the function Y decreases as the vehicle speed VSP increases. The vehicle speed VSP when the total value of the running resistance and the function Y are balanced is defined as a converged vehicle speed VSP2. VSP2 is transmitted to the
[0021]
The
[0022]
When the start point and the end point coincide with each other, the current speed ratio R is transmitted to the speed
[0023]
On the other hand, if the origin and the end point do not coincide with each other, the start point and the end point are connected with a straight line as shown by a thick line in FIG. 5, and the input rotational speed Ne and the vehicle speed VSP coincide with the end point along the straight line. Then, a command to change the speed ratio R is transmitted to the speed
[0024]
The gear
[0025]
FIG. 6 is a flowchart showing the control program executed by the
In the first step S1, the throttle opening TVO of the
In the next step S2, based on the throttle opening TVO, an engine torque Te2 and an engine speed Ne2 at which the fuel efficiency is optimized are obtained by referring to a fuel efficiency optimum point search map stored in advance.
In step S3, a vehicle speed dependent running resistance R (VSP) determined based on the vehicle speed VSP, such as an air resistance depending on the shape of the vehicle body and the vehicle speed, is obtained and stored in the convergence vehicle
[0026]
In step S6, the intersection of the vehicle speed dependent running resistance R (VSP) and the sum of the running resistance R (0) irrelevant to the vehicle speed and the function Y is obtained by repeated calculation. In step S7, the vehicle speed at the intersection obtained in step S6 is output to the
[0027]
FIG. 7 is a flowchart showing the control program executed by the
In the first step S9, the target input rotational speed Ne2 and the convergence vehicle speed VSP2 are received, and this combination is read as an end point. In the next step S10, the combination of the actual vehicle speed VSP1 and the input rotational speed Ne1 stored previously is read as the starting point.
[0028]
In step S11, a gear ratio R for increasing the actual vehicle speed VSP is calculated so as to trace the straight line connecting the start point and the end point according to the increase in the input rotational speed Ne. In step S <b> 12, the gear ratio R is output to the gear
[0029]
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a plan view schematically showing the entire configuration of a continuously variable transmission including a control device according to another embodiment of the present invention and a drive system from the engine to the wheels, and is common to the above embodiment. These parts are denoted by the same reference numerals.
The
The
[0030]
FIG. 9 is a functional block diagram showing a control program executed by the
[0031]
The target driving
The convergence vehicle
The
[0032]
The
[0033]
When the start point and the end point coincide with each other, the current speed ratio R is transmitted to the speed
[0034]
On the other hand, if the origin and the end point do not match, the start point and the end point are connected with a straight line as shown by a thick line in FIG. 13, and the input rotational speed Ne and the vehicle speed VSP are made to match the end point along the straight line. A command to change the gear ratio is transmitted to the gear
[0035]
FIG. 14 is a flowchart showing the control program executed by the
In the first step S21, the detected accelerator opening APO and vehicle speed VSP are read. In the next step S22, the target driving force tF determined from the accelerator opening APO and the actual vehicle speed VSP is obtained by referring to the search map. In step S23, a function of running resistance R (VSP) depending on the vehicle speed is obtained. In step S24, a running resistance R (0) that does not depend on the vehicle speed, such as a gradient resistance, is calculated. In step S25, the vehicle speed VSP2 when the sum of R (VSP) and R (0) is equal to the target driving force tF is calculated.
[0036]
In step S26, the convergence power Pw2 is obtained by multiplying the convergence vehicle speed VSP2 by the target driving force tF. In step S27, an intersection P2 between the equal power line corresponding to the convergence power Pw2 and the fuel efficiency minimum line determined by the performance of the
[0037]
FIG. 15 is a flowchart showing the control program executed by the
In the first step S31, the target input rotational speed Ne2 and the convergence vehicle speed VSP2 of the continuously
[0038]
In step S33, a combination of the engine speed tNe and the vehicle speed tVSP larger than the start point is calculated so as to trace on the straight line connecting the start point and the end point. The relationship of this combination is represented by the following formula.
tNe = Ne1 + (Ne2−Ne1) × (tVSP−VSP1)
/ (VSP2-VSP1)
In step S34, a gear ratio R for achieving the combination (tVSP, tNe) is output. In step S35, the engine speed tNe is transmitted to the
[0039]
FIG. 16 is a time chart showing the effects of the above-described embodiment of the present invention with respect to the accelerator opening, the vehicle speed, the input rotation speed of the continuously variable transmission, the deviation from the optimum fuel consumption line, and the gear ratio. For comparison, the present invention is indicated by a solid line, the conventional shift described in
[0040]
When the driver depresses the
[0041]
In the present invention, the input rotational speed Ne of the continuously variable transmission increases while drawing a convex curve upward so as to increase the vehicle speed VSP so that the target input rotational speed Ne2 is reached. And low fuel consumption driving is possible.
On the other hand, in the case of the conventional shift, it can be seen that, similarly to the accelerator opening APO, the vehicle speed increases rapidly in the initial stage and thereafter the vehicle speed VSP slowly increases, which gives the driver a sense of incongruity. In the linear mode shift, the vehicle speed increases while drawing a curve similar to the vehicle speed VSP. However, once the target rotational speed Ne2 is exceeded and the high rotational speed continues for a while, the speed decreases to the target rotational speed Ne2. Worsen.
[0042]
In the present invention, the degree of divergence from the optimum fuel efficiency line deviates greatly from the optimum fuel line until the vehicle speed converges, but does not deviate much after the convergence vehicle speed is achieved. On the other hand, in the linear mode shift, the degree of divergence is large throughout and the fuel efficiency is deteriorated.
[0043]
In the present invention, the gear ratio R gradually changes toward the gear ratio R2 at the converged vehicle speed VSP2, so that the driver does not feel uncomfortable. Further, since the shift transition state is promptly terminated, fuel efficiency can be improved.
On the other hand, in the conventional gear shifting, the gear ratio R is first set to the low gear R4 as the accelerator opening increases, and then the gear shifts to the high gear as the vehicle speed increases. Therefore, the fluctuation range of the gear ratio is large and the driver feels uncomfortable.
Further, in the linear mode speed change, the speed ratio R3 is fixed to the gear ratio R3 slightly lower than the speed ratio R2 at the converged vehicle speed VSP2, but the speed ratio R3 is not a speed ratio that achieves the optimum fuel consumption at the converged vehicle speed VSP2. It is necessary to change the gear ratio to R2 after the linear mode is canceled and shift to the optimum fuel consumption state, and the driver feels uncomfortable.
[0044]
From the above, it can be seen that the present invention, which completes acceleration promptly while reducing the fluctuation range of the gear ratio and has no inferior fuel efficiency, is comprehensively superior.
[0045]
That is, in the present embodiment, based on the throttle opening or the accelerator opening APO, the engine speed Ne2 as the operating point with the best fuel consumption rate and the convergent vehicle speed VSP2 at which the vehicle runs at a constant speed are calculated. The vehicle speed tVSP or the input rotational speed tNe and the vehicle speed tVSP are controlled so as to achieve a substantially linear combination of the converged vehicle speed VSP2 and the target input rotational speed Ne2 from the stored combination of the vehicle speed VSP1 and the input rotational speed Ne1. Therefore, at the time of acceleration, the vehicle speed VSP and the input rotation speed Ne are simultaneously increased to complete the acceleration promptly, and the degree of impairing fuel consumption is small.
[0046]
For this reason, the driver does not feel uncomfortable, can obtain a sense of acceleration with good responsiveness, and can avoid acceleration at the expense of fuel consumption.
[0047]
In the above-described embodiment, the gear ratio is continuously controlled using a V-belt type continuously variable transmission, but in addition to this, even if a toroidal continuously variable transmission is used, the same Of course, there is an effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an overall configuration of a continuously variable transmission including a control device according to an embodiment of the present invention and a drive system from an engine to wheels.
FIG. 2 is a functional block diagram showing a control program executed by the engine controller and
FIG. 3 is a fuel efficiency optimum point search map.
FIG. 4 is a graph showing a vehicle speed-running resistance relationship and a vehicle speed-power relationship used for calculating a converged vehicle speed.
FIG. 5 is a graph showing a gear ratio calculated by the transmission controller according to the embodiment in the relationship between vehicle speed and input rotation speed.
FIG. 6 is a flowchart showing a control program executed by the engine controller according to the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a control program executed by the transmission controller according to the embodiment.
FIG. 8 is a plan view schematically showing an overall configuration of a continuously variable transmission including a control device according to another embodiment of the present invention and a drive system from an engine to wheels.
FIG. 9 is a functional block diagram showing a control program executed by the engine controller and the transmission controller provided in the embodiment.
FIG. 10 is a search map.
FIG. 11 is a graph showing a relationship between vehicle speed and running resistance used for calculating a converged vehicle speed.
FIG. 12 is a fuel efficiency optimum point search map.
FIG. 13 is a graph showing a gear ratio calculated by the transmission controller according to the embodiment in the relationship between vehicle speed and input rotation speed.
FIG. 14 is a flowchart showing a control program executed by the engine controller according to the embodiment;
FIG. 15 is a flowchart showing a control program executed by the transmission controller according to the embodiment;
FIG. 16 is a time chart showing the effect of the embodiment with respect to the accelerator opening, the vehicle speed, the input rotation speed of the continuously variable transmission, the deviation from the optimum fuel consumption line, and the gear ratio, together with the conventional example. is there.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 continuously variable transmission
3 Differential gear
5 Engine controller
6 Transmission controller
7 Accelerator pedal
8 Throttle valve
9 Throttle drum
10 Throttle sensor
11 Accumulator
12 Torque converter
13, 14 pulley
13a, 14a Hydraulic actuator
16 Vehicle speed sensor
18 Engine speed sensor
33 Accelerator position sensor
35 Throttle control motor
51 Fuel economy optimal point calculation part
52 Gradient resistance estimator
53 Convergence Vehicle Speed Estimator
54 Multiplier
61 Actual value storage
62 Gear ratio calculation unit
63 Gear ratio control unit
71 Target driving force calculation unit
72 Division
73 Fuel Efficiency Optimal Point Calculation Unit
74 Throttle opening controller
82 Gear ratio / engine speed calculator
Claims (6)
運転者のアクセル操作量および車両の走行環境に基づき、燃料消費率の最も良い作動点たるエンジン回転数を算出し、該エンジン回転数を無段変速機の目標入力回転数とし、
運転者のアクセル操作量および車両の走行環境に基づき、加速走行達成後一定速走行に安定する収束車速を推定し、
当該収束車速を実現するために必要な、無段変速機の目標出力回転数を算出し、
加速過渡中の無段変速機の入力回転数および出力回転数の組み合わせから、前記目標入力回転数および目標出力回転数の組み合わせまで、略直線的に遷移するよう、無段変速機の変速比を切り替えることを特徴とする無段変速機の制御装置。In a control device for a continuously variable transmission that switches a gear ratio of a continuously variable transmission that is drivingly coupled to an engine that is an internal combustion engine,
Based on the driver's accelerator operation amount and the driving environment of the vehicle, the engine speed that is the best operating point of the fuel consumption rate is calculated, and the engine speed is set as the target input speed of the continuously variable transmission.
Based on the amount of accelerator operation by the driver and the driving environment of the vehicle, the convergence vehicle speed that is stable at a constant speed after the acceleration is achieved is estimated,
Calculate the target output speed of the continuously variable transmission required to achieve the converged vehicle speed,
The transmission ratio of the continuously variable transmission is set so that the transition is substantially linear from the combination of the input rotation speed and output rotation speed of the continuously variable transmission during acceleration transition to the combination of the target input rotation speed and the target output rotation speed. A continuously variable transmission control device characterized by switching.
前記車両の走行環境として、車速に基づく走行抵抗と、車速とは無関係な走行抵抗を算出し、
両者の走行抵抗の和と、運転者のアクセル操作量に基づいた駆動力が釣り合うときの車速を、前記収束車速とすることを特徴とする無段変速機の制御装置。The control device for a continuously variable transmission according to claim 1,
As the driving environment of the vehicle, the driving resistance based on the vehicle speed and the driving resistance unrelated to the vehicle speed are calculated,
A control device for a continuously variable transmission, wherein a vehicle speed when a driving force based on a sum of both of the running resistances and a driver's accelerator operation amount is balanced is the convergence vehicle speed.
前記エンジンのスロットル開度は、運転者のアクセル操作量とは独立に制御され、運転者のアクセル操作量および該操作直前の車速に基づき、要求駆動力を算出し、
該要求駆動力および車両の走行環境に基づき、加速走行終了後一定速走行に安定する収束車速を推定し、
該収束車速を維持する場合において燃料消費率の最も良い作動点たるエンジン回転数およびエンジントルクを算出し、
前記要求駆動力から算出した目標出力トルクを、前記目標入力回転数および目標出力回転数の組み合わせから決定される変速比で除して得られる目標入力トルクを達成するようエンジンのスロットル開度を制御することを特徴とする無段変速機の制御装置。The control device for a continuously variable transmission according to any one of claims 1 to 4,
The throttle opening of the engine is controlled independently of the driver's accelerator operation amount, and the required driving force is calculated based on the driver's accelerator operation amount and the vehicle speed immediately before the operation,
Based on the required driving force and the traveling environment of the vehicle, a convergence vehicle speed that is stable at a constant speed after the end of acceleration traveling is estimated,
When maintaining the converged vehicle speed, calculate the engine speed and the engine torque as the operating point with the best fuel consumption rate,
The throttle opening of the engine is controlled so as to achieve the target input torque obtained by dividing the target output torque calculated from the required driving force by the speed ratio determined from the combination of the target input rotational speed and the target output rotational speed. A control device for a continuously variable transmission.
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JP2009103183A (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Toyota Motor Corp | Speed-change ratio control device and continuously variable transmission |
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-
2003
- 2003-08-11 JP JP2003207121A patent/JP2005061428A/en active Pending
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