JP2005133895A - 自動変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 変速の際のエンジン出力低減に伴う不必要な変速を防止した自動変速制御装置を提供する。
【解決手段】 少なくともエンジン出力に基づいて変速機３を自動変速する変速制御手段９と、変速時以外はアクセルペダル開度等に基づいてエンジン出力を制御し、変速時には、上記アクセルペダル開度とは無関係な制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御するエンジン制御手段６とを備え、上記変速制御手段９は、上記エンジン制御手段６が上記制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御しているときには上記変速機３の新たな変速を禁止するものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、変速機を、車両が失速しない範囲で最も低燃費で走行可能なギア段へと自動変速する自動変速制御装置に関するものである。

変速機を自動的に変速する自動変速制御装置において、変速機のギア段を、車両が失速しない範囲で最も低燃費で走行可能なギア段へと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提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この変速制御の概略を図４を用いて説明する。

図中横軸がエンジン回転速度であり、縦軸が正味平均有効圧力Ｐｍｅ（エンジントルクに相当）である。図中実線Ａで示す線図はエンジンの等燃費線図であり、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ている。また、この等燃費線図Ａにおいて、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。点線Ｂで示すラインは、エンジンの最大トルク線図である。

低燃費モードでは、車両の運転状態（エンジン出力など）に基づいて、現在の運転状態を維持するために最低限必要な馬力（つまり現在の状態で定常走行するために必要な出力）を決定し、その等馬力線図Ｃを作成する。定常走行に必要な馬力は、走行条件（路面の勾配など）やアクセル開度、つまりエンジン負荷に応じて変化する。

今、変速機のギア段がＮ段で、エンジン回転速度がＲ（Ｎ）で走行しているとする。すると、まず、現ギア段Ｎで現在の運転状態を維持するために最低限必要なトルクＴ（Ｎ）が算出され、そのトルクＴ（Ｎ）とエンジン回転速度Ｒ（Ｎ）とに基づいて等馬力線図Ｃが作成される。なお、図４において、エンジン回転速度Ｒ及びエンジントルクＴの括弧内の記号は対応するギア段を示している。

次に、現在のエンジン回転速度Ｒ（Ｎ）と変速機の各ギア段のギア比とに基づいて、変速機の各ギア段毎に変速後の仮想エンジン回転速度を決定し、その仮想エンジン回転速度と等馬力線図Ｃとに基づいて、各ギア段毎に、変速後、現在の運転状態を維持するために必要となるトルクを決定する。つまり、図４において、変速機を現ギア段Ｎから１段シフトアップした後の仮想エンジン回転速度がＲ（Ｎ＋１）であり、Ｎ＋１段で現在の運転状態を維持するために必要なトルクはＴ（Ｎ＋１）である。また、変速機を現ギア段Ｎから２段シフトアップした後の仮想エンジン回転速度がＲ（Ｎ＋２）であり、Ｎ＋２段で現在の運転状態を維持するために必要なトルクはＴ（Ｎ＋２）である。なお、図中では、現ギア段Ｎ〜Ｎ＋２段までしか示されていないが、変速機の全てのギア段において、変速後のエンジン回転速度Ｒと必要トルクＴとが決定される。

次に、変速後の必要トルクＴが、エンジンの最大トルク線図Ｂ以下であるギア段のみを選択可能なギア段として決定する。これは、変速後の必要トルクがエンジンの最大トルクよりも大きければ、変速後に車両が失速してしまうからである。そして、選択可能なギア段のなかで、最も低燃費で走行可能なギア段を選択し、変速機をそのギア段へ変速させる。

図４の例では、選択可能なギア段として、現ギア段Ｎと、現ギアよりも一つ高いギア段Ｎ＋１が決定され、両者の燃費が比較される。ここでは、現ギア段ＮよりもＮ＋１段の方が燃費が良いので、変速機がＮ＋１段にシフトアップされることになる。

実開昭６０−６７２４３号公報

ところで、自動変速制御装置を備えた車両では、変速機の変速に伴うクラッチの断接操作も自動的に行うのであるが、クラッチの断接ショックを低減するために、クラッチの断制御の直前にエンジン出力を低減させるのが一般的である。具体的に説明すると、変速機の変速時には、実際のアクセルペダル開度とは無関係な制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御することにより、エンジン出力を低減させる。

しかしながら、上述したような低燃費モードによる変速制御と、変速時のエンジン出力低減制御とを併用した場合、以下のような問題が生じることが分かった。

図５を用いてこれを説明する。

今、変速機のギア段がＮ段で走行中であり、等馬力線図Ｃに基づいて現ギア段ＮからＮ＋１段への変速指示が出されたとする。

すると、クラッチ断制御の直前にエンジン出力が低減されるのであるが、このとき、エンジン出力の低減に伴って、現在の運転状態を維持するために必要な出力が低下し、変速の判断に用いられる等馬力線図が下がる（Ｃ→Ｃ’）。この結果、図に示すように、ギア段Ｎ＋２の変速後の必要トルクＴ’（Ｎ＋２）がエンジン最大トルクＢを下回り、かつ、その燃費がギア段Ｎ，Ｎ＋１よりも良くなる場合がある。すると、変速機をＮからＮ＋１段へと変速している最中に、Ｎ＋２段への変速指示が出力され、変速機がＮ＋２段へと変速されることになる。

ところが、変速機の変速操作及びクラッチの接制御が完了すると、制御アクセル開度に基づくエンジン出力制御が終了し、実際のアクセルペダル開度に基づくエンジン出力制御に戻るため、エンジン出力が再び上昇する。これにより、Ｎ＋２段における必要トルクＴ（Ｎ＋２）が大きくなる。この必要トルクＴ（Ｎ＋２）がエンジン最大トルクＢを越えると、直ちに変速機がＮ＋１段にシフトダウンされることになる。

つまり、変速に伴うエンジン出力制御と、変速ギア段の選択制御とが干渉して不必要な変速がなされてしまい、ドライバビリティを悪化させてしまう。同様の問題が、シフトダウン時にも生じる可能性がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、変速の際のエンジン出力低減に伴う不必要な変速を防止した自動変速制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、少なくともエンジン出力に基づいて変速機を自動変速する変速制御手段と、変速時以外はアクセルペダル開度等に基づいてエンジン出力を制御し、変速時には、上記アクセルペダル開度とは無関係な制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御するエンジン制御手段とを備え、上記変速制御手段は、上記エンジン制御手段が上記制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御しているときには上記変速機の新たな変速を禁止するものである。

ここで、上記変速制御手段は、上記エンジン制御手段が上記制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御しているときであって、上記制御アクセル開度と実際のアクセルペダル開度との差が所定値よりも小さいときには上記変速機の新たな変速を許可するようにしても良い。

また、上記所定値は５％であっても良い。

また、上記変速制御手段は、上記変速機を車両が失速しない範囲で最も低燃費で走行可能なギア段へと自動変速するものであっても良い。

本発明によれば、変速の際のエンジン出力低減に伴う不必要な変速を防止できるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本実施形態に係る車両の自動変速制御装置の概略図である。

本実施形態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。後ほど詳述するが、ＥＣＵ６は、変速機３の変速中は、アクセル開度センサ８によって検知される実際のアクセルペダル開度とは無関係に、ＥＣＵ６自らが加工した制御アクセル開度に基づいて燃料噴射量及び時期を制御する。

クラッチ２及び変速機３は、変速制御手段（ＴＭＣＵ）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、相互に連絡可能になっている。

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、本実施形態では、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。クラッチ２には、クラッチプレート（図示せず）の位置（以下クラッチ位置という）を検出するためのクラッチストロークセンサ１４が設けられ、クラッチストロークセンサ１４の検出値はＥＣＵ６及びＴＭＣＵ９に送信される。

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。

ＴＭＣＵ９は、「背景技術」の欄で説明したような低燃費モードと称される変速制御を実行する。詳しくは上述したので省略するが、要するに、エンジン運転状態（エンジン出力など）に基づいて、変速機３を車両が失速しない範囲で最も低燃費で走行可能なギア段へと自動変速する。

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、本実施形態では、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。

ＥＣＵ６は、ＴＭＣＵ９により変速機３の変速制御（クラッチ２の断接制御）が行われる際に、クラッチ断接によるショックを低減させるべく、エンジン出力低減制御を実行する。

これを、図２を用いて説明する。

図中、横軸は時間であり、縦軸は、上段がクラッチ位置、下段がＥＣＵ６が燃料噴射量及び時期の決定に用いるアクセル開度である。なお、図２は、変速機３の変速前後でアクセルペダル５の開度が変化しない例を示している。

まず、時刻ｔ１よりも前では、ＥＣＵ６はアクセル開度センサ８により検出される実際のアクセルペダル５の開度等に基づいてエンジン出力を制御する。

そして、時刻ｔ１にて、ＴＭＣＵ９から変速指示信号が出力されたとする。すると、この時刻ｔ１から、ＥＣＵ６は実際のアクセルペダル開度とは無関係な制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御する。制御アクセル開度は、クラッチ断接によるショックを低減するために、エンジン出力を極小さい値（例えばアイドル時の出力）まで低減させるためのものである。つまり、制御アクセル開度は時刻ｔ１ではアクセルペダル開度と同じであるが、その後徐々に減少し、設定値Ａ１まで低下したならばその状態で維持される。

制御アクセル開度が所定の値Ａ２まで落ち込んだ時刻ｔ２にて、ＴＭＣＵ９はクラッチ２を断し、変速機３の変速操作を開始する。時刻ｔ３にて変速機の変速操作が完了したならば、ＴＭＣＵ９はクラッチ２を接側に制御する。

時刻ｔ４にて、クラッチ２が所定の位置Ｋ（例えば、クラッチ２の入力側から出力側にトルクが伝わり始める位置）まで接側に作動されたならば、ＥＣＵ６は制御アクセル開度を実際のアクセルペダル開度に近づけるべく上昇させる。そして、時刻ｔ６にて制御アクセル開度とアクセルペダル開度とが一致したならば、制御アクセル開度に基づくエンジン出力制御を終了し、アクセルペダル開度に基づくエンジン出力制御へと移行する。

さて、このように低燃費モードによる自動変速制御と、変速時のエンジン出力低減制御とを実行する本実施形態の自動変速制御装置において、変速時のエンジン出力低減に伴う不必要な変速を防止すべく工夫がなされている。

具体的には、ＥＣＵ６が制御アクセル開度に基づくエンジン出力制御（燃料噴射量及び時期制御）を実行しているときであって、制御アクセル開度とアクセルペダル開度との差（乖離）が所定値以上であるときは、変速機３の新たな変速を禁止する。所定値は比較的小さい値に設定され、本実施形態では５％である。こうすることにより、制御アクセル開度がアクセルペダル開度と比較的大きく離れている場合、つまり、制御アクセル開度に基づいて作成される等馬力線図が実際のアクセルペダル開度に対応する等馬力線図と大きく離れている場合には変速機３の変速が禁止されるため、上述したような不必要な変速を防止できる。

図３のフローチャートを用いて変速機３の変速を禁止する具体的な制御方法を説明する。このフローチャートは、ＴＭＣＵ９により所定期間毎に実行されるものである。

まず、ステップＳ１において、ＴＭＣＵ９が選定する目標ギア段が、ギヤポジションセンサ２３により検出される現在のギア段と異なるか否かを判定する。現在のギア段と異なるギア段が目標ギア段として選定されたということは、即ち、変速指示が出されたことを意味している。ステップＳ１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ６に進み新たな目標ギア段の選択を禁止する。

このステップＳ１及びＳ６により、図２における時刻ｔ１〜ｔ３の範囲、つまり、変速指示が出力されてから変速機３の変速操作が完了するまでの間、新たな目標ギア段の選択が禁止される。

ステップＳ１でＮＯと判定された場合、ステップＳ２に進み、クラッチストロークセンサ１４により検出されるクラッチ位置が、第一設定値よりも断側であるか否かを判定する。クラッチ位置が第一設定値よりも断側である場合、ステップＳ６に進み、新たな目標ギア段の選択を禁止する。本実施形態では、第一設定値は、図２において、制御アクセル開度をアクセルペダル開度に近づけ始める時刻ｔ４におけるクラッチ位置Ｋと同じに設定される。従って、ステップＳ２及びＳ６により、図２における時刻ｔ２〜ｔ４の範囲、つまり、クラッチが断されてから第一設定値（Ｋ）まで接側に作動されるまでの間、目標ギア段の選択が禁止される。

図３に戻り、ステップＳ２でＮＯと判定された場合、ステップＳ３に進み、制御アクセル開度と実際のアクセルペダル開度との差の絶対値ΔＡを算出する。変速時以外、つまり、実際のアクセルペダル開度に基づいてエンジン出力を制御している場合、上記差ΔＡはゼロとされる。

次に、ステップＳ４に進み、ステップ３で算出した、制御アクセル開度とアクセルペダル開度との差ΔＡが第二設定値以上であるか否かを判定する。本実施形態では第二設定値は５％である。

ステップＳ４でＹＥＳと判定された場合、つまり、制御アクセル開度とアクセルペダル開度との差ΔＡが５％以上である場合、ステップＳ６に進み、新たな目標ギア段の選択を禁止する。このステップＳ４及びＳ６が本実施形態の特徴であり、これらステップによって、図２における時刻ｔ１’〜ｔ５までの範囲、つまり、制御アクセル開度が減小してアクセルペダル開度との差が５％以上となった時刻ｔ１’から、制御アクセル開度が上昇してアクセルペダル開度との差が５％となる時刻ｔ５までの間、新たな目標ギア段の選択が禁止される。つまり、変速機３の新たなギア段への変速が禁止される。従って、制御アクセル開度がアクセルペダル開度を大きく下回っている場合、即ち、エンジン出力が実際のアクセルペダル開度に応じた出力に対して大きく下回っている場合は、変速機３の新たな変速は実行されず、不必要な変速が防止される。

ステップＳ４でＮＯと判定された場合、ステップＳ５に進み、新たな目標ギア段の選択を許可する。この場合、制御アクセル開度とアクセルペダル開度との差が極小さいため、現在のエンジン出力と実際のアクセルペダル開度に対応するエンジン出力との差が小さいからである。この場合、新たなギヤ段への変速が終了して、アクセルペダル開度に基づくエンジン出力制御が開始しても、エンジン出力の上昇は小さく、直ちにシフトダウンの必要が生じる可能性は小さいと考えられるからである。

このように、本実施形態の自動変速制御装置によれば、変速機３の変速に伴うエンジン出力低減制御を実行した場合、制御アクセル開度とアクセルペダル開度との差が所定値よりも小さくなるまでは変速機３の新たな変速が禁止されるため、不必要な変速を防止できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定はされない。

例えば、上記実施形態では、制御アクセル開度とアクセルペダル開度との差が第二設定値以上である間は変速機３の新たな変速を禁止するとしたが、制御アクセル開度がアクセルペダル開度と完全に一致するまで新たな変速を禁止しても良い。つまり、上記第二設定値を０％と設定しても良い。こうすれば、ＥＣＵ６（エンジン制御手段）が制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御している間（図２における時刻ｔ１〜ｔ６の範囲）、新たな変速が禁止されることになる。

また、ＴＭＣＵ９は常に低燃費モードに従って変速を行うものに限定はされない。例えば、通常時は、エンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて各ギア段の範囲を定めたマップに従って変速機３を変速し、所定の条件が成立したとき（例えば、ドライバが低燃費モードの開始スイッチをＯＮしたときなど）にのみ低燃費モードに従った変速制御を行うものでも良い。

また、上記実施形態ではエンジン１がディーゼルエンジンであるとしたが、勿論ガソリンエンジンでも良い。その場合、ＥＣＵ６は、アクセルペダル開度又は制御アクセル開度に基づいてスロットル弁の開度を調節し、エンジン出力を制御する。

本発明の一実施形態に係る自動変速制御装置の概略図である。 変速時のエンジン出力低減制御を説明するグラフである。 本発明の一実施形態に係る自動変速制御装置の制御方法を示すフローチャートである。 低燃費モードによる変速制御を説明するための図である。 変速の際のエンジン出力低減に伴って不必要な変速が発生する状態を説明するための図である。

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 エンジン制御手段（ＥＣＵ）
９ 変速制御手段（ＴＭＣＵ）

Claims (4)

1. 少なくともエンジン出力に基づいて変速機を自動変速する変速制御手段と、
   変速時以外はアクセルペダル開度等に基づいてエンジン出力を制御し、変速時には、上記アクセルペダル開度とは無関係な制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御するエンジン制御手段とを備え、
   上記変速制御手段は、上記エンジン制御手段が上記制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御しているときには上記変速機の新たな変速を禁止することを特徴とする自動変速制御装置。
2. 上記変速制御手段は、上記エンジン制御手段が上記制御アクセル開度に基づいてエンジン出力を制御しているときであって、上記制御アクセル開度と実際のアクセルペダル開度との差が所定値よりも小さいときには上記変速機の新たな変速を許可する請求項１記載の自動変速制御装置。
3. 上記所定値が５％である請求項２記載の自動変速制御装置。
4. 上記変速制御手段は、上記変速機を車両が失速しない範囲で最も低燃費で走行可能なギア段へと自動変速する請求項１〜３いずれかに記載の自動変速制御装置。
   

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