JP2005140301A

JP2005140301A - 自動変速制御装置

Info

Publication number: JP2005140301A
Application number: JP2003379953A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nishimura; 伸之西村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-11-10
Also published as: JP4712295B2

Abstract

【課題】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であって、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数段存在する場合でも、適切な目標ギア段の選定が可能である自動変速制御装置を提供する。
【解決手段】変速機３の各ギア段毎に、燃料消費率ＳＦＣと、現在の運転状態を維持するために最低限必要な必要トルクとを決定し、必要トルクがエンジンの最大トルク以下であるギア段の中で最も燃料消費率ＳＦＣの低いギア段を目標ギア段として選定し、変速機３をその目標ギア段に変速する変速制御手段９を備え、その変速制御手段９は、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率ＳＦＣが最も低いギア段が複数存在するときには、複数存在するギア段のうち最も高速側のギア段を目標ギア段として選定する。
【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必要トルクを決定する。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、変速後の仮想エンジン回転速度Ｒと必要トルクＴとが決定される。そして、その仮想エンジン回転速度Ｒ及び必要トルクＴと等燃費線図Ａとに基づいて、変速機の各ギア段毎に燃料消費率が決定される。

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Ｔ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、最も燃料消費率の低いギア段を目標ギア段として選定し、変速機をその目標ギア段へ変速する。

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、両者の燃料消費率が比較される。ここでは、現ギア段ＮよりもＮ＋１段の方が燃料消費率が低いので、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、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数段存在することがある。特に、各ギア段のギア比の間隔が狭い多段変速機では、燃料消費率が複数のギア段で同一値となり易い。

そのような場合、目標ギア段の選定が不能となり、現在ギア段での走行を、目標ギア段が一つとなる状態まで継続することとなる。このようにすると、燃料消費率が最適（最小）ではないギア段で走行することとなるので、燃料消費率が悪化してしまう。

そこで、本発明の目的は、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であって、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数段存在する場合でも、適切な目標ギア段の選定が可能である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、変速機の各ギア段毎に、燃料消費率と、現在の運転状態を維持するために最低限必要な必要トルクとを決定し、必要トルクがエンジンの最大トルク以下であるギア段の中で最も燃料消費率の低いギア段を目標ギア段として選定し、変速機をその目標ギア段に変速する変速制御手段を備え、その変速制御手段は、上記必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数存在するときには、上記複数存在するギア段のうち最も高速側のギア段を上記目標ギア段として選定するものである。

本発明によれば、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数段存在する場合でも、適切な目標ギア段の選定が可能であるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本実施例に係る車両の自動変速制御装置の概略図である。

本実施例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。

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

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、本実施例では、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。また、変速機３には、そのアウトプットシャフト（図示せず）の回転速度を検出するためのアウトプットシャフトセンサ２８が設けられ、アウトプットシャフトセンサ２８の検出値はＴＭＣＵ９に送信される。

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、本実施例では、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。

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、基本的には、変速機３の各ギア段毎に、燃料消費率と、現在の運転状態を維持するために最低限必要な必要トルクとを決定し、必要トルクがエンジンの最大トルク以下となるギア段の中で最も燃料消費率が低いギア段を目標ギア段として選定し、変速機３をその目標ギア段へと自動変速する。

このような変速制御を実行する本実施例の自動変速制御装置では、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数存在するときには、複数存在するギア段のうち最も高速側のギア段を目標ギア段として選定する。こうすることにより、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数存在する場合でも、適切な目標ギア段の選定が可能となる。

図２を用いてこれを説明する。

例えば、変速機３のギアポジションがＮ段で登坂路を走行中であるとする。この状態では、必要トルクがエンジンの最大トルク以下となるギア段の中で最も燃料消費率の低いギア段はＮ段のみである。

この状態から、登坂路が終了すると、エンジン負荷が比較的急激に下がるため、必要トルク及び等馬力線図が下降し、各ギア段における燃料消費率が変化する。例えば、図２に示すように、必要トルク及び等馬力線図がＴ’及びＣ’まで下降する。このとき、Ｎ＋１段の状態とＮ＋２段の状態とが等燃費線図Ａにおける同一ライン上に位置し、Ｎ＋１段の燃料消費率とＮ＋２段の燃料消費率とが等しくなり、且つ、エンジン最大トルクＢ以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低くなる。

Ｎ＋１段の燃料消費率とＮ＋２段の燃料消費率とが等しいと、必要トルクがエンジン最大トルクＢ以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数（ここでは、二つ）存在することになり、目標ギア段として高速側のギア段（Ｎ＋２段）が選択され、変速機３がＮ段からＮ＋２段へとシフトアップされる。

ここで、目標ギア段として低速側のギア段（ここでは、Ｎ＋１段）を選定すると、変速後に定常状態で走行を続ける場合は、どちらのギア段でも燃費は変わらない。しかしながら、トルクに余裕があり変速後に車両が加速するので、Ｎ＋１段からＮ＋２段に変速される。このようになると、シフト間隔が短くなり、ドライバに与えるシフトフィーリングが悪化する。

また、図２において、Ｎ＋１段の必要トルクＴ’（Ｎ＋１）は、最大トルクＢとの差（余力トルク）がＮ＋２段の必要トルクＴ’（Ｎ＋２）に比べて大きい。そのため、車両に加速する余地を与えてしまい、車両が加速することで燃料消費率が悪化してしまう可能性がある。

要するに、本実施例の自動変速制御装置は、必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数存在する場合、複数存在するギア段のうち最も高速側のギア段を目標ギア段として選定することで、シフト間隔が長くなって、ドライバに与えるシフトフィーリングが良くなると共に、車両が加速する余地を少なくすることで、燃料消費率が結果的に最適（最小）になる。

図３のフローチャートを用いて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では、エンジン回転センサ７により検出されるエンジン回転速度などに基づいて、変速機３の各ギア段における仮想エンジン回転速度と必要トルクとを決定し、その仮想エンジン回転速度及び必要トルクと等燃費線図とに基づいて変速機３の全ギア段に対して燃料消費率ＳＦＣを決定する。

次に、ステップＳ２に進み、必要トルクがエンジン最大トルク以下であるギア段の中で、燃料消費率ＳＦＣが最小となるギア段が複数存在するか否かを判定する。

燃料消費率ＳＦＣが最小となるギア段が一つしか存在しなければ、ステップＳ４に進み、目標ギア段としてそのギア段（燃料消費率ＳＦＣが最も低いギア段）を選定する。

一方、ステップＳ２で、燃料消費率ＳＦＣが最小となるギア段が複数段存在すると判定された場合、ステップＳ３に進み、複数存在する最小燃料消費率ギア段の中で最も高速側のギア段を目標ギア段として選定する。

このように、本実施例の自動変速制御装置では、燃料消費率が最小となるギア段が複数段存在した場合、最も高速側のギア段を目標ギア段として選定する。これにより、ドライバに与えるシフトフィーリングが良くなると共に、燃料消費率が最適（最小）になる。

なお、本発明は上述した実施例に限定はされない。

例えば、上述の実施例においては、燃料消費率ＳＦＣが最小となるギア段が、現在ギア段の他に複数段存在する例を示したが、燃料消費率ＳＦＣが最小となる複数のギア段に現在ギア段を含む場合がある。その場合も現在ギア段を含めて高速側のギア段を目標ギア段として選定すると良い。また、上述の実施例では、シフトアップ時について説明したが、シフトダウン時についても、上述の実施例と同様に、高速側のギア段を目標ギア段として選定すると良い。

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。

本発明の実施例に係る自動変速制御装置の概略図である。燃料消費率が最も低いギア段が複数存在する状態を示すグラフである。本発明の一実施例の制御内容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グラフである。

符号の説明

１エンジン
３変速機
６ＥＣＵ
９ＴＭＣＵ（変速制御手段）

Claims

変速機の各ギア段毎に、燃料消費率と、現在の運転状態を維持するために最低限必要な必要トルクとを決定し、必要トルクがエンジンの最大トルク以下であるギア段の中で最も燃料消費率の低いギア段を目標ギア段として選定し、変速機をその目標ギア段に変速する変速制御手段を備え、
その変速制御手段は、上記必要トルクが最大トルク以下であるギア段の中で燃料消費率が最も低いギア段が複数存在するときには、上記複数存在するギア段のうち最も高速側のギア段を上記目標ギア段として選定することを特徴とする自動変速制御装置。