JP2005140302A

JP2005140302A - 自動変速制御装置

Info

Publication number: JP2005140302A
Application number: JP2003379954A
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

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、ドライバが加速の意志を示したときに変速機を迅速にシフトダウンでき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し、かつ、アクセル開度ＡＣＣ及び／又は所定期間におけるアクセル開度変化ΔＡＣＣが所定値以上であるときには、上記複数存在するギア段のうち最も低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。
【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、この変速制御は、燃料消費率を極力低く抑える制御であるため、基本的には、変速機のギアポジションは車両が失速しない範囲で高速段側に維持されることになる。つまり、車速が増加する際には、比較的早くシフトアップが実行され、逆に車速が減小する際には、比較的遅くシフトダウンが実行される。

このため、ドライバが比較的急激な加速を欲したとき（例えば、追い越しを行うとき）に、アクセルペダルを大きく踏み込んで変速機をシフトダウンさせるという、所謂、キックダウン操作が行えないという問題があった。

これを、図５を用いて説明する。

今、変速機のギア段がＮ段で走行しており、現在の運転状態を維持するために必要なトルクがＴ（Ｎ）であるとする。この状態では、等馬力線図は図のラインＣとなる。

ここで、ドライバが急激な加速を欲してアクセルペダルを大きく踏み込むと、エンジン負荷が上昇するため、必要トルクＴ及び等馬力線図Ｃが上昇する。このとき、ドライバとしては、アクセルペダルを踏み込んだ後直ちに変速機がシフトダウンされることを期待するのであるが、実際にはＮ段での必要トルクＴ（Ｎ）がエンジンの最大トルクＢを上回る時期（Ｔ’（Ｎ）まで上昇する時期）までシフトダウンは実行されない。つまり、アクセルペダルを踏み込んでから、変速機が実際にシフトダウンされるまでに遅れが生じ、ドライバの要求に応じた加速（トルク）を提供できなくなるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、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、ドライバが加速の意志を示したときに変速機を迅速にシフトダウンでき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し、かつ、アクセル開度及び／又は所定期間におけるアクセル開度変化が所定値以上であるときには、上記複数存在するギア段のうち最も低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。

また本発明は、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とな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、アクセル開度及び／又は所定期間におけるアクセル開度変化が所定値以上であるときには、上記燃料消費率に関わらず、現在のギアポジションよりも低い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、ドライバが加速の意志を示したときに変速機を迅速にシフトダウン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、ドライバが比較的急激な加速を欲してアクセルペダル５を大きく踏み込んだときに、変速機３を迅速にシフトダウンさせるべく工夫がなされている。具体的には、上述した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が最も低いギア段が複数存在し、かつ、アクセルペダル５の開度及び所定期間におけるアクセルペダル５の開度変化が所定値以上であるときには、複数存在するギア段のうち最も低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、ドライバがアクセルペダル５を大きく踏み込んだときに、現在のギア段の必要トルクがエンジン最大トルクを上回る前であっても、現在のギア段よりも低いギア段の燃料消費率が現在のギア段の燃料消費率と等しくなった場合、変速機３がその低いギア段へとシフトダウンされるため、迅速なシフトダウンが可能となる。

図２を用いてこれを説明する。

今、変速機３のギアポジションがＮ段で走行中であり、そのＮ段で現在の運転状態を維持するために必要なトルクがＴ（Ｎ）であるとする。この状態では、等馬力線図は図のラインＣとなる。また、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、ドライバが急激な加速を欲してアクセルペダル５を大きく踏み込むと、エンジン負荷が上昇するため、必要トルクＴ及び等馬力線図Ｃが上昇し、各ギア段における燃料消費率が変化する。図例では、現ギア段Ｎの状態（エンジン回転速度及び必要トルク）は等燃費線図Ａにおける同一ライン上にほぼ沿って移動するため、燃料消費率はほぼ不変となる。これに対して、現ギア段よりも１段低いＮ−１段の状態は、等燃費線図Ａにおける外側のラインから内側のラインに向かって移動するため、燃料消費率が低下していく。

そして、図に示すように、等馬力線図ＣがＣ’’まで上昇すると、Ｎ−１段の状態と現ギア段Ｎ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段の燃料消費率と現ギア段Ｎの燃料消費率とが等しくなる。このとき、現ギア段Ｎにおける必要トルクＴ’’（Ｎ）はエンジン最大トルクＢよりも小さい。

Ｎ−１段の燃料消費率と現ギア段Ｎの燃料消費率とが等しくなると、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、目標ギア段として低い方のギア段（Ｎ−１段）が選択され、変速機３がシフトダウンされる。

従って、現ギア段Ｎにおける必要トルクがエンジン最大トルクＢを上回る前に変速機３がシフトダウンされることになり、変速機３が従来よりも早い時期にシフトダウンされる。よって、ドライバの要求に応じた加速（トルク）を提供することが可能となる。また、シフトダウン後のギア段（Ｎ−１）の燃料消費率はシフトダウン前のギア段Ｎと同一であるので、燃料消費率の悪化を招くこともない。

要するに、本実施例の自動変速制御装置は、ドライバが加速の意志を示したときには、現在のギア段の必要トルクがエンジン最大トルクを上回る前であっても、燃料消費率が現ギア段と同一であり、かつ現ギア段よりも低速側のギア段が現れたなら変速機３をそのギア段にシフトダウンさせることにより、早い段階でのシフトダウンを可能としたのである。

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Ｓ８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、アクセル開度センサ８により検出されるアクセルペダル５の開度ＡＣＣ（以下アクセル開度という）が、予め定められた第一設定値以上であるか否かを判定する。ステップＳ３は、ドライバの加速意志（キックダウン意志）を判定するためのものであり、第一設定値はここでは９０％である。

ステップＳ３において、アクセル開度ＡＣＣが第一設定値よりも小さいと判定された場合、加速意志（キックダウン意志）なしと判定し、ステップＳ７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。上述したように、低燃費モードでは、基本的には変速機３をより高速側のギヤ段に維持するからである。

一方、ステップＳ３においてアクセル開度ＡＣＣが第一設定値以上であると判定された場合、ステップＳ４に進み、予め定められた所定期間Δｔ（ここでは、１００ｍｓ）におけるアクセルペダル開度変化ΔＡＣＣ（以下、アクセル開度変化という）を決定する。

そして、ステップＳ５に進み、ステップＳ４で決定したアクセル開度変化ΔＡＣＣが、予め定められた第二設定値以上であるか否かを判定する。このステップＳ５も、ドライバの加速意志を判定するためのものであり、第二設定値はここでは２０％とされる

ステップＳ５において、アクセル開度変化ΔＡＣＣが第二設定値よりも小さいと判定された場合、加速意志（キックダウン意志）なしと判定し、ステップＳ７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。

一方、ステップＳ５においてアクセル開度変化ΔＡＣＣが第二設定値以上であると判定された場合、ステップＳ６に進み、複数存在する最小燃料消費率ギア段の中で最も低速側のギア段を目標ギア段として選定する。この目標ギア段が現在のギア段よりも低いギア段であれば、変速機３がシフトダウンされることになる。

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、通常時は最も高速側のギア段を目標ギア段として選定し、アクセル開度ＡＣＣが第一設定値以上であり、かつアクセル開度変化ΔＡＣＣが第二設定値以上であるときには最も低速側のギア段を目標ギア段として選定する。これにより、ドライバが加速意志を示したときに変速機３を迅速にシフトダウンすることが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定はされない。

例えば、上記実施例では、アクセル開度ＡＣＣが第一設定値以上であり、かつアクセル開度変化ΔＡＣＣが第二設定値以上であるときに、加速意志ありと判定するとしたが、アクセル開度ＡＣＣ又はアクセル開度変化ΔＡＣＣのいずれか一方のみを用いて加速意志を判定するようにしても良い。

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。

ところで、上記実施例は「特許請求の範囲」の請求項１の発明に係るものであり、シフトダウンの迅速さよりも燃料消費率を優先するものである。つまり、アクセルペダル５が大きく踏み込まれても、燃料消費率が悪化するような場合はシフトダウンを実行しないようにしている。しかしながら、「特許請求の範囲」の請求項２の発明に係る実施例は、燃料消費率よりもシフトダウンの迅速さを優先するものである。つまり、ドライバの加速意志が確認されたならば、無条件で（燃料消費率に関わらず）変速機３をシフトダウンさせる。言い換えれば、ドライバの加速意志が確認された場合、燃料消費率が最小となるギア段が複数存在しなくとも、現在のギア段よりも低いギア段（１段でも複数段でも良い）を目標ギア段として選定するものである。例えば、先の実施例の図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２を飛ばしてステップＳ３〜ステップＳ５によりドライバの加速意志を判定し、加速意志ありと判定されたならば、ステップＳ６において目標ギア段として現在のギア段よりも低速側のギア段を選定するようにすれば良い。

本発明の一実施例に係る自動変速制御装置の概略図である。アクセルペダルが大きく踏み込まれたときの各ギア段の必要トルク及び燃料消費率の変化を示す図グラフである。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図である。アクセルペダルが大きく踏み込まれたときの各ギア段の必要トルク及び燃料消費率の変化を示す図グラフである。

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
６ＥＣＵ
７エンジン回転センサ
８アクセルペダル開度センサ
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し、かつ、アクセル開度及び／又は所定期間におけるアクセル開度変化が所定値以上であるときには、上記複数存在するギア段のうち最も低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。
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とな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、アクセル開度及び／又は所定期間におけるアクセル開度変化が所定値以上であるときには、上記燃料消費率に関わらず、現在のギアポジションよりも低い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。