JP2006336715A

JP2006336715A - 自動変速制御装置

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Publication number: JP2006336715A
Application number: JP2005160495A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nishimura; 伸之西村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP4792818B2

Abstract

【課題】エンジン負荷が短い周期で変化したときの頻繁な変速動作を防止して、良好なシフトフィーリングを確保できる自動変速制御装置を提供する。
【解決手段】車両の変速機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、上記変速機３をその目標ギア段に変速する変速制御手段９と、上記車両のアクセル開度が第一所定開度を超え、かつ現ギア段での必要トルクが上記エンジンの最大トルクよりも小さい比較トルクを超えたときに、上記変速制御手段による変速を禁止し、その禁止後、上記アクセル開度が、上記第一所定開度よりも小さい第二所定開度以下となったときに、上記変速の禁止を解除する変速禁止手段９とを備えたものである。
【選択図】図２

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）。

この低燃費モードの変速制御内容の概略を図３を用いて説明する。

図３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料消費率が低く（燃費が良く）、逆に外側のラインに近づくほど燃料消費率が高く（燃費が悪く）なる。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となる必要トルクＴ（Ｎ）が算出され、その必要トルク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３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３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、その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３では、現ギア段Ｎから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対し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、必要トルクＴが、エンジンの最大トルク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、必要トルクＴがエンジンの最大トルクＢよりも大きいギア段に変速すると、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（燃費の良い）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３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。

特開平１１−０８２０８４号公報特開２００３−２９１６８４号公報

ところが、このような低燃費変速制御では、例えば、図５に示すように、登坂路５１を走行中の車両５２が勾配が一時的に緩やかな箇所５３を通過した場合など、エンジンの負荷が比較的短い周期で変化する場合、変速機の変速が頻繁に行われてしまい、ドライバーが感じるシフトフィーリングが悪化することがあった。

この理由を図４を用いて説明する。

今、変速機のギア段がＮ段で登坂路を走行中であり、そのＮ段における必要トルクＴ（Ｎ）がエンジンの最大トルクＢよりも僅かに小さい状態であるとする（ラインＣ）。

この状態から走行路面の勾配が一時的に緩やかに（小さく）なると、エンジン負荷が小さくなるため、Ｎ段での必要トルクが小さくなる（Ｔ（Ｎ）→Ｔ’（Ｎ）、ラインＣ→ラインＣ’）。これにより、Ｎ段よりも高速側のＮ＋１段およびＮ＋２段が新たに選択可能なギア段となり、かつＮ＋２段の燃料消費率がＮ段およびＮ＋１段の燃料消費率よりも低いため、Ｎ＋２段が新たな目標ギア段として選定され、変速機がＮ＋２段へシフトアップされる。

その後、路面の勾配が急に（大きく）なり、Ｎ＋２段およびＮ＋１段での必要トルクが最大トルクＢ以上になる（Ｔ’（Ｎ＋２）→Ｔ（Ｎ＋２）、Ｔ’（Ｎ＋１）→Ｔ（Ｎ＋１））と、Ｎ＋２段およびＮ＋１段が選択不能となるので、変速機がＮ段へシフトダウンされることになる。

勾配が一時的に緩やかな箇所でのシフトアップとその箇所を通過後のシフトダウンとは、勾配の変化を把握している（勾配状況がわかる）ドライバーにとっては、不必要に感じられ不快である。この場合、ドライバーは同じギア段で登坂することを望んでいるため、シフトフィーリングを損ねてしまう。

このように、登坂路を走行しているときなど、エンジン負荷が比較的高く、現ギア段での必要トルクがエンジンの最大トルクＢの近傍に位置している場合、エンジン負荷（路面勾配）の僅かな変化によって変速が実行されることになる。そのため、勾配が頻繁に変化する登坂路を走行する場合など、エンジン負荷が短い周期で変化する場合、シフトアップとシフトダウンが短い周期で繰り返されることになり、シフトフィーリングが悪化してしまう。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エンジン負荷が短い周期で変化したときの頻繁な変速動作を防止して、良好なシフトフィーリングを確保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、車両の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、上記変速機をその目標ギア段に変速する変速制御手段と、上記車両のアクセル開度が第一所定開度を超え、かつ現ギア段での必要トルクが上記エンジンの最大トルクよりも小さい比較トルクを超えたときに、上記変速制御手段による変速を禁止し、その禁止後、上記アクセル開度が、上記第一所定開度よりも小さい第二所定開度以下となったときに、上記変速の禁止を解除する変速禁止手段とを備えたものである。

好ましくは、上記変速禁止手段は、上記アクセル開度が上記第一所定開度を超え、かつ上記現ギア段での必要トルクが上記比較トルクを超えた場合であっても、その状態が所定時間を超えて継続されるまでは上記変速制御手段による変速を禁止しないものである。

上記変速禁止手段は、上記アクセル開度が上記第一所定開度を超え、かつ上記現ギア段での必要トルクが上記比較トルクを超えた場合であっても、エンジン回転速度が所定回転速度を超えるときには、上記変速制御手段による変速を禁止しないものでもよい。

好ましくは、上記変速制御手段による変速を禁止した後、上記エンジン回転速度が上記所定回転速度を超えたときに、上記変速の禁止を解除するものである。

好ましくは、上記変速禁止手段は、上記変速制御手段による変速を禁止した後、上記エンジン回転速度が上記所定回転速度を超え、かつ上記変速制御手段が選定した目標ギア段が現ギア段よりも高速側のギア段であるときには、上記変速制御手段によるシフトアップを１段だけ許容するものである。

本発明によれば、エンジン負荷が短い周期で変化したときの頻繁な変速動作を防止して、良好なシフトフィーリングを確保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、トラック等の車両に搭載される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との検出値からエンジンの運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）を読取り、そのエンジン運転状態に基づいてエンジン１の燃料噴射時期及び燃料噴射量（エンジン出力）等を制御する。

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、そのギアポジションセンサ２３の検出値が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、そのアウトプットシャフトセンサ２８の検出値がＴＭＣＵ９に送信される。ＴＭＣＵ９は、アウトプットシャフトセンサ２８の検出値に基づいて車速を算出する。

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のギア抜き・ギアインを実行し、その後クラッチ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。

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が低い（燃費が良い）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。特に、本実施形態では、ＴＭＣＵ９は、現ギア段の必要トルクがエンジンの最大トルクを越えた場合、基本的には、その現ギア段の燃料消費率を、予め定められた最高燃料消費率（最悪燃費）とすることで、現ギア段を選択可能なギア段から除外するようにしている。

さて、本実施形態の自動変速制御装置の特徴は、ＴＭＣＵ９が、エンジン負荷が比較的短い周期で変化したときの不必要な変速動作を防止する「変速禁止手段」としての機能を備える点にあり、坂路を登坂中の車両が、一時的に勾配が緩やかになる箇所を通過するときなど、エンジン負荷が比較的短い周期で変化するときのシフトフィーリング向上が図られている。

本実施形態では、ＴＭＣＵ９が、車両のエンジン負荷を検出し、エンジン負荷が高負荷である状態が所定時間を超えて継続された場合に、車両が坂路（登坂路）を走行していると判定（認識）し、その判定後から、エンジン回転速度が所定回転速度を超える（所定回転速度に達する）までは、シフトアップを禁止する。

以下、詳細な制御内容について、図２のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートは、ＴＭＣＵ９が所定周期毎に実行するものである。

まず、図２のステップＳ１では、ＴＭＣＵ９は、アクセル開度センサ８により検出されたアクセル開度が設定値１（第一所定開度）を超えるか否かを判断する。本実施形態の設定値１は、アクセル全開を１００％とした場合、９５％のアクセル開度である。ステップＳ１で、アクセル開度が設定値１を超えると判断された場合ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ＴＭＣＵ９は、現在の車速を維持するための必要トルク（必要最低トルク）がＴＭＣＵ９に予め格納された設定値２（比較トルク）を超えるか否かを判断する。本実施形態の設定値２は、最大トルクの８０％の値であり、最大トルクに所定係数として０．８を乗じて算出される。

以上のステップＳ１およびステップＳ２により、ＴＭＣＵ９は、エンジン負荷が高負荷か否かを判断する。ＴＭＣＵ９は、アクセル開度と必要トルクとに基づいてエンジン負荷を検出して、アクセル開度が全開の近傍に位置し、かつ必要トルクが最大トルクの近傍に位置する場合には、エンジン負荷が高負荷である判定する。

ステップＳ２で、必要トルクが設定値２を超えると判断された場合、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、ＴＭＣＵ９が、自身に格納された坂路走行タイマーを設定値だけインクリメント（加算）する。本実施形態では、インクリメントされる設定値が、ＴＭＣＵ９が図２のフローチャートを実行する所定周期（例えば、５００ｍｓ（５００ミリ秒））と同一である。つまり、ステップＳ３が実行される毎に、坂路走行タイマーには５００ｍｓが加算され、これにより、ＴＭＣＵ９は、エンジン負荷が高負荷である状態の累計時間を求める。また、坂路走行タイマーには、車両の始動時などに初期値（例えば、０）が設定される。

ステップＳ６では、ＴＭＣＵ９は、坂路走行タイマーが設定値４（所定タイマ値）を超えるか否かを判断する。設定値４は、坂路走行タイマーのインクリメント値５００ｍｓよりも大きな値であり、本実施形態では１０ｓ（１０秒）である。ステップＳ６で、坂路走行タイマーの値が設定値４を超えないと判断された場合、変速は禁止せず、上述した低燃費モードと称される変速制御が実行される。

ここで、エンジン負荷が高負荷である状態が所定時間を超えて継続し、ＴＭＣＵ９がステップＳ６で坂路走行タイマーが設定値４を超えたと判断すると、ステップＳ７に進む。このように、ＴＭＣＵ９は、エンジン負荷が高負荷である状態が所定時間（本実施形態では、１０秒）を超えて継続した場合に、車両が坂路を登坂中であると判定してステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ＴＭＣＵ９は、エンジン回転センサ７により検出されたエンジン回転速度がＴＭＣＵ９に予め格納された設定値５（所定回転速度）以下であるか否かを判断する。設定値５は、高回転域側に設定されており、本実施形態では、２０００ｒｐｍである。

ステップＳ７で、エンジン回転速度が設定値５以下であると判断された場合には、ステップＳ１０に進み、そのステップＳ１０では、変速機３の変速（具体的には、シフトアップ）が禁止される。

一方、ステップＳ７でエンジン回転速度が設定値５を超えると判断された場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、ＴＭＣＵ９は、上述した低燃費モードで選定された目標ギア段が、現ギア段よりも高速側のギア段であるか否かを判断する。つまり、低燃費モードによる変速指示がシフトアップかシフトダウンかを判断する。変速指示がシフトアップである場合には、ステップＳ９に進み、そのステップＳ９では、変速機３が１段だけシフトアップされる。一方、変速指示がシフトダウンである場合には、変速機３が目標ギア段へとシフトダウンされる。なお、本実施形態では、変速後も坂路走行タイマーをクリアしないが、変速後にクリアをすることも考えられる。

このように、本実施形態では、車両が坂路を登坂中であると判定した場合で、エンジン回転速度が所定回転速度を超えるときには、つまり、エンジン回転速度が高回転域に達しているときには、変速を禁止しない、または変速を禁止している場合には、変速禁止を一時的に解除するようにしている。また、許容された変速がシフトアップである場合には、一段だけシフトアップするようにしている。一方、車両が坂路を登坂中であると判定した場合で、エンジン回転速度が所定回転速度以下のときには、変速を禁止する。

さて、このように変速を禁止した後、ドライバーがアクセルペダルを戻したときに、ＴＭＣＵ９が、ステップＳ１でアクセル開度が９５％以下である判断すると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＴＭＣＵ９は、アクセル開度が設定値３（第二所定開度）未満であるか否かを判断する。設定値３は、設定値１（第一所定開度）よりも小さく、本実施形態では、アクセル全開を１００％とした場合、７０％のアクセル開度である。本実施形態では、この設定値３によりアクセルペダルの戻し量を検出することで、ＴＭＣＵ９が、ドライバーが現ギア段を維持することを望んでいるか否かを判断する。

この点を説明すると、ステップＳ４で、アクセル開度が設定値３未満であると判断した場合、ステップＳ５に進む。例えば、車両の走路が登坂路から平坦路に移行したときに、ドライバーがアクセルペダルを大きく戻した場合などには、ドライバーが現ギア段を維持することを望まないと判断され、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、坂路走行タイマーをクリアする（例えば、初期値０が代入される）。その結果、ステップＳ６では坂路走行タイマーの値が設定値４を超えないと判断されて、ＴＭＣＵ９は、上述した低燃費モードと称される変速制御を実行する。このように、アクセル開度が設定値３未満である場合は、変速禁止が解除される。

一方、ステップＳ４に分岐した場合であっても、アクセル開度が設定値３以上であると判断されたときは、ステップＳ６に進む。例えば、登坂路を走行中の車両が勾配が一時的に緩やかな箇所を通過するときに、ドライバーが車速を微調整するためにアクセルペダルを少し戻した場合などには、ドライバーが現ギア段を維持することを望んでいると判断され、ステップＳ６に進む。この場合は、坂路走行タイマーがクリアされていないため、ステップＳ６からステップＳ７に分岐した後、エンジン回転速度が所定回転速度以下であるならば、変速禁止が維持される。

また、変速が禁止された後、勾配が一時的に緩やかな箇所を車両が通過する場合であっても、ドライバーがアクセルペダルを戻さない場合には、ステップＳ１からステップＳ２に進む。ここで、勾配が緩やかになり現在の車速を維持するための必要トルクが低下して、ＴＭＣＵ９がステップＳ２で必要トルクが設定値２以下であると判断した場合は、ステップＳ６に進む。この場合も、坂路走行タイマーがクリアされていないため、ステップＳ６からステップＳ７に分岐した後、エンジン回転速度が所定回転速度以下であるならば、変速禁止が維持される。

以上説明してきたように、本実施形態の自動変速制御装置によれば、勾配が頻繁に変化する登坂路を走行する場合など、エンジン負荷が短い周期で変化する場合であっても、エンジン負荷の変動が一時的なものであれば変速機３の変速を行わないので、変速回数を低減でき、良好なシフトフィーリングを確保できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、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ず、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等でも良い。

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。変速禁止手段の制御内容を示す制御フローである。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。エンジンの負荷が比較的短い周期で変化するときに、変速が頻繁に行われてしまう状態を説明するための図である。エンジンの負荷が比較的短い周期で変化するときに、変速が頻繁に行われてしまう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
６ＥＣＵ
７エンジン回転センサ
８アクセル開度センサ
９ＴＭＣＵ（変速制御手段、変速禁止手段）
２８アウトプットシャフトセンサ

Claims

車両の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、上記変速機をその目標ギア段に変速する変速制御手段と、
上記車両のアクセル開度が第一所定開度を超え、かつ現ギア段での必要トルクが上記エンジンの最大トルクよりも小さい比較トルクを超えたときに、上記変速制御手段による変速を禁止し、その禁止後、上記アクセル開度が、上記第一所定開度よりも小さい第二所定開度以下となったときに、上記変速の禁止を解除する変速禁止手段とを備えたことを特徴とする自動変速制御装置。
上記変速禁止手段は、上記アクセル開度が上記第一所定開度を超え、かつ上記現ギア段での必要トルクが上記比較トルクを超えた場合であっても、その状態が所定時間を超えて継続されるまでは上記変速制御手段による変速を禁止しない請求項１記載の自動変速制御装置。
上記変速禁止手段は、上記アクセル開度が上記第一所定開度を超え、かつ上記現ギア段での必要トルクが上記比較トルクを超えた場合であっても、エンジン回転速度が所定回転速度を超えるときには、上記変速制御手段による変速を禁止しない請求項１または２記載の自動変速制御装置。
上記変速禁止手段は、上記変速制御手段による変速を禁止した後、上記エンジン回転速度が上記所定回転速度を超えたときに、上記変速の禁止を解除する請求項１から３いずれかに記載の自動変速制御装置。
上記変速禁止手段は、上記変速制御手段による変速を禁止した後、上記エンジン回転速度が上記所定回転速度を超え、かつ上記変速制御手段が選定した目標ギア段が現ギア段よりも高速側のギア段であるときには、上記変速制御手段によるシフトアップを１段だけ許容する請求項１から３いずれかに記載の自動変速制御装置。