JP2008231952A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の駆動力制御装置において、運転者が要求する加速感を実現可能とすると共に変速ショックを軽減可能とする。
【解決手段】エンジン11から自動変速機42に入力する変速機入力軸回転数を検出する入力軸回転数センサ49と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ50と、変速機入力軸回転数とアクセル開度に基づいて自動変速機42の要求出力を算出するTCU48と、この要求出力に基づいてエンジン11及び自動変速機42を制御する電子制御ユニット52を設け、TCU48は、アクセル開度が所定値以下のとき、変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定する一方、アクセル開度が所定値より大きいとき、変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減するように設定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、内燃機関とトルクコンバータと変速機を搭載した車両において、運転者の出力要求に対して内燃機関及び変速機を制御することで車両の出力制御を行う車両の駆動力制御装置に関するものである。
車両の駆動力制御において、一般的に、運転者のアクセルペダルを踏み込むことで変化するアクセル開度に基づいて、この運転者が要求する目標(要求)トルクを求め、この目標トルクに応じてエンジンのスロットル開度、燃料噴射量、点火時期などを制御するようにしている。一方、自動変速機を搭載した車両では、変速動作中のエンジントルクを一時的に低下させることで、この変速動作に伴う変速ショックを緩和するようにしたトルクダウン制御が行われている。このトルクダウン制御は、例えば、トルクダウン量とトルクダウンタイミングを演算し、トルクダウン要求量に対応する割合でエンジンの点火時期を遅らせることで、エンジンの出力トルクを低下させている。
このようなエンジン及び自動変速機を搭載した車両の駆動力制御装置としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。
この特許文献1に記載されたエンジン出力制御装置は、アクセルセンサの出力信号が調整部を経由してアクセル開度信号としてエンジンコントロールユニットに入力され、エンジンコントロールユニットは、このアクセル開度信号に基づいて電子制御スロットルバルブを作動させることでエンジンの出力状態を制御し、このとき、アクセルセンサの出力信号とアクセル開度信号の対応関係を、変速過程で調整部が一時的に変化させ、電子制御スロットルバルブのスロットル開度を所定幅だけ低下させることで、エンジンをトルクダウンさせ、自動変速機の変速過程での変速ショックを軽減するようにするものである。
特開平09−119328号公報
上述した従来の車両のエンジン出力制御装置では、電子制御スロットルバルブを用い、エンジンコントロールユニットは、自動変速機の変速過程で、アクセルセンサの出力信号に対して、電子制御スロットルバルブのスロットル開度を所定幅だけ低下させることでエンジンをトルクダウンさせ、自動変速機の変速ショックを軽減している。この場合、エンジンコントロールユニットは、シフトクオリティが最良となるトルクダウン量を設定し、このトルクダウン量に見合うスロットル開度の変化量を算出し、電子制御スロットルバルブのスロットル開度を低下させている。
ところで、運転者がアクセルペダルを踏み込んで車両を加速させるとき、その運転状態に応じて要求する加速感が異なる。例えば、運転者は、駆動力差の少ない滑らかな加速感を望む場合がある一方、伸びのある加速感を望む場合もある。ところが、上述した従来のエンジン出力制御装置では、トルクダウン量に見合うスロットル開度を低下させることで、自動変速機の変速ショックを軽減している。有段式の自動変速機では、変速前後の変速比の変動が変速ギヤ段の切換えに伴って段階的に滑らかではないため、特に、伸びのある加速感を望むような車両の運転状態では、変速ショックの軽減と運転者が要求する加速感の両立が困難となってしまう。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、運転者が要求する加速感を実現可能とすると共に変速ショックを軽減可能とする車両の駆動力制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車両の駆動力制御装置は、内燃機関から変速機に入力する変速機入力軸回転数を検出する変速機入力軸回転数検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数と前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度に基づいて前記変速機の要求出力を算出する変速機要求出力算出手段と、該変速機要求出力算出手段が算出した要求出力に基づいて前記内燃機関及び前記変速機を制御する出力制御手段を具え、前記変速機要求出力算出手段は、前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度が予め設定された所定値以下のとき、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定する一方、前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度が前記所定値より大きいとき、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減することを特徴とするものである。
本発明の車両の駆動力制御装置では、前記変速機要求出力算出手段は、前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度が予め設定された所定値以下のとき、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数が予め設定された所定の低回転領域にあると、この変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減し、変速機入力軸回転数が前記低回転領域より高回転領域にあると、この変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定することを特徴としている。
本発明の車両の駆動力制御装置では、前記内燃機関と前記変速機との間にトルクコンバータが配置されており、前記変速機入力軸回転数検出手段は、前記内燃機関から前記トルクコンバータを介して前記変速機に入力する変速機入力軸回転数を検出することを特徴としている。
本発明の車両の駆動力制御装置によれば、変速機入力軸回転数とアクセル開度に基づいて変速機の要求出力を算出する変速機要求出力算出手段と、この要求出力に基づいて内燃機関及び変速機を制御する出力制御手段を設け、変速機要求出力算出手段は、アクセル開度が予め設定された所定値以下のとき、変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定する一方、アクセル開度が所定値より大きいとき、変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減するので、アクセル開度が所定値以下のときは、要求出力を一定値に設定することで、変速前後に駆動力差の小さい滑らかな加速を実現することができ、アクセル開度が所定値より大きいときは、変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減することで、変速後の駆動力の落ち込みの小さい伸びのある加速を実現することができ、その結果、運転者が要求する加速感を実現可能とすると共に変速ショックを軽減可能とすることができる。
以下に、本発明に係る車両の駆動力制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施例に係る車両の駆動力制御装置を表す概略構成図、図2は、アクセル開度に応じて設定された変速機入力軸回転数に対する要求出力を表すグラフ、図3は、本実施例の車両の駆動力制御装置における駆動力制御のフローチャート、図4は、アクセル開度が所定値以下のときの車両の駆動力変化を表すグラフ、図5は、アクセル開度が所定値より大きいときの車両の駆動力変化を表すグラフである。
本実施例の車両の駆動力制御装置において、図1に示すように、内燃機関としてのエンジン11は水冷式直列4気筒エンジンであって、シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されて構成され、4つの気筒12が直列に形成されている。そして、この4つの気筒に図示しないピストンが昇降自在に嵌合し、この各ピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトが連結されている。
燃焼室13は、シリンダブロック(気筒12)とシリンダヘッドとピストンにより区画されて構成されている。この燃焼室13に吸気ポート14及び排気ポート15が対向して連通するように形成されており、この吸気ポート14及び排気ポート15は、図示しない吸気弁及び排気弁により開閉自在となっている。従って、エンジンに同期して吸気カム及び排気カムが吸気弁及び排気弁を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート14及び排気ポート15を開閉し、吸気ポート14と燃焼室13、燃焼室13と排気ポート15とをそれぞれ連通することができる。
各吸気ポート14には、吸気マニホールド16を介してサージタンク17が連結されている。一方、吸気管18の空気取入口にはエアクリーナ19が取付けられており、この吸気管18には、エアクリーナ19の下流側に位置してスロットル弁を有する電子スロットル装置20が設けられている。そして、この吸気管18の下流端部がサージタンク17に連結されている。
排気ポート15には、排気マニホールド21を介して排気管22が連結されており、この排気管22には、三元触媒23,24が装着されている。
エンジン11には、吸気ポート14または燃焼室13に燃料を噴射するインジェクタ25が装着されると共に、燃焼室13に、混合気に対して点火する点火プラグ26が装着されている。
車両には、エンジンコントロールユニット(ECU)27が搭載されており、このECU27は、インジェクタ25の燃料噴射タイミングや点火プラグ26の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、スロットル開度、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管18の上流側にはエアフローセンサ28が装着され、計測した吸入空気量をECU27に出力している。また、電子スロットル装置20にはスロットルポジションセンサ29が設けられ、現在のスロットル開度をECU27に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ30が設けられ、検出したクランク角度をECU27に出力し、ECU27はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロックには水温センサ31が設けられており、検出したエンジン冷却水温をECU27に出力している。
このように構成されたエンジン11には、トルクコンバータ41を介して有段式の自動変速機42が連結されている。そして、自動変速機42にプロペラシャフト43が連結され、このプロペラシャフト43にデファレンシャルギア44を介して左右のドライブシャフト45が連結され、このドライブシャフト45に左右の駆動輪46が連結されている。
従って、エンジン11が駆動すると、その駆動力がクランクシャフトから出力され、トルクコンバータ41を介して自動変速機42の入力軸に入力され、ここで所定の変速比に減速される。そして、減速後の駆動力が自動変速機42の出力軸からプロペラシャフト43に出力され、このプロペラシャフト43からデファレンシャルギア44を介して左右のドライブシャフト45に伝達され、左右の駆動輪46を駆動回転することができる。
この自動変速機42は、油圧制御装置47により油圧制御される。車両には、トランスミッションコントロールユニット(TCU)48が搭載されており、このTCU48は、油圧制御装置47を制御して自動変速機42を油圧制御することで、変速タイミングなどを制御可能となっている。即ち、自動変速機42には、入力軸回転数を検出する入力軸回転数センサ(変速機入力軸回転数検出手段)49が設けられており、検出した入力軸回転数をTCU48に出力している。また、アクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル回動を検出するアクセル開度センサ(アクセル開度検出手段)50が設けられており、検出したアクセル開度をTCU48に出力している。更に、TCU48には、運転者が操作するシフトレバー装置51が接続されており、パーキング(P)、リバース(R)、ニュートラル(N)、ドライブ(D)などの操作信号が入力される。
従って、ECU27とTCU48は、両者で車両の電子制御ユニット52として機能しており、相互間で情報の入出力を行っている。そのため、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じてエンジン11と自動変速機42を制御することで、車両の駆動力を制御している。
そして、本実施例の車両の駆動力制御装置では、入力軸回転数センサ49が検出した変速機入力軸回転数NTとアクセル開度センサ50が検出したアクセル開度PAPに基づいて自動変速機42(車両)の要求出力Pを算出する変速機要求出力算出手段と、この変速機要求出力算出手段が算出した要求出力Pに基づいてエンジン11及び自動変速機42を制御する出力制御手段を具えている。この場合、本実施例では、変速機要求出力算出手段は、TCU48が機能し、出力制御手段は、電子制御ユニット52(ECU27、TCU48)が機能する。
そして、TCU(変速機要求出力算出手段)48は、アクセル開度センサ50が検出したアクセル開度PAPが予め設定された所定値PAPs以下のとき、入力軸回転数センサ49が検出した変速機入力軸回転数NTに拘らず要求出力Pを一定値に設定する一方、アクセル開度センサ49が検出したアクセル開度PAPが所定値PAPsより大きいとき、入力軸回転数センサ49が検出した変速機入力軸回転数NTの増減に伴って要求出力Pを増減するようにしている。
また、車両の駆動力を制御する場合、軸トルクを主体的に制御している。しかし、エンジン11と自動変速機42との間にトルクコンバータ41が介装されているとき、エンジン11のクランクシャフトの回転数と自動変速機42の入力軸回転数とは異なり、そのため、両者の軸トルクも異なり、駆動輪46の軸トルクとも異なる。そのため、本実施例では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度PAP)に対して要求する物理パラメータを変速機入力軸回転数NTに応じた要求出力Pとして各種の計算を行う。この場合、出力=係数A×軸トルク×回転数で表される。
即ち、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)が小さいときは、滑らかな加速感を得たいものと推測することができ、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)が大きいときは、伸びのある加速感を得たいものと推測することができる。運転者が感じる加速感のうち、滑らかな加速感とは、加速度が徐々に低下するものであり、伸びのある加速感とは、加速度がほぼ一定または徐々に大きくなる加速感である。
そこで、本実施例では、図2に示すように、変速機入力軸回転数NTに対する要求出力Pを設定するマップを作成し、これをアクセル開度ごとに設定する。そして、アクセル開度PAPが所定値PAPs以下のとき、例えば、PAP1〜PAP3の領域では、変速機入力軸回転数NTに拘らず要求出力Pを一定値に設定する。一方、アクセル開度PAPが所定値PAPsより大きいとき、例えば、PAP4〜PAPmaxの領域では、変速機入力軸回転数NTの増減に伴って要求出力Pを増減するように設定する。
このアクセル開度PAPが所定値PAPs以下(PAP1〜PAP3の領域)にて、入力軸回転数センサ49が検出した変速機入力軸回転数NTが予め設定された所定の低回転領域にあるとき、変速機入力軸回転数NTの増減に伴って要求出力Pを増減し、変速機入力軸回転数NTが低回転領域より高回転領域にあるとき、この変速機入力軸回転数NTに拘らず要求出力Pを一定値に設定する。
なお、図2に示す変速機入力軸回転数NTに対する要求出力Pを設定するマップでは、最大アクセル開度PAPmax以下の領域で、6種類のアクセル開度PAP1〜PAP6のマップを設定したが、その数は、6種類に限定されるものではなく、それ以上またはそれ以下であってもよく、その間は、補間により求めればよい。また、このような三次元マップを用いずに、関数式を用いてアクセル開度PAPと変速機入力軸回転数NTから要求出力Pを算出してもよい。
従って、本実施例の車両の駆動力制御装置における駆動力制御にて、図3のフローチャートに示すように、ステップS11にて、TCU48は、入力軸回転数センサ49が検出した変速機入力軸回転数NTを読み込むと共に、アクセル開度センサ50が検出したアクセル開度PAPを読み込む。続いて、ステップS12にて、TCU48は、変速機入力軸回転数NTとアクセル開度PAPに基づいて、図2の三次元マップに基づいて自動変速機42(車両)の要求出力Pを算出する。
そして、ステップS13にて、電子制御ユニット52は、この要求出力Pに基づいてエンジン11及び自動変速機42の駆動力を制御する。即ち、ECU27は、吸入空気量、スロットル開度、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ25及び点火プラグ26を制御し、TCU48は、エンジン運転状態に基づいて変速段、変速タイミングを決定し、油圧制御装置47を制御する。
このとき、アクセル開度センサ50が検出したアクセル開度PAPが所定値PAPs以下のときは、変速機入力軸回転数NTに拘らず要求出力Pを一定値に設定する。そのため、車両の加速度が徐々に低下することとなり、自動変速機42の変速前後に駆動力差の小さい滑らかな加速を実現することができる。一方、アクセル開度センサ49が検出したアクセル開度PAPが所定値PAPsより大きいときは、変速機入力軸回転数NTの増減に伴って要求出力Pを増減するように設定する。そのため、車両の加速度がほぼ一定(または徐々に大きく)となり、自動変速機42の変速後の駆動力の落ち込みの小さい伸びのある加速を実現することができる。
ここで、アクセル開度センサ50が検出したアクセル開度PAPが所定値PAPs以下の場合と、アクセル開度センサ50が検出したアクセル開度PAPが所定値PAPsより大きい場合とのおける車両の駆動力変化について詳細に説明する。
図4に示すように、運転者がアクセルペダルを踏み込んで、所定値のアクセル開度PAPs以下で一定に維持したとき、このときのアクセル開度PAPと変速機入力軸回転数NTに基づいて一定となる要求出力Pを設定する。すると、自動変速機42にて、変速機入力軸回転数NTの増加に応じて1速−2速−3速と変速が実行されることで、車速Vが増加する一方、加速度Gは徐々に低下していく。従って、自動変速機42による変速前後における加速度Gの差が0となり、車両は、駆動力差の小さい滑らかな加速を実現することができる。
一方、図5に示すように、運転者がアクセルペダルを踏み込んで、所定値のアクセル開度PAPsより大きいアクセル開度PAPで一定に維持したとき、このときのアクセル開度PAPと変速機入力軸回転数NTに基づいて、変速機入力軸回転数NTの増減に伴って増減する要求出力Pを設定する。すると、自動変速機42にて、変速機入力軸回転数NTの増加に応じて1速−2速−3速と変速が実行されることで、車速Vが増加するとき、加速度Gは若干の落ち込みをもってほぼ一定となる。従って、自動変速機42による変速前後における加速度Gに差が発生するものの、各ギヤ段で出力が上昇する特性となるため、結果として、変速時における加速度Gの落ち込みが小さくなり、伸びのある加速を実現することができる。
このように本実施例の車両の駆動力制御装置にあっては、エンジン11から自動変速機42に入力する変速機入力軸回転数を検出する入力軸回転数センサ49と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ50と、入力軸回転数センサ49が検出した変速機入力軸回転数とアクセル開度センサ50が検出したアクセル開度に基づいて自動変速機42の要求出力を算出するTCU48と、この要求出力に基づいてエンジン11及び自動変速機42を制御する電子制御ユニット52を設け、TCU48は、アクセル開度が所定値以下のとき、変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定する一方、アクセル開度が所定値より大きいとき、変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減するように設定している。
従って、アクセル開度が所定値以下のときは、要求出力を一定値に設定することで、自動変速機42における変速前後に駆動力差を小さくして滑らかな加速を実現することができ、アクセル開度が所定値より大きいときは、変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減することで、自動変速機42における変速後の駆動力の落ち込みを小さくして伸びのある加速を実現することができ、その結果、運転者が要求する加速感を実現可能とすると共に変速ショックを軽減可能とすることができる。
また、本実施例の駆動力制御装置では、TCU48は、アクセル開度が予め設定された所定値以下のとき、変速機入力軸回転数が予め設定された所定の低回転領域にあると、この変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減し、変速機入力軸回転数が低回転領域より高回転領域にあると、この変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定している。従って、運転者によるアクセル踏み込み度合に応じた要求出力を設定することができ、自動変速機42における変速前後に駆動力差を小さくして滑らかな加速を実現することができる。
また、本実施例の駆動力制御装置では、エンジン11と自動変速機42との間にトルクコンバータ41を配置し、入力軸回転数センサ49は、エンジン11からトルクコンバータ41を介して自動変速機42に入力する変速機入力軸回転数を検出するようにしており、アクセル開度に対して要求する物理パラメータを、変速機入力軸回転数に応じた要求出力としている。従って、要求出力は、エンジン11の出力側、自動変速機42の入力側及び出力側、駆動輪46側で同等となることから、変速(トルクコンバータ41)による軸トルクの変化を演算する処理が不要となり、制御の簡素化を可能とすることができる。
以上のように、本発明に係る車両の駆動力制御装置は、運転者が要求する加速感を実現可能とすると共に変速ショックを軽減可能とするものであり、いずれの車両に適用しても有用である。
本発明の一実施例に係る車両の駆動力制御装置を表す概略構成図である。 アクセル開度に応じて設定された変速機入力軸回転数に対する要求出力を表すグラフである。 本実施例の車両の駆動力制御装置における駆動力制御のフローチャートである。 アクセル開度が所定値以下のときの車両の駆動力変化を表すグラフである。 アクセル開度が所定値より大きいときの車両の駆動力変化を表すグラフである。
符号の説明
11 エンジン(内燃機関)
20 電子制御式スロットル装置
25 インジェクタ
26 点火プラグ
27 エンジンコントロールユニット、ECU
41 トルクコンバータ
42 自動変速機
47 油圧制御装置
48 トランスミッションコントロールユニット、TCU(変速機要求出力算出手段)
49 入力軸回転数センサ(変速機入力軸回転数検出手段)
50 アクセル開度センサ(アクセル開度検出手段)
52 電子制御ユニット(出力制御手段)

Claims (3)

  1. 内燃機関から変速機に入力する変速機入力軸回転数を検出する変速機入力軸回転数検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数と前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度に基づいて前記変速機の要求出力を算出する変速機要求出力算出手段と、該変速機要求出力算出手段が算出した要求出力に基づいて前記内燃機関及び前記変速機を制御する出力制御手段を具え、前記変速機要求出力算出手段は、前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度が予め設定された所定値以下のとき、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定する一方、前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度が前記所定値より大きいとき、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の駆動力制御装置において、前記変速機要求出力算出手段は、前記アクセル開度検出手段が検出したアクセル開度が予め設定された所定値以下のとき、前記変速機入力軸回転数検出手段が検出した変速機入力軸回転数が予め設定された所定の低回転領域にあると、この変速機入力軸回転数の増減に伴って要求出力を増減し、変速機入力軸回転数が前記低回転領域より高回転領域にあると、この変速機入力軸回転数に拘らず要求出力を一定値に設定することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両の駆動力制御装置において、前記内燃機関と前記変速機との間にトルクコンバータが配置されており、前記変速機入力軸回転数検出手段は、前記内燃機関から前記トルクコンバータを介して前記変速機に入力する変速機入力軸回転数を検出することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
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