JP2012145143A

JP2012145143A - 惰行制御装置

Info

Publication number: JP2012145143A
Application number: JP2011002311A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nishimura; 伸之西村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: JP5747511B2

Abstract

【課題】車両の過度な加速を防ぐことのできる惰行制御装置を提供する。
【解決手段】車両惰行時に、エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断して燃料消費を低減させる惰行制御装置において、車両惰行時であり、且つ、エンジンから駆動輪への動力が伝達されているときに、前記動力の伝達を切断したときの車両加速度を推定し（ステップＳ７）、この車両加速度が予め設定した所定値以下のとき前記動力の伝達を切断するコントローラを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両惰行時にエンジンから駆動輪への動力の伝達を切断する惰行制御装置に関するものである。

従来、燃費向上のため、車両惰行時にトランスミッションのギヤをニュートラル（もしくはクラッチを切断）とし、車両のエンジンブレーキによる減速を遮断し、車両加速時の燃料消費を低減させるシステムが考案されている。図５に示すように、平坦路では、車両を緩やかに減速させながら惰行走行させることができる。

特開２００２−２２７８８５号公報

しかしながら、上記システムにおいては、ギヤニュートラル時の車両加速が考慮されていないため、特に大型車両では降り坂で車両が加速し過ぎ、ドライバーに不安を与えてしまうという課題があった。

また、降り坂での加速を制限するために道路勾配を制御の実施条件としている例はあるが、勾配条件を用いても車速、車両重量によりニュートラル時の車両加速度は異なるため、一義的には制御の可否を判断することはできないという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車両の過度な加速を防ぐことのできる惰行制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、車両惰行時に、エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断して燃料消費を低減させる惰行制御装置において、車両惰行時であり、且つ、エンジンから駆動輪への動力が伝達されているときに、前記動力の伝達を切断したときの車両加速度を推定し、該車両加速度が予め設定した所定値以下のとき前記動力の伝達を切断するコントローラを備えたものである。

現在の車両加速度と、現在の減速比と、現在のエンジンフリクショントルクと、現在の車両重量とを用いてエンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したときの車両加速度を算出するとよい。

前記エンジンから前記駆動輪に動力を伝達する動力伝達系の回転ムーブメントの慣性も加味してエンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したときの車両加速度を算出してもよい。

また、エンジン回転数とエンジンフリクショントルクとの関係をマップとして記憶する記憶部を備え、前記記憶部の前記マップから現在のエンジンフリクショントルクを読み取るとよい。

前記動力の伝達を切断するとき、前記エンジンからの動力を前記駆動輪に伝達するトランスミッションのギヤをニュートラルにするとよい。

また、前記動力の伝達を切断するとき、前記エンジンからの動力を前記駆動輪に切断可能に伝達するクラッチで前記動力の伝達を切断してもよい。

本発明によれば、車両の過度な加速を防ぐことができる。

本実施の形態に係るギヤニュートラル時の推定加速度を算出する流れ図である。本実施の形態に係るギヤニュートラル制御突入の可否を判断する流れ図である。降り坂における車両抗力の説明図である。本実施の形態に係る惰行制御装置の説明図である。空車、平坦路でニュートラル惰行したときの車両減速度差の例を示すグラフである。

本実施の形態を図面に基づいて説明する。

図４に示すように、惰行制御装置１は、トランスミッション２のスプリッタ部３を駆動するトランスミッション駆動部４と、トランスミッション駆動部４を制御するコントローラ５と、コントローラ５に接続されコントローラ５に車両等の各種情報を提供するための記憶部６と、コントローラ５に接続され車速を検出する車速センサ７と、コントローラ５に接続されサービスブレーキ（フットブレーキ）の状態を検出する第一ブレーキスイッチ８と、コントローラ５に接続されリターダ、排気ブレーキ等からなる補助ブレーキの状態を検出する第二ブレーキスイッチ９と、コントローラ５に接続されステアリング角度を検出する舵角センサ１０と、コントローラ５に接続されギヤ位置を検出するシフトセンサ１１ａ、セレクトセンサ１１ｂ及びニュートラルスイッチ１１ｃと、コントローラ５に接続されクラッチ位置を検出するクラッチセンサ１２と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１３と、車高を検出する車高センサ１４とを備える。

トランスミッション駆動部４は、空気圧で駆動されスプリッタ部３の入力軸１５に副軸１６又は出力軸１７を接続し、或いは入力軸１５に副軸１６又は出力軸１７のいずれも接続しないニュートラル状態にするスプリッタ制御アクチュエータ１８と、スプリッタ制御アクチュエータ１８に空気圧を供給するためのエアタンク１９と、エアタンク１９に接続されると共にスプリッタ制御アクチュエータ１８の各部に接続されたエア配管２０と、エア配管２０に設けられると共にコントローラ５に接続されコントローラ５からの命令でエアタンク１９からのエアの流路を切り換える電磁弁２１とを備える。

記憶部６は、エンジン回転数とエンジンフリクショントルクとの関係を表した第一のマップと、ギヤ位置と総減速比との関係を表した第二のマップと、エンジンから駆動輪に伝達される動力の伝達効率と、駆動輪の半径（タイヤ半径）と、車両重量に応じて車高を変化させるサスペンション（図示せず）のバネ定数と、後述する各種設定値とを記憶する。

コントローラ５は、車両惰行時であり、且つ、エンジンから駆動輪への動力が伝達されているときに、エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したときの車両加速度を推定し、この車両加速度が予め設定した所定値以下のとき上記動力の伝達を切断する制御（ギヤニュートラル制御）を行うようになっている。

図１及び図４に示すように、車両惰行時か否かの判断は、アクセル開度センサ１３で検出されるアクセル開度からアクセルＯＦＦであることを判断（ステップＳ１）し、第一ブレーキスイッチ８で検出されるブレーキ状態情報からサービスブレーキがＯＦＦであることを判断（ステップＳ３）し、第二ブレーキスイッチ９で検出されるブレーキ状態情報から補助ブレーキがＯＦＦであることを判断（ステップＳ４）することで行う。アクセルＯＮ時にはドライバーの加速意思を優先するためギヤニュートラル制御を実施せず、サービスブレーキ又は補助ブレーキ作動時にはドライバーの減速意思を優先するためギヤニュートラル制御を実施しない。

また、コントローラ５は、ギヤニュートラル制御を実施すると運転に不都合を生じる場合にはギヤニュートラル制御を実施しないように他の実施条件を判断する。他の実施条件の判断は、舵角センサ１０で検出されるステアリング角度からステアリング角度が所定値以内であることを判断（ステップＳ２）し、シフトセンサ１１ａ、セレクトセンサ１１ｂ及びニュートラルスイッチ１１ｃで検出されるギヤ位置からギヤイン状態であることを判断（ステップＳ５）し、クラッチセンサ１２で検出されるクラッチ位置からクラッチ完全接続状態であることを判断（ステップＳ６）することで行う。車両旋回中は、ギヤニュートラル制御によるステア特性の変化を防止するため、ステアリング操作時にはギヤニュートラル制御を実施しない。また、ギヤニュートラル状態、クラッチ完全切断状態又はクラッチ半切断状態（半クラッチ状態）であるとき、すなわち、エンジンから駆動輪への動力が伝達されているとはいえないときは、ドライバーに変速意思があるものとみなし、ギヤニュートラル制御を実施しない。

ギヤニュートラル時の車両加速度の推定は、現在の車両加速度、現在の減速比、現在のエンジンフリクショントルク及び現在の車両重量等からギヤニュートラル時の推定加速度ａ’を算出（ステップＳ７）することで行う。

図３に示すように、車両２２が降り坂２３にてアクセルオフで惰行（サービスブレーキ、補助ブレーキ非作動）するときの車両２２にかかる力の釣り合いを以下に記す。

車両２２の加速度をａ、エンジン（図示せず）から駆動輪２４への動力の伝達を切断したとき（ギヤニュートラル時）の車両加速度をａ’とすると、

（ｍ＋ｍ’）ａ＝ｍｇｓｉｎθ−ｉ・η・Ｔｅ／ｒ−ｍｇμ−１／２ρ・Ｖ²・Ｓ・Ｃｄ …（１）

（ｍ＋ｍ’）ａ’＝ｍｇｓｉｎθ−ｍｇμ−１／２ρ・Ｖ²・Ｓ・Ｃｄ …（２）

（１）、（２）式よりギヤニュートラル時の車両加速度を推定すると、以下の（３）式となる。

コントローラ５は、（３）式の算出結果を用いてギヤニュートラル時の車両加速度を算出し、ギヤニュートラル制御の実施可否を決定するようになっている。

ａ’＝ａ＋ｉ・η・Ｔｅ／（ｒ・（ｍ＋ｍ’）） …（３）

ｍ’＝（ΣＩ×ｆ²）／ｒ² …（４）

ｍ車両重量（ｋｇｆ）、
ｍ’回転部等価質量（ｋｇｆ）
ａ車両加速度（ｍ／ｓ²）
ａ’ギヤニュートラル時の車両加速度（ｍ／ｓ²）
ｒタイヤ半径（ｍ）
ｉ総減速比（−）
η 伝達効率（−）
Ｔｅエンジンフリクショントルク（Ｎｍ）
Ｃｄ抗力係数
Ｓ車両前面投影面積（ｍ²）
Ｖ車両と空気の相対速度（ｍ／ｓ）
ρ 空気密度（ｋｇ／ｍ³）
μ ころがり抵抗係数
ｇ重力加速度（ｍ／ｓ²）
Ｉ回転部の慣性モーメント（ｋｇｆ・ｍ・ｓ²）
ｆ対象回転部の回転速度／駆動輪の回転速度（−）

ステップＳ７にてコントローラ５は、車速センサ７から逐次得られる車速から現在の車両加速度ａを算出し、シフトセンサ１１ａ、セレクトセンサ１１ｂ及びニュートラルスイッチ１１ｃからギヤ位置を取得し、このギヤ位置に基づいて記憶部６の第二のマップから総減速比ｉを読み取り、記憶部６から伝達効率η、タイヤ半径ｒ及びサスペンションのバネ定数を取得し、このバネ定数と車高センサ１４から得られる現在の車高とから車両重量ｍを算出し、現在の車速と総減速比ｉからエンジン回転数を算出し、このエンジン回転数に基づいて記憶部６の第一のマップからエンジンフリクショントルクＴｅを読み取り、回転部等価質量ｍ’をゼロ又は所定値として（３）式からギヤニュートラル時の車両加速度ａ’を算出する。

回転部等価質量ｍ’をゼロ又は所定値とする理由は、本実施の形態では高速ギヤ段で走行中にのみギヤニュートラル制御を実施するため、回転部等価質量ｍ’が計算精度に与える影響が少なく無視できるからである。回転部等価質量ｍ’をゼロ又は所定値とすることにより、計算を簡略化できる。

車両惰行時でないとき、また、他の実施条件で条件非成立のとき、ステップＳ８にてコントローラ５は、ギヤニュートラル時の車両加速度ａ’に無効値を代入する。この無効値とは、後述する図２のステップＳ１１でギヤニュートラル制御とならない値（第３設定値より大きな値）である。

このようにしてギヤニュートラル時の車両加速度ａ’が決定したら、図２に示すステップＳ９に進む。

図２及び図４に示すように、ステップＳ９にてコントローラ５は、記憶部６から第一設定値を取得し、現ギヤ段が第一設定値以上であるか否かを判断する。第一設定値は、高速ギヤ段であり、例えば１２（段）である。条件成立のとき、ステップＳ１０に進み、条件非成立のとき、ギヤニュートラル制御を実施することなく終了する。

ステップＳ１０にてコントローラ５は、記憶部６から第二設定値を取得し、車速が第二設定値以上であるか否かを判断する。第二設定値は、一般的に高速道路を走行する速度であり、例えば６０（ｋｍ／ｈ）である。条件成立のとき、ステップＳ１１に進み、条件非成立のとき、ギヤニュートラル制御を実施することなく終了する。

ステップＳ１１にてコントローラ５は、記憶部６から第三設定値を取得し、ギヤニュートラル時の車両加速度ａ’が第三設定値以下であるか否かを判断する。第三設定値はドライバーに不安を与えることのない加速度であり、例えば０．０１Ｇである。条件成立のとき、ステップＳ１２に進み、条件非成立のとき、ギヤニュートラル制御を実施することなく終了する。

ステップＳ１２にてコントローラ５は、電磁弁２１を制御することでスプリッタ制御アクチュエータ１８を駆動させ、トランスミッション２のスプリッタ部３をニュートラル状態にすることでギヤニュートラル制御を実施する。

このように、車両惰行時であり、且つ、エンジンから駆動輪への動力が伝達されているときに、エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したときの車両加速度ａ’を推定し、この車両加速度ａ’が予め設定した第三設定値以下のとき前記動力の伝達を切断するコントローラ５を備えるものとしたため、降り坂での車両の過度な加速を防ぐことができ、ドライバーに不安を与えることなくギヤニュートラル制御を実施することができる。

また、現在の車両加速度と、現在の減速比と、現在のエンジンフリクショントルクと、現在の車両重量とを用いてエンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したときの車両加速度ａ’を算出するものとしたため、道路勾配、空気抵抗、転がり抵抗の値に依存せずに算出でき、計算誤差を最小限にすることができ、車両の過度な加速を精度良く防ぐことができる。そして、制御実施条件、道路勾配条件を有するシステムと比較した場合でも、勾配、車両重量によりその条件をきめ細かく設定する必要がなく、容易に制御の実施条件が設定できる。

エンジン回転数とエンジンフリクショントルクとの関係を第一のマップとして記憶する記憶部６を備え、記憶部６の第一のマップから現在のエンジンフリクショントルクを読み取るものとしたため、車両加速度ａ’を精度良く算出できる。

エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断するとき、エンジンからの動力を駆動輪に伝達するトランスミッション２をニュートラルにするものとしたため、トランスミッション２を自動で変速できる既存のアクチュエータを用いて安価に惰行制御装置１を構成できる。

なお、ステアリング角度が所定値以内であることを判断（ステップＳ２）することで車両旋回中か否かを判断するものとしたが、横Ｇまたはヨーレイトを検出し、この検出値が所定値以内であることを判断することで車両旋回中か否かを判断するものとしてもよい。

エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断する制御は、トランスミッション２のギヤをニュートラルにすることで行うものとしたが、エンジンからの動力を駆動輪に切断可能に伝達するクラッチで前記動力の伝達を切断するものとしてもよい。クラッチを自動断接できる既存のアクチュエータを用いて安価に惰行制御装置１を構成できる。

また、ギヤニュートラル時（エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したとき）の車両加速度ａ’を算出するとき、エンジンから駆動輪に動力を伝達する動力伝達系の回転ムーブメントの慣性も加味して算出してもよい。このとき、回転部等価質量ｍ’を（４）式で算出し、（３）式に代入するとよい。ギヤニュートラル制御の可否をさらに精度良く判断することができる。

ニュートラル制御は、高速道路等を定速走行中に行うことで顕著な燃費低減効果が期待できるため、高速ギヤ段で走行中にのみ行うものとしたが、中速ギヤ段、低速ギヤ段で走行中に行うことも可能である。この場合、回転部等価質量ｍ’は無視できない値となるため、ギヤニュートラル時の車両加速度ａ’を算出するとき（４）式から回転部等価質量ｍ’を算出し、（３）式に代入するとよい。

また、図１に示すステップＳ１〜ステップＳ６は順序を入れ替えてもよく、図２に示すステップＳ９〜ステップＳ１１は順序を入れ替えてもよい。またさらに、図１に示すステップＳ１〜ステップＳ８は、図２に示すステップＳ１１より前で行えばよく、ステップＳ１０とステップＳ１１の間のタイミングで行ってもよく、ステップ９とステップ１０の間のタイミングで行ってもよい。

惰行制御装置１は、車高センサ１４を備えるものとしたが、これに限るものではない。例えばサスペンションが空気バネを備え、車高を一定にするように空気バネの圧力を制御するものである場合、惰行制御装置１は空気バネの圧力を検出する圧力センサ（図示せず）を備えるものとしてもよい。圧力センサの検出値から車両重量ｍを算出できる。また、惰行制御装置１は積荷等の重量を検出するセンサを備えるものとしてもよい。空荷車両の重量と上記センサの検出値から車両重量ｍを算出できる。

１惰行制御装置
２トランスミッション
５コントローラ
６記憶部
２２車両
２４駆動輪

Claims

車両惰行時に、エンジンから駆動輪への動力の伝達を切断して燃料消費を低減させる惰行制御装置において、車両惰行時であり、且つ、エンジンから駆動輪への動力が伝達されているときに、前記動力の伝達を切断したときの車両加速度を推定し、該車両加速度が予め設定した所定値以下のとき前記動力の伝達を切断するコントローラを備えたことを特徴とする惰行制御装置。
現在の車両加速度と、現在の減速比と、現在のエンジンフリクショントルクと、現在の車両重量とを用いてエンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したときの車両加速度を算出する請求項１記載の惰行制御装置。
前記エンジンから前記駆動輪に動力を伝達する動力伝達系の回転ムーブメントの慣性も加味してエンジンから駆動輪への動力の伝達を切断したときの車両加速度を算出する請求項２記載の惰行制御装置。
エンジン回転数とエンジンフリクショントルクとの関係をマップとして記憶する記憶部を備え、前記記憶部の前記マップから現在のエンジンフリクショントルクを読み取る請求項２又は３記載の惰行制御装置。
前記動力の伝達を切断するとき、前記エンジンからの動力を前記駆動輪に伝達するトランスミッションのギヤをニュートラルにする請求項１〜４のいずれかに記載の惰行制御装置。
前記動力の伝達を切断するとき、前記エンジンからの動力を前記駆動輪に切断可能に伝達するクラッチで前記動力の伝達を切断する請求項１〜４のいずれかに記載の惰行制御装置。