JP2013160278A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中にエンジンと無段変速機とが開放された場合における惰行距離が短くなるのを抑制することが可能な車両の制御装置を提供する。
【解決手段】車両の制御装置（ＥＣＵ）は、走行用の駆動力源であるエンジン１と、エンジン１からの出力を変速するベルト式無段変速機４と、エンジン１からの出力をベルト式無段変速機４に伝達または遮断する前後進切換装置３とを備える車両に適用される制御装置であって、走行中に前後進切換装置３によりエンジン１とベルト式無段変速機４とを遮断（開放）した場合に、車速Ｖにかかわらずベルト式無段変速機４の変速比γを最小変速比γｍｉｎにする。
【選択図】図５

Description

本発明は、無段変速機を備える車両の制御装置に関する。

従来、走行用の駆動力源であるエンジンと、エンジンからの出力を変速するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と、エンジンからの出力をベルト式無段変速機に伝達または遮断する動力伝達装置とを備える車両が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このベルト式無段変速機は、プーリ溝（Ｖ溝）を備えたプライマリプーリ（入力側プーリ）とセカンダリプーリ（出力側プーリ）とにベルトを巻き掛け、一方のプーリのプーリ溝の溝幅を拡大すると同時に、他方のプーリのプーリ溝の溝幅を狭くすることにより、それぞれのプーリに対するベルトの巻き掛け半径（有効径）を連続的に変化させて変速比γ（変速比γ＝入力軸回転数Ｎｉｎ／出力軸回転数Ｎｏｕｔ）を無段階に設定するように構成されている。具体的には、ベルト式無段変速機は、変速比γを最小変速比γｍｉｎと最大変速比γｍａｘの範囲内で設定する。

特許文献１の車両は、走行中に、エンジンを停止するとともに、動力伝達装置によりエンジンとベルト式無段変速機とを開放（動力伝達を遮断）することにより、いわゆるエコランを行うように構成されている。そして、特許文献１の車両では、走行中にエンジンとベルト式無段変速機とが開放された場合には、変速比γの目標値を、車速Ｖが高いときに最小変速比γｍｉｎとし、車速Ｖが低いときに最大変速比γｍａｘとする。これにより、ベルト式無段変速機の入力軸回転数Ｎｉｎの目標回転数（目標回転速度）Ｎｉｎｔが、図６に示すように、車速Ｖが高いときに最小変速比γｍｉｎに対応する回転数となり、車速Ｖが低いときに最大変速比γｍａｘに対応する回転数となる。このため、車速Ｖが高い場合には変速比γを最小変速比γｍｉｎにすることにより、エンジンが再始動されたときにエンジン回転数が吹くのを抑制することができる。

特開２００５−２３３２５２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来の車両では、車速Ｖが低い場合には変速比γを最大変速比γｍａｘにすることにより、停車速域での惰行距離（惰性走行距離）が短くなるという問題点がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、走行中にエンジンと無段変速機とが開放された場合における惰行距離が短くなるのを抑制することが可能な車両の制御装置を提供することである。

本発明は、走行用の駆動力源であるエンジンと、エンジンからの出力を変速する無段変速機と、エンジンからの出力を無段変速機に伝達または遮断する動力伝達装置とを備える車両に適用される制御装置である。具体的には、本発明による車両の制御装置は、走行中に動力伝達装置によりエンジンと無段変速機とを遮断（開放）した場合に、車速にかかわらず無段変速機の変速比を最小変速比にする。

このように構成することによって、走行中にエンジンと無段変速機とを開放した場合に、車速が低くなっても無段変速機の変速比が最小変速比のまま維持されることにより、車速が低い場合に変速比を最大変速比に変更する従来の場合に比べて、惰行距離が短くなるのを抑制することができる。

本発明の車両の制御装置によれば、走行中にエンジンと無段変速機とが開放された場合における惰行距離が短くなるのを抑制することができる。

実施形態に係る車両のパワートレインの概略構成を示す図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 ベルト式無段変速機の変速制御に用いる変速マップの一例を示す図である。 走行中に動力伝達が遮断されたときの制御を説明するためのフローチャートである。 本実施形態において走行中に動力伝達が遮断されたときの目標回転数を示す図である。 従来例において走行中に動力伝達が遮断されたときの目標回転数を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る車両の制御装置を、変速機としてベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を搭載した車両に適用した場合について説明する。

図１は、本実施形態における車両のパワートレインの概略構成を示す図である。

本実施形態に係る車両は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両であって、走行用動力源であるエンジン（内燃機関）１、流体式動力伝達装置としてのトルクコンバータ２、前後進切換装置３、ベルト式無段変速機４、減速歯車装置５、差動歯車装置６、及び、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８（図２参照）などが搭載されている。

エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１はトルクコンバータ２に連結されており、エンジン１の出力が、トルクコンバータ２から前後進切換装置３、ベルト式無段変速機４及び減速歯車装置５を介して差動歯車装置６に伝達され、左右の駆動輪７Ｌ，７Ｒへ分配されるようになっている。

これらエンジン１、トルクコンバータ２、前後進切換装置３、ベルト式無段変速機４、及び、ＥＣＵ８の各部について以下に説明する。

−エンジン−
エンジン１は、例えば多気筒ガソリンエンジンである。このエンジン１に吸入される吸入空気量は電子制御式のスロットルバルブ１２により調整される。このスロットルバルブ１２は、運転者のアクセルペダル操作とは独立してスロットル開度を電子的に制御することが可能であり、その開度（スロットル開度）はスロットル開度センサ１０２によって検出される。また、エンジン１の冷却水温は水温センサ１０３によって検出される。

スロットルバルブ１２のスロットル開度はＥＣＵ８（図２参照）によって駆動制御される。具体的には、エンジン回転数センサ１０１によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ、及び、運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル操作量Ａｃｃ）等のエンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるようにスロットルバルブ１２のスロットル開度を制御している。より具体的には、スロットル開度センサ１０２を用いてスロットルバルブ１２の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度（目標スロットル開度）に一致するようにスロットルバルブ１２のスロットルモータ１３をフィードバック制御している。

−トルクコンバータ−
トルクコンバータ２は、入力側のポンプインペラ２１、出力側のタービンランナ２２、及び、トルク増幅機能を発現するステータ２３などを備えており、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間で流体を介して動力伝達を行う。ポンプインペラ２１はエンジン１のクランクシャフト１１に連結されている。タービンランナ２２はタービンシャフト２８を介して前後進切換装置３に連結されている。

トルクコンバータ２には、このトルクコンバータ２の入力側と出力側とを直結するロックアップクラッチ２４が設けられている。このロックアップクラッチ２４は、係合側油室２５内の油圧と開放側油室２６内の油圧との差圧を制御することにより、完全係合・半係合（スリップ状態での係合）または開放される。

ロックアップクラッチ２４を完全係合させることにより、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とが一体回転する。また、ロックアップクラッチ２４を所定のスリップ状態（半係合状態）で係合させることにより、エンジン駆動力の伝達時には所定のスリップ量でタービンランナ２２がポンプインペラ２１に追随して回転する。一方、ロックアップ差圧を負または同一に設定することによりロックアップクラッチ２４は開放状態となる。尚、トルクコンバータ２にはポンプインペラ２１に連結して駆動される機械式のオイルポンプ（油圧発生源）２７が設けられている。

−前後進切換装置−
前後進切換装置３は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構３０、前進用クラッチ（入力クラッチ）Ｃ１及び後進用ブレーキＢ１を備えている。なお、前後進切換装置３は、本発明の「動力伝達装置」の一例である。

遊星歯車機構３０のサンギヤ３１はトルクコンバータ２のタービンシャフト２８に一体的に連結されており、キャリア３３はベルト式無段変速機４の入力軸４０に一体的に連結されている。また、これらキャリア３３とサンギヤ３１とは前進用クラッチＣ１を介して選択的に連結され、リングギヤ３２は後進用ブレーキＢ１を介してハウジングに選択的に固定されるようになっている。

前進用クラッチＣ１及び後進用ブレーキＢ１は、油圧制御回路２０によって係合・開放される油圧式摩擦係合要素であって、前進用クラッチＣ１が係合され、後進用ブレーキＢ１が開放されることにより、前後進切換装置３が一体回転状態となって前進用動力伝達経路が成立（達成）し、この状態で、前進方向の駆動力がベルト式無段変速機４側へ伝達される。

一方、後進用ブレーキＢ１が係合され、前進用クラッチＣ１が開放されると、前後進切換装置３によって後進用動力伝達経路が成立（達成）する。この状態で、入力軸４０はタービンシャフト２８に対して逆方向へ回転し、この後進方向の駆動力がベルト式無段変速機４側へ伝達される。また、前進用クラッチＣ１及び後進用ブレーキＢ１がともに開放されると、前後進切換装置３は動力伝達を遮断するニュートラル（遮断状態）になる。

−ベルト式無段変速機−
ベルト式無段変速機４は、入力側のプライマリプーリ４１、出力側のセカンダリプーリ４２、及び、これらプライマリプーリ４１とセカンダリプーリ４２とに巻き掛けられた金属製のベルト４３などを備えている。

プライマリプーリ４１は、有効径が可変な可変プーリであって、入力軸４０に固定された固定シーブ４１１と、入力軸４０に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４１２とによって構成されている。セカンダリプーリ４２も同様に有効径が可変な可変プーリであって、出力軸４４に固定された固定シーブ４２１と、出力軸４４に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４２２とによって構成されている。

プライマリプーリ４１の可動シーブ４１２側には、固定シーブ４１１と可動シーブ４１２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４１３が配置されている。また、セカンダリプーリ４２の可動シーブ４２２側にも同様に、固定シーブ４２１と可動シーブ４２２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４２３が配置されている。

以上の構造のベルト式無段変速機４において、プライマリプーリ４１の油圧アクチュエータ４１３の油圧を制御することにより、プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２の各Ｖ溝幅が変化してベルト４３の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（変速比γ＝入力軸回転数Ｎｉｎ／出力軸回転数Ｎｏｕｔ）が連続的に変化する。また、セカンダリプーリ４２の油圧アクチュエータ４２３の油圧は、ベルト滑りが生じない所定の挟圧力でベルト４３が挟圧されるように制御される。これらの制御はＥＣＵ８及び油圧制御回路２０（図２参照）によって実行される。

上記油圧制御回路２０は、リニアソレノイドバルブ及びオンオフソレノイドバルブなどが設けられており、これらソレノイドバルブの励磁・非励磁を制御して油圧回路を切り換えることによって、ベルト式無段変速機４の変速制御やロックアップクラッチ２４の係合・開放制御などを行う。油圧制御回路２０のリニアソレノイドバルブ及びオンオフソレノイドバルブの励磁・非励磁は、ＥＣＵ８からのソレノイド制御信号（指示油圧信号）によって制御される。

−ＥＣＵ−
上記ＥＣＵ８は、図２に示すように、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３及びバックアップＲＡＭ８４などを備えている。

ＲＯＭ８２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ８３はＣＰＵ８１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ８４はエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

これらＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、及び、バックアップＲＡＭ８４はバス８７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース８５及び出力インターフェース８６に接続されている。

ＥＣＵ８の入力インターフェース８５には、エンジン回転数センサ１０１、スロットル開度センサ１０２、水温センサ１０３、タービン回転数センサ１０４、入力軸回転数センサ１０５、車速センサ１０６、アクセル開度センサ１０７、ＣＶＴ油温センサ１０８、ブレーキペダルセンサ１０９、及び、シフトレバー９のレバーポジション（操作位置）を検出するレバーポジションセンサ１１０などが接続されている。そして、この入力インターフェース８５によって、各センサの出力信号、つまり、エンジン１の回転数（エンジン回転数）Ｎｅ、スロットルバルブ１２の開度θｔｈ、エンジン１の冷却水温Ｔｗ、タービンシャフト２８の回転数（タービン回転数）Ｎｔ、入力軸４０の回転数（入力軸回転数）Ｎｉｎ、車速Ｖ、アクセルペダル等のアクセル操作部材の操作量（アクセル開度）Ａｃｃ、油圧制御回路２０の油温（ＣＶＴ油温Ｔｈｃ）、常用ブレーキであるフットブレーキの操作の有無（ブレーキＯＮ・ＯＦＦ）、及び、シフトレバー９のレバーポジション（操作位置）などを表す信号がＥＣＵ８に供給される。出力インターフェース８６には、スロットルモータ１３、燃料噴射装置１４、点火装置１５及び油圧制御回路２０などが接続されている。

ここで、ＥＣＵ８に供給される信号のうち、タービン回転数Ｎｔは、前後進切換装置３の前進用クラッチＣ１が係合する前進走行時には入力軸回転数Ｎｉｎと一致し、車速Ｖはベルト式無段変速機４の出力軸４４の回転数（出力軸回転数）Ｎｏｕｔに対応する。またアクセル操作量Ａｃｃは運転者の出力要求量を表している。

また、シフトレバー９は、駐車のためのパーキング位置「Ｐ」、後進走行のためのリバース位置「Ｒ」、動力伝達を遮断するニュートラル位置「Ｎ」、前進走行のためのドライブ位置「Ｄ」、前進走行時にベルト式無段変速機４の変速比γを手動操作で増減できるマニュアル位置「Ｍ」などの各位置に選択的に操作されるようになっている。

マニュアル位置「Ｍ」には、変速比γを増減するためのダウンシフト位置やアップシフト位置、あるいは、変速範囲の上限（変速比γが小さい側）が異なる複数の変速レンジを選択できる複数のレンジ位置等が備えられている。

レバーポジションセンサ１１０は、例えば、パーキング位置「Ｐ」、リバース位置「Ｒ」、ニュートラル位置「Ｎ」、ドライブ位置「Ｄ」、マニュアル位置「Ｍ」やアップシフト位置、ダウンシフト位置、あるいはレンジ位置等へシフトレバー９が操作されたことを検出する複数のＯＮ・ＯＦＦスイッチ等を備えている。なお、変速比γを手動操作で変更するために、シフトレバー９とは別にステアリングホイール等にダウンシフトスイッチやアップシフトスイッチ（所謂、パドルスイッチ）、あるいはレバー等を設けることも可能である。

そして、ＥＣＵ８は、上記した各種のセンサの出力信号などに基づいて、エンジン１の出力制御、ベルト式無段変速機４の変速制御、ベルト挟圧力制御、及び、ロックアップクラッチ２４の係合・開放制御などを実行する。

エンジン１の出力制御は、スロットルモータ１３、燃料噴射装置１４、点火装置１５及びＥＣＵ８などによって行われ、ベルト式無段変速機４の変速制御、ベルト挟圧力制御、及びロックアップクラッチ２４の係合・開放制御は、いずれも油圧制御回路２０によって行われる。これらスロットルモータ１３、燃料噴射装置１４、点火装置１５、及び、油圧制御回路２０はＥＣＵ８によって制御される。

ベルト式無段変速機４の変速制御は、例えば図３に示すように、運転者の出力要求量を表すアクセル操作量Ａｃｃ及び車速Ｖをパラメータとして予め設定された変速マップから入力側の目標回転数（目標回転速度）Ｎｉｎｔを算出し、実際の入力軸回転数Ｎｉｎが目標回転数Ｎｉｎｔと一致するように、それらの偏差に応じてベルト式無段変速機４の変速制御、すなわちプライマリプーリ４１の油圧アクチュエータ４１３に対する作動油の供給・排出によって変速圧が制御され、変速比γが連続的に変化する。

図３のマップは変速条件に相当するもので、車速Ｖが小さくアクセル操作量Ａｃｃが大きい程、大きな変速比γになる目標回転数Ｎｉｎｔが設定されるようになっている。また、車速Ｖは出力軸回転数Ｎｏｕｔに対応するため、入力軸回転数Ｎｉｎの目標値である目標回転数Ｎｉｎｔは目標変速比に対応する。なお、ベルト式無段変速機４の変速比γは、最小変速比γｍｉｎと最大変速比γｍａｘの範囲内で設定されている。

−走行中に動力伝達が遮断されたときの制御−
図４は、走行中に動力伝達が遮断されたときの制御を説明するためのフローチャートである。次に、図４を参照して、走行中に動力伝達が遮断されたときの制御について説明する。なお、以下の各ステップは、ＥＣＵ８（図２参照）により実行される。

まず、ステップＳ１において、車速センサ１０６の検出結果に基づいて、車両が走行中であるか否かが判断される。そして、走行中であると判断された場合には、ステップＳ２に移る。なお、車両の走行中には、たとえば、シフトレバー９がドライブ位置「Ｄ」にされている。その一方、走行中ではないと判断された場合には、リターンに移る。

次に、ステップＳ２において、アクセル開度センサ１０７の検出結果（アクセル開度Ａｃｃ）に基づいて、アクセルペダル等のアクセル操作部材がオフにされたか否かが判断される。そして、アクセル操作部材がオフにされたと判断された場合には、ステップＳ３に移る。その一方、アクセル操作部材がオフにされていない（アクセル操作部材がオンである）と判断された場合には、リターンに移る。

次に、ステップＳ３において、レバーポジションセンサ１１０の検出結果に基づいて、シフトレバー９がニュートラル位置「Ｎ」に操作されたか否かが判断される。そして、シフトレバー９がニュートラル位置「Ｎ」に操作されたと判断された場合には、ステップＳ４に移る。その一方、シフトレバー９がニュートラル位置「Ｎ」に操作されていないと判断された場合には、リターンに移る。

次に、ステップＳ４において、前後進切換装置３により、エンジン１とベルト式無段変速機４との間の動力伝達が遮断される。具体的には、前後進切換装置３の前進用クラッチＣ１及び後進用ブレーキＢ１が開放されることにより、ベルト式無段変速機４の入力軸４０とトルクコンバータ２のタービンシャフト２８とが開放される。

次に、ステップＳ５において、動力伝達の遮断が完了したか否かが判断される。そして、動力伝達の遮断が完了したと判断された場合には、ステップＳ６に移る。その一方、動力伝達の遮断が完了していないと判断された場合には、ステップＳ５が繰り返し行われる。すなわち、動力伝達の遮断が完了するまで待機する。

次に、ステップＳ６において、ベルト式無段変速機４の変速比γの目標値が最小変速比γｍｉｎに設定される。これにより、図５に示すように、目標回転数Ｎｉｎｔが最小変速比γｍｉｎに対応する回転数になる。ここで、本実施形態では、車速Ｖにかかわらず、すなわち、車速Ｖが低い場合であっても、変速比γの目標値を最小変速比γｍｉｎにする。

−効果−
本実施形態では、上記のように、走行中にエンジン１とベルト式無段変速機４とを開放した場合に、車速Ｖが低くなってもベルト式無段変速機４の変速比γが最小変速比γｍｉｎのまま維持される（図５参照）ことにより、車速Ｖが低い場合に変速比γを最大変速比γｍａｘに変更する従来の場合（図６参照）に比べて、駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝わるロストルクが大きくなるのを抑制することができるので、惰行距離が短くなるのを抑制することができる。これにより、燃費の向上を図ることができる。なお、ロストルクは、ベルト損失、摺動抵抗、摩擦材の引きずりなどにより発生し、変速比γが大きくなる（ロー側）ほど駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝わるロストルクは大きくなる。また、変速比γを最小変速比γｍｉｎに固定することにより、ロストルクがばらつくのを抑制することができるので、ドライバが受ける減速感や走行抵抗がばらつくのを抑制することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両に対して本発明を適用した場合について説明したが、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両や４輪駆動車に対しても本発明は適用可能である。

また、本実施形態では、エンジン１がガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、エンジンがディーゼルエンジンであってもよい。また、気筒数やエンジン形式（Ｖ型や水平対向型等）についても特に限定されるものではない。

また、本実施形態では、無段変速機の一例としてベルト式無段変速機４を示したが、これに限らず、無段変速機がチェーン式無段変速機であってもよい。

また、本実施形態では、走行中にシフトレバー９がニュートラル位置「Ｎ」に操作された場合に、ベルト式無段変速機４の変速比γを最小変速比γｍｉｎにする例を示したが、これに限らず、走行中のアクセルオフ時にエンジン１とベルト式無段変速機４とを開放するフリーラン時において、走行中にエンジン１とベルト式無段変速機４とが開放された場合に、変速比γを最小変速比γｍｉｎにするようにしてもよい。また、車両の走行抵抗測定時に、エンジン１とベルト式無段変速機４とを開放し、ベルト式無段変速機４の変速比γを最小変速比γｍｉｎにするようにしてもよい。

また、本実施形態のステップＳ４において、動力伝達が遮断される前にエンジン１の運転が停止されるようにしてもよい。

１ エンジン
３ 前後進切換装置（動力伝達装置）
４ ベルト式無段変速機（無段変速機）
８ ＥＣＵ（車両の制御装置）

Claims (1)

1. 走行用の駆動力源であるエンジンと、前記エンジンからの出力を変速する無段変速機と、前記エンジンからの出力を前記無段変速機に伝達または遮断する動力伝達装置とを備える車両の制御装置であって、
   走行中に前記動力伝達装置により前記エンジンと前記無段変速機とを遮断した場合に、車速にかかわらず前記無段変速機の変速比を最小変速比にすることを特徴とする車両の制御装置。

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