JP2018035890A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速要求操作が実行された場合に加速要求に伴うダウンシフトの頻度を少なくでき、さらには燃費を向上する。
【解決手段】過給機付き内燃機関と駆動輪との間に設けられた変速機を制御する制御部を備える。制御部は、車両が減速状態である場合でかつ加速要求操作が実施された場合に、過給機付き内燃機関の加速過渡状態に起因する減速感を解消可能な駆動力に現在の実駆動力が到達するまでの実現時間が、予め定められた駆動力に達するまでの予め定められた時間で決められた設定値を超えるか否かを判定する（Ｓ５）。制御部は、実現時間が設定値を超えると判定した場合に変速機の変速段を低速側に設定するように制御する（Ｓ６）。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給機付き内燃機関と変速機とを備えた車両の制御装置に関するものである。

ブレーキ減速後の再加速時の応答性を向上させた車両用駆動システムが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、再加速要求推定手段がブレーキ開放速度（ブレーキペダルを戻す速度）に基づいてブレーキ減速後の再加速要求の可能性があると推定すると、予備動作制御手段がダウンシフトのための摩擦合要素の係合あるいは解放にかかる所定の予備動作（予備的な油圧供給動作）を所定の変速段にかかる摩擦係合要素に実施させることが記載されている。

また、車両減速中の減速度の時間積分値（減速履歴）に基づき運転者の再加速意図を判断し、再加速時の目標駆動力を満たすことができる変速段を設定するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２）。

登坂路走行中にカーブ入り口手間でアクセルペダルを戻し、カーブ出口でアクセルペダルを踏み込むときの制御として、カーブ通過中に必要最低エンジン回転数を保つようにアップシフトを禁止しつつ、ダウンシフトを実施する技術が知られている（例えば、特許文献３）。

実エンジン出力トルクが出力率判定値以上であるにも関わらず、加速度が加速度判定値未満を継続したらダウンシフトを強制的に実施する技術が知られている（例えば、特許文献４）。

特開２０１１−２１４６１５号公報 特開２０１３−１８５６９６号公報 特開２００５−０７６６７３号公報 特開２０１５−０４０６１１号公報

特許文献１ないし４に記載された技術では、再加速度のダウンシフト動作に備えた油圧制御を実施する技術を含む。また、変速制御については、ドライバの再加速操作に基づく要求駆動力を現状の変速段で対応可能な場合に、シフトダウンが実施されないようになっている。特に、過給機付き内燃機関では、アクセルペダルから足を外した状態であるアクセルオフに伴う過給圧低下があり、再加速時の加速応答に遅延が生じて、結果としてドライバが求める要求駆動力へ到達するまでの時間が長くなり、アクセルペダルを踏み込んだ状態であるアクセルオンとしているにも関わらず、減速感が継続するという違和感が生じてしまう可能性がある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、走行中に加速要求操作が実施された場合に、加速要求に伴うダウンシフトの頻度を少なくして、燃費を向上することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、燃料を気筒内で燃焼することで駆動力を出力する過給機付き内燃機関と、前記過給機付き内燃機関と駆動輪との間に設けられ、運転条件に基づいて設定された変速段により前記駆動力を増減して前記駆動輪に伝達する変速機とを制御する制御部を備えた車両の制御装置において、前記制御部は、前記過給機付き内燃機関の加速過渡状態に起因する減速感を解消可能な目標駆動力に現在の実駆動力が到達するまでの実現時間を算出する実現時間算出部と、前記車両が減速状態である場合で、かつ加速要求操作が実施されたときに、前記実現時間が、予め定められた駆動力に達するまでの予め定められた時間で決められた設定値を超えるかを判定する実現時間判定部とを備え、前記実現時間が前記設定値を超えると前記実現時間判定部が判定した場合に、前記変速機の前記変速段を低速側に設定するように制御することを特徴とするものである。

本発明によれば、現在の実駆動力が過給機付き内燃機関の加速過渡状態に起因する減速感を解消可能な駆動力に到達するまでの実現時間が、予め定められた駆動力に達するまでの予め定められた時間で決められた設定値を超えていると判定する場合に、シフトダウンを実施するため、加速要求に伴うダウンシフトの頻度が少なくなる。ダウンシフトの頻度が少なくなると、エンジン回転数が上げる回数が減るため、燃費を向上することができる。

この発明に適用される車両の一例を示す説明図である。 変速制御の手順の一例を示すフローチャートである。 車両が登坂路を走行中に加速要求操作が行われたときの変速制御の一例を示すタイムチャートである。

図１は、この発明に適用される車両１０の一例を示す説明図である。図１に示すように、車両１０は、過給機付きの内燃機関、自動変速機１３、デファレンシャル１４、駆動軸１５、駆動輪１６，１７およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８を備える。過給機付きの内燃機関は、例えば過給機付きのエンジン（以下「エンジン」と称す）１１となっている。エンジン１１としては、複数の気筒１２を有したガソリンエンジンとなっている。エンジン１１は、クリーナ１９、吸気通路２０、インテークマニホールド２１、インジェクタ２２、排気通路２３、および過給機２４などを備えており、燃料を気筒１２内で燃焼することで駆動力を出力する。吸気通路２０は、クリーナ１９から各気筒１２に吸気を供給する。インテークマニホールド２１は、吸気通路２０に設けられており、サージタンク２５を有する。インジェクタ２２は、各気筒１２内に燃料を噴射する。排気通路２３は、各気筒１２から排気を排出する。

過給機２４は、例えば排気ターボ過給機となっており、排気通路２３に配設されたタービン２４ａと、タービン２４ａと同軸上で、かつ吸気通路２０に配設されたコンプレッサ２４ｂとを機械的に接続して構成されている。排気を受けて回転するタービン２４ａの回転力をコンプレッサ２４ｂに伝達し、コンプレッサ２４ｂが大気圧力以上に吸気を昇圧（過給）して高密度の吸気を気筒内に供給することでエンジン１１の出力を増加させる。なお、車両としては、内燃機関に加えて駆動用のモータを備えたものでもよい。また、内燃機関としては、ディーゼルエンジンを使用してよい。

エンジン１１が出力した駆動力は、自動変速機１３に伝達される。自動変速機１３は、トルクコンバータ２６および変速機２７を備えており、例えば車速およびエンジン負荷（アクセル開度（アクセル操作量））などの情報をパラメータとした車両１０の運転状況に基づいて変速機２７の変速段を目標変速段に変更する。トルクコンバータ２６は、内部に作動流体を備え、エンジン１１が出力した駆動力を変速機２７へ作動流体を介して伝達する。変速機２７は、複数の変速段を備え、複数の変速段のうちの、例えば目標変速段に応じた変速段に設定されることにより、入力される駆動力を所定の駆動力に増減してデファレンシャル１４に伝達する。デファレンシャル１４は、駆動軸１５の左右に取り付けられた駆動輪１６，１７に駆動力を伝達する。なお、変速機２７としては、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を有段変速機として使用してよい。

ＥＣＵ１８には、例えば駆動軸１５の回転速度を検出する車速センサ２８が送出する車速情報が入力され、また、サージタンク２５内に備えられたサージタンク圧力センサ２９が送出するサージタンク２５内の圧力の情報が入力される。さらに、ＥＣＵ１８には、アクセルペダルに備えられたアクセル開度センサ３０が送出するアクセル開度の情報、およびブレーキペダルに備えられたストロークセンサ３１が送出するブレーキ情報が入力される。さらにまた、ＥＣＵ１８には、電子スロットルバルブ３７に備えられたスロットル開度センサ３２が送出するスロットル開度（θＴＨ）の情報、およびエンジン１１に備えられたエンジン回転数センサ３３が送出するエンジン回転数（ＮＥ）の情報が入力される。また、ＥＣＵ１８には、トルクコンバータ２６に備えられた出力軸回転数センサ３４が送出するトルクコンバータ２６の出力軸回転数（ＮＣ）の情報が入力される。ＥＣＵ１８は、入力された各情報を、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５に記憶されたマップ、予め決められた設定値およびプログラムなどに基づいて処理して得られた結果に基づいて、車両１０が最適な運転状態となるように、エンジン１１および自動変速機１３を制御する。ＲＡＭ（Read Access Memory）３６は、ＥＣＵ１８において実行されるプログラムの作業領域として、また各情報や処理結果などを記憶するのに使用される。なお、ＥＣＵ１８は、この発明の実施例における制御部の一例である。

ＥＣＵ１８は、減速判定部４０、加速要求操作判定部４１、実駆動力算出部４２、実現時間算出部４４および実現時間判定部４５を備えている。減速判定部４０、加速要求操作判定部４１、実駆動力算出部４２、実現時間算出部４４および実現時間判定部４５の詳細は、以下で説明する。

図２は、ＥＣＵ１８が実施する変速制御の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図２のフローチャートで示すルーティンは、ＥＣＵ１８にて所定時間、例えば数十ｍｓｅｃごとに繰り返して実行される。図２に示すように、ステップＳ１にて減速判定部４０は、車速の変化率に基づいて車両１０の走行状態が減速状態か否かを判定する。この判定は、例えば車速センサ２８から得られる車速情報を読み込み、読み込んだ車速情報の変化率に基づいて車両１０の前後方向での加速度を演算し、演算された加速度の値がゼロまたはゼロ以下、あるいは負値でかつ所定値以下の場合に減速状態であると判定してよい。ステップＳ１にて肯定（Ｙ側）の場合、つまり減速状態であると判定する場合にはステップＳ２に移行する。なお、減速判定部４０としては、例えば運転状態に基づいて求めた車両１０の走行抵抗に基づいて車両１０の走行状態が減速状態か否かを判定してよい。つまり、減速判定部４０は、実施例に限らず、上述した実施例と同様な作用・効果を奏するものであればよい。

なお、ステップＳ１での判定としては、車両１０が減速状態か否かを判定する代わりに、例えばサージタンク圧力センサ２９から得られる情報に基づいて、エンジン１１が非過給の運転状態か否かを判定するものであってよい。この場合には、非過給の運転状態の場合に肯定（Ｙ側）に移行させればよい。

ステップＳ２にて加速要求操作判定部４１は、乗員の加速要求操作が実施されたか否かを判定する。乗員の加速要求操作が実施されたと判定する条件は、例えばアクセルオフの状態からアクセルオンの状態に変化したことを含む。ここで、アクセルオフの状態は、エンジン１１が自然吸気（過給なし）の運転状態を含む。アクセルオンの状態は、過給機２４が始動される条件を含む。ステップＳ２にて肯定（Ｙ側）の場合、つまり乗員の加速要求操作が実施されたと判定する場合には、ステップＳ３に移行する。ステップＳ２およびステップＳ３にて否定（Ｎ側）の場合にはそれぞれステップＳ１にリターンする。なお、加速要求操作としては、例えばハンドルに設けられた加速用ボタンの操作としてよく、あるいは、自動運転モードを備えた車両の場合には自動運転による加速指令の要求または出力がなされたこととしてよい。つまり、加速要求が成立される条件としては、実施例に限らず、前述した実施例と同様な作用・効果を奏するものであればよい。なお、ステップＳ２での判断処理としては、例えばアクセル開度と車速とに基づいて求められる要求駆動力に基づいて、例えばエンジン１１の動作点が過給領域に移動するなどの過給要求があるか否かを判定するものであってよい。

ステップＳ３にて実駆動力算出部４２は、例えば「実エンジン出力トルク×現時点の変速比×タイヤ動半径×効率（η）」の式（１）を用いて現在の実駆動力を算出する。ここで、現時点の実エンジン出力トルクは、アクセルペダルを踏み込む前の運転状態の場合に、自然吸気のとき（過給なしのとき）のエンジン出力トルク（ＮＡトルク）になる。この実エンジン出力トルクは、予め決められたエンジン性能曲線を参照してエンジン回転数（ＮＥ）から求めることができる。

ステップＳ４にて実現時間算出部４４は、エンジン１１の加速過渡状態に起因する減速感を解消可能な駆動力に現在の実駆動力が到達するまでの実現時間を算出する。実現時間は、例えば車両１０の加速度がゼロに到達するまでの推定時間となっている。この実現時間は、例えば「（（要求エンジン出力トルク）−（現在の過給圧に応じた実現可能なエンジン出力トルク））／（運転条件に応じた過給応答勾配）」の式（２）を用いて算出可能である。例えば、実現時間は、ターボラグを含む時間、つまり自然吸気に応じて実現可能なエンジン出力トルク（ＮＡトルク）、および過給圧に応じて実現可能なエンジン出力トルク（過給応答トルク）を含むエンジン出力トルクが要求エンジン出力トルクに引き上げられるまでの時間に相当する。

乗員による加速要求操作時には、現在のサージタンク２５内の吸気圧（過給圧）に応じたエンジン出力トルク（非過給時は大気圧相当に応じたエンジン出力トルク）は直ぐに実現可能である。それ以上のエンジン出力トルクは、運転条件に応じた過給応答勾配によってエンジン出力トルクがトルクアップされていく。過給応答勾配は、例えば過給機２４が過給してエンジン出力トルクが引き上げられるときのエンジン出力トルクの変化勾配（Nm/s）であり、運転状態に基づいて予め決められたエンジン性能マップなどを参照して求められる。

ステップＳ５にて実現時間判定部４５は、実現時間が予め決められた設定値を超えるか否かを判定する。設定値は、例えば要求駆動力の全部または一部となる目標駆動力（予め定められた駆動力）に達するまでの予め定められた時間で決まる目標値となっている。この設定値は、前述した目標駆動力（トルク）と時間との係数で決まる値であり、過給機２４の性能や特性、サージタンク圧の状態、気圧および空気温度などのパラメータごとに実験的に求めた値をプリセットした値、あるいはマップ化してマップから求めた値となっている。マップあるいはプリセット値は、予めＲＯＭ３５に記憶されている。設定値は、前述したパラメータに基づいて変わることがある。ステップＳ５にて肯定（Ｙ側）の場合、つまり実現時間が設定値を超える場合にはステップＳ６に移行する。ステップＳ６にてＥＣＵ１８は、シフトダウンの変速指令を変速機２７に出力する。この場合、現在の変速段が「ｎ」段の場合には、例えば変速段を「ｎー１」段にシフトダウンする。ステップＳ５にて否定（Ｎ側）の場合にはリターンに戻る。なお、ステップＳ６にてシフトダウンする変速段の段数としては１段に限らず、低速側に複数段、例えば２段としてよい。

図３は、車両１０が登坂路を走行中にて加速要求操作が行われたときの本発明の変速制御の一例を示す。図３には、従来例（３（ａ））と本実施例（３（ｂ））とを比較できるように一緒に記載している。本実施例（３（ｂ））および従来例（３（ａ））に示すタイムチャートには、同じ車両１０で同じ登坂路を同じ変速段「ｎ」で走行中に、同じアクセル開度で加速要求操作が行われたことを条件としたときの変速制御の一例が示されている。つまり、従来例（３（ａ））および本実施例（３(ｂ））ともに、時刻ｔ１までは、乗員がアクセルペダルを踏み込んで車両１０が走行をしている期間を示し、そして、時刻ｔ１では、乗員がアクセルペダルから足を離してアクセル開度（Ａ）がゼロになっている（Ａ１）。つまり時刻ｔ１では、エンジン１１が非過給の運転状態となっている。このとき、車両１０は登坂路を走行中のため、車両１０の加速度（Ｂ）は負の値（Ｂ１）に向けて低下する。これにより、車両１０の走行状態が減速状態であると減速判定部４０が判定する。また、実エンジン出力トルク（Ｃ）は、エンジン回転数がゼロ（Ｃ１）の時のエンジン出力トルク（Ｃ２）よりも低下した負のトルク（Ｃ３）に向けて低下する。そして、時刻ｔ２では、乗員の加速要求操作、つまりアクセルペダルを踏み込む操作が行われてアクセル開度が立ち上がる方向に変化している（Ａ２）。

時刻ｔ２では、加速要求操作判定部４１が乗員の加速要求操作が実施されたと判定する。実駆動力算出部４２は、加速要求操作の実施判定に応答して実駆動力を算出する。その後、実現時間算出部４４は、過給機付きエンジン１１の加速過渡状態に起因する減速感を解消可能な駆動力に実駆動力が到達するまでの実現時間（時刻ｔ２から時刻ｔ５までの時間Ｅ）を算出する。実現時間（Ｅ）は、従来例（３（ａ））に示すように、車両１０の加速度（Ｂ）がゼロ（Ｂ２）に到達するまでの推定時間となっている。具体的には、実現時間（Ｅ）は、ターボラグを含む時間、つまりＮＡトルク（Ｃ４）、および過給応答トルク（Ｃ５）を含むエンジン出力トルク（Ｃ）が、車両１０の加速度（Ｂ）がゼロ（Ｂ２）に到達する、またはゼロ（Ｂ２）近くの値に到達するまで引き上げられる時間となっている。

実現時間判定部４５は、実現時間（Ｅ）が予め決められた設定値（Ｆ）を超えるか否かを判定する。従来例（３（ａ））および本実施例（３（ｂ））における実現時間判定部４５は、実現時間（Ｅ）が予め決められた設定値（Ｆ）を超えると判定する。従来例（３（ａ））では、この判定に関わらず時刻ｔ２の時に変速段（Ｄ）が「ｎ」段（Ｄ１）のままでシフトダウンが実施されない（Ｄ２）。このため、過給機付き内燃機関では、加速時における非過給状態から過給状態への加速過渡状態に起因する過給圧上昇の応答遅れ（ターボラグ）を生じる。これにより、減速感を乗員に与えるおそれがある。これに対して、本実施例（３（ｂ））では、実現時間判定部４５にて実現時間（Ｅ）が設定値（Ｆ）を超えると判定されると、時刻ｔ２の時にＥＣＵ１８が変速段（Ｄ）を、例えば「ｎ」段から「ｎ−１」段にシフトダウンを実施する（Ｄ３）。

これにより、本実施例（３（ｂ））では、時刻ｔ２の時にシフトダウンが実施されるため、車両１０の加速度がゼロ（Ｂ２）に近づくまでにエンジン出力トルク（Ｃ）を引き上げるために要する時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間Ｇ）を、設定値（Ｆ）よりも短くすることができる。つまり、本実施例（３（ｂ））では、車両１０が登坂路を走行中に加速要求操作が実施された場合で、かつ加速要求操作に基づく要求駆動力に実駆動力が到達するまでに要する実現時間（Ｅ）が設定値（Ｆ）を超える場合にシフトダウンが実施される。このシフトダウンによりエンジン出力トルク（エンジン回転数）が引き上げられ（Ｃ４’，Ｃ５’）、かつ変速機２７の変速比が大きくなるため実駆動力が増大する。実駆動力の増大によって、実駆動力が加速度ゼロ（Ｂ２）に近づく駆動力に達するのに要する時間（Ｇ）を設定値（Ｆ）よりも早くすることができる。これにより、前述した減速感を解消することができる。なお、加速要求操作が実施された時刻ｔ２を起点に設定値（Ｆ）以降、つまり時刻ｔ４を超えた時点で変速段（Ｄ）を元の「ｎ」段にシフトアップしてよい。

以上、この発明は、上述した実施例に限定されないのであって、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。

１０…車両、 １１…エンジン、 １３…自動変速機、 １８…ＥＣＵ、 ２４…過給機、 ２８…車速センサ、 ３０…アクセル開度センサ、 ４０…減速判定部、 ４１…加速要求操作判定部、 ４２…実現可能判定部、 ４４…実現時間算出部、 ４５…実現時間判定部。

Claims (1)

1. 燃料を気筒内で燃焼することで駆動力を出力する過給機付き内燃機関と、前記過給機付き内燃機関と駆動輪との間に設けられ、運転条件に基づいて設定された変速段により前記駆動力を増減して前記駆動輪に伝達する変速機とを制御する制御部を備えた車両の制御装置において、
   前記制御部は、前記過給機付き内燃機関の加速過渡状態に起因する減速感を解消可能な目標駆動力に現在の実駆動力が到達するまでの実現時間を算出する実現時間算出部と、
   前記車両が減速状態である場合で、かつ加速要求操作が実施されたときに、前記実現時間が、予め定められた駆動力に達するまでの予め定められた時間で決められた設定値を超えるかを判定する実現時間判定部とを備え、
   前記実現時間が前記設定値を超えると前記実現時間判定部が判定した場合に、前記変速機の前記変速段を低速側に設定するように制御する
   ことを特徴とする車両の制御装置。

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