JP2018095117A - 車両の発進制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発進時における変速機等に掛かる負荷を軽減することができる車両の発進制御装置を提供すること。【解決手段】車両の発進制御装置は、運転状態に応じてエンジンの出力を駆動輪側に自動的に伝達する車両の発進制御装置において、車両の発進操作を検出する検出部と、エンジンのクランク軸に設けられたフライホイールを制動するブレーキ部と、検出部により発進操作が検出された場合に、フライホイールを制動させるように、かつ、発進操作に応じて増加するエンジン出力に基づいてフライホイールの制動を解除させるように、ブレーキ部を制御するブレーキ制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、車両の発進制御装置に関する。

近年、燃費の向上させるために、小排気量エンジンを搭載した車両が増加している。その結果、車両としての発進時のトルクは小さくなる傾向にある。また、自動変速機側の回転数と車軸の回転数との比率である最終減速比は高回転低トルク型の傾向にある。これにより、車両の発進時に必要な駆動力を確保することが困難となり、発進性能を向上させることが難しくなっている。

発進性能を向上させるためには、最終減速比は低回転高トルク型であることが好ましい。しかし、最終減速比を低回転高トルク型にすると、燃費は低下する。つまり、小排気量エンジンを搭載した車両では、燃費の向上と発進性能の向上とは、互いに背反の関係にある。

燃費の向上と発進性能の向上とを両立させる技術として、例えば、特許文献１には、車両の発進時に駆動輪を制動するブレーキ手段と、アクセルペダルの踏み込み操作を検出する発進操作検出手段により発進操作が検出された場合に所定時間遅延させてブレーキ手段の制動を解除するブレーキ解除手段とを備えた技術が記載されている。

特許文献１に記載の技術において、駆動輪は、アクセルペダルが踏み込まれてからエンジン出力が十分に上昇するまで制動され、駆動輪の制動は、エンジン出力が十分に上昇した時点で解除される。これにより、車両の発進時に必要な駆動力が確保される。

特開平０１−２１２６４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、発進時に、駆動輪は、エンジン出力が十分に上昇するまで制動されている。これにより、制動時の反力（負荷）が変速機等に掛かるため、変速機等にとって好ましくないという問題がある。

本開示の目的は、発進時に変速機等に掛かる負荷を軽減することができる車両の発進制御装置を提供することである。

本開示の車両の発進制御装置は、
運転状態に応じてエンジンの出力を駆動輪側に自動的に伝達する車両の発進制御装置において、
前記車両の発進操作を検出する検出部と、
前記エンジンのクランク軸に設けられたフライホイールを制動するブレーキ部と、
前記検出部により前記発進操作が検出された場合に、前記フライホイールを制動させるように、かつ、前記発進操作に応じて増加するエンジン出力に基づいて前記フライホイールの制動を解除させるように、前記ブレーキ部を制御するブレーキ制御部と、
を備える。

本開示によれば、発進時に変速機等に掛かる負荷を軽減することができる。

本開示の一実施の形態に係る発進制御装置を含む車両の構成の一例を示す図 車両の発進時におけるフライホイールの回転数と燃料噴射量との関係を示す図 車両の発進制御装置の動作を示すフローチャート

以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜車両１の構成＞
まず、本開示の一実施の形態に係る発進制御装置を含む車両１の構成について説明する。

図１は、車両１に設けられた制御系を示すブロック図であり、また、エンジン２の出力を駆動輪４に伝えるための動力伝達系３を示す概略図である。

エンジン２は、図１に示すように、例えば直列４気筒のディーゼルエンジンである。コモンレール５は、サプライポンプ（図示略）から供給された高圧燃料を蓄える。燃料噴射弁５ａは、電子制御装置１００（後述する）から燃料噴射信号が送られることで、所定の燃料噴射量および所定の噴射時期に、コモンレール５に蓄えられた高圧燃料を各気筒（図示略）の燃焼室内へ直接噴射する電磁制御弁（図示略）を有する。
エンジン２のクランクシャフト２２には、フライホイール２４が一体的に設けられている。

車両１には、図１に示すように、エンジン２の運転状態を制御するためのエンジン制御装置を含む電子制御装置１００が設けられている。電子制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースなどを備えたマイクロコンピュータを含んで構成される。ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン２の出力制御等を実行する。

＜車両の発進制御装置の構成＞
電子制御装置１００は、車両１に設けられたセンサやスイッチなどから車両運転状態を示す各種信号を取得する。電子制御装置１００は、例えば、運転者の要求する加速要求量に応じて踏み込み操作されるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ６（本発明の「検出部」に対応）から検出信号（発進操作の情報）を取得する。

電子制御装置１００は、例えば、上記各種信号や各種演算結果に応じた信号を各種装置に出力する。電子制御装置１００は、例えば、アクセル開度の検出信号および演算結果に基づいて、燃料噴射量を算出し、エンジン制御指令信号を上記の電磁制御弁に出力する。

動力伝達系３は、トルクコンバーター３４、自動変速機３６、および、ディファレンシャルギア３８を有する。動力伝達系３を構成するトルクコンバーター３４等は、従来の車両に使用していたものと同じものが使用される。

以下、トルクコンバーター３４等について簡単に説明する。
トルクコンバーター３４は、フライホイール２４と共に、クラッチハウジング３２内に設けられている。

トルクコンバーター３４は、運転状態に応じてエンジン２の出力を駆動輪４側に自動的に伝達する機能を有する。トルクコンバーター３４は、具体的には、クランクシャフト２２の回転出力を入力軸３５に伝達する。トルクコンバーター３４は、クランクシャフト２２の回転力が入力されるポンプインペラ（図示略）と、ポンプインペラと同軸上に設けられ、作動油を介して駆動されるタービンランナー（図示略）と、これらの間に介在するステーター（図示略）とを備えている。

自動変速機３６は、例えば、多段の変速ギアを有し、エンジンの回転数やトルクに応じてギアチェンジを自動または半自動に行う。自動変速機３６は、例えば、入力軸側ギア（入力軸３５側のギア）と出力軸側ギアとを有する常時噛み合い式変速機のシンクロメッシュ機構（図示略）を有している。シンクロメッシュ機構は、アクチュエータによって作動制御することで、入力軸側ギアと出力軸側ギアとを同期させ、動力伝達状態にすることにより、所望の変速比を得る。

自動変速機３６は、電子制御装置１００からの制御信号に基づいて、エンジン２の出力に適合する変速段を選択する。自動変速機３６は、例えば、車両１の発進時に、変速段として減速比が最も大きな変速段、即ち１速を選択する。なお、以下の説明において発進とは、前方向への発進をいうものとする。

ディファレンシャルギア３８は、左右の駆動輪４の回転数の差を許容しながら駆動力を分割するものである。なお、ディファレンシャルギア３８は、ファイナンシャルギア（図示略）が設けられている。なお、自動変速機３６側の回転数と車軸の回転数との比率である最終減速比は、ファイナンシャルギアにより高回転低トルク型に設定される。

以上の構成では、上述したように、燃費を向上するために、車両１に小排気量エンジンを搭載し、かつ、最終減速比を高回転低トルク型にした場合に、発進時に必要な駆動力が確保することが困難となるという問題がある。

また、上記のシンクロメッシュ機構において、入力側ギアは、発進時に増加し続けるエンジン出力に応じて回転速度が上昇し、入力側ギアの回転速度と出力軸側ギアの回転速度との差は、大きくなる。回転速度の差が大きくなるに応じて、入力側ギアと出力側ギアとの同期に時間がかかるため、短時間で変速を行うことが困難となるという問題がある。

本実施の形態では、ブレーキ部７および電子制御装置１００（本発明の「ブレーキ制御部」に対応）が設けられている。

ブレーキ部７は、フライホイール２４を制動する。ブレーキ部７には、例えば、ドラム式ブレーキまたはディスク式ブレーキが用いられる。ドラム式ブレーキは、例えば、フライホイール２４に円筒部を設け、円筒部に摩擦材としてのブレーキシューを押しつけて制動を得るものである。

ディスク式ブレーキは、フライホイール２４の周縁部を２枚のブレーキパッドで挟むように押しつけて制動を得るものである。

図２は、車両１の発進時におけるフライホイール２４の回転数と燃料噴射量との関係を示す図である。図２にフライホイール２４の回転数を実線で示し、また、発進時にアクセル開度に応じて増加し続けるエンジン２の出力に対応する燃料噴射量を破線で示す。また、図２にアクセルペダルの踏み込み操作開始時Ｔ_０、燃焼噴射量が所定値Ｑａに達する時Ｔ_１を示す。

電子制御装置１００は、上述したように、アクセル開度の検出信号に基づいて、発進操作の情報および燃料噴射量を取得する。電子制御装置１００は、アクセル開度が「０」の場合、すなわち、アイドリング時、燃料噴射量が最低値になるように上記の燃料制御弁を制御する。電子制御装置１００は、アクセル開度に応じて燃料噴射量を増加するように燃料制御弁を制御する。

電子制御装置１００は、アクセル開度センサ６の検出信号により発進操作であると判断した場合に、フライホイール２４の回転数を所定範囲に維持すべくフライホイール２４を制動させるようにブレーキ部７を制御する。

車両１は、発進操作後に燃料噴射量（エンジン２の出力）が増加し続け、かつ、シンクロメッシュが動力伝達状態にあるときにおいて、フライホイール２４の回転数が所定範囲にある場合に、停止状態を維持し、発進しないものとする。なお、ここでは、トルクコンバーター３４の流体の作用のために多少の動力が駆動輪４に伝達されて車両１が動き出すいわゆるクリープ現象は、考慮しないものとする。所定範囲は、例えばアイドリング時における回転数に基づいて定められる。例えば、所定範囲の最低値Ｓ_Ｌは５００ｒｐｍであり、最高値Ｓ_Ｈは６００ｒｐｍである。

電子制御装置１００は、発進操作であると判断した場合に、フライホイール２４の回転数が５００ｒｐｍから６００ｒｐｍまでの範囲になるようにブレーキ部７を制御する。

電子制御装置１００は、アクセル開度センサ６の検出結果に基づいて、燃料噴射量が所定量Ｑａ以上であると判断した場合に、フライホイール２４の制動を解除させるように、ブレーキ部７を制御する。

＜車両１の発進制御装置の動作＞
次に、車両１の発進制御装置の動作について図３を参照して説明する。
図３は、車両１の発進制御装置の動作を示すフローチャートである。本フローチャートは、エンジンの始動時に開始される。

ステップＳ１１０において、電子制御装置１００は、アクセル開度センサ６の検出結果に基づいて、発進操作（アクセルペダルの踏み込み操作）であるか否かを判断する。

電子制御装置１００は、発進操作であると判断した場合に（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、フライホイール２４の回転数を所定範囲にすべくフライホイール２４を制動させるようにブレーキ部７を制御する（ステップＳ１２０）。電子制御装置１００は、発進操作であると判断しない場合に（ステップＳ１１０：ＮＯ）、所定時間経過後に、発進操作であるか否かの判断に戻る。

ステップＳ１３０において、電子制御装置１００は、アクセル開度センサ６の検出結果に基づいて、燃料噴射量が所定量以上であるか否かを判断する。電子制御装置１００は、燃料噴射量が所定量以上であると判断した場合に（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１４０に移す。電子制御装置１００は、燃料噴射量が所定量以上であると判断しない場合に（ステップＳ１３０：ＮＯ）、処理をステップＳ１２０に戻す。

ステップＳ１４０において、電子制御装置１００は、フライホイール２４の制動を解除するようにブレーキ部７を制御する。

＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る車両の発進制御装置によれば、電子制御装置１００は、アクセル開度センサ６により発進操作が検出された場合に、フライホイール２４の回転数を所定範囲に維持すべくフライホイール２４を制動させるようにブレーキ部７を制御し、燃料噴射量が所定量Ｑａ以上である場合に、フライホイール２４の制動を解除させるように、ブレーキ部７を制御する。これにより、エンジン２の出力は、発進時において、アクセルペダルの踏み込み操作開始時Ｔ_０から燃料噴射量が所定量Ｑａ以上になる時Ｔ_１まで自動変速機３６側から駆動輪４側に伝わらないため、駆動輪４側から自動変速機３６側に掛かる反力として負荷を軽減することができる。

また、電子制御装置１００は、発進時においてフライホイール２４の回転数が所定範囲に維持されるため、シンクロメッシュ機構における入力側ギアの回転速度と出力軸側ギアの回転速度との差は大きくならない。これにより、入力側ギアと出力側ギアとの同期に時間がかからず、短時間で変速を行うことができる。

また、電子制御装置１００は、発進時におけるフライホイール２４の回転数を、アイドリング時におけるフライホイール２４の回転数に基づいて定められる所定範囲に維持するようにブレーキ部７を制御する。これにより、車両１を停止状態に保つことができる。

なお、上記実施の形態において、電子制御装置１００は、アクセル開度センサ６の検出信号および演算結果により算出される燃料噴射量の所定値Ｑａに基づいてブレーキ部７を制御したが、本発明はこれに限らず、例えば、燃料噴射量を直接的に検出するセンサを設け、そのセンサの出力に基づいて、電子制御装置１００がブレーキ部７を制御するようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、上記のエンジンの出力を駆動輪側に自動的に伝達する機能を有する装置として、トルクコンバーター３４が設けられたが、本発明はこれに限らず、摩擦クラッチ装置が設けられてもよい。

本開示の車両１の発進制御装置は、発進時に変速機等に掛かる負荷を軽減することが要求される車両として有用である。

１ 車両
２ エンジン
３ 動力伝達系
４ 駆動輪
５ コモンレール
５ａ 燃料噴射弁
６ アクセル開度センサ
７ ブレーキ部
２２ クランクシャフト
２４ フライホイール
３２ クラッチハウジング
３４ トルクコンバーター
３５ 入力軸
３６ 自動変速機
３８ ディファレンシャルギア
１００ 電子制御装置

Claims (5)

1. 運転状態に応じてエンジンの出力を駆動輪側に自動的に伝達する車両の発進制御装置において、
   前記車両の発進操作を検出する検出部と、
   前記エンジンのクランク軸に設けられたフライホイールを制動するブレーキ部と、
   前記検出部により前記発進操作が検出された場合に、前記フライホイールを制動させるように、かつ、前記発進操作に応じて増加するエンジン出力に基づいて前記フライホイールの制動を解除させるように、前記ブレーキ部を制御するブレーキ制御部と、
   を備える車両の発進制御装置。
2. 前記ブレーキ制御部は、前記フライホイールの回転数を所定範囲に維持するように前記ブレーキ部を制御する、請求項１に記載の車両の発進制御装置。
3. 前記検出部は、前記発進操作としてのアクセルペダルの踏み込み操作を検出する、請求項１または２に記載の車両の発進制御装置。
4. 前記所定範囲は、アイドリング時における前記フライホイールの回転数に基づいて定められる、請求項２に記載の車両の発進制御装置。
5. 前記ブレーキ制御部は、前記エンジン出力に対応する燃料噴射量に基づいて、前記フライホイールの制動を解除させる、請求項１から４のいずれかに一項に記載の車両の発進制御装置。

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