JP2019143503A

JP2019143503A - 制御装置及び、制御方法

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Publication number: JP2019143503A
Application number: JP2018026479A
Authority: JP
Inventors: ワサンタ大下; Wasanta Oshita
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: JP7192213B2

Abstract

【課題】シフトアップ時のドライバビリティを効果的に向上させる。【解決手段】エンジン１０の動力がクラッチ装置４０を介して変速機８０に伝達される車両の制御装置であって、エンジン１０の実回転数を取得するセンサ９０と、車両１の車速を取得するセンサ９１と、少なくとも、実回転数、車速及び、変速機８０のシフトアップ後のギヤ比に基づいて、シフトアップ後のエンジン１０の推定回転数を演算する回転数演算部１１０と、推定回転数と実回転数との差が所定の閾値回転数以上の場合に、エンジン１０の回転数を低下させる回転数低下制御を実施する制御手段１２０，１３０とを備えた。【選択図】図４

Description

本開示は、制御装置及び、制御方法に関し、特に、手動変速機を搭載した車両の制御装置及び、制御方法に関する。

一般的に、手動変速機を搭載した車両においては、エンジンの動力がクラッチ装置を介して手動変速機に伝達され、手動変速機にて所定のギヤ比で変速された後に、プロペラシャフトやファイナルギヤを経由して駆動輪に伝達されるようになっている（例えば、特許文献１、２等参照）。

特開２０１６−３５２１１号公報特開２０１７−５７９７６号公報

上記のような車両においては、変速機がシフトアップ操作された場合に、シフトアップ前のギヤ段に応じたエンジン回転数に対して、シフトアップ後のギヤ段に応じたエンジン回転数が大きく乖離すると、クラッチ装置を断から接に切り替えた際に大きな変速ショックを生じる可能性がある。このような変速ショックは、ドライバビリティの悪化を招くといった課題がある。

本開示の技術は、シフトアップ時のドライバビリティを効果的に向上させることを目的とする。

本開示の装置は、エンジンの動力がクラッチ装置を介して変速機に伝達される車両の制御装置であって、前記エンジンの実回転数を取得する回転数取得手段と、前記車両の車速を取得する車速取得手段と、少なくとも、前記実回転数、前記車速及び、前記変速機のシフトアップ後のギヤ比に基づいて、シフトアップ後の前記エンジンの推定回転数を演算する回転数演算手段と、前記推定回転数と前記実回転数との差が所定の閾値回転数以上の場合に、前記エンジンの回転数を低下させる回転数低下制御を実施する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記回転数演算手段は、少なくとも前記車両の走行状態及び、又は前記エンジンの運転状態に基づいて、前記変速機がシフトアップ操作されるか否かを判定すると共に、シフトアップ操作されると判定すると前記推定回転数を演算し、前記制御手段は、前記推定回転数が演算されると、該推定回転数と前記実回転数との差が前記閾値回転数以上か否かを判定することが好ましい。

また、前記クラッチ装置の少なくとも断接を取得可能な断接取得手段をさらに備え、前記制御手段は、前記断接取得手段により前記クラッチ装置の断が取得されると前記回転数低下制御を開始することが好ましい。

また、前記制御手段は、前記断接取得手段により前記クラッチ装置の接又は半クラッチ状態が取得されると前記回転数低下制御を終了することが好ましい。

また、前記エンジンが、吸気スロットルバルブ、可変容量型過給機及び、圧縮開放ブレーキ装置の少なくとも何れかを備えており、前記制御手段は、前記回転数低下制御として、前記吸気スロットルバルブの開度を全開にする制御、前記可変容量型過給機のノズルベーンの開度を閉側に絞る制御及び、前記圧縮開放ブレーキ装置を作動させる制御の少なくとも何れかを実施することが好ましい。

また、前記閾値回転数が、前記変速機のシフトアップ時に変速ショックを生じさせ得る前記クラッチ装置の入出力回転数差を基準に設定されていることが好ましい。

本開示の方法は、エンジンの動力がクラッチ装置を介して変速機に伝達される車両の制御方法であって、前記エンジンの実回転数及び、前記車両の車速を取得すると共に、少なくとも、前記実回転数、前記車速及び、前記変速機のシフトアップ後のギヤ比に基づいて、シフトアップ後の前記エンジンの推定回転数を演算し、前記推定回転数と前記実回転数との差が所定の閾値回転数以上の場合に、前記エンジンの回転数を低下させることを特徴とする。

本開示の技術によれば、シフトアップ時のドライバビリティを効果的に向上させることができる。

本実施形態に係る制御装置を搭載した車両の模式的な全体構成図である。本実施形態の車両に搭載されたエンジンの模式的な全体構成図である。本実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。本実施形態に係る回転数低下制御の処理を説明するフローチャート図である。（Ａ）は、本実施形態に係る回転数低下制御を実施した場合のエンジン回転数の推移を模式的に示すタイミングチャート図であり、（Ｂ）は、回転数低下制御を実施しない場合のエンジン回転数の推移を模式的に示すタイミングチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る制御装置及び、制御方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［駆動系］
図１は、本実施形態に係る制御装置を搭載した車両１の模式的な全体構成図である。エンジン１０のクランクシャフト１１には、クラッチ装置４０を介して手動変速機（以下、単に変速機という）８０のインプットシャフト８２が断接可能に接続されている。変速機８０は、運転室内に設けられた変速操作装置８９と不図示のリンク機構等を介して接続されており、変速操作装置８９の操作に応じてシフトチェンジされるようになっている。

変速機８０のミッションケース８１内には、インプットシャフト８２、アウトプットシャフト８３、カウンタシャフト８４、これらシャフト８２〜８４に設けられた複数の変速ギヤ列８５、図示しないシンクロメッシュ機構等が配置されている。変速機８０のアウトプットシャフト８３には、プロペラシャフト８７、何れも図示しないファイナルギヤ、左右のドライブシャフト等を介して左右の駆動輪が接続されている。

また、車両１には、クランクシャフト１１からエンジン回転数Ｎｅを取得するエンジン回転数センサ（回転数取得手段の一例）９０、アウトプットシャフト８３又はプロペラシャフト８７から車両１の車速Ｖを取得する車速センサ（車速取得手段の一例）９１、クラッチ装置４０の断／接を取得するストロークセンサ（断接取得手段の一例）９２等の各種センサ類が設けられている。これら各種センサ類９０〜９２のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００に出力される。

クラッチ装置４０は、例えば、乾式・単板式のクラッチ装置であって、クラッチハウジング４１内には、クランクシャフト１１の出力側端及び、インプットシャフト８２の入力側端が配置されている。クラッチ装置４０は、運転者によるクラッチペダル６７の踏込み操作に応じて、これらクランクシャフト１１及び、インプットシャフト８２を断接する。具体的には、運転者がクラッチペダル６７を踏み込むと、クランクシャフト１１及び、インプットシャフト８２が「接」から「断」に切り替えられ、運転者がクラッチペダル６７を解放すると、クランクシャフト１１及び、インプットシャフト８２が「断」から「接」に切り替えられるようになっている。

［エンジン］
次に、図２に基づいて、本実施形態の車両に搭載されたエンジン１０の詳細について説明する。エンジン１０は、主として、シリンダブロックＣＢと、シリンダブロックＣＢの上部に設けられたシリンダヘッドＣＨとを備えている。シリンダブロックＣＢには、ピストンＰを往復移動可能に収容したシリンダＣが設けられている。なお、図２中には一気筒のみが示されているが、エンジン１０は多気筒エンジン又は単気筒エンジンの何れであってもよい。

シリンダヘッドＣＨには、シリンダＣ内に吸気を導入する吸気ポート１２及び、シリンダＣ内から排気を導出する排気ポート１３が設けられている。吸気ポート１２には、動弁機構により開閉作動される吸気バルブ１４が設けられ、排気ポート１３には、動弁機構により開閉作動される排気バルブ１５が設けられている。また、シリンダヘッドＣＨには、燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタ１６が設けられている。さらに、シリンダヘッドＣＨの上部には、圧縮開放ブレーキ装置３０が設けられている。

シリンダヘッドＣＨの排気側には排気マニホールド１７が取り付けられ、排気マニホールド１７には排気通路１８が接続されている。排気通路１８には、可変容量型過給機２０のタービン２１及び、不図示の排気浄化装置等が設けられている。

シリンダヘッドＣＨの吸気側には吸気マニホールド２４が取り付けられ、吸気マニホールド２４には吸気通路２５が接続されている。吸気通路２５には、上流側から順に、エアクリーナ２６、可変容量型過給機２０のコンプレッサ２３、インタークーラ２７、吸気スロットルバルブ２８等が設けられている。吸気スロットルバルブ２８の開閉は、ＥＣＵ１００からの指令に応じて不図示のアクチェータが作動することにより制御される。

可変容量型過給機２０は、排気により回転駆動するタービン２１と、タービン２１に設けられたノズルベーン２２と、タービン２１と同軸に設けられて吸気を圧送するコンプレッサ２３とを備えている。ノズルベーン２２の開閉は、ＥＣＵ１００からの指令に応じて不図示のアクチェータが作動することにより制御される。

ＥＧＲ装置３４は、エンジン１０の排気系１７，１８から吸気系２４，２５に排気を還流させるＥＧＲ通路３５と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３６と、ＥＧＲ率（還流率）を調整するＥＧＲバルブ３７とを備えている。

圧縮開放ブレーキ装置３０は、圧縮行程時に排気バルブ１５を開弁すると共に、ピストンＰが上死点を通過した膨張工程にて排気バルブ１５を閉弁することにより、エンジンブレーキ力を高めるものである。具体的には、圧縮開放ブレーキ装置３０は、ＥＣＵ１００から電磁ソレノイド３１に作動信号が入力され、油圧により通常のカム（不図示）をブレーキ用カム３２に切り替えると、ブレーキ用カム３２がロッカアーム３３を揺動させて圧縮行程時に排気バルブ１５を強制的に開弁する。これにより、圧縮行程時にシリンダＣ内の空気が排気ポート１３に排出され、シリンダＣ内で空気の圧縮が行なわれずピストンＰの運動エネルギが失われるようになる。次いで、ピストンＰが上死点を通過した膨張工程にて排気バルブ１５を閉弁する。これにより、シリンダＣ内が負圧となり、ピストンＰを押し下げる力の発生が抑制されることで、エンジンブレーキ力が効果的に高められるようになっている。

［ＥＣＵ］
図３は、本実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。ＥＣＵ１００は、エンジン１０や車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。また、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数演算部（回転数演算手段）１１０と、変速ショック判定部（制御手段）１２０と、回転数低下制御部（制御手段）１３０とを一部の機能要素として有している。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらの何れか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

エンジン回転数演算部１１０は、車両走行中に変速機８０が運転者によって現在のギヤ段からシフトアップされると想定される場合に、シフトアップ後のギヤ段（ギヤ比）に応じたエンジン回転数Ｎｅ_＿Ｃａｌを推定演算する。具体的には、エンジン回転数演算部１１０は、現在のギヤ段Ｇ_ｎと、車速センサ９１により取得される車両１の現車速Ｖ_＿Ａｃｔと、シフトアップ後のギヤ段Ｇ_ｎ＋１に応じたギヤ比とに基づいて、シフトアップ後のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ｃａｌを演算する。

現在のギヤ段Ｇ_ｎは、クラッチ装置４０が接の状態で取得されるエンジン回転数センサ９０のセンサ値（変速機入力回転数）と、車速センサ９１のセンサ値（変速機出力回転数）とに基づいて判別すればよい。或いは、車両１が不図示のシフトポジションセンサを備えていれば、現在のギヤ段Ｇ_ｎはシフトポジションセンサのセンサ値から判別してもよい。シフトアップ後のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ｃａｌは、予めＥＣＵ１００に記憶した各ギヤ段のギヤ比や車速等を入力値として含む演算式又はマップ等に基づいて演算すればよい。シフトアップの前後で車速が略一定と仮定すれば、これら演算式やマップを簡素化することができる。

変速ショック判定部１２０は、エンジン回転数センサ９０により取得される現在のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ａｃｔと、エンジン回転数演算部１１０により推定演算されたシフトアップ後のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ｃａｌとに基づいて、シフトアップ時のクラッチ接により変速ショックが生じ得るか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００には、変速ショックを生じさせ得るクラッチ装置４０の入出力回転数差が判定閾値Ｎｅ_＿Ｍａｘとして記憶されている。判定閾値Ｎｅ_＿Ｍａｘは、変速機８０の各ギヤ段のギヤ比の設定や仕様等に応じて適宜に設定すればよい。変速ショック判定部１２０は、シフトアップ後のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ｃａｌと現在のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ａｃｔとの回転数差ΔＮｅが判定閾値Ｎｅ_＿Ｍａｘ以上であれば、変速ショックが生じ得ると判定する。

回転数低下制御部１３０は、変速ショック判定部１２０により変速ショックが生じ得ると判定されると、エンジン回転数を低下させる回転数低下制御を実施する。本実施形態において、回転数低下制御は、吸気側の圧力を排気側の圧力よりも上昇させて、エンジン１０のポンピングロスを増加させることにより実施される。具体的には、以下の（１）〜（３）の何れか一つ、或いは、これら（１）〜（３）を選択的に組み合わせることにより実行される。

（１）吸気スロットルバルブ２８の開度を開側（好ましくは、全開）に制御して、吸気流量を増加させる。（２）可変容量型過給機２０のノズルベーン２２の開度を閉側に絞って、タービン２１の回転速度を増加させることによりブースト圧（過給圧）を上昇させる。（３）圧縮開放ブレーキ装置３０を作動させて、エンジン１０のポンピングロスを増加させる。なお、回転数低下制御を実施する際は、好ましくは、ＥＧＲバルブ３７も全閉に制御する。

回転数低下制御は、好ましくは、ストロークセンサ９２によりクラッチ装置４０の「断」が取得されると開始される。これにより、運転者による変速操作（クラッチペダル６７の踏み込み）と同時に、エンジン回転数を急速に低下させることが可能になる。また、回転数低下制御は、好ましくは、ストロークセンサ９２によりクラッチ装置４０の「接」が取得されると終了される。すなわち、回転数低下制御をクラッチ装置４０が「断」から「接」となるまでの期間に亘って継続実施することで、シフトアップ完了の直後までブースト圧の高い状態が保持されるようになる。これにより、シフトアップ後の加速応答性を効果的に向上することが可能になる。また、吸気流量を増加させる回転数低下制御の実施を、回転数差ΔＮｅが判定閾値Ｎｅ_＿Ｍａｘよりも小さい場合には禁止（不実施）することで、排気温度の過度な低下が抑制されるようになり、排気エミッションの悪化も効果的に防止することができる。なお、回転数低下制御は、クラッチ装置４０の半クラッチ状態を検出した時点で終了させてもよい。

次に、図４のフローチャート図に基づいて、本実施形態に係る回転数低下制御の処理について説明する。

ステップＳ１００では、車速センサ９１等の各種センサ値から取得される車両１の走行状態、エンジン回転数センサ９０や不図示のアクセル開度センサ等により取得されるエンジン１０の運転状態、ストロークセンサ９２（又は、アクセルペダルセンサ）により取得されるクラッチペダル６７の操作状態（アクセルペダル開放）、不図示のブレーキペダルセンサにより取得されるブレーキペダルの操作状態（ブレーキペダル開放）等に基づいて、運転者により変速機４０がシフトアップ操作され得る状態にあるか否かを判定する。シフトアップ操作され得る状態にあると判定した場合（肯定）は、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、現在のギヤ段Ｇ_ｎ、車速センサ９１により取得される車両１の現車速Ｖ_＿Ａｃｔ及び、シフトアップ後のギヤ段Ｇ_ｎ＋１に基づいて、シフトアップ後のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ｃａｌを推定演算する。

ステップＳ１２０では、シフトアップ後のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ｃａｌと現在のエンジン回転数Ｎｅ_＿Ａｃｔとの回転数差ΔＮｅが判定閾値Ｎｅ_＿Ｍａｘ以上にあるか否かを判定する。回転数差ΔＮｅが判定閾値Ｎｅ_＿Ｍａｘ以上であれば（肯定）、シフトアップ時に変速ショックが生じ得る可能性が高いため、本制御はステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、運転者によるシフトアップ操作が開始されたか否かを判定する。すなわち、シフトストロークセンサ９２のセンサ値に基づいて、クラッチ装置４０が「接」から「断」に切り替わった場合（肯定）には、運転者によるシフトアップ操作が開始されたと判定し、本制御はステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、ポンピングロスを増加させてエンジン回転数を低下させる回転数低下制御が開始される。

ステップＳ１５０では、シフトストロークセンサ９２のセンサ値に基づいて、クラッチ装置４０が「断」から「接」（又は、半クラッチ状態）に切り替わったか否かを判定する。肯定の場合、本制御はステップＳ１６０に進み、回転数低下制御を終了してリターンされる。一方、否定の場合、本制御はステップＳ１４０に戻される。すなわち、クラッチ装置４０が「接」となるシフトアップ完了まで、回転数低下制御が継続して実施される。

以上詳述した本実施形態に係る制御装置及び、制御方法の作用効果を図５に示すタイミングチャート図を参照しながら説明する。なお、図５（Ａ）は、回転数低下制御を実施した場合のエンジン回転数の推移を模式的に示し、図５（Ｂ）は、回転数低下制御を実施しない場合のエンジン回転数の推移を模式的に示している。

図５（Ｂ）に示すように、シフトアップ時に回転数低下制御を実施しない場合は、シフトアップ前のエンジン回転数（時刻ｔ１参照）と、シフトアップ後のエンジン回転数（時刻ｔ２参照）との回転数差が大きく乖離するため、クラッチ接続時に変速ショックが大きくなり、ドライバビリティの悪化を招く可能性がある。

一方、図５（Ａ）に示すように、クラッチが断となる変速操作開始（時刻ｔ１）と同時に、ポンピングロスを増加させる回転数低下制御を実施すると、エンジン回転数は急速に低下されるようになる。すなわち、シフトアップ前のエンジン回転数（時刻ｔ１参照）と、シフトアップ後のエンジン回転数（時刻ｔ２参照）との回転数差を小さく抑える（或は、回転数差を略ゼロの状態にする）ことが可能になる。これにより、クラッチ接続時に変速ショックの発生が効果的に抑制されるようになり、ドライバビリティを確実に向上することができる。

また、回転数低下制御をクラッチ装置４０が断となる時刻ｔ１から接となる時刻ｔ２の期間に亘って継続して実施することで、シフトアップ完了の直後までブースト圧の高い状態が保持されるようになり、シフトアップ後の加速応答性を効果的に向上することができる。

また、シフトアップ時のクラッチ接によるクラッチ装置４０の吸収エネルギが減少することで、クラッチフェーシングの早期摩耗等も効果的に抑止することが可能になる。

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態において、クラッチ装置４０の断接は、ストロークセンサ９２により判別するものとして説明したが、クラッチ接の状態で取得されるエンジン回転数センサ９０、車速センサ９１及び、変速機８０のギヤ比等に基づいて判別してもよい。また、車両１の車速は、車速センサ９１により取得するものとして説明したが、車両１が不図示の車輪速センサを備えていれば、該車輪速センサを用いてもよい。また、エンジン回転数は、変速機８０が入力回転数センサを備えていれば、該入力回転数センサがクラッチ接の状態で取得するセンサ値により代用してもよい。

１車両
１０エンジン
２０可変容量型過給機
２２ノズルベーン
２８吸気スロットルバルブ
３０圧縮開放ブレーキ装置
４０クラッチ装置
８０変速機
９０エンジン回転数センサ
９１車速センサ
９２ストロークセンサ
１００ＥＣＵ
１１０エンジン回転数演算部
１２０変速ショック判定部
１３０回転数低下制御部

Claims

エンジンの動力がクラッチ装置を介して変速機に伝達される車両の制御装置であって、
前記エンジンの実回転数を取得する回転数取得手段と、
前記車両の車速を取得する車速取得手段と、
少なくとも、前記実回転数、前記車速及び、前記変速機のシフトアップ後のギヤ比に基づいて、シフトアップ後の前記エンジンの推定回転数を演算する回転数演算手段と、
前記推定回転数と前記実回転数との差が所定の閾値回転数以上の場合に、前記エンジンの回転数を低下させる回転数低下制御を実施する制御手段と、を備える
ことを特徴とする車両の制御装置。
前記回転数演算手段は、少なくとも前記車両の走行状態及び、又は前記エンジンの運転状態に基づいて、前記変速機がシフトアップ操作されるか否かを判定すると共に、シフトアップ操作されると判定すると前記推定回転数を演算し、
前記制御手段は、前記推定回転数が演算されると、該推定回転数と前記実回転数との差が前記閾値回転数以上か否かを判定する
請求項１に記載の車両の制御装置。
前記クラッチ装置の少なくとも断接を取得可能な断接取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記断接取得手段により前記クラッチ装置の断が取得されると前記回転数低下制御を開始する
請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
前記制御手段は、前記断接取得手段により前記クラッチ装置の接又は半クラッチ状態が取得されると前記回転数低下制御を終了する
請求項３に記載の車両の制御装置。
前記エンジンが、吸気スロットルバルブ、可変容量型過給機及び、圧縮開放ブレーキ装置の少なくとも何れかを備えており、
前記制御手段は、前記回転数低下制御として、前記吸気スロットルバルブの開度を全開にする制御、前記可変容量型過給機のノズルベーンの開度を閉側に絞る制御及び、前記圧縮開放ブレーキ装置を作動させる制御の少なくとも何れかを実施する
請求項１から４の何れか一項に記載の車両の制御装置。
前記閾値回転数が、前記変速機のシフトアップ時に変速ショックを生じさせ得る前記クラッチ装置の入出力回転数差を基準に設定されている
請求項１から５の何れか一項に記載の車両の制御装置。
エンジンの動力がクラッチ装置を介して変速機に伝達される車両の制御方法であって、
前記エンジンの実回転数及び、前記車両の車速を取得すると共に、少なくとも、前記実回転数、前記車速及び、前記変速機のシフトアップ後のギヤ比に基づいて、シフトアップ後の前記エンジンの推定回転数を演算し、前記推定回転数と前記実回転数との差が所定の閾値回転数以上の場合に、前記エンジンの回転数を低下させる
ことを特徴とする車両の制御方法。