JP2932103B2 - 路面摩擦係数検出装置とこれを用いたエンジントルク制御装置及び車両の変速制御装置 - Google Patents

路面摩擦係数検出装置とこれを用いたエンジントルク制御装置及び車両の変速制御装置

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JP2932103B2
JP2932103B2 JP3001091A JP109191A JP2932103B2 JP 2932103 B2 JP2932103 B2 JP 2932103B2 JP 3001091 A JP3001091 A JP 3001091A JP 109191 A JP109191 A JP 109191A JP 2932103 B2 JP2932103 B2 JP 2932103B2
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正伸 堀口
益夫 柏原
秀樹 関口
芳和 田中
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行路面の摩擦
係数を検出する装置及び該摩擦係数を用いてエンジント
ルクや自動変速機の変速制御を行う装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アクセルペダルの操作量 (踏込み量) を
検出し、該操作量に応じてエンジンの吸気系に介装され
たスロットル弁をアクチュエータによって駆動制御する
ものがあり、特に、車輪のスリップを検出したときには
エンジントルクを減じ、その後徐々に増大させる積分制
御を行うことによりスリップを抑制しつつ駆動力を最適
なレベルに保持するトラクション制御を行うものがある
(特開昭平1−218932号公報等参照) 。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のトラクション制御装置においては、車輪のスリッ
プ発生時に路面状況に関係なく一律な割合でトルクを減
じる方式であるため、車輪 (タイヤ) と走行路面間の摩
擦係数の相違によって良好なトラクション制御を行えな
い場合があった。
【0004】本発明はこのような従来の問題点に鑑みな
されたもので、走行路面の摩擦係数を走行中に間接的に
検出できる路面摩擦係数検出装置を提供すると共に、該
路面摩擦係数検出装置を用いて路面摩擦係数に基づく良
好なトラクション制御が行えるエンジントルク制御装置
と、同じく路面摩擦係数検出装置を用いて路面摩擦係数
に基づく良好な変速制御を行う変速制御装置を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
路面摩擦係数検出装置は、図1に示すように下記のA〜
Cの手段を含んで構成される。 (A) 車両の駆動輪の軸トルクを検出する軸トルク検出手
段 (B) 車両搭載エンジンのトルクを検出するエンジントル
ク検出手段 (C) エンジントルクの単調変化中に前記軸トルクが減少
した時に、該減少直前の軸トルクの検出値と車両の諸元
に基づいて走行路面の摩擦係数を演算する摩擦係数演算
手段 また、本発明に係るエンジントルク制御装置は、図2に
示すように下記のE〜Fの手段を含んで構成される。
【0006】(E) 前記本発明に係る路面摩擦係数検出装
置Dにより検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関
連する値に基づいてエンジンの目標トルクを設定するト
ラクション制御用目標トルク設定手段 (F) 該設定された目標トルクに近づけるように前記スロ
ットル弁を開度制御するトラクション制御手段 また、前記トラクション制御用目標トルク設定手段E
は、目標トルクを走行路面摩擦係数の検出直後に設定さ
れた初期値に対して時間経過と共に変化するように設定
する構成としてもよく、その場合に、目標トルクの時間
経過に応じた変化割合を、検出された走行路面の摩擦係
数又はこれに関連する値に基づいて設定する構成として
もよい。
【0007】また、本発明に係る変速制御装置は、図3
に示すように車両搭載エンジンに連結された自動変速機
Gを前記本発明に係る路面摩擦係数検出装置Dにより検
出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連する値に基
づいて変速制御する構成とする。
【0008】
【作用】エンジントルクが増加又は一定のときに駆動輪
がスリップしていないときは軸トルクの減少はないが、
駆動輪がスリップすると軸トルクは減少する。したがっ
て、上記条件で軸トルクの減少を検出したときには駆動
輪がスリップしたことを検出でき、その直前で最大とな
る軸トルクの値は駆動輪と路面との間に生じる最大摩擦
力に駆動輪の輪径を乗算した値に等しく、かつ、前記最
大摩擦力は車両の諸元 (重量) と路面の摩擦係数とによ
って求められるから、最大軸トルクが分かっているので
逆算により路面の摩擦係数を求めることができる。
【0009】また、例えばエンジントルクの単調増加中
に駆動輪のスリップを生じる時は、エンジントルクが大
き過ぎることによりスリップを生じている場合であるか
ら、目標トルクを最初減少させた後徐々に増大させ、該
目標トルクにエンジントルクを近づけるようにスロット
ル弁開度を制御することによってトラクション制御を行
うが、その場合の目標トルクの初期値及びその後の増大
割合が、前記本発明に係る路面摩擦係数検出装置により
検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連する値に
基づいて設定されるので、路面状況に応じた最適なエン
ジントルクに制御され、トラクション制御性能を高める
ことができる。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
のシステム構成を示す図4において、車両に搭載された
エンジン1の吸気通路2には、ステップモータ等のアク
チュエータ3によって駆動されるスロットル弁4が介装
されている。
【0011】そして、通常はコントロールユニット5
が、通常はアクセルセンサ6により検出される図示しな
いアクセルペダルの操作量 (踏込量)等に応じてエンジ
ン1の目標トルクが設定され、エンジントルクを該目標
トルクに近づけるべくコントロールユニット5からアク
チュエータ3に開度制御信号が出力され、該信号により
アクチュエータ3を介してスロットル弁4の開度が制御
されるが、駆動輪 ,本実施例では後輪7の軸トルクを検
出する軸トルク検出手段としてのトルクセンサ8からの
信号に基づき後輪7のスリップ発生時には路面の摩擦係
数μを検出し、該摩擦係数μに応じて後述するトラクシ
ョン制御が行われる。
【0012】また、エンジン1の出力軸にはトルクコン
バータ付自動変速機9が連結されており、該自動変速機
9にはギア比を検出するギア比センサ10が装着され、該
ギア比センサ10からの信号も前記コントロールユニット
5に入力される。そして、コントロールユニット5によ
り自動変速機9の変速制御及びロックアップ制御も同様
にして摩擦係数μに基づいて行われる。
【0013】以下に、前記コントロールユニット5によ
る摩擦係数μの検出と、該検出値に基づくエンジントル
ク制御及び自動変速機9の変速制御, ロックアップ制御
を図5,図8〜図10に示したフローチャートに従って説
明する。エンジントルク制御を示す図5において、ステ
ップ (図ではSと記す。以下同様) 1では、アクセルペ
ダルの操作量を含む運転条件に応じて第1の目標トルク
1 を設定する。ステップ2では、トルクセンサ8によ
り検出される後輪7の軸トルクTRQがA/D変換され
る。
【0014】ステップ3では、エンジントルクTe が演
算される。これは、別ルーチンで求められる基本燃料噴
射量TP (=K・Q/N;Kは定数,Qは吸入空気流
量,Nはエンジン回転数) に比例する値として求められ
る。このステップ3の機能がエンジントルク検出手段に
相当する。ステップ4では、前記エンジントルクTe
減少中であるか否かを判定する。
【0015】ステップ4の判定がNOであるとき、つま
りエンジントルクTe が単調増加であるときは、ステッ
プ5へ進み軸トルクTQRが減少したか否かを判定す
る。ステップ5の判定がYESであるとき、つまりエン
ジントルクTe が単調増加中に軸トルクTRQが減少し
た場合は、ステップ6へ進んで、この状態が初回か否か
を判定する。
【0016】ステップ6で初回と判定された場合は、後
輪7にスリップを生じた結果として軸トルクTe が減少
したものと判断し、前回の軸トルクの検出値TRQ-1
現在の走行路面の摩擦係数μに対して発生しうる最大軸
トルクであるから、ステップ7において次式によりμを
逆算する。このステップ7の機能が摩擦係数演算手段に
相当する。
【0017】μ=4・TRQ-1/ (R・W・g) 但し、Rは後輪7の半径,Wは車重,gは重力加速度と
する。次いでステップ8へ進み、後述するようにトラク
ション制御用の目標トルクを初期値から漸増させる増大
割合Δμを設定する。これは、図6に示すようにステッ
プ6で求めたμの値か、又は該μに関連する値として車
両の走行加速度αや前記軸トルクTRQ-1に対して予め
設定されたマップからの検索等により設定する。尚、Δ
μは、前記各値が大きい時ほど大きく設定されている。
【0018】ステップ9では、ステップ7で求められた
摩擦係数μに対して、トラクション制御用の第2の目標
トルクT2 を次式により設定する。 T2 =Ks ・μ・R・W・g/ (4・i) 但し、Ks はトルク過剰率であり、発生しうる最大軸ト
ルクに対して後輪7のスリップ率を最適に保持するよう
にエンジントルクを出力すべく、1より小の適度な値に
設定されている。また、i=最終ギア比× (自動変速機
のギア比) × (トルクコンバータのトルク比) である。
【0019】また、ステップ4の判定がYES,ステッ
プ5の判定がNO,ステップ6の判定がNOのいずれか
の場合、つまり後輪7にスリップを生じた直後以外のと
きはステップ10へ進み、前記ステップ7で設定された増
大割合Δμをμに加算した値でμを更新した後ステップ
9へ進んで前述の演算式により第2の目標トルクT2
設定更新する。
【0020】尚、ステップ9の機能がトラクション制御
用目標トルク設定手段に相当する。次にステップ11で
は、ステップ1で求めたアクセル操作量に対する第1の
目標トルクT1 と、前記ステップ9で求めたトラクショ
ン制御用の第2の目標トルクT2 との大小を比較判定
し、T1 ≦T2 の時はステップ12へ進んでT1 を選択し
1 >T2 のときはステップ13へ進んでT2 を選択して
夫々出力すべき目標トルクTとしてセットする。
【0021】ステップ14では、前記目標トルクTに応じ
たスロットル弁開度となるように、アクチュエータ3に
駆動信号を出力する。このようにすれば、走行路面の摩
擦係数μを的確に検出できると共に、該検出された摩擦
係数μ又はこれに関連する値 (α,TRQ-1等) に応じ
てトラクション制御の制御量を設定できるため、路面状
況のに対応して最適なトラクション制御性能が得られ
る。図7は、本実施例によるトラクション制御時の各種
状態量の変化を示したものである。
【0022】尚、本実施例ではスロットル弁を1個のみ
備えたエンジンについて示したが、アクセル操作に機械
的に連動するメインスロットル弁と、アクチュエータで
開度制御されるサブスロットル弁とを備え、常時はサブ
スロットル弁を全開とし、車輪のスリップ発生時にサブ
スロットル弁を閉じるように制御するトラクション制御
も一般的であり、このものにも本願発明を適用できるこ
とは勿論である。その場合は、前記同様にして求められ
たトラクション制御用の目標トルクに対応するサブスロ
ットル弁の制御開度と、メインスロットル弁の検出開度
とを比較し、前者の方が小であるときにサブスロットル
弁を絞り制御する構成とすればよい。
【0023】次に、前記摩擦係数μの検出値に基づく自
動変速機の変速制御及びロックアップ制御を、図8〜図
10に示したフローチャートに従って説明する。図8は変
速制御の一例を示し、ステップ21では、前記図5のステ
ップ1〜ステップ7で求めたのと同様にして路面の摩擦
係数μを検出する。ステップ22では、前記検出されたμ
と第1の基準値μ0 とを比較し、μ≧μ0 のときにはス
テップ23へ進んで通常モードの第1の変速パターンによ
る変速制御を行うがμ<μ0 のときにはステップ24へ進
む。
【0024】ステップ24では、μを第2の基準値μ1
(<μ0 ) と比較し、μ≧μ1 であるときには、ステッ
プ25へ進み、μ0 とμ1 との間の通常より小さい摩擦係
数であるμに応じた第2の変速パターン (例えばスノー
モード用) を使用した変速制御を行う。該第2の変速パ
ターンは前記第1の変速パターンに比較して、高速側ギ
ア比にセットされる運転領域が拡大して設定されてい
る。
【0025】ステップ24でμ<μ1 と判定されたときに
は、ステップ26へ進み極めて小さい摩擦係数μに応じた
第3の変速パターン (例えばアイスモード) を使用した
変速制御を行う。該第3の変速パターンは第2のパター
ンより更に高速側ギア比にセットされる運転領域が拡大
して設定されている。このようにすれば、摩擦係数μが
小さいときほど高速側のギア比に制御される運転領域が
拡大して軸トルクを減少させることにより後輪7のスリ
ップを抑制でき変速制御によるトラクション性能を向上
できる。
【0026】図9は別の変速制御の例を示す。ステップ
31,32で前記ステップ21,22と同様にして路面の摩擦係
数μの検出,第1の基準値μ0 との比較を行い、μ<μ
0 のときには、ステップ33へ進みμに応じたギア比係数
Gを、マップより検索する。ここで、ギア比係数Gはμ
が大きい値であるほど大きな値 (最大1) となるように
設定されている。
【0027】ステップ34では、現在のギア比iを入力
し、ステップ35で変速すべき目標のギア比i0 をi0
i×Gとして求め (G=1の場合は現状維持) 、ステッ
プ36で該ギア比i0 に変速制御する。この場合も摩擦係
数μが小さい程、高速側のギア比にセットされる運転領
域が拡大して拡大して軸トルクを減少させることにより
後輪7のスリップを抑制でき変速制御によるトラクショ
ン性能を向上できる。
【0028】図10はロックアップ制御ルーチンを示す。
ステップ41では、現在ロックアップ制御が行われている
か否かを判定する。行われていない場合は現状に維持さ
れるが、行われている場合はステップ42へ進み、前記同
様にして摩擦係数μを検出した後、ステップ43へ進んで
μを基準値μx と比較する。ここで、μx はロックアッ
プ制御がされてトルクコンバータによるエンジントルク
変動の吸収機能が失われても操縦性に悪影響がでない摩
擦係数の最大値として設定されている。
【0029】したがって、前記ステップ43の判定でμ≧
μx の場合はロックアップ制御を継続するが、μ<μx
であると判定された場合はステップ44へ進んでロックア
ップ制御を停止する。これにより、安定した操縦性を確
保しつつロックアップ制御を行うことができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動輪の軸トルクの変化を検出しつつ走行路面の摩擦係数
を検出することができ、該摩擦係数又はこれに関連する
値を用いて目標トルクを設定しつつエンジントルク制御
により良好なトラクション制御を行うことができ、ま
た、目標トルクを摩擦係数検出後の経過時間に応じて変
化させ、該変化割合も摩擦係数かこれに関連する値を用
いて設定することでトラクション制御性能をより高める
ことができる。
【0031】また、同様に検出された摩擦係数又はこれ
に関連する値を用いて変速制御 (ロックアップ制御を含
む) を行うことによってもトラクション性能を可及的に
高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の構成を示すブロック図。
【図2】第2の発明の構成を示すブロック図。
【図3】第3の発明の構成を示すブロック図。
【図4】本発明の一実施例を示すシステム図。
【図5】同上実施例のエンジントルク制御を示すフロー
チャート。
【図6】同上実施例の摩擦係数の増大割合設定のための
各種マップ。
【図7】同上実施例の各種状態量の変化を示すグラフ。
【図8】同上実施例の変速制御の一例を示すフローチャ
ート。
【図9】同上実施例の変速制御の別の例を示すフローチ
ャート。
【図10】同上実施例のロックアップ制御の一例を示すフ
ローチャート。
【符号の説明】
1 エンジン 2 吸気通路 3 アクチュエータ 4 スロットル弁 5 コントロールユニット 6 アクセルセンサ 7 後輪 8 トルクセンサ 9 自動変速機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/04 310 F02D 41/04 310G 45/00 345 45/00 345G (72)発明者 田中 芳和 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本 電子機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−273948(JP,A) 特開 平2−305333(JP,A) 特開 平3−249340(JP,A) 特開 平4−43832(JP,A) 特開 平3−275950(JP,A) 特開 昭63−192929(JP,A) 特開 平1−218932(JP,A) 特開 平4−36031(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60K 41/06 F02D 29/02 311 F02D 45/00 345

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の駆動輪の軸トルクを検出する軸トル
    ク検出手段と、車両搭載エンジンのトルクを検出するエ
    ンジントルク検出手段と、エンジントルクの非減少時に
    前記軸トルクが減少した時に、該減少直前の軸トルクの
    検出値と車両の諸元に基づいて走行路面の摩擦係数を演
    算する摩擦係数演算手段と、を含んで構成したことを特
    徴とする路面摩擦係数検出装置。
  2. 【請求項2】エンジンの吸気系にアクセル操作と非連動
    で開度制御されるスロットル弁を備え、該スロットル弁
    によりエンジントルクを制御するエンジントルク制御装
    置において、請求項1に記載された路面摩擦係数検出装
    置により検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連
    する値に基づいてエンジンの目標トルクを設定するトラ
    クション制御用目標トルク設定手段と、該設定された目
    標トルクに近づけるように前記スロットル弁を開度制御
    するトラクション制御手段と、を含んで構成したことを
    特徴とするエンジントルク制御装置。
  3. 【請求項3】前記トラクション制御用目標トルク設定手
    段は、目標トルクを走行路面摩擦係数の検出直後に設定
    された初期値に対して時間経過と共に変化するように設
    定してなる請求項2に記載のエンジントルク制御装置。
  4. 【請求項4】前記目標トルクの時間経過に応じた変化割
    合を、検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連す
    る値に基づいて設定してなる請求項3に記載のエンジン
    トルク制御装置。
  5. 【請求項5】車両搭載エンジンに連結された自動変速機
    を、請求項1に記載された路面摩擦係数検出装置により
    検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連する値に
    基づいて変速制御してなる自動変速機の変速制御装置。
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