JP3555402B2 - 車速制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行速度が目標値となるように制御する車速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に示すように、無段変速機付き車両において、車速偏差が所定値よりも小さい場合はスロットル開度のみを制御し、車速偏差が所定値よりも大きい場合は変速比のみを制御するようにした車速制御装置が知られている（例えば、特開昭６１−２３２９２７号公報参照）。この装置では、スロットル開度と変速比の２入力を同時に制御することはない。
【０００３】
また、無段変速機付き車両において、車速指令値を維持するために必要な駆動力を実現するエンジントルクと変速比の組合せの中から、最適燃費を実現できる組合せを算出してスロットル開度と変速比を制御するようにした制御アルゴリズムが開示されている（例えば、自動車技術学会紙ＶＯＬ．４８，Ｎｏ．１０，１９９４）。この制御では、スロットル開度と変速比の２入力を同時に制御することにより、車速指令値を達成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した前者の車速制御装置では、下り坂での一定車速制御モード時や減速制御モード時に、エンジンの燃料カット・リカバーハンチングが発生し、車速が変動する可能性がある。これは、車速指令値に実車速を一致させるために必要な負のエンジントルクが、図１３に示すようにエンジン燃料カット・リカバーの切り換えが起きるエンジン運転点と重なるために発生する。つまり、図１４に示すようにエンジン燃料カット・リカバーによりエンジントルクに段差が生じ、必要とする負のエンジントルクが円滑に得られなくなるために、図１５に示すようにその周辺で車速のハンチングが発生する。
【０００５】
また、上述した後者の車速制御装置では、エンジンの等燃費線と等出力線の接点をトレースした最適燃費運転線に沿うように、駆動力指令値をエンジントルク指令値と変速比指令値とに分配するものであるが、負の駆動力指令値に対しては適用できない。
【０００６】
本発明の目的は、降坂路走行時や減速時にも目標車速で安定に走行する車速制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、車速指令値を設定する指令値設定手段と、実車速を検出する車速検出手段と、車速指令値に実車速を一致させるための駆動力指令値を演算する駆動力演算手段と、駆動力指令値と車速指令値とに基づいてエンジンの出力指令値を演算する出力演算手段と、駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する回転速度演算手段と、エンジン回転速度指令値を実現するための無段変速機の変速比指令値を演算する変速比演算手段と、駆動力指令値が負の場合にスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とするエンジン制御手段と、駆動力指令値が負の場合に変速比指令値にしたがって無段変速機を制御する変速機制御手段とを備える。
（２） 請求項２の車速制御装置は、回転速度演算手段によって、駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する第１の演算と、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する第２の演算とを前記出力指令値に応じて切り換え、エンジン制御手段によって、駆動力指令値が負の場合に、回転速度演算手段で第１の演算が行われたときはスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、回転速度演算手段で第２の演算が行われたときはスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするようにしたものである。
（３） 請求項３の車速制御装置は、回転速度演算手段によって、出力指令値が所定値以上の場合は、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、出力指令値が所定値より小さい場合は、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、エンジン制御手段によって、出力指令値が所定値以上の場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、出力指令値が所定値より小さい場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするようにしたものである。
【０００８】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、車速指令値に実車速を一致させるための駆動力指令値を演算し、駆動力指令値と車速指令値とに基づいてエンジンの出力指令値を演算する。駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、そのエンジン回転速度指令値を実現するための無段変速機の変速比指令値を演算する。そして、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とするとともに、変速比指令値にしたがって無段変速機を制御する。これにより、降坂路走行時や減速時にも燃料カット・リカバーに起因した車速ハンチングが発生せず、目標車速で安定に走行することができる。
（２） 請求項２の発明によれば、駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、そのエンジン回転速度指令値を実現するための無段変速機の変速比指令値を演算する。そして、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするとともに、変速比指令値にしたがって無段変速機を制御する。これにより、請求項１と同様な効果を得ることができる。
（３） 請求項３の発明によれば、回転速度演算手段によって、出力指令値が所定値以上の場合は、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、出力指令値が所定値より小さい場合は、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、エンジン制御手段によって、出力指令値が所定値以上の場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、出力指令値が所定値より小さい場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするようにしたので、出力（駆動力×車速）を常に連続的に制御でき、たとえ燃料カット・リカバーが一時的に作動しても定常的な車速ハンチングは発生しない。さらに、燃料カット領域をできるだけ拡大することができ、燃費を改善できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す。
セットスイッチ１は、現在の車速を車速指令値に設定して自動車速制御を開始するためのスイッチである。アクセラレートスイッチ２は設定車速を増加するためのスイッチ、コーストスイッチ３は設定車速を低減するためのスイッチである。キャンセルスイッチ４は自動車速制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチ５はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチ５が作動したら、キャンセルスイッチ４が操作された場合と同様に自動車速制御を解除する。
【００１０】
クランク角センサー６はエンジン回転速度に応じた周期のパルス列信号を出力し、車速センサー７は車速に応じた周期のパルス列信号を出力する。これらのパルス列信号のパルス間隔を計測することによって、エンジン回転速度と車速を検出することができる。また、アクセルセンサー８は乗員の加速意志としてアクセルペダルの踏み込み量を検出する。これは、自動車速制御が解除されている時の通常制御に利用される。
【００１１】
希薄燃焼型エンジン９は、スロットルアクチュエータ９ａによる吸入空気制御と、インジェクター９ｂによる燃料噴射制御と、点火プラグ９ｃによる点火時期制御とにより、エンジントルクが指令値に一致するように制御される。この希薄燃焼型エンジン９では、図２に示すように理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態の切り換えが行なわれるととに、図３に示すように低回転用カムと高回転用カムの切り換えにより吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に切り換えられる。さらにまた、図１３に示すようにフューエルカット・リカバーの切り換えが行なわれる。これらの切り換えによってエンジン９の運転状態が不連続的に切り換えられる。
【００１２】
ベルト式無段変速機１０は、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーの半径を油圧制御で変えることによって、変速比が指令値に一致するように制御される。また、ベルト式無段変速機１１は発進用のロックアップクラッチ付きトルクコンバーターを備えている。
【００１３】
車速制御コントローラー１２、エンジントルクコントローラー１３および変速比コントローラー１４はそれぞれ、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して通信を行なう。車速制御コントローラー１２は、車速指令値の設定と変更、トルク指令値と変速比指令値の演算などを行なう。トルクコントローラー１３は、エンジン９のエンジントルク指令値に基づくスロットル開度制御と、空燃比、吸排気バルブ開閉タイミング、フューエルカット・リカバーなどのエンジン運転状態の切り換え制御を行なう。さらに、変速比コントローラー１４は変速比指令値に基づいて無段変速機１０の変速比を制御する。
【００１４】
図４は車速制御プログラムを示すフローチャートである。
車速制御コントローラー１２は、１０ｍｓｅｃごとにこの車速制御プログラムを実行する。ステップ１において、車速センサー７により実車速Ｖｓｐを計測する。続くステップ２で、キャンセルスイッチ４またはブレーキスイッチ５がオン状態にあるか、すなわち自動車速制御が解除されたかどうかを確認する。自動車速制御が解除されたらステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。
【００１５】
自動車速制御が解除されていない場合はステップ３へ進み、セットスイッチ１が操作されたかどうかを確認する。セットスイッチ１が操作されたら自動車速制御を開始するためにステップ４へ進み、現在の実車速Ｖｓｐを車速指令値Ｖｓｐｒに設定して記憶する。さらにステップ５で、自動車速制御中を示すフラグ（ＡＳＣＤ作動フラグ）をセットしていったん処理を終了する。
【００１６】
セットスイッチ１が操作されていない場合はステップ７へ進み、ＡＳＣＤ作動フラグにより自動車速制御中かどうかを確認する。自動車速制御中でなければステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。自動車速制御中の場合はステップ８へ進み、車速指令値Ｖｓｐｒに実車速Ｖｓｐを一致させるための最終駆動力指令値ｙ１を演算する。
【００１７】
最終駆動力指令値ｙ１の演算方法を説明する。
この演算は、図５に示すように、線形制御手法であるモデルマッチング手法と近似ゼロイング手法による車速フィードバック補償器を用いて行なう。車速フィードバック補償器に組み込まれた制御対象の車両モデルは、目標駆動力を操作量とし、車速を制御量としてモデル化することによって、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコンバータの過渡特性、およびトルクコンバータの非線形定常特性を省略することができる。そして、例えば図６に示すような、予め計測されたエンジン非線形定常特性マップを用いて駆動力指令値に実駆動力が一致するようなスロットル開度指令値を算出し、スロットル開度をサーボコントロールすることにより、エンジン非線形定常特性を線形化することができる。したがって、駆動力指令値を入力とし、車速を出力とする車両モデルは積分特性となり、補償器ではこの車両モデルの伝達特性をパルス伝達関数Ｐ（ｚ−１）とおくことができる。
【００１８】
図５において、ｚは遅延演算子であり、ｚ−１を乗ずると１サンプル周期前の値となる。また、Ｃ１（ｚ−１）、Ｃ２（ｚ−１）は近似ゼロイング手法による外乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。さらに、Ｃ３（ｚ−１）はモデルマッチング手法による補償器であり、図７に示すように、車速指令値Ｖｓｐｒを入力とし実車速Ｖｓｐを出力とした場合の制御対象の応答特性を、予め定めた一次遅れとむだ時間要素を持つ規範モデルＨ（ｚ−１）の特性に一致させる。
【００１９】
制御対象の伝達特性は、パワートレインの遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。駆動力指令値を入力とし実車速を出力とする制御対象のパルス伝達関数Ｐ（ｚ−１）は、次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ−１）とむだ時間要素Ｐ２（ｚ−１）（＝ｚ−ｎ）の積で表わすことができる。
【数１】
Ｐ１（ｚ−１）＝Ｔ・ｚ−１／｛Ｍ・（１−ｚ−１）｝
ここで、Ｔはサンプル周期（この実施形態では１０ｍｓｅｃ）、Ｍは平均車重である。
【００２０】
このとき、補償器Ｃ１（ｚ−１）は次式で表わされる。
【数２】
Ｃ１（ｚ−１）＝（１−γ）・ｚ−１／（１−γ・ｚ−１），
γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔｂ）
すなわち、補償器Ｃ１（ｚ−１）は時定数Ｔｂのローパスフィルタである。
【００２１】
さらに、補償器Ｃ２（ｚ−１）はＣ１／Ｐ１として次式で表わされる。
【数３】
Ｃ２（ｚ−１）＝Ｍ・（１−γ）・（１−ｚ−１）／｛Ｔ・（１−γ・ｚ−１）｝
なお、補償器Ｃ２は、車両モデルの逆系にローパスフィルタをかけたものであり、この補償器Ｃ２に実車速Ｖｓｐを入力することによって実車速Ｖｓｐに応じた駆動力、すなわちパワートレインの駆動力から走行抵抗などの外乱を差し引いた駆動力を逆算することができる。
【００２２】
また、制御対象のむだ時間を無視して、規範モデルＨ（ｚ−１）を時定数Ｔａの１次ローパスフィルタとすると、補償器Ｃ３は次のような定数となる。
【数４】
Ｃ３＝Ｋ＝｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔａ）｝・Ｍ／Ｔ
【００２３】
次に、モデルマッチング補償器Ｃ３（ｚ−１）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖｓｐから車速指令値Ｖｓｐｒまで加速するための駆動力指令値ｙ４を求める。データｙ（ｋ）は今回のサンプリング時点における駆動力、データｙ（ｋ−１）は１サンプリング周期前の駆動力を表わすものとすると、
【数５】
ｙ４（ｋ）＝Ｋ・｛Ｖｓｐｒ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ）｝
【００２４】
また、図５に示す外乱推定器の一部のロバスト補償器Ｃ２（ｚ−１）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖｓｐに応じた駆動力、すなわちパワートレインの駆動力から走行抵抗などの外乱を差し引いた駆動力ｙ３を逆算する。
【数６】
ｙ３（ｋ）＝γ・ｙ３（ｋ−１）＋（１−γ）・Ｍ・｛Ｖｓｐ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ−１）｝／Ｔ
【００２５】
目標駆動力ｙ４を走行抵抗推定値Ｆｒで補正して最終目標駆動力ｙ１（ｋ）を求める。上述したように、駆動力ｙ３（ｋ）は実車速Ｖｓｐに応じた駆動力、すなわちパワートレインの駆動力から走行抵抗などの外乱を差し引いた駆動力である。一方、補償器Ｃ１はローパスフィルターであるから、駆動力ｙ２（ｋ）はリミッター処理後の目標駆動力ｙ５をローパスフィルター処理した駆動力である。この駆動力ｙ２（ｋ）にｚ−２を乗じた駆動力ｙ２（ｋ−２）は駆動力ｙ２（ｋ）の２サンプリング周期前の値であり、パワートレインの遅れ（むだ時間）を考慮したパワートレインの現在の実駆動力と見なすことができる。したがって、現在のパワートレインの駆動力ｙ２（ｋ−２）から、走行抵抗などの外乱を差し引いた実車速分の駆動力ｙ３（ｋ）を減じれば、走行抵抗などの外乱を推定することができる。さらに、目標駆動力ｙ４（ｋ）を走行抵抗推定値Ｆｒで補正し、外乱混入による駆動力不足を補償するための最終目標駆動力ｙ１（ｋ）を求める。
【数７】
このように、近似ゼロイング手法で構成された外乱推定器は、制御対象モデルの出力と実際の制御対象の出力との差に基づいて走行抵抗などの外乱を正確に推定することができる。
【００２６】
次に、最終目標駆動力ｙ１を上下限値以内に制限する。まず、スロットル全開時および全閉時のエンジントルクをエンジン回転速度ごとに測定したデータテーブルを用いて、現在のエンジン回転速度Ｎｅに対応する最大エンジントルクＴｅｍａｘと最小エンジントルクＴｅｍｉｎを求める。さらに、最大エンジントルクＴｅｍａｘと最小エンジントルクＴｅｍｉｎから、次式により最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆動力Ｆｍｉｎを求める。
【数８】
Ｆｍａｘ＝Ｔｅｍａｘ・Ｇｍａｘ・Ｇｆ／Ｒｔ，
Ｆｍｉｎ＝Ｔｅｍｉｎ・Ｇｍａｘ・Ｇｆ／Ｒｔ
ここで、Ｇｍａｘは無段変速機１０の最大変速比、Ｇｆはファイナルギア比、Ｒｔは車輪の有効半径である。
【００２７】
最終目標駆動力ｙ１（ｋ）を最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆動力Ｆｍｉｎ以内に制限して駆動力ｙ５（ｋ）を求める。
【数９】
ｙ１（ｋ）≧Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍａｘ，
ｙ１（ｋ）≦Ｆｍｉｎの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍｉｎ，
Ｆｍｉｎ＜ｙ１（ｋ）＜Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝ｙ１（ｋ）
【００２８】
また、外乱推定器の一部であるローパスフィルタとしての補償器Ｃ１（ｚ−１）に相当する部分の演算を行なう。
【数１０】
ｙ２（ｋ）＝γ・ｙ２（ｋ−１）＋（１−γ）・ｙ５（ｋ−１）
【００２９】
最後に、最終目標駆動力（駆動力指令値）ｙ１（ｋ）に基づいて車輪の有効半径Ｒｔにより車軸トルク指令値Ｔｏｒを演算する。
【数１１】
Ｔｏｒ＝ｙ１・Ｒｔ
【００３０】
ふたたび図４に戻って自動車速制御の説明を続ける。
ステップ９において、車軸トルク指令値Ｔｏｒの符号を確認し、０または正であればステップ１０へ進み、負であればステップ１１へ進む。ステップ１０では、正の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成し且つ最適燃費を実現するエンジンの運転点を求める。まず、次式により出力指令値Ｌを算出する。
【数１２】
Ｌ＝Ｔｏｒ・Ｖｓｐｒ／Ｒｔ または Ｌ＝ｙ１・Ｖｓｐｒ
次に、図８に示すようなエンジン特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を用いて、出力指令値Ｌ（正値）を達成しつつ燃料消費が最低となる運転点、すなわち等出力線と等燃費線との接点を連ねた最適燃費運転線上にある点を検索する。実際には、出力値（正値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と最適燃費運転線との交点で決まるエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを予めマップに記憶しておき、出力指令値Ｌ（正値）に対応する値を表引き演算する。
【００３１】
ステップ１１では、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒを、燃料カットせずにスロットル全閉状態で達成するエンジン運転点を求める。まず、次式により出力指令値Ｌを算出する。
【数１３】
Ｌ＝Ｔｏｒ・Ｖｓｐｒ／Ｒｔ または Ｌ＝ｙ１・Ｖｓｐｒ
次に、図９に示すようなエンジン特性図（等出力線、燃料カット禁止かつスロットル全閉時のエンジントルク線）を用いて、出力指令値Ｌ（負値）を燃料カットせずにスロットル全閉状態で達成するエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と燃料カット禁止かつスロットル全閉時のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを予めマップに記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応する値を表引き演算する。
【００３２】
なお、自動車速制御中でない場合は、図９に破線で示すスロットル全閉かつ燃料カット状態の特性線に沿って運転される。
【００３３】
ステップ１２では、無段変速機１０が取り得る変速比範囲やエンジンなどで決まるエンジン回転速度制限をエンジン回転速度指令値Ｎｅｒに施す。続くステップ１３で、変速比指令値Ｇｃｖｔとエンジントルク指令値Ｔｅｒを求める。ファイナル減速比をＧｆとし、タイヤの有効半径をＲｔとすると、
【数１４】
Ｇｃｖｔ＝Ｎｅｒ・Ｒｔ／Ｖｓｐ／Ｇｆ，
Ｔｅｒ＝Ｔｏｒ／Ｇｃｖｔ／Ｇｆ
ステップ１４では、エンジントルクコントローラー１３へエンジントルク指令値Ｔｅｒと燃料カット禁止フラグを送信し、変速機コントローラー１４へ変速比指令値Ｇｃｖｔを送信して処理を終了する。
【００３４】
図１０により、車速指令値Ｖｓｐｒに実車速Ｖｓｐを一致させるための車軸トルク指令値Ｔｏｒを、エンジントルク指令値Ｔｅｒと変速比指令値Ｇｃｖｔとに分配する方法を改めて説明する。
車軸トルク指令値Ｔｏｒが正値の場合には、等出力線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６とエンジン最適燃費運転線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを決定することによって、エンジン最適燃費運転線に沿って運転することができる。また、変速比をそれ以上シフトアップできなくなった場合には、その時のエンジン回転速度でリミットされるので、最適燃費運転線に沿った運転ができなくなり、車軸トルク指令値Ｔｏｒだけが達成される。
【００３５】
さらに、車軸トルク指令値Ｔｏｒが負値の場合には、等出力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と全閉時エンジントルク線（スロットル開度全閉かつ燃料カット禁止状態）との交点からエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを決定することによって、エンジン制御コントローラー側で燃料カットを禁止していても、負値の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成できる。つまり、燃料カットしなくても、吸入空気量をスロットル全閉相当に絞ってエンジン回転速度を上げれば、十分なエンジンブレーキ力を発生させることが可能であるから、無段変速機１０の変速比をシフトダウンさせて負値の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成する。
【００３６】
このように、エンジンの燃料カットを常に禁止しても、エンジントルクと無段変速機の変速比を操作することによって、必要とする正負の車軸トルク指令値を連続的に達成できる。したがって、自動車速制御中に特に問題となるエンジン燃料カット・リカバーのトルク段差に起因した車速ハンチングを防止できる。
【００３７】
−発明の一実施の形態の変形例−
上記実施の形態の変形例を、上記実施の形態との相違点を中心に説明する。
図４のステップ１１において、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒからまず出力指令値Ｌを算出する。
【数１５】
Ｌ＝Ｔｏｒ・Ｖｓｐｒ／Ｒｔ
出力指令値Ｌが所定値Ｌ３より大きい場合には、上記実施の形態と同様に図１１に示すエンジン運転制約条件Ａ（スロットル開度全閉、かつ燃料カット禁止状態）のもとで、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成するエンジントルク指令値と変速比指令値を算出する。つまり、図１１のＡ線と等出力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３との交点からエンジン運転点を一意に決定する。
【００３８】
また、出力指令値Ｌが所定値Ｌ３より小さい場合には、エンジン運転制約条件Ｂ（スロットル開度全閉、かつ燃料カット状態）のもとで、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成するエンジントルク指令値と変速比指令値を算出する。つまり、図１１のＢ線と等出力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３との交点からエンジン運転点を一意に決定する。
【００３９】
この変形例によれば、出力（駆動力×車速）を常に連続的に制御できるので、たとえ燃料カット・リカバーが一時的に発生しても、定常的な車速ハンチングは発生しない。さらに、燃料カット領域をできるだけ広げることが可能となり、燃費がよくなる。
【００４０】
以上の一実施形態の構成において、セットスイッチ１、アクセラレートスイッチ２およびコーストスイッチ３が指令値設定手段を、車速センサー７が車速検出手段を、車速コントローラー１２が駆動力演算手段、出力演算手段、回転速度演算手段および変速比演算手段を、エンジントルクコントローラー１３がエンジン制御手段を、変速比コントローラー１４が変速機制御手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】理想空燃比状態と希薄燃焼用空燃比状態とのエンジンの運転点の切り換えを示す図である。
【図３】低回転用カムと高回転用カムとのエンジンの運転点の切り換えを示す図である。
【図４】車速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】車速制御を示すブロック図である。
【図６】エンジン非線形定常特性マップを示す図である。
【図７】制御対象の規範モデルを示すブロック図である。
【図８】正の出力指令値に対するエンジン特性図である。
【図９】負の出力指令値に対するエンジン特性図である。
【図１０】車軸トルク指令値をエンジントルク指令値と変速比指令値とに分配する方法を説明するための図である。
【図１１】一実施の形態の変形例の車軸トルク指令値をエンジントルク指令値と変速比指令値とに分配する方法を説明するための図である。
【図１２】従来の車速制御装置の構成を説明するための図である。
【図１３】フューエルカット／リカバーによりエンジンの運転点の切り換えを示す図である。
【図１４】フューエルカット／リカバーによりエンジンの運転点を切り換えた時に発生するエンジントルクの段差波形を示す図である。
【図１５】従来の車速制御装置におけるフューエルカット／リカバー時の車速ハンチングを示す図である。
【符号の説明】
１ セットスイッチ
２ アクセラレートスイッチ
３ コーストスイッチ
４ キャンセルスイッチ
５ ブレーキスイッチ
６ クランク角センサー
７ 車速センサー
８ アクセルセンサー
９ 希薄燃焼型エンジン
９ａ スロットルアクチュエータ
９ｂ インジェクター
９ｃ 点火プラグ
１０ ベルト式無段変速機
１１ トルクコンバーター
１２ 車速制御コントローラー
１３ エンジントルクコントローラー
１４ 変速比コントローラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行速度が目標値となるように制御する車速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に示すように、無段変速機付き車両において、車速偏差が所定値よりも小さい場合はスロットル開度のみを制御し、車速偏差が所定値よりも大きい場合は変速比のみを制御するようにした車速制御装置が知られている（例えば、特開昭６１−２３２９２７号公報参照）。この装置では、スロットル開度と変速比の２入力を同時に制御することはない。
【０００３】
また、無段変速機付き車両において、車速指令値を維持するために必要な駆動力を実現するエンジントルクと変速比の組合せの中から、最適燃費を実現できる組合せを算出してスロットル開度と変速比を制御するようにした制御アルゴリズムが開示されている（例えば、自動車技術学会紙ＶＯＬ．４８，Ｎｏ．１０，１９９４）。この制御では、スロットル開度と変速比の２入力を同時に制御することにより、車速指令値を達成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した前者の車速制御装置では、下り坂での一定車速制御モード時や減速制御モード時に、エンジンの燃料カット・リカバーハンチングが発生し、車速が変動する可能性がある。これは、車速指令値に実車速を一致させるために必要な負のエンジントルクが、図１３に示すようにエンジン燃料カット・リカバーの切り換えが起きるエンジン運転点と重なるために発生する。つまり、図１４に示すようにエンジン燃料カット・リカバーによりエンジントルクに段差が生じ、必要とする負のエンジントルクが円滑に得られなくなるために、図１５に示すようにその周辺で車速のハンチングが発生する。
【０００５】
また、上述した後者の車速制御装置では、エンジンの等燃費線と等出力線の接点をトレースした最適燃費運転線に沿うように、駆動力指令値をエンジントルク指令値と変速比指令値とに分配するものであるが、負の駆動力指令値に対しては適用できない。
【０００６】
本発明の目的は、降坂路走行時や減速時にも目標車速で安定に走行する車速制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、車速指令値を設定する指令値設定手段と、実車速を検出する車速検出手段と、車速指令値に実車速を一致させるための駆動力指令値を演算する駆動力演算手段と、駆動力指令値と車速指令値とに基づいてエンジンの出力指令値を演算する出力演算手段と、駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する回転速度演算手段と、エンジン回転速度指令値を実現するための無段変速機の変速比指令値を演算する変速比演算手段と、駆動力指令値が負の場合にスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とするエンジン制御手段と、駆動力指令値が負の場合に変速比指令値にしたがって無段変速機を制御する変速機制御手段とを備える。
（２） 請求項２の車速制御装置は、回転速度演算手段によって、駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する第１の演算と、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する第２の演算とを前記出力指令値に応じて切り換え、エンジン制御手段によって、駆動力指令値が負の場合に、回転速度演算手段で第１の演算が行われたときはスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、回転速度演算手段で第２の演算が行われたときはスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするようにしたものである。
（３） 請求項３の車速制御装置は、回転速度演算手段によって、出力指令値が所定値以上の場合は、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、出力指令値が所定値より小さい場合は、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、エンジン制御手段によって、出力指令値が所定値以上の場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、出力指令値が所定値より小さい場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするようにしたものである。
【０００８】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、車速指令値に実車速を一致させるための駆動力指令値を演算し、駆動力指令値と車速指令値とに基づいてエンジンの出力指令値を演算する。駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、そのエンジン回転速度指令値を実現するための無段変速機の変速比指令値を演算する。そして、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とするとともに、変速比指令値にしたがって無段変速機を制御する。これにより、降坂路走行時や減速時にも燃料カット・リカバーに起因した車速ハンチングが発生せず、目標車速で安定に走行することができる。
（２） 請求項２の発明によれば、駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、そのエンジン回転速度指令値を実現するための無段変速機の変速比指令値を演算する。そして、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするとともに、変速比指令値にしたがって無段変速機を制御する。これにより、請求項１と同様な効果を得ることができる。
（３） 請求項３の発明によれば、回転速度演算手段によって、出力指令値が所定値以上の場合は、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、出力指令値が所定値より小さい場合は、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、エンジン制御手段によって、出力指令値が所定値以上の場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、出力指令値が所定値より小さい場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とするようにしたので、出力（駆動力×車速）を常に連続的に制御でき、たとえ燃料カット・リカバーが一時的に作動しても定常的な車速ハンチングは発生しない。さらに、燃料カット領域をできるだけ拡大することができ、燃費を改善できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す。
セットスイッチ１は、現在の車速を車速指令値に設定して自動車速制御を開始するためのスイッチである。アクセラレートスイッチ２は設定車速を増加するためのスイッチ、コーストスイッチ３は設定車速を低減するためのスイッチである。キャンセルスイッチ４は自動車速制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチ５はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチ５が作動したら、キャンセルスイッチ４が操作された場合と同様に自動車速制御を解除する。
【００１０】
クランク角センサー６はエンジン回転速度に応じた周期のパルス列信号を出力し、車速センサー７は車速に応じた周期のパルス列信号を出力する。これらのパルス列信号のパルス間隔を計測することによって、エンジン回転速度と車速を検出することができる。また、アクセルセンサー８は乗員の加速意志としてアクセルペダルの踏み込み量を検出する。これは、自動車速制御が解除されている時の通常制御に利用される。
【００１１】
希薄燃焼型エンジン９は、スロットルアクチュエータ９ａによる吸入空気制御と、インジェクター９ｂによる燃料噴射制御と、点火プラグ９ｃによる点火時期制御とにより、エンジントルクが指令値に一致するように制御される。この希薄燃焼型エンジン９では、図２に示すように理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態の切り換えが行なわれるととに、図３に示すように低回転用カムと高回転用カムの切り換えにより吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に切り換えられる。さらにまた、図１３に示すようにフューエルカット・リカバーの切り換えが行なわれる。これらの切り換えによってエンジン９の運転状態が不連続的に切り換えられる。
【００１２】
ベルト式無段変速機１０は、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーの半径を油圧制御で変えることによって、変速比が指令値に一致するように制御される。また、ベルト式無段変速機１１は発進用のロックアップクラッチ付きトルクコンバーターを備えている。
【００１３】
車速制御コントローラー１２、エンジントルクコントローラー１３および変速比コントローラー１４はそれぞれ、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して通信を行なう。車速制御コントローラー１２は、車速指令値の設定と変更、トルク指令値と変速比指令値の演算などを行なう。トルクコントローラー１３は、エンジン９のエンジントルク指令値に基づくスロットル開度制御と、空燃比、吸排気バルブ開閉タイミング、フューエルカット・リカバーなどのエンジン運転状態の切り換え制御を行なう。さらに、変速比コントローラー１４は変速比指令値に基づいて無段変速機１０の変速比を制御する。
【００１４】
図４は車速制御プログラムを示すフローチャートである。
車速制御コントローラー１２は、１０ｍｓｅｃごとにこの車速制御プログラムを実行する。ステップ１において、車速センサー７により実車速Ｖｓｐを計測する。続くステップ２で、キャンセルスイッチ４またはブレーキスイッチ５がオン状態にあるか、すなわち自動車速制御が解除されたかどうかを確認する。自動車速制御が解除されたらステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。
【００１５】
自動車速制御が解除されていない場合はステップ３へ進み、セットスイッチ１が操作されたかどうかを確認する。セットスイッチ１が操作されたら自動車速制御を開始するためにステップ４へ進み、現在の実車速Ｖｓｐを車速指令値Ｖｓｐｒに設定して記憶する。さらにステップ５で、自動車速制御中を示すフラグ（ＡＳＣＤ作動フラグ）をセットしていったん処理を終了する。
【００１６】
セットスイッチ１が操作されていない場合はステップ７へ進み、ＡＳＣＤ作動フラグにより自動車速制御中かどうかを確認する。自動車速制御中でなければステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。自動車速制御中の場合はステップ８へ進み、車速指令値Ｖｓｐｒに実車速Ｖｓｐを一致させるための最終駆動力指令値ｙ１を演算する。
【００１７】
最終駆動力指令値ｙ１の演算方法を説明する。
この演算は、図５に示すように、線形制御手法であるモデルマッチング手法と近似ゼロイング手法による車速フィードバック補償器を用いて行なう。車速フィードバック補償器に組み込まれた制御対象の車両モデルは、目標駆動力を操作量とし、車速を制御量としてモデル化することによって、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコンバータの過渡特性、およびトルクコンバータの非線形定常特性を省略することができる。そして、例えば図６に示すような、予め計測されたエンジン非線形定常特性マップを用いて駆動力指令値に実駆動力が一致するようなスロットル開度指令値を算出し、スロットル開度をサーボコントロールすることにより、エンジン非線形定常特性を線形化することができる。したがって、駆動力指令値を入力とし、車速を出力とする車両モデルは積分特性となり、補償器ではこの車両モデルの伝達特性をパルス伝達関数Ｐ（ｚ−１）とおくことができる。
【００１８】
図５において、ｚは遅延演算子であり、ｚ−１を乗ずると１サンプル周期前の値となる。また、Ｃ１（ｚ−１）、Ｃ２（ｚ−１）は近似ゼロイング手法による外乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。さらに、Ｃ３（ｚ−１）はモデルマッチング手法による補償器であり、図７に示すように、車速指令値Ｖｓｐｒを入力とし実車速Ｖｓｐを出力とした場合の制御対象の応答特性を、予め定めた一次遅れとむだ時間要素を持つ規範モデルＨ（ｚ−１）の特性に一致させる。
【００１９】
制御対象の伝達特性は、パワートレインの遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。駆動力指令値を入力とし実車速を出力とする制御対象のパルス伝達関数Ｐ（ｚ−１）は、次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ−１）とむだ時間要素Ｐ２（ｚ−１）（＝ｚ−ｎ）の積で表わすことができる。
【数１】
Ｐ１（ｚ−１）＝Ｔ・ｚ−１／｛Ｍ・（１−ｚ−１）｝
ここで、Ｔはサンプル周期（この実施形態では１０ｍｓｅｃ）、Ｍは平均車重である。
【００２０】
このとき、補償器Ｃ１（ｚ−１）は次式で表わされる。
【数２】
Ｃ１（ｚ−１）＝（１−γ）・ｚ−１／（１−γ・ｚ−１），
γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔｂ）
すなわち、補償器Ｃ１（ｚ−１）は時定数Ｔｂのローパスフィルタである。
【００２１】
さらに、補償器Ｃ２（ｚ−１）はＣ１／Ｐ１として次式で表わされる。
【数３】
Ｃ２（ｚ−１）＝Ｍ・（１−γ）・（１−ｚ−１）／｛Ｔ・（１−γ・ｚ−１）｝
なお、補償器Ｃ２は、車両モデルの逆系にローパスフィルタをかけたものであり、この補償器Ｃ２に実車速Ｖｓｐを入力することによって実車速Ｖｓｐに応じた駆動力、すなわちパワートレインの駆動力から走行抵抗などの外乱を差し引いた駆動力を逆算することができる。
【００２２】
また、制御対象のむだ時間を無視して、規範モデルＨ（ｚ−１）を時定数Ｔａの１次ローパスフィルタとすると、補償器Ｃ３は次のような定数となる。
【数４】
Ｃ３＝Ｋ＝｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔａ）｝・Ｍ／Ｔ
【００２３】
次に、モデルマッチング補償器Ｃ３（ｚ−１）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖｓｐから車速指令値Ｖｓｐｒまで加速するための駆動力指令値ｙ４を求める。データｙ（ｋ）は今回のサンプリング時点における駆動力、データｙ（ｋ−１）は１サンプリング周期前の駆動力を表わすものとすると、
【数５】
ｙ４（ｋ）＝Ｋ・｛Ｖｓｐｒ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ）｝
【００２４】
また、図５に示す外乱推定器の一部のロバスト補償器Ｃ２（ｚ−１）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖｓｐに応じた駆動力、すなわちパワートレインの駆動力から走行抵抗などの外乱を差し引いた駆動力ｙ３を逆算する。
【数６】
ｙ３（ｋ）＝γ・ｙ３（ｋ−１）＋（１−γ）・Ｍ・｛Ｖｓｐ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ−１）｝／Ｔ
【００２５】
目標駆動力ｙ４を走行抵抗推定値Ｆｒで補正して最終目標駆動力ｙ１（ｋ）を求める。上述したように、駆動力ｙ３（ｋ）は実車速Ｖｓｐに応じた駆動力、すなわちパワートレインの駆動力から走行抵抗などの外乱を差し引いた駆動力である。一方、補償器Ｃ１はローパスフィルターであるから、駆動力ｙ２（ｋ）はリミッター処理後の目標駆動力ｙ５をローパスフィルター処理した駆動力である。この駆動力ｙ２（ｋ）にｚ−２を乗じた駆動力ｙ２（ｋ−２）は駆動力ｙ２（ｋ）の２サンプリング周期前の値であり、パワートレインの遅れ（むだ時間）を考慮したパワートレインの現在の実駆動力と見なすことができる。したがって、現在のパワートレインの駆動力ｙ２（ｋ−２）から、走行抵抗などの外乱を差し引いた実車速分の駆動力ｙ３（ｋ）を減じれば、走行抵抗などの外乱を推定することができる。さらに、目標駆動力ｙ４（ｋ）を走行抵抗推定値Ｆｒで補正し、外乱混入による駆動力不足を補償するための最終目標駆動力ｙ１（ｋ）を求める。
【数７】
【００２６】
次に、最終目標駆動力ｙ１を上下限値以内に制限する。まず、スロットル全開時および全閉時のエンジントルクをエンジン回転速度ごとに測定したデータテーブルを用いて、現在のエンジン回転速度Ｎｅに対応する最大エンジントルクＴｅｍａｘと最小エンジントルクＴｅｍｉｎを求める。さらに、最大エンジントルクＴｅｍａｘと最小エンジントルクＴｅｍｉｎから、次式により最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆動力Ｆｍｉｎを求める。
【数８】
Ｆｍａｘ＝Ｔｅｍａｘ・Ｇｍａｘ・Ｇｆ／Ｒｔ，
Ｆｍｉｎ＝Ｔｅｍｉｎ・Ｇｍａｘ・Ｇｆ／Ｒｔ
ここで、Ｇｍａｘは無段変速機１０の最大変速比、Ｇｆはファイナルギア比、Ｒｔは車輪の有効半径である。
【００２７】
最終目標駆動力ｙ１（ｋ）を最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆動力Ｆｍｉｎ以内に制限して駆動力ｙ５（ｋ）を求める。
【数９】
ｙ１（ｋ）≧Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍａｘ，
ｙ１（ｋ）≦Ｆｍｉｎの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍｉｎ，
Ｆｍｉｎ＜ｙ１（ｋ）＜Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝ｙ１（ｋ）
【００２８】
また、外乱推定器の一部であるローパスフィルタとしての補償器Ｃ１（ｚ−１）に相当する部分の演算を行なう。
【数１０】
ｙ２（ｋ）＝γ・ｙ２（ｋ−１）＋（１−γ）・ｙ５（ｋ−１）
【００２９】
最後に、最終目標駆動力（駆動力指令値）ｙ１（ｋ）に基づいて車輪の有効半径Ｒｔにより車軸トルク指令値Ｔｏｒを演算する。
【数１１】
Ｔｏｒ＝ｙ１・Ｒｔ
【００３０】
ふたたび図４に戻って自動車速制御の説明を続ける。
ステップ９において、車軸トルク指令値Ｔｏｒの符号を確認し、０または正であればステップ１０へ進み、負であればステップ１１へ進む。ステップ１０では、正の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成し且つ最適燃費を実現するエンジンの運転点を求める。まず、次式により出力指令値Ｌを算出する。
【数１２】
Ｌ＝Ｔｏｒ・Ｖｓｐｒ／Ｒｔ または Ｌ＝ｙ１・Ｖｓｐｒ
次に、図８に示すようなエンジン特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を用いて、出力指令値Ｌ（正値）を達成しつつ燃料消費が最低となる運転点、すなわち等出力線と等燃費線との接点を連ねた最適燃費運転線上にある点を検索する。実際には、出力値（正値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と最適燃費運転線との交点で決まるエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを予めマップに記憶しておき、出力指令値Ｌ（正値）に対応する値を表引き演算する。
【００３１】
ステップ１１では、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒを、燃料カットせずにスロットル全閉状態で達成するエンジン運転点を求める。まず、次式により出力指令値Ｌを算出する。
【数１３】
Ｌ＝Ｔｏｒ・Ｖｓｐｒ／Ｒｔ または Ｌ＝ｙ１・Ｖｓｐｒ
次に、図９に示すようなエンジン特性図（等出力線、燃料カット禁止かつスロットル全閉時のエンジントルク線）を用いて、出力指令値Ｌ（負値）を燃料カットせずにスロットル全閉状態で達成するエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と燃料カット禁止かつスロットル全閉時のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを予めマップに記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応する値を表引き演算する。
【００３２】
なお、自動車速制御中でない場合は、図９に破線で示すスロットル全閉かつ燃料カット状態の特性線に沿って運転される。
【００３３】
ステップ１２では、無段変速機１０が取り得る変速比範囲やエンジンなどで決まるエンジン回転速度制限をエンジン回転速度指令値Ｎｅｒに施す。続くステップ１３で、変速比指令値Ｇｃｖｔとエンジントルク指令値Ｔｅｒを求める。ファイナル減速比をＧｆとし、タイヤの有効半径をＲｔとすると、
【数１４】
Ｇｃｖｔ＝Ｎｅｒ・Ｒｔ／Ｖｓｐ／Ｇｆ，
Ｔｅｒ＝Ｔｏｒ／Ｇｃｖｔ／Ｇｆ
ステップ１４では、エンジントルクコントローラー１３へエンジントルク指令値Ｔｅｒと燃料カット禁止フラグを送信し、変速機コントローラー１４へ変速比指令値Ｇｃｖｔを送信して処理を終了する。
【００３４】
図１０により、車速指令値Ｖｓｐｒに実車速Ｖｓｐを一致させるための車軸トルク指令値Ｔｏｒを、エンジントルク指令値Ｔｅｒと変速比指令値Ｇｃｖｔとに分配する方法を改めて説明する。
車軸トルク指令値Ｔｏｒが正値の場合には、等出力線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６とエンジン最適燃費運転線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを決定することによって、エンジン最適燃費運転線に沿って運転することができる。また、変速比をそれ以上シフトアップできなくなった場合には、その時のエンジン回転速度でリミットされるので、最適燃費運転線に沿った運転ができなくなり、車軸トルク指令値Ｔｏｒだけが達成される。
【００３５】
さらに、車軸トルク指令値Ｔｏｒが負値の場合には、等出力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と全閉時エンジントルク線（スロットル開度全閉かつ燃料カット禁止状態）との交点からエンジン回転速度指令値Ｎｅｒを決定することによって、エンジン制御コントローラー側で燃料カットを禁止していても、負値の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成できる。つまり、燃料カットしなくても、吸入空気量をスロットル全閉相当に絞ってエンジン回転速度を上げれば、十分なエンジンブレーキ力を発生させることが可能であるから、無段変速機１０の変速比をシフトダウンさせて負値の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成する。
【００３６】
このように、エンジンの燃料カットを常に禁止しても、エンジントルクと無段変速機の変速比を操作することによって、必要とする正負の車軸トルク指令値を連続的に達成できる。したがって、自動車速制御中に特に問題となるエンジン燃料カット・リカバーのトルク段差に起因した車速ハンチングを防止できる。
【００３７】
−発明の一実施の形態の変形例−
上記実施の形態の変形例を、上記実施の形態との相違点を中心に説明する。
図４のステップ１１において、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒからまず出力指令値Ｌを算出する。
【数１５】
Ｌ＝Ｔｏｒ・Ｖｓｐｒ／Ｒｔ
出力指令値Ｌが所定値Ｌ３より大きい場合には、上記実施の形態と同様に図１１に示すエンジン運転制約条件Ａ（スロットル開度全閉、かつ燃料カット禁止状態）のもとで、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成するエンジントルク指令値と変速比指令値を算出する。つまり、図１１のＡ線と等出力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３との交点からエンジン運転点を一意に決定する。
【００３８】
また、出力指令値Ｌが所定値Ｌ３より小さい場合には、エンジン運転制約条件Ｂ（スロットル開度全閉、かつ燃料カット状態）のもとで、負の車軸トルク指令値Ｔｏｒを達成するエンジントルク指令値と変速比指令値を算出する。つまり、図１１のＢ線と等出力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３との交点からエンジン運転点を一意に決定する。
【００３９】
この変形例によれば、出力（駆動力×車速）を常に連続的に制御できるので、たとえ燃料カット・リカバーが一時的に発生しても、定常的な車速ハンチングは発生しない。さらに、燃料カット領域をできるだけ広げることが可能となり、燃費がよくなる。
【００４０】
以上の一実施形態の構成において、セットスイッチ１、アクセラレートスイッチ２およびコーストスイッチ３が指令値設定手段を、車速センサー７が車速検出手段を、車速コントローラー１２が駆動力演算手段、出力演算手段、回転速度演算手段および変速比演算手段を、エンジントルクコントローラー１３がエンジン制御手段を、変速比コントローラー１４が変速機制御手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】理想空燃比状態と希薄燃焼用空燃比状態とのエンジンの運転点の切り換えを示す図である。
【図３】低回転用カムと高回転用カムとのエンジンの運転点の切り換えを示す図である。
【図４】車速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】車速制御を示すブロック図である。
【図６】エンジン非線形定常特性マップを示す図である。
【図７】制御対象の規範モデルを示すブロック図である。
【図８】正の出力指令値に対するエンジン特性図である。
【図９】負の出力指令値に対するエンジン特性図である。
【図１０】車軸トルク指令値をエンジントルク指令値と変速比指令値とに分配する方法を説明するための図である。
【図１１】一実施の形態の変形例の車軸トルク指令値をエンジントルク指令値と変速比指令値とに分配する方法を説明するための図である。
【図１２】従来の車速制御装置の構成を説明するための図である。
【図１３】フューエルカット／リカバーによりエンジンの運転点の切り換えを示す図である。
【図１４】フューエルカット／リカバーによりエンジンの運転点を切り換えた時に発生するエンジントルクの段差波形を示す図である。
【図１５】従来の車速制御装置におけるフューエルカット／リカバー時の車速ハンチングを示す図である。
【符号の説明】
１ セットスイッチ
２ アクセラレートスイッチ
３ コーストスイッチ
４ キャンセルスイッチ
５ ブレーキスイッチ
６ クランク角センサー
７ 車速センサー
８ アクセルセンサー
９ 希薄燃焼型エンジン
９ａ スロットルアクチュエータ
９ｂ インジェクター
９ｃ 点火プラグ
１０ ベルト式無段変速機
１１ トルクコンバーター
１２ 車速制御コントローラー
１３ エンジントルクコントローラー
１４ 変速比コントローラー
Claims (3)
- 車速指令値を設定する指令値設定手段と、
実車速を検出する車速検出手段と、
前記車速指令値に前記実車速を一致させるための駆動力指令値を演算する駆動力演算手段と、
前記駆動力指令値と前記車速指令値とに基づいてエンジンの出力指令値を演算する出力演算手段と、
前記駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて前記出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する回転速度演算手段と、
前記エンジン回転速度指令値を実現するための無段変速機の変速比指令値を演算する変速比演算手段と、
前記駆動力指令値が負の場合にスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とするエンジン制御手段と、
前記駆動力指令値が負の場合に前記変速比指令値にしたがって無段変速機を制御する変速機制御手段とを備えることを特徴とする車速制御装置。 - 請求項１に記載の車速制御装置において、
前記回転速度演算手段は、前記駆動力指令値が負の場合に、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて前記出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する第１の演算と、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて前記出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算する第２の演算とを前記出力指令値に応じて切り換え、
前記エンジン制御手段は、前記駆動力指令値が負の場合に、前記回転速度演算手段で前記第１の演算が行われたときはスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、前記回転速度演算手段で前記第２の演算が行われたときはスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とすることを特徴とする車速制御装置。 - 請求項２に記載の車速制御装置において、
前記回転速度演算手段は、前記出力指令値が所定値以上の場合は、スロットル全閉且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて前記出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、前記出力指令値が所定値より小さい場合は、スロットル全閉且つ燃料カット状態におけるエンジントルク、エンジン回転速度およびエンジン出力の関係を示す特性図に基づいて前記出力指令値に対応するエンジン回転速度指令値を演算し、
前記エンジン制御手段は、前記出力指令値が所定値以上の場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態とし、前記出力指令値が所定値より小さい場合はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態とすることを特徴とする車速制御装置。
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