JP3663972B2

JP3663972B2 - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP3663972B2
Application number: JP11840599A
Authority: JP
Inventors: 泰志伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP2000310326A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行制御装置、特に、動力源及び無段変速機を搭載する車両において、アクセルのＯＦＦ操作後、無段変速機の変速比を減速側に移行する時の車両や動力源の挙動の急変による違和感を解消する車両の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から変速機の変速比を連続的に制御することのできる無段変速機（以下、ＣＶＴ−Continuously Variable Transmission−という）を搭載する車両がある。このＣＶＴは、スムーズな変速動作が行えるため、アクセルがＯＦＦされ運転者の加速意志が無い状態においては、動力源であるエンジン側と駆動輪側（ＣＶＴのインプット軸）とをクラッチ等で接続した状態でもＣＶＴの変速比を順次最減速変速比（Ｌｏ）側に変化させることにより車両のスムーズな走行を継続することが可能になる。この時、エンジン側は駆動輪側に対して従動状態になるので、車速を徐々に低下させる、いわゆるエンジンブレーキ力が作用する状態になる。
【０００３】
また、ＣＶＴのスムーズな変速動作は、エンジンの特性を十分に活かし、排気ガスや燃費の改善を行うこともできる。この燃費の改善は、例えば、車両の減速走行時に、エンジンの回転数が予め定められたフューエルカット下限回転数を下回るまで、そのエンジンに供給すべき燃料を遮断するフューエルカット装置により実施することができる。このような車両においては、エンジンの出力を必要としない減速走行時に燃料が消費されないため車両の走行燃費を改善することができる。この走行燃費の改善効果はフューエルカット範囲が増大される程大きくなるため、前記フューエルカット下限回転数を可及的に低く設定することが望まれる。これを実現するために例えば、エンジンに供給される燃料が遮断されている間は、エンジンと駆動輪との間で動力の機械的な接続及び切断動作を行うロックアップクラッチを接続（係合）状態として車両の走行力をロックアップクラッチを介してエンジンに伝達することによりエンジンを回転させる。この時、ＣＶＴを搭載した車両であれば、車速が減少し続けた場合でも変速比を容易にＬｏ側に変化させることが可能なので、エンジンの回転数をある程度の期間フューエルカット下限回転数に維持することが可能になり、フューエルカット可能な実質的な期間を増大させて燃費向上を図ることができる。さらに、特開平９−３１５１８６号公報には、アクセルＯＦＦ時にエンジンの目標回転数を上昇補正することで、その目標エンジン回転数になるようにＣＶＴの変速比が減速側（増大側）に強制的に補正されるようにして、エンジン回転数を可及的に長い時間、フューエルカット領域に含まれるようにして、更なる燃費改善を可能にする構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように燃費向上のための制御を行うと、運転者がアクセルをＯＦＦ操作したにも関わらず、エンジン回転数が急激に上昇する。そして、エンジン回転数表示メータを有する車両ではメータの指針が急激に変化し、それに伴ってエンジン音が急激に増大して、運転者に大きな違和感を与えてしまうという問題が生じる。また、前述したように、エンジンブレーキ力は、減速比とエンジンフリクションの積で示すことができるが、エンジンフリクションはエンジン回転数が増大するほど大きくなるので、アクセルのＯＦＦ操作時にエンジンブレーキ力が増大し過ぎて過大な減速によるショック（前方にのめる）が生じて車両の乗り心地が低下してしまうという問題が発生する。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ＣＶＴ搭載車でアクセルのＯＦＦ時にＣＶＴの減速比を減速側に補正制御する車両において、制御開始時のエンジン音や減速ショック等による違和感を解消することのできる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、動力源と、前記動力源と駆動輪との間に配置されて変速比を連続的に変更可能な無段変速機と、を含み、前記動力源側と駆動輪側がクラッチを介して接続された状態でアクセルがＯＦＦされることにより前記動力源側が駆動輪側に対して従動状態になる車両の走行制御装置において、前記アクセルＯＦＦ後、前記無段変速機の変速比を減速側に移行させる時に、前記クラッチをスリップさせて無段変速機側の回転数より動力源側の回転数を低下させることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、クラッチのスリップにより無段変速機側の回転数より動力源側の回転数を低下させているので、アクセルのＯＦＦ操作時にエンジン回転数の上昇を抑制できる。その結果、エンジン音や回転数表示メータの指針が急激に変化することが防止可能になり、運転者に違和感を与えないようにすることができる。また、クラッチをスリップさせることによりエンジンブレーキ力の過剰発生を回避することが可能になり車両の乗り心地を損ねることを防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【０００９】
図１には、本発明の実施形態に係る車両の構成概念図が示されている。この実施形態で対象とする車両は、動力源としてエンジン１０を使用し、当該エンジン１０と駆動輪（不図示）との間に無段変速機（ＣＶＴ）１２が配置されたものである。図１において、エンジン１０のクランク軸１０ａは、前後進切換機構１４及びロックアップクラッチ（クラッチ）１６を有するトルクコンバータ１８を介して、ベルト式のＣＶＴ１２の入力軸１２ａと連結されている。また、ＣＶＴ１２の出力軸１２ｂは、図示しない差動歯車装置等を介して車両の駆動輪と連結されている。そして、前記ロックアップクラッチ１６が機械的に接続（係合）状態になることによって、エンジン１０の回転力を駆動輪に伝達したり、駆動輪の回転力をエンジン１０に伝達することができる。また、ロックアップクラッチ１６が切断（係合解除）状態になることで、エンジン１０側と駆動輪（ＣＶＴ１２）側とが独立（トルクコンバータ１８により流体接続はされてる）になり、エンジン１０は駆動輪側の必要以上の負荷を受けることなく自律駆動可能になり、例えばアイドリング回転を維持することが可能になる。
【００１０】
図１に示すＣＶＴ１２は、可動回転体２０ａと固定回転体２０ｂで構成される一対の可変プーリ２０の溝幅を油圧によって変化させて、これらの可変プーリ２０に対するベルト２２の巻き掛け半径を、その張力が一定に維持されるように変化させることにより変速比を変えるものであり、溝幅の変化速度が変速速度となる。従って、各可変プーリ２０における可動シーブを駆動するアクチュエータ２４に給排する油圧制御により、変速速度を任意に制御することができる。この他、ＣＶＴとしてはトロイダル面を備えた一対のディスクの間にパワーローラを挟み込み、そのパワーローラを傾動させてディスクとの接触点の半径を変化させて変速を行うトロイダル式のものを用いることもできる。
【００１１】
また、前記トルクコンバータ１８は、基本的には、車両が停止している状態であってもエンジン１０を断続的に動作させるようにするためのものである。なお、前後進切換機構１４は、エンジン１０の回転方向が一方向に限定されており、かつＣＶＴ１２が反転動作機構を備えていないために設けられたものであり、遊星歯車機構を主体とした機構やリバースギア及び同期連結機構を備えた機構等を採用することができる。
【００１２】
入力軸１２ａ及び出力軸１２ｂの回転速度を検出するために、それぞれ回転速度センサ２６及び２８が設けられている。これら回転速度センサ２６，２８は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置（以下ＥＣＵという）３０に接続されており、当該ＥＣＵ３０は、回転速度センサ２６，２８の検出信号に基づいてＣＶＴ１２の変速比を算出する。
【００１３】
また、エンジン１０の吸気配管には、吸入空気量を検知する空気量センサ３２が設けられ、クランク軸１０ａ近傍にはエンジン回転速度を検知するための回転センサ３４が設けられている。ＥＣＵ３０は、空気量センサ３２の検出した吸入空気量や回転センサ３４の検出したエンジン回転速度に応じて燃料噴射量、点火時期を最適に制御する。
【００１４】
他方、アクセルペダル３６近傍には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ３８が設けられており、検出結果をＥＣＵ３０に提供している。ＥＣＵ３０は、このアクセルセンサ３８の検出したアクセル開度、回転速度センサ２８の検出した車速及び回転速度センサ３４の検出したエンジン回転速度により、例えば燃費が最良となるように、スロットルアクチュエータ４０を通じて吸入空気量を制御する。
【００１５】
また、運転席の近傍に設けられたシフトレバー４２には、その操作位置を検出するためのシフトセンサ４４が設けられており、ＥＣＵ３０は、このシフトセンサ４４の検出したドライブレンジ等の情報や車速、アクセル開度等の情報により、ロックアップクラッチ１６の動作やＣＶＴ１２の変速比を制御する。
【００１６】
さらに、ブレーキペダル４６の近傍にはブレーキペダルの操作量や操作速度を検出するブレーキペダルセンサ４８が設けられている。このブレーキペダルセンサ４８は、ブレーキペダルブラケット部に配置され、ブレーキペダルの踏み込み量に比例した電圧をＥＣＵ３０に提供する。
【００１７】
前記ＥＣＵ３０には、さらにフューエルカット装置（コンピュータ）５０が接続されている。このフューエルカット装置５０は、車両の減速走行時にロックアップクラッチ１６を用いて、駆動輪の駆動により回転しているＣＶＴ１２とエンジン１０とを機械的に接続しつつ所定の車両走行状態まで前記エンジン１０に供給する燃料の遮断を行うものである。ここで、前記車両走行状態とは、例えば、予め設定されたフューエルカット下限値（例えば、エンジンの回転数で決める場合５００ｒｐｍ、車速で決める場合、１５ｋｍ／ｈ等）である。このように、フューエルカット装置５０はエンジン１０の出力を必要としない減速走行時に燃料を消費しないようにすることにより、車両の走行燃費の改善を行うものである。なお、前記ＥＣＵ３０は、できるだけフューエルカット可能期間を長くするため、エンジン回転数を所定値以上に維持するようにアクセルペダル３６のＯＦＦ操作時にＣＶＴ１２の減速比を連続的に大きくする（Ｌｏ側にシフトする）制御を行っている。また、フューエルカット装置５０は、エンジン１０の状態がフューエルカット下限値以下になった場合には、前記ロックアップクラッチ１６を切断（解放）し、駆動輪に対してエンジン１０をフリーの状態（トルクコンバータ１８の流体のみで接続された状態）にすると共に、エンジン１０に対する燃料の噴射を再開しエンジン１０を自律駆動させてアイドリング回転を維持するようにしている。そして、アクセルペダル３６が踏み込まれた際には、ＥＣＵ３０はエンジン１０の出力を増加すると共に再びロックアップクラッチ１６を接続してエンジン１０の出力をＣＶＴ１２を介して駆動輪側に伝達して車両の加速を行う。
【００１８】
更に前記ＥＣＵ３０には補機である空気調和装置（以下、エアコンという）５２等が接続され、その駆動制御を行っている。エアコン５２のコンプレッサ等はエンジン１０によって駆動されている。なお、図１においては、ＥＣＵ３０、フューエルカット装置５０を別々の構成として示しているが、単一のＥＣＵで構成してもよい。
【００１９】
本実施形態の特徴的事項は、アクセルペダル操作ＯＦＦにより、エンジン１０側が車輪側に対して従動状態になる場合に、エンジン１０側とＣＶＴ１２側とを機械的に接続するロックアップクラッチ１６をスリップさせて、エンジン１０の回転数の急激な増加を回避し、エンジン音や回転数表示メータの不自然な変化や過剰なエンジンブレーキ力の発生を防止するところである。
【００２０】
図２には、本実施形態の車両の走行制御装置の制御を説明するフローチャートが示され、図３（ａ）には、車速とエンジン１０及びＣＶＴ１２の回転数との関係が示され、図３（ｂ）には、エンジンブレーキ力の変化が示されている。
【００２１】
図１において、ＥＣＵ３０は、車両の走行中、所定時間（Δｔ）毎（例えば、１６ｍｓ毎）にアクセルペダル３６がＯＦＦされているか否かをアクセルセンサ３８等からの信号に基づき判断する（Ｓ２００）。そして、アクセルペダル３６がＯＦＦでない場合、つまり、運転者は車両を加速、または現状速度維持を行おうとしてアクセルペダル３６をＯＮしている場合、ＥＣＵ３０は出力軸１２ｂに配置された回転速度センサ２８等により得られる車両の現在車速と、アクセルセンサ３８から得られるアクセル開度に基づいてエンジン１０の目標回転数を取得（補間）する（Ｓ２０１）。そして、ＥＣＵ３０は、車速＞ロックアップＯＦＦ車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）か否かの判断を行い（Ｓ２０２）、もし、車速＞ロックアップＯＦＦ車速の場合、ロックアップクラッチ１６の接続を継続するロックアップＯＮモード（完全係合）を実行し（Ｓ２０３）、エンジン１０の駆動力をロックアップクラッチ１６を介して機械的にＣＶＴ１２に伝達し、エンジン１０の駆動状態に応じた車両の走行制御を行う。この時、ＥＣＵ３０は必要な燃料の噴射量やスロットルアクチュエータ４０の開度を算出し、例えば燃費が最良になるような吸入空気量の制御を行う。また、エンジン１０の目標回転数は、例えば、縦軸にエンジン回転数、横軸に各アクセル開度毎の速度を示すマップ（不図示）等を用いることによって容易に決めることができる。
【００２２】
一方、（Ｓ２０２）で、車速＞ロックアップＯＦＦ車速でない場合、すなわち、車速が十分に低下してしまっている場合、ロックアップクラッチ１６を切断してエンジン１０側とＣＶＴ１２側との接続を断ちエンジン１０をフリー状態にするロックアップＯＦＦモードを実行し（Ｓ２０４）、エンジン１０をアイドリング状態にして、当該エンジン１０の駆動を維持し、再加速要求等に備える。
【００２３】
一方、ＥＣＵ３０は、（Ｓ２００）でアクセルペダル３６がＯＦＦされていると判断した場合、つまり、運転者は加速や現状速度の維持を希望するのではなく、エンジン１０を駆動輪（ＣＶＴ１２）側によって従動させる惰行走行を行うことを希望していると判断した場合、図３（ａ）の曲線ａ1に示すように、ＥＣＵ３０は、ＣＶＴ１２のインプット側（入力軸１２ａ側）の目標回転数を取得（補間）する（Ｓ２０５）。この場合、ＥＣＵ３０は、アクセルペダル３６のＯＦＦ操作と同時に、ＣＶＴ１２のインプット側の回転数が高くなるようにＣＶＴ１２の減速比を減速側にシフトさせる。アクセルペダル３６のＯＦＦ操作時にＣＶＴ１２の減速比を減速側に予めシフトさせることにより、車両の減速が進んだ時（車両に対する操作を何ら行わないとき）に急速にＣＶＴ１２の減速比が減速側に移行してエンジンブレーキ力が急増することを防止することができる。
【００２４】
ところで、この時、ロックアップクラッチ１６が係合状態でありエンジン１０が駆動輪側に直結されたＣＶＴ１２によって完全従動状態になっていると、アクセルペダル３６のＯＦＦ操作と同時に、エンジン１０の回転数が急上昇して、エンジン音が突然大きくなると共に、エンジン回転数の上昇で増加するエンジン１０のフリクションが急上昇して過剰なエンジンブレーキ力が発生してしまう。そこで、ＥＣＵ３０は、現在車速が車速＞ロックアップＯＦＦ車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）か否かの判断を行い（Ｓ２０６）、もし、車速＞ロックアップＯＦＦ車速の場合、図３（ａ）の曲線ａ2に示すようにロックアップクラッチ１６をスリップさせてＣＶＴ１２の回転数が上昇してもエンジン１０の回転数が上昇しないように（エンジン１０がＣＶＴ１２によって従動される力を抑制する）、目標ロックアップスリップ率を目標スリップ率マップ（不図示）から取得（補間）する（Ｓ２０７）。ロックアップクラッチ１６のスリップ率を変化させる手段としては、例えば、エンジン１０側の回転数とＣＶＴ１２側の回転数の差分が所定値になるようにロックアップクラッチ１６を付勢制御する油圧コントローラをフィードバック制御することにより行うことができる。前記スリップ率（差分）は、車種等によって適宜選択可能であるが、例えば、５〜２０％程度が好ましい。
【００２５】
ロックアップクラッチ１６をスリップさせることにより図３（ａ）に示すように、ＣＶＴ１２のインプット側回転数が急上昇してもエンジン１０側の回転数が急上昇することはなく、アクセルペダル３６のＯＦＦ操作時にエンジン音が大きくなったり、エンジン回転数の表示メータの指針が急変動することが防止され、運転者に違和感を与えることがなくなる。また、アクセルペダル３６のＯＦＦ操作を行ってもエンジン１０の回転数が上昇しないので、エンジン１０のフリクションが上昇することなく、図３（ｂ）にラインｂで示すようにエンジンブレーキ力の過剰な発生を防止することが可能になり、アクセルペダル３６のＯＦＦ操作時の急減速等によるショックを防止することが可能になる。なお、ＣＶＴ１２の変速比はアクセルペダル３６のＯＦＦ操作時に回転数を上昇させることにより減速側にシフトしているので、車速が低下しても急激に減速側に移行することがなく、アクセルペダル３６のＯＦＦ後時間が経過してからエンジンブレーキ力が急激に増加することがなくなる。従って、不自然な減速加速力が発生しないので、運転者に違和感を与えることが無くなる。その後、ＥＣＵ３０は、（Ｓ２０７）で取得した目標スリップ率になったか否かの判断を行い（Ｓ２０８）、目標スリップ率に到達するまでロックアップスリップモードを継続する（Ｓ２０９）。また、目標スリップ率に到達した場合には、（Ｓ２０３）に移行して、必要以上にエンジン１０の回転数が低下して、例えばエンジンストップに至ることを防止するためロックアップＯＮモード（完全係合；スリップ＝０）を実行する。
【００２６】
一方、（Ｓ２０６）で、車速＞ロックアップＯＦＦ車速でない場合、ロックアップクラッチ１６を切断してエンジン１０側とＣＶＴ１２側との接続を断ちエンジン１０をフリー状態にするロックアップＯＦＦモードを実行し（Ｓ２０４）、エンジン１０をアイドリング状態にして再加速要求等に備える。
【００２７】
このように、ロックアップクラッチ１６のスリップ率を制御するのみで容易にアクセルペダル３６のＯＦＦ操作時のエンジン音やエンジン回転数表示メータの指針の急変動を防止して、運転者に違和感を与えないようにすることができる。さらに、エンジンブレーキ力の急増に基づく運転者の違和感や車両の乗り心地の低下を回避することができる。
【００２８】
なお、本実施形態のように減速時にロックアップクラッチ１６をスリップ制御した場合、その制御中に、アクセルペダル３６のＯＮ操作による再加速要求が行われた場合、最初の段階でロックアップクラッチ１６がスリップするため加速ショックを軽減することも可能になる。なお、比較のため上述のスリップ制御等を行わない場合（エンジン回転数＝ａ1）のエンジンブレーキ力の推移を図３（ｂ）にラインｃで示す。
【００２９】
本実施形態においては、動力源として、エンジンを搭載した車両を例にとって説明したが、駆動源として、エンジンとモータとを組み合わせた車両でも同様の制御が可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、アクセルのＯＦＦ操作時に、動力源側と無段変速機側を機械的に接続するクラッチを所定量スリップさせるので、アクセルＯＦＦ時に無段変速機の回転数を増加する必要が有る場合でも、エンジン音やエンジン回転数表示メータの指針が急変動することを抑制し、運転者の違和感を防止することができる。また、クラッチをスリップさせることにより、アクセルＯＦＦ操作時のエンジンブレーキ力の過剰な発生を防止することが可能になり、減速時のショック等を低減し車両の乗り心地の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を備える車両の概略構成を示す構成概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロックアップクラッチのスリップ率制御を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の係るエンジン回転数及びＣＶＴのインプット側回転数及びエンジンブレーキ力の変化を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０エンジン、１２無段変速機（ＣＶＴ）、１６ロックアップクラッチ、３０ＥＣＵ、３６アクセルペダル、５０フューエルカット装置。

Claims

動力源と、前記動力源と駆動輪との間に配置されて変速比を連続的に変更可能な無段変速機と、を含み、前記動力源側と駆動輪側がクラッチを介して接続された状態でアクセルがＯＦＦされることにより前記動力源側が駆動輪側に対して従動状態になる車両の走行制御装置において、
前記アクセルＯＦＦ後、前記無段変速機の変速比を減速側に移行させる時に、前記クラッチをスリップさせて無段変速機側の回転数より動力源側の回転数を低下させることを特徴とする車両の走行制御装置。