JP4792760B2 - 車両の発進制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチを有する車両の発進を制御する発進制御装置に関する。

内燃機関を搭載する車両が坂道で停止した状態から発進する時、坂道の勾配に起因する重力負荷によって、内燃機関が機関停止したり車両が後退したりする場合がある。そこで、車両の停止状態において車両の発進動作が確認されたときから所定の走行状態に至るまでの間、路面の勾配に応じて内燃機関のアイドル運転時の機関回転数を上昇させて、アイドル運転時のトルクを上昇させ機関停止等を回避する技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平６−１４６９４５号公報 特開昭６３−４５４３４号公報 特開平１０−２３６０４号公報 特開平１１−６２６７２号公報 特開平１１−３４３８８８号公報 特開２００３−２５９７７号公報

内燃機関を搭載する車両が坂道に停止した後に坂道発進を行うとき、坂道の路面勾配に起因する重力負荷によって、比較的大きな発進トルクが必要となる。そこで、発進時のアイドル回転数を増加させることでアイドル運転時の機関トルクを上昇させて機関停止を回避することが可能となる。しかし、車両が坂道発進し車両速度が一旦上昇した後は、機関停止を回避するのに必要とされる機関トルクは低下する。従って、そのような状態でなおもアイドル回転数を坂道発進時の回転数に上昇させたままでいると、車両速度が急に上昇する虞がある。そこで、車両速度の急上昇を抑制するために半クラッチを多用すると、クラッチの磨耗や車両のドラビリが悪化する虞がある。

本発明では、上記した問題に鑑み、内燃機関を搭載する車両において、坂道発進時に円滑に発進するとともに、発進直後に該車両の速度が急に上昇するのを回避することを目的とする。

本発明は、上記した課題を解決するために、車両が坂道発進をすべく半クラッチ状態となった時期と、クラッチが完全につながった状態もしくはその近くの時期とで、アイドル回転数の値を路面勾配に応じて変化させることとした。これにより、坂道発進時に必要な機関トルクを発揮させるとともに、クラッチ接続後に車両速度が急に上昇するのを回避することが可能となる。

詳細には、本発明は、内燃機関を搭載し、該内燃機関の機関出力を車両の駆動輪に伝達するクラッチを有する車両の発進制御装置であって、前記車両が置かれた路面の勾配を検出又は推定する路面勾配検出手段と、前記クラッチが切断されアイドル運転が行われているときに、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従ってアイドル回転数を当初のアイドル回転数から増大し第一アイドル回転数とする第一アイドル回転数制御手段と、前記クラッチが切断状態から接続状態とされる過程において、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従ってアイドル回転数を、前記第一アイドル回転数から、該第一アイドル回転数より低く前記当初のアイドル回転数より高い第二
アイドル回転数に変更する第二アイドル回転数制御手段と、を備えることを特徴とする車両の発進制御装置である。

内燃機関を搭載する車両が坂道の途中で停止状態となった場合、内燃機関はアイドル運転状態に置かれる。このとき、機関負荷が低いため内燃機関の機関回転数は比較的低い回転数である上記の当初のアイドル回転数となる。そして、この状態から車両が発進するとき、坂道の勾配に応じた重力負荷に打ち勝つために、内燃機関には比較的大きいトルクを発揮することが要求される。

そこで、本発明に係る車両の発進制御装置においては、先ず第一アイドル回転数制御手段によって、アイドル回転数が当初の回転数から第一アイドル回転数に引き上げられる。この第一アイドル回転数は、車両においてその後クラッチが半クラッチ状態を介して徐々につながれていく過程において、車両の置かれた路面を登るために十分な機関トルクを発揮することが可能となるアイドル回転数であり、路面勾配に基づいて決定される。従って、路面勾配が大きくなるほど内燃機関に係る重力負荷は大きくなるため、第一アイドル回転数の値も大きく設定される。

第一アイドル回転数制御手段によってアイドル回転数の引き上げが行われた後は、クラッチが切断された状態から半クラッチ状態へと移行し、徐々に内燃機関の機関出力が車両の駆動輪へと伝わっていく。このクラッチが切断状態から接続状態とされる過程において、第二アイドル回転数制御手段によってアイドル回転数が第一アイドル回転数から第二アイドル回転数に引き下げられる。この第二アイドル回転数は、上記の当初のアイドル回転数より高い回転数であって、且つクラッチの接続状態が機関出力の大部分を駆動輪に伝達する状態となったときに車両の速度が急に上昇しない程度の回転数である。更に、重力負荷によって機関停止するのを避けるべく、第二アイドル回転数は路面勾配に応じて決定される。

クラッチの接続状態が機関出力の大部分を駆動輪に伝達する状態である場合は、クラッチが切断状態から半クラッチ状態に移行した直後よりも、坂道発進に要する機関トルクは低下する。従って、第二アイドル回転数制御手段によってアイドル回転数が第一アイドル回転数から第二アイドル回転数に引き下げられても、車両の坂道発進は円滑に行われる。そして、クラッチが完全に接続された時点では、内燃機関のアイドル回転数は第二アイドル回転数であるため、車両の速度が急に上昇することを回避することが可能となる。

ここで、第二アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の制御が行われるときのクラッチの状態は、切断状態から接続状態とされる過程に置かれるが、これは単に半クラッチの状態というわけではなく、機関出力の大部分を駆動輪に伝達し得る状態である。従って、具体的には、クラッチが完全に接続状態となるその前後において、第二アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の制御が行われる。

ここで、前記第二アイドル回転数制御手段によってアイドル回転数が前記第二アイドル回転数とされた後に前記クラッチが接続状態となるのが、より好ましい。即ち、クラッチが完全に接続状態となる前に、第二アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の制御が行われる。このようにアイドル回転数が制御されることで、クラッチが完全に接続された時点でのアイドル回転数の変動が少なくなり、車両のドラビリが改善される。

上述までの車両の発進制御装置において、前記クラッチが切断状態から次第に接続状態とされる過程での前記車両速度の上昇に従って、前記内燃機関のアイドル回転数を、前記第一アイドル回転数から前記第二アイドル回転数に徐変するようにしてもよい。即ち、クラッチが半クラッチ状態にあって次第につながっていくときに、駆動輪に伝わる機関出力
が増えて車両の速度が上昇する。そこで、その車両の速度の上昇に応じて、アイドル回転数を第二アイドル回転数に向かって徐々に減少させていくことで、クラッチ接続後の車両速度の急激な変化を抑制することが可能となる。

また、上述までの車両の発進制御装置において、前記第一アイドル回転数および前記第二アイドル回転数は、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配および車両重量に基づいて決定されてもよい。坂道発進時に内燃機関に係る重力負荷は、車両の置かれる路面の勾配と車両重量とで主に決定されることを考慮して、この両者に基づいて坂道発進時に必要とされる機関トルクに関連する第一アイドル回転数と第二アイドル回転数が決定される。具体的には、路面勾配が大きくなるに従い、又は車両重量が大きくなるに従い、第一アイドル回転数と第二アイドル回転数は大きくなる傾向にある。尚、ここでいう車両重量とは、車両本体の重量に加えて、搭乗員の重量や荷物の重量が含まれるのが好ましい。

ここで、上述までの車両の発進制御装置において、前記車両とその前方に存在する他の車両との距離を検出する前車認識手段と、前記クラッチが接続状態となった後に、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従ってアイドル回転数を調整する第三アイドル回転数制御手段と、を更に備える場合、前記第二アイドル回転数制御手段によってアイドル回転数が前記第二アイドル回転数とされた後に前記前車認識手段によって検出された前記車両と前記他の車両との距離が所定距離以下であるとき、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従った前記第三アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の増加を禁止するようにしてもよい。

第二アイドル回転数制御手段によって第二アイドル回転数とされた後は、車両においてはクラッチが完全に接続された状態で坂道発進が行われている。このとき、車両の置かれる坂道の路面勾配が更に大きくなったとき、十分な機関トルクを発揮するために第三アイドル回転数制御手段によって、路面勾配に応じてアイドル回転数を上昇させるのが好ましい。しかし、車両の前方に他の車両が存在する場合、その車間距離が短いと、第三アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の上昇によって、車両が衝突する虞がある。特に、坂道においては、前方の車両の速度が急に低下する可能性もあるため、車両の衝突の可能性は高い。そこで、このような場合には、第三アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の増加を禁止することで、車両の衝突を回避する。従って、上記の所定距離とは、第三アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の増加に伴って車両が衝突する虞のある車間距離をいう。

内燃機関を搭載する車両において、坂道発進時に円滑に発進するとともに、発進直後に該車両の速度が急に上昇するのを回避することが可能となる。

ここで、本発明に係る車両の発進制御装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る発進制御装置を備えた車両１の概略図である。車両１には内燃機関２が搭載され、その出力が車両１の駆動源となり、駆動輪６が駆動される。ここで、内燃機関２からの出力の駆動輪への伝達を制御するクラッチ５が設けられている。クラッチの接続、切断は車両の操縦者によって行われる。内燃機関２には、該内燃機関２を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３が併設されている。このＥＣＵ３は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を
備えており、内燃機関２の運転条件や操縦者の要求に応じて内燃機関２の運転状態等を制御するユニットである。

車両１には、車両の傾きを検出する水平器４が搭載さえており、水平器４はＥＣＵ３と電気的に接続され、ＥＣＵ３は車両１が置かれる坂道１０での路面勾配θを検出することが可能となる。また、車両１の前方には、ミリ波レーダによる前車認識装置７が備えられ、車両１と前車との車間距離を検出する。そして、前車認識装置７とＥＣＵ３とは電気的に接続され、ＥＣＵ３は該車間距離を検出することが可能となる。更に、ＥＣＵ３はクラッチ５とも電気的に接続され、クラッチ５の接続状態、即ち切断されているか接続されているかがＥＣＵ３によって検出される。更に、車両１の車両重量を支持すべく車両１にはサスペンションが備えられており、そのサスペンションの沈み込み量がサスペンションセンサ８によって検出され、ＥＣＵ３に伝えられる。

このように構成される内燃機関２を備える車両１が坂道で停止した場合、操縦者の何らかのブレーキ操作によって車両はその位置を保っている。このとき内燃機関１はアイドル運転状態に置かれている。このような状態で、車両が坂道発進をする場合、坂道１０の路面勾配に基づく重力負荷が内燃機関１にかかるため、発進時は内燃機関１に対して高い機関出力の発揮が要求される。一方で、停止した車両１が徐々に動きだした直後には、車両の１の慣性力も手伝って、発進時ほど大きな機関出力は必要なくなり、仮に高い機関出力を継続して駆動輪６に伝え続けると車両１の車速が過度に高くなる虞がある。

そこで、良好な坂道発進を行うために、図２示す坂道発進制御が行われる。以下に、坂道発進制御について説明する。尚、本実施例における坂道発進制御は、ＥＣＵ３によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンであるが、一部に車両１の操縦者による処理が含まれている。また、坂道発進時の内燃機関２の機関回転数の推移を、図４に示す。

Ｓ１０１では、車両１を坂道１０上で車両停止させる。このとき、内燃機関２ではアイドル運転が行われており、そのアイドル回転数は図４に示す初期アイドル回転数であり、本実施例においては具体的には７５０ｒｐｍとする。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、クラッチ５が操縦者によって切断されたか否かが判定される。このクラッチ切断動作の検出は、その後のシフト変更（通常であれば発進時の一速ギアへの変更）、半クラッチ状態での発進とつながる一連の発進動作を予見するための動作である。即ち、操縦者によるクラッチ切断を以て、車両１が発進すると判定するのである。クラッチ５が切断されたと判定された場合、即ち車両１が発進すると予見された場合、Ｓ１０３へ進む。一方で、クラッチ５が切断されていないと判定された場合、即ち車両１が発進するとは予見されない場合、アイドル運転を継続すべくＳ１０１以降の処理が再び行われる。

Ｓ１０３では、車両１の坂道発進の準備をすべく、内燃機関２のアイドル回転数が第一アイドル回転数に設定される。ここで、第一アイドル回転数の決定は、図３（ａ）および（ｃ）に示すマップに従う。図３（ａ）のマップは、水平器４によって検出される坂道１０の路面勾配θをパラメータとして、第一アイドル回転数を算出するマップである。ここで、マップ中の係数αは、車両重量を第一アイドル回転数および後述する第二アイドル回転数に反映させるための係数であり、車両重量が大きくなるに従い坂道発進時に内燃機関２にかかる重力負荷が大きくなることを鑑みたものである。そして、図３（ｃ）のマップが、車両重量をパラメータとして係数αを算出するマップである。尚、車両重量はサスペンションセンサ８から出力されるサスペンションの沈み込み量から算出され、その初期値（操縦者の重量を除く車体本体の重量）は１５００ｋｇとする。

図３（ａ）および（ｃ）に示すマップより、路面勾配の値が負の値であるとき、即ち路面が上り坂であるときはアイドル回転数は７５０ｒｐｍに維持され、路面勾配θの増加とともに第一アイドル回転数は増大され、且つ車両重量の増加とともに第一アイドル回転数は増大される。尚、この第一アイドル回転数に設定された時点が、図４における時間ｔ１である。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、クラッチ５が半クラッチ状態に置かれ、内燃機関２の機関出力が駆動輪６に伝達され始める。これにより、車両１の車速が徐々に増加していく。尚、この半クラッチが開始された時点が、図４における時間ｔ２である。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、車両１の車速が所定速度Ｖ１以上であるか否かが判定される。所定速度Ｖ１とは、車両１の車速が上昇し、坂道発進開始直後の最も大きな重力負荷が内燃機関２にかかる状態を脱し、アイドル回転数を低減させても内燃機関２が機関停止する虞の低いと考えられる車速である。尚、車両１の車速は、内燃機関２の機関回転数とギア比等から算出される。車両１の車速が所定速度Ｖ１以上であると判定される場合Ｓ１０６へ進み、車両１の車速が所定速度Ｖ１以上ではないと判定される場合、車速の上昇が継続され再びＳ１０５の処理が行われる。

Ｓ１０６では、内燃機関２のアイドル回転数を第一アイドル回転数から第二アイドル回転数に向けて徐々に変化させていく。この第二アイドル回転数の決定は、図３（ｂ）および（ｃ）に示すマップに従う。図３（ｂ）のマップは、水平器４によって検出される坂道１０の路面勾配θをパラメータとして、第二アイドル回転数を算出するマップである。第二アイドル回転数は、車両１の坂道発進時において、第一アイドル回転数より低い回転数であって、初期アイドル回転数以上の回転数である。

図３（ｂ）および（ｃ）に示すマップより、路面勾配の値が負の値であるとき、即ち路面が上り坂であるときはアイドル回転数は７５０ｒｐｍとされ、路面勾配の増加とともに第二アイドル回転数は増大され、且つ車両重量の増加とともに第二アイドル回転数は増大される。尚、この第二アイドル回転数に向けてアイドル回転数の変動が開始された時点が、図４における時間ｔ３である。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、内燃機関２のアイドル回転数が第二アイドル回転数に設定される。尚、この第二アイドル回転数への設定が行われた時点が、図４における時間ｔ４である。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。

Ｓ１０８では、クラッチ５の接続状態が完全に接続された状態とされる。従って、本実施例においては、クラッチ５の完全接続は、内燃機関２のアイドル回転数が第二アイドル回転数に設定された後となる。これにより、車両１の坂道発進の初期動作が終了し、内燃機関２の機関出力によって車両１が坂道１０を上る。尚、このクラッチ５が完全接続された時点が、図４における時間ｔ５である。そして、クラッチ５が完全接続された後のアイドル運転状態では、水平器５によって検出される坂道１０の路面勾配に応じてアイドル回転数が調整される。従って、発進後、坂道１０の路面勾配が徐々に大きくなっていく場合は、アイドル回転数も徐々に大きくなっていく。Ｓ１０８の処理が終了すると、Ｓ１０９へ進む。

Ｓ１０９では、前車認識装置７によって検出された車両１とその前車との車間距離が所定距離Ｌ１以下であるか否かが判定される。ここで、所定距離Ｌ１とは、今後坂道１０の路面勾配に応じて車速を増加させたときに、車両１が前車と衝突する虞のある車間距離である。該車間距離が所定距離Ｌ１以下であるとき、即ち車両１が前車と衝突する虞のある
ときは、Ｓ１１０へ進む。一方で、該車間距離が所定距離Ｌ１以下でないとき、即ち車両１が前車と衝突する虞のないときは、Ｓ１１１へ進む。

Ｓ１１０では、坂道１０の路面勾配に応じたアイドル回転数の調整において、アイドル回転数を増加させることが禁止される。これにより、車両１と前車との衝突が回避される。Ｓ１１０の処理後、本制御を終了する。また、Ｓ１１１では、車両１と前車との衝突の虞はないため、継続して坂道１０の路面勾配に応じたアイドル回転数の調整が行われる。Ｓ１１１の処理後、本制御を終了する。

本制御によると、車両１の坂道発進時において、先ずアイドル回転数を第一アイドル回転数まで上昇させることで、発進開始直後の最も重力負荷の大きいときに内燃機関２が機関停止するのを抑制する。その後、クラッチ５が徐々に接続されていき車速が増加していくに従い、アイドル回転数を徐々に低減し最終的に第二アイドル回転数に設定することで、車両１の車速が急に上昇するのが回避される。尚、第二アイドル回転数は、坂道１０の路面勾配と車両重量とに基づいて決定されるため、第二アイドル回転数にて坂道発進を行っても内燃機関２が機関停止する虞はない。

尚、本制御においては、第二アイドル回転数への設定が行われた後にクラッチ５が完全に接続されることで、クラッチ接続時のアイドル回転数の変動がより小さくなりドラビリの改善が図られるが、これに代えてクラッチ５の完全接続が若干早く、その後に第二アイドル回転数への設定が行われても差し支えない。

また、車両重量はサスペンションセンサ８によって検出されるサスペンションのひずみに代えて、車両走行時に検出される加速度や車両の振動やサスペンションのばね定数等から車両重量を推定してもよい。

本発明の実施例に係る発進制御装置が搭載される車両の概略図である。 本発明の実施例に係る車両の発進制御装置において、車両の坂道発進時に行われる坂道発進制御に関するフローチャートである。 図２に示す坂道発進制御において使用される第一アイドル回転数および第二アイドル回転数を算出するためのマップを示す図である。 図２に示す坂道発進制御が行われるときの、車両に搭載される内燃機関の機関回転数の推移を示すタイムチャートである。

符号の説明

１・・・・車両
２・・・・内燃機関
３・・・・ＥＣＵ
４・・・・水平器
５・・・・クラッチ
６・・・・駆動輪
７・・・・前車認識装置
８・・・・サスペンションセンサ
１０・・・・坂道
θ・・・・路面勾配

Claims (4)

1. 内燃機関を搭載し、該内燃機関の機関出力を車両の駆動輪に伝達するクラッチを有する車両の発進制御装置であって、
   前記車両が置かれた路面の勾配を検出又は推定する路面勾配検出手段と、
   前記クラッチが切断されアイドル運転が行われているときに、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従ってアイドル回転数を当初のアイドル回転数から増大し第一アイドル回転数とする第一アイドル回転数制御手段と、
   車両速度がアイドル回転数を低減させても前記内燃機関が機関停止するおそれが低い所定速度以上となり前記クラッチの接続状態が機関出力の大部分を駆動輪に伝達する状態である場合であって前記クラッチの接続状態が完全に接続される前に、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従ってアイドル回転数を、前記第一アイドル回転数から、該第一アイドル回転数より低く前記当初のアイドル回転数より高い第二アイドル回転数に変更する第二アイドル回転数制御手段と、
   を備え、
   前記第二アイドル回転数制御手段によってアイドル回転数が前記第二アイドル回転数とされた後に前記クラッチが完全に接続されると前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に応じてアイドル回転数が調整されることを特徴とする車両の発進制御装置。
2. 前記クラッチが切断状態から次第に完全に接続された状態とされる過程での前記車両速度の上昇に従って、前記内燃機関のアイドル回転数を、前記第一アイドル回転数から前記第二アイドル回転数に徐変することを特徴とする請求項１に記載の車両の発進制御装置。
3. 前記第一アイドル回転数および前記第二アイドル回転数は、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配および車両重量に基づいて決定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の発進制御装置。
4. 前記車両とその前方に存在する他の車両との距離を検出する前車認識手段と、
   前記クラッチが完全に接続された状態となった後に、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従ってアイドル回転数を調整する第三アイドル回転数制御手段と、を更に備え、
   前記第二アイドル回転数制御手段によってアイドル回転数が前記第二アイドル回転数とされた後に前記前車認識手段によって検出された前記車両と前記他の車両との距離が所定距離以下であるとき、前記路面勾配検出手段によって検出又は推定される路面勾配に従った前記第三アイドル回転数制御手段によるアイドル回転数の増加を禁止することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車両の発進制御装置。

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