JP4793331B2 - 車両変速時の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの出力側にクラッチを介して接続される手動変速機を備える車両（ＭＴ車）での変速時の制御装置に関する。

車両の変速時に、エンジン回転速度を変速後の目標ギヤ位置で走行するのに必要な目標回転速度にフィードバック制御する回転同期制御を行って、変速ショックを抑制する技術が知られている。

特許文献１には、自動変速機を備えた車両（ＡＴ車）のマニュアルモードでの変速時に、ドライバーが減速を意図してダウンシフトを行うときには、減速感を確保するため前記回転同期制御を停止ことが開示されている。
特開２００５−４２８７２号公報

しかし、ＭＴ車では、変速機の操作をドライバーが行うため、同様の状況で減速感を得るために回転同期制御を停止すると、思わぬショックを発生してしまうことがあった。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、ＭＴ車において、ドライバーの減速意図に応じた適正な回転同期制御を行うことにより、変速ショックを抑制しつつ減速感を向上することを目的とする。

このため、本発明は、
エンジンの出力側にクラッチを介して接続される手動変速機を備え、エンジン回転速度を、前記手動変速機の変速操作による変速後の目標ギア位置で走行するのに必要な目標回転速度にフィードバック制御する回転同期制御を行う車両において、以下の手段を備えて構成した。

ダウンシフト前の車両の状態がコースト状態のときはドライバの減速意図があると判断し、ドライブ状態のときは、ドライバの減速意図がないと判断する減速意図判断手段と、 回転同期制御におけるエンジンの目標回転速度を、前記減速意図判断手段によってドライバの減速意図があると判断されたときは、ドライバの減速意図がないと判断されたときに設定する第１目標回転速度より小さい第２目標回転速度に設定する目標回転速度切換手段と、ブレーキ操作を検出する手段とを備え、ダウンシフト前の車両の状態がコースト状態であってもブレーキ操作を行っているときは、目標回転速度切換手段は第１目標回転速度に設定する。

このようにすれば、変速時に前記回転同期制御を行う際に、減速意図判断手段によって判断した減速意図を有していると判断したときは、該減速意図に応じた目標回転速度に切り換えて回転同期制御を行うことにより、変速ショックを抑制しつつ変速時の減速感を向上することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態を示すＭＴ車のシステム図である。

車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１は、その吸気通路２に吸入空気量制御用の電制スロットル弁３を備え、その開度は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４により制御される。エンジン１の燃料供給系については図示及び説明を省略するが、ＥＣＵ４により吸入空気量に対し所望の空燃比となるように供給燃料量が制御される。

エンジン１の出力側には、クラッチ５を介して、手動変速機６が接続されている。クラッチ５は、ドライバーのクラッチペダル操作によって、開放・締結され、踏込み時に開放される。手動変速機は、ドライバーのシフトレバー（シフトノブ）操作によってギア位置を切換えられる。
ＥＣＵ４には、各種センサより信号が入力されている。

アクセルペダルセンサ１１は、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）ＡＰＯを検出し、対応する信号を出力する。

クランク角センサ１２は、エンジン１のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、この信号からエンジン回転速度ＮＥを検出可能である。

車速センサ１３は、車速（変速機６の出力軸回転速度）ＶＳＰを検出し、対応する信号を出力する。

クラッチペダルスイッチ１４は、クラッチペダルの位置に応じたＯＮ・ＯＦＦ信号を出力するもので、図２に示すように、クラッチが開放された後にＯＦＦからＯＮに切り換わる第１クラッチペダルスイッチ１４Ａと、クラッチペダルのストローク量の増大に応じて、クラッチが締結から開放に切り換わる前にＯＦＦからＯＮに切り換わる第２クラッチペダルスイッチ１４Ｂとの２個のスイッチを備える。

シフト位置センサ１５は、シフトレバー（シフトノブ）の位置に応じた信号を出力するもので、詳しくは、図３のｘ方向（セレクト方向）位置に対応する信号を出力するセレクト位置センサ１５Ａと、ｙ方向（ストローク方向）位置に対応する信号を出力するストローク位置センサ１５Ｂとで構成され、これら２方向位置の信号出力によりギア位置（変速中の目標ギア位置やギア締結の確定を含む）を判別可能である。

ニュートラルスイッチ１６は、シフトレバーがニュートラル領域（図２参照）にあるときにＯＮとなるものである。

また、運転席等にドライバーが好みにより変速時の回転同期制御の許可又は禁止を選択するための回転同期制御許可スイッチ１７が設けられ、そのＯＮ（許可）・ＯＦＦ（禁止）信号もＥＣＵ４に入力されている。なお、簡易的には、回転同期制御許可スイッチ１７を省略して、変速時は常に回転同期制御を行う構成であってもよい。

さらに、変速機６の入力軸回転速度Ｎｔを検出するＮｔセンサ１８が設けられ、そのＮｔ信号もＥＣＵ４に入力されている。

この他、ブレーキペダルの踏む込み量を検出するブレーキペダルセンサ１９、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ２０が設けられ、ＥＣＵ４に入力される。

ここにおいて、ＥＣＵ４では、アクセル開度ＡＰＯ（及びエンジン回転速度Ｎｅ）に基づいてドライバー要求トルクを定め、通常（非変速中）は、目標エンジントルクｔＴｅ＝ドライバー要求トルクとする。そして、目標エンジントルクｔＴｅ（及びエンジン回転速度Ｎｅ）に基づいて、これを得るための目標スロットル開度ｔＴＶＯを算出し、この目標スロットル開度ｔＴＶＯに従って電制スロットル弁３の開度を制御する。

その一方、変速時には、前記回転同期制御許可スイッチ１７がＯＮとなっていることを条件として、目標エンジントルクｔＴｅの算出に際し、回転同期制御を行う。

ここで、本発明では、エンジンブレーキを利かせて減速感を向上したいときと、そうでないときとで前記回転同期制御におけるエンジンの目標回転速度を切り換える。

以下に、ＥＣＵ４による変速時の回転同期制御について、図４〜図６のフローチャートにより、説明する。

図４は、回転同期制御フラグ設定ルーチンのフローチャートであり、所定時間毎に実行される。

ステップＳ１では、回転同期制御許可スイッチがＯＮになっているか否かを判定し、ＯＦＦの場合は、ステップＳ２へ進んで、回転同期制御フラグＦ＝０として、回転同期制御を禁止する。

回転同期制御許可スイッチがＯＮになっている場合は、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、第２クラッチペダルスイッチ１４ＢがＯＮかＯＦＦを判定し、ＯＦＦの場合は、本ルーチンを終了する。

ステップＳ４では、シフト位置センサの信号に基づいて目標ギア位置が変化したか否かを判定する。例えば図３を参照して、３速→２速ダウンシフトの例で説明すると、シフト位置センサからの信号の履歴により、３速からニュートラル状態となって２速判定位置に達したときに、目標ギア位置が３速から２速に変化した（変速後の目標ギア位置は２速である）と判定する。

ここで、回転同期制御による変速ショック緩和の効果を確保するためには、できるだけ速やかに目標ギア位置を推定して回転同期制御の開始を早めて、エンジン回転速度を、後述する目標エンジン回転速度に収束させることが要求される。このため、前記判定位置は、セレクト方向操作中の位置に設定している。

目標ギア位置の変化が認められない場合は、本ルーチンを終了する。

目標ギア位置の変化が認められた場合は、ステップＳ５へ進み、変速後の目標ギア位置を特定した状態で、回転同期制御フラグＦ＝１にセットして、回転同期制御を開始させる。

次に、図５、図６の回転同期制御のメインルーチンのフローチャートについて説明する。本ルーチンも所定時間毎に実行される。

ステップＳ１１では、回転同期制御フラグＦ＝１か否かを判定し、Ｆ＝１の場合は、ステップＳ１２以降へ進んで、回転同期制御を実行し、Ｆ＝０のときは、回転同期制御を実行せず、このルーチンを終了する。

ステップＳ１２では、回転同期制御におけるエンジンの目標回転速度として、変速後の目標ギア位置（ギア比ＧＲ）と現在の車速（変速機出力軸回転速度）ＶＳＰとから、変速後の目標ギア位置で走行するために必要な、車速と釣り合う、つまり、変速ショックをできるだけ抑制するための回転速度（＝ＶＳＰ／ＧＲ）を、第１目標回転速度ｔＮＥ１として算出する。

ステップＳ１３〜ステップＳ１６では、ドライバーの減速意図があって減速感を向上させるときに、上記第１目標回転速度より小さな第２目標回転速度ｔＮＥ２に切り換えるため、以下の各判定を行う。

ステップＳ１３では、目標ギア位置の変化からダウンシフトであるかを判定する。

ステップＳ１４では、ダウンシフト前の車両の状態がコースト状態であるか否（ドライブ状態）かを判別する。具体的には、クラッチ操作前にアクセルペダルを離していればコースト状態であって減速意図があり、アクセルペダルを踏んでいればドライブ状態であって減速意図がないと判別する。

ステップＳ１５では、ブレーキペダルセンサ１９の検出値に基づいて、ブレーキペダルが踏まれているかを判定する。

ステップＳ１６では、操舵角センサ２０の検出値に基づいて、操舵角が所定値以下であるかを判定する。

そして、前記ステップＳ１３〜１６の全ての条件が成立（判定がＹＥＳ）するとき、すなわち、コースト状態でダウンシフトを行って減速意図があり、かつ、ブレーキ操作を行わず、所定以上の操舵も行っていないときには、ステップＳ１７以降へ進み、減速感を向上させるため、エンジンの目標回転速度を、前記第１目標回転速度ｔＮＥ１より小さい第２目標回転速度ｔＮＥ２に切り換える。

なお、本実施形態においては、ステップＳ１３〜Ｓ１６の全ての条件を満たした場合としているが、例えばステップＳ１６の操舵量を除いてステップＳ１３〜Ｓ１５の条件のみで判断し、Ｓ１３〜Ｓ１５が成立するときにステップＳ１７へ進むようにしてもよい。

また、減速条件として、Ｓ１３からＳ１４のみを条件として判断し、Ｓ１４が成立していればＳ１７へ進むようにしてもよい。

具体的には、第１目標回転速度ｔＮＥ１に対する第２目標回転速度ｔＮＥ２の偏差ΔＮＥを、変速後の目標ギア位置と、車速ＶＳＰとに基づいて算出し、第１目標回転速度ｔＮＥ１から偏差ΔＮＥを減じた値を第２目標回転速度ｔＮＥ２とする。この回転速度偏差ΔＮＥは、ドライバーがショックとは感じずに、減速感が向上する程度の値であり、具体的には、以下のように設定される。

まず、ステップＳ１７で、目標ギア位置ＧＲに応じた補正係数ｘｇ、ステップＳ１８で、車速ＶＳＰに応じた補正係数ｘｖを算出し、ステップＳ１９で、次式のように、基本偏差ΔＮＥ０に、補正係数ｘｇ、ｘｖを乗じて、ΔＮＥ０を算出する。

ΔＮＥ＝ΔＮＥ０×ｘｇ×ｘｖ
ここで、基本偏差ΔＮＥ０は、所定の目標ギア位置ＧＲ０、所定の車速ＶＳＰ０のときに適合するように設定した偏差である。補正係数ｘｇは、目標ギア位置ＧＲが所定値ＧＲ０より低速側（ギア比が小）のとき１より小、高速側（ギア比が大）のとき１より大に設定される。補正係数ｘｖは、車速が所定値ＶＳＰ０より高速になるほど１より小、低速になるほど１より小の値に設定される。すなわち、目標ギア位置が低速側ほど、また、車速が高速側ほど、変速ショックが大きくなりやすい状況なので、偏差ΔＮＥを小さい値に設定し、逆の場合は、変速ショックがそれほど大きくならない状況なので、ΔＮＥ偏差を大きくとって減速感をより強化する設定とする。

なお、簡易的には、ΔＮＥを、目標ギア位置と車速のいずれか一方のみに基づいて、目標ギア位置が低速側ほど、または、車速が高速側ほど小さい値となるように算出する構成としてもよい。

ステップＳ２０で、次式によって、第２目標回転速度ｔＮＥ２を算出し、最終的な目標回転速度ｔＮＥとして設定する。

ｔＮＥ２＝ｔＮＥ１−ΔＮＥ
ステップＳ２１では、上記第２目標回転速度ｔＮＥ２での回転同期制御を開始する。

上記回転同期制御を開始後、ステップＳ２２で、第２のクラッチペダルスイッチ１４ＢがＯＮからＯＦＦに切り換わったかを判定し、切り換わったと判定されたときに、ステップＳ２６で前記回転同期制御フラグＦを０とする。これにより、次回のフローでのステップＳ１１での判定により、回転同期制御が終了する。

一方、ステップＳ１３〜１６のいずれかの条件が不成立のときは、ステップＳ２３へ進み、ステップＳ１２で算出した第１目標回転速度ｔＮＥ１をそのまま最終的なエンジンの目標回転速度ｔＮＥとして設定する。

すなわち、アップシフトのときやダウンシフト前にドライブ状態であるときなど減速意図がないときは、減速感を与える必要がなく、第１目標回転速度ｔＮＥ１を選択することで、変速ショックを十分に抑制し、応答良く再加速できるようにする。

また、コースト状態でもブレーキが操作されて十分な減速度が得られており、それ以上減速度を増大しないほうが良好な車両挙動が得られる場合は、そのまま第１目標回転速度ｔＮＥ１を選択する。

同じくコースト状態でも所定以上の操舵角でコーナリング中にダウンシフトした場合も、必要以上に減速度を増大しないほうが良好な車両挙動が得られる場合は、そのまま第１目標回転速度ｔＮＥ１を選択する。

そして、上記第１目標回転速度ｔＮＥ１を選択した場合は、ステップＳ２４へ進んで回転同期制御を開始した後、ステップＳ２５で第１のクラッチペダルスイッチ１４Ａまたは第２のクラッチペダルスイッチ１４ＢのいずれかがＯＮからＯＦＦに切り換わったかを判定し、切り換わったと判定されたときに、ステップＳ３０へ進み、前記回転同期制御フラグＦを０とすることにより、回転同期制御を終了させる。

すなわち、減速感を強化する必要がない場合は、変速後、速やかに回転同期制御を停止して再加速要求がある場合があるので、クラッチペダルを深く踏み込んで第１のクラッチペダルスイッチ１４ＡがＯＮにされた場合は、該第１のクラッチペダルスイッチ１４ＡがＯＦＦされたときに回転同期制御を終了させる。

ただし、減速感を強化する必要がない場合でも、クラッチが締結し終わるまでは回転同期制御を継続させることを優先させる、つまり、変速ショックをできるだけ小さくすることを優先したい場合には、第２のクラッチペダルスイッチ１４ＢがＯＦＦに切り換わるまで回転同期制御を継続する構成としてもよい。

図７は、前記ステップＳ２１，２４における回転同期制御の詳細のサブルーチンを示す。

ステップＳ３１では、実際のエンジン回転速度ＮＥを検出する。

ステップＳ３２では、実際のエンジン回転速度ＮＥと、目標エンジン回転速度ｔＮＥとを比較する。

比較の結果、ＮＥ＜ｔＮＥであれば、ステップＳ３３へ進み、目標エンジントルクｔＴＥを増大させることによって、スロットル開度ＴＶＯを増大させ、エンジン回転速度ＮＥを上昇させて、目標エンジン回転速度ｔＮＥに近づける。

逆に、ＮＥ＞ｔＮＥであれば、ステップＳ３４へ進み、目標エンジントルクｔＴＥを減少させることによって、スロットル開度ＴＶＯを減少させ、エンジン回転速度ＮＥを低下させて、目標エンジン回転速度ｔＮＥに近づける。

次に、図８を参照して、ドライバーの減速意図がある場合に、３速から２速へのダウンシフトを行った場合の制御の様子を説明する。なお、ダウンシフト前にブレーキ操作は行われず、操舵角も所定角未満の場合とする。

クラッチペダルを踏み込んで、第２クラッチペダルスイッチ１４ＢがＯＦＦからＯＮに切り換わり、シフト操作によって目標ギア位置が３速から２速に変化したときに、第２目標回転速度ｔＮＥ２での回転同期制御が開始される。

前記回転同期制御によって実際のエンジン回転速度ＮＥが第２目標回転速度ｔＮＥ２に達した後、クラッチペダルが戻し操作されて締結されるときに、エンジン回転速度ＮＥは、変速機入力軸回転速度つまり第１目標回転速度ｔＮＥ１まで増大し、この実回転速度ＮＥをｔＮＥ１に持ち上げる時にエンジンブレーキ力が発生する（図示ａ）。

さらに、クラッチ締結後も、第２クラッチペダルスイッチ１４ＢがＯＮである間は、第２目標回転速度ｔＮＥ２での回転同期制御が継続し、実際のエンジン回転速度はｔＮＥ１で第２目標回転速度ｔＮＥ２より大きいので、回転速度ＮＥを減少させるようにスロットル開度が全閉とされて負のトルクを生じ、さらには燃料カットも入って引き続きエンジンブレーキ力が発生する（図示ｂ）。

第２クラッチペダルスイッチ１４ＢがＯＦＦされた後は、回転同期制御が終了するが、ドライバーがコースト状態を維持するようにアクセルペダルを離している場合は、アクセル開度０に応じてスロットル開度も全閉に維持されるので、引き続きエンジンブレーキ力を生じる。

このようにすれば、減速意図がある場合は、クラッチが締結される際および締結後において、回転同期制御が行われるときもエンジンブレーキ力が生じ、減速感を向上させることができる。

また、減速意図がない場合や、減速意図があってもエンジンブレーキ力を利かせない方が好ましい場合は、通常の目標回転速度とすることで、変速ショックをできるだけ抑制することができ、車両挙動も良好に維持できる。

また、本実施形態では、クラッチ切り離し前にＯＮとなる第２クラッチペダルスイッチ１４ＢのＯＮ動作を回転同期制御の実行条件としたため、クラッチ締結前にはエンジンの実回転速度を、確実に第２目標回転速度ｔＮＥ２に維持しておけるので、クラッチが締結される際にエンジンブレーキ力を得ることができ、また、減速意図が無い場合でも回転同期制御の開始を早められ、かつ、クラッチ締結直前までエンジン回転速度を目標回転速度に維持して変速ショックをできるだけ抑制することができる。なお、簡易的には、クラッチ切り離し前にＯＮとなるクラッチペダルスイッチのみを備え、該スイッチのＯＦＦ時に目標回転速度の異なる２つの回転同期制御を終了させるようにしてもよい。

ただし、本発明は、クラッチ切り離し後にＯＮとなるクラッチスイッチのＯＮ動作で回転同期制御を開始させるものにも適用でき、減速感を向上したいときには、クラッチ締結前の回転同期制御において、目標回転速度を減少しておくことで、クラッチ締結の際にエンジン回転速度を持ち上げる際のエンジンブレーキ力を得ることができる。

また、本実施形態のようにクラッチ切り離し前にＯＮとなるスイッチと切り離し後にＯＮとなるスイッチとを組み合わせることにより、減速感を向上した制御を行いつつ、減速意図がないときに早めに回転同期制御を終了させて再加速性をより高める制御を行うことができる。なお、この場合に、減速意図がない場合や、減速意図があってもエンジンブレーキ力を利かせない方が好ましい場合など、第１目標回転速度で回転同期制御を行う場合は、クラッチ切り離し後にＯＮとなるスイッチ（第１クラッチペダルスイッチ１４Ａ）のＯＮ動作を、回転同期制御の実行条件とする方式としてもよい。

また、本実施形態のように２つのクラッチスイッチを備えた場合には、それぞれ故障診断を行い、一方が故障したときに他方のクラッチスイッチの信号に切り換えることもできる。

本発明の一実施形態を示すＭＴ車のシステム図 同上実施形態に用いるクラッチセンサの作用を示す図 シフト位置センサ出力の説明図 回転同期制御フラグ設定ルーチンのフローチャート 回転同期制御のメインルーチンの前段のフローチャート 回転同期制御のメインルーチンの後段のフローチャート 回転同期制御のサブルーチンのフローチャート 同上実施形態での一制御例における各種状態量の変化を示すタイムチャート

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 電制スロットル弁
４ ＥＣＵ
５ クラッチ
６ 手動変速機
１１ アクセルペダルセンサ
１２ クランク角センサ
１３ 車速センサ
１４Ａ 第１クラッチペダルセンサ
１４Ｂ 第２クラッチペダルセンサ
１５ シフト位置センサ
１６ ニュートラルスイッチ
１７ 回転同期制御許可スイッチ
１９ ブレーキペダルセンサ
２０ 操舵角センサ

Claims (3)

1. エンジンの出力側にクラッチを介して接続される手動変速機を備え、エンジン回転速度を、前記手動変速機の変速操作による変速後の目標ギヤ位置で走行するのに必要な目標回転速度にフィードバック制御する回転同期制御を行う車両において、
   ダウンシフト前の車両の状態がコースト状態のときはドライバの減速意図があると判断し、ドライブ状態のときはドライバの減速意図がないと判断する減速意図判断手段と、
   前記回転同期制御におけるエンジンの目標回転速度を、前記減速意図判断手段によってドライバの減速意図があると判断されたときは、ドライバの減速意図がないと判断されたときに設定する第１目標回転速度より小さい第２目標回転速度に設定する目標回転速度切換手段と、
   ブレーキ操作を検出する手段とを備え、
   ダウンシフト前の車両の状態がコースト状態であってもブレーキ操作を行っているときは、前記目標回転速度切換手段は第１目標回転速度に設定する、ことを特徴とする車両の変速時制御装置。
2. エンジンの出力側にクラッチを介して接続される手動変速機を備え、エンジン回転速度を、前記手動変速機の変速操作による変速後の目標ギヤ位置で走行するのに必要な目標回転速度にフィードバック制御する回転同期制御を行う車両において、
   ダウンシフト前の車両の状態がコースト状態のときはドライバの減速意図があると判断し、ドライブ状態のときはドライバの減速意図がないと判断する減速意図判断手段と、
   前記回転同期制御におけるエンジンの目標回転速度を、前記減速意図判断手段によってドライバの減速意図があると判断されたときは、ドライバの減速意図がないと判断されたときに設定する第１目標回転速度より小さい第２目標回転速度に設定する目標回転速度切換手段と、
   車両の操舵角を検出する手段とを備え、
   ダウンシフト前の車両の状態がコースト状態であっても操舵角が所定値以上で操舵されているときは、前記目標回転速度切換手段は第１目標回転速度に設定する、ことを特徴とする車両の変速時制御装置。
3. エンジンの出力側にクラッチを介して接続される手動変速機を備え、エンジン回転速度を、前記手動変速機の変速操作による変速後の目標ギヤ位置で走行するのに必要な目標回転速度にフィードバック制御する回転同期制御を行う車両において、
   ドライバの減速意図の有無を判断する減速意図判断手段と、
   前記減速意図判断手段で判断された減速意図の有無に基づいて、前記回転同期制御におけるエンジンの目標回転速度を切り換える目標回転速度切換手段と、
   クラッチの操作量の増大に応じてクラッチ締結状態からクラッチが開放される後にＯＦＦからＯＮに切り換わる第１クラッチスイッチと、
   前記クラッチの操作量の増大に応じてクラッチ締結状態からクラッチが開放される前にＯＦＦからＯＮに切り換わる第２クラッチスイッチと、を備え、
   前記第２目標回転速度で回転同期制御を実行したときは前記第２クラッチスイッチがＯＮからＯＦＦとなったときに回転同期制御を終了させ、前記第１目標回転速度で回転同期制御を実行したときは前記第１クラッチスイッチまたは第２クラッチスイッチのいずれかがＯＮからＯＦＦとなったときに回転同期制御を終了させることを特徴とする車両の変速時制御装置。

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