JP5088447B2 - 車両用駆動システム - Google Patents

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Description

この発明は、車両用駆動システムに関し、さらに詳しくは、惰性走行からエンジン走行への切り替え時にてシフト操作ミスに起因するエンジンの過回転状態の発生を抑制できる車両用駆動システムに関する。
近年では、ＭＴ（Manual Transmission）を備える車両用駆動システムにおいて、惰性走行中にフューエルカットを実行してエンジンを停止させるエコラン制御が採用されている。ここで、ドライバーが惰性走行からエンジン走行に切り替える場合には、ニュートラルから前進段へのシフトチェンジを行う。このとき、ドライバーにより選択されたシフトポジションが現在の車速に対して本来選択されるべきシフトポジションよりも低い（シフト操作ミスである）場合には、エンジンが車両の運動エネルギーを受けて過回転状態となるおそれがある。このような課題に関する従来の車両用駆動システムとして、特許文献１に記載される技術が知られている。
特開平１１−２５７１２１号公報
この発明は、惰性走行からエンジン走行への切り替え時にてシフト操作ミスに起因するエンジンの過回転状態の発生を抑制できる車両用駆動システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明にかかる車両用駆動システムは、エンジンと、変速段を変更できる手動式の変速機と、前記エンジンおよび前記変速機の間に配置されるクラッチと、前記エンジンを駆動制御する制御装置とを備える車両用駆動システムであって、前記制御装置は、前記エンジンと車軸との間のトルク伝達が遮断された惰性走行中にて、前記クラッチが開放されて前記変速機の変速段が前進段に変更されたときに、前記変更後の変速段が車速に対応した最適変速段よりも低い場合には、前記エンジンに対するフューエルカットを実行することを特徴とする。
また、この発明にかかる車両用駆動システムは、前記制御装置は、前記フューエルカットの実行後に前記クラッチが係合されたときに、前記変更後の変速段が前記クラッチの係合後の車速に対応した最適変速段よりも低い場合には、前記エンジンに対するフューエルカットを継続する。
この発明にかかる車両用駆動システムでは、変更後の変速段が車速に対応した最適変速段よりも低い場合（シフト操作ミスがあった場合）にフューエルカットが実行されるので、その後にクラッチが係合されたときに、車両の運動エネルギーによるエンジン回転数の上昇が抑制される。これにより、シフト操作ミスに起因してエンジンが過回転状態となる事態を抑制できるので、エンジンを適正に保護できる利点がある。
図１は、この発明の実施の形態にかかる車両用駆動システムを示す構成図である。 図２は、図１に記載した車両用駆動システムの作用を示すフローチャートである。 図３は、図１に記載した車両用駆動システムの作用を示す説明図である。 図４は、図１に記載した車両用駆動システムの作用を示す説明図である。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
［車両用駆動システム］
図１は、この発明の実施の形態にかかる車両用駆動システムを示す構成図である。
この車両用駆動システム１は、手動式変速機を採用し、惰性走行中にエンジンを一時的に停止するエコラン走行を実現できる車両に適用される（図１参照）。車両用駆動システム１は、エンジン２と、クラッチ３と、変速機４と、減速差動装置５と、センサユニット６と、制御装置７とを備える。
エンジン２は、動力源であり、内燃機関あるいは外燃機関により構成される。このエンジン２は、駆動トルクを発生してクランクシャフト２１の出力軸２２から出力する。また、エンジン２は、燃料噴射装置２３を有し、この燃料噴射装置２３が燃料噴射量を調整することにより、発生する駆動トルクを調整できる。なお、この実施の形態では、ガソリンを燃料とするレシプロ式エンジンが採用されている。
クラッチ３は、駆動トルクの伝達を許可および遮断できる機械要素である。このクラッチ３は、入力側回転部３１および出力側回転部３２を有し、入力側回転部３１にてエンジン２の出力軸２２に連結されて、エンジン２の後段に配置される。また、クラッチ３は、入力側回転部３１および出力側回転部３２の係合状態にてトルク伝達を許可し、これらの開放状態にてトルク伝達を遮断する。なお、この実施の形態では、摩擦式クラッチが採用されている。
変速機４は、変速段および変速比を変更できる手動式変速機である。この変速機４は、入力軸４１および出力軸４２を有し、入力軸４１にてクラッチ３の出力側回転部３２に連結されて、クラッチ３の後段に配置される。また、変速機４は、その変速段を切り替えることにより、その変速比（出力軸４２の回転数と入力軸４１の回転数との比）を変更できる。また、変速機４の変速段の変更は、ドライバーが運転席のシフト装置８２を操作することにより行われる。なお、この実施の形態では、ニュートラルと、５つの前進段４３〜４７と、１つの後進段４８とを切り替え可能に有する歯車式かつ手動式の有段変速機が採用されている。
減速差動装置５は、駆動トルクを減速して車両の左右輪１１Ｒ、１１Ｌに配分する機械要素である。この減速差動装置５は、入力軸５１と、駆動トルクを減速する減速機構５２と、車両の左右輪１１Ｒ、１１Ｌへの駆動トルクの配分を調整する差動機構５３とを有する。また、減速差動装置５は、入力軸５１にて変速機４の出力軸４２に連結され、差動機構５３にて車輪１１Ｒ、１１Ｌの車軸１２に連結される。
センサユニット６は、車両状態量を取得するためのセンサ群である。このセンサユニット６は、クラッチペダル８１の動作を検出するクラッチペダルセンサ６１と、シフト装置８２のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ６２と、アクセル開度θを検出するアクセル開度センサ６３と、エンジン２の出力軸２２の回転数（エンジン回転数）Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ６４と、車速Ｖを検出する車速センサ６５と、走行路の勾配を検出する勾配センサ６６とを有する。
制御装置７は、車両用駆動システム１の動作を制御する装置であり、例えば、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）から構成される。制御装置７は、センサユニット６の出力信号に基づいて所定の出力信号を出力する。この制御装置７は、エコラン制御を行うエコラン制御部７１と、エンジン２の過回転を防止する過回転防止制御部７２と、惰性走行時におけるシフト操作ミスに対応した制御を行うシフト操作ミス対応制御部７３と、エンジン２を駆動制御するエンジン制御部７４と、所定の情報（例えば、各種の制御プログラム、制御マップや閾値などの制御データ）を記憶する記憶部７５とを有する。この制御装置７は、センサユニット６の出力信号に基づいて、エンジン２を駆動制御する。これにより、各種の制御が実現される。
この車両用駆動システム１では、車両のエンジン走行時には、制御装置７がクラッチ３を係合状態として、エンジン２を駆動する。すると、エンジン２が駆動トルクを発生し、この駆動トルクがクラッチ３を介して変速機４に伝達される。そして、この駆動トルクが変速機４にて変速され、減速差動装置５にて減速されて車両の左右輪１１Ｒ、１１Ｌに配分される。これにより、車両がエンジン２を動力源として走行する。
また、車両用駆動システム１は、車両の惰性走行中にて、エンジン２を一時的に停止させるエコラン制御を実現できる。このエコラン制御では、エンジン２と車軸１２との間のトルク伝達を遮断した惰性走行中にて、制御装置７がエンジン２の燃料噴射装置２３を駆動制御して燃料噴射を一時的に停止させる（フューエルカット）。これにより、燃費が向上する。
また、車両用駆動システム１は、エンジン２が過回転状態とならないように、エンジン２の燃料噴射量を制御する過回転防止制御を実現できる。この過回転防止制御では、例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定の設定回転数を越えたときに、制御装置７がエンジン２の燃料噴射装置２３を駆動制御して燃料噴射を停止させる。これにより、過回転によるエンジン２の破損が防止される。
［惰性走行時のシフト操作ミス対応制御］
図２および図３は、図１に記載した車両用駆動システムの作用を示すフローチャート（図２）および説明図（図３）である。これらの図において、図２は、シフト操作ミス対応制御のフローチャートを示し、図３は、平坦路における車速Ｖと最適変速段との関係を示している。
惰性走行中にエコラン制御が行われている場合には、変速機４の変速段がニュートラルであり、クラッチ３が係合状態にあり、燃料噴射装置２３が停止されてエンジン２が停止状態にある。車両の再加速時には、ドライバーがシフト操作の予備動作としてクラッチペダル８１を踏み込み、クラッチ３が開放状態となる。すると、エンジン２の再始動条件が成立し、燃料噴射が再開されてエンジン２が再始動する。次に、ドライバーがシフト装置８２を操作して任意のシフトポジションを選択すると、選択されたシフトポジションに応じて変速機４の変速段が変更される。そして、ドライバーがクラッチペダル８１を踏み戻すことにより、クラッチ３が係合状態となり、エンジン２の駆動トルクがクラッチ３および変速機４を介して車軸１２に伝達される。
このとき、ドライバーにより選択されたシフトポジションが現在の車速に対して本来選択されるべきシフトポジションよりも低い（シフト操作ミスである）場合には、エンジンが車両の運動エネルギーを受けて過回転状態となるおそれがある。かかる問題は、エコラン制御を行わない通常のＭＴ（Manual Transmission）車両でも発生し得るが、特に、惰性走行時にエンジンを停止するエコラン車両で発生し易い。
そこで、この車両用駆動システム１では、惰性走行からエンジン走行への切り替え時にてシフト操作ミスに起因するエンジンの過回転状態の発生を抑制するために、以下のようなシフト操作ミス対応制御が行われる（図２〜図４参照）。
ステップＳＴ０１では、車両が惰性走行中であるか否かが判定される。惰性走行とは、動力源と車輪の車軸とを分離した状態での走行をいうものとする。具体的には、車両走行時にて、変速機４の変速段がニュートラルであり、且つ、エンジン２が停止しているときに、車両が惰性走行中であると判定される。また、この状態では、燃焼噴射装置２３がエンジン２の燃焼室への燃料噴射を停止し、また、点火プラグ（図示省略）が停止される。また、クラッチペダル８１が戻されてクラッチ３が係合状態にある。例えば、この実施の形態では、車両走行時にて、シフトポジションセンサ６２がシフト装置８２のシフトポジションを検出しており、また、エンジン回転数センサ６４がエンジン回転数Ｎｅを検出している。そして、シフトポジションがニュートラルであり、且つ、エンジン回転数ＮｅがＮｅ＝０［rpm］であるときに、制御装置７が肯定判定を行っている。このステップＳＴ０１にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ０２に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了される。
ステップＳＴ０２では、クラッチ開放操作が行われたか否かが判定される。クラッチ開放操作は、ドライバーによるクラッチペダル８１の踏み込み動作により行われる。ドライバーによるシフトチェンジ時には、このクラッチ開放操作が初期動作として行われ、その後にシフト操作（ステップＳＴ０４）およびクラッチ係合操作（ステップＳＴ０８）が行われる。このクラッチ開放操作により、クラッチ３が駆動されて開放状態となる。なお、この実施の形態では、車両走行中にて、クラッチペダルセンサ６１がクラッチペダル８１の踏み込み動作を検出しており、制御装置７がこのクラッチペダルセンサ６１の出力信号に基づいて肯定判定を行っている。このステップＳＴ０２にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ０３に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了される。
ステップＳＴ０３では、エンジン２が始動（再始動）される。このエンジン２の始動は、上記のように、惰性走行中におけるクラッチペダル８１の踏み込み動作（ステップＳＴ０１の肯定判定およびステップＳＴ０２の肯定判定）を契機として行われる。なお、この実施の形態では、制御装置７が、燃料噴射装置２３を駆動して燃料噴射を開始させ、また、スタータおよび点火プラグ（図示省略）を駆動することにより、エンジン２を始動させている。このステップＳＴ０３の後に、ステップＳＴ０４に進む。
ステップＳＴ０４では、シフト操作が行われたか否かが判定される。このシフト操作は、ドライバーによるシフト装置８２の操作により行われる。また、惰性走行時におけるシフト操作は、変速機４の変速段をニュートラルから５つある前進段４３〜４７のいずれか一つに変更する操作となる。このシフト操作により、変速機４の変速段が前進段に変更される。なお、この実施の形態では、車両走行中にて、シフトポジションセンサ６２がシフト装置８２のシフトポジションを検出しており、制御装置７がこのシフトポジションセンサ６２からの出力信号に基づいてシフト操作後の変速段を取得してシフト操作の有無を判定している。このステップＳＴ０４にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ０５に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了される。
ステップＳＴ０５では、最適変速段が算出される。最適変速段とは、車両状態量（例えば、車速Ｖやアクセル開度θなど）との関係で規定される所定の変速段をいう。例えば、この実施の形態では、車速センサ６５が車速Ｖを検出しており、制御装置７がこの車速Ｖと記憶部７５から読み込んだ所定の制御マップ（図３参照）とに基づいて最適変速段を一義的に選択している。このステップＳＴ０５の後に、ステップＳＴ０６に進む。
ステップＳＴ０６では、シフト操作（ステップＳＴ０４）による変更後の変速段が最適変速段（ステップＳＴ０５）よりも低いか否かが判定される。なお、この実施の形態では、制御装置７がこの判定を行っている。このステップＳＴ０６にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ０７に進み、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ１２に進む。
ステップＳＴ０７では、フューエルカットが行われる。すなわち、シフト操作（ステップＳＴ０４）による変更後の変速段が最適変速段（ステップＳＴ０５）よりも低い場合（ステップＳＴ０６の肯定判定）には、その後にクラッチ係合操作（ステップＳＴ０８）が行われたときに、車両の運動エネルギーによりエンジン２が過回転状態となるおそれがある。そこで、かかる場合には、フューエルカットが行われてエンジン２を停止させることにより、エンジン回転数Ｎｅの上昇が抑制されてエンジン２が保護される。なお、この実施の形態では、制御装置７が、燃料噴射装置２３を駆動して燃料噴射を停止させると共に点火プラグ（図示省略）を停止させることにより、エンジン２を停止させている。このステップＳＴ０７の後に、ステップＳＴ０８に進む。
ステップＳＴ０８では、クラッチ係合操作が行われたか否かが判定される。クラッチ係合操作は、ドライバーによるクラッチペダル８１の踏み戻し動作により行われる。なお、この実施の形態では、車両走行中にて、クラッチペダルセンサ６１がクラッチペダル８１の動作を検出しており、クラッチペダル８１の踏み込み状態が解除されたときに、制御装置７が肯定判定を行っている。このステップＳＴ０８にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ０９に進み、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ０５に進む。
ステップＳＴ０９では、最適変速段が算出される。すなわち、このステップＳＴ０９では、変速機４の変速段がドライバーにより選択された前進段にあり（ステップＳＴ０４の肯定判定）、フューエルカットが行われてエンジン２が停止している（ステップＳＴ０７）。そして、ドライバーによるクラッチ係合操作が行われてクラッチ３が係合状態となり（ステップＳＴ０８の肯定判定）、車両がフューエルカットを継続したままエンジンブレーキを掛けつつ走行している。このため、車速Ｖが低下して最適変速段が刻々と変化するため、最適変速段が再算出される。なお、この実施の形態では、車速センサ６５が車速Ｖを検出しており、制御装置７がこの車速Ｖと記憶部７５から読み込んだ所定の制御マップ（図３参照）とに基づいて最適変速段を一義的に選択している。このステップＳＴ０９の後に、ステップＳＴ１０に進む。
ステップＳＴ１０では、シフト操作（ステップＳＴ０４）による変更後の変速段がクラッチ係合操作後の最適変速段（ステップＳＴ０８の肯定判定およびステップＳＴ０９）以上であるか否かが判定される。なお、この実施の形態では、制御装置７がこの判定を行っている。このステップＳＴ１０にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ１１に進み、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ９に戻る。
ステップＳＴ１１では、エンジン２の再始動が行われる。すなわち、シフト操作（ステップＳＴ０４）による変更後の変速段が最適変速段よりも低い場合（ステップＳＴ０６の肯定判定）には、フューエルカット（ステップＳＴ０７）が行われてエンジン２が停止している。そこで、このエンジン２を再始動させる制御が行われる。なお、このエンジン２の再始動は、クラッチ係合操作の後に行われる場合（ステップＳＴ０８の肯定判定）と、クラッチ係合操作の前に行われる場合（ステップＳＴ０６の肯定判定）とがある。このステップＳＴ１１の後に、処理が終了される。
ステップＳＴ１２では、エンジン停止中であるか否かが判定される。すなわち、フューエルカットが行われている場合（ステップＳＴ０７およびステップＳＴ０８の否定判定を経由した後にステップＳＴ０６の否定判定が行われた場合）には、エンジン２が停止（エンジン回転数Ｎｅ＝０［rpm］）している。一方で、フューエルカットが行われていない場合には、エンジン２が稼動している（ステップＳＴ０３）。そこで、このステップＳＴ１２にて、エンジン停止中であるか否かが判定される。なお、この実施の形態では、エンジン回転数センサ６４がエンジン回転数Ｎｅを検出し、このエンジン回転数Ｎｅ＝０［rpm］であるときに、制御装置７が肯定判定を行っている。このステップＳＴ１２にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ１１に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了される。
なお、この実施の形態では、上記のように、最適変速段の算出（ステップＳＴ０５）にあたり、車速Ｖと最適変速段との関係を規定した制御マップ（図３参照）が用いられている。この制御マップでは、車速Ｖが大きいほど最適変速段が高速段となるように規定されている。また、ドライバーのシフト操作（ステップＳＴ０４の肯定判定）により選択された変速段が最適変速段よりも低い場合には、エンジン２のフューエルカットが実行されている（ステップＳＴ０７）。
ここで、この実施の形態では、制御装置７が、平坦路における車速Ｖと最適変速段との関係を規定した制御マップ（図３参照）のみを用いて最適変速段を算出している（ステップＳＴ０５）。
しかし、これに限らず、制御装置７が、平坦路における車速Ｖと最適変速段との関係を規定した制御マップ（図３参照）ならびに下り坂路における車速Ｖと最適変速段との関係を規定した制御マップ（図４参照）の双方を有し、走行路の勾配に応じてこれらの制御マップを切り替えて最適変速段を算出しても良い。例えば、惰性走行時にて、勾配センサ６６が走行路の勾配を検出しており、走行路の勾配が所定の閾値未満のときは、制御装置７が平坦路用の制御マップを用いて最適変速段を算出し、走行路の勾配が所定の閾値以上のときは、制御装置７が下り坂路用の制御マップを用いて最適変速段を算出しても良い。また、制御装置７は、勾配センサ６６に代えて、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いたナビゲーション情報から走行路の勾配を推定しても良い（図示省略）。
なお、下り坂路の走行時には、平坦路の走行時よりも車両の運動エネルギーが増加する。したがって、下り坂路用の制御マップでは、最適変速段が平坦路用の制御マップよりも高く設定されている。これにより、運動エネルギーによるエンジン回転数Ｎｅの上昇が効果的に抑制される。
［効果］
以上説明したように、この車両用駆動システム１は、エンジン２と、変速段を変更できる手動式の変速機４と、エンジン２および変速機４の間に配置されるクラッチ３と、エンジン２を駆動制御する制御装置７とを備える（図１参照）。そして、制御装置７は、エンジン２と車軸１２との間のトルク伝達を遮断した惰性走行中にて（ステップＳＴ０１の肯定判定）、クラッチ３が開放されて変速機４の変速段が前進段に変更されたときに（ステップＳＴ０２の肯定判定およびステップＳＴ０４の肯定判定）、この変更後の変速段が車速Ｖに対応した最適変速段（図３参照）よりも低い場合には（ステップＳＴ０６の肯定判定）、エンジン２に対するフューエルカットを実行する（ステップＳＴ０７）（図２参照）。
かかる構成では、変更後の変速段が車速Ｖに対応した最適変速段よりも低い場合（シフト操作ミスがあった場合）にフューエルカットが実行されるので、その後にクラッチ３が係合されたときに、車両の運動エネルギーによるエンジン回転数の上昇が抑制される。これにより、シフト操作ミスに起因してエンジン２が過回転状態となる事態を抑制できるので、エンジン２を適正に保護できる利点がある。
また、この車両用駆動システム１では、制御装置７は、上記のフューエルカットの実行後にクラッチ３が係合されたときに（ステップＳＴ０７およびステップＳＴ０８の肯定判定）、上記の変更後の変速段がクラッチ係合後の車速Ｖに対応した最適変速段よりも低い場合には、エンジン２に対するフューエルカットを継続する（ステップＳＴ０９およびステップＳＴ１０の否定判定）（図２参照）。これにより、クラッチ係合後におけるエンジン回転数の上昇を効果的に抑制できる利点がある。
また、この車両用駆動システム１では、制御装置７は、惰性走行中にクラッチ３が開放されたときに、エンジン２を始動する（ステップＳＴ０２の肯定判定およびステップＳＴ０３）（図２参照）。これにより、エンジン２の始動が適正に行われる利点がある。
以上のように、この発明にかかる車両用駆動システムは、惰性走行からエンジン走行への切り替え時にてシフト操作ミスに起因するエンジンの過回転状態の発生を抑制できる点で有用である。
１ 車両用駆動システム、２ エンジン、２１ クランクシャフト、２２ 出力軸、２３ 燃焼噴射装置、３ クラッチ、３１ 入力側回転部、３２ 出力側回転部、４ 変速機、４１ 入力軸、４２ 出力軸、４３〜４７ 前進段、４８ 後進段、５ 減速差動装置、５１ 入力軸、５２ 減速機構、５３ 差動機構、６ センサユニット、６１ クラッチペダルセンサ、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセル開度センサ、６４ エンジン回転数センサ、６５ 車速センサ、６６ 勾配センサ、７ 制御装置、７１ エコラン制御部、７２ 過回転防止制御部、７３ シフト操作ミス対応制御部、７４ エンジン制御部、７５ 記憶部、８１ クラッチペダル、８２ シフト装置、１１Ｒ、１１Ｌ 車輪、１２ 車軸

Claims (3)

  1. エンジンと、変速段を変更できる手動式の変速機と、前記エンジンおよび前記変速機の間に配置されるクラッチと、前記エンジンを駆動制御する制御装置とを備える車両用駆動システムであって、
    前記制御装置は、前記エンジンと車軸との間のトルク伝達が遮断された惰性走行中にて、前記クラッチが開放されて前記変速機の変速段が前進段に変更されたときに、前記変更後の変速段が車速に対応した最適変速段よりも低い場合には、前記エンジンに対するフューエルカットを実行することを特徴とする車両用駆動システム。
  2. 前記制御装置は、前記フューエルカットの実行後に前記クラッチが係合されたときに、前記変更後の変速段が前記クラッチの係合後の車速に対応した最適変速段よりも低い場合には、前記エンジンに対するフューエルカットを継続する請求項１に記載の車両用駆動システム。
  3. 前記制御装置は、惰性走行中に前記クラッチが開放されたときに、前記エンジンを始動する請求項１または２に記載の車両用駆動システム。
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