JP5169910B2 - 惰行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料消費を抑え、かつ、違和感のない惰行制御が可能な惰行制御装置に関する。

車両において、クラッチが断のとき、アクセルペダルが踏み込まれると、アクセルが開かれてエンジンがいわゆる空ぶかしとなり、エンジン回転数は、アクセル開度に対応したエンジン回転数に落ち着く。このとき、エンジンが発生させた駆動力とエンジン内部抵抗（フリクション）とが均衡し、エンジン出力トルクは０である。すなわち、エンジンは、外部に対して全く仕事をせず、燃料が無駄に消費される。例えば、エンジン回転数が２０００ｒｐｍで空ぶかしをしたとすると、運転者には大きなエンジン音が聞こえるので、相当な量の燃料が無駄に消費されていることが実感できる。

エンジンが外部に対して仕事をしない状態は、前述したクラッチ断のときの空ぶかしに限らず、車両の走行中にも発生している。すなわち、エンジンは、空ぶかしのときと同じようにアクセル開度に対応したエンジン回転数で回転するだけで、車両の加速・減速に寄与しない。このとき、エンジンを回転させるためだけに燃料が消費されており、非常に無駄である。

本出願人は、エンジンが回転はしているが外部に対して仕事をしないときに、クラッチを断にし、エンジンをアイドル状態に戻して燃料消費を抑える惰行制御を行う惰行制御装置を提案した（特許文献２）。

特開平８−６７１７５号公報 特開２００６−３４２８３２号公報

しかしながら、特許文献２の惰行制御では、運転者が加速の意志でアクセルを踏み込んでいるときにもクラッチが断にされる場合があり、運転者にとっては減速から加速に移行する時にトルク抜けが感じられ、違和感がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、燃料消費を抑え、かつ、違和感のない惰行制御が可能な惰行制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、アクセル開度とクラッチ回転数を指標とし、エンジン出力トルクが負となるマイナス領域とエンジン出力トルクが正となるプラス領域との境界となるエンジン出力トルクゼロ線に沿わせて惰行制御しきい線が設定された惰行制御判定マップと、上記惰行制御判定マップ上で、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点が上記惰行制御しきい線をアクセル開度が減少する方向に通過したとき、惰行制御を開始する惰行制御実行判定部とを備えたものである。

上記惰行制御判定マップは、上記マイナス領域と上記プラス領域との間に上記惰行制御しきい線を含む有限幅の惰行制御可能領域が設定され、上記惰行制御実行判定部は、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点が上記惰行制御可能領域から外に出たとき、惰行制御を終了してもよい。

上記惰行制御実行判定部は、クラッチ回転数が下限しきい値を超えているときのみ、上記惰行制御を開始してもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）燃料消費を抑えることができる。

（２）違和感のない惰行制御が可能となる。

本発明の一実施形態を示す惰行制御装置とこれを搭載した車両のブロック構成図である。 本発明の惰行制御判定マップを示す概念図である。 本発明の惰行制御判定マップを作成するために実測したアクセル開度とクラッチ回転数のグラフである。 本発明による惰行制御の条件範囲とエンジン状態との相関を示すエンジン回転数とエンジン出力トルクのグラフである。 本発明の一実施形態を示す惰行制御アルゴリズムのフローチャートである。 本発明の第一領域判定マップを示す概念図である。 本発明の第二領域判定マップを示す概念図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る惰行制御装置を搭載する車両１は、アクセル開度に応じて燃料が投入されるエンジン２と、そのエンジン２の回転軸に対して断・接自在に接続されエンジン回転を負荷側に伝達するクラッチ３と、そのクラッチ３を断・接に駆動するクラッチアクチュエータ４と、クラッチ３の負荷側の軸に接続され所望のギヤ比で回転をタイヤ側の負荷に伝達するトランスミッション５と、運転者が加速操作するためのアクセルペダル６と、そのアクセルペダル６の踏み込み量を検出するアクセルセンサ７と、アクセルセンサ７が検出した踏み込み量に応じてアクセル開度を決定するアクセル開度制御部８と、クラッチアクチュエータ４に対して断・接の指令を出力するクラッチ断接制御部９と、クラッチ回転数を検出するクラッチ回転数センサ１０を備える。以上の部材は、従来より周知のものであり、詳しくは説明しない。また、この車両は、図示・説明がなくとも、周知の部材は全て備えるものである。

クラッチ回転数センサ１０が検出するクラッチ回転数は、クラッチのドリブン側の回転数であり、トランスミッション５のインプットシャフトの回転数と同一である。そこで、クラッチ回転数センサ１０は、インプットシャフトからクラッチ回転数を検出する。

惰行制御装置１１は、所定の条件下において、クラッチ３を断に制御すると共に、アクセル開度を０％に制御する（エンジンをアイドル状態にする）ものである。

これに加え、本発明に係る惰行制御装置１１は、アクセル開度とクラッチ回転数を指標とし、エンジン出力トルクが負となるマイナス領域とエンジン出力トルクが正となるプラス領域との境界となるエンジン出力トルクゼロ線に沿わせて惰行制御しきい線が設定された惰行制御判定マップ１２と、その惰行制御判定マップ１２上で、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点が上記惰行制御しきい線をアクセル開度が減少する方向に通過したとき、惰行制御を開始する惰行制御実行判定部１３とを備える。

さらに、惰行制御実行判定部１３は、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点が後述する惰行制御可能領域から外に出たとき、惰行制御を終了するようになっている。

また、惰行制御実行判定部１３は、クラッチ回転数が下限しきい値を超えているときのみ、上記惰行制御を開始するようになっている。

惰行制御判定マップ１２は、あらかじめエンジン２についてアクセル開度とクラッチ回転数の相関をクラッチ断の状態にて計測して作成される。

図２に示されるように、惰行制御判定マップ１２は、横軸をアクセル開度とし、縦軸をクラッチ回転数とするマップである。惰行制御判定マップ１２は、エンジン出力トルクが負となるマイナス領域Ｍと、エンジン出力トルクが正となるプラス領域Ｐとに分けることができる。すなわち、マイナス領域Ｍは、エンジン要求トルクよりもエンジン２のフリクションが大きく、エンジン出力トルクが負となる領域である。プラス領域Ｐは、エンジン要求トルクがエンジン２のフリクションよりも大きいため、エンジン出力トルクが正となる領域である。マイナス領域Ｍとプラス領域Ｐの境界となるエンジン出力トルクゼロ線Ｚは、背景技術で述べたようにエンジン２が外部に対して仕事をせず、燃料が無駄に消費されている状態を示している。

本実施形態では、惰行制御判定マップ１２のエンジン出力トルクゼロ線Ｚよりやや左（アクセル開度が小さい側）に惰行制御しきい線Ｔが設定される。

惰行制御判定マップ１２には、マイナス領域Ｍとプラス領域Ｐとの間に惰行制御しきい線Ｔを含む有限幅の惰行制御可能領域ＣＡが設定される。

惰行制御判定マップ１２には、クラッチ回転数の下限しきい線Ｕが設定されている。下限しきい線Ｕは、アクセル開度とは無関係にクラッチ回転数の下限しきい値を規定したものである。下限しきい線Ｕは、アイドル状態におけるクラッチ回転数よりも図示のようにやや上に設定される。

以下、惰行制御装置１１の動作を説明する。

惰行制御実行判定部１３は、アクセル開度制御部８がエンジン２に出力したアクセル開度と、クラッチ回転数センサ１０が検出したクラッチ回転数とを常に監視し、惰行制御判定マップ１２上に、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点をプロットする。時間の経過に伴い座標点が移動する。このとき、座標点が惰行制御可能領域ＣＡ内に存在する場合、惰行制御実行判定部１３は、惰行制御を開始するか否かの判定を行うようになる。座標点が惰行制御可能領域ＣＡ内に存在しない場合、惰行制御実行判定部１３は、惰行制御を開始するか否かの判定を行わない。

次に、座標点が惰行制御しきい線Ｔをアクセル開度が減少する方向に通過すると、惰行制御実行判定部１３は、惰行制御を開始する。すなわち、惰行制御装置１１は、クラッチ３を断に制御すると共に、アクセル開度を０％に制御する。これにより、クラッチ３は断となり、エンジン２はアイドル状態になる。

図２に座標点の移動方向を矢印で示したように、アクセル開度が減少する方向とは、図示左方向である。もし、座標点が惰行制御しきい線Ｔを通過しても、座標点の移動方向が図示右方向の成分を有する場合、アクセル開度は増加するので、惰行制御実行判定部１３は、惰行制御を開始しない。

惰行制御実行判定部１３は、惰行制御を開始した後も、アクセル開度とクラッチ回転数とを常に監視し、惰行制御判定マップ１２上に、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点をプロットする。座標点が惰行制御可能領域ＣＡから外に出たとき、惰行制御実行判定部１３は、惰行制御を終了する。これにより、エンジン２にはアクセルセンサ７が検出した踏み込み量に応じてアクセル開度制御部８が決定したアクセル開度が与えられ、クラッチ３は接となる。

以上の動作により、アクセルペダル６が踏み込み側に操作されているときは、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点が惰行制御しきい線Ｔを通過しても惰行制御が開始されず、アクセルペダル６が戻し側に操作されているときのみ、座標点が惰行制御しきい線Ｔを通過することで惰行制御が開始されるので、運転者は、違和感がなくなる。

なお、惰行制御実行判定部１３は、座標点が下限しきい線Ｕよりも下に存在する（クラッチ回転数が下限しきい値より低い）ときは、惰行制御を開始しない。これは、エンジン２がアイドル状態のときにクラッチ３を断にしても燃料消費を抑える効果が多くは期待できないからである。よって、惰行制御実行判定部１３は、座標点が下限しきい線Ｕよりも上に存在するときのみ、惰行制御を開始することになる。

次に、惰行制御判定マップ１２の具体的な設定例を説明する。

図３に示されるように、惰行制御判定マップ１２を作成するために、アクセル開度とクラッチ回転数の特性を実測し、横軸をアクセル開度とし縦軸をクラッチ回転数（エンジン回転数）としたグラフを作成する。クラッチ３を断したままアクセル開度を掃引してエンジン回転数を計測する。これにより、実測したエンジン出力トルクゼロ線Ｚを描くことができる。

エンジン出力トルクゼロ線Ｚよりも左側全体がマイナス領域Ｍであり、右側全体がプラス領域Ｐである。

エンジン出力トルクゼロ線Ｚのやや左側に惰行制御しきい線Ｔを定義して描く。惰行制御しきい線Ｔのやや左側に減速ゼロしきい線Ｔｇを推測して描く。エンジン出力トルクゼロ線Ｚのやや右側に加速ゼロしきい線Ｔｋを推測して描く。減速ゼロしきい線Ｔｇと加速ゼロしきい線Ｔｋに挟まれた領域を惰行制御可能領域ＣＡと定義する。下限しきい線Ｕは、この例では、８８０ｒｐｍに設定する。

なお、減速ゼロしきい線Ｔｇ、加速ゼロしきい線Ｔｋは、運転者が運転しづらくない程度に設定するが、人間の感官の問題であるため設計では数値化できないので、実車でチューニングする。惰行制御しきい線Ｔは、減速ゼロしきい線Ｔｇの中央に設定する。

以上のように作成した図３のグラフを適宜に数値化（離散化）して記憶素子に書き込むことにより、惰行制御実行判定部１３がその演算処理に利用可能な惰行制御判定マップ１２が得られる。

次に、エンジン状態と本発明による惰行制御との関係を考察する。

図４に示されるように、横軸をエンジン回転数とし縦軸をエンジン出力トルクとしたグラフを作成する。上の一点鎖線とエンジン出力トルク＝０の間の領域Ａ１は、エンジン２から出力トルクが取り出されている領域である。ハッチングを付した領域Ａ２は、本発明の惰行制御を実行する領域である。領域Ａ２を除くエンジン出力トルク０未満の領域Ａ３は、エンジンブレーキ、排気ブレーキが作動している領域である。

本発明による惰行制御は、エンジン回転数の広い範囲にわたり、エンジン出力トルクが０かその近傍である狭い範囲からなる領域Ａ２において実行される。

このような惰行制御を行うために、惰行制御装置１１は、図１に示した構成に加え、第一領域判定マップ（図６）と、第二領域判定マップ（図７）と、現在のアクセル開度及びクラッチ回転数が第二領域判定マップにおける領域Ｔ”に存在し、かつ、現在のアクセル開度及びクラッチ回転数が第一領域判定マップにおいて前回と同じ領域にあり、かつ、アクセル開度が前回アクセル開度より小さいときに、惰行制御を開始し、現在のアクセル開度及びクラッチ回転数が第二領域判定マップにおける領域Ｔ”から脱したとき惰行制御を終了する惰行制御実行判定部１３とを備える。

ここで、図６の第一領域判定マップは、図２の惰行制御判定マップ１２と同様に、横軸をアクセル開度とし、縦軸をクラッチ回転数とするマップである。図２と同じ惰行制御しきい線Ｔを境界にして第一マイナス領域Ｍ’と第一プラス領域Ｐ’が区分されている。下限しきい線Ｕより下は領域Ａ’である。

図７の第二領域判定マップは、図２の惰行制御判定マップ１２と同様に、横軸をアクセル開度とし、縦軸をクラッチ回転数とするマップである。領域Ｔ”は、図２の惰行制御可能領域ＣＡに相当し、領域Ｔ”より左上の領域を領域Ｍ”とし、領域Ｔ”より右下の領域を領域Ｐ”とする。下限しきい線Ｕより下は領域Ａ”である。

惰行制御を行うためのアルゴリズムは、次のようになる。

図５に示されるように、まず、ステップＳ１において、アクセル開度とクラッチ回転数を検出する。アクセル開度は、アクセル開度制御部８がアクセルペダル６の踏み込み量に応じて決定したアクセル開度である。クラッチ回転数は、クラッチ回転数センサ１０が検出したクラッチ回転数である。検出されたクラッチ回転数とアクセル開度を第一、第二領域判定マップに適用して現在の領域をそれぞれ判定する。

ステップＳ２において、第二領域判定マップでの判定が領域Ｔ”であるかどうか判定し、領域Ｔ”でなければ、ステップＳ６へ進む。第二領域判定マップでの判定が領域Ｔ”であれば、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３において、第一領域判定マップでの判定が前回領域と同じ領域であるかどうか判定し、同じ領域でなければ、ステップＳ７へ進む。第一領域判定マップでの判定が前回領域と同じ領域であれば、ステップＳ４へ進む。なお、このステップＳ３での判定は、前回から今回にかけて惰行制御しきい線Ｔを跨いだかどうかの事象を判定していることになる。

ステップＳ４において、アクセル開度が前回アクセル開度より小さいかどうか判定し、ＮｏであればステップＳ７へ進む。アクセル開度が前回アクセル開度より小さければ、ステップＳ５へ進む。なお、このステップＳ４での判定は、惰行制御しきい線Ｔを跨いだ方向がアクセル戻り方向（開度が小さくなる方向）であるかどうかの事象を判定していることになる。

ステップＳ５において、惰行制御を開始し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ６において、惰行制御を終了し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７において、第一領域判定マップでの判定結果を前回領域として記憶する。また、アクセル開度を前回アクセル開度として記憶する。今回の処理を終了する。

１１ 惰行制御装置
１２ 惰行制御判定マップ
１３ 惰行制御実行判定部

Claims (3)

1. アクセル開度とクラッチ回転数を指標とし、エンジン出力トルクが負となるマイナス領域とエンジン出力トルクが正となるプラス領域との境界となるエンジン出力トルクゼロ線に沿わせて惰行制御しきい線が設定された惰行制御判定マップと、
   上記惰行制御判定マップ上で、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点が上記惰行制御しきい線をアクセル開度が減少する方向に通過したとき、惰行制御を開始する惰行制御実行判定部とを備えたことを特徴とする惰行制御装置。
2. 上記惰行制御判定マップは、上記マイナス領域と上記プラス領域との間に上記惰行制御しきい線を含む有限幅の惰行制御可能領域が設定され、
   上記惰行制御実行判定部は、アクセル開度とクラッチ回転数の座標点が上記惰行制御可能領域から外に出たとき、惰行制御を終了することを特徴とする請求項１記載の惰行制御装置。
3. 上記惰行制御実行判定部は、クラッチ回転数が下限しきい値を超えているときのみ、上記惰行制御を開始することを特徴とする請求項１〜２いずれか記載の惰行制御装置。

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