JP5279496B2 - 大型陸用車両においてエンジンアイドル運転モードを終了する方法 - Google Patents

Description

本発明は、商用車、より詳しくは大型トラック、バスなどの車両の運転系制御戦略に関連する。

陸用トラックおよびバス（ここに含まれる説明においては互換性があると考えるべきである）などの大型車両を運転する過程では、たいていは長時間にわたって比較的低速で運転する必要のあるのが普通である。状況の例は、遅い渋滞した流れの中で運転することと、高速走行が可能でない積荷場所で操縦することである。最新の大型車両では、この種の車両が自動の機械式トランスミッション（ＡＭＴ）つまりオートマチックトランスミッションを装備しているのが一般的である。いずれの場合にも、ギヤ係合の選択ばかりでなく、トランスミッションの異なるギヤ選択の間の移行戦略にコンピュータ制御戦略が利用されている。

大型車両がコース上を低速だが概ね一定して移動することが望ましい状況について述べると、アイドリングエンジンの出力により車両を前方または後方へ動かす適切な低速ギヤに入れる習慣をオペレータらは持っている。所望する速度および大型車両の積荷、その他の要因に応じて、異なる低速ギヤが選択可能である。

しかし、選択に有効な低速ギヤは、プリセットされたアイドル速度で作動するエンジンにより各ギヤで発生するトルクにより制限され、特定の時点での使用に有効なギヤの範囲は、車両の条件ばかりでなく車両が作動している環境の条件によって決定される。有効ギヤの範囲が左右される二つの主な条件は、車両の質量（積荷を含む）と地面傾斜であり、これら二つの側面の各々が、風／空気抵抗のように車両の移動抵抗に作用する。車両質量と地面傾斜という二つの特徴の各々に少なくとも部分的に応じて、不充分なトルク能力のために失速することなく概ね一定の車両速度をアイドリングエンジンが維持できるトランスミッションの最高ギヤが決定される。従来、オペレータは、このようなエンジンアイドリングモードを確立するための最初のギヤを選択するには経験を頼りにするほかはなく、所望の走行速度を発生させるとともに、エンジンのプリセットアイドル速度、例えば、特定のエンジンに応じて数百回転の増減はあるとしても毎分６５０回転で発生するトルクを用いてこの速度を維持することも可能であるギヤを係合させるために、上下に調節が行われた。

アイドリングエンジンが一定の車両速度を維持できる最高ギヤの選択に作用する現在の状況が分かっていれば、車両の走行に動力供給するためそのギヤを決定し、係合し、利用できることは当然である。しかし、可能な最高ギヤ比が、エンジンアイドル運転モードにある車両を、所望しているより高い対地速度にすることがしばしば見られる。例えば、大型トラックが作動している車の流れは、アイドリングエンジンが現在の状態で維持できるこの最高速度よりも低い場合もある。上述したように、従来は、エンジンをアイドル状態で作動させて所望の車両速度を発生させる適切なギヤの選択は、一般的な低いギヤ範囲内での選択に関する過去の経験および試行錯誤に基づいてオペレータ自身により実施された。

オペレータによるこのタイプの試行錯誤的我流のギヤ選択が欠点を持つのは明らかである。中でも、トラックが低速状態で作動している場合には、ドライバはギヤ選択プロセスにより不必要に疲労することがある。またさらに、一定のギヤチェンジおよび調節に関連する非効率性のためばかりでなく、所望の車両速度を維持するためにエンジンのプリセットアイドル速度を使用できる最適ギヤが選択されなかった場合にも、運転の経済性が損なわれる。そのため、オペレータからの直接的な選択入力を最小限に、または皆無にした、少なくとも半自動的にこのようなギヤ選択が行われる駆動系制御システムの必要性が認められている。

少なくとも一実施例において、本発明は、オートマチックトランスミッションを有する大型車両においてエンジンアイドル運転モードを終了するまたはこれから離脱するための方法という形を取る。本文において、「オートマチックトランスミッション」の用語は、完全オートマチック（手動ギヤ選択の余地なし）であるトランスミッション形態ばかりでなく、ギヤ選択がオペレータ指示によるものであるがトランスミッションは自動的ギヤチェンジ特徴も有するためしばしばセミオートマチックと呼ばれるものを指すのに用いられる。すでに詳細に説明したように、エンジンがアイドル速度で概ね一定に回転して、対応の概ね一定だが低速の渋滞した車の流れの中においてなど比較的低い車両速度でギヤが係合して車両を推進する時に、車両においてエンジンアイドル運転モードが確立される。
ドライバが低速運転パターンを解除する時など、エンジンアイドル運転モードがもはや必要なくなった時には、動作はアクセルを踏んで車両速度を上げることである。本発明によれば、この動作は、エンジンアイドル運転モードを終了するかこれから離脱して、現状の概ね一定の比較的低い車両速度から加速するというドライバ要求として認識（評価）される。車両がこのように比較的低速で走行している時には、実際にはエンジンは駆動輪に大量の動力を付与しているわけではないため、この時点でのエンジントルク発生は最小であることは、当該技術の熟練者には認識されているだろう。しかし、エンジンのトルク容量ははるかに大きく、例えばエンジントルク曲線により一般に知られている。

ドライバが車両速度の上昇（加速）を求めているため、エンジンからより多くのトルクが必要とされる。しかし必要とされるトルクの量は、アクセルが踏まれる度合いの増加に少なくとも部分的に基づいて決定される。別の側面では、達成されるエンジントルクの上昇は、車両の走行抵抗に基づいている。例えば、車両が傾斜地にある場合には、下り坂を走る場合よりも、要求される速度変化に多量のトルクが必要であろう。関連して、車両の重量（質量）も、車両の速度を変化させるためのエンジントルクの量に影響する。多量のトルクが必要とされる他の状況は、動力取出しユニットによりエンジンにさらに負荷が加えられる、または動きを遅くするような地面に車両があるという状況を含むが、これに限定されるわけではない。しかし、走行および加速に対する車両の抵抗は、いついかなる時にも少なくとも概略的に量化される。質量、風抵抗、動力取出し負荷のための個々のセンサを用いるか、これらの抵抗を判断するため現在エンジントルクおよび車両加速を用いるかにより、量化が行われる。本発明ではこの量化を用いて、現在係合している同じギヤにオートマチックトランスミッションを維持しながら、要求される加速を達成して高い速度にするための必要エンジントルクがエンジンから発生しているかどうかを評価する。オートマチックトランスミッションのシフトダウンを行わずにエンジンが必要なトルクを提供できると評価されたと仮定すると、付加動力が伝達され、要求される加速が実現される。これは、ドライバがエンジンアイドル運転モードを終了する時のスムーズな動力取出しにより車両の操縦性にプラスの影響を与えるなどの利点を持つ。また、同じ比較的低い車両速度で、しかしエンジンアイドル運転モード以外で運転している間に、車両速度上昇の同じドライバ要求が出された場合に発生するシフトダウンのために平常運転モードで消費される場合よりも、燃料を節約する。

例を挙げると、車両を加速させるドライバ要求は、車両のアクセルの踏込みの変化、より詳しくは踏込みの増加の検出から評価される。エンジンアイドルモードを終了する時には、アクセルの踏込みの増加は通常、非踏込み位置つまりアクセルを離した状況から始まる。

図１に見られるように、本発明の別の側面は、エンジンアイドル運転モード（ブロック１０）およびドライバ要求加速（ブロック２０）において、現在ギヤでの有効エンジントルクが、車両走行抵抗が変動している時に概ね一定で比較的低い車両速度（ブロック３０）を維持するのに充分であるかどうかが評価されるというものである。車両走行抵抗におけるこのような変動の主な例は、路面傾斜の影響である。例えば、丘や谷を走るなど、車両が傾斜変化面を走行する際には、前方走行に対する抵抗がこれに比例して変化することにより、走行抵抗の変動が生じる。この評価は概ね連続的に行われることが好ましい。要求された加速は、エンジントルク出力を上げることにより、オートマチックトランスミッションをシフトダウンすることなく達成される（ブロック４０）。

上述したように、車両の走行抵抗に影響する重要な変数の一つは質量または重量であり、道路傾斜が同時に考慮されると車両重量の作用が目立つ。別の影響は、空気抵抗、特に強さと方向に基づく変動性を持つ風抵抗である。

エンジンアイドル運転モードの一側面は、車両移動抵抗が考慮されて、概ね一定した比較的低い車両速度を維持するのに現在ギヤにおける最高の有効エンジントルクが不充分であると評価された時に、オートマチックトランスミッションが少なくとも１ギヤ、シフトダウンすることである。

大型トラックおよびバスのような商用車では、コンピュータ制御サブシステムを有するのが普通である。これらのサブシステムは一般的に、少なくともエンジンとトランスミッションとを、その他のものとともに含む。エンジンおよびトランスミッションのためのコンピュータ利用制御システムの導入と、その間の情報交換の能力により、現在では、燃費および加速などの利点に加えてドライバ快適性および操縦性のため、二つのサブシステムの間の調整を自動化することが可能である。このようなコンピュータ利用制御システムを用いると、ドライバの疲労が概ね軽減されるばかりでなく、経験の浅いオペレータが熟練者のように車両を制御することを容易にする。ここに開示される発明は、プロセスを自動化するコンピュータ手段を前提としている。

上述したように、渋滞した流れなどの条件または積荷場での操作において、車両が概ね一定の速度だが比較的低速で運転されることが望ましい運転条件がしばしば存在する。このような低速走行の必要性は前進または後退のいずれかであるが、前進速度の選択をより多く行う必要性が認められる。

ディーゼルエンジンにより動力供給される陸用トラックなどの大型車両では、プリセットされたアイドル速度がエンジン制御戦略にプログラムされているのが一般的である。当該技術の熟練者であれば、標準トルク曲線に関して、このアイドル速度でのエンジンがある最高トルク能力を持つことを認めるだろう。エンジンのアイドル速度は、製造者およびエンジンのタイプに応じて変化するが、一般的な例は、毎分およそ６５０回転のアイドル速度を有するエンジンである。これに変動性を考慮すると、エンジンアイドル速度の範囲は、毎分６５０回転から毎分１００回転以内である。

車両の変動性は、変化する道路条件のように走行抵抗に影響する。車両走行抵抗に影響する各カテゴリ（車両対環境）の中にはいくつかの変数が存在するが、二つの主な変数は車両質量と地面傾斜である。これらの特徴の両方は現在、適当な装備を持つ車両では定量化が可能であり、そのためこれらの変数は、本発明により行われる計算およびギヤ選択のための既知入力となる。車両走行抵抗において考えられる別の要因は、風抵抗を含む。車両の動作を遅らせる他の力は、車両走行抵抗の決定における付加的な変数である。車両走行抵抗を発生させるこれらの付加力は、動力取出し負荷と、軟らかい、または泥だらけの地面という条件とを含むが、これらに限定されるわけではない。これらの付加力の評価は、例としては、エンジントルクと車両加速度とを用いて車両走行抵抗を判断することにより実施される。車両移動抵抗を計算するため、他の判断方法が使用されてもよい。

ドライバがエンジンアイドル運転モードにしようと考える一般的および例示的な状況は、低速の非常に混雑した流れという運転パターンに近づいてこれに合流する時である。このような状況がドライバにより予見される時に、最初の反応は、アクセル入力を取り除いて（足をアクセルペダルから離して）、低速の流れパターンまたはゾーンに向かって惰走を開始することである。本発明ではこのような事象（低速だが一定の走行速度へと車両を減速しようとすること）の検出を前提とし、車両質量および路面傾斜など、評価または測定されたある条件を用いて、エンジンアイドル速度で発生可能な最高有効トルクを利用して車両を最高速度にするトランスミッションの最高ギヤが選択される。本質的に、プログラムされたロジックは、現在条件下での車両の走行抵抗を評価／測定／判断／算出し、自動的に選択された適切なギヤ係合を用いてアイドリングエンジンの最高トルク能力に対するその抵抗に対抗しようとする。好適な実施例におけるこの評価／測定／判断／算出は、概ね連続的に実施される。

規定のルーチンにしたがい、車両が減速すると、この規定のアイドル走行速度に最終的に達し、車両はこの速度で走行を続ける。

しかし、この最高アイドル走行速度が現在の流れまたは現場の条件が許すよりも高く、ドライバはさらに車両を減速しなければならないことがしばしばある。これが発生する頻度のため、本発明は操作が容易な自動シフトダウンを実行することによりドライバの負担を軽減する。実施例では、好ましくは急激に踏まれた時にトランスミッションを１ギヤ以上シフトダウンさせるアクチュエータとして、ブレーキペダルが使用される。最終的には、アイドリングエンジンの影響を受けて車両は所望の速度で走行する。

頻繁に自然発生するのは、低速走行の必要性が最終的になくなり、オペレータが再び高い走行速度まで車両を加速しようとすることである。こうするために、アクセルが踏まれ、ペダルが踏まれる程度に応じて、平常のトランスミッションプログラミングが、高いエンジン速度でのトルク発生の増加のためシフトダウンを行わせる。高速で走行するように車両に要求するための他の実施例は、ペダル位置の変化と、ペダルがゼロ踏込みから踏み込まれる量の増加とを含むが、これらに限定されるわけではない。ドライバ快適性および経済性などある種の理由のため、アイドル速度走行モードから車両が出る際にこのようなシフトダウンが禁止されてアイドル走行が行われたのと同じギヤ係合が維持されることが望ましい。車両が速度を増すにつれて、通常の運転トランスミッション制御戦略が再開する。

アイドル運転モードにある時、ドライバ要求による加速／トルクの評価のように、有効エンジントルクの評価が行われる。トランスミッション制御装置は、有効エンジントルクがドライバ要求加速／トルクに適応するのに充分である場合にシフトダウンが発生しないようにプログラムされている。しかし、ドライバ要求トルクが不充分であると評価が示す場合には、適切なギヤまでシフトダウンが実施される。平常運転モードでは、トルク加速上昇についてのドライバ要求を受けてシフトダウンが発生する。上述したように、ドライバによるこの要求は、アクセルペダルの位置の変化により検出される。

エンジンアイドル運転モードにある状態では、車両走行抵抗が変動している間に、概ね一定で比較的低い車両速度を維持するのに現在ギヤのトルクが充分であるかどうかを判断するのに有効エンジントルクの評価が行われる。車両走行抵抗の変動は、上述のように風抵抗、路面傾斜、車両質量変化を含む、評価対象の路面状況の変化から生じる。

しかし、車両走行抵抗が、現在ギヤの有効エンジントルクを超えていると評価された時には、エンジンアイドル運転モードでシフトダウンが実施される。

上述した方法においてコンピュータ利用トランスミッション制御は、大型商用車のより容易でより効率的なアイドル速度運転を促進するばかりでなく、いったん確立されたアイドル速度走行を徐々に減速させるとともに、平常路面速度走行へのスムーズで経済的な回復に対応するための使いやすい手順をオペレータに与える。

上述したエンジンアイドル運転モードを終了するための方法例が、図２の簡易化された流れ図に見られる。大型車両がエンジンアイドル運転モードで作動していて（ブロック１１０）、加速の要求がシステムに受け取られた時、システムは所望される加速度（Ａ_{ｄｅｓｉｒｅｄ}）が有効加速度（Ａ_ａ）を下回っているかどうかを判断する（ブロック１３０）。この判断は、車両走行抵抗を考慮した（ブロック１１５）有効加速度の評価（ブロック１２０）に基づいている。エンジンからの有効加速度がドライバ要求加速を達成できる場合には、トランスミッションによりシフトダウンは実施されない（ブロック１３２）。この時点で、トランスミッションは平常動作モードに戻る（ブロック１４０）か、エンジンアイドル運転モードを再開する。あるいは、判断が、ドライバが希望する加速度が車両エンジンからの有効加速度を下回る（ブロック１３０）というものである場合には、ペダル位置に関して第２判断が行われる（ブロック１３４）。ペダルが所定量（Ｐｅｄａｌ_０）よりも深く踏まれている場合（ブロック１３４）には、シフトダウンが実施される（ブロック１３６）。ペダル踏込みが所定量（Ｐｅｄａｌ_０）を超えない場合（ブロック１３４）には、トランスミッションのシフトダウンは実施されない（ブロック１３２）。シフトダウンが実施される時またはシフトダウンが実施されない時には、車両は平常動作を再開するか、エンジンアイドル運転モードを再開する（ブロック１４０）。

エンジンアイドル運転モードを示す流れ図。 エンジンアイドル運転モードを終了するための方法を示す流れ図である。

Claims (16)

1. オートマチックトランスミッションを有する大型陸用車両においてエンジンアイドル運転モードを終了するための方法であって、エンジンがアイドル速度で概ね一定して回転していて対応の概ね一定で比較的低い車両速度で車両を推進するギヤに係合した時に、該車両において該エンジンアイドル運転モードが確立され、
   エンジンアイドル運転モードにある時に、現状の概ね一定で比較的低い車両速度から加速するドライバ要求を受け取ることと、
   車両抵抗を考慮した有効加速度を評価することと、
   ドライバからの所望される加速度が前記有効加速度を下回っているかどうかを判断することと、
   前記有効加速度が前記所望される加速度を達成できる場合には前記オートマチックトランスミッションのシフトダウンを実施しないことと、
   前記所望される加速度が前記有効加速度を下回っている場合であって、ペダルが所定量よりも踏込まれている場合には前記オートマチックトランスミッションのシフトダウンを実施することと、
   前記所望される加速度が前記有効加速度を下回っている場合であって、ペダルが所定量よりも踏込まれていない場合には前記オートマチックトランスミッションのシフトダウンを実施しないことと、
   を包含する方法。
2. さらに、ドライバ加速要求を実現するため現状のギヤを維持している間に前記エンジンにより充分なトルクが発生されるかを判断することを包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記車両を加速する前記ドライバ要求が、該車両のアクセルの踏込みの変化の検出から評価される、請求項１に記載の方法。
4. 前記アクセルの踏込みの変化が踏込みの増加である、請求項３に記載の方法。
5. 前記アクセルの踏込みの増加が非踏込み位置から開始する、請求項４に記載の方法。
6. さらに、
   前記エンジンアイドル運転モードにある間に、現在ギヤの有効エンジントルクが、車両走行抵抗が変動している時に前記概ね一定で比較的低い車両速度を維持するのに充分であるかどうかを評価すること、
   を包含する、請求項１に記載の方法。
7. さらに、
   前記車両の質量に少なくとも部分的に基づいて前記車両走行抵抗を評価すること、
   を包含する、請求項６に記載の方法。
8. さらに、
   現在路面傾斜に少なくとも部分的に基づいて前記車両走行抵抗を評価すること、
   を包含する、請求項６に記載の方法。
9. さらに、
   前記車両が受けている、走行を遅くする現在風抵抗に少なくとも部分的に基づいて、前記車両走行抵抗を評価すること、
   を包含する、請求項６に記載の方法。
10. 現在エンジントルクおよび車両加速度に少なくとも部分的に基づいて、前記車両走行抵抗を評価すること、
    を包含する、請求項６に記載の方法。
11. さらに、
    車両走行抵抗が考慮された時に現在ギヤにおける最高有効エンジントルクが前記ドライバ加速要求を実現するのに不充分であると評価された時に、前記オートマチックトランスミッションを少なくとも１ギヤ、シフトダウンすること、
    を包含する、請求項６に記載の方法。
12. さらに、
    現在ギヤでの最高有効エンジントルクがドライバ要求加速を実現しないと評価された時に、前記オートマチックトランスミッションを少なくとも１ギヤ、シフトダウンすること、
    を包含する、請求項６に記載の方法。
13. 現在ギヤおよび車両走行抵抗における有効エンジントルクの相対評価が概ね連続的に実施される、請求項６に記載の方法。
14. 現在ギヤおよびドライバ要求加速における有効エンジントルクの相対評価が、前記エンジンアイドル運転モードにある間に概ね連続的に実施される、請求項１に記載の方法。
15. 前記エンジンアイドル速度がおよそ６５０ｒｐｍに等しい、請求項１に記載の方法。
16. 前記エンジンアイドル速度が本質的に６５０ｒｐｍプラス／マイナス１００ｒｐｍに等しい、請求項１に記載の方法。

Images