JP6136854B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動変速機を備えた車両の制御装置に関し、特に、精度よくエンジン回転同期制御を行うための改良に関する。

エンジン及び手動変速機を備え、前記エンジンと前記手動変速機との間にクラッチを備えた車両（マニュアルトランスミッション車両）において、前記手動変速機のギヤ段の切り替えに伴う前記クラッチの操作に際して前記エンジンの回転同期制御を行う技術が知られている。例えば、特許文献１に記載されたマニュアルトランスミッション車の変速制御装置がその一例である。この技術では、手動変速機の入力回転速度を検出する入力回転速度センサを備え、入力回転速度センサによる検出結果に基づいて前記手動変速機の入力回転速度と同期させるべく前記エンジンの回転速度を制御することで、変速ショックの発生を抑制できるとされている。

特開２００１−７４１３５号公報

ところで、シフトレバーのシフト位置を検出するセンサによらず、前記手動変速機の入力回転速度から変速を判定する制御では、クラッチを解放する操作等によって前記手動変速機の入力回転速度が変動してしまい、エンジン回転同期制御の精度が低下するおそれがあった。前記従来の技術では、斯かる問題を解決することができなかった。すなわち、精度よくエンジン回転同期制御を行う車両の制御装置の開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、精度よくエンジン回転同期制御を行う車両の制御装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、（ａ）エンジンと手動変速機との間にクラッチを備える車両において、そのクラッチの解放操作後の前記エンジンの回転速度と前記手動変速機の変速開始後の入力回転速度との差がフィードバック制御により可及的に小さくなるように前記エンジンの出力を制御するエンジン回転同期制御を行う車両の制御装置であって、（ｂ）前記エンジンの回転速度と前記手動変速機の変速開始後の入力回転速度との差が規定値以上となる最初の時点から一定時間だけ過去の値を初期値として算出された、前記手動変速機の入力回転速度の変化量又は変化率、又は、前記手動変速機の入力回転速度と車速との比率の変化量または変化率が、所定割合以上変化すると、前記エンジン回転同期制御を開始させることを特徴とする車両の制御装置である。

このようにすれば、前記エンジンの回転速度と前記手動変速機の変速開始後の入力回転速度との差が規定値以上となる最初の時点から一定時間だけ過去の値を初期値として算出された、前記手動変速機の入力回転速度の変化量又は変化率、又は、前記手動変速機の入力回転速度と車速との比率の変化量または変化率が、所定割合以上変化すると、前記エンジン回転同期制御を開始させるものであることから、前記手動変速機のギヤ段の切り替え前の安定した状態での入力回転速度を初期値として算出された、その入力回転速度の変化量又は変化率、又は、前記入力回転速度と車速との比率の変化量または変化率を用いて、精度よくエンジン回転同期制御を行う車両の制御装置を提供することができる。

本発明が好適に適用される車両の駆動装置及びその制御系の一部を模式的に示す図である。 図１に示す車両の制御装置に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図１に示す車両の手動変速機のダウンシフト時におけるエンジン回転同期制御の一例を示すタイムチャートである。 図１に示す車両の制御装置によるエンジン回転同期制御の一例の要部を説明するフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が好適に適用される車両１０の駆動装置及びその制御系の一部を模式的に示す図である。図１に示すように、前記車両１０は、エンジン１２及び手動変速機１４を備えている。前記エンジン１２と前記手動変速機１４との間の動力伝達系路に、クラッチ１６を備えている。すなわち、前記エンジン１２のクランク軸１８と、前記手動変速機１４の入力軸２０との間の動力伝達経路を断接可能に前記クラッチ１６が設けられている。前記車両１０において、前記エンジン１２により発生させられた駆動力は、前記クラッチ１６を介して前記手動変速機１４に伝達される。そして、前記手動変速機１４により変速された駆動力が図示しない差動装置等を介して左右の駆動輪へ伝達される。

前記エンジン１２は、前記車両１０の走行用駆動力を発生させる駆動力源であり、例えば、気筒内噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。前記クラッチ１６は、通常は係合状態とされて前記エンジン１２と前記手動変速機１４との間の動力伝達経路を接続する一方、クラッチペダル２２の踏込操作によりスリップ状態或いは解放状態とされて前記エンジン１２と前記手動変速機１４との間の動力伝達経路を切断（遮断）する。すなわち、前記エンジン１２から出力される動力の前記手動変速機１４への伝達を断続する動力断続装置である。

前記手動変速機１４は、運転者によるシフトレバー２４の手動操作により複数の変速段を選択的に成立させることにより、前記エンジン１２から入力される回転を所定の変速比γで減速或いは増速して出力する機械式の有段変速機構（マニュアルトランスミッション）である。前記手動変速機１４においては、例えば、第１速「１ｓｔ」から第５速「５ｔｈ」までの５段階の前進変速段、後進変速段、及びニュートラルのうち何れかが選択的に成立させられ、それぞれの変速比γに応じた速度変換が成される。すなわち、前記車両１０は、運転者によるシフトレバー２４の手動操作により複数の変速段を選択的に成立させる手動変速機１４を備えたマニュアルトランスミッション車両（ＭＴ車）である。

前記車両１０は、その車両１０に関する各種制御を行うための制御装置３０を備えている。この制御装置３０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力インターフェイス等を備えた所謂マイクロコンピュータであり、そのＣＰＵによりＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、前記エンジン１２の出力制御をはじめとする各種制御を実行するように構成されている。前記制御装置３０は、好適には、前記エンジン１２の駆動（出力）を制御するエンジン制御装置（Ｅｎｇ−ＥＣＵ）である。

前記車両１０においては、図１に示すように、各種センサやスイッチ等からそれぞれの検出値を示す信号が前記制御装置３０へ供給されるように構成されている。すなわち、エンジン回転速度センサ３２から前記エンジン１２の回転速度Ｎeすなわち前記クランク軸１８の回転速度を表す信号、入力回転速度センサ３４から前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiすなわち前記入力軸２０の回転速度を表す信号、車速センサ３６から前記手動変速機１４の出力回転速度Ｎoutに相当する車速Ｖを表す信号が、それぞれ前記制御装置３０へ供給されるようになっている。

前記制御装置３０からは、前記車両１０に備えられた各種装置の作動を制御するための信号が出力されるように構成されている。すなわち、前記エンジン１２の出力制御のためのエンジン出力制御指令信号として、例えばアクセル開度Ａccに応じて電子スロットル弁の開閉を制御するためのスロットルアクチュエータ３８を駆動する信号、燃料噴射装置４０から噴射される燃料の量を制御するための噴射信号、及び点火装置４２による前記エンジン１２の点火時期を制御するための点火時期信号等が出力されるようになっている。

図２は、前記制御装置３０に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図２に示す回転速度差判定部５０は、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差が、予め定められた規定値以上となったか否かを判定する。好適には、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差の絶対値（＝｜Ｎe−Ｎi｜）が、規定値以上となった状態が、一定時間以上継続した場合に、前記判定を肯定する。

エンジン回転同期制御部５２は、前記手動変速機１４の変速段（ギヤ段）の切り替え時における前記クラッチ１６の解放に際して、前記エンジン１２の回転速度Ｎeを前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiに同期させるエンジン回転同期制御を行う。具体的には、前記エンジン１２の回転速度Ｎeが、前記手動変速機１４の変速後の入力回転速度Ｎiと略等しくなるように、前記スロットルアクチュエータ３８による電子スロットル弁の開閉制御、前記燃料噴射装置４０による燃料噴射量の制御、及び前記点火装置４２による点火時期の制御等を介して、前記エンジン１２の出力を制御する。

前記エンジン回転同期制御部５２は、好適には、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiが初期値Ｎi_iniに対して所定割合以上変化した場合、又は、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiと車速Ｖとの比率（Ratio）であるＮiＶ比が初期値ＮiＶR_iniに対して所定割合以上変化した場合に、前記エンジン１２の回転速度Ｎeを前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiに同期させるエンジン回転同期制御を開始する。すなわち、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiが初期値Ｎi_iniに対して所定割合以上変化した場合、又は、前記ＮiＶ比が初期値ＮiＶR_iniに対して所定割合以上変化した場合に、前記手動変速機１４の変速（ギヤ段の切り替え）を判定し、その判定をもって前記エンジン回転同期制御を開始する。換言すれば、前記入力回転速度Ｎiが初期値Ｎi_iniに対して所定割合以上変化すること、又は、前記ＮiＶ比が初期値ＮiＶR_iniに対して所定割合以上変化することを条件（トリガ）として、前記エンジン回転同期制御を開始する。或いは、前記入力回転速度Ｎiが初期値Ｎi_iniに対して所定量以上変化すること、又は、前記ＮiＶ比が初期値ＮiＶR_iniに対して所定量以上変化することを条件として、前記エンジン回転同期制御を開始するものであってもよい。

図２に示すように、前記エンジン回転同期制御部５２は、初期値設定部５４を備えている。この初期値設定部５４は、前記エンジン回転同期制御の開始判定に係る、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化量又は変化率の初期値を設定する。すなわち、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの初期値Ｎi_ini、又は、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiと車速Ｖとの比率であるＮiＶ比の初期値ＮiＶR_iniを設定する。具体的には、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差が規定値以上となる直前の入力回転速度Ｎi又はその入力回転速度Ｎiに対応するＮiＶ比を、前記エンジン１２の回転同期制御に係る、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化量又は変化率の初期値Ｎi_ini又はＮiＶR_iniに設定する。前記初期値設定部５４は、換言すれば、前記回転速度差判定部５０による判定が肯定される直前の入力回転速度Ｎi又はその入力回転速度Ｎiに対応するＮiＶ比を、前記エンジン１２の回転同期制御に係る、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化量又は変化率の初期値Ｎi_ini又はＮiＶR_iniに設定する。

本実施例において、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差が規定値以上となる直前の値とは、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差が規定値以上となった時点（或いは、規定値以上となった状態が一定時間以上成立した時点）から、一定時間だけ過去の値に相当する。すなわち、前記初期値設定部５４は、好適には、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差の絶対値（＝｜Ｎe−Ｎi｜）が、規定値以上となった状態が、所定時間以上継続した時点から、前記一定時間だけ過去の入力回転速度Ｎi又はその入力回転速度Ｎiに対応するＮiＶ比を、前記エンジン１２の回転同期制御に係る、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化量又は変化率の初期値Ｎi_ini又はＮiＶR_iniに設定する。

前記エンジン回転同期制御部５２による前記エンジン回転同期制御においては、例えば、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差の絶対値（＝｜Ｎe−Ｎi｜）が可及的に小さくなるように、前記エンジン１２の回転速度Ｎeがフィードバック制御される。前記エンジン回転同期制御部５２は、所定の回転同期条件が成立した場合に、前記エンジン回転同期制御を終了する。具体的には、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差が、予め定められた規定値未満となった場合に、前記エンジン回転同期制御を終了する。好適には、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差の絶対値（＝｜Ｎe−Ｎi｜）が、規定値未満となった状態が、一定時間以上継続した場合に、前記エンジン回転同期制御を終了する。

図３は、前記手動変速機１４のダウンシフト時における、前記制御装置３０によるエンジン回転同期制御の一例を示すタイムチャートである。この図３においては、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化を実線で、前記エンジン１２の回転速度Ｎeの変化を破線でそれぞれ示している。図３に示す制御では、先ず、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの間に相対回転が生じた時点が判定される。例えば、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差の絶対値（＝｜Ｎe−Ｎi｜）が、規定値以上となった状態が、一定時間以上継続した時点ｔ２が判定される。次に、その時点ｔ２の直前の時点、例えば時点ｔ２から一定時間だけ過去の時点ｔ１を基点として、その時点ｔ１における入力回転速度Ｎi又はその入力回転速度Ｎiに対応するＮiＶ比が、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化量又は変化率の初期値Ｎi_ini又はＮiＶR_iniに設定される。次に、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiが初期値Ｎi_iniに対して所定割合以上変化した、又は、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiと車速Ｖとの比率であるＮiＶ比が初期値ＮiＶR_iniに対して所定割合以上変化した時点ｔ３が判定される。この時点ｔ３において、前記手動変速機１４の変速（ギヤ段の変更）が判定され、前記エンジン１２の回転速度Ｎeを前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiに同期させるエンジン回転同期制御が開始される。図３に示すように、前記クラッチ１６の係合に先立ち、前記エンジン１２の回転速度Ｎeが前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiに漸近（同期）させられることで、前記クラッチ１６の係合時におけるショックの発生を好適に抑制（緩和）できる。

従来の技術では、シフトストロークセンサ等、前記シフトレバー２４のシフト操作位置を検出するセンサ（例えば、Ｘ−Ｙ２軸の位置センサ）を使用し、このセンサからの信号をもとに変速を判断してエンジン回転同期制御を行っていたが、斯かる態様では、システムコストがかさむという弊害があった。このため、シフト操作位置を検出するセンサを用いず、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化に基づいてその手動変速機１４の変速（ギヤ段の切り替え）を判定する場合、従来の技術では誤判定のおそれがあった。すなわち、車両におけるドライブラインは一般に弾性体であり、クラッチの切断操作（解放操作）のみによっても多少の入力回転速度Ｎiの変動が発生する。このため、前記手動変速機１４の変速前の安定した状態から、ギヤステップ比程度の変速率が変化したことをより確実に判断して制御を開始することが求められる。この際、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化の判定基準となる初期値の設定が重要となる。すなわち、クラッチの切断に伴う入力回転速度Ｎiの変動時に初期値を保存してしまうと、変動分の誤差を握り込んでしまうため、前記手動変速機１４の変速前の安定した状態における入力回転速度Ｎiに基づいて、その入力回転速度Ｎiの変化の判定基準となる初期値を保存すべきである。本実施例においては、図３を用いて前述したように、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差（相対回転）に基づいて前記クラッチ１６の切断操作の開始を判断し、その直前（一定時間前）の値を初期値として保存している。斯かる制御により、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化の判定基準となる初期値として、最新且つ正確な値を保存することができる。

図４は、前記制御装置４０によるエンジン回転同期制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差の絶対値（＝｜Ｎe−Ｎi｜）が、規定の閾値以上となった状態が、規定時間以上継続したか否かが判断される。このＳ１の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、Ｓ１の判断が肯定される場合には、Ｓ２において、Ｓ１の判断が肯定された時点から一定時間過去の時点における入力回転速度Ｎi又はその入力回転速度Ｎiに対応するＮiＶ比が、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化量又は変化率の初期値Ｎi_ini又はＮiＶR_iniとして記憶される。次に、Ｓ３において、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiが、Ｓ２にて設定された初期値Ｎi_iniに対して所定割合以上変化した、又は、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiと車速Ｖとの比率であるＮiＶ比が、Ｓ２にて設定された初期値ＮiＶR_iniに対して所定割合以上変化したか否かが判断される。このＳ３の判断が否定されるうちは、Ｓ３の判断が繰り返されることにより待機させられるが、Ｓ３の判断が肯定される場合には、Ｓ４において、前記手動変速機１４の変速（ギヤ段の変更）が判定され、前記エンジン１２の回転速度Ｎeを前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiに同期させるエンジン回転同期制御が開始された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、Ｓ１が前記回転速度差判定部５０の動作に、Ｓ２が前記初期値設定部５４の動作に、Ｓ２〜Ｓ４が前記エンジン回転同期制御部５２の動作に、それぞれ対応する。

このように、本実施例によれば、前記エンジン１２の回転速度Ｎeと前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiとの差が規定値以上となる直前の値を、前記エンジン１２の回転同期制御に係る、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiの変化量又は変化率の初期値、又は、前記手動変速機１４の入力回転速度Ｎiと車速Ｖとの比であるＮiＶ比の変化量又は変化率の初期値とするものであることから、前記手動変速機１４のギヤ段の切り替え前の安定した状態での入力回転速度Ｎi又はＮiＶ比を、その入力回転速度Ｎi又はＮiＶ比の変化量又は変化率の判定に係る初期値として保存することができる。すなわち、精度よくエンジン回転同期制御を行う車両１０の制御装置３０を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：車両、１２：エンジン、１４：手動変速機、１６：クラッチ、３０：制御装置

Claims (1)

1. エンジンと手動変速機との間にクラッチを備える車両において、該クラッチの解放操作後の前記エンジンの回転速度と前記手動変速機の変速開始後の入力回転速度との差がフィードバック制御により可及的に小さくなるように前記エンジンの出力を制御するエンジン回転同期制御を行う車両の制御装置であって、
   前記エンジンの回転速度と前記手動変速機の変速開始後の入力回転速度との差が規定値以上となる最初の時点から一定時間だけ過去の値を初期値として算出された、前記手動変速機の入力回転速度の変化量又は変化率、又は、前記手動変速機の入力回転速度と車速との比率の変化量または変化率が、所定割合以上変化すると、前記エンジン回転同期制御を開始させる
   ことを特徴とする車両の制御装置。

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