JP6242209B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が登坂路上に存在しているときにエンジン回転数の嵩上げを行いクリープ力を増強する制御装置に関する。

車両が登坂路上に存在しており、ブレーキ装置による制動が行われていないときに、その路面の上り勾配の大きさに応じてエンジン回転数の嵩上げを行い、駆動輪（車軸）に伝達されるクリープ力の大きさを調整して車両のずり下がりを抑止することが公知である（例えば、下記特許文献を参照）。

実開平０４−０１７１３９号公報

従前の制御では、路面の上り勾配とエンジン回転数の嵩上げ量とが一対一に対応している。即ち、登坂路上におけるクリープ力の増強に際して、現在の搭乗人員数や搭載荷重の大きさは考慮されていない。実際には、車両が運用される都度、搭乗人員数や搭載荷重は増減するのであり、それに伴い車両の自重が変動して、登坂路上で車両がずり下がらない最適なクリープ力の大きさも変化する。

にもかかわらず、登坂路上におけるエンジン回転数の嵩上げ量を、所定の搭乗人員数または搭載荷重を仮定して設定していることから、その仮定よりも少ない人数または荷重しか搭載されていない場合、運転者がブレーキペダルから足を離した瞬間にクリープ力が過剰となって車両が前方に飛び出すかのような挙動をする可能性を否定できない。逆に、仮定よりも多い人数または荷重が搭載されている場合には、登坂路上でクリープ力の不足により車両が後方にずり下がる懸念が生じる。

以上の問題に初めて着目してなされた本発明は、搭乗人員数や搭載荷重が増減することを前提として、登坂路上で適正な大きさのクリープ力を発揮し、車両のずり下がりを防止し、また車両の再発進性を向上させることを所期の目的としている。

本発明では、内燃機関と駆動輪とをトルクコンバータを介して接続している車両を制御するものであって、当該車両が登坂路上に所在しておりブレーキ装置による制動が行われていないときに、車両が後退したことを感知した場合、車両の後退を感知しなくなるまでエンジン回転数を嵩上げするとともにその嵩上げ量をそのときの路面の上り勾配の大きさとともに学習値としてメモリに記憶しておくか、または、車両の後退を感知してから車両の後退を感知しなくなるまでの間のエンジン回転数の上昇量、アクセルペダルの踏込量の増加量若しくは吸気絞りバルブの開度の拡大量をそのときの路面の上り勾配の大きさとともに学習値としてメモリに記憶しておき、その後に再び車両が登坂路上に所在しかつブレーキ装置による制動が行われない状況が生じた際に、先に記憶した現在の路面の上り勾配の大きさに対応する学習値を用いてエンジン回転数の嵩上げまたは吸気絞りバルブの開度の拡大を行い、なおかつ、あるトリップ中に学習した学習値を、そのトリップの終了後にメモリから消去する制御装置を構成した。

本発明によれば、搭乗人員数や搭載荷重が増減したとしても、登坂路上で適正な大きさのクリープ力を発揮でき、車両のずり下がりの防止、車両の再発進性の向上を実現することが可能となる。

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の構成を示す図。 同実施形態における駆動系の構成を示す図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。この内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞りバルブである電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

本実施形態の車両には、ブレーキブースタ５が付帯している。ブレーキブースタ５は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の部位、より具体的にはサージタンク３３から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ５は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、定圧室が負圧管路５１を介してサージタンク３３に接続している。負圧管路５１は、スロットルバルブ３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ５２を設けてある。

運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ６において液圧力に変換される。マスタシリンダ６が出力する作動液圧は、液圧回路（図示せず）を介してブレーキキャリパやホイールシリンダといったブレーキ装置（図示せず）に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。

図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。

内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び車軸１０３に接続した駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。

ＣＶＴ９を搭載した車両においては、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。

翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。

非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、ブレーキペダルが踏まれているか否かまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキスイッチまたは踏量信号ｆ、ブレーキペダルに加えられる踏力をマスタシリンダ６において変換して得られる液圧力であるマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるマスタシリンダ圧信号ｇ、車両が所在している路面の勾配を検出する傾斜角センサ（または、加速度センサ）から出力される傾斜角（または、加速度）信号ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング等といった運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋを出力インタフェースを介して印加する。

ＥＣＵ０は、運転者がアクセルペダルを踏んでいるとき、そのアクセルペダルの踏込量に応じてスロットルバルブ３２の開度を操作し、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量、ひいてはエンジン回転数及びエンジントルクを、要求負荷に対応した大きさに調整する。

他方、運転者がアクセルペダルを操作していないときには、現在のエンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差に応じてスロットルバルブ３２の開度を操作し、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量を上記の偏差を縮小するように調整する。即ち、アイドル回転数のフィードバック制御を実施する。

さらに、本実施形態のＥＣＵ０は、現在車両が登坂路上に所在していることを傾斜角センサ（加速度センサ）を介して感知しており、かつブレーキ装置による制動が行われていない、即ち運転者がブレーキペダルを操作していない（ブレーキスイッチがＯＦＦとなっているか、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が０または０に近い閾値以下となっている）ときに、目標アイドル回転数を、車両が平坦路上または降坂路上に所在しているときよりも高く設定する。これにより、内燃機関が出力するエンジントルクを増大させ、駆動輪に伝達されるクリープ力の増強を図る。

車両が登坂路上に所在し、ブレーキ装置による制動が行われていないときの目標アイドル回転数の基本値は、そのときの路面の上り勾配の大きさに応じて可変とすることが好ましい。具体的には、路面の上り勾配が大きいほど、目標アイドル回転数の基本値を高く設定する。

その上で、本実施形態のＥＣＵ０は、登坂路上において車両が後方にずり下がったことを車速センサを介して感知した場合、車両のずり下がりを感知しなくなるまで目標アイドル回転数を嵩上げする。そして、車両のずり下がりを感知しなくなったときの嵩上げ量を、そのときの路面の上り勾配の大きさとともに、学習値としてメモリに記憶保持する。

メモリに記憶した目標アイドル回転数の嵩上げ量の学習値は、後に再び車両が登坂路上に所在し、かつブレーキ装置による制動が行われない状況が生じた際の目標エンジン回転数の決定に用いる。ＥＣＵ０は、現在の路面の上り勾配の大きさに対応した過去の学習値がメモリに記憶されている場合、その学習値をメモリから読み出す。

そして、この学習値を以て、目標アイドル回転数を嵩上げする。結果として、目標アイドル回転数は、平坦路上または降坂路上における目標アイドル回転数よりも高い基本値（既述の通り、この基本値もまた、路面の上り勾配が大きいほど高い）に、メモリから読み出した学習値（嵩上げ量）を加味した値となる。登坂路上において運転者がブレーキペダルから足を離した瞬間に、予め目標アイドル回転数を嵩上げすることにより、車両の後方へのずり下がりを予防することができる。

なお、登坂路上で目標エンジン回転数の嵩上げを実行するにあたり、現在の路面の上り勾配の大きさに対応した過去の学習値がメモリに記憶されていない、換言すればその上り勾配について学習が完了していない場合には、既に学習が完了している上り勾配についての学習値をメモリから読み出し、この学習値を現在の上り勾配の大きさに対応した嵩上げ量に換算して、目標エンジン回転数の決定に用いる。

学習が完了している路面の勾配をθ、学習が完了していない現在の路面の勾配をθ’とおくと、勾配θの路面上で車両を後退させようとする力Ｆと、勾配θ’の路面上で車両を後退させようとする力Ｆ’との間には、Ｆ’／Ｆ＝ｓｉｎθ’／ｓｉｎθの関係が成立する。勾配θ’の路面上で車両がずり下がらないようにするためには、勾配θの路面上で車両がずり下がらないエンジントルクの（ｓｉｎθ’／ｓｉｎθ）倍のエンジントルクが必要になると推考される。よって、そのようなエンジントルクを具現できるよう、勾配θに対応した学習値、勾配θ及び勾配θ’から、勾配θ’に対応した目標エンジン回転数の嵩上げ量を推算すればよい。

目標エンジン回転数の嵩上げ量の学習及び更新は、一トリップ中に最低一回行う。トリップとは、イグニッションスイッチがＯＮに操作されて内燃機関を始動してから、イグニッションスイッチがＯＦＦに操作されて内燃機関を停止するまでの期間の意である。また、あるトリップ中に学習した学習値は、そのトリップの終了後にメモリから消去し、次回以降のトリップには持ち越さない。今回のトリップにおける車両の搭乗人員数または搭載荷重と、次回のトリップにおける搭乗人員数または搭載荷重とが同等であることは保証されないからである。

目標エンジン回転数の嵩上げ量の学習及び更新を、車両が登坂路に到達する都度実行してもよいことは言うまでもない。一トリップ中にも、途中で人が降車したり、新たに荷物が積み増されたりして、車両の自重が変化することがあり得るからである。

本実施形態では、内燃機関と駆動輪とをトルクコンバータ７を介して接続している車両を制御するものであって、当該車両が登坂路上に所在しておりブレーキ装置による制動が行われていないときに、車両が後退したことを感知した場合、車両の後退を感知しなくなるまでエンジン回転数を嵩上げするとともに、その嵩上げ量を学習値として記憶しておき、その後に再び車両が登坂路上に所在しかつブレーキ装置による制動が行われない状況が生じた際に、先に記憶した嵩上げ量の学習値を用いてエンジン回転数の嵩上げを行う制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、搭乗人員数や搭載荷重が増減したとしても、登坂路上で適正な大きさのクリープ力を発揮でき、車両のずり下がりの防止、車両の再発進性の向上を実現することが可能となる。登坂路上において一度は車両のずり下がりが発生したとしても、その後に再び車両が登坂路上にさしかかったときには、先に学習した学習値を用いて目標アイドル回転数の嵩上げが行われ、クリープ力が加増されるため、登坂路上における車両のずり下がりが予防される。

また、学習を実行することで、そのときの搭乗人員数や搭載荷重に応じて目標アイドル回転数の嵩上げ量が好適値に調整されることから、多人数または大重量の搭載を想定して予め目標アイドル回転数の基本値を大幅に引き上げておく必要がなくなり、車両の飛び出し感の発生の防止や燃料消費量の抑制に寄与し得る。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、車両が登坂路上に所在しておりブレーキ装置による制動が行われていないときに、車両が後退したことを感知した場合、車両の後退を感知しなくなるまでエンジン回転数を嵩上げするとともに、その嵩上げ量を学習値として記憶していた。

他方、登坂路上で車両が少しでもずり下がったときには、運転者がアクセルペダルを踏み込んで吸気絞りバルブ（スロットルバルブ３２）を拡大操作し、エンジントルクを高めて車両のそれ以上のずり下がりを阻止しようとすることが普通である。そこで、ＥＣＵ０が、車両の後退を感知してから車両の後退を感知しなくなるまでの間のエンジン回転数の上昇量、アクセルペダルの踏込量の増加量若しくは吸気絞りバルブの開度の拡大量を学習値として記憶しておき、その後に再び車両が登坂路上に所在しかつブレーキ装置による制動が行われない状況が生じた際に、先に記憶した学習値を用いてエンジン回転数の嵩上げまたは吸気絞りバルブの開度の拡大を行うようにすることも考えられる。この場合、ＥＣＵ０は、登坂路上における初回の車両のずり下がりに対しては、必ずしもエンジン回転数の嵩上げを行わない。

また、上記実施形態では、運転者がアクセルペダルを操作していないときのエンジン回転数の（目標アイドル回転数への）フィードバック制御において、スロットルバルブ３２を操作して吸気量を増減調整するようにしていたが、内燃機関の吸気通路３にアイドルスピードコントロールバルブが実装されている場合には、このアイドルスピードコントロールバルブを操作することで吸気量を増減調整することができる。周知の通り、アイドルスピードコントロールバルブは、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の上流側と下流側とを連通するバイパスを開閉する吸気絞りバルブ（流量制御バルブ）である。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
３…吸気通路
３２…吸気絞りバルブ（スロットルバルブ）
７…トルクコンバータ
１０３…車軸

Claims (1)

1. 内燃機関と駆動輪とをトルクコンバータを介して接続している車両を制御するものであって、
   当該車両が登坂路上に所在しておりブレーキ装置による制動が行われていないときに、車両が後退したことを感知した場合、車両の後退を感知しなくなるまでエンジン回転数を嵩上げするとともにその嵩上げ量をそのときの路面の上り勾配の大きさとともに学習値としてメモリに記憶しておくか、または、車両の後退を感知してから車両の後退を感知しなくなるまでの間のエンジン回転数の上昇量、アクセルペダルの踏込量の増加量若しくは吸気絞りバルブの開度の拡大量をそのときの路面の上り勾配の大きさとともに学習値としてメモリに記憶しておき、
   その後に再び車両が登坂路上に所在しかつブレーキ装置による制動が行われない状況が生じた際に、先に記憶した現在の路面の上り勾配の大きさに対応する学習値を用いてエンジン回転数の嵩上げまたは吸気絞りバルブの開度の拡大を行い、
   なおかつ、あるトリップ中に学習した学習値を、そのトリップの終了後にメモリから消去する制御装置。

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