JPS60184938A - 無段変速機付車輌の燃料制御システム及び方法 - Google Patents

無段変速機付車輌の燃料制御システム及び方法

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JPS60184938A
JPS60184938A JP60012315A JP1231585A JPS60184938A JP S60184938 A JPS60184938 A JP S60184938A JP 60012315 A JP60012315 A JP 60012315A JP 1231585 A JP1231585 A JP 1231585A JP S60184938 A JPS60184938 A JP S60184938A
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JP
Japan
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engine
fuel
speed
control
ratio
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JP60012315A
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English (en)
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Takashi Daikou
大光 敬史
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、自動車等に使用される無段変速機を有する動
力送出システムに関し、特に、命令された動力送出量減
少に応して、システムの主動力(ムーバ)への燃料流量
を減少させるためのマイクロプロセッサ制御システム及
び、制御方法に関する。本発明は本仕様書で参照する係
属中の特許出願第380,922号及び第380.92
3号(1982年5月21日)に開示される制御システ
ムの改良を示している。
自動車の燃料経済性を更に良くしたいという要求は、エ
ンジン及び、伝動装置の設計と制御に重要な改善をもた
らせた。この点で無段変a 811(CVT)は特に有
望視されるものである。いかなる車輌速度においでも、
更に、あらゆる推進力の要求に対して、あるエンジンに
関して、ある伝動レシオが最大の燃料経済性を与えるこ
とば周知である。加えて、ある与えられた車輌速度に対
して、そのエンジンでの最大加速は、ひとつの伝動レシ
オで達成され得る。適当なレシオ範囲を持つCVTは所
望の伝動レシオを全て与えるので、これは、経済性、低
排気(エミッション)、及び、性能の点から、自動車に
とって明らかに魅力あるものである。CVTの機械的効
率が高く、レシオ範囲が十分に広い場合には、同一の車
輌において最大の経済性と最大性能を得ることさえ可能
である。
明らかムこ有利となる点は、完全な自動運転、ドライバ
の要求に対してのスムーズで、切れのない、素速いレス
ポンス、及び静かな走行がある。
従来、多くの異なるCVT構成が開発されている。これ
らは、例えば、ハイドロスタティックトランスミッショ
ン、ころがり接触トラクションドライブ、フリーホイー
ルクラッチ設計、電気系統、スリッピングクラッチ付多
重速度ギアボックス、及び、■へルトトラクションドラ
イブがある。
これらの中で、■へルトトラクションドライブは、その
コンパクトなこと、軽量でデザインが単純な理由から、
小型から中型の乗用車への応用に興味のあるものである
。基本的には、このタイプのCVTは、駆動シーブ及び
被駆動シーブを相互接続する■ヘルドを有し、これらの
シーブの直径はCVTのレシオを変化させるために可変
である。
ベルト設計の最近の進歩によって、ベルトの耐久性と寿
命が改良されている。シーブの動きが、へルI・に不必
要な応力をかけないように適当に制御されれば、ヘルド
寿命は多いに長くなると期待される。
燃料経済性を上げるために、エンジン−CVTシステム
に関して、多くの制御方法が考察された。これらの依存
しているところは、個々のエンジン性能の経験的分析で
あり、全ての所望の動力出力に対して、最小燃料消費を
達するエンジン速度とトルクの最適な組合せがあるとい
うことである。第1図にこの事情を示す。
第1図は、約2.5リットルの排気量を存する4シリン
ダ、火花点火乗用車の、典型的な性能マツプである。こ
れは、エンジントルクT、とブレーキ馬力BH0をエン
ジン速度N、の関数としてプロットしたものである。図
の上部近くの一点鎖線は、スロットル全開時のエンジン
トルクの図である。一連の実線のカーブは燃料消費図で
あって、一定のBSFC(brake 5pecifi
cfuel consumption、16.M/BH
P−hi)を示す。最小燃料消費は、0.4ボンド/馬
力・時間の点て達せられる。一連の点線はエンジンのり
J力出力を示す。低燃料消費のための理想動作線は、太
い実線f(Nりで示され、こればエンジン速度の関数で
ある。この低燃料消費のための理想動作線は、純粋にエ
ンジン性能ョンであって、車輌走行速度に関係なく最適
なものである。この性能アップには、例えば、低排気に
対する理想動作線のような他の理想動作線も含まれ得る
従来の、手動でシフトされるギアボックスを有する車輌
に於ては、前進レシオは通常、4又は、5ステツプのみ
である。性能マツプ上でのエンジンの動作点は、駆動軸
スピード、命令されたパワー又は、トルク、伝動ギアレ
シオによって決定される。典型的なトランスミッション
では利用できるギアレシオは数個にすぎないので、エン
ジンはスロットル弁を多く作動させて調整する必要があ
る。従って、エンジンは、殆どの時間、高BSFC値で
動作しなければならない。これに比して、エンジンを、
スロットル間状態及び低いBSFC値で動作させるため
、CVTはそのスピードレシオを連続的に変えることが
できる。
エンジン−CVTシステムに関する制御システムに対し
て要求される、恐らく最も困難な機能は、エンジン動作
を理想線にそうように保つことであろう。これは、自動
車の運転における、殆んど連続的なトラシジエントな性
質の由であって、走行路負荷及び、要求されたトルク又
は、パワーが一定である時間は殆んどない。過渡条件は
、通常、CVTレシオ、エンジン速度、及びスロットル
の変化によって取り扱われる。従来の制御システムは、
その性質から、エンジン動作の径路が、定常状態におい
て理想動作線に戻る前に、その理想動作線から離れるこ
とを許している。このような径路の一例を、第1図に鎖
線X−Y−Zで示ず。
この結果、エンジン動作は理想動作線に近づくが、この
線上には殆んど保持されない。第2図と第3図に、同様
な従来システムを図示する。
第2図は、Peter 5tubbsがBr1tish
 Leylar+dのために作ったシステムの概略図で
ある。該システムは、5tubbsの+The Dev
elopment of aPerbury Trac
tion Transmission for Mot
or CarApplications(ASME P
ublication No、8O−C2/DET−5
9(1980,8)゛に詳述されている。このシステム
では、スロットル位置とCVTレシオの各信号は、最小
燃料消費に対するエンジン動作特性をメモリに備えたコ
ンピュータ制御装置に送られる。該コンピュータ制御装
置は、スロットル位置を調整するためのエンジン制御信
号と、CVTのレシオを変えるためのレシオ率信号とを
、上述変数の関数として生成する。スロットルは車輌加
速ペダルの直接の制御下にあって、エンジン制御信号が
ドライ八によって命令されてスロットル位置をいくらか
変化させても、このスロットル位置は、王に、命令され
たパワー又は、トルクの関数のままである。
第3図はA15in 5eiki (アイシン精a)の
ためにM i y a oによって作成されたシステム
のブロック図である。該システムは米国特許第、4.0
91.690号に詳述されている。5tubbsのシス
テムと同様に、このシステムでも、エンジンスロットル
は、アクセルペダルへの直接の接続によって、主に命令
されたパワー又は、1−ルクの関数である。コンピュー
タは、CVTレシオを変えるためのレシオ率信号を、測
定されたスロットル位置及び、エンジントルクと速度の
関数として生成する。固イ1に検知された出力1〜ルク
もc v ’rレシオに影響する。
これらのエンジン−CVT制御システム及び、実質上池
の全ての同様なシステムにおいて、スロットル位置は車
輌のアクセルペダルに直接制御されるか、ペダル位置及
び他のパラメータの直接の関数である。エンジン及びI
・ランスミッション制御とは互いに直接に関係している
のが普通である。このような制御方法では、過度動作中
において、エンジン動作が理想動作線から変化すること
を許す。理想動作線から離れた径路であるので、定常状
態動作中のシステムによって効果的制御が再開されるま
で、最適なエンジン動作にならないことになる。(例え
ば、過度の例月消費又は、過度の排気が発生ずる。)し
かし、既に述べたように、殆どの車輌動作は本来過渡的
であって、定常状態にはないので、略々全てのエンジン
動作は理想動作線から外れる。排気校正は、従って、エ
ンジン性能マツプの木質的部分で実行される。殆どの従
来型制御システムも、特定なエンジン用に特別に制作さ
れねばならない。このことは、異なるパワーの全車輌に
対して、多数の特別に設計された制御システムを必要と
する。更に、殆どの従来の制御システムは、エンジン条
件の変化に対して補償できないので、その結果、車輌の
操縦性はエンジン温度、チューン状態、使用年数、及び
高度によって変化する。従来の車輌特性においては、従
来型CVT制御システムの問題が多くみられる。
上記の、従来型CVT制御システムの欠点や欠陥は、既
述の係属中の出願に開示された制御システ1、及び方法
で解決されている。上記の出願は、全く独立したエンジ
ンとトランスミッション制御を用いることによってエン
ジン動作を理想動作線にそって容易に保持できることを
開示している。
つまり、エンジンのスロットル位置はアクセルペダル位
置と全く独立している。スロットル位置、従ってエンジ
ン出力l・ルク番よ、単に、エンジン速度のみの関数で
あって、ごの関数はいかなる所望の関係でもよい。例え
ば、低燃料消費に対する理想動作線でも、低排気に対す
る理想動作線でも、低燃料消費及び低排気のための折衷
的理想動作線でもよい。アクセルペダルによって命令さ
れたl−ルク、パワー、又は他の所望のパラメータはC
■Tレシオを制御し、エンジン速度は、該エンジンにか
し〕られた負荷によって決定され、走行路負荷とCVT
レシオとの関数となる。従って、スロットル位置は、エ
ンジンにかけられる全ての負荷に対する理想的関数に従
って正確に8!I整される。上記出願で開示された制御
システム及び方法では、エンジンのオーバースピードや
アンダスピードの状態のような、エンジン及び車輌の異
常動作は避けられ、停止状態からの過渡的始動が可能と
なり、車輌は、全ての観点について、従来の自動l・ラ
ンスミツンヨン付車輌と殆ど同しように動作させること
ができる。
便宜的に、これ迄の出願で開示された制御システム及び
方法、更に、本発明によるそれらへの改良は、本仕様伏
を通して、自動車用エンジン−CVT推進システムに関
連して記述される。しかし、開示された原理は全ゆるタ
イプの動用送出システムに同等に適用可能であって、い
かなる設計の内燃又は外燃エンジンを用いる他の車輌シ
ステム又は、圧縮器、発電機、又は他の全てのタイプの
機器を駆動するための定常電力発電装置に制限されるの
でなく、それらを含むものと解されるべきである。「ス
ロットル」という語を用いているが、この語はエンジン
又は、他の主動力源への燃料送出を制御する全ての機構
を含むものと解されるべきであって、従来の気化式火花
点火エンジンで燃料流量がスロットルのちょう形弁の位
置によって変化するものや、燃料噴射式火花点火又は、
デイーゼルエンジン、ガスタービン等を含む。
第4図から第11図を参照して、従来の係属中の出願に
開示された制御システムを説明する。第4図は、制御シ
ステムを作る構成部分の機能的関係を示す。エンジン1
0は、クラッチ又は、液体クラッチ(図示せず)を介し
て無段変速機(CVT)14に駆動上結合される。燃料
は、燃料送出手段12によってエンジン1oに供給され
る。この燃料送出手段12は、従来の気化器のスロット
ルと燃料噴射によるもの、又は燃料噴射システム等でよ
い。CVT14ば、上記の多(の無段変速機のいずれで
もよい。出力M16はエンジンがらCVTヘパワー及び
、トルクを送出する。CVTのレシオはCVTレシオ制
御装置17によってセットされる。この制御装置は、レ
シオ変化率信号KRを、トルクセンサ19によって測定
された出力トルクT。と、アクセルペダル18によって
命令されたパワー又は、トルクの関数として生成する。
エンジン−CVTシステみ性能を示す他のパラメータを
レシオ制御装置17で用いることにょつて、CVTレシ
オの変化を同様に獲得することも可能である。例えば、
所望の出力パワー又は、トルクと実出力トルクを使用し
ないで、命令された及び、alす定された車輌加速度、
出力軸加速器、及び他のパラメータ等を使用してもよい
。しかし、第4図の制御システムでは、CVTレシオは
、命令されたパワー及びトルクと、測定された出力トル
クとの厳密な関数であって、エンジン動作からは完全に
独立している。他方、エンジン制御は、測定されたニン
ジン速度N、に従って燃料送出手段12を調整するエン
ジン制御装置1oocこよって行われる。この関係は、
望ましくは、低燃料消費に対する理想動作線、低排気に
対する理想動作線、以」二の双方の折衷的理想動作線、
又は他の所望のエンジン動作特性に合うものである。
第5図に、制御システムの全体をより詳細に図示する。
第5図に示す特定なタイプのCVTは、可変直径のVヘ
ルドを有するベルトトラクション駆動タイプで、出力軸
16に接続された被駆動シーブ20と、エンジン10に
結合された駆動シーブ30を含む。ヘルド15ば原動力
を伝えるためにシーブ20と30を接続する。シーブ2
0と30は、駆動上の直径を変化させるために、加圧液
体によって液圧で駆動される。シーブ20は、軸方向に
固定な部分22と軸方向に可動な部分24を有する。可
動部分24の後部の液体室26内の加圧液体は、部分2
2と24が互いに固定距離にあるように(即ち、シーブ
20の駆動上の直径を一定に保つために)、更に、駆動
上の直径を変化させるために部分24を部分22の方向
へ近づけるため又は、その方向から遠さけるために必要
な軸方向の力を与える。同様に、シーブ30は軸方向に
固定された部分32と、チャンバ36内の液圧の影響下
にある可動部分34とを有する。ヘル1−]5に適切な
張力を与えておくための、チャンバ26と36内の適当
な圧力は、以下の制御システムによって保持される。
スロットルく燃料送出手段)12の位置は、エンジン制
御回路100から信号を受けるスロットルザーボ13に
よって制御される。ある過渡動作中に於てGよ(以下に
記述)、燃料送出は燃料減少弁IIによって減少される
か、又は、燃料送出は燃料ザスペンション機構9によっ
て完全に停止される。燃料減少及びサスペンション機能
は、例えば、変化し得るいくつかのモートで動作し得る
単一のソレノイド弁でも実行できる。エンジン制御′6
0回路】OC)は、アクセルペダルからの入力(α)、
エンジン速度(NE ) 、自動又は手動モードでの動
作を可能とするマニュアルオーバーライドスイッチ、及
びエンジンが始動されたとき車輌が静止していることを
保証するスタート/ニュー(・ラルスイッチからの入力
に応動する。
被駆動シーブを駆動するための液圧は、圧力ザー水制御
装置250と液体分配回路500を介して作用するシー
ブ圧力発生器200によって供給される。同様に、駆動
シーブ30を駆動するための液圧ば、サーホ制御装置3
50と液体分配回路500を介して働くシーブ圧力発生
器300によって与えられる。圧力発生器200は、エ
ンジン速度NE、アクセル装置α、駆動軸16に対応す
るセンサによって測定された駆動軸速度N11s、及び
CVTレシオRの各入力に応動する。レシオRはCVT
レシオ回路600Gこよって生成され、これは、エンジ
ン速度N、を駆動軸速度N9.で除算して得られる商で
ある。
始動クラッチ40は、エンジン10とCVT 14を結
合するために備えられている。クラッチ40は車輌が静
止状態にあるときには切り離されていて、低速運転中は
部分的に結合され、次第に完全な結合に近づく。この動
作は、以下の説明のように、予め定められた動作点に於
て発生ずる。始動クラッチ40は、アクセルペダル位置
α、エンジン速度N0、及び自動/手動スイッチに応動
する制御回路400によって、ザーホ制御装置450と
液体分配回路500を介して制御される。
第7図、第8図、第9図は、第5図に示した構成部分の
機能的関係を詳しくしたものである。第7財は、主にエ
ンジン制御回路100に関する。
制御回路100の重要部は関数発生器102であり、こ
れば、全ての所望のエンジン動作特性を示す関数を発生
できる。この実施例では、関数f (NE)は、低燃料
消費に対する理想エンジン動作線として選ばれている。
こ\でθはスロットル角を示し、所望のエンジン出力ト
ルクに比例するものである。第1図は、この関数f(N
、)をグラフに示している。発生k]02で生成された
関数の値は、増幅器104を経てスロットル゛す′−ポ
13に直接供給される。自動制御システムが不能になっ
た事態では、モードスイッチ106を用いて、手動モー
ドに切替ることか可能である。手動モー Fでは、アク
ナル位置αは、増幅器104を介して、スロットルザー
ホ13と直接にやりとりされる。スタート/ニュートラ
ルスイッチS/Nもモードスイッチ106を介して動作
する。
燃料→ノースペンション比較器108はエンジンオーハ
ースビー!・制御のためであって、これは、急激な加速
、もしくは、制御システム内の誤動作によって発生する
可能性がある。比較器108はエンジン速度NEと、例
えば6000rpmである最大許容エンジン速度とを比
較する。N、が60QQrpmより大きりれば、燃料サ
スペンション機構9が、エンジン10への燃料送出を停
止するために起動される。燃料ザスペンシコン機構は、
例えはソレノイド線切弁でよい。
アクセルペダルが離されたいときに発生ずる、車輌か高
速化するという固有のイψ向に対処するために、別のエ
ンジン速度制御が与えられる。この現象は減速時に発生
し、理由は、レシオがオーバードライブ状態に近づいて
いるトランスミッションを介して、車輌の慣性が、比較
的スロットルを外された状態のエンジンの慣性に結合す
るようになるからである。この望ましくない傾向は、ア
クセルペダルが突然、そして完全に離された時により強
張される。上記の車輌の挙動は、エンジンへの燃料流量
を減少することで避けられる。ご−で燃料流量の減少は
、ペダル位置の減少、(−k)のレートに比例するもの
とし、アクセルペダル位置が、全アクセルペダル踏込幅
の3.6%を下回るときには、燃料流量は更に減少され
る。この制御を行なうため、パルス幅モデュレータ11
0は燃料減少弁11を制御する。モデュレータ110の
デユーティサイクル(即ち、燃料減少弁が開状態に保持
されている間のパルスサイクルの百分率)は、ペダル位
置αの減少(−ル)のレートに反比例する。こ\で−ル
は、浸が0未満のときにのめ、i酸分器】12から得ら
れる。加えるに、燃料減少比較器114は、ペダル位置
αが3.6%を下回るとモデュレータ110のデユーテ
ィサイクルをOへ、又は0近くに低下させる。
第8図は、主に、始動クラッチ制御回路400に関する
。車輌が静止時にエンジンがアイドル可能なようにする
ため、エンジンとCVTの間に、何らかのタイプのクラ
ッチがあるものとする。液体クラッチを使用することも
可能であるが、このような装置に固有な機械的損失は、
燃料経済性を最大にするという所望の目的に適しないも
のである。ロックアツプクラッチを有するトルクコンバ
ータで改善でき得るが、機械的クラッチが望ましい。本
目的のためには液圧で駆動されるクラッチが良く適する
。従来の自動車と同様に、ここでの目的は、車輌が静止
しているときには完全にクラッチを切断し、車輌が動き
始めると次第にクラッチを結合して、車輌速度の上昇乙
こ伴いクラッチを更に結合することである。この目的の
ため、測定された伝動レシオR(これはレシオ回路60
0内で、エンジン速度NEを駆動軸速度Nosで除算し
た商として計算される)は比較器402に供給される。
Rが4.7を超えると、増幅器104を介して増幅器4
06からスロットルサーボ13へ信号を送るため、比較
器402はスイッチ404を閉しる。この信号6才α−
N、′に等しく、こ\でNE’は発生器408によって
生成された関数でK (NE −100Orpm)に等
しい。従って、アクセルペダル18は、α−NF ′で
定義される可変な方法でスロットル12に直接に結合さ
れる。定数には、クラッチが完全に結合されていない場
合にはエンジン速度が2500rpmを超え得ないよう
に選択される。アクセルペダルからスロットルへのこの
直接結合によって、車輌が静止位置から動きだすのを避
りるため、ある入力をシステムに提供できる。
比較器402も、ペダル位置をクラッチ圧力サ−ボー制
御袋fi′450に直接送出するため、スイッチ41.
0を閉しる。従って、クラッチ40の結合の程度は、レ
シオRが4.7に等しくなる点までは、ペダル位置に比
例する。この期間中、スロットル12に対するアクセル
ペダルの直接制御は、上記の関係に従って、エンジン速
度が上がるとともに減少する。
レシオRが4.7を下回ると、スイッチ404と410
が開き、比較器411は、最大圧力をクラッチリーーポ
制御装置に伝えるためにスイッチ4]2を閉しる。この
最大圧力によってクラッチは完全に結合する。車輌がこ
の点を超えて加速するのは完全に自動制御下の動作とな
る。
スタート/ニュトラル(S/N)スイッチが備えられて
いないと、始動時点てアクセルペダル18が押されると
、常に、クラッチ40が結合させられ、車輌は急激に前
方に進む。従ってS/Nスイッチは、完全な始動をさせ
るために、クラッチ40に対するαの影響を効果的に不
能にするものである。
第9図し才、主に、被駆動シーブ200用のシーブ圧力
発生器と、駆動シーブ300用のシーブ圧力発生器とに
関する。圧力発生器200は、エンシンカ最大動作速度
の550Orpm (N14Ax )を超えそうになる
と、エンジンへの負荷を上げるために伝動レシオを操作
する回路を含む。更に、エンジン速度がアイISルスピ
ードのlQQrpm(Nl−IN)を下まわりそうにな
るとエンジンへの負荷を下りるために、伝動レシオを変
えるための回路を含む。これは、加算計数器230.2
32とクリッピング回路234.236を用いで達成さ
れる。加算計数器232とクリッピング回路236は、
エンジンへの負荷を増加するために、被駆動シーブ20
0への圧力を減少するように働く。計数器232は、そ
の負入力端子に印加されたN1と、その正入力端子に印
加されたNMAXを受け、加算出力信号NMAX NE
を生成する。この合計出力は、第9Hの特性を持つ、非
線型デバイスであるクリッピング回路236に加えられ
る。
例えば、この装置は、その負入力信号の負側経路に対し
て負のは\線型の出力を生成し、正側経路に対してはセ
ロ出力を生成する逆バイアスされたグイオートでよい。
従って、NEがNMAXを超えると、回路236にかけ
られる人力信号は負となり、負の出力信号が得られる。
次に、この負出力信号はN、がN M A Xを超える
量に比例して、加算出力信号の値を減少させるためC二
加算係数器210に印加される。
その結果、被駆動シーブ200への圧力は比例的に減ぜ
られる。他方、NEがN M A Xを下回ると、クリ
ッピング回路236にかけられた入力信号は、正となり
、加算係数器210に印加される出力信号がセロとなる
。このような出力信号は、加算計数器210の加算出力
に何の影響も持たないので、被駆動サーホ制1ffll
装W250への信号に変化を生じさせない。
加算係数器230とクリッピング回路234は、エンジ
ン」二の負荷を滅するため、被駆動シーブ200への圧
力を上げるように働く。加算係数器230は、その負入
力端子に印加されたN、と、その正入力端子に印加され
たN。1Nを受け、合計出力信号、NMIN Npを生
成する。この合計出力は、回路236と同様なりリッピ
ング回路234にかけられる。しかし、回路234は、
入力信号の正側経路に対して正のほぼ線型の出力を生成
し、負側経路に対してゼロ出力を生ずる非線型転送特性
を有する。回路234は、例えば、順方向バイアスをか
けられたダイオードでもよい。NFがN HI Nを下
回ると、クリッピング回路234にかけられる入力信号
は正になり、正出力信号が得られる。続いて、この正出
力信号は、加算出力信号の値を、N、がN M I N
を下回る量に比例して増加させるために、加算計数器2
10に印加される。その結果、被駆動シーブ200への
圧力は比例的に増力口させられる。他方、NcがN M
 I Nを上回ると、回路234によってゼロ出力信号
が生成されるが、これはサーボ制御装置250にかげら
れる合計信号に何の影響も与えない。
圧力発生器200も、従来の車輌のフィーリングに出来
るだけ近づけるために、車の速度によって、アクセルペ
ダル18の感度を調整するための1回路を含んでいる。
これは、エンジン及びCVTの固有の動作特性のためで
ある。つまり、より高い車輌速度においては、エンジン
によって作られるトルクは、かなり高<、一定である。
(第1図参照。)従来の車輌では、エンジンからひき出
し得るトルクの僅かな部分(%)が、固定の、極めて低
い減少レシオのハイキアのトランスミッションを介して
、後部車輌に送られる。従って、車輌の加速は、高速で
は、アクセルペダルの動きに対してかなり鈍感である。
しかし、CVTを備えた車輌に於ては、高速の車輌速度
でさえ、アクセルペダルが押されると、増加された減少
レシオが得られ、対応するトルクの倍加は従来の車輌を
超えるものである。従って、直接アクセルペダル位置α
のみが、高い車輌速度でのCVTレシオの制御に使用さ
れるとすると、車輌のレスポンスは、アクセルペダルの
動きに極めて敏感になろう。従つて、アルセルペダル1
8の感度は、高い車輌速度では、鈍くしなげればならな
い。
ペダル感度は2個の比較器212.214で制御される
。車輌速度が、駆動軸速度≦1173rpmのしきい値
に対応する個未満である限り、スイッチ216は、α信
号を加算係数器210に直接送るために閉じられたまま
である。これによって実質上トルク制御が行われる。駆
動軸速度Nゎ。
が]173rpmをしえると、スイッチ216が開き、
スイッチ218が閉じて、Nn5(ディハイダ220に
よって与えられる)によって除算されたαに対応するペ
クル位置信号が加算計数3210に送出される。これに
よってパワー制御が効果約6こ行われる。このようにし
て、高速レンジでの、あらゆるアクセルペダル18の動
きの効果は、従来の自動車のペダルレスポンスに出来る
限り近づけるために減少される。
第10図はソープ圧力発生器220の改良を示し、アク
セル感度はレシオRの関数として制御されている。レシ
オRが3以上になると、比較器212′は、アクセルペ
ダル位置信号αを直接加算計数器210に結びつけるた
め、スイッチ216′を閉じる。
上記の伝動レシオの制御は、レシオ率制御りとなる。即
ち、アクセルペダル18によって命令された被駆動シー
ブ20上の液圧の上昇(又は、下降)の量が大きい程、
シーブ直径の変化が速い。
従って、例えば、アクセルペダル18を急速に押しつけ
ると、CVTレシオが急変し、急加速が起る。当然なが
ら、これは、従来の車輌の特性を極めてよく再現してい
る。
第4図から第11図に開示した制御システムは、部分的
に、隼にCVTレシオだけでなく、CVTのレシオ率す
の制御がより良いCVT制御を行うという認識を含んで
いる。この改良された制御については、次に示す車輌性
能方程式を参照して説明する。
IEQ= IC+lS +R2TE Rば1−ランスミッションのレシオ率、Rばトランスミ
ッションのレシオ、 ■、はエンジンの惰性 NEtよコニンシンの速度 ′rEはエンジンのトルク、 TR工、は駆動軸に反映される走行路負荷で、タイヤ、
変速歯車及び車軸ロスを含む。
T+ossは伝動ロス、 I CDSば駆動軸に反映された車軸慣性、及び、Nn
sは駆動軸で測定された車輌加速度である。
車輌の加速度N。3が、例えばTE、R1又はRのよう
ないずれか1個又はそれ以上の可変数の制御に、主に依
存していることは明らかである。一般に、従来の車輌シ
ステムは、要求されたトランスミッション及び車輌制御
を行うために、伝動レシオRとエンジン出力トルクTE
を変える。しかし、Rの制御では、エンジントルクと速
度を理想動作線に常に合わせておくことは困難である。
これば、Rが変化する都度、エンジンへの負荷が変り、
それによって、エンジンの出力トルクと車輌加速度に影
響を与えるからである。
エンジントルクと速度を同時に変化させて、エンジン動
作を強制的に理想動作線に戻すには極めて複雑な制御シ
ステムが必要である。これは、該制御は、性能システム
の複数の可変数に依存しているからである。例えば、こ
れらのシステムは、エンジン動作を理想線に戻すために
、必要な目標とされるスロットル位置及びCVTレシオ
Rを計算する複雑な機能を行うことが絶対に必要である
。更に、これらのシステムは、レシオを目標値に変化す
る率が望ましくない車輌IJJ力学的結果にならないよ
うにレシオ率白の計算をしなければならない。例えは、
白に大きすぎる値が選択されると、車輌が加速する以前
に、望ましくない車輌減速が発生ずる。この現象は、上
記の性能方程式内のβ項が負の符号であるので起る。
しかし、本制御システムは、他の可変数がエンジン性能
を悪化さ−Uることなく、食を容易に検知し、制御し得
ることを認識している。これは、エンジントルクと速度
を理想エンジンtf+)1作線にそって固定するために
、エンジン制御を伝動制御から切り離すごとによって実
現される。このβの制御11の結果、他の従属変数に不
都合な影響は発生しない。特に、bの同時変化に関連す
るRの変化しJ、エンジン速度とトルクは、燃料関数f
(hL−)たけによって決定されるので、エンジン動作
を理想動作線から外すことがない。その結果、車輌加速
度N。3と出力)・ルクT。ば性能システムの他の変数
でなく、レシオ率負のみで、制御される。
レシオの変化する率(飴 は以下の関係で極めてよく近
似されることが発見された。
)(1’(=α−−Fo<低速時、I−ルク制御l)及
び、 (高速時、パワー制御) 上記の■ヘルドトラクション 4J、アルセルペタル位置αと出力トルクT。との比較
は、率りでレシオ変化を起させるために、ベルトとプー
リ構成部に於て本質的に実行される。
他のタイプのCVTは、この関係を実現するために異る
制+all要素を必要とすることもある。しかし、既に
説明したようにシステム性能を表わす他のパラメータを
、率Rでレシオ変化を起させるのに使ってもよい。ご−
で、Rは、所望の性能パラメータと、実l際に測定され
た性能バラメークとの差である。
」−記の制御方法を、第11図にグラフに示す。
第11図1はエンジン速度NEを、車輌速度又は、駆り
jIj!lb速度Nll,の関数として表示したもので
ある。最小及び最大C V Tレシオは、グラフの原点
から伸ひる直線で示される。アイドル速度( NM I
 N=100Orpm)は、下部の水平線で表わされ、
最大許容エンジン速度(NMAX =5 5 0 O 
r pm)は上部の水平線で示される。最大車輌速度は
グラフの右側の垂直線で定義される。
第11図のグラフは、いくつかの別々な動作領域に分け
られる。rAJはエンジン−CVTシステJ、動作の正
常領域である。領域Aは、最大CV]゛レシオの線、最
大エンジン速度の線、最大車輌速度の線、最小CVTレ
シオの線、及びアイドル速度の線によって構成される。
領域Aでのシステム動作中は、クラッチ40は完全に結
合し、スコツ1−ル位置は、燃料関数f(NF:)に従
ってエンジン速度の関数である。駆動軸速度、]173
rpmを示ず鎖線の垂直線の左側での動作は、トルク制
御下で行われ、この線の右側では、パワー制御下で実行
される。(上記の2方程式と、第9図、第10図に示す
アクセルペダル感度回路を参考され度い。)領域Bは始
動制御領域で、即ち、クラッチ40が部分的にのみ結合
している場合に於る、(Ij 車輌運転速度でのエンジ
ン−CVTシステムの動作の領域である。
残りの3領域C,D、及びEでのエンジン−CVTの動
作は、上記の5til制御システムQこよって実質的に
禁止されている。つまり、領域Cでの動作は、最小CV
Tレシオという物理的限度によって、更に、エンジン制
御回路100 (第7図)の燃料減少弁11、パルス幅
モデュレータ110、微分器112、及び燃料減少比較
器114とにより構成される燃料減少回路によって禁止
される。領域1つはオーバースピード制御日n域で、燃
料サスペンション機構9と、エンジン制御回路(第7図
)内の燃料サスペンション比較器108、及び、シーブ
圧力発生器200 (第9図)の加算計数器232とク
リッピング回ri?1236とによって制御される。領
域Eはアイ1゛ル制御領域であって、シーブ圧力発生器
200 (第9図)の加算計数器230とクリツピンク
回路234とによって制御される。
更に、第11図には、水平道路で車#l速度を一定6に
保持するために必要なエンジン速度を示す。
語「負荷」は、道路負荷、変速歯車損失等を含み、エン
ジン−CVTシステムへの実負荷を表わす。エンジン動
作を理想動作線にそって保持するため、本発明の制御方
法を燃料関数にのめ従って機能さ一已るためにυコ、通
常発生ずる全ての負荷に対して一定の車輌速度を維持す
るのに必要な、は\全レシオを、CVTレシオ範囲に含
めることが望ましい。即ち、最小CVTレシオは水平道
路に於て一定の車輌速度を保持するのに必要な値より小
さくし、最大CVTレシオは、発生し得る最大速度に於
て、車輌速度を一定に保持するのに必要な値より大ぎく
することが望ましい。この関係を、第11図に領域への
最小CVTレシオの線の上方に、負荷の線の物理的位置
として示す。他の全ての負荷線は、最大CVTレシオの
線の下方でなければならない。ごれを実施するために望
ましいCVTレシオ範囲は、約11−1であり、最大C
■Tレシオば22;lで(変速歯車レシオを含む、全車
輌レシオ)、更に最小CVTレシオは2:1である。こ
のような広いレシオを有するl・ランスミッションは特
許出願第290.293号(1981年8月5日)に開
示されている。当然なことに、より低いレシオ範囲を持
つCVTも動作可能であるが、より広い範囲のものと比
較して、柔軟性にとぼしい。
第6図を参照して、CVTレシオの変化1til)を、
チャンバ26.36内の加圧液によってろ構成される軸
方向の力に関して説明する。第6図の低部の曲線は、被
駆動シーブ20の可動部分24−ヒの定常状態に於る軸
方向の力を、CVTレシオの関数として示す。同様に、
上部の曲線は、可動部分34の内側方向への動きをおさ
える、定常状態での軸方向の力を、CVTレソレシ関数
として示す。以下に記述するように、例えば、CVTレ
シオを1.0から、約1.7に」−げるために信号が生
成されると、チャンバ26内の液圧は、軸方向の力を、
約175 Mから、最大で約270kgにまで、lb−
するために増加される。しかし、可動部分24はシステ
ムの慣性の由に直ちには動かない。従って、シーブ20
内での過渡変化を示す曲線は、点Aから点Bへの一定し
ソ第1.0での動きに定義され、続いて、点Cに達して
平衡状態になる。
これに応して、シーブ30のチャンバ36内の圧力上昇
しJ′、シーブ30の可動部分34の軸方向の力を、約
315kg(点D)から、約380kg(平衡点E)へ
と増加させる。この軸方向の力の上昇にもかかわらず、
シーブ20の直径が膨張することによるヘルl−15に
対する張力の増加は、シーブ30の2個の部分32.3
4を離すので、シーブ30は、駆動的にはより小さい直
径になる。従つて、駆動シーブ30は、制御された方法
で、被駆動ソーブ20に発生する全ての変化に追従する
シーブの圧力発生器300は、レシオRと測定された出
力トルクT。の関数として、適当な圧力を駆動シーブ3
0に対して発生ずる。この機能は、不必要な応力を与え
ずにヘルド15に必要な張力をかり、レシオをスムーズ
に変化させることが分った。上記目的に最適な関数の例
は以下の通りである。
こ\で、PDRはドライハシーフ′30のチへマンハ3
6内の液圧、K1、K2、K3は適当に選択された定数
である。
〔発明の要約〕
上記の新規な制御システムは、CVTシステムに関連す
る多くの問題を解決するが、該システムを実現するため
には多くのディスクリ−I・な構成要素が必要である。
従って、システムの製造価格は上がり、ホスト車輌に設
置することが困難となり、障害を発生しやすくなる。更
に、このようなシステムに、全ての望ましい制御機能を
含ませることは実用的でない。つまり、システムか不必
要に複雑になるからである。例えば、エンジンをある最
低速度以下で運転すると、第7図に開示した燃′14 
減少機構が作動した場合に、エンジンが停止しやすい。
理想的にbコ、燃料減少機構はエンジンが最小速度を」
二回って動作しない場合に、起動されるべきである。こ
のような手段4才、こ−で開示された制御システムには
存在しないし、そのようなシステムを実現するには、更
にいくつかの要素の追ハロが必要である。しかし、マイ
クロプロセツリ・制御システムでは、マイクロプロセラ
()゛によって実行される燃料減少アルゴリズムを用い
ることで一1二記システムが実施できる。マイクロブロ
セツザ制御システムは、より高速で精密な制御を提供す
る利点がある。従って、上記のCV T li制御シス
テムは、従来知られているこのようなシステムに対する
本質的改良を示すが、理想システムではない。
従って、本発明の全体としての目的は、ディスクリ−I
・要素で作られたエンジン−CVT制御システムに関す
る上記の不利な点と欠陥とを克服するごとにある。
本発明の特定な目的は、パワー送出の減少命令時に速度
が上昇するというc v ”Fパワー送出システムのエ
ンジンにある固有の傾向を制御するための改良されたシ
ステムを提供することである。
更に、本発明の目的は、パワー送出の減少命令時に速度
が上昇するというCVTパワー送出システムのエンジン
にある固有の傾向を制御するだめの改良されたシステム
であって、経済的に生産でき、節華に設置できる該シス
テムを提供することである。
更に、本発明の目的は、パワー送出の戚少命令時乙こ速
度が上昇するというCVTパワー送出システJ、のエン
ジンにある固有の傾向を制御するための改良されたシス
テムであって、より少数の部品で414成でき、従来周
知のそのようなシステムより信Φn性を有し、より正確
な制御を行う該システムを提供することである。
本発明の他の目的は、新規な燃料減少アルゴリズムを組
込むことによって、より正確で精密な燃料残少制御を提
供することである。
本発明の別な目的は、パワー送出の減少命令時に速度が
上昇するというCVTパワー送出システムのエンジンに
ある固有の傾向を制御するための改良されたシステムで
あって、従来周知のシステムよりも高速でより精密な制
御を行う該システムを提供することである。
本発明しJ、係属中の特許出願第380.922号及び
380.923号(1982年5月21日)に開示され
たc v ′r制御ソステJ・であって、第4図から第
11図を参照して検回した該システムに対する改良を示
す。係属中の出願に記載の制御システムは従来技術で周
知の、CVT制御システムの多くの欠点や欠陥を解決す
るが、該システムの実現のためには多くのディスクリー
トな要素が必要である。マイクじtプロセツリー技術及
び新規なアルゴリズムの利用により、システムに必要な
構成要素数を大幅に減らし、より精密で正確な燃料減少
制御が可能であることが発見された。構成要素数の減少
によって、より信頼性があり、より低価で製造でき、保
守の容易なシステムが実現される。更に、マイクロブロ
セツザ技術と、本発明のアルゴリズムによって、より高
速でより精密な制御が可能である。
本発明は、パワー送出の減少命令時に速度が土塀−する
というCVTパワー送出システムのエンジンにある固有
の傾向を制御するためにマイクロブロセ・ン′す“技4
・トチを用いる点に特徴がある。従って、第7ヌ1に示
すパルス幅モデュレータ110と微分器112によって
行われる燃料減少機能は、本発明のマイクロプロセッサ
制御システムで実行される。それ故、燃料減少弁1]の
デユーティ→ノーイクルはマイクロプロセッサによって
決定され、燃料減少弁11が開状態に保持されている間
のデユーティ号イクルの百分率は、アクセルペダル位置
の減少のレート(−α)に逆比例する。更に、マイクロ
プロセラIJ−1t+制御燃料減少機能は、エンジンが
予め定められた最小速度を上回るとぎにのみ起動される
。従って、低エンソン速度では、燃料減少機能は、エン
ジンが燃料不足による停止を起こさせないために起動さ
れない。
上記の系層中出願に開示された燃料減少システJ、との
混同を避けるため、本発明の対応するシステムを、燃料
カットシステム、又は燃料カッティングシステムと称す
る。
〔発明の実施B様〕
第4は1から11図のシステム+J、上記のマイクロプ
ロセッサ装置を用いて実現可能である。このような制御
システムのブロック図を第12図に示す。該制御システ
ムはクリスタル701に制御されるクロック周波数で動
作するCPU700を含む。CP tJ 700ば従来
技術で周知の多くのマイクロプロセッサ装置のいずれか
でよく、4ヒツ1−18ビット、]6ヒツトのデバイス
が可能である。クリスタル701の周波数は、CPU7
00を動作させるのに適したいずれの周波数でもよい。
CPU700には、アドレス/データバス705 、を
介して、ROM702、RAM103、及び入出カポ−
1−704が接続される。ROM702には、制御シス
テJ、が動作中のときにC,PTJ700が実行する蓄
積用プログラムが含まれる。ROM702に記jQされ
るプログラムのアルゴリズムを、第14図から第16図
に関して、以下に説明する。RAM70341、ROM
7024Z記4Qされたプロクラムの実行中に、CPU
700によって4算された瞬時値を一時的に記憶するた
め、及び、入出カポ−)・704から読取られた値を記
憶するために使用されるスクラッチパッドメモリである
。1で0M702とRAM703ば、現時点て周知の多
くのリードオンリメモリ、及び、リード/ライ)・メモ
リの中から選んでよい。入出カポ−ドア04は、以下に
詳述するようにCPU700と外部装置の間のインター
フェース信号を与えるものである。入出カポ−1−70
、lは、現看周知のベリフエライインターフェースLS
Iの中からil択した1、 (l!j又はそれ以上から
+14成されてもよいし、もしくば、へNDケーl〜、
ORゲーl〜、及びインバータのようなアドレス可能な
バッファ回路を複数個用いて構成してもよい。ROM7
02、RAM703、及び入出カポ−ドア04は、CP
U700に要求された適当なアドレス可能沢とデータイ
ンターフェース回路を備えているものとする。
入出カポ−1−704は、外部装置からの入力信号を受
けるための複数のテータ入カポ−(・706.707と
、外部装置へ出力信号を供′給するための?jf 83
のデータ出カポードア08.709を有する。アナロク
/テイシクル(A/D)変換器710は、入力ポードア
07に接続して示され、CPU700による処理のため
、人力信号を対応するティシタル値に変換ずろためのも
のである。A/D変換器は1個たり示されているが、複
数個のこのような変換器を入カポ−1〜707に接続し
てもさしつかえない。本発明では、アクセルペダル位置
、スロワ[・ル位置、エンジントルク(TE )、及び
インテークマニボールト圧力を示すアナログ信号を与え
るインティゲータに、A/D変換器710の入力が接続
されて示されている。これらのアナログ信号は、CPU
7 D Oによる処理のため、A/D変換器710によ
ってディジタル形式に変えられる。変換を要しない入力
信号を提供する装置は、入カポ−)706&こ直接接続
される。第12図に示すように、これらの装置には、ク
ラッチ結合信号、シクトレハー位置指示信号、エンジン
速度センサ信号、及び駆動軸速度センサ信号が含まれる
。図示されないが、使用される速度センサのタイプに依
っては、速度センサ信号は、対応する周波数/電圧(F
/V)変換器に接続される。
該変換器出力は、次に、A/D変換器710に接続され
る。入出カポ−ドア04に直接接続される装置は、適当
なバッファ回路く図示せず)を介して入力ポードア06
に接続されてもよいし、各々は複数の個々の入力を含ん
でいてもよい。
D/A変換器711は出カポ−1−708ニ接続されて
示されていて、外部装置を制御するため、CPU700
からのディジタル出力信号を対応するアナログ値に変換
する。D/A変換器は1個だけ示されているが、複数個
のD/A変換器を出カポ−1−708に接続してもさし
つがえない。第12図に示すように、D/A変換器71
1の出力は、各々、シーブ圧力(被駆動側)、シーブ圧
力(駆動側)、及びスロットル位置を制御するためのソ
レノイIJを動作させるソレノイドドライハフ12−7
15に接続されている。ディジタル信号によって直接駆
動され得る外部装置は、出カポ−I・709を介して、
直接、入出カポ−1−704に接続されてもよい。図示
のため、燃料カット弁を制御するためのソレノイドドラ
イハフ15は、出カポ−1−709を経て、入出カポ−
1−704に直接接続されている。ソレノイドドライバ
712−715が直接に、又はD/A変換器を経て入出
カポ−ドア04に接続されるかは、各ソレノイドに使用
される駆動回路に依存する。第12図に示すように、ソ
レノイドドライハフ 12−715は単に図示上接続さ
れている。人出方ポート704に直接接続される装置は
、適当なバッファ回路(図示せず)を介して出カポ−)
709に接続されてもよいし、複数個の個々の出力を含
んでもよい。
第12図に示すマイクロプロセンサ制御システムは、電
池716から電源を受ける。電池716は、制御システ
ムに特に専用のものでもよいし、例えばホスト車輌のク
ランクモータ電池のような、複数の機能を果すものでも
よい。バッテリ716は、制’+1fIIシステムの各
要素に要求される電圧レヘルを提供する電源717に結
合される。電源は1個又は複数個の電圧レギュレータと
、従来技術で周知の関連フィルタ回路とを含むものとな
ろう。
第13図は、本発明によるCVT制御システムを実現す
るため、入出カポ−ドア04とやりとりされる種々の信
号を図示したものである。
マイクロプロセンサ制御システムの動作を第14図から
第16図を参照して説明する。第14図は、ROM70
2に記憶されたプログラムのアルゴリズムを示す流れ図
である。アルゴリズムは、流れ図のステップ3の反復シ
ー1−クロックによって形成される予め定められた固定
の反復レートで、CPU700によって連続的に実行さ
れる。第16図は、燃料カッI−機能が実行されるべき
か否かを決定するために比較される種々のパラメータに
関する流れ図である。
ステップ1で制御システムが始動されると、例えば、ホ
スト車輌のエンジンが始動されると、CPU700はス
テップ2へ進み、初期設定ルーチンを実行する。ステッ
プ2では、全〒の動作変数は、予め定められた値に設定
され、RAM703に記憶される。全ての変数が初期設
定され、記憶されると、CPU700はステップ3に進
み、アルゴリズムの反復レートをセットする。反復レー
トは、CPU700がこのレートでデータを人カポ−1
−706,707から読取り、処理し、適当な制御命令
を出カポ−1〜708.709に発行する値を定める。
データはCPu700によってステップ4で読取られ、
以下に説明するように適当な制御命令を与える後続ステ
ップで処理される。
ステップ5で、CPU700は、シフト位置レバーがニ
ュートラル、ドライブ、又はリバース(ハック)のどの
位置であるかを決定する。レバーがニュートラル位置で
あると、CPU700ばステップ9へ進み、シーブ圧力
側flI(第9図、第1゜図)、エンジン制御(第7図
)及びクラッチスリップ制御(第8図)のための適当な
命令を与える。CPU700ばステップ9からステップ
10へ進む。
シフト位置レバーがドライブかりハース位置であると、
CPU700ばステップ5からステップ6へ進む。ステ
ップ6では、クラッチの状態が決定される。クラッチが
結合していなけれは、CPU700はステップ9に進み
、上記のザブルーチンを実行して、ステップ10に進む
。クラッチが結合していると、CPU700ばステップ
6からステップ7へ進む。ステップ7では、CVTレシ
オRが、エンジン速度N、を駆動軸速度N9.(第8図
、レシオ回路600)で除算することで決定される。続
いてCPU700はステップ8に進み、エンジン制御(
第7図)、シーブ圧力制御(第9図、第10図)、及び
燃料カット制御(第7図、微分器112、パルス幅モデ
ュレータ110)のための適当な命令を与えるため、ザ
ブルーチンを用いて、ステップ4で入力されたデータの
処理を行う。本発明による燃料カット制御を行うサブル
ーチンの動作を、第15図を参照して以下に詳しく説明
する。
ステップ8でザブルーチンが処理されると、CPU70
0はステ゛ンブlOに進み、こ\では、」二記すフルー
チンの実行中に計算され決定された種々の制御命令が、
出力ポードア08.709を介して、種々の制御W?”
へ命令形式で出力される。
ステップ8の完了後、CPU700は、ステップ11に
示される待ち状態に入る。この待ち状態は、ステップ3
でセラl−された反復クロックが完了する迄続き、その
時点て、CPU700はステップ3に戻り、反復クロッ
クをリセットし、アルゴリズムを繰り返し実行する。
既述のように、アルセルペダルが離された時に、車輌の
速度が上屑するという傾向がある。この現象は、車輌の
慣性が、レシオがオーバードライブ側に変化している1
〜ランスミツシヨンを経て、比較的スロットルの閉して
いるエンジンの慣性に結合されるようになる由に、減速
時に発生する。
この望ましくない現象は、アクセルペダルが惣激かつ完
全に離された場合には一層強調される。この異状な挙動
は、アクセルペダル上の圧力が除かれたときに、エンジ
ンへの燃料流量を減少させること、及び、アクセルペダ
ル位置が全ふめ込め幅の3.6%を下回ったときに更に
燃料流量を減少させることで避けられる。こ\で、燃料
流量の減少は、ペダル位置が減少するレート(−α)に
比例するものとする。
本発明では、この機能は、マイクロプロセッサが本発明
の新規なプロセスを用いて実行する。既に説明したよう
に、本発明の燃料減少機能は、係属中の出願で開示され
ディスクリートな構成要素で実現される燃料減少と、本
発明で開示されマイクロプロセンザ技術で実行されるプ
ロセスとの混同を避けるため、燃料カッティング機能と
称する。本発明による燃料カッティングプロセスを、第
15図から第20図を参照して説明する。
第18図はアクセルペダルの動きのグラフで、アクセル
ペダル位置αを垂直軸上に、時間tの変化を水平軸上に
示す。グラフに示すように、アクセルは時間点lと8と
の間では正方向に進み、アクセルが押されていることを
示している。時間点8の後刻では、アクセルペダルは負
方向に進み、アルセルが離されていることを表わしてい
る。既知の第1と第2のアルセルペダル位置を用いて、
アルセル位置の変化が以下の関係式からめられる。
ルーα (i) −α (i −1) こ\で ルーアルセルペダル位置の変化、 α(j −1)−第1のアクセル位置 α(i)−第2のアクセル位置 上記の関係から、=−0であると、アクセル位あると、
アルセル位置の全変化は正方向であって、アクセルペダ
ルが押されていることを示す。浸の値がα〈0であると
、アクセル位置の全変化は負方向であって、アクセルペ
ダルが離されていることを示す。従って、ル〈0の場合
には、エンジンが低速になるべきなのに、速度が上界す
る傾向がある。
第19図は、燃料カットドライハフ15のデユーティサ
イクルを示し、すなわち、アクセル位置の値の、M<0
における変化に応じる燃料減少弁11のためのソレノイ
ドドライバのものである。
燃料カッI・ソレノイドドライハフ15ば、アクセルペ
ダル位置の変化の程度に反比例して変化するデユーティ
サイクルを持つソレノイドであってよい。従って、ル〉
0で大きい値の場合、ソレノイドのデユーティサイクル
は、エンジン速度上昇を補償するためより多くの燃料カ
ットを行うために、対応して長時間になる。ル〉0で小
さい値の場合には、ソレノイドのデユーティサイクルは
、対応して短かくなり、エンジン速度上昇を補償するだ
めの燃料カットは少量になる。従って、燃料カットソレ
ノイドドライハフ15のデユーティサイクルは、ふ〉0
の変化の程度に従って調整される。燃料は、ソレノイド
のデユーティサイクルのオン部分でのみエンジンに流入
することに注意され度い。従って、制御システムが障害
を発生すると、ソレノイドドライバ715はオフのまま
となり、エンジンに燃料が供給されない。
アクセルペダルの位置は、該位置に対応するアナログ信
号を生成するセンサで検知されてもよい。この信号は、
第12図に示すようなCPU700による処理のため、
A/Dコンハーク707でディジタル形式に変えること
ができる。A/D変換既707はアナログ信号として2
56個のデイシタルレヘルを供給できる8ビット位置で
よく、各デイジタルレヘルは全アクセルペダル移動幅の
100%/256又は、0.3870%を示す。
この解像度は、本発明の燃料カット制御システムには十
分すぎるものである。更に、5ヒツトA/D変換器が実
用的で、アナログ変換に於て32個のデイジタルレヘル
を提供する。こ−で、各レヘルは、全アクセルペダル移
動幅の100%/32又は3.13%を示す。第14図
の流れ図のステップ8において呼び出される燃料カット
ザブルーチンの動作を、第15図を参照して説明する。
第15図は、燃料カットソレノイド715に対する適当
な命令信号を提供するため、第14図の流れ図のステッ
プ4で入力されるデータを処理するサブルーチンの流れ
図である。以下の説明のために、制御システムは起動直
後であって、第15図のサブルーチンは最初の実行であ
ることを仮定する。ステップ1でCPU700ば、A/
T″l変換器710から現時点のアクセルペダル位置(
i )を読取り、該データをRAM703に記1意する
C’PU700はステップ2に進み、エンジン速度N、
と予め定められたエンジン速度N、との比較を行う。エ
ンジン速度がNs以下であると、燃料カットば実行され
ないで、CPU700はステップ16乙こ進め、こ!で
主制御ルーチンに戻る。N。
は、第14図の主流れ図のステップ2で、予め定められ
た最小エンジン速度にセットされる。N。
は、エンジンが燃料カットa能中に停止しないように、
十分に筒い値にセットされるべきである。
エンジン速度NEがN、を上回ると、CPU700はス
テップ3に進む。ステップ3に於て、CPU700ば、
アクセル位置の変化ふを得るため、ステップ1で読俄っ
た現時点のアクセルペダル位置α(1)と、直前のアク
セルペダル位置の値αに−i)とを上LIll変する。
これは、8亥リフ゛ル−チンの第1回目の実行であるの
で、α(i−])は、第14図の主制御ルーチンの初期
設定のステップ2で指定された値となろう。(例えば、
α(i−1)をOに初期設定してもさしつかえない。)
CPU700は、次にステップ4に進み、燃料カットソ
レノイドデユーティサイクルタイマ(jタイマ)の状態
をチェックする。このjタイマに蓄積された値は、燃料
カッ1〜ソレノイドのデユーティサイクルを決め、アル
セルペダル位置の変化の程度みに依存して設定される。
該jタイマは、当初、燃料カットソレノイドが起動され
ていないことを意味する0にセットされる。従って、C
PU700はステップ4からステップ5へ進む。ステッ
プ5では、ステップ3で決定されたアクセルペダル位置
の変化に対する値すかチェックされる。
これが正の値であれば、減速は発生しないので燃料カッ
トは必要でない。従って、CPU700はステップ5か
らステップ16に進み、主制御ルーチンに戻る。このふ
の値が負であると、減速を示し、燃料カットが要求され
る。従って、CPU700はステップ5からステップ7
に進む。ステップ7では、CPU700はステップ3で
決定された浸の値を、予め定められた浸の値と比較する
ステップ7とそれに続くステップ9の目的は、アクセル
位置の変化の程度に適する燃料カットソレノイドのデユ
ーティサイクルを決定することである。従って、α、は
ステップ7で、α2はステップ9で比較される。α、と
α2との値は予め決められていて、主ルーチンのステッ
プ2で初期設定される。ステップ7の比較でふがα1よ
り大きい結果ならば、CPU700はステップ9に進み
、ルはα2と比較される。他の場合、CPU700はス
テップ10に進み、jタイマは予め定められた値Jlに
セットされる6CPU700はステップ10からステッ
プ13へ進み、ループカウンタが0にセラ1−される。
このjタイマが0でない値を保持している間は、“C0
UNT (カランl−)”内に蓄積される値は以下に説
明するように、ザブルーチンに制御が渡る都度、増加さ
れる。CPU700はステップ13からステップ14に
進み、燃料カットソレノイドが起動される。CPU70
0はステップ14からステップ16に進み、主ルーチン
に戻る。
ステップ7を再び参照すると、ルがα1よりも大きいと
、CPU700は、上記のようにステップ7からステッ
プ9に移る。ステップ9では、ふがα2と比較される。
ふがα2より小さければ、CPU700はステップ11
に進み、jタイマは予め定められた(If!j 2にセ
ットされる。続いてCPU700は、上記のようにステ
ップ13に移るoルがα2より大きければ、CPU70
’0はステップ12に進み、Jタイマは予め定められた
値j3にセットされる。CPU700は、既に説明した
ように、ステップ13に移る。
該ザブルーチンに2回目に制御が渡されると、ステップ
1.2、及び3は上記のように実行される。しかし、ス
テップ3ではα(i−1)は、直前のサブルーチンバス
でCPU700に読取られた値α(i)に等しくなる。
該jタイマは、CPU700がステップ4に達した時、
もはやOにセットされていないので、CPUはステップ
6に進みC0UNTに蓄積された値が増加される。次に
CPU700はステップ8に進む。ステップ8では、j
タイマに蓄積された値が、C0UNTに記憶された値と
比較される。C0UNTO値がjタイマの値を下回れば
、燃料カットソレノイドのデユーティサイクルの“オン
”部分はまだ完了していないので、CPU700はステ
ップ8からステップ14に移り、上記の処理を続行する
。しかし、C0UNTの値がjタイマの値より大きいと
、燃料カットソレノイドのデユーティサイクルの“オン
”部分は既に終っているので、CPU700ばステップ
8からステップ15に進み、ソレノイドはオフにされる
。CPU700は、ステップ15からステップ16に移
り、主ルーチンに戻る。
第15図の流れ図に示したサブルーチンでは、燃料カッ
トサブルーチンは、エンジンが燃料カットソレノイドが
起動された時に停止しないように、エンジン速度NEが
予め定められた速度N3を上回る時に実行される。第1
6図は、第15図の流れ図のステップ2に於る、種々の
比較パラメータを示す。第16a図では、燃料カットサ
ブルーチンは」−記のように実行される。第16b図で
は、燃料カットヅブルーチンは、エンジン1−ルクTE
が、予め定められたエンジントルク値T、を上回るとき
に実行される。第16c図では、燃料カットサブルーチ
ンは、スロットル位置角θが予め定められたスロワI・
ル角θSを超えた場合に実行される。第16 D図では
、燃料カットサブルーチンは、インテークホールド圧力
p*が、予め定められたインテークマニホールド圧力P
イ、を下回るときに実行される。上記のパラメータ、即
ち、エンジン速度N、と予め定められた最小エンジン速
度N、との比較結果は、燃料カットソレノイドが起動さ
れたときに、エンジンが停止するか否かを決定する最も
理想的な手段を与えることに注意されたい。
第15図では、jタイマは、アクセルペダル位置の変化
の程度に従って、3個の不連続なレベルにセットされて
示されている。しかし、jタイマは、ナ然料カットソレ
ノイドのデユ−ティサイクルに対するより精密な制御を
得るため、更に別のレベルにセラ1−シてもさしつかえ
ないものとする。
更に、jタイマに関する適当なセツティングは次の線型
関係式で決定できることが分かった。
j−工NT((ル*K)+Kl ) こ5で jはjタイマに対するセツティング INTは、かっこ内の量から整数値を生成するプログラ
ム動作、 ふはアクセルペダル位置の変化 には第1定数、及び に1は第2定数である。
このような線型の関係は、第15図に示すステップ7及
びステップ9からステップ12に代入することが可能で
ある。
燃料カットの程度も、伝IJJJレシオRの関数にてき
る。伝動レシオが高く、ル〈0であって燃料カット状態
であれば、トランスミッションは、突然、オーハードラ
イフるこ入り、それに応して運転者に急激な揺れを与え
る。従って、伝動レシオが高い場合には、トランスミッ
ションがオーバーライドに入り運転者を急激に動揺させ
ないため、燃料カッI−ソレノイドのデユーティサイク
ルは、より小さくすべきであることが発見された。従っ
て、伝動レシオRが、予め定められた植Rを上回るとき
には、jタイマの値は、次の関係式で設定され得る。
こ\で、 Jは、jタイマに対する値 INTは、かっこ内の量から整数値を生成するプログラ
ム動作 浸は、アクセルペダル位置の変化 差は、伝動レシオの逆数、 Kは、第1定数、及び に、は、第2定数である。
jタイマの値を、第15図に示す流れ図のステップ7、
ステップ9からステップ12に示す不連続な値にセット
することを望む場合であって、伝動レシオRが予め定め
られた値R5を」二回る場合には、Jタイマの値は次の
関係式で設定され得る。
j=INT((J*了’i’K)+に+ )こ\で 」ば、jタイマに対する値 INTは、かっこ内の量から整数値を生成するプログラ
ム動作 Jば、ステップ10.11、又は12で生成される、J
クイマ用の予め定められた値 ノ には、伝動レシオの逆数、 Kは、第1定数、及び に、は、第2定数である。
上記の関係式から、伝動レシオに反比例する燃料カット
コタイマの値が得られる。従って、伝動レシオが高い場
合にば、燃料カッティング量は、1−ランスミッション
が突然オーバードライブに入り、運転者に揺れを感しさ
せるのを防くために、それに応して減少される。
上記のマイクロプロセンザ制御燃料カットシステムは、
標準的なキャフレタ燃料送出システム、スロットルボデ
ーインジェクション(TBII!’+料送出システム、
又は電気燃料噴射(EFT)燃料送出システム上で実施
することも可能である。
ギャブレタ燃料送出システムでは、−上記の燃料カッ1
−ソレノイド技術が使用される。TB J、又はEFT
燃和1送出システムでは、燃料インセクタ制御手段のデ
ユーティサイクルは、上記の燃料カットソレノイドと同
様な方法で起動される。
第17図は、燃料カッティング中に、エンジンか理想動
作線を外れて動作する状態を示す。この動作状態は短ル
1間たけ続き、その後エンジンは理セj動作点に戻る。
第20図は、本発明の燃料カッI・ソレノイドを駆動す
るのに利用可能なドライバ回路を示す。
上記の制御方法は、パワー送出減少の命令時に、エンジ
ンが速度を上昇するという固有の傾向を制御する主目的
を、極めて容易に効果的にかつ正確に実行する。上記の
望ましい実施例に示した特定なパラメータ値は、本発明
の範囲を制限するものでなく、これらのパラメータは、
エンジン、トランスミッション、及び車輌の設計、更に
、所望のふるまいと性能とに従って変化するものである
。当業者には、特許請求の範囲に記載する本発明の精神
、及び範囲を外れることなく、本発明の多くの修正が明
らかであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、排気量が約2.5リツトルの典型的な4シリ
ンダ乗用車エンジンの性能マツプである。 第2図と第3図は、従来技術のエンジン−〇VT制御方
法の2形式を示す。 第4図は、特許出願第380.922号及び第380.
923号(1982年5月21日)に開示されたエンジ
ン−CVT制御システムの構成要素の機能的関係を示す
ブロック図である。 第5図は、第4図の制御システムの全体であり、そのC
VTシーブ、ベル1−駆動、及び車輌始動クラッチの関
係を示す。 第6図は、CVTの駆動及び被駆動シーブに印加された
力を、伝動レシオの関数として示したグラフである。 第7図から第10図は、第4図に示すエンジン−CVT
制御システムの全体概略回で、線A−BとC−Dに示さ
れるように関連していて、各々は以下の通りである。 第7図は、主にエンジン制御回路に関係する。 第8図は、主に始動クラッチ制御回路に関係する。 第9図は、主にシーブ圧力発生器に関係する。 第10図は、第9図に示す被駆動シーブのための圧力発
生器の変更を示す。 第11図は、第4図の制御方法に従うエンジン−CVT
システムの動作をグラフにしたものである。 第12図は、本発明によるエンジン−CVTのためのマ
イクロプロセッサ制御方法を示すブロック図である。 第13図は、第12図の入出力ボートへの、及び、入出
力ボートからの種々の信号をまとめたものである。 第14図は、本発明による、第12図に示すマイクロプ
ロセッサによって実行される主制御ルーチンの流れ図で
ある。 第15図は、本発明に従った、第12図に示すマイクロ
プロセッサによって実行される燃料力ットサブルーヂン
の流れ図である。 第16図は、第15図のサブルーチンを実行する時に、
比較される種々のパラメータを示す。 第17図は、本発明の制御方法に従う、エンジン−CV
Tシステムの動作をグラフに示したものである。 第18図は、アクセルペダル位置のグラフである。 第19図は、本発明による燃料カットソレノイドの種々
のデューテイザイクルを示すグラフである。 第20図は、第12図に示す種々のソレノイドを駆動す
るために使用し得る電気回路である。 「図中符号」 9・・・燃料ザスペンション機構 10・・・エンジン 11・・・燃料減少弁 12・・・燃料送出手段 13・・・スコツ1ヘルサーホ 14・・・CVT 100・・・エンジン制御回路 102・ 関数発生器 106・・・モードスイッチ 108・・・燃料ナスペンション比較器110・・・パ
ルス幅モジュレータ 114・・・燃料減少比較器 200・・・シーブ圧力発生器(被駆動側)250・・
・圧力ザーボ制御装置(被駆動側)300・・・ノーブ
圧力発生器(駆動側)350・・・圧力ザーポ制御装W
(駆動側)400・・・始動クラッチ制御回路 450・・・始動クラッチ用圧力ザーボ制御装置500
・・・液体分配回路 600・・・CVTレシオ回路 700・・・cpu 702・・・ROMI 特許出願人 アイシン精機株式会社 代表者中井令夫 第15図 二×¥¥すJψN い く の ○ e ぐ′

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) エンジン駆動の車輌のエンジンと、該エンジン
    に結合され、該エンジンから出力軸へ動力を送出するた
    めの無段変速機を有する動力送出システムの動作を制御
    するためのシステムであって、前記エンジンは前記エン
    ジンへ可変量の燃料を送出するための燃料送出手段を存
    し、前記動力送出システムは、所望の動力送出システム
    パーフォーマンスを命令するだめの命令手段によって制
    御され、前記動力送出システム動作制御システムは:前
    記動力送出システムの実パーフォーマンスを測定するた
    めの実システムパーフォーマンス測定手段と; 前記命令手段によって命令された所望のシステムパーフ
    ォーマンスと、測定された実システムパーフォーマンス
    との関数として、前記無段変速機のレシオを制御するた
    め、前記命令手段と前記実システムパーフォーマンス測
    定手段に動作的に結合さレタレシオ制御手段であって、
    …1記エンジンの速度は、伝動レシオの関数として変化
    する前記エンジン速度である前記レシオ制御手段と;前
    記エンジンに対する所望の燃料要求量をエンジン速度に
    関連して定義する燃料関数手段と;前記エンジンの速度
    を測定するための速度測定手段と; 前記燃料関数手段によって定義される燃料要求量にのみ
    従って前記燃料送出手段を制御するため、前記燃料関数
    手段と前記燃料送出手段とに動作的に結合された燃オ′
    二1制御手段であり、而して前記エンジンへ送出される
    燃料が前記エンジンの速度によってのみ決定される前記
    燃料である前記燃料制御装置と:及び、 前記燃料制御手段とは別個であるマイクロプロセッサ制
    御燃料減少手段であって、前記命令手段によって命令さ
    れたシステムパーフォーマンスが低下したとき、前記燃
    料送出手段への燃料流量を、前記燃料関数手段によって
    要求される流量より低い値に減少するための前記減少手
    段とにより構成されることを特徴とする前記動力送出シ
    ステム動作制御システム。
  2. (2) エンジン駆動の車輌のエンジンであって前記エ
    ンジンに可変量の燃料を送出するための燃料送出手段を
    有する前記エンジンの動作を制御する方法であって、前
    記エンジンは、前記エンジンから出力軸へ動力を送出す
    るため、無段変速機に結合された前記エンジンであって
    、前記車輌は、前記出力軸へ送出される所望の出力パワ
    ー又は1〜ルクを命令するための命令手段を含む前記車
    輌であって、前記トランスミッションの駆動レシオは、
    前記エンジンの速度を変えるため、命令されたパワー又
    はトルクの関数として変化する前記駆動レシオであって
    、前記方法は: 前記エンジンのための所望の燃料要求量をエンジン動作
    速度に関連して定義する燃料関数を予め定めるステップ
    と; 前記エンジンの速度を測定するステップと;前記エンジ
    ンへ送出される燃料が前記エンジンの速度のみによって
    決定されるように、前記燃料関数のみに従って前記燃料
    送出手段を制御するステップと: 定常、及び、比較的低速な車輌動作中に前記燃料送出手
    段へ、前記命令手段を動作的に結合するステップと;及
    び、 前記燃料関数に従って前記燃料送出手段を制御するため
    のステップとは別に、前記燃料送出手段への燃料流量を
    減少きせるためのマイクロプロセッサ制御アルゴリズム
    を実行するためのステップであって、前記命令手段によ
    って命令された前記パワー又は、トルクが減少したとき
    、燃料流量を前記関数によって要求された燃料流量を下
    回るように減少させるための前記ステップとにより構成
    されることを特徴とする前記方法。
JP60012315A 1984-02-24 1985-01-24 無段変速機付車輌の燃料制御システム及び方法 Pending JPS60184938A (ja)

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