JPS6124621A - 自動車のシフト変更指示装置 - Google Patents

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】 （＃業上の利用分野） 本発明は、所定の入力信号により負荷変動量を演算処理
し、省燃費運転のための最適のギヤ段、シフト変更のタ
イミングを決定する、自動車のシフト変更装置に関する
。

（従来技術及びその問題点） 最近の自動車には、運転者にギヤ操作方法（シフトアッ
プ、シフトダウン）を指示する装置が取付けられている
が、従来のシフト変更装置は積載物の重量を考慮しない
ものであったため、重量変化の大きい貨物車等では、正
確なシフト変更の判定ができず、急坂路における走行安
全性が確保できなかったり、最適のギヤ段が選定されな
いため燃費が改善されず経済運転ができない等の問題が
あった。

このような問題に対処するために、特開昭５６−１７７
２５号公報に記載の技術（以下先行技術と略称する）が
提案されている。この先行技術においては、概略第８図
のブロック図に示されたように、タイマやメモリを内蔵
する電子制御回路２に、車速、スロットル開度、積載重
量、坂路勾配等の信号が入力される。即ち、積載重量や
坂道勾配等の負荷変動量が電子制御回路に入力されるこ
とにより、車速に基づいて予め設定した基本パターンを
補正して、ギヤシフト指示装置６に出力信号を送出する
ムうにしている。

このように先行技術においては、負荷変動量を用いてギ
ヤシフトを指示するものであるため、安全性は改善され
るが、負荷変動量は各ギヤ段毎に大きく変化するため、
各ギヤ段毎に補正量を変えて入力しなければならず、複
雑な処理装置が必要とな匂、実用的ではなかった。また
、燃費の改善についても十分とはいえなかった。

（発明の目的） 従って、本発明はシフト変更が可能かどうかを判定する
ため、車速又はエンジン回転数の定刻での変化分、即ち
自動車の加速度を演算し、得られた加速度と積載重量か
ら走行抵抗に相当する量を演算処理により求め、その走
行抵抗に対し−・定速で走行するための各ギヤ段での燃
料消費率の比較によりシフト変更で燃費の改善が行なえ
るかどうかを判定して最適のギヤ段、シフト変更のタイ
ミングを決定するようにして、自動車の走行安全性を高
めると共に省燃費運転が行えるようにした、自動車のシ
フト変更制御装置の提供を目的とするものである。

（発明の概要） 本発明の自動車のシフト変更制御装置は、自動車の車速
、エンジン回転数、エンジン負荷、積載ｆｆｉ＞ｉの検
出装置、該検出された信号が入力され、自動車の加速度
を演算し、該加速度と積載重量から走行抵抗に相当する
量を求め、省燃費運転のための最適のギヤ段及びシフト
変更のタイミングを決定し、出力信号を発生する制御装
置、該出力信号によりシフト変更を指示する指示装置よ
りなるものである。

（実施例） 次に、本発明の−・実施例について図面により説明する
。第１図は本発明の概要を示すブロック図である。エン
ジン回転数、車速、ラック位置又はアクセルペダルの踏
込量等によるエンジン負荷の各信号は周知のセンサで検
出され、タイマ、メモリを内蔵する電子制御回路２に入
力される。また、電子制御回路２には、運転者の操作に
より積載重量申告ボリュウム４、ファイナルギヤ申告ス
イッチ５からの信号も入力される。電子制御回路２は後
に詳述する必要な演算処理を行ない、演算処理結果に基
づいてＬＥＤ表示素子等が配列されているギヤシフト指
示袋Ｍ６に出力信号を送る。ＬＥＤ表示素子はシフトア
ップ、シフトタウンのシフト変更指令を表示する。ギヤ
シフトの指令信号は、圧電スピーカ等を用いる指示音ス
ピーカ３にも送られて音により運転者にギヤシフトを指
示する。

このように電子制御回路２、指示音スピーカ３、積載重
量ボリュウム４、ファイナルギヤ申告１インチ５は、省
燃費運転指示装置ｌを構成する。

第２図は、本発明によるシフト変更制御装置の処理ｆ順
を示すフローチャートである。このフローチャートにつ
いて説明する前に、電子制御回路２で行なう本発明の基
本的な演算処理について説明する。電子制御回路２のメ
モリには、エンジン回転数（ｒｐｍ）をＹ軸としエンジ
ン負荷、例えばラック位置をアナログ電圧（Ｖ）として
Ｘ軸にとり、Ｚ軸には軸平均有効圧ＰＭＥ　Ｃｐｒｅｓ
ｓｕｒｅ　ｍｅａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）　（ｋ　ｇ
　−ｃ　ｍ２）のパターンが第７図のように記憶されて
おり、自動車の走行時のエンジン回転数とラック位置に
より、走行時のＰＭＥ値をメモリマツプから検索して、
この時の値をＰＭＥ　ａとする。車両が一定速で走行す
る場合にエンジンが必要とするＰＭＥ値をＰＭＥｃとす
るうこのＰ　Ｍ　Ｅ　ｃとＰ　Ｍ　Ｅ　ａとを比較して
。

Ｐ　Ｍ　Ｅ　ａ　＞　Ｐ　Ｍ　Ｅ　ｃ　　　　　　川（
１）が成立すれば自動車は加速しており、 ＰＭＥａ＜ＰＭＥＣ・　（２） が成立すれば自動車は減速していることになる。

ここで、軸平均有効圧の変化竜ΔＰＭＥを、ΔＰＭＥ＝
ＰＭＥａ−ＰＭＥｃ　　　＝・（３）とすれば、 ＰＭＥｃ＝ＰＭＥａ−ΔＰＭＥ　　　・　（４）となり
、ΔＰＭＥ値を決定できれば走行抵抗に相）Ｉｉする量
、即ちＰＭＥ　ｃを求めることができる。

第３図の走行性能特性図において１例えば４速ギヤ段に
よりＡ点の駆動力ＦＡを出力しているときに、何−車速
ＶＡにおける走行抵抗をＦＬＡとすると、加速度αは、
車両総重量をＭとすれば、α＝　（ＦＡ　−ＦＬＡ）　
／Ｍ　　　　　　・・・（５）と表わされる。ここで、
駆動力ＦＡ　、走行抵抗ＦＬＡをエンジンの出力する軸
平均有効ＰＭＥ値から換算すると、 ＦＡ　＝Ｋｔ　書　（ＰＭＥａ）　５（ＩＬｆ　＠　μ
ｔ）・・・（６） ＦＬＡ＝に１　　　拳　　（ＰＭＥｃ）　　　・　　（
ｇｆ　　・　ｐＬ　ｔ）・・・（７） が成立する。ただし、 Ｋ１　：比例定数 メＬｆ：ファイナルギャ比 ｇｔ：）ランスミッションのギヤ比 である。

一方、加速度αは、車速■の一定時刻ΔＴごとの変化分
をΔＶとすると、 α＝に２１１　（ΔＶ／ΔＴ）　　　　・・・（８）と
近似できる。ただし、Ｋ２は比例定数とする。

また、エンジン回転数ＮのΔＴごとの変化分をΔＮとす
ると、 ΔＶ＝、に３φ　（ΔＮ）　／（ｇｆ　・ｇ　ｔ）・・
・（９） となる。ただし、Ｋ３は比例定数とする。

以ヒより（４）式は、 Ｐ　Ｍ　Ｅ　ｃ　＝　Ｐ　Ｍ　Ｅ　ａ −（Ｋ４　　＠　Ｍ　　拳　　（Δ　Ｎ／　Δ　Ｔ）・
　（１／ルｆ２・川ｔ２）〕 ・・・（１０） と表わせる。ここで、ΔＴ＝１（ｓ）とすると、ＰＭＥ
　Ｃ＝　ＰＭＥ　ａ−に５　・に６　・ΔＮ・・・（１
１） と表わすことができる。ここで、Ｋ５は運転者が申告す
る積載重量Ｍに比例する定数で、空荷から定植までの値
が定められる。Ｋ６は使用ギヤ段で定まる定数である。

なお、ΔＴ＝１　（ｓ）でない場合には定数に６は、 Ｋ６′＝に６・　（ｌ、／ΔＴ）　　・・・（１２）の
ように補正する。

各比例定数の厳密式は ４πＲ Ｒ：タイアの有効半径（Ｃｍ） η：動力伝達効率 Ｖ：エンジンの総排気量（ＣＣ） Ｋ２＝□ ９．８Ｘ３．６ に５＝（車体重量）＋Ｍ ■ となる。（１１）式で求まる第３図の車速ＶＡに対する
ＦＬＡ、即ち、４速で走行抵抗とつりあい、−・定車速
で車両が走行するためにエンジンが必要とする軸平均有
効圧である。

他のギヤ段でも同一速度（ＶＡ　）で、同じ走行抵抗Ｆ
ＬＡとつりあい、一定車速で車両が走行するために、エ
ンジンが必要とする軸平均有効圧ＰＭＥｏおよび、エン
ジン回転数Ｎ。は、ギヤ比ｐの関係より求められ−る。

Ｎｏ　＝　（ｐＬｏ　／ｐｕ）　Ｎｕ　　　　Ｈ・・（
１３）ＰＭＥｏ　＝（Ｊ’　ｕ／ＩＬｏ　）ＰＭＥ　Ｃ
・・・（１４） ただし。

ｐｕ：使用ギヤ段のギヤ比 ｊＬｏ　＝他のギヤ段のギヤ比 Ｎｕ：使用ギヤ段でのエンジン回転ｅ ＰＭＥｃ：使用ギヤ段で走行抵抗とつりあうために必要
な軸平均有効圧 つぎに、エンジン回転数と軸平均有効圧に対応させて、
燃料消費率Ｓ　Ｆ　Ｃ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｆｕｅｌ　
Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）のパターンを予め第４図のよ
うにメモリに記憶させておき、（１３）、（１４）で求
めたＮ。、ＰＭＥｏより全ギヤ段における燃料消費率Ｓ
ＦＣをメモリマツプから検索する。

つぎに、各ギヤ段のエンジン回転数、軸平均有効圧が使
用するに適正（ＯＫ）か、不適（ＮＧ）かを判定するた
め、予め第５図のようなデータマツプより検索する。Ｎ
Ｇであればそのギヤ段のＳＦＣ値を最大値に変更する処
理をするが以下のギヤ段判定において、対象外となる処
理を行なう。

つぎに、燃料消費率ＳＦＣ値が最小となるギヤ段を判別
し、そのギヤ段が現ギヤ段と等しければｒＯＫＪ　、異
なれば「シフトアップＪまたは「シフトダウン」の判定
を行なう。以上の処理に、より、駆動力不足もなく省燃
費運転をするための基本的な処理が行なわれる。

つぎに、第２図のフローチャートについて説明する。

（１）省燃費運転指示装置１の初期化処理を行ない（ス
テップＰ１）、ついで一定時間、例えば６５ｍ５の経過
を待って（ステップＰ２）、音出力処理に進む（ステッ
プＰ３）にこで出力される音は、ステップＰ１７で決定
されたものである（２）続いて第１図２の電子制御回路
に人力されたラック位置のアナログ電／−Ｅをエンジン
負荷信号として使用するための処理をする。つぎに、ス
テップＰ５でエンジン回転数ＮがＯのときには以後の処
理は行わず、ステ・ンプＰ２に戻る処理を行う。これは
シフト変更の判定をエンジン作動中にのみ行うためであ
る。

（３）エンジン回転数ＮがＯでなく作動中のＪ場合、車
速がＯでないかどうかを判定する（ステップＰｓ）。車
速がＯのときには車両が停止しているため、以後の処理
は行わない。つぎに、使用ギヤ段を判定する（ステップ
Ｐ７）。ステ７７２日でクラッチが接続されているか否
かを判定する。

クラッチが接続されていない場合は、ステップＰ９で、
ΔＮ＝Ｏとし、ステ・ンプＰ２へ戻る。

（４）クラッチか接続されている場合は、エンジン負荷
であるラック位置信号し、エンジン回転数Ｎより、走行
時の軸平均有効圧ＰＭＥａの値を求める（ステップＰ、
。）。つぎに、エンジンブレーキが使用されているか、
アクセルが踏み込まれているかを判定する（ステップＰ
＋　１）６デイーゼルエンシンではニンジンブレーキの
使用時には燃料を噴射していないので、シフト変更を指
示する必要がないのでステップＰ２の処理に戻る。

ＰＭＥａがある定数値よ′り小さければ、エンジンブレ
ーキ使用中と判定し、大きければ、アクセルが踏み込ま
れていると判定する。

（５）続いて（１１）式により走行抵抗につりあって走
行するに必要な軸平均有効任Ｐ　Ｍ　Ｅ　ｃを求める（
ステップＰ１２）。つぎに（１３）式（１４）式により
他ギヤ段のエンジン回転数Ｎｏ、軸平均崩効７ｆＰＭＥ
ｏを計算する（ステップＰ工３）。得られたＮ。値およ
び、ＰＭＥＯ値に対して各ギヤ段ごとの燃料消費率ＳＦ
Ｃ（＋）＝Ｇ　（Ｎ　、ＰＭＥ）をメモリマツプから検
索し、また、各ギヤ段Ｎ　、ＰＭＥが適正値であるかど
うかを判定し、ＳＦＣの値を調整する（ステップＰ１４
）。さらに、燃料消費率が最小となるギヤ段を判別し、
最小として判定されたギヤ段が現在使用のギヤ段と等し
ければ、「使用ギヤ段でＯＫＪ　、異なっている場合に
は「シフトアップ」または「シフトダウン」の判定をす
る（ステップＰ１５）。ＳＦＣが最小となるギヤ段数よ
り、使用ギヤ段数が小さければ「シフトアップＪ、大き
ければ［シフトダウン」と判定する。

（６）ステップＰ１５の判定結果は、即時出力するもの
ではなく、第６図に示すようなΔＰＭＢの仙と使用ギヤ
段により定まる待機時間を設け、適切な指示が出るよう
にしている（ステップＰｒ６）。待機時間には変速時の
申速減をおぎなう効果がある。待機時間の経過後、ギヤ
シフト指示装置６に「シフトアップＪまたは［シフトダ
ウンノのシフト変更指示信号を送る（ステップＰ１７）
。

（発明の効果） 以り説明したように、本発明の自動車のシフｉ・変更制
御装置は、車速又はエンジン回転数の定刻での変化分、
即ち自動車の加速度を演算し、得られた加速度と積載重
量から負荷変動量を演算処理により求めてシフト変更が
可能かどうかを判定しているので、先行技術のような坂
路勾配の信号が不要となるので構成が簡単になる。

また、各ギヤ段での燃料消費率を比較することにより、
シフト変更で燃費の改善が可能かどうかも判定して最適
のギヤ段、シフト変更のタイミングを決定しているので
、自動車の走行安全性を高め、先行技術では得られない
省燃費運輸が行なえるという効果がある。

更に、各ギヤ段ごとに補正量を加えて負荷変動量の補償
を行なう必要もないので、シフト変更の一判定処理が簡
略化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略のブロック図、第２図はフローチ
ャート、第３図〜第７図は説明図、第８図は従来例のブ
ロック図である。 ｌ・・・省燃費運転指示装置、２・・・電子制御回路、
３・・・指示音スピーカ、４・・・積載重量申告ボリュ
ウム、５・・・ファイナルギヤ申告スイッチ、６・・・
ギヤシフト指示装置。 特許出願人　いすゾ自動車株式会社 代　理　人　弁理士　辻　　　實（外１名）第１回 Ｌ’　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　Ｊ第３回 ＶＡ　　岸違 第２図 第４図 ΔＰＭＥ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自動車の車速、エンジン回転数、エンジン負荷、積載重
   量の検出装置、該検出された信号が入力され、自動車の
   加速度を演算し、該加速度と積載重量から走行抵抗に相
   当する量を求め、省燃費運転のための最適なギヤ段、シ
   フト変更の最適なタイミングを決定する手段、及びシフ
   ト変更を指示する信号を出力する装置よりなることを特
   徴とする自動車のシフト変更制御装置。