JPS6374734A - 車両駆動系の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両駆動系の制御装置に関し、特にアクセ
ルペダルと独立してスロットル弁の開度を制御すること
ができ、かつ速度比を無段階に制御することができる無
段変速機を備えた車両駆動系の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の馬力は回転数とトルクとによって決まる。そ
して、各馬力において燃料消費を最小とする回転数とト
ルクとの組合せがある。そこで、アクセルペダルと独立
に機関の出力を可変とし、かつ無段変速機と組合せるこ
とが提案されいる。

即ち、この組合せシステムでは各馬力において燃料消費
を最小とするエンジン回転数とトルクとの目標値が設定
され、変速機の速度比はその入力軸の回転数が設定エン
ジン回転数となるように無段制御され、一方エンジンの
トルクは目標トルクとなるようにスロットル弁の開度が
制御される。かかるシステムにおいてエンジンの目標ト
ルりを目標馬力又は車両の目標駆動トルクより演算した
ものが提案されている。例えば、特開昭５８−１６０６
６１号参照。このシステムでは、加速等の過渡的な運転
時にも必要なエンジン出力馬力、又は変速機駆動トルク
が得られるため、燃料消費率と加速性能との両立を図る
ことができる利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来システムでは、エンジン目標トルクに制御する
ため、目標エンジン馬力又は目標変速機駆動トルクより
目標スロットル弁開度を演算し、スロットル弁開度が目
標値となるようにフィードバック制御していた。ところ
が、スロットル弁開度による制御では厳密にはトルク目
標への制御が困難であった。例えば、低負荷の場合はス
ロットル弁開度が僅かでも変化すると吸入空気量が大き
く変化するためエンジントルクも大きく変化スる。

また同じスロットル弁開度でも、大気圧等の影響により
実際に吸入される空気量が異なり、当然エンジントルク
も異なってくる。

この発明では、吸入空気量や、吸気管圧力等の吸入空気
量因子によりスロットル弁を制御することにより正確に
かつ迅速に目標トルクに近づくように制御することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、アクセルペダルと独立してスロット
ル弁や燃料噴射弁等のトルク制御部材が制御可能な内燃
機関と、速度比が無段階に調整することができる無段変
速機と、無段変速機の入力軸の目標値の算出手段と、エ
ンジンの目標出力トルクの算出手段と、変速機の入力軸
の回転数が目標値をとるように無段変速機の速度比を制
御する制御手段と、エンジンの目標出力トルクよりトル
ク制御部材の開度を制御する制御手段とを備え、該トル
ク制御部材の制御手段は、少なくともエンジンの目標出
力トルク及びエンジン回転数よりエンジンの吸気特性代
表因子の目標値を算出する手段と、吸気特性因子が目標
値となるように偏差に応じて目標値を補正する手段と、
この補正された目標値と機関運転条件とからトルク制御
部材への制御信号を得る手段とから構成される車両駆動
系の制御装置が提供される。

〔実施例〕

第２図において、１０は内燃機関の本体、１２は吸気管
、１４はスロットル弁である。スロットル弁１４はリン
ク２０によってアクチュエータ２２に連結される。アク
チュエータ２２は、アク（ルペ７°’＞ｌ／１８とは独
立にスロットル弁１４の開度を制御するためのものであ
る。

内燃機関１０のクランク軸２４は、クラッチ２６を介し
て無段変速機（ＣＶＴ）２８に連結される。クラッチ２
６は、例えば電磁式パウダークラッチとして構成するこ
とができる。無段変速機２８は入力側Ｖ型プーリ機構３
０と、出力Ｖ型ブーり機構３２と、これらの間に巻掛け
られる■ベルト３４とより成る。入力側■型プーリ機構
３０は固定プーリ３６と、可動プーリ３８と、可動プー
リ３８を軸上で駆動する圧力を発生する圧力室３９とよ
り成る。一方、出力側■型プーリ機構３２は固定プーリ
４０と、可動プーリ４２と、可動プーリ４２を軸上で駆
動する圧力を発生する圧力室４４とよりなる。入力端■
型プーリ機構３０の固定プーリ３６は入力軸４６を介し
てクラッチ２６に連結される。出力側Ｖ型プーリ機構３
２は出力軸４８を介して図示しない車軸側の部材に連結
される。

入力側の固定ブーＩＪ３６と可動プーリ３８及び出力側
の固定プーリ４０と可動プーリ４２とはＶ型のプーリ溝
を形成し、その幅は可動プーリ３８゜４２の軸位置によ
って連続的に変化する。そして、出力側の圧力室４４の
圧力は、ライン圧制御弁５０によってエンジントルクに
関わらずベルトの滑りが生じない最低限のライン圧に設
定される。

一方入力側の圧力室３９の圧力は、圧力制御弁５２によ
って所望の速度比となるように制御される。即ち、ライ
ン圧より制御圧は低いが、可動プーリ３８，４２の受圧
面積の設定は入力側（３８）〉出力側（４２）となるよ
うに設定されているため、入力側の圧力室３９の油圧を
増加するとにより、入力側の可動プーリ３８は図の右方
向に動き、一方出力側の可動ブー１Ｊ４２も同方向に動
くことができる。その結果、入力側のブーり溝は狭くな
り出力側のプーリ溝は広くなり、■ベルト３４が入力側
プーリ３０に接触するときの半径は小さくなり、出力側
プーリ３２に接触するときの半径は大きくなる。かくし
て、無段変速機の速度比ｅ（＝出力軸４８の回転速度／
入力軸４６の回転速度）は増大する。逆に、圧力室３９
の圧力を減少すると、可動プーリ３８，４２は左側方向
に動き、入力側のプーリ溝は広くなり出力側のプーリ溝
は狭（なり、■ベルト３４が入力側プーリ３０に接触す
るときの半径は大きくなり、出力側プーリ３２に接触す
るときの半径は小さくなる。かくして、無段変速機の速
度比ｅは減少する。このようにして、圧力室３９の圧力
を制御することにより速度比ｅを連続的に変化させるこ
とが可能である。

ライン圧制御弁５０は、例えば、電磁作動であって、そ
の入力信号レベルに応じて油圧ポンプ５４から圧力室４
４への流量を制御する。即ち、電流又はデユーティ比等
の電流相当値が大きいときは、圧力室４４への流量が多
くなり、電流が小さいときは流量が少なくなる。後述の
ようにライン圧制御弁５０は、エンジントルクに応じた
ライン圧を設定する。

圧力制御弁５２も、同様に、例えば、電磁作動であって
、その入力信号レベルに応じて油圧ポンプ５４から圧力
室３９への流量を制御する。即ち、電流又はデユーティ
比等の電流相当値が大きいときは、圧力室３９への流量
が多くなり、電流が小さいときは流量が少なくなる。圧
力制御弁５２は、後述のように、所望の速度比ｅとなる
ように圧力室３９の圧力を制御するように働くものであ
る。

制御回路６０は、スロ・ノトル弁のアクチュエータ２２
、ライン圧制御弁５０、圧力制御弁５２の制御を行うた
めのものであり、マイクロコンピュータシステムとして
構成される。制御弁６０はマイクロプロセシングユニッ
ト（ＭＰＵ）６２と、メモリ６４と、入力ポートロ６と
、出力ポートロ８と、これらを接続するバス７０とを基
本的構成要素とする。入力ポートロ６には種々のセンサ
が接続され、各エンジン運転条件信号が入力される。吸
気管圧力センサ７２は吸気管１２内の吸入空気圧力Ｐ、
イに応じた信号を発生する。スロットルセンサ７４はス
ロットル弁１４の位置に応じた信号ＴＨを発生する。ア
クセルペダル位置センサ７５はアクセルペダル１８の踏
み込み位置に応じた信号θＡｃｅが得られる。エンジン
回転数センサ７６はエンジンのクランク軸２４の回転数
に応じた信号を発生する。入力軸回転数センサ７８は無
段変速機２８の入力軸の回転数に応じた信号Ｎｉｎを発
生する。出力軸回転数制御弁７９は変速機２８の出力軸
４８の回転数、即ち車速に応じた信号Ｖを発生する。ラ
イン圧力センサ８０はライン圧制御弁５０により制御さ
れるライン圧に応じた信号ＰＬを発生する。

メモリ６４内にはこの発明に従った制御を行うためのプ
ログラム、データが格納されている。

出力ポートロ８はスロットル弁１４のアクチュエータ２
２、パウダ一式電磁クラッチ２６、ライン圧制御弁５０
、圧力制御弁５２に接続され、これらに作動信号が印加
される。

以下制御回路６０の作動を第３図から第５図のフローチ
ャートによって説明する。第３図はライン圧制御ルーチ
ンである。ステップ１１０では、エンジンのトルクＴｅ
が負荷に相当する吸気管圧力Ｐ、、及びエンジン回転数
ＮＥより演算される。

メモリ６４には、吸気管圧力と回転数との組合せに対す
るトルクＴｅのマツプが格納されてあり、実測された吸
気管圧力と回転数とに対するトルクＴｅＯ値が補間によ
って演算される。ステップ１１２では、演算されたトル
クＴｅよりライン圧目標値ＰＬ“のマツプ演算が実行さ
れる。このＰＬ′″の値は、そのトルクにおいてベルト
３４の滑りが発生しない最小限の圧力が圧力室４４に得
られるように設定される。ステップ１１４では、ライン
圧制御弁５０の駆動信号における電流値（又はデユーテ
ィ比等の電流相当値）Ｖｐｔが、ＶＰＬ＝ＶＰＬ＋ｋｌ
　Ｘ　（ＰＬ”−ＰＬ）　　・・・（１）によって演算
される。ｋ、はフィードバック系のゲインに相当する定
数である。ステップ１１６では電流信号ｖ、Ｌが出力ポ
ートロ８よりライン圧制御弁５０に印加される。

第４図は速度比制御ルーチンを示す。ステップ１２０で
は実測されるアクセルペダル開度θＡｃｃ及び車速Ｖよ
り目標馬力ｐｓ“のマツプ演算が実行される。メモリ６
４にはアクセルペダル踏み込み量θ、６．と車速■との
組合せに対する目標馬力ＰＳ“のマツプが格納されてあ
り、実測されるアクセルペダル踏み込み量と車速とより
補間演算が実行され、目標馬力ＰＳ９が演算される。ア
クセルペダル踏み込み量に対する馬力の変化は車速に応
じて最適値となるように適合すべき因子である。

ステップ１２２では目標入力軸回転数Ｎ　ｉ　ｎ　”の
マツプ演算が目標馬力ＰＳ“より実行される。この目標
入力軸回転数Ｎ３−がどのように設定されるか説明する
。第６図おいて各破線はエンジン回転数ＮＥ及びエンジ
ントルクＴｅに対する等馬力曲線を示す。一方各実線は
エンジン回転数ＮＥ及びエンジントルクＴｅに対する等
燃料消費率曲線を示す。もし、燃料消費を最小にしよう
とするのなら、各等馬力曲線における最小燃料消費の点
を結んだＡの実線上に乗るように目標入力軸回転数Ｎ、
−を設定するようにすればよい。そしてメモリ６４には
、馬力ＰＳ１に対する目標入力軸回転数Ｎ　ｉ　ｎ′の
マツプがあり、ステップ１２０で演算されたＰＳゝに相
当するＮ　ｉ　ｎ　”の値の、マツプによる補間演算が
実行される。

ステップ１２４では圧力制御弁５２の駆動信号■ｉのレ
ベルが、 Ｖ１ｎ＝Ｖ４．＋ｋｚ　Ｘ　（Ｎ、、−Ｎ、、”　）　
　・・・（２１によって演算される。ここに、ｋ２はフ
ィードバックゲインに相当する定数であり、Ｎ　ｉ　ｎ
は回転数センサ７８によって実測される変速機入力軸回
転数である。（１）、　（２）式は比例動作のみを取り
入れた簡単なものであるが、積分、微分動作を加えるこ
とができる。

ステップ１２６ではＶ　ｉ　ｎ信号が出力ポートロ８よ
り圧力制御弁５２に印加される。そのため、圧力室３９
の圧力は無段変速機２８の速度比ｅを、入力軸４６の回
転数Ｎ１ｆｉが目標回転数Ｎ　ｉ　ｎ　”に一致するよ
うに変化させることになる。

第５図はスロットル弁制御ルーチンを示す。ステップ１
３０では第４図のステップ１２０で演算される目標馬力
ＰＳ“と、回転数センサ７８により実測される入力軸回
転数Ｎ　＝　ｎとから目標トルクＴｅ”のマツプ演算が
実行される。即ち、メモリ６４には目標馬力と入力軸回
転数とのマツプがあり、そのときのＰＳ９と実測Ｎ　ｉ
　ｎとから補完演算によって目標トルクＴｅ“が算出さ
れる。尚、機関の暖機状態、空燃比等により目標トルク
をより正確に補正することができる。更に、吸気管圧力
の代わりに負圧を測定し、大気圧により補正することが
できる。

ステップ１３２では実測エンジン回転数ＮＥとステップ
１３０で演算さるれ目標トルクＴｅ”より目標吸気管圧
力Ｐ、−が演算される。即ち、メモリ６４には実エンジ
ン回転数と目標トルクとのマツプがあり、そのときのＴ
ｅ”と実測Ｎｅとから補完演算によって目標吸入空気量
Ｐ盈ｒが算出されるのである。

ステップ１３４では吸気管圧力の目標値ｐ　、、、１ｉ
と実測吸気管圧力Ｐ、７との圧力差ΔＰが算出される。

次ぎにステップ１３６に進み、スロットル−Ｇ　ｒＡ度
の目標値のフィードバック環ΔＰが、ΔＰ＝　（ｋ、Ｘ
Δｐ＋に；　　／ΔＰｄｔ＋　ｋａ　ｘ　（（ｄ／ｄｔ
）　ΔＰ））　　・・（３）によって演算される。ここ
にに、、に、、に、はフィードバックにおける比例項、
積分項、微分項のゲインである。

ステップ１３８では目標吸気管圧力ｐ　、、、＊にフィ
ードバック環ΔＰ′を加算することによりフィードバッ
ク補正された目標吸気管圧力ｐ、、／が算出される。

ステップ１４０ではエンジン回転数Ｎｅと目標吸気管圧
力Ｐｉ、、′とからスロットル弁開度目標値θアｒが算
出される。スロットル弁の開度と吸気管圧力との間には
第７図に示すような非線型性があるので、この非線型性
を補正するのである。

ステップ１４６ではスロットル弁アクチユエータ２２へ
の信号電圧レベルが目標スロットル弁開度θＴＨ”の関
数ｆより、又はマツプにより演算される。

ステップ１４７ではスロットル弁開度信号■？□が出力
ポートロ８よりアクチュエータ２２に出力される。

この発明によれば、スロットル弁作動信号を、スロット
ル弁開度と吸気管圧力との非線型性に応じて補正するこ
とで、スロットル弁開度と吸気管圧力に非線型性があっ
てもこれを捕虜し、迅速に目標値に制御することを可能
とする。

第１Ａ図は、第１実施例における制御回路のブロック図
である。フ゛ロック１５２はアクセルペダル踏み込み量
θＡｅＣと車速■とより目標馬力ｐｓ”を設定する。ブ
ロック１５４は目標馬力ｐｓ”より目標入力軸回転数Ｎ
　ｉ　ｎ　”を設定する。ブロック１５５は、実測入力
軸回転数Ｎｉが、目標人力軸回転数Ｎ　ｉｎ”に−敗す
るように制御するフィードバック部である。ブロック１
５６では目標馬力ＰＳ“と実測入力軸回転数Ｎ　ｉ　ｎ
より目標トルクＴｅ１の演算が行われる。ブロック１５
８では目標トルクＴｅ”と実測エンジン回転数Ｎｅとか
ら吸気管圧力目標値Ｐ五−が算出される。ブロック１６
０ではフィードバック環ΔＰ′が演算される。

ブロック１６２では吸気管圧力目標値Ｐｉｒがフヘード
フォワード分としてフィードバック環に加算され、Ｐ、
７′が算出される。ブロック１６３ではエンジン回転数
Ｎｅ及びＰ１′より目標スロットル弁開度θ７Ｎ”が演
算される。ブロック１６４では目標スロットル弁開度θ
アｒより関数又はマツプによりスロットル弁開度信号ｖ
ＴＨが演算される。

第８図は第２実施例のスロットル弁制御ルーチンを示す
。この第２実施例では目標トルクを吸気管圧力及びエン
ジン回転数によって算出される実際のトルクと比較し、
偏差をフィードバック制御するシステムへの応用である
。ステップ１３０では、第１実施例と同様にエンジン回
転数と目標馬力によって目標トルクが演算される。ステ
ップ１７２では圧力センサ７２により実測される吸気管
圧力とエンジン回転数とより実際のトルクＴｅが算出さ
れる。ステップ１７４では、目標トルクと実際のトルク
との偏差ΔＴｅが算出される。ステップ１７６ではフィ
ードバック環ΔＴｅ’が、ΔＴｅ′−（ｋｐ′×ΔＴｅ
＋ｋｌ　　’　／ΔＴｅｄｔ＋に、ｔ　’　ｘ　（（ａ
／ｄｔ）ΔＴｅ））・・によって演算される。ここにｋ
ｐ’、ｋｉ’。

ｋｄ　′はフィードバックにおける比例項、積分項、微
分項のゲインである。

ステップ１７８では目標トルクの補正値Ｔｅ’が目標ト
ルクＴｅ”とフィードバック環Ｔｅとの和として算出さ
れる。

ステップ１８０ではエンジン回転数Ｎｅと目標トルク補
正値Ｔｅ’とからスロットル弁開度目標値θアメが算出
される。

ステップ１８２，１８４は第１実施例と同じである。

第１Ｂ図は第２実施例のブロック図である。ブロック１
９０ではｐ　ｉｓとＮｅより実トルりＴｅが算出される
。ブロック１９２では目標トルクＴｅ１′と実トルクの
差ΔＴｅ′が算出される。後のブロックについては第１
Ａと同様なので詳細説明は省略する。

〔発明の効果〕

（３）　　この発明によれば、エンジン目標トルクより
吸気圧力や吸入空気量の目標値を算出し、目標値を偏差
に応じて修正し、この修正された目標値よりスロットル
弁アクチユエータへの制御信号を得ている。そのため、
スロットル弁開度と吸気管圧力との間の非線型性に関わ
らず応答性の良い制御が実現される。

実施例はガソリン機関への応用を示すが、ディーゼル機
関にも応用することができる。この場合はスロットル弁
の代わりに燃料噴射弁を制御することになる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図はこの発明の制御プロック図。 第２図はこの発明が応用され無段変速機付き車両の全体
構成図。 第３図から第５図は実施例における制御回路の作動を説
明するフローチャート。 第６図はエンジン回転数、トルクの組合せに対する等馬
力曲線、及び等燃料消費率曲線を示すグラフ。 第７図はスロットル弁開度と吸気管圧力との間の非線型
性を各回転数について示すグラフ。 第８図は第２実施例のスロットル弁開度制御ルーチンの
フローチャート。 １０・・・エンジン本体 １４・・・スロットル弁 １８・・・アクセルペダル ２６・・・クラッチ ２８・・・無段変速機 ３０・・・入力側プーリ装置 ３２・・・出力側プーリ装置 ３４・・・ベルト ５０・・・ライン圧制御弁 ５２・・・圧力制御弁 ６０・・・制御回路 ７２・・・吸気管圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アクセルペダルと独立してスロットル弁や燃料噴射弁
   等のトルク制御部材が制御可能な内燃機関と、速度比が
   無段階に調整することができる無段変速機と、無段変速
   機の入力軸の目標値の算出手段と、エンジンの目標出力
   トルクの算出手段と、変速機の入力軸の回転数が目標値
   をとるように無段変速機の速度比を制御する制御手段と
   、エンジンの目標出力トルクよりトルク制御部材の開度
   を制御する制御手段とを備え、該トルク制御部材の制御
   手段は、少なくともエンジンの目標出力トルク及びエン
   ジン回転数よりエンジンの吸気特性代表因子の目標値を
   算出する手段と、吸気特性因子が目標値となるように偏
   差に応じて目標値を補正する手段と、この補正された目
   標値と機関運転条件とからトルク制御部材への制御信号
   を得る手段とから構成される車両駆動系の制御装置。