JPS6390448A - 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１−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。が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５８−１６０
６６１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
値をとるようにトルク制御部材へのフィードバック制御
信号を発生する手段とからなり、前記フィードバック信
号におけるフィードバックゲインは内燃機関の運転条件
因子に応じて変化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、アクチュエータ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■型プーリ機構３
０と、出力■型プーリ機構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■型ブーり機構
３０は固定プーリ３６と、可動プーリ３８と、可動ブー
Ｕ　３　Ｂ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、可動ブーＩＪ４２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
力側Ｖ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３２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。

入力側の固定プーリ３６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、−力出力側の可動プーリ４２も同方向に動く
ことができる。その結果、入力側のプーリ溝は狭くなり
出力側のプーリ溝は広くなり、■ベルト３４が入力側ブ
ー！Ｊ３０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
は狭くなり、■ベルト３４が入力側ブーＩ７３０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、スロットル弁のアクチュエータ２２、
ライン圧制御弁５０、圧力制御Ｊｆｆ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、。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θＡＣＣ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■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７クチユエータ２
２、パウダー式電磁クラ・ノチ２６、ライン圧制御弁５
０、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Ｐ７．ｌ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Ｔｅの値が補間によ
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３
４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）■□、が、ＶＰＬ冨ＶＰＬ＋ｋｌ　
Ｘ　（ＰＬ”　　ＰＬ）　　・・・＋１１によって演算
される。ｋｌ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ＶＰＬ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■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ヶ６．と車速Ｖ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ＰＳ”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Ｎ　ｉ　ｎ　”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人力軸回
転数Ｎ　ｉｎ”を設定するようにすればよい。そしてメ
モリ６４には、馬力ｐｓ“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”に相当する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ｖ（，１
のレベルが、 Ｖｉｎ＝　Ｖ＝ｎ＋ｋｚ　　Ｘ　　（Ｎｕｎ　　Ｎｔｎ
”　）　　”　・＋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。　ｆｌ）、　（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Ｎ、□、、が目標回転数Ｎ　ｉ　ｎ　”に−敗する
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　ｉ　Ｒとから目標トルク７　ｅｌ−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ＰＳ“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　、ｎ＊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Ｔｅ”と実測Ｎｅとから補完演算によって目標吸入空
気量Ｐ、ばか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　、、、＊と
実測吸気管圧力Ｐｉｆｉとの圧力差ΔＰが算出される。

次ぎにステップ１３５に進み、圧力差ΔＰが所定値ＣＩ
より大きいか否か、即ち作動条件が急激に変化したか否
か判別される。ΔＰ＞ＣＩのときはステップ１３６に流
れ、フィードバック項における積分項Δθ１がクリヤさ
れる。

ステップ１３７ではフィードバックゲインの補正係数に
、がエンジン回転数Ｎ　ｅ　、！：吸気管圧力とから演
算される。これはスロットル弁開度と吸気管圧力との非
線型性があるため、これを補正するためである。第７図
参照。

ステップ１３８ではフィードバック項における積分項Δ
θ１が以下の式によって演算される。

Δθ、＝Δθ、＋］＜、ｘｋａ　　Ｘ６２次に、ステッ
プ１３９ではフィードバック環Δθが、 Δθ＝（ｋ、ＸΔｐ＋　ｋａ　Ｘ　（（ｄ／ｄｔ）ΔＰ
））Ｘｋ＋Δθ１　・・・（３） によって演算される。ここにｋＩ、、ｋｄはフィードバ
ックにおける比例項、微分項のゲインである。

ステップ１４０では積分項Δθ１が所定値ａより大きい
か否か判別し、Ｙｅｓのときはステップ１４１でΔθ１
にａが入れられる。ステップ１４２で積分項Δθ１が所
定値−ａより小さいか否か判別し、Ｙｅｓのときはステ
ップ１４３でΔθ電に−ａが入れられる。ステップ１４
１．１４３の処理は積分項の上限、下限のガード処理を
示し、車両条件の変化がそれほど急ではないのに偏差が
急に変わったときにハンチングを防止するものである。

ステップ１４５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ＶｔＯがフィードバック環Δθより演
算される。

ステップ１４８ではスロットル弁開度信号ＶＴＭが出力
ポートロ８よりアクチュエータ２２に出力される。

１　この発明によれば、フィードバック環におけるゲイ
ンをスロットル弁開度及びエンジン回転数によって補正
することで、スロットル弁開度と吸気管圧力に非線型性
があってもこれを補償し、迅速に目標値に制御すること
を可能とする。

また実施例により条件変化が急な過渡状態でのオーバシ
ュートを防止することができる。即ち、第８図は吸気管
圧力の目標値が破線のように変化したときの実際の吸気
管圧力の変化を実線をもって示す。積分項Δθ１によっ
て実線のようなオーバシュートが出やすいが、この発明
の実施例では目標値と実測値が急変すると積分項Δθ室
がリセットされるため、オーバシュートを抑制すること
ができる。過渡状態の検出に実施例では吸気管圧力の実
測値と目標値との差をみているが、この変わりに圧力差
ΔＰの変化割合、トルク目標値Ｔｅ”の変化割合、吸気
管圧力目標値Ｐ盈ｒの変化割合、実際の吸気管圧力ｐ　
ｉｎやトルクの変化割合、回転数の変化割合等、または
これらの因子を適宜組合せることができる。

更に、条件の変化速度が中位で、ステップ１４５でΔＰ
≦ＣＩとなる場合に、偏差が大きいと第９図に示すよう
に目標値への制御性が悪くなる恐れがある。即ちΔθ１
＝Δθ、からΔθ、＝Δθ２に修正されるまでに時間を
要する。この場合、実施例のようにΔθ１に上限、下限
を設定することで、Δθ１は一定値を超えないようにガ
ードされるため制御性を改良することができる。

第１図は、この発明の実施例における制御回路のブロッ
ク図である。ブロック１５２はアクセルペダル踏み込み
量θＡｃｃ　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Ｎ１．、″を設定する。

ブロック１５５は、実測入力軸回転数Ｎ　ｉ　ｎが、目
標入力軸回転数Ｎ　ｉ　ｎ′に一致するように制御する
フィードバック部である。フ゛ロンク１５６では目標馬
力ＰＳ”と実測入力軸回転数Ｎ１ｆｉより目標トルクＴ
ｅ“の演算が行われる。ブロック１５８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　、ｆｉ＊が算出される。ブロック１６０で、フィ
ードバック環Δθの算出が行われ、この際フィードバッ
クゲインはエンジン運転条件に応じて修正される。ブロ
ック１６１ではΔθよりスロットル弁開度信号Ｖ丁１１
が演算される。

実施例において吸気管特性因子として吸気管圧力を採用
しているが、その代わりに吸入空気量で代用することが
できる。

〔発明の効果〕

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、目標値が実測値と一致す
るようにスロットル弁開度をフィードバック制御し、か
つフィードハ′ツク項におけるゲインをエンジン運転条
件に応じて補正することで、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−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１図はこの発明の制御ブロック図。 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、第９図は車両条件が変化したときの吸気管圧力
の制御性を説明する模式グラフ。 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・・・入力端プーリ装置 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をとるようにト
   ルク制御部材へのフィードバック制御信号を発生する手
   段とからなり、前記フィードバック信号におけるフィー
   ドバックゲインは内燃機関の運転条件因子に応じて変化
   される車両駆動系の制御装置。