WO2012086296A1 - 発進制御システムおよび車両 - Google Patents

Abstract

　運転者の意図に沿う発進が行われるように、クラッチの下流側に伝達されるトルクを最適に制御する技術を提供することを課題とする。発進制御システムは、アクセル開度とエンジンの初期目標回転数とを対応付けたマップ（Ｍ１）と、アクセル開度とエンジンの最終目標回転数とを対応付けたマップ（Ｍ２）と、を記憶する。車両が発進制御期間であると判定されたとき、エンジンの目標回転数が初期目標回転数に設定される。エンジン目標回転数が初期目標回転数に到達した時点で、エンジン目標回転数が最終目標回転数に設定される。同一のアクセル開度に対しては、最終目標回転数よりも初期目標回転数の方が大きな値が設定される。

Description

発進制御システムおよび車両

　本発明は、車両に搭載されたクラッチを、自動制御する技術に関する。

　トランスミッション装置を備える車両は、トランスミッション装置の伝達ギヤ比を変更することで、シフトチェンジが可能である。シフトチェンジを行うためには、一旦、トランスミッション装置の上流にあるクラッチを切断し、エンジンからのトルクがトランスミッション装置に伝達されないようにする必要がある。

　トランスミッション装置には、運転者のマニュアル操作によりクラッチの接続および切断操作が制御されるマニュアルトランスミッション装置がある。また、トランスミッション装置には、クラッチの接続および切断操作が自動制御で行われるオートマチックトランスミッション装置がある。

　マニュアルトランスミッション装置を搭載した車両の運転者は、発進時、アクセル操作およびクラッチ操作を行うことで、エンジン回転数、車両加速度、および、クラッチが係合するまでの時間を調整する。運転者は、アクセル操作およびクラッチ操作を行うことで、自身の意図に沿う発進を試みる。つまり、急激な加速は、運転者に不快感を与えるであろうし、あまりに緩やかな加速は、運転者にストレスを感じさせる。運転者は、なるべくスムーズに、かつ、快適な加速が得られるようにアクセス操作およびクラッチ操作を行う。

実開昭６１－３８２２９号公報 特開２００８－２３２４２１号公報

　オートマチックトランスミッション装置を搭載した車両においても、発進時、運転者の意図に沿う走行が得られることが望ましい。

　特許文献１には、オートクラッチ装置に関する技術が開示されている。このオートクラッチ装置は、アクセル開度の変化率に応じて、予め設定された相違なるクラッチ制御パターンを選択するようにしている。具体的には、アクセル開度が所定値以上のときには、急発進および登板路発進用の制御パターンが選択され、所定値未満であれば、通常発進用の制御パターンが選択され、それら制御パターンに応じたクラッチ制御が行われる。

　特許文献２には、クラッチ制御装置が開示されている。このクラッチ制御装置は、エンジンが予め定める運転領域で運転されている場合には、クラッチを介して下流側に伝達されるトルクがエンジントルクに近づくように制御される。

　本実施の形態の発進制御システムは、車両の状態を判定する判定部、アクセル開度を入力する入力部、エンジン目標回転数を設定する目標回転数設定部、および、設定情報を記憶する記憶部を備える。記憶部は、アクセル開度とエンジンの第１目標回転数とを対応付けた第１対応情報と、アクセル開度とエンジンの第２目標回転数とを対応付けた第２対応情報と、を記憶する。目標回転数設定部は、判定部によって、車両が発進制御期間であると判定されたとき、エンジン目標回転数を第１目標回転数に設定する。目標回転数設定部は、エンジン回転数を評価する値が第１目標回転数に到達した時点で、エンジンの目標回転数を第２目標回転数に設定する。同一のアクセル開度に対しては、第２目標回転数よりも第１目標回転数の方が大きな値が設定される。

　発進の初期状態では、運転者は、充分なトルクを感じることができる。また、クラッチが係合するまでの時間が長すぎることなく、運転者の意図した発進が行われる。

　この発明の目的は、運転者の意図に沿う発進が行われるように、クラッチの下流側に伝達されるトルクを最適に制御する技術を提供することである。

　この発明の目的、特徴、局面および利点は、以下の詳細な説明と添付図面によって、明白となる。

実施の形態に係る自動発進制御システムを備える自動二輪車の側面図である。 トランスミッション装置およびシフト装置を示す図である。 自動発進制御システムを含む制御システムのブロック図である。 アクセル開度とエンジン回転数との関係を示すマップを示す図である。 アクセル開度とエンジントルクとの関係を示すマップを示す図である。 自動発進制御中の状態変化を示す図である。 発進制御部のブロック図である。 駆動トルク演算部のブロック図である。 目標回転数演算部のブロック図である。 自動発進制御の処理内容を示すフローチャートである。 自動発進制御の処理内容を示すフローチャートである。 自動発進制御の処理内容を示すフローチャートである。 自動発進制御の処理内容を示すフローチャートである。 自動発進制御の状態遷移図である。

　以下、本実施の形態に係る自動発進制御システムを備える車両について図面を参照しつつ説明する。以下においては、本実施の形態に係る自動発進制御システムを備える車両の一例として自動二輪車を例に説明する。しかし、本実施の形態に係る自動発進制御システムは、自動二輪車以外の車両、たとえば、自動車などにも適用可能である。

　｛１．自動二輪車の概略構成｝
　図１は、本実施の形態に係る自動二輪車を示す側面図である。自動二輪車１００は、本体フレーム１０１を備える。本体フレーム１０１の前端にヘッドパイプ１０２が設けられている。ヘッドパイプ１０２の左右両側に左右一対のフロントフォーク１０３が設けられている。フロントフォーク１０３の下端には、前輪１０４が回転可能に支持されている。ヘッドパイプ１０２の上端にはハンドル１０５が支持されている。

　ハンドル１０５には、アクセルグリップ１０６が設けられている。本体フレーム１０１には、４気筒のエンジン１０７が設けられている。エンジン１０７の吸気ポートにはスロットルボディ１０８が取り付けられている。エンジン１０７の排気ポートには排気管１０９が取り付けられている。スロットルボディ１０８には、電子制御式のスロットルバルブ８１が設けられている。エンジン１０７の４つの気筒に供給される空気の量は、スロットルバルブ８１の開度（以下、スロットル開度と称する。）を調整することにより調整される。

　エンジン１０７の下部には、クランクケース１１０が配置されている。クランクケース１１０内には、エンジン１０７のクランク２が収容されている。

　クランクケース１１０の後方には、ミッションケース１１１が設けられている。ミッションケース１１１内には、トランスミッション装置５およびシフト装置６が設けられている。ミッションケース１１１の側部には、シフトペダル１１２が配置されている。

　本実施の形態においては、トランスミッション装置５のギヤポジションを切り替える際に運転者によるクラッチ３の切断動作は不要である。本実施の形態に係る自動二輪車１００には、運転者のシフト操作に基づいてトランスミッション装置５のギヤポジションを自動的に切り替える半自動の変速制御システムが搭載されている。本実施の形態のクラッチ３は、湿式多板式クラッチである。

　エンジン１０７の上部には燃料タンク１１３が設けられている。燃料タンク１１３の後方にはシート１１４が設けられている。シート１１４の下部には、コントローラ５０が設けられている。

　本体フレーム１０１には、リアアーム１１５が上下方向に揺動自在に取り付けられている。リアアーム１１５の後端には、後輪１１６が回転自在に支持されている。ミッションケース１１１と後輪１１６との間には、チェーン１１８が取り付けられている。

　｛２．トランスミッション装置およびシフト装置の構成｝
　次に、ミッションケース１１１に収容されているトランスミッション装置５およびシフト装置６について説明する。図２は、トランスミッション装置５およびシフト装置６の構成を示す図である。

　図２に示すように、トランスミッション装置５は、メイン軸５ａおよびドライブ軸５ｂを備える。メイン軸５ａには多段の変速ギヤ５ｃが装着され、ドライブ軸５ｂには多段の変速ギヤ５ｄが装着される。たとえば、変速ギヤ５ｃおよび変速ギヤ５ｄは、５段階に変速可能なギヤ群を構成している。

　メイン軸５ａは、クラッチ３を介してエンジン１０７のクランク２に連結されている。クラッチ３はプレッシャープレート３ａ、複数のクラッチディスク３ｂおよび複数のフリクションディスク３ｃを備える。クラッチディスク３ｂは、クランク２から伝達されるトルクにより回転する。フリクションディスク３ｃは、メイン軸５ａに連結され、メイン軸５ａとともに回転する。

　フリクションディスク３ｃは、プレッシャープレート３ａによりクラッチディスク３ｂに密着する方向に付勢されている。以下においては、複数のクラッチディスク３ｂと複数のフリクションディスク３ｃとが互いに密着している状態をクラッチ３の接続状態とし、複数のクラッチディスク３ｂと複数のフリクションディスク３ｃとが互いに離間している状態をクラッチ３の切断状態とする。クラッチ３の接続状態では、クランク２のトルクがクラッチディスク３ｂおよびフリクションディスク３ｃを介してメイン軸５ａに伝達されるが、クラッチ３の切断状態では、クランク２のトルクがメイン軸５ａに伝達されない。

　メイン軸５ａには、プッシュロッド５ｅが挿入されている。プッシュロッド５ｅの一端はプレッシャープレート３ａに連結され、他端は電動式または油圧式のクラッチアクチュエータ４に連結されている。

　本実施の形態においては、コントローラ５０の制御によりクラッチアクチュエータ４が駆動された場合に、プッシュロッド５ｅがクラッチ３側に押し出される。それにより、プレッシャープレート３ａが押され、クラッチディスク３ｂとフリクションディスク３ｃとが離間する。その結果、クラッチ３が切断状態になる。

　クラッチ３が接続状態である場合にクランク２からメイン軸５ａに伝達されたトルクは、変速ギヤ５ｃおよび変速ギヤ５ｄを介してドライブ軸５ｂに伝達される。ドライブ軸５ｂには、図１に図示したチェーン１１８が取り付けられる。ドライブ軸５ｂのトルクは、チェーン１１８を介して後輪１１６に伝達される。

　メイン軸５ａとドライブ軸５ｂとの間の減速比は、変速ギヤ５ｃと変速ギヤ５ｄとの組み合わせにより決定される。変速ギヤ５ｃ，５ｄは、シフト機構６により移動される。

　シフト機構６は、シフトカム６ａを有する。シフトカム６ａには、複数のカム溝６ｂ（図２においては３本）が形成される。各カム溝６ｂにシフトフォーク６ｃがそれぞれ装着される。シフトカム６ａは、図示しないリンク機構を介して電動式または油圧式のシフトアクチュエータ７に接続されている。

　本実施の形態においては、コントローラ５０の制御によりシフトアクチュエータ７が駆動された場合に、シフトカム６ａが回転される。それにより、各シフトフォーク６ｃが各カム溝６ｂに沿って移動する。その結果、いずれかの変速ギヤ５ｃ，５ｄが移動し、変速機５のギヤポジションが変更される。

　｛３．変速制御システム｝
　次に、自動二輪車１００の変速制御システム２００について説明する。図３は、本実施の形態に係る変速制御システム２００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る自動発進制御システムは、変速制御システム２００の一部である。

　変速制御システム２００は、変速制御部５２と、図３に示す各種センサおよびアクチュエータなどを備えて構成される。自動発進制御システムは、発進制御部３００と、図３に示す各種センサおよびアクチュエータなどを備えて構成される。変速制御部５２は、ＲＯＭ５３に格納されたプログラムが、ＲＡＭ５４を作業領域として利用しつつＣＰＵ上で実行されることにより、実現される機能部である。発進制御部３００は、本実施の形態においては、ハードウェア回路で構成されている。しかし、発進制御部３００をＣＰＵおよびＣＰＵ上で動作するプログラムで構成することも可能である。

　図３に示すように、変速制御システム２００は、アクセル開度センサＳＥ１、スロットルセンサＳＥ２、エンジン回転速度センサＳＥ３、シフトカム回転角センサＳＥ４、ブレーキセンサＳＥ５、シフト操作検出センサＳＥ６、ドライブ軸速度検出センサＳＥ７、後輪回転検出センサＳＥ８、コントローラ５０、クラッチアクチュエータ４、シフトアクチュエータ７、スロットルアクチュエータ８、複数の燃料噴射装置９および複数の点火プラグ１０を備えている。

　アクセル開度センサＳＥ１は、運転者によるアクセルグリップ１０６の操作量（以下、アクセル開度と称する。）を検出し、検出したアクセル開度をコントローラ５０に与える。

　スロットルセンサＳＥ２は、スロットル開度を検出し、検出したスロットル開度をコントローラ５０に与える。

　エンジン回転速度センサＳＥ３は、エンジン１０７の回転速度を検出し、検出した回転速度をコントローラ５０に与える。本実施の形態においては、エンジン回転速度センサＳＥ３は、クランク２の角速度を検出することによりエンジン１０７の回転速度を検出する。

　シフトカム回転角センサＳＥ４は、シフトカム６ａの回転角度を検出し、検出した回転角度をコントローラ５０に与える。

　ブレーキセンサＳＥ５は、運転者によるブレーキレバー（図示せず）および／またはブレーキペダル（図示せず）の操作量を検出し、検出した操作量をコントローラ５０に与える。

　シフト操作検出センサＳＥ６は、運転者によるシフトペダル１１２の操作方向を検出し、検出した操作方向を示す信号（シフトアップを示す信号またはシフトダウンを示す信号）をコントローラ５０に与える。シフト操作検出センサＳＥ６は、例えば、ポテンショメータ、荷重センサまたは磁歪センサ等からなる。

　ドライブ軸速度検出センサＳＥ７は、ドライブ軸５ｂの回転速度を検出し、検出した信号をコントローラ５０に与える。

　後輪回転検出センサＳＥ８は、後輪１１６の回転速度を検出し、検出した信号をコントローラ５０に与える。

　コントローラ５０は、インターフェース回路５１、変速制御部（中央演算処理装置）５２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５４および発進制御部３００を備える。

　センサＳＥ１～ＳＥ８の出力信号は、インターフェース回路５１を介して変速制御部５２あるいは発進制御部３００に与えられる。変速制御部５２は、センサＳＥ１～ＳＥ８の検出結果に基づいてエンジン１０７の出力を制御する。発進制御部３００は、センサＳＥ１～ＳＥ８の検出結果に基づいて車両の発進制御を行う。ＲＯＭ５３は、変速制御部５２で動作するプログラム、各種設定値等を記憶する。ＲＡＭ５４は、種々のデータを記憶するとともに変速制御部５２の作業領域として機能する。

　シフトアクチュエータ７は、例えば、電動式または油圧式で構成され、変速制御部５２の制御によりシフトカム６ａを回転させる。

　スロットルアクチュエータ８は、例えば、電動式のモータを含み、変速制御部５２の制御によりスロットルバルブ８１の開度を調整する。

　燃料噴射装置９は、エンジン１０７の各気筒に対応するように設けられる。本実施の形態においては、エンジン１０７の４つの気筒に対応して４つの燃料噴射装置９が設けられる。

　点火プラグ１０は、エンジン１０７の各気筒に設けられる。本実施の形態においては、エンジン１０７の４つの気筒に対応して４つの点火プラグ１０が設けられる。

　｛４．変速制御部の動作｝
　自動二輪車１００の走行時、変速制御部５２は、アクセル開度センサＳＥ１により検出されるアクセル開度に基づいてスロットルアクチュエータ８を制御する。それにより、スロット開度が調整され、エンジン１０７の出力が制御される。アクセル開度とスロットル開度との関係は、コントローラ５０のＲＯＭ５３（またはＲＡＭ５４）に予め記憶されている。

　変速制御部５２は、スロットルセンサＳＥ２により検出されるスロットル開度に基づいてスロットルアクチュエータ８のフィードバック制御を行う。それにより、スロットル開度をより適切に調整することができる。

　運転者によりシフト操作が行われている場合、変速制御部５２は、クラッチアクチュエータ４を制御することによりクラッチ３を切断する。変速制御部５２は、スロットルアクチュエータ８を制御してスロットル開度を調整することにより、エンジン１０７の回転速度をシフトチェンジに適した回転速度となるよう上昇または低下させる。

　次に、変速制御部５２は、シフトアクチュエータ７を制御することによりシフトカム６ａを回転させる。それにより、シフトフォーク６ｃが移動され、変速ギヤ５ｃまたは変速ギヤ５ｄが移動する。その結果、トランスミッション装置５のギヤポジションが変更される。その後、変速制御部５２は、クラッチアクチュエータ４を制御することにより、クラッチ３を接続する。これにより、トランスミッション装置５のシフトチェンジが終了する。

　｛５．発進制御部の動作｝
　＜５－１．初期目標回転数と最終目標回転数＞
　本実施の形態の自動発進制御システムは、発進制御中に、２種類のエンジン目標回転数を設定する。具体的には、トランスミッション装置５が１速にシフト設定されている状態で、発進動作が行われたとき、クラッチが係合するまでの間に、初期目標回転数と最終目標回転数が設定される。

　図４は、初期目標回転数（グラフ：Ｍ１）および最終目標回転数（グラフ：Ｍ２）を示す図である。図中、横軸は、アクセル開度（ｄｅｇ）を示し、縦軸（グラフ左側の縦軸）は、エンジン回転数（ｒｍｐ）を示す。図において、アクセル開度（ｄｅｇ）の単位は、角度（°）である。

　図に示すように、初期目標回転数は、最終目標回転数より大きい値が設定されている。初期目標回転数は、発進制御中の初期の段階で設定される目標回転数である。最終目標回転数は、発進制御中の後半に設定される目標回転数である。車両が発進するとき、最初は、エンジン目標回転数として初期目標回転数が設定される。初期目標回転数を目標とした計算サイクルの中で、エンジン目標回転数が時々刻々算出される。そして、算出されたエンジン目標回転数が初期目標回転数に到達した時点で、エンジン目標回転数として最終目標回転数が設定される。アクセル開度の値と、初期目標回転数および最終目標回転数との関係は、マップ情報としてＲＯＭ５３あるいはＲＡＭ５４に格納されている。

　図４には、係合車速（グラフ：Ｍ３）も描かれている。図４において、係合車速を参照するときは、グラフ右側の縦軸を参照する。係合車速とは、クラッチ３が完全に接続状態となり、クラッチ３の上流側と下流側で回転数差が生じていないときの、車両の速度を示している。

　図４に示すように、初期目標回転数は、最終目標回転数よりも大きい値が設定されている。これにより、発進初期において、充分なトルクが得られるようにし、運転者にストレスを与えないようにしている。最終目標回転数が初期目標回転数と同じように大きい値が設定されていると、クラッチを接続する時間に長い時間を要する。そこで、最終目標回転数を初期目標回転数に比べて小さい値とすることで、クラッチ係合までの時間が長くなることを回避し、応答性のよい発進が行われるようにしている。

　図５は、アクセル開度と、初期エンジントルク（グラフ：Ｎ１）および最終エンジントルク（グラフ：Ｎ２）との関係を示す図である。初期エンジントルクは、図４で示した初期目標回転数に基づいて、エンジン１０７の回転数が制御されたときのエンジントルクの変化を示す。最終エンジントルクは、図４で示した最終目標回転数に基づいて、エンジン１０７の回転数が制御されたときのエンジントルクの変化を示す。

　＜５－２．発進制御中の各種状態変化＞
　図６は、発進制御中の各種状態変化を示す。つまり、図４および図５に示した２つのエンジン目標回転数にしたがって発進制御をしたときの、各種状態の変化を示している。図の横軸は、時間である。図には、発進制御中における、エンジン目標回転数（グラフ：ｇ１）、アクセル開度（グラフ：ｇ２）、エンジントルク（グラフ：ｇ３）、イナーシャトルク（グラフ：ｇ４）、および、駆動トルク（グラフ：ｇ５）の変化が示されている。

　図中、タイミングＴ１は、発進動作の開始点を示す。タイミングＴ２は、計算サイクルの中で算出されるエンジン目標回転数が、初期目標回転数に到達するタイミングである。タイミングＴ３は、計算サイクルの中で算出されるエンジン目標回転数が、最終目標回転数に到達するタイミングである。図のエンジン目標回転数は、Ｔ１－Ｔ２の間は、初期目標回転数を示し、Ｔ２－Ｔ３の間は、最終目標回転数を示している。

　タイミングＴ１において、運転者が、アクセルグリップ１０６を操作し、アクセル操作が開始する。図に示すように、運転者のアクセル操作に基づいて、アクセル開度がタイミングＴ１の直後に上昇している。この図で示す例では、その後、運転者は、アクセル開度をほぼ一定の値に維持している。

　発進制御部３００は、図４で示したマップを利用し、アクセル開度に応じてエンジン目標回転数を設定する。Ｔ１－Ｔ２の期間は、初期目標回転数が設定されており、比較的大きな加速が得られるよう、速度が上昇している。タイミングＴ２で初期目標回転数に到達した後、エンジン目標回転数として最終目標回転数が設定されている。したがって、エンジン目標回転数は、徐々に減少し、タイミングＴ３で最終目標回転数に到達している。

　タイミングＴ１の直後、初期目標回転数に従い、エンジン回転数が上昇するため、図に示すように、エンジントルクが急激に上昇している。タイミングＴ１の直後は、図４の初期目標回転数のマップを参照しても分かるように、エンジン回転数の上昇が最も大きくなる。したがって、タイミングＴ１の直後には、図に示すように、イナーシャトルクがピーク値をとる。このため、エンジントルクからイナーシャトルクを減算することで求められる駆動トルクは、タイミングＴ１の直後には、小さな値となり、スムーズな発進が可能となっている。このように、発進直後にエンジン回転数の変化が最も大きくなるように、初期目標回転数への到達度に応じたイナーシャトルクの分配比が設定されているので、発進時のショックが小さく、快適な発進が可能である。

　タイミングＴ１からタイミングＴ２に近づくにつれて、イナーシャトルクの値が小さくなっている。これにより、エンジン目標回転数の傾きが小さくなる。そして、エンジン目標回転数が、初期目標回転数から最終目標回転数に切り替わる時点では、イナーシャトルクの値が０に近い値となり、エンジン回転数の変化が最少となる。タイミングＴ２付近においては、駆動トルクがエンジントルクに近い値となり、ドライブ軸５ｂに充分なトルクが伝達される。

　タイミングＴ２を過ぎると、初期目標回転数から最終目標回転数に切り替わるので、エンジン回転数は減少し始める。これにより、イナーシャトルクは、マイナスの値となる。そして、タイミングＴ３において、エンジン回転数が、最終目標回転数に到達するときに、再び、イナーシャトルクは０に近い値となる。

　この実施の形態においては、エンジン回転数が上昇するときイナーシャトルクの符号を正と定義し、エンジン回転数が減少するときのイナーシャトルクの符号を負と定義する。エンジントルクをＴｅｇ，エンジンイナーシャＪｅ、エンジン角速度の微分をｄｗｅ／ｄｔおよびクラッチトルクをＴｃｌの関係は、Ｔｅｇ－Ｊｅ＊ｄｗｅ／ｄｔ＝Ｔｃｌで表わされる。つまり、図６のグラフであれば、ｇ３－ｇ４＝ｇ５の関係が成立する。

　このように、本実施の形態の発進制御によれば、計算サイクルの中で算出されるエンジン目標回転数が、初期目標回転数に到達するまでの間は、駆動トルクをリニアに近い割合で立ち上げることが可能である。また、後で詳しく説明するが、初期目標回転数に対するエンジン回転数の到達率が低いうちは、イナーシャトルクの分配率が高く設定されるので、エンジン回転数を素早く上昇させることができる。さらに、最終目標回転数に対するエンジン回転数の到達率が低い期間、および、高い期間は、その中間の期間と比較して、エンジン回転数の変化量が小さくなっている。これにより、初期目標回転数から最終目標回転数へ変化するタイミング、あるいは、クラッチが係合するタイミングで、エンジン回転数の変化量が小さくなり、スムーズな状態変化が行われる。

　＜５－３．発進制御部の構成＞
　次に、図７～図９を参照しつつ、発進制御システムの構成および動作について説明する。図７は、発進制御部３００のブロック図である。図８は、発進駆動トルク演算部３１０のブロック図である。図９は、目標回転数演算部３２０のブロック図である。

　図７に示すように、発進制御部３００は、発進駆動トルク演算部３１０、減算部３１１、ＰＩＤ制御部３１２、加算部３１３、減算部３１４およびクラッチ係合判定部３１５を備えている。

　発進駆動トルク演算部３１０は、アクセル開度センサＳＥ１から、アクセル開度を入力する。発進駆動トルク演算部３１０は、エンジン回転速度センサＳＥ３から、エンジン回転数を入力する。発進駆動トルク演算部３１０は、ドライブ軸速度センサＳＥ７から、１速回転数を入力する。また、発進駆動トルク演算部３１０は、エンジントルク推定値を入力する。エンジントルク推定値は、コントローラ５０において算出される。コントローラ５０は、エンジン回転速度センサＳＥ３の出力およびスロットルセンサＳＥ２の出力に基づいてエンジントルク推定値を算出する。

　図８は、発進駆動トルク演算部３１０のブロック図である。図８に示すように、発進駆動トルク演算部３１０は、目標回転数演算部３２０、減算部３２１、目標イナーシャトルク演算部３２２、および、減算部３２３を備えている。

　目標回転数演算部３２０は、アクセル開度、エンジン回転数、および、１速回転数を入力する。

　図９は、目標回転数演算部３２０のブロック図である。目標回転数演算部３２０は、初期目標回転数に関わる演算を行う第１演算部３３と、最終目標回転数に関わる演算を行う第２演算部３４とを備えている。

　まず、第１演算部３３について説明する。第１演算部３３は、初期目標変換部３３１、トルク配分部３３５、および、変換部３３７等を備えている。

　初期目標変換部３３１は、アクセル開度を入力する。初期目標変換部３３１は、アクセル開度を、図４で示したマップＭ１に従って、初期目標回転数に変換する。

　減算部３３２は、初期目標回転数から発進前回転数を減算し、初期目標回転数差を算出する。発進前回転数は、発進制御が開始されるとき（つまり、図６におけるタイミングＴ１）に取得されたエンジン回転数である。発進制御部３００は、発進前回転数をＲＡＭ５４に格納している。

　減算部３３３は、算出された現時点のエンジン目標回転数から発進前回転数を減算する。現時点のエンジン目標回転数は、計算サイクルの中で出力されるエンジン目標回転数であり、目標回転数演算部３２０の出力である。実際のエンジン回転数は様々な要因で変動するため、本実施の形態においては、現時点のエンジン回転数を評価する値として、現時点のエンジン目標回転数を用いている。

　除算部３３４は、減算部３３３の出力を、減算部３３２の出力である初期目標回転数差で除算し、エンジン回転数到達率を求める。つまり、図４のマップＭ１を参照して決定される初期目標回転数と現時点のエンジン目標回転数を比較し、発進前の状態を基準とした達成度を求める。

　次に、トルク配分部３３５は、エンジン回転数到達率を、イナーシャトルク分配率に換算する。エンジン回転数到達率をイナーシャトルク分配率に変換するためのマップは、ＲＯＭ５３あるいはＲＡＭ５４に記録されている。

　乗算部３３６は、エンジン推定トルクにイナーシャトルク分配率を乗算することで、イナーシャトルク目標値を算出する。

　このように、目標回転数演算部３２０は、エンジン回転数到達率に応じて、イナーシャトルクの分配率を決定する。エンジン１０７から出力されたトルクは、決定されたイナーシャトルクの分配率に従って、イナーシャトルクに分配される。イナーシャトルク分配率を決定するマップは、エンジン回転数到達率が低いときには、イナーシャトルクの分配率が大きくなり、エンジン回転数到達率が高いときには、イナーシャトルクの分配率が小さくなるように設定されている。これにより、発進初期時には、イナーシャトルクが大きくなり、駆動トルクが急激に大きくなることはない。これにより、スムーズな発進を行うことができる。初期目標回転数に近づくにつれて、イナーシャトルク分配率が小さくなる。これにより、初期目標回転数に近づいてきたときには、充分な駆動トルクが得られ、運転者は、ストレスを感じることなく加速感を得ることができる。

　変換部３３７は、イナーシャトルク目標値を、エンジン回転数変化量に変換する。イナーシャトルクは、エンジン回転数の変化率に応じて発生する。したがて、変換部３３７は、イナーシャトルクの目標値から逆に、エンジン回転数の変化量を算出する。エンジン回転数の変化量は、局所的には、エンジン回転数の変化率とみることができる。

　次に、第２演算部３４について説明する。第２演算部３４は、最終目標変換部３４１、および回転数変化分配部３４５等を備えている。

　最終目標変換部３４１は、アクセル開度を入力する。最終目標変換部３４１は、アクセル開度を、図４で示したマップＭ２に従って、最終目標回転数に変換する。

　減算部３４２は、切替時回転数から最終目標回転数を減算し、最終目標回転数差を算出する。切替時回転数は、初期目標回転数から最終目標回転数に切り替わったとき（つまり、図６のタイミングＴ２）において算出されたエンジン目標回転数である。発進制御部３００は、切替時回転数をＲＡＭ５４に格納している。

　減算部３４３は、切替時回転数から現時点のエンジン目標回転数を減算する。現時点のエンジン目標回転数は、計算サイクルの中で出力されるエンジン目標回転数であり、目標回転数演算部３２０の出力である。実際のエンジン回転数は様々な要因で変動するため、本実施の形態においては、現時点のエンジン回転数を評価する値として、現時点のエンジン目標回転数を用いている。

　除算部３４４は、減算部３４３の出力を、減算部３４２の出力である最終目標回転数差で除算し、エンジン回転数到達率を求める。つまり、図４のマップＭ２を参照して決定される最終目標回転数と現時点のエンジン目標回転数を比較し、切替時の状態を基準とした達成度を求める。

　次に、回転数変化配分部３４５は、エンジン回転数到達率を、回転数の変化量の配分率に換算する。エンジン回転数到達率を回転数の変化量の分配率に変換するためのマップは、ＲＯＭ５３あるいはＲＡＭ５４に格納されている。

　本実施の形態においては、エンジン回転数到達率を回転数の変化量の分配率に変換するマップは、始めの期間と終わりの期間の変化量が、その中間の変化量より小さくなるように設定されている。具体的には、図６に示すＴ２－Ｔ３の期間を、Ｔ２直後から開始する第１期間、第１期間に続く第２期間、第２期間に続く第３期間と区分すると、３つの期間の中で回転転数到達率が最も小さい第１期間、および、回転数到達率が最も大きい第３期間よりも、第２期間における回転数変化量が大きくなるように、回転数変化量の配分が決定されている。

　除算部３４６は、減算部３４２の出力である最終目標回転数差を目標時間で除算し、目標回転数変化量を求める。目標時間は、初期目標回転数に到達してから、最終目標回転数に到達するまでの時間であり、ＲＯＭ５３あるいはＲＡＭ５４に格納されている。たとえば、タイミングＴ１－Ｔ３の期間の２／３程度を期間Ｔ２－Ｔ３に割り当てることで、運転者の意図に沿う発進制御を行うことが可能である。

　乗算部３４７は、目標回転数変化量に回転数変化量の分配率を乗算することで、現時点に割り当てられる目標回転数変化量を算出する。反転部３４８は、目標回転数変化量の符号を反転させる。つまり、最終目標回転数に対しては、エンジン回転数は減少していくので、目標回転数変化量の符号をマイナスにする。

　選択部３５０は、変換部３３７および反転部３４８の出力を入力する。選択部３５０は、また、エンジン目標回転数フラグを入力する。エンジン目標回転数フラグは、初期目標回転数に到達するまでは、フラグ“１”が設定され、初期目標回転数に到達後、最終目標回転数に到達するまでは、フラグ“２”が設定される。

　選択部３５０は、フラグ“１”を入力しているときは、変換部３３７の出力を、加算部３５１に出力する。選択部３５０は、フラグ“２”を入力しているときは、反転部３４８の出力を、加算部３５１に出力する。

　加算部３５１は、選択部３５０の出力に、バッファ３５２に格納されている前回の目標回転数の変化量を加算する。加算部３５１において積算された目標回転数の変化量は、加算部３５３に出力される。加算部３５３において、目標回転数の変化量の積算値に、発進前のエンジン回転数が加算される。これにより、加算部３５１は、エンジン目標回転数を出力する。

　再び、図８を参照する。目標回転数演算部３２０から出力されたエンジン目標回転数は、減算部３２１に入力される。減算部３２１は、エンジン目標回転数から前回のエンジン目標回転数を減算し、目標回転数変化量を求める。

　目標イナーシャトルク演算部３２２は、目標回転数変化量から、イナーシャトルク目標値を求める。減算部３２３は、エンジン推定トルクからイナーシャトルク目標値を減算することで、発進駆動トルク目標値を算出する。

　再び、図７を参照する。発進駆動トルク演算部３１０は、発進駆動トルク目標値を出力する。発進駆動トルク目標値は、加算部３１３に入力される。

　発進駆動トルク演算部３１０は、また、エンジン目標回転数を出力する。エンジン目標回転数は、目標回転数演算部３２０の出力である。エンジン目標回転数は、減算部３１１に入力される。

　減算部３１１は、エンジン目標回転数から現在のエンジン回転数を減算し、回転数差をＰＩＤ制御部３１２に出力する。ＰＩＤ制御部３１２は、回転数差のフィードバック制御を行い、トルク調整値を加算部３１３に出力する。加算部３１３は、発進駆動トルク目標値にトルク調整値を加算し、クラッチトルク第１目標値を出力する。

　減算部３１４は、エンジン回転数から１速回転数を減算し、クラッチ回転数差を出力する。クラッチ係合判定部３１５は、クラッチ回転数差を入力し、クラッチ３が係合可能な状態であるかどうかを判定する。クラッチ３が係合可能な状態とは、クラッチ３のクラッチディスク３ｂとフリクションディスク３ｃとの回転数差が所定値以下になっている状態をいう。

　クラッチ３が係合可能な状態でないとき、クラッチ係合判定部３１５は、発進制御を維持する。つまり、クラッチトルク第１目標値を、そのまま、クラッチトルク第２目標値として出力する。

　クラッチ３が係合可能な状態であるとき、クラッチ係合判定部３１５は、発進制御を完了させるために、クラッチトルク第２目標値として、完了値を設定する。完了値とは、クラッチ３の接続を完了させるためにあらかじめ設定されたクラッチトルク量である。この完了値に基づく制御が行われることにより、クラッチ３の接続状態が完全となり、クラッチ３は係合状態となる。

　クラッチトルクＦＦ（フィードフォワード）制御器４１は、クラッチトルク第２目標値に応じて、クラッチ位置目標値を出力する。つまり、クラッチトルクとクラッチ位置との関係を示すマップが、ＲＯＭ５３あるいはＲＡＭ５４に格納されている。クラッチトルクＦＦ制御器４１は、当該マップを参照することで、クラッチトルク第２目標値をクラッチ位置に変換して出力する。

　クラッチ位置ＦＢ（フィードバック）制御器４２は、クラッチ位置目標値を入力し、クラッチ位置目標値にクラッチを移動させるための電圧を決定する。決定された電圧はクラッチアクチュエータ４に出力され、クラッチアクチュエータ４によりクラッチ３が制御される。

　＜５－４．発進制御のフロー＞
　以上説明した発進制御部３００の処理の流れを、図１０～図１３のフローチャートを参照しながら説明する。

　図１０を参照する。まず、発進制御部３００は、車両が停止状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。発進制御部３００は、後輪回転検出センサＳＥ８の出力に基づいて後輪の回転数を検出することにより、停止状態であるか否かを判定する。

　次に、発進制御部３００は、ブレーキがＯＮされた状態で、ギヤ１速にシフト操作されたか否かを判定する（ステップＳ１２）。発進制御部３００は、ブレーキセンサＳＥ５およびシフト操作検出センサＳＥ６の検出値に基づいて、ステップＳ１２の判断を行う。

　ブレーキがＯＮされた状態で、ギヤが１速にシフト操作されたと判断した場合、発進制御部３００は、状態ステータスを“発進前待機状態”に設定する。状態ステータスは、ＲＡＭ５４に格納される。

　ステップＳ１１で停止状態と判定されなかった場合、図１１のステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１において、発進制御部３００は、状態ステータスを参照し、“発進前待機状態”であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。

　“発進前待機状態”であると判定された場合、クラッチ３が発進待機位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ２２）。クラッチ３が、発進待機位置に到達していない場合には、ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３において、発進制御部３００は、クラッチ３を発進待機位置に移動させる制御を行う。

　ステップＳ２２において、クラッチ３が発進待機位置に到達している場合、ステップＳ２４の判定を行う。ステップＳ２４においては、アクセル開度が発進開度より大きくなっているかどうかが判定される。ステップＳ２４においては、さらに、エンジン回転数が発進回転数より大きいか否かが判定される。これら両方の条件が満たされた場合、ステップＳ２５に移行し、発進制御部３００は、状態ステータスを、“初期制御期間”に設定する。なお、発進開度および発進回転数は、ＲＯＭ５３あるいはＲＡＭ５４に格納されている。“初期制御期間”は、上述した、初期目標回転数に従って制御される期間である。図６のＴ１－Ｔ２の期間に対応している。

　ステップＳ２１において、“発進待機前状態”と判定されなかった場合、図１２のステップＳ３１に移行する。ステップＳ３１において、状態ステータスが、“初期制御期間”であるか否かが判定される。

　状態ステータスが“初期制御期間”であると判定された場合、発進制御部３００は、現時点で算出されているエンジン目標回転数が、初期目標回転数に到達しているか否かを判定する（ステップＳ３２）。エンジン目標回転数が初期目標回転数に到達していない場合には、ステップＳ３３に移行する。ステップＳ３３において、発進制御部３００は、エンジン回転数が初期目標回転数に到達するように制御する。

　ステップＳ３２において、現時点で算出されているエンジン目標回転数が初期目標回転数に到達していると判定されたとき、発進制御部３００は、状態ステータスを、“最終制御期間”に設定する（ステップＳ３４）。

　ステップＳ３１において、“初期制御期間”と判定されなかった場合、図１３のステップＳ４１に移行する。ステップＳ４１において、発進制御部３００は、状態ステータスが、“最終制御期間”であるか否かを判定する。ステップＳ４２において、発進制御部３００は、エンジン回転数が最終目標回転数に到達するように制御する。

　ステップＳ４３において、発進制御部３００は、クラッチ回転数差が係合判定値より下回っているか否かを判定する（ステップＳ４３）。ＲＡＭ５４内に係合判定値が格納されている。係合判定値は、クラッチ回転数差の閾値である。この判定は、図７に示したクラッチ係合判定部３１５により行われる。

　クラッチ回転数差がクラッチ係合判定値よりも小さいと判定された場合（ステップＳ４３でＹＥＳ）、発進制御部３００は、１速ギヤにシフトされた状態でクラッチが完全に係合しているか否かを判定する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４でＮＯと判定されたとき、発進制御部３００は、クラッチを完全に係合させるための制御を行う（ステップＳ４５）。つまり、クラッチ回転数差が所定の値以下となっており、クラッチを係合させるのに適した状態となっているので、発進制御を完了させるためにクラッチの係合制御を行う。ステップＳ４４でＹＥＳと判定されたとき、発進制御部３００は、状態ステータスを“１速クラッチ係合状態”に設定する。これにより、発進制御が完了する。

　図１４は、自動発進制御の状態遷移図である。状態Ａ１は、停車状態である。図１０のステップＳ１２の条件が満たされたとき、状態Ａ２、つまり“発進前待機状態”に遷移する。状態Ａ２において、さらに、ステップＳ２４の条件が満たされたとき、状態Ａ３、つまり、“初期制御期間”に遷移する。“初期制御期間”は、図６で示すＴ１－Ｔ２の期間であり、初期目標回転数に向けてエンジン回転数が制御される。

　状態Ａ３において、さらに、ステップＳ３２の条件が満たされたとき、状態Ａ４、つまり、“最終制御期間”に遷移する。“最終制御期間”は、図６で示すＴ２－Ｔ３の期間であり、最終目標回転数に向けてエンジン回転数が制御される。

　状態Ａ４において、ステップＳ４４の条件が満たされたとき、状態Ａ５、つまり、“１速クラッチ係合状態”となる。このように、状態Ａ１～Ａ５を経ることで、発進制御が行われる。

　本実施の形態の発進制御システムは、アクセル開度とエンジンの初期目標回転数とを対応付けた情報と、アクセル開度とエンジンの最終目標回転数とを対応付けた情報と、を記憶している。車両が発進制御期間であると判定されたとき、エンジンの目標回転数が初期目標回転数に設定される。エンジン回転数を評価する値が初期目標回転数に到達した時点で、エンジン目標回転数が最終目標回転数に設定される。同一のアクセル開度に対しては、初期目標回転数よりも最終目標回転数の方が大きな値が設定される。

　発進の初期状態では、運転者は、充分なトルクを感じることができる。また、クラッチが係合するまでの時間が長すぎることなく、運転者の意図した発進が行われる。

　本実施の形態においては、発進前エンジン回転数と現時点のエンジン回転数を評価する値との差を現在差とし、発進前エンジン回転数と初期目標回転数との差を初期目標差とすると、初期目標差に対する現在差の割合を回転数到達率として算出する。回転数到達率に応じて、イナーシャトルクに分配するエンジントルクの割合が決定される。初期目標回転数に到達するまでの期間においても、回転数到達率に応じて運転者の意図に沿う発進制御を行うことができる。

　本実施の形態においては、トルク分配部は、回転数到達率が小さいほど、イナーシャトルクに対する分配率が高い。発進初期段階で駆動トルクが小さくなり、発進の衝撃が少なく、スムーズな発進が行われる。

　本実施の形態においては、最終目標回転数に切り替えられた時点のエンジンの回転数を切替エンジン回転数とすると、切替エンジン回転数と現時点のエンジン回転数を評価する値との差を現在差とし、切替エンジン回転数と最終目標回転数との差を初期差とすると初期差に対する現在差の割合を回転数到達率として算出する。回転数到達率に応じて、最終目標回転数に到達するまでの回転数変化量の配分が決定される。最終目標回転数に到達するまでの期間においても、回転数到達率に応じて運転者の意図に沿う発進制御を行うことができる。

　本実施の形態においては、初期目標回転数に到達してから最終目標回転数に到達するまでの期間を、初期目標回転数に到達した直後から開始する第１期間、第１期間に続く第２期間、第２期間に続く第３期間と区分する。３つの期間の中で回転転数到達率が最も小さい第１期間、および、回転数到達率が最も大きい第３期間よりも、第２期間における回転数変化量が大きくなるように、回転数変化量の配分が決定される。初期目標回転数に到達したとき、あるいは、クラッチが係合したとき、スムーズに状態を変化させることができる。

　この発明を添付図面に示す実施態様について説明したが、この発明は、特に明記した部分を除いては、その詳細な説明の記載をもって制約しようとするものではなく、特許請求の範囲に記載する範囲において広く構成しようとするものである。

Claims (12)

1. 　車両の発進を制御する発進制御システムであって、
   　車両の状態を判定する判定部と、
   　アクセル開度を入力する入力部と、
   　エンジン目標回転数を設定する目標回転数設定部と、
   　設定情報を記憶する記憶部と、
   を備え、
   　前記記憶部は、
   　アクセル開度とエンジンの第１目標回転数とを対応付けた第１対応情報と、アクセル開度とエンジンの第２目標回転数とを対応付けた第２対応情報と、を記憶する対応情報憶部、
   を含み、
   　前記目標回転数設定部は、
   　前記判定部によって、前記車両が発進制御期間であると判定されたとき、エンジン目標回転数を前記第１目標回転数に設定する第１設定部と、
   　エンジン回転数を評価する値が前記第１目標回転数に到達した時点で、エンジン目標回転数を前記第２目標回転数に設定する第２設定部と、
   を含み、
   　同一のアクセル開度に対しては、前記第２目標回転数よりも前記第１目標回転数の方が大きな値が設定される。
2. 　請求項１に記載の発進制御システムであって、
   　前記第１設定部は、
   　発進前エンジン回転数と現時点のエンジン回転数を評価する値との差を現在差とし、発進前エンジン回転数と前記第１目標回転数との差を初期差とすると、前記初期差に対する前記現在差の割合を回転数到達率として算出し、前記回転数到達率に応じて、イナーシャトルクに分配するエンジントルクの割合を決定するトルク分配部、
   を含む。
3. 　請求項２に記載の発進制御システムであって、
   　前記トルク分配部は、前記回転数到達率が小さいほど、イナーシャトルクに対する分配率を高める。
4. 　請求項２または請求項３に記載の発進制御システムであって、
   　前記第１設定部は、
   　エンジントルクおよびイナーシャトルクの分配率からイナーシャトルクの目標値を算出し、イナーシャトルクの目標値からエンジン目標回転数を算出する目標回転数算出部、
   を含む。
5. 　請求項２または請求項３に記載の発進制御システムであって、
   　前記第１設定部は、
   　エンジントルクおよびイナーシャトルクの分配率から駆動トルクの目標値を算出し、駆動トルクの目標値からクラッチ制御情報を出力するクラッチ制御部、
   を含む。
6. 　請求項１に記載の発進制御システムであって、
   　前記第２設定部は、
   　前記第２目標回転数に切り替えられた時点のエンジンの回転数を切替エンジン回転数とすると、切替エンジン回転数と現時点のエンジン回転数を評価する値との差を現在差とし、切替エンジン回転数と前記第２目標回転数との差を初期差とすると、前記初期差に対する前記現在差の割合を回転数到達率として算出し、前記回転数到達率に応じて、前記第２目標回転数に到達するまでの回転数変化量の配分を決定する回転数変化配分部、
   を含む。
7. 　請求項６に記載の発進制御システムであって、
   　前記第１目標回転数に到達してから前記第２目標回転数に到達するまでの期間を、前記第１目標回転数に到達した直後から開始する第１期間、前記第１期間に続く第２期間、前記第２期間に続く第３期間と区分すると、
   　前記回転数変化分配部は、３つの期間の中で回転転数到達率が最も小さい前記第１期間、および、回転数到達率が最も大きい前記第３期間よりも、前記第２期間における回転数変化量が大きくなるように、回転数変化量の配分を決定する。
8. 　請求項６または請求項７に記載の発進制御システムであって、
   　前記第２設定部は、
   　前記回転数変化配分部によって決定された回転数変化量からイナーシャトルクの目標値を算出し、エンジントルクおよびイナーシャトルクの目標値ら駆動トルクの目標値を算出し、駆動トルクの目標値からクラッチ制御情報を出力するクラッチ制御部、
   を含む。
9. 　請求項５に記載の発進制御システムにおいて、
   　前記クラッチ制御情報によって制御されるクラッチは、湿式多板式のクラッチである。
10. 　請求項８に記載の発進制御システムにおいて、
    　前記クラッチ制御情報によって制御されるクラッチは、湿式多板式のクラッチである。
11. 　請求項１に記載の発進制御システムを搭載した車両。
12. 　請求項１に記載の発進制御システムを搭載した自動二輪車。

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