JP2017088052A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コースト中のダウンシフト時に、車両全体としての燃費を向上させつつ、変速ショックをも低減することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】コントローラ４は、エンジン１に対する燃料の供給を停止した惰性走行中にエンジン１の回転数ＮＥが燃料カット許可回転数以上の予め定めた所定の回転数にまで低下した際にエンジン１対する燃料の供給を再開してエンジン１を駆動し、エンジン１の駆動は、エンジン１の回転数ＮＥの変化率が予め定められた所定値以内になるように、燃料カット状態でのエンジン１のフリクショントルク分のトルクをエンジン１が出力するように実行され、エンジン１の回転数の変化率が所定値以内になった場合にダウンシフトを実行し、それによってエンジン１の回転数ＮＥが増大した後に、エンジン１に対する燃料の供給を再度停止する。【選択図】図１

Description

この発明は、車両に搭載されているエンジンと有段自動変速機とを制御する車両の制御装置に関し、特にコースト中のダウンシフトの際に燃料カットおよび変速ショックの低減のための制御を行う装置に関するものである。

特許文献１には、複数の締結要素を有する有段自動変速機の制御装置が記載されている。この特許文献１に記載された制御装置は、コースト中にダウンシフトを行ったときに、車両の加速度がマイナス側に大きくなり、運転のフィーリングが悪くなることを防止することを目的として、イナーシャフェーズでの制御期間中に燃料カットリカバーを行うように構成されている。またその際に、燃料カットリカバーを行う気筒数を制限するように構成されている。

また、特許文献２には、ロックアップ付きのトルクコンバータと複数の変速段を有するパワートレインとの制御装置が記載されている。この特許文献２に記載された制御装置は、減速運転中にロックアップクラッチのスリップ量を制御しながら、エンジン回転速度の急低下を防止して、そのエンジン回転速度を燃料カットの領域に維持するように変速機構をダウンシフトさせるように構成されている。

また、特許文献３には、燃料カットを行いながら、コースト中にダウンシフトによるエンジンブレーキの急な変化によりショックが発生したり、エンジン回転速度が燃料カット復帰回転速度を下回ることにより、燃料供給が再開され、燃費が損なわれることを防止することを目的とした車両用駆動制御装置が記載されている。この特許文献３に記載された制御装置は、可変容量エアコンによるエンジン負荷の連続的な変化に伴って燃料カット復帰回転速度が連続的に変更されるように構成されている。また、その燃料カット復帰回転速度の変更に拘らず燃料カットが継続されるように、その燃料カット復帰回転速度の連続的な変更に応じてコースト中のダウンシフト時の車速およびアップシフト時の車速が連続的に変更されるように構成されている。

また、特許文献４には、変速ショックの発生を抑制しながら、燃料カット制御の実施時間を長くすることを目的とした車両の制御装置が記載されている。この特許文献４に記載された制御装置は、燃料カット制御中のダウンシフト時の燃料カット復帰回転数を、通常制御時の燃料カット回転数よりも低い回転数に設定されるように構成されている。

さらに、特許文献５には、燃料カットを行うコースト中に、エンジン回転速度が燃料カット復帰回転速度を下回って燃料供給が再開され、燃費が損なわれることを防止するとともにダウンシフトによるエンジンブレーキ力の急な変化でショックが発生することを低減することを目的とした車両用駆動制御装置が記載されている。この特許文献５に記載された制御装置は、コースト中にダウンシフトが行われる際に、燃料カットを維持したままエンジンの吸気側のエア通路を一時的に拡大するように構成されている。

特開２０１２−２５１５７５号公報 特開２００８−１７９１７９号公報 特開２０１１−０８９６４２号公報 特開２０１０−１２５８７４号公報 特開２００５−１６２２０５号公報

コースト状態でのダウンシフトに伴う変速ショックを低減するためには、例えば特許文献１に記載されているように、変速機の入力側に作用する負のトルクを低減することが有効である。すなわち、特許文献１に記載された制御装置では、燃料カットリカバーを行う気筒数を制限することにより、燃料カットリカバーによって生ずるトルクの増大分のバラツキは気筒数を制限した分だけ低減する。したがって、コースト中のダウンシフト時の燃料カットリカバーによって生ずるトルクの増大分は目標値に近いものになり、変速ショックの低減ならびに車両を止めようとするコーストトルクの低減による引き込み感を緩和することができる。

しかしながら、燃料カットリカバーの実施のタイミングやトルクの増大量によっては、車両全体としての燃費が悪化するおそれがある。つまり、車両全体としての燃費を向上させつつ、変速ショックを低減させるために最小限のトルクの増大制御をいつどのように実施するのか検討の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、コースト中のダウンシフト時に、車両全体としての燃費を向上させつつ、変速ショックをも低減することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと前記エンジンの出力側に連結された有段自動変速機とを備えた車両が惰性走行している際に、前記エンジンの回転数が燃料カット許可回転数以上である場合に前記エンジンに対する燃料の供給を停止し、かつ前記惰性走行中に前記エンジンの回転数を前記燃料カット許可回転数以上の回転数に維持するように前記自動変速機でダウンシフトを実行するように構成された車両の制御装置において、前記エンジンの燃料の供給および前記自動変速機の変速を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記エンジンに対する燃料の供給を停止した前記惰性走行中に前記エンジンの回転数が前記燃料カット許可回転数以上の予め定めた所定の回転数にまで低下した際に前記エンジンに対する燃料の供給を再開して前記エンジンを駆動し、前記エンジンの駆動は、前記エンジンの回転数の変化率が予め定められた所定値以内になるように、前記燃料カット状態での前記エンジンのフリクショントルク分のトルクを前記エンジンが出力するように実行され、前記エンジンの駆動によって前記エンジンの回転数の変化率が前記所定値以内になった場合に、前記ダウンシフトを実行し、前記ダウンシフトによって前記エンジンの回転数が増大した後に、前記エンジンに対する燃料の供給を再度停止するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、惰性走行中にダウンシフトを実施する際の、エンジン回転数を通常の燃料カット許可回転数よりも高い回転数に設定している。また、エンジン回転数がその回転数より低下した場合に、エンジントルクとエンジンに対するフリクショントルクとの和が０（零）となるようにトルクの増大制御を行うように構成されている。すなわち、フリクショントルク分のトルクをエンジンから出力させるように構成されている。そのためエンジン回転数の挙動を燃料カット許可回転数より高い回転数で安定させることができる。これにより、高車速側にダウンシフト点を設けた場合であっても、エンジン回転数の挙動が安定した後に、変速（ダウンシフト）を開始することができるため変速ショックを抑制することができる。また、エンジン回転数の挙動を安定させることができることに伴い、その回転数を燃料カットすることができる回転数領域でより長く維持することができるため、車両全体としての燃費を向上させることができる。

この発明の車両の制御装置によって実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明で制御の対象とする車両の構成および制御系統の一例を示す図である。 この発明の実施例における車両の制御装置によって実行される制御の一例を説明するためのタイムチャートである。 この発明の実施例における車両の制御装置によって実行されるトルク増大制御を説明するためのタイムチャートである。

つぎに、この発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。この発明を適用することのできる車両は、エンジンが出力する動力を変速して駆動輪に伝達することが可能な自動変速機を搭載した車両である。

この発明を適用することのできる車両の一例として、エンジンの出力側に自動変速機を搭載した車両の構成および制御系統を図２に示してある。この車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）１が出力する動力をロックアップ付きのトルクコンバータ（図示せず）を経て、自動変速機（ＡＴ）２およびデファレンシャルギヤ（図示せず）を介して後輪に伝達して駆動力を発生させる後輪駆動車（ＦＲ（Front Engine Rear Drive）車）として構成されている。なお、この発明を適用することのできる車両Ｖｅは、エンジン１が出力する動力を前輪に伝達して駆動力を発生させる前輪駆動車（ＦＦ（Front Engine Front Drive）車）であってもよい。あるいは、エンジン１が出力する動力を前輪および後輪にそれぞれ伝達して駆動力を発生させる四輪駆動車（４ＷＤ（4Wheel Drive）車）であってもよい。

エンジン１には、例えば電子制御式のスロットルバルブあるいは電子制御式の燃料噴射装置、および、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサが備えられている。この図２に示す例では、電子スロットルバルブ３が備えられている。したがって、例えばアクセル開度センサの検出データを基に電子スロットルバルブ３の動作を電気的に制御することにより、エンジン１の出力を自動制御することができる。

エンジン１の出力側に、エンジン１の出力トルクを増大または減少させて駆動輪側へ伝達する自動変速機２が設けられている。自動変速機２は、例えば、遊星歯車機構およびクラッチ機構やブレーキ機構から構成される一般的な有段式の自動変速機であり、クラッチ機構やブレーキ機構の動作を制御することにより、自動変速機２で設定する変速段（もしくは変速比）を自動制御することができるように構成されている。なお、自動変速機２は、無段変速機の変速比をステップ的に変化させるように構成された変速機であってもよい。

エンジン１の出力および自動変速機２の変速動作を制御するためのコントローラ（ＥＣＵ）４が備えられている。コントローラ４は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。このコントローラ４は、制御指令信号を伝送するように上記のエンジン１および自動変速機２に電気的に接続されている。なお、図２では１つのコントローラ４が設けられた例を示しているが、コントローラ４は、例えば制御する装置ごと、あるいは制御内容ごとに複数設けられていてもよい。

上記のコントローラ４には、車両Ｖｅ各部の各種センサ類からの検出信号や各種車載装置からの情報信号などが入力されるように構成されている。例えば、上述のエアフローセンサ、アクセル開度センサ、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ、エンジン１の出力軸の回転数を検出するエンジン回転数センサ５、自動変速機２の出力軸の回転数を検出するアウトプット回転数センサ、および、各車輪の回転速度をそれぞれ検出して車速を求める車速センサなどからの検出信号がコントローラ４に入力されるように構成されている。そして、それら入力されたデータおよび予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に制御指令信号を出力するように構成されている。

上記のように構成された車両Ｖｅでは、上述したように、車両Ｖｅがコースト中で、かつダウンシフトした際に変速ショックが生じる。特に燃料カットの時間を長くするために、高車速側、すなわち高回転側でダウンシフトすると変速ショックが悪化するおそれがある。そこで、コントローラ４は、変速ショックを抑制しつつ、燃料カットを長時間継続するようにコースト状態でのダウンシフトを実行する。以下に、コントローラ４によって実行される具体的な制御内容を説明する。

図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートである。この制御のフローチャートは、コースト中にダウンシフトする際の制御を示している。なお、「コースト中」とは、エンジン１が駆動トルクを出力せずに車両が惰性走行している状態をいう。また、「燃料カット」とは、エンジン１における全部あるいは一部の気筒での燃焼を休止する気筒休止運転であり、例えばコースト時にエンジンに対する燃料の供給を停止して燃費を向上させるための制御である。そのコースト中か否かの判断は、例えば燃料カット中でかつ、車速センサにより検出される車速が減少している場合のときに判断される。また、「ダウンシフト」とは変速比を増大させる変速のことであり、このダウンシフトは、解放側と係合側の一対のクラッチの掛け替えにより行うことができる。

以下、具体的にこのフローチャートについて説明する。なお、このフローチャートはその制御の一例を説明するための図であって、ここに示すルーチンはコースト時に所定の短時間ごとに繰り返し実行される。また、この実施例においては、エンジン回転数ＮＥを制御の対象として説明するが、トルクコンバータに設けられたロックアップクラッチを係合した場合は、エンジン回転数ＮＥと自動変速機２の入力軸に連結されるタービンの回転数ＮＴとは既知の相関関係があるから、エンジン回転数ＮＥに代えてタービン回転数ＮＴを対象としてもよい。

先ず、エンジン回転数ＮＥが燃料カット許可（復帰）回転数＋α回転数以下か否かが判断される（ステップＳ１）。燃料カット許可回転数＋α回転数は、燃料カットを長時間作動させるための閾値である（以下、単に閾値とも記す）。具体的に説明すると、燃料カット許可回転数とは、燃料カットを中止して燃料の供給を再開した場合に、エンジンストールに到らない回転数として可及的に低い回転数に設定したエンジン回転数ＮＥ（もしくは自動変速機２の入力回転数）である。したがって、この実施例においては、燃料カットを長い時間作動させるために、その燃料カット許可回転数が、α回転数分高く設定されている。また、そのα回転数とは変速中のエンジン回転数ＮＥの低下量に相当し、およそ１００（ｒｐｍ）程度の回転数をいう。したがって、車両Ｖｅのエンジン回転数ＮＥが燃料カット許可回転数＋α回転数より高い場合にはこのステップＳ１で否定的に判断される。ステップＳ１で否定的に判断された場合には、変速（ダウンシフト）を行う必要がないので、特に制御を行うことなく、図１に示すルーチンを一旦終了する。

これとは反対に、エンジン回転数ＮＥが燃料カット許可回転数＋α回転数以下の回転数、すなわち閾値以下の回転数であり、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、エンジン回転数ＮＥの安定に必要なトルクが算出される。「エンジン回転数ＮＥの安定」とは、コースト中にエンジン回転数ＮＥが低下し、ダウンシフトする際に、変速ショックを抑制するために、一旦エンジン回転数ＮＥの変化率が予め定められた所定値以内となるような回転数をいう。つまり、エンジン回転数ＮＥがほぼ一定となるような回転数をいう。また、その回転数を安定させるために、エンジン１に対するフリクショントルクをフリクションモニタにて判別（算出）する。フリクショントルクは、エンジン１における摩擦力やポンピングロスなどによるトルクであり、エンジン回転数ごとに予め測定して求めておくことができる。したがって、ステップＳ２ではその測定値を読み出して、フリクショントルクを算出することとしてもよい。

上記のフリクションモニタにて、フリクショントルクを算出し、そのフリクショントルク分のトルクを増幅するようにトルクがエンジン１から出力される。すなわち、フリクショントルクとダウンシフト中のエンジントルクとの和が０（零）になるように、電子スロットルバルブ３やアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ：図示せず）により吸入空気量が増大され、かつ燃料が噴射される。すなわち、トルクの増大制御が行われる。つまり、変速ショックを抑制するために、一時的に燃料カット制御を中断し、フリクショントルク分のトルクを増加させる。したがって、ステップＳ２で回転数の安定に必要なトルクが算出され、フリクショントルク分のトルクの増減の指示がされる（ステップＳ３）。

ついで、ステップＳ３により指示されたトルクの増減により、エンジン回転数ＮＥが安定したか否かの判断を行う（ステップＳ４）。上述したように変速ショックを抑制するために、エンジン回転数ＮＥを安定させる。したがって、そのエンジン回転数ＮＥが安定していないと判断された場合にはこの制御フローを一旦終了し、特に変速することなく、ステップＳ２へと戻り、再度、エンジン回転数ＮＥの安定に必要なトルクを算出する。

これとは反対に、ステップＳ４で肯定的に判断された場合、すなわちエンジン回転数ＮＥが安定したと判断された場合には変速指令が出される。つまり変速するための油圧が出力される（ステップＳ５）。言い換えれば、係合クラッチの油圧を出力する。そしてその油圧を出力させ、クラッチが完全に係合したら変速終了となる（ステップ６）。

図３は、上述したフローチャートを実行したときの挙動を示すタイムチャートを説明する図であって、特に、コースト中にダウンシフトを行う場合の、エンジン回転数ＮＥ（タービン回転数ＮＴ）、クラッチ圧、変速指示、車両の加速度ならびにトルクの増大量（電子スロットルバルブ３）の変化の一例を示すタイムチャートである。図３では、その一例として４速から３速へ変速（ダウンシフト）する例を示している。

図３に示すように、時間ｔ１ではエンジン回転数ＮＥが、上述したステップＳ１の回転数、すなわちエンジン回転数ＮＥ＋α回転数（閾値）以下に低下したと判断され、電子スロットルバルブにより吸入空気量が増加される。また、空気量の増加に伴って、燃料の噴射量が増加される。すなわち、フリクションモニタにより、フリクショントルクを算出し、フリクショントルク分を補うようにトルクの増大制御が開始される。これにより、エンジン回転数ＮＥが安定し始める（ｔ２時点）。またエンジン回転数ＮＥが安定し始めたら、４速から３速へ変速指令が出され、それに伴って、クラッチのピストンの動き始めを速くするためにクラッチに与える油圧がステップ的に大きく出力される。したがってこの時点で変速制御が開始される。なおこの変速制御は、解放側のクラッチを解放し、その後に係合側のクラッチを係合する、いわゆるクラッチ・ツウ・クラッチの変速制御となっている。また、変速制御が開始された際の、車両の加速度はマイナス側の加速度が大きくなる。

さらに、エンジン回転数ＮＥの変化率が予め定められた所定値以内となった場合、すなわちエンジン回転数ＮＥがある程度安定したら（ｔ３時点）、電子スロットルバルブ３による増大制御、すなわちトルクの増大制御を終了する。このトルクの増大制御をより具体的に説明すると、図４に示すように、燃焼によるエンジントルクが、ｔ１の時点で増大され始める。つまり、エンジン回転数ＮＥが図１のフローチャートのステップＳ１で閾値以下になったと判断された場合に、エンジン１からトルクが出力される。そのエンジントルクの挙動を破線で示している。一方、エンジン１に対するフリクショントルクも一定の変化率で増大される。そのフリクショントルクの挙動を一点鎖線で示している。したがって、そのフリクショントルク分のトルクをエンジン１により増幅させることにより、エンジン回転数ＮＥを安定させる。つまりエンジントルクとフリクショントルクとの和が０（零）になるように制御される。そのエンジントルクとフリクショントルクとの挙動を実線で示してある。

上記のようにエンジン回転数ＮＥもしくはタービン回転数ＮＴが安定し、変速指令が出され、変速制御が行われることに伴い、エンジン回転数ＮＥは上昇する。それに伴い、係合クラッチの油圧も上昇しクラッチが係合し始める。そしてそのクラッチが完全に係合したら変速終了となる（ｔ４時点）。なお、エンジン回転数ＮＥが安定した後にエンジン回転数ＮＥが閾値以上の回転数に復帰した際に一時的に中断されていた燃料カット制御が再開される。

このように、変速ショックを抑制するために、一時的に燃料カットを中断し、フリクショントルク分のトルクの増大制御を行うことによりエンジン回転数ＮＥを安定させた状態でダウンシフトを実行することになり、その結果、変速ショックを抑制することができる。また、燃料カットの許可回転数をα回転数分高く設定することにより、その閾値を基準として制御することができるため、燃料カットの時間を長くすることができ、トータルとしての燃費の向上を図ることができる。すなわちフリクショントルク分を補うようにエンジン１から出力されるトルクとフリクショントルクとの和が０（零）になるようにトルクの増大制御を行うことにより、エンジン回転数ＮＥが安定した後に変速（ダウンシフト）を開始することができる。したがって変速ショックの抑制ならびに燃費の向上を図ることができる。

以上、実施例に基づいて説明したが、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。例えば、上述した例においては、４速から３速への変速（ダウンシフト）を例に示したが、３速から２速などの他の変速（ダウンシフト）に適用してもよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２…自動変速機（ＡＴ）、 ３…電子スロットルバルブ、 ４…コントローラ（ＥＣＵ）、 ５…エンジン回転数センサ、 Ｖｅ…車両、 ＮＥ…エンジン回転数、 ＮＴ…タービン回転数。

Claims (1)

1. エンジンと前記エンジンの出力側に連結された有段自動変速機とを備えた車両が惰性走行している際に、前記エンジンの回転数が燃料カット許可回転数以上である場合に前記エンジンに対する燃料の供給を停止し、かつ前記惰性走行中に前記エンジンの回転数を前記燃料カット許可回転数以上の回転数に維持するように前記自動変速機でダウンシフトを実行するように構成された車両の制御装置において、
   前記エンジンの燃料の供給および前記自動変速機の変速を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記エンジンに対する燃料の供給を停止した前記惰性走行中に前記エンジンの回転数が前記燃料カット許可回転数以上の予め定めた所定の回転数にまで低下した際に前記エンジンに対する燃料の供給を再開して前記エンジンを駆動し、
   前記エンジンの駆動は、前記エンジンの回転数の変化率が予め定められた所定値以内になるように、前記燃料カット状態での前記エンジンのフリクショントルク分のトルクを前記エンジンが出力するように実行され、
   前記エンジンの駆動によって前記エンジンの回転数の変化率が前記所定値以内になった場合に、前記ダウンシフトを実行し、
   前記ダウンシフトによって前記エンジンの回転数が増大した後に、前記エンジンに対する燃料の供給を再度停止する
   ように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。

Images