JPH08200488A - 自動変速機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】運転者の加速要求に応じて変速点を柔軟に対応
させて変速制御を実施すると共に、経時変化にも対応で
きる自動変速機制御装置を提供すること。 【構成】加速要求判断手段とトルク減少検出手段を備え
て、スロットル開度センサ14やエンジン回転速度センサ
12、入力軸回転速度センサ20などにより加速要求を判定
し、変速後にエンジントルク値がトルクバンド内にある
か推定してトルクバンド外であれば変速を制限する。ト
ルクバンド外であればスロットル開度が所定条件である
時に変速する。このように構成される自動変速機の制御
装置においては、運転者の加速要求にあった変速性能を
実施することができ、車両の運転制御が円滑に実施され
て、違和感の無い加速が実現する。トルク値の十分高い
範囲にあることを検知することで変速許可を出すように
しているので加速感を失うことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の自動変速機の制
御装置に関し、特に、変速パターンを切り換えるモード
を有する自動変速機制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に車両の変速機は、負荷の程
度によって変速比を切り替えて適切な加速度が得られる
ように制御される。この変速機を自動で制御する場合、
エンジン負荷やスロットル開度、車速等のエンジン回り
の状態をセンサで信号として得て、それらの信号を基に
自動で変速操作を行わせている。その場合、単純な線形
的な変速関係ではないため、通常の自動変速制御装置で
は、条件に応じた出力マップを作成してあり、そのマッ
プに従って変速動作を実施している。

【０００３】このような自動変速機制御装置では、全て
の場合に渡って理想的な条件が実現できるとは限らず、
例えば加速を重視した場合の走行変速パターンとか、燃
費重視の走行変速パターンなど、条件に応じた変速パタ
ーンが準備され、必要に応じて変速パターンをスイッチ
で切り換えて変更する場合もある。あるいは、変速の仕
方として、低速段からアクセル全開状態でのシフトアッ
プ作動において、車速とスロットル開度で決まる変速マ
ップに従って変速がなされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変速マ
ップは、車速−スロットル開度(SPD-TA)の関係に基づい
て変速点を設定したものであり、加速しようと思ってい
るのに、自動的にアップシフトしてしまって変速後の加
速力が低下してしまい、良好な加速が得られない場合が
ある。あるいは、条件によっては変速判定に遅れが発生
して、変速後に加速感が低下する場合がある。またトラ
ンスミッションの経時変化によって当初のマッチング値
がずれ、良好な加速を得られなくなることも生じてい
る。さらに、運転者の加速要求の違いにより、ある人は
エンジン回転が高くなっても早く加速したいと考え、ま
たある人は回転を上げずに加速したいという場合もあ
り、SPD-TAの関係に基づいて変速を行うだけでは、上記
の二つのモードを同時に満足して加速を維持することは
できないという問題がある。

【０００５】従って本発明の目的は、運転者の加速要求
に応じて変速点を柔軟に対応させる変速制御を実施する
と共に経時変化にも対応でき、加速が不足しない自動変
速機制御装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、手動可能な車両の有段変速機を、ス
ロットル開度に従った変速タイミングによって自動で変
速させる自動変速機制御装置において、操作者の加速要
求を認識する加速要求判定手段と、車両の加速時におい
て、変速後にエンジントルク出力値が、トルク値の高い
領域であるトルクバンド内にあることを推定するトルク
減少検知手段とを備えており、該加速要求時に前記トル
ク減少検知手段によってトルクが減少すると判定された
場合は、該トルク減少検知手段が変速指示を禁止する変
速禁止信号を発生させることである。また関連発明の構
成は、前記トルク減速検知手段が、吸気管圧力とエンジ
ン回転数とで決まるエンジントルク出力値によって判定
されることを特徴とし、あるいはまた、前記トルク減速
検知手段が、エンジン出力を直接検出するトルクセンサ
でエンジントルク値によって判定されることを特徴とす
る。さらに加えて、前記加速要求がない場合に、前記ト
ルク減少検知手段によって現在トルク値がトルクバンド
内にあるかどうかを判定し、トルクバンド外である時
は、スロットル開度が特定範囲内にあって該スロットル
開度が所定期間変化しない場合、もしくは、該スロット
ル開度が所定値を特定時間継続した状態からスロットル
開度が小さくなる側に動いた場合に変速処理を実施する
ことを特徴としてもよい。

【０００７】

【作用】この発明に係る自動変速機の制御装置にあって
は、運転者の加速要求を判断するための加速要求判断手
段を備え、さらに、加速時の減速感を検出するとでもい
うべきトルク減少検出手段を備えている。加速要求判断
手段では、スロットル開度、スロットルの変化量、エン
ジン回転数、トランスミッションの入力軸回転数などに
より加速状況を判定する。そして、変速後にエンジント
ルク値がトルクバンド内にあるか、トルク減少検出手段
が推定する。変速後のエンジントルク値がトルクバンド
外であればアップシフト禁止命令を出力し、トルクバン
ド内にあればアップシフト許可命令を出力する。また、
加速時の減速感の検出は、トルク減少検出手段が現在ト
ルクバンド内で走行しているかを判断し、トルクバンド
外であればスロットル開度が特定範囲内にあって一定時
間スロットル開度に変化がないとき、またはスロットル
開度が一定値を特定時間継続していてスロットル開度が
小さくなる側に変化した時、アップシフト要求命令を出
力する。

【０００８】

【発明の効果】このように構成される自動変速機の制御
装置においては、運転者の加速要求にあった変速性能を
実施することができ、車両の運転制御が円滑に実施され
て、違和感の無い加速が実現する。請求項２の構成によ
れば、直接測定しにくいトルク値を得ることができるの
で、トルクの十分高い範囲にあることを検知して変速許
可を出すようにでき、従来のように機械的に変速してし
まって、加速感を失うことがない。また請求項３の構成
であれば、トルク値が直接得られ、推定による誤差を防
ぐことできるようになり、またその推定のためのステッ
プ処理やマップが不要となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、自動変速機を電子的に制御する電子制
御ユニット（ＥＣＵ）１１の構成を示すもので、ＥＣＵ
１１は各種演算処理を行うＣＰＵ１１１を備える。この
ＣＰＵ１１１にはデータバス１１４およびアドレスバス
１１５を介して、ＲＯＭ１１２およびＲＡＭ１１３等が
接続されており、ＲＯＭ１１２にはＣＰＵ１１１の演算
処理を行わせる制御プログラムが記憶されている。そし
てＲＡＭ１１３には演算データと共に、入力データ類が
記憶される。そしてＣＰＵ１１１には発振器１１６から
のクロック信号が供給される。

【００１０】このＥＣＵ１１は、入力インターフェース
１１７および出力インターフェース１１８も備わってお
り、入力インターフェース１１７には、自動変速機の制
御とともにエンジンを制御するための各種入力信号が入
力される。この場合、アナログデータと適宜Ａ／Ｄ変換
器によってデジタル信号に変換される。具体的には、エ
ンジン回転速度センサ１２からのエンジン回転信号Ne、
車速センサ１３からの車速信号、スロットル開度センサ
１４からのスロットル開度信号、シフトレバーのセレク
トポジションスイッチ１５からの変速機ポジション信
号、キックダウンスイッチ１６からのスイッチ信号、ア
イドルスイッチ１７からのアイドルスイッチ信号、スロ
ットルがフルスロットル位置に来たときのフルスロット
ルスイッチ１８からの信号、油温センサ１９からの油温
信号、入力軸回転速度センサ２０からの速度信号、オー
バードライブ（ＯＤ）スイッチ２１からのオーバドライ
ブ選択時の信号、ＰIM（吸気管圧力）センサもしくはＡ
ＦＭ（エアフローメータ）２２からの信号等が入力イン
ターフェース１１７に入力される。なお、場合によって
は機関負荷センサ２３からの信号も入力される。

【００１１】ＣＰＵ１１１で演算された各種制御信号が
演算処理されて、その結果、各種制御信号が、出力イン
ターフェース１１８から出力され、それぞれ制御対象を
駆動するためのアクチュエータ等を制御するソレノイド
２１１に対して供給され、ＣＰＵ１１１からの指令によ
って各種機器が制御されるようにしている。この中に
は、電子制御される自動変速機のシフトポジション選択
指令等も含まれる。

【００１２】車両の加速時は、車速増大に伴ってエンジ
ン出力軸の回転が上昇し、エンジン回転も上昇するた
め、図２に示すようにトルク値が下がり、加速できなく
なるので、ギヤ比を変えてエンジン回転数を低下させ
る、いわゆる変速操作を実施する。それで、ＣＰＵ１１
１はエンジン出力をＰIM（吸気管圧力）センサもしくは
ＡＦＭ（エアフローメータ）２２からの信号と、入力軸
回転速度センサ２０からの速度信号PMからトルク値Teを
求め、変速切り換えの信号を送出する。

【００１３】図２は、エンジン回転数を横軸にとり、縦
軸にエンジントルクを取った関係図を示す。一般にどの
エンジンでも、エンジン回転が上昇するにつれてエンジ
ントルクが増大し、ある一定回転数以上でほぼ安定した
トルク値を取るようになり、ある回転数でトルクピーク
値を示して、さらに回転上昇を続けると今度はトルク値
が低下していく。それで、ある一定の範囲内で車両を十
分に加速させることができる範囲があり、それをトルク
バンドと呼ぶ。

【００１４】図２で示すトルクバンドの範囲は、トルク
出力ピーク値に近い値を取る範囲、例えばピーク値から
５Nmのトルク値というような範囲で、その値であれば十
分加速できるトルク値の範囲である。通常この範囲は、
横軸をエンジン回転にとるとおおよそ1000rpm 程度から
5000rpm 程度の間になるが、エンジンの種類や大きさに
よるので特定値では示すことはできない。

【００１５】従来の変速方式では、加速に従ってエンジ
ン回転が上昇していき、車速とスロットル開度によって
変速指示が出されていたため、例えば図２で、変速後に
変速点Ａまでエンジン回転数が下がることが発生し、ト
ルク値が下がったポイントで切り替わることになるた
め、加速感の低下が発生していた。これは加速を十分与
えるだけのトルク値でなくなったため、言い換えればト
ルクバンドを外れたために発生した減速感である。従っ
て、トルクバンド内にあるように、変速後のポイントが
図２のＢ点となるようにに変速が実施されることで加速
感を失うことが避けられる。

【００１６】またディーゼルエンジンのように、回転が
高くなるにつれて急激にトルクが減少するような特性を
有する場合は、変速切り替わりが図２のＣ点で発生する
ことがあり、これも加速が落ちてから変速することにな
るため、予め早めにＤ点の位置で変速させるようにす
る。

【００１７】ＥＣＵ１１のＣＰＵ１１１における制御
は、ＲＯＭ１１２に記憶された制御プログラムに従って
実行されるもので、図３に加速要求時の変速判定のフロ
ーチャートを示す。図３のフローチャートは、図５に示
す変速処理を実施するための変速処理ルーチンにおいて
参照・判定される、アップシフトのための３つのフラグ
を設定する変速判定ルーチンである。変速処理ルーチン
は制御用メインルーチンの一部で、メインルーチンは常
にループ状態で各ルーチンが実施されるものである。そ
れでこの図３に示す変速判定ルーチンはタイマー管理な
どで所定時間ごとに実施される。

【００１８】以下に図３の変速判定ルーチンのフローチ
ャートを説明する。まずステップ201 では、通常の変速
線での変速判断があったかどうかを検出するもので、通
常の変速線とは、自動変速制御の通常制御の規定による
変速タイミングを示し、スロットル開度と入力軸回転速
度センサとの信号によって得られるトルク値から変速を
指示する。そして、アップシフト指示の時はステップ20
5 に進み、ダウンシフト指示の時、変速判断が無い場合
はステップ202 のトルクバンド領域判断に進む。トルク
バンドについては後述する。ステップ205 では、図４の
加速要求判断ロジックに従い、加速要求の有無を検出す
る（加速要求判定手段）。加速要求を検出した場合はス
テップ206 に進み、そうでない場合はステップ202 へ進
む。ステップ206 で、変速後のエンジン出力がトルクバ
ンド領域内に入るかどうか推定し、トルクバンド内であ
ればステップ207 でアップシフト許可フラグをセット
し、トルクバンド外であればステップ208 でアップシフ
ト禁止フラグをセットする（トルク減少検知手段）。

【００１９】ステップ202 では、現在の吸気管圧力(Pi
M) センサ信号とエンジン回転数信号より、エンジント
ルクを推定し、トルクバンド領域にあるかを判断する
（トルク減少検知手段）。領域内は変速処理終了、トル
クバンド領域外はステップ203 に進む。ステップ203 で
は、加速時のエンジントルク低下による減速感防止制御
の前提条件をチェックして、条件がそろっていればステ
ップ204 に進み、アップシフト要求フラグをセットし、
条件不成立であれば、フラグをセットしないで変速判定
ルーチンを終了する。

【００２０】またステップ205 の加速要求判定処理とし
ては、図４に示すフローチャートのように、ステップ22
1 で、スロットル開度(TA)が一定値(KTA) 以上かどうか
を判断し、一定値以上であれば加速要求ありと判断し
て、値ＸACC1=1をセットする。次にステップ222 で、ス
ロットルの変化(CTAHOL)がなかった時間をチェックし、
一定値(KCTAHOL) 以上であれば定速走行していると判断
しステップ223 に進む。そしてステップ223 では、ΔTA
をチェックし、一定値以上(KDTA1）であれば加速要求あ
りと判断し、ＸACC2=1をセットする。

【００２１】ステップ222 で、定速走行していると判断
しなかった場合ステップ226 となり、ΔTAをチェックし
て一定値以上(KDAT2）であれば山坂道などで加減速を繰
り返していると判断して、ステップ227 に進む。ステッ
プ227 では、さらに本当に加速状態にあるかどうかを、
エンジン回転数と、出力軸から推定したトランスミッシ
ョンの入力軸回転数とを比較し、エンジン回転数の方が
大きければ加速要求ありと判断し、ＸACC3に1 を一定時
間だけセットする。すなわちステップ228 でカウンタCA
CCをクリアしておき、メインルーチンで管理されるタイ
マによって所定時間がたつまで、この加速要求判定ルー
チンを通る度にステップ230 でこの一定時間が成立する
までチェックし、時間がくるまではＸACC3に1 をセット
したままにしておく。そしてステップ229 では、もう一
度ΔTAをチェックし、所定値(KDAT3) 以上スロットルを
戻しているなら、加速要求フラグＸACC1＝ＸACC2＝０を
セットする。

【００２２】なお、エンジントルクを直接検知する手法
は、今のところ高価な計測用のセンサがあるのみで、車
両用のような簡便で量産に向く、安価で手頃なトルクセ
ンサがないことから、従来よりマップ（数表）による推
定が実施されている。それで、図６に示すような吸気管
圧力PEとエンジン回転数Neのマップより、エンジントル
クを推定する。これは予めエンジン試験を実施してデー
タを揃えておき、ＲＯＭ１１２に記憶させておく。

【００２３】図６のマップは、ｘ軸方向のエンジン回転
数Neと、ｙ軸方向の吸気管負圧PMとの値によって決まる
エンジントルクTeの出力を縦のｚ軸に示したものであ
る。図６においては、それぞれある吸気管圧力値PEにお
けるグラフにおいて、それぞれのグラフのトルクピーク
値から所定値の範囲をエンジン回転数で見たトルクバン
ドとし、ほぼ図６で示すエンジン回転数範囲がトルクバ
ンドに相当する。このトルクバンドの範囲内に検出時の
トルク値が入っていれば、ステップ204 やステップ206
でアップシフト許可をすることになる。

【００２４】また、トルクコンバータの速度比より求ま
るトルク比とギヤ比より駆動力を推定し、車の転がり抵
抗値などと組み合わせて車両加速度の推定を行い、加速
要求判定の有無の判断を行うことができる。

【００２５】図７(a) の変速線図は、加速要求などの際
に、エンジン回転が上昇していき、スロットル開度θに
応じて、２速から３速にシフトアップするタイミングを
示した図で、例えばスロットル開度がθ3 からθ4 の範
囲にスロットルが開いている時に、出力軸の回転数（こ
こではエンジン回転数ではない）が1800rpm になった時
点で変速が必要となり、エンジン回転が上昇することで
３速にシフトアップされる。図７(a) の折れ線は、その
ような変速の２速から３速にシフトアップする切り替わ
りを示している。ここで、通常の本発明を適用しない変
速タイミングは図７(a) の破線部分のようになり、本発
明を実施することで、変速タイミングは実線のように補
正される。

【００２６】例えばスロットル開度がθ4 からθ5 の間
にあるとして、加速で出力軸回転数が上昇していく場合
に、補正がない場合は2100rpm になった時点で変速して
しまうが、本発明の補正がかかっている場合には2800rp
m で変速許可となり、シフトアップされる。そのため、
図７(b) の比較図に示すように、その結果、通常の変速
による回転Neと加速度との変化が点線で示すような変動
となるはずの所が、加速要求時に変速許可のを判断する
ことによって、回転が上がった側に遅らせる補正を行う
ことにより、実線で示すようなカーブとなって、変速後
の加速力の落ち込みが少なくなり、変速後も良好な加速
を行うことができるようになる。

【００２７】（第二実施例）加速要求判定において、前
述のように、実際の加速をエンジン回転数と出力軸の回
転数との比較から求めるのではなく、吸気管圧力PMとエ
ンジン回転数Neによって得られるトルクマップと、トル
クコンバータの速度比から求まるトルク比ｔとギヤ比γ
より車両に対する駆動力Reを、

【数 １】Re = Te ×ｔ×γ／ｒ （ｒ：タイヤ有効半径）で求め、この値と、次の式で求
まる車の転がり抵抗および空気抵抗（Ｒroad）を車速の
関数で求めて、車両の加速度Ｖg を求めて判定してもよ
い。

【数 ２】Ｒroad = μ0 ×Ｗ×ｇ×（ＴB ／ｒ） μ0 ：係数 Ｗ ：車両重量 ｇ ：重力加速度 ＴB ：ブレーキ引きずりトルク（実測データ）

【数 ３】Ｖg = ( Re−Ｒroad）／Ｗ

【００２８】（第三実施例）なお、機関負荷センサ２３
を用いて、直接エンジンの出力トルク信号を得ることが
できる場合には、負圧と回転数から求める必要がなくな
り、マップも不要となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する、自動変速機を電子的に制御
する電子制御ユニット（ＥＣＵ）のブロック構成図。

【図２】エンジン回転数Neとエンジントルクとの関係
図。

【図３】加速要求時の変速判定のフローチャート。

【図４】図３のステップ２０５の加速要求判断のフロー
チャート。

【図５】制御メインルーチンの一部で、変速処理を行う
フローチャート。

【図６】エンジンのトルクマップ図。

【図７】変速制御の変速線図および変速時の加速度の比
較図。

【符号の説明】

１１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １２ エンジン回転速度センサ １３ 車速センサ １４ スロットル開度センサ １５ セレクトポジションセンサ １６ キックダウンスイッチ １７ アイドルスイッチ １８ フルスロットルスイッチ １９ 油温センサ ２０ 入力軸回転速度センサ ２１ オーバドライブスイッチ ２２ ＰｉＭセンサ（またはＡＦＭセンサ） ２３ 機関負荷センサ １１１ ＣＰＵ １１２ ＲＯＭ １１３ ＲＡＭ １１４ データバス １１５ アドレスバス １１６ パルス発振器 １１７ 入力インターフェース １１８ 出力インターフェース ２１１ ソレノイド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手動可能な車両の有段変速機を、スロット
   ル開度に従った変速タイミングによって自動で変速させ
   る自動変速機制御装置において、 操作者の加速要求を認識する加速要求判定手段と、 車両の加速時において、変速後にエンジントルク出力値
   が、トルク値の高い領域であるトルクバンド内にあるこ
   とを推定するトルク減少検知手段とを備えており、 該加速要求時に前記トルク減少検知手段によってトルク
   が減少すると判定された場合は、該トルク減少検知手段
   が変速指示を禁止する変速禁止信号を発生させることを
   特徴とする自動変速機制御装置。
2. 【請求項２】前記トルク減速検知手段が、吸気管圧力と
   エンジン回転数とで決まるエンジントルク出力値によっ
   て判定されることを特徴とする請求項１に記載の自動変
   速機制御装置。
3. 【請求項３】前記トルク減速検知手段が、エンジン出力
   を直接検出するトルクセンサでエンジントルク値によっ
   て判定されることを特徴とする請求項１に記載の自動変
   速機制御装置。
4. 【請求項４】前記加速要求がない場合に、前記トルク減
   少検知手段によって現在トルク値がトルクバンド内にあ
   るかどうかを判定し、トルクバンド外である時は、スロ
   ットル開度が特定範囲内にあって該スロットル開度が所
   定期間変化しない場合、もしくは、該スロットル開度が
   所定値を特定時間継続した状態からスロットル開度が小
   さくなる側に動いた場合に変速処理を実施することを特
   徴とする請求項１乃至３に記載の自動変速機制御装置。