特開 2024-113391 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113391

(43)【公開日】2024-08-22

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/02 20060101AFI20240815BHJP

   F16H 59/18 20060101ALI20240815BHJP

   F16H 59/68 20060101ALI20240815BHJP

   F16H 61/66 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

F16H61/02

F16H59/18

F16H59/68

F16H61/66

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023018337

(22)【出願日】2023-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085338

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 一博

(74)【代理人】

【識別番号】100148910

【弁理士】

【氏名又は名称】宮澤 岳志

(72)【発明者】

【氏名】大川 恭平

(72)【発明者】

【氏名】關根 雄太

(72)【発明者】

【氏名】松本 大地

(72)【発明者】

【氏名】中村 光孝

(72)【発明者】

【氏名】大西 友貴

(72)【発明者】

【氏名】桑木 雅史

【テーマコード（参考）】

3J552

【Ｆターム（参考）】

3J552MA06

3J552NA01

3J552NB01

3J552PA20

3J552RA28

3J552SB09

3J552SB10

3J552SB13

3J552SB25

3J552TB01

3J552VA74W

3J552VB01W

3J552VD02W

(57)【要約】

【課題】有段変速制御において、広範な運転領域で車両の運転者の意思に合致した性能及び挙動を実現する。
【解決手段】内燃機関が出力するエンジントルクを内燃機関の主軸から無段変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、前記無段変速機が具現する変速比を連続的にではなく複数の変速段位に段階的に切り替える擬似的な有段変速が可能であり、前記有段変速における少なくとも一部の変速段位の変速比を、常時一定ではなくアクセル開度に応じて可変とする車両の制御装置を構成した。より具体的には、前記有段変速における少なくとも一部の変速段位の変速比について、アクセル開度が大きいときの変速比を、よりアクセル開度が小さいときの変速比と比較して大きくする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関が出力するエンジントルクを内燃機関の主軸から無段変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、
前記無段変速機が具現する変速比を連続的にではなく複数の変速段位に段階的に切り替える擬似的な有段変速が可能であり、
前記有段変速における少なくとも一部の変速段位の変速比を、常時一定ではなくアクセル開度に応じて可変とする車両の制御装置。

【請求項2】

前記有段変速における少なくとも一部の変速段位の変速比について、アクセル開度が大きいときの変速比を、よりアクセル開度が小さいときの変速比と比較して大きくする請求項１記載の車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原動機として内燃機関を搭載した車両を制御する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、内燃機関の主軸（出力軸）と車両の車軸ひいては駆動輪との間の駆動系には変速機を実装する。近時では、自動変速機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の一種として、変速比（ギア比、減速比）を連続的に変化させることのできる無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が普及を見ている。

【0003】

ＣＶＴを採用した車両であっても、ＣＶＴが具現する変速比を連続的にではなく段階的に切り替える、擬似的な有段変速を実施することは可能である。これにより、シフトアップやシフトダウンの感覚を運転者に体感して貰うことができる。また、各変速段位において変速比が一定化するので、エンジン回転数の上昇につれて車速が線形的に加速するようになり、よりスポーツライクな走行を実現できる。このような変速制御は、「ステップ変速制御」「ステップＡＴ制御」と呼称されることがある（例えば、下記特許文献を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－１９７１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図５及び図６に例示するように、従来の有段変速制御では、ちょうど実物の機械の有段ＡＴの如く、変速段位毎に変速比をそれぞれ一定値に固定している。因みに、図５中に描画している太い矢印は、アクセル開度（運転者によるアクセルペダルの踏込量と同義と考えてよい）が６０％に維持されていると仮定したときの変速段位のシフトアップの推移を表す。

【0006】

各変速段位の変速比を恒常的に一定としていることは、広範な運転領域で所望の動力性能を達成することの妨げとなり得る。実際には、アクセル開度に応じて車両に対する加速要求の内容が異なるからである。図６中に表している、現在のアクセル開度が小さく変速段位が低速段にある領域Ａ１では、エンジン回転数が上昇しやすく、より高位の変速段位に早期に遷移する、つまりシフトチェンジのビジー感が顕わになる。これに対し、変速比をより小さい値に、即ちハイギア寄りに設定すれば、領域Ａ１におけるビジー感は緩和される。しかしながら、副作用として、現在のアクセル開度が大きく変速段位が高速段にある領域Ａ２における、車両の加速が遅れることとなってしまう。

【0007】

逆に、変速比をより大きい値に、即ちローギア寄りに設定すれば、領域Ａ２における車両の加速性能を確保できるが、領域Ａ１におけるエンジン回転の吹き上がり、シフトチェンジのビジー感を甘受しなければならなくなる、領域Ａ１と領域Ａ２とは、変速比について背反する関係にある。

【0008】

本発明は、有段変速制御において、広範な運転領域で車両の運転者の意思に合致した性能及び挙動を実現することを所期の目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明では、内燃機関が出力するエンジントルクを内燃機関の主軸から無段変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、前記無段変速機が具現する変速比を連続的にではなく複数の変速段位に段階的に切り替える擬似的な有段変速が可能であり、前記有段変速における少なくとも一部の変速段位の変速比を、常時一定ではなくアクセル開度に応じて可変とする車両の制御装置を構成した。

【0010】

より具体的には、前記有段変速における少なくとも一部の変速段位の変速比について、アクセル開度が大きいときの変速比を、よりアクセル開度が小さいときの変速比と比較して大きくすることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、有段変速制御において、広範な運転領域で車両の運転者の意思に合致した性能及び挙動を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の構成を示す図。

【図2】同実施形態の制御装置による有段変速制御の車速線図。

【図3】同実施形態の制御装置による有段変速制御の各変速段位の変速比を示す図。

【図4】同実施形態の制御装置による有段変速制御の自動変速線図。

【図5】従来の有段変速制御の車速線図。

【図6】従来の有段変速制御の各変速段位の変速比を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関１００の概要を示す。本内燃機関１００は、火花点火式の４ストロークレシプロエンジンであり、複数の気筒１（例えば、直列三気筒ないし四気筒エンジン。図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気バルブよりも上流、各気筒１に連なる吸気ポートの近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を起こすものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

【0014】

吸気を気筒１に供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞り弁である電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順に配設している。

【0015】

排気を気筒１から排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させたことで発生する排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配設している。

【0016】

内燃機関１００の主軸（出力軸）であるクランクシャフトと、車両の車軸（または、ドライブシャフト）１０３との間には、エンジントルクを車軸１０３まで伝達するためのトランスミッションが介在する。トランスミッションは、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を具備してなる。特に、変速機９として、ベルト式の無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用することがある。勿論、トランスミッションの構成は、このようなものに限定されない。トランスミッションとして、有段自動変速機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を採用することも当然に許される。

【0017】

本実施形態の車両の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラが、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。

【0018】

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサ（または、車輪速センサ）から出力される車速信号ａ、内燃機関１００のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、車両の運転者が操作するアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、内燃機関１００の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｄ、気筒１に向かって吸気通路３を流れる吸気（特に、サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４内）の吸気温及び吸気圧を検出する吸気温・吸気圧センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｆ、車両の加速度または車両が現在所在している路面の勾配を検出する加速度センサから出力される加速度信号ｇ、車両の運転者が操作するシフトレバーの位置を検出するシフトポジションスイッチから出力されるシフトポジション信号ｈ等が入力される。

【0019】

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２に付随するイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、電子スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、トルクコンバータ７のロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度操作信号ｔ、スプリット変速機構８のクラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度操作信号ｕ、変速機構９に対して変速比制御信号ｖ等を出力する。

【0020】

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、気筒１に吸入される空気量に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する火花点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、変速機構９が具現するべき変速比等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｔ、ｕ、ｖを出力インタフェースを介して印加する。

【0021】

本実施形態における車両は、駆動系の変速機としてＣＶＴ８、９を採用しているが、このＣＶＴ８、９が具現する変速比を連続的にではなく段階的に切り替える、擬似的な有段変速を実施することが可能である。その上で、本実施形態では、有段変速制御において、各変速段位の変速比を、恒常的に一定値とするのではなく、アクセル開度に応じて可変としている。

【0022】

より具体的には、図２及び図３に例示するように、変速段位毎の変速比（ギア比、減速比）の値について、アクセル開度が大きいときの変速比を、よりアクセル開度が小さいときの変速比と比較して大きく設定している。図２及び図３はそれぞれ、従来の制御に係る図５及び図６と対比できる。横軸を車速、縦軸をエンジン回転数とした図２中、各変速段位の変速比は直線でなく曲線状となる。図２中に描画している太い矢印は、アクセル開度が６０％に維持されていると仮定したときの変速段位のシフトアップの推移を表す。

【0023】

並びに、横軸をアクセル開度、縦軸を変速比とした図３中、各変速段位の変速比は水平線ではなく右肩上がりに傾斜した線となる。図３にて、アクセル開度が６０％に維持されていると仮定し、エンジン回転数及び車速が加速してゆく状況の下では、有段変速制御によって変速比が４速Ｐ４、５速Ｐ５、６速Ｐ６、７速Ｐ７というように段階的にシフトアップする。従来の制御では、変速比が４速Ｃ４、５速Ｃ５、６速Ｃ６、７速Ｃ７というようにシフトアップするが、同じ変速段位における変速比は、従来の制御に比して本実施形態の制御の方が大きくなる。

【0024】

アクセル開度に対する変速比の変化量（変化率）、換言すれば図３中の直線の傾きは、各変速段位で同等ではなく、変速段位毎に異なる。低速段では、アクセル開度が小さいときの変速比と、アクセル開度が大きいときの変速比との差が小さい。が、高速段では、その変速比の差が拡大する。要するに、変速段位が高速段になるほど、アクセル開度に対する変速比の変化量が大きくなる。

【0025】

図４に、本実施形態の有段変速制御におけるシフトスケジュールを例示している。図４中、実線はシフトアップを行う自動変速点（シフトアップ線）、破線はシフトダウンを行う自動変速点（シフトダウン線）である。一例として、現在の変速段位が４速であり、運転者がアクセルペダルを（キックダウンが起こるほど急に強く踏み込むのではなく、比較的ゆっくりと）緩やかに踏み込み、アクセル開度が図４中の点ＰＳから点ＰＥに向かって徐々に増大する場合、図４中に描画した太い矢印に沿って車速が加速するが、（図４中の実線または破線を跨がないので）変速段位は４速のままであある。だが、その過程で、ＣＶＴ８、９が具現する変速比は（一定値ではなく）幾分大きくローギア寄りになる。結果、車速の加速性が増す。

【0026】

ＣＶＴ８、９が具現する変速比を、連続的に変化させる無段変速制御とするか、段階的にシフトチェンジする有段変速制御とするかは、車両の運転者が選択することができる。例えば、運転者が、無段変速と有段変速とを切り替えるためのスイッチまたはシフトレバー（Ｓポジション等）を手動操作し、その操作を受け付けたＥＣＵ０が無段変速制御を実施するか有段変速制御を実施するかを判断する。

【0027】

本実施形態では、内燃機関１００が出力するエンジントルクを内燃機関１００の主軸からＣＶＴ８、９を介して車軸１０３に伝達し走行する車両を制御するものであって、前記無段変速機８、９が具現する変速比を連続的にではなく複数の変速段位に段階的に切り替える擬似的な有段変速が可能であり、前記有段変速における変速段位毎の変速比を、常時一定ではなくアクセル開度に応じて可変とする車両の制御装置（ＥＣＵ）０を構成した。本実施形態によれば、有段変速制御において、広範な運転領域で車両の運転者の意思に合致した性能及び挙動を実現することが可能となる。

【0028】

特に、本実施形態では、前記有段変速における変速段位毎の変速比について、アクセル開度が大きいときの変速比を、よりアクセル開度が小さいときの変速比と比較して大きく設定している。従って、アクセル開度が大きい高開度加速領域では、従来の制御に比して変速比がローギア寄りとなり、運転者の意思に応え得る車両の加速性能を確保できる。アクセル開度が小さい低開度領域では、従前の制御に比して変速比がハイギア寄りとなり、エンジン回転数が不必要に吹き上がらず、シフトチェンジのビジー感が緩和されるとともに燃費が良化する。総じて、ドライバビリティ、ドライブフィールの一層の改善を見込める。

【0029】

有段変速の枠組み自体は踏襲するので、シフトチェンジの感覚を運転者に体感して貰うことができ、エンジン回転数の上昇につれて車速が線形的に加速する走行を実現できる。

【0030】

本実施形態の有段変速制御を実装するにあたり、新たなハードウェアの追加は不要であり、徒にコストを増大させずに済む。

【0031】

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、有段変速制御においてＣＶＴ８、９が具現する全ての変速段位について、その変速比をアクセル開度に応じて可変としていた。だが、一部の変速段位に限り変速比をアクセル開度に応じて可変とし、残りの変速段位では変速比をアクセル開度によらず一定とすることを妨げない。

【0032】

上記実施形態では、図３に示しているように、各変速段位におけるアクセル開度に対する変速比の変化量（変化率）、換言すれば図３中の直線の傾きをそれぞれ一律としていた。だが、車両の運転者によるアクセルペダルの操作の速さ、即ちアクセル開度の単位時間あたりの変化量に応じて、変速段位毎のアクセル開度に対する変速比の変化量、図３中の直線の傾きを可変とすることも考えられる。例えば、アクセルペダルが急に強く踏み込まれ、または踏み込まれていたアクセルペダルから急に足が離れて、アクセル開度の単位時間あたりの変化量（の絶対値）が大きい場合に、よりアクセル開度の単位時間あたりの変化量が小さい場合と比較して、変速段位毎のアクセル開度に対する変速比の変化量を大きく、つまりは図３中の直線の傾きを大きくする。

【0033】

運転者によるアクセルペダルの操作の速さ、即ちアクセル開度の単位時間あたりの変化量に応じて、無段変速制御と有段変速制御とを自動的に切り替えることもあり得る。例えば、アクセルペダルがゆっくり踏み込まれ、またはアクセルペダルの踏み込みがゆっくり緩められる場合に、ＣＶＴ８、９を無段変速制御する一方、アクセルペダルが急に強く踏み込まれ、または踏み込まれていたアクセルペダルから急に足が離れる場合に、ＣＶＴ８、９を有段変速制御する。

【0034】

既に述べたとおり、車両の駆動系に実装するＣＶＴ８、９は、ベルト式変速機構９を用いたものに限定されない。他の方式のＣＶＴを実装している場合にも、本発明に係る制御装置、制御手法を適用できることは言うまでもない。

【0035】

その他、各部の具体的な構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0036】

０…制御装置（ＥＣＵ）
１００…内燃機関
ａ…車速信号
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｖ…変速比制御信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】