説明

車両の制御装置

【課題】車両の制御装置に関し、エンジンの燃費を効果的に向上させる。
【解決手段】アクセルセンサ18と、回転数センサ19と、アクセル開度とエンジン出力とに対応する座標平面上に変速機等出力回転数線が設定された第1のマップからエンジン出力を設定するエンジン出力設定部41と、エンジン出力と燃料噴射量とに対応する座標平面上に最少燃料噴射量線が設定された第2のマップから目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定部42と、エンジン出力とエンジン回転数とに対応する座標平面上に最適エンジン回転数線が設定された第3のマップから目標エンジン回転数を設定する目標エンジン回転数設定部43と、変速機出力回転数と目標エンジン回転数とに基づいて目標変速比を算出する目標変速比演算部44と、エンジン10を制御するエンジンECU20と、変速機12を制御する変速機ECU30とを備えた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の制御装置に関し、特にエンジン及び変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の車両の制御装置、例えばエンジン及び変速機の制御装置においては、ドライバによるアクセル操作量をエンジンコントローラ(以下、エンジンECUという)と変速機コントローラ(以下、変速機ECU)とにそれぞれ入力することで、エンジン及び変速機が操作されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
エンジン及び変速機を制御するマップとしては、例えば図8のようなアクセル開度、エンジン回転数、エンジントルク及び、エンジン出力の相関を示すマップがある。図8において、太線Aは等力線上で単位時間当たりの燃料噴射量が最も少ない点をつないだライン(以下、最少燃料噴射量ラインという)である。この最少燃料噴射量ライン上でエンジンを運転すれば、各出力毎に最も燃料噴射量が少ない点でエンジンの運転を継続することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−281057号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、一般的なエンジン及び変速機の制御装置では、アクセル操作量に応じてエンジンを直接的に制御しているため、エンジンは必ずしも最少燃料噴射量ライン上で運転されない。すなわち、エンジンはアクセル操作量に応じた図8のマップ上のあらゆる点を使って運転されることになる。また、アクセル操作量は、変速機ECUにも入力され、変速機の変速比を決定するために用いられている。しかし、変速機のギア段も車速及びアクセル開度の2次元マップで設定されるため、必ずしも最少燃料噴射量ライン上でエンジンを運転するように設定されることにならない。そのため、一般的にエンジンの効率は30〜40%と認識されているが、これは図8のマップ上の領域B近傍における効率であって、実走行レベルでは他の領域も多く使用されるため、エンジンの効率は10〜20%まで低下する。
【0006】
このようなエンジンの効率を改善する手法として、惰行制御と呼ばれるものがある。この惰行制御では、エンジンはエンジン出力がゼロの時に単位時間当たりの燃料噴射量が最も少なくなるアイドル回転数及び、アクセル開度をゼロにして運転される(図8の太線Cの範囲)。すなわち、惰行制御によれば、クラッチを切断してアクセル開度をゼロにし、エンジンをアイドル回転に落とすことで、無駄な燃料消費を抑制することができる。
【0007】
しかし、惰行制御の適用範囲は、エンジン出力がゼロ近傍の範囲(図8の太線Cの範囲)に限定されるため、エンジン出力がゼロ近傍から離れた場合は適用することができず、エンジンの燃費を効果的に向上させることができない。
【0008】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、最少の燃料噴射量でドライバが所望する車両走行を可能にしつつ、エンジンの燃費を効果的に向上することができる車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、本発明の車両の制御装置は、エンジンの駆動力が変速機を介して駆動輪に伝達される車両の制御装置であって、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記変速機の出力回転数を検出する回転数検出手段と、アクセル開度とエンジン出力とに対応する座標平面上に複数本の変速機等出力回転数線が設定された第1のマップから、検出された前記アクセル開度と前記出力回転数とに応じたエンジン出力を読み取ることで、前記エンジンのエンジン出力を設定するエンジン出力設定手段と、エンジン出力と燃料噴射量とに対応する座標平面上に前記エンジンの燃料噴射量を最も少なくする最少燃料噴射量線が設定された第2のマップから、設定された前記エンジン出力に応じた最少燃料噴射量を読み取ることで、前記エンジンの目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、エンジン出力とエンジン回転数とに対応する座標平面上に最適エンジン回転数線が設定された第3のマップから、設定された前記エンジン出力に応じた最適エンジン回転数を読み取ることで、前記エンジンの目標エンジン回転数を設定する目標エンジン回転数設定手段と、検出された前記出力回転数と設定された前記目標エンジン回転数とに基づいて、前記変速機の目標変速比を算出する目標変速比演算手段と、前記エンジンの燃料噴射量が前記目標燃料噴射量となるように前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、前記変速機の変速比が前記目標変速比となるように前記変速機を制御する変速機制御手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
また、前記第1のマップの変速機等出力回転数線は、アクセル開度が大きくなるにつれてエンジン出力が増加するように設定されてもよい。
【0011】
また、前記第2のマップの最少燃料噴射量線は、エンジン出力負側の領域では、燃料噴射量がゼロとなるように設定されてもよい。
【0012】
また、シフトレンジ位置を検出するシフトレンジ位置検出手段をさらに備え、前記第3のマップの最適エンジン回転数線は、エンジン出力負側の領域において各シフトレンジに応じて複数本設定されると共に、前記目標エンジン回転数設定手段は、前記第3のマップから、検出された前記シフトレンジ位置と設定された前記エンジン出力とに応じた最適エンジン回転数を読み取ることで、前記目標エンジン回転数を設定するものであってもよく、さらに、前記変速機は、無段変速機であってもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明の車両の制御装置によれば、最少の燃料噴射量でドライバが所望する車両走行を可能にしつつ、エンジンの燃費を効果的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を示す模式的なブロック構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置の各ECUを示す機能ブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置のアクセル開度と変速機出力回転数毎のエンジン出力との関係を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置の最少燃料噴射量ラインを示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置のエンジン出力と燃料噴射量との関係を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置のエンジン出力とエンジン回転数との関係を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置による制御内容を示すフローチャートである。
【図8】従来のエンジン及び、変速機の制御に用いられるマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図1〜7に基づいて、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【0016】
図1に示すように、車両1には内燃機関としてのディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10が搭載されている。エンジン10の出力軸は、クラッチ11を介して無段変速機12の入力軸に接続されている。また、無段変速機12の出力軸は、プロペラシャフト13、終減速機14及び、ドライブシャフト15を介して駆動輪16に接続されている。すなわち、エンジン10の駆動力は、クラッチ11が接続されると、無段変速機12で連続的に変速された後に、プロペラシャフト13、終減速機14及び、ドライブシャフト15を介して駆動輪16へと伝達されるように構成されている。
【0017】
アクセルセンサ18は、ドライバによるアクセルペダルの操作量を検出するもので、検出された操作量は電気的に接続された演算ECU40にアクセル開度Apとして出力される。
【0018】
回転数センサ19は、無段変速機12の出力回転数を検出するもので、検出された出力回転数は電気的に接続された演算ECU40に変速機出力回転数Ntとして出力される。
【0019】
シフトポジションセンサ17は、シフトレバー4の操作位置(以下、シフトレンジという)を検出するもので、検出された各シフトレンジは電気的に接続された演算ECU40に出力される。
【0020】
エンジンECU20は、エンジン10の燃料噴射等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。このエンジンECU20は、演算ECU40と電気配線を介して相互通信可能に接続されており、演算ECU40から入力される制御信号に応じてエンジン10の運転状態を制御する。具体的には、エンジン10の燃料噴射量が演算ECU40から入力される目標燃料噴射量Ftとなるように、図示しないインジェクタの電磁ソレノイドに所定パルスの電流を印可するように構成されている。
【0021】
変速機ECU30は、無段変速機12の動作を制御するもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この変速機ECU30は、演算ECU40と電気配線を介して相互通信可能に接続されており、演算ECU40から入力される制御信号に応じて無段変速機12の変速比を制御する。具体的には、無段変速機12の変速比が演算ECU40から入力される目標変速比Stとなるように、図示しない変速用アクチュエータに所定の作動信号を出力するように構成されている。
【0022】
演算ECU40は、エンジン10の目標燃料噴射量Ftや無段変速機12の目標変速比Stを演算するもので、前述のエンジンECU20や変速機ECU30と同様に公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。これら目標燃料噴射量Ftや目標変速比Stを演算するために、演算ECU40には、アクセルセンサ18、回転数センサ19、シフトポジションセンサ17及び図示しない車速センサ等の各種センサの出力信号がA/D変換された後に入力される。
【0023】
また、図2に示すように、演算ECU40は、エンジン出力設定部41と、目標燃料噴射量設定部42と、目標エンジン回転数設定部43と、目標変速比演算部44とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである演算ECU40に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【0024】
エンジン出力設定部41は、アクセルセンサ18から入力されるアクセル開度Apと、回転数センサ19から入力される変速機出力回転数Ntとに基づいて、エンジン10の目標となるエンジン出力Weを設定する。より詳しくは、演算ECU40には、予め実験等で作成された変速機出力回転数毎のアクセル開度Apとエンジン出力Wとの関係を示す図3のエンジン出力マップ(第1のマップ)が記憶されている。このエンジン出力マップは、横軸をアクセル開度Ap、縦軸をエンジン出力Wとした座標平面上に、複数本の変速機等出力回転数ライン(図3中の太線参照)が所定回転数毎に設定されている。エンジン出力マップ上において、各変速機等出力回転数ラインは、アクセル開度Apが大きくなるにつれてエンジン出力Wが増加するように設定されている。また、変速機等出力回転数ラインは、出力回転数が大きいものほどエンジン出力Wの増加率が大きくなるように設定されている。エンジン出力設定部41は、エンジン出力マップから、アクセル開度Apと変速機出力回転数Ntとに対応するエンジン出力Wを読み取ることで、エンジン10の目標となるエンジン出力Weを設定する。このようにして設定されたエンジン出力Weは、詳細を後述する目標燃料噴射量設定部42と目標エンジン回転数設定部43とにそれぞれ入力されるように構成されている。
【0025】
目標燃料噴射量設定部42は、エンジン出力設定部41で設定されたエンジン出力Weに基づいて、エンジン10の目標燃料噴射量Ftを設定する。より詳しくは、演算ECU40には、図4の最少燃料噴射量ラインを示すマップを読み替えた、図5のエンジン出力Weと燃料噴射量Fとの関係を示す出力噴射量マップ(第2のマップ)が記憶されている。この出力噴射量マップには、横軸をエンジン出力We、縦軸を燃料噴射量Fとした座標平面上に、エンジン10の燃料噴射量を最も少なくする最少燃料噴射量ライン(図5中の太線参照)が設定されている。特に、この最少燃料噴射量ラインは、エンジン出力Weの正側領域では、エンジン出力Weが増加するにつれて、燃料噴射量Fは多くなるように設定される一方、エンジン出力Weの負側領域では、燃料噴射量Fは0(ゼロ)となるように設定されている。
【0026】
目標燃料噴射量設定部42は、出力噴射量マップからエンジン出力Weに対応する燃料噴射量Fを読み取ることで、目標燃料噴射量Ftを設定すると共に、設定した目標燃料噴射量FtをエンジンECU20に出力するように構成されている。これにより、エンジンECU20から図示しないインジェクタの電磁ソレノイドに目標燃料噴射量Ftに応じた所定パルスの電流が印可され、エンジン10の燃料噴射量は目標燃料噴射量Ftとなるように制御される。
【0027】
目標エンジン回転数設定部43は、エンジン出力設定部41で設定されたエンジン出力Weに基づいて、エンジン10の目標エンジン回転数Neを設定する。より詳しくは、演算ECU40には、図4に示すマップを読み替えた、図6のエンジン出力Weとエンジン回転数Nとの関係を示す出力回転数マップが記憶されている。さらに、この出力回転数マップには、横軸をエンジン出力We、縦軸をエンジン回転数Nとした座標平面上に、エンジン10の出力に応じた最適エンジン回転数ライン(図6中の太線参照)が設定されている。最適エンジン回転数ラインは、エンジン出力Weの正側領域では、エンジン出力Weが増加するにつれて、エンジン回転数Neは上昇するように設定される一方、エンジン出力Weの負側領域では、エンジン出力Weが低下するにつれて、エンジン回転数Neは上昇するように設定されている。目標エンジン回転数設定部43は、出力回転数マップからエンジン出力Weに対応するエンジン回転数Nを読み取ることで、目標エンジン回転数Neを設定するように構成されている。
【0028】
目標変速比演算部44は、回転数センサ19から入力される変速機出力回転数Nt及び、目標エンジン回転数設定部43で設定された目標エンジン回転数Neに基づいて、無段変速機12の目標変速比Rtmを算出する。ここで、目標変速比Rtmは、以下の式(1)で算出することができる。
tm=Ne/Nt・・・(1)
【0029】
このようにして算出された目標変速比Rtmは、変速機ECU30に出力される。これにより、変速機ECU30から図示しない変速用アクチュエータに目標変速比Stに応じた作動信号が入力され、無段変速機12の変速比は目標変速比Stとなるよう制御される。
【0030】
次に、本実施形態に係る車両の制御装置による制御フローを図7に基づいて説明する。なお、本制御はエンジン10の始動(イグニッションスイッチのキースイッチON)と同時にスタートする。
【0031】
ステップ(以下、ステップを単にSと記載する)100では、エンジン出力設定部41により、アクセルセンサ18から入力されるアクセル開度Apと、回転数センサ19から入力される変速機出力回転数Ntとに基づいて、図3に示すエンジン出力マップからエンジン10のエンジン出力Weが設定される。
【0032】
S110では、目標燃料噴射量設定部42により、図5に示す出力噴射量マップから前述のS100で設定されたエンジン出力Weに対応する燃料噴射量Fが読み取られることで、目標燃料噴射量Ftが設定される。
【0033】
S120では、S100で設定されたエンジン出力Weが正側領域にあるか、もしくは負側領域にあるかが確認される。正側領域の場合はS130へと進み、負側領域の場合はS140へと進む。S130に進んだ場合は、目標エンジン回転数設定部43により、図6に示す出力回転数マップからエンジン出力Weに対応するエンジン回転数Nが読み取られることで、目標エンジン回転数Neが設定される。
【0034】
一方、S140に進んだ場合は、目標エンジン回転数設定部43により、図6に示す出力回転数マップからエンジン出力Weに対応するエンジン回転数Nが読み取られることで、目標エンジン回転数Neが設定される。さらに、S160では、目標変速比演算部44により、回転数センサ19から入力される変速機出力回転数Nt及び、前述のS130もしくはS150で設定された目標エンジン回転数Neに基づいて、無段変速機12の目標変速比Rtmが算出される。
【0035】
S170では、前述のS110で設定された目標燃料噴射量Ftが、演算ECU40からエンジンECU20に入力されると共に、前述のS160で算出された目標変速比Rtmが、演算ECU40から変速機ECU30に入力される。さらに、S180では、エンジン10の燃料噴射量が目標燃料噴射量Ftとなるように制御され、かつ、無段変速機12の変速比が目標変速比Rtmとなるように制御されてリターンされる。その後、本制御のS100〜180までの各ステップは、エンジン10の停止(イグニッションスイッチのキースイッチOFF)まで繰り返し行われる。
【0036】
次に、本実施形態に係る車両の制御装置による作用効果について説明する。
【0037】
本実施形態の車両の制御装置では、アクセルセンサ18で検出されるアクセル開度Apと、回転数センサ19で検出される変速機出力回転数Ntとに基づいて、図3に示すエンジン出力マップからエンジン出力Weが設定される。
【0038】
その後、設定されたエンジン出力Weは、図5に示す出力噴射量マップから最少燃料噴射量ラインに応じた目標燃料噴射量Ftの設定に用いられる。また、設定されたエンジン出力Weとシフトポジションセンサ17で検出されたシフトレンジは、図6に示す出力回転数マップから目標エンジン回転数Neの設定に用いられる。さらに、設定された目標エンジン回転数Neと、回転数センサ19で検出される変速機出力回転数Ntとに基づいて、無段変速機12の目標変速比Rtmが算出される。このようにして設定された目標燃料噴射量FtはエンジンECU20に出力されると共に、目標変速比Rtmは変速機ECU30に出力されるように構成されている。これにより、エンジン10の燃料噴射量は目標燃料噴射量Ftとなるように制御され、かつ、無段変速機12の変速比は目標変速比Rtmとなるように制御される。
【0039】
したがって、本実施形態の車両の制御装置によれば、図3に示す簡素なエンジン出力マップから、ドライバのアクセル操作に応じたエンジン10の運転状態と無段変速機12の変速比とを一意に決定することができる。さらに、最少の燃料噴射量でドライバが所望する車両の走行を可能にしつつ、エンジン10の燃費を向上することができる。
【0040】
また、本実施形態の車両の制御装置では、図5の出力噴射量マップに示すように、エンジン出力Weの負側領域において、燃料噴射量Fは0(ゼロ)となるように設定されている。さらに、図6の出力回転数マップに示すように、エンジン出力Weの負側領域において、エンジン出力Weが低下するにつれて、エンジン回転数Nは上昇するように設定されている。
【0041】
したがって、本実施形態の車両の制御装置によれば、エンジン出力Weの負側領域において、無駄な燃料噴射を行わないことで、エンジン10の燃費を効果的に向上することができると共に、エンジン回転数を上昇させることで、エンジンブレーキを効果的に作用させることができる。
【0042】
また、本実施形態の車両の制御装置では、図3のエンジン出力マップに示すように、各シフトレンジに対応して複数個のエンジン出力が設定されている。このエンジン出力マップでは、シフトレンジが高速レンジになるほど、エンジン回転数の上昇率は小さくなるように設定されている。
【0043】
したがって、エンジン出力負側の領域で、エンジンブレーキ力がシフトレンジに応じて切り替えられるため、車両の下り坂走行中等における車速を一定速度に維持することが可能となり、運転操作性を向上することができる。さらに、無駄な減速が無くなることで燃費を向上できると共に、無駄なブレーキの使用が減ることで車両のブレーキ装置の寿命を効果的に向上することができる。
【0044】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【0045】
例えば、上述の実施形態において、各ECU20,30,40は別体のハードウェアに設けられるものとして説明したが、これら一部もしくは全部を一体のハードウェアとして設けることもできる。
【0046】
また、エンジン10はディーゼルエンジンに限られず、例えばガソリンエンジンなど、他の内燃機関にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【0047】
10 エンジン
12 無段変速機(変速機)
17 シフトポジションセンサ(シフトレンジ検出手段)
18 アクセルセンサ(アクセル開度検出手段)
19 回転数センサ(回転数検出手段)
20 エンジンECU(エンジン制御手段)
30 変速機ECU(変速機制御手段)
40 演算ECU
41 エンジン出力設定部(変速機出力トルク設定手段)
42 目標燃料噴射量設定部(目標燃料噴射量設定手段)
43 目標エンジン回転数設定部(目標エンジン回転数設定手段)
44 目標変速比演算部(目標変速比演算手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンの駆動力が変速機を介して駆動輪に伝達される車両の制御装置であって、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記変速機の出力回転数を検出する回転数検出手段と、
アクセル開度とエンジン出力とに対応する座標平面上に複数本の変速機等出力回転数線が設定された第1のマップから、検出された前記アクセル開度と前記出力回転数とに応じたエンジン出力を読み取ることで、前記エンジンのエンジン出力を設定するエンジン出力設定手段と、
エンジン出力と燃料噴射量とに対応する座標平面上に前記エンジンの燃料噴射量を最も少なくする最少燃料噴射量線が設定された第2のマップから、設定された前記エンジン出力に応じた最少燃料噴射量を読み取ることで、前記エンジンの目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
エンジン出力とエンジン回転数とに対応する座標平面上に最適エンジン回転数線が設定された第3のマップから、設定された前記エンジン出力に応じた最適エンジン回転数を読み取ることで、前記エンジンの目標エンジン回転数を設定する目標エンジン回転数設定手段と、
検出された前記出力回転数と設定された前記目標エンジン回転数とに基づいて、前記変速機の目標変速比を算出する目標変速比演算手段と、
前記エンジンの燃料噴射量が前記目標燃料噴射量となるように前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、
前記変速機の変速比が前記目標変速比となるように前記変速機を制御する変速機制御手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項2】
前記第1のマップの変速機等出力回転数線は、アクセル開度が大きくなるにつれてエンジン出力が増加するように設定されている請求項1に記載の車両の制御装置。
【請求項3】
前記第2のマップの最少燃料噴射量線は、エンジン出力負側の領域では、燃料噴射量がゼロとなるように設定されている請求項1又は2に記載の車両の制御装置。
【請求項4】
シフトレンジ位置を検出するシフトレンジ位置検出手段をさらに備え、
前記第3のマップの最適エンジン回転数線は、エンジン出力負側の領域において各シフトレンジに応じて複数本設定されると共に、前記目標エンジン回転数設定手段は、前記第3のマップから、検出された前記シフトレンジ位置と設定された前記エンジン出力とに応じた最適エンジン回転数を読み取ることで、前記目標エンジン回転数を設定する請求項1から3の何れかに記載の車両の制御装置。
【請求項5】
前記変速機は、無段変速機である請求項1から4の何れかに記載の車両の制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図4】
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【図8】
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【公開番号】特開2013−96317(P2013−96317A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−240381(P2011−240381)
【出願日】平成23年11月1日(2011.11.1)
【出願人】(000000170)いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Fターム(参考)】