(57)【要約】【課題】定速走行制御において、急登坂時にシフトハンチングが発生することを回避する。【解決手段】定速走行制御において、設定車速と実車速との偏差ΔＶＳＰが閾値Ａ以上になり、その後所定時間Ｔが経過した時点で閾値Ｂ（＞閾値Ａ）以上になったときには、シフトダウン要求及びシフトアップ禁止要求を出力する。シフトダウン後、車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ｃ以下になり、かつ、予測されるシフトアップ後のスロットル開度が、シフトパターン上でシフトダウンされる変速スロットル開度よりも小さく、シフトアップしても再度シフトダウンが要求されることはないと予測されるときには、前記シフトアップ禁止要求を解除する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力が自動変速機を介して駆動輪に伝達される構成の車両において、前記内燃機関のスロットル弁をアクチュエータで開閉駆動して、車速を設定車速に制御する車両用定速走行装置であって、
定速走行制御中に、前記設定車速と実車速との偏差に基づいてシフトダウン要求及びシフトアップ禁止要求を出力する一方、前記シフトダウン要求の出力後に、前記設定車速と実車速との偏差が所定値以内となり、かつ、予測されるシフトアップ後の機関運転状態が前記自動変速機のシフトパターンにおけるシフトダウン域に該当しないときに、前記シフトアップ禁止要求を解除することを特徴とする車両用定速走行装置。
【請求項２】
前記設定車速と実車速との偏差が第１の所定値以上になった時点から、所定時間が経過した時点で、前記設定車速と実車速との偏差が前記第１の所定値よりも大きな第２の所定値以上になっているときに、シフトダウン要求及びシフトアップ禁止要求を発生させることを特徴とする請求項１記載の車両用定速走行装置。
【請求項３】
前記シフトアップ後の機関運転状態を、シフトダウン状態での駆動力及び設定車速をシフトアップ後に維持するための機関回転速度又はスロットル開度として予測することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用定速走行装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用定速走行装置に関し、詳しくは、スロットル開度を制御すると共に、自動変速機に変速要求を出力して、実車速を設定車速に追従させる車両用定速走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、定速走行制御中に、登坂路走行等によって設定車速と実車速との偏差が所定以上になると、自動変速機に対してシフトダウン要求を出力することで、駆動力不足を解消し、設定車速を維持できるようにした定速走行装置が知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、定速走行制御中のシフトダウン・シフトアップの繰り返し（シフトのハンチング）を回避するために、シフトダウン要求出力後に、設定車速に追従させるための駆動力の制御量を積分し、速度偏差及び前記制御量の積分値に基づいて、元の変速段への復帰を判断している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−１６２５６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に開示されるようにして、シフトのハンチングを回避する構成では、制御が複雑で、然も、制御量の積分値から駆動力の変化を推定する構成では、路面勾配の変化を精度良く推定することが困難で、シフトハンチングを発生させてしまう可能性があるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡便な構成で然もシフトハンチングを確実に防止できる車両用定速走行装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、定速走行制御中に、設定車速と実車速との偏差に基づいてシフトダウン要求及びシフトアップ禁止要求を出力する一方、前記シフトダウン要求の出力後に、設定車速と実車速との偏差が所定値以内となり、かつ、予測されるシフトアップ後の機関運転状態が自動変速機のシフトパターンにおけるシフトダウン域に該当しないときに、前記シフトアップ禁止要求を解除する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、設定車速と実車速との偏差に基づいて駆動力不足を判断すると、自動変速機に対してシフトダウン要求（オーバードライブ解除要求）を出力することで駆動力を増大させ、かつ、シフトアップ禁止要求を出力して、条件が整うまでシフトアップ（オーバードライブへの復帰）を禁止する。
【０００９】
前記シフトアップ禁止要求は、設定車速と実車速との偏差が所定値以内となり、かつ、予測されるシフトアップ後の機関運転状態が自動変速機のシフトパターンにおけるシフトダウン域に該当しないと推定されるときに解除され、シフトアップ（オーバードライブへの復帰）が行われる。
【００１０】
従って、シフトアップ（オーバードライブへの復帰）は、設定車速に実車速が略一致していて、然も、シフトアップしても、設定車速を維持するために大きくスロットル弁が開制御されることがなく、路面勾配が充分に小さくなっていると推定されるときに行われることになり、シフトハンチングの発生を回避できる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、設定車速と実車速との偏差が第１の所定値以上になった時点から、所定時間が経過した時点で、設定車速と実車速との偏差が前記第１の所定値よりも大きな第２の所定値以上になっているときに、シフトダウン要求及びシフトアップ禁止要求を発生させる構成とした。
【００１２】
かかる構成によると、設定車速と実車速との偏差が拡大傾向にあるときに、登坂による駆動力不足を判断して、シフトダウン要求及びシフトアップ禁止要求を発生させる。
【００１３】
従って、登坂によって駆動力が不足している状態を精度良く判定して、シフトダウン要求及びシフトアップ禁止要求を適切に出力させることができる。
請求項３記載の発明では、シフトアップ後の機関運転状態を、シフトダウン状態での駆動力及び設定車速をシフトアップ後に維持するための機関回転速度又はスロットル開度として予測する構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、シフトアップ後にシフトアップ以前の駆動力及び設定車速を維持させるために要求される機関回転速度又はスロットル開度を予測し、該予測した機関回転速度又はスロットル開度になった場合に、シフトパターン上でシフトダウンされることになるか否かを判定することで、登坂により必要駆動力が大きい状態が継続しているか否かを判断する。
【００１５】
従って、登坂によりシフトダウンが要求される状態が継続しているか否かを精度良く判定でき、以って、シフトハンチングを発生させることなく、シフトアップ禁止要求を解除させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る定速走行装置を含んで構成される車両用内燃機関のシステム構成図である。
【００１７】
この図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１８】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１１０Ａ，排気側カムシャフト１１０Ｂに設けられたカムによって開閉駆動される。
【００１９】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１１１には、電磁式の燃料噴射弁１１２が設けられ、該燃料噴射弁１１２は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１３から各気筒毎に出力される噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
【００２０】
シリンダ内に形成された混合気は、点火プラグ１１４による火花点火によって着火燃焼する。
各点火プラグ１１４には、それぞれにパワートランジスタを内蔵したイグニッションコイル１１５が設けられており、前記エンジンコントロールユニット１１３は、前記パワートランジスタをスイッチング制御することによって、各気筒の点火時期（点火進角値）を独立に制御する。
【００２１】
前記エンジンコントロールユニット１１３には、機関１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサＡＰＳ１１６、クランクシャフト１２１から単位クランク角度毎のポジション信号ＰＯＳを取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、車速を検出する車速センサ１１９からの検出信号が入力される。
【００２２】
そして、前記エンジンコントロールユニット１１３は、前記検出信号に基づく演算処理によって、前記スロットルモータ１０３ａ，燃料噴射弁１１２，パワートランジスタに制御信号を出力する。
【００２３】
更に、前記エンジンコントロールユニット１１３は、定速走行装置（Ａｕｔｏ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）の制御機能を備えており、該制御機能を実行するための操作情報として、定速走行装置（ＡＳＣＤ）の操作スイッチ信号が入力されると共に、ブレーキスイッチ信号，ニュートラルスイッチ信号が入力される。
【００２４】
前記定速走行装置（ＡＳＣＤ）の操作スイッチとしては、メインスイッチに相当するクルーズＯＮ・ＯＦＦスイッチ（ＣＲＵＩＳＥ  ＯＮ  ＯＦＦ  ＳＷ）１３４、アクセラレート・リジューム・スイッチ（ＡＣＣＥＬ  ＲＥＳ  ＳＷ）１３７、コースト・セット・スイッチ（ＣＯＡＳＴ  ＳＥＴ  ＳＷ）１３６、キャンセルスイッチ（ＣＡＮＣＥＬ  ＳＷ）１３５が設けられる。
【００２５】
上記構成の定速走行装置（ＡＳＣＤ）においては、実際の車速が設定車速になるように、前記スロットルモータ１０３ａをフィードバック制御する。
定速走行装置（ＡＳＣＤ）の操作方法は、概略以下の通りである。
【００２６】
クルーズＯＮ・ＯＦＦスイッチを押し、希望車速のときにコースト・セット・スイッチを押すと、そのときの車速が設定車速にセットされる。
設定車速を増速させたいときには、アクセラレート・リジューム・スイッチを押し続けると設定車速が上がり、設定車速を減速させたいときには、コースト・セット・スイッチを押し続けると設定車速が下がる。
【００２７】
また、一時的に加速したいときには、アクセルペダルを踏み込むことで加速し、アクセルペダルを戻すと、設定車速の定速走行に戻る。
更に、定速走行制御中に、以下の条件で定速走行制御が解除される。
【００２８】
ａ）ブレーキペダルを踏む
ｂ）Ａ／Ｔセレクトレバーをニュートラルにする
ｃ）設定車速よりも所定速度（例えば１３ｋｍ／ｈ）以上低下した場合
ｄ）車速が所定速度（例えば３０ｋｍ／ｈ）以下になった場合
ｅ）キャンセルスイッチを押した場合
ｆ）クルーズＯＮ・ＯＦＦスイッチをＯＦＦした場合
尚、定速走行制御が解除された後でも、車速が一度も所定速度（例えば３０ｋｍ／ｈ）以下になっていなければ、クルーズＯＮ・ＯＦＦスイッチがＯＦＦされていないことを条件に、アクセラレート・リジューム・スイッチを押すと定速走行制御が再開される。
【００２９】
また、前記内燃機関１０１には、トルクコンバータを有する自動変速機１３１が組み合わされ、機関出力が前記自動変速機１３１を介して図示省略した駆動輪に伝達されるようになっている。
【００３０】
前記自動変速機１３１を制御するＡ／Ｔコントロールユニット１３２と、前記エンジンコントロールユニット１１３とは相互に通信可能に構成され、前記エンジンコントロールユニット１１３は、定速走行制御において変速要求信号を前記Ａ／Ｔコントロールユニット１３２に出力する。
【００３１】
図２のフローチャートは、前記変速要求信号の出力制御を示すものであり、ステップＳ１では、車速ＶＳＰ，機関回転速度Ｎｅ，スロットル開度ＴＶＯなどの運転状態を読み込む。
【００３２】
ステップＳ２では、定速走行制御中（クルーズコントロールＣ／Ｃ中）であるか否かを判別する。
定速走行制御中であるときには、ステップＳ３へ進んで、シフトアップ禁止要求中であるか否かを判別する。
【００３３】
シフトアップ禁止要求中でないときには、ステップＳ４へ進み、タイマによる時間計測中であるか否かを判別する。
そして、定速走行制御中であって、シフトアップ禁止要求中ではなく、かつ、タイマによる時間計測中でもないときには、ステップＳ５へ進む。
【００３４】
ステップＳ５では、設定車速と実車速との偏差ΔＶＳＰ（ΔＶＳＰ＝設定車速−実車速）が閾値Ａ（第１の所定値）以上であるか否かを判別する。
前記閾値Ａ（第１の所定値）は、例えば２ｋｍ／ｈとする。
【００３５】
ステップＳ５で、車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ａ以上であると判別されると、ステップＳ６へ進んで、タイマによる時間計測（タイマカウント）をスタートさせる。
【００３６】
ステップＳ６で、タイマによる時間計測（タイマカウント）をスタートさせた後、再度ステップＳ４へ進むと、タイマによる時間計測中であると判別されることで、ステップＳ４からステップＳ７へ進む。
【００３７】
ステップＳ７では、タイマ値が閾値以上であるか否かを判別することで、車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ａ以上であると判別されてから所定時間Ｔが経過したか否かを判別する。
【００３８】
そして、タイマ値が閾値以上になると、ステップＳ８へ進み、そのときの車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ｂ（第２の所定値）以上であるか否かを判別する。
尚、前記閾値Ｂは、閾値Ｂ＞閾値Ａなる関係を満たす値である。
【００３９】
ステップＳ８で、車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ｂ（第２の所定値）未満であると判別されたときには、急登坂時ではなく、シフトダウンによって駆動力を補う必要はないと判断し、ステップＳ９へ進む。
【００４０】
ステップＳ９では、タイマをクリアして、本ルーチンを終了させる。
一方、車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ｂ以上であると判別されると、ステップＳ１０へ進み、Ａ／Ｔコントロールユニット１３２に対して、シフトダウン要求（オーバードライブ解除要求）及びシフトアップ禁止要求を出力する（図３参照）。
【００４１】
前記シフトダウン要求（オーバードライブ解除要求）及びシフトアップ禁止要求を受けたＡ／Ｔコントロールユニット１３２では、例えば変速段をオーバードライブから１段低い変速段にシフトさせ、前記シフトアップ禁止要求が解除されるまで、オーバードライブへのシフトアップを行わないようになっている。
【００４２】
上記シフトダウン要求（オーバードライブ解除要求）の出力によって、速やかに駆動力が補われ、急登坂時に実車速が設定車速を大きく下回ることを回避できる。
【００４３】
尚、シフトダウン要求（オーバードライブ解除要求）及びシフトアップ禁止要求の出力を、車速偏差ΔＶＳＰが所定以上になった時点で直ちに行わせるようにしても良いが、上記のように異なる閾値に基づく判別を、所定の時間間隔で行わせることで、急登坂への移行を精度良く判定でき、無用にシフトダウンされてしまうことを回避できる。
【００４４】
ステップＳ１０で、シフトアップ禁止要求を出力すると、次回ステップＳ３へ進んだときに、シフトアップ禁止要求中であると判別されることで、ステップＳ１１へ進む。
【００４５】
ステップＳ１１では、前記車速偏差ΔＶＳＰが、閾値Ｃ以下であるか否かを判別する。
尚、前記閾値Ｃは、閾値Ｂ＞閾値Ａ＞閾値Ｃであって、例えば０．５〜１ｋｍ／ｈとする。
【００４６】
ステップＳ１１で車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ｃを超えていると判別されたときには、そのまま本ルーチンを終了させることで、シフトアップ禁止要求状態を継続させる。
【００４７】
一方、車速偏差ΔＶＳＰが閾値Ｃ以下であると判別されると、ステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、シフトアップ後（オーバードライブへの復帰後）に設定車速を維持すべくスロットル開度を制御した場合の予測開度ＴＶＯと、自動変速制御のシフトパターンにおいて設定車速でオーバードライブからのシフトダウンが行われる変速スロットル開度とを比較する。
【００４８】
本実施形態では、前記Ａ／Ｔコントロールユニット１３２に、スロットル開度と車速とに応じたシフトパターンが予め記憶されており、通常の自動変速制御においては、前記シフトパターンを参照して求めた変速段に実際の変速段を一致させるべく、変速制御が行われる。
【００４９】
前記シフトパターンは、車速を一定とすると、スロットル開度が大きくなるほど、より低い変速段が選択される特性になっており、前記変速スロットル開度は、そのときの設定車速と、オーバードライブから１段低い変速段へのシフトダウン線との交点におけるスロットル開度である。
【００５０】
また、前記予測開度ＴＶＯの算出においては、まず、シフトダウン状態（オーバードライブ解除状態）での駆動力を求める。
前記駆動力は、そのときのスロットル開度ＴＶＯ及び機関回転速度Ｎｅから求められる機関出力トルク、及び、トルクコンバータのトルク比，ギヤ比から算出される。
【００５１】
尚、トルクコンバータのトルク比は、車速及びギヤ比から求まるタービン回転速度及び機関回転速度Ｎｅから算出される速度比の関数として求められる。
駆動力が求められると、該駆動力とオーバードライブでのギヤ比からシフトアップ後（オーバードライブ時）に同じ駆動力とする場合のタービントルクを算出する。
【００５２】
次いで、前記タービントルクと、設定車速とオーバードライブでのギヤ比とから算出されるタービン回転速度とに基づき、トルクコンバータの出力特性を参照して、シフトアップ後に同じ駆動力，設定車速にするための機関回転速度Ｎｅを算出する。
【００５３】
シフトアップ後での同じ駆動力，設定車速に対応する機関回転速度Ｎｅが算出されると、トルクコンバータのトルク比が決まり、該トルク比から要求される機関出力トルクが算出され、シフトアップ後に同じ駆動力，設定車速にするためのスロットル開度が算出される。
【００５４】
ステップＳ１２で、予測開度ＴＶＯが変速スロットル開度以上であると判別されたときには、シフトアップ禁止要求を解除してオーバードライブにシフトアップさせた場合に、設定車速を維持するためのスロットル開度の制御によって、シフトパターン上でシフトダウン要求が発生するほどにスロットル開度が増大制御されることが予測される。
【００５５】
換言すれば、予測開度ＴＶＯが変速スロットル開度以上である場合には、急登坂状態が解消されていないことになり、この場合には、そのまま本ルーチンを終了させることで、シフトアップ禁止要求（オーバードライブ解除）を継続させ、オーバードライブよりも１段低い変速段での運転を継続させる。
【００５６】
一方、予測開度ＴＶＯが変速スロットル開度よりも小さく、シフトアップ後も大きくスロットル弁を開く必要がない場合には、シフトダウンが要求される急登坂状態が解消されているものと推定されるため、ステップＳ１３へ進んで、シフトアップ禁止要求を解除し、オーバードライブへの復帰を許可する（図３参照）。
【００５７】
このように、車速偏差ΔＶＳＰが充分に小さく、かつ、予測開度ＴＶＯが変速スロットル開度よりも小さく、シフトダウンが必要な急登坂が解消されているものと推定されるときに、シフトアップ禁止要求を解除する構成であれば、シフトアップ後に直ぐにシフトダウン要求が発生することがなく、シフトハンチングの発生を確実かつ簡便に回避できる。
【００５８】
また、シフトアップ後に、シフトパターン上でシフトダウン要求が発生するほどにスロットル弁が開制御されるか否かを予測することで、急登坂時に速やかに設定車速に収束させつつ、通常のシフトパターンと同様に変速させて、シフトハンチングが発生することを回避できる。
【００５９】
尚、自動変速機１３１が無段変速機で、変速パターンがプライマリープーリー回転速度（機関回転速度）と車速とに応じて設定される場合には、前記予測開度ＴＶＯ，変速スロットル開度に代えて、予測機関回転速度Ｎｅ，変速機関回転速度Ｎｅを算出させ、シフトアップ後にシフトパターン上でシフトダウン要求が発生するほどに、機関回転速度（スロットル開度）を上げる要求が発生するか否かを判断させれば良い。
【００６０】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項３に記載の車両用定速走行装置において、自動変速機が車速とスロットル開度とに応じたシフトパターンに従って変速制御する構成であって、シフトダウン状態での駆動力及び設定車速をシフトアップ後に維持するためのスロットル開度を予測し、該予測したスロットル開度と前記シフトパターン上で設定車速においてシフトダウンが行われるスロットル開度とを比較することを特徴とする車両用定速走行装置。
【００６１】
かかる構成によると、設定車速を維持するために、シフトパターン上でシフトダウン要求が発生するほど、スロットル弁を開く必要があるか否かに基づいて、シフトダウンが必要な急登坂状態が解消しているか否かを判断する。
【００６２】
従って、スロットル開度及び車速に応じた通常のシフトパターンを基準にシフトダウンの必要性を判断でき、設定車速に速やかに収束させつつ、通常のシフトパターンと同様に変速させて、シフトハンチングが発生することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における車両用定速走行装置を含む内燃機関のシステム構成図。
【図２】定速走行制御に伴うシフト要求出力制御を示すフローチャート。
【図３】実施形態における制御特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１９…車速センサ、１３１…自動変速機、１３２…Ａ／Ｔコントロールユニット、１３４…クルーズＯＮ・ＯＦＦスイッチ（ＣＲＵＩＳＥＯＮ  ＯＦＦ  ＳＷ）、１３５…キャンセルスイッチ（ＣＡＮＣＥＬ  ＳＷ）、１３６…コースト・セット・スイッチ（ＣＯＡＳＴ  ＳＥＴ  ＳＷ）、１３７…アクセラレート・リジューム・スイッチ（ＡＣＣＥＬ  ＲＥＳ  ＳＷ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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