(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力を自動変速機により変速して駆動輪に伝達して走行する車両において、
前記エンジンの燃料消費量を算出するステップと、
算出された燃料消費量から前記エンジンの出力トルクを求めるステップと、
前記自動変速機の変速比を検出し、この検出変速比と前記エンジンの出力トルクとに基づいて前記駆動輪の駆動トルクを求めるステップと、
前記車両の走行速度を検出し、この検出走行速度と前記駆動トルクとに基づいて前記車両が走行する路面勾配を求めるステップと、
運転者の加速意志を示す指標および前記路面勾配に基づいて目標エンジン回転数を設定するステップと、
前記エンジンの回転数が前記目標エンジン回転数となるように前記自動変速機の変速制御を行うステップとから構成され、
前記エンジンの燃料消費量を検出するステップが、
前記運転者の加速意志を示す指標に基づいて各エンジンシリンダに要求される燃料量を算出するとともに、これを前記エンジンの燃焼状態、エンジン冷却水温、吸気温度、大気圧に基づいて補正して前記エンジンの要求燃料量を求めるように構成され、
前記エンジンの出力トルクを求めるステップが、
燃料をインジェクターにより噴射したときに、直接エンジンシリンダに供給される割合、吸入されずに壁面に付着する割合、さらに壁面付着燃料の中で次回吸入時に前記エンジンシリンダに供給される割合に基づいて前記エンジンの要求燃料量を補正して、前記インジェクターから噴射される燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射量を前記インジェクターから噴射して前記エンジン駆動制御を行うように構成されており、前記燃料噴射量に基づいて前記エンジンの基本トルクを算出し、前記基本トルクから補機駆動ロスを補正して前記エンジンの出力トルクを求めるように構成されていることを特徴とする車両の走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの出力を自動変速機（特に、無段変速機構を有した自動変速機等）を用いて変速して駆動輪に伝達して走行駆動を行うようになった車両において、この車両の走行路面勾配を推定するとともにこの推定勾配を用いて車両の走行制御を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機、特に無段変速機構を有する自動変速機の変速制御は、エンジンの吸気負圧とエンジン回転速度とに基づいてエンジントルクを求め、このエンジントルクと車速とから走行状態を求め、この走行状態の下で運転者の加速意志を示す指標（例えば、エンジンスロットル開度や、アクセルペダル踏み込み量等）に対応した目標エンジン回転数が得られるように変速比の設定が行われるのが一般的である。また、無段変速機として、金属Ｖベルトを用いた変速機が良く知られているが、この無段変速機においては、駆動および従動プーリにおける一方のプーリ側圧をベルトのスリップが生じない程度に設定し、他方のプーリ側圧を所望の変速比が得られるように設定する制御が一般的に行われている。このような制御を行うものとしては、例えば、特開昭６０−２５６６６２号公報に開示の制御装置があり、この制御装置は特にエンジンのリーンバーン運転での変速制御を特徴としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように自動変速機、特に無段変速機の変速制御においては、エンジン出力すなわちエンジントルクおよび回転を正確に求めることが必要であるが、従来のようにエンジンの吸気負圧とエンジン回転に基づいてエンジントルクを算出するのではその算出精度があまり良くないという問題がある。例えば、エンジンの燃費向上を目的としてリーンバーン（希薄燃焼）運転を行うような場合に、吸気負圧とエンジン回転に基づいて算出されたエンジントルクは実際のエンジントルクより大きくなる。
【０００４】
このような不正確な算出エンジントルクに基づいてプーリ側圧制御や変速制御を行うと、かえって燃費が悪化するという問題がある。また、車両が勾配路面を走行しているときにはこの勾配に伴う走行抵抗を勘案して変速制御等を行う必要があるが、一般的に勾配推定はエンジントルクを算出して行うことが多く、このように算出エンジントルクが不正確であると、正確な勾配推定制御ができず、運転性能（ドライバビリティ）が悪化するという問題もある。
【０００５】
なお、勾配に伴う走行抵抗を勘案した変速制御は、勾配毎に異なる変速マップを設定しておき、実際の走行路面勾配に対応する変速マップを用いて変速制御を行うことにより対応している。このような変速制御を用いる場合に、自動変速機（ギヤ式の有段変速機）では、車速とスロットル開度に応じて変速段を設定しているため、変速マップが変更されてもこれに伴って変速段が変更されないかぎり、車速とスロットル開度が同じであればエンジン回転は変動しない。
【０００６】
しかしながら、無段変速機では車速とスロットル開度に対応した目標エンジン回転数を設定した変速マップが用いられるため、変速マップが変更されると車速とスロットルに対応した目標エンジン回転数が変化するため、車速とスロットル開度が同一でも変速制御がなされて目標エンジン回転数が変化する。このため、例えば、走行中に、走行路面勾配が登坂路側に大きく変化する場合、この勾配変化に対応して変速マップが変更され、車速とアクセル開度が変化しなくても目標エンジン回転は高くなり、エンジン回転が高くなる変速制御となる。このため、上記のように勾配推定が不正確であると、エンジン回転が不必要に高くなることがあり、燃費が悪化することがあるという問題がある。特に、リーンバーン運転のときには高スロットル開度で低いエンジン回転数で走行することが求められるが、勾配推定が不正確であると高スロットル開度でエンジン回転が上昇し、勾配推定を行わない場合に比べ、却って燃費が低下するという問題が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、車両の走行路面勾配を正確に推定するとともにこのように推定された路面勾配に基づいて適切な車両の走行制御（変速制御）を行う方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明に係る走行制御方法においては、エンジンの出力を自動変速機により変速して駆動輪に伝達して走行するようになった車両において、まずエンジンの燃料消費量を算出するステップと、算出された燃料消費量からエンジンの出力トルクを求めるステップと、自動変速機の変速比を検出するとともにこの検出変速比およびエンジン出力トルクに基づいて駆動輪の駆動トルクを求めるステップと、車両の走行速度と駆動トルクとに基づいて車両が走行する路面勾配を求めるステップと、運転者の加速意志を示す指標（例えば、エンジンスロットル開度や、アクセルペダル踏み込み量等）及びこのようにして求めた路面勾配とに基づいて目標エンジン回転数を設定するステップと、エンジンの回転数が目標エンジン回転数となるように自動変速機の変速制御を行うステップとから構成される。そして、前記エンジンの燃料消費量を検出するステップが、運転者の加速意志を示す指標に基づいて各エンジンシリンダに要求される燃料量を算出するとともに、これをエンジンの燃焼状態、エンジン冷却水温、吸気温度、大気圧に基づいて補正してエンジンの要求燃料量を求めるように構成され、前記エンジンの出力トルクを求めるステップが、燃料をインジェクターにより噴射したときに、直接エンジンシリンダに供給される割合、吸入されずに壁面に付着する割合、さらに壁面付着燃料の中で次回吸入時にエンジンシリンダに供給される割合に基づいてエンジンの要求燃料量を補正して、インジェクターから噴射される燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量をインジェクターから噴射してエンジン駆動制御を行うように構成されており、この燃料噴射量に基づいてエンジンの基本トルクを算出し、この基本トルクから補機駆動ロスを補正して前記エンジンの出力トルクを求めるように構成されている。
なお、無段変速機からなる自動変速機を搭載した車両において、この走行制御方法を適用するのが好ましい。
【０００９】
このような本発明に係る方法においては、エンジンの要求燃料消費量からインジェクターから噴射される燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量からエンジン出力トルクを算出しているため、燃焼状態の如何（例えば、通常燃焼であるか、希薄燃焼であるか）に拘わらず常に実際のエンジン出力トルクを正確に求めることができ、このような正確なエンジン出力を用いれば、車両の走行路面勾配も正確に推定することが可能である。さらに、このように正確に推定された走行路面勾配を用いれば、最適な変速制御が可能であり、良好な運転特性（ドライバビリティ）を確保することができる。
【００１０】
特に、無段変速機の変速制御を走行路面勾配毎に異なる変速マップを用いて行うような場合に、正確な勾配推定に基づいて常に最適な変速マップの選択が可能となり、エンジンの回転数が過度に高くなって燃費が悪化するようなおそれが無くなる。
【００１１】
また、エンジンの燃料消費量に基づいて一義的にエンジン出力トルクを正確に算出できるため、従来のようにエンジン吸気負圧とエンジン回転からエンジン出力トルクを推定する方法に比べて、エンジン出力トルクの演算処理プログラムが簡単になるという利点もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１および図２に本発明に係る変速制御方法による変速制御が行われるベルト式無段変速機の構成を示している。このベルト式無段変速機ＣＶＴは、入力軸１とカウンター軸２との間に配設された金属Ｖベルト機構１０と、入力軸１と駆動側可動プーリ１１との間に配設された遊星歯車式前後進切換機構２０と、カウンター軸２と出力部材（ディファレンシャル機構８など）との間に配設されたメインクラッチ５とから構成される。なお、本無段変速機ＣＶＴは車両用として用いられ、入力軸１はカップリング機構ＣＰを介してエンジンＥＮＧの出力軸に繋がり、ディファレンシャル機構８に伝達された動力は左右の駆動輪に伝達される。
【００１３】
金属Ｖベルト機構１０は、入力軸１上に配設された駆動側プーリ１１と、カウンター軸２上に配設された従動側プーリ１６と、両プーリ１１，１６間に巻き掛けられた金属Ｖベルト１５とからなる。
【００１４】
駆動側プーリ１１は、入力軸１上に回転自在に配設された固定プーリ半体１２と、この固定プーリ半体１２に対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半体１３とからなる。可動プーリ半体１３の側方には、固定プーリ半体１２に結合されたシリンダ壁１２ａにより囲まれて駆動側シリンダ室１４が形成されており、駆動側シリンダ室１４内に供給される油圧Ｐdrにより、可動プーリ半体１３を軸方向に移動させる側圧、すなわち、駆動側プーリの軸推力Ｑdrが発生される。
【００１５】
従動側プーリ１６は、カウンター軸２に固設された固定プーリ半体１７と、この固定プーリ半体１７に対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半体１８とからなる。可動プーリ半体１８の側方には、固定プーリ半体１７に結合されたシリンダ壁１７ａにより囲まれて従動側シリンダ室１９が形成されており、従動側シリンダ室１９内に供給される油圧Ｐdnにより、可動プーリ半体１８を軸方向に移動させる側圧、すなわち、従動側プーリの軸推力Ｑdnが発生される。
【００１６】
このため、上記両シリンダ室１４，１９への供給油圧Ｐdr，Ｐdnを適宜制御することにより、ベルト１５の滑りを発生することのない適切なプーリ側圧を設定するとともに両プーリ１１，１６のプーリ幅を変化させることができ、これにより、Ｖベルト１５の巻掛け半径を変化させて変速比ｉを無段階に変化させることができる。
【００１７】
遊星歯車式前後進切換機構２０はダブルピニオンタイプのプラネタリギヤ列を有し、そのサンギヤ２１は入力軸１に結合され、キャリア２２は固定プーリ半体１２に結合され、リングギヤ２３は後進ブレーキ２７により固定保持可能である。また、サンギヤ２１とリングギヤ２３とを連結可能な前進クラッチ２５を有し、この前進クラッチ２５が係合されると全ギヤ２１，２２，２３が入力軸１と一体に回転し、駆動側プーリ１１は入力軸１と同方向（前進方向）に駆動される。一方、後進ブレーキ２７が係合されると、リングギヤ２３が固定保持されるため、キャリア２２はサンギヤ２１とは逆の方向に駆動され、駆動側プーリ１１は入力軸１とは逆方向（後進方向）に駆動される。
【００１８】
メインクラッチ５は、カウンター軸２と出力側部材との間の動力伝達を制御するクラッチであり、係合時には両者間での動力伝達が可能となるとともに、係合力を制御することにより入力側と出力側との間のトルクの伝達容量（トルク容量）も制御できる。このため、メインクラッチ５が係合の時には、金属Ｖベルト機構１０により変速されたエンジン出力がギヤ６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを介してディファレンシャル機構８に伝達され、このディファレンシャル機構８により左右の車輪（図示せず）に分割されて伝達される。また、メインクラッチ５が解放されたときには、この動力伝達が行えず、変速機は中立状態となる。
【００１９】
変速制御装置は、駆動側および従動側シリンダ室１４，１９の供給油圧Ｐdr，Ｐdnを制御して駆動側および従動側プーリの軸推力Ｑdr，Ｑdnを制御し、ベルトスリップを発生させることなく必要最小限の軸推力を設定しつつ、適切な変速制御を行わせるものであり、その制御に本発明に係る方法を用いており、その内容について、以下に詳しく説明する。
【００２０】
この変速制御は、種々の運転条件を検出し、この検出運転条件に基づいて行われるが、この制御内容を図３に示している。この変速制御においては、まずエンジン出力トルクＥTQNTを算出する（ステップＳ１）が、この算出方法を図４に示している。ここでは、最初にエンジンの燃料噴射量Ｔoutを算出する（ステップＳ１１）が、この算出は次のようなステップを踏んで行われる。まず、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量もしくはエンジンスロットル開度（運転者の加速意志を示す指標）に基づいて各エンジンシリンダに要求される燃料量を求める。但し、このとき、エンジンの燃焼状態（通常燃焼での運転か、希薄燃焼での運転か）、エンジン冷却水温、吸気温度、大気圧等に応じて、要求燃料量は変動するため、これらに対応する補正を行って要求燃料量が算出される。このようにして算出した要求燃料量を、インジェクターから噴射した燃料の中で直接シリンダに供給する割合、壁面に付着する燃料の割合、壁面付着燃料の中で次回の吸入時にシリンダに供給される割合等に基づいて、種々の補正を行って上記燃料噴射量Ｔoutを算出する。
【００２１】
ここで、エンジンの燃料噴射量Ｔoutに対して出力されるエンジン基本トルクＥTQGRは、図５に示すように燃料噴射量Ｔoutに対して一義的に決まる。このため、上記のようにしてエンジンの燃料噴射量Ｔoutが算出できると、図５の関係からエンジン基本トルクＥTQGRが求まる（ステップＳ１２）。但し、このエンジン基本トルクＥTQGRはエンジン内部での機械的なロスや、オルタネータ、エアコンディショナー等のような補機駆動ロスが含まれていないため、これらを補正する処理を行って、実際にエンジン出力軸から得られるエンジン出力トルクＥTQNT（ネットトルク）を算出する（ステップＳ１３）。
【００２２】
以上のようにして、ステップＳ１においてエンジン出力トルクＥTQNTが求まると、次にステップＳ２に進み、このエンジン出力トルクＥTQNTが車輪に伝達されて得られる車輪の駆動力ＦWLを算出する。この算出方法を図６に示しており、まず、変速機の作動制御用に用いられる油圧を得るためのオイルポンプの駆動負荷を前記エンジン出力トルクＥTQNTから取り除く補正を行う（ステップＳ２１）。この補正後のトルクが無段変速機ＣＶＴ、終減速機８、ドライブシャフト等を介して車輪に伝達されるため、まず、これら動力伝達系における伝達効率に基づく補正を行う（ステップＳ２２）。そして、無段変速機ＣＶＴの変速比ｉを検出し、この変速比ｉおよび終減速機の減速比、すなわち、動力伝達系の減速比（レシオ）を用いて換算して駆動輪の駆動トルクを算出し、さらに、駆動輪の径に基づいて駆動輪の駆動力ＦWLを算出する（ステップＳ２３）。
【００２３】
次に、このようにして算出された駆動輪の駆動力ＦWLに基づいて車両が現在走行している路面勾配を推定する（ステップＳ３）。この推定方法を図７に示しており、最初に車両の走行抵抗ＲVHを算出する（ステップＳ３１）。走行抵抗ＲVHは、車輪の転がり抵抗ＲRDと、空気抵抗ＲARと、加速抵抗ＲACと、イナーシャ抵抗ＲINとの合計として算出できる。なお、転がり抵抗ＲRDおよび空気抵抗ＲARは車速に対応するため車速Ｖを検出して求めることができる。一方、加速抵抗ＲACおよびイナーシャ抵抗ＲINは、車両が加速されるときにそれぞれ発生する車両側の抵抗および動力伝達系の慣性抵抗であり、車両の実際の加速度ＧAC（すなわち、車速Ｖの変化率）を検出して求めることができる。
【００２４】
以上のようにして駆動力ＦWLと走行抵抗ＲVHが求まると、両者の差（ＦWL−ＲVH）が車両を加速する力として作用するため、車両が平坦路を走行していると仮定した場合の理論加速度ＧTHが算出できる（ステップＳ３２）。そして、この理論加速度ＧTHと実際の加速度ＧACとを比較すれば、現在の車両が走行している路面勾配ＳＬRDを算出することができる（ステップＳ３３）。
【００２５】
一方、制御システム内には、予め勾配に応じて変速制御用の目標エンジン回転数マップが複数用意されている。このような複数のマップの一つを図９に示しており、この図から分かるように、横軸に車速Ｖを表し、縦軸に目標エンジン回転数Ｎeoを表すグラフに、エンジンスロットル開度θTH毎に所望の目標エンジン回転数を示す線を示している。このため、現在の車速Ｖと現在のエンジンスロットル開度θTHとを検出すれば、これに対応する目標エンジン回転数Ｎeoを求めることができる。なお、図９は、路面勾配が軽度の登坂路の場合の所望の目標エンジン回転数を得るためのマップであり、本システムにおいては、これ以外に、中程度の登坂路、重度の登坂路、軽度の降坂路、中程度の降坂路、重度の降坂路についてそれぞれ、路面勾配に応じて所望の目標エンジン回転数が設定されたマップを有している。
【００２６】
このため、ステップＳ３において路面勾配ＳＬRDが推定されると、このマップを用いた目標エンジン回転数Ｎeoの検索が行われる（ステップＳ４）。この内容を図８に示しており、まず、ステップＳ３において推定された路面勾配ＳＬRDに対応するマップを選択し（ステップＳ４１）、現在のエンジンスロットル開度θTHおよび車速Ｖを検出し（ステップＳ４２）、このエンジンスロットル開度θTHおよび車速Ｖに対応する目標エンジン回転数Ｎeoを選択したマップから読み取る（ステップＳ４３）。
【００２７】
このようにして目標エンジン回転数Ｎeoが求まると、現在のエンジン回転数Ｎeaを目標エンジン回転数Ｎoeに一致させるように無段変速機ＣＶＴの変速制御が行われる。具体的には、無段変速機ＣＶＴの駆動側および従動側シリンダ室１４，１９の供給油圧（プーリ側圧）ＰdrおよびＰdnを制御してこの変速制御が行われる（ステップＳ５）。このプーリ側圧制御内容を図１０に示しており、まず、ステップＳ１において算出されたエンジン出力トルクＥTQNTと、無段変速機の変速比ｉとから、このエンジン出力トルクＥTQNTをベルトの滑り無しにスムーズに伝達するために要求されるプーリ必要側圧Ｐnecを算出する（ステップＳ５１）。さらに、目標エンジン回転数Ｎeoを得る変速制御を行うために必要な変速用プーリ側圧Ｐshtを算出する（ステップＳ５２）。この変速用プーリ側圧Ｐshtはプーリ必要側圧Ｐnecに対して設定されるもので、これにより変速速度が決まる。
【００２８】
このようにしてプーリ必要側圧Ｐnecおよび変速用プーリ側圧Ｐshtが求まると、変速方向を勘案してこれらを駆動側および従動側シリンダ室１４，１９内のプーリ側圧がこのように求まった側圧となるように、油圧バルブによるプーリ側圧制御が行われる。この結果、所望の変速が行われる。
【００２９】
以上においては、金属Ｖベルト式の無段変速機を用いた場合について説明したが、本発明は無段変速機の形式に限定されるものではなく、さらに、多段の変速段を有した自動変速機に適用することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エンジンの燃料消費量からエンジン出力トルクを算出するため、燃焼状態の如何（例えば、通常燃焼であるか、希薄燃焼であるか）に拘わらず常に実際のエンジン出力トルクを正確に求めることができ、このような正確なエンジン出力を用いて、車両の走行路面勾配を正確に推定することができる。そして、このように正確に推定された走行路面勾配を用いれば、自動変速機の最適な変速制御が可能であり、良好な運転特性（ドライバビリティ）を確保することができる。なお、無段変速機の変速制御を走行路面勾配毎に異なる変速マップを用いて行うような場合に、正確な勾配推定に基づいて常に最適な変速マップの選択が可能となり、エンジンの回転数が過度に高くなって燃費が悪化するようなおそれが無くなる。また、エンジンの燃料消費量に基づいて一義的にエンジン出力トルクを正確に算出できるため、従来のようにエンジン吸気負圧とエンジン回転からエンジン出力トルクを推定する方法に比べて、エンジン出力トルクの演算処理プログラムが簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される無段変速機の構成を示す断面図である。
【図２】この無段変速機の動力伝達系を示す概略図である。
【図３】この無段変速機の変速制御内容を示すフローチャートである。
【図４】この変速制御におけるエンジン出力トルク算出内容を示すフローチャートである。
【図５】エンジンの燃料噴射量とエンジン出力トルクとの関係を示すグラフである。
【図６】上記変速制御における駆動力算出内容を示すフローチャートである。
【図７】上記変速制御における路面勾配推定内容を示すフローチャートである。
【図８】この変速制御における目標エンジン回転数のマップ検索内容を示すフローチャートである。
【図９】目標エンジン回転数と、車速と、エンジンスロットル開度との関係を示すグラフである。
【図１０】上記変速制御におけるプーリ側圧制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＣＶＴ  無段変速機
ＥＮＧ  エンジン
【図１】
0004195741.tif 000002
【図２】
0004195741.tif 000003
【図３】
0004195741.tif 000004
【図４】
0004195741.tif 000005
【図５】
0004195741.tif 000006
【図６】
0004195741.tif 000007
【図７】
0004195741.tif 000008
【図８】
0004195741.tif 000009
【図１０】
0004195741.tif 000010
【図９】
0004195741.tif 000011