JP4018786B2 - 車両用駆動力制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両用駆動力制御装置に関し、より具体的には搭載された内燃機関および自動変速機を統合制御し、よって燃費（燃料消費）性能を最良にするようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用駆動力制御装置としては、特開平６−２９４４６４号公報記載の技術が知られている。この従来技術にあっては、自動変速機（ＣＶＴ）の出力（被駆動）回転数（即ち、車速に比例した値）とアクセル開度から、最適な燃費性能となるように予め設定された特性（マップ）を検索し（あるいは演算し）、ＣＶＴの出力（被駆動）トルク目標値が算出される。
【０００３】
また、検索されたＣＶＴの出力（被駆動）トルク目標値をトルク伝達比で除算し、ＣＶＴの入力トルク目標値、即ち、機関出力（トルク）の目標値が算出される。次いで、算出された機関出力（トルク）目標値と機関回転数とから別のマップを検索して目標燃料噴射量が演算され、さらに演算された目標燃料噴射量と機関回転数とから第３のマップを検索してスロットル開度の目標値が設定され、アクチュエータを介してスロットルバルブが目標値に制御される。
【０００４】
また、特開昭６１−１１９８５６（特公平５−２６２２６３）号公報も、アクセル開度と車速とから所定のマップを検索して目標（基本）駆動トルクを求めてアクセル開度変化などから補正し、補正された目標駆動トルクに基づいて変速比と燃料噴射量（補正値）を決定し、よって燃費性能を向上させる技術を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、燃費性能の向上などを意図して、排気ガスの一部を吸気系に循環させるＥＧＲ運転、あるいは理論空燃比よりリーン側の空燃比に制御するリーンバーン運転など、さまざまな運転方式あるいは運転特性が提案されているが、上記した従来技術において、運転方式を、例えば理論空燃比運転からリーンバーン運転に変更すると、同一の目標駆動トルクに対して最良となる機関トルクと変速比の組み合わせは、必ずしも同一ではない。
【０００６】
しかしながら、上記した従来技術においては、機関を常に最良の燃費性能が得られる運転方式で制御することを前提とし、１つの目標駆動トルク（駆動力）に対して目標変速比を一義的に決定していた。そのため、運転方式が変更されると、必ずしも所期の燃費性能を得ることができなかった。
【０００７】
即ち、運転状況、例えば暖機中、学習制御中、あるいは機関外の環境変化などによっては、所期の運転方式で機関を制御できない場合も生じ得る。また、エミッション対策から、制御が制限される場合も生じ得る。
【０００８】
いずれにしても、従来技術においては、機関の実際の運転状態あるいは作動状態に即応して変速比が決定されておらず、従って、機関の実際のあらゆる運転状態あるいは作動状態において常に燃費性能を最良にすることができなかった。
【０００９】
この発明の目的は上記した従来技術の欠点を解消することにあり、機関の実際の運転状態あるいは作動状態に即応して機関と自動変速機とを統合的に制御し、よって、機関の運転方式にかかわらず、常に燃費性能を最良にするようにした車両用駆動力制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は請求項１項に示す如く、自動変速機と内燃機関を搭載してなる車両用駆動力制御装置において、少なくともアクセル開度、車速を含む前記車両の運転状態と、少なくとも機関暖機状態、機関回転数、機関負荷を含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、少なくとも前記検出されたアクセル開度および車速に基づき、前記車両が出力すべき目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段、前記検出された運転状態に基づいて前記内燃機関の作動状態を表す機関作動状態信号を出力する機関作動状態信号出力手段、前記演算された車両が出力すべき目標駆動力と前記検出された車速と前記出力された機関作動状態信号に基づき、設定された複数種の運転方式のうち、燃料消費量が最小となる運転方式に切り換える運転方式切換手段、前記演算された目標駆動力に基づき、前記切り換えられた運転方式に従って前記内燃機関の目標出力および前記自動変速機の制御値を演算する出力演算手段、前記演算された目標出力に基づいて前記内燃機関の出力を制御するアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段、および、前記演算された制御値に基づいて前記自動変速機の変速比を制御する変速制御手段を備える如く構成した。
【００１１】
これによって、車両および機関の実際の運転状態あるいは作動状態に即応して機関と自動変速機とを統合的に制御、より具体的には内燃機関の目標出力および自動変速機の変速比を求めることができ、よって、機関の運転方式にかかわらず、常に燃費性能を最良にすることができる。
【００１２】
請求項２項にあっては、前記設定された複数種の運転方式が、少なくとも、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御する運転方式と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリーン側の空燃比に制御する運転方式と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御しつつ排気ガスの一部を吸気系に循環させるＥＧＲ運転方式とを含む如く構成した。これによって、暖機時あるいは冷間時を含む、内燃機関のあらゆる運転状態において最適な運転方式に切り換えることができ、よって、それぞれの運転方式に即応した最適な変速比に統合的に制御することができ、常に燃費性能を最良にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１はこの発明に係る車両用駆動力制御装置を全体的に示す概略図である。図示の形態の場合、自動変速機としてベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）を備える。
【００１５】
図において符号１０は内燃機関（以下「エンジン」という）、より詳しくはその本体を示し、エンジン１０に接続された吸気管１２にはスロットルバルブ１４が配置される。スロットルバルブ１４は、車両運転席（図示せず）床面に配置されたアクセルペダル１６とは切り離され、パルスモータ１８に接続され、その出力で開閉される。尚、エンジン１０には、ＥＧＲ（排気循環）機構（図示せず）が設けられる。
【００１６】
エンジン１０の出力軸（クランク軸）２０は、ベルト式無段変速機２４（ＣＶＴ。以下「トランスミッション」という）に接続される。より具体的には、エンジン１０の出力軸２０は、デュアルマスフライホィール２６を介してトランスミッション２４の入力軸２８に接続される。
【００１７】
トランスミッション２４は、入力軸２８とカウンタ軸３０との間に配設された金属Ｖベルト機構３２と、入力軸２８とドライブ側可動プーリ３４との間に配設された遊星歯車式前後進切換機構３６と、カウンタ軸３０とディファレンシャル機構４０との間に配設された発進クラッチ４２とから構成される。ディファレンシャル機構４０に伝達された動力は、ドライブ軸（図示せず）を介して左右の駆動輪（図示せず）に伝達される。
【００１８】
金属Ｖベルト機構３２は、入力軸２８上に配設されたドライブ側可動プーリ３４と、カウンタ軸３０上に配設されたドリブン側可動プーリ４６と、両プーリ間に巻掛けられた金属Ｖベルト４８とからなる。ドライブ側可動プーリ３４は、入力軸２８上に配置された固定プーリ半体５０と、この固定プーリ半体５０に対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半体５２とからなる。
【００１９】
可動プーリ半体５２の側方には、固定プーリ半体に結合されたシリンダ壁５０ａにより囲まれてドライブ側シリンダ室５４が形成されており、ドライブ側シリンダ室内５４に油路５４ａを介して供給される油圧により可動プーリ半体５２を軸方向に移動させる側圧が発生する。
【００２０】
ドリブン側可動プーリ４６は、カウンタ軸３０に配置された固定プーリ半体５６と、この固定プーリ半体５６に対して軸方向に相対移動可能な可動プーリ半体５８とからなる。可動プーリ半体５８の側方には固定プーリ半体５６に結合されたシリンダ壁５６ａにより囲まれてドリブン側シリンダ室６０が形成され、ドリブン側シリンダ室内６０に油路６０ａを介して供給される油圧により可動プーリ半体５８を軸方向に移動させる側圧が発生する。
【００２１】
上記ドライブ側シリンダ室５４およびドリブン側シリンダ室６０に供給するプーリ制御油圧を決定するレギュレータバルブ群６４と、各シリンダ室５４，６０へのプーリ制御油圧を供給する変速制御バルブ群６６とが設けられ、それらによってＶベルト４８の滑りが発生することがない適切なプーリ側圧が設定されると共に、両プーリ３４，４６のプーリ幅を変化させ、Ｖベルト４８の巻掛け半径を変化させて変速比を無段階に変化させる。
【００２２】
遊星歯車式前後進切換機構３６は、入力軸に結合されたサンギヤ６８と、固定プーリ半体５０に結合されたキャリア７０と、後進用ブレーキ７２により固定保持可能なリングギヤ７４と、サンギヤ６８とキャリア７０とを連結可能な前進用クラッチ７６とからなる。
【００２３】
前進用クラッチ７６が係合されると、全ギヤが入力軸２８と一体に回転し、ドライブ側プーリ３４は入力軸２８と同方向（前進方向）に駆動される。後進用ブレーキ７２が係合されると、リングギヤ７４が固定保持されるためキャリア７０はサンギヤ６８とは逆方向に駆動され、ドライブ側プーリ３４は入力軸２８とは逆方向（後進方向）に駆動される。また、前進用クラッチ７６及び後進用ブレーキ７２が共に解放されると、この前後進切換機構３６を介しての動力伝達が断たれ、エンジン１０とドライブ側駆動プーリ３４との間の動力伝達が行われなくなる。
【００２４】
発進クラッチ４２はカウンタ軸３０とディファレンシャル機構４０との間の動力伝達をオン（係合）・オフ（解放）制御するクラッチであり、これがオン（係合）すると、金属Ｖベルト機構３２により変速された機関出力が、ギヤ７８，８０，８２，８４を介してディファレンシャル機構４０により左右の車輪（図示せず）に分割されて伝達される。発進クラッチ４２がオフ（解放）のとき、トランスミッションは中立状態となる。
【００２５】
発進クラッチ４２の作動制御はクラッチコントロールバルブ８８により行われると共に、前後進切換機構３６の後進用ブレーキ７２と前進用クラッチ７６の作動制御は、図示しないマニュアルシフトレバーの操作に応じてマニュアルシフトバルブ９０により行われる。
【００２６】
これらバルブ群の制御は、マイクロコンピュータよりなるトランスミッション制御部１００からの制御信号に基づいて行われる。
【００２７】
ここで、エンジン１０ののカム軸（図示せず）付近などの適宜位置にはクランク角センサ１０２が設けられ、クランク角度（それをカウントして機関回転数ＮＥが算出される）に比例した信号を出力する。また、吸気管１２においてスロットルバルブ１４下流の適宜位置には絶対圧センサ１０４が設けられ、吸気管内絶対圧（エンジン負荷）ＰＢＡに比例した信号Ｐを出力すると共に、シリンダブロック（図示せず）の適宜位置には水温センサ１０６が設けられ、機関冷却水温ＴＷに比例した信号を出力する。
【００２８】
また、スロットルバルブ１４の付近にはスロットル開度センサ１０８が設けられ、スロットル開度θＴＨに比例した信号を出力すると共に、アクセルペダル１６の付近にはアクセル開度センサ１１０が設けられ、運転者の踏み込んだアクセル開度ＡＣＣに比例した信号を出力する。
【００２９】
トランスミッション２４において、入力軸２８の付近には回転数センサ１１４が設けられ、入力軸２８の回転数ＮＤＲに比例した信号を出力すると共に、ドリブン側プーリ４６の付近には回転数センサ１１６が設けられ、ドリブン側プーリ４６の回転数、即ち、発進クラッチ４２の入力軸（カウンタ軸３０）の回転数ＮＤＮに比例した信号を出力する。また、ギヤ７８の付近には回転数センサ１１８が設けられ、ギヤ７８の回転数、即ち、発進クラッチ４２の出力軸の回転数ＮＯＵＴに比例した信号を出力する。
【００３０】
更に、ディファレンシャル機構４０に連結されたドライブ軸（図示せず）の付近には車速センサ１２２が設けられ、車速ＶＬＶＨに比例した信号を出力する。また、運転席床面のシフトレバー（図示せず）の付近にはシフトレバーポジションスイッチ１２４が設けられ、運転者によって選択されたレンジ位置（Ｄ，Ｎ，Ｐ，．．など）に比例した信号を出力する。
【００３１】
前記した如く、この装置は、トランスミッション制御部１００を備えると共に、同様にマイクロコンピュータよりなるエンジン制御部２００を備える。前記したセンサ群のうち、クランク角センサ１０２、絶対圧センサ１０４、水温センサ１０６、スロットル開度センサ１０８の出力は、それら制御部１００，２００に入力される。
【００３２】
また、この装置は、同様にマイクロコンピュータよりなる統合制御部３００を備え、前記したセンサ群のうち、アクセル開度センサ１１０、車速センサ１２２の出力は、統合制御部３００に入力される。
【００３３】
図２は、統合制御部３００の構成を機能的に示す説明ブロック図である。
【００３４】
統合制御部３００は、目標負荷（駆動力）決定部３００ａ、エンジン運転方式切換判断部３００ｂ、および目標エンジントルク・目標変速比演算部３００ｃを備える。目標負荷（駆動力）決定部３００ａはアクセル開度センサ１１０、車速センサ１２２の出力ＡＣＣ，ＶＬＶＨを入力し、検出されたアクセル開度ＡＣＣおよび車速ＶＬＶＨに基づいて後述の如く所定の特性（マップ）に従って車両が出力すべき目標負荷、より具体的には目標駆動力ＦＣＭＤを演算する。
【００３５】
エンジン運転方式切換判断部３００ｂは、車速ＶＬＶＨ、目標駆動力ＦＣＭＤ（ＦＣＭＤＲＥＧ）および後述のエンジン制御部からのエンジン運転選択肢信号（機関作動状態信号）に基づき、エンジン運転方式切換判断を行い、エンジン運転方式指令値をエンジン制御部２００と目標エンジントルク・目標変速比演算部３００ｃに送る。
【００３６】
目標エンジントルク・目標変速比演算部３００ｃでは、エンジン運転方式指令値に基づいて複数種用意されたマップ（運転特性）の中の対応するエンジン運転方式に応じたマップを用い、目標エンジントルク、より具体的には目標スロットル開度ＴＨＣＭＤを決定し、スロットル制御部４００に送る。スロットル制御部４００は、目標スロットル開度ＴＨＣＭＤに従ってパルスモータ１８の制御値を決定し、駆動する。これによって、エンジンが所望のトルクに制御される。
【００３７】
また、目標エンジントルク・目標変速比演算部３００ｃでは、エンジン運転方式指令値に基づいて複数種用意されたマップ（運転特性）の中の対応するマップを用い、目標変速比、より具体的には目標ＮＤＲ（ＮＤＲＣＭＤ）、即ち、前記した入力回転数ＮＤＲの目標値を決定し、トランスミッション制御部１００に送る。
【００３８】
トランスミッション制御部１００は、目標ＮＤＲとなるように、前記した如く、可動プーリ３４，４６を駆動し、変速比を制御する。ここで、目標ＮＤＲは、トランスミッション２４のドライブ側可動プーリ３４の目標回転数であり、車速ＶＬＶＨに対して目標ＮＤＲを定義することで、変速比が一義的に決定され、制御される。
【００３９】
目標エンジントルク・目標変速比演算部でそれぞれ複数種用意されたマップ（運転特性）は、運転方式別に、リーンバーン（希薄燃焼）運転、理論空燃比（ストイキオメトリック）でのＥＧＲ運転、理論空燃比でのＥＧＲなしの運転、および高負荷全開運転の４種からなる。燃料消費量は当然ながら、上記の順で増加する。それらマップは、燃費性能が最良となるように、車速と目標駆動力ＦＣＭＤに応じ、スロットル開度と変速比（レシオ）、より正確には、スロットル開度と変速比（レシオ）の組み合わせが予め実験により求めて設定される。
【００４０】
次いで、この装置の動作を説明する。
【００４１】
図３はその動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムは統合制御部３００が行う動作であり、所定時間、例えば２０ｍｓｅｃごとに実行される。
【００４２】
先ず、Ｓ１０において入力情報処理を行う。
【００４３】
図４はその処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００４４】
以下説明すると、Ｓ１００において車速センサ１２２の検出した車速ＶＬＶＨを読み込み、Ｓ１０２に進んでアクセル開度センサ１１０の検出したアクセル開度ＡＣＣを読み込み、Ｓ１０４に進んでエンジン制御部２００から送られた選択肢信号を読み込む。
【００４５】
エンジン制御部２００は、エンジン１０の暖機状態を示す機関冷却水温ＴＷ、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷ＰＢＡなどの運転状態を示すパラメータから、ＥＧＲ導入（運転）が可能か、リーンバーン運転が可能かなどを判断し、選択肢信号としてエンジン運転方式切換判断部３００ｂに送る。
【００４６】
具体的には、選択肢信号はフラグＦＬＧ．ＳＬＢＯＫ（リーンバーン運転）、ＦＬＧ．ＥＧＲＯＫ（ＥＧＲ運転）およびＦＬＧ．ＰＢＷＯＴＳＴＢ（全開増量運転待機）からなり、エンジン運転方式切換判断部３００ｂはそれらのビットを参照することで受信する。それらのビットが１にセットされているときは、リーンバーン運転、ＥＧＲ運転が可能、もしくは全開増量運転待機中であることを示し、０にリセットされるときは、然らざる場合を示す。
【００４７】
図３に戻ると、次いでＳ１２に進み、目標駆動力ＦＣＭＤを算出する。
【００４８】
図５はその作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００４９】
以下説明すると、Ｓ２００において車速ＶＬＶＨを読み込み、Ｓ２０２に進んでアクセル開度ＡＣＣを読み込み、Ｓ２０４に進み、読み込んだ値から図６に示すマップ（特性）を検索して目標駆動力ＦＣＭＤを決定する。
【００５０】
図７はその作業をより詳細に示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００５１】
また、図８は図７の作業を説明する説明ブロック図である。目標負荷（駆動力）決定部３００ａは、図示の如く、定常駆動力演算部Ａおよび動特性演算部Ｂとから構成される。
【００５２】
以下説明すると、Ｓ３００において読み込んだ車速ＶＬＶＨとアクセル開度ＡＣＣから、図８にその特性を示す全開駆動力マップ、全閉駆動力マップ、およびパーシャル駆動力比率マップを検索し、全開駆動力ＦＣＭＤＷＯＴ〔ｋｇｆ〕、全閉駆動力ＦＣＭＤＯＦＦ〔ｋｇｆ〕、およびパーシャル駆動力比率（目標駆動力正規化値）ＦＲＥＧＭＡＰ〔％〕を検索する。
【００５３】
全開駆動力マップおよび全閉駆動力マップは、車速ＶＬＶＨに対して実現し得る最大駆動力ＦＣＭＤＷＯＴおよび最小駆動力ＦＣＭＤＯＦＦを規定する。パーシャル駆動力比率（目標駆動力正規化値）マップは、最大、最小駆動力の間で正規化された、車速ＶＬＶＨにおけるアクセル開度ＡＣＣに対する駆動力の比率を規定する。
【００５４】
また、アクセルペダルの踏み込み速度が大きいとき、即ち、アクセル開度変化ΔＡＣＣ（アクセル開度ＡＣＣの１階差分値）が所定値より大きいときは、運転者が瞬間的により大きな駆動力を欲しているものと判断し、アクセル開度変化ΔＡＣＣから、キックダウン動作に相当するキックダウン時比率加算量ＤＦＲＥＫＤ１を検索する。
【００５５】
次いでＳ３０２に進み、全開駆動力ＦＣＭＤＷＯＴから全閉駆動力ＦＣＭＤＯＦＦを減算して差ＦＣＭＤＳＰＡＮを算出し、Ｓ３０４に進み、求めた差に、パーシャル駆動力比率ＦＲＥＧＭＡＰとキックダウン時比率加算量ＤＦＲＥＫＤ１の和を乗じ、その積に全閉駆動力ＦＣＭＤＯＦＦを加算し、定常時目標駆動力ＦＣＭＤＭＡＰを求める。
【００５６】
次いでＳ３０６に進み、求めた値ＦＣＭＤＭＡＰからＦＣＭＤ(k-1) 、即ち、ＦＣＭＤの前回値を減算して差ＳＦＣＭＤを求める。ここで、(k-1) はＺ変換（離散系）での前回のサンプル時刻を示し、より具体的には図３プログラムの前回実行時の値を示す。尚、図示の簡略化のため、今回値に(k) を付すのを省略した。
【００５７】
次いでＳ３０８に進み、求めた差ＳＦＣＭＤから図８にその特性を示す動特性設定マップを検索して値ＤＦＣＭＤＴＭＰを求める。動特性設定マップは、前回の目標駆動力ＦＣＭＤ(k-1) と今回の目標駆動力ＦＣＭＤの偏差ＳＦＣＭＤに対する目標駆動力応答調整項マップ値ＤＦＣＭＤＴＭＰを規定する。
【００５８】
次いでＳ３１０に進み、車速ＶＬＶＨから図８にその特性を示す過渡応答調整マップを検索して値ＫＤＦＣＭＤを求める。過渡応答調整マップは、車速に対する目標駆動力応答調整項ＤＦＣＭＤＴＭＰの補正係数ＫＤＦＣＭＤを規定する。次いでＳ３１２に進んで求めた値ＤＦＣＭＤＴＭＰとＫＤＦＣＭＤを乗じて目標駆動力応答調整項ＤＦＣＭＤを算出する。
【００５９】
次いでＳ３１４に進んで検出アクセル開度ＡＣＣが所定値ＡＰＤＥＧＯＦＦ（全閉判断値）を超えるか、換言すればアクセル開度が実質的に全閉ではないか否か判断し、肯定されて全閉ではないと判断されるときはＳ３１６に進み、ＦＣＭＤＭＡＰとＤＦＣＭＤの和、即ち、動特性調整後の値を目標駆動力ＦＣＭＤとすると共に、否定されて全閉と判断されるときはＳ３１８に進み、ＦＣＭＤＭＡＰ、即ち、動特性調整前の値を目標駆動力ＦＣＭＤとする。
【００６０】
次いでＳ３２０に進み、動特性調整後の目標駆動力ＦＣＭＤを、ＦＣＭＤＯＦＦとＦＣＭＤＳＰＡＮを用いて正規化した量ＦＣＭＤＲＥＧ（％）に加工し、プログラムを終了する。
【００６１】
上記について説明すると、駆動力特性を車速とアクセル開度に対してマップ化するとき、目標駆動力を正規化して行ったのは、車両が実現し得る最大駆動力が、低車速で高く、高車速で低いという特性を有するため、実駆動力でマップを定義すると、マップの格子点を最大駆動力を基準として設定すれば、最小駆動力側で検索分解能が粗くなってしまう。このため、全体を正規化して表した。これによって、どの車速でもアクセル開度に合わせて出力分解能を同じにすることができる。
【００６２】
また、目標駆動力算出ブロックを、図８に示す如く、定常駆動力演算部Ａと動特性演算部Ｂに分離して構成したのは、以下の理由による。
【００６３】
即ち、目標駆動力の変化速度が大き過ぎると、エンジントルク応答、トランスミッションの変速スピードが要求に追従することができず、設定した特性の要求を満足できない場合がある。その場合、目標駆動力に対して実際の駆動力を求め、エンジントルク補正によりフィードバック制御することも考えられるが、構成が複雑となる。
【００６４】
また、その場合、予め設定したエンジントルクと変速比（レシオ）の関係をずらすことになり、燃費最良の運転点からずれることになってしまう。また、実際、運転者も急激なステップ状の駆動力変化を求めていず、定常状態での要求出力に徐々に応答させていく方が運転者の要求にマッチし、ドライバビリティも良い。
【００６５】
そこで、図８に示す如く、定常駆動力演算部Ａと動特性演算部Ｂに分離構成し、要求（目標）駆動力のうち、あるアクセル開度と車速で定常特性として実現したい分を前者により演算すると共に、その駆動までどのように応答させるかを定義する過渡特性分を後者により演算し、目標駆動力の変化速度を制限するようにした。
【００６６】
即ち、動特性演算部では、エンジンとトランスミッションの応答性を考慮し、駆動力の動特性を満足するように、定常駆動力演算部で求めた定常駆動力を補正して目標駆動力を算出する。この構成により、ドライバビリティを良好に保ちつつ、常に燃費最良のエンジントルクと変速比（レシオ）の組み合わせに追従制御することができる。
【００６７】
また、アクセル開度が全閉のときは、目標駆動力を定常特性分のみとすることで、減速意図を迅速に捉えることが可能となり、アクセル開度が全閉ではないときは車速に応じて過渡応答特性を調整することで、簡易な構成でありながら、車両の駆動力特性を自由に設定することができる。
【００６８】
図３に戻ると、続いてＳ１４に進み、エンジン運転方式を決定する。
【００６９】
これは、前記したエンジン制御部２００から送られる運転方式選択肢信号、即ち、フラグＦＬＧ．ＥＧＲＯＫやＦＬＧ．ＳＬＢＯＫなどのビットに基づき、この選択肢の中から燃費性能が最良の運転方式を選択することで行う。より具体的には、求めた目標駆動力ＦＣＭＤと車速ＶＬＶＨに基づいて図９に示すように設定された領域マップ（特性）を検索して行う。
【００７０】
このように、エンジン制御部２００から送られた、その時点で可能な運転方式の選択肢の中から、最も燃費性能の良い運転方式を、図９に示す如く、目標駆動力と車速といった車両負荷から決定する。
【００７１】
尚、燃費性能の良い運転方式は、リーンバーン運転と理論空燃比ＥＧＲ運転を比較すると、図１０に示すように、同一車速、同一駆動力でみるとき、リーンバーンでローレシオ（変速比大）の場合である。しかし、状況によっては、図１１に示すように、理論空燃比でＯＤ端のハイレシオ（変速比小）で運転する方が、燃費性能が勝る場合がある。従って、予め車速と駆動力の各組み合わせにおいて燃費性能が最良、即ち、最小となる運転方式を求めておき、図９に示すようにマップ化しておく。
【００７２】
図１２はそのエンジン運転方式決定作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００７３】
以下説明すると、Ｓ４００において車速と目標駆動力とから、予め設定した全開増量回避運転リセット領域に入ったか否か判断する。図１３は、その領域の説明図である。
【００７４】
全開増量回避運転リセット領域とは、車速と目標駆動力が所定の範囲内にあるときは、エンジントルクが、全開増量運転を行う領域のトルクで運転を行わなくても、他の運転方式、即ち、前記したリーンバーン運転、理論空燃比でのＥＧＲ運転、理論空燃比でのＥＧＲ制御なしの運転で駆動力を実現できる領域であり、この駆動力内では敢えて全開増量回避を行わなくても良いので、リセット信号を作成する。
【００７５】
従って、Ｓ４００で否定されるときはＳ４０２に進んで上記した全開増量回避運転方式を選択すると共に、全開増量回避リセットフラグのビットを０にリセットする。他方、肯定されるときはＳ４０４に進んでそのフラグのビットを１にセットする。
【００７６】
次いでＳ４０６に進み、フラグＦＬＧ．ＰＢＷＯＴＳＴＢ（全開増量運転待機中）のビットが１にセットされているか否か判断し、即ち、全開増量運転待機中か否か判断する。
【００７７】
このフラグのビットが１にセットされていることは、前記したように、全開増量運転待機中、より具体的にはエンジン保護のため、目標空燃比リッチ化運転モードにまもなく入る状態であることを示す。Ｓ４０６で肯定されるときはＳ４０８に進み、運転方式を全開増量回避運転、より詳しくは全開増量を回避するような変速比に設定する運転モードとする。
【００７８】
これについて説明すると、高負荷時には、一般に、高温の排気ガスから排気浄化装置を保護するために、理論空燃比よりも燃料噴射量を増加して排気温度を低下させているが、このことは他方では燃費性能およびエミッション性能を悪化させる。その意図から、この装置にあっては、運転者が高出力（負荷）を要求した場合でも、可能な限り、全開増量運転を回避するようにした。
【００７９】
他方、Ｓ４０６で否定されるときはＳ４１０に進み、前記したフラグＦＬＧ．ＳＬＢＯＫ（リーンバーン運転）のビットが１にセットされているか否か、換言すればリーンバーン運転が可能か否か判断し、肯定されるときはＳ４１２に進み、目標駆動力および車速からリーンバーン許可領域内にあるか否か判断する。
【００８０】
図１６にそのリーンバーン許可領域の特性を示す。尚、この特性は、燃費性能のみならず、エミッション性能やドライバビリティも満足するように予め設定される。従って、燃費性能からすれば、必ずしも最小ではないが、このように設定することにより、何等かの理由でリーンバーン運転を回避したいときは、この特性を変更することで容易に回避することができる。
【００８１】
Ｓ４１２で肯定されるときはＳ４１４に進んで運転方式はリーンバーン運転とする。他方、Ｓ４１０あるいはＳ４１２で否定されるときはＳ４１６に進み、フラグＦＬＧ．ＥＧＲＯＫのビットが１にセットされているか否か判断し、肯定されるときはＳ４１８に進んで運転方式を、空燃比を理論空燃比に制御しつつＥＧＲ運転とする。
【００８２】
Ｓ４１６で否定されるとき、具体的には冷間時の如くＥＧＲ導入により燃焼が不安定となるような場合にはＳ４２０に進み、運転方式を、空燃比を理論空燃比に制御しつつＥＧＲを実行しない運転とする。
【００８３】
続いてＳ４２２に進み、エンジン制御部２００に運転方式を指令し、Ｓ４２４に進んでエンジン制御部２００に全開増量回避運転リセット信号（Ｓ４０２，Ｓ４０４で判断された）を送信する。これにより、エンジン制御部２００でフラグＦＬＧ．ＰＢＷＯＴＳＴＢのビットが０にリセットされる。次いでＳ４２６に進み、運転方式を目標エンジントルク・目標変速比演算部３００ｃに送信する。
【００８４】
図１４は前記した運転指令に基づいてエンジン制御部２００で行われる処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００８５】
以下説明すると、Ｓ５００においてエンジン負荷（吸気管内絶対圧ＰＢＡ）が全開増量閾値を超えるか、換言すればエンジンが高負荷状態にあるか否か判断し、否定されるときはＳ５０２に進んで全開増量待機タイマ（ダウンカウンタ）をセットし（スタートさせ）、Ｓ５０４に進んで時間計測を行う。図１５タイム・チャートにそれを示す。
【００８６】
他方、Ｓ５００で肯定されるときはＳ５０６に進み、前記した全開増量待機タイマのカウント値が所定値以下か否か判断し、肯定されるときはＳ５０８に進んで全開増量待機フラグＦＬＧ．ＰＢＷＯＴＳＴＢのビットを１にセットする。これによって、前記したように、統合制御部３００に全開増量運転待機中であることを知らせる。尚、Ｓ５０６で否定されるときはＳ５０８をスキップする。
【００８７】
続いてＳ５１０に進み、全開増量待機タイマのカウント値が零に達したか否か判断し、肯定されるときはＳ５１２に進んで運転方式を全開増量、即ち、前記したフラグＦＬＧ．ＰＢＷＯＴＳＴＢのビットを１にセットする。尚、Ｓ５１０で否定されるときはＳ５１２をスキップする。
【００８８】
続いてＳ５１４に進み、全開増量回避リセットフラグのビットが１にセットされているか否か判断し（図１２の処理でセット／リセットされる）、肯定されるときはＳ５１６に進んで全開増量待機フラグのビットを０にセットする。尚、否定されるときはＳ５１６をスキップする。
【００８９】
上記した構成によって、全開増量回避運転モードに入ると、変速比とエンジントルクが変更され、エンジン負荷が全開の必要のない高回転低負荷側へ移行させられ、全開増量を不要とするように制御される。
【００９０】
即ち、全開増量回避運転を行うときも、低回転において高負荷エンジントルクで全開増量した場合と同じ駆動力で燃費性能の良い運転点に移行するので、ドライバビリティの悪化を伴わずに燃費性能を向上させることができる。具体的には後で図２１に関して述べる如く、車速３０km/h付近、目標駆動力（正規化値）４０％から６０％の黒色で示す範囲、即ち、低車速、高負荷領域において燃費性能（ＦＥ）を向上させることができる。また、全開増量回避運転においては理論空燃比で運転することから、理論空燃比で運転する範囲が拡大することができ、エミッション性能も向上させることができる。
【００９１】
図３フロー・チャートに戻ると、続いてＳ１６に進み、決定した運転方式に応じて目標スロットル開度ＴＨＣＭＤを算出する。
【００９２】
図１７はその作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００９３】
以下説明すると、Ｓ６００において選択された運転方式に対応するマップ（特性）に切り換え（選択し）、Ｓ６０２に進んで車速ＶＬＶＨを読み込み、Ｓ６０４に進んで目標駆動力ＦＣＭＤとその正規化量ＦＣＭＤＲＥＧを読み込み、Ｓ６０６に進んで目標スロットル開度ＴＨＣＭＤを算出する。図１８にその特性を示す。尚、マップ検索を最終値ＦＣＭＤではなく、正規化値ＦＣＭＤＲＥＧで行うのは、そうすることによって前記したように、車速の如何にかかわらず同一の精度でデータを設定できるためである。
【００９４】
図３フロー・チャートに戻ると、続いてＳ１８に進んで目標ＮＤＲ（ＮＤＲＣＭＤ）を算出する。
【００９５】
図１９はその作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００９６】
以下説明すると、Ｓ７００において選択された運転方式に対応するマップ（特性）に切り換え（選択し）、Ｓ７０２に進んで車速ＶＬＶＨを読み込み、Ｓ７０４に進んで目標駆動力ＦＣＭＤとその正規化量ＦＣＭＤＲＥＧを読み込み、Ｓ７０６に進んで目標ＮＤＲ（ＮＤＲＣＭＤ）を算出する。図２０にその特性を示す。同様の理由から、ここでも、正規化量ＦＣＭＤＲＥＧからマップ検索する。
【００９７】
図３フロー・チャートでは続いてＳ２０に進み、出力、即ち、算出されたエンジン運転方式指令値、目標スロットル開度ＴＨＣＭＤ、目標ＮＤＲ（ＮＤＲＣＭＤ）を、エンジン制御部２００、スロットル制御部４００、およびトランスミッション制御部１００に出力する。
【００９８】
それにより、エンジン制御部２００においては指令された方式に従ってエンジンが運転され、スロットル開度制御部では目標スロットル開度、より具体的には要求機関出力を実現すべくパルスモータ１８が駆動される。
【００９９】
また、トランスミッション制御部１００では、目標ＮＤＲとなるように変速比が制御される。より具体的には、ドライブ側可動プーリ３４とドリブン側可動プーリ４６に油圧を供給し、ドライブプーリ回転ＮＤＲ（入力回転数）が目標ＮＤＲとなるように、フィードバック制御される。
【０１００】
上記した如く、この実施の形態においては、自動変速機（ベルト式無段変速機２４）と内燃機関（エンジン１０）を搭載してなる車両用駆動力制御装置において、少なくともアクセル開度ＡＣＣ、車速ＶＬＶＨを含む前記車両の運転状態と、少なくとも機関暖機状態、機関回転数、機関負荷を含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段（アクセル開度センサ１１０、車速センサ１２２など。Ｓ１０）、少なくとも前記検出されたアクセル開度および車速に基づき、前記車両が出力すべき目標駆動力ＦＣＭＤを演算する目標駆動力演算手段（目標負荷（駆動力）決定部３００ａ，Ｓ１２）、前記検出された運転状態に基づいて前記内燃機関の作動状態を表す機関作動状態信号を出力する機関作動状態信号出力手段（エンジン制御部２００、Ｓ１０４）、前記演算された車両が出力すべき目標駆動力と前記検出された車速と前記出力された機関作動状態信号に基づき、設定された複数種の運転方式のうち、燃料消費量が最小となる運転方式に切り換える運転方式切換手段（エンジン運転方式切換判断部３００ｂ，Ｓ１４，Ｓ４００からＳ４２６）、前記演算された目標駆動力に基づき、前記切り換えられた運転方式に従って前記内燃機関の目標出力および前記自動変速機の制御値を演算する出力演算手段（目標エンジントルク・目標変速比演算部３００ｃ，Ｓ１６，Ｓ１８）、前記演算された目標出力に基づいて前記内燃機関の出力を制御するアクチュエータ（パルスモータ１８）を制御するアクチュエータ制御手段（スロットル制御部４００）、および前記演算された制御値に基づいて前記自動変速機の変速比（目標ＮＤＲ）を制御する変速制御手段（トランスミッション制御部１００）を備える如く構成した。
【０１０１】
また、前記設定された複数種の運転方式が、少なくとも、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御する運転方式（Ｓ４２０）と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリーン側の空燃比に制御する運転方式（Ｓ４１４）と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御しつつ排気ガスの一部を吸気系に循環させるＥＧＲ運転方式（Ｓ４１８）とを含む如く構成した。
【０１０２】
即ち、エンジンのみを考慮したとき運転可能な運転方式選択肢の中から、車両の要求負荷、具体的には目標駆動力（および車速）に基づいて燃料消費量が最良（最小）となる運転方式に切り換え、切り換えられた運転方式に応じた目標トルク（内燃機関の目標出力）と変速比の組み合わせを決定できるようにした。
【０１０３】
それによって、冷間時、暖機時を含むあらゆる運転状況において、そのとき可能なエンジン運転方式の制約の中で、目標駆動力に対し常に最良である燃費性能を実現するエンジントルクと変速比の組み合わせを求めることができ、燃費性能を最小にすることができる。図２１において、黒色で示す部分は燃費が向上した領域を示すが、このように車速３０km/h付近、目標駆動力（正規化値）４０％から６０％の、低車速、高負荷領域において燃費性能を著しく向上させることができる。
【０１０４】
また、車両の発生できる最大駆動力の絶対値は、通常、高車速になるほど小さくなるが、目標駆動力を最大値と最小値との間で正規化された値とし、それを用いてマップを検索するようにしたことで、低車速から高車速に至る全領域での目標エンジントルクおよび変速比の検索分解能を向上させることができる。
【０１０５】
また、目標駆動力を定常特性分と過渡特性分とから求めることで、車両の実際の運転状態に応じた駆動力を設定することができ、エンジントルク、変速比の応答速度を考慮して設定することができるので、常に目標の運転点に追従させることができると共に、最良の燃費性能を保証することができる。
【０１０６】
また、高負荷領域において、可能な限り全開増量運転を回避するように構成したことで、燃費性能を一層向上させることができる。
【０１０７】
尚、上記した実施の形態において、目標駆動力を予め設定したマップを検索して求めたが、計算によって求めても良い。
【０１０８】
また、エンジンの目標出力としてスロットル開度で示したが、燃料消費量、吸入空気量などでも良い。また、トランスミッションの制御値としてＮＤＲ（入力回転数）で示したが、変速比あるいはその変化速度でも良い。
【０１０９】
また、上記した実施の形態において、エンジン出力の可変化手法を電子制御スロットルバルブの目標スロットル開度ＴＨＣＭＤによって行ったが、近年提案されている直噴エンジン、あるいはディーゼルエンジンなどにおいては、目標エンジントルクをマップ化し、そのトルクに応じて燃料量や目標空燃比を制御するように構成して良い。
【０１１０】
また、エンジンが直噴エンジンであるときは、前記した選択肢信号に層状燃焼による超リーンバーン運転状態が可能などの情報を追加しても良い。
【０１１１】
また、無段変速機として金属ベルト式のものを用いたが、ゴムベルト式あるいはトロイダル式でも良い。また、無段変速機のみならず、有段変速機の最適ギヤ段を選択するように構成しても良い。ロックアップクラッチの滑り率に置き換えても良い。
【０１１２】
また変速機の構成は図示のものに限らず、エンジン１０の出力軸２０にトルクコンバータを接続しても良く、発進クラッチ４２に代えてトルクコンバータを用いても良い。また、デュアルマスフライホィール２６を除去しても良い。
【０１１３】
【発明の効果】
請求項１項においては、機関の実際の運転状態あるいは作動状態に即応して機関と自動変速機とを統合的に制御、より具体的には内燃機関の目標出力および自動変速機の制御値を求めることができ、よって、機関の運転方式にかかわらず、常に燃費性能を最良にすることができる。
【０１１４】
請求項２項にあっては、前記設定された複数種の運転方式が、少なくとも、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御する運転方式と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリーン側の空燃比に制御する運転方式と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御しつつ排気ガスの一部を吸気系に循環させるＥＧＲ運転方式とを含む如く構成した。これによって、暖機時あるいは冷間時を含む、内燃機関のあらゆる運転状態において最適な運転方式に切り換えることができ、よって、それぞれの運転方式に即応した最適な変速比に統合的に制御することができ、常に燃費性能を最良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る車両用駆動力制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】 図１の装置を機能的に示す説明ブロック図である。
【図３】 図１装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図４】 図３フロー・チャートの中の入力処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図５】 図３フロー・チャートの中の目標駆動力算出処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図６】 図５フロー・チャートの中の算出で用いるマップの特性を示す説明図である。
【図７】 図５フロー・チャートの中の目標駆動力算出処理をより詳細に示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図８】 図７フロー・チャートの処理を機能的に示す説明ブロック図である。
【図９】 図３フロー・チャートのエンジン運転方式決定処理を説明する説明グラフである。
【図１０】 図３フロー・チャートのエンジン運転方式決定処理を説明する、同様の説明グラフである。
【図１１】 図３フロー・チャートのエンジン運転方式決定処理を説明する、同様の説明グラフである。
【図１２】 図３フロー・チャートのエンジン運転方式決定処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図１３】 図１２フロー・チャートの処理で用いる全開増量回避運転リセット領域を示す説明グラフである。
【図１４】 図１２フロー・チャートの処理に平行して行われるエンジン制御部の処理を示すフロー・チャートである。
【図１５】 図１２フロー・チャートおよび図１４フロー・チャートの処理を説明するタイム・チャートである。
【図１６】 図１２フロー・チャートの処理で用いるリーンバーン運転許可領域を示す説明グラフである。
【図１７】 図３フロー・チャートの目標スロットル開度算出処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図１８】 図１７フロー・チャートの処理で用いるマップの特性を示す説明グラフである。
【図１９】 図３フロー・チャートの目標ＮＤＲ算出処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図２０】 図１９フロー・チャートの処理で用いるマップの特性を示す説明グラフである。
【図２１】 図１２フロー・チャートの処理で行われる全開増量回避運転によって得られる燃費向上を示す説明グラフである。

Claims (2)

1. 自動変速機と内燃機関を搭載してなる車両用駆動力制御装置において、
   ａ．少なくともアクセル開度、車速を含む前記車両の運転状態と、少なくとも機関暖機状態、機関回転数、機関負荷を含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、
   ｂ．少なくとも前記検出されたアクセル開度および車速に基づき、前記車両が出力すべき目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段、
   ｃ．前記検出された運転状態に基づいて前記内燃機関の作動状態を表す機関作動状態信号を出力する機関作動状態信号出力手段、
   ｄ．前記演算された車両が出力すべき目標駆動力と前記検出された車速と前記出力された機関作動状態信号に基づき、設定された複数種の運転方式のうち、燃料消費量が最小となる運転方式に切り換える運転方式切換手段、
   ｅ．前記演算された目標駆動力に基づき、前記切り換えられた運転方式に従って前記内燃機関の目標出力および前記自動変速機の制御値を演算する出力演算手段、
   ｆ．前記演算された目標出力に基づいて前記内燃機関の出力を制御するアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段、
   および
   ｇ．前記演算された制御値に基づいて前記自動変速機の変速比を制御する変速制御手段、
   を備えたことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
2. 前記設定された複数種の運転方式が、少なくとも、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御する運転方式と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリーン側の空燃比に制御する運転方式と、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比に制御しつつ排気ガスの一部を吸気系に循環させるＥＧＲ運転方式とを含むことを特徴とする請求項１項記載の車両用駆動力制御装置。

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