JP5346031B2 - 車両の燃焼機関をより効率的に使用する方法 - Google Patents

Description

本発明は、特定の車両状態下でエンジン回転速度を所定の方法で自動的に制御することによって、車両の燃焼機関をより効率的に使用する方法に関する。

本発明はまた、上記方法を実行するためのコンピュータで使用する、コンピュータ・プログラムおよびコンピュータ・プログラム製品にも関する。

自動変速機を備える車両では、上り勾配の運転の場合、係合される新しい歯車ではエンジンが車両を駆動するのに十分高い車両速度までそのエンジンで車両を加速できないことから、変速機制御ユニットが、その新しい歯車へのシフトアップは不可能と評価する状況が場合によって生じることがある。車両をそのエンジンで十分に高い車両速度まで加速できないことを評価する代わりに、シフトアップに適したエンジン回転速度に達する前にエンジン回転速度の上昇が停止したことを、単に記録するという方法もある。上記の状況では通常、変速機ではシフトアップが実行できず、エンジンが比較的高い回転速度で停滞すなわち「滞る」ことになる。典型的な重負荷による停滞例としては、シフトアップ後に、係合された新しい歯車で、エンジンが少なくとも現在の車両速度を維持するのに十分なトルクを発生できる回転速度になるように、その速度を１８５０ｒｐｍ超まで上昇させなければならないといった場合が挙げられる。より十分な余裕を得るには、場合によっては新しい歯車へのシフトアップを開始する前に、エンジン回転速度を１９００〜１９５０ｒｐｍといったさらに高い回転速度まで上昇させる必要がある。こういった比較的高いエンジン回転速度では、エンジン効率が比較的低く、その回転速度でエンジンを停滞させると燃料消費量が増加する一因になる。

特許文献１には、エンジン回転速度がより効率的な動作範囲に到達するように、例えば上り勾配で車両速度を適合（減少）させる、車両クルーズ・コントロールが開示されている。

特開平８−２９５１５４号公報

本発明の目的は、計画されたシフトアップに関してより優れた方法で、エンジン回転速度を制御することである。

本発明による方法は、車両の駆動中に該車両の燃焼機関をより効率的に使用する方法であって、上記車両が、エンジンの回転速度と車両の駆動輪の回転速度との歯車比を自動適合するための自動有段歯車変速機をさらに備える。上記方法は、
現在のエンジン回転速度およびエンジン回転速度上昇を感知するステップと、
次のギアへのシフトアップに必要な最小限のシフトアップ・エンジン回転速度を推定するステップとを含み、さらに、
上記エンジン回転速度が上記最小限のシフトアップ・エンジン回転速度に達することなく上昇を停止することを記録するステップと、上記エンジン回転速度が、エンジン効率が比較的低い最大エンジン回転速度の比較的近くで上昇を停止し、
エンジン効率が比較的高い第１の所定のエンジン回転速度に上記エンジン回転速度を制限するように、エンジン出力トルクを自動的に制御するステップとを含むことを特徴とする。

この本発明による方法の利点は、非効率的なエンジン回転速度での不必要な駆動が低減されることから、燃料が節約されるということである。

本発明による方法の一実施形態によると、上記エンジン回転速度が上記最小限のシフトアップ・エンジン回転速度に達することなく上昇を停止することを記録する上記ステップが、効率が比較的低い上記比較的高いエンジン回転速度に達する前に先だって実行される。この実施形態の利点は、急激な動力損失および車両速度の減少が生じないということである。

本発明による方法の他の実施形態によると、上記先だって実行される記録ステップが、現在の支配的な車両状態に基づく評価によって行われる。本発明による方法の他の実施形態では、上記評価が、現在の支配的な車両状態と、上記車両の近い将来に生じる可能性があると評価された車両状態とに基づく。この実施形態の利点は、上記エンジン・トルク自動制御の作動と使用をさらに最適化することができ、燃料をよりいっそう節約することができることである。

本発明による方法の一実施形態によると、上記エンジン・トルク自動制御を、上記車両に配置されたクルーズ・コントロールが作動状態であるときに限って作動状態にすることができる。この実施形態により、クルーズ・コントロールが作動解除されている運転時は、よりいっそう完全な手動制御を行うことが可能になる。

本発明による方法の他の実施形態によると、上記エンジン・トルク自動制御を、第１の車両駆動モードが作動しているときに限って作動状態にすることができ、該第１の駆動モードは上記車両の第２の駆動モードと異なる。この第１の駆動モードは例えば、運転者が手動で選択して入れることができるエコノミー・モードにすることができる。

本発明による方法の他の実施形態によると、上記エンジン・トルク自動制御が、上記車両の運転者が上記駆動輪の全出力を要求したときに作動解除される。これにより、運転者が簡単で直感的な方法で上記自動制御をオーバーライドすることが可能になる。したがって、例えばアクセルペダルを床に押し下げると、シフトダウンと、車両の加速が行われる。

本発明による方法の他の実施形態によると、上記エンジン・トルク自動制御が、所定の車両状態が記録されたときに作動解除される。上記所定の車両状態が例えば、所定のレベルを下回る車両走行抵抗の低下であってよい。したがって、上り勾配の坂の傾斜がかなり減少したことから、上記シフトアップの実行が可能であるかどうかを決定する上記所定の値を車両走行抵抗が下回ると、制御ユニットが、エンジン回転速度をシフトアップ・エンジン回転速度まで上昇させる。他の実施形態では、上記エンジン・トルク自動制御が、上記車両走行抵抗が第２の所定のレベルより上まで上昇したときに作動する。上記第１および第２のレベルは、同じ値を有しても、互いに異なる値を有してもよい。

本発明による方法の他の実施形態によると、上記エンジン・トルク自動制御は、上記車両の運転者が最大エンジン出力トルクを要求するかどうかとは無関係である。したがって、完全な自動化により、エンジンが非効率的な回転速度領域で費やす時間が最小限になる。

本発明の他の有利な実施形態は、特許請求項１に続く従属請求項から明らかになる。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明するが、これは例示の目的であり、本発明の他の好ましい実施形態と、さらに技術的背景も示す。

本発明の機能の例示に使用できるエンジン出力効率線図の例である。 コンピュータ装置に適用される本発明を示す図である。

一実施形態では、車両は、内燃機関と、自動有段歯車変速機と、この変速機内の種々の歯車を介して上記機関からの駆動力を伝達できる被動輪とを備える。上記種々の歯車は、変速機制御ユニットによって選択され係合される。選択可能な歯車はそれぞれ、所定の歯車比を有する。

歯車の選択とシフトの決定は、上記制御ユニットによって、車両速度やエンジン回転速度、車両速度の変化率、エンジン回転速度の変化率、スロットル制御位置、スロットル制御位置の変化率、車両制動システムの動作、現在の係合されている歯車比などの計測かつ／または計算された特定のパラメータに基づいて行われるが、これは従来技術からわかっている。

本発明の第１の好ましい実施形態では、上記制御ユニットは、選択された、まだ実行されていないシフトアップが実行可能かどうか評価するようにプログラムされる。この評価は、少なくとも現在の車両走行抵抗やエンジン回転速度、エンジン回転速度の上昇、現在の係合されている歯車、トルク要求（運転者要求または例えばクルーズ・コントロール要求）などの入力パラメータを用いた計算に基づいて行われる。こういったパラメータは、より良好な評価を実現できるように、推定された今後の直近の車両走行抵抗などのパラメータで補足することもできる。

図１に、エンジン出力効率の線図が示されている。ここでｙ軸はエンジン・トルク（Ｎｍ、ニュートン・メートル）、ｘ軸はエンジン回転速度（ｒｐｍ）である。太線の曲線Ａは、このエンジンが各エンジン回転速度に対して実現できる、可能な最大トルクを表す。ｘ、ｙ軸とＡ曲線の内部にあるより細い曲線は、このエンジン例に対する各効率レベルを表す。このエンジンの最も効率的な動作範囲はＢで示されている。したがって、このエンジンでは、１２００〜１５００ｒｐｍかつ１８００〜最大２４００Ｎｍの範囲内で機能している場合に燃費が最も優れる。エンジン回転速度は一般に１８５０ｒｐｍを超えるまで、さらに特定の状況下では一部のシフトアップを実行できるようにするために最大１９００ｒｐｍを超えるまで、上昇させる必要があることを上記で述べた。線図から分かるように、およそ１６５０ｒｐｍを超えると、エンジン出力効率は比較的低くなる。最大エンジン回転速度は、図１の例によるとおよそ２０００ｒｐｍである。

上記制御ユニットは、例えば運転者やクルーズ・コントロールなどからのトルク要求を満たすためにエンジン・トルクを下げ、現在係合されている歯車を係合解除し、エンジン回転速度を選択した新しい歯車に同期させ、その新しい歯車を係合させ、最終的にエンジン・トルクを上げるために、到達させる必要があるシフトアップ・エンジン回転速度を推定するようにプログラムすることができる。さらに上記制御ユニットは、新しい歯車が特定のエンジン回転速度で係合されたときに、車両走行抵抗に対抗するのに十分なトルクを利用できるかどうか評価する。

本発明によると、上記制御ユニットは、少なくとも現在の支配的な状態下で、エンジンがシフトアップ回転速度に達することができるかどうか評価するようにプログラムされる。すなわち、入力情報としての少なくとも上記で述べたパラメータ（現在の車両走行抵抗、エンジン回転速度、エンジン回転速度上昇、現在の係合されてい歯車、トルク要求）を用いて計算が行われる。エンジンがシフトアップ回転速度に達しないと評価された場合、エンジンは上記シフトアップ回転速度を少し下回った非効率的な比較的高い回転数で停滞するので、シフトアップは開始されない。本発明によると、制御ユニットはさらに、上記評価の結果が、エンジン回転速度がシフトアップ回転速度に達することができないというものであるときは、エンジン回転速度を上昇させないようにプログラムされる。

上り勾配の坂では、シフトアップが可能であると制御ユニットが評価する、したがってエンジン回転速度をシフトアップ回転速度の方へ上昇させることが可能になる状況が場合によって生じる。しかし、シフトアップ回転速度に達する前に、車両を加速し続けるのにエンジン・トルクが十分ではなくなるレベルまで車両走行抵抗が上昇する可能性がある。したがって、シフトアップ回転速度に達することなく、非効率的な比較的高いエンジン回転速度でエンジン回転速度の上昇が停止する。本発明の他の実施形態によると、制御ユニットは、かかる状態中、車両加速が停止したことを記録するようプログラムされ、シフトアップするための他の可能な歯車が無い場合、エンジン回転速度をより効率的なエンジン回転速度まで、例えば図１に示されている例によると１５００ｒｐｍまで自動的に減少させる。

本発明の代替実施形態では、シフトアップ回転速度に達することができるかどうかを評価するときに、今後の車両状態を考慮するように制御ユニットをプログラムすることができる。従来技術によると、これは、電子地図およびＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などからの情報を制御ユニットに提供することによって行うことができる。この電子地図は、例えば上り勾配の坂とその勾配を予測するために、地形図に関する情報を有する必要があるはずである。これに代わる周知の解決策では、ある位置を最初に通過するときに地形図を記憶してから、次に同じ位置を走行するときにその情報を上記の評価に使用する学習システムを使用することになる。

本発明の発展させた他の実施形態では、制御ユニットは、車両走行抵抗が、支配的な車両状態と次のシフトアップ回転速度とによって決まる第１の所定のレベルを下回っていると評価するとすぐに、通常のエンジン制御に戻るようにプログラムされる。この同じ第１の所定のレベルを、上記エンジン・トルク自動制御を作動させるために使用してもよい。上記第１のものと異なる、上記エンジン・トルク自動制御の作動に使用される第２の所定のレベルを有することも可能である。上記第１および第２の所定のレベルは当然ながら、動的にすることができ、したがって現在および今後の車両状態に適合される。

本発明の他の実施形態では、支配的な車両走行抵抗下で所定のエンジン回転速度を保持するのに必要なエンジン出力トルクが、所定のエンジン出力トルク、例えば最大エンジン出力トルクの６５％を下回った場合、上記エンジン・トルク自動制御を作動解除させることができる。これと同じまたはその他の所定のエンジン出力トルク値を、逆に使用、つまり上記エンジン・トルクの自動制御を作動させるために使用することもできる。

上記の本発明の各実施形態は、車両のクルーズ・コントロールが作動している場合に限って作動状態になるようプログラムすることができる。したがって、制御ユニットがクルーズ・コントロール中により効率的な回転数レベルにエンジン回転速度を制限する場合、エンジン回転速度の上昇を、運転者が例えばアクセルペダルによって手動で要求した場合に限って許可するように制御ユニットをプログラムすることができる。

他の実施形態では、例えばエコノミー・モードなどの特別なモードで車両が駆動された場合に限って、上記エンジン回転速度制限機能を作動するように制御ユニットをプログラムすることもできる。

他の実施形態では、例えばアクセルペダルを押し下げることによってキックダウン機能（周知の従来技術）を運転者が使用した場合に、上記エンジン回転速度制限機能をオーバーライドするように制御ユニットをプログラムすることができる。この上記エンジン回転速度制限機能をオーバーライドするための機能は、上記のクルーズ・コントロールが使用されない実施形態で使用することもできる。

図２に、本発明の一実施形態による装置５００が示されている。装置５００は、不揮発性メモリ５２０、プロセッサ５１０およびリード・ライト・メモリ５６０を備える。メモリ５２０は、装置５００を制御するためのコンピュータ・プログラムを格納するための、第１のメモリ部分５３０を有する。メモリ部分５３０内の、装置５００を制御するためのコンピュータ・プログラムは、オペレーティング・システムであってよい。装置５００は、例えば上記制御ユニット内に封入することができる。データ処理装置５１０は、例えばマイクロ・コンピュータを備えることができる。

メモリ５２０はまた、本発明による上記エンジン・トルク自動制御のためのプログラムが格納される、第２のメモリ部分５４０を有する。代替実施形態では、上記エンジン・トルク自動制御のためのプログラムは、例えばＣＤや交換可能な半導体メモリなどの別個の不揮発性データ記憶媒体５５０に格納される。上記プログラムは、実行可能な形で格納されても、圧縮された状態で格納されてもよい。

下記において、データ処理装置５１０が特定の機能を実行することについて述べる場合は、データ処理装置５１０はメモリ５４０内に格納されたプログラムの特定の部分、または不揮発性記録媒体５５０に格納されたプログラムの特定の部分を実行していることは明らかであろう。

データ処理装置５１０は、データ・バス５１４を介してメモリ５５０と通信するよう構成される。データ処理装置５１０はまた、データ・バス５１２を介してメモリ５２０と通信するよう構成される。さらに、データ処理装置５１０は、データ・バス５１１を介してメモリ５６０と通信するよう構成される。データ処理装置５１０はまた、データ・バス５１５を介してデータ・ポート５９０と通信するよう構成される。

本発明による方法は、メモリ５４０に格納されたプログラムまたは不揮発性記録媒体５５０に格納されたプログラムをデータ処理装置５１０が実行することによって、データ処理装置５１０で実施することができる。

本発明は、上記で説明した実施形態を限定するとみなされるべきではなく、むしろ以下の特許請求の範囲内で、他の複数の派生形態および変更形態が考えられる。

５００ 装置
５１０ プロセッサ
５１１ データ・バス
５１２ データ・バス
５１４ データ・バス
５１５ データ・バス
５２０ 不揮発性メモリ
５３０ 第１のメモリ部分
５４０ 第２のメモリ部分
５５０ 不揮発性データ記憶媒体
５６０ リード・ライト・メモリ
５９０ データ・ポート

Claims (14)

1. 車両の駆動中に該車両の燃焼機関をより効率的に使用する方法において、前記車両が、エンジンの回転速度と車両の駆動輪の回転速度との歯車比を自動適合するための自動有段歯車変速機をさらに備え、
   現在のエンジン回転速度およびエンジン回転速度上昇を感知するステップと、
   次のギアへのシフトアップに必要な最小限のシフトアップ・エンジン回転速度を推定するステップとを含む方法であって、さらに、
   前記エンジン回転速度が前記最小限のシフトアップ・エンジン回転速度に達することなく上昇を停止することを記録するステップと、前記エンジン回転速度が、前記最小限のシフトアップ・エンジン回転速度未満のエンジン効率が比較的低い回転速度で上昇を停止した場合に、エンジン効率が比較的高い第１の所定のエンジン回転速度に前記エンジン回転速度を制限するように、エンジン出力トルクを自動的に制御するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記エンジン回転速度が前記最小限のシフトアップ・エンジン回転速度に達することなく上昇を停止することを記録する前記ステップが、前記最小限のシフトアップ・エンジン回転速度未満のエンジン効率が比較的低いエンジン回転速度に達する前に先だって実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記先だって実行される記録ステップが、現在の支配的な車両状態に基づく評価によって行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記評価が、現在の支配的な車両状態と、前記車両の近い将来に生じる可能性があると評価された車両状態とに基づいていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記エンジン出力トルクを自動的に行う制御を、前記車両に配置されたクルーズ・コントロールが作動状態であるときに限って作動状態にすることができることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記エンジン出力トルクを自動的に行う制御を、第１の車両駆動モードが作動しているときに限って作動状態にすることができ、該第１の駆動モードが前記車両の第２の駆動モードと異なることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記エンジン出力トルクを自動的に行う制御が、前記車両の運転者が前記駆動輪の全出力を要求したときに作動解除されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記エンジン出力トルクを自動的に行う制御が、所定の車両状態が記録されたときに作動解除されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記所定の車両状態が、第１の所定のレベルを下回る車両走行抵抗の低下であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記エンジン出力トルクを自動的に行う制御が、前記車両走行抵抗が第２の所定のレベルより上まで上昇したときに作動することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記エンジン出力トルクを自動的に行う制御が、前記車両の運転者が最大エンジン出力トルクを要求するかどうかとは無関係であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
12. コンピュータ上で実行されるときに請求項１に記載の方法を実行するプログラム・コードを含む、コンピュータ・プログラム。
13. コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されるときに請求項１に記載の方法を実行するプログラム・コードを含む、コンピュータ可読媒体上に格納されたコンピュータ・プログラム製品。
14. コンピュータ上で実行されるときに請求項１に記載の方法を実行するコンピュータ・プログラムを含む、前記コンピュータ内の内部メモリに直接ロード可能なコンピュータ・プログラム製品。

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