JP2008128245A - 車両内内燃機関の運転モードの切換方法並びに内燃機関用の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転モードの切換において、乗り心地の悪化特にトルク勾配が原因となる乗り心地の悪化を低減させる。
【解決手段】可変変速比をもつ変速機を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換方法において、運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が変速機の変速比変化と同時に行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変変速比をもつ変速機を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モードの切換方法、並びに内燃機関用の装置、特に制御装置、およびコンピュータ・プログラムに関するものである。

車両内内燃機関においては、今日、吸気管噴射および直接噴射オットー・サイクル・エンジン並びに直接噴射ディーゼル・エンジンが広く普及されている。この場合、種々の燃焼方法が既知であり、これらは、オットー・サイクル・エンジンにおける均質燃焼方法および成層燃焼方法のほかに、例えば均質ディーゼル・サイクル燃焼（ＨＣＣＩ）およびオットー・サイクル・エンジンにおける高圧縮燃焼（ＣＡＩ）である。同様に、個々のシリンダのシリンダ遮断を実行することが既知である。これらの全ての運転モードにおいて、これらが内燃機関の全ての運転点において可能ではないことが欠点である。したがって、運転の間に運転モードが切り換えられなければならず、このことは、場合により、例えばトルク勾配の形で乗り心地を悪化させることがある。同様に、異なる燃料、例えば天然ガスまたはガソリンで車両を運転することが既知である。この場合、走行運転中に燃料間の切換が行われることがあり、このことは、同様に、トルク勾配を発生させることがある。

内燃機関の運転モードの切換において、乗り心地の悪化特にトルク勾配が原因となる乗り心地の悪化を低減させることが本発明の課題である。

この課題は、独立請求項に記載の方法、装置並びにコンピュータ・プログラムにより解決される。この課題は、特に可変変速比をもつ変速機を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モードの切換方法において、この場合、運転モードの切換が変速機の変速比変化と同時に行われる、車両内内燃機関の運転モードの切換方法により解決される。変速機の変速比変化は、例えば、手動切換変速機、自動切換変速機並びに変速自動装置におけるギヤ切換またはＣＶＴのような無段変速機における変速比変化である。ここで、「同時に」とは、運転モードの切換が、切換過程の間にないしは変速機の変速比の切換の間に行われることと理解される。変速比の切換はトルク・ジャンプまたは少なくとも１つのトルク勾配と関係しているので、運転モードの切換による追加のトルク勾配がさらに感知されることはない。

特性曲線群の特定領域内における内燃機関の運転において、変速機の変速比変化が行われたとき直ちに、運転モードの切換が実行されるように設計されていることが好ましい。内燃機関が特性曲線群の特定領域内において運転される場合、運転モードの切換は変速機の変速比変化を必要とすることが前提とされるべきである。この切換は延期されるか、または変速機の変速比変化が行われたとき直ちに実行される。間近に迫っている運転モードの切換が、特性曲線群内における内燃機関の実際運転モード点および特性曲線群内における運転状態の変化勾配に基づいて検出され、運転モードの切換は変速機の変速比が変化したときに行われることが好ましい。「運転モードの変化勾配」とは、特性曲線群内における運転点の移動方向および移動量と理解される。特性曲線群が、内燃機関の回転速度に関するトルクの特性曲線群であることが好ましい。運転モードの切換が、切換変速機において、ギヤ切換の間に行われることが好ましい。この場合、運転モードの切換が、変速機において、内燃機関および変速機間の駆動系内のクラッチが少なくとも一部開放されているときに行われることが好ましい。２つのクラッチを備えたダブル・クラッチ変速機における運転モードの切換が、ギヤ切換の間において、両方のクラッチが滑り状態にあるときに行われることが好ましい。コンバータ直結クラッチを備えた変速自動装置における運転モードの切換が、コンバータ直結クラッチが開いているときに行われることが好ましい。

冒頭記載の課題は、内燃機関および駆動系間のトルク伝達を少なくとも一部分離するためのクラッチ装置を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モードの切換方法において、この場合、運転モードの切換において、クラッチ装置が少なくとも一部開放され、これにより内燃機関および駆動系間のトルク伝達内に滑りが形成される、車両内内燃機関の運転モードの切換方法によってもまた解決される。クラッチ装置が内燃機関および変速機間の車両駆動系内のクラッチであることが好ましく、この場合、クラッチが運転モードの切換の間に一部開放されることにより滑り状態にされる。他の好ましい実施形態においては、クラッチ装置が内燃機関およびダブル・クラッチ変速機間の車両駆動系内の２つのクラッチを含んでいてもよく、この場合、両方のクラッチが運転モードの切換の間に一部開放されることにより滑り状態にされる。同様に、クラッチ装置が内燃機関および駆動系間の車両駆動系内の変速自動装置のコンバータ直結クラッチであってもよく、この場合、コンバータ直結クラッチが運転モードの切換の間に開放される。

冒頭記載の課題は、可変変速比をもつ変速機を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モードを切り換えるために設けられている手段をもつ内燃機関用の装置、特に制御装置において、この場合、運転モードの切換が変速機の変速比変化と同時に行われる、内燃機関用装置特に制御装置によってもまた解決される。

冒頭記載の課題は、内燃機関および駆動系間のトルク伝達を少なくとも一部分離するためのクラッチ装置を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モードを切り換えるために設けられている手段をもつ内燃機関用の装置、特に制御装置において、運転モードの切換において、クラッチ装置が少なくとも一部開放され、これにより内燃機関および駆動系間のトルク伝達内に滑りが形成されることを特徴とする内燃機関用装置特に制御装置によってもまた解決される。

冒頭記載の課題は、プログラムがコンピュータにおいて実行されるとき、本発明による方法に記載の全てのステップを実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムによってもまた解決される。

図１は、内燃機関のエンジン特性曲線群、いわゆるムッシェル（Ｍｕｓｃｈｅｌ）線図の一例を示す。回転速度ｎ〔１／ｍｉｎ（１／分）〕に関して内燃機関のトルクＴ〔Ｎｍ〕が示されている。内燃機関が自動車内に配置されていることが前提とされ、この場合、内燃機関は自動車を駆動するように働く。内燃機関は自動車駆動系の一部であり、駆動系は、内燃機関のほかに、駆動車輪を駆動するための可変減速比をもつ減速機を含む。減速機は、例えば、内燃機関および切換変速機間に切換可能なクラッチが配置されている手動切換変速機であっても、同様に内燃機関および切換変速機間にクラッチが配置されている自動切換変速機であっても、トルク・コンバータがトルク・コンバータ直結クラッチにより直結可能な、トルク・コンバータ並びに油圧切換ギヤをもつ変速自動装置であっても、または２つのクラッチをもついわゆるダブル・クラッチ変速機であってもよく、この場合、ダブル・クラッチ変速機は２つの独立伝達系を含み、これらの伝達系は伝達系に付属されているそれぞれのクラッチにより交互に内燃機関と結合可能である。変速機は、同様に、連続可変変速比をもつ変速機（ＣＶＴ）であってもよい。上記の全ての変速機およびクラッチ装置はそれ自身既知であり、したがってここでは詳細に説明しない。

内燃機関は、ディーゼル・エンジンであるのみならずオットー・サイクル・エンジンであってもよい。ディーゼル・エンジンにおいてのみならずオットー・サイクル・エンジンにおいてもまた、種々の運転モードが既知である。一方で、特にオットー・サイクル・エンジンの場合、燃料の噴射および燃焼に関して種々の運転モードが既知であり、例えば、均質燃焼方法または成層燃焼方法、ないしはこれらの組み合わせ、均質ディーゼル・サイクル燃焼（ＨＣＣＩ）、高圧縮オットー・サイクル・エンジン燃焼（ＣＡＩ）等が既知である。内燃機関の運転において、これらの運転モード間の切換が可能であり、この切換は一般にトルク勾配と関係している。同様に、例えば、部分負荷領域内において内燃機関の個々のシリンダを遮断し、対応する高トルクの要求があったときに再び個々のシリンダを投入することが既知である（シリンダ遮断）。この場合もまた、シリンダを投入ないしは遮断するときにトルク・ジャンプが発生する。さらに、内燃機関を種々の燃料で運転すること、例えばガソリンまたは天然ガスで選択的に運転することが既知である。この場合、一方の燃料から他方の燃料へ燃焼を切り換えるときに、同様にトルク・ジャンプが発生する。

ここで、異なる運転モード間の切換は、切換変速機ないしは変速自動装置においてそれがギヤ切換である変速比変化が行われる時点に実行される。
変速比の切換が運転モードの切換と一致しない場合、例えば変速自動装置においてコンバータ直結クラッチが開放されるか、または自動切換変速機あるいはダブル・クラッチ変速機においてクラッチが適切に滑り状態にされることにより、駆動系が「柔軟状態」にされてもよい。

これらのことが、内燃機関の回転速度ｎに関するエンジン・トルクＴの特性曲線群Ｋをもつ図１の例に示されている。全負荷曲線ＶＫは、利用可能な高出力領域の境界を示す。複数の曲線ＢＦは定常運転領域を示す。Ｔ（Ｐ＝ｋｏｎｓｔ．）で示されている鎖線は一定出力の回転速度／トルクを表わす。２７５、３００、３２５、３５０、４００、４５０、５００を有する曲線は、出力に関して同じ比消費量ｂ_ｅ＝一定の線を示す。約６５〔Ｎｍ〕のエンジン・トルク並びに約４，７００〔１／分〕の最大回転速度において、内燃機関の運転モードが切り換えられる。この運転モード切換は実線Ａにより示されている。即ち、特性曲線群内にそれぞれ異なる運転モードを有する２つの領域が存在し、一方でエンジン・トルク＞６５〔Ｎｍ〕または回転速度＞４，７００〔１／分〕における運転モードＩおよび他方でエンジン・トルク＜６５〔Ｎｍ〕および回転速度＜４，７００〔１／分〕の運転モードＩＩが存在する。図１の特性曲線群内において、回転速度変化ないしはトルク変化において線Ａが超えられた場合、運転モード切換が行われる。特性曲線群内において、線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４並びにＧ５はそれぞれ変速機の異なるギヤに対して示され、並びに鎖線Ｐは同じ出力に対して示されている。ギヤ切換は、同じ出力を有する線Ｐに沿って、変速機のそれぞれのギヤに対する線とのそれぞれの交点まで運転点をシフトさせ、例えば４ギヤから５ギヤへの切換においては点２から点４にシフトさせる。点２から点４への切換においては、線Ｐは線Ａと交差するので、運転モードの切換が必要である。ここで、運転モードのこの切換は、４ギヤから５ギヤへ、即ち点２から点４へのギヤ切換と同時に実行される。同様に、運転モード切換は逆にも行われ、即ち例えば５ギヤから４ギヤへの切換においては、図１の例において例えば同様に点４から点２へ行われる。

それぞれの運転モードＩないしはＩＩに対する特性曲線群領域は、線Ａを超えるときに行われるのみでなく、運転点が線Ａおよび点線Ｂ間に囲まれた細長領域ＫＡＢ内に入ったときもまた行われる。例えば、運転点１における３ギヤから運転点２における４ギヤへの切換が行われた場合、運転モードＩＩから運転モードＩへは確かに切り換えられないが、運転点は細長領域ＫＡＢに到達している。運転モードＩＩから細長領域ＫＡＢ内に切り換えられたので、３ギヤから４ギヤへの切換と同時に、運転モードＩへの運転モードの切換が行われる。逆に、例えば５ギヤ内の運転点４から４ギヤ内の運転点２へ切り換えられたとき、運転モードＩから細長領域ＫＡＢへ切り換えられるので、同様に、ギヤ切換の間に運転モードの切換が行われる。

自動切換変速機（ＡＳＧ）においては、運転モードに対する切換時点はギヤ切換と一致する。ギヤ切換は電子制御されるので、この情報は制御装置に伝送され、これにより、運転モード切換はギヤ切換と同期化可能である。コンバータを有する変速自動装置においては、流体トルク・コンバータの緩衝を利用するために、コンバータ直結クラッチが開放された位相において運転モードの切換が行われる。ダブル・クラッチ変速機においては、運転モードの切換時点が、両方のクラッチが滑り状態にある位相内に設けられるか、ないしは内燃機関の運転モードの切換位相内に入るように切換点がシフトされる。この場合もまた、切換時点に関する情報が電子回路を介して常に制御装置に供給される。手動切換変速機においては、ギヤ切換においてクラッチが開放されているとき、運転モードが切り換えられる。クラッチの開放は例えばクラッチに付属されているスイッチにより決定されても、または例えば切換過程の間に加速ペダル位置または実際出力トルクを介して決定されてもよい。

図２は自動変速機に対する制御の実施例を示す。この場合、自動変速機は自動切換変速機のみならず変速自動装置であってもよい。ドライバの希望（希望トルクＷＭ）および／または車両速度ｖに基づき、運転モード調整装置ＫＯに内燃機関Ｍの運転モードＢが設定される。変速機ＡＧは、実際投入ギヤＥＧを運転モード調整装置ＫＯに伝送する。ここで、運転モードの切換が行われる場合、これは、変速機ＡＧの操作と同時に実行され、例えばコンバータ直結クラッチの開放、自動切換変速機における切換過程Ｓ、連続可変変速機における変速比変化、ダブル・クラッチ変速機における重なり切換と同時に実行される。狭いほうの領域、即ち図１の運転モードＩＩから、広いほうの運転領域、即ち図１の運転モードＩへの切換は、遅くとも運転モード境界、即ち図１の線Ａにおいて行われなければならない。広いほうの運転領域をもつ運転モードから狭いほうの運転領域をもつ運転モードへの逆方向切換、即ち図１において運転モードＩから運転モードＩＩへの切換は、それに対応して逆方向に行われる。

手動変速機における制御の実施例が図３に示されている。この場合もまた同様に、運転モード調整装置ＫＯは、車両速度ｖ、加速ペダル位置（希望トルクＷＭ）等に基づき、運転モードの切換が行われなければならないかどうかを決定する。クラッチが開放され、このことがクラッチ状態Ｋにより運転モード調整装置ＫＯに伝送されたときにはじめて切換が行われる。

内燃機関のエンジン特性曲線群である。 自動変速機における本発明による制御の略図である。 手動切換変速機における本発明による制御の略図である。

符号の説明

Ａ 運転モードの境界線（細長領域の境界線）
ＡＧ 自動変速機
Ｂ（図１） 細長領域の境界線
Ｂ（図２）、Ｉ、ＩＩ 運転モード
ＢＦ 定常運転領域
ｂ_ｅ 比消費量
ＥＧ 実際投入ギヤ
Ｇ（図１） 勾配
Ｇ（図３） 手動切換変速機
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５ ギヤ
Ｋ（図１） 特性曲線群
Ｋ（図３） クラッチ状態
ＫＡＢ 特定領域（細長領域）
ＫＯ 運転モード調整装置
Ｍ 内燃機関
ｎ 回転速度
Ｐ 出力
Ｓ 切換過程
Ｔ トルク
ｖ 車両速度
ＶＫ 全負荷曲線
ＷＭ 希望トルク

Claims (15)

1. 可変変速比をもつ変速機を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換方法において、
   運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が変速機の変速比変化と同時に行われることを特徴とする車両内内燃機関の運転モードの切換方法。
2. 特性曲線群（Ｋ）の特定領域（ＫＡＢ）内における内燃機関の運転において、変速機の変速比変化が行われたとき直ちに、運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が実行されることを特徴とする請求項１の方法。
3. 間近に迫っている運転モードの切換が、特性曲線群（Ｋ）内における内燃機関の実際運転モード（Ｉ、ＩＩ）点および特性曲線群（Ｋ）内における運転状態の変化勾配（Ｇ）に基づいて検出され、運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換は変速機の変速比が変化したときに行われることを特徴とする請求項１または２の方法。
4. 特性曲線群（Ｋ）が、回転速度（ｎ）に関するトルク（Ｔ）の特性曲線群（Ｋ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの方法。
5. 運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が、切換変速機において、ギヤ切換の間に行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの方法。
6. 運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が、切換変速機において、内燃機関および変速機間の駆動系内のクラッチが少なくとも一部開放されているときに行われることを特徴とする請求項５の方法。
7. ２つのクラッチを備えたダブル・クラッチ変速機における運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が、ギヤ切換の間において、両方のクラッチが滑り状態にあるときに行われることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの方法。
8. コンバータ直結クラッチを備えた変速自動装置における運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が、コンバータ直結クラッチが開いているときに行われることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの方法。
9. 内燃機関および駆動系間のトルク伝達を少なくとも一部分離するためのクラッチ装置を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換方法において、
   運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換において、クラッチ装置が少なくとも一部開放され、これにより内燃機関および駆動系間のトルク伝達内に滑りが形成されることを特徴とする車両内内燃機関の運転モードの切換方法。
10. クラッチ装置が内燃機関および変速機間の車両駆動系内のクラッチであり、クラッチが運転モードの切換の間に一部開放されることにより滑り状態にされることを特徴とする請求項９の方法。
11. クラッチ装置が内燃機関およびダブル・クラッチ変速機間の車両駆動系内の２つのクラッチであり、両方のクラッチが運転モードの切換の間に一部開放されることにより滑り状態にされることを特徴とする請求項９の方法。
12. クラッチ装置が内燃機関および駆動系間の車両駆動系内の変速自動装置のコンバータ直結クラッチであり、コンバータ直結クラッチが運転モードの切換の間に開放されることを特徴とする請求項９の方法。
13. 可変変速比をもつ変速機を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モード（Ｉ、ＩＩ）を切り換えるために設けられている手段を備えた内燃機関用の制御装置において、
    運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換が変速機の変速比変化と同時に行われることを特徴とする内燃機関用の制御装置。
14. 内燃機関および駆動系間のトルク伝達を少なくとも一部分離するためのクラッチ装置を備えた駆動系を有する車両内内燃機関の運転モード（Ｉ、ＩＩ）を切り換えるために設けられている手段を備えた内燃機関用の制御装置において、
    運転モード（Ｉ、ＩＩ）の切換において、クラッチ装置が少なくとも一部開放され、これにより内燃機関および駆動系間のトルク伝達内に滑りが形成されることを特徴とする内燃機関用の制御装置。
15. プログラムがコンピュータ内において実行されるとき、請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法の全てのステップを実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。

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