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JP2011088575A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ターボラグのない車両において短時間でインペラクラッチを係合させてもショックの発生を回避することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関1と変速機3との間の動力伝達経路上にトルクコンバータ2が配設された車両を制御する車両制御装置5において、トルクコンバータ2は、内燃機関1からの回転動力が入力されるポンプインペラ12と、回転するポンプインペラ12からのオイルを受けて変速機3に向けて回転動力を伝達するタービンランナ14と、内燃機関1からポンプインペラ12への回転動力伝達を断接可能なインペラクラッチ13とを有し、車両制御装置5は、内燃機関1及びインペラクラッチ13を制御し、インペラクラッチ13を非係合状態から完全係合状態へ制御している途中において、スロットル開度が予め設定された閾値以上のときに、内燃機関1の出力トルクを下降させるように制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、内燃機関とトルクコンバータとの間の動力伝達経路上に配されたクラッチを有する車両を制御する車両制御装置に関し、特に、車両発進時の内燃機関及びクラッチを制御する車両制御装置に関する。
自動変速機は、内燃機関と変速機との間の動力伝達経路上において、ストール状態から直結状態まで連続して動力源のトルクを伝達することが可能なトルクコンバータが設けられている。トルクコンバータにおいては、走行時の燃費向上を狙って、ポンプインペラとタービンランナの回転数差が小さいときに、それらを直結して内燃機関とタービンランナの回転数差をなくすロックアップクラッチを有するものがある。また、このようなトルクコンバータにおいては、アイドリング時の燃料消費量を低減することを狙って、タービンランナとポンプインペラとの間の流体抵抗を低減するために、ポンプインペラを内燃機関から切り離し可能な機構(以降、インペラクラッチ)を有するものがある。
このようなトルクコンバータにおいてインペラクラッチを有する車両の制御に関し、例えば、特許文献1では、車両発進時におけるターボチャージスプールアップを可能にするために、内側チャンバにおける第1の液圧を第1のレベルから第2のレベルへ上昇させるステップを含み、前記第1の液圧が、前記車両におけるエンジンと前記車両におけるトルクコンバータのためのインペラとの間に配置されたクラッチをつながった位置へ強制し、外側チャンバにおける第2の液圧を前記エンジンの速度の関数として第3のレベルから第4のレベルへ減少させるステップを含み、該前記第2の液圧が前記第1の液圧に対抗し、前記エンジンのスロットル位置の関数として前記外側チャンバにおける前記第2の液圧を減少させるように構成されたクラッチを操作する方法が開示されている。
特開2009−115308号公報
このようなインペラクラッチを有するトルクコンバータを、ターボラグのない車両に適用した場合、レスポンス向上のため、車両発進時にインペラクラッチを短時間で係合させることが望まれる。ところが、特許文献1に記載のクラッチを操作する方法をターボラグのない車両に適用した場合、スロットル開度に対して最大トルクを出力できるようインペラクラッチを制御するため、スロットル開度が大きく、内燃機関の発生トルクが非常に大きい場合には、トルクコンバータより後方(変速機側)の動力伝達経路に大きなトルク変動が伝達されることになり、ショックが発生する。
本発明の主な課題は、ターボラグのない車両において短時間でインペラクラッチを係合させてもショックの発生を回避することができる車両制御装置を提供することである。
本発明の一視点においては、内燃機関と変速機との間の動力伝達経路上にトルクコンバータが配設された車両を制御する車両制御装置において、前記トルクコンバータは、前記内燃機関からの回転動力が入力されるポンプインペラと、回転する前記ポンプインペラからのオイルを受けて前記変速機に向けて回転動力を伝達するタービンランナと、前記内燃機関から前記ポンプインペラへの回転動力伝達を断接可能なインペラクラッチとを有し、前記車両制御装置は、前記内燃機関及び前記インペラクラッチを制御し、前記インペラクラッチを非係合状態から完全係合状態へ制御している途中において、スロットル開度が予め設定された閾値以上のときに、前記内燃機関の出力トルクを下降させるように制御することを特徴とする。
本発明の前記車両制御装置において、前記車両制御装置は、前記インペラクラッチを非係合状態から完全係合状態へ制御している途中において、前記内燃機関の回転数又は出力トルクが予め設定された他の閾値以上のときに、前記内燃機関の出力トルクを下降させるように制御することが好ましい。
本発明の前記車両制御装置において、前記インペラクラッチに係る前記完全係合状態の検出は、前記内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数センサ、及び、前記変速機に入力される回転数を検出する変速機入力軸回転数センサを用いて行うことが好ましい。
本発明の前記車両制御装置において、前記車両制御装置は、油圧回路を介して前記インペラクラッチを制御し、前記インペラクラッチに係る前記完全係合状態の検出は、前記油圧回路において前記インペラクラッチに供給される油圧を検出する油圧センサを用いて行うことが好ましい。
本発明の前記車両制御装置において、前記インペラクラッチに係る前記完全係合状態の検出は、前記車両制御装置における前記インペラクラッチに対する制御信号を用いて行うことが好ましい。
本発明の前記車両制御装置において、前記車両制御装置は、運転者の車両発進意思を検出したときに前記インペラクラッチを非係合状態から完全係合状態への制御を開始することが好ましい。
本発明の前記車両制御装置において、前記車両発進意思の検出は、ブレーキペダル、アクセルペダル、及び、シフトレバーのうちいずれか1つ以上の操作に基づいて行うことが好ましい。
本発明によれば、車両発進時のタイムラグを抑えるためにインペラクラッチを急係合している最中において、スロットル開度が大きいときに内燃機関の出力トルクを下降させるように制御(トルクダウン制御)することで、変速機へのショック伝達を抑えることができる。そのため、インペラクラッチの急係合が可能となり、発進時のタイムラグを低減することができる。
本発明の実施例1に係る車両制御装置の模式的に示した構成図である。 本発明の実施例1に係る車両制御装置の動作を模式的に示したフローチャートである。 本発明の実施例2に係る車両制御装置の動作を模式的に示したフローチャートである。 本発明の実施例3に係る車両制御装置の模式的に示した構成図である。 本発明の実施例3に係る車両制御装置の動作を模式的に示したフローチャートである。
本発明の実施形態に係る車両制御装置では、内燃機関(図1の1)と変速機(図1の3)との間の動力伝達経路上にトルクコンバータ(図1の2)が配設された車両を制御する車両制御装置において、前記トルクコンバータは、前記内燃機関からの回転動力が入力されるポンプインペラ(図1の12)と、回転する前記ポンプインペラからのオイルを受けて前記変速機に向けて回転動力を伝達するタービンランナ(図1の14)と、前記内燃機関から前記ポンプインペラへの回転動力伝達を断接可能なインペラクラッチ(図1の13)とを有し、前記車両制御装置は、前記内燃機関及び前記インペラクラッチを制御し、前記インペラクラッチを非係合状態から完全係合状態へ制御している途中において、スロットル開度、若しくは、前記内燃機関の回転数又は出力トルクが予め設定された閾値以上のときに、前記内燃機関の出力トルクを下降させるように制御する。
本発明の実施例1に係る車両制御装置について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施例1に係る車両制御装置の模式的に示した構成図である。
図1を参照すると、車両は、エンジン1と変速機3との間の動力伝達経路上にトルクコンバータ2を有し、トルクコンバータ2及び変速機3における係合要素を油圧制御する油圧回路4を有し、エンジン1及び油圧回路4を電子制御する電子制御装置5を有する。電子制御装置5は、車両制御装置となり、エンジン1内のアクチュエータを制御することによりトルクダウン制御を行い、油圧回路4を制御することによりトルクコンバータ2におけるインペラクラッチ13の断続を制御する。ここで、トルクダウン制御とは、エンジン1の出力トルクを低減させる制御をいう。
エンジン1は、例えば、燃料(例えば、ガソリン、軽油などの炭化水素系)の燃焼により回転動力をクランクシャフト1aから出力する内燃機関である。クランクシャフト1aの回転動力は、トルクコンバータ2のコンバータシェル11に伝達される。エンジン1は、各種センサ、アクチュエータを有し、電子制御装置5に通信可能に接続されており、電子制御装置5によって制御される。
トルクコンバータ2は、流体の力学的作用を利用して、入力側のポンプインペラ12と出力側のタービンランナ14との回転差によりトルクの増幅作用を発生させる流体伝動装置である。トルクコンバータ2は、クランクシャフト1aと変速機入力軸3aとの間の動力伝達経路上に配設されている。トルクコンバータ2は、コンバータシェル11と、ポンプインペラ12と、インペラクラッチ13と、タービンランナ14と、ロックアップクラッチ15と、ステータ16と、ワンウェイクラッチ17と、ステータシャフト18と、を有する。
コンバータシェル11は、トルクコンバータ2のケーシングとなるものである。コンバータシェル11は、クランクシャフト1aと常に一体回転する。コンバータシェル11の内部の空間には、トルクコンバータ2の各構成部やオイルが配されている。コンバータシェル11は、ポンプインペラ12と相対回転可能に構成されているが、インペラクラッチ13が係合することでポンプインペラ12と一体回転する。コンバータシェル11は、タービンランナ14と相対回転可能に構成されているが、ロックアップクラッチ15が係合することでタービンランナ14と一体回転する。
ポンプインペラ12は、回転することによりタービンランナ14に向けてオイルを送り出す羽根車である。ポンプインペラ12は、コンバータシェル11と相対回転可能に構成されているが、インペラクラッチ13が係合することでコンバータシェル11と一体回転する。
インペラクラッチ13は、アイドリング時の燃料消費量を低減することを狙って、タービンランナ14とポンプインペラ12との間の流体抵抗を低減するために、ポンプインペラ12をエンジン1から切り離すクラッチ機構(摩擦係合要素)である。インペラクラッチ13は、係合することでコンバータシェル11の回転動力をポンプインペラ12に伝達する。インペラクラッチ13は、油圧回路4を介して電子制御装置5により断続制御される。
タービンランナ14は、ポンプインペラ12から送り出されたオイルを受けて回転する羽根車である。タービンランナ14は、変速機入力軸3aと常に一体回転する。タービンランナ14は、コンバータシェル11と相対回転可能に構成されているが、ロックアップクラッチ15が係合することでコンバータシェル11と一体回転する。
ロックアップクラッチ15は、ポンプインペラ12とタービンランナ14の回転数差が小さいときに、それらを直結してエンジン1とタービンランナ14の回転数差をなくすクラッチ機構(摩擦係合要素)である。ロックアップクラッチ15は、係合することでコンバータシェル11の回転動力をタービンランナ14及び変速機入力軸3aに伝達する。ロックアップクラッチ15は、油圧回路4を介して電子制御装置5により断続制御される。
ステータ16は、タービンランナ14とポンプインペラ12との間の内周寄りの位置に配され、タービンランナ14から排出されたオイルを整流してポンプインペラ12に還流することでトルク増幅作用を発生させる羽根車である。ステータ16は、ワンウェイクラッチ17及びステータシャフト18を介して変速機ケース3bに固定されており、一方向にのみ回転するように構成されている。
ワンウェイクラッチ17は、ステータ16を一方向のみに回転許容するクラッチである。ワンウェイクラッチ17の回転端にはステータ16が固定されている。ワンウェイクラッチ17の固定端は、ステータシャフト18を介して変速機ケース3bに固定されている。
ステータシャフト18は、ワンウェイクラッチ17の固定端を変速機ケース3bに固定するためのシャフト状の部材である。
変速機3は、変速機入力軸3aから入力された回転動力を変速して駆動輪(図示せず)に向けて出力する機構である。変速機3では、エンジン1から出力された回転動力が、トルクコンバータ2を介して遊星歯車機構(複数の遊星歯車機構が組み合わさったもの)に入力され、当該遊星歯車機構で変速されて出力される。変速機3は、複数の摩擦係合要素(図示せず;クラッチ、ブレーキ)の係合・非係合の組合せに応じて複数の変速段を構成する。変速機3における各摩擦係合要素は、油圧回路4を介して電子制御装置5により断続制御される。
油圧回路4は、トルクコンバータ2及び変速機3における摩擦係合要素(インペラクラッチ13、ロックアップクラッチ15を含む)に供給する油圧を制御する回路である。油圧回路4は、バルブ(図示せず)によって油路(図示せず)を切り替え可能な構成となっており、電子制御装置5からの制御信号により駆動される複数の電磁弁(図示せず)を備えている。電磁弁は、オイルポンプから供給されたライン圧を制御することにより、油路を切替制御したり、トルクコンバータ2及び変速機3の摩擦係合要素(インペラクラッチ13、ロックアップクラッチ15を含む)の係合及び開放(非係合)を制御する。
電子制御装置5は、油圧回路4を介してトルクコンバータ2及び変速機3における摩擦係合要素(インペラクラッチ13、ロックアップクラッチ15を含む)の動作を制御するコンピュータである。電子制御装置5は、ブレーキペダルセンサ6、エンジン回転数センサ7、変速機入力軸回転数センサ8、及びアクセルペダルセンサ9と通信可能に接続されている。電子制御装置5は、各種センサからの検出信号、各種アクチュエータ(電磁弁を含む)の制御信号に基づく車両状態(ブレーキ踏み込み、エンジン回転数、変速機入力軸回転数、アクセル開度等)を検出する。電子制御装置5は、車両状態に応じて、記憶されたプログラム、データベース(マップ、閾値)に基づいて、エンジン1の出力(回転数、トルク)を制御する制御信号を送出する。電子制御装置5は、車両状態に応じて、記憶されたプログラム、データベース(マップ、閾値)に基づいて、変速機3の変速制御や、インペラクラッチ13及びロックアップクラッチ15の断続制御を実行すべく、油圧回路4における電磁弁(図示せず)を駆動制御する制御信号を送出する。電子制御装置5の詳細な制御動作については、後述する。
ブレーキペダルセンサ6は、運転席のアクセルペダル(図示せず)の踏み込みストロークを検出するセンサであり、運転者の発進意思を検出するための発進意思検出センサとなる。ブレーキペダルセンサ6は、ブレーキペダルの踏み込みが解除されると発進意思ありと検出する。ブレーキペダルセンサ6は、電子制御装置5と通信可能に接続されている。
なお、ブレーキペダルセンサ6の代わりに、発進意思検出センサとして、例えば、シフトレバーによるLレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Pレンジ、Dレンジなどのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサや、アクセルペダルセンサ9を用いることができる。シフトポジションセンサであれば、例えば、シフトレバーがNレンジからDレンジに操作されたときに発進意思ありと検出する。アクセルペダルセンサ9であれば、アクセルペダルが踏み込まれたときに発進意思ありと検出する。なお、発進意思は、1つのセンサだけで判断するだけでなく、複数のセンサを用いて判断するようにしてもよい。
エンジン回転数センサ7は、エンジン1のクランクシャフト1aの回転数(エンジン回転数)を検出するセンサである。エンジン回転数センサ7は、電子制御装置5と通信可能に接続されている。
変速機入力軸回転数センサ8は、変速機入力軸3aの回転数(変速機入力軸回転数)を検出するセンサである。変速機入力軸回転数センサ8は、電子制御装置5と通信可能に接続されている。
アクセルペダルセンサ9は、運転席のアクセルペダル(図示せず)の踏み込みストロークを検出することによりスロットル開度を検出するセンサである。変速機入力軸回転数センサ8は、電子制御装置5と通信可能に接続されている。
次に、本発明の実施例1に係る車両制御装置の動作について図面を用いて説明する。図2は、本発明の実施例1に係る車両制御装置の動作を模式的に示したフローチャートである。なお、スタートにおいては、車両が停止しており、エンジン1が回転中であり、インペラクラッチ13及びロックアップクラッチ15が開放された状態にあるものとする。
まず、電子制御装置5は、発進意思検出センサ(図1ではブレーキペダルセンサ6)を用いて、運転者の発進意思が検出できたか否かを判断する(ステップA1)。運転者の発進意思が検出できない場合(ステップA1のNO)、ステップA1に戻る。
運転者の発進意思が検出できた場合(ステップA1のYES)、電子制御装置5は、インペラクラッチ13を開放状態から係合状態にする制御の実行を開始する(ステップA2)。
ステップA2の後、又は、ステップA5の後、電子制御装置5は、インペラクラッチ13が完全係合したか否かを判断する(ステップA3)。インペラクラッチ13が完全係合した場合(ステップA3のYES)、インペラクラッチ13が完全係合したままとし、ステップA6に進む。
ここで、インペラクラッチ13が完全係合したか否かの判断は、図1ではエンジン回転数センサ7で検出されたエンジン回転数と、変速機入力軸回転数センサ8で検出された変速機入力軸回転数との差がなくなった(又は、差が閾値以下となった)か否かにより判断され、差がなくなったときにインペラクラッチ13が完全係合したと判断する。
なお、エンジン回転数センサ7及び変速機入力軸回転数センサ8を用いてインペラクラッチ13が完全係合したか否かを判断する場合に限らず、インペラクラッチ13を係合させる油圧を検出する油圧センサの検出信号や、電子制御装置5の油圧回路4に対する制御信号(インペラクラッチ13に係るもの)を用いてインペラクラッチ13が完全係合したか否かを判断してもよい。
インペラクラッチ13が完全係合していない場合(ステップA3のNO)、電子制御装置5は、アクセルペダルセンサ9を用いて、運転者から要求されているスロットル開度が、予め設定された閾値以上であるか否かを判断する(ステップA4)。スロットル開度が閾値以上でない場合(ステップA4のNO)、ステップA6に進む。
スロットル開度が閾値以上である場合(ステップA4のYES)、インペラクラッチ13の係合時のショックを低減するために、電子制御装置5は、エンジン1に対してトルクダウン制御を実行(トルクダウン制御中でないときはトルクダウン制御開始、トルクダウン制御中のときはトルクダウン制御継続)し(ステップA5)、その後、ステップA3に戻る。
インペラクラッチ13が完全係合した場合(ステップA3のYES)、又は、スロットル開度が閾値以上でない場合(ステップA4のNO)、インペラクラッチ13の係合時のショックが問題とならないので、電子制御装置5は、エンジン1に対してトルクダウン制御せず(トルクダウン制御中でないときはトルクダウン制御しないまま、トルクダウン制御中のときはトルクダウン制御停止)し(ステップA6)、その後、終了する。
実施例1によれば、車両発進時のタイムラグを抑えるためにインペラクラッチ13を急係合している最中において、スロットル開度が大きいときにエンジン1をトルクダウン制御することで、変速機1へのショック伝達を抑えることができる。そのため、インペラクラッチ13の急係合が可能となり、発進時のタイムラグを低減することができる。
本発明の実施例2に係る車両制御装置について図面を用いて説明する。図3は、本発明の実施例2に係る車両制御装置の動作を模式的に示したフローチャートである。
実施例2では、実施例1(図2参照)のステップA3とステップA4に相当するステップB3とステップB5の間に、エンジン回転数センサ(図1の7)を用いて、エンジン回転数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判断するステップB4を追加したものである。つまり、ステップB1〜B3は、図2のステップA1〜A3と同様であり、インペラクラッチ13が完全係合していない場合(ステップB3のNO)、電子制御装置5は、エンジン回転数センサ7を用いて、エンジン回転数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判断する(ステップB4)。エンジン回転数が閾値以上である場合(ステップB4のYES)、ステップB6に進む。エンジン回転数が閾値以上でない場合(ステップB4のNO)、ステップB5に進む。ステップB5〜B7は、図2のステップA5及びステップA6と同様である。なお、実施例2の構成は、実施例1の構成(図1参照)と同様である。
実施例2によれば、実施例1と同様な効果を奏する。
本発明の実施例3に係る車両制御装置について図面を用いて説明する。図4は、本発明の実施例3に係る車両制御装置の模式的に示した構成図である。図5は、本発明の実施例3に係る車両制御装置の動作を模式的に示したフローチャートである。
実施例3では、実施例2の変形例であり、実施例2の車両制御装置(実施例1の車両制御装置と同様;図1参照)においてエンジントルクセンサ10を追加し(図4参照)、実施例2の車両制御装置の動作(図3参照)におけるエンジン回転数が予め設定された閾値以上であるか否かを判断するステップB4を行う代わりに、エンジントルクセンサ10を用いて、エンジントルクが、予め設定された閾値以上であるか否かを判断するステップC4を行うようにしたものである(図5参照)。追加されたエンジントルクセンサ10は、エンジン1の出力トルク(エンジントルク)を検出するセンサである。エンジントルクセンサ10は、電子制御装置5と通信可能に接続されている。車両制御装置の動作において、ステップC1〜C3は、図3のステップB1〜B3と同様であり、インペラクラッチ13が完全係合していない場合(ステップC3のNO)、電子制御装置5は、エンジントルクセンサ10を用いて、エンジントルクが、予め設定された閾値以上であるか否かを判断する(ステップC4)。エンジントルクが閾値以上である場合(ステップC4のYES)、ステップC6に進む。エンジントルクが閾値以上でない場合(ステップC4のNO)、ステップC5に進む。ステップC5〜C7は、図3のステップB5〜B7と同様である。
実施例3によれば、実施例2と同様な効果を奏する。
1 エンジン(内燃機関)
1a クランクシャフト
2 トルクコンバータ
3 変速機
3a 変速機入力軸
3b 変速機ケース
4 油圧回路
5 電子制御装置(車両制御装置)
6 ブレーキペダルセンサ(発進意思検出センサ)
7 エンジン回転数センサ(インペラクラッチ係合検出センサ)
8 変速機入力軸回転数センサ(インペラクラッチ係合検出センサ)
9 アクセルペダルセンサ
10 エンジントルクセンサ
11 コンバータシェル
12 ポンプインペラ
13 インペラクラッチ
14 タービンランナ
15 ロックアップクラッチ
16 ステータ
17 ワンウェイクラッチ
18 ステータシャフト

Claims (7)

  1. 内燃機関と変速機との間の動力伝達経路上にトルクコンバータが配設された車両を制御する車両制御装置において、
    前記トルクコンバータは、前記内燃機関からの回転動力が入力されるポンプインペラと、回転する前記ポンプインペラからのオイルを受けて前記変速機に向けて回転動力を伝達するタービンランナと、前記内燃機関から前記ポンプインペラへの回転動力伝達を断接可能なインペラクラッチとを有し、
    前記車両制御装置は、前記内燃機関及び前記インペラクラッチを制御し、前記インペラクラッチを非係合状態から完全係合状態へ制御している途中において、スロットル開度が予め設定された閾値以上のときに、前記内燃機関の出力トルクを下降させるように制御することを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記車両制御装置は、前記インペラクラッチを非係合状態から完全係合状態へ制御している途中において、前記内燃機関の回転数又は出力トルクが予め設定された他の閾値以上のときに、前記内燃機関の出力トルクを下降させるように制御することを特徴とする請求項1記載の車両制御装置。
  3. 前記インペラクラッチに係る前記完全係合状態の検出は、前記内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数センサ、及び、前記変速機に入力される回転数を検出する変速機入力軸回転数センサを用いて行うことを特徴とする請求項1又は2記載の車両制御装置。
  4. 前記車両制御装置は、油圧回路を介して前記インペラクラッチを制御し、
    前記インペラクラッチに係る前記完全係合状態の検出は、前記油圧回路において前記インペラクラッチに供給される油圧を検出する油圧センサを用いて行うことを特徴とする請求項1又は2記載の車両制御装置。
  5. 前記インペラクラッチに係る前記完全係合状態の検出は、前記車両制御装置における前記インペラクラッチに対する制御信号を用いて行うことを特徴とする請求項1又は2記載の車両制御装置。
  6. 前記車両制御装置は、運転者の車両発進意思を検出したときに前記インペラクラッチを非係合状態から完全係合状態への制御を開始することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の車両制御装置。
  7. 前記車両発進意思の検出は、ブレーキペダル、アクセルペダル、及び、シフトレバーのうちいずれか1つ以上の操作に基づいて行うことを特徴とする請求項6記載の車両制御装置。
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