JP4107251B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の駆動系にロックアップクラッチ付のトルクコンバータを備えた車両の制御装置に関する。

自動変速機のトルクコンバータに入出力軸間を締結するロックアップクラッチを設けたものがある。これはトルクコンバータの入出力軸間に生じる固有の相対すべりをロックアップクラッチで抑制することにより車両の走行燃費を改善することを目的としている。

ただしロックアップクラッチの使用は燃費のみならずエンジンの排気性能や音振性能にも影響する。このことから、例えば特許文献１のものではロックアップクラッチ非締結時には燃費やＮＯｘの排出量を考慮した最適ＥＧＲ率を選択し、ロックアップクラッチ締結時にはエンジン〜駆動系に生じるサージ振動の限界からＥＧＲ率を抑制するようにしている。一方、燃費改善効果に着目すると、特許文献２に示されるように、希薄燃焼運転時の空燃比をロックアップクラッチのスリップ状態に応じて変化させることによりスリップ制御中の走行燃費を改善するようにしたものが提案されている。
特開平１１−３６９９２号公報 特開２００２−２１６０２号公報

前述した従来の技術では、何れもまず車両の運転状態に応じてロックアップクラッチの締結状態ないしはスリップ率を優先的に決定し、それに対して従属的にＥＧＲ率や空燃比等のエンジン制御量を決定している。このためエンジン制御の観点からすると、ロックアップクラッチ使用状態下では必ずしも最良の燃費が得られないという問題がある。

本発明では、トルクコンバータに備えられたロックアップクラッチの締結状態を制御する第１の制御装置と、前記ロックアップクラッチ締結時のサージ振動に相関するエンジン制御量を制御する第２の制御装置とを備えた車両の制御装置を構成し、前記制御装置は車両の走行燃費（以下、車両燃費という。）が最小となるロックアップクラッチの目標スリップ率とＥＧＲ率等のエンジン制御量の限界値とを目標駆動力に基づいて求めるように構成する。

本発明によれば、スリップ率とエンジン制御量の組み合わせのうちから燃費が最小となるものを選択することができ、これによりエンジンの排気性能やサージ振動の要求を満たしつつ車両燃費を可能な限り低減することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す。この車両は、エンジン1の出力を無段変速機(以下「CVT」と表す)3に伝達する経路の途中にトルクコンバータ2を備え、エンジン1の出力は、トルクコンバータ2、CVT3、ファイナルギア4を介して駆動輪5に伝達される構成となっている。

エンジン1は、運転者のアクセル操作から独立して制御可能な電子制御スロットル8を備えたガソリンエンジンであり、運転者によるアクセルペダル操作等に応じて電子制御スロットル8のスロットル開度を制御することによりエンジントルクが調整される。エンジン1がディーゼルエンジンである場合には、インジェクタによって燃料噴射量を調整することでエンジントルクが調整される。

トルクコンバータ2は、インペラ2a、タービン2b、ステータ2cの他に、前記インペラ2aとタービン2bとを直結状態にする油圧ロックアップクラッチ2dを備える。

CVT3は、一対のプーリ3a、3bとそれらの間に掛け回されたVベルト3dとを備えたベルト式無段変速機であり、プーリ3a、3bの溝幅をそれぞれ油圧ピストン3cを介して変化させることにより変速比(プーリ比とも言う)を無段階に変化させることができる。

エンジン1にはその排気マニフォールド14と吸気サージタンク13とを連通するＥＧＲ通路15とその開度を制御するＥＧＲバルブ16が設けられている。この実施形態では本発明に係るエンジン制御量として前記ＥＧＲバルブ16によりＥＧＲ率を制御する。

この車両には各種運転状態を検出する手段としてスロットル開度センサ8、アクセル開度センサ9、エンジン回転センサ10、タービン回転センサ11、車速センサ12、水温センサ18が設けられている。これらセンサ類によって検出された各種信号はエンジン制御装置6または変速機制御装置7に入力される。

前記エンジン制御装置6、変速機制御装置7はそれぞれ本発明との関係では第2の制御装置、第1の制御装置に相当し、CPUおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータとして構成されている。これらの制御装置6、7により、前記の入力された運転条件に基づいて目標とする駆動力を算出し、この算出された目標駆動力を所定のエンジントルクとCVT変速比で実現する駆動力制御を行う。また、予め定められたロックアップクラッチ締結条件に相当する運転状態下でロックアップクラッチ2dの締結状態をスリップ率1(＝100%)の開放状態からスリップ率0の完全締結状態までの間で制御すると共に、このスリップ率制御時を含むエンジン運転状態下で前記ＥＧＲ率の制御を実行する。

次に、前記構成下でのロックアップクラッチ締結時の燃費を最小にするスリップ率およびＥＧＲ率の制御について説明する。図２、図３はそれぞれ前記制御に関する第１の実施形態を示す流れ図と機能ブロック図である。図２に表された制御ルーチンは変速制御においてロックアップ許可がなされているあいだ制御装置6,7により周期的に実行される。なお、以下の説明および流れ図において符号Ｓを付して示した数字は前記制御ルーチンの処理ステップ番号である。

S101ではアクセル開度、車速、エンジン冷却水温を求める。これは図１に示したアクセル開度センサ9、車速センサ12、水温センサ18の信号を用いる。

S102とS103ではそれぞれ前記アクセル開度と車速とからマップ検索により目標駆動力200と目標タービン回転速度201を求める。

S104〜105ではタービン回転速度201を車速で除して求めた実変速比相当値により目標駆動力200を割ることにより目標タービントルク303を求める。

S106〜107では前記目標タービン回転速度201と目標タービントルク303とに応じて最適燃費スリップ率202を予め割り付けられたマップを検索して目標スリップ率を設定する。このマップは水温毎に設けられており、そのときの水温に応じたマップを選択して前記検索を行う。このマップは、図４に例示したように、予めスリップ率とＥＧＲ率の限界値(サージ振動要求とＮＯｘ値要求とを満足する最小ＥＧＲ率値)の組み合わせのうち最も車両燃費の良い点をタービントルク、タービン回転速度に対して実験的に求めた結果からスリップ率を与えるように設定されたマップである。

S108〜109では前記目標タービン回転速度201と目標タービントルク303とに応じて最適ＥＧＲ率203を予め割り付けられたマップを検索して目標ＥＧＲ率を設定する。このマップは水温毎に設けられており、そのときの水温に応じたマップを選択して前記検索を行う。このマップは、図５に例示したように、予めスリップ率とＥＧＲ率の限界値の組み合わせのうち最も車両燃費の良い点をタービントルク、タービン回転速度に対して実験的に求めた結果から最適ＥＧＲ率を与えるように設定されたマップである。

なおここでは前記２種類のマップを別個に例示したが、これらはタービン回転速度とタービントルクとに基づいて車両燃費が最良となるスリップ率とＥＧＲ率の組み合わせを付与する単一のマップとして構成することもできる。

図６は前記制御によりスリップ率およびＥＧＲ率を制御したときのタイミングチャートを従来制御との比較において示したものである。従来はロックアップ許可条件下では優先的にもしくは強制的にロックアップクラッチが完全締結されるため、締結後のエンジン運転状態に対して適用可能なＥＧＲ率が制約され、燃費も必ずしも最良とはならない。これに対して本発明では、ロックアップ動作に係るスリップ率そのものをＥＧＲ率限界値を適用しつつ最良燃費となるように制御するので、サージ振動要求や排気性能要求を満たしつつ最良の車両燃費を達成することができる。また、この実施形態では、サージ振動が低温時ほど発生しやすい特性、または要求ＥＧＲ率が低温時ほど減少傾向になる特性に対応して、冷却水温に応じて最適なスリップ率とＥＧＲ率の組み合わせを付与するようにしたので、エンジンの暖機状態に関わらずスリップ率の最適制御が可能である。

図７、図８はそれぞれ前記制御に関する第２の実施形態を示す流れ図と機能ブロック図である。アクセル開度と車速とに基づいて目標タービン回転速度と目標タービントルクを求めるまでの処理は図２と同様である。

即ち、S201ではアクセル開度、車速、エンジン冷却水温を求め、S202とS203ではそれぞれ前記アクセル開度と車速とからマップ検索により目標駆動力200と目標タービン回転速度201を求める。さらにS204〜205ではタービン回転速度201を車速で除して求めた実変速比相当値により目標駆動力200を割ることにより目標タービントルク303を求める。

この実施形態では、前記目標タービン回転速度、目標タービントルク、冷却水温の下でスリップ率に対するＥＧＲ率限界値、当該ＥＧＲ率におけるエンジンの燃料消費率、スリップ率に対するトルクコンバータを含む車両駆動系の伝達効率の３つの関係を関数またはマップとして設定し、スリップ率の可変域の中で車両燃費が最良となる点を検索することを特徴としている。

S206ではまず初期化処理としてスリップ率を0に設定する。次いでS207にて現在のスリップ率における駆動系の伝達効率を求める。

S208では前記スリップ率におけるＥＧＲ率の限界値を求める。

S209では前記ＥＧＲ率の限界値におけるエンジンの燃料消費率を求める。

S210では前記エンジン燃費と伝達効率とに基づき、車両燃費相当値を算出する。

S211〜214では前記S207〜210の処理をスリップ率が最大値(=1)に達するまで、スリップ率に所定の増分ΔSlipを加えながら繰り返す。

このようにしてスリップ率を最小値から最大値の間で所定の増分だけ変化させながらそのスリップ率での車両燃費を算出し、そのうちから最良燃費が得られたときのスリップ率とＥＧＲ率とをそれぞれ目標スリップ率および目標ＥＧＲ率として設定する。この処理によれば、スリップ率という１個のパラメータを変化させるだけで、サージ振動要求および排気性能要求を満たしつつ最良の走行燃費を付与するスリップ率およびＥＧＲ率を比較的容易に設定することができる。

前記S207〜S209の処理はスリップ率等を引数として目的とする量を導出するように関数を設定して求めるようにしてもよいが、それぞれの処理の結果はエンジンや駆動装置等の仕様に応じて実験的に求めることができるので、その結果をマップ化したものを検索するようにしてもよい。

前記実施形態ではサージ振動に相関するエンジン制御量としてＥＧＲ率を制御する例を示したものであるが、むろん他のエンジン制御量を適用することも可能であり、例えば内燃機関の可変動弁装置の弁作動タイミングや空燃比などを制御量とする場合も同様の効果を期待することができる。

本発明を適用可能な車両の概略構成図。 本発明の制御に関する第１の実施形態の処理内容を表す流れ図。 前記第１の実施形態の制御機能を表すブロック図。 前記第１の実施形態に適用するスリップ率マップの一例の説明図。 前記第１の実施形態に適用するＥＧＲ率マップの一例の説明図。 前記第１の実施形態の制御結果を示すタイミングチャート。 本発明の制御に関する第２の実施形態の処理内容を表す流れ図。 本発明の第２の実施形態の制御機能を表すブロック図。

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
２ｄ ロックアップクラッチ
３ 無段変速機(CVT)
６ エンジン制御装置(第２の制御装置)
７ 変速機制御装置(第１の制御装置)
８ 電子制御スロットル
９ アクセル開度センサ
１０ エンジン回転センサ
１１ タービン回転センサ
１２ 車速センサ
１５ ＥＧＲ通路
１６ ＥＧＲバルブ
１８ 水温センサ

Claims (12)

1. トルクコンバータに備えられたロックアップクラッチの締結状態を制御する第１の制御装置と、前記ロックアップクラッチ締結時のサージ振動に相関するエンジン制御量を制御する第２の制御装置とを備えた車両の制御装置であって、
   車両の運転状態に基づいて目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段と、
   前記目標駆動力を達成可能なスリップ率と、当該スリップ率にてサージ振動要求を満たすエンジン制御量の限界値と、の組み合わせのうち、車両燃費が最小となる組み合わせを求め、当該燃費最小の組み合わせに係るスリップ率とエンジン制御量とをそれぞれ前記第１の制御装置、第２の制御装置に付与する目標値設定手段と、
   を設けたことを特徴とする車両の制御装置。
2. トルクコンバータに備えられたロックアップクラッチの締結状態を制御する第１の制御装置と、前記ロックアップクラッチ締結時のサージ振動に相関するエンジン制御量を制御する第２の制御装置とを備えた車両の制御装置であって、
   車両の運転状態に基づいて目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段と、
   前記目標駆動力に基づいて燃費最小となるスリップ率とエンジン制御量とをそれぞれ前記第１の制御装置、第２の制御装置に付与する目標値設定手段とを備え、
   前記目標値設定手段は、
   異なるスリップ率毎にトルクコンバータを含む動力伝達装置の伝達効率を演算する手順と、
   前記異なるスリップ率毎にサージ振動要求を満たすエンジン制御量の限界値を演算する手順と、
   前記エンジン制御量の限界値からエンジンの燃料消費率を演算する手順と、
   前記伝達効率とエンジン燃料消費率から車両燃費を演算する手順と、
   を実行し、
   前記手順に基づいて求めた複数のスリップ率とエンジン制御量との組み合わせのうち、前記車両燃費が最小となるものを前記第１の制御装置、第２の制御装置に付与する目標値として設定するように構成されていること
   を特徴とする車両の制御装置。
3. 前記車両の運転状態として、スロットル開度または燃料噴射量により代表される要求負荷と車速とを検出する請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記エンジン制御量はＥＧＲ率である請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
5. 前記エンジン制御量は内燃機関の可変動弁機構の弁作動タイミングである請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
6. 前記エンジン制御量は空燃比である請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
7. 前記目標駆動力演算手段は、目標駆動力代表値としてトルクコンバータのタービントルクとタービン回転速度とを演算する請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
8. 前記目標値設定手段は、目標駆動力に基づいて予め車両燃費最小となる目標スリップ率および目標エンジン制御量を割り付けたマップを検索することで目標スリップ率および目標エンジン制御量を設定するように構成されている請求項１に記載の車両の制御装置。
9. 前記マップはエンジン冷却水温度毎に選択される複数のマップからなる請求項８に記載の車両の制御装置。
10. 前記目標値設定手段において、
    伝達効率を演算する手順は、スリップ率毎に伝達効率を付与するように予め設定されたマップを検索することにより、
    エンジン制御量の限界値を演算する手順は、スリップ率毎にエンジン制御量の限界値を付与するように予め設定されたマップを検索することにより、
    エンジンの燃料消費率を演算する手順は、エンジン制御量の限界値から燃料消費率を付与するように予め設定されたマップを検索することにより、
    車両燃費を演算する手順は、伝達効率とエンジン燃料消費率から車両燃費を付与するように予め設定されたマップを検索することにより、
    それぞれ実行される請求項２に記載の車両の制御装置。
11. 前記目標値設定手段は、エンジン冷却水温度に応じて目標値を補正するように構成されている請求項２に記載の車両の制御装置。
12. 前記エンジン制御量の限界値は、ＮＯｘ要求とサージ振動要求とを満足するＥＧＲ率の限界値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。

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