CN101842617A - 用于车辆中的锁止离合器和发动机扭矩的控制装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

如果当判定满足锁止“开”条件(关→开)时发动机转速(Ne)与涡轮转速(Nt)之间的转速差(Ne-Nt)大，则不接合锁止离合器，但是执行扭矩减小控制以减小发动机转速(Ne)，由此减小转速差(Ne-Nt)(步骤ST13和ST14)。然后，一旦转速差(Ne-Nt)已减小至目标转速差(Nslp)，则接合锁止离合器(步骤ST15和ST16)。以此方式，抑制了锁止离合器的摩擦材料的过度发热，这能延长摩擦材料的寿命。

Description

用于车辆中的锁止离合器和发动机扭矩的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及用于在其中安装有发动机(内燃发动机)和自动变速器的车辆的控制装置和控制方法，而且更具体地，涉及用于配装有具有锁止离合器的变矩器以及自动变速器的车辆的控制装置和控制方法。
背景技术
在具有发动机的车辆中，变速器根据车辆运行状态将由发动机产生的扭矩和转速传递至驱动轮。变速器包括以自动的且最适当的方式设定发动机与驱动轮之间的传动比的自动变速器。
安装在车辆中的自动变速器可以是例如：行星齿轮变速器，其使用诸如离合器和制动器这样的摩擦接合元件以及行星齿轮组来设定档位；以及带式无级变速器(CVT)，其以无级方式调节变速比。
在配装有行星齿轮自动变速器的车辆中，包括用于基于车辆速度和加速器操作量(或节气门开度)来获得最适当档位的变速线(换档线)的变速线映射图存储在电子控制单元(ECU)等中。通过基于车辆速度和加速器操作量来参考变速线映射图的方式计算目标档位，然后根据该目标档位来接合或松开用作为摩擦接合元件的离合器、制动器以及单向离合器，从而自动地设定档位。
在带式无级变速器中，带缠绕于设置有带轮槽(V形槽)的主带轮(输入带轮)和副带轮(输出带轮)。增大一个带轮的带轮槽的宽度，而同时减小另一带轮的带轮槽的宽度，从而以连续方式改变带缠绕于相应的带轮的半径(有效直径)。由此，带式无级变速器以无级方式设定传动比。
在配装有上述自动变速器的车辆中，设置有变速杆且由驾驶员操作该变速杆。通过操作变速杆将自动变速器的变速位置改变至例如P位置(驻车范围)、R位置(倒退运行范围)、N位置(空档范围)、D位置(前进运行范围)等。另外，近年来，具有手动变速模式的自动变速器(所谓具有顺序模式的自动变速器)已变为可用。这使得变速杆的操作能够选择性地转换自动变速器的档位。
另外，在配装有自动变速器的车辆中，可在从发动机到自动变速器的动力传动路径中设置变矩器。变矩器是液压动力传动装置，且例如包括耦接至发动机输出轴(曲轴)的泵轮、耦接至自动变速器的输入轴的涡轮、以及经由单向离合器设置在泵轮与涡轮之间的导轮。泵轮与发动机输出轴一起转动。因而，从泵轮排出的液压流体驱动涡轮以使涡轮转动。由此，将发动机的输出扭矩传递至自动变速器的输入轴。
此外，包括锁止离合器的变矩器得到了广泛使用。锁止离合器依据操作条件而接合(锁止“开”)或松开(锁止“关”)，从而改善燃料消耗率(以下称为燃料消耗)。
日本专利申请公开No.2004-263875(JP-A-2004-263875)和日本专利申请公开No.3-182648(JP-A-3-182648)描述了涉及用于配装有锁止离合器的车辆的控制的技术。
JP-A-2004-263875描述了在锁止离合器的滑移控制(用于在未完全接合锁止离合器的情况下调节变速器扭矩的控制)期间，当压下加速器踏板时，限制节气门的操作。由此，防止发动机的空转，并减小锁止离合器的劣化。
JP-A-3-182648描述了在锁止离合器接合期间，当发动机驱动轴的转速(发动机转速)与变矩器从动轴的转速(涡流转速)之间的转速差小于和等于预定的值时，发动机动力输出的扭矩减小。由此，减小了锁止时的扭矩冲击。
附带地，锁止是自动变速器的传动效率的不可或缺的方式之一；但是，使用湿式摩擦材料的锁止离合器的接合要求摩擦材料抵御接合时的发热的耐久性。具体地，当来自发动机的动力输入大时，发动机转速与变矩器的涡轮转速之间的转速差增大，因此，当锁止离合器接合时，摩擦材料产生大量的热。由此，需要使用多片摩擦材料以确保接合状态或者采取其它的方式，因此增大了变矩器的尺寸。
另外，如果即使采取了上述方式也仍旧难以处理接合时的热量，则取消锁止控制(松开锁止离合器)，由此维持发动机转速与涡轮转速之间的大的转速差。当上述大的转速差持续达相对较长的时长时，变矩器中的液压流体(自动变速器流体(ATF))由于搅动而发热且最终该液压流体会过热。
注意，JP-A-2004-263875描述了一种用于在锁止离合器上的滑移控制期间防止发动机空转的技术。另外，JP-A-3-182648描述了为了减小锁止时的冲击，当锁止离合器接合时减小发动机动力的扭矩。但是，JP-A-2004-263875和JP-A-3-182648都未就确保摩擦材料在锁止离合器接合时的耐久性提出任何建议。由此，JP-A-2004-263875和JP-A-3-182648中所描述的技术未就上述问题提供任何解决方案。
发明内容
本发明提供了一种对车辆的控制，车辆中安装有具有锁止离合器的自动变速器，该控制在锁止离合器接合时抑制发热。
本发明的一方面提供了一种用于车辆的控制装置，所述车辆包括发动机、自动变速器、设置在所述发动机与所述自动变速器之间的变矩器、以及将所述变矩器的输入侧与所述变矩器的输出侧直接连接的锁止离合器。
另外，所述控制装置包括：发动机转速检测器，其检测所述发动机的转速；涡轮转速检测器，其检测所述变矩器的涡轮转速；转速差计算单元，其计算所述发动机转速与所述涡轮转速之间的转速差；扭矩减小控制单元，其执行扭矩减小控制以减小所述发动机的输出扭矩；锁止控制单元，其控制所述锁止离合器的接合或松开；以及锁止判定单元，其对于是满足锁止“开”条件还是满足锁止“关”条件进行判定，如果当所述锁止判定单元判定满足锁止“开”条件(关→开)时由所述转速差计算单元计算出的所述转速差超过预定的目标转速差，则执行所述扭矩减小控制，而且当由所述转速差计算单元计算出的所述转速差已减小至所述目标转速差时，接合所述锁止离合器。
另外，本发明的另一方面提供了一种用于车辆的控制方法，所述车辆包括发动机、自动变速器、设置在所述发动机与所述自动变速器之间的变矩器、以及将所述变矩器的输入侧与所述变矩器的输出侧直接连接的锁止离合器。所述控制方法包括：检测所述发动机的转速；检测所述变矩器的涡轮转速；计算所述发动机转速与所述涡轮转速之间的转速差；基于所述车辆的运行状态对于是满足锁止“开”条件还是满足锁止“关”条件进行判定；当判定满足锁止“开”条件时所计算出的所述转速差超过预定的目标转速差时，执行扭矩减小控制以减小所述发动机的输出扭矩；以及，当所述转速差已减小至所述目标转速差时，接合所述锁止离合器。
根据上述控制装置和控制方法，考虑到以下事实：即，如果当转速差(发动机转速Ne-涡轮转速Nt)大时立即接合锁止离合器，则锁止离合器的摩擦材料也许可能经受热劣化，执行扭矩减小控制以减小发动机转速，从而减小转速差(Ne-Nt)。另外，当发动机转速与涡轮转速之间的转速差(Ne-Nt)已减小至目标转速差(具体地，处于可以确保锁止离合器耐久性的水平的转速差)时，接合锁止离合器。
以此方式，在发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)减小之后，接合锁止离合器。由此，可以抑制锁止离合器的摩擦材料的[“过度”？]发热。通过这样做，可以在不增大锁止离合器的摩擦材料的热容的情况下确保摩擦材料的耐久性。因而，可以减小锁止离合器的尺寸。注意，当满足锁止“开”条件时的转速差(Ne-Nt)小于或等于目标转速差时，可以确保摩擦材料的耐久性，甚至当接合锁止离合器时也如此。因此，立即接合锁止离合器。
在此，在本发明的所述方面中，用于判定是否接合锁止离合器的目标转速差可以考虑例如在接合时的锁止离合器的容量(热容)或者锁止离合器的发热量(即，卡路里值)而设定。另外，考虑到以下事实：即，当锁止离合器的输入扭矩与锁止离合器的输出扭矩之间的差异大时，锁止离合器在接合时的发热量大，可以基于所述输入扭矩与输出扭矩之间的差异来设定目标转速差Nslp。
在本发明的所述方面中，扭矩减小控制的具体示例可以包括用于经由用于减少燃料喷射量的控制或用于延迟点火正时的控制来减小发动机的输出扭矩的控制。另外，当设置可变气门正时机构(VVT机构)以改变发动机气门(进气门、排气门)的正时时，可由该VVT机构来改变气门正时，从而减小发动机的输出扭矩。
注意，可通过用于减少燃料喷射量的控制、用于延迟点火正时的控制或使用VVT机构来改变气门正时的控制中的任意一个、或者它们的组合来减小扭矩。
所述控制装置的更具体的构造可以是使得：当在锁止判定单元判定满足锁止“开”条件(关→开)时所述转速差超过预定的上限转速差(上限转速差＞目标转速差)时，执行扭矩减小控制，而当由转速差计算单元所计算的转速差已减小至目标转速差时，接合锁止离合器。
另外，当在判定满足锁止“开”条件时所计算出的转速差大于上限转速差时，可执行扭矩减小控制，而当转速差已减小至目标转速差时，可接合锁止离合器。
在上述控制装置和控制方法中，如果考虑例如由于变矩器的液压流体的剪切作用而引起的发热量以及车辆的冷却能力而设定上限转速差，可防止变矩器的液压流体过热。
在此，上限转速差可考虑例如锁止离合器在接合时的发热量而设定，或者可以考虑当锁止离合器接合时在车轴上产生的扭矩阶差而设定。
根据本发明的所述方面，当判定满足锁止“开”条件时，如果发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差大，则执行发动机的扭矩减小控制，并在转速差已减小至目标转速差之后接合锁止离合器。由此，可抑制锁止离合器的摩擦材料的过度发热，因而，可减小锁止离合器的尺寸。
附图说明
在以下参考附图对本发明的示例实施方式的详细描述中将对本发明的特征、优点以及技术意义和工业意义进行说明，其中，相同的标号表示相同的元件，且其中：
图1是示出根据本发明实施方式的车辆的一部分的示意性构造图；
图2是安装在图1所示车辆中的发动机的示意性构造图；
图3是安装在图1所示车辆中的发动机、变矩器以及自动变速器的示意性构造图以及控制系统的框图；
图4是图3所示自动变速器的工作表；
图5是示出换档装置的变速杆部分的构造的立体图；
图6是示出诸如ECU的控制系统的构造的框图；
图7是示出用于变速控制中的变速线映射图示例的图；
图8是示出用于锁止控制中的接合线映射图示例的图；
图9是示出锁止离合器接合控制的示例的流程图；
图10是示出锁止离合器接合控制的示例的时序图；
图11是示出锁止离合器接合控制的另一示例的流程图；以及
图12是示出锁止离合器接合控制的另一示例的时序图。
具体实施方式
图1是示出根据本发明实施方式的车辆的一部分的示意性构造图。本示例的车辆是发动机前置、后轮驱动(FR)式车辆，其包括：发动机1、变矩器2、自动变速器3、ECU 100等。根据本发明所述方面的用于车辆的控制装置和控制方法可以通过由ECU 100所执行的程序来实施。以下将对发动机1、变矩器2、自动变速器3以及ECU 100的各种单元进行说明。
发动机1可以是例如四缸汽油发动机。如图2所示，在其内部形成气缸的气缸体1a容置活塞1b。活塞1b往复地竖直移动。活塞1b经由连杆17耦接至曲轴11。活塞1b的往复运动由连杆17转变成曲轴11的转动。曲轴11连接至变矩器2的输入轴。
曲轴11的转速(发动机转速Ne)由发动机转速传感器201检测。发动机转速传感器201可以是例如电磁式传感器，当曲轴11转动时，该传感器产生与信号转子18的突部18a相对应的脉冲样信号(输出脉冲)。
冷却剂温度传感器207设置在发动机1的气缸体1a处并检测发动机冷却剂温度。火花塞15设置在发动机1的每个燃烧室1c内。每个火花塞15的点火正时都由点火器16调节。点火器16由ECU 100控制。
发动机1的燃烧室1c与进气通道1d和排气通道1e连通。进气门1f设置在每个气缸的燃烧室1c与进气通道1d之间。打开或关闭进气门1f以提供或阻塞进气通道1d与燃烧室1c之间的流体连通。另外，排气门1g设置在燃烧室1c与排气通道1e之间。打开或关闭排气门1g以提供或阻塞燃烧室1c与排气通道1e之间的流体连通。当进气凸轮轴和排气凸轮轴经由曲轴11的转动而转动时，分别打开或关闭进气门1f和排气门1g。
热丝空气流量计(进气量传感器)208、进气温度传感器209(嵌在空气流量计208中)、以及调节发动机1的进气量的电子控制节气门12设置在进气通道1d中。节气门12由节气门马达13驱动。节气门12的节气门开度可以独立于驾驶员的加速器踏板操作而受到电子控制，且该开度(节气门开度)由节气门开度传感器202检测。另外，节气门马达13由ECU 100控制和驱动。
具体地，控制节气门12的节气门开度以基于发动机1的工作状态，诸如由发动机转速传感器201检测到的发动机转速Ne、驾驶员的加速器踏板压下量(加速器操作量)等来获得最适当的进气量(目标进气量)。更具体地，节气门12的实际节气门开度由节气门开度传感器202检测，且节气门12的节气门马达13受到反馈控制使得实际节气门开度与产生目标进气量的节气门开度(目标节气门开度)相一致。
另外，燃料喷射阀14设置在进气通道1d中。具有预定压力的燃料由燃料泵从油箱供应至燃料喷射阀14，且该燃料被喷射至进气通道1d中。所喷射的燃料与进气混合以变为空气燃料混合气并被引入发动机1的其中一个燃烧室1c中。被引入燃烧室1c中的空气燃料混合气(燃料+空气)由火花塞15点燃以发热并燃烧。随着空气燃料混合气在燃烧室1c中发热并燃烧，对应的活塞1b以往复方式移动，从而转动曲轴11。上述发动机1的工作状态由ECU 100控制。
如图3所示，变矩器2包括输入轴侧的泵轮21、输出轴侧的涡轮22、提供扭矩放大功能的导轮23、以及单向离合器24。动力经由流体在泵轮21与涡轮22之间传递。
变矩器2设置有锁止离合器25，锁止离合器25能够将输入侧与输出侧相连接。一旦锁止离合器25完全接合，泵轮21和涡轮22一体地转动。另外，当锁止离合器25接合呈预定的滑移状态时，涡轮22受到驱动而以预定的滑移率随着泵轮21转动。变矩器2和自动变速器3由转动轴连接。变矩器2的涡轮转速Nt由涡轮转速传感器203检测。变矩器2的锁止离合器25的接合与松开都由液压控制回路300和ECU 100控制。
如图3所示，自动变速器3是行星齿轮变速器，其包括双小齿轮式第一行星齿轮组31、单小齿轮式第二行星齿轮组32、以及单小齿轮式第三行星齿轮组33。从自动变速器3的输出轴34输出的动力经由传动轴、差速齿轮、驱动轴等传递至驱动轮。
自动变速器3的第一行星齿轮组31的恒星齿轮S1经由离合器C3选择性地耦接至输入轴30。另外，恒星齿轮S1经由单向离合器F2和制动器B3选择性地耦接至壳体，而且沿相反方向(沿与输入轴30的转动相反的方向)的转动受到阻碍。第一行星齿轮组31的托架CA1经由制动器B1选择性地耦接至壳体，而且托架CA1的沿相反方向的转动总是受到单向离合器F1的阻碍，单向离合器F1设置成与制动器B1平行。第一行星齿轮组31的齿圈R1以一体方式连接至第二行星齿轮组32的齿圈R2，并经由制动器B2选择性地耦接至壳体。
第二行星齿轮组32的恒星齿轮S2以一体方式连接至第三行星齿轮组33的恒星齿轮S3，并经由离合器C4选择性地耦接至输入轴30。另外，恒星齿轮S2经由单向离合器F0和离合器C1选择性地耦接至输入轴30，而且恒星齿轮S2相对于输入轴30的沿相反方向的转动受到阻碍。
第二行星齿轮组32的托架CA2以一体方式连接至第三行星齿轮组33的齿圈R3，并经由离合器C2选择性地耦接至输入轴30，而且经由制动器B4选择性地耦接至壳体。另外，托架CA2的沿相反方向的转动总是受到单向离合器F3的阻碍，单向离合器F3设置成与制动器B4平行。另外，第三行星齿轮组33的托架CA3以一体方式连接至输出轴34。输出轴34的转速由输出轴转速传感器204检测。
上述自动变速器3的离合器C1至C4、制动器B1至B4以及单向离合器F0至F3的接合和松开示于图4中的工作表中。在图4的工作表中，“圆圈”代表“接合”，“空白”代表“松开”。另外，“双圆圈”代表“在发动机制动期间接合”，而“三角形”代表“接合但不涉及动力传动”。
如图4所示，在本示例的自动变速器3中，在第一前进档(1st)中，接合离合器C1，且单向离合器F0和F3工作。在第二前进档(2nd)中，接合离合器C1和第三制动器B3，且单向离合器F0、F1以及F2工作。
在第三前进档(3rd)中，接合离合器C1和C3，同时接合制动器B3，且单向离合器F0和F1工作。在第四前进档(4th)中，接合离合器C1、C2和C3，同时接合制动器B3，且单向离合器F0工作。
在第五前进档(5th)中，接合离合器C1、C2和C3，同时接合制动器B1和B3。在第六前进档(6th)中，接合离合器C1和C2，同时接合制动器B1、B2和B3。另外，在倒档(R)中，接合离合器C3，同时接合制动器B4，且单向离合器F1工作。
如上所述，在本示例的自动变速器3中，将诸如离合器C1至C4、制动器B1至B4以及单向离合器F0至F3这样的摩擦接合元件接合或松开呈预定的状态，由此设定适当的档位。这些离合器C1至C4以及制动器B1至B4的接合与松开都由液压控制回路300和ECU 100控制。
如图5所示，换档装置5设置成靠近车辆的驾驶员座椅。变速杆51设置用于换档装置5。换档装置5具有倒档(R)位置、空档(N)位置、驱动(D)位置、以及顺序(S)位置，而且允许驾驶员将变速杆51转换至所需位置。这些倒档(R)位置、空档(N)位置、驱动(D)位置、以及顺序(S)位置(包括随后的“+”位置和“-”位置)中的变速位置都由变速位置传感器206检测(参见图6)。
以下，将就每种变速位置(“N位置”、“R位置”、“D位置”以及“S位置”)的选定变速位置的情形以及在那个时间的自动变速器3的工作模式进行说明。
当输入轴30与自动变速器3的输出轴34分离时选定N位置。随着变速杆51被操作至N位置，自动变速器3的离合器C1至C4、制动器B1至B4以及单向离合器F0至F3全部被松开(参见图4)。
当车辆受倒退驱动时选定R位置。随着变速杆51被操作至R位置，自动变速器3转换至倒档。
当车辆受前进驱动时选定D位置。随着变速杆51被操作至D位置，依据车辆的驱动状态自动转换自动变速器3的多个前进档(六个前进档)。
S位置是当驾驶员手动转换多个前进档(六个前进档)时所选择的手动变速位置。“-”位置和“+”位置分别设置在S位置的前侧和后侧。“+”位置是手动操作升档时将变速杆51操作到的位置。“-”位置是手动操作降档时将变速杆51操作到的位置。当变速杆51处于S位置时，随着变速杆51相对于作为空档位置的S位置被操作至“+”位置或“-”位置，自动变速器3的前进档升档或降档。具体地，每次将变速杆51操作至“+”位置时，档位都顺序升档(例如，1st→2nd→……→6th)。同样，每次将变速杆51操作至“-”位置时，档位都逐档降档(例如，6th→5th→……→1st)。
如图6所示，ECU 100包括CPU(中央处理器)101、ROM(只读存储器)102、RAM(随机存取存储器)103、备份RAM 104等。
ROM 102存储包括除涉及车辆的基本驱动的控制[？？]之外的用于执行变速控制的程序在内的各种程序，所述变速控制基于车辆的运行状态来设定自动变速器3的档位。稍后将对变速控制进行具体说明。
CPU 101根据存储在ROM 102中的各种控制程序和映射图来执行算术处理。另外，RAM 103是暂时存储CPU 101中的处理结果以及从传感器输入的数据等的存储器。备份RAM 104是存储当发动机1停机时应当保存的数据等的非易失性存储器。
CPU 101、ROM 102、RAM 103以及备份RAM 104经由总线107相互连接，并进一步连接至输入接口105和输出接口106。
输入接口105连接至发动机转速传感器201、节气门开度传感器202、涡轮转速传感器203、输出轴转速传感器204、检测加速器踏板4的开度的加速器操作量传感器205、变速位置传感器206、冷却剂温度传感器207、空气流量计(进气量传感器)208、进气温度传感器209等。来自这些传感器的信号输入至ECU 100。
输出接口106连接至节气门12的节气门马达13、各个喷射器14、各个火花塞15的点火器16、液压控制回路300等。
ECU 100执行发动机1的各种控制，包括基于来自上述各种传感器的输出信号的发动机12的如下控制：用于节气门12的开度的控制；点火正时控制(用于点火器16的驱动的控制)；燃料喷射量控制(用于喷射器14的打开或关闭的控制)等。
另外，ECU 100向液压控制回路300输出设定自动变速器3的档位的电磁控制信号(液压压力指令信号)。响应于该电磁控制信号，液压控制回路300的电磁阀的开/关或者线性电磁阀的激励和去激励受到控制，且自动变速器3的离合器C1至C4、制动器B1至B4、单向离合器F0至F3等被接合或松开成预定的状态以设置适当的档位(第一档至第六档以及倒档)。
此外，ECU 100向液压控制回路300输出锁止离合器控制信号(液压压力指令信号)。响应于该锁止离合器控制信号，液压控制回路300的锁止电磁阀的激励和去激励受到控制，使得变矩器2的锁止离合器25被适当接合或松开(锁止控制)。
以下将对由ECU 100执行的变速控制和锁止控制进行说明。
首先，将参考图7对用于本示例的变速控制的变速线映射图进行说明。图7所示变速线映射图使用车辆速度和加速器操作量作为参数。在该变速线映射图中设定多个区域以基于车辆速度和加速器操作量来计算适当的档位(给出最佳燃料消耗的档位)。变速线映射图存储在ECU 100的ROM102中。变速线映射图的区域由多条变速线(换档线)分隔。
注意，在图7所示变速线映射图中，升档线(变速线)由实线表示，而降档线(变速线)由虚线表示。另外，升档和降档的变速方向在图中用数字和箭头表示。
接下来，将对变速控制的基本操作进行说明。ECU 100根据从输出轴转速传感器204输出的信号计算车辆速度，并根据从加速器操作量传感器205输出的信号计算加速器操作量。然后，基于所述车辆速度和加速器操作量，ECU 100参考图7中的变速线映射图以计算目标档位，并将该目标档位与当前档位进行比较以判定变速操作是否适当。
如果判定的结果显示不必换档，则ECU 100向液压控制回路300输出电磁控制信号(液压压力指令信号)以维持当前档位。
另一方面，如果目标档位与当前档位不同，则将执行变速控制。例如，如果车辆的运行状态从自动变速器3处于第五档的情形改变且例如从图7所示的点A变化至点B，则该变化越过降档线5→4，因而根据变速线映射图所计算出的目标档位是第四档。于是，ECU 100向液压控制回路300输出电磁控制信号(液压压力指令信号)以设定第四档，且档位从第五档转换至第四档(5→4降档)。
现将参考图8对本示例的锁止控制中使用的接合线映射图进行说明。图8所示接合线映射图使用车辆速度和加速器操作量作为参数。在该接合线映射图中设定区域(“开”区域和“关”区域)以基于车辆速度和加速器操作量来判定锁止离合器25是接合的还是松开的。接合线映射图存储在ECU100的ROM 102中。
在图8所示接合线映射图中，锁止“开”线由实线表示，而锁止“关”线由虚线表示。锁止“开”线(实线)和锁止“关”线(虚线)设定有预定的滞后。设置滞后以防止档位摆动。另外，在图8所示接合线映射图中，锁止“开”线和锁止“关”线设定用于基于车辆速度和加速器操作量来优化燃料消耗。
另外，ECU 100基于根据从输出轴转速传感器204和加速器操作量传感器205输出的信号所获取的车辆速度和加速器操作量来参考图8中的接合线映射图，然后适当接合或松开锁止离合器25。
具体地，如果锁止离合器25是分离的(“关”)，则当车辆速度增加和/或加速器操作量减小以越过锁止“开”线(实线)(锁止“关”→“开”)时，判定满足锁止“开”条件，并随后执行锁止离合器25的接合控制，所述接合控制将在稍后进行说明。
另一方面，在锁止离合器25接合(“开”)的状态下，当车辆速度降低和/或加速器操作量增大以越过锁止“关”线(虚线)(锁止“开”→“关”)时，判定满足锁止“关”条件，并随后松开锁止离合器25。
接下来，将对锁止离合器接合控制进行描述。首先，如上所述，通过基于车辆速度和加速器操作量来参考图8所示接合线映射图，判定是满足锁止“开”条件还是满足锁止“关”条件。在执行用于接合或松开锁止离合器25的控制的车辆中，如上所述，当发动机转速Ne与变矩器2的涡轮转速Nt之间的转速差大(即，超过预定的量)时，由于锁止离合器25在接合时的过度发热而可能难以确保锁止离合器25的摩擦材料的耐久性。
考虑到以上方面，在本示例中，如果当判定满足锁止“开”条件(“关”→“开”)时发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)大，则减小发动机1的扭矩。如果发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)已达到这样的水平：即，锁止离合器25的摩擦材料的耐久性可以通过扭矩减小控制而得以确保，则接合锁止离合器25。
现在将参考图9和图10对所述控制的具体示例进行说明。图9是示出锁止离合器接合控制的控制程序的示例的流程图。图9所示控制程序由ECU 100执行。
首先，在图9所示控制程序中，使用目标转速差Nslp执行锁止离合器25的接合控制。
例如，发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)与锁止离合器25在接合时的发热量之间的关系是预先根据经验获得的或者通过计算获得的。基于锁止离合器25的摩擦材料的容量(热容)以及在接合时的发热量与转速差(Ne-Nt)之间的关系，可以保证具有可确保锁止离合器25的摩擦材料的耐久性的水平的转速差。然后，基于所获得的转速差(Ne-Nt)来设定目标转速差Nslp。
另外，在本示例中，在执行图9中的控制程序期间，以预定的时间间隔执行以下过程：根据从发动机转速传感器201输出的信号来计算发动机转速Ne；根据从涡轮转速传感器203输出的信号来计算涡轮转速Nt；以及计算这些发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)。在图9中的稍后将说明的步骤ST13中，基于最新计算出的转速差(Ne-Nt)以常规方式做出判定。
接下来，将就每个步骤对本示例的锁止离合器接合控制进行说明。在步骤ST11中，判定是否满足“锁止关→开”条件。具体地，例如，如果车辆的运行状态从车辆正在以锁止“关”状态运行的情形变化，例如，从图8所示的点C变化至点D，则该变化越过锁止“开”线(实线)。由此，判定满足锁止“开”条件(步骤ST11中的判定结果是肯定的)，过程进入到步骤ST12。如果步骤ST11中的判定结果是否定的，则重复步骤ST11中的判定过程直至“锁止关→开”条件满足为止。
在步骤ST12中，判定是否可以执行发动机1的扭矩减小控制。具体地，例如，如果发动机1的冷却剂温度低，或者当诸如节气门开度传感器202这样的传感器发生故障时，则判定为不允许执行扭矩减小控制。
如果步骤ST12中的判定结果是肯定的，则处理进入到步骤ST13。如果步骤ST12中的判定结果是否定的，则处理返回至步骤ST11。
在步骤ST13中，判定发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)是否大于目标转速差Nslp。如果步骤ST13中的判定结果是肯定的(Ne-Nt＞Nslp)，则执行扭矩减小控制(步骤ST14)。在本示例中，通过控制燃料喷射量的减少来以预定量的减缩量减小发动机1的输出扭矩(发动机扭矩Te)，从而减小扭矩。反复地顺序执行步骤ST14中的扭矩减小控制直至步骤ST13中的判定结果是否定的为止。
另外，如果步骤ST13中的判定结果是否定的，即，当发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)已减小至目标转速差Nslp时(即，当转速差(Ne-Nt)小于或等于目标转速差Nslp时)，则执行锁止控制(步骤ST15)。在已开始锁止控制之后，当锁止离合器25的接合完成时(当在步骤ST16中的判定结果是肯定的时)，执行扭矩返回控制(步骤ST17)。由此，发动机扭矩Te返回至正常控制状态。
现在将参考图10中的时序图对本示例的锁止离合器接合控制进行具体说明。首先，如果锁止离合器25分离(锁止“关”)，当车辆速度增大和/或加速器操作量减小以越过图8所示接合线映射图的锁止“开”线(实线)(锁止“关”→“开”)时，则判定满足锁止“开”条件。
如果当判定满足锁止“开”条件时发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)小于或等于目标转速差Nslp(Ne-Nt≤Nslp)，则可以确保摩擦材料的耐久性，即使当锁止离合器25接合时也如此。由此，立即执行锁止控制(步骤ST13中的否定判定→步骤ST15)。
另一方面，如果当判定满足锁止“开”条件时转速差(Ne-Nt)大，并立即执行锁止控制，则锁止离合器25的摩擦材料可能经受热劣化。由此，为了避免这种情形，执行扭矩减小控制(步骤ST13中的肯定判定→步骤ST14)。因为重复步骤ST14中的扭矩减小控制，所以发动机扭矩Te将以预定量的减缩量减小。
另外，当发动机扭矩Te已减小至目标转速差Nslp时，结束扭矩减小控制并随后开始锁止控制(锁止离合器接合)。此后，当锁止离合器25的接合完成时，即，当发动机转速Ne与涡轮转速Nt变为相等时，执行扭矩返回控制(扭矩升高控制)，从而使发动机扭矩Ne返回至正常控制状态。
如上所述，根据本示例的锁止离合器接合控制，如果当判定满足锁止“开”条件时发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)大，则执行发动机1的扭矩减小控制，然后，在转速差(Ne-Nt)已减小至目标转速差Nslp之后，接合锁止离合器25。由此，可以抑制锁止离合器25的摩擦材料的过度发热。通过这样做，在不增大锁止离合器25的摩擦材料的热容的情况下，可以确保摩擦材料的耐久性。因而，可以减小锁止离合器25的尺寸。
在此，变矩器的性能可由容量系数C＝发动机扭矩Te/(发动机转速Ne)2来表示。一旦确定变矩器的规格，则根据对应于目标转速差的转速比(涡轮转速Nt/发动机转速Ne)已知容量系数C。由此，为实现目标转速差Nslp所必需的发动机扭矩Te0可由以下表达式(1)来计算。
Te0＝C×(Nt+Nslp)2    (1)
由此，适用的是：当执行上述扭矩减小控制时，通过使用此时的涡轮转速Nt的上述表达式(1)来获得实现目标转速差Nslp的发动机扭矩Te0，以计算扭矩减小量，然后基于计算出的扭矩减小量来执行步骤ST14中的扭矩减小控制。
另外，锁止离合器的摩擦材料的热吸收率E可由以下表达式(2)来表示，其中，变速器扭矩是T(t)，而由于锁止离合器的接合而引起的发动机转速的改变是ω(t)。
E＝∫T(t)×ω(t)dt    (2)
然后，使用表达式(2)，在锁止离合器25接合之前调节变速器扭矩T(t)，使得当锁止离合器25接合时所产生的发热量小于或等于预定的基准值，从而确保摩擦材料的耐久性。
接下来，将参考图11和图12对锁止离合器接合控制的另一示例进行说明。首先，在图11所示控制程序中，使用上限转速差LNslp和目标转速差Nslp来执行锁止离合器25的接合控制。
考虑到由于当锁止离合器25松开时发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)而产生的变矩器2的发热量(由于液压流体的剪切作用而引起的发热量)以及车辆的冷却能力，根据经验获得或通过计算获得变矩器2的液压流体不过热的转速差(Ne-Nt)。然后，基于所获得的转速差(Ne-Nt)来设定上限转速差LNslp。
以与上述锁止离合器接合控制(1)相似的方式设定目标转速差Nslp。但是，目标转速差Nslp低于上限转速差LNslp。
接下来，将参考图11对锁止离合器接合控制进行说明。图11所示控制程序由ECU 100执行。
另外，在本示例中，在执行图11中的控制程序期间，以预定的时间间隔反复地顺序执行以下处理：根据从发动机转速传感器201输出的信号来计算发动机转速Ne；根据从涡轮转速传感器203输出的信号来计算涡轮转速Nt；以及计算发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)。在图11中的稍后将说明的步骤ST23和ST25中，基于最新计算出的转速差(Ne-Nt)以常规方式做出判定。
在步骤ST21中，判定是否满足“锁止关→开”条件。例如，如果车辆正在以锁止“关”状态运行，当车辆的运行状态变化时，例如，从图8所示的点C变化至点D，则该变化越过锁止“开”线(实线)。由此，判定满足锁止“开”条件(步骤ST21中的判定结果是肯定的)，处理进入到步骤ST22。如果步骤ST21中的判定结果是否定的，则重复步骤ST21中的判定处理直至“锁止关→开”条件满足为止(直至获得肯定判定为止)。
在步骤ST22中，判定是否可以执行发动机1的扭矩减小控制。具体地，例如，如果发动机1的冷却剂温度低，或者如果诸如节气门开度传感器202这样的传感器发生故障时，则判定为不允许执行扭矩减小控制。
如果步骤ST22中的判定结果是肯定的，则处理进入到步骤ST23。如果步骤ST22中的判定结果是否定的，则处理返回至步骤ST21。
在步骤ST23中，判定发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)是否超过上限转速差LNslp。
当步骤ST23中的判定结果是否定的(Ne-Nt≤LNslp)，则处理进入到步骤ST25，并判定转速差(Ne-Nt)是否小于或等于目标转速差Nslp。如果步骤ST25中的判定结果是否定的，即，如果转速差(Ne-Nt)超过了目标转速差Nslp(Ne-Nt＞Nslp)，则执行扭矩减小控制(步骤ST24)。在本示例中，通过控制燃料喷射量的减少来以预定量的减缩量减小发动机1的输出扭矩(发动机扭矩Te)，由此减小扭矩。反复地顺序执行步骤ST24中的扭矩减小控制直至步骤ST25中的判定结果是肯定的为止。
另一方面，如果步骤ST23中的判定结果是肯定的(Ne-Nt＞LNslp)，则执行扭矩减小控制(步骤ST24)。反复地顺序执行步骤ST24中的扭矩减小控制直至步骤ST25中的判定结果是肯定的为止。
然后，一旦步骤ST25中的判定结果是肯定的，即，如果发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)已减小至目标转速差Nslp，则执行锁止控制(步骤ST26)。在已开始锁止控制之后，当锁止离合器25的接合完成时(当在步骤ST27中的判定结果是肯定的时)，执行扭矩返回控制(步骤ST28)。由此，发动机扭矩Te返回至正常控制状态。
现在将参考图12中的时序图来对本示例的锁止离合器接合控制进行具体说明。
首先，如果锁止离合器25分离(锁止“关”)，当车辆速度增大和/或加速器操作量减小以越过图8所示接合线映射图的锁止“开”线(实线)(锁止“关”→“开”)时，则判定满足锁止“开”条件。
如果当判定满足锁止“开”条件时发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)小于或等于上限转速差LNslp并小于或等于目标转速差Nslp(步骤ST23中的否定判定，步骤ST25中的肯定判定)，则可以确保摩擦材料的耐久性，即使锁止离合器25接合也如此。由此，立即执行锁止控制。
另一方面，如果当判定满足锁止“开”条件时转速差(Ne-Nt)超过上限转速差LNslp，如果这种情形持续，则变矩器2的液压流体可能过热。由此，执行扭矩减小控制(步骤ST23中的肯定判定→步骤ST24)。
即使转速差(Ne-Nt)小于或等于上限转速差LNslp，但如果是在转速差(Ne-Nt)超过目标转速差Nslp的情况下执行锁止控制，则锁止离合器25的摩擦材料也可能经受热劣化。为了避免这种情形，执行扭矩减小控制(步骤ST25中的否定判定→步骤ST24)。
随着以这种方式执行扭矩减小控制，发动机扭矩Te将以预定量的减缩量减小。然后，当发动机扭矩Te已减小至目标转速差Nslp时，结束扭矩减小控制并随后开始锁止控制(锁止离合器接合)。此后，当锁止离合器25的接合完成时，即，当发动机转速Ne与涡轮转速Nt相等时，执行扭矩返回控制，从而使发动机扭矩Ne返回至正常控制状态。
如上所述，根据本示例的锁止离合器接合控制，如果当判定满足锁止“开”条件时发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)大，则执行发动机1的扭矩减小控制，而且，在转速差(Ne-Nt)已减小至目标转速差Nslp之后，接合锁止离合器25。由此，可以抑制锁止离合器25的摩擦材料的过度发热。通过这样做，在不增大锁止离合器25的摩擦材料的热容的情况下，可以确保摩擦材料的耐久性。因而，可以减小锁止离合器25的尺寸。
此外，如果发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)在锁止离合器25接合之前超过上限转速差LNslp，则执行扭矩减小控制。由此，可抑制变矩器2的过度发热(由于液压流体的剪切作用而引起的发热)，因而使得可以防止变矩器2的液压流体过热。
在以上示例中，如果发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)大，则执行扭矩减小控制使得发动机的输出扭矩以指定值的减缩量(扭矩的预定量)减小。本发明的所述方面不局限于此。
例如，扭矩减小量可基于发动机转速Ne与涡轮转速Nt之间的转速差(Ne-Nt)的变化通过反馈来确定。在这种情况下，控制规范将是复杂的；但是，可以省略用于控制的常量(指定值)。
在以上示例中，通过控制燃料喷射量的减少来减小扭矩。可替代地，发动机的输出扭矩可通过控制点火正时的延迟来减小。另外，如果设置可变气门正时机构(VVT机构)以改变发动机的气门(进气门，排气门)的正时，则可以通过该VVT机构来调节气门正时以减小发动机的输出扭矩。
注意，可通过燃料喷射量减小控制、点火正时延迟控制、或者使用VVT机构的气门正时改变控制中的任意一个单独地或以组合方式来减小扭矩。
在此，将对目标转速差进行说明。在以上示例中，转速差Nslp是考虑锁止离合器的热容而设定的。但是，本发明的所述方面并不局限于此。例如，考虑到以下事实：即，当锁止离合器的输入扭矩与该锁止离合器的输出扭矩之间的差异大时，该锁止离合器在接合时的发热量高，所以可基于所述输入扭矩与输出扭矩之间的差异来设定目标转速差Nslp。
而且，目标转速差Nslp可以通过将诸如尺寸、材料、以及摩擦材料的片数等与锁止离合器的热容相关的数据输入至ECU中来计算。
此外，以下将对上限转速差进行说明。在以上示例中，用于判定是否执行扭矩减小控制的上限转速差LNslp是考虑变矩器的发热量(由于液压流体的剪切作用而引起的发热)以及车辆的冷却能力而设定的。本发明的所述方面并不局限于此。上限转速差LNslp可以是考虑到锁止控制的可执行范围的上限值而设定的，所述锁止控制的可执行范围是基于如下其它参数来确定的：例如：锁止离合器在接合时的发热量、当锁止离合器接合时在车轴上产生的扭矩阶差的大小、或者锁止控制机构的控制力。
在以上示例中，本发明的所述方面应用于安装有六个前进档自动变速器的车辆。本发明的所述方面并不局限于此。本发明的所述方面还可应用于安装有具有任意数目可选档位的行星齿轮自动变速器的车辆。
在以上示例中，本发明的所述方面应用于安装有行星齿轮变速器的车辆的控制，所述行星齿轮变速器使用离合器、制动器以及行星齿轮组来设定传动比。本发明的所述方面并不局限于此。本发明的所述方面还可应用于安装有带式无级变速器(CVT)的车辆的控制，所述带式无级变速器包括具有锁止离合器的变矩器。
在以上示例中，本发明的所述方面应用于安装有汽油发动机的车辆的控制。本发明的所述方面并不局限于此。本发明的所述方面还可应用于安装有诸如柴油发动机等其它类型的发动机的车辆的控制。
此外，本发明的所述方面并不局限于FR(发动机前置、后轮驱动)式车辆。本发明的所述方面还可应用于FF(发动机前置、前轮驱动)车辆或四轮驱动车辆的控制。

Claims (11)

1.一种用于车辆的控制装置，所述车辆包括发动机(1)、自动变速器(3)、设置在所述发动机(1)与所述自动变速器(3)之间的变矩器(2)、以及将所述变矩器(2)的输入侧与所述变矩器(2)的输出侧直接连接的锁止离合器(25)，
所述控制装置的特征在于包括：
发动机转速检测器(201)，其检测所述发动机(1)的转速(Ne)；
涡轮转速检测器(203)，其检测所述变矩器(2)的涡轮转速(Nt)；
转速差计算单元(100)，其计算发动机转速(Ne)与涡轮转速(Nt)之间的转速差(Ne-Nt)；
扭矩减小控制单元(100)，其执行扭矩减小控制以减小所述发动机(1)的输出扭矩(Te)；
锁止控制单元(100)，其控制所述锁止离合器(25)的接合或松开；以及
锁止判定单元(100)，其判定是满足锁止“开”条件还是满足锁止“关”条件；其中
当所述锁止判定单元(100)判定满足所述锁止“开”条件时，如果所述转速差(Ne-Nt)超过预定的目标转速差(Nslp)，则执行所述扭矩减小控制，而且当所述转速差(Ne-Nt)已减小至所述目标转速差(Nslp)时，接合所述锁止离合器(25)。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
如果当所述锁止判定单元(100)判定满足所述锁止“开”条件时所计算出的所述转速差(Ne-Nt)超过上限转速差(LNslp)，则执行所述扭矩减小控制，而且
当所述转速差(Ne-Nt)已减小至所述目标转速差(Nslp)时，接合所述锁止离合器(25)。
3.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
所述扭矩减小控制单元(100)通过以下控制中的至少一个来减小所述发动机(1)的输出扭矩(Te)：用于减小节气门开度的控制、用于延迟点火正时的控制、或者用于改变气门正时的控制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述目标转速差(Nslp)是考虑所述锁止离合器(25)的热容而设定的。
5.如权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述目标转速差(Nslp)是考虑所述锁止离合器(25)在接合时的发热量而设定的。
6.如权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述目标转速差(Nslp)是考虑所述锁止离合器(25)的输入扭矩与所述锁止离合器(25)的输出扭矩之差而设定的。
7.如权利要求2至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述上限转速差(LNslp)是考虑所述变矩器(2)的液压流体的发热量以及所述车辆的冷却能力而设定的。
8.如权利要求2至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述上限转速差(LNslp)是考虑所述锁止离合器(25)在接合时的发热量而设定的。
9.如权利要求2至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述上限转速差(LNslp)是考虑当所述锁止离合器(25)接合时在车轴上产生的扭矩阶差而设定的。
10.一种用于车辆的控制方法，所述车辆包括发动机(1)、自动变速器(3)、设置在所述发动机(1)与所述自动变速器(3)之间的变矩器(2)、以及将所述变矩器(2)的输入侧与所述变矩器(2)的输出侧直接连接的锁止离合器(25)，
所述控制方法的特征在于包括：
检测所述发动机(1)的转速(Ne)；
检测所述变矩器(2)的涡轮转速(Nt)；
计算所述发动机转速(Ne)与所述涡轮转速(Nt)之间的转速差(Ne-Nt)；
判定是满足锁止“开”条件还是满足锁止“关”条件；
如果当判定满足所述锁止“开”条件时所计算出的所述转速差(Ne-Nt)超过预定的目标转速差(Nslp)，则执行扭矩减小控制以减小所述发动机(1)的输出扭矩(Te)；而且
当所述转速差(Ne-Nt)已减小至所述目标转速差(Nslp)时，接合所述锁止离合器(25)。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，进一步包括：
如果当判定满足所述锁止“开”条件时所计算出的所述转速差(Ne-Nt)超过上限转速差(LNslp)，则执行所述扭矩减小控制，而且
如果所述转速差(Ne-Nt)已减小至所述目标转速差(Nslp)，则接合所述锁止离合器(25)。
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