CN102235489B - 自动变速器的变速控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动变速器的变速控制装置，其抑制燃料消耗量的恶化，并且改善排气的状态。自动变速器的变速控制装置构成为，具有：进气状态检测单元，其对发动机的进气状态进行检测；进气状态判定单元，其基于进气状态检测单元的检测结果，对规定的目标进气状态是否成立进行判定；变速模式选择单元，其具有与运转状态相对应而设定变速比的第1变速模式、和以使发动机转速比第1变速模式高的方式设定变速比的第2变速模式，在目标进气状态成立的情况下，选择第1变速模式，在不成立的情况下，选择第2变速模式；以及变速控制单元，其基于由变速模式选择单元选择的变速模式，控制自动变速器的变速机构部。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动变速器的变速控制装置，其对具有增压器的发动机的输出转速进行变速，特别涉及一种抑制燃料消耗量的恶化，同时改善排气状态的自动变速器的变速控制装置。
背景技术
例如搭载在乘用车等汽车上的柴油机，通过利用涡轮增压器等进行增压，使吸入空气量增加，在通常运行时成为燃料稀薄混合气体，从而防止在燃烧室内局部地成为浓燃料而产生油烟等粒子状物质(PM)。
但是，在现有的柴油机中，在如低速旋转时等这种增压压力较低，吸入空气量较少的状态下，有时在燃料喷射量增加的高负载时因氧气不足而PM的排出量增大。
对此，如果将变速器的减速比变大，使发动机的高转速区域的使用频率增加，则确保发动机的吸入空气量变得容易，从应对排气的观点出发有利，但如果如上所述较多使用高转速区域，则由于摩擦损耗的增加等，燃料消耗量恶化。
作为与考虑了柴油机排气改善的变速控制相关的现有技术，例如在专利文献1中公开了以下技术，即，例如对高海拔行驶等易产生黑烟的运转状态进行检测，将自动变速器的变速档控制得较低。
专利文献1：日本国特开2004-183675号公报
发明内容
但是，例如即使是如低海拔的标准大气状态那样较难产生黑烟的状况下，在如从空载开始的前进、加速时这种过渡运转状态时，也存在直到得到目标增压压力为止的时间响应延迟，并且也存在无法得到在排气以及燃料消耗量这两方面平衡的运转状态的情况。
本发明的课题是提供一种抑制燃料消耗量的恶化，同时改善排气状态的自动变速器的变速控制装置。
本发明利用如下所述的解决方法，解决上述的课题。
技术方案1的发明是一种自动变速器的变速控制装置，其对具有涡轮增压器的发动机的输出旋转进行变速，其特征在于，具有：进气状态检测单元，其对所述发动机的进气状态进行检测；进气状态判定单元，其基于所述进气状态检测单元的检测结果，判定规定的目标进气状态是否成立；变速模式选择单元，其具有与运转状态相对应而设定变速比的第1变速模式、和以使发动机转速比所述第1变速模式高的方式设定变速比的第2变速模式，在所述目标进气状态成立的情况下，选择所述第1变速模式，在不成立的情况下，选择所述第2变速模式；以及变速控制单元，其基于由所述变速模式选择单元选择的变速模式，控制所述自动变速器的变速机构部。
技术方案2的发明是在技术方案1中所述的自动变速器的变速控制装置，其特征在于，所述进气状态检测单元对所述发动机的吸入空气量、所述发动机的进气压力、以及所述发动机的空燃比中的至少一个进行检测，所述进气状态判定单元基于所述发动机的目标扭矩以及运转区域，设定所述目标进气状态。
发明的效果
根据本发明，可以得到以下效果。
(1)在吸入空气量不足，目标进气状态不成立的情况下，将自动变速器的变速模式从第1变速模式变更至第2变速模式，提高发动机的转速，使涡轮增压器的增压压力升高，使发动机的吸入空气量增加。由此，可以使燃烧状态为燃料稀薄混合气体，降低PM的发生，改善排气的状态。
另外，在目标进气状态成立，排气状态没有问题的情况下，通过利用第1变速模式，使发动机的转速下降，防止燃料消耗量的恶化。
(2)进气状态检测单元对发动机的吸入空气量、进气压力、空燃比中的至少一个进行检测，进气状态判定单元，通过基于发动机的目标扭矩以及运转区域，设定目标进气状态，从而可以适当地进行上述目标进气状态的判定。
附图说明
图1是表示在使用本发明的具有自动变速器的变速控制装置的实施例的车辆中的发动机部的系统构成的示意图。
图2是表示实施例的车辆中的变速器部的系统构成的示意图。
图3是表示实施例的自动变速器的变速控制装置中的变速模式选择时的动作的流程图。
图4是示意地表示实施例的自动变速器的变速控制装置中的CVT变速线图的一个例子的图。
具体实施方式
本发明的课题是提供一种抑制燃料消耗量的恶化，同时改善排气状态的自动变速器的变速控制装置，该课题是在发动机的实际吸入空气量比目标进气量少的情况下，通过执行使减速比增大的增压优先CVT控制而解决的，其中，目标进气量是基于驱动要求扭矩以及运转区域而设定的。
【实施例】
下面，说明使用了本发明的自动变速器的变速控制装置的实施例。
图1是表示在具有实施例的变速控制装置的车辆中的发动机部的系统结构的示意图。
发动机10具有涡轮增压器20、进气系统30、排气系统40、燃料供给装置50、EGR装置60、氧化催化剂(DOC)70、柴油机颗粒物过滤器(DPF)80、以及发动机控制单元(ECU)100等而构成。
发动机10例如是作为乘用车等汽车的行驶用动力源而使用的4冲程柴油机。
发动机10具有曲轴11、活塞12、气缸体13、气缸盖14、燃烧室15、火花塞16、以及火花塞控制器17等而构成。
曲轴11是发动机10的输出轴。
活塞12是在气缸内进行往复运动，经由连杆向曲轴11传递燃烧压力的部件。
气缸体13是将收容活塞12的气缸部、和可以旋转地支撑曲轴11的曲轴箱部一体地形成而成的。
气缸体13具有曲轴转角传感器13a以及水温传感器13b。
曲轴转角传感器13a检测曲轴11的角度位置。
水温传感器13b检测在发动机10内的水冷套内循环的冷却水的水温。
气缸盖14设置在气缸体13的活塞12的顶侧端部，具有进气口、排气口、以及对设置在进气口和排气口上的进气阀以及排气阀进行开闭的动阀驱动机构等。
燃烧室15形成在活塞12的顶面、和气缸盖14的与活塞12相对的部分之间。
火花塞16是以前端部向燃烧室15内露出的状态设置在气缸盖14上的预备加热装置。
火花塞控制器17与ECU 100的控制相对应，控制向火花塞16的通电量。
涡轮增压器20利用发动机10的排气(已燃气体)的能量，对发动机10吸入的燃烧用空气(新鲜空气)进行压缩。
涡轮增压器20具有压缩机21、涡轮机22、致动器23、以及负压控制阀24等。
压缩机21是对燃烧用空气进行压缩的离心型压缩机。
涡轮机22与压缩机21同轴地设置，由发动机10的排气驱动，并且对压缩机21进行驱动。涡轮机22是可以利用设置在涡轮叶轮周围的喷嘴上的可动式叶片，连续地变更几何形状的可变几何式叶轮机。
致动器23是对涡轮机22的可动叶片进行驱动的负压式致动器。
负压控制阀24是按照ECU 100的控制，将来自未图示的负压源的负压向致动器23导入的电磁阀。
涡轮增压器20，在实际增压压力相对于由ECU 100设定的目标增压压力较低的情况下，通过关闭可动式叶片而将喷嘴缩小，从而提高涡轮机22的转速，进行提高增压压力的控制。但是，即使在进行该控制的情况下，例如在电动机10的转速较低的情况下，从加速开始直至增压压力上升为止的时间响应延迟(涡轮迟滞)变大。如果如上所述涡轮迟滞较大，则除了加速性能以外，还对排气处理性能产生不良影响，所以在本实施例中，通过与后述的变速器200的协调控制，尽快地提高增压压力。
进气系统30向发动机10导入燃烧用空气。
进气系统30具有进气管31、空气滤清器32、空气流量计33、中间冷却器34、节流阀35、致动器36、进气室37、进气压传感器38、以及进气岐管39等而构成。
进气管31是从大气中导入燃烧用空气，经由涡轮增压器20的压缩机21，向发动机10供给的空气流路。
空气滤清器32具有过滤空气而去除尘埃等的过滤元件。通过空气滤清器32的空气，向涡轮增压器20的压缩机21导入而被压缩。
空气流量计33设置在空气滤清器32的出口部处，具有对空气流量进行检测的传感器。另外，在空气流量计33中内置有对进气温度进行检测的进气温度传感器。
另外，空气流量计33作为本发明中所称的进气状态检测单元起作用。
中间冷却器34是通过与行驶风的热交换，对从涡轮增压器20的压缩机21输出的空气进行冷却的热交换器。
节流阀35设置在中间冷却器34的下游侧，对发动机10的吸入空气量进行调节。
致动器36与ECU 100的控制信号相对应，对节流阀35进行开闭驱动。
进气室37是将通过节流阀35的空气导入的空气室，经由进气岐管39，与发动机10的进气口连接。
进气压传感器38设置在进气室37处，对与发动机10的进气压力实质上相等的进气室37内的压力进行检测。
进气岐管39是从进气室37向发动机10的各气缸的进气口导入空气的分支管路。
排气系统40具有排气歧管41、排气管42等而构成。
排气歧管41是将从发动机10的各气缸的排气口排出的排气聚集，并向涡轮增压器20的涡轮机22导入的管路。
排气管42是将从涡轮机22输出的排气向车外排出的管路。在排气管42中设有DOC 70、DPF 80等排气后处理装置。
燃料供给装置50向发动机10的燃烧室15内供给燃料。燃料供给装置50是具有供给泵51、吸入调节量电磁阀52、燃料温度传感器53、共轨54、燃压传感器55、以及喷射器56等的共轨式高压燃料喷射装置。
供给泵51例如具有内嵌凸轮式的压送系统，对作为燃料的轻油进行加压，向共轨54供给。
吸入调节量电磁阀52对供给泵51的燃料吸入量进行调整，与ECU 100的控制信号相对应进行驱动。
燃料温度传感器53对供给泵51中的燃料的温度进行检测。
共轨54是储存供给泵51喷出的高压燃料的蓄压器。
燃压传感器55检测共轨54内的燃料的压力(燃压)。通过利用燃压传感器55的输出进行反馈控制，调节上述吸入调节量电磁阀52的开度，以使得燃压成为例如与发动机转速以及负载相对应而设定的规定的目标值。
喷射器56向各气缸的燃烧室15内喷射从共轨54供给的燃料。喷射器56具有例如利用压电元件和螺线管等致动器进行开闭的阀体，与ECU 100的喷射脉冲信号相对应，进行开阀。喷射器56的喷射定时以及喷射量由ECU 100控制。
EGR装置60以抑制燃烧温度而降低NOx的排出量为目的，使从排气歧管41排出的发动机10的排气的一部分，向进气管31内回流。
EGR装置60具有EGR通路61、EGR控制阀62以及EGR冷却器63等而构成。
EGR通路61是将排气从排气歧管41向进气管31导入的管路。
EGR控制阀62与ECU 100的控制相对应，调节EGR通路61的排气流量(EGR量)。
EGR冷却器63通过与行驶风的热交换，对流过EGR通路61的排气进行冷却。
DOC 70设置在排气管42处，对排气中的主要成分碳化氢(HC)进行氧化处理。DOC 70例如是在堇青石蜂窝状构造体等陶瓷制载体的表面载置铂、钯等贵金属或氧化铝等金属氧化物而形成的。
在DOC 70处设置对入口部分的排气温度进行检测的温度传感器71。
DPF 80设置在排气管42的DOC 70的下游侧，具有对排气进行过滤，捕集粒子状物质(PM)的过滤器。在这里，在PM中含有油烟(煤)、有机溶剂可溶性成分(SOF)、以及硫酸盐(SO4)等。
过滤器是例如将堇青石等耐热性陶瓷形成为蜂窝状构造，将作为气体流路的多个单元在端面密封，以使得入口侧、出口侧彼此不同，从而形成的所谓的封闭型(壁流型)过滤器。
DPF 80具有对入口压力和出口压力之间的差压进行检测的差压传感器81、以及对出口的排气温度进行检测的温度传感器82。
ECU 100对上述发动机10以及其辅助设备进行总体控制，具有CPU等信息处理装置、ROM和RAM等存储装置、输入/输出接口、以及A/D变换器、定时器、计数器、各种逻辑电路等周边电路。
除了上述的各种传感器的输出之外，向ECU 100中输入加速器踏板传感器101及大气压传感器102的输出。
加速器踏板传感器101是通过对驾驶者操作的加速器踏板的位置进行检测，从而检测驱动要求扭矩的要求扭矩检测单元。
大气压传感器102对车辆周围环境中的大气压进行检测。
ECU 100与根据加速器踏板传感器101的输出而设定的要求扭矩相对应，控制节流阀35的开度、燃料供给装置50的燃料喷射量以及定时、燃压等。
另外，ECU 100与后述的TCU 250协同动作，构成本发明的自动变速器的变速控制装置的一部分，作为进气状态判定单元起作用，对于发动机10判定规定的目标进气状态是否成立。
图2是表示实施例的车辆中的变速器部的系统构成的示意图。
变速器200是对发动机10的输出进行增减速的例如链式无级变速器(CVT)。
变速器200具有液力变矩器210、驱动轮220、从动轮230、传动链240、变速器控制单元250等而构成。
变速器200具有与发动机10的后部(飞轮侧)连接的壳部，在其内部收容有液力变矩器210、驱动轮220、从动轮230、传动链240等变速机构、以及将变速后的输出向前后轮的轴差速器分配的AWD传动装置、前轮侧的差速器等而构成。
液力变矩器210是与发动机10的曲轴11后端部连接的流体接头，具有闭锁机构。
驱动轮220、从动轮230和传动链240协同动作，构成链式无级变速器(CVT)的变速机构部。
驱动轮220以及从动轮230，以旋转中心轴平行配置的状态相邻设置。传动链240架设在驱动轮220以及从动轮230上，在它们之间进行动力传递。
驱动轮220与液力变矩器210的输出侧连接。
从动轮230与AWD传动装置的输入侧连接。
驱动轮220以及从动轮230分别具有在轴方向上相对配置的一对锥面，传动链240由上述锥面夹持。另外，驱动轮220以及从动轮230通过使相对锥面的间隔变化，而可以使轮的实际直径无级地变化，从而使变速比连续地变化。
变速器控制单元(TCU)250是基于发动机转速、扭矩等运转状态，设定CVT的变速比的变速控制单元。对于该变速比的设定，在后面详细地说明。
ECU 100和TCU 250例如利用CAN通信系统等车载LAN连接，彼此进行通信，执行发动机10以及变速器200的协调控制。
另外，TCU 250作为本发明所述的变速模式选择单元以及变速控制单元起作用。
作为上述的协调控制之一，在发动机10的排气中的PM容易增加的吸入空气量不足的情况下，TCU 250变更变速器200的变速模式，执行增压优先CVT控制，使减速比增大，使发动机10的高转速区域的使用频率增加。
图3是表示如上所述的TCU 250中的变速模式选择动作的流程图。
下面，对于每个步骤，依次进行说明。
<步骤S01：检测加速器踏板开度·发动机转速·吸入空气量>
ECU 100基于加速器踏板传感器101的输出，检测加速器踏板开度。
另外，ECU 100基于曲轴转角传感器13a的输出，检测发动机10的曲轴11的转速(发动机转速)。并且，ECU 100基于空气流量计33的输出，检测发动机10的当前吸入空气量。
然后，进入步骤S02。
<步骤S02：计算目标扭矩·判定运转区域·设定最低限吸入空气量>
CEU 100基于在步骤S01中检测出的加速器踏板开度以及发动机转速，计算发动机10的目标扭矩。该目标扭矩例如与基于加速器踏板开度以及发动机转速而判定的运转区域相对应，从预先设定的对应图中读出。
另外，ECU 100基于该目标扭矩、以及在步骤S01中检测出的发动机转速，计算最低限吸入空气量。该最低限吸入空气量例如与基于目标扭矩以及发动机转速而判定的运转区域相对应，从预先设定的对应图中读出。
然后，进入步骤S03。
<步骤S03：判断吸入空气量>
ECU 100对在步骤S01中检测出的发动机10的实际吸入空气量、和在步骤S02中设定的最低限吸入空气量进行比较，在吸入空气量超过最低限吸入空气量的情况(目标进气状态成立的情况)下，进入步骤S04，在吸入空气量小于或等于最低限吸入空气量的情况(目标进气状态不成立的情况)下，进入步骤S05。
<步骤S04：判定目标空气量状态·通常CVT控制>
ECU 100判定当前的发动机10的进气状态是目标空气量状态，使TCU 250执行后述的通常CVT控制，结束一系列的处理(返回)。
<步骤S05：判定非目标空气量状态·增压优先CVT控制>
ECU 100判定当前的发动机10的进气状态不是目标空气量状态(吸入空气量不足)，使TCU 250执行后述的增压优先CVT控制，结束一系列的处理(返回)。
下面，说明上述的通常CVT控制以及增压优先CVT控制。
图4是示意地表示实施例的自动变速器的变速控制装置中的CVT变速线图的一个例子。图4(a)表示通常CVT控制，图4(b)表示增压优先CVT控制。在各图中，横轴表示发动机转速，纵轴表示发动机10的扭矩(目标扭矩或者驱动要求扭矩)。
最外侧的曲线表示发动机10的最大扭矩曲线，其内侧的虚线表示发动机10的等燃料消耗率曲线。
在各个控制中，TCU 250控制变速器200的变速比，以使得发动机转速和扭矩的坐标点接近粗线表示的变速线。
在本发明所称的第1变速模式即通常CVT控制中，如下所述进行控制，即，为了使燃料消耗量优先，在扭矩较小的区域内发动机转速也较低，然后伴随着扭矩的增加，发动机转速提高。
与上述相对应，在本发明所称的第2变速模式即增压优先CVT控制中，如下所述进行控制，即，为了将增压压力保持为大于或等于规定值的高压，在扭矩较小的区域中，将发动机转速相对于通常CVT控制设定得较高，并且，使发动机转速相对于扭矩增加的变化率较小，将发动机转速保持在高转速区域内。
在增压优先CVT控制中，相对于通常CVT控制，减速比增大，从而使得同一输出发生在更加高的发动机转速下，可以提高涡轮增压器20的增压压力。
在以上说明的实施例中，在发动机10的吸入空气量小于或等于根据发动机10的运转区域求出的最低限吸入空气量的情况下，通过将变速器200的变速模式从通常CVT控制变更为增压优先CVT控制，从而可以提高发动机10的转速，加速开始后尽快地提高涡轮增压器20的增压压力。由此，发动机10的吸入空气量增加，可以在燃料稀薄混合气体下进行燃烧，控制油烟等PM的发生，改善排气的状态。
另一方面，在发动机10的吸入空气量超过最低限吸入空气量的情况下，通过进行使发动机转速下降的燃料消耗量优先的通常CVT控制，从而可以防止车辆的燃料消耗量恶化。例如，在进行上述的增压优先CVT控制后，改善了发动机的进气状态的情况下，通过恢复至通常CVT控制，可以实现排气状态和燃料消耗量均优良的发动机控制以及CVT控制。
(变形例)
本发明不限于以上说明的实施例，可以进行各种变形和变更，它们也在本发明的技术范围内。
(1)发动机、自动变速器、它们的辅助设备的结构不限于上述的实施例，可以适当地变更。
例如，在实施例中，自动变速器例如是链式的CVT，但本发明不限于此，也可以是带式、环式等的CVT；利用多个行星齿轮组进行变速的有级AT；具有奇数档和偶数档各自的变速用齿轮组独立的离合器，依次对它们进行切换而进行变速的DCT；以及利用致动器驱动与手动变速器相同的变速机构部的AMT。另外，在利用除了CVT以外的有级自动变速器的情况下，对于第1以及第2变速模式，只要变更第2变速模式的用于进行升速以及降速的变速线以使得发动机高转速区域的使用频率升高即可。
(2)在实施例中，是基于空气流量计检测出的吸入空气量，对发动机的进气状态进行判定，但本发明不限于此，例如也可以基于涡轮增压器的增压压力、进气管内压力判定进气状态。另外，也可以将上述模式多种组合，进行判定。
(3)在实施例中，发动机控制单元对发动机的进气状态进行判定，但如上所述的判定功能，也可以在变速器的控制单元、和其它独立的单元中具有。
(4)在实施例中，以单纯地切换2种变速模式的情况为例进行说明，但本发明不限于此，也可以在2种变速模式之间设定多级的中间变速模式，依次对它们进行切换。另外，也可以无级地变换变速模式。
Claims (1)
1.一种自动变速器的变速控制装置，其对具有涡轮增压器的发动机的输出旋转进行变速，其特征在于，具有：
进气状态检测单元，其对所述发动机的进气状态进行检测；
进气状态判定单元，其基于所述进气状态检测单元的检测结果，判定规定的目标进气状态是否成立；
变速模式选择单元，其具有与运转状态相对应而设定变速比的第1变速模式、和以使发动机转速比所述第1变速模式高的方式设定变速比的第2变速模式，在所述目标进气状态成立的情况下，选择所述第1变速模式，在不成立的情况下，选择所述第2变速模式；以及
变速控制单元，其基于由所述变速模式选择单元选择的变速模式，控制所述自动变速器的变速机构部，
所述进气状态检测单元对所述发动机的吸入空气量、所述发动机的进气压力、以及所述发动机的空燃比中的至少一个进行检测，
所述进气状态判定单元基于所述发动机的目标扭矩以及运转区域，设定所述目标进气状态。
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