JP2005246989A - Vehicular control device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a vehicle control device including a torque converter with a lock-up clutch in a vehicle drive system.
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。 Some automatic transmission torque converters are provided with a lock-up clutch for fastening the input and output shafts. This is intended to improve the running fuel efficiency of the vehicle by suppressing the inherent relative slip that occurs between the input and output shafts of the torque converter with a lock-up clutch.
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。
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。 In each of the conventional techniques described above, first, the engagement state or slip ratio of the lock-up clutch is preferentially determined according to the driving state of the vehicle, and engine control amounts such as the EGR ratio and the air-fuel ratio are subordinately determined. Has been decided. For this reason, from the viewpoint of engine control, there is a problem that the best fuel consumption cannot always be obtained when the lockup clutch is used.
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。 In the present invention, a first control device that controls an engagement state of a lockup clutch provided in the torque converter, and a second control device that controls an engine control amount that correlates with surge vibration at the time of engagement of the lockup clutch. The control device includes a target slip ratio of the lock-up clutch that minimizes the vehicle fuel efficiency (hereinafter referred to as vehicle fuel efficiency), and a limit value of an engine control amount such as an EGR ratio. Is determined based on the target driving force.
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。 According to the present invention, the combination of the slip ratio and the engine control amount that minimizes the fuel consumption can be selected, and as a result, the vehicle fuel consumption can be as much as possible while satisfying the engine exhaust performance and surge vibration requirements. It becomes possible to reduce.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention. This vehicle includes a
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。
The engine 1 is a gasoline engine equipped with an electronically controlled
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。
In addition to the impeller 2a, the
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。
CVT3 is a belt-type continuously variable transmission that includes a pair of
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。
The engine 1 is provided with an
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。
This vehicle is provided with a
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。
The
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。
Next, the control of the slip ratio and the EGR ratio that minimizes the fuel consumption when the lockup clutch is engaged under the above configuration will be described. 2 and 3 are a flowchart and a functional block diagram, respectively, showing a first embodiment relating to the control. The control routine shown in FIG. 2 is periodically executed by the
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。 In S101, the accelerator opening, the vehicle speed, and the engine coolant temperature are obtained. This uses the signals of the accelerator opening sensor 9, the vehicle speed sensor 12, and the water temperature sensor 18 shown in FIG.
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。
In S102 and S103, a target
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。
In S104 to 105, the
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。
In S106 to 107, a map in which the optimum fuel
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。
In S108 to 109, a map in which the
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。 Although the two types of maps are separately illustrated here, they are configured as a single map that gives a combination of a slip ratio and an EGR ratio that provides the best vehicle fuel efficiency based on the turbine rotation speed and the turbine torque. You can also.
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。 FIG. 6 shows a timing chart when the slip ratio and the EGR ratio are controlled by the above control in comparison with the conventional control. Conventionally, the lock-up clutch is completely engaged preferentially or forcibly under the lock-up permission condition, so that the EGR rate applicable to the engine operating state after engagement is restricted, and the fuel consumption is not necessarily the best. . On the other hand, in the present invention, the slip ratio itself related to the lock-up operation is controlled so as to achieve the best fuel efficiency while applying the EGR rate limit value, so that the best vehicle fuel efficiency can be achieved while satisfying the surge vibration demand and the exhaust performance demand. Can be achieved. In this embodiment, the combination of the optimum slip ratio and EGR ratio according to the cooling water temperature corresponding to the characteristic that surge vibration is likely to occur at lower temperatures or the characteristic that the required EGR rate tends to decrease at lower temperatures. Therefore, the slip ratio can be optimally controlled regardless of the warm-up state of the engine.
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。 FIGS. 7 and 8 are a flowchart and a functional block diagram, respectively, showing a second embodiment relating to the control. The process up to obtaining the target turbine rotation speed and the target turbine torque based on the accelerator opening and the vehicle speed is the same as that shown in FIG.
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。
That is, in S201, the accelerator opening, the vehicle speed, and the engine coolant temperature are obtained, and in S202 and S203, the target
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。 In this embodiment, the target turbine rotation speed, the target turbine torque, the EGR rate limit value for the slip rate under the coolant temperature, the fuel consumption rate of the engine at the EGR rate, and the transmission of the vehicle drive system including the torque converter for the slip rate. It is characterized in that three relations of efficiency are set as a function or a map, and a point where the vehicle fuel consumption becomes the best is searched in the variable range of the slip ratio.
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。 In S206, first, the slip ratio is set to 0 as an initialization process. Next, in S207, the transmission efficiency of the drive system at the current slip ratio is obtained.
S208では前記スリップ率におけるEGR率の限界値を求める。 In S208, the limit value of the EGR rate in the slip rate is obtained.
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。 In S209, the fuel consumption rate of the engine at the limit value of the EGR rate is obtained.
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。 In S210, a vehicle fuel consumption equivalent value is calculated based on the engine fuel consumption and transmission efficiency.
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。 In S211 to 214, the processes in S207 to 210 are repeated while adding a predetermined increment ΔSlip to the slip ratio until the slip ratio reaches the maximum value (= 1).
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。 In this way, the vehicle fuel consumption at the slip rate is calculated while changing the slip rate from the minimum value to the maximum value by a predetermined increment, and the slip rate and the EGR rate at which the best fuel consumption is obtained are calculated. Set as the target slip ratio and target EGR ratio, respectively. According to this process, it is possible to set the slip ratio and the EGR ratio that provide the best traveling fuel consumption while satisfying the surge vibration demand and the exhaust performance demand relatively easily by changing only one parameter called the slip ratio. it can.
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。 The processing of S207 to S209 may be obtained by setting a function so as to derive a target amount using a slip ratio or the like as an argument, but the result of each processing depends on the specifications of the engine, the driving device, etc. Therefore, it is possible to search for a map of the results.
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。 In the above embodiment, an example in which the EGR rate is controlled as an engine control amount correlated with surge vibration is shown. However, other engine control amounts can of course be applied. For example, a variable valve operating device for an internal combustion engine The same effect can be expected when the valve operation timing, air-fuel ratio, or the like is used as the control amount.
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
1
6 Engine controller (second controller)
7. Transmission control device (first control device)
8 Electronic control throttle 9
Claims (11)
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。 A vehicle comprising: a first control device that controls an engagement state of a lockup clutch provided in a torque converter; and a second control device that controls an engine control amount correlated with surge vibration when the lockup clutch is engaged. A control device of
Target driving force calculating means for calculating the target driving force based on the driving state of the vehicle;
Of the combinations of the slip rate at which the target driving force can be achieved and the limit value of the engine control amount that satisfies the surge vibration requirement at the slip rate, the combination that minimizes the vehicle fuel consumption is obtained, and the combination with the minimum fuel consumption is determined. A vehicle control device comprising target value setting means for providing the slip ratio and the engine control amount to the first control device and the second control device, respectively.
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。 A vehicle comprising: a first control device that controls an engagement state of a lockup clutch provided in a torque converter; and a second control device that controls an engine control amount that correlates with surge vibration when the lockup clutch is engaged. A control device of
Target driving force calculating means for calculating the target driving force based on the driving state of the vehicle;
A target value setting means for providing the first control device and the second control device with a slip ratio and an engine control amount that minimize fuel consumption based on the target driving force,
The target value setting means includes
A procedure for calculating the transmission efficiency of a power transmission device including a torque converter for each different slip ratio;
A procedure for calculating a limit value of an engine control amount that satisfies a surge vibration requirement for each different slip ratio;
A procedure for calculating the fuel consumption rate of the engine from the limit value of the engine control amount;
A procedure for calculating the vehicle fuel consumption from the transmission efficiency and the engine fuel consumption rate is executed, and a combination of a plurality of slip ratios and engine control amounts obtained based on the procedure has a minimum vehicle fuel consumption. A vehicle control device configured to be set as a target value to be given to the first control device and the second control device.
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。 In the target value setting means,
The procedure for calculating the transmission efficiency is to search a map set in advance so as to give the transmission efficiency for each slip ratio,
The procedure for calculating the engine control amount limit value is by searching a map set in advance so as to give the engine control amount limit value for each slip ratio.
The procedure for calculating the fuel consumption rate of the engine is to search a map preset to give the fuel consumption rate from the limit value of the engine control amount,
The procedure for calculating the vehicle fuel consumption is to search a map set in advance so as to give the vehicle fuel consumption from the transmission efficiency and the engine fuel consumption rate,
The vehicle control device according to claim 2, which is executed respectively.
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