JP2010031966A - トルクコンバータ、及びこれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動後から、トルクコンバータの容量係数を制御することで、内燃機関の暖機を促進可能な制御技術を提供する。
【解決手段】車両１は、内燃機関１０からポンプインペラ２２に伝達された機械的動力を、ＡＴＦを介してタービンランナ２４で受けて駆動輪９に向けて伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータ２０を有する。ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の始動後からトルクコンバータ２０の容量係数を最も小さくする。ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との間においてＡＴＦを介して伝達される機械的動力の伝達効率を内燃機関１０の始動後から低下させて、トルクコンバータ２０における動力損失を増大させることで、ＡＴＦの温度を上昇させて内燃機関１０の暖機を促進する。また、伝達効率が低下した分、機関出力を増大させることで、当該機関出力の増大により内燃機関１０の暖機を促進する。
【選択図】図１

Description

本発明は、容量係数を変更可能なトルクコンバータの制御技術に関し、特に、当該トルクコンバータと内燃機関を備えた車両の制御技術に関する。

ポンプインペラからの機械的動力を、フルード（ＡＴＦ）を介して、タービンランナで受けるトルクコンバータには、その特性の一つである容量係数を変更可能なものがある（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１には、ポンプインペラ、タービンランナ、及びステータで構成されるＡＴＦの流路に面して温度に応じて変形する板状部材を設けることで、当該フルードの温度が上昇したときに、当該流路の断面積を小さくして、容量係数を変化させる技術が提案されている。

また、下記の特許文献３には、内燃機関と変速機とを備え、内燃機関を流れた冷却水の供給を受けて、上記ＡＴＦに相当する変速機油を加熱する熱交換器（以下、ＡＴＦ加熱器と記す）を備えたものが提案されている。内燃機関の冷間時にあっては、ＡＴＦ加熱器に向う冷却水流量を低減することで、内燃機関の暖機を促進することが提案されている。

特許第２６３５３５９号公報 特開平１−１６９１７０号公報 特開２００２−８９６６８号公報

ところで、上述のような容量係数を変更可能なトルクコンバータを備えた車両においては、内燃機関を始動した後、当該内燃機関や変速機をなるべく早期に暖機することが求められている。特に、内燃機関を始動した直後から、容量係数を制御することで、内燃機関の暖機を優先して行う制御技術が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の始動後から、トルクコンバータの容量係数を制御することで、内燃機関の暖機を促進可能な制御技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る車両は、原動機としての内燃機関と、内燃機関からポンプインペラに伝達された機械的動力を、ＡＴＦを介してタービンランナで受けて駆動輪に向けて伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータと、トルクコンバータの容量係数と、内燃機関の始動とを制御可能な制御手段と、を有する車両であって、制御手段は、内燃機関の始動後からトルクコンバータの容量係数を最も小さくすることを特徴とする。

上記の車両において、制御手段は、内燃機関の機関本体を貫流した冷却水の温度である機関水温を推定する機関水温推定手段を含み、内燃機関の始動後から、少なくとも機関水温が予め設定された判定水温を上回るまでは、トルクコンバータの容量係数を最も小さくするものとすることができる。

上記の車両において、内燃機関の機関本体を貫流した冷却水の供給を受けて、前記ＡＴＦを加熱するＡＴＦ加熱器と、内燃機関の機関本体からＡＴＦ加熱器への冷却水の供給を制御可能な制御弁と、を備えるものであり、制御手段は、内燃機関の始動後から、機関水温が前記判定水温を上回るまでは、前記制御弁によりＡＴＦ加熱器への冷却水の供給を停止させるものとすることができる。

上記の車両において、制御手段は、前記ＡＴＦの温度であるＡＴＦ温を推定するＡＴＦ温推定手段を含み、内燃機関の始動後から、ＡＴＦ温が予め設定された判定油温を上回るまでは、トルクコンバータの容量係数を最も小さくするものとすることができる。

また、本発明に係る車両は、原動機としての内燃機関と、内燃機関からポンプインペラに伝達された機械的動力を、ＡＴＦを介してタービンランナで受けて駆動輪に向けて伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータと、トルクコンバータの容量係数と、内燃機関の始動とを制御可能な制御手段と、を有し、制御手段は、内燃機関の機関本体を貫流した冷却水の温度である機関水温を推定する機関水温推定手段と、前記ＡＴＦの温度であるＡＴＦ温を推定するＡＴＦ温推定手段を含み、内燃機関の始動後から機関水温が予め設定された判定水温を上回るまでは、ＡＴＦ温が予め設定された判定油温を上回る場合に比べて、トルクコンバータの容量係数を小さくするものとすることができる。

上記の車両において、制御手段は、トルクコンバータの容量係数を小さくする場合には、容量係数を大きくする場合に比べて、内燃機関からポンプインペラに向けて出力する機械的動力を増大させるものとすることができる。

また、本発明に係るトルクコンバータは、内燃機関の機関出力軸に係合するポンプインペラと、駆動輪に係合可能なタービンランナとを有し、当該ポンプインペラからの機械的動力を、ＡＴＦを介して、タービンランナに伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータであって、内燃機関の始動後から容量係数が最も小さくなるよう制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御手段は、内燃機関の始動後からトルクコンバータの容量係数を最も小さくするものとしたので、ポンプインペラとタービンランナとの間においてＡＴＦを介して伝達される機械的動力の伝達効率を内燃機関の始動後から低下させ、トルクコンバータにおける動力損失を増大させることで、ＡＴＦの温度を上昇させることができ、内燃機関の暖機を促進することができる。加えて、駆動輪に所望の機械的動力を伝達させるにあたって、上述のように伝達効率が低下した分、内燃機関から出力する機械的動力を増大させることとなるため、当該機械的動力の増大により内燃機関の暖機を促進することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態（以下、実施形態と記す）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

まず、本実施形態に係るトルクコンバータの制御技術が適用される車両の概略構成と、内燃機関の冷却回路について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、車両の概略構成を示す模式図である。図２は、内燃機関の冷却回路を示す模式図である。図３は、トルクコンバータにおける速度比、伝達効率、及び容量係数との関係を示す説明図である。

図１に示すように、車両１には、駆動輪９を駆動するための原動機としての内燃機関１０と、内燃機関１０からの機械的動力を、変速して推進軸７に伝達する自動変速機４０と、推進軸７からの機械的動力を、左右の駆動輪９に分配する終減速装置８等が設けられている。車両１は、内燃機関１０からの機械的動力を、自動変速機４０により変速し、トルクを変化させて、推進軸７に伝達する。車両１は、機関出力のうち推進軸７に伝達された機械的動力を、終減速装置８により左右の駆動軸に分配して駆動輪９に伝達する。駆動輪９の接地面に生じた駆動力により車両１は駆動される。

内燃機関１０と自動変速機４０は、一体に結合されて動力出力装置（パワープラント）５を構成し、車両１に搭載される。車両１には、内燃機関１０、自動変速機４０のトルクコンバータ２０及び変速機構４４を協調して制御する制御手段として車両用電子制御装置（以下、単に「ＥＣＵ」と記す）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、各種の制御定数を記憶する記憶手段としてＲＯＭ（図示せず）を有している。

内燃機関１０は、燃料のエネルギを燃焼により機械的動力に変換して出力する熱機関であり、ピストン往復動機関である。内燃機関１０は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置を備えている。これら装置は、ＥＣＵ１００により制御される。内燃機関１０は、発生した機械的動力を、機関出力軸（クランク軸）１２から出力する。機関出力軸１２には、後述する自動変速機４０を構成するトルクコンバータ２０のポンプインペラ２２が係合している。内燃機関１０が機関出力軸１２から出力する機械的動力（以下、機関出力と記す）は、ＥＣＵ１００により制御される。

また、内燃機関１０には、シリンダブロック１４及びシリンダヘッド１６（図２参照）で構成される機関本体の内部を貫流した冷却水（クーラント）の温度（以下、機関水温と記す）の温度を検出する水温センサ５５が設けられており、検出した機関水温に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。

また、車両１には、内燃機関１０（原動機）が機関出力軸１２から出力する機関出力を変速して推進軸７に伝達する動力伝達装置として、自動変速機４０が設けられている。自動変速機４０は、内燃機関１０からの機械的動力を受けて変速機構４４に伝達するトルクコンバータ２０と、トルクコンバータ２０からの機械的動力を変速して、駆動輪９に係合する推進軸７に伝達する変速機構４４とを有している。

トルクコンバータ２０及び変速機構４４の内部には、自動変速機４０用のフルード（以下、ＡＴＦと記す）が充填されている。ＡＴＦは、変速機構４４の潤滑及び冷却と、トルクコンバータ２０内における動力伝達に供される。ＡＴＦは、トルクコンバータ２０内と、変速機構４４内とを、それぞれ貫流し、自動変速機４０内を循環する。つまり、ＡＴＦは、トルクコンバータ２０と変速機構４４で共用されている。また、自動変速機４０には、トルクコンバータ２０及び変速機構４４の内部を流れるＡＴＦを加熱可能な熱交換器であるＡＴＦ加熱器７０（図２参照）と、ＡＴＦ加熱器７０に内燃機関１０からの冷却水を流すか否かを切替えるＡＴＦ加熱器用制御弁（以下、単に「制御弁」と記す）７４が設けられている。制御弁７４の開閉弁状態は、ＥＣＵ１００により制御される。

トルクコンバータ２０は、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４とステータ２６から構成されている流体伝動装置であり、容量係数を変更可能に構成されている。ポンプインペラ２２は、機関出力軸１２に係合しており、内燃機関１０の機関出力軸１２からの機械的動力である機関出力が伝達される。タービンランナ２４は、伝達軸２８を介して変速機構４４の入力軸（図示せず）に係合している。つまり、タービンランナ２４は、変速機構４４を介して駆動輪９に係合可能となっており、ポンプインペラ２２からの機械的動力を受けて、駆動輪９に向けて伝達可能となっている。

ステータ２６は、ワンウェイクラッチ２７に結合されており、当該ワンウェイクラッチ２７は、反力部材３０及びブレーキ機構３３を介して自動変速機４０のハウジング４１に係合可能に構成されている。ブレーキ機構３３は、ワンウェイクラッチ２７のうち、ステータ２６が結合される側と反対側は、反力部材３０に固定されている。ブレーキ機構３３は、ワンウェイクラッチ２７の一方側が固定された反力部材３０と、ハウジング４１とを係合させる力（以下、係合力と記す）を調整可能に構成されている。ブレーキ機構３３の係合力は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ１００により制御される。

トルクコンバータ２０は、内燃機関１０の機関出力軸１２からの機械的動力を、ポンプインペラ２２で受けて、作動媒体としてのＡＴＦを介してタービンランナ２４に伝達する。ポンプインペラ２２からタービンランナ２４に流れたＡＴＦは、ステータ２６により流動方向を変えられて、再びポンプインペラ２２に流入する。これにより、ポンプインペラ２２からタービンランナ２４に伝達されるトルクを増大させる。このとき、ポンプインペラ２２に対してタービンランナ２４の回転速度は減少する。すなわち、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との間には、速度比（タービンランナの回転速度／ポンプインペラの回転速度）が生じる。

このように構成されたトルクコンバータ２０において、ＥＣＵ１００がブレーキ機構３３の係合力を増大させて、反力部材３０をハウジング４１に対して静止させると、ステータ２６は、反力部材３０に対して、ポンプインペラ２２及びタービンランナ２４と同一方向にのみ回転可能となる。この状態において、トルクコンバータ２０の容量係数は、図３に実線で示すように、各速度比において最も大きくなり、伝達効率が各速度比において最も高くなる。

一方、ＥＣＵ１００がブレーキ機構３３の係合力を、上述の状態から低下させる、例えばゼロにすると、ステータ２６、ワンウェイクラッチ２７、及び反力部材３０は、正逆自在に回転可能となり、図３に一点鎖線で示すように、トルクコンバータ２０の容量係数は、各速度比において最も小さくなり、トルクコンバータ２０の伝達効率も、各速度比において最も低くなる。ＥＣＵ１００が、ブレーキ機構３３の係合力を小さくするに従って、トルクコンバータ２０の容量係数を小さくすることができ、伝達効率を低下させることができる。つまり、ＥＣＵ１００は、トルクコンバータ２０の容量係数、すなわちトルクコンバータ２０における伝達効率を制御可能なものとなっている。

トルクコンバータ２０の伝達効率が低下すると、内燃機関１０からポンプインペラ２０に伝達された機械的動力のうち、タービンランナ２４から駆動輪９に向けて伝達される機械的動力の割合が減少し、その分、トルクコンバータ２０における動力損失（摩擦損失）が増大する。つまり、内燃機関１０の機関出力のうち、駆動輪９に伝達される機械的動力（以下、駆動動力と記す）が占める割合が減少する。

したがって、ＥＣＵ１００がトルクコンバータ２０の容量係数が比較的小さくなるよう制御している場合、駆動輪９に所望の駆動動力を伝達するには、容量係数が大きくなるよう制御している場合に比べて機関出力を増大させる必要がある。機関出力の増大は、内燃機関１０の機関本体（シリンダブロック１４及びシリンダヘッド１６）における発熱量を増大させて、当該機関本体（１４，１６）を貫流した冷却水の温度である機関水温を上昇させる。

加えて、ＥＣＵ１００がトルクコンバータ２０の容量係数が比較的小さくなるよう制御している場合、トルクコンバータ２０における摩擦損失が増大する。当該摩擦損失は、熱エネルギとしてトルクコンバータ２０内を流れるＡＴＦに放散されて、ＡＴＦの温度（以下、ＡＴＦ温と記す）を上昇させる。自動変速機４０には、トルクコンバータ２０を含む自動変速機４０内を流れるＡＴＦ温を検出するＡＴＦ温センサ８５が設けられており、ＡＴＦ温に係る信号をＥＣＵ１００に送出している。

次に、本実施形態に係る内燃機関の冷却回路について、図２を用いて説明する。図２は、内燃機関１０の冷却回路を示す模式図である。

図２に示すように、内燃機関１０には、シリンダブロック１４に隣接して、冷却水を圧送する冷却水ポンプ５０が設けられており、冷却水ポンプ５０より冷却水の流動方向の上流側（以下、単に「上流側」と記す）には、サーモスタット弁６４を収容するサーモハウジング５４が配設されている。冷却水ポンプ５０は、機関出力軸１２からの機械的動力を受けて作動し、サーモハウジング５４内の冷却水をシリンダブロック１４、及びシリンダヘッド１６に向けて圧送する。シリンダヘッド１６を流れた冷却水のうち一部は、バイパス通路５２を通ってサーモハウジング５４に戻るよう構成されている。

また、車両１は、走行風等を受けて冷却水を冷却可能な熱交換器であるラジエータ６０と、暖房等のために冷却水の熱を車室内に放散可能な熱交換器であるヒータコア６７とを有している。上述のサーモスタット弁６４は、所定の機関水温で、ラジエータ６０に冷却水を流すか否かを切り替えることが可能に構成されている。サーモスタット弁６４が開弁状態にある場合、シリンダヘッド１６を流れた冷却水のうち一部は、通路５６を通ってラジエータ６０を貫流し、通路６２を通ってサーモハウジング５４に戻る。一方、サーモスタット弁６４の開閉弁状態に拘らず、シリンダヘッド１６からの冷却水の一部は、通路６６を通ってヒータコア６７を貫流し、通路６８を通ってサーモハウジング５４に戻る。

なお、内燃機関１０の冷却回路は、サーモスタット弁６４の開閉弁に拘らず、シリンダヘッド１６（機関本体）を流れた冷却水を、内燃機関１０のスロットル装置やＥＧＲ（排気ガス再循環）装置に導き、サーモハウジング５４に戻す冷却回路を含むものとしても良い。

また、自動変速機４０には、上述のようにＡＴＦを加熱可能な熱交換器であるＡＴＦ加熱器７０が設けられている。車両１には、シリンダブロック１４（機関本体）からＡＴＦ加熱器７０に冷却水を導くフィード通路７２と、ＡＴＦ加熱器７０を貫流した冷却水を、上述のヒータコア６７に向かう通路６６に流すリターン通路７６が設けられている。内燃機関１０の冷却回路は、シリンダブロック１４において熱せられた冷却水をＡＴＦ加熱器７０に流すことで、ＡＴＦ加熱器７０において冷却水の熱をＡＴＦに向けて放散し、ＡＴＦを加熱することが可能となっている。フィード通路７２の途中には、ＡＴＦ加熱器７０を流れる冷却水の流量を調整可能な制御弁７４が設けられている。制御弁７４の開閉弁状態は、ＥＣＵ１００により制御される。

また、車両１には、運転者により選択された走行レンジを検出するシフトポジションセンサ（図示せず）が設けられている。走行レンジには、主に駐車時に用いられ自動変速機４０を機械的にロックして駆動輪９が回転しない状態にするＰレンジと、自動変速機４０に後進の変速段を選択させて車両１の後進走行を可能にするＲレンジと、自動変速機４０を中立状態すなわち原動機からの機械的動力を駆動輪９に伝達させない状態にするＮレンジと、自動変速機４０に前進の変速段を選択させて車両１の前進走行を可能にするＤレンジなどがある。シフトポジションセンサは、運転者により選択された走行レンジに係る信号をＥＣＵ１００に送出している。

ＥＣＵ１００は、水温センサ５５からの機関水温に係る信号と、ＡＴＦ温センサ８５からのＡＴＦ温に係る信号とを検出しており、機関水温、及びＡＴＦ温を制御変数として推定している。また、運転者により操作されるイグニッションキー（スイッチ）のオン／オフ状態など内燃機関１０の始動の有無に係る信号や、運転者により選択された走行レンジに係る信号等を検出しており、内燃機関１０の作動／非作動状態を把握している。これら制御変数に基づいて、ＥＣＵ１００は、ブレーキ機構３３の係合力すなわちトルクコンバータ２０の容量係数と、内燃機関１０の始動と、内燃機関１０の機関出力と、制御弁７４の開度及び開閉弁状態とを、協調して制御することが可能となっている。

以上のように構成された車両１においては、内燃機関１０を始動した後、当該内燃機関１０や自動変速機４０をなるべく早期に暖機することが求められている。特に、内燃機関を始動した直後（以下、単に「内燃機関の始動後」と記す）から、トルクコンバータ２０の容量係数を制御することで、内燃機関１０の暖機を促進することが求められている。

そこで、本実施形態に係る車両１において、制御手段としてのＥＣＵ１００は、内燃機関１０の始動後からトルクコンバータ２０の容量係数が最も小さくなるよう制御しており、以下に図１〜図６を用いて説明する。図４は、制御手段（ＥＣＵ）が実行するトルクコンバータ制御を示すフローチャートである。図５は、制御手段（ＥＣＵ）が実行するトルクコンバータ制御と、機関水温とＡＴＦ温の変化を示すタイミングチャートである。図６は、ＡＴＦ温とＡＴＦ粘度との関係を示す図である。

図５に時点ｔ０に示すように、運転者によりイグニッションキー等が操作されて、内燃機関１０が始動して作動状態となり、さらに、運転者によりＤレンジが選択されて走行可能となったときに、ＥＣＵ１００は、本実施形態に係るトルクコンバータ制御を開始する。この時点ｔ０における機関水温をＴｗ０とし、ＡＴＦ温をＴｆ０とする。

図４に示すように、ＥＣＵ１００は、まずステップＳ１００において、各種制御変数を取得する。制御変数には、機関水温、ＡＴＦ温等が含まれている。

そして、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、機関水温が、予め設定された判定水温Ｔｗ１より低いか否かを判定する。判定水温Ｔｗ１は、内燃機関１０において、筒内における燃焼が安定するような機関水温であり、例えば、可変バルブタイミング機構により吸気中心角を変更して筒内に内部ＥＧＲガスを導入する制御が許可されるような機関水温等に設定されている。この判定水温Ｔｗ１を下回る場合、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の暖機を最も優先すべきと判断する。この判定水温Ｔｗ１は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。

図５に時点ｔ０〜ｔ１で示すように、機関水温が、判定水温Ｔｗ１を下回る（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の暖機を最優先すべきと判断して、ステップＳ１０４において、ＡＴＦ加熱器用の制御弁７４を閉弁する。これにより、シリンダブロック１４（機関本体）からＡＴＦ加熱器７０への冷却水の流れを遮断して、機関水温を上昇させる。

これと共に、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１００は、トルクコンバータ２０の容量係数が最も小さくなるよう、ブレーキ機構３３の係合力をゼロに制御して、伝達効率を低下させる。このように伝達効率を低下させた分、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の機関出力を増大させて、駆動輪９に伝達される駆動動力を所望の値に維持する。これにより、内燃機関１０の機関本体（シリンダヘッド１４及びシリンダブロック１６）における発熱量を増大させる。このようにして、時点ｔ０〜ｔ１においては、動力出力装置５のうち内燃機関１０の暖機を優先的に促進する。

一方、図５に時点ｔ１以降に示すように、機関水温が、判定水温Ｔｗ１以上である（Ｓ１０２：Ｎｏ）場合には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０８において、ＡＴＦ加熱器７０用の制御弁７４を開弁する。これにより、動力出力装置５は、機関本体を貫流して熱せられた冷却水を、ＡＴＦ加熱器７０に供給して、自動変速機４０内を循環するＡＴＦを加熱する。これにより、ＡＴＦの温度が上昇し、図６に示すように、ＡＴＦの温度が上昇するに従って、ＡＴＦの粘度が低下していく。

そして、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、ＡＴＦ温が、予め設定された判定油温Ｔｆ２を上回るか否かを判定する。判定油温Ｔｆ２は、図６に示すように、これ以上ＡＴＦ温が上昇しても、さほど粘度が低下していかないようなＡＴＦ温に設定されている。判定油温Ｔｆ２は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。

図５に時点ｔ１〜ｔ２で示すように、ＡＴＦ温が判定油温Ｔｆ２を下回る（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）場合、ステップＳ１０６に進み、ＥＣＵ１００は、トルクコンバータ２０の容量係数を、そのまま最も小さくなるよう制御する。これにより、時点ｔ１〜ｔ２においては、内燃機関１０の暖機が、引き続き優先的に行われる。内燃機関１０の優先的な暖機が行われると共に、ＡＴＦ加熱器７０がＡＴＦを加熱することにより自動変速機４０の暖機も行われる。

一方、図５に時点ｔ２以降に示すように、ＡＴＦ温が判定油温Ｔｆ２以上である（Ｓ１１０：Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１２において、トルクコンバータ２０の容量係数が最も大きくなるよう、ブレーキ機構３３の係合力を増大し、反力部材３０及びワンウェイクラッチ２７をハウジング４１に対して静止させて、伝達効率を増大させる。これにより、ＡＴＦの粘度が低下して自動変速機４０の暖機が完了した時点ｔ２以降において、車両１は、所望の駆動動力を駆動輪９に伝達するにあたって、なるべく機関出力を低いものにすることができ、内燃機関１０における燃料消費を抑制することができる。

以上に説明したように本実施形態に係る車両１は、内燃機関１０からポンプインペラ２２に伝達された機械的動力を、ＡＴＦを介してタービンランナ２４で受けて駆動輪９に向けて伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータ２０と、トルクコンバータ２０の容量係数と、内燃機関１０の始動とを制御可能な制御手段としてのＥＣＵ１００とを有する。ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の始動後（時点ｔ０）からトルクコンバータ２０の容量係数を最も小さくするものとしたので、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との間においてＡＴＦを介して伝達される機械的動力の伝達効率を内燃機関１０の始動後から低下させ、トルクコンバータ２０における動力損失を増大させることで、ＡＴＦの温度を上昇させることができ、内燃機関１０の暖機を促進することが可能となる。加えて、駆動輪９に所望の駆動動力を伝達させるにあたって、上述のように伝達効率が低下した分、機関出力を増大させることとなり、当該機関出力の増大により内燃機関１０の暖機を促進することができる。

また、本実施形態に係る車両１において、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の機関本体（１４，１６）を貫流した冷却水の温度である機関水温を推定する機能（機関水温推定手段）を含み、内燃機関１０の始動後から、少なくとも機関水温が予め設定された判定水温Ｔｗ１を上回るまでは、トルクコンバータ２０の容量係数を最も小さくするものとした。内燃機関１０の始動後から判定水温Ｔｗ１に至るまでは、ＡＴＦの温度上昇及び機関出力の増大により内燃機関１０の暖機を促進することができる。

また、本実施形態に係る車両１は、内燃機関１０の機関本体（１４，１６）を貫流した冷却水の供給を受けて、前記ＡＴＦを加熱するＡＴＦ加熱器７０と、内燃機関１０の機関本体（１４，１６）からＡＴＦ加熱器７０への冷却水の供給を制御可能な制御弁７４とを備えるものであり、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の始動後から、機関水温が前記判定水温Ｔｗ１を上回るまでは、前記制御弁７４により、ＡＴＦ加熱器７０への冷却水の供給を停止させるものとしたので、判定水温Ｔｗ１に達するまでは、機関水温の上昇を促進して内燃機関１０の暖機を優先的に行うことができる。一方、判定水温Ｔｗ１に達した後は、機関本体（１４，１６）からＡＴＦ加熱器７０に冷却水を供給して、トルクコンバータ２０や、これを含む自動変速機４０の暖機を促進することが可能となる。

また、本実施形態に係る車両１において、ＥＣＵ１００は、前記ＡＴＦの温度であるＡＴＦ温を推定する機能（ＡＴＦ温推定手段）を含み、内燃機関１０の始動後から、ＡＴＦ温が予め設定された判定油温Ｔｆ２を上回るまでは、トルクコンバータ２０の容量係数を最も小さくするものとしたので、トルクコンバータ２０やこれを含む自動変速機４０が所望の温度にまで暖機されるまでは、トルクコンバータ２０の伝達効率を低下させて、ＡＴＦの温度上昇及び機関出力の増大により内燃機関１０及びトルクコンバータ２０の暖機を図ることができる。

なお、本実施形態に係る車両１において、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の始動後からトルクコンバータ２０の容量係数を最も小さくするものとしたが、容量係数の制御手法は、これに限定されるものではない。内燃機関１０の始動後の所定の期間においては、内燃機関１０及び自動変速機４０の暖機がある程度達成された場合に比べて、トルクコンバータ２０における伝達効率を低下させることができれば良い。つまり、内燃機関１０の始動後から機関水温が判定水温Ｔｗ１を上回るまでは、ＡＴＦ温が判定油温Ｔｆ２を上回る場合に比べて、トルクコンバータ２０の容量係数を比較的小さくするものすることも好適である。

また、本実施形態に係る車両１において、ＥＣＵ１００は、トルクコンバータ２０の容量係数を小さくする場合には、容量係数を大きくする場合に比べて、内燃機関１０からポンプインペラ２２に向けて出力する機械的動力を増大させるものとしたので、容量係数を小さくして、トルクコンバータ２０の伝達効率が低下しても、所望の機械的動力を駆動輪９に伝達させることが可能となる。

また、本実施形態に係るトルクコンバータ２０は、内燃機関１０の機関出力軸１２に係合するポンプインペラ２２と、駆動輪９に係合可能なタービンランナ２４とを有し、当該ポンプインペラ２２からの機械的動力を、ＡＴＦを介して、タービンランナ２４に伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータ２０であって、内燃機関１０の始動後（時点ｔ０）から容量係数が最も小さくなるよう制御する制御手段（ＥＣＵ１００）を備えることを特徴とする。ＥＣＵ１００は、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との間においてＡＴＦを介して伝達される機械的動力の伝達効率を内燃機関１０の始動後から低下させ、トルクコンバータ２０における動力損失を増大させることで、ＡＴＦの温度を上昇させることができ、トルクコンバータ２０、及びトルクコンバータ２０のポンプインペラ２２に機械的動力を出力する内燃機関１０の暖機を促進することができる。

なお、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、内燃機関１０の始動後（時点ｔ０）から、ＡＴＦ温が予め設定された判定油温Ｔｆ２を上回るまでは、トルクコンバータの容量係数を最も小さくし、その後、容量係数を大きくするものとしたが、容量係数を変化させる態様は、これに限定されるものではない。内燃機関１０の始動後から、少なくとも機関水温が予め設定された判定水温Ｔｗ１を上回るまでは、トルクコンバータの容量係数が最も小さく制御されれば良く、機関水温が判定水温Ｔｗ１を下回る場合には、容量係数が最も小さくなるよう制御し、判定水温Ｔｗ１に達した後は、容量係数が大きくなるよう制御しても良い。この態様によれば、内燃機関１０の暖機がある程度達成された時点からは、トルクコンバータ２０の伝達効率を高くして、所望の駆動動力を駆動輪９に伝達するにあたっての、内燃機関１０が出力すべき機関出力を抑制し、内燃機関１０における燃料消費を抑制することができる。

また、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、ワンウェイクラッチ２７の一方側が固定された反力部材３０と、自動変速機４０のハウジング４１とを係合させる係合力を調整することで、トルクコンバータ２０の容量係数を変化させるものとしたが、当該容量係数を変化させる手法は、これに限定されるものではない。ポンプインペラ、タービンランナ、及びステータを循環するＡＴＦの流路断面積を変化させることで、トルクコンバータの容量係数を変化させるものとしても良い。トルクコンバータの容量係数を変化させる手法については、様々な技術を用いることが可能である。

以上のように、本実施形態に係るトルクコンバータ及び車両の制御技術は、容量係数を変更可能なトルクコンバータに有用であり、特に、当該トルクコンバータと、原動機としての内燃機関を備えた車両に有用である。

本実施形態に係る車両の概略構成を示す模式図である。 本実施形態に係る内燃機関の冷却回路を示す模式図である。 本実施形態に係るトルクコンバータにおける速度比、伝達効率、及び容量係数との関係を示す説明図である。 本実施形態に係る制御手段（ＥＣＵ）が実行するトルクコンバータ制御を示すフローチャートである。 本実施形態に係る制御手段（ＥＣＵ）が実行するトルクコンバータ制御と、機関水温とＡＴＦ温の変化を示すタイミングチャートである。 ＡＴＦ温とＡＴＦ粘度との関係を示す図である。

符号の説明

１ 車両
９ 駆動輪
１０ 内燃機関
１２ 機関出力軸
１４ シリンダブロック（機関本体）
１６ シリンダヘッド（機関本体）
２０ トルクコンバータ
２２ ポンプインペラ
２４ タービンランナ
２６ ステータ
２７ ワンウェイクラッチ
３０ 反力部材
３３ ブレーキ機構
４０ 自動変速機
４４ 変速機構
５０ 冷却水ポンプ
５５ 水温センサ
６４ サーモスタット弁
７０ ＡＴＦ加熱器
７４ ＡＴＦ加熱器用制御弁（制御弁）
８５ ＡＴＦ温センサ
１００ 電子制御装置（ＥＣＵ、制御手段、機関水温推定手段、ＡＴＦ温推定手段）

Claims (7)

1. 原動機としての内燃機関と、
   内燃機関からポンプインペラに伝達された機械的動力を、ＡＴＦを介してタービンランナで受けて駆動輪に向けて伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータと、
   トルクコンバータの容量係数と、内燃機関の始動とを制御可能な制御手段と、
   を有する車両であって、
   制御手段は、
   内燃機関の始動後からトルクコンバータの容量係数を最も小さくする
   ことを特徴とする車両。
2. 請求項１に記載の車両において、
   制御手段は、
   内燃機関の機関本体を貫流した冷却水の温度である機関水温を推定する機関水温推定手段を含み、
   内燃機関の始動後から、少なくとも機関水温が予め設定された判定水温を上回るまでは、トルクコンバータの容量係数を最も小さくする
   ことを特徴とする車両。
3. 請求項２に記載の車両において、
   内燃機関の機関本体を貫流した冷却水の供給を受けて、前記ＡＴＦを加熱するＡＴＦ加熱器と、
   内燃機関の機関本体からＡＴＦ加熱器への冷却水の供給を制御可能な制御弁と、
   を備えるものであり、
   制御手段は、
   内燃機関の始動後から、機関水温が前記判定水温を上回るまでは、前記制御弁によりＡＴＦ加熱器への冷却水の供給を停止させる
   ことを特徴とする車両。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両において、
   制御手段は、
   前記ＡＴＦの温度であるＡＴＦ温を推定するＡＴＦ温推定手段を含み、
   内燃機関の始動後から、ＡＴＦ温が予め設定された判定油温を上回るまでは、トルクコンバータの容量係数を最も小さくする
   ことを特徴とする車両。
5. 原動機としての内燃機関と、
   内燃機関からポンプインペラに伝達された機械的動力を、ＡＴＦを介してタービンランナで受けて駆動輪に向けて伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータと、
   トルクコンバータの容量係数と、内燃機関の始動とを制御可能な制御手段と、
   を有し、
   制御手段は、
   内燃機関の機関本体を貫流した冷却水の温度である機関水温を推定する機関水温推定手段と、
   前記ＡＴＦの温度であるＡＴＦ温を推定するＡＴＦ温推定手段を含み、
   内燃機関の始動後から機関水温が予め設定された判定水温を上回るまでは、ＡＴＦ温が予め設定された判定油温を上回る場合に比べて、トルクコンバータの容量係数を小さくする
   ことを特徴とする車両。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両において、
   制御手段は、
   トルクコンバータの容量係数を小さくする場合には、容量係数を大きくする場合に比べて、内燃機関からポンプインペラに向けて出力する機械的動力を増大させる
   ことを特徴とする車両。
7. 内燃機関の機関出力軸に係合するポンプインペラと、駆動輪に係合可能なタービンランナとを有し、当該ポンプインペラからの機械的動力を、ＡＴＦを介して、タービンランナに伝達可能であり、且つ容量係数を変更可能なトルクコンバータであって、内燃機関の始動後から容量係数が最も小さくなるよう制御する制御手段を備えることを特徴とするトルクコンバータ。

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