JP2011058386A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト式無段変速機を備える車両においてインギヤ制御を行うときに機関出力を適切に制御し、機関回転速度の急減あるいは機関停止を確実に防止することができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】 クラッチ４２が切断された状態から締結させるインギヤ制御が実行されているときに、ＣＶＴ４３のベルト挟圧を増加させる制御が行われ、ベルト挟圧の増加量を示す側圧指令値ＦＴＱＰＤに応じて、オイルポンプ２４によってエンジン１に加わる推定負荷トルクＦＴＱＯＰが算出され、推定負荷トルクＦＴＱＯＰに応じてインギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤが算出され、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤによってスロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤが増加方向に補正される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関により駆動される車両の制御装置に関し、特に内燃機関の出力がベルト式無段変速機を介して駆動輪に伝達される車両の制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の出力がベルト式無段変速機を介して駆動輪に伝達される車両の制御装置が示されている。この制御装置によれば、車両減速時に無段変速機の変速比を低速側に変更するために、機関により駆動されるオイルポンプの駆動負荷を増加させてベルト挟圧を高める制御が行われる。その際、機関停止を防止すべく、機関出力を増加させる制御が行われる。

特開２００７−７１１６０号公報

ベルト式無段変速機を介して機関出力が駆動輪に伝達されていない状態から伝達される状態へ移行するインギヤ制御、より具体的には機関と変速機との間に設けられるクラッチを切断された状態から締結するインギヤ制御を行う際にも、ベルト挟圧を高める必要があり、オイルポンプの駆動負荷を増加させる必要がある。しかしながら、特許文献１にはインギヤ制御を行う際の機関出力制御は示されていない。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、ベルト式無段変速機を備える車両においてインギヤ制御を行うときに機関出力を適切に制御し、機関回転速度の急減あるいは機関停止を確実に防止することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、車両を駆動するための内燃機関（１）と、クラッチ（４２）及びベルト式無段変速機（４３）を含み、前記機関の出力を前記車両の駆動輪に伝達する駆動力伝達機構と、前記機関により駆動され、前記無段変速機（４３）のベルト挟圧を制御するための油圧を供給するオイルポンプ（２４）とを備える車両の制御装置において、前記クラッチ（４２）が切断された状態から締結を完了させるインギヤ制御が実行されていることを判定するインギヤ制御判定手段と、前記インギヤ制御実行中に前記ベルト挟圧を増加させる挟圧増加手段と、前記ベルト挟圧の増加量（ＦＴＱＰＤ）に応じて前記機関出力を増加させる機関出力増加手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両の制御装置において、前記無段変速機（４３）は、ドライブ側プーリ（５１）と、ドリブン側プーリ（５２）とを備え、前記挟圧増加手段は、前記ドライブ側プーリ（５１）のベルト挟圧及び前記ドリブン側プーリ（５２）のベルト挟圧をともに増加させ、前記機関出力増加手段は、前記ドライブ側プーリのベルト挟圧指令値（ＦＴＱＰＤＲ）及び前記ドリブン側プーリのベルト挟圧指令値（ＦＴＱＰＤＮ）の何れか大きい方に応じて前記機関出力の増加を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、クラッチが切断された状態から締結を完了させるインギヤ制御が実行されているときにベルト挟圧を増加させる制御が行われ、ベルト挟圧の増加量に応じて機関出力が増加するように制御される。したがって、インギヤ制御を行うときに機関回転速度の急減または機関停止を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ドライブ側プーリのベルト挟圧及びドリブン側プーリのベルト挟圧がともに増加するように制御され、ドライブ側プーリのベルト挟圧指令値及びドリブン側プーリのベルト挟圧指令値の何れか大きい方の増加量に応じて前記機関出力の増加制御が行われる。ベルト挟圧の指令値に応じた制御を行うことにより制御の遅れを回避し、さらにベルト挟圧指令値の大きい方に応じて機関出力を増加させることにより、機関回転速度の急減または機関停止を確実に防止することができる。

本発明の一実施形態にかかる車両用内燃機関及び自動変速機、並びにそれらの制御装置の構成を示す図である。 自動変速機に含まれるベルト式無段変速機構及びその制御系を示す図である。 スロットル弁の目標開度（ＴＨＣＭＤ）の算出に適用される変速制御補正項（ＩＡＴ）を算出する処理のフローチャートである。 図３の処理で実行され、オイルポンプの推定負荷トルク（ＦＴＱＯＰ）を算出する処理のフローチャートである。 図３及び図４の処理で参照されるマップを示す図である。 図３の処理を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両を駆動する内燃機関及び自動変速機と、それらの制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気管２を有し、吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３には、スロットル弁３の開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が設けられており、その検出信号が電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給される。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。

燃料噴射弁６は図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。

エンジン１にはエンジン回転数ＮＥを検出する回転数センサ９、及びエンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１０が取り付けられており、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ１１、及びエンジン１により駆動される車両の車速ＶＰを検出する車速センサ１２が接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、アクチュエータ７、燃料噴射弁６などに駆動信号を供給する出力回路から構成される。ＥＣＵ５は、上述したセンサの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６の開弁時間の制御、及び点火時期制御を行うとともに、スロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを算出し、検出したスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤに一致するようにアクチュエータ７を駆動するスロットル弁開度制御を行う。

エンジン１のクランク軸８は自動変速機２１に接続されており、自動変速機２１は、ＥＣＵ５により、油圧制御ユニット２３を介して制御される。自動変速機２１は出力軸２２を有し、出力軸２２は図示しない動力伝達機構を介して当該車両の駆動輪を駆動する。エンジン１により駆動されるオイルポンプ２４が設けられており、オイルポンプ２４の吐出油圧を用いて自動変速機２１の変速制御が行われる。

自動変速機２１は、クランク軸８に接続されたトルクコンバータ４１と，トルクコンバータ４１の出力軸に接続されたクラッチ４２と、クラッチ４２の出力軸に接続されたベルト式無段変速機構（以下「ＣＶＴ」という）４３とを備えている。

ＥＣＵ５には、シフトレバースイッチ３１が接続されており、シフトレバースイッチ３１の切換信号がＥＣＵ５に供給される。シフトレバースイッチ３１は、ＣＶＴ４３の変速比を最適な値に自動的に制御するＤレンジ、後進時に使用するＲレンジ、中立位置を選択するＮレンジ、駐車時に使用するＰレンジなどのうち、シフトレバー（図示せず）により選択されたレンジを示す信号を出力する。
ＥＣＵ５は、上述したエンジン制御とともに、アクセルペダル操作量ＡＰ、車速ＶＰ、エンジン回転数ＮＥなどに基づく自動変速制御を行う。

本実施形態では、クラッチ４２が切断された状態でクラッチ４２の締結が指令された時点から締結が完了するまでの期間においてインギヤ制御が実行される。換言すれば、シフトレバー位置がＮレンジまたはＰレンジ（非走行用レンジ）からＤレンジまたはＲレンジ（走行用レンジ）に変更された時点からクラッチ４２の締結が完了するまでの期間においてインギヤ制御が実行される。

ＥＣＵ５は、下記式（１）により、スロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤを算出する。式（１）のＴＨＣＢは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される基本目標開度であり、ＴＨＦＢは、エンジン１のアイドル状態においてエンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＯＢＪと一致するように算出されるフィードバック制御項であり、ＩＡＴは図３の処理により算出される変速制御補正項であり、インギヤ制御を実行するときに、エンジン出力を増加させるように設定される。なお、目標開度ＴＨＣＭＤの算出には、他の補正項も適用されるが、本願発明とは直接関係がないため、基本目標開度ＴＨＣＢに含まれているものとする。
ＴＨＣＭＤ＝ＴＨＣＢ＋ＴＨＦＢ＋ＩＡＴ （１）

ＣＶＴ４３は、図２に示すようにドライブ側プーリ５１と、ドリブン側プーリ５２と、ドライブ側プーリ５１の駆動トルクをドリブン側プーリ５２へ伝達するベルト５３とを備えており、油圧制御ユニット２３は、ドライブ側プーリ５１のベルト挟圧を制御するための第１電磁弁６１と、ドリブン側プーリ５２のベルト挟圧を制御するための第２電磁弁６２とを備えている。ＥＣＵ５は、第１及び第２電磁弁６１，６２の開度を変更することにより、プーリ５１，５２のベルト挟圧を制御する。プーリ５１，５２のベルト挟圧を増加させると、エンジン１に加わるオイルポンプ２４の駆動負荷が増加する。

図３は、変速制御補正項ＩＡＴを算出する処理のフローチャートであり、この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、非走行用レンジフラグＦＡＴＮＰが「１」であるか否かを判別する。非走行用レンジフラグＦＡＴＮＰは、ＮレンジまたはＰレンジが選択されているとき「１」に設定される。ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ダウンカウントタイマＴＩＣＶＴＮＰを所定時間ＴＭＩＣＶＴＮＰ（例えば５秒）に設定してスタートさせ（ステップＳ１２）、始動後補正項ＤＩＡＴＡＳＴＦ及び変速制御補正項ＩＡＴを「０」に設定する（ステップＳ１３）。始動後補正項ＤＩＡＴＡＳＴＦは、エンジン始動直後においてアイドル時のエンジン回転数を高くする回転数増加制御を行うための補正項であり、始動直後に所定値に設定され、回転数増加制御が終了すると「０」まで漸減される。

ステップＳ１１の答が否定（ＮＯ）、すなわち走行用レンジが選択されているときは、アイドル目標回転数ＮＯＢＪ及びエンジン冷却水温ＴＷに応じて基本補正項ＩＡＴＴＭＰを算出する（ステップＳ１４）。ステップＳ１５では、始動後補正項ＤＩＡＴＡＳＴＦを算出する。すなわち、始動直後の回転数増加制御中は始動後補正項ＤＩＡＴＡＳＴＦを所定値に設定し、回転数増加制御終了後は「０」に達するまで漸減する。

ステップＳ１６では、ステップＳ１２でスタートしたタイマＴＩＣＶＴＮＰの値が「０」であるか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ１７に進み、車速ＶＰが所定車速ＶＡＴＮＰＩＮ（例えば３ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であって車両がほぼ停止しているときは、過渡状態フラグＦＴＱＡＤＳＢが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１８）。過渡状態フラグＦＴＱＡＤＳＢは、シフトレバー位置が非走行レンジから走行レンジに変更されると「１」に設定され、インギヤ制御の完了時点から所定時間Ｔ２（例えば０．５秒）が経過した時点、またはインギヤ制御の開始時点から所定時間Ｔ３（所定時間Ｔ２より長い時間、例えば１秒に設定される）が経過した時点のうち遅い方の時点で「０」に戻される。

シフトレバー位置が非走行レンジから走行レンジに変更された直後は、ステップＳ１８からステップＳ１９に進み、図４に示すＦＴＱＯＰ算出処理を実行し、オイルポンプ２４を駆動するために、エンジン１に加わる推定負荷トルクＦＴＱＯＰを算出する。

図４のステップＳ３１では、ＣＶＴ４３のドライブ側プーリ５１のベルト挟圧指令値（以下「ドライブ側側圧指令値」という）ＦＴＱＰＤＲが、ドリブン側プーリ５２のベルト挟圧指令値（以下「ドリブン側側圧指令値」という）ＦＴＱＰＤＮより小さいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、側圧指令値ＦＴＱＰＤをドリブン側側圧指令値ＦＴＱＰＤＮに設定する（ステップＳ３２）。一方、ＦＴＱＰＤＲ≧ＦＴＱＰＤＮであるときは、側圧指令値ＦＴＱＰＤをドライブ側側圧指令値ＦＴＱＰＤＲに設定する（ステップＳ３３）。すなわち、側圧指令値ＦＴＱＰＤは、ドリブン側側圧指令値ＦＴＱＰＤＮ及びドライブ側側圧指令値ＦＴＱＰＤＲの何れか大きい方に設定される。

ステップＳ３４では、側圧指令値ＦＴＱＰＤ及び目標回転数ＮＯＢＪに応じて図５（ａ）に示すＦＴＱＯＰマップを検索し、推定負荷トルクＦＴＱＯＰを算出する。図５（ａ）に示す実線は第１所定回転数ＮＥＨ（例えば１１００ｒｐｍ）に対応し、破線は第２所定回転数ＮＥＬ（例えば６００ｒｐｍ）に対応する。ＦＴＱＯＰマップは、側圧指令値ＦＴＱＰＤが増加するほど推定負荷トルクＦＴＱＯＰが増加するように設定されている。

図３に戻り、ステップＳ２０では、推定負荷トルクＦＴＱＯＰ及び目標回転数ＮＯＢＪに応じて図５（ｂ）に示すＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤマップを検索し、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤを算出する。図５（ｂ）に示す実線は第１所定回転数ＮＥＨに対応し、破線は第２所定回転数ＮＥＬに対応する。ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤマップは、推定負荷トルクＦＴＱＯＰが増加するほどインギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤが増加するように設定されている。

一方ステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）、すなわち過渡状態フラグＦＴＱＡＤＳＢが「０」になると、ステップＳ２１に進み下記式（２）により、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤを更新する。式（２）のＤＤＩＣＶＴは、所定減算値である。式（２）の演算を繰り返すことにより、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤは徐々に減少する。なお、式（２）の演算結果が負の値となったときは、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤは「０」に設定される。
ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤ＝ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤ−ＤＤＩＣＶＴ （２）

ステップＳ２３では、基本補正項ＩＡＴＴＭＰ、始動後補正項ＤＩＡＴＡＳＴＦ、及びインギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤを下記式（３）に適用し、変速制御補正項ＩＡＴを算出する。
ＩＡＴ＝ＩＡＴＴＭＰ＋ＤＩＡＴＡＳＴＦ＋ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤ （３）

車速ＶＰが所定車速ＶＡＴＮＰＩＮ以上となったとき、または走行レンジへの切換時点から所定時間ＴＭＩＣＶＴＮＰが経過したときは、ステップＳ１７またはＳ１６からステップＳ２２に進み、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤを「０」に設定する。

図６は、上述したインギヤ制御を説明するためのタイムチャートであり、非走行レンジフラグＦＡＴＮＰ，過渡状態フラグＦＴＱＡＤＳＢ，推定負荷トルクＦＴＱＯＰ，変速制御補正項ＩＡＴ，及びエンジン回転数ＮＥの推移を示す。

時刻ｔ０にシフトレバー位置が走行レンジに変更されると、変速制御補正項ＩＡＴがステップ状に増加し、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤが推定負荷トルクＦＴＱＯＰに応じた値に設定される。インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤは、時刻ｔ１の少し前から推定負荷トルクＦＴＱＯＰの減少に伴って徐々に減少し、過渡状態フラグＦＴＱＡＤＳＢが「０」となった直後の時刻ｔ１において「０」となる。

図６（ｄ）及び（ｅ）の実線は本実施形態における変速制御補正項ＩＡＴ及びエンジン回転数ＮＥの推移を示し、太い破線はインギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤを用いない場合の変速制御補正項ＩＡＴ及びエンジン回転数ＮＥの推移を示す。なお、図６（ｅ）の細い破線は目標回転数ＮＯＢＪの推移を示す。
この図から明らかなように、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤを適用することにより、エンジン回転数ＮＥの低下を抑制することができる。

以上のように本実施形態では、クラッチ４２が切断された状態から締結させるインギヤ制御が実行されているときに、ＣＶＴ４３のベルト挟圧（プーリ側圧）を増加させる制御が行われ、ベルト挟圧の増加量を示す側圧指令値ＦＴＱＰＤに応じてオイルポンプ２４の推定負荷トルクＦＴＱＯＰが算出され、推定負荷トルクＦＴＱＯＰに応じてインギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤが算出され、インギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤによってスロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤが増加方向に補正される。したがって、インギヤ制御を行うときにエンジン回転数ＮＥの急減またはエンジンストールを防止することができる。

またドライブ側プーリ５１のベルト挟圧及びドリブン側プーリ５２のベルト挟圧がともに増加するように制御され、ドライブ側プーリ５１の側圧指令値ＦＴＱＰＤＲ及びドリブン側プーリ５２の側圧指令値ＦＴＱＰＤＮの何れか大きい方のに応じてインギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤが算出される。側圧指令値ＦＴＱＲＤＲまたはＦＴＱＰＤＮに応じた制御を行うことにより制御の遅れを回避し、さらに側圧指令値の大きい方に応じてインギヤ制御補正項ＤＩＣＶＴＯＰＡＤＤを算出することにより、エンジン回転数ＮＥの急減またはエンジンストールを確実に防止することができる。

本実施形態では、スロットル弁３及びアクチュエータ７が機関出力増加手段の一部を構成し、ＥＣＵ５がインギヤ制御判定手段、挟圧増加手段、及び機関出力増加手段の一部を構成する。具体的には、図３のステップＳ１１がインギヤ制御判定手段に相当し、ステップＳ１８〜Ｓ２０及びＳ２３が機関出力増加手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、スロットル弁開度ＴＨを変化させることによりエンジン出力制御を行っているが、吸気弁の最大リフト量を連続的に変更可能な可変リフト量動弁機構を備えるエンジンでは、吸気弁の最大リフト量を変更することによりエンジン出力制御を行うようにしてもよい。その場合には、可変リフト量動弁機構が機関出力増加手段の一部を構成する。

１ 内燃機関
３ スロットル弁（機関出力増加手段）
５ 電子制御ユニット（インギヤ制御判定手段、挟圧増加手段、機関出力増加手段）
７ アクチュエータ（機関出力増加手段）
２１ 自動変速機
４２ クラッチ
４３ ベルト式無段変速機構（ベルト式無段変速機）

Claims (2)

1. 車両を駆動するための内燃機関と、クラッチ及びベルト式無段変速機を含み、前記機関の出力を前記車両の駆動輪に伝達する駆動力伝達機構と、前記機関により駆動され、前記無段変速機のベルト挟圧を制御するための油圧を供給するオイルポンプとを備える車両の制御装置において、
   前記クラッチが切断された状態から締結を完了させるインギヤ制御が実行されていることを判定するインギヤ制御判定手段と、
   前記インギヤ制御実行中に前記ベルト挟圧を増加させる挟圧増加手段と、
   前記ベルト挟圧の増加量に応じて前記機関出力を増加させる機関出力増加手段とを備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記無段変速機は、ドライブ側プーリと、ドリブン側プーリとを備え、前記挟圧増加手段は、前記ドライブ側プーリのベルト挟圧及び前記ドリブン側プーリのベルト挟圧をともに増加させ、前記機関出力増加手段は、前記ドライブ側プーリのベルト挟圧指令値及び前記ドリブン側プーリのベルト挟圧指令値の何れか大きい方に応じて前記機関出力の増加を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。

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