JP2015197167A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクコンバータの発熱量を精度高く算出して、エンジンを適切に制御する。【解決手段】ＥＣＵは、発熱変化量ｑｄｏｔが所定値以上であると判定された場合に（Ｓ２０にてＹＥＳ）、エンジン回転速度ＮＥがストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸ以下であると、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）＋発熱変化量ｑｄｏｔを今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出するステップ（Ｓ５０）と、エンジン回転速度ＮＥがストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸよりも高いと、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）を今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出するステップ（Ｓ６０）と、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）が所定値以上である場合に（Ｓ７０にてＹＥＳ）、保護制御を開始するステップ（Ｓ８０）と、保護制御の終了条件が成立した場合に（Ｓ９０にてＹＥＳ）、保護制御を終了するステップ（Ｓ１００）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンと自動変速機との間にトルクコンバータが設けられる車両の制御に関する。

エンジンと自動変速機との間に設けられたトルクコンバータの滑り量が所定値よりも大きいストール状態が継続すると、トルクコンバータ内の油温が上昇し、トルクコンバータあるいはその周辺の機器を構成する部品の耐久性が低下する場合がある。そのため、たとえば、特開平１０−１６９７７１号公報（特許文献１）に開示された車両おいては、トルクコンバータの滑り量から発熱量を算出し、所定以上の発熱量であるときに、エンジン回転速度を低下させたり、エンジンを停止させたりすることによって、部品の耐久性の低下を抑制する技術が開示される。

特開平１０−１６９７７１号公報

上述の公報に開示された車両に設けられるようなトルクコンバータおいては、極低温である場合や、長期放置されていた場合には、トルクコンバータ内に空気が入り込む等して、トルクコンバータ内の作動油の充填率が低下する場合がある。このように、動力伝達に用いられる作動油の量が低下することによって、トルクコンバータのポンプインペラの回転に要するトルクが低下するため、エンジンの回転速度が上昇する場合がある。その結果、トルクコンバータの滑り量が増加するため、発熱量が実際よりも高く算出されて、エンジン回転速度が不必要に低下させられる場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクコンバータの発熱量を精度高く算出して、エンジンを適切に制御する車両を提供することである。

この発明のある局面に係る車両は、エンジンと、自動変速機と、エンジンと自動変速機との間に設けられるトルクコンバータと、トルクコンバータのストール状態を判定した後に、エンジン回転速度とトルクコンバータのタービン回転速度との差分から算出される、トルクコンバータにおける発熱量の所定時間当りの変化量と、所定時間前に算出された発熱量を示す前回発熱量とに基づいて現在の発熱量を示す今回発熱量を算出して、今回発熱量が所定量を超えた場合にはエンジンのトルクを低下させるトルクダウン制御を実行する制御装置とを備える。制御装置は、今回発熱量を算出する際に、エンジン回転速度が、ストール状態でのエンジン回転速度の上限値よりも低い場合には、前回発熱量に変化量を加算した値を今回発熱量として算出し、エンジン回転速度が上限値よりも高い場合には、前回発熱量を今回発熱量として算出する。

この発明によると、今回発熱量を算出する際に、エンジン回転速度が、ストール状態でのエンジン回転速度の上限値よりも低い場合には、前回発熱量に変化量を加算した値を今回発熱量として算出することにより、トルクコンバータにおける発熱量を精度高く算出することができる。一方、今回発熱量を算出する際に、エンジン回転速度が、ストール状態でのエンジン回転速度の上限値よりも高い場合には、前回発熱量を今回発熱量として算出することにより、極低温時や長期放置時等にエンジン回転速度ＮＥが通常よりも上昇した場合に実際よりも高く算出された変化量を用いて発熱量が算出されることが抑制される。これにより、トルクコンバータにおける発熱量を精度高く算出することができるので、エンジンを適切に制御する車両を提供することができる。

車両の全体構成図である。 ＥＣＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１は、本実施の形態に係る車両１の全体構成図である。車両１は、エンジン１０と、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）２０と、自動変速機（Ａ／Ｔ）３０と、駆動輪４０と、シフトレンジ切換装置５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

エンジン１０は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０の出力軸（クランク軸）は、トルクコンバータ２０の入力軸に連結される。トルクコンバータ２０の出力軸は、自動変速機３０の入力軸に連結される。

トルクコンバータ２０は、エンジン１０の出力軸に連結されるポンプインペラと、自動変速機３０の入力軸に連結されるタービンランナと、ポンプインペラとタービンランナとの間に設けられるステータとを含む（いずれも図示せず）。トルクコンバータ２０の内部には作動油が循環される。エンジン１０の出力軸が回転すると、ポンプインペラが回転して作動油の流れを生じさせ、ポンプインペラからの作動油の流れの慣性力を受けてタービンランナが回転する。ステータは、タービンランナからの作動油を整流してポンプインペラに戻すことでトルク増幅作用を発生させる。

自動変速機３０は、変速比（自動変速機３０の出力軸回転速度（ＮＯ）に対する入力軸回転速度（ＮＴ）の比）を変更可能な油圧式の自動変速機である。本実施の形態における自動変速機３０は、有段式の自動変速機であって、油圧によって作動する複数の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキ）を備える。これらの摩擦係合要素を係合あるいは解放する組み合わせを変更することによって、自動変速機３０の変速比が変更される。なお、自動変速機３０は、無段式の自動変速機であってもよい。

シフトレンジ切換装置５０は、運転者のシフトレバー等の操作部材を有する。運転者は、シフトレンジ切換装置５０を操作することにより複数のシフトレンジのうちのいずれかのシフトレンジを選択できる。複数のシフトレンジは、たとえば、Ｐ（パーキング）レンジと、Ｎ（ニュートラル）レンジと、Ｄ（ドライブ）レンジと、Ｒ（リバース）レンジとを含む。なお、複数のシフトレンジは、Ｐレンジ、Ｎレンジ、ＤレンジおよびＲレンジ以外のシフトレンジを含むようにしてもよい。

車両１には、回転速度センサ２，３，６、油温センサ４，５およびシフトポジションセンサ７が備えられる。回転速度センサ２は、エンジンの出力軸の回転速度（以下、エンジン回転速度と記載する）ＮＥを検出する。回転速度センサ３は、トルクコンバータ２０のタービンランナの回転速度（以下、タービン回転速度と記載する）ＮＴを検出する。回転速度センサ６は、自動変速機３０の出力軸の回転速度（以下、出力軸回転速度と記載する）ＮＯを検出する。

油温センサ４は、トルクコンバータ２０の内部から外部に排出される作動油の温度（以下、出口油温と記載する）ＴＨＯＣＬをトルクコンバータ２０の内部の油温として検出する。油温センサ５は、自動変速機３０の内部の温度（以下、内部油温と記載する）ＴＨＯを検出する。シフトポジションセンサ７は、シフトレンジ切換装置５０において選択されているシフトレンジを検出する。

さらに、車両１には、回転速度センサ２，３，６、油温センサ４，５およびシフトポジションセンサ７に加えて、ユーザによるアクセルペダルの踏み込み量、車速など、車両１を制御するために必要なさまざまな物理量を検出するための他の複数のセンサ（図示せず）が設けられる。これらのセンサは、検出結果をＥＣＵ１００に送信する。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵する。ＥＣＵ１００は、各センサからの情報およびメモリに記憶された情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両１の各機器を制御する。

以上のような構成を有する車両１において、たとえば、極低温時や長期放置時のような場合に、トルクコンバータ２０のポンプインペラとタービンランナとの間の回転速度差（滑り）が所定値Ａよりも大きい「ストール状態」が生じる場合がある。ここで、所定値Ａは、トルクコンバータ２０の単位時間あたりの発熱量が単位時間あたりの放熱量を超える値である。すなわち、ストール状態では、トルクコンバータ２０の内部で生じた熱量の一部が外部に放出されずに蓄積する。

したがって、ストール状態が継続すると、トルクコンバータ２０の内部の油温が上昇し、トルクコンバータ２０あるいはその周辺の機器を構成する部品の耐久性が低下してしまうおそれがある。これを防止するために、トルクコンバータ２０およびその周辺の機器を構成する部品をストールによる熱害から保護する制御（以下、保護制御と記載する）を行なうことが望ましい。

そのため、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、トルクコンバータ２０のストール状態を判定した後に、エンジン回転速度ＮＥとタービン回転速度ＮＴとの差分からトルクコンバータ２０の発熱量の所定時間ΔＴ当りの変化量（以下、発熱変化量と記載する）ｑｄｏｔを算出し、算出された発熱変化量ｑｄｏｔを所定時間ΔＴ前に算出されたトルクコンバータ２０における総発熱量を示す前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）に加算して、現在の総発熱量を示す今回発熱量Ｑｓ（ｎ）を算出し、算出された今回発熱量Ｑｓ（ｎ）が所定値Ｂを超える場合にエンジンのトルクを低下させるトルクダウン制御を実行する。所定値Ｂは、トルクコンバータ２０あるいはその周辺の機器を構成する部品の熱に対する耐久性を考慮して設定されるしきい値である。

このようにすると、エンジン１０のトルクを減少させることによって、トルクコンバータ２０の滑りが軽減されてトルクコンバータ２０の発熱量が放熱量よりも低下するため、トルクコンバータ２０の温度上昇が抑制される。

しかしながら、トルクコンバータ２０が極低温である場合や、長期放置されていた場合には、トルクコンバータ２０内に空気が入り込む等して、トルクコンバータ２０内の作動油の充填率が低下する場合がある。そのため、動力伝達に用いられる作動油の量が低下することによって、トルクコンバータ２０のポンプインペラの回転に要するトルクが低下するため、エンジン回転速度ＮＥが上昇する場合がある。その結果、トルクコンバータ２０の滑り量が増加するため、発熱量が実際よりも高く算出されて、エンジン回転速度が不必要に低下させられる場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００が、今回発熱量Ｑｓ(ｎ）を算出する際に、エンジン回転速度ＮＥが、トルクコンバータ２０がストール状態である場合のエンジン回転速度ＮＥの上限値（本実施の形態においては、ストール時最大回転速度と記載する）ＮＥ＿ＭＡＸよりも低い場合には、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）＋変化量ｑｄｏｔを今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出し、エンジン回転速度ＮＥが上限値ＮＥ（０）よりも高い場合には、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）を今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出する点を特徴とする。

このようにすると、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）を算出する際に、エンジン回転速度ＮＥが、ストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸよりも高い場合には、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）が今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出される。そのため、エンジン回転速度の上昇により実際よりも高く算出された変化量を用いて今回発熱量Ｑｓ（ｎ）が算出されることが抑制されるため、トルクコンバータにおける発熱量を精度高く算出することができる。

図２は、ＥＣＵ１００で実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定時間ΔＴの周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０にて、ＥＣＵ１００は、トルクコンバータ２０の内部における所定時間ΔＴあたりの発熱変化量ｑｄｏｔをモニタリングする。ＥＣＵ１００は、トルクコンバータ２０のポンプインペラとタービンランナとの間の回転速度差およびトルクコンバータ２０の容量係数をパラメータとして、発熱変化量ｑｄｏｔを常時算出している。Ｓ１０の処理では、この発熱変化量ｑｄｏｔがモニタリングされる。

Ｓ２０にて、ＥＣＵ１００は、発熱変化量ｑｄｏｔに基づいて、トルクコンバータ２０がストール状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、発熱変化量ｑｄｏｔが所定値Ａを超えた場合に、トルクコンバータ２０がストール状態であると判定される。このように、本実施の形態では、発熱変化量ｑｄｏｔに基づいてストール状態の有無を判定することができる。なお、所定値Ａは、たとえば、所定の勾配の登坂路において車両総重量ＧＶＷ（Gross Vehicle Weight）で発進可能なエンジントルクをトルクコンバータ２０に入力したときのトルクコンバータ２０の所定時間ΔＴ当りの発熱量に設定することができる。

トルクコンバータ２０がストール状態であると判定される場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、処理はＳ３０に移される。もしそうでない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ３０にて、ＥＣＵ１００は、出力軸回転速度ＮＯが所定値Ｃ以下であって、かつ、ＰレンジおよびＮレンジ以外のシフトレンジであるか否かを判定する。所定値Ｃは、たとえば、車両１が停止していると判定できる値である。ＰレンジおよびＮレンジ以外のシフトレンジとは、車両１の駆動時に選択されるシフトレンジであり、たとえば、前進走行レンジや後進走行レンジ（Ｒレンジ）である。また、前進走行レンジは、たとえば、スポーツモードを選択するためのシフトレンジ、手動変速モードを選択するためのシフトレンジ、あるいは、特定の変速段（たとえば、２速段）で固定するためのシフトレンジモードを選択するためのシフトレンジを含む。

出力軸回転速度ＮＯが所定値Ｃ以下であって、かつ、ＰレンジおよびＮレンジ以外のシフトレンジであると判定される場合には（Ｓ３０にてＹＥＳ）、処理はＳ４０に移される。もしそうでない場合（Ｓ３０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ４０にて、ＥＣＵ１００は、エンジン回転速度ＮＥがストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸ以下であるか否かを判定する。ストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸは、実験等によって取得される、ストール状態である場合に取り得るエンジン回転速度ＮＥの範囲の上限値である。本実施の形態において、ストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸは、ストール状態である場合に取り得るエンジン回転速度ＮＥの範囲の最大値であるものとして説明する。エンジン回転速度ＮＥがストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸ以下であると判定される場合（Ｓ４０にてＹＥＳ）、処理はＳ５０に移される。もしそうでない場合（Ｓ４０にてＮＯ）、処理はＳ６０に移される。

Ｓ５０にて、ＥＣＵ１００は、前回の計算で算出された前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）に発熱変化量ｑｄｏｔを加算して今回発熱量Ｑｓ（ｎ）を算出する。Ｓ６０にて、ＥＣＵ１００は、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）を今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出する。

Ｓ７０にて、ＥＣＵ１００は、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）が所定値Ｂ以上であるか否かを判定する。今回発熱量Ｑｓが所定値Ｂ以上であると判定される場合（Ｓ７０にてＹＥＳ）、処理はＳ８０に移される。もしそうでない場合（Ｓ７０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ８０にて、ＥＣＵ１００は、保護制御を開始する。本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、保護制御として、上述したとおり、エンジン１０のトルクダウン制御を実行する。トルクダウン制御は、エンジン１０のトルクをユーザの要求するトルクよりも所定量減少させる制御である。

Ｓ９０にて、ＥＣＵ１００は、保護制御の終了条件が成立したか否かを判定する。本実施の形態において、保護制御の終了条件は、出口油温ＴＨＯＣＬが所定温度α未満に低下したという条件に設定される。ここで、所定温度αは、たとえば、１００℃程度の値である。

保護制御の終了条件が成立したと判定される場合（Ｓ９０にてＹＥＳ）、処理はＳ１００に移される。もしそうでない場合（Ｓ９０にてＮＯ）、処理はＳ９０に戻される。Ｓ１００にて、ＥＣＵ１００は、保護制御を終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されるＥＣＵ１００の動作について説明する。

発熱変化量ｑｄｏｔが常時モニタリングされ（Ｓ１０）、発熱変化量ｑｄｏｔが所定値Ａ以上になると（Ｓ２０にてＹＥＳ）、トルクコンバータ２０がストール状態であると判定される。このとき、車両１が停止状態であって、かつ、Ｄレンジが選択されている場合には（Ｓ３０にてＹＥＳ）、エンジン回転速度ＮＥがストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸ以下であるか否かが判定される（Ｓ４０）。

エンジン回転速度ＮＥがストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸ以下である場合には、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）に発熱変化量ｑｄｏｔが加算されて今回発熱量Ｑｓ（ｎ）が算出される（Ｓ６０）。

一方、エンジン回転速度ＮＥがストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸを超える場合には、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）が今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出される（Ｓ５０）。

今回発熱量Ｑｓ（ｎ）が所定値Ｂ以上となる場合には（Ｓ７０にてＹＥＳ）、保護制御が開始される（Ｓ８０）。保護制御の終了条件が成立したときに（Ｓ９０にてＹＥＳ）、保護制御が終了される（Ｓ１００）。

そのため、極低温時や長期放置時にトルクコンバータ２０内に空気が入り込み、作動油の充填率が低下することにより、エンジン回転速度ＮＥが上昇した場合に、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として実際よりも高い値が算出されることが抑制される。その結果、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）に基づく保護制御が適切に実行されるため、エンジン回転速度が不必要に低下させられることが抑制される。

以上のようにして、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）を算出する際に、エンジン回転速度ＮＥが、ストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸよりも低い場合には、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）に発熱変化量ｑｄｏｔを加算した値を今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出することにより、トルクコンバータ２０における発熱量を精度高く算出することができる。一方、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）を算出する際に、エンジン回転速度ＮＥが、ストール時最大回転速度ＮＥ＿ＭＡＸよりも高い場合には、前回発熱量Ｑｓ（ｎ−１）を今回発熱量Ｑｓ（ｎ）として算出することにより、極低温時や長期放置時等にエンジン回転速度ＮＥが通常よりも上昇した場合に実際よりも高く算出された発熱変化量ｑｄｏｔを用いて今回発熱量Ｑｓ（ｎ）が算出されることが抑制されるため、トルクコンバータ２０における発熱量を精度高く算出することができる。したがって、トルクコンバータの発熱量を精度高く算出して、エンジンを適切に制御する車両を提供することができる。

以下に変形例について説明する。
上述の実施の形態においては、保護制御の終了条件を出口油温ＴＨＯＣＬが所定温度α未満に低下したという条件としたが、保護制御の終了条件はこれに限定されない。たとえば、出口油温ＴＨＯＣＬと内部油温ＴＨＯとの温度差が所定値未満になったという条件を、保護制御の終了条件に追加してもよい。

あるいは、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）がトルクコンバータ２０の放熱量よりも小さいという条件を、保護制御の終了条件に追加してもよい。ここで、放熱量は、たとえば、所定の運転状態（たとえば、アイドル状態）におけるトルクコンバータ２０の単位時間あたりの放熱量を予め実験等で求めて記憶しておき、記憶された単位時間あたりの放熱量に保護制御の実行時間をかけた値とすることができる。

また、エンジントルクダウン制御からより早期に復帰させる観点から、出口油温ＴＨＯＣＬが所定温度α未満に低下したという条件と、出口油温ＴＨＯＣＬと内部油温ＴＨＯとの温度差が所定値未満になったという条件と、今回発熱量Ｑｓ（ｎ）がトルクコンバータ２０の放熱量よりも小さいという条件とのうちの少なくともいずれかの条件が成立したことを、保護制御の終了条件としてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２，３，６ 回転速度センサ、４，５ 油温センサ、１０ エンジン、２０ トルクコンバータ、３０ 自動変速機、４０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   自動変速機と、
   前記エンジンと前記自動変速機との間に設けられるトルクコンバータと、
   前記トルクコンバータのストール状態を判定した後に、エンジン回転速度と前記トルクコンバータのタービン回転速度との差分から算出される、前記トルクコンバータにおける発熱量の所定時間当りの変化量と、前記所定時間前に算出された前記発熱量を示す前回発熱量とに基づいて現在の前記発熱量を示す今回発熱量を算出して、前記今回発熱量が所定量を超えた場合には前記エンジンのトルクを低下させるトルクダウン制御を実行する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記今回発熱量を算出する際に、前記エンジン回転速度が、前記ストール状態での前記エンジン回転速度の上限値よりも低い場合には、前記前回発熱量に前記変化量を加算した値を前記今回発熱量として算出し、前記エンジン回転速度が前記上限値よりも高い場合には、前記前回発熱量を前記今回発熱量として算出する、車両。

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