JP2015218693A

JP2015218693A - 制御装置

Info

Publication number: JP2015218693A
Application number: JP2014104796A
Authority: JP
Inventors: 直樹大治; Naoki Oji; 健児鷺森; Kenji Sagimori
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-12-07

Abstract

【課題】車両の前進走行レンジでの後退または後退走行レンジでの前進を検知し、その場合の内燃機関の回転の不安定化を防止し、あるいはエンジンストールに至る前に運転者がアクセルペダルを踏み込む操作を行うための時間稼ぎをする。【解決手段】内燃機関の出力軸と車軸との間にトルクコンバータを介在させている車両を制御するものであって、トルクコンバータの車軸側に連なるタービンの回転数が内燃機関の回転数を上回る場合、そうでない場合と比較して内燃機関の出力を増大させる補正制御を実施する制御装置を構成した。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関が出力する駆動トルクをトルクコンバータを介して変速機に入力し車軸に伝達する態様の車両を制御する制御装置に関する。

いわゆるＣＶＴ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車やＡＴ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車では、駆動輪に接続する車軸と内燃機関の出力軸であるクランクシャフトとの間に、変速機とともにトルクコンバータを介設することが通例となっている（例えば、下記特許文献を参照）。

この種の車両を運転する運転者が、時として、登坂路上でシフトポジションを前進走行レンジに入れた状態で車両を後退させたり、降坂路上でシフトポジションを後退走行レンジに入れた状態で車両を前進させたりすることがある。これらは、アイドル運転中の内燃機関からトルクコンバータに駆動トルクが入力されて車軸に伝達されるクリープ現象を利用し、坂路を下る車両を制動してその速度の抑制を図るものといえる。

しかし、前進走行レンジでの後退時、または後退走行レンジでの前進時には、車軸側からトルクコンバータを介して内燃機関のクランクシャフトに本来の回転方向とは逆方向のトルクが加わる。このため、内燃機関の回転が不安定化し、エンジンストールに陥る懸念がある。

上述の事象は、登坂路上で停車した車両を再発進させる場合において、運転者が踏み込んでいたブレーキペダルから足を離し、その足をアクセルペダルに乗せ替えてアクセルペダルを踏むまでの間にも起こり得る。アクセルペダルの踏み込み操作が遅れると、登坂路上で車両が後退し、クランクシャフトを逆回転させようとするトルクがクランクシャフトに伝わって、やはり内燃機関の回転が不安定化する。

特開２０１４−０７０５１２号公報

本発明は、車両の前進走行レンジでの後退または後退走行レンジでの前進を検知し、その場合の内燃機関の回転の不安定化を防止する、あるいはエンジンストールに至る前に運転者がアクセルペダルを踏み込む操作を行うための時間稼ぎをすることを所期の目的としている。

本発明では、内燃機関の出力軸と車軸との間にトルクコンバータを介在させている車両を制御するものであって、トルクコンバータの車軸側に連なるタービンの回転数が内燃機関の回転数を上回る場合、そうでない場合と比較して内燃機関の出力を増大させる補正制御を実施する制御装置を構成した。

本発明によれば、車両の前進走行レンジでの後退または後退走行レンジでの前進を検知して、内燃機関の回転の不安定化を防止することができ、あるいはエンジンストールに至る前に運転者がアクセルペダルを踏み込む操作を行うための時間稼ぎを行うことができる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。同実施形態における駆動系の構成を示す図。同実施形態の制御装置が実施する制御の内容を示すタイミング図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。

内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

ＣＶＴ９を搭載した車両においては、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。

翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５を断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、また変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ（図示せず）は、内燃機関のクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する、既知の機械式（非電動式）のものである。この作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、トルクコンバータ７のタービン７２の回転数を検出するタービン回転センサから出力されるタービン回転信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｌ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｎ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、ＣＶＴ９の変速比等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｏを入力し、スタータモータのピニオンギアをドライブプレート外周のリングギアに噛合させて機関を回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる閾値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

しかして、ＥＣＵ０は、クランク角信号ｂを参照して知得されるエンジン回転数と、タービン回転信号ｄを参照して知得されるタービン７２の回転数とを比較し、後者が前者を上回る場合に、そうでない場合と比較して内燃機関の出力を増大させる補正制御を実施する。

車両の運転者が、登坂路上でシフトポジションをＤレンジに入れて車両を後退させる、または降坂路上でシフトポジションをＲレンジに入れて車両を前進させるとき、内燃機関のクランクシャフトの回転方向とトルクコンバータ７のタービン７２の回転方向とが相反し、クランクシャフトを逆回転させようとする力がクランクシャフトに作用する。しかも、このような運転は、運転者が坂道を緩慢に下ろうとする意図の下で行われることから、そのときのアクセル開度は０ないしほぼ０であって、内燃機関は最低出力のアイドリング状態にあると考えられる。結果、エンジン回転数が低落し、エンジンストールに陥るおそれがある。

そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、エンジン回転数とタービン７２の回転数との比較を通じて、車両のＤレンジでの後退、またはＲレンジでの前進を検知する。そして、そのような運転を検知した場合に、内燃機関の回転の不安定化を防止するべく、内燃機関の出力を増強する。

図３に、ＥＣＵ０が実施する補正制御の模様を示している。なお、図中、エンジン回転数を実線及び一点鎖線で描画し、タービン７２の回転数を破線で描画している。車両のＤレンジでの後退時、またはＲレンジでの前進時には、タービン７２の回転数がエンジン回転数を上回る瞬間が発生する。タービン７２の回転数がエンジン回転数を超えた時点Ｔ以降も、内燃機関の出力を増強する補正制御を実施しないとすると、図中一点鎖線で表しているように、エンジン回転数が低落してエンジンストールに至る。

これに対し、本実施形態のＥＣＵ０は、時点Ｔ以降、内燃機関の出力を増強する補正制御を実施することで、図中実線で表しているようにエンジン回転数の低落を抑止する。ＥＣＵ０は、アクセルペダルの踏込量が０ないし０であるとき、エンジン回転数を目標アイドル回転数に収束（エンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差を縮小）させるべく、スロットルバルブ３２の開度を操作して吸気量及び燃料噴射量を調整するアイドル回転のフィードバック制御を実行する。補正制御では、時点Ｔ以降、一時的に目標アイドル回転数をそれ以前よりも引き上げる。このことにより、スロットルバルブ３２の開度を拡大し、吸気量及び燃料噴射量を増量せしめる。

本実施形態では、内燃機関の出力軸と車軸１０３との間にトルクコンバータ７を介在させている車両を制御するものであって、トルクコンバータ７の車軸１０３側に連なるタービン７２の回転数が内燃機関の回転数を上回る場合、そうでない場合と比較して内燃機関の出力を増大させる補正制御を実施する制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、車両の前進走行レンジでの後退または後退走行レンジでの前進を簡便に検知できる。前進走行レンジでの後退または後退走行レンジでの前進を検知する目的で、ＣＶＴ９のプーリ９１、９２の回転方向を検出するセンサ等を別途実装する必要はなく、低コストで実現可能である。

また、車両が前進走行レンジで降坂路を前向きに下ってゆくような適正な惰性走行の状況では、トルクコンバータ７のロックアップにより、タービン７２の回転数がエンジン回転数を上回ることはない。即ち、そのような状況を、車両の前進走行レンジでの後退または後退走行レンジでの前進と誤判定してしまうことがない。

その上で、車両の前進走行レンジでの後退時、または後退走行レンジでの前進時に、内燃機関の回転の不安定化を防止することができ、あるいはエンジンストールに至る前に運転者がアクセルペダルを踏み込む操作を行うための時間稼ぎをすることができる。エンジンストールの回避のために、内燃機関のクランクシャフトと車軸１０３との間に介在するクラッチを切断せずともよく、クリープ現象を利用した車両の制動を継続させることが可能である。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、補正制御において内燃機関の出力を増強するために、電子スロットルバルブ３２の開度を操作していたが、アイドルスピードコントロールバルブを実装している内燃機関にあっては、このアイドルスピードコントロールバルブの開度を操作することとしてもよい。周知の通り、アイドルスピードコントロールバルブは、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の上流側と下流側とを連通するバイパスを開閉する流量制御バルブである。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、内燃機関が出力する駆動トルクをトルクコンバータを介して変速機に入力し車軸に伝達する態様の車両の制御に利用できる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
７…トルクコンバータ
７２…タービン
８、９…自動変速機（前後進切換装置、ＣＶＴ）
１０３…車軸
ｂ…クランク角信号
ｄ…タービン回転信号

Claims

内燃機関の出力軸と車軸との間にトルクコンバータを介在させている車両を制御するものであって、
トルクコンバータの車軸側に連なるタービンの回転数が内燃機関の回転数を上回る場合、そうでない場合と比較して内燃機関の出力を増大させる補正制御を実施する制御装置。