JP2017114252A - Vehicular control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクコンバータを備えた車両に適用される制御装置に関する。 The present invention relates to a control device applied to a vehicle including a torque converter.
車両の制御装置として、エンジントルクに相関するアクセル開度と、エンジン回転数に相関する車速とに基づいて、現在のアクセル開度及び車速の状態でトルクコンバータの差回転を阻止するロックアップを実施した場合にこもり音が発生するか否かを判定し、こもり音が発生すると判定した場合にロックアップの実施を不許可とするものが知られている(特許文献1)。 As a vehicle control device, based on the accelerator opening that correlates with engine torque and the vehicle speed that correlates with engine speed, lock-up is implemented to prevent differential rotation of the torque converter at the current accelerator opening and vehicle speed. In this case, it is determined whether or not a booming noise is generated in the case where the noise is generated, and when it is determined that a booming noise is generated, the lockup is not permitted (Patent Document 1).
ロックアップが実施されないとロックアップクラッチが解放状態となってトルクコンバータの差回転が許容される。つまり、内燃機関が連結されるトルクコンバータの入力側とトランスミッション等の動力伝達装置が連結されるトルクコンバータの出力側との間で回転速度差が生じるので内燃機関の燃費が悪化するおそれがある。 If lock-up is not performed, the lock-up clutch is released and differential rotation of the torque converter is allowed. That is, a difference in rotational speed occurs between the input side of the torque converter to which the internal combustion engine is connected and the output side of the torque converter to which a power transmission device such as a transmission is connected, so that the fuel consumption of the internal combustion engine may be deteriorated.
そこで、本発明は、こもり音の発生を回避しつつロックアップ状態へ切り替えることにより内燃機関の燃費悪化を抑制できる車両の制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle control device that can suppress deterioration in fuel consumption of an internal combustion engine by switching to a lock-up state while avoiding the generation of a booming noise.
本発明の車両の制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関の動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、前記内燃機関と前記動力伝達装置との間に設けられたトルクコンバータと、前記トルクコンバータの差回転を許容する解放状態と前記トルクコンバータの差回転を制限するロックアップ状態とを切り替え可能なロックアップクラッチと、前記内燃機関にて駆動されるオルタネータと、を備えた車両に適用され、前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替えた場合にこもり音が発生するか否かを前記内燃機関のエンジントルクとエンジン回転数とに基づいて判定し、前記こもり音が発生すると判定した場合に前記こもり音の発生を回避できるようにエンジントルクを低下させるとともに、エンジントルクの低下分だけ前記オルタネータのオルタネータトルクを低下させて、前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替え可能となるように制御するものである。 The vehicle control device of the present invention includes an internal combustion engine, a power transmission device that transmits power of the internal combustion engine to driving wheels, a torque converter provided between the internal combustion engine and the power transmission device, and the torque The present invention is applied to a vehicle including a lockup clutch capable of switching between a release state that allows differential rotation of a converter and a lockup state that restricts differential rotation of the torque converter, and an alternator driven by the internal combustion engine. Determining whether or not a booming noise is generated when the lockup clutch is switched from the released state to the lockup state based on the engine torque and the engine speed of the internal combustion engine, and the booming noise is generated. If it is determined that the engine torque is reduced, the engine torque is reduced so that the generation of the booming noise can be avoided. Amount corresponding to lower the alternator torque of the alternator is the lock-up clutch to control so as to be switched to the lock-up state from the released state.
本発明の制御装置によれば、こもり音の発生を回避できるようにエンジントルクを低下させ、かつその低下分だけオルタネータトルクを低下させることにより、ロックアップクラッチをロックアップ状態に切り替え可能に制御する。そのため、こもり音の発生を回避しつつロックアップ状態に切り替えることができるので内燃機関の燃費悪化を抑制できる。しかも、エンジントルクの低下分だけオルタネータトルクを低下させるため、エンジントルクを低下させても動力伝達装置側に伝達される伝達トルクを維持できる。 According to the control device of the present invention, the engine torque is reduced so as to avoid the generation of a booming noise, and the alternator torque is reduced by the reduction amount so that the lockup clutch can be switched to the lockup state. . For this reason, since it is possible to switch to the lock-up state while avoiding the generation of a booming noise, it is possible to suppress deterioration in fuel consumption of the internal combustion engine. In addition, since the alternator torque is reduced by the reduction in engine torque, the transmission torque transmitted to the power transmission device can be maintained even if the engine torque is reduced.
なお、上記及び下記において、「エンジントルク」とは、オルタネータトルクが負荷されていない、内燃機関に対するトルク指令値を意味する。したがって、このエンジントルクからオルタネータトルクを減じたものが内燃機関から出力されるトルクとなる。 In the above and the following, “engine torque” means a torque command value for an internal combustion engine that is not loaded with alternator torque. Therefore, the torque output from the internal combustion engine is obtained by subtracting the alternator torque from the engine torque.
図1に示すように、車両1は、内燃機関2と、内燃機関2の動力を駆動輪Dwに伝達するための動力伝達装置である有段変速式の自動変速機3と、内燃機関2と自動変速機3との間に設けられたトルクコンバータ4と、トルクコンバータ4の差回転を制限可能なロックアップクラッチ5と、内燃機関2にて駆動されるオルタネータ6とを備えている。
As shown in FIG. 1, a
内燃機関2は、一例として、火花点火型の4気筒の内燃機関として構成されている。自動変速機3は入力軸3a及び出力軸3bを備え、出力軸3bに伝達されたトルクはディファレンシャル機構10を介して左右の駆動輪Dwに分配される。
As an example, the
トルクコンバータ4は互いに差回転可能な状態で対面するポンプインペラ11及びタービンライナ12と、これらの間に設けられたステータ12とを備えている。トルクコンバータ4の入力側のポンプインペラ11は内燃機関2のクランク軸2aに連結され、出力側のタービンライナ12は自動変速機3の入力軸3aに連結される。ロックアップクラッチ5はポンプインペラ11とタービンライナ12との間に介在する。ロックアップクラッチ5は、ポンプインペラ11とタービンライナ12とを解放してトルクコンバータ4の差回転を許容する解放状態と、ポンプインペラ11とタービンライナ12とを結合してトルクコンバータ4の差回転を制限するロックアップ状態とを切り替えることができる。ロックアップ状態には、差回転を完全に阻止する完全ロックアップ状態と、差回転をわずかに許容するフレックスロックアップ状態とが含まれる。
The torque converter 4 includes a
オルタネータ6はベルト伝達機構15を介して内燃機関2のクランク軸2aに連結されている。ベルト伝達機構15はクランク軸2aに設けられた駆動プーリ16と、オルタネータ6に設けられた被駆動プーリ17と、これらのプーリ16、17に巻き掛けられたベルト18とを含む。なお、ベルト伝達機構15は他の補機類を駆動する不図示のプーリにも巻き掛けられる。オルタネータ6はバッテリ20と電気的に接続されており、オルタネータ6の発電電力はバッテリ20に供給される。
The
内燃機関2、自動変速機3、ロックアップクラッチ5、及びオルタネータ6は、コンピュータとして構成された電子制御装置(ECU)30にて制御される。ECU30には車両1の制御に利用する各種センサの出力信号が入力される。例えば、ECU30には、内燃機関2のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ31、車両1の車速に応じた信号を出力する車速センサ32、及び不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ33等の各種の出力信号が入力される。
The
例えば、ECU30は車速センサ32及びアクセル開度センサ33の各出力信号を参照して車両1に要求される要求出力を計算し、その要求出力を達成できるように内燃機関2の運転状態及び自動変速機3の変速段等を制御する。また、内燃機関2の運転領域によってはロックアップクラッチ5をロックアップ状態に切り替えてトルクコンバータ4の差回転を制限することにより、特に車両1の加速時に内燃機関2の燃費悪化を抑制すべき場合がある。
For example, the
そこで、ECU30は、車両1の加速時に例えば図2に示すロックアップ判定マップを使用して内燃機関2のエンジントルク及びエンジン回転数で定義される動作点がロックアップ判定マップに設定されたロックアップ領域Aに属するか否かを判断し、動作点がロックアップ領域Aに属する場合にロックアップクラッチ5を解放状態からロックアップ状態へ切り替える。ロックアップ領域Aの一部にはフレックスロックアップ状態に対応するフレックスロックアップ領域aが設定されており、内燃機関3の動作点がフレックスロックアップ領域aに属する場合、ECU30はロックアップクラッチ5をフレックスロックアップ状態に切り替える。
Therefore, the
ロックアップ領域Aは、下記のこもり音がロックアップ状態で発生する内燃機関2の運転領域を考慮して設定されている。そのため、ECU30は内燃機関2の動作点がロックアップ領域Aに属しない低回転高トルクの場合にはロックアップ状態に切り替えるとこもり音が発生するためロックアップ状態への切り替えを不許可と判断する。
The lock-up region A is set in consideration of the operation region of the
内燃機関2の出力特性上、クランク軸2aのトルクが周期的に変動するトルク脈動が存在するため、トルク脈動が自動変速機3等の各部の振動を励起することによってこもり音が発生する場合がある。こもり音はトルク脈動の特定の周波数帯で発生し、こもり音の大きさはトルク脈動の振幅に相関する。ロックアップクラッチ5が解放状態の場合はトルクコンバータ4でトルク脈動が減衰するのでこもり音は発生しにくくなる。しかし、ロックアップクラッチ5がロックアップ状態であるとトルク脈動が解放状態の場合に比べて伝達感度が高い状態で自動変速機3等に伝達するのでこもり音の対策が必要となる。
Due to the output characteristics of the
ECU30は、内燃機関2の動作点がロックアップ状態への切り替えによってこもり音が発生する運転領域に属する場合つまりロックアップ領域Aに属しない場合にロックアップクラッチ5の解放状態からロックアップ状態への切り替えを不許可と判断し、その切り替えに伴うこもり音の発生を回避する。本形態の制御は、このようなロックアップ状態への切り替えが不許可と判断される場合に実施される制御内容に特徴があり、その場合には内燃機関2の動作点をこもり音の発生を回避するように低トルク側に変更することによりロックアップ状態への切り替えを可能にする。
When the operating point of the
図3Aに示すように、ECU30は時刻t1で不図示のアクセルペダルが踏み込まれてアクセルONされた場合、内燃機関2の動作点がロックアップ領域A、ここではフレックスロックアップ領域aに属すると判定してロックアップクラッチ5を解放状態からフレックスロックアップ状態へ切り替える。同時に、ECU30は内燃機関2を制御してエンジントルクの上昇を開始させる。エンジントルクがロックアップ領域Aの上限であるトルク限界Txを超えるとこもり音が発生する。
As shown in FIG. 3A, the
図3Bに示すように、本形態の制御を実施しない比較例においては、時刻t2にエンジントルクがトルク限界Txに達するとロックアップクラッチ5をフレックスロックアップ状態から解放状態へ切り替える。これに対して、本形態のECU30は、時刻t2でエンジントルクがトルク限界Txに達するとエンジントルクを低下させ、かつエンジントルクの低下分だけオルタネータ6のオルタネータトルクを低下させる。その後、時刻t3において、エンジントルクを再度上昇させてトルク限界Txに達すると、ECU30はロックアップクラッチ6をフレックスロックアップ状態から解放状態へ切り替え、かつオルタネータトルクの上昇を開始させる。
As shown in FIG. 3B, in the comparative example in which the control of this embodiment is not performed, when the engine torque reaches the torque limit Tx at time t2, the lockup clutch 5 is switched from the flex lockup state to the release state. On the other hand, the
本形態の制御は、図3Bの比較例と比べれば明らかなように、同一の加速条件でロックアップクラッチ6がロックアップ状態(フレックスロックアップ状態)に制御されている期間が時刻t2から時刻t3相当分長くなる。また、内燃機関2のトルク指令値であるエンジントルクの低下分だけオルタネータトルクが低下するので、エンジントルクを低下させてもクランク軸2aのトルクは変化せず自動変速機3に伝達される伝達トルクを維持できる。
As is apparent from the comparison of FIG. 3B with the control of this embodiment, the period during which the lock-up
上述した制御は、例えば図4の制御ルーチンをECU30が実行することにより実現できる。図4の制御ルーチンのプログラムはECU30に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
The control described above can be realized, for example, by the
ステップS1において、ECU30は各種センサ31〜33の出力信号に基づいて、又はこれらの出力信号から計算されるパラメータに基づいて以下の処理で必要な車両1の車両状態を取得する。例えば、現在の車両1の車速、アクセル開度、内燃機関2のエンジン回転数[rpm]及びエンジントルク[Nm]、並びにオルタネータ6のオルタネータトルク[Nm]及びオルタネータ発電電圧[V]等を車両情報として取得する。なお、上記及び下記において、オルタネータトルクはオルタネータ6とクランク軸2aとをトルク伝達可能に連結するベルト伝達機構15の変速比が考慮されているものとする。
In step S1, ECU30 acquires the vehicle state of the
ステップS2において、ECU30は車両1が加速時であるか否かを、すなわちアクセルONか否かをステップS1にて取得した車両1の車両状態に基づいて判定する。本形態では車両1が加速時でない場合は以降の処理を行わないため、アクセルONでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。アクセルONの場合はステップS3に進む。
In step S2, the
ステップS3において、ECU30はロックアップクラッチ5の現状が解放状態であり、かつロックアップ状態への切り替えが不許可となっているか否かを判定する。その切り替え不許可となるケースは、内燃機関2の動作点が上述したロックアップ領域A(図2)に属しないという内燃機関2の動作点を理由とするケースや内燃機関2の動作点以外を理由とするケースがある。
In step S3, the
ステップS4において、ECU30は解放状態からロックアップ状態への切り替え不許可の理由が上述した内燃機関2の動作点を理由とするか、つまりこもり音の発生を回避するためであるか否かを判定する。内燃機関2の動作点を理由とする場合はステップS5に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
In step S4, the
ステップS5において、ECU30は内燃機関2のエンジントルクを低下させ、かつオルタネータ6のオルタネータトルクを低下させるトルク低下制御の実施により、上記の不許可理由が解消するか否かを判定する。換言すれば、エンジントルクが低下することによって低下後の動作点がロックアップ領域Aに属することになるか否かを予測する。トルク低下制御は、エンジントルクの低下分だけオルタネータトルクを低下させるものであるから、オルタネータトルクの最大低下量、つまり現在のオルタネータトルクを0にする低下量だけしかエンジントルクを低下できない。
In step S5, the
そこで、ECU30は、現在のエンジントルクをTe、現在のオルタネータトルクをToとした場合、これらのトルクTe、Toとロックアップ領域Aの上限値つまり上述したトルク限界Txとの間に次式1の関係が成立するか否かによって上記の不許可理由が解消するか否かを判定する。ECU30は式1の関係が成立する場合はステップS6に処理を進め、式1の関係が不成立の場合はオルタネータトルクの低下代がなくトルク低下制御を実施できないので以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
Therefore, when assuming that the current engine torque is Te and the current alternator torque is To, the
Tx>Te−To ……1 Tx> Te-To ...... 1
ステップS6において、ECU30は下記の式2に基づいてトルク低下制御時に目標となるオルタネータ6のオルタネータ目標トルクTotを算出する。
In step S6, the
Tot=Te−Tx ……2
Tot = Te−
ステップS7において、ECU30は下記の式3に基づいてトルク低下制御時に目標となる内燃機関2の目標エンジントルクTetを算出する。
In step S7, the
Tet=Te−(To−Tot) ……3 Tet = Te- (To-Tot) ...... 3
ステップS8において、ECU30は下記の(1)〜(3)の処理を実行して、オルタネータ目標トルクTotと現在のオルタネータトルクToとに基づいてオルタネータ発電指示電圧Vot[V]を算出する。
In step S8, the
(1)オルタネータ目標トルクTotと現在のオルタネータトルクToとの差分Δ[Nm]を計算する。すなわち、Δ=Tot−Toを計算する。
(2)上記(1)の計算結果を電圧の単位系に変換するため、上記の差分Δに電圧の単位系に変換するゲインK[V/Nm]を乗じることによりオルタネータ6への指示電圧変化量ΔV[V]を算出する。すなわち、ΔV=Δ×Kを計算する。
(3)上記(2)の計算結果を現在のオルタネータ発電電圧Voに加算することによりオルタネータ発電指示電圧Votを算出する。すなわち、Vot=Vo+ΔVを計算する。
(1) A difference Δ [Nm] between the alternator target torque Tot and the current alternator torque To is calculated. That is, Δ = Tot−To is calculated.
(2) In order to convert the calculation result of (1) above into a voltage unit system, the indicated voltage change to the
(3) The alternator power generation instruction voltage Vot is calculated by adding the calculation result of (2) to the current alternator power generation voltage Vo. That is, Vot = Vo + ΔV is calculated.
これら(1)〜(3)の処理を繰り返すことにより、Tot>Toの関係がある時には目標との差分Δが大きいほどオルタネータ発電指示電圧Votは徐々に大きく設定される。逆に、Tot<Toの関係である時にはオルタネータ発電指示電圧Votは徐々に小さく設定される。 By repeating these processes (1) to (3), when there is a relationship of Tot> To, the alternator power generation instruction voltage Vot is set to gradually increase as the difference Δ from the target increases. Conversely, when the relationship of Tot <To, the alternator power generation instruction voltage Vot is set gradually smaller.
ステップS9において、ECU30はステップS6〜ステップS8の算出結果に基づいて目標エンジントルクTetを内燃機関2に指示し、かつオルタネータ目標トルクTotをオルタネータ6に指示することにより、内燃機関2のエンジントルクを低下させ、かつその低下分だけオルタネータ6のオルタネータトルクを低下させるトルク低下制御を実施して今回のルーチンを終了する。
In step S9, the
図4の制御ルーチンが実行されることにより、内燃機関2の動作点を理由としてロックアップ状態への切り替えが不許可となる場合にトルク低下制御が実施されて内燃機関2の動作点がロックアップ領域Aに属することになる。そのため、こもり音の発生を回避しつつロックアップクラッチ6を解放状態からロックアップ状態へ切り替えることができるようになる。しかも、トルク低下制御を実施しても自動変速機3側に伝達される伝達トルクは維持される。したがって、伝達トルクを維持しつつロックアップ状態へ切り替え可能な範囲が拡大することになるので、車両1の燃費及びドライバのフィーリングの両方の性能を向上できる。
When the control routine of FIG. 4 is executed, when the switching to the lock-up state is not permitted due to the operating point of the
本発明は上記形態に限定されず本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態のロックアップクラッチは、ロックアップ状態として完全ロックアップ状態又はフレックスロックアップ状態に切り替えることができるものであるが、フレックスロックアップ状態を実施しない形態のロックアップクラッチに変更して本発明を実施することも可能である。 This invention is not limited to the said form, It can implement with a various form within the range of the summary of this invention. The lock-up clutch in the above form can be switched to the complete lock-up state or the flex lock-up state as the lock-up state, but the present invention is changed to a lock-up clutch in a form that does not implement the flex lock-up state. It is also possible to implement.
上記形態の内燃機関は火花点火型の内燃機関であるが、本発明を実施するうえで内燃機関の種類に特に制限はない。例えば、ディーゼル型内燃機関を備えた車両に対して本発明を適用することも可能である。 Although the internal combustion engine of the said form is a spark ignition type internal combustion engine, when implementing this invention, there is no restriction | limiting in particular in the kind of internal combustion engine. For example, the present invention can be applied to a vehicle equipped with a diesel-type internal combustion engine.
上記形態は、動力伝達装置として有段変速式の自動変速機(AT)を備えているが、内燃機関と動力伝達装置との間にトルクコンバータが設けられた車両であれば動力伝達装置の構成に制限はない。例えば、無段変速式の自動変速機(CVT)を動力伝達装置としてもよい。また、電動機を備えることによって電気的な無段変速機を構成するいわゆるハイブリッドトランスアクスルが動力伝達装置として設けられたハイブリッド車両に対して本発明を適用することも可能である。 The above-described embodiment includes a step-variable automatic transmission (AT) as a power transmission device, but the configuration of the power transmission device is a vehicle provided with a torque converter between the internal combustion engine and the power transmission device. There is no limit. For example, a continuously variable automatic transmission (CVT) may be used as the power transmission device. Further, the present invention can be applied to a hybrid vehicle in which a so-called hybrid transaxle constituting an electric continuously variable transmission by providing an electric motor is provided as a power transmission device.
上記形態では、車両の加速時にトルク低下制御を実施しているが加速時以外のケースでトルク低下制御を実施するように変更することも可能である。 In the above embodiment, torque reduction control is performed during acceleration of the vehicle, but it is possible to change the torque reduction control so that it is performed in cases other than during acceleration.
1 車両
2 内燃機関
3 自動変速機(動力伝達装置)
4 トルクコンバータ
5 ロックアップクラッチ
6 オルタネータ
30 ECU
1
4 Torque converter 5 Lock-up
Claims (1)
前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替えた場合にこもり音が発生するか否かを前記内燃機関のエンジントルクとエンジン回転数とに基づいて判定し、前記こもり音が発生すると判定した場合に前記こもり音の発生を回避できるようにエンジントルクを低下させるとともに、エンジントルクの低下分だけ前記オルタネータのオルタネータトルクを低下させて、前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替え可能となるように制御する車両の制御装置。 An internal combustion engine, a power transmission device that transmits power of the internal combustion engine to drive wheels, a torque converter provided between the internal combustion engine and the power transmission device, and a release state that allows differential rotation of the torque converter And a lockup clutch capable of switching between a lockup state for limiting the differential rotation of the torque converter, and an alternator driven by the internal combustion engine.
When the lockup clutch is switched from the released state to the lockup state, it is determined based on the engine torque and the engine speed of the internal combustion engine whether or not a booming noise is generated. When the determination is made, the engine torque is reduced so that the generation of the booming noise can be avoided, and the alternator torque of the alternator is reduced by an amount corresponding to the reduction of the engine torque, so that the lockup clutch is released from the released state to the lockup state. A control device for a vehicle that is controlled so as to be switchable.
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