JP2023063888A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の振動を抑制する車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】エンジン、変速比が異なる複数のギヤ段を選択的に成立可能な変速機、及び前記エンジンのトルクを前記変速機に伝達するロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ、を有した車両の制御装置において、前記ロックアップクラッチが係合状態であること、前記変速機で所定のギヤ段が成立していること、前記エンジンの回転数及び負荷に応じて定まる動作点が所定の領域に属していること、を含む条件が成立しているか否かを判定する条件判定部と、前記条件判定部で肯定判定がなされた場合に、前記エンジンと前記変速機とが共振したか否かを判定する共振判定部と、前記共振判定部により肯定判定がなされた場合に、前記ロックアップクラッチをスリップ状態に制御する制御部と、を備えた車両の制御装置。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

エンジン、変速比が異なる複数のギヤ段を選択的に成立可能な変速機、及びエンジンのトルクを変速機に伝達するロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ、を有した車両が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許６５７９０５３号公報

このような車両において、エンジンのトルク変動によってエンジンと変速機とが共振する場合がある。このような共振により、所定の条件下で車両が振動する場合がある。

そこで本発明は、車両の振動を抑制する車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、エンジン、変速比が異なる複数のギヤ段を選択的に成立可能な変速機、及び前記エンジンのトルクを前記変速機に伝達するロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ、を有した車両の制御装置において、前記ロックアップクラッチが係合状態であること、前記変速機で所定のギヤ段が成立していること、前記エンジンの回転数及び負荷に応じて定まる動作点が所定の領域に属していること、を含む条件が成立しているか否かを判定する条件判定部と、前記条件判定部で肯定判定がなされた場合に、前記エンジンと前記変速機とが共振したか否かを判定する共振判定部と、前記共振判定部により肯定判定がなされた場合に、前記ロックアップクラッチをスリップ状態に制御する制御部と、を備えた車両の制御装置によって達成できる。

前記制御部は、前記所定のギヤ段のうち前記変速機で成立しているギヤ段が低いほど、前記ロックアップクラッチをスリップ状態に長く維持してもよい。

前記条件判定部は、前記所定のギヤ段のうち前記変速機で成立しているギヤ段が低いほど、前記所定の領域を拡大してもよい。

前記変速機は、減速比が異なる３つ以上のギヤ段を選択的に成立可能であり、前記条件判定部は、前記所定のギヤ段から最低速ギヤ段と最高速ギヤ段とを除外してもよい。

前記条件判定部は、前記所定の領域を、前記エンジンの最大負荷の２分の１以上の高負荷領域に制限してもよい。

前記条件判定部は、前記条件にアクセル開度が所定の開度よりも大きいことを含めてもよい。

前記条件判定部は、前記条件に車速が所定の速度以下であることを含めてもよい。

前記共振判定部は、前記エンジンのクランクシャフトの回転数と前記変速機の出力軸の回転数とに基づいて、前記変速機での共振が発生したか否かを判定してもよい。

本発明によれば、車両の振動を抑制する車両の制御装置を提供できる。

図１は、車両の概略構成図である。 図２は、振動抑制制御の一例を示したタイミングチャートである。 図３は、ＥＣＵが実行する振動抑制制御の一例を示したフローチャートである。 図４は、共振が発生するエンジンの動作点の領域を示したマップである。 図５は、ギヤ段に応じたスリップ要求時間を示したグラフである。

［車両の概略構成］
図１は、車両１の概略構成図である。車両１は、エンジン１０、トルクコンバータ２０、ロックアップクラッチ（以下、ＬＵクラッチと称する）３０、変速機４０、デファレンシャル装置５０、駆動輪６０、油圧制御回路７０、及び、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)８０などを備えている。

エンジン１０は、走行用の駆動力源であり、多気筒ガソリンエンジンであるがこれに限定されず、例えばディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１１はトルクコンバータ２０に連結されている。

トルクコンバータ２０は、入力軸側のポンプインペラ２１と、出力軸側のタービンランナ２２と、トルク増幅機能を発現するステータ２３と、ワンウェイクラッチ２４とを備え、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間で流体を介して動力伝達を行う。トルクコンバータ２０には、ＬＵクラッチ３０が設けられている。ＬＵクラッチ３０は、トルクコンバータ２０の入力側と出力側とを直結またはスリップ状態で連結する単板式或いは多板式の油圧式摩擦クラッチであるが、これに限定されず、電磁式摩擦クラッチであってもよい。

変速機４０は、有段式の自動変速機であり、複数の油圧式の摩擦摩擦係合要素及び遊星歯車装置を含んでいる。変速機４０では、複数の摩擦係合要素が選択的に係合されることにより、複数のギヤ段を選択的に成立可能である。図１に示すように、変速機４０の入力軸４１はトルクコンバータ２０のタービン軸２６に連結されている。変速機４０の出力軸４２は、デファレンシャル装置５０等を介して駆動輪６０に連結されている。

変速機４０のシフトレンジが駐車レンジ、後進走行レンジ、ニュートラルレンジ、及び前進走行レンジに応じて、複数の摩擦係合要素の係合・解放が制御される。また、前進走行レンジの場合には、アクセル開度や車速等に応じて前進８段の各ギヤ段のうちの一が選択的に成立するように複数の摩擦係合要素の係合、解放が制御される。前進８段のうち、変速比が最大の最低速ギヤ段が第１速ギヤ段であり、変速比が最小の最高速ギヤ段が第８速ギヤ段である。複数の摩擦係合要素は、具体的には複数のクラッチと複数のブレーキである。尚、変速機４０は自動変速機に限定されず、例えば手動変速機であってもよい。変速機４０で成立可能なギヤ段は、前進８段であるがこれに限定されず、変速比が異なる複数のギヤ段を成立可能であればよい。

油圧制御回路７０は、エンジン１０により駆動する機械式オイルポンプを油圧供給源とする公知の油圧制御回路であり、トルクコンバータ２０、ＬＵクラッチ３０、及び変速機４０に油圧を供給して、これらの各動作を制御する。また、ＥＣＵ８０から出力された油圧指令値が油圧制御回路７０に入力されることにより、トルクコンバータ２０、ＬＵクラッチ３０、及び変速機４０への各供給油圧が油圧指令値に基づいて制御される。また、ＬＵクラッチ３０は、供給される油圧に応じて、解放状態、スリップ状態、又は係合状態の何れかに切り替えられる。

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、及びバックアップＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはイグニッションオフ時などにおいて保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びバックアップＲＡＭは、詳しくは後述する条件判定部、共振判定部、及び制御部を機能的に実現する。

ＥＣＵ８０には、エアフロメータ９０、エンジン回転数センサ９１、タービン回転数センサ９２、出力軸回転数センサ９３、アクセル開度センサ９４、車速センサ９５、ギヤ段センサ９６、イグニッションスイッチ９７などの各種のセンサやスイッチが接続されており、これらのセンサやスイッチからの信号がＥＣＵ８０に入力される。ＥＣＵ８０は、各種センサの検出結果等に基づいて、エンジン１０の運転状態や変速機４０のギヤ段を制御する。

エアフロメータ９０は、エンジン１０の吸入空気量を検出する。エンジン回転数センサ９１は、クランクシャフト１１の回転数（エンジン回転数と称する）を検出する。タービン回転数センサ９２は、トルクコンバータ２０のタービン軸２６の回転数（タービン回転数と称する）を検出する。出力軸回転数センサ９３は、変速機４０の出力軸４２の回転数（出力軸回転数と称する）を検出する。アクセル開度センサ９４は、アクセルペダルによって操作されるアクセル開度を検出する。車速センサ９５は、車両１の走行速度を検出する。ギヤ段センサ９６は、変速機４０で成立しているギヤ段を検出する。イグニッションスイッチ９７は、イグニッションのオン、オフを検出する。

ＬＵクラッチ３０が係合状態では、エンジン１０のクランクシャフト１１と変速機４０の入力軸４１とが締結される。この状態でエンジン１０のトルク変動の周波数と変速機４０のねじり１次の固有周波数とが一致すると、エンジン１０と変速機４０とが共振する。所定の条件下では、このような共振に起因して車両１が振動するおそれがある。ＥＣＵ８０は、このような車両１の振動を抑制する振動抑制制御を実行する。

［振動抑制制御］
次に、ＥＣＵ８０が実行する振動抑制制御について説明する。図２は、振動抑制制御の一例を示したタイミングチャートである。図２には、回転数差分［ｒｐｍ］、共振の発生を示す共振発生フラグ、ＬＵクラッチ３０への要求状態を示すクラッチ要求フラグ、エンジン回転数［ｒｐｍ］、タービン回転数［ｒｐｍ］、車両Ｇの推移を示している。タービン回転数を点線で示し、その他は実線で示している。尚、詳しくは後述するが回転数差分は、エンジン回転数と、エンジン回転数相当に換算された出力軸回転数との差分である。車両Ｇは、車両１の前後方向での加速度を示す。図２は、ＬＵクラッチ３０が係合状態でエンジン回転数とタービン回転数とが一致している状態で車両１が加速している場合を示している。

時刻ｔ０で共振が発生して車両Ｇの振幅が増大し、時刻ｔ１で回転数差分が閾値以上になると、共振発生フラグが一時的にＯＮとなってクラッチ要求フラグが係合状態からスリップ状態に切り替えられる。時刻ｔ１から所定のタイムラグを経た時刻ｔ２で、実際にＬＵクラッチ３０がスリップ状態に切り替えられると、エンジン回転数がタービン回転数に対して上昇する。即ち、エンジン１０のクランクシャフト１１からトルクコンバータ２０のタービン軸２６へのトルクの伝達率が低下する。これにより、エンジン１０と変速機４０との共振が抑制されて車両Ｇが低下する。時刻ｔ１から後述するスリップ要求時間が経過した時刻ｔ３で、クラッチ要求フラグがスリップ状態から係合状態に切り替えられ、時刻ｔ４で実際にＬＵクラッチ３０が係合状態となる。

図３は、ＥＣＵ８０が実行する振動抑制制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの間、所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ８０は、共振に起因して車両１が振動する振動発生条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、条件判定部が実行する処理の一例である。

振動発生条件には以下の条件（Ａ）～（Ｅ）を含む。
（Ａ）ＬＵクラッチ３０が係合状態であること
（Ｂ）変速機４０で所定のギヤ段が成立していること
（Ｃ）エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて定まる動作点が所定の領域に属していること
（Ｄ）アクセル開度が所定の開度よりも大きいこと
（Ｅ）車速が所定の車速以下であること

条件（Ａ）が振動発生条件に含まれている理由は、ＬＵクラッチ３０が係合状態の場合には、スリップ状態や解放状態の場合と比較してエンジン１０のトルク変動が変速機４０に伝達しやすい。このため、共振が発生するとその振動レベルが増大して、車両１が大きく振動するおそれがあるからである。尚、ＥＣＵ８０はクラッチ要求フラグを参照して、条件（Ａ）を満たすか否かを判定する。

条件（Ｂ）が振動発生条件に含まれている理由は、所定のギヤ段を除くその他のギヤ段では共振による車両１への振動の影響が小さいからである。本実施例では、所定のギヤ段は第４速及び第５速ギヤ段の中速ギヤ段である。第１速～第３速ギヤ段の低速ギヤ段では、車両１の加速中に短時間でギヤ段が順次切り替わり、共振が発生したとしても直ちにギヤ段が切り替わり、車両１への影響は少ないからである。また、第６速～第８速ギヤ段の高速ギヤ段では、減速比が小さいためエンジン回転数と出力軸回転数との差が小さく、エンジン１０のトルク変動による出力軸４２への影響が小さいからである。更に第６速～第８速ギヤ段の高速ギヤ段では、車速が高速であるため車両１への影響は共振よりも路面からの振動の方が大きいからである。

ＥＣＵ８０はギヤ段センサ９６の検出値に基づいて、条件（Ｂ）を満たすか否かを判定する。尚、条件（Ｂ）での所定のギヤ段は第４速及び第５速ギヤ段に限定されず、所定のギヤ段に少なくとも減速比が最大の第１速ギヤ段と減速比が最大の第８速ギヤ段が除外されていればよい。

条件（Ｃ）が振動発生条件に含まれている理由は、共振が発生するエンジン１０の動作点の範囲は限定されているからである。また、ギヤ段に応じて共振が発生するエンジン１０の動作点の領域の範囲は異なっている。図４は、共振が発生するエンジン１０の動作点の領域を示したマップである。横軸はエンジン回転数［ｒｐｍ］を示し、縦軸はエンジン負荷［Ｎ・ｍ］を示している。図４には、エンジン１０の最大負荷を示すパワーラインＰＬを示している。図４に示すように、ギヤ段が第４速ギヤ段（４ｔｈ）の場合には、図４に示したラインＬ４とパワーラインＰＬとで囲まれた高負荷領域で共振が生じる。同様にギヤ段が第５速ギヤ段（５ｔｈ）の場合には、図４に示したラインＬ５とパワーラインＰＬとで囲まれた高負荷領域で共振が生じる。ここで、第４速ギヤ段で共振が生じる領域は、第５速ギヤ段で共振が生じる領域よりも、低負荷側に拡大されている。これは、第４速ギヤ段の方が第５速ギヤ段よりも減速比が大きいため出力軸４２に対するエンジン１０のトルク変動の影響も大きく、共振の振動レベルも大きいからである。図４に示すようにエンジン１０が高回転の場合には、エンジン１０の最大負荷は、共振が発生する領域よりも低負荷側に制限されている。

ＥＣＵ８０は、エアフロメータ９０が検出する吸入空気量に基づいて算出したエンジン負荷と、エンジン回転数センサ９１の検出値とに基づいて、条件（Ｃ）を満たすか否かを判定する。条件（Ｃ）での所定の領域は、図４に示した領域に限定されず、エンジン負荷が最大負荷の２分の１以上の高負荷領域であればよい。

条件（Ｄ）での所定の開度は０である。即ち条件（Ｄ）は、アクセル開度が０よりも大きく、アクセルペダルが踏まれていることを条件とする。例えばＬＵクラッチ３０が係合状態で車両１の走行中にアクセル開度が０となると、燃料カットが実行されると共にＬＵクラッチ３０をスリップ状態に制御するいわゆる減速フレックス制御が実行されるからである。燃料カットによりエンジン負荷は低下中であり、減速フレックス制御の実行によりエンジン回転数はタービン回転数よりも低下するため、共振が発生したとしても車両１への影響は少ない。尚、ＥＣＵ８０はアクセル開度センサ９４の検出値に基づいて、条件（Ｄ）を満たすか否かを判定する。

条件（Ｅ）での所定の車速とは、例えば高速の場合である。即ち条件（Ｅ）は、車速が中速や低速であることを条件とする。上述したように車速が高速の場合には、車両１への影響が共振よりも路面からの振動の方が大きいからである。尚、ＥＣＵ８０は車速センサ９５の検出値に基づいて、条件（Ｅ）を満たすか否かを判定する。

ステップＳ１でＮｏの場合、即ち条件（Ａ）～（Ｅ）のうち少なくとも一つを満たさない場合には、本制御を終了する。ステップＳ１でＹｅｓの場合、即ち条件（Ａ）～（Ｅ）の全てを満たす場合には、ＥＣＵ８０は共振が発生したか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には以下のようにして上記の判定が行われる。ＥＣＵ８０は、出力軸回転数に変速機４０の現状のギヤ段の減速比を乗算することにより、出力軸回転数をエンジン回転数相当に変換する。次にＥＣＵ８０は、エンジン回転数相当に変換された出力軸回転数と実際のエンジン回転数との差分である回転数差分を算出し、この回転数差分の絶対値が閾値以上となった否かを判定する。回転数差分が閾値以上の場合にステップＳ２でＹｅｓと判定され、回転数差分が閾値未満の場合にステップＳ２でＮｏと判定される。ステップＳ２の処理は、共振判定部が実行する処理の一例である。ステップＳ２でＮｏの場合には本制御を終了する。

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ８０は共振発生フラグをＯＮにしてクラッチ要求フラグを係合状態からスリップ状態に切り替えることにより、ＬＵクラッチ３０をスリップ状態に制御する（ステップＳ３）。これにより、エンジン１０から変速機４０へのトルクの伝達率が低下して共振が抑制される。従って車両１の振動も抑制される。このように、振動発生条件の成立を前提として共振が発生した場合にのみＬＵクラッチ３０をスリップ状態に制御する。このため、車両１の振動への影響が小さい場合にもＬＵクラッチ３０の状態が切り替えられて運転者に違和感を与えることを回避できる。ステップＳ３の処理は、制御部が実行する処理の一例である。

次にＥＣＵ８０は、クラッチ要求フラグをスリップ状態に切り替えてから所定のスリップ要求時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ４）。スリップ要求時間は、ＬＵクラッチ３０が係合状態で生じた共振による振動が、ＬＵクラッチ３０がスリップ状態で減衰するのに十分な時間に設定されている。図５は、ギヤ段に応じたスリップ要求時間［ｓ］を示したグラフである。図５に示すように、ギヤ段が第４速ギヤ段の方が第５速ギヤ段よりもスリップ要求時間が長いため、ギヤ段が第４速ギヤ段の方が第５速ギヤ段よりもスリップ状態に長く維持される。上述したようにギヤ段が第４速ギヤ段の方が第５速ギヤ段よりも共振により生じる振動が大きいからである。ステップＳ４でＮｏの場合、ＬＵクラッチ３０はスリップ状態に維持される。

ステップＳ４でＹｅｓの場合、ＥＣＵ８０はクラッチ要求フラグをスリップ状態から係合状態に切り替え、ＬＵクラッチ３０をスリップ状態から係合状態に戻す（ステップＳ５）。ここで、ＥＣＵ８０がスリップ状態に制御されることによりエンジン１０から変速機４０へのトルクの伝達率が低下して燃費が悪化するが、上述のように所定のスリップ要求時間に限定してＬＵクラッチ３０がスリップ状態に制御されるため、燃費への影響も最小限に抑制することができる。

尚、上述した振動発生条件には、必ずしも条件（Ｄ）及び（Ｅ）が含まれている必要はない。例えば条件（Ｄ）に関して、アクセル開度を０にしても直ちに減速フレックス制御が実行されない車両や、減速フレックス制御が制限される状況下では、アクセル開度に関わらずに共振により車両が振動するおそれがあるからである。また、条件（Ｅ）では、例えば車体が軽量だと、高速運転時に共振が発生した場合には、路面からの振動に加えて共振により車両が大きく振動するおそれがあるからである。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 車両
１０ エンジン
１１ クランクシャフト
２０ トルクコンバータ
３０ ロックアップクラッチ
４０ 変速機
４２ 出力軸
８０ ＥＣＵ（車両の制御装置、条件判定部、共振判定部、制御部）

Claims (8)

1. エンジン、変速比が異なる複数のギヤ段を選択的に成立可能な変速機、及び前記エンジンのトルクを前記変速機に伝達するロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ、を有した車両の制御装置において、
   前記ロックアップクラッチが係合状態であること、前記変速機で所定のギヤ段が成立していること、前記エンジンの回転数及び負荷に応じて定まる動作点が所定の領域に属していること、を含む条件が成立しているか否かを判定する条件判定部と、
   前記条件判定部で肯定判定がなされた場合に、前記エンジンと前記変速機とが共振したか否かを判定する共振判定部と、
   前記共振判定部により肯定判定がなされた場合に、前記ロックアップクラッチをスリップ状態に制御する制御部と、を備えた車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記所定のギヤ段のうち前記変速機で成立しているギヤ段が低いほど、前記ロックアップクラッチをスリップ状態に長く維持する、請求項１の車両の制御装置。
3. 前記条件判定部は、前記所定のギヤ段のうち前記変速機で成立しているギヤ段が低いほど、前記所定の領域を拡大する、請求項１又は２の車両の制御装置。
4. 前記変速機は、減速比が異なる３つ以上のギヤ段を選択的に成立可能であり、
   前記条件判定部は、前記所定のギヤ段から最低速ギヤ段と最高速ギヤ段とを除外する、請求項１乃至３の何れかの車両の制御装置。
5. 前記条件判定部は、前記所定の領域を、前記エンジンの最大負荷の２分の１以上の高負荷領域に制限する、請求項１乃至４の何れかの車両の制御装置。
6. 前記条件判定部は、前記条件にアクセル開度が所定の開度よりも大きいことを含める、請求項１乃至５の何れかの車両の制御装置。
7. 前記条件判定部は、前記条件に車速が所定の速度以下であることを含める、請求項１乃至６の何れかの車両の制御装置。
8. 前記共振判定部は、前記エンジンのクランクシャフトの回転数と前記変速機の出力軸の回転数とに基づいて、前記変速機での共振が発生したか否かを判定する、請求項１乃至７の何れかの車両の制御装置。
   

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