JP3799937B2

JP3799937B2 - 無段変速機の制御装置

Info

Publication number: JP3799937B2
Application number: JP2000043540A
Authority: JP
Inventors: 伸治定金
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JP2001225671A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無段変速機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変速比を連続的に制御可能な無段変速機を具備する無段変速機の制御装置が知られている。この種の無段変速機の制御装置の例としては、例えば特開平８−１５６６５５号公報に記載されたものがある。特開平８−１５６６５５号公報に記載された無段変速機の制御装置では、ノッキングが発生した時、無段変速機の変速比を変更し機関回転数を増加させることによりノッキングを解消している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平８−１５６６５５号公報に記載された無段変速機の制御装置では、ノッキングが発生した時の無段変速機の変速比補正量が一律に決定される。従って、変速比補正量が比較的小さい値に設定されている場合には、変速比補正量が不足してしまいノッキングを解消することができない。一方、変速比補正量が比較的大きい値に設定されている場合には、ノッキングは解消されるものの、機関運転状態が燃費最適線から外れすぎてしまい熱効率の低下量が大きくなってしまう。つまり、燃費の悪化度合いが大きくなってしまう。
【０００４】
前記問題点に鑑み、本発明は、熱効率の低下を最小限に抑制しつつノッキングを確実に解消又は回避することができる無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、変速比を連続的に制御可能な無段変速機と、ノッキング強度を検出するためのノッキング強度検出手段とを具備する無段変速機の制御装置において、内燃機関が高回転運転時であるか否かを判断する手段と、内燃機関が高負荷運転時であるか否かを判断する手段とを更に備え、内燃機関が低回転運転時であるか、又は、低負荷運転時であると判断された時にノッキングが発生した場合、ノッキングを解消するのに必要な無段変速機の変速比補正量をノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出し、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比を低速側に変更することによりノッキングを解消するようにし、内燃機関が高回転運転時であり、かつ、高負荷運転時であると判断された時にノッキングが発生した場合、ノッキングを解消するために無段変速機の変速比を変更するのを中止すると共に、点火時期を遅角させることによりノッキングを解消するようにした無段変速機の制御装置が提供される。
【０００８】
請求項１に記載の無段変速機の制御装置では、内燃機関が低回転運転時であるか、又は、低負荷運転時であると判断された時にノッキングが発生した場合、ノッキングを解消するのに必要な無段変速機の変速比補正量がノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出され、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比を低速側に変更することによりノッキングが解消される。つまり、ノッキングを解消するのに必要な変速比補正量がノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出され、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比が低速側に変更される。すなわち、ノッキングを解消するのに必要とされる最小限の変速比補正量だけ変速比が低速側に変更される。その結果、変速比補正量が不足するのに伴ってノッキングを解消できない場合や、変速比補正量が過剰なために熱効率の低下量が大きくなってしまう場合が回避される。つまり、熱効率の低下を最小限に抑制しつつノッキングを確実に解消することができる。
【００１０】
また、内燃機関が高回転運転時であり、かつ、高負荷運転時であると判断された時、すなわち、内燃機関の高回転高負荷運転時にノッキングが発生した場合、無段変速機の変速比が変更されるのではなく、点火時期が遅角されることによりノッキングが解消される。内燃機関の高回転高負荷運転時には、ノッキング強度が高くなるとプレイグニッションが起こり、機関本体が損傷を受ける可能性が生じる。一方、無段変速機の変速比を変更するよりも点火時期を遅角させる方が制御応答性が良い。そのため、プレイグニッションが起こる可能性がある内燃機関の高回転高負荷運転時にノッキングが発生した場合には、比較的制御応答性の悪い無段変速機の変速比の変更が行われるのではなく、制御応答性の良い点火時期の遅角が行われることにより、ノッキングが解消される。その結果、内燃機関の高回転高負荷運転時に、ノッキングを迅速に解消し、プレイグニッションが起こってしまうのを阻止することができる。
請求項２に記載の無段変速機の制御装置では、変速比を連続的に制御可能な無段変速機と、ノッキング強度を検出するためのノッキング強度検出手段とを具備する無段変速機の制御装置において、筒内直接噴射式内燃機関の圧縮行程噴射時にノッキングが発生した場合、ノッキングを解消するのに必要な無段変速機の変速比補正量をノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出し、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比を低速側に変更することによりノッキングを解消するようにし、筒内直接噴射式内燃機関の吸気行程噴射時にノッキングが発生した場合、無段変速機の変速比の変更から点火時期の変更に切り換えられることによりノッキングを解消するようにした無段変速機の制御装置が提供される。
請求項３に記載の無段変速機の制御装置では、ノッキングが発生してノッキングを解消するのに必要な無段変速機の前記変速比補正量が算出される場合には、ノッキングを回避するのに必要な点火時期遅角補正量をノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出し、無段変速機の前記変速比補正量は、算出された点火時期遅角補正量が大きいほどに大きくなるように算出されるようにした請求項１又は２に記載の無段変速機の制御装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明の無段変速機の制御装置の第一の実施形態の概略構成図である。図１において、１は変速比を連続的に制御可能な無段変速機、２は内燃機関、３はノッキングの発生に伴う振動を検出するためのノックセンサである。４はノッキングが発生した時にノッキングを解消するために点火時期を遅角させるノックコントロールシステム（ＫＣＳ）、５は機関回転数センサ、６は負荷センサ、７は車速センサ、８はＥＣＵ（電子制御装置）である。
【００１３】
図２は本実施形態の無段変速機の制御方法を示したフローチャートである。図２に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、機関回転数センサ５により検出された機関回転数が読み込まれる。次いでステップ１０１では、負荷センサ６により検出された負荷が読み込まれる。次いでステップ１０２では、車速センサ７により検出された車速が読み込まれる。次いでステップ１０３では、車両が図３に示す最適燃費線に沿った走行を行っているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０４に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了する。図３は機関回転数とトルクと最適燃費線と等出力線との関係を示した図である。
【００１４】
ステップ１０４では、ノックコントロールシステム４によりノッキングを解消するための制御が行われているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０５に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了する。ステップ１０５では、不図示のステップにより読み込まれたノックセンサ３の出力値に基づきノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０６に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了する。ステップ１０６では、ノックコントロールシステムによりノッキング強度に基づき点火時期遅角補正量が算出される。図４はノッキング強度と点火時期遅角補正量と変速比補正量との関係を示した図である。詳細には、図４（ａ）はノッキング強度と点火時期遅角補正量との関係を示した図であり、図４（ｂ）は点火時期遅角補正量と変速比補正量との関係を示した図である。ステップ１０６において算出される点火時期遅角補正量は、図４（ａ）に示すようにノッキング強度が大きくなるに従って大きくなる。
【００１５】
次いでステップ１０７では、ノックコントロールシステムにより算出された点火時期遅角補正量に基づき変速比補正量が算出される。ステップ１０７において算出される変速比補正量は、図４（ｂ）に示すように点火時期遅角補正量が大きくなるに従って大きくなる。次いでステップ１０８では、ノッキングを解消するために、ステップ１０７において算出された変速比補正量だけ変速比が変更される。つまり、ノッキングを解消するために、ノックコントロールシステムにより点火時期が遅角されるのではなく、本実施形態の無段変速機の制御装置により変速比が変更される。詳細には、無段変速機１の変速比が低速側、つまり、高回転側に変更されることにより、ノッキングが解消される。その場合、変速比の変更に伴うトルク変動を回避するために、図３に示すように無段変速機１の変速比は等出力線（二点鎖線）に沿って変更される（Ａ１→Ａ２）。また、ノッキングが解消された後に再びノッキングが発生するのを回避するために、無段変速機１の変速比は、Ａ１からＡ２に変更された後、最適燃費線（実線）ではなくノッキング解消後変速線（点線）に沿って変更される。
【００１６】
図５は本実施形態の効果を示した図である。詳細には、図５（ａ）は点火時期と熱効率とノッキング発生領域との関係を示した図であり、図５（ｂ）は無段変速機の変速比と熱効率とノッキング発生領域との関係を示した図である。ノッキングを解消するために、本実施形態の場合のように無段変速機の変速比が変更されるのではなく、点火時期が最適燃費線上（Ａ１’）からノッキング発生領域外（Ａ２’）まで遅角される場合、図５（ａ）に示すように熱効率の低下量ΔＴＥ’は比較的大きくなる。一方、ノッキングを解消するために無段変速機の変速比が最適燃費線上（Ａ１）からノッキング発生領域外（Ａ２）まで低速側（高回転側）に変速される場合、図５（ｂ）に示すように熱効率の低下量ΔＴＥは、点火時期が遅角される場合よりも小さくなる。
【００１７】
本実施形態によれば、ステップ１０５においてノッキングが発生したと判断されたとき、ステップ１０６においてノッキングを解消するのに必要な点火時期遅角補正量が算出され、次いでステップ１０７においてその点火時期遅角補正量に応じて無段変速機の変速比補正量が算出され、次いでステップ１０８においてその変速比補正量だけ無段変速機の変速比が変更されることにより、ノッキングが解消される。つまり、ノッキングを解消するのに必要な変速比補正量が、ノッキングを解消するのに必要な点火時期補正量に応じて算出され（図４（ｂ）参照）、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比が変更される。すなわち、ノッキングを解消するのに必要とされる最小限の変速比補正量だけ変速比が変更される（図５（ｂ）参照）。その結果、変速比補正量が不足するのに伴ってノッキングを解消できない場合や、変速比補正量が過剰なために熱効率の低下量が大きくなってしまう場合が回避される。つまり、熱効率の低下を最小限に抑制しつつノッキングを確実に解消することができる。
【００１８】
以下、本発明の無段変速機の制御装置の第二の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、図１に示した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。図６は本実施形態の無段変速機の制御方法を示したフローチャートである。図６に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、機関回転数センサ５により検出された機関回転数が読み込まれる。次いでステップ１０１では、負荷センサ６により検出された負荷が読み込まれる。次いでステップ１０２では、車速センサ７により検出された車速が読み込まれる。次いでステップ１０３では、車両が図７に示す最適燃費線に沿った走行を行っているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０４に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了する。図７は機関回転数とトルクと最適燃費線と等出力線とノッキング発生予測領域との関係を示した図である。
【００１９】
ステップ１０４では、ノックコントロールシステム４によりノッキングを回避するための制御が行われているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ２００に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了する。ステップ２００では、無段変速機１の変速比が図７に示す最適燃費線（実線）に沿って変更されている結果、ノッキング発生予測領域（ハッチング部分）に侵入しそうになっているか否か、つまり、ノッキングの発生が予測されるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ２０１に進み、ＮＯのときにはこのルーチンを終了する。ステップ２０１では、ノックコントロールシステムにより、図７に示すノッキング回避線（点線）に沿った運転を行うための点火時期遅角補正量が算出される。
【００２０】
次いでステップ２０２では、ノックコントロールシステムにより算出された点火時期遅角補正量に基づき変速比補正量が算出される。図８は点火時期遅角補正量と変速比補正量との関係を示した図である。ステップ２０２において算出される変速比補正量は、図８に示すように点火時期遅角補正量が大きくなるに従って大きくなる。次いでステップ２０３では、ノッキングを回避するために、ステップ２０２において算出された変速比補正量だけ変速比が変更される。つまり、ノッキングを回避するために、ノックコントロールシステムにより点火時期が遅角されるのではなく、本実施形態の無段変速機の制御装置により変速比が変更される。詳細には、無段変速機１の変速比が低速側、つまり、高回転側に変更されることにより、ノッキングが回避される。その場合、ノッキングが回避された後に再びノッキングが発生しないようにするために、無段変速機１の変速比は、図７に示すように最適燃費線（実線）ではなくノッキング回避線（点線）に沿って変更される。
【００２１】
図９は本実施形態の効果を示した図である。詳細には、図９（ａ）は点火時期と熱効率とノッキング発生予測領域との関係を示した図であり、図９（ｂ）は無段変速機の変速比と熱効率とノッキング発生予測領域との関係を示した図である。ノッキングを回避するために、本実施形態の場合のように無段変速機の変速比が変更されるのではなく、点火時期が最適燃費線上（Ｂ１’）からノッキング発生予測領域外（Ｂ２’）まで遅角される場合、図９（ａ）に示すように熱効率の低下量ΔＴＥ’は比較的大きくなる。一方、ノッキングを回避するために無段変速機の変速比が最適燃費線上（Ｂ１）からノッキング発生予測領域外（Ｂ２）まで低速側（高回転側）に変速される場合、図９（ｂ）に示すように熱効率の低下量ΔＴＥは、点火時期が遅角される場合よりも小さくなる。
【００２２】
本実施形態によれば、ステップ２００においてノッキングの発生が予測されると判断されるとき、ステップ２０１においてノッキングを回避するのに必要な点火時期遅角補正量が算出され、次いでステップ２０２においてその点火時期遅角補正量に応じて無段変速機の変速比補正量が算出され、次いでステップ２０３ではその変速比補正量だけ無段変速機の変速比が変更されることにより、ノッキングが回避される。つまり、ノッキングを回避するのに必要な変速比補正量が、ノッキングを回避するのに必要な点火時期補正量に応じて算出され（図８参照）、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比が変更される。すなわち、ノッキングを回避するのに必要とされる最小限の変速比補正量だけ変速比が変更される（図９（ｂ）参照）。その結果、変速比補正量が不足するのに伴ってノッキングを回避できない場合や、変速比補正量が過剰なために熱効率の低下量が大きくなってしまう場合が回避される。つまり、熱効率の低下を最小限に抑制しつつノッキングを確実に回避することができる。
【００２３】
以下、本発明の無段変速機の制御装置の第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、図１に示した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。図１０は本実施形態の無段変速機の制御方法を示したフローチャートである。図１０に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、機関回転数センサ５により検出された機関回転数が読み込まれる。次いでステップ１０１では、負荷センサ６により検出された負荷が読み込まれる。次いでステップ１０２では、車速センサ７により検出された車速が読み込まれる。次いでステップ３００ではノックセンサ３により検出されたノッキング強度が読み込まれる。次いでステップ１０５では、読み込まれたノッキング強度に基づきノッキングが発生しているか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ３０１に進み、ＮＯのときにはステップ１０３に進む。
【００２４】
ステップ３０１では、機関回転数ＮＥが閾値ＫＮＥ以上であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ３０２に進み、ＮＯのときにはステップ３０３に進む。ステップ３０２では負荷Ｑが閾値ＫＱ以上であるか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ３０３に進み、ＹＥＳのときにはステップ３０５に進む。ステップ３０３では、ステップ３００において読み込まれたノッキング強度に基づき変速比補正量が算出される。図１１はノッキング強度と変速比補正量と点火時期遅角補正量との関係を示した図である。詳細には、図１１（ａ）はノッキング強度と変速比補正量との関係を示した図であり、図１１（ｂ）はノッキング強度と点火時期遅角補正量との関係を示した図である。ステップ３０３において算出される変速比補正量は、図１１（ａ）に示すようにノッキング強度が大きくなるに従って大きくなる。次いでステップ３０４では、ノッキングを解消するために、ステップ３０３において算出された変速比補正量だけ変速比が変更される。つまり、ノッキングを解消するために、変速比が一律に変更されるのではなく、本実施形態の無段変速機の制御装置により変速比がノッキング強度に応じて変更される。詳細には、無段変速機１の変速比が低速側、つまり、高回転側に変更されることにより、ノッキングが解消される。その場合、変速比の変更に伴うトルク変動を回避するために、図３に示した第一の実施形態と同様に無段変速機１の変速比は等出力線に沿って変更される。
【００２５】
ステップ３０５では、ステップ３００において読み込まれたノッキング強度に基づき点火時期遅角補正量が算出される。ステップ３０５において算出される点火時期遅角補正量は、図１１（ｂ）に示すようにノッキング強度が大きくなるに従って大きくなる。次いでステップ３０６では、ノッキングを迅速に解消するために、ステップ３０５において算出された点火時期遅角補正量だけ点火時期が遅角される。つまり、ノッキングを迅速に解消するために、無段変速機の変速比が変更されるのではなく、本実施形態の無段変速機の制御装置により点火時期が遅角される。
【００２６】
ステップ１０３では、車両が最適燃費線に沿った走行を行っているか否かが判断される。ＹＥＳのとき、つまり、ノッキングが発生しておらずかつ車両が最適燃費線に沿って走行しているときには、ノッキングを解消するための制御も最適燃費線に沿った走行に戻すための制御も必要でないため、このルーチンを終了する。一方、ＮＯのとき、つまり、ノッキングは発生していないものの最適燃費線に沿った走行が行われていないときにはステップ３０７に進む。ステップ３０７では、最適燃費線に沿った走行に戻すために必要な変速比補正量が算出される。次いでステップ３０４では、最適燃費線に沿った走行に戻すために、ステップ３０７において算出された変速比補正量だけ変速比が変更される。
【００２７】
本実施形態によれば、ステップ１０５においてノッキングが発生していると判断されたとき、ステップ３０３においてノッキングを解消するのに必要な無段変速機の変速比補正量がノッキング強度に応じて算出され、ステップ３０４においてその変速比補正量だけ無段変速機の変速比が変更されることにより、ノッキングが解消される。つまり、ノッキングを解消するのに必要な変速比補正量がノッキング強度に応じて算出され（図１１（ａ）参照）、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比が変更される。すなわち、第一の実施形態と同様に、ノッキングを解消するのに必要とされる最小限の変速比補正量だけ変速比が変更される。その結果、変速比補正量が不足するのに伴ってノッキングを解消できない場合や、変速比補正量が過剰なために熱効率の低下量が大きくなってしまう場合が回避される。つまり、熱効率の低下を最小限に抑制しつつノッキングを確実に解消することができる。
【００２８】
更に本実施形態によれば、ステップ１０５においてノッキングが発生していると判断されたときであって、ステップ３０１において内燃機関の高回転運転時であると判断され、かつ、ステップ３０２において内燃機関の高負荷運転時であると判断されたときに、無段変速機の変速比が変更されるのではなく、ステップ３０６において点火時期が遅角されることによりノッキングが解消される。内燃機関の高回転高負荷運転時には、ノッキング強度が高くなるとプレイグニッションが起こり、機関本体が損傷を受ける可能性が生じる。一方、無段変速機の変速比を変更するよりも点火時期を遅角させる方が制御応答性が良い。そのため、本実施形態では、プレイグニッションが起こる可能性がある内燃機関の高回転高負荷運転時にノッキングが発生した場合には、比較的制御応答性の悪い無段変速機の変速比の変更が行われるのではなく、制御応答性の良い点火時期の遅角が行われることにより、ノッキングが解消される。その結果、内燃機関の高回転高負荷運転時に、ノッキングを迅速に解消し、プレイグニッションが起こってしまうのを阻止することができる。
【００２９】
尚、内燃機関が筒内直接噴射式内燃機関である場合、好適には、成層領域、つまり、圧縮行程噴射においては、失火に対する余裕度が比較的小さく点火時期をあまり変更することができないため、無段変速機の変速比の変更が行われる。一方、均質領域、つまり、吸気行程噴射においては、失火に対する余裕度が比較的大きく点火時期を変更することができるため、無段変速機の変速比の変更から点火時期の変更に切り換えられる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の低回転運転時又は低負荷運転時に、変速比補正量が不足するのに伴ってノッキングを解消できない場合や、変速比補正量が過剰なために熱効率の低下量が大きくなってしまう場合が回避される。つまり、熱効率の低下を最小限に抑制しつつノッキングを確実に解消することができる。
【００３２】
また、内燃機関の高回転高負荷運転時に、ノッキングを迅速に解消し、プレイグニッションが起こってしまうのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無段変速機の制御装置の第一の実施形態の概略構成図である。
【図２】第一の実施形態の無段変速機の制御方法を示したフローチャートである。
【図３】機関回転数とトルクと最適燃費線と等出力線との関係を示した図である。
【図４】ノッキング強度と点火時期遅角補正量と変速比補正量との関係を示した図である。
【図５】第一の実施形態の効果を示した図である。
【図６】第二の実施形態の無段変速機の制御方法を示したフローチャートである。
【図７】機関回転数とトルクと最適燃費線と等出力線とノッキング発生予測領域との関係を示した図である。
【図８】点火時期遅角補正量と変速比補正量との関係を示した図である。
【図９】第二の実施形態の効果を示した図である。
【図１０】第三の実施形態の無段変速機の制御方法を示したフローチャートである。
【図１１】ノッキング強度と変速比補正量と点火時期遅角補正量との関係を示した図である。
【符号の説明】
１…無段変速機
２…内燃機関
３…ノックセンサ
４…ノックコントロールシステム
８…ＥＣＵ

Claims

変速比を連続的に制御可能な無段変速機と、ノッキング強度を検出するためのノッキング強度検出手段とを具備する無段変速機の制御装置において、内燃機関が高回転運転時であるか否かを判断する手段と、内燃機関が高負荷運転時であるか否かを判断する手段とを更に備え、内燃機関が低回転運転時であるか、又は、低負荷運転時であると判断された時にノッキングが発生した場合、ノッキングを解消するのに必要な無段変速機の変速比補正量をノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出し、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比を低速側に変更することによりノッキングを解消するようにし、内燃機関が高回転運転時であり、かつ、高負荷運転時であると判断された時にノッキングが発生した場合、ノッキングを解消するために無段変速機の変速比を変更するのを中止すると共に、点火時期を遅角させることによりノッキングを解消するようにした無段変速機の制御装置。
変速比を連続的に制御可能な無段変速機と、ノッキング強度を検出するためのノッキング強度検出手段とを具備する無段変速機の制御装置において、筒内直接噴射式内燃機関の圧縮行程噴射時にノッキングが発生した場合、ノッキングを解消するのに必要な無段変速機の変速比補正量をノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出し、算出された変速比補正量だけ無段変速機の変速比を低速側に変更することによりノッキングを解消するようにし、筒内直接噴射式内燃機関の吸気行程噴射時にノッキングが発生した場合、無段変速機の変速比の変更から点火時期の変更に切り換えられることによりノッキングを解消するようにした無段変速機の制御装置。
ノッキングが発生して無段変速機の前記変速比補正量が算出される場合には、ノッキングを回避するのに必要な点火時期遅角補正量をノッキング強度が大きいほど大きくなるように算出し、無段変速機の前記変速比補正量は、算出された点火時期遅角補正量が大きいほどに大きくなるように算出されるようにした請求項１又は２に記載の無段変速機の制御装置。