JP3971028B2 - 自動車のドライブトレーン制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと自動変速機とを有する自動車のドライブトレーン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変速機制御及びエンジン制御では、変速時の快適性の改善と変速機におけるショックの低減のために、点火角度の変更によってエンジントルクの低減が引き起こされていた（例えばDE-29 34 477 C3明細書）。新たに開発すべきエンジン制御及び減速器制御のもとでは有害物質の放出を低減することが前面に打ち出されその重要性が増している。それに対する局所的改善策として、一方ではエンジンシステムでの改善が試みられ、他方では変速機システムでの改善が試みられている。しかしながらこれらの２つのシステムは互いに相反的に影響を及ぼし合うので、そのような改善策によっては自動車の運転に制限が生じる。
【０００３】
公知の自動車のドライブトレーンの場合、希薄運転型エンジンのシリンダが複数の吸入バルブを有しており、該吸入バルブの１つ（スワールコントロールバルブ“swirl control valve”)は比較的高いエンジン負荷の際には開かれ、比較的低い負荷の際には閉じられる（ＵＳ 5,311,794 Ａ 明細書）。空燃比は、このバルブが閉じている場合には、開いている時よりも高い。バルブの吸入と排出の切換は、変速機制御部に伝達される。変速機制御部は、切換の後で所定の期間変速機の各変速過程を中断する。しかしながらこの場合エンジンの特殊な運転状態は、考慮されていない。
【０００４】
公知の自動車は排ガス触媒器を備えたエンジンを有しており、この触媒器の排ガス清浄機能は、経時変化と共に衰える（DE-43 32 456 A1 明細書）。このような自動車の自動変速機は、少なくともエコノミーモードとスポーツモードの切換プログラムを有しており、さらにエンジンの暖気状態の開始時点で触媒器の迅速な加熱のために変速機を自動的にスポーツプログラムに切り換える装置が設けられている。エコノミープログラムへの変速機の自動的なスイッチバックは、スポーツプログラムの投入期間の後で行われる。この期間は全運転期間又は全走行距離の増加と共により長くなる。
【０００５】
ディーゼルエンジンと変速機を備えた自動車のドライブトレーンは、燃料制御部を有している。この制御部は、ドライバによる出力の要求に依存する。複数のの特性マップは、排ガス成分と燃料消費に関する経験的に求められたデータを含んでいる（EP-0 474 401 A1 明細書）。変速機制御部は、車両速度と要求出力に基づいて、かつ特性マップの評価によって許容エンジン動作領域の“最適”な変速比を算出し、この最適な変速比が指示される。この最適化は、低燃費と低濃度な排ガスに関して行われる。この場合これらの基準は重み付けされてもよい。最も慣用なエンジン動作範囲に対しては特性マップデータの適合補正が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、エンジンと変速機の相反的な悪影響を特別なエンジン動作モードの際にも回避できる集積化されたドライブトレーン制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、エンジンのトルクに作用するパラメータを制御するエンジン制御部と、
自動変速機の変速過程を制御し特殊な変速特性マップを有している変速機制御部と、
前記エンジン制御部と変速機制御部を相互に接続するインターフェースとを有し、
前記インターフェースを介して状態信号が伝送され、
該状態信号は変速機制御部に目下行われている触媒再生反応を通報し、
さらに前記状態信号によって、触媒再生反応が行われている間は、変速機制御部において変速機の変速過程が延期されるか又は中断され、この場合シフトアップが行われている場合には変速過程が前記特殊な変速特性マップを用いてエンジン回転数を高める方向にシフトされ、シフトダウンが行われている場合には変速過程が前記特殊な変速特性マップを用いてエンジン回転数を低減する方向にシフトされるように構成されて解決される。
【０００８】
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の利点は、特に自動車のドライブトレーン全体の集積化された機能制御が可能となることである。変速機における変速過程は、エンジンの支障のないクリーンな動作を損なわせることはない。変速機制御部は次のように設計される。すなわち内燃機関の希薄運転時（層状給気時）でも均一運転時でもエンジン制御部と共に支障無く動作するように設計される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明による自動車のためのドライブトレーン制御装置を概略的に示した図である。
【００１２】
ドライブトレーン制御装置１は、電子制御式エンジン制御部（ＥＭＳ）２を含んでいる。このエンジン制御部２は、信号線路３を介してエンジン４を制御する。図１には、スロットル弁５が概略的に示されており、このスロットル弁５は、ドライバーによってガスペダルないしアクセルペダルＧと、場合によってはそれ自体公知のここでは図示していない電子制御式出力制御部（Ｅ−ＧＡＳとも称する）を介して操作される。エンジン制御部２は、さらにエンジンの点火時期を制御する。図中の符号ＥＴＣは、この制御部が電子制御式駆動スリップ制御の機能も果たすことを表している。
【００１３】
電子式制御式変速機制御部（ＥＧＳ）は、信号線路７を介して自動変速機８を制御する。この自動変速機８は、基本的には遊星歯車式のフルオートマチックで構成されてもよいし、マニュアル操作式自動変速機として構成されてもよい。ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ１０付き変速機が装備されている場合には、このロックアップクラッチは変速機制御部６によって信号線路１１を介して制御される。
【００１４】
図中にはカルダン軸１２が概略的に示されており、これは変速機８の出力軸と駆動アクスルを接続している。この駆動アクスルはここでは駆動輪１３によって表されている。触媒器１５を備えた排ガス装置１４も概略的に示されている。
【００１５】
エンジン制御部２と変速機制御部６は、多数の信号線路によって相互に接続されている。これらの信号線路はデータバスとして構成されていてもよく、これらはインターフェース１６を形成する。このインターフェース１６を介して、自動車の動作パラメータに関するデータと制御信号、例えば物理的な特性量の形態の制御信号が交換される。
【００１６】
変速機制御部６は、１つ又は複数の変速特性マップ１８を有しており、この変速特性マップに基づいて変速機制御部６は、車両状態パラメータ、例えばエンジン回転数やアクセルペダル位置等に依存して変速機の変速過程を公知の方式で制御する。その他にも変速機制御部６は、特殊な変速特性マップ１９を有しており、その機能は以下で説明する。
【００１７】
内燃機関エンジンは、通常は可及的に僅かな燃料消費を達成するために、例えばλ＞１．２の空気過剰率による燃料空気混合気で作動される。しかしながらこのλ＞１．２の空気過剰率は、触媒器１５の作用に対しては、不利に働く。この場合最良の作用を生ぜしめる値はλ＝１である。この問題の解決可能な手段は、酸化窒素（これは希薄運転の際に生じる）を限界領域周辺に結びつけるような触媒器を使用することである。それに対する既存の能力が限界に来た時には、濃厚混合気（λ＜１）での動作フェーズが実施されなければならない。このフェーズでは結合される酸化窒素が無害な成分に変換され得る。すなわち触媒器は再生されなければならない。
【００１８】
所要の触媒器再生作用は、希薄運転と濃厚運転の間でエンジンの状態変化を頻繁に、すなわち１秒から３秒毎に生じさせる。このようなエンジンの状態変化が生じるフェーズにおいて生じる変速機の状態変化、例えばシフトチェンジは、エンジン４の動作に非常に不利に働くことがわかっている。そのような状態変化のもとではエンジンが正確に設定された作動制御におかれなければならない。この場合は、例えばエンジンの複数の動作パラメータ、例えば混合気形成、燃料噴射量などが非常に正確に制御されなければならない。
【００１９】
変速機における変速過程は、そのようなエンジンの状態変化を損なわせる。なぜならエンジン回転数とエンジンの動作点がその際に跳躍的に変化するからである。それに対しては、エンジントルクを制御（増加又は低減）するために変速機制御部のエンジン制御への介入制御がなされる。これも混合気形成と燃焼に影響する。
【００２０】
それ故に本発明によれば、変速機制御部６が次のように設計仕様される。すなわち触媒再生作用が行われている限り、変速機８におけるシフトチェンジがずらされ（延期）、極端な場合には中止される。エンジン制御部２は、それに対してインターフェース１６を介して状態信号ＡＳを送出する。この状態信号は変速機制御部６にそのような特別なエンジン状態を知らせ（シグナリング）、さらに変速機において変速過程又は変速比変更を延期させる。この変速過程の延期又は遅延は、特別な変速特性マップ１９の適用によってあるいは変速特性曲線のシフトによって実現される。例えば目下の特性マップによるシフトアップ時に、この特別な変速特性マップは、回転数を高める方向での延期に作用する。シフトダウンの時は、回転数を低減する方向での延期に作用する。
【００２１】
この特別な変速特性マップは、遮断信号による変速過程の簡単な中断に対しても次のような利点を有している。すなわちエンジンの過回転に対する保証に結び付く利点を有している。状態信号ＡＳによって変速機制御部６にはエンジン動作の様々な状態変化がシグナリングされる。特に希薄混合気による成層運転と濃厚混合気による運転との間の入れ換えがシグナリングされる。
【００２２】
変速機におけるシフトチェンジ又は変速比変更の延期又は中止の例外は、次のような走行状況においてである。すなわち例えば車両のドライバが安全上の理由から例えばキックダウン命令を出させてしエンジン４にさらなるトルクを要求した場合である。この比較的高いトルクは、触媒器再生作用の期間中は直ちに出力される。なぜならエンジンはこの再生作用期間中に均一に動作し、比較的高いトルクは点火角度の遅角調整によって制御されるからである。
【００２３】
直噴エンジンの暖気動作は、吸入管噴射部を備えたエンジンのようにそのつどの比較的低い変速段にて行われる。エンジンはここでも均一に動作している。
【００２４】
変速機のシフトアップの際には、エンジンを充填成層動作領域から逸脱させてもよい。なぜならこの充填成層動作に対する所要トルクは、低回転数のもとでは高すぎる可能性があるからである。エンジン４がこの充填成層動作領域の境界に近づいている場合には、このことがインターフェース１６を介して変速機制御部６にシグナリングされ、変速機制御部によって変速機におけるシフトチェンジが延期される。このことは特に変速そのものが燃料消費に悪影響を及ぼすからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１ ドライブトレーン制御装置
２ エンジン制御部
３ 信号線路
４ エンジン
５ スロットル弁
６ 変速機制御部
８ 変速機
１５ 触媒
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと自動変速機とを有する自動車のドライブトレーン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変速機制御及びエンジン制御では、変速時の快適性の改善と変速機におけるショックの低減のために、点火角度の変更によってエンジントルクの低減が引き起こされていた（例えばDE-29 34 477 C3明細書）。新たに開発すべきエンジン制御及び減速器制御のもとでは有害物質の放出を低減することが前面に打ち出されその重要性が増している。それに対する局所的改善策として、一方ではエンジンシステムでの改善が試みられ、他方では変速機システムでの改善が試みられている。しかしながらこれらの２つのシステムは互いに相反的に影響を及ぼし合うので、そのような改善策によっては自動車の運転に制限が生じる。
【０００３】
公知の自動車のドライブトレーンの場合、希薄運転型エンジンのシリンダが複数の吸入バルブを有しており、該吸入バルブの１つ（スワールコントロールバルブ“swirl control valve”)は比較的高いエンジン負荷の際には開かれ、比較的低い負荷の際には閉じられる（ＵＳ 5,311,794 Ａ 明細書）。空燃比は、このバルブが閉じている場合には、開いている時よりも高い。バルブの吸入と排出の切換は、変速機制御部に伝達される。変速機制御部は、切換の後で所定の期間変速機の各変速過程を中断する。しかしながらこの場合エンジンの特殊な運転状態は、考慮されていない。
【０００４】
公知の自動車は排ガス触媒器を備えたエンジンを有しており、この触媒器の排ガス清浄機能は、経時変化と共に衰える（DE-43 32 456 A1 明細書）。このような自動車の自動変速機は、少なくともエコノミーモードとスポーツモードの切換プログラムを有しており、さらにエンジンの暖気状態の開始時点で触媒器の迅速な加熱のために変速機を自動的にスポーツプログラムに切り換える装置が設けられている。エコノミープログラムへの変速機の自動的なスイッチバックは、スポーツプログラムの投入期間の後で行われる。この期間は全運転期間又は全走行距離の増加と共により長くなる。
【０００５】
ディーゼルエンジンと変速機を備えた自動車のドライブトレーンは、燃料制御部を有している。この制御部は、ドライバによる出力の要求に依存する。複数のの特性マップは、排ガス成分と燃料消費に関する経験的に求められたデータを含んでいる（EP-0 474 401 A1 明細書）。変速機制御部は、車両速度と要求出力に基づいて、かつ特性マップの評価によって許容エンジン動作領域の“最適”な変速比を算出し、この最適な変速比が指示される。この最適化は、低燃費と低濃度な排ガスに関して行われる。この場合これらの基準は重み付けされてもよい。最も慣用なエンジン動作範囲に対しては特性マップデータの適合補正が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、エンジンと変速機の相反的な悪影響を特別なエンジン動作モードの際にも回避できる集積化されたドライブトレーン制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、エンジンのトルクに作用するパラメータを制御するエンジン制御部と、
自動変速機の変速過程を制御し特殊な変速特性マップを有している変速機制御部と、
前記エンジン制御部と変速機制御部を相互に接続するインターフェースとを有し、
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該状態信号は変速機制御部に目下行われている触媒再生反応を通報し、
さらに前記状態信号によって、触媒再生反応が行われている間は、変速機制御部において変速機の変速過程が延期されるか又は中断され、この場合シフトアップが行われている場合には変速過程が前記特殊な変速特性マップを用いてエンジン回転数を高める方向にシフトされ、シフトダウンが行われている場合には変速過程が前記特殊な変速特性マップを用いてエンジン回転数を低減する方向にシフトされるように構成されて解決される。
【０００８】
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の利点は、特に自動車のドライブトレーン全体の集積化された機能制御が可能となることである。変速機における変速過程は、エンジンの支障のないクリーンな動作を損なわせることはない。変速機制御部は次のように設計される。すなわち内燃機関の希薄運転時（層状給気時）でも均一運転時でもエンジン制御部と共に支障無く動作するように設計される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明による自動車のためのドライブトレーン制御装置を概略的に示した図である。
【００１２】
ドライブトレーン制御装置１は、電子制御式エンジン制御部（ＥＭＳ）２を含んでいる。このエンジン制御部２は、信号線路３を介してエンジン４を制御する。図１には、スロットル弁５が概略的に示されており、このスロットル弁５は、ドライバーによってガスペダルないしアクセルペダルＧと、場合によってはそれ自体公知のここでは図示していない電子制御式出力制御部（Ｅ−ＧＡＳとも称する）を介して操作される。エンジン制御部２は、さらにエンジンの点火時期を制御する。図中の符号ＥＴＣは、この制御部が電子制御式駆動スリップ制御の機能も果たすことを表している。
【００１３】
電子式制御式変速機制御部（ＥＧＳ）は、信号線路７を介して自動変速機８を制御する。この自動変速機８は、基本的には遊星歯車式のフルオートマチックで構成されてもよいし、マニュアル操作式自動変速機として構成されてもよい。ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ１０付き変速機が装備されている場合には、このロックアップクラッチは変速機制御部６によって信号線路１１を介して制御される。
【００１４】
図中にはカルダン軸１２が概略的に示されており、これは変速機８の出力軸と駆動アクスルを接続している。この駆動アクスルはここでは駆動輪１３によって表されている。触媒器１５を備えた排ガス装置１４も概略的に示されている。
【００１５】
エンジン制御部２と変速機制御部６は、多数の信号線路によって相互に接続されている。これらの信号線路はデータバスとして構成されていてもよく、これらはインターフェース１６を形成する。このインターフェース１６を介して、自動車の動作パラメータに関するデータと制御信号、例えば物理的な特性量の形態の制御信号が交換される。
【００１６】
変速機制御部６は、１つ又は複数の変速特性マップ１８を有しており、この変速特性マップに基づいて変速機制御部６は、車両状態パラメータ、例えばエンジン回転数やアクセルペダル位置等に依存して変速機の変速過程を公知の方式で制御する。その他にも変速機制御部６は、特殊な変速特性マップ１９を有しており、その機能は以下で説明する。
【００１７】
内燃機関エンジンは、通常は可及的に僅かな燃料消費を達成するために、例えばλ＞１．２の空気過剰率による燃料空気混合気で作動される。しかしながらこのλ＞１．２の空気過剰率は、触媒器１５の作用に対しては、不利に働く。この場合最良の作用を生ぜしめる値はλ＝１である。この問題の解決可能な手段は、酸化窒素（これは希薄運転の際に生じる）を限界領域周辺に結びつけるような触媒器を使用することである。それに対する既存の能力が限界に来た時には、濃厚混合気（λ＜１）での動作フェーズが実施されなければならない。このフェーズでは結合される酸化窒素が無害な成分に変換され得る。すなわち触媒器は再生されなければならない。
【００１８】
所要の触媒器再生作用は、希薄運転と濃厚運転の間でエンジンの状態変化を頻繁に、すなわち１秒から３秒毎に生じさせる。このようなエンジンの状態変化が生じるフェーズにおいて生じる変速機の状態変化、例えばシフトチェンジは、エンジン４の動作に非常に不利に働くことがわかっている。そのような状態変化のもとではエンジンが正確に設定された作動制御におかれなければならない。この場合は、例えばエンジンの複数の動作パラメータ、例えば混合気形成、燃料噴射量などが非常に正確に制御されなければならない。
【００１９】
変速機における変速過程は、そのようなエンジンの状態変化を損なわせる。なぜならエンジン回転数とエンジンの動作点がその際に跳躍的に変化するからである。それに対しては、エンジントルクを制御（増加又は低減）するために変速機制御部のエンジン制御への介入制御がなされる。これも混合気形成と燃焼に影響する。
【００２０】
それ故に本発明によれば、変速機制御部６が次のように設計仕様される。すなわち触媒再生作用が行われている限り、変速機８におけるシフトチェンジがずらされ（延期）、極端な場合には中止される。エンジン制御部２は、それに対してインターフェース１６を介して状態信号ＡＳを送出する。この状態信号は変速機制御部６にそのような特別なエンジン状態を知らせ（シグナリング）、さらに変速機において変速過程又は変速比変更を延期させる。この変速過程の延期又は遅延は、特別な変速特性マップ１９の適用によってあるいは変速特性曲線のシフトによって実現される。例えば目下の特性マップによるシフトアップ時に、この特別な変速特性マップは、回転数を高める方向での延期に作用する。シフトダウンの時は、回転数を低減する方向での延期に作用する。
【００２１】
この特別な変速特性マップは、遮断信号による変速過程の簡単な中断に対しても次のような利点を有している。すなわちエンジンの過回転に対する保証に結び付く利点を有している。状態信号ＡＳによって変速機制御部６にはエンジン動作の様々な状態変化がシグナリングされる。特に希薄混合気による成層運転と濃厚混合気による運転との間の入れ換えがシグナリングされる。
【００２２】
変速機におけるシフトチェンジ又は変速比変更の延期又は中止の例外は、次のような走行状況においてである。すなわち例えば車両のドライバが安全上の理由から例えばキックダウン命令を出させてしエンジン４にさらなるトルクを要求した場合である。この比較的高いトルクは、触媒器再生作用の期間中は直ちに出力される。なぜならエンジンはこの再生作用期間中に均一に動作し、比較的高いトルクは点火角度の遅角調整によって制御されるからである。
【００２３】
直噴エンジンの暖気動作は、吸入管噴射部を備えたエンジンのようにそのつどの比較的低い変速段にて行われる。エンジンはここでも均一に動作している。
【００２４】
変速機のシフトアップの際には、エンジンを充填成層動作領域から逸脱させてもよい。なぜならこの充填成層動作に対する所要トルクは、低回転数のもとでは高すぎる可能性があるからである。エンジン４がこの充填成層動作領域の境界に近づいている場合には、このことがインターフェース１６を介して変速機制御部６にシグナリングされ、変速機制御部によって変速機におけるシフトチェンジが延期される。このことは特に変速そのものが燃料消費に悪影響を及ぼすからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１ ドライブトレーン制御装置
２ エンジン制御部
３ 信号線路
４ エンジン
５ スロットル弁
６ 変速機制御部
８ 変速機
１５ 触媒
Claims (4)
- エンジン（４）と自動変速機（８）とを有する自動車のドライブトレーン制御装置において、
エンジン（４）のトルクに作用するパラメータを制御するエンジン制御部（２）と、
自動変速機（８）の変速過程を制御し特殊な変速特性マップ（１９）を有している変速機制御部（３）と、
前記エンジン制御部（２）と変速機制御部（３）を相互に接続するインターフェース（１６）とを有し、
前記インターフェース（１６）を介して状態信号（ＡＳ）が伝送され、
該状態信号（ＡＳ）は変速機制御部（６）に目下行われている触媒再生反応を通報し、
さらに前記状態信号（ＡＳ）によって、触媒再生反応が行われている間は変速機制御部（６）において変速機（８）の変速過程が延期されるか又は中断され、この場合シフトアップが行われている場合には変速過程が前記特殊な変速特性マップ（１９）を用いてエンジン回転数を高める方向にシフトされ、シフトダウンが行われている場合には変速過程が前記特殊な変速特性マップ（１９）を用いてエンジン回転数を低減する方向にシフトされることを特徴とする自動車のドライブトレーン制御装置。 - 前記変速機制御部（６）には、前記状態信号（ＡＳ）によってエンジン（４）の暖機運転が通報される、請求項１記載の自動車のドライブトレーン制御装置。
- 前記エンジン制御部（２）から変速機制御部（６）へ状態信号（ＡＳ）が伝達され、該状態信号（ＡＳ）はエンジン（４）の層状給気運転をシグナリングする、請求項１記載の自動車のドライブトレーン制御装置。
- 前記エンジン制御部（２）から変速機制御部（６）へ状態信号（ＡＳ）が伝達され、該状態信号（ＡＳ）はエンジン（４）の状態変更をシグナリングする、請求項１又は２記載の自動車のドライブトレーン制御装置。
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