JP4051913B2 - パワートレーンの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、駆動力源の出力側にクラッチが設けられている構成のパワートレーンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駆動力源と車輪との間にクラッチが設けられている車両においては、各種の条件に基づいて、クラッチのトルク容量が制御される。このようなクラッチの制御に関する技術の一例が、特開平６−３２３４２５号公報に記載されている。この公報によれば、車速およびスロットル開度に基づいてロックアップクラッチを係合すべきか解放すべきかを判断するとともに、コースティング時にロックアップクラッチを解放する場合における締結力の低下速度を、コースティング時以外でロックアップクラッチを解放する場合における締結力の低下速度よりも早くすることにより、コースティング時におけるエンジンブレーキ力が弱められて、引き込みショックを抑制できるとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、駆動力源に対して、ロックアップクラッチと並列に各種の補機装置、例えば、発電機、エアコン用コンプレッサなどを連結した車両が知られている。このような車両においては、駆動力源により補機装置が駆動され、かつ、車両がコースティング状態にある場合に、車輪からパワートレーン側に伝達される運動エネルギにより、駆動力源および補機装置が共に駆動されるため、上記運動エネルギに対する大きな負荷が発生する。そして、車両がコースディング状態にある場合にロックアップクラッチが解放されると、車輪からパワートレーン側に伝達される運動エネルギにより駆動される負荷が急激に減少することとなる。その結果、車両の加速度が急激に増加し、車両の乗員がショックを体感する可能性があった。しかしながら、上記公報においてはロックアップクラッチの解放にともなうショックに関しては認識がなく、未だ改善の余地が残されていた。
【０００４】
この発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、車両が惰力走行し、かつ、駆動力源の出力側に設けられているクラッチのトルク容量を低下させる場合に発生するショックを抑制することのできるパワートレーンの制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、車両に設けられ、かつ、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、前記車両に設けられ、かつ、前記エンジンの動力が伝達される車輪と、前記エンジンと車輪との間に設けられ、かつ、流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなう流体伝動装置と、前記エンジンから車輪に至る動力伝達経路に前記流体伝動装置と並列に配置され、かつ、摩擦力により動力伝達をおこなうクラッチと、前記エンジンの動力で駆動される補機装置とを有し、前記クラッチのトルク容量と、前記補機装置を駆動する負荷とを制御することのできるパワートレーンの制御装置において、前記エンジンへの燃料の供給が停止され、かつ、前記車両が惰力走行しているとともに、前記クラッチが係合されて車両の運動エネルギが前記エンジンに伝達されている場合に、実際のエンジン回転数が前記エンジンに燃料を供給する制御をおこなう所定回転数よりも低くなったか否かを判断する回転数判断手段と、この回転数判断手段により、実際のエンジン回転数が前記エンジンに燃料を供給する制御をおこなう所定回転数よりも低くなったと判断された場合に、前記補機装置を駆動する負荷を減少させるとともに、この補機装置を駆動する負荷の減少状態を、その負荷の減少にともなう車両速度の増加状態に応じて設定する協調制御手段と、この協調制御手段により前記補機装置を駆動する負荷を減少させる制御をおこなった後、係合されているクラッチのトルク容量を低下させる制御をおこなうクラッチ制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項１の発明によれば、エンジンへの燃料の供給が停止され、かつ、車両が惰力走行しているとともに、クラッチが係合されている際に、実際のエンジン回転数が所定回転数よりも低くなり、エンジンへの燃料の供給をおこなう場合は、クラッチのトルク容量を低下させる前に、補機装置を駆動する負荷を減少させれば、クラッチのトルク容量の低下にともなう車両速度の急激な増加が制御される。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記協調制御手段は、前記クラッチのトルク容量が低下された後に、前記補機装置を駆動する負荷を減少前の負荷に戻す機能を、更に備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、クラッチのトルク容量が所定値まで低下された後に、補機装置の負荷が、負荷の減少前の負荷に戻される。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記補機装置は発電機を備えているとともに、前記協調制御手段は、この発電機の発電状態を制御することにより、前記負荷の減少状態を制御する機能を、更に備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる他に、発電機の発電状態を制御することにより、負荷の減少状態が制御される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を適用することのできる車両の一例を、図３に基づいて説明する。図３に示された車両１においては、駆動力源２と車輪３との間の動力伝達経路に、トルクコンバータ４および変速機５が設けられている。駆動力源２としては、エンジンを用いることができる。エンジンは、燃料を燃焼させて動力を出力する形式の動力装置である。このエンジンとしては、内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ＬＰＧエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、水素エンジンなどを用いることができる。以下、駆動力源２としてガソリンエンジンを用いた場合について説明し、駆動力源２に代えて、便宜上、“エンジン２”と記す。エンジン２は燃料噴射装置６および点火装置７を有する公知のものである。
【００１２】
また、エンジン２のクランクシャフト８に対して、伝動装置９を介して連結されたエアコン用コンプレッサ１０およびオルタネータ１１が設けられている。また、伝動装置９とエアコン用コンプレッサ１０との間の動力伝達を制御するクラッチ（電磁クラッチ）１２が設けられている。なお、バッテリ１３には、車両電気負荷、例えば、照明装置（図示せず）などが接続されている。
【００１３】
前記トルクコンバータ４は、クランクシャフト８と変速機５の入力軸１５との間で、流体の運動エネルギにより動力の伝達をおこなうものである。トルクコンバータ４は、クランクシャフト８に連結されたポンプインペラ１４と、入力軸１５に連結されたタービンランナ１６と、ステータ（図示せず）とを有している。また、トルクコンバータ４と並列に、ロックアップクラッチ１７が設けられている。言い換えれば、エンジン２に対して、ロックアップクラッチ１７とエアコン用コンプレッサ１０およびオルタネータ１１とが並列に連結されている。ロックアップクラッチ１７は、クランクシャフト８と入力軸１５との間で、摩擦力により動力の伝達をおこなうものである。このロックアップクラッチ１７は、その係合圧を制御することにより、クランクシャフト８と入力軸１５との間で伝達されるトルクの容量が変化する。
【００１４】
また、前記変速機５としては、マニュアル変速機能または自動変速機能の少なくとも一方を備えた変速機を用いることができる。マニュアル変速機能を備えた変速機とは、入力軸１５の回転速度と出力軸１６の回転速度との比、すなわち変速比を、運転者による変速比選択装置の操作状態に基づいて、変更することのできる変速機を意味している。これに対して、自動変速機能を備えた変速機とは、前記変速比を、変速比選択装置の操作状態以外の条件に基づいて、自動的に制御することのできる変速機を意味している。
【００１５】
また、変速機５としては、無段変速機または有段変速機のいずれを用いてもよい。無段変速機とは、前記変速比を連続的もしくは無段階に制御することのできる変速機を意味している。この無段変速機としては、ベルト式無段変速機とトロイダル式無段変速機とが挙げられる。一方、有段変速機とは、前記変速比を、不連続もしくは段階的に制御することのできる変速機を意味している。有段変速機としては、選択歯車式変速機、遊星歯車式変速機などが挙げられる。
【００１６】
上記のロックアップクラッチ１７および変速機５を制御する油圧制御装置１８が設けられている。油圧制御装置１８は、オイルポンプ（図示せず）から吐出されるオイルが供給される油圧回路（図示せず）、および油圧回路に配置された電磁弁（図示せず）などを有している。この油圧制御装置１８により、ロックアップクラッチ１７のトルク容量、および変速機５の変速比などが制御される。ロックアップクラッチ１７トルク容量は油圧に応じて制御される。すなわち、油圧制御装置１８は、ロックアップクラッチ１７のトルク容量を調整するアクチュエータであると言える。
【００１７】
さらに、車両１の全体を制御するコントローラ（電子制御装置）１９が設けられている。コントローラ１９は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ）と入出力インタフェースとを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。このコントローラ１９には、アクセル開度センサ２０の信号、エンジン回転数センサ２１の信号、車速センサ２２の信号、加速度センサ２３の信号、シフトポジションセンサ２４の信号、ブレーキスイッチ２５の信号、エアコンスイッチ２６の信号、発電要求検知センサ２７の信号などが入力される。
【００１８】
シフトポジションセンサ２４は、変速機５を制御するシフトポジションの選択状態を検知するものである。シフトポジションとしては、車両１を前進させるトルクを変速機５から出力することができる前進ポジション（例えば、Ｄ（ドライブ）ポジション）と、車両１を後進（後退）させるトルクを変速機５から出力することのできる後進ポジションと、車両１を走行させるトルクを変速機５から出力することのできない非駆動ポジション（例えば、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｐ（パーキング）ポジション）とが挙げられる。
【００１９】
コントローラ１９には、エンジン出力を制御するためのエンジン制御データ、ロックアップクラッチ１７を制御するためのロックアップクラッチ制御データ、変速機５を制御するための変速制御データなどが記憶されている。そして、コントローラ１９に記憶されているデータ、およびコントローラ１９に入力される信号に基づいて、エンジン２の出力およびロックアップクラッチ１７の係合状態ならびに変速機５の変速比などが制御される。前記ロックアップクラッチ制御データには、シフトポジション、車速、エンジン回転数、アクセル開度などに基づいて、ロックアップクラッチ１７の係合・スリップ・解放などの各領域が設定されてい。そして、コントローラ１９からは、油圧制御装置１８を制御する信号、燃料噴射装置６を制御する信号、点火装置７を制御する信号、クラッチ１２を制御する信号、オルタネータ１１を制御する信号などが出力される。
【００２０】
つぎに、図３に示す車両１の動作を説明する。エンジン２のトルクがトルクコンバータ４またはロックアップクラッチ１７を経由して車輪３に伝達されると駆動力が発生する。これに対して、車両１の走行中に、アクセル開度が全閉となり車両１が減速状態、言い換えれば、惰力走行状態となった場合は、車輪３側の運動エネルギが、変速機５を経由してエンジン２に伝達される。この時、選択されているシフトポジションおよび変速機５の変速比によっては、エンジンブレーキ力が発生する。また、このような惰力走行時において、車速が所定車速以上であり、かつ、エンジン回転数が所定回転数以上である場合は、ロックアップクラッチ１７のトルク容量が所定値以上に制御される（係合される）とともに、燃料の供給を停止し、かつ、点火制御を停止することができる。つまり、車輪３側からエンジン２に伝達される動力により、クランクシャフト８が回転させられる。
【００２１】
そして、車速の低下にともない、エンジン回転数が所定回転数以下に低下すると、燃料噴射制御および点火制御がおこなわれてもエンジン２を自律回転させることが困難になるため、そのようなエンジン回転数よりも高い回転数の時点で、ロックアップクラッチ１７のトルク容量を低下させる制御と、燃料噴射制御および点火制御とがおこなわれて、エンジン２が自律回転させられる。
【００２２】
つぎに、ロックアップクラッチ１７の制御と、エアコン用プレッサ１０およびオルタネータ１１の制御とを協調させる制御の一例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、エアコンスイッチ２６の信号に基づいてクラッチ１２がオン（係合）されて、エンジン２のトルクがエアコン用コンプレッサ１０に伝達され、エアコン用コンプレッサ１０が駆動されて冷媒の圧縮がおこなわれるとともに、発電要求検知センサ２７の信号に基づいて、オルタネータ１１の界磁が調節され、その発電量が制御される（ステップＳ１）。
【００２３】
このステップＳ１についで、車両１が惰力走行状態となり、かつ、ロックアップクラッチ１７が係合されている状態において、実際のエンジン回転数が所定回転数ＮＥ１よりも低くなったか否かが判断される（ステップＳ２）。ここで、所定回転数ＮＥ１は、燃料噴射および点火制御をおこなったとしてもエンジン２の自律回転が困難な回転数よりも高い回転数である。このステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ２が繰り返される。
【００２４】
これに対して、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ロックアップクラッチ１７のトルク容量を低下させる前に、オルタネータ１１の発電量、すなわち、発電負荷を“零”まで低下させる信号と、クラッチ１２を解放させる信号とが出力される（ステップＳ３）。このステップＳ３についで、オルタネータ１１の発電負荷が“零”となり、かつ、クラッチ１２が解放されたか否かが判断される（ステップＳ４）。このステップＳ４で否定的に判断された場合は、ステップＳ３に戻る。
【００２５】
ステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ロックアップクラッチ１７を解放させる制御がおこなわれる（ステップＳ５）。このようにして、ロックアップクラッチ１７のトルク容量を所定値以下まで低下させた後、オルタネータ１１の発電負荷およびクラッチ１２の係合圧を、ステップＳ３の信号が出力される以前の値に復帰させる制御がおこなわれ（ステップＳ６）、この制御ルーチンを終了する。
【００２６】
つぎに、図１の制御例に対応するタイムチャートの一例を図２に示す。実際のエンジン回転数が所定回転数ＮＥ１よりも高い場合は、クラッチ１２が係合され、かつ、オルタネータ１１の発電負荷が所定の発電負荷Ｖ１に制御されている。その後、実際のエンジン回転数が低下して、そのエンジン回転数が時刻ｔ１で所定回転数ＮＥ１以下になると、クラッチ１２が解放されるとともに、オルタネータ１１の発電負荷が徐々に減少させられる。
【００２７】
ここで、オルタネータ１１の発電負荷の減少程度（言い換えれば、減少割合、減少率、減少勾配）は、発電負荷の減少に基づく車両１の加速度の増加が、乗員にショックとして体感されない程度となるように制御される。なお、発電負荷の減少程度の具体的な設定方法としては、予め決定されている固定的な減少値を用いる方法と、減少値を状況に応じて変更する方法とが挙げられる。減少値を変更する場合の具体例としては、各車速に対応させて発電負荷を設定した制御マップを用意しておき、この制御マップに基づいて、発電負荷の減少程度を制御する方法と、実際の加速度の増加状態に基づいて発電負荷を制御する方法とが挙げられる。
【００２８】
そして、時刻ｔ２でオルタネータ１１の発電負荷が“零”になると、ロックアップクラッチ１７が解放されるとともに、クラッチ１２を係合させる制御がおこなわれ、かつ、オルタネータ１１の発電負荷を高める制御が開始される。ついで、時刻ｔ３において、オルタネータ１１の発電負荷が、時刻ｔ１よりも前の発電負荷Ｖ１に復帰させられる。
【００２９】
以上のように、この実施例によれば、車両１が惰力走行し、かつ、ロックアップクラッチ１７が係合されている状態から、エンジン回転数の低下に応じてロックアップクラッチ１７のトルク容量を低下させる前に、オルタネータ１１およびエアコン用コンプレッサ１０を駆動するためのエンジン負荷が徐々に減少される。つまり、オルタネータ１１による発電量の減少およびエアコン用コンプレッサ１０の冷媒圧縮量の減少にともなう車両加速度の増加と、ロックアップクラッチ１７の解放にともなう車両加速度の増加とが、２段階に分かれて発生する。したがって、ロックアップクラッチ１７の解放にともなう車両加速度の急激な増加を抑制でき、乗員がショックとして体感することを回避できる。
【００３０】
また、この実施例によれば、ロックアップクラッチ１７のトルク容量が所定値まで低下された後に、クラッチ１２が係合され、かつ、オルタネータ１１の発電負荷が、ロックアップクラッチ１７の解放前の状態に復帰される。したがって、エアコン用コンプレッサ１０の機能および発電量機能の低下を抑制できる。さらに、この実施例によれば、オルタネータ１１の界磁を調整して、その発電状態を制御しているため、発電負荷を微調整しやすくなっており、発電負荷の減少に伴うショックの発生を、一層確実に抑制することができる。
【００３１】
また、図１の制御例のステップＳ２において、車速およびアクセル開度に基づいて、ロックアップクラッチのトルク容量を低下させるか否かを判断し、そのステップＳ２で肯定的に判断された場合は図１のステップＳ３に進むような制御ルーチンを採用することもできる。図３の実施例においては、トルク増幅機能を有するトルクコンバータ４に対してロックアップクラッチ１７が設けられているが、トルク増幅機能のない流体伝動装置であるフルードカップリングに対して、ロックアップクラッチが設けられている車両（図示せず）に対しても、図１の制御例を適用することができる。
【００３２】
また、この実施例は、係合されているロックアップクラッチ１７を解放する場合の他に、係合されているロックアップクラッチをスリップさせる場合、または、スリップされているロックアップクラッチを解放させる場合に用いることができる。さらに、駆動力源と変速機との間に流体伝動装置を設ける代わりに、発進クラッチを設けた車両に対しても、図１の制御例を適用することができる。この場合、図１および図２で述べた“ロックアップクラッチ１７”を“発進クラッチ”と読み替えればよい。この発進クラッチは、油圧または電磁力のいずれのアクチュエータにより制御されるものであってもよい。
【００３３】
さらにまた、この発明のクラッチには、遊星歯車機構および摩擦係合装置を有し、摩擦係合装置を係合・解放させることにより、変速比を切り換える構成の変速機の摩擦係合装置（クラッチ）も含まれる。なお、エアコン用コンプレッサとして可変容量コンプレッサを用いている場合は、クラッチ１２を係合・解放させることなく、容量を制御することにより、エンジン負荷を制御することもできる。
【００３４】
ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１が、この発明の回転数判断手段に相当し、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６が、この発明の協調制御手段に相当し、ステップＳ５が、この発明のクラッチ制御手段に相当する。また、エンジン２が、この発明の駆動力源に相当し、ロックアップクラッチ１７がこの発明のクラッチに相当し、エアコン用コンプレッサ１０、オルタネータ１１がこの発明の補機装置に相当し、オルタネータ１１の発電量、エアコンプレッサの圧縮容量が、この発明の補機装置を駆動する負荷に相当する。
【００３５】
なお、上記の具体例に基づいて開示されたこの発明の特徴的な構成を記載すれば、以下のとおりである。すなわち、駆動力源と車輪との間に設けられるクラッチのトルク容量と、駆動力源の動力により駆動され、かつ、駆動力源に対して前記クラッチと並列に連結される補機装置を駆動する負荷とを制御することのできるパワートレーンの制御装置において、前記クラッチのトルク容量を低下させる場合に前記補機装置を駆動する負荷を減少させる機能と、前記クラッチのトルク容量を低下させる制御が終了した場合は、前記補機装置を駆動する負荷を、前記クラッチのトルク容量を低下させる前の負荷に復帰させる機能とを有する協調制御手段（図１のステップＳ１ないし６）を備えていることを特徴とするパワートレーンの制御装置である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、エンジンへの燃料の供給が停止され、かつ、車両が惰力走行しているとともに、クラッチが係合されている際に、実際のエンジン回転数が所定回転数よりも低くなり、エンジンへの燃料の供給をおこなう場合は、クラッチのトルク容量を低下させる前に、補機装置を駆動させる負荷を減少させることができる。したがって、“クラッチの解放にともなう車両加速度が急激に増加すること”を抑制でき、乗員がショックを体感することを回避できる。
【００３７】
また、請求項２の発明によれば請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、クラッチのトルク容量が所定値まで低下された後に、補機装置の負荷が元に戻される。したがって、補機装置の機能の低下を抑制できる。
【００３８】
さらに、請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、発電機の発電状態を制御しているため、エンジン負荷を微調整しやすくなっており、クラッチの解放にともなうショックの発生を、一層確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例を示すフローチャートである。
【図２】 この発明を適用することのできる車両の概念図である。
【図３】 図１のフローチャートに対応するタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
１…車両、 ２…駆動力源（エンジン）、 ３…車輪、 ４…トルクコンバータ、 ５…変速機、 １０…エアコン用コンプレッサ、 １１…オルタネータ、１２…クラッチ、 １７…ロックアップクラッチ、 １８…油圧制御装置、 １９…コントローラ。

Claims (3)

1. 車両に設けられ、かつ、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、前記車両に設けられ、かつ、前記エンジンの動力が伝達される車輪と、前記エンジンと車輪との間に設けられ、かつ、流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなう流体伝動装置と、前記エンジンから車輪に至る動力伝達経路に前記流体伝動装置と並列に配置され、かつ、摩擦力により動力伝達をおこなうクラッチと、前記エンジンの動力で駆動される補機装置とを有し、前記クラッチのトルク容量と、前記補機装置を駆動する負荷とを制御することのできるパワートレーンの制御装置において、
   前記エンジンへの燃料の供給が停止され、かつ、前記車両が惰力走行しているとともに、前記クラッチが係合されて車両の運動エネルギが前記エンジンに伝達されている場合に、実際のエンジン回転数が前記エンジンに燃料を供給する制御をおこなう所定回転数よりも低くなったか否かを判断する回転数判断手段と、
   この回転数判断手段により、実際のエンジン回転数が前記エンジンに燃料を供給する制御をおこなう所定回転数よりも低くなったと判断された場合に、前記補機装置を駆動する負荷を減少させるとともに、この補機装置を駆動する負荷の減少状態を、その負荷の減少にともなう車両速度の増加状態に応じて設定する協調制御手段と、
   この協調制御手段により前記補機装置を駆動する負荷を減少させる制御をおこなった後、係合されているクラッチのトルク容量を低下させる制御をおこなうクラッチ制御手段と
   を備えていることを特徴とするパワートレーンの制御装置。
2. 前記協調制御手段は、前記クラッチのトルク容量が低下された後に、前記補機装置を駆動する負荷を減少前の負荷に戻す機能を、更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のパワートレーンの制御装置。
3. 前記補機装置は発電機を備えているとともに、前記協調制御手段は、この発電機の発電状態を制御することにより、前記負荷の減少状態を制御する機能を、更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のパワートレーンの制御装置。

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