JP5487684B2

JP5487684B2 - 過給機付きエンジン

Info

Publication number: JP5487684B2
Application number: JP2009087057A
Authority: JP
Inventors: 忠行永井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010236470A

Description

この発明は、過給機付きエンジンに関し、さらに詳しくは、ドライバーの意図に合わせた加速性の実現とエンジンの燃費向上とを両立できる過給機付きエンジンに関する。

近年の過給機付きエンジンは、エンジンと、エンジンに過給を行う過給機と、エンジンの動力伝達経路上にて相互に並列に配置される流体伝動装置およびロックアップクラッチとを備えている。かかる過給機付きエンジンでは、車両状態に応じてロックアップクラッチのロックアップＯＮ／ＯＦＦ（係合／解除）設定を変更する制御が行われることより、車両の加速性能の向上が図られている。かかる構成を採用する従来の過給機付きエンジンとして、特許文献１に記載される技術が知られている。

特開昭６１−２０６８６７号公報

しかしながら、例えば、車両の加速要求時にて過給機の実過給圧が所定値以下のときにロックアップクラッチがロックアップＯＦＦに設定される構成では、動力の伝達効率がロックアップＯＮのときよりも低いため、エンジンの燃費が悪化するおそれがある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ドライバーの意図に合わせた加速性の実現とエンジンの燃費向上とを両立できる過給機付きエンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる過給機付きエンジンは、エンジンと、前記エンジンに過給を行う過給機と、前記エンジンの動力伝達経路上にて相互に並列に配置される流体伝動装置およびロックアップクラッチとを備える過給機付きエンジンであって、前記過給機の実過給圧が目標過給圧未満のときに、アクセル開度の変化速度が所定の速い範囲、所定の中間の範囲および所定の遅い範囲のいずれの範囲にあるかが判定され、前記アクセル開度の変化速度が前記速い範囲にある場合には前記ロックアップクラッチがスリップ量を成り行きとするロックアップＯＦＦに設定され、前記アクセル開度の変化速度が前記遅い範囲にある場合には、前記ロックアップクラッチがスリップ量をゼロとする完全ロックアップあるいはスリップ量を前記アクセル開度との関係により調整するフレックスロックアップに設定され、前記アクセル開度の変化速度が前記中間の範囲にある場合には、前記ロックアップクラッチがスリップ量を前記アクセル開度との関係により調整するフレックスロックアップに設定され、且つ、前記過給機の実過給圧が目標過給圧になった場合にはアクセル開度の変化速度に関わらず前記ロックアップクラッチがスリップ量をゼロとする完全ロックアップに設定されることを特徴とする。

この発明にかかる過給機付きエンジンでは、アクセル開度の変化速度が所定の閾値よりも早い場合にはロックアップクラッチがロックアップＯＦＦに設定され、アクセル開度の変化速度が所定の閾値よりも遅い場合にはロックアップクラッチがロックアップＯＮに設定され、且つ、過給機の実過給圧が目標過給圧になった場合にはアクセル開度の変化速度に関わらずロックアップクラッチがロックアップＯＮに設定される。かかる構成では、ドライバーの意図に合わせた加速性の実現と、エンジンの燃費向上とを両立できる利点がある。

図１は、この発明の実施例にかかる過給機付きエンジンの作用を示すフローチャートである。図２は、この発明の実施例にかかる過給機付きエンジンの作用を示すフローチャートである。図３は、この発明の実施例にかかる過給機付きエンジンの作用を示すフローチャートである。図４は、この発明の実施例にかかる過給機付きエンジンの作用を示す説明図である。図５は、この発明の実施例にかかる過給機付きエンジンの作用を示す説明図である。図６は、この発明の実施例にかかる過給機付きエンジンの作用を示す説明図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［過給機付きエンジン］
この過給機付きエンジンは、例えば、車両のパワートレーンに適用される。過給機付きエンジンは、エンジンと、過給機と、流体伝動装置と、ロックアップクラッチと、無段変速機と、制御ユニットとを備える（図示省略）。

エンジンは、駆動力を発生する動力源であり、例えば、ピストンおよびシリンダを有するレシプロエンジンにより構成される。過給機は、エンジンに過給を行う装置であり、例えば、タービンおよび圧縮機を有すると共に、エンジンの排気熱エネルギーをタービンにて取得して圧縮機を駆動し、エンジンに圧縮空気を供給する。流体伝動装置は、エンジンの駆動力を流体を介して伝達する装置であり、例えば、トルクコンバータ、フィールドカップリングなどにより構成される。ロックアップクラッチは、エンジンの駆動力を摩擦力により伝達する装置であり、駆動力の伝達経路上にて流体伝動装置に対して並列に配置される。なお、この実施例では、ロックアップクラッチのトルク容量が油圧により制御される。無段変速機は、エンジンからの駆動力を無段階に変速して伝達する装置であり、例えば、ベルト式無段変速機、トロイダル式無段変速機などにより構成される。

制御ユニットは、油圧制御装置と、電子制御装置と、各種センサとを有する。油圧制御装置は、ロックアップクラッチおよび無段変速機を制御する装置であり、例えば、オイルポンプと、ロックアップクラッチ用油圧回路と、無段変速機用油圧回路と、各種バルブとを有する。電子制御装置は、油圧制御装置を制御する装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および記憶装置を有する。各種センサには、例えば、アクセル開度を計測するアクセル開度センサ、車両の車速を計測する車速センサ、エンジン回転数を計測する回転数センサ、エンジンのスロットル開度を計測するスロットル開度センサ、過給機の過給圧を計測する過給圧センサなどが含まれる。

この過給機付きエンジンでは、エンジンにて発生した駆動力が流体伝動装置およびロックアップクラッチを介して無段変速機に伝達され、この無段変速機にて変速されて車両の駆動力伝達機構に伝達される。また、過給機がエンジンに過給を行うことにより、エンジンの高出力化あるいは低燃費化が実現される。また、制御ユニットの電子制御装置が各種センサの出力値に基づいて油圧制御装置を制御し、この油圧制御装置がロックアップクラッチおよび無段変速機を制御する。

［ロックアップ制御］
ここで、この過給機付きエンジンでは、車両状態が車両の加速要求時にて過給機の非作動域から作動域に移行するときに完全ロックアップ領域もしくはフレックスロックアップ許可領域にある場合には、ロックアップクラッチのロックアップＯＮ／ＯＦＦの設定がアクセル踏み込み速度に応じて変更される（ロックアップ制御）。これにより、ドライバーの意図に合わせた加速性が実現され、また、エンジンの燃費向上が実現される。かかるロックアップ制御は、例えば、以下のように行われる（図１参照）。

ステップＳＴ１では、車速およびアクセル開度が読み込まれる。このステップＳＴ１では、車速が車速センサの出力値として取得され、また、アクセル開度がアクセル開度センサの出力値として取得される。このステップＳＴ１の後にステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、エンジンの要求駆動力が算出される。このステップＳＴ２では、要求駆動力がステップＳＴ１にて取得された車速およびアクセル開度に基づいて算出される。なお、この要求駆動力に基づいてエンジントルクの目標値が算出され、このエンジントルクの目標値と所定のエンジン制御マップとに基づいてエンジン回転数の目標値が算出される。そして、実エンジン回転数がこのエンジン回転数の目標値に近づくように、無段変速機の変速比が制御される。また、必要に応じて過給機が駆動されて、エンジン出力が高められる。このステップＳＴ２の後にステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、過給機の実過給圧が所定の目標値以上であるか否かの判定が行われる。このステップＳＴ３では、過給機の実過給圧が過給圧センサの出力値として取得される。また、過給圧の目標値が、ステップＳＴ２にて取得されたエンジンの要求駆動力と所定のマップとに基づいて算出される。このステップＳＴ３にて、肯定判定が行われた場合には、処理が終了され、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、車両の加速要求があるか否かの判定が行われる。このステップＳＴ４では、例えば、アクセル開度センサの出力値が所定の閾値以上であるときに、車両の加速要求があると判定される。このステップＳＴ４にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ５に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了されてステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ５では、車両状態が加速要求の前に過給機の非作動領域にあるか否かの判定が行われる。この判定は、例えば、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサなどの出力値と所定のマップとに基づいて行われる。このステップＳＴ５にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ６に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了されてステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ６では、車両状態が車両の加速中に過給機の作動領域に移行するか否かの判定が行われる。すなわち、車両状態が加速要求の前に過給機の非作動領域にあり（ステップＳＴ５の肯定判定）、加速要求により過給機の非作動領域から作動領域に移行するか否かの判定が行われる。このステップＳＴ６にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ７に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了されてステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ７では、車両状態が完全ロックアップ許可領域にあるか否かの判定が行われる。このステップＳＴ７にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ７１に進み、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ８に進む。

ステップＳＴ７１では、アクセル踏み込み速度（アクセル開度の変化速度）がいずれの範囲にあるかが判定される（図２参照）。このステップＳＴ７１では、アクセル踏み込み速度がアクセル開度センサの出力値に基づいて算出され、このアクセル踏み込み速度と所定の閾値とが比較されて、アクセル踏み込み速度が遅い範囲、中間の範囲および早い範囲のいずれの範囲にあるかが判定される。そして、このステップＳＴ７１の判定結果と所定の制御マップ（図４参照）とに基づいて、加速時のロックアップ制御が行われる（ＳＴ７２〜ＳＴ７４）。具体的には、アクセル踏み込み速度が遅い範囲にあるときには、ロックアップクラッチが完全ロックアップに設定されて、スリップ量が０となる（ＳＴ７２）。これにより、加速性よりも燃費を重視したロックアップ制御が行われる。また、アクセル踏み込み速度が早い範囲にあるときには、ロックアップクラッチがロックアップＯＦＦに設定されて、スリップ量が成り行きとなる（ＳＴ７４）。これにより、エンジン回転数の上昇が促進されて過給機の作動時期が早められるので、エンジンの必要駆動力が早期に確保される。また、アクセル踏み込み速度が中間の範囲にあるときには、ロックアップクラッチがフレックスロックアップに設定されて、スリップ量がアクセル踏み込み速度との関係により調整される（ＳＴ７３）。このステップＳＴ７２〜ＳＴ７４の後に処理が終了されてステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ８では、車両状態がフレックスロックアップ許可領域にあるか否かの判定が行われる。フレックスロックアップ許可領域では、フレックスロックアップ設定時におけるロックアップクラッチのスリップ量が完全ロックアップ領域に対して調整されて引き上げられている（図５参照）。このステップＳＴ８にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ８１に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了されてステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ８１では、アクセル踏み込み速度がいずれの範囲にあるかが判定される（図３参照）。そして、このステップＳＴ８１の判定結果と所定の制御マップ（図５参照）とに基づいて、加速時のロックアップ制御が行われる（ＳＴ８２およびＳＴ８３）。具体的には、アクセル踏み込み速度が遅い範囲あるいは中間の範囲にあるときには、ロックアップクラッチがフレックスロックアップに設定されて、スリップ量がアクセル踏み込み速度との関係により調整される（ＳＴ８２）。なお、フレックスロックアップ許可領域の制御マップでは、フレックスロックアップ設定時におけるロックアップクラッチのスリップ量が完全ロックアップ許可領域の制御マップ（図４参照）と比較して調整されて引き上げられている。また、アクセル踏み込み速度が早い範囲にあるときには、ロックアップクラッチがロックアップＯＦＦに設定されて、スリップ量が成り行きとなる（ＳＴ８３）。これにより、エンジン回転数の上昇が促進されて過給機の作動時期が早められるので、エンジンの必要駆動力が早期に確保される。

なお、このロックアップ制御は、過給機の実過給圧が所定の目標値（目標過給圧）に到達することにより、終了される。具体的には、ステップＳＴ２にて算出された要求駆動力に基づいて目標過給圧が算出され、この目標過給圧と過給圧センサの出力値とが比較されて、ロックアップ制御の終了条件が判定される。そして、過給機の実過給圧が目標過給圧になった場合には、アクセル開度の変化速度に関わらずロックアップクラッチがロックアップＯＮに設定される。例えば、ロックアップ許可領域にて、アクセルペダルの早踏みが行われてロックアップクラッチがロックアップＯＦＦに設定されているときに、ロックアップ制御の終了条件が満たされる場合には、ロックアップクラッチの設定がロックアップＯＮに変更される。これにより、エンジンの燃費が向上する。

また、このロックアップ制御では、過給機がモータ付き過給機であるときに、モータの電圧がアクセル踏み込み速度に応じて変更されても良い（図６参照）。例えば、この実施例では、アクセル踏み込み速度が早さに比例して過給機のモータ電圧が増加するように設定されている。

［効果］
以上説明したように、この過給機付きエンジンでは、アクセル開度の変化速度が所定の閾値よりも早い場合にはロックアップクラッチがロックアップＯＦＦに設定され（ＳＴ７４）、アクセル開度の変化速度が所定の閾値よりも遅い場合にはロックアップクラッチがロックアップＯＮに設定され（ＳＴ７２）、且つ、過給機の実過給圧が目標過給圧になった場合にはアクセル開度の変化速度に関わらずロックアップクラッチがロックアップＯＮに設定される。かかる構成では、ドライバーの意図に合わせた加速性の実現と、エンジンの燃費向上とを両立できる利点がある。

例えば、この実施例では、車両状態が車両の加速要求時にて過給機の非作動域から作動域に移行するときに完全ロックアップ領域もしくはフレックスロックアップ許可領域にある場合には、ロックアップクラッチのロックアップ制御をアクセル踏み込み速度に応じて変更されている（ＳＴ４〜ＳＴ８３）（図１〜図５参照）。このとき、アクセル踏み込み速度が遅い範囲にあるときには、ロックアップクラッチが完全ロックアップに設定されて、加速性よりも燃費を重視したロックアップ制御が行われている（ＳＴ７２）。また、アクセル踏み込み速度が早い範囲にあるときには、ロックアップクラッチがロックアップＯＦＦに設定され、エンジン回転数の上昇が促進されて過給機の作動時期が早められることにより、エンジンの必要駆動力が早期に確保されている（ＳＴ７４）。

以上のように、この発明にかかる過給機付きエンジンは、ドライバーの意図に合わせた加速性の実現とエンジンの燃費向上とを両立できる点で有用である。

Claims

エンジンと、前記エンジンに過給を行う過給機と、前記エンジンの動力伝達経路上にて相互に並列に配置される流体伝動装置およびロックアップクラッチとを備える過給機付きエンジンであって、
前記過給機の実過給圧が目標過給圧未満のときに、アクセル開度の変化速度が所定の速い範囲、所定の中間の範囲および所定の遅い範囲のいずれの範囲にあるかが判定され、
前記アクセル開度の変化速度が前記速い範囲にある場合には前記ロックアップクラッチがスリップ量を成り行きとするロックアップＯＦＦに設定され、
前記アクセル開度の変化速度が前記遅い範囲にある場合には、前記ロックアップクラッチがスリップ量をゼロとする完全ロックアップあるいはスリップ量を前記アクセル開度との関係により調整するフレックスロックアップに設定され、
前記アクセル開度の変化速度が前記中間の範囲にある場合には、前記ロックアップクラッチがスリップ量を前記アクセル開度との関係により調整するフレックスロックアップに設定され、且つ、
前記過給機の実過給圧が目標過給圧になった場合にはアクセル開度の変化速度に関わらず前記ロックアップクラッチがスリップ量をゼロとする完全ロックアップに設定されることを特徴とする過給機付きエンジン。
前記フレックスロックアップの設定時における前記ロックアップクラッチのスリップ量が、前記完全ロックアップの設定時における前記ロックアップクラッチのスリップ量と比較して、大きく設定される請求項１に記載の過給機付きエンジン。