JP6424812B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータを備えた車両に適用される制御装置に関する。

車両の制御装置として、エンジントルクに相関するアクセル開度と、エンジン回転数に相関する車速とに基づいて、現在のアクセル開度及び車速の状態でトルクコンバータの差回転を阻止するロックアップを実施した場合にこもり音が発生するか否かを判定し、こもり音が発生すると判定した場合にロックアップの実施を不許可とするものが知られている（特許文献１）。

特開２００８−１１６０５３号公報

ロックアップが実施されないとロックアップクラッチが解放状態となってトルクコンバータの差回転が許容される。つまり、内燃機関が連結されるトルクコンバータの入力側とトランスミッション等の動力伝達装置が連結されるトルクコンバータの出力側との間で回転速度差が生じるので内燃機関の燃費が悪化するおそれがある。

そこで、本発明は、こもり音の発生を回避しつつロックアップ状態へ切り替えることにより内燃機関の燃費悪化を抑制できる車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関の動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、前記内燃機関と前記動力伝達装置との間に設けられたトルクコンバータと、前記トルクコンバータの差回転を許容する解放状態と前記トルクコンバータの差回転を制限するロックアップ状態とを切り替え可能なロックアップクラッチと、前記内燃機関にて駆動されるオルタネータと、を備えた車両に適用され、前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替えた場合にこもり音が発生するか否かを前記内燃機関のエンジントルクとエンジン回転数とに基づいて判定し、前記こもり音が発生すると判定した場合に前記こもり音の発生を回避できるようにエンジントルクを低下させるとともに、エンジントルクの低下分だけ前記オルタネータのオルタネータトルクを低下させて、前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替え可能となるように制御するものである。

本発明の制御装置によれば、こもり音の発生を回避できるようにエンジントルクを低下させ、かつその低下分だけオルタネータトルクを低下させることにより、ロックアップクラッチをロックアップ状態に切り替え可能に制御する。そのため、こもり音の発生を回避しつつロックアップ状態に切り替えることができるので内燃機関の燃費悪化を抑制できる。しかも、エンジントルクの低下分だけオルタネータトルクを低下させるため、エンジントルクを低下させても動力伝達装置側に伝達される伝達トルクを維持できる。

なお、上記及び下記において、「エンジントルク」とは、オルタネータトルクが負荷されていない、内燃機関に対するトルク指令値を意味する。したがって、このエンジントルクからオルタネータトルクを減じたものが内燃機関から出力されるトルクとなる。

本発明の一形態に係る制御装置が適用された車両を模式的に示した図。 ロックアップ判定マップの一例を示した図。 本形態の制御内容を示すタイムチャート。 比較例の制御内容を示すタイムチャート。 本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

図１に示すように、車両１は、内燃機関２と、内燃機関２の動力を駆動輪Ｄｗに伝達するための動力伝達装置である有段変速式の自動変速機３と、内燃機関２と自動変速機３との間に設けられたトルクコンバータ４と、トルクコンバータ４の差回転を制限可能なロックアップクラッチ５と、内燃機関２にて駆動されるオルタネータ６とを備えている。

内燃機関２は、一例として、火花点火型の４気筒の内燃機関として構成されている。自動変速機３は入力軸３ａ及び出力軸３ｂを備え、出力軸３ｂに伝達されたトルクはディファレンシャル機構１０を介して左右の駆動輪Ｄｗに分配される。

トルクコンバータ４は互いに差回転可能な状態で対面するポンプインペラ１１及びタービンライナ１２と、これらの間に設けられたステータ１２とを備えている。トルクコンバータ４の入力側のポンプインペラ１１は内燃機関２のクランク軸２ａに連結され、出力側のタービンライナ１２は自動変速機３の入力軸３ａに連結される。ロックアップクラッチ５はポンプインペラ１１とタービンライナ１２との間に介在する。ロックアップクラッチ５は、ポンプインペラ１１とタービンライナ１２とを解放してトルクコンバータ４の差回転を許容する解放状態と、ポンプインペラ１１とタービンライナ１２とを結合してトルクコンバータ４の差回転を制限するロックアップ状態とを切り替えることができる。ロックアップ状態には、差回転を完全に阻止する完全ロックアップ状態と、差回転をわずかに許容するフレックスロックアップ状態とが含まれる。

オルタネータ６はベルト伝達機構１５を介して内燃機関２のクランク軸２ａに連結されている。ベルト伝達機構１５はクランク軸２ａに設けられた駆動プーリ１６と、オルタネータ６に設けられた被駆動プーリ１７と、これらのプーリ１６、１７に巻き掛けられたベルト１８とを含む。なお、ベルト伝達機構１５は他の補機類を駆動する不図示のプーリにも巻き掛けられる。オルタネータ６はバッテリ２０と電気的に接続されており、オルタネータ６の発電電力はバッテリ２０に供給される。

内燃機関２、自動変速機３、ロックアップクラッチ５、及びオルタネータ６は、コンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０には車両１の制御に利用する各種センサの出力信号が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、内燃機関２のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ３１、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３２、及び不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ３３等の各種の出力信号が入力される。

例えば、ＥＣＵ３０は車速センサ３２及びアクセル開度センサ３３の各出力信号を参照して車両１に要求される要求出力を計算し、その要求出力を達成できるように内燃機関２の運転状態及び自動変速機３の変速段等を制御する。また、内燃機関２の運転領域によってはロックアップクラッチ５をロックアップ状態に切り替えてトルクコンバータ４の差回転を制限することにより、特に車両１の加速時に内燃機関２の燃費悪化を抑制すべき場合がある。

そこで、ＥＣＵ３０は、車両１の加速時に例えば図２に示すロックアップ判定マップを使用して内燃機関２のエンジントルク及びエンジン回転数で定義される動作点がロックアップ判定マップに設定されたロックアップ領域Ａに属するか否かを判断し、動作点がロックアップ領域Ａに属する場合にロックアップクラッチ５を解放状態からロックアップ状態へ切り替える。ロックアップ領域Ａの一部にはフレックスロックアップ状態に対応するフレックスロックアップ領域ａが設定されており、内燃機関３の動作点がフレックスロックアップ領域ａに属する場合、ＥＣＵ３０はロックアップクラッチ５をフレックスロックアップ状態に切り替える。

ロックアップ領域Ａは、下記のこもり音がロックアップ状態で発生する内燃機関２の運転領域を考慮して設定されている。そのため、ＥＣＵ３０は内燃機関２の動作点がロックアップ領域Ａに属しない低回転高トルクの場合にはロックアップ状態に切り替えるとこもり音が発生するためロックアップ状態への切り替えを不許可と判断する。

内燃機関２の出力特性上、クランク軸２ａのトルクが周期的に変動するトルク脈動が存在するため、トルク脈動が自動変速機３等の各部の振動を励起することによってこもり音が発生する場合がある。こもり音はトルク脈動の特定の周波数帯で発生し、こもり音の大きさはトルク脈動の振幅に相関する。ロックアップクラッチ５が解放状態の場合はトルクコンバータ４でトルク脈動が減衰するのでこもり音は発生しにくくなる。しかし、ロックアップクラッチ５がロックアップ状態であるとトルク脈動が解放状態の場合に比べて伝達感度が高い状態で自動変速機３等に伝達するのでこもり音の対策が必要となる。

ＥＣＵ３０は、内燃機関２の動作点がロックアップ状態への切り替えによってこもり音が発生する運転領域に属する場合つまりロックアップ領域Ａに属しない場合にロックアップクラッチ５の解放状態からロックアップ状態への切り替えを不許可と判断し、その切り替えに伴うこもり音の発生を回避する。本形態の制御は、このようなロックアップ状態への切り替えが不許可と判断される場合に実施される制御内容に特徴があり、その場合には内燃機関２の動作点をこもり音の発生を回避するように低トルク側に変更することによりロックアップ状態への切り替えを可能にする。

図３Ａに示すように、ＥＣＵ３０は時刻ｔ１で不図示のアクセルペダルが踏み込まれてアクセルＯＮされた場合、内燃機関２の動作点がロックアップ領域Ａ、ここではフレックスロックアップ領域ａに属すると判定してロックアップクラッチ５を解放状態からフレックスロックアップ状態へ切り替える。同時に、ＥＣＵ３０は内燃機関２を制御してエンジントルクの上昇を開始させる。エンジントルクがロックアップ領域Ａの上限であるトルク限界Ｔｘを超えるとこもり音が発生する。

図３Ｂに示すように、本形態の制御を実施しない比較例においては、時刻ｔ２にエンジントルクがトルク限界Ｔｘに達するとロックアップクラッチ５をフレックスロックアップ状態から解放状態へ切り替える。これに対して、本形態のＥＣＵ３０は、時刻ｔ２でエンジントルクがトルク限界Ｔｘに達するとエンジントルクを低下させ、かつエンジントルクの低下分だけオルタネータ６のオルタネータトルクを低下させる。その後、時刻ｔ３において、エンジントルクを再度上昇させてトルク限界Ｔｘに達すると、ＥＣＵ３０はロックアップクラッチ６をフレックスロックアップ状態から解放状態へ切り替え、かつオルタネータトルクの上昇を開始させる。

本形態の制御は、図３Ｂの比較例と比べれば明らかなように、同一の加速条件でロックアップクラッチ６がロックアップ状態（フレックスロックアップ状態）に制御されている期間が時刻ｔ２から時刻ｔ３相当分長くなる。また、内燃機関２のトルク指令値であるエンジントルクの低下分だけオルタネータトルクが低下するので、エンジントルクを低下させてもクランク軸２ａのトルクは変化せず自動変速機３に伝達される伝達トルクを維持できる。

上述した制御は、例えば図４の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実行することにより実現できる。図４の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ３０は各種センサ３１〜３３の出力信号に基づいて、又はこれらの出力信号から計算されるパラメータに基づいて以下の処理で必要な車両１の車両状態を取得する。例えば、現在の車両１の車速、アクセル開度、内燃機関２のエンジン回転数［ｒｐｍ］及びエンジントルク［Ｎｍ］、並びにオルタネータ６のオルタネータトルク［Ｎｍ］及びオルタネータ発電電圧［Ｖ］等を車両情報として取得する。なお、上記及び下記において、オルタネータトルクはオルタネータ６とクランク軸２ａとをトルク伝達可能に連結するベルト伝達機構１５の変速比が考慮されているものとする。

ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は車両１が加速時であるか否かを、すなわちアクセルＯＮか否かをステップＳ１にて取得した車両１の車両状態に基づいて判定する。本形態では車両１が加速時でない場合は以降の処理を行わないため、アクセルＯＮでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。アクセルＯＮの場合はステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、ＥＣＵ３０はロックアップクラッチ５の現状が解放状態であり、かつロックアップ状態への切り替えが不許可となっているか否かを判定する。その切り替え不許可となるケースは、内燃機関２の動作点が上述したロックアップ領域Ａ（図２）に属しないという内燃機関２の動作点を理由とするケースや内燃機関２の動作点以外を理由とするケースがある。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は解放状態からロックアップ状態への切り替え不許可の理由が上述した内燃機関２の動作点を理由とするか、つまりこもり音の発生を回避するためであるか否かを判定する。内燃機関２の動作点を理由とする場合はステップＳ５に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は内燃機関２のエンジントルクを低下させ、かつオルタネータ６のオルタネータトルクを低下させるトルク低下制御の実施により、上記の不許可理由が解消するか否かを判定する。換言すれば、エンジントルクが低下することによって低下後の動作点がロックアップ領域Ａに属することになるか否かを予測する。トルク低下制御は、エンジントルクの低下分だけオルタネータトルクを低下させるものであるから、オルタネータトルクの最大低下量、つまり現在のオルタネータトルクを０にする低下量だけしかエンジントルクを低下できない。

そこで、ＥＣＵ３０は、現在のエンジントルクをＴｅ、現在のオルタネータトルクをＴｏとした場合、これらのトルクＴｅ、Ｔｏとロックアップ領域Ａの上限値つまり上述したトルク限界Ｔｘとの間に次式１の関係が成立するか否かによって上記の不許可理由が解消するか否かを判定する。ＥＣＵ３０は式１の関係が成立する場合はステップＳ６に処理を進め、式１の関係が不成立の場合はオルタネータトルクの低下代がなくトルク低下制御を実施できないので以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

Ｔｘ＞Ｔｅ−Ｔｏ ……１

ステップＳ６において、ＥＣＵ３０は下記の式２に基づいてトルク低下制御時に目標となるオルタネータ６のオルタネータ目標トルクＴｏｔを算出する。

Ｔｏｔ＝Ｔｅ−Ｔｘ ……２

ステップＳ７において、ＥＣＵ３０は下記の式３に基づいてトルク低下制御時に目標となる内燃機関２の目標エンジントルクＴｅｔを算出する。

Ｔｅｔ＝Ｔｅ−（Ｔｏ−Ｔｏｔ） ……３

ステップＳ８において、ＥＣＵ３０は下記の（１）〜（３）の処理を実行して、オルタネータ目標トルクＴｏｔと現在のオルタネータトルクＴｏとに基づいてオルタネータ発電指示電圧Ｖｏｔ［Ｖ］を算出する。

（１）オルタネータ目標トルクＴｏｔと現在のオルタネータトルクＴｏとの差分Δ［Ｎｍ］を計算する。すなわち、Δ＝Ｔｏｔ−Ｔｏを計算する。
（２）上記（１）の計算結果を電圧の単位系に変換するため、上記の差分Δに電圧の単位系に変換するゲインＫ［Ｖ／Ｎｍ］を乗じることによりオルタネータ６への指示電圧変化量ΔＶ［Ｖ］を算出する。すなわち、ΔＶ＝Δ×Ｋを計算する。
（３）上記（２）の計算結果を現在のオルタネータ発電電圧Ｖｏに加算することによりオルタネータ発電指示電圧Ｖｏｔを算出する。すなわち、Ｖｏｔ＝Ｖｏ＋ΔＶを計算する。

これら（１）〜（３）の処理を繰り返すことにより、Ｔｏｔ＞Ｔｏの関係がある時には目標との差分Δが大きいほどオルタネータ発電指示電圧Ｖｏｔは徐々に大きく設定される。逆に、Ｔｏｔ＜Ｔｏの関係である時にはオルタネータ発電指示電圧Ｖｏｔは徐々に小さく設定される。

ステップＳ９において、ＥＣＵ３０はステップＳ６〜ステップＳ８の算出結果に基づいて目標エンジントルクＴｅｔを内燃機関２に指示し、かつオルタネータ目標トルクＴｏｔをオルタネータ６に指示することにより、内燃機関２のエンジントルクを低下させ、かつその低下分だけオルタネータ６のオルタネータトルクを低下させるトルク低下制御を実施して今回のルーチンを終了する。

図４の制御ルーチンが実行されることにより、内燃機関２の動作点を理由としてロックアップ状態への切り替えが不許可となる場合にトルク低下制御が実施されて内燃機関２の動作点がロックアップ領域Ａに属することになる。そのため、こもり音の発生を回避しつつロックアップクラッチ６を解放状態からロックアップ状態へ切り替えることができるようになる。しかも、トルク低下制御を実施しても自動変速機３側に伝達される伝達トルクは維持される。したがって、伝達トルクを維持しつつロックアップ状態へ切り替え可能な範囲が拡大することになるので、車両１の燃費及びドライバのフィーリングの両方の性能を向上できる。

本発明は上記形態に限定されず本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態のロックアップクラッチは、ロックアップ状態として完全ロックアップ状態又はフレックスロックアップ状態に切り替えることができるものであるが、フレックスロックアップ状態を実施しない形態のロックアップクラッチに変更して本発明を実施することも可能である。

上記形態の内燃機関は火花点火型の内燃機関であるが、本発明を実施するうえで内燃機関の種類に特に制限はない。例えば、ディーゼル型内燃機関を備えた車両に対して本発明を適用することも可能である。

上記形態は、動力伝達装置として有段変速式の自動変速機（ＡＴ）を備えているが、内燃機関と動力伝達装置との間にトルクコンバータが設けられた車両であれば動力伝達装置の構成に制限はない。例えば、無段変速式の自動変速機（ＣＶＴ）を動力伝達装置としてもよい。また、電動機を備えることによって電気的な無段変速機を構成するいわゆるハイブリッドトランスアクスルが動力伝達装置として設けられたハイブリッド車両に対して本発明を適用することも可能である。

上記形態では、車両の加速時にトルク低下制御を実施しているが加速時以外のケースでトルク低下制御を実施するように変更することも可能である。

１ 車両
２ 内燃機関
３ 自動変速機（動力伝達装置）
４ トルクコンバータ
５ ロックアップクラッチ
６ オルタネータ
３０ ＥＣＵ

Claims (1)

1. 内燃機関と、前記内燃機関の動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、前記内燃機関と前記動力伝達装置との間に設けられたトルクコンバータと、前記トルクコンバータの差回転を許容する解放状態と前記トルクコンバータの差回転を制限するロックアップ状態とを切り替え可能なロックアップクラッチと、前記内燃機関にて駆動されるオルタネータと、を備えた車両に適用され、
   前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替えた場合にこもり音が発生するか否かを前記内燃機関のエンジントルクとエンジン回転数とに基づいて判定し、前記こもり音が発生すると判定した場合に前記こもり音の発生を回避できるようにエンジントルクを低下させるとともに、エンジントルクの低下分だけ前記オルタネータのオルタネータトルクを低下させて、前記ロックアップクラッチを前記解放状態から前記ロックアップ状態に切り替え可能となるように制御する車両の制御装置。

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