JP6790900B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの動力を変速機を介して駆動輪に伝達する車両に搭載された制御装置に関する。

近年、自動車等の車両の自動変速機として、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）と呼ばれる自動変速機が知られている（特許文献１参照）。ＡＭＴは、手動変速機と同様の変速ギヤ機構およびクラッチ機構にそれぞれアクチュエータを追加して自動変速を行えるようにしたものである。

特許文献１に記載の自動変速機の制御装置は、車両のクリープ走行時に、クラッチの回転数をエンジンの回転数よりも低い所定の一定回転数になるように制御している。これにより、特許文献１に記載のものは、クリープ走行時において、クラッチの締結時に起こるクラッチトルクの減少を抑え、動力伝達の断絶感のないクリープ走行を可能にしている。

特開２００７−２４０９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにあっては、クラッチアクチュエータの動作遅れによって生じる不都合に関して検討されていない。ＡＭＴのクラッチは、クラッチアクチュエータの動作遅れの影響を受けるため、開放状態への制御が開始されてから実際に開放されるまでに時間を要する。このようなクラッチの応答遅れは、クラッチアクチュエータが油圧式である場合、作動油の油温が低く粘度が高いときに顕著となる。

特許文献１に記載のものにあっては、例えば、エンジン負荷の増大によるエンジンストールを防止するために、エンジン回転数を上昇せるためにエンジントルクを増加し、これに合わせてクラッチを開放状態に制御した場合、クラッチがまだ締結している状態でエンジントルクが過大に増加してしまう。この場合、エンジン回転数が低くエンジンが共振領域にある状態で大きなエンジントルクがクラッチに伝達されるため、クラッチで振動が発生し、この振動がエンジンの共振を引き起こしてしまうおそれがあった。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、エンジンストールを防止でき、エンジンが共振することを防止できる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、エンジンと、クラッチおよび変速機構を有する変速機と、を備え、前記エンジンの動力を前記変速機を介して駆動輪に伝達する車両の制御装置であって、前記エンジンおよび前記クラッチを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記クラッチが締結状態であり、かつ前記エンジンのエンジン回転数が共振領域に低下したことを条件として、前記エンジンの目標回転数を目標アイドリング回転数から前記目標アイドリング回転数よりも低い共振防止回転数へ変更する共振防止制御を実施することを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、エンジンストールを防止でき、エンジンが共振することを防止できる。

図１は、本発明の一実施例に係る制御装置を備える車両の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両の制御装置によるエンジン制御動作を説明するフローチャートである。 図３は、図２における共振防止制御の詳細を説明するフローチャートである。 図４は、図３における共振防止制御終了判定処理の詳細を説明するフローチャートである。 図５は、図２の復帰制御の詳細を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の一実施例に係る車両の制御装置によりエンジン制御動作が実施されたときの車両状態の推移を示すタイミングチャートである。

本発明の一実施の形態に係る車両の制御装置は、エンジンと、クラッチおよび変速機構を有する変速機と、を備え、エンジンの動力を変速機を介して駆動輪に伝達する車両の制御装置であって、エンジンおよびクラッチを制御する制御部を備え、制御部は、クラッチが締結状態であり、かつエンジンのエンジン回転数が共振領域に低下したことを条件として、エンジンの目標回転数を目標アイドリング回転数から目標アイドリング回転数よりも低い共振防止回転数へ変更する共振防止制御を実施することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両の制御装置は、エンジンストールを防止でき、エンジンが共振することを防止できる。

以下、図１から図６を参照して、本発明の一実施例について説明する。図１に示すように、本発明の一実施例に係る自動変速機の制御装置を搭載した車両１０は、エンジン１、自動変速機４、アクセルペダルセンサ７、ブレーキペダルセンサ８、車速センサ９、駆動輪１１、制御部６を含んで構成されている。

エンジン１は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に点火を行い車両１０の駆動力を発生させる４サイクルのガソリンエンジンによって構成されている。なお、エンジン１は、ディーゼルエンジンで構成されてもよい。

自動変速機４は、変速機構２と、クラッチ３と、アクチュエータ１２とを備えている。変速機構２は、手動変速機に一般的に用いられる平行軸歯車式の変速機構として構成されている。

クラッチ３は、乾式単板クラッチとして構成されており、エンジン１のクランクシャフト１Ａに連結されたフライホール３Ａと、変速機構２の入力軸２Ａに連結されたクラッチディスク３Ｂとを有する。

クラッチ３は、クラッチディスク３Ｂとフライホール３Ａとが締結（接続）状態に切換えられた場合にエンジン１と変速機構２との間で動力を伝達し、開放状態に切換えられた場合にエンジン１と変速機構２との間の動力伝達を遮断する。

アクチュエータ１２は、作動油の油圧により作動する油圧アクチュエータとして構成されており、自動変速機４の変速操作を行うように駆動する。アクチュエータ１２が行う変速操作には、クラッチ３を締結または開放するクラッチ断続動作と、変速機構２のギヤ段を切換えるギヤ段切換動作とがある。アクチュエータ１２は、制御部６に電気的に接続されており、制御部６からの制御信号によって制御される。このように、自動変速機４は、手動変速機の変速動作を自動化したＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されている。

アクチュエータ１２は図示しない変速アクチュエータを備えており、この変速アクチュエータによりギヤ段切換動作を行う。また、アクチュエータ１２は図示しないクラッチアクチュエータを備えており、このクラッチアクチュエータによりクラッチ３を締結または開放する。詳しくは、クラッチアクチュエータは、自動変速機４の図示しないレリーズロッドを駆動することで、ギヤ段切換動作の前にクラッチ３を開放し、ギヤ段切換動作の後にクラッチ３を締結する。

このように構成された車両１０において、エンジン１から出力された回転は、自動変速機４で成立しているギヤ段に応じた変速比で変速され、図示しないディファレンシャル装置と、左右のドライブシャフト１１Ａとを介して左右の駆動輪１１に伝達される。

また、自動変速機４にはクラッチストロークセンサ１７と油温センサ１８とが設けられている。クラッチストロークセンサ１７は、クラッチ３の締結度（係合度）を検出する。クラッチストロークセンサ１７は、制御部６に電気的に接続されており、検出信号を制御部６に出力する。クラッチストロークセンサ１７は、例えばレリーズロッドのストローク量を検出することにより間接的にクラッチ３の締結度を検出する。

油温センサ１８は、アクチュエータ１２の作動油の温度（油温）を検出し、検出した油温を制御部６に出力する。なお、油温は、油温センサ１８により実測するものに限定されない。この油温は、例えば、エンジン１のクランクシャフトの回転速度またはエンジントルクや、自動変速機４の入力軸２Ａの回転速度や、クラッチ３のスリップ量、熱容量、または吸収エネルギ等、から演算してもよい。

アクセルペダルセンサ７は、アクセルペダル７Ａに設けられており、アクセルペダル７Ａの踏み込み量を検出する。ブレーキペダルセンサ８は、ブレーキペダル８Ａに設けられており、ブレーキペダル８Ａの踏み込み量を検出する。

車速センサ９は、ドライブシャフト１１Ａに設けられており、このドライブシャフト１１Ａの回転速度に基づく車速を検出する。

アクセルペダルセンサ７、ブレーキペダルセンサ８および車速センサ９は、制御部６に電気的に接続されており、検出信号を制御部６に出力する。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されており、制御対象を電気的に制御する。すなわち、制御部６は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から構成されている。

制御部６のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部６として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、制御部６において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部６として機能する。

制御部６の入力ポートには、上述したクラッチストロークセンサ１７、アクセルペダルセンサ７、ブレーキペダルセンサ８および車速センサ９等の各種センサ類が接続されている。

制御部６の出力ポートには、エンジン１と、自動変速機４のアクチュエータ１２とが接続されている。制御部６は、アクセルペダルセンサ７が検出したアクセルペダル踏み込み量、ブレーキペダルセンサ８が検出したブレーキペダル踏み込み量、車速センサ９が検出した車速、等の車両１０の運転状態に基づいて、エンジン１と自動変速機４を制御する。

制御部６は、アクセルペダル７Ａが踏み込まれていないアイドル状態において、エンジン１のエンジン回転数をフィードバック制御により目標アイドル回転数に制御する。

ここで、アクセルペダル７Ａが踏み込まれていないアイドル状態においては、急激なブレーキ操作が行われた場合、または車両１０が登り坂を上り始めた場合、エンジン負荷の急増によりエンジン回転数が急減する。この場合、エンジン回転数を目標アイドル回転数にするようにフィードバック制御が実施されることで、エンジントルクが増大する。これにより、エンジンストールが防止される。

一方、アイドル回転数より低い回転数領域には共振領域が存在し、この共振領域では、クラッチ３等で発生した振動がきっかけとなってエンジン１が共振する。したがって、エンジン回転数が共振領域まで低下している状態でフィードバック制御によりエンジントルクが増大している状況においては、クラッチ３が締結状態のままであると、エンジンストールが発生するおそれがあるだけでなく、クラッチ３に作用する大きなエンジントルクによってエンジン１の共振を助長してしまうおそれがある。

本実施例では、ブレーキ操作が行われており、かつ、クラッチ３が締結状態であり、かつ、エンジンストールのおそれのある回転数までエンジン回転数が低下した場合、制御部６は、アクチュエータ１２を駆動してクラッチ３を開放するように制御するようになっている。このような制御を実施することで、自動変速機４からクラッチ３を介してエンジン１に負荷が伝達されなくなり、エンジン負荷が低減されるため、エンジンストールが防止され、エンジン１の共振が防止される。

ところで、アクチュエータ１２は、低温下では作動油の粘度が高いため応答性が低下する。このため、クラッチ３を開放するようにアクチュエータ１２が制御されてから、実際にクラッチ３が開放するまでに遅延（応答遅れ）が発生することがある。

そのため、応答遅れによりクラッチ３がまだ締結状態にあるときに、エンジン回転数を目標アイドル回転数にするフィード制御によって大きなエンジントルクがクラッチ３に作用してしまい、共振を防止できないおそれがある。

そこで、本実施例では、制御部６は、クラッチ３が締結状態であり、かつエンジン１のエンジン回転数が共振領域に低下したことを条件として、共振防止制御を実施するようになっている。この共振防止制御において、制御部６は、エンジン１の目標回転数を目標アイドリング回転数から目標アイドリング回転数よりも低い共振防止回転数へ変更することで、エンジントルクが大きくなり過ぎることを防止している。共振防止回転数は、後述するエンジン制御動作において実施される。

次に、図２を参照して、本実施例に係る制御部６によって実行されるエンジン制御動作の流れについて説明する。このエンジン制御動作は、所定の短い周期で繰り返し実行される。

図２において、制御部６は、ステップＳ１でブレーキオン（ブレーキペダル８Ａが踏み込まれている状態）であると判定し、かつ、ステップＳ２でクラッチ３が締結されていると判定し、かつ、ステップＳ３でエンジン回転数が共振領域内であると判定した場合、ステップＳ４で共振防止制御を実施する。また、制御部６は、ステップ４の後、ステップＳ５で復帰制御を実施するようになっている。共振防止制御および復帰制御の詳細については後述する。

制御部６は、ステップＳ１でブレーキオンではないと判定した場合、またはステップＳ２でクラッチ３が締結されていない（開放されている）と判定した場合、またはステップＳ３でエンジン回転数が共振領域内ではないと判定した場合、今回の動作を終了する。

図３を参照してステップＳ４の共振防止制御の詳細について説明する。図３において、制御部６は、ステップＳ１１で共振防止回転数を設定する。ここでは、制御部６は、自動変速機４におけるアクチュエータ１２の作動油の油温に基づいて、共振防止回転数を設定する。

共振防止回転数は、エンジンストールを防止するための目標回転数であり、目標アイドリング回転数よりも高い回転数である。制御部６は、アクチュエータ１２の応答遅れを考慮し、作動油の油温が低いほど共振防止回転数を高い回転数に設定する。

次いで、制御部６は、ステップＳ１２で目標回転数を、現在の目標アイドリング回転数から共振防止回転数に変更する。

次いで、制御部６は、ステップＳ１３で共振防止制御終了判定処理を実施する。この共振防止制御終了判定処理は、共振防止制御の終了条件が成立している場合に共振防止制御を終了することを決定する処理である。共振防止制御終了判定処理の詳細については後述する。

次いで、制御部６は、ステップＳ１４で共振防止制御の終了条件が成立しているか否かを判定し、終了条件が成立している場合は図３のフローチャートを終了し、終了条件が成立していない場合は、ステップＳ１３に戻る。制御部６は、ステップＳ１３で共振防止制御を終了することが決定された場合、ステップＳ１４で共振防止制御の終了条件が成立したと判定する。

図４を参照してステップＳ１３の共振防止制御終了判定処理の詳細について説明する。図４において、制御部６は、ステップＳ２１でクラッチ３が開放されていると判定し、かつ、ステップＳ２２でブレーキが開放されていると判定した場合、ステップＳ２６で共振防止制御の終了を決定し、図４のフローチャートを終了する。

また、制御部６は、ステップＳ２１でクラッチ３が開放されていないと判定し、かつ、ステップＳ２２でブレーキが開放されていないと判定した場合であっても、ステップＳ２３でエンジン回転数が共振防止回転数に収束したと判定した場合、ステップＳ２６で共振防止制御の終了を決定し、図４のフローチャートを終了する。

また、制御部６は、ステップＳ２３でエンジン回転数が共振防止回転数に収束していないと判定した場合であっても、ステップＳ２４で共振防止制御が所定時間以上継続したと判定した場合、ステップＳ２５で目標回転数を０ｒｐｍに変更し、ステップＳ２６で共振防止制御の終了を決定し、図４のフローチャートを終了する。この場合、ステップＳ２５で目標回転数が０ｒｐｍに変更されたことで、エンジン１の運転が停止され、エンジン１が保護される。

一方、制御部６は、ステップＳ２４で共振防止制御が所定時間以上継続していないと判定した場合、ステップＳ２１に戻る。

図５を参照してステップＳ５の復帰制御の詳細について説明する。図５において、制御部６は、ステップＳ３１でエンジン１の目標回転数が０ｒｐｍであるか否かを判定し、０ｒｐｍである場合、図５のフローチャートを終了する。

ステップＳ３１でエンジン１の目標回転数が０ｒｐｍではない場合、制御部６は、ステップＳ３２で目標回転数を所定の復帰回転数に変更し、ステップＳ３３でエンジン回転数を漸増させる。復帰回転数は、共振領域より高く、かつ、目標アイドリング回転数より低い回転数である。

次いで、制御部６は、ステップＳ３４でエンジン回転数が復帰回転数以上であるか否かを判定する。制御部６は、エンジン回転数が復帰回転数以上であると判定するまでステップＳ３４を繰り返す。

ステップＳ３４でエンジン回転数が復帰回転数以上であると判定した場合、制御部６は、ステップＳ３５で目標回転数を目標アイドリング回転数に変更し、今回の動作を終了する。

次に、図２のエンジン制御動作が実施されたときの車両状態の推移について、図６のタイミングチャートを参照して説明する。

図６に示すように、時刻ｔ０において、ブレーキオン（ブレーキペダル８Ａが踏み込まれる）となったことで、エンジン回転数が低下し始める。また、時刻ｔ０ではアクセルペダル７Ａが踏み込まれていないため、エンジン１の目標回転数が目標アイドリング回転数Ｎｅ１に設定される。

そして、時刻ｔ０以降、エンジン回転数を目標アイドリング回転数Ｎｅ１に保つようにフィードバック制御が実施されることでエンジントルクが漸次増加されるが、エンジン回転数が共振領域に低下する。

その後、時刻ｔ１において、目標アイドリング回転数Ｎｅ１と実際のエンジン回転数との差が所定値まで増加したことで共振防止制御が開始され、目標回転数が目標アイドリング回転数Ｎｅ１から共振防止回転数Ｎｅ２に変更される。

共振防止回転数Ｎｅ２は、目標アイドリング回転数Ｎｅ１より小さく、かつ、下限回転数より大きい回転数である。下限回転数は、エンジンストールのおそれのない回転数の下限値である。下限回転数以下の領域は、エンジンストールのおそれのあるストール領域である。

時刻ｔ１以降、目標回転数が共振防止回転数Ｎｅ２に変更されたことで、エンジントルクが低下する。これにより、大きなエンジントルクがクラッチ３に作用しなくなるため、共振を助長する振動がクラッチ３で発生することが防止される。

なお、この時刻ｔ１ではエンジン回転数が共振領域にあるため、クラッチ３を開放するようにアクチュエータ１２が制御されるが、アクチュエータ１２の応答遅れによりクラッチ３が締結したままとなっている。

その後、時刻ｔ２において、クラッチ３が開放されたこと、およびブレーキペダル８Ａが開放（踏み込みの解除）されたことで共振防止制御が終了し、復帰制御が開始される。この復帰制御では、目標回転数が復帰回転数Ｎｅ３に設定される。この復帰回転数Ｎｅ３は漸増されるため、エンジン回転数も復帰回転数Ｎｅ３に合わせて漸増する。

その後、時刻ｔ３において、目標回転数が目標アイドリング回転数Ｎｅ１に再度設定され、エンジン回転数が目標アイドリング回転数Ｎｅ１に復帰して一定となる。

以上のように、本実施例では、制御部６は、クラッチ３が締結状態であり、かつエンジン１のエンジン回転数が共振領域に低下したことを条件として、エンジン１の目標回転数を目標アイドリング回転数から目標アイドリング回転数よりも低い共振防止回転数へ変更する共振防止制御を実施する。

これにより、クラッチ３が締結状態であり、かつエンジン１のエンジン回転数が共振領域に低下した場合、エンジンストールのおそれがあるため、エンジン１の目標回転数が共振防止回転数に変更される。これにより、エンジンストールを防止でき、共振領域内での共振を助長するエンジントルクの増大を抑制できる。この結果、エンジンストールを防止でき、エンジンが共振することを防止できる。

また、本実施例では、自動変速機４は、作動油の油圧により作動するアクチュエータ１２を有し、アクチュエータ１２によりクラッチ３の断続動作を行うＡＭＴである。そして、制御部６は、作動油の油温が低いほど、共振防止回転数を高く設定する。

これにより、作動油の油温が低いほど共振防止回転数を高く設定することで、目標アイドリング回転数と共振防止回転数との差が小さくなる。このため、作動油の油温が低いことによりアクチュエータ１２の応答性の低下している場合であっても、クラッチ３が開放されるまでの間にクラッチ３に大きなエンジントルクが作用してしまうことを防止できる。

また、共振防止回転数が高く設定されるので、エンジンストールに至る回転数との間に余裕を設けることができる。このため、クラッチ３が開放されるまでの間にクラッチ３の引き摺りによりエンジン回転数が低下し続けた場合であっても、エンジンストールが発生してしまうことを防止できる。

また、本実施例では、制御部６は、クラッチ３が開放されたこと、または共振防止制御の継続時間が所定時間になったこと、の少なくとも一方の成立を条件として、共振防止制御を終了する。

これにより、共振が発生しない状態になったことに基づいて共振防止制御が終了するため、速やかにエンジン回転数をアイドリング回転数へ復帰させることができる。

また、本実施例では、制御部６は、共振防止制御の終了後、目標回転数を目標アイドリング回転数に変更する復帰制御を実施する。また、制御部６は、復帰制御において、目標回転数を共振領域より高い所定の復帰回転数へ変更し、エンジン回転数が復帰回転数へ到達した後、目標回転数を復帰回転数から目標アイドリング回転数へ変更する。

これにより、復帰制御において、エンジン回転数が復帰回転数を経て目標アイドリング回転数に制御されるので、エンジン回転数を急激に目標アイドリング回転数に戻した場合の共振の発生のおそれがなくなり、共振の発生を確実に防止することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ エンジン
２ 変速機構
３ クラッチ
４ 自動変速機（変速機）
６ 制御部
１０ 車両
１１ 駆動輪
１２ アクチュエータ

Claims (4)

1. エンジンと、
   クラッチおよび変速機構を有する変速機と、を備え、
   前記エンジンの動力を前記変速機を介して駆動輪に伝達する車両の制御装置であって、
   前記エンジンおよび前記クラッチを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記クラッチが締結状態であり、かつ前記エンジンのエンジン回転数が共振領域に低下したことを条件として、
   前記エンジンの目標回転数を目標アイドリング回転数から前記目標アイドリング回転数よりも低い共振防止回転数へ変更する共振防止制御を実施することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記変速機は、作動油の油圧により作動するアクチュエータを有し、前記アクチュエータにより前記クラッチの断続動作を行う自動変速機であり、
   前記制御部は、
   前記作動油の油温が低いほど、前記共振防止回転数を高く設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記クラッチが開放されたこと、または前記共振防止制御の継続時間が所定時間になったこと、の少なくとも一方の成立を条件として、前記共振防止制御を終了することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記共振防止制御の終了後、前記目標回転数を前記目標アイドリング回転数に変更する復帰制御を実施し、
   前記復帰制御において、前記目標回転数を共振領域より高い所定の復帰回転数へ変更し、前記エンジン回転数が前記復帰回転数へ到達した後、前記目標回転数を前記復帰回転数から前記目標アイドリング回転数へ変更することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両の制御装置。