JP7406658B2 - 車両用内燃機関の制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、ロックアップ機構を有するトルクコンバータを介して自動変速機に接続された車両用内燃機関の制御に関する。

特許文献１には、ロックアップ機構付トルクコンバータを介して内燃機関を自動変速機に接続した構成において、車両の発進直後などのような非ロックアップ領域での加速時に、運転者が入力したアクセルペダル開度相当のトルクよりも内燃機関が出力するトルクを低く制限し、内燃機関の過度の吹き上がり（回転速度の上昇）を抑制するようにした技術が開示されている。

しかしながら、上記従来の技術では、非ロックアップ状態での加速時には常に内燃機関のトルクの制限がなされるので、状況によっては、車両の駆動力が不足してしまったり、運転者が意図した加速性能が得られない、等の問題が生じることがあった。

特開２００６－１２５２１３号公報

この発明は、非ロックアップ状態での加速時に内燃機関のトルクの制限を行う車両用内燃機関の制御において、所定条件成立時には上記のトルクの制限を禁止するようにしたものである。

このように特定の条件下では非ロックアップ状態であってもトルクの制限を禁止することで、当該条件下では内燃機関の吹き上がりを許容しつつ必要なトルクが得られることとなり、状況に応じた制御を実現できる。

この発明に係る車両のパワートレインの構成を示す構成説明図。 非ロックアップ状態での加速時のトルクの制限に対する禁止処理の処理の流れを示すフローチャート。 禁止条件の１つとしてアクセルペダル開度が所定開度以上となった例のタイムチャート。 禁止条件の１つとして暖房要求が入力された例のタイムチャート。 禁止条件の１つとして登坂判定がなされた例のタイムチャート。 禁止条件の１つとして牽引判定がなされた例のタイムチャート。 禁止条件の１つとして高車速判定がなされた例のタイムチャート。 禁止条件の１つとしてＤレンジ以外となった例のタイムチャート。 禁止条件の１つとしてノーマルモード以外となった例のタイムチャート。 トルク制限値が目標トルクを越えた状況を示すタイムチャート。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明が適用される車両のパワートレインの構成を示す説明図である。このパワートレインは、走行駆動源となる内燃機関１と、自動変速機としてベルト式の無段変速機（バリエータ）２と、内燃機関１と無段変速機２との間に位置するトルクコンバータ３と、を備えている。内燃機関１は、ガソリン機関およびディーゼル機関のいずれであってもよいが、一実施例ではガソリン機関つまり火花点火式内燃機関からなる。なお、自動変速機としては有段変速機であってもよい。

上記トルクコンバータ３は、入力要素としてのポンプインペラと出力要素としてのタービンとの間を直結し得るロックアップクラッチ３ａを備えており、このロックアップクラッチ３ａは、変速機コントローラ１２の出力信号に基づく油圧制御によって締結・解放される。

無段変速機２は、駆動側となるプライマリプーリ２ａと従動側となるセカンダリプーリ２ｂと両者間に巻き掛けられた金属製ベルト２ｃとを備えるものであって、上記プライマリプーリ２ａのプーリ幅が油圧により調整可能となっており、かつこれに応じてセカンダリプーリ２ｂのプーリ幅が変化し、無段階に変速がなされるものである。上記プライマリプーリ２ａの回転軸となる変速機入力軸は、遊星歯車機構を用いた前後進切換機構４を介してトルクコンバータ３の出力軸に接続されている。また、上記セカンダリプーリ２ｂの回転軸となる変速機出力軸は、ファイナルギア５および図示しないディファレンシャルギアを介して、駆動輪６へ動力を伝達している。無段変速機２の変速比は、主にアクセルペダル開度と車速とに基づき、変速機コントローラ１２によって制御される。

なお、無段変速機２と前後進切換機構４とトルクコンバータ３は、１つのハウジング７の中に収容されており、内燃機関１とともに車体に搭載されている。

内燃機関１の燃料噴射や点火等は、エンジンコントローラ１１によって制御される。エンジンコントローラ１１と変速機コントローラ１２とは、ＣＡＮ通信等の車内ネットワーク１３を介して接続されており、互いに必要な信号の送受信を行っている。

これらのコントローラ１１，１２には、図示を省略した種々のセンサやスイッチ等が接続されている。例えば、運転者が操作するアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ、車速を検出する車速センサ、内燃機関１の回転速度を検出する機関回転速度センサ、トルクコンバータ３のタービン回転速度（つまり無段変速機２の入力軸の回転速度）を検出するタービン回転速度センサ、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ、等を備えている。

トルクコンバータ３のロックアップクラッチ３ａの締結・解放は、車速やアクセルペダル開度等の種々の運転条件に基づいて制御され、例えば、発進加速時などは非ロックアップ状態となり、定常走行時などはロックアップ状態となる。

そして、ロックアップクラッチ３ａが非ロックアップ状態であるときの内燃機関１の加速時には、トルクコンバータ３の滑りによる内燃機関１の過度の吹き上がり（回転速度の上昇）を抑制するために、内燃機関１のトルクが制限される。つまり、アクセルペダル開度に対応した目標トルクに比較して内燃機関１の実際のトルクが相対的に低く制限される。この内燃機関１のトルクの制限は、変速機コントローラ１２がエンジンコントローラ１１に与えるトルク制限値に基づいて行われる。すなわち、変速機コントローラ１２は、例えば、トルクコンバータ３の入力回転速度（つまり内燃機関１の回転速度）と出力回転速度（つまり変速機入力回転速度）との速度差に基づいて、吹き上がりを抑制するに必要なトルク制限値を求め、これをエンジンコントローラ１１へ出力する。エンジンコントローラ１１では、出力されるトルクがこのトルク制限値に沿うようにトルクの制限を実行する。

なお、トルクの制限は、スロットル開度の減少（燃料噴射量の減少を含む）や点火時期の遅角など適宜な手段で行うことができる。

ここで、本実施例においては、このような非ロックアップ状態での加速時におけるトルクの制限を、所定条件成立時に禁止する。

図２は、トルク制限の禁止を行う禁止処理の処理の流れを示すフローチャートである。エンジンコントローラ１１は、このフローチャートに従って、トルク制限を禁止（解除を含む）すべきか否かを示すフラグのセット・リセットを行う。

ステップ１では、図示しない車両空調装置において暖房要求があるか否かを判定する。暖房要求の有無は、空調装置からエンジンコントローラ１１へ与えられる信号に基づいて判定される。暖房要求がある場合には、冷却水温の確保のためにトルクの制限を禁止する。つまり、暖房要求がある場合はステップ１からステップ９へ進み、トルクの制限を禁止もしくは解除する。暖房要求がなければステップ２へ進む。

ステップ２では、車両の登坂時もしくは牽引時であるか否かを判定する。登坂時もしくは牽引時であれば、ステップ９へ進み、トルクの制限を禁止もしくは解除する。車両が登坂状態であることは、例えば、車両の傾斜を重力センサでもって検出したり、あるいは高精度地図データを用いたＧＰＳシステムによって登坂路走行中であると検出したりすることによって、判定することができる。また、他の車両を牽引している牽引状態であることは、例えば、牽引時にオンとなるように車両の牽引装置に設けた何らかのスイッチや、運転者が操作するように運転席に設けたスイッチ、などの入力から判定することができる。

車両の登坂時や牽引時には車両の駆動力確保が優先事項となるので、トルクの制限を禁止するのである。登坂時もしくは牽引時でなければ、ステップ３へ進む。

ステップ３では、車両が所定車速以上の高車速状態であるか否かを判定する。高車速状態であれば、ステップ９へ進み、トルクの制限を禁止もしくは解除する。すなわち、高車速状態では、例えば追い越しなどの際にトルクが不十分となる恐れがあるので、トルクの制限を禁止する。高車速状態でなければ、ステップ４へ進む。

ステップ４では、アクセルペダル開度が所定開度以上であるかどうかを判定する。所定開度以上であれば、ステップ９へ進み、トルクの制限を禁止もしくは解除する。なお、この場合の「所定開度」は、非ロックアップ状態においてトルクの制限が発生し得る加速に対応するアクセルペダル開度よりも大きい開度である。すなわち、運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んでいる状況は、運転者が十分な加速性能を要求していることを意味するので、内燃機関１の吹き上がりの抑制よりも駆動力確保を優先して行う。所定開度以上でなければ、ステップ５へ進む。

ステップ５では、トルク制限中のトルク制限値がアクセルペダル開度に対応した目標トルクを上回っているかどうかを判定する。トルク制限値が目標トルクよりも高ければ、ステップ９へ進み、トルクの制限を禁止もしくは解除する。例えば、車両の発進加速の途中で非ロックアップ状態にあるトルクコンバータ３の回転速度差が小さくなると、トルク制限値が徐々に高く設定されていき、目標トルクよりも高くなる。このときに、トルクの制限が終了する。ステップ５の判定がノーであれば、ステップ６へ進む。

ステップ６では、無段変速機２のレンジ位置がＤレンジ（ドライブレンジ）以外であるかどうかを判定する。Ｄレンジ以外のレンジ、例えば低速用レンジや後進レンジなど、の場合は、ステップ９へ進み、トルクの制限を禁止もしくは解除する。例えば低速用レンジでは、車両の加速性能が優先される。Ｄレンジであれば、ステップ７へ進む。

ステップ７では、無段変速機２の変速モードがノーマルモード以外であるかどうかを判定する。ノーマルモード以外の変速モード、例えばスポーツモードなどの場合は、車両の加速性能を優先するために、ステップ９へ進み、トルクの制限を禁止もしくは解除する。ノーマルモードであれば、ステップ８へ進む。

ステップ８では、トルクの制限を禁止すべきことを示す禁止フラグをリセット状態に維持する。ステップ９では、この禁止フラグをセットし、トルクの制限を禁止もしくは解除する。図２のフローチャートから明らかなように、この実施例では、ステップ１～ステップ７に示す複数の禁止条件がいわゆるＯＲ条件の関係となっており、いずれか１つでも成立する場合には、禁止フラグがオンとなる。

次に、図３のタイムチャートに基づいて、禁止条件の１つとしてアクセルペダル開度が所定開度以上となった例を説明する。これは上述したステップ４の禁止条件である。なお、図にはロックアップクラッチ３ａの状態は示していないが、図の期間中、ロックアップクラッチ３ａは非ロックアップ状態にある。

図の（ａ）はアクセルペダル開度、（ｂ）はトルク、（ｃ）は上述した禁止フラグのオン・オフ状態を示している。（ｂ）トルクの欄には、目標トルクＴ１と、実トルクＴ２と、トルク制限値Ｔlimと、の３つの値の特性が示されている。目標トルクＴ１は、アクセルペダル開度に対応したトルクの値であり、換言すれば運転者がアクセルペダルの踏込を介して要求したトルクである。実トルクＴ２は、トルクの制限を経て内燃機関１が実際に出力したトルクである。なお、厳密には実トルクＴ２はトルクを直接に測定した値ではなく、推定値である。トルク制限値Ｔlimは、非ロックアップ状態におけるトルクコンバータ３の回転速度差に基づき変速機コントローラ１２がエンジンコントローラ１１に指令するトルクの値である。このトルク制限値Ｔlimは、トルク制限が不要な初期状態等では、図示するように十分に高い値となっている。

時間ｔ１においてアクセルペダル開度が増加し、加速が開始した段階では、禁止フラグはリセット状態にあるが、トルク制限値Ｔlimが高く保たれていることで、実質的なトルク制限はなされない。ここで、ロックアップクラッチ３ａが非ロックアップ状態であるため、トルクコンバータ３の入出力軸間での回転速度差が増加する。そのため、変速機コントローラ１２がエンジンコントローラ１１に与えるトルク制限値Ｔlimの値が低くなり、これに沿うように内燃機関１のトルクが制限される。つまり、アクセルペダル開度に対応した目標トルクＴ１よりも実トルクＴ２が小さくなり、過度の内燃機関１の吹き上がりが抑制される。

図示例では、時間ｔ２においてアクセルペダル開度が所定開度よりも大きくなったことを検出すると、禁止フラグがオンにセットされる。そのため、トルク制限が解除される。このトルク制限の解除により、実トルクＴ２は目標トルクＴ１に沿ったものとなる。すなわち、運転者が意図する加速性能を得るように駆動力確保が優先的になされる。

図４～図９は、図３と同様に、前述したステップ１，２，３，６，７の禁止条件の各々に対応したタイムチャートの例を示している。なお、これらのタイムチャートでは、実トルクＴ２の変化は省略してある。実トルクＴ２は、トルク制限中はトルク制限値Ｔlimに沿って変化し、トルク制限解除後は目標トルクＴ１に沿ったものとなる。

図４のタイムチャートは、暖房要求の有無に対応したものであり、（ｄ）欄に示すように時間ｔ２において暖房要求が生じると、禁止フラグがオンとなり、トルク制限が解除される。これにより、内燃機関１が相対的に高いトルクで運転され、暖房のための熱量が冷却水に与えられる。

図５のタイムチャートは、登坂時のトルク制限の禁止を示したものであり、（ｅ）欄に示すように時間ｔ２において登坂状態であると判定したら、禁止フラグがオンとなり、トルク制限が解除される。これにより、高い駆動力が得られる。

図６のタイムチャートは、牽引時のトルク制限の禁止を示したものであり、（ｆ）欄に示すように時間ｔ２において牽引中であると判定したら、禁止フラグがオンとなり、トルク制限が解除される。これにより、高い駆動力が得られる。

図７のタイムチャートは、高車速時のトルク制限の禁止を示したものであり、（ｇ）欄に示すように時間ｔ２において車速が所定車速以上であると判定したら、禁止フラグがオンとなり、トルク制限が解除される。これにより、高車速時に高い駆動力が得られる。

図８のタイムチャートは、無段変速機２のレンジ位置に関連したトルク制限の禁止を示したものであり、（ｈ）欄に示すように時間ｔ２においてレンジ位置がＤレンジ以外（例えば低速用レンジ）となったことを判定したら、禁止フラグがオンとなり、トルク制限が解除される。これにより、低速用レンジ等において運転者の意図に沿った高い駆動力が得られる。

図９のタイムチャートは、無段変速機２の変速モードに関連したトルク制限の禁止を示したものであり、（ｉ）欄に示すように時間ｔ２において変速モードがノーマルモード以外（例えばスポーツモード）となったことを判定したら、禁止フラグがオンとなり、トルク制限が解除される。これにより、スポーツモード等において運転者の意図に沿った高い駆動力が得られる。

なお、図４～図９のタイムチャートでは、トルク制限の実行中に何らかの禁止条件が成立したことでトルク制限が解除される形となっているが、初期から禁止条件が成立している場合には、トルク制限が初期から禁止されることとなる。

図１０のタイムチャートは、図２のタイムチャートのステップ５に対応したトルク制限解除を示したものである。すなわち、時間ｔ１においてアクセルペダル開度が増加して加速が開始した後、前述したようにトルク制限値Ｔlimが与えられて内燃機関１のトルクが制限されるが、トルクコンバータ３の回転速度差が縮小するに伴いトルク制限値Ｔlimが徐々に高くなっていく。図示例では、時間ｔ２においてトルク制限値Ｔlimがアクセルペダル開度に対応した目標トルクＴ１を上回り、これに伴って禁止フラグがオンとなり、トルク制限が解除される。

Claims (10)

1. ロックアップ機構を有するトルクコンバータを介して自動変速機に接続された車両用内燃機関の制御方法であって、
   非ロックアップ状態での加速時に、トルクコンバータの入力回転速度と出力回転速度との速度差に基づいたトルク制限値によって内燃機関のトルクを制限し、
   所定条件成立時には上記のトルクの制限を禁止する、車両用内燃機関の制御方法。
2. 上記所定条件として、アクセル開度が所定開度以上であるときには上記のトルクの制限を禁止する、請求項１に記載の車両用内燃機関の制御方法。
3. 上記所定条件として、車両の登坂時には上記のトルクの制限を禁止する、請求項１または２に記載の車両用内燃機関の制御方法。
4. 上記所定条件として、車両が他の車両の牽引を行っているときには上記のトルクの制限を禁止する、請求項１～３のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。
5. 上記所定条件として、所定車速以上の高車速時には上記のトルクの制限を禁止する、請求項１～４のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。
6. 上記所定条件として、車両の暖房要求があるときには上記のトルクの制限を禁止する、請求項１～５のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。
7. 上記所定条件として、上記自動変速機のレンジ位置がＤレンジ以外であるときには上記のトルクの制限を禁止する、請求項１～６のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。
8. 上記所定条件として、上記自動変速機の変速モードがノーマルモード以外であるときには上記のトルクの制限を禁止する、請求項１～７のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。
9. 上記のトルクの制限の開始後、制限中の目標とするトルク制限値がアクセル開度に対応した目標トルクを上回ったときはトルクの制限を解除する、請求項１～８のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御方法。
10. ロックアップ機構を有するトルクコンバータを介して自動変速機に接続された車両用内燃機関の制御装置において、
    この制御装置は、非ロックアップ状態での加速時に、トルクコンバータの入力回転速度と出力回転速度との速度差に基づいたトルク制限値によって内燃機関のトルクを制限し、
    所定条件成立時には上記のトルクの制限を禁止する、車両用内燃機関の制御装置。

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