JP4466880B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の制御装置に係り、詳しくはトルクコンバータを備えた車両の内燃機関の出力制御に関するものである。

車両の自動変速装置に広く採用されているトルクコンバータは、構造上、その入力側と出力側との回転速度比が１となる付近を境界として容量係数が大きく変化する場合がある。これは、例えば図４に示すように、回転速度比が１となる付近より大きくなると容量係数が負の値をとることから伺える。トルクコンバータの容量係数は、伝達効率と相関しており、容量係数が大きくなるとエンジンからの伝達トルクも大きくなるが、容量係数が急激に変化すると、伝達トルクが急増して車両の加速ショックを引き起こすおそれがある。詳しくは、例えば、車両が惰性走行時から加速した場合のように、エンジン回転速度（入力側回転速度：Ｎｅ）がタービン回転速度（出力側回転速度：Ｎｔ）より小さい状態から、エンジンの回転速度Ｎｅを上昇させてタービン回転速度Ｎｔより大きくすると、エンジン回転速度とタービン回転速度との比（トルクコンバータの入力側回転速度Ｎｅと出力側回転速度Ｎｔとの回転速度比：Ｎｔ／Ｎｅ）が１となる付近を境界として容量係数が急激に変化し、これによりエンジンからの伝達トルクが急増して車両の加速ショックを引き起こすおそれがある。

そこで、Ｎｔ／Ｎｅ＝１となる付近では、エンジンの吸気量を低減させるとともに、エンジン回転速度の変化量（エンジン回転速度と一次遅れ処理をしたエンジン回転速度との偏差）に応じて点火時期をリタードさせることでエンジンの出力を低下させ、Ｎｔ／Ｎｅ＝１となる付近で発生し得る加速ショックを抑制することが行われている。あるいは、特許文献１には、回転速度比に基づいて点火時期を制御することで、エンジン回転速度の上昇を抑え、トルクショックを抑制する技術が開示されている。
特許第３２９２０２０号公報

ところで、加速後に変速機をダウンシフトさせた場合において、ダウンシフト中ではＮtがＮeとともに上昇するので、回転速度比Ｎｔ／Ｎｅがほぼ一定となる場合がある。この状態でダウンシフトが完了すると、Ｎtは上昇しなくなるがＮeが上昇し続けるため、回転速度比Ｎｔ／Ｎｅが急変してしまう。そして、回転速度比Ｎｔ／Ｎｅの急変に伴いトルコン容量係数の変化が大きくなり、トルクコンバータの伝達トルクが急変するおそれがある。したがって、上記の従来技術のようにエンジン回転速度と一次遅れ処理をしたエンジン回転速度との偏差に応じて点火時期をリタードしても、変速に伴う回転速度比の急変に対しては、十分にエンジンの出力を低下させることができず、加速ショックを十分に抑制することが困難である。

また、特許文献１に記載されているように回転速度比に基づいて点火時期を制御したり、上記の従来技術のように回転速度比が１となる付近でエンジンの吸気量を制御したりすることでエンジンの出力を抑制しても、回転速度比の変化の大小により伝達トルクが異なるため、精度のよいエンジンの出力制御が困難であり、その結果加速ショックを確実に抑制することが困難である。

本願発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、適正なタイミングで内燃機関の出力を制御して、トルクコンバータの容量係数の急激な変化による加速ショックを確実に低減可能な車両の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、内燃機関と変速機との間にトルクコンバータが介装された車両の制御装置であって、内燃機関の出力を変化させる出力変化手段と、トルクコンバータの入力側の回転速度と出力側の回転速度との比を検出する速度比検出手段と、速度比検出手段により検出された回転速度比の変化量に基づいて内燃機関の目標出力変化指標を演算するとともに、トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づいて内燃機関の第２の目標出力変化指標を演算し、該第２の目標出力変化指標と目標出力変化指標とのうち、大きい方の目標出力変化指標に応じて出力変化手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、内燃機関と変速機との間にトルクコンバータを備える車両の制御装置であって、内燃機関の出力を変化させる出力変化手段と、トルクコンバータの入力側の回転速度と出力側の回転速度との比を検出する速度比検出手段と、速度比検出手段により検出された回転速度比の変化率に基づいて内燃機関の目標出力変化指標を演算するとともに、トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づいて内燃機関の第２の目標出力変化指標を演算し、該第２の目標出力変化指標と目標出力変化指標とのうち、大きい方の目標出力変化指標に応じて出力変化手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２において、制御手段は、内燃機関の点火時期のリタード量を調整することで内燃機関の出力を低下させるよう出力変化手段を制御することを特徴とする。

本発明の請求項１の車両の制御装置によれば、トルクコンバータの入力側の回転速度と出力側の回転速度との比の変化量に基づいて内燃機関の出力を変化させる場合では、例えば変速機によるダウンシフト完了時に回転速度比が急増した場合に、この回転速度比の変化に応じて内燃機関の出力を変化させることで、加速ショックを確実に低減することができる。
また、トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づいて内燃機関の出力を変化させる場合では、例えば回転速度比が１となる付近でトルクコンバータの入力側の回転速度が急激に増加したときに、この回転速度の変化に応じて内燃機関の出力を変化させることで、加速ショックを低減することができる。そして、トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づく第２の目標出力変化指標と回転速度比の変化量に基づく目標出力変化指標とのうち、大きい方の目標出力変化指標で内燃機関の出力を変化させるので、加速ショックを十分に抑制することができる。

また、本発明の請求項２の車両の制御装置によれば、トルクコンバータの入力側の回転速度と出力側の回転速度との比の変化率に基づいて内燃機関の出力を変化させる場合では、請求項１の車両の制御装置と同様に、例えばダウンシフト完了時に回転速度比が急増した場合に、この回転速度比の変化に応じて内燃機関の出力を変化させることで、加速ショックを確実に低減することができる。
また、トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づいて内燃機関の出力を変化させる場合では、例えば回転速度比が１となる付近でトルクコンバータの入力側の回転速度が急激に増加したときに、この回転速度の変化に応じて内燃機関の出力を変化させることで、加速ショックを低減することができる。そして、トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づく第２の目標出力変化指標と回転速度比の変化率に基づく目標出力変化指標とのうち、大きい方の目標出力変化指標で内燃機関の出力を変化させるので、加速ショックを十分に抑制することができる。

また、本発明の請求項３の車両の制御装置によれば、制御手段は、点火時期のリタード量を調整することで内燃機関の出力が低下するよう出力変化手段を制御するので、回転速度比が急激に変化したときに、容易に内燃機関の出力を低下させて加速ショックを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明の車両の制御装置の概略構成図である。
走行駆動源として車両に搭載されたエンジン（内燃機関）１の駆動軸２には、トルクコンバータ３を介して自動変速機（Ａ／Ｔ）４が接続されている。自動変速機４には、図示しないデファレンシャルギヤユニット及び車軸を介して一対の車輪が接続されている。

エンジン１としては、火花点火式４気筒ガソリンエンジンが採用され、エンジン１のシリンダヘッドには、点火コイル５を介して各気筒毎に点火プラグ６が配設されている。
トルクコンバータ３は、ポンプ８とタービン９とから構成されている。ポンプ８はエンジン１の駆動軸２に、タービン９は自動変速機４の入力軸１０に固定されている。また、トルクコンバータ３には、ポンプ８とタービン９との断接を行うロックアップクラッチ１１が備えられており、エンジン１の駆動軸２と自動変速機４の入力軸１０とを直結または非直結に切り換え可能となっている。

エンジン１には、クランク角を検出するクランク角センサ２０が設けられており、当該クランク角センサ２０によって検出されたクランク角の推移によりエンジン回転速度Ｎeが検出される。また、トルクコンバータ３には、タービン９のタービン回転速度Ｎtを検出するタービン回転センサ２１が設けられている。
電子コントロールユニット（ＥＣＵ）３０は、エンジン１等の制御を行うよう構成され、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。

ＥＣＵ３０の入力側には、上述のクランク角センサ２０、タービン回転センサ２１の他に、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ３１、車両のアクセル非操作時にＯＮ信号を出力するアイドルスイッチ３２等の各種センサ類が接続されている。
一方、ＥＣＵ３０の出力側には、上述の点火コイル５や図示しない燃料噴射弁、スロットル弁等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ４０において演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、吸入空気量、点火時期等がそれぞれ出力され、燃料噴射弁から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射されるとともに、点火プラグ６により適正なタイミングで火花点火が実施される。特に、本発明に係るＥＣＵ３０は、点火時期がリタードするように点火コイル５及び点火プラグ６を制御可能に構成されている。

図２は、本発明に係る点火時期制御の制御手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の作動中に繰り返し実行される。
図１に示すように、まず、ステップＳ１０では、本発明に係る点火時期制御の実施条件が成立しているか否かを判別する。詳しくは、アイドルスイッチ３２がＯＮ、または水温センサ３１により検出された水温が所定温度Ｔ1以下である場合には実施条件が成立していないと判定し、ステップＳ１０を繰り返す。アイドルスイッチ３２がＯＦＦ、かつ水温が所定温度Ｔ1より高い場合には実施条件が成立していると判定し、ステップＳ１２に進む。なお、所定温度Ｔ1は、点火時期制御によりエンジン１の作動が不安定にならない温度の下限値に設定すればよい。

ステップＳ１２では、クランク角センサ２０からエンジン回転速度Ｎe、及びタービン回転センサ２１からタービン回転速度Ｎtを入力する。そして、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、トルクコンバータ３の入力側と出力側との回転速度比ＶRを演算する（速度比検出手段）。回転速度比ＶRは、エンジン回転速度Ｎeとタービン回転速度Ｎtとの比でもあって、下式（１）により求められる。
ＶR＝Ｎt/Ｎe・・・（１）
そして、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、回転速度比の変化量ΔＶRを演算する。回転速度比の変化量ΔＶRは、ステップＳ１４で演算された回転速度比ＶR(n)とその前回に演算された回転速度比ＶR(n-1)との偏差であり、下式（２）により求められる。
ΔＶR＝ＶR(n-1)−ΔＶR(n)・・・（２）
なお、本実施形態では、本ステップで回転速度比の変化量ΔＶRを演算するが、その代わりに回転速度比の変化率ＶRRを演算してもよい。回転速度比の変化率ＶRRは、回転速度比ＶR(n)とその前回に演算された回転速度比ＶR(n-1)との比であり、下式（３）により求められる。
ＶRR＝ＶR(n-1)/ＶR(n)・・・（３）
そして、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、ステップＳ１６で演算された回転速度比の変化量ΔＶR（または回転速度比の変化率ＶRR）が所定値ＶR1より大きいか否かを判別する。所定値ＶR1より大きい場合は、ステップＳ２０に進む。なお、所定値ＶR1は、トルクコンバータ３の容量係数が大きく変化するか否かを判別する回転速度比の変化量ΔＶR（または回転速度比の変化率ＶRR）の閾値であり、あらかじめ試験等により確認して設定すればよい。

ステップＳ２０では、第１のリタード量θ1（目標出力変化指標）を演算する。第１のリタード量θ1は、ステップＳ１６で演算された回転速度比の変化量ΔＶR（または回転速度比の変化率ＶRR）にΔＶR（ＶRR）→リタード量変換ゲインＧ1を積算したものであって、下式（４）により求められる。なお、ΔＶR（ＶRR）→リタード量変換ゲインＧ1は、あらかじめ試験等により確認して、適宜設定すればよい。
θ1＝ΔＶR（またはＶRR）×Ｇ1・・・（４）
そして、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、第２のリタード量θ2（第２の目標出力変化指標）を演算する。第２のリタード量θ2は、ステップＳ１２において入力したエンジン回転速度Ｎe(n)と一次遅れ処理をしたエンジン回転速度Ｎeave(n-1)との偏差ΔＮeにΔＮe→リタード量変換ゲインＧ2を積算したものであって、下式（５）により求められる。なお、Ｋは一次遅れ処理の重み付け係数であるとともに、ΔＮe→リタード量変換ゲインＧ2は、あらかじめ試験等により確認して、適宜設定すればよい。
θ2＝ΔＮe×Ｇ2
＝（Ｋ×（Ｎe(n)−Ｎeave(n-1)））×Ｇ2・・・（５）
なお、一次遅れ処理は、下式（６）により実施される。
Ｎeave(n)＝Ｋ×Ｎeave(n-1)+（１−Ｋ）×Ｎe(n)・・・（６）
そして、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、リタード量θを設定する。詳しくは、ステップＳ２０で演算された第１のリタード量θ1、あるいは後述するステップＳ２６で設定された第１のリタード量θ1と、ステップＳ２２で演算された第２のリタード量θ2とを比較して、大きい方の値をリタード量θに設定する（制御手段）。そして、本ルーチンをリターンする。
一方、ステップＳ１８において、回転速度比の変化量ΔＶRが所定値ＶR1以下であると判定された場合は、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、第１のリタード量θ1を０に設定する。そして、ステップＳ２２に進む。
そして、ＥＣＵ３０は、上記のルーチンにて求められたリタード量θで点火時期がリタードするように点火コイル５への出力を制御することで、エンジンの出力を低下させる（出力変化手段）。

以上の構成により、本実施形態では、エンジン回転速度Ｎeとタービン回転速度Ｎtとの回転速度比ＶRの変化量ΔＶRまたは変化率ＶRRに基づいて第１のリタード量θ1を演算するとともに、エンジン回転速度Ｎe(n)と一次遅れ処理したエンジン回転速度Ｎeave(n-1)との偏差ΔＮeに基づいて第２のリタード量θ2を演算する。そして、第１のリタード量θ1と第２のリタード量θ2とのうち大きい方をリタード量θに設定し、エンジン１の出力を低下させる。

図３は、加速時にダウンシフトされた場合でのエンジン回転速度Ｎe、タービン回転速度Ｎt及び回転速度比ＶRの推移を示すタイムチャートである。
例えば図３に示すように、惰性走行状態から加速時にダウンシフトされたときには、タービン回転速度Ｎtが上昇することでエンジン回転速度Ｎeの上昇に拘らず回転速度比ＶR自体は大きく変化しない場合がある。このような場合において、その後ダウンシフトが完了した時にタービン回転速度Ｎtが上昇しなくなると、図中に示すように回転速度比ＶRが急に小さくなるおそれがある。

本実施形態では、図３に示すように回転速度比ＶRが急に小さくなるような場合には、例え回転速度比ＶRが１となる付近でなくとも、第１のリタード量θ1でリタードしてエンジン１の出力を低下させるので、伝達トルクの急変が迅速に抑えられ、ダウンシフト完了時での加速ショックを確実に低減することができる。また、第２のリタード量θ2でリタードすることで、回転速度比ＶRが１となる付近でエンジン回転速度Ｎeが急変した場合に、エンジン１の出力が低下して伝達トルクの急変が迅速に抑えられる。そして、第１のリタード量θ1と第２のリタード量θ2とのうち大きい方をリタード量θに設定するので、加速ショックを十分に低減することができる。

本実施形態では、容量係数の変化に伴う加速ショックを低減するために、エンジン１の
リタード量を増加させるが、これに限定されるものではなく、例えば燃料供給量を抑制したり、吸気量を低下させたりして、エンジン１の出力を低下させてもよい。
本実施形態では、本発明を自動変速機（ＡＴ）車に適用したが、これに限定されるものではなく、例えばＣＶＴ車にも適用することができる。この場合、タービン回転速度Ｎtの代りにプライマリ回転速度を用いることで、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の車両の制御装置を示す概略構成図である。 点火時期制御の制御手順を示すフローチャートである。 加速時にダウンシフトされた場合でのエンジン回転速度、タービン回転速度及び回転速度比の推移を示すタイムチャートである。 トルクコンバータの回転速度比と容量係数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ エンジン
３ トルクコンバータ
４ 自動変速機
５ 点火コイル
６ 点火プラグ
２０ クランク角センサ
２１ タービン回転センサ
３０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関と変速機との間にトルクコンバータを備える車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の出力を変化させる出力変化手段と、
   前記トルクコンバータの入力側の回転速度と出力側の回転速度との比を検出する速度比検出手段と、
   前記速度比検出手段により検出された回転速度比の変化量に基づいて前記内燃機関の目標出力変化指標を演算するとともに、前記トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づいて前記内燃機関の第２の目標出力変化指標を演算し、該第２の目標出力変化指標と前記目標出力変化指標とのうち、大きい方の目標出力変化指標に応じて前記出力変化手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
2. 内燃機関と変速機との間にトルクコンバータを備える車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の出力を変化させる出力変化手段と、
   前記トルクコンバータの入力側の回転速度と出力側の回転速度との比を検出する速度比検出手段と、
   前記速度比検出手段により検出された回転速度比の変化率に基づいて前記内燃機関の目標出力変化指標を演算するとともに、前記トルクコンバータの入力側の回転速度の変化量に基づいて前記内燃機関の第２の目標出力変化指標を演算し、該第２の目標出力変化指標と前記目標出力変化指標とのうち、大きい方の目標出力変化指標に応じて前記出力変化手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記内燃機関の点火時期のリタード量を調整することで前記内燃機関の出力を低下させるよう前記出力変化手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。

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