JP7701832B2 - パワートレインの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワートレインの制御装置に関する。

特許文献１のパワートレインの制御装置は、自動変速機の作動油の温度に基づいてエンジンの出力を調整するエンジン出力調整手段を備える。

特開２００７－３３２７７５号公報

ところで、自動変速機の作動油の温度が低く自動変速機のフリクションが大きいときに、内燃機関の出力トルクが増大補正されると、自動変速機のフリクション分が相殺され、車両発進時における車速上昇（換言すれば、機関回転速度の上昇）は速くなる。
しかし、自動変速機の作動油の温度は低く、自動変速機における変速応答が遅いため、変速ショック（詳細には、機関回転の吹け上がり、落ち込み）が発生するおそれがあった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動変速機の作動油の温度が低いときの発進のもたつきを抑止しつつ変速ショックを抑制できる、パワートレインの制御装置を提供することにある。

本発明に係るパワートレインの制御装置は、その１つの態様において、自動変速機の作動油の温度に関する情報を取得する油温情報取得部と、内燃機関の出力トルクを、前記作動油の温度が低いほど増加させる第１の出力トルク制御部と、前記自動変速機が変速するときに、前記内燃機関の出力トルクを、前記第１の出力トルク制御部で制御される出力トルクから、前記作動油の温度が低いほどより大きく低下させる第２の出力トルク制御部と、を有する。

本発明によれば、自動変速機の作動油の温度が低いときの発進のもたつきを抑止しつつ変速ショックを抑制できる。

車両用のパワートレインの一態様を示すシステム図である。 ＡＴ用出力トルク制御機能の一態様を示すフローチャートである。 油温と出力トルク補正値との相関を示す線図である。 油温と遅角補正値との相関を示す線図である。 ＡＴ用出力トルク制御機能を実施したときの点火時期、車速、機関回転速度などの変化を示すタイムチャートである。

以下、本発明に係るパワートレインの制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、車両用のパワートレインの一態様を示すシステム図である。
パワートレイン３０は、内燃機関１と油圧式の自動変速機３とを有する。
内燃機関１の出力軸には、流体式トルクコンバータ２を介して、有段変速部を有する油圧式の自動変速機３が接続されている。
なお、自動変速機３は、たとえばプーリ及びベルトを備えた無段変速機とすることができる。

エンジン制御用コントローラ４（エンジン用制御装置）は、マイクロコンピュータを備え、内燃機関１の運転を制御するための制御信号を制御する。
詳細には、エンジン制御用コントローラ４は、内燃機関１の吸入空気量、燃料噴射量、点火時期などを制御する機能をソフトウェアとして有している。

自動変速機制御用コントローラ７（自動変速機用制御装置）は、マイクロコンピュータを備え、自動変速機３の動作を制御するための制御信号を制御する。
詳細には、自動変速機制御用コントローラ７は、自動変速機３における変速やロックアップなどを制御する機能をソフトウェアとして有している。

エンジン制御用コントローラ４は、内燃機関１の運転状態を検出する各種センサの出力信号を取得し、取得した信号に基づき内燃機関１の運転状態を検知、認識する。
内燃機関１は、内燃機関１の運転状態を検出するセンサとして、内燃機関１の吸入空気流量ＱＡに応じた信号を出力するエアフローセンサ１１、内燃機関１の回転速度ＮＥに応じた信号を出力する機関回転センサ１２、電子制御スロットル弁１３の開度ＴＶＯに応じた信号を出力するスロットルセンサ１４、内燃機関１の冷却水の温度である水温ＴＷに応じた信号を出力する水温センサ１５などを備える。

自動変速機制御用コントローラ７は、自動変速機３の動作状態を検出する各種センサの出力信号を取得し、取得した信号に基づき自動変速機３の動作状態を検知、認識する。
自動変速機３は、自動変速機３の動作状態を検出するセンサとして、自動変速機３の出力軸の回転に応じた信号（換言すれば、車速ＶＳＰに応じた信号）を出力する車速センサ１６、流体式トルクコンバータ２のタービン回転速度ＮＴに応じた信号を出力するタービンセンサ１７、自動変速機３の作動油の温度である油温ＴＡＴに応じた信号を出力する油温センサ１８、自動変速機３のシフト位置（Ｄレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｐレンジ）に応じた信号を出力するシフト位置センサ１９などを備える。

更に、エンジン制御用コントローラ４及び自動変速機制御用コントローラ７は、車載ネットワークのバスなどの通信線２１に接続され、エンジン制御用コントローラ４と自動変速機制御用コントローラ７は、通信線２１を介して相互に通信する。
エンジン制御用コントローラ４は、自動変速機制御用コントローラ７に向けて、たとえば、機関負荷やスロットル開度などの内燃機関１の運転状態に関する情報を送信し、また、トルクダウン許可信号やロックアップ禁止信号などの指令信号を送信する。
一方、自動変速機制御用コントローラ７は、エンジン制御用コントローラ４に向けて、たとえば、トルクダウン信号、ロックアップ状態であることを示す信号、油温ＴＡＴの情報などを送信する。

ここで、エンジン制御用コントローラ４は、油温ＴＡＴの情報（換言すれば、自動変速機３の作動油の温度に関する情報）を取得する油温情報取得部を有し、取得した油温ＴＡＴの情報に基づき、内燃機関１の出力トルクを制御する機能を有する。
なお、以下では、油温ＴＡＴの情報に基づく出力トルクの制御機能を、ＡＴ用出力トルク制御機能と称する。
エンジン制御用コントローラ４は、ＡＴ用出力トルク制御機能として、内燃機関１の出力トルクを、油温ＴＡＴが低いほど増加させる第１機能（換言すれば、第１の出力トルク制御部）と、自動変速機３が変速するときに、内燃機関１の出力トルクを、第１機能で制御される出力トルクから、油温ＴＡＴが低いほど低下させる第２機能（換言すれば、第２の出力トルク制御部）と、を有する。

図２は、エンジン制御用コントローラ４が備えるＡＴ用出力トルク制御機能の一態様を示すフローチャートである。
エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０１で、内燃機関１の目標出力トルクを、アクセルペダルの操作量（換言すれば、アクセル開度）などの情報に基づき求める。
なお、エンジン制御用コントローラ４は、目標出力トルクに基づき電子制御スロットル弁１３の開度を制御する。つまり、エンジン制御用コントローラ４は、内燃機関１の吸入空気量を調整することで、内燃機関１の出力トルクを目標出力トルクに制御する。

また、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０２で、内燃機関１が備える点火装置における点火時期を、内燃機関１の運転状態、たとえば、機関負荷、機関回転速度、冷却水温度などの情報に基づき求める。
なお、点火装置は、点火プラグ、点火コイル、パワートランジスタなどを備える。
また、点火時期は、上死点からの進角角度で表される。

次いで、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０３で、自動変速機３のシフト位置が走行レンジ（詳細には、ＤレンジまたはＲレンジ）であるか否かを判断する。
ここで、自動変速機３のシフト位置が走行レンジ以外（詳細には、ＮレンジまたはＰレンジ）である場合、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１１２に進んで、ステップＳ１０１で求めた目標出力トルク、及び、ステップＳ１０２で求めた点火時期を、そのまま最終的な制御目標値に定める。
つまり、エンジン制御用コントローラ４は、自動変速機３のシフト位置が走行レンジ以外であるとき、ＡＴ用出力トルク制御機能を実行しない。

一方、エンジン制御用コントローラ４は、自動変速機３のシフト位置が走行レンジであれば、ステップＳ１０４に進み、油温ＴＡＴの情報を自動変速機制御用コントローラ７から取得できているか否かを判断する。
そして、エンジン制御用コントローラ４は、油温ＴＡＴの情報を取得できていれば、ステップＳ１０５を迂回してステップＳ１０６に進む。

また、エンジン制御用コントローラ４は、油温ＴＡＴの情報を取得できていない場合、ステップＳ１０５に進んで、油温ＴＡＴの推定処理を実施した後、ステップＳ１０６に進む。
つまり、エンジン制御用コントローラ４がＡＴ用出力トルク制御機能において用いる油温ＴＡＴの情報は、センサによる検出値と、内燃機関１の冷却水温度などに基づく推定値とのいずれであってもよい。

エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０５で、始動時における内燃機関１の冷却水温度、及び、変速機の駆動時間に基づき、油温ＴＡＴを推定することができる。
また、変速機の駆動を開始した後のタービンの累積回転数を、作動油の攪拌エネルギ、つまり温度上昇量に相関すると考えて、初期値に、タービン回転速度ＮＴの積分値に補正係数を乗じた値を加算して、油温ＴＡＴを推定することもできる。

エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０６で、油温ＴＡＴと閾値とを比較して、油温ＴＡＴが閾値よりも低い自動変速機３の冷機状態であるか否かを判断する。
上記の閾値は、自動変速機３のフリクションが、内燃機関１の出力トルクの増大補正が必要となるほどに大きいか否かを判定するための基準温度である。
つまり、エンジン制御用コントローラ４は、油温ＴＡＴが閾値よりも低いときに、自動変速機３の冷機状態であって、自動変速機３のフリクションが内燃機関１の出力トルクの増大補正が必要となるほどに大きいと判断する。

エンジン制御用コントローラ４は、油温ＴＡＴが閾値よりも高く自動変速機３の暖機が完了していると判断できる場合、換言すれば、自動変速機３のフリクションが十分に低くなっている場合、ステップＳ１１３に進み、ＡＴ用出力トルク制御機能を実行しない。
つまり、ＡＴ用出力トルク制御機能は、自動変速機３の冷機状態（換言すれば、暖機完了前）のための制御機能である。
一方、エンジン制御用コントローラ４は、自動変速機３の冷機状態であれば、ステップＳ１０７以降に進んで、ＡＴ用出力トルク制御機能を実行する。

エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０７で、内燃機関１の出力トルクを、油温ＴＡＴが低いほど増加させるための出力トルク補正値を設定する。
図３は、油温ＴＡＴと出力トルク補正値との相関の一態様を示す。
エンジン制御用コントローラ４は、出力トルク補正値を、油温ＴＡＴが閾値よりも高いときは零、つまり、内燃機関１の出力トルクを増大補正しない値に設定する。
また、エンジン制御用コントローラ４は、出力トルク補正値を、油温ＴＡＴが閾値よりも低くなるほど大きな値に設定し、油温ＴＡＴが低いほど内燃機関１の出力トルクが増加させる。

次いで、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０１で求めた目標出力トルクを、ステップＳ１０７で求めた出力トルク補正値に基づき増加補正する処理、または、ステップＳ１０２で求めた点火時期を、ステップＳ１０７で求めた出力トルク補正値に基づき進角補正する処理を実施する。
換言すれば、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０１で求めた目標出力トルクを、油温ＴＡＴが低いときほど増加させる処理、または、ステップＳ１０７で求めた点火時期を、油温ＴＡＴが低いときほど進角させる増加させる処理を実施する。

つまり、エンジン制御用コントローラ４は、出力トルク補正値に基づく、目標出力トルクの増加補正または点火時期の進角補正をステップＳ１０７，ステップＳ１０８で実施することで、内燃機関１の出力トルクを、油温ＴＡＴが低いほど増加させる第１機能を実現する。
ここで、目標出力トルクの増加補正は、スロットル開度の増加補正、または、内燃機関１の吸入空気量の増量補正でもある。

自動変速機３の冷機状態では、自動変速機３のフリクションが大きくなって自動変速機３の軸出力が目減りし、車両の発進がもたつくおそれがある。
そこで、エンジン制御用コントローラ４は、自動変速機３のフリクション分を補うように、内燃機関１の出力トルクを増加させることで、自動変速機３の冷機状態であっても、車両の発進がもたつくことを抑止する。

次いで、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０９－ステップＳ１１１で、自動変速機３が変速するときに、内燃機関１の出力トルクを、第１機能（ステップＳ１０７，ステップＳ１０８）で制御される出力トルクから、油温ＴＡＴが低いほど低下させる第２機能を実行する。
エンジン制御用コントローラ４は、自動変速機３が変速するとき、詳細には、アップシフト時であるか否かを判断する。

ここで、自動変速機３の変速時でない場合、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１１０及びステップＳ１１１を迂回してステップＳ１１２に進み、ステップＳ１０８での補正処理後の目標出力トルク、点火時期を最終的な制御目標値に設定する。
つまり、エンジン制御用コントローラ４は、変速時でない場合、第２機能を実行しない。

一方、エンジン制御用コントローラ４は、自動変速機３の変速時である場合、ステップＳ１１０に進み、点火時期を遅角補正するための遅角補正値を油温ＴＡＴに基づき設定する。
図４は、油温ＴＡＴと遅角補正値との相関の一態様を示す。
エンジン制御用コントローラ４は、油温ＴＡＴが低いほど遅角補正値を大きな値に設定する。
点火時期が遅角すると、内燃機関１の出力トルクは低下するから、遅角補正値は、油温ＴＡＴが低いほど内燃機関１の出力トルクを低下させる補正項となる。

次いで、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１１１に進み、ステップＳ１１０で設定した遅角補正値だけ点火時期を遅角させる補正処理を行った後、ステップＳ１１２に進み、目標出力トルク及び点火時期の制御目標を確定させる。
つまり、エンジン制御用コントローラ４は、油温ＴＡＴに応じて点火時期の遅角補正によって、自動変速機３が変速するときに、内燃機関１の出力トルクを、第１機能で制御される出力トルクから、油温ＴＡＴが低いほど低下させる第２機能を実現する。

ここで、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０８で点火時期の進角補正を実施した場合、この進角補正後の点火時期を、ステップＳ１１１で遅角させることになる。
また、エンジン制御用コントローラ４は、ステップＳ１０８で点火時期の進角補正を実施しなかった場合、ステップＳ１０２で設定した点火時期を、ステップＳ１１１で遅角させることになる。
但し、いずれの場合も、エンジン制御用コントローラ４は、第１機能で増加させた内燃機関１の出力トルクを、ステップＳ１１０、ステップＳ１１１での点火時期の遅角補正（第２機能）で低下させることになる。

第１機能（ステップＳ１０７，ステップＳ１０８）による出力トルクの増加によって、冷機状態での自動変速機のフリクション分が相殺され、車両発進時における車速上昇（機関回転速度の上昇）は速くなる。
しかし、自動変速機３の油温ＴＡＴが低く、自動変速機３における変速応答が遅いため、変速ショック（機関回転の吹け上がり、落ち込み）が発生するおそれがあり、油温ＴＡＴが低いほど変速応答が遅くなってより大きな変速ショックが生じる可能性がある。

そこで、エンジン制御用コントローラ４は、変速クラッチの解放によって機関回転の吹け上がりが発生する変速時に、内燃機関１の出力トルクを油温ＴＡＴが低いほど低下させることで、機関回転の吹け上がりを抑止し、引いては、変速クラッチの締結動作に伴う機関回転の落ち込みを抑止する。
換言すれば、油温ＴＡＴが低いほど機関回転の吹け上がりが大きくなると予測できるので、エンジン制御用コントローラ４は、機関回転の吹け上がりの検知に基づき内燃機関１の出力トルクをフィードバック的に低下させるのではなく、油温ＴＡＴによる出力トルクの低下をフィードフォワード的に作用させる。

ここで、変速時に出力トルクを低下させる処理は、高い応答性がないと、機関回転の吹け上がりを十分に抑止することができない。
このため、エンジン制御用コントローラ４は、吸入空気量の減量ではなく点火時期の遅角補正を行って、内燃機関１の出力トルクを変速動作に合わせて低下させる。

以上のように、エンジン制御用コントローラ４は、内燃機関１の出力トルクを、油温ＴＡＴが低いほど増加させる第１機能（第１の出力トルク制御部）と、自動変速機３が変速するときに、内燃機関１の出力トルクを、第１機能で制御される出力トルクから、油温ＴＡＴが低いほど低下させる第２機能（第２の出力トルク制御部）とを有する。
そして、エンジン制御用コントローラ４は、これらの機能によって、自動変速機３の油温ＴＡＴが低いとき（換言すれば、自動変速機３の冷機時）に、発進もたつきが発生することを抑止しつつ、変速ショックを抑制できる。

図５は、第１機能及び第２機能が実行されるときの、内燃機関１の出力トルクの補正処理の様子と、車速及び機関回転速度の変化の様子を示すタイムチャートである。
図５において、一点鎖線は、第１機能を実施して第２機能を実施しない場合を示し、実線は、第１機能及び第２機能を実施した場合を示す。
なお、図５においては、エンジン制御用コントローラ４は、変速ショック対策として、フィードフォワード制御である第２機能と、内燃機関１の出力トルク（吸入空気量または点火時期）を変速時の目標機関回転速度と実際の機関回転速度との偏差に基づきフィードバック制御する機能とを実行する。

変速期間（アップシフト期間）である時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間において、油温ＴＡＴが低いほど点火時期をより大きく遅角させる第２機能が実施され、内燃機関１の出力トルクが一時的に低下される。
これにより、変速時における機関回転速度の吹け上がりが抑制されるため、変速ショックが抑えられ、また、変速応答が改善される。

ここで、油温ＴＡＴが低いほど点火時期をより大きく遅角させる第２機能が実施される間においても、機関回転速度のフィードバック制御が実施され、実際の機関回転速度が目標機関回転速度よりも高ければ、第２機能と協調して機関回転速度の吹け上がりが抑制する。
また、第２機能により機関回転の上昇が過剰に抑えられる場合は、機関回転速度のフィードバック制御が回転上昇を促すように出力トルクを増加させる。
そして、変速（換言すれば、変速クラッチの締結）が完了した時刻ｔ２以降では、第２機能は停止し、機関回転速度のフィードバック制御によって機関回転速度の立ち上がり応答を速める。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

１…内燃機関、３…自動変速機、４…エンジン制御用コントローラ（制御装置）、７…自動変速機制御用コントローラ、１８…油温センサ

Claims (4)

1. 内燃機関に油圧式の自動変速機を接続したパワートレインを制御するためのパワートレインの制御装置であって、
   前記自動変速機の作動油の温度に関する情報を取得する油温情報取得部と、
   前記内燃機関の出力トルクを、前記作動油の温度が低いほど増加させる第１の出力トルク制御部と、
   前記自動変速機が変速するときに、前記内燃機関の出力トルクを、前記第１の出力トルク制御部で制御される出力トルクから、前記作動油の温度が低いほどより大きく低下させる第２の出力トルク制御部と、
   を有する、パワートレインの制御装置。
2. 請求項１記載のパワートレインの制御装置であって、
   前記第２の出力トルク制御部は、前記内燃機関の点火時期の遅角によって、前記内燃機関の出力トルクを低下させる、
   パワートレインの制御装置。
3. 請求項２記載のパワートレインの制御装置であって、
   前記第１の出力トルク制御部は、前記内燃機関の点火時期の進角、または、前記内燃機関の吸入空気量の増量によって、前記内燃機関の出力トルクを増加させる、
   パワートレインの制御装置。
4. 請求項１記載のパワートレインの制御装置であって、
   前記第２の出力トルク制御部は、前記自動変速機がアップシフトするときに、前記内燃機関の回転速度の吹け上がりを抑制するように、前記内燃機関の出力トルクを、前記第１の出力トルク制御部で制御される出力トルクから、前記作動油の温度が低いほどより大きく低下させる、
   パワートレインの制御装置。