JP4208545B2 - 自動車の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の制御方法、特に自動変速機のシフト位置が少なくともニュートラル位置のとき、エンジンの自動停止を許可するとともに、自動変速機のシフト位置が走行位置であることを含む所定の再始動条件を満足した時、エンジンを再始動させる自動車の制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平8−14076号公報
【特許文献2】
特開平8−74613号公報
【特許文献3】
特開平11−222054号公報
従来、走行状態から車両が停止した際に、エンジンを自動停止させ、停車中の無駄な燃料消費や排出ガスの発生を抑える自動アイドルストップ制御と呼ばれる制御方法を実施する自動車が提案されている。
このような自動車において、エンジンの自動停止を許可する条件としては、シフト位置がNやPなどのニュートラル位置であること、ブレーキがONであることなどがあり、エンジンの再始動条件(自動停止解除条件)としては、ニュートラル位置からD,Rなどの走行位置へ切り換えられたこと、ブレーキがOFFであること、アクセルペダルが踏み込まれたことなどがある。
【0003】
トルクコンバータ付きの自動変速機を搭載した自動車の場合、トルクコンバータがエンジンと自動変速機との間の相対回転を許容するので、ニュートラル位置だけでなく、走行位置でもエンジンの自動停止を行うことが可能となる。このような自動車の場合、ニュートラル位置から走行位置へのシフトがエンジン再始動条件にはならず、ブレーキOFFなどの別の再始動条件を満足して初めてエンジンが再始動する。
ところが、エンジンの再始動条件の満足とニュートラル位置から走行位置へのシフト操作とがほぼ同時に発生した場合には、エンジン回転が上昇している途中に自動変速機の発進用クラッチが係合するので、係合ショックが発生するという問題がある。
【0004】
図7の(a)は非アイドルストップ時にNからDへのシフトした場合、(b)はアイドルストップ時にNからDへのシフトした場合であり、それぞれのエンジン回転数、タービン回転数、発進用クラッチの油圧の変化を示す。
非アイドルストップ時において、時刻t10でNからDへのシフトすると、(a)のように、シフトと同時に発進用クラッチに初期油圧が供給される。初期圧は、クラッチ油圧をソレノイドバルブへの指示電流に追従させるための一定油圧であり、初期油圧を与えることによって、その後の勾配制御の追従性が向上する。初期油圧によって発進用クラッチが係合を開始するので、タービン回転数が低下し始める。時刻t11でタービン回転数が低下して同期外れを検出すると、クラッチ油圧を所定の勾配で上昇させる。この同期外れ検出は、タービン回転数Vtとエンジン回転数Veとの比で検出される。その理由は、タービン回転数で同期外れを検出すると、エアコン作動などによってエンジン回転数が変化するので、誤判定の可能性があるからである。これに対し、回転比で判定すれば、エンジン回転数の変化による誤判定を防止できる。クラッチ油圧が上昇し、時刻t12でタービン回転数が0回転付近まで低下(同期検出)すると、発進用クラッチを終了制御つまり完全係合へ移行する。
一方、アイドルストップ時において、時刻t13でNからDへのシフトすると、(b)のように、発進用クラッチに初期油圧が供給されると同時に、エンジンが始動する。ところが、トルクコンバータがエンジンに引きずられて回転するので、始動直後に同期外れを検出してしまい、発進用クラッチは直ぐに勾配制御へ移行してしまう。そのため、急激にクラッチがつながり、ショックが発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1では、エンジンが自動停止しても、自動変速機の作動油圧を維持しておき、エンジンの再始動前に前進クラッチに事前に油圧を供給しておくことで、エンジンの再始動時におけるショックを防止したものが提案されている。しかし、この場合には、エンジンが自動停止した場合に、常に自動変速機の作動油圧を維持しておく必要があるので、自動停止期間が長くなると、それだけ作動油圧の維持期間も長くなる。油圧を維持させるために電動油圧ポンプを用いた場合には、自動停止期間が長くなることによってバッテリが消耗し、エンジンを再始動させるエネルギーが足りなくなるという不具合を招く。
特許文献2では、NレンジのほかDレンジでもエンジンの自動停止を行う自動変速機を搭載した車両に適用されるエンジンの自動停止始動装置が提案されている。しかし、この場合には、上記のようにニュートラル位置でエンジンが自動停止し、その後、シフト位置を走行位置に切り換えると同時にエンジンが再始動した場合のショックを防止することができない。
特許文献3では、エンジンの自動停止後、エンジンの再始動条件を満足したとき、前進クラッチを先に係合させ、その後で、クラッチの係合に十分な作動圧を油圧源が発生できるような入力回転数になるように、エンジンの回転数を制御することで、クラッチ係合時のショックを防止したものが提案されている。しかし、上記の制御方法を行うために、例えばスタータによってエンジンを回転駆動させ、その回転数を制御した状態で発進用クラッチを係合させてから、燃料噴射および着火を行うことによってエンジンを始動させなければならない。かかる制御は非常に難しい。
【0006】
そこで、本発明の目的は、エンジンの再始動とニュートラル位置から走行位置へのシフト操作とがほぼ同時に発生した場合に、比較的簡単な制御で、発進用クラッチの係合によるショックを改善できる自動車の制御方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、自動停止始動装置付きのエンジンとトルクコンバータ付きの自動変速機とエンジン自動停止中に駆動される電動ポンプとを備えた自動車であって、自動変速機のシフト位置がN又はD位置でブレーキがONの時、エンジンの自動停止を許可するとともに、自動変速機のシフト位置がN又はD位置でブレーキがOFFになった時、エンジンを再始動させる自動車の制御方法において、エンジン自動停止中にシフト位置がN位置からD位置へ切り換えられたことを検出する工程と、上記N位置からD位置への切換を検出したとき、上記電動ポンプの発生する油圧により自動変速機の発進用クラッチを係合させる工程と、上記N位置からD位置への切換を検出した直後又は同時にブレーキがOFFとなった場合、上記N位置からD位置への切換を検出してから発進クラッチが係合完了できる一定時間を経過した時にエンジンを再始動させる工程と、を設けたことを特徴とする自動車の制御方法を提供する。
【0009】
請求項1は、シフト位置がN位置からD位置へ切り換えられた直後または同時にエンジンの再始動条件を満足した場合の制御である。すなわち、エンジン自動停止中にシフト位置がN位置からD位置へ切り換えられとほぼ同時にブレーキがOFFになった場合、まず先に自動変速機の発進用クラッチを係合させ、発進用クラッチが係合完了した後、エンジンを遅れて再始動させる。つまり、発進用クラッチが係合完了するまで、エンジンの始動を禁止する。
したがって、エンジン回転が上昇している途中にクラッチを係合させる必要がなく、複雑な制御を必要としない。また、クラッチの係合をエンジンが停止した状態で行うので、クラッチをどのように締結してもショックが発生しない。
本発明における発進用クラッチとは、発進のために変速段を構成する係合要素のことであり、通常時は1速段を構成する係合要素であり、2速発進する場合には2速段を構成する係合要素である。特に、油圧制御可能な係合要素を指す。
【0010】
請求項2のように、シフト位置がN位置からD位置へ切り換えられたとき、発進用クラッチに即座に全開油圧を供給し、係合完了まで継続して全開油圧を供給するのがよい。
エンジン駆動中に発進用クラッチを係合する場合には、ショックを軽減するため、クラッチに油圧を徐々に供給し、すべり制御を実施する必要がある。しかし、請求項1ではエンジンが停止しているので、クラッチに即座に全開油圧を供給すること、つまり即座に締結してもショックは発生しない。その結果、クラッチの係合時間を短縮できるとともに、クラッチをすべり制御する必要がないので、クラッチ摩耗を低減できる。
【0012】
本発明は、シフト位置がニュートラル位置にある時にエンジンの自動停止を行い、走行位置へ切り換えることでエンジンの再始動を行う場合(走行位置への切換が再始動条件となる場合)と、走行位置へ切り換えただけではエンジンが再始動せず、さらに別の再始動条件(例えばブレーキOFFやアクセルONなど)を満足して初めてエンジンが再始動する場合とが含まれる。
本発明の自動変速機には、遊星歯車装置と摩擦係合要素とを持つ有段変速機のほか、Vベルト型やトロイダル型などの無段変速機を含む。
また、エンジンと自動変速機との組み合わせよりなる自動車に限らず、エンジンと自動変速機とモータとを備えたハイブリッド自動車にも適用できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一例であるハイブリッド自動車のシステム構成を示す。
エンジン1の出力軸と自動変速機2の入力軸との間にモータジェネレータ7が設けられ、自動変速機2の出力軸5は駆動輪(図示せず)と接続されている。この例の自動変速機2は、トルクコンバータ3と、遊星歯車装置11および複数の摩擦係合要素C1〜C3,B1,B2を持つ変速機構4と、油圧制御装置6とを備えた有段式の自動変速機である。
【0014】
エンジン1はエンジン制御用コントローラ20によって制御され、自動変速機2はAT制御用コントローラ21によって制御され、モータジェネレータ7はモータ制御用コントローラ22によって制御される。各コントローラ20,21,22にはそれぞれ各種センサから信号が入力され、かつ相互に通信用バス23で接続されている。入力信号には、車速信号、スロットル開度(アクセル開度)信号、シフト位置信号、エアコン信号、イグニッション信号、アイドル信号、エンジン水温信号、吸入空気量信号、エンジン回転数信号、タービン回転数信号、スタート信号、ブレーキ信号、バッテリ容量などがある。
【0015】
エンジン制御用コントローラ20は、走行状態から車両が停止した際に、エンジン1を自動停止させ、停車中の無駄な燃料消費や排出ガスの発生を抑える自動アイドルストップ制御(自動停止始動制御)を実施する。
エンジン1の自動停止を許可する条件としては、シフト位置がPであること、シフト位置がNまたはD位置でかつブレーキがONであることなどがある。ただし、エンジン水温が低いとき、後述するバッテリ8の容量が少ないとき、電気負荷が大きいとき、アクセルペダルが踏まれているときなどの場合には、自動停止を許可しない。
一方、エンジン1の再始動条件(自動停止解除条件)としては、ブレーキがOFFになったこと、シフト位置をRまたはL位置にシフトしたこと、アクセルペダルを踏んだこと、車速信号の入力があったことなどがある。
【0016】
AT制御用コントローラ21は周知のように、走行状態に応じて予め設定された変速マップに従って変速段を決定し、油圧制御装置6に内蔵されたソレノイドバルブ24〜26を制御することによって、摩擦係合要素C1〜C3,B1,B2に選択的に油圧を供給し、決定された変速段へ変速する。この実施例では油圧制御装置6に変速制御用の3個のソレノイドバルブ24〜26を設けたが、この他にロックアップクラッチ制御用やライン圧制御用などのソレノイドバルブを設けてもよい。
【0017】
モータ制御用コントローラ22にはバッテリ8が接続され、適時モータジェネレータ7を駆動すると同時に、モータジェネレータ7の回生エネルギーをバッテリ8に蓄えるようになっている。
図1において、エンジン1の自動停止中も自動変速機2の油圧制御装置4の油圧を保持できるように、電動オイルポンプ9が設けられている。このオイルポンプ9はバッテリ8によって駆動される。
【0018】
図2は自動変速機2の変速機構4の一例を示す。
変速機構4は、トルクコンバータ3を介してエンジン動力が伝達される入力軸10、摩擦係合要素である3個のクラッチC1〜C3および2個のブレーキB1,B2、ワンウエイクラッチF、ラビニヨウ型遊星歯車装置11、差動装置14などを備えている。
遊星歯車装置11のフォワードサンギヤ11aと入力軸10とはC1クラッチを介して連結されており、リヤサンギヤ11bと入力軸10とはC2クラッチを介して連結されている。キャリヤ11cはセンターシャフト15と連結され、センターシャフト15はC3クラッチを介して入力軸10と連結されている。また、キャリヤ11cはB2ブレーキとキャリヤ11cの正転(エンジン回転方向)のみを許容するワンウェイクラッチFとを介して変速機ケース16に連結されている。キャリヤ11cは2種類のピニオンギヤ11d,11eを支持しており、フォワードサンギヤ11aは軸長の長いロングピニオン11dと噛み合い、リヤサンギヤ11bは軸長の短いショートピニオン11eを介してロングピニオン11dと噛み合っている。ロングピニオン11dのみと噛み合うリングギヤ11fは出力ギヤ12に結合されている。出力ギヤ12は中間軸13を介して差動装置14と接続されている。
【0019】
変速機構4は、クラッチC1,C2,C3、ブレーキB1,B2およびワンウェイクラッチFの作動によって、図3のように前進4段、後退1段の変速段を実現している。図3において、●は油圧の作用状態を示している。なお、B2ブレーキは後退時とLレンジの第1速時に係合する。また、図3にはソレノイドバルブ(SOL1〜SOL3)24〜26の作動状態も示されている。○は通電状態、×は非通電状態を示す。なお、この作動表は定常状態の作動を示している。
Dレンジの1速段で係合されるクラッチC2がDレンジにおける発進用クラッチであり、Rレンジで係合されるB2ブレーキがRレンジにおける発進用クラッチとなる。
【0020】
第1ソレノイドバルブ24はB1ブレーキ制御用であり、第2ソレノイドバルブ25はC2クラッチ制御用であり、第3ソレノイドバルブ26はC3クラッチ制御用とB2ブレーキ制御用とを兼ねている。第3ソレノイドバルブ26がC3クラッチ制御用とB2ブレーキ制御用とを兼ねる理由は、B2ブレーキはDレンジでは作動せず、Lレンジのエンジンブレーキ制御とRレンジの過渡制御でのみ使用されるので、Dレンジで作動されるC3クラッチと干渉しないからである。第1〜第3ソレノイドバルブ24〜26は微妙な油圧制御を行なう必要があるため、デューティソレノイドバルブまたはリニアソレノイドバルブを用いるのが良い。
【0021】
図4は本発明における第1の制御方法を用いたタイムチャート図を示す。この制御は、N位置でエンジン自動停止中に自動変速機2のシフト位置をNからDへ切り換え、遅れてエンジンの再始動条件を満足(例えばブレーキをOFF)した場合の制御方法である。
まず時刻t1でNからDへシフトすると、自動変速機2の発進用クラッチC2に即座に全開油圧が供給される。その後、時刻t2でブレーキをOFFすると、再始動条件が満足するので、本来であればエンジン1の始動を開始するのであるが、これでは図7の(b)に示した通り、エンジン回転の上昇と発進用クラッチC2の係合とがほぼ同時になるので、係合ショックが発生する。そこで、この制御では、Dへのシフトから一定時間ΔT1はエンジン1の再始動を禁止している。つまり、発進用クラッチC2が係合完了するまでの時間、エンジン1の再始動を遅らせ、係合が完了した後、時刻t3でエンジン1の再始動を行なう。
エンジン1が始動しても、トルクコンバータ3のタービンは発進用クラッチC2を介して駆動輪に連結されているので、回転せず、タービン回転数は上昇しない。
【0022】
エンジン1の再始動の待機時間ΔT1(時刻t1から時刻t3まで)は、暖機状態でクラッチC2に全開油圧を供給した時の係合時間から決定される。アイドルストップ制御は、油温が高い状態で実施されるので、クラッチ係合時間は短くかつほぼ一定であり、待機時間ΔT1も短時間とすることができる。なお、時間制御に代えて、発進用クラッチC2の油圧を検出して係合完了を検出してもよい。上記のように、エンジン回転が上昇している途中に発進用クラッチC2を係合させる必要がなく、複雑な制御を必要としない。また、クラッチC2の係合をエンジンが停止した状態で行うので、クラッチC2を即座に締結してもショックが発生せず、しかもクラッチ係合時間を短縮できる。そのため、アイドルストップ状態から走行状態へ円滑かつ迅速に移行できる。さらに、クラッチC2をすべり制御する必要がないので、クラッチ摩耗を低減できるという効果がある。
【0023】
図4はN位置でエンジン自動停止中にシフト位置をNからDへ切り換えた場合の制御方法であるが、エンジン自動停止中にシフト位置をNからRへ切り換えた場合には、R位置そのものが再始動条件であるから、シフトと再始動条件の満足とが同時になる。この場合も、発進用クラッチB2の締結を先に行い、発進用クラッチB2の係合が完了した後、エンジン1の再始動を行う。
また、N位置以外に、P位置でエンジン自動停止中にシフト位置をPからRへ切り換えた場合も同様の制御方法が実施される。
なお、図4の制御は、エンジン1が停止している間に発進用クラッチC2を係合させるため、エンジン1によって駆動されるオイルポンプのみを用いた場合には、発進用クラッチC2を係合させることができない。そのため、エンジン1の自動停止中に駆動される電動オイルポンプ9やアキュムレータなどによって油圧を維持しておくのがよい。
【0024】
図5は本発明における第2の制御方法を用いたタイムチャート図を示す。この制御は、自動変速機2がN位置でエンジン自動停止中に再始動条件を満足(例えばブレーキをOFF)し、遅れてシフト位置をNからDへ切り換えた場合の制御方法である。
まず、自動変速機2がN状態である時刻t4でブレーキをOFFすると、再始動条件が満足するので、エンジン1が始動を開始する。遅れて時刻t5でシフト位置をNからDへシフトすると、通常どおり発進用クラッチC2に初期圧を供給する。ここで、従来では図7の(b)のようにタービン回転数とエンジン回転数との比によって同期外れ検出を行い、同期外れとなった場合には初期圧保持を終了して勾配制御に移行していたが、図5の制御方法ではタービン回転数とエンジン回転数との比による同期外れ検出を行わず、一定時間ΔT2だけ初期圧の保持を続ける。そのため、発進用クラッチC2が急激につながるのを防止でき、タービン回転数の急激な低下を防止でき、ショックが発生しない。
一定時間ΔT2の終了後、通常どおり、クラッチ油圧を所定勾配で上昇させ、タービン回転数が0回転付近まで低下(同期検出)した後、終了制御つまり完全係合へ移行する。
一定時間ΔT2の終了後にクラッチ油圧を上昇させる勾配は、通常時と同様の勾配であってもよいし、通常時と異なる勾配であってもよい。
【0025】
図5の制御は、エンジン1の始動中にシフト位置がニュートラル位置から走行位置へ切り換えられた場合に実施される。すなわち、再始動条件の満足(時刻t4)からシフト位置の切り換え(時刻t5)までの時間が、エンジン回転数が通常の目標アイドル回転数に上昇するまでの期間(始動期間)より短い場合であり、その期間とは1秒程度である。もし、時刻t4から時刻t5までの時間が始動期間より長い場合、つまり始動後の場合には、通常時の制御(図7の(a)参照)を実施する。
また、エンジンの再始動中にシフト位置をNからRへ切り換えた場合にも図5の制御は実施される。
【0026】
図6は、アイドルストップ時における制御の具体例を示し、図4および図5の制御を実施するためのフローチャート図である。
制御がスタートすると、まずシフト位置がNからDまたはRへ切り換えられたかどうかを判定する(ステップS1)。この判定が肯定されたときには、エンジン回転を判定する(ステップS2)。すなわち、エンジンが停止しているか、始動中か、それとも始動後かを判定する。エンジンが停止している場合には、発進用クラッチに即座に全開油圧を供給し、クラッチを係合させる(ステップS3)。クラッチの係合を行いながら一定時間ΔT1の時間待ちを行い(ステップS4)、クラッチの係合完了後、エンジン始動許可のフラグを立てる(ステップS5)。このフラグはエンジン制御用コントローラ20へ送られ、その他の始動条件が満足された場合には、エンジン1が始動される。ステップS1〜S5は、図4に示す制御である。
次に、ステップS2のエンジン回転の判定において、エンジンが始動中であると判定された場合には、発進用クラッチに初期油圧を供給し(ステップS6)、初期油圧を一定時間ΔT2だけ保持する(ステップS7)。一定時間ΔT2の経過後、クラッチ油圧を所定勾配で上昇させ(ステップS8)、同期判定がなされた時(ステップS9)、クラッチの係合終了制御を実施し(ステップS10)、終了する。以上のステップS1,S2,S6〜S10は、図5に示す制御である。一方、ステップS2のエンジン回転の判定において、エンジンが始動後であると判定された場合には、通常通り、発進用クラッチに初期油圧を供給し(ステップS11)、タービン回転数とエンジン回転数との回転比による同期外れ検出を行い(ステップS12)、同期外れが検出された場合には、クラッチ油圧を所定勾配で上昇させ(ステップS8)、同期判定がなされた時(ステップS9)、クラッチの係合終了制御を実施し(ステップS10)、制御を終了する。
【0027】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、エンジン1および自動変速機2の他にモータジェネレータ7を備えたハイブリッド車について説明したが、エンジンと自動変速機とを備えた自動車にも適用できる。自動変速機とは、有段式変速機だけでなく、無段変速機を含むものである。
また、有段式の自動変速機の場合、図2に示すような前進4段、後退1段の変速機に限らないことは勿論である。
第1の制御方法(図4参照)の場合、発進用クラッチを係合した後でエンジンを始動するので、トルクコンバータの引きずりトルクのために通常のスタータモータではエンジン始動が難しいが、ハイブリッド車の場合には、モータジェネレータの発生トルクが大きいので、容易にエンジン始動を行うことができる。
【0028】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項1に記載の発明によれば、シフト位置がニュートラル位置から走行位置へ切り換えられた直後または同時にエンジンの再始動条件を満足した場合に、発進用クラッチが係合完了するまで、エンジンの始動を禁止したので、エンジン回転が上昇している途中にクラッチを係合させる必要がなく、複雑な制御を必要としない。また、クラッチの係合をエンジンが停止した状態で行うので、クラッチを即座に締結してもショックが発生せず、クラッチ係合時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例であるハイブリッド自動車のシステム構成図である。
【図2】図1に示すハイブリッド車に用いられる自動変速機の変速機構図である。
【図3】図2に示す変速機構の各摩擦係合要素およびソレノイドバルブの作動表である。
【図4】本発明にかかるクラッチ制御およびエンジン始動制御の一例のタイムチャート図である。
【図5】本発明にかかるクラッチ制御およびエンジン始動制御の他の例のタイムチャート図である。
【図6】本発明にかかる制御方法の具体例のフローチャート図である。
【図7】従来の非アイドルストップ時およびアイドルストップ時におけるN→Dシフトにおける回転数およびクラッチ油圧のタイムチャート図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 自動変速機
3 トルクコンバータ
7 モータジェネレータ
8 バッテリ
20 エンジン制御用コントローラ
21 モータ制御用コントローラ
22 AT制御用コントローラ
C2 発進用クラッチ(Dレンジ)
B2 発進用クラッチ(Rレンジ)
Claims (2)
- 自動停止始動装置付きのエンジンとトルクコンバータ付きの自動変速機とエンジン自動停止中に駆動される電動ポンプとを備えた自動車であって、自動変速機のシフト位置がN又はD位置でブレーキがONの時、エンジンの自動停止を許可するとともに、自動変速機のシフト位置がN又はD位置でブレーキがOFFになった時、エンジンを再始動させる自動車の制御方法において、
エンジン自動停止中にシフト位置がN位置からD位置へ切り換えられたことを検出する工程と、
上記N位置からD位置への切換を検出したとき、上記電動ポンプの発生する油圧により自動変速機の発進用クラッチを係合させる工程と、
上記N位置からD位置への切換を検出した直後又は同時にブレーキがOFFとなった場合、上記N位置からD位置への切換を検出してから発進クラッチが係合完了できる一定時間を経過した時にエンジンを再始動させる工程と、を設けたことを特徴とする自動車の制御方法。 - 上記シフト位置がN位置からD位置へ切り換えられたとき、上記発進用クラッチに即座に全開油圧を供給し、係合完了まで継続して全開油圧を供給することを特徴とする請求項1に記載の自動車の制御方法。
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