(57)【要約】【課題】自動車等の車両において、排出ガスに係る部品の熱劣化を防止すると共に、車両のドライバビリティの悪化及び燃費の悪化を回避する。【解決手段】車両の制御装置（３００）は、内燃機関（２１）と、該内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段（２７）と、内燃機関から排出される排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流可能な排出ガス還流手段（６０）と、内燃機関の出力における変速比を連続的に変化可能な変速モード及び前記変速比を連続的に変化不可能な固定モードを相互に切替可能な変速機（１０）とを備える車両（１）の制御装置である。該車両の制御装置は、排出ガスに係る温度を検出する温度検出手段（３３）と、検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、固定モードに切り替えるように変速機を制御すると共に、排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流するように排出ガス還流手段を制御する制御手段（３１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、該内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関から排出される排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流可能な排出ガス還流手段と、前記内燃機関の出力における変速比を連続的に変化可能な変速モード及び前記変速比を連続的に変化不可能な固定モードを相互に切替可能な変速機とを備える車両の制御装置であって、
前記排出ガスに係る温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御すると共に、前記排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流するように前記排出ガス還流手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記検出された温度が前記温度閾値より高いか否かを判定する判定手段を含み、
前記温度閾値より高いと判定された場合に、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御すると共に、前記排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流するように前記排出ガス還流手段を制御し、前記温度閾値より低いと判定された場合に、前記固定モードに切り替わらないように前記変速機を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記固定モードの変速比は、前記変速モードの変速比より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気検出手段と
を更に備え、
前記温度検出手段は、前記検出された回転数及び前記検出された吸入空気量に基づいて、前記温度を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記変速機が前記固定モードである場合に、前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記内燃機関に供給される前記燃料の供給量が増加するように前記燃料供給手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御できない場合、前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記内燃機関に供給される前記燃料の供給量が増加するように前記燃料供給手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
内燃機関と、該内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関から排出される排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流可能な排出ガス還流手段と、前記内燃機関の出力における変速比を連続的に変化可能な変速モード及び前記変速比を連続的に変化不可能な固定モードを相互に切替可能な変速機とを備える車両の制御方法であって、
前記排出ガスに係る温度を検出する温度検出工程と、
前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御すると共に、前記排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流するように前記排出ガス還流手段を制御する制御工程と
を備えることを特徴とする車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＭＧ（ｍｏｔｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）等を含み、無段変速モードや固定モード等、複数のモードを有する変速機を制御する車両の制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置では、複数のモードを有する変速機のモードを切り替えることによって生ずる問題を回避することが図られる。例えば、特許文献１には、複数組の差動機構からなる動力分配機構に、動力源と、出力部材と、第１モータ・ジェネレータとが連結されたハイブリッド車の駆動装置が記載されている。ここでは特に、第１モータ・ジェネレータがトルクを入出力することにより動力源と出力部材との間の回転数比を連続的に変化させる状態（即ち、無段変速状態）において、動力源、第１モータ・ジェネレータ、及び出力部材の間でトルクの伝達に複数の差動機構が寄与しないように構成することによって、無段変速状態における動力損失を低減する技術が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、内燃機関の動力が伝達され、入力要素及び出力要素を有する変速機を備え、内燃機関及び出力要素間における変速比を変更不可能な第１の変速モードと、変速比を変更可能な第２の変速モードとを選択的に切り替え可能な車両の制御装置が記載されている。ここでは特に、内燃機関の回転変動により生ずる振動又はこもり音の状態に基づいて、第１の変速モード又は第２の変速モードのいずれかを選択することによって、変速モードの切り替えに伴うドライブトレインの振動、及びこもり音を抑制する技術が記載されている。
【０００４】
尚、一般に、触媒が所定の高温状態にある場合に、スロットルバルブの開度を閉じ方向に制御すると共に自動変速機の変速比を小さくする、或いは内燃機関に供給される燃料の増量を行うことによって、触媒の熱による劣化を防止しつつ、有害排出ガス増加や燃費の悪化を防止する技術が提案されている（特許文献３参照）。また、空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えるタイミングに先立って、或いはリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えるタイミングに先立って、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスの還流を行うことによって、空燃比の切り替えに伴う排出ガスの温度上昇を抑制する技術が提案されている（特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４０７１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５５２７号公報
【特許文献３】特開平８−１６５９４１号公報
【特許文献４】特開平５−１８７３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されている技術によれば、排出ガスに係る温度は考慮されていない。仮に、特許文献３に記載されているように、スロットルバルブの開度を閉じ方向に制御すると共に変速比を小さくしても、車両のドライバビリティが悪化する可能性があるという技術的問題点がある。或いは、特許文献３に記載されているように内燃機関に供給される燃料の増量を行ったり、特許文献４に記載されているように燃料の増量を行う前にＥＧＲガスの還流を行ったりしても、燃費が悪化する可能性があるという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、例えば、上記問題点に鑑みてなされたものであり、排出ガスに係る部品の熱劣化を防止すると共に、車両のドライバビリティの悪化及び燃費の悪化を回避することができる車両の制御装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両の制御装置は、上記課題を解決するために、内燃機関と、該内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関から排出される排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流可能な排出ガス還流手段と、前記内燃機関の出力における変速比を連続的に変化可能な変速モード及び前記変速比を連続的に変化不可能な固定モードを相互に切替可能な変速機とを備える車両の制御装置であって、前記排出ガスに係る温度を検出する温度検出手段と、前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御すると共に、前記排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流するように前記排出ガス還流手段を制御する制御手段とを備える。
【０００９】
本発明の車両の制御装置によれば、当該車両の制御装置は、例えばエンジンである内燃機関と、例えばガソリンやアルコール混合燃料である燃料を内燃機関に供給する燃料供給手段と、内燃機関から排出される排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流可能な、例えばＥＧＲである排出ガス還流手段と、内燃機関の出力における変速比を連続的に変化可能な変速モード及び変速比を連続的に変化不可能な固定モードを相互に切り替え可能な変速機とを備える、自動車等の車両に搭載されている。
【００１０】
尚、例えば燃料噴射弁である燃料供給手段は、内燃機関に接続されている吸気通路に設けられていてもよいし、内燃機関の気筒に設けられていてもよい（所謂、直噴式の内燃機関であってもよい）。
【００１１】
ここに、本発明に係る「排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流可能」とは、内燃機関に接続されている排気通路から排出ガスの少なくとも一部を取り出し、該取り出された排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に接続されている吸気通路に戻して、再度、内燃機関に吸気させることが可能であることを意味する。
【００１２】
排出ガス還流手段には、典型的には、吸気通路に戻される排出ガスの量を制御する制御弁、及び戻される排出ガスを冷却する冷却手段が設けられている。排出ガス還流手段は、制御弁を開弁し、吸気通路内の負圧を利用して、排気通路内の排出ガスの少なくとも一部を吸気通路に戻す。このため、戻される排出ガスの量は、制御弁の開度及び開弁時間、並びに吸気通路内の負圧に応じて変動する。尚、吸気通路に戻される排出ガスは、冷却手段によって冷却される。
【００１３】
変速機は、内燃機関に接続される入力軸、及び車軸に接続される出力軸を有する。変速機は、入力軸の回転速度である入力回転速度、及び出力軸の回転速度である出力回転速度間の速度比（即ち、変速比）を連続的に変化可能な変速モード及び速度比を連続的に変化不可能な固定モードを相互に切り替えることが可能である。尚、本発明に係る「固定モード」とは、典型的には、等パワーライン上において、変速モードに比べて変速比が小さくなる、即ち、高速段側で変速比が固定されるモードをいう。従って、固定モードでは、変速モードに比べ、内燃機関の負荷が軽減し、回転数が増加する。
【００１４】
温度検出手段は、内燃機関から排出される排出ガスに係る温度を検出する。ここに、本発明に係る「排出ガスに係る温度」とは、排出ガスそのものの温度に限らず、例えば、排気通路を構成している材料の温度、排気通路に設けられる触媒の温度等、排出ガスが通過することによって熱の移動が生ずる部品の温度を意味してよい。
【００１５】
また、「排出ガスに係る温度を検出」とは、例えば、温度センサ等によって直接的に温度を検出することを意味してもよいし、例えば、内燃機関に吸入される吸入空気量や内燃機関の回転数等の何らかの物理量又はパラメータに基づいて、間接的に温度を検出、算出又は推定等することを意味してもよい。
【００１６】
制御手段は、検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、変速機のモードを固定モードに切り替えるように変速機を制御すると共に、排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流するように排出ガス還流手段を制御する。
【００１７】
ここに、本発明に係る「温度閾値」とは、変速機のモードを固定モードに切り替えるか否か、又は固定モードを維持するか否かを決定する値であり、予め固定値として、又は何らかのパラメータに応じた可変値として設定される値である。この温度閾値は、例えば、材料に生ずる熱ひずみが許容範囲を超える温度、又は材料の性能劣化が生ずる若しくは顕著になる温度として、或いは該温度から所定値だけ低い温度として設定される。
【００１８】
このような温度閾値は、経験的若しくは実験的に又はシミュレーションによって、温度と材料に生ずる熱ひずみとの関係を求めて、或いは、温度と材料の性能劣化の程度との関係を求めて、該求められた関係に基づいて設定すればよい。尚、排気通路を構成する材料の温度や触媒の温度等、複数の排出ガスに係る温度について、夫々対応する複数の温度閾値が設定されてもよい。この場合には、複数の排出ガスに係る温度のうち少なくとも一つが温度閾値より高いことを条件に、制御手段が変速機のモードを固定モードに切り替えるように変速機を制御するようにすればよい。
【００１９】
本願発明者の研究によれば、車両における変速機のモードが変速モードである場合であって、検出された排出ガスに係る温度が温度閾値より高くなった場合、排出ガスの温度を低下させるために、変速機のモードを切り替えずに（即ち、変速モードを維持したまま）、排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流したとしても、その効果を十分には得られない可能性がある。具体的には例えば、内燃機関にかかる負荷が高負荷であれば、吸気通路の圧力と排気通路の圧力との差が小さい、或いは吸気通路の圧力が排気通路の圧力より大きくなり、単に制御弁を開弁しただけでは、排出ガスの還流が困難である。
【００２０】
また、内燃機関に供給される燃料を増量したとしても（即ち、空燃比をリッチにしたとしても）、燃費が悪化する可能性があり、スロットルバルブの開度を閉じ方向に制御すると共に変速比を小さくしても、車両のドライバビリティが悪化する可能性があることが判明している。
【００２１】
しかるに本発明では、検出された温度が温度閾値より高くなった場合、制御手段によって、変速機のモードを固定モードに切り替えるように変速機が制御されると共に、排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流するように排出ガス還流手段が制御される。変速機のモードが固定モードに切り替えられると、典型的には、変速モードに比べて、内燃機関の負荷が軽減し、回転数が増加するため、吸気通路内の負圧が大きくなる。この際に、制御手段によって排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流するように排出ガス還流手段が制御される、即ち、制御弁が開弁されると、吸気通路内の負圧が大きくなっているため、吸気通路に戻される排出ガスの量が増加する。
【００２２】
即ち、検出された温度が温度閾値より高くなった場合に、変速機のモードを固定モードに切り替えて、制御弁を開弁すれば、自動的に吸気通路内の負圧が大きくなり、効率的に排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流することができる。これにより、内燃機関から排出される排出ガスの温度を低下させることができる。
【００２３】
加えて、固定モードにおける、予め定められた又は最適な点火時期は、変速モードにおける、予め定められた又は最適な点火時期よりも早い。言い換えれば、変速機のモードを変速モードから固定モードに切り替えることによって、点火時期が相対的に早くなる（即ち、点火時期が進角する）。従って、点火時期が進角することによっても、内燃機関から排出される排出ガスの温度を低下させることができる。
【００２４】
尚、変速機のモードが固定モードに切り替えられることによって、相対的に点火時期が進角するが、ある内燃機関の動作状態において予め定められた又は最適な点火時期を意図的に進角させてはいないので、例えばノッキングが生ずる等、内燃機関に損傷を与える可能性を無くす又は低減することができる。
【００２５】
更に、上述したように、変速機のモードは、典型的には、等パワーライン上において、変速モード及び固定モードが相互に切り替えられるので、モードが切り替えられることによって、車両のドライバビリティが悪化することはない。また、内燃機関に供給する燃料を増量していない、即ち、典型的には、理論空燃比になるように燃料を供給しているので、車両の燃費が悪化することを回避することができる。
【００２６】
以上の結果、本発明の車両の制御装置によれば、排出ガスに係る部品の熱劣化を防止すると共に、車両のドライバビリティの悪化及び燃費の悪化を回避することができる
本発明の車両の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記検出された温度が前記温度閾値より高いか否かを判定する判定手段を含み、前記温度閾値より高いと判定された場合に、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御すると共に、前記排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流するように前記排出ガス還流手段を制御し、前記温度閾値より低いと判定された場合に、前記固定モードに切り替わらないように前記変速機を制御する。
【００２７】
この態様によれば、比較的容易にして、検出された温度が温度閾値より高いか否かを判定することができる。
【００２８】
制御手段は、検出された温度が温度閾値より高いと判定された場合、変速機のモードを固定モードに切り替えるように変速機を制御すると共に、排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流するように排出ガス還流手段を制御する。一方、検出された温度が温度閾値より低いと判定された場合、制御手段が固定モードへ切り替えるように変速機を制御する他の切替条件を満たしていないことを条件に、典型的には、変速機のモードが固定モードに切り替わらないように変速機を制御する。即ち、本発明に係る「前記固定モードに切り替わらないように前記変速機を制御する」とは、「検出された排出ガスに係る温度が温度閾値より高い」という条件によっては変速機のモードが固定モードに切り替わらないように変速機を制御することを意味する。従って、温度閾値より低いと判定された場合であっても、他の切替条件を満たす場合には、典型的には、少なくとも変速機のモードを固定モードに切り替えるように変速機が制御される。尚、「他の切替条件」とは、例えば、車両の振動若しくはこもり音、又は燃費率等である。
【００２９】
尚、制御手段は、検出された温度が温度閾値より高いと判定された場合に限らず、定期的に又は不定期的に、或いは連続して、排出ガスの少なくとも一部を内燃機関に還流するように排出ガス還流手段を制御してもよい。
【００３０】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記固定モードの変速比は、前記変速モードの変速比より小さい。
【００３１】
この態様によれば、等パワーライン上において、固定モードの変速比は、変速モードの変速比より小さい。これにより、比較的容易にして、吸気通路内の負圧を大きくすることができ、実用上非常に有利である。
【００３２】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気検出手段とを更に備え、前記温度検出手段は、前記検出された回転数及び前記検出された吸入空気量に基づいて、前記温度を検出する。
【００３３】
この態様によれば、例えば、回転数センサである回転数検出手段は、内燃機関の回転数を検出する。吸入空気検出手段は、内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する。尚、吸入空気量は、例えばエアフローメータ等により直接的に検出してもよいし、内燃機関に接続されている吸気通路内の圧力、及び回転数検出手段により検出された回転数に基づいて、間接的に検出してもよい。
【００３４】
温度検出手段は、検出された回転数及び検出された吸入空気量に基づいて、例えば、検出された回転数及び検出された吸入空気量を係数又は変数とする演算式を用いて、排出ガスに係る温度を算出する。或いは、検出された回転数、検出された吸入空気量及び排出ガスに係る温度の関係を示すマップを用いて、排出ガスに係る温度を推定又は特定する。
【００３５】
尚、このようなマップは、例えば実験的に又はシミュレーションによって、内燃機関の回転数及び内燃機関に吸入される吸入空気量夫々を様々に変化させた場合における、排気通路の温度や触媒の温度等の排出ガスに係る温度を検出、計測又は算出等して、該検出等された温度、回転数及び吸入空気量の関係を特定して構成すればよい。
【００３６】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記変速機が前記固定モードである場合に、前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記内燃機関に供給される前記燃料の供給量が増加するように前記燃料供給手段を制御する。
【００３７】
この態様によれば、変速機のモードが固定モードである場合であって、検出された排出ガスに係る温度が温度閾値より高くなった場合に、或いは、検出された排出ガスに係る温度が温度閾値より高くなり、変速機のモードが固定モードに切り替えられた後に、改めて検出された排出ガスに係る温度が温度閾値より高くなった場合に、制御手段は、内燃機関に供給される燃料の供給量が増加するように、即ち、空燃比がリッチになるように燃料供給手段を制御する。
【００３８】
これにより、排出ガスの温度を低下させることができ、少なくとも排出ガスに係る部品の熱劣化を防止することができる。
【００３９】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御できない場合、前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記内燃機関に供給される前記燃料の供給量が増加するように前記燃料供給手段を制御する。
【００４０】
この態様によれば、少なくとも排出ガスに係る部品の熱劣化を防止することができる。
【００４１】
尚、「固定モードに切り替えるように変速機を制御できない場合」とは、例えば、変速機のモードを固定モードに切り替えることによって、当該車両における動力伝達系（例えば、パワートレイン等）の振動や室内こもり音が、著しく生ずる走行状態となり、操縦者等に違和感や不安感等を与える場合、或いは、動力伝達系等に生ずる振動の振動数が共振帯となり、動力伝達系等を構成している材料等に許容範囲を超えるひずみが生ずる場合等である。
【００４２】
このような「固定モードに切り替えるように変速機を制御できない場合」は、例えば、振動センサ等により、直接的に、動力伝達系等に生ずる振動等を検出し、或いは、内燃機関の回転数、温度、トルク又は負荷等の一又は複数の物理量又はパラメータに基づいて、間接的に、動力伝達系等に生ずる振動等を検出し、該検出された振動等が所定値より大きいか否か、又は検出された振動等が所定範囲内であるか否かを判定して、検出された振動等が所定値より大きいと判定された場合、又は検出された振動等が所定範囲内であると判定された場合を、「固定モードに切り替えるように変速機を制御できない場合」として検出すればよい。
【００４３】
いずれにせよ、固定モードに切り替えるように変速機を制御できない場合（言い換えれば、固定モードに切り替えることを禁止すべき条件が揃った場合）、制御手段は、上述の如く、内燃機関に供給される燃料の供給量が増加するように燃料供給手段を制御する。特に、そのような場合であるか否かが常時モニタリングされ、そのような場合になった際に、固定モードを禁止すべき条件が揃った旨を示す、例えば「固定モード禁止フラグ」が立てられもよく、制御手段は、かかる固定モード禁止フラグが立っている場合に、上述の如く、内燃機関に供給される燃料の供給量が増加するように燃料供給手段を制御してもよい。
【００４４】
尚、固定モードに切り替えるように変速機を制御できない場合であるか否かの判定と、検出された温度が温度閾値より高いか否かの判定は、どちらが先に行われてもよいし、並列に（即ち、同時に）行われてもよい。
【００４５】
また、間接的に振動等を検出する場合、例えば、一又は複数の物理量又はパラメータを変数又は係数とする所定の演算式に従って、振動等を検出してもよいし、振動等と一又は複数の物理量又はパラメータとの関係を示すマップを、予めフラッシュメモリ等の記憶手段に格納し、該格納されているマップから振動等を検出又は特定してもよい。このようなマップは、例えば、実験等により、車両の任意の運転状態における振動等を含む一又は複数の物理量又はパラメータを検出、計測又は算出等して、該検出等された一又は複数の物理量又はパラメータから、振動等と一又は複数の物理量又はパラメータとの関係を特定して構成すればよい。
【００４６】
本発明の車両の制御手段は、上記課題を解決するために、内燃機関と、該内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関から排出される排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流可能な排出ガス還流手段と、前記内燃機関の出力における変速比を連続的に変化可能な変速モード及び前記変速比を連続的に変化不可能な固定モードを相互に切替可能な変速機とを備える車両の制御方法であって、前記排出ガスに係る温度を検出する温度検出工程と、前記検出された温度が温度閾値より高いことを条件に、前記固定モードに切り替えるように前記変速機を制御すると共に、前記排出ガスの少なくとも一部を前記内燃機関に還流するように前記排出ガス還流手段を制御する制御工程とを備える。
【００４７】
本発明の車両の制御方法によれば、上述した本発明の車両の制御装置と同様に、排出ガスに係る部品の熱劣化を防止すると共に、車両のドライバビリティの悪化及び燃費の悪化を回避することができる。
【００４８】
尚、本発明の車両の制御方法においても、上述した本発明の車両の制御装置における各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。
【００４９】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の制御装置が搭載されている車両に係る実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。
【００５１】
先ず、図１を参照して本実施形態に係る車両の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両のブロック図である。ここに、本実施形態に係る車両は、ＦＦ（Ｆｒｏｎｔ−ｅｎｇｉｎｅ，Ｆｒｏｎｔ−ｗｈｅｅｌ  ｄｒｉｖｅ）方式の車両である。尚、本発明の制御装置が搭載されている車両は、ＦＦ方式の車両に限定されるものではなく、例えば、ＦＲ（Ｆｒｏｎｔ−ｅｎｇｉｎｅ，Ｒｅａｒ−ｗｈｅｅｌ  ｄｒｉｖｅ）方式やＲＲ（Ｒｅａｒ−ｅｎｇｉｎｅ，Ｒｅａｒ−ｗｈｅｅｌ  ｄｒｉｖｅ）方式等の各種方式の車両であってよい。
【００５２】
図１において、車両１は、変速機１０、内燃機関２１及びＥＣＵ３０を備えて構成されている。内燃機関２１には、エアクリーナ２４、エアフローメータ２５、スロットルバルブ２６、及び燃料容器２６に貯留されている燃料を内燃機関２１に供給する燃料噴射弁２７等が設けられている吸気通路２２、並びに、空燃比センサ４２、酸素センサ４３及び触媒５１、５２等が設けられている排気通路２３が接続されている。また、内燃機関２１には、該内燃機関の回転数を検出する回転数センサ３１、及び燃料噴射弁２７によって供給された燃料に点火する、図示しない点火プラグ等が設けられている。
【００５３】
ここに、本実施形態に係る「エアフローメータ２５」、「燃料噴射弁２７」及び「回転数センサ４１」は、夫々、本発明に係る「吸入空気検出手段」、「燃料供給手段」及び「回転数検出手段」の一例である。
【００５４】
吸気通路２２及び排気通路２３は、排気通路２３内の排出ガスの少なくとも一部を内燃機関２１に還流可能な、本発明に係る「排出ガス還流手段」の一例としてのＥＧＲ装置６０を介して、接続されている。
【００５５】
ＥＧＲ装置６０には、吸気通路２２に戻される排出ガスを冷却するＥＧＲクーラ６１、及び戻される排出ガスの量を制御するＥＧＲ制御弁６２が設けられている。ＥＧＲ制御弁６２が開弁されると、吸気通路２２内の負圧によって、排気通路２３内の排出ガスの一部が、ＥＧＲクーラ６１を通過して、吸気通路２２に戻される。排出ガスがＥＧＲクーラ６１を通過する際に、その温度が低下される。
【００５６】
当該車両１における各種電子制御を行うように構成されているＥＣＵ３０は、制御部３１、判定部３２、温度推定部３３、記憶部３４及び入出力部３５を備えて構成されている。本実施形態では、各種電子制御用のＥＣＵ３０の一部を、制御装置３００の一部として用いている。ここに、本実施形態に係る「制御部３１」、「判定部３２」及び「温度推定部３３」は、夫々、本発明に係る「制御手段」、「判定手段」及び「温度検出手段」の一例である。
【００５７】
変速機１０は、動力分配機構１０１、モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１０２、発電機１０３及び減速機１０４を備えて構成されている。
【００５８】
動力分配機構１０１は、遊星歯車機構を含んで構成され、該遊星歯車機構の遊星キャリアの回転軸１０１ａは、内燃機関２１に接続されており、外輪歯車の回転軸１０１ｂは、モータ・ジェネレータ１０２に接続されており、太陽歯車の回転軸１０１ｃは、発電機１０３に接続されている。尚、遊星キャリアの回転軸１０１ａ及び太陽歯車の回転軸１０１ｃは、同軸上に配置されるが、説明の便宜上、図１では、回転軸１０１ａ及び１０１ｃを夫々異なる軸上に配置している。
【００５９】
発電機１０３は、回転軸１０１ｃによって駆動されることにより発電し、インバータ等を含んで構成されるＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１１を介して、蓄電池１２を充電する、或いは、モータ・ジェネレータ１０２を駆動する。
【００６０】
モータ・ジェネレータ１０２は、発電機１０３又は蓄電池１２、或いは発電機１０３及び蓄電池１２から電力を供給され駆動する。一方、当該車両１が減速する又は制動する際には、回生ブレーキとして作用して、蓄電池１２を充電する。
【００６１】
動作時には、内燃機関２１によって、回転軸１０１ａが駆動されることにより動力分配機構１０１に動力が伝達される。動力分配機構１０１における遊星キャリアは、遊星歯車を介して、伝達された動力の一部を内部の太陽歯車に伝達し、伝達された動力の他の部分を外部の外輪歯車に伝達する。
【００６２】
太陽歯車に伝達された動力は、回転軸１０１ｃを介して発電機１０３を駆動する。一方、外輪歯車に伝達された動力は、回転軸１０１ｂ、減速機１０４及びドライブシャフト１３を介して、車輪１４を駆動する。尚、モータ・ジェネレータ１０２の回転数は、回転軸１０１ｂの回転数と一致している。
【００６３】
このため、回転軸１０１ｃの回転数及び回転方向（即ち、発電機１０２の回転数及び回転方向）を制御することにより、回転軸１０１ａ及び回転軸１０１ｂ間の回転数比（即ち、回転軸１０１ａの回転速度及び回転軸１０１ｂの回転速度間の速度比）が連続的に（即ち、無段階に）制御される（以下、「変速モード」ともいう）。
【００６４】
また、発電機１０３は、回転軸１０１ｃを固定する機構を含んでおり、該機構によって回転軸１０１ｃが固定された（即ち、太陽歯車が固定された）場合、回転軸１０１ａ及び回転軸１０１ｂ間の回転数比は、一定となる（以下、「固定モード」ともいう）。
【００６５】
ここで、図２を参照して、内燃機関２１の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る内燃機関２１の動作を示す動作線の一例を示す特性図である。図２（ａ）において、実線ａ、破線ｂ及び一点鎖線ｃは、夫々、パワー動作線、変速モード時における燃費動作線、及び固定モード時における燃費動作線であり、二点鎖線ｐ１、ｐ２及びｐ３は、等パワーラインである。
【００６６】
尚、「パワー動作線ａ」は、車両１を急加速等、パワーを要求される際における内燃機関２１の動作を示している。この場合、変速機１０は変速モードであり、車両１は、典型的には、内燃機関２１による駆動力、並びに発電機１０３及び蓄電池１２から電力を供給されたモータ・ジェネレータ１０２による駆動力によって走行する。
【００６７】
また、「変速モード時における燃費動作線ｂ」は、通常時における内燃機関２１の動作を示している。この場合、車両１は、典型的には、内燃機関２１による駆動力、及び発電機１０３から電力を供給されたモータ・ジェネレータ１０２による駆動力によって走行する。「固定モード時における燃費動作線ｃ」は、変速機１０が固定モードである際における内燃機関２１の動作を示している。この場合、車両１は、典型的には、内燃機関２１による駆動力、及び蓄電池１２から電力を供給されたモータ・ジェネレータ１０２による駆動力によって走行する。
【００６８】
例えば、内燃機関２１が図２（ａ）における点Ａの状態で動作している際に、変速機１０のモードを変速モードから固定モードへ切り替える場合、内燃機関２１は、等パワーラインｐ２と固定モード時における燃費動作線ｃとの交点である点Ｂの状態で動作する。これにより、高速段側へ移行し、内燃機関２１の回転速度が大きくなり（即ち、高回転になり）、トルクが小さくなる（即ち、負荷が軽減する）。
【００６９】
次に、図２（ｂ）を参照して、燃費率について説明する。図２（ｂ）は、図２（ａ）に内燃機関２１の等燃費率曲線ｆ１〜ｆ５を加えた特性図である。尚、等燃費率曲線ｆ１の燃費率が良く、該等燃費率曲線ｆ１から離れるほど燃費率が悪くなる。
【００７０】
図２（ｂ）からわかるように、内燃機関２１の動作状態が点Ａから点Ｂへ移行することによって、内燃機関２１自体の燃費率は悪化するが、固定モードとすることによって動力の伝達効率が向上する（即ち、発電機１０３に動力が伝達されない）ので、車両１全体としては、燃費率が向上する。変速モード時における燃費動作線ｂと固定モード時における燃費動作線ｃとの交点である点Ｃの状態が、変速機１０のモードを固定モードへ切り替えることによる燃費率の向上が最も良い、内燃機関２１の動作状態である。
【００７１】
尚、動力の伝達効率を考慮しても、車両１全体の燃費率が悪化する場合（例えば、図２（ｂ）における点線ｔｈを下回る場合）、制御部３１は、典型的には、変速機１０のモードを固定モードへ切り替わらないように変速機１０を制御する。
【００７２】
再び、図１に戻り、温度推定部３３は、内燃機関２１から排出される排出ガスに係る温度を検出する。具体的には、温度推定部３３は、エアフローメータ２５によって検出された吸入空気量、及び回転数センサ４１によって検出された内燃機関２１の回転数に基づき、典型的には、記憶部３４に格納されている、吸入空気量、回転数及び排出ガスに係る温度の関係を示す温度マップから、排気通路２３材料の温度、触媒５１及び５２の温度、並びに図示しない排気バルブシートの温度等を推定する。
【００７３】
尚、記憶部３４には、典型的には、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等の夫々に対応する複数の温度マップが格納されている。
【００７４】
判定部３２は、推定された温度が温度閾値より高いか否かを判定する。尚、温度閾値は、典型的には、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等夫々について設定されており、例えば、排気通路２３材料並びに触媒５１及び５２に係る温度閾値は、夫々摂氏９００度であり、排気バルブシートに係る温度閾値は、摂氏８５０度である。
【００７５】
制御部３１は、変速機１０のモードが変速モードであって、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等の温度のうち少なくとも一つが、対応する温度閾値より高いと判定された場合に、変速機１０のモードを固定モードに切り替えるように変速機１０を制御すると共に、排出ガスの一部を内燃機関２１に還流するために、ＥＧＲ制御弁６２を開弁するようにＥＧＲ装置６０を制御する。すると、上述したように、内燃機関２１の負荷が軽減し、回転数が増加するため、吸気通路２２内の負圧が大きくなり、吸気通路２２に戻される排出ガスの量が増加する。これにより、排出ガスの温度を低下させることができ、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等夫々の温度を低下させることができる。
【００７６】
加えて、変速機１０のモードが変速モードから固定モードに切り替えられると、変速モード時において、制御部３１が内燃機関２１に供給された燃料に点火するように点火プラグを制御する時期（即ち、点火時期）に比べて、点火時期が早くなる。言い換えれば、固定モードにおける予め定められた又は最適な点火時期は、変速モードにおける予め定められた又は最適な点火時期より早い。
【００７７】
従って、温度閾値より高いと判定された場合に、制御部３１が変速機１０のモードを固定モードに切り替えるように変速機１０を制御すると、自動的に点火時期が早くなることによっても、排出ガスの温度を低下させることができる。尚、変速機１０のモードが固定モードに切り替えられることによって、相対的に点火時期が早くなるが、ある内燃機関２１の動作状態において予め定められた又は最適な点火時期を意図的に早めてはいないので、例えばノッキングが生ずる等、内燃機関２１に損傷を与える可能性を無くす又は低減することができる。
【００７８】
更に、変速機１０のモードは、等パワーライン上において、変速モード及び固定モードが相互に切り替えられるので、モードが切り替えられることによって、車両１のドライバビリティが悪化することはない。また、内燃機関２１は、典型的には、理論空燃比を維持して運転されるので、車両１全体の燃費の悪化を回避することができる。
【００７９】
一方、判定部３２によって、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等の温度のいずれもが、対応する温度閾値より低いと判定された場合、制御部３１が固定モードへ切り替えるように変速機１０を制御する他の切替条件を満たしていないことを条件に、制御部３１は、典型的には、変速モードを維持するように変速機１０を制御する。
【００８０】
尚、制御部３１は、推定された温度が温度閾値より高いと判定された場合に限らず、定期的に又は不定期的に、或いは連続して、排出ガスの一部を内燃機関２１に還流するようにＥＧＲ装置６０を制御してもよい。
【００８１】
ここで、制御部３１が変速機１０のモードを固定モードへ切り替えるように変速機１０を制御する、他の切替条件の一例について説明する。
【００８２】
制御部３１は、例えば、回転数センサ４１によって内燃機関２１の回転数を検出して、或いは、図示しない車速センサからの当該車両１の車速を示す信号及び変速機１０の変速比から内燃機関２１の回転数を求めて、検出又は求められた回転数が所定閾値より大きいことを条件に、変速機１０のモードを固定モードへ切り替える。これは、内燃機関２１の回転数が所定閾値以下である場合は、内燃機関２１の燃焼状態が不安定となるため、回転数の変動が大きくなり、動力分配機構１０１や減速機１０４等の動力伝達系統の振動及び車両１の室内こもり音が生ずる可能性を低減又は回避するためである。
【００８３】
また、制御部３１は、等パワーライン上において、変速モードにおける車両１全体の燃費率と、固定モードにおける車両１全体の燃費率とを比較し、固定モードにおける車両１全体の燃費率が良いことを条件に、変速機１０のモードを固定モードへ切り替える。尚、車両１全体の燃費率は、例えば、車速及びアクセル開度に基づいて、発生すべき駆動力及びトルクを算出し、該算出されたトルクに基づいて、内燃機関２１及びモータ・ジェネレータ１０２の分担トルクを夫々算出し、該算出されたモータ・ジェネレータ１０２の分担トルクに基づいて求めればよい。
【００８４】
また、制御部３１は、固定モードを選択した際に、車両１が必要とする駆動力を出力可能であることを条件に、変速機１０のモードを固定モードへ切り替える。尚、車両１が必要とする駆動力は、例えば、車速及びアクセル開度に基づいて求めればよい。
【００８５】
制御部３１は、判定部３２が、温度推定部３３によって推定された温度が温度閾値より高いと判定した場合を含め、切替条件のうち少なくとも一つが満たされた場合に、変速機１０のモードを固定モードに切り替えるように変速機１０を制御する。
【００８６】
しかしながら、推定された温度が温度閾値より高いと判定された場合であっても、固定モードに切り替えるように変速機１０を制御することによって、例えば、車両１における動力伝達系の振動や室内こもり音が著しく生ずる、又は、動力伝達系等に生ずる振動の振動数が共振帯となり、動力伝達系等を構成している材料等に許容範囲を超えるひずみが生ずる等、車両１の走行に著しく支障をきたす、又は操縦者等に違和感や不安感等を与える（以下、「固定モード禁止条件を満たす」ともいう）場合には、制御部３１は、固定モードに切り替えないように変速機１０を制御する。
【００８７】
具体的には例えば、判定部３２によって、回転数センサ４１によって検出された内燃機関２１の回転数や変速機１０の変速比等に基づいて、検出、算出又は推定された動力伝達系等に生ずる振動等が所定値より大きいと判定された場合、又は所定範囲内であると判定された場合、固定モード禁止条件が満たされたとして、制御部３１は、固定モードに切り替えないように変速機１０を制御する。
【００８８】
或いは、推定された温度が温度閾値より高いか否かにかかわらず、常時、動力伝達系等に生ずる振動等を検出、算出又は推定し、該検出等された動力伝達系等に生ずる振動等が所定値より大きいと判定された場合、又は所定範囲内であると判定された場合に、「固定モード禁止フラグ」を立てる。そして、推定された温度が温度閾値より高いと判定された場合に、固定モード禁止フラグが立っていることを条件に、制御部３１は、固定モードに切り替えないように変速機１０を制御する。
【００８９】
この場合、制御部３１は、燃料噴射弁２７から供給される燃料を増量する、即ち、燃料の噴射量を増量するように燃料噴射弁２７を制御する。この結果、内燃機関２１に供給される混合気の空燃比がリッチとなり、排出ガスの温度が低下して、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等夫々の温度を低下させることができる。
【００９０】
また、制御部３１は、変速機１０のモードが固定モードであって、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等の温度のうち少なくとも一つが、対応する温度閾値より高いと判定された場合、典型的には、燃料の噴射量を増量するように燃料噴射弁２７を制御する。この結果、内燃機関２１に供給される混合気の空燃比がリッチとなり、排出ガスの温度が低下して、排気通路２３材料、触媒５１及び５２、並びに排気バルブシート等夫々の温度を低下させることができる。
【００９１】
次に、以上のように構成された制御装置３００が搭載された車両１において、ＥＣＵ３０が実行する変速機制御処理を図３のフローチャートを用いて説明する。この変速機制御処理は、車両の走行中に、例えば定期的に又は不定期的に数ｍｓ〜数十ｍｓ毎に周期的に実行される。
【００９２】
図３において、先ず、温度推定部３３は、エアフローメータ２５によって検出された吸入空気量、及び回転数センサ４１によって検出された内燃機関２１の回転数に基づいて、排気通路２３材料の温度、触媒５１及び５２の温度、並びに排気バルブシートの温度等を推定する（ステップＳ１０１）。次に、判定部３２は、変速機１０のモードが変速モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００９３】
変速モードでない（即ち、固定モードである）と判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、続いて、後述するステップＳ１０７の処理が行われる。一方、変速モードであると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、続いて、判定部３２は、推定された温度が温度閾値より高いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、一旦処理を終了する。尚、この判定の後に、判定部３２が、他の切替条件を満たしているか否かを判定するステップ、他の切替条件を満たしていると判定された場合、制御部３１が、変速機１０のモードを固定モードに切り替えるように変速機１０を制御するステップ、及び満たしていないと判定された場合、制御部３１が、変速機１０のモードを固定モードに切り替えないように（即ち、変速モードを維持するように）変速機１０を制御するステップを有していてよい。
【００９４】
温度閾値より高いと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、続いて、判定部３２は、変速機１０のモードが固定モードに切り替わることによって、固定モード禁止条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０４）。即ち、検出等された動力伝達系等に生ずる振動等が所定値より大きいか否か、又は所定範囲内であるか否かを判定する。或いは、固定モード禁止フラグが立っているか否かを判定する。
【００９５】
固定モード禁止条件を満たすと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部３１は、燃料の噴射量を増量するように燃料噴射弁２７を制御して（ステップＳ１０８）、一旦処理を終了する。
【００９６】
固定モード禁止条件を満たさないと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御部３１は、変速機１０のモードを固定モードに切り替えるように変速機１０を制御すると共に、排出ガスを内燃機関２１に還流するために、ＥＧＲ制御弁６２を開弁するようにＥＧＲ装置６０を制御する（ステップＳ１０５）。次に、温度推定部３３は、改めて検出された吸入空気量及び内燃機関２１の回転数に基いて、排気通路２３材料の温度、触媒５１及び５２の温度、並びに排気バルブシートの温度等を推定する（ステップＳ１０６）。
【００９７】
次に、判定部３２は、推定された温度が温度閾値より高いか否かを判定する（ステップＳ１０７）。温度閾値より低いと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、一旦処理を終了する。一方、温度閾値より高いと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、制御部３１は、燃料の噴射量を増量するように燃料噴射弁２７を制御して（ステップＳ１０８）、一旦処理を終了する。
【００９８】
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置及び方法もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る内燃機関の動作を示す動作線の一例を示す特性図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＥＣＵにおける変速機制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
１…車両、１０…変速機、１１…パワーコントロールユニット、１２…蓄電池、１３…ドライブシャフト、１４…前輪、２１…内燃機関、２２…吸気通路、２３…排気通路、２４…エアクリーナ、２５…エアフローメータ、２６…スロットルバルブ、２７…燃料噴射弁、２８…燃料容器、３０…ＥＣＵ、３１…制御部、３２…判定部、３３…温度推定部、３４…記憶部、３５…入出力部、４１…回転数センサ、４２…空燃比センサ、４３…酸素センサ、５１、５２…触媒、６０…ＥＧＲ装置、６１…ＥＧＲクーラ、６２…ＥＧＲ制御弁、１０１…動力分配機構、１０２…モータ・ジェネレータ、１０３…発電機、１０４…減速機、３００…制御装置
【図１】
2009113665.tif 000003
【図２】
2009113665.tif 000004
【図３】
2009113665.tif 000005