JP3391276B2 - パワープラントの制御装置 - Google Patents
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Description
動源の出力を下流の出力軸に対して継断するクラッチと
を有するパワープラントにおいて、前記駆動源の回転速
度を間接的に算出する装置に関する。
断するクラッチが知られている。現在、自動車などの駆
動源として最も普及している往復ピストンエンジンは、
運転可能な回転速度が限定され、特に静止時には全くト
ルクを発生しないため、変速機構やクラッチなどと組み
合わされて使用される。自動車などの手動変速機におい
ては、簡易な構造である摩擦クラッチが用いられてい
る。摩擦クラッチは、自動車が静止しているときは切断
状態となり、エンジンの回転を維持するようにしてい
る。自動車が発進するときは、摩擦クラッチの出力側の
軸が徐々に速度を増すように、徐々に係合される。いわ
ゆる半クラッチである。また、変速操作の際にも、エン
ジンと車輪の回転を遮断するためにクラッチの操作が行
われる。この摩擦クラッチの継断の操作は、運転者が足
で操作するクラッチペダルにより行われる。発進時にお
いては、運転者は一方の足でアクセルペダルを操作し、
他方の足でクラッチペダルを操作する必要がある。ま
た、坂道における発進などでは、さらに手でブレーキの
操作も行わなければならない。
速機は、構造が簡易ではあるが、運転者に大きな負担が
かかるという欠点がある。これを解決するのが、トルク
コンバータや流体継手を有する自動変速機であるが構造
は複雑で重く、また自動車を操る楽しみにも欠ける。両
者の中間的な存在である自動クラッチ装置が知られてい
る。自動クラッチ装置は、運転者のペダル操作によらず
クラッチの継断を制御する装置であるが、変速機は手動
変速機を用いており、自動変速機に比べれば構造は簡易
である。自動クラッチ装置は、遠心クラッチを用いるも
の、磁粉式電磁クラッチを用いるものなどが実用化され
ているが、近年、従来の手動変速機における運転者の足
の役割を、油圧アクチュエータにより行う装置が実用化
されている。この機構は、従来の手動変速機に油圧ポン
プ、油圧シリンダおよび油の流れを制御するバルブ機構
などを付加したものであり、比較的容易に作製できると
いう利点がある。また、運転者は、シフトレバーの操作
は行う必要があるので、自動車を操る楽しみについても
ある程度満足させることができる。
動クラッチ装置においては、従来、クラッチ動作を制御
する制御装置に異常が生じると、クラッチを接続状態に
制御していた。こうすれば、走行中であれば、次に自動
車が停止したときにエンジンストールを起こし、車両が
停止する。また、車両停止中で、エンジンが運転中であ
れば、その場でエンジンストールを起こし、車両が停止
する。いずれにしても車両およびエンジンが停止し、そ
れ以後、自動クラッチ装置に異常を抱えたままでの走行
が禁止される。
自動クラッチ装置の制御装置に異常が生じると、クラッ
チを接続状態に維持するので、エンジンストール時にシ
ョックが発生し、乗り心地が悪くなるという問題があっ
た。
されたものであり、自動クラッチ装置の制御装置に異常
が生じたときも、ショックの発生を抑制することを目的
とする。
めに、本発明のパワープラントの制御装置は、自動クラ
ッチ装置の異常時にはクラッチを接続状態とする自動ク
ラッチ装置を備えたパワープラントを制御するものであ
り、自動クラッチ装置の異常を検出する異常検出手段
と、異常が検出されると、駆動源の出力を低下させる、
または前記駆動源を停止する制御手段と、を有してい
る。駆動源がエンジンを含む場合、このエンジンを停止
するときには、エンジンの点火信号か、または燃料の噴
射信号を停止する。また、一旦駆動源の出力を低下さ
せ、その後停止させるように制御することもできる。
ンジンストール時のショックを抑制することができる。
実施形態という)を、図面に従って説明する。図1は、
自動クラッチ装置を含むパワープラントの概略構成図で
ある。パワープラント10は、エンジン12、クラッチ
14および変速機16を含む。エンジン12は、現在普
通に用いられているエンジンと変わりなく、エンジンの
運転状態を検出する各種センサからの情報に基づき燃料
噴射量など定めて制御が行われる。エンジンの制御を行
うのがエンジンECU(エンジン電子制御装置)18で
あり、これには例えば冷却水温を検出する水温センサ2
0、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセン
サ22、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速
度センサ24からの信号、吸気管内の圧力を検出する吸
気管圧力センサ25からの信号などが入力される。エン
ジン回転速度センサ24は、クランクシャフトに固定さ
れた歯車とこの歯を検出する電磁ピックアップを含み、
このセンサに歯車の歯が対向するときにはハイ、歯車の
谷が対向するときにはローの信号を出力する。したがっ
て、エンジン回転速度センサ24は、エンジン回転速度
に応じた周波数の方形波を出力する。エンジンECU1
8は、この方形波の周波数からエンジンの回転速度を算
出し、これに応じた制御を行う。
であり、ギアの選択は、通常の手動変速機と同様、運転
者のシフトレバー26の操作により行われる。すなわ
ち、シフトレバー26の操作がシフトワイヤ28により
シフトアーム30に伝達され、変速機16内のシフトフ
ォーク、スリーブを動かし、ギアの選択が行われる。
示されている。基本的な構成については、従来のクラッ
チと同様である。エンジン12のクランクシャフト32
には、フライホイール34が結合されており、その図中
右の面にはフリクションディスク36と接触する摩擦面
が形成されている。フリクションディスク36は、クラ
ッチ14の出力側の軸であり変速機16にとっては入力
側の軸となるインプットシャフト38の先端に配置され
ている。インプットシャフト38の先端にはスプライン
40が形成され、フリクションディスク36にもこれと
噛み合うスプラインが設けられている。したがって、フ
リクションディスク36は、インプットシャフト38の
回転方向には動きが規制され、シャフトとともに回転す
る一方、軸方向には摺動移動可能となっている。フリク
ションディスク36に対向する位置には、プレッシャプ
レート42が配置され、さらにプレッシャプレート42
の背面にはダイヤフラムスプリング44が配置されてい
る。クラッチ接続時には、ダイヤフラムスプリング44
の付勢力によって、プレッシャプレート42がフリクシ
ョンディスク36をフライホイール34へと押圧する。
これによって、エンジン12の出力がインプットシャフ
ト38に伝達される。
ムスプリング44の内周部分に接触する位置にレリーズ
ベアリング46が配置されている。レリーズベアリング
46は、レリーズフォーク48の揺動によって、インプ
ットシャフト38上を摺動する。レリーズフォーク48
は、レリーズベアリング44と接触している端とは反対
側の端において、レリーズシリンダ50のロッド52と
接触している。レリーズシリンダ50には、流体圧ポン
プ54(図1参照)から、流体圧ラインを介して流体が
供給され、ロッド52が進退する。この流体圧系の詳細
については後述する。ロッド52の進退の量、すなわち
クラッチ14のストローク量は、レリーズシリンダ50
に固定されたストロークセンサ56により検出される。
ストロークセンサ56は、本実施形態においては摺動抵
抗体式のセンサであって、ロッド52の進退に応じた電
圧を出力する。
速度を検出するインプットシャフト回転速度センサ58
が設けられている。この回転速度センサ58は、インプ
ットシャフト38上に固定された歯車60とこの歯を検
出する電磁ピックアップ62を有する。インプットシャ
フト回転速度センサ58は、エンジン回転速度センサ2
4と同様、回転速度に応じた周波数の方形波を出力す
る。
圧系の回路が示されている。なお、流体圧系の作動流体
は、粘度が比較的高く、非圧縮性の液体が好ましく、本
実施形態では一般的なブレーキフルードを用いている。
流体圧ポンプ54は、リザーバ64に蓄えられている流
体を逆止バルブ66を介してアキュームレータ68に送
る。これによって、アキュームレータ68に高圧の流体
が蓄えられる。アキュームレータ68内の圧力は圧力ス
イッチ70により検出され、圧力が規定値に達していな
いと、流体圧ポンプ54が作動し増圧され、圧力が規定
値に達したところで流体圧ポンプ54が停止される。ア
キュームレータ68に蓄えられた流体は、ソレノイドバ
ルブ72を制御することによりレリーズシリンダ50に
送られる。これによって、レリーズシリンダ50のロッ
ド52が進出し、レリーズフォーク48を押す。また、
ロッド52を後退させるときには、レリーズシリンダ5
0内の流体を、ソレノイドバルブ72を制御することに
より抜いて、リザーバ64に送る。また、ソレノイドバ
ルブ72とレリーズシリンダ50の間には、レリーズシ
リンダ50内の圧力を保持するための保持バルブ73が
設けられている。保持バルブ73は通常連通状態となっ
ているが、後述する所定の条件下で切断状態に制御され
る。切断状態に制御されることによって、レリーズシリ
ンダ50内の流体が流出することがなくなり、クラッチ
のストロークがこの状態で維持される。
自動クラッチECU(自動クラッチ電子制御装置)74
である。自動クラッチECU74には、エンジンECU
18からエンジン回転パルスNEPおよびエンジン回転
速度NEDが入力される。また、ストロークセンサ56
からのレリーズフォーク48のストローク量VCRC、
インプットシャフト回転速度センサ58のパルス出力N
IP、圧力スイッチ70の出力P、変速機がニュートラ
ル状態であることを検出するニュートラルスイッチ75
の出力CN、シフトレバーが操作されたことを検出する
シフトレバースイッチ78の出力SSおよび車両の速度
を検出する車速センサ76の出力Vも入力される。さら
に、ブレーキ操作中であるかを検出するブレーキスイッ
チ80の出力、ドアカーテシスイッチ82の出力も入力
される。
ECU74は、ソレノイドバルブ72および流体圧ポン
プ54を制御し、自動クラッチ装置の制御を行う。ま
た、システムに異常が発生した場合は、警告灯84を点
灯させ、運転者に注意を促す。
明する。エンジン始動時には、イグニッションスイッチ
がエンジンスタート位置になる前、オンの位置で、レリ
ーズシリンダ50に流体を送り、クラッチを切った状態
とする。エンジン始動後、車両停止、変速機16がニュ
ートラルとなっていることが確認された後、クラッチを
接続側に制御する。徐々にクラッチを接続させていき、
インプットシャフト38が回転をはじめたときが、クラ
ッチ接続位置であり、このときのストロークセンサ56
の出力値が記憶される。そして、再びクラッチが切断状
態とされる。シフトレバー26によりギアが選択され、
エンジンの回転が上昇すると、それに併せて、クラッチ
が接続側に制御される。このときは、エンジン始動時に
クラッチ接続位置を求めているので、この位置まで速や
かにクラッチを戻し、その後、エンジン12およびイン
プットシャフト38の回転速度を参照して、ソレノイド
バルブ72を制御し、レリーズシリンダ50に送る作動
流体の量を制御する。これによって、クラッチのストロ
ーク量が微妙に調節され、滑らかにクラッチの操作が行
われる。
行中でシフトレバー26が操作されると、レリーズシリ
ンダ50に流体が送られるように、ソレノイドバルブ7
2が制御される。これによって、クラッチが切断状態と
なる。さらに、シフトレバー26が操作されてギアが選
択されると、レリーズシリンダ50から流体を抜くよう
にソレノイドバルブ72が制御され、クラッチが接続状
態となる。この場合においても、エンジン12およびイ
ンプットシャフト38の回転速度を参照して、ソレノイ
ドバルブ72を制御し、滑らかな接続操作が行われる。
よび異常検出時の制御に関するフローチャートが示され
ている。自動クラッチ装置の異常は、自動クラッチEC
U74の異常(S100)、クラッチのソレノイドバル
ブ72の異常(S102)、自動クラッチECU74の
電源系の異常(S104)、ストロークセンサ56の異
常(S106)の順に判定される。
CU18にて自動クラッチECU74の異常判定がなさ
れる。異常状態が検出され、所定時間継続すると(S1
08)、現実に異常が発生したと判定し、フェイルセー
フ制御(S110)を実行する。ステップS110のフ
ェイル制御は、エンジンの出力を低下させるか、または
エンジンを停止する制御である。エンジンを停止させる
制御は、点火信号を停止し、失火させる制御、または燃
料の噴射信号を停止し、燃料の供給を停止する制御によ
り実行することができる。これらのいずれか一方を実行
すれば、エンジンは停止するが、燃料噴射信号を停止す
ることが望ましい。これは、噴射された燃料が燃えずに
排出されることが防止できるからである。もちろん、前
記二つの制御を同時にまたは相前後して実行することも
可能である。
ットルバルブを閉じる制御、点火時期の遅角制御、およ
びアイドル回転速度の上昇を禁止する制御により実行す
ることができる。スロットルバルブを閉状態とすれば、
エンジンはアイドリング状態に制御され、エンジン出力
は最も低い状態となる。点火時期を遅角すれば、最高燃
焼圧力が低下し、よってエンジン出力が低下する。ま
た、エアコンディショナやオルタネータの運転状態およ
び冷却水温によっては、アイドル回転速度を高めに制御
することが行われるが、この制御も禁止する。これらの
制御は、個別に行ってもよく、また二つ以上を組み合わ
せて制御してもよい。
よびエンジン出力の低下制御は、車両の運転状態に応じ
て前述した各制御のいずれを実行するかを選択してもよ
い。例えば、車両が走行中に異常検出がなされた場合、
まず前述のエンジン出力の低下制御のいずれかを、また
は組み合わせて実行し、その後エンジンを停止制御する
こともできる。また、出力の低下制御において、急激な
出力低下を防止するように制御することも好適である。
これは、例えば、スロットルバルブの開度を徐々に低下
させることによって、実行可能である。
72の異常が自動クラッチECU74にて異常判定がな
される。異常状態が検出され、これが所定時間継続する
と(S112)、現実に異常が発生したと判定し、フェ
イルセーフ制御(S114)を実行する。
ップS110の制御に加えて、レリーズシリンダの流体
圧を保持する制御が加えられている。ソレノイドバルブ
72に異常が発生すると、バルブの切り換えが正常に行
われず、例えば、レリーズシリンダ50内の流体を必要
以上に抜いたり、逆に、レリーズシリンダ50に流体を
必要以上に送り込んだりする。そこで、保持バルブ73
を閉鎖し、現時点でのレリーズシリンダ50の流体圧を
維持する制御が行われる。この制御は、自動クラッチE
CU74にてなされる。その他のエンジン停止制御、エ
ンジン出力低下制御に関しては、ステップS110と同
様にいずれか一つが、またはこれらが組み合わせて実行
される。また、車両の運転状態に応じて、いずれの制御
を実行するか選択してもよい。さらに、前記の制御を時
間差をもって実行することも、ステップ110の場合と
同様に可能である。
チECU74への電源が確保されているかの判定がなさ
れる。自動クラッチECU74には、エンジンが運転中
であれば他の補機と同様にイグニッションキーを介して
電力が供給される。また、エンジン始動前で、ドアカー
テシスイッチ82がオンすなわちドアが開かれた場合に
も、ルームランプと同様にバッテリから直接電力が供給
される。また、グランドが正常に接続されているかも判
定される。この判定は、エンジンECU18でなされ
る。また、前記の判定のうち少なくとも一つについて異
常状態と判定され、これが所定時間継続すると(S11
6)、現実に異常が発生したと判定し、フェイルセーフ
制御(S110)を実行する。
トローク、すなわちレリーズシリンダ50の進退量を検
出するストロークセンサ56そのもの異常を判定する。
この異常判定は、センサ出力が急変した場合、上限値ま
たは下限値になった場合に判定する。この判定は、自動
クラッチECU74にて行われる。また、異常状態が検
出され、これが所定時間継続すると(S118)、現実
に異常が発生したと判定し、フェイルセーフ制御(S1
20)を実行する。ストロークセンサ56のみの異常で
あれば、現実には、クラッチの継断は可能であり制御の
仕方によっては、走行も可能である。よって、このとき
のフェイルセーフ制御(S120)は、走行を続ける制
御であり、具体的な処理が図5に示されている。
な制御を示したフローチャートである。まずシフト位置
がニュートラルになっているかが判定される(S20
0)。さらに、エンジンの回転速度が0であるかが判定
される(S202)。これらがともにNOであれば、運
転者は、車両を走行させる意思があると判断できる。次
に、スロットルバルブの開度VTA、インプットシャフ
トの回転速度NIPおよび車速Vが読み込まれ、これに
応じた制御が選択される(S204)。スロットルバル
ブ開度VTAが所定値K1以上、かつインプットシャフ
ト回転速度NIPが所定値K2以上、かつ車速Vが所定
値K3以上であれば、車両が現在走行中であると判断し
て、クラッチストロークが現在の位置に制御される(S
206)。また、スロットルバルブ開度VTAが所定値
K4以上、かつ車速Vが所定値K5以下であれば、運転
者は車両の発進の操作を行っていると判断して、クラッ
チをゆっくり接続側に制御する(S208)。ストロー
クセンサ56の出力は得られないので、クラッチの接続
開始点がどこであるかは、あらかじめ分からないので、
クラッチのストロークの初期位置からゆっくりとストロ
ークさせる。また、スロットルバルブ開度VTAが所定
値K6以下、かつインプットシャフト回転速度NIPが
所定値K7以下、かつ車速Vが所定値K8以下であると
きは、エンジンストールの可能性があるので、クラッチ
を解放側に制御する(S210)。ステップS206〜
210以外の場合は、現在の状態が維持され、ステップ
S200にもどる。
ンジンECU18またはクラッチECU74のいずれか
により、異常の検出および判定を行う。よって、これら
が、所定のプログラムに従って機能することにより、異
常検出手段として機能する。また、エンジンECU18
が、前記の異常検出がなされたとき、所定のプログラム
に従って、エンジンの出力を低下、またはエンジンを停
止する制御を行う。よって、エンジンECU18が出力
制御手段として機能する。
生した場合、エンジンを停止または出力を減少させてい
るので、クラッチを接続側に制御することができる。ク
ラッチを接続側に制御するのは、車両が運転されていな
いとき(駐車など)には、このようにすることが安全側
であることに基づく。従来の手動変速機であれば、運転
者が席を離れれば、クラッチ接続状態に制御され、ま
た、坂道での駐車等では、エンジンブレーキが作動する
ように、ギアを入れた状態で駐車する。これらを自動ク
ラッチ装置においても実現するためには、装置が停止し
たときには、クラッチを接続側に制御する必要がある。
しかし、装置に異常があったからといって、エンジンが
回転中にこれを実行すると、クラッチ接続時にショック
が発生し、搭乗者に違和感を感じさせることになる。本
実施形態によれば、エンジンを停止または出力を低減さ
せているので、異常発生時にクラッチを接続側に制御し
ても、ショックの発生を抑えることができる。
U18への電力は、直接供給されるているが、自動クラ
ッチECU74を介して供給し、自動クラッチECU7
4に異常が発生したときには、自動クラッチECU74
によりエンジンECU18への電力供給を遮断するよう
にしてもよい。この制御は、図4のステップS110の
エンジンの点火、燃料噴射の停止と同等の効果を奏す
る。
体圧によるアクチュエータで行うシステムにも適用する
ことが可能である。この場合、図4のステップS114
において、ギアをニュートラルに制御することによって
も、停止時のショックを低減させることが可能である。
ープラントの概略構成図である。
る。
制御に関するフローチャートである。
に異常が発生した場合のクラッチ制御に関するフローチ
ャートである。
チ、16 変速機、18 エンジンECU(異常検出手
段、出力制御手段)、24 エンジン回転速度センサ、
34 フライホイール、36 フリクションディスク、
38 インプットシャフト、44 ダイヤフラムスプリ
ング、48 レリーズフォーク、50レリーズシリン
ダ、54 流体圧ポンプ、56 ストロークセンサ、5
8 インプットシャフト回転数センサ、72 ソレノイ
ドバルブ、74 自動クラッチECU(異常検出手
段)、76 ニュートラルスイッチ、78 シフトレバ
ースイッチ。
Claims (4)
- 【請求項1】 駆動源であるエンジンと、このエンジン
の出力を、下流の出力軸に対し、継断する自動クラッチ
装置であって、当該自動クラッチ装置の異常時にはクラ
ッチを接続状態とする自動クラッチ装置を備えたパワー
プラントにおいて、 前記自動クラッチ装置の異常を検出する異常検出手段
と、 異常が検出されると、エンジンの点火信号を停止する
か、または燃料の噴射信号を停止することにより、前記
エンジンを停止する停止制御手段と、 を有する、パワープラントの制御装置。 - 【請求項2】 駆動源と、この駆動源の出力を、下流の
出力軸に対し、継断する自動クラッチ装置であって、当
該自動クラッチ装置の異常時にはクラッチを接続状態と
する自動クラッチ装置を備えたパワープラントにおい
て、 前記自動クラッチ装置の異常を検出する異常検出手段
と、 異常が検出されると、前記駆動源の運転を継続したまま
出力を低下させる出力制御手段と、 を有する、パワープラントの制御装置。 - 【請求項3】 駆動源と、この駆動源の出力を、下流の
出力軸に対し、継断する自動クラッチ装置であって、当
該自動クラッチ装置の異常時にはクラッチを接続状態と
する自動クラッチ装置を備えた車両用パワープラントに
おいて、 前記自動クラッチ装置の異常を検出する異常検出手段
と、 当該車両の走行中において、前記異常が検出されると、
前記駆動源の出力を低下させ、その後前記駆動源を停止
する出力制御手段と、 を有する、パワープラントの制御装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3に記載のパワープラントの
制御装置において、前記異常検出手段は、異常状態が所
定時間継続した場合、異常が発生したとするパワープラ
ントの制御装置。
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