JP3445291B2 - 駆動トルク制御装置 - Google Patents

駆動トルク制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機の変速時に
発生する変速ショックを低減する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】点火時期や燃料噴射量で変速中のエンジ
ントルクを減少させ、変速前後のエンジン回転差による
慣性エネルギー差を緩和して自動車のアップシフト時の
変速ショックを低減することは、例えば、本発明の出願
人の出願に係わる特願平４−６３１３８号明細書にも記
載のように、従来よりよく知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アクセ
ルペダルの踏み込み量一定で加速時に発生する変速、い
わゆるオートアップにおいては、変速後のギア比（エン
ジン回転数／出力軸回転数）が低くなるために、エンジ
ントルクは全く変化していなくても、駆動軸に発生する
トルクはステップ的に変化する。この変速後の絶対駆動
トルク変化を吸収し、かつ変速時のショックを低減して
滑らかな変速を行うためには、短期間に大幅なエンジン
トルク減少を行わなければならない。しかしながら、自
動変速機のようにトルクコンバータを介してエンジント
ルクを駆動軸側に伝達する構造においては、エンジン回
転数をある程度保っておかなければ駆動軸側へのトルク
伝達ができない。ここで、アップシフト変速後のエンジ
ン回転はギア比に応じて低下するため、エンジントルク
を低減させて変速中のショックを減少させる場合は、エ
ンジントルク減少量を大きくし過ぎると、エンジン回転
低下速度を早め変速終了後にエンジン回転の落ち込みが
発生し、結果として変速後の駆動トルクが落ち込み、シ
ョック低減効果が薄れると言う問題があった。
【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、変速前後のトルク差をな
くすとともに、変速中のイナーシャ変動を押さえること
ができ、しかも、センサが故障した場合でも運転性を損
ねることなく安全な走行のできる駆動トルク制御装置を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係わる駆動トルク制御装置は、基本的には、自
動変速機を制御する変速機制御ユニットと共に用いら
れ、エンジントルクを制御することができる装置により
エンジントルクを制御するエンジン制御ユニットであっ
て、該エンジン制御ユニットは、アクセル踏み込み量の
一定のもとで加速時に発生する連続したシフトアップ変
速に関し、前記エンジントルクを制御することができる
装置により、変速終了前所定期間、前記エンジントルク
を変速前エンジントルクよりも大きい量まで増大させる
とともに、前記エンジントルクを制御することができる
装置により、当該変速終了後所定期間後であって、次段
のアップ変速開始前に、前記エンジントルクを前段の変
速開始前の出力まで復帰させる制御を行うことを特徴と
している。
【０００６】そして、より具体的な例としては、エンジ
ン制御ユニットは、車速およびアクセル開度に応じて変
速前後の駆動軸トルクが等しくなるような特性を設定し
た目標駆動軸トルクマップを有し、前記駆動軸トルクを
もとに前記エンジントルクを算出することを特徴とした
ものが挙げられる。
【０００７】さらに、前記エンジントルクを制御するこ
とができる装置とはアイドルスピードコントロールバル
ブであり、変速比の違いから発生する変速前後の駆動ト
ルク段差を補正するため、前記アイドルスピードコント
ロールバルブにより吸気量を制御すること、若しくは前
記エンジントルクを制御することができる装置とは燃料
噴射弁であり、変速比の違いから発生する変速前後の駆
動トルク段差を補正するため、前記燃料噴射弁により燃
料量を制御すること、又は前記エンジントルクを制御す
ることができる装置とは燃料噴射弁および電子制御スロ
ットル装置であり、変速比の違いから発生する変速前後
の駆動トルク段差を補正するため、前記燃料噴射弁及び
／又は前記電子制御スロットル装置を制御することによ
り空燃比を制御することを特徴としたものが挙げられ
る。
【０００８】また、エンジン制御ユニットは、変速中に
前記エンジントルクを減少させる手段を備えることを特
徴としている。
【０００９】
【作用】変速前後のギア比及びトルクコンバータの特性
より、変速前後の駆動トルクがほぼ等しくなるためのエ
ンジントルクを推定し、このエンジントルクに発生する
吸入空気量をエンジンに与える。変速中は、変速指令信
号とトルクコンバータの出力側タービン回転により吸入
空気量を減少させ、エンジントルク減少を図ることによ
りイナーシャ変化分による駆動トルク変動を押さえる。
また、変速終了前所定期間は、吸入空気量を通常より増
加させてエンジン回転の低下速度を緩めエンジントルク
上昇を図るとともに、変速終了後所定期間後は、通常の
吸入空気量に復帰させて変速後のエンジン回転の落ち込
みを防止する。このようにして、変速直前直後のトルク
コンバータ出力低下を押さえ、かつ滑らかな変速を実現
する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係る各種実施例について図面
を用いて説明する。なお、各種実施例を説明するにあた
り、同一部位については、同一の符号を付し、重複した
説明を省略する。まず、図１から図８を用いて、本発明
に係る駆動トルク装置の第１の実施例を説明する。
【００１１】図１は本発明の駆動トルク制御装置全体の
システムの概略を示すブロック図である。図１におい
て、駆動トルク制御装置は、主として、エンジン１１の
吸入空気量を制御する電子スロットル８と、エンジン制
御ユニット１０と、変速機制御装置７と、アクセル開度
センサ１５と、変速機１２に取り付けられた車速センサ
１４と、変速機入力軸回転センサ１６と、エンジン回転
センサ１７とから構成されている。
【００１２】エンジン制御ユニット１０は、車速、アク
セル開度に応じた目標駆動トルクを算出する目標駆動ト
ルク算出部１と、目標駆動トルクを変速機入力軸１３の
トルクに換算する変速機入力軸トルク算出部２と、目標
エンジントルク算出部３と、変速時ショック低減用トル
ク算出部５と、スロットル開度算出部４、燃料及び点火
時期を算出する制御する燃料噴射・点火制御部６とから
構成されている。
【００１３】目標駆動軸トルク算出部１には、図２に示
すような車速およびアクセル開度に応じた目標駆動軸ト
ルクマップが、あらかじめ記憶されている。ここで、目
標駆動軸トルクマップは、変速前後の駆動軸トルクが等
しくなるように特性が設定されている。つまり、一定の
エンジントルクに対し、電子スロットル８によってエン
ジントルク増減を制御し、変速比の違いから発生する駆
動トルク変化を押さえることにより変速前後の駆動トル
ク段差を無くすようにしている。例えば、もし変速点に
おける最大エンジントルク出力を持ってしてもトルク段
差が発生するようであれば、エンジン制御ユニット１０
から変速機制御ユニット７の変速線を変更する指令を出
すことにより対応する。
【００１４】エンジントルク算出部３には、図３に示す
ようなトルクコンバータ９の特性曲線があらかじめ記憶
され、スロットル開度算出部４には、図４に示すような
エンジン１１のトルク特性曲線があらかじめ記憶されて
いる。以上は駆動力制御装置の構成を述べたものである
が、エンジン制御ユニット１０の実際のハードウェアー
構成は、図５に示すように、入力インターフェース回路
２０と、各種演算を実行するＣＰＵ２１と、各種データ
やプログラム等を記憶するＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３
と、出力インターフェース回路２４とから構成されてい
る。
【００１５】エンジン特性曲線等のマップ化されたデー
タと、本発明を実現する演算プログラムはＲＯＭ２２に
記憶されており、ＣＰＵ２１が、入力インターフェース
２０からのデータと、ＲＯＭ２２からのデータを用い
て、適宜演算途中データをＲＡＭ２３に出し入れしなが
ら、ＲＯＭ２２の演算プログラムに従って演算を実行
し、結果を出力インターフェース回路２４に出力するこ
とで上記機能が達成される。
【００１６】次に、このように構成された駆動トルク制
御装置の作用について説明する。目標駆動トルク算出部
１は、アクセル開度と車速から図２の目標駆動トルクマ
ップを検索し、必要な目標駆動トルクを算出する。な
お、本トルクマップは前述のように変速前後の駆動トル
クが等しくなるように設定されている。ショック低減用
トルク算出部５では、変速時のエンジン及び変速機の慣
性分による駆動トルク変動を押さえるもので、変速機入
力軸センサ１６と回転数とエンジン回転センサ１７の回
転数情報から現在の駆動トルクを算出し、前述した目標
駆動トルクとの差分を算出し、この算出値と前述の目標
駆動トルクから慣性分を考慮した目標駆動トルクを変速
機入力軸トルク算出部２に与える。
【００１７】ショック低減用トルク算出部５のブロック
図を図６にて説明する。まず、エンジン回転及び変速機
入力軸回転を用いて変速機入力軸トルクを算出する。算
出された値は、そのままでは変動が大きく制御のパラメ
ータとして不適なので、フィルターを介して信号を平滑
化する。この信号の変化量から求まる所定タイミングと
変速機制御ユニット７から発せられる変速指示信号をも
とにショック低減用トルク算出開始を判断する。トルク
算出を行わないときは、目標駆動トルク補正量を０とし
て該補正を行わず、トルク算出開始後は、フィルタリン
グ後の算出トルクと変速比及びスロットル開度により現
在の駆動トルクＴｎを算出し、目標駆動トルク算出部１
の出力Ｔｔとの差を計算してこの値をショック低減用ト
ルク算出部５の出力Ｔｉとする。
【００１８】また、変速機入力軸トルク算出部２では、
先の目標駆動トルクＴｔとショック低減用トルク算出値
Ｔｉを加算した値に対し、変速機制御装置７より与えら
れた変速比を用いて変速機入力軸トルクを算出する。さ
らに、目標エンジントルク算出部３では、変速機入力軸
トルクをもとにトルクコンバータ特性を使用して目標エ
ンジン回転及び目標エンジントルクを算出する。
【００１９】トルクコンバータ９は、周知のごとくポン
プとタービンの間に滑りが生じることによりトルクを増
幅する作用があるが、このため、トルク増幅率から目標
エンジントルクを求めると同時に、滑りを補正して目標
エンジン回転数も算出する必要がある。一般に、トルク
コンバータの特性は、図３に示すように、横軸を入出力
の回転比ｅ＝ｎ１／ｎ２として、入出力間のトルク比ｔ
＝Ｔ１／Ｔ２、及び容量係数Ｃｐ＝Ｔ１／ｎ１で表され
る。ここで、ｎ１：入力回転数（エンジン回転数）、ｎ
２：出力回転数（変速機入力回転数）、Ｔ１：入力トル
ク（エンジントルク）、Ｔ２：出力トルク（変速機入力
軸トルク）である。容量係数Ｃｐは、トルクコンバータ
の特性を表すもので、大きさ、構造により決まる特性で
ある。ここでは、容量係数Ｃｐは、入力トルクＴ１と、
入力回転数ｎ１で表現されているが、出力トルクＴ２と
出力回転数ｎ２を用いて表現すると、 Ｃｐ’＝Ｔ２／ｎ２2＝ｔＣｐ／ｅ2 ・・・・（数１） 容量係数Ｃｐ’は、（数１）のように表わすことができ
る。
【００２０】そこで、先に求めた目標変速機入力トルク
をＴ２とし、その際の変速機入力軸回転数をｎ２とし
て、（数１）を用いて容量係数Ｃｐ’を求める。なお、
変速機入力軸回転数ｎ２は、車速センサ１４から得られ
る駆動軸回転数と変速比から求められる。容量係数Ｃ
ｐ’が定まると、図３に示すトルクコンバータ特性から
回転数比ｅとトルク比ｔが決まるので、目標エンジント
ルク及び目標エンジン回転数が求められる。なお、ここ
では、トルクコンバータオイルの温度等の因子について
は考慮していないが、実際の制御においてはオイルの温
度変化によるトルクコンバータ特性の変動を補正するこ
とが望ましい。
【００２１】スロットル開度算出部４では、図４に示す
ような予め記憶されているエンジン特性と、エンジント
ルク算出部３で求められた目標エンジントルク及び目標
エンジン回転数からスロットル開度を算出する。また、
もしも目標エンジントルクあるいは目標エンジン回転を
求めるための情報を得るためのセンサが故障しており、
その他の情報を使用して目標エンジントルクまたは目標
エンジン回転が求められない場合であって、その故障し
ているセンサがアクセル開度センサ１５以外の場合に
は、スロットル開度演算部４の中に予め設けられたアク
セル開度−スロットル開度曲線に従い、スロットル開度
を算出することにより、センサ故障時のフェイルセーフ
を簡単かつ単純に実現することができる。
【００２２】燃料噴射・点火制御部６では、設定された
スロットル開度に応じた最適な燃料及び点火時期になる
ように制御が実行され、目標の駆動軸トルクが得られ
る。燃料噴射・点火制御部６には、図７に示すように、
基本燃料噴射量ＴＰとエンジン回転数とをパラメータと
して、最適点火進角度を示すマップが予め記憶されてい
る。仮に、スロットル弁開度が変化し、基本燃料噴射量
ＴＰが、同図のａ点からｂ点に変わったとすると、スロ
ットル弁開度の変化直後はエンジン回転の上昇はほとん
どなく、対応する点火時期はａｒからｂｒへと変化す
る。その後エンジン回転の上昇にともない点火時期はｃ
ｒまで変化し最適点火時期が算出される。燃料噴射量に
ついても同様のマップが用意されており、前述したステ
ップを踏んで最適燃料量が選択される。
【００２３】図８に、本実施例におけるアップシフト時
のスロットルの動きと駆動トルクの関係を示す。破線は
スロットルによる補正を行わない場合のスロットル及び
駆動トルクの挙動、実線は本発明による補正を行った後
のそれら挙動を示す。本実施例では、変速比の違いから
発生する変速前後の駆動トルク段差を補正するため、変
速前に比べて変速後のスロットル開度がより開くように
なされている。すなわち、変速中はショック低減トルク
算出部５によるスロットル開度補正が働くイナーシャフ
ェイズのショックを低減する。この動作により、変速前
後の駆動トルクが一致し、変速ショックの一要因である
変速後のトルク差を押さえ、滑らかな変速が可能とな
る。
【００２４】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図９は本実施例に係わる駆動トルク制御装置全体のシス
テムの概略を示すブロック図である。本実施例と図１の
図示例との違いはショック低減用トルク算出部の作用す
る箇所のみであるので、以下においては相違点を重点的
に説明する。目標駆動トルク算出部１にて設定されてい
る目標駆動トルクマップは図１０のように従来の車両と
同じく、変速時のトルク段差が発生するものとなってい
る。
【００２５】また、ショック低減用ロジック部５では、
変速機入力軸回転数及びエンジン回転数から変速比を算
出し、変速機制御ユニット７からの変速位置信号によっ
て、各変速に対するトルク減少特性を選択する。選択さ
れた特性曲線は、図１１に示すような変速比の関数で規
定されており、ｎＳは変速開始点での変速比、ｎＥは変
速終了点での変速比、その他ｎ１からｎ３は制御切り替
え点を示す。
【００２６】図１１において、変速が開始し始めると、
ショック補正データは、変速比がｎ１となる点から５０
％へと徐々に減少し、変速比ｎ２から１５０％に向かっ
て早い速度で増加してゆく。そして、ｎ３となった時点
で、変速終了後でかつ変速機入力軸回転数の変化が正ま
たは０に反転する点ｎＴまでこの乗数を保持し、反転後
は一定時間で１００％まで減少する。このときは、すで
にギアが締結しており、スロットルを長い間、開き気味
にしておくと車両が独りでに走り出してしまうので、ス
ロットルを閉じる際の変化速度は、ｎ１の時点から乗数
が減少する速度に対して早い速度で変化させる。
【００２７】図１２は本実施例による挙動を示したもの
で、スロットル開度は、ｎ１から低下を開始し、ｎ２に
て上昇方向に転じ、ｎ３にてその値を保持した後に通常
開度に復帰する（破線は通常時の動きを示している）。
駆動トルクに現れるように変速終了時のトルク落ち込み
が防止され、変速時のショックを低減していることが判
る。
【００２８】ショック低減ロジック部５の出力は、スロ
ットル開度算出部４から算出された目標スロットル開度
へ乗算される。すなわち、ｎ１までは、スロットル開度
算出部４の出力そのもの（１００％）を出力し、その
後、図１１によって規定された割合で、スロットル開度
が変化するように制御される。以上、本発明の実施例を
詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲を逸脱することなく種々の設計
変更を行うことが可能である。
【００２９】たとえば、前述の各実施例ではスロットル
によりエンジントルクを制御しているが、スロットルに
換えて大容量のＩＳＣ（Idle Speed Control）制御弁を
使用しても実現可能である。また、実施例１に関して
は、変速前の燃料量を低下させ、変速後の燃料量を増加
させるようにしてもこれを実現できる。なお、実施例１
と２を組み合わせることにより、より良い相乗効果を生
み出すことは明白である。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明による駆動トルク制御装置によれば、変速前後のトル
ク差をなくすことができる。また、変速中のイナーシャ
変動を押さえることができるため、運転者が変速中のト
ルク変動をほとんど感じないですむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の駆動トルク制御装置全体のシステム
の概略を示すブロック図。
【図２】 変速前後の駆動トルク段差の無い駆動トルク
特性図。
【図３】 トルクコンバータの特性図。
【図４】 エンジンのトルク特性図。
【図５】 エンジン制御ユニットの構成ブロック図。
【図６】 変速ショック低減ロジック。
【図７】 点火時期マップ。
【図８】 実施例１の効果を示す図。
【図９】 本発明の第２の実施例を示すブロック図。
【図１０】 駆動トルク特性図。
【図１１】 ショック低減制御用エンジントルク特性
図。
【図１２】 実施例２の効果
【符号の説明】
１…目標駆動トルク算出部 ９…トルクコンバ
ータ ２…変速機入力軸トルク算出部 １０…エンジン制御
ユニット ３…エンジントルク演算部 １１…エンジン ４…スロットル開度算出部 １２…変速機 ５…ショック低減用トルク算出部 １３…変速機入力軸 ６…燃料噴射・点火制御部 １４…車速センサ ７…変速機制御部 １５…アクセル開度
センサ ８…電子式スロットル弁 １６…変速機入力軸
回転センサ １７…エンジン回転センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１０Ｇ // Ｆ０２Ｍ 69/32 33/00 ３１８Ｇ (72)発明者 紀村 博史 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−240437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−77138（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−103546（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−266025（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−113526（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−36030（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−189238（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 45/00 395 B60K 41/00 - 41/28

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動変速機を制御する変速機制御ユニッ
    トと共に用いられ、エンジントルクを制御することがで
    きる装置によりエンジントルクを制御するエンジン制御
    ユニットであって、 該エンジン制御ユニットは、アクセル踏み込み量の一定
    のもとで加速時に発生する連続したシフトアップ変速に
    関し、 前記エンジントルクを制御することができる装置によ
    り、変速終了前所定期間、前記エンジントルクを変速前
    エンジントルクよりも大きい量まで増大させるととも
    に、 前記エンジントルクを制御することができる装置によ
    り、当該変速終了後所定期間後であって、次段のアップ
    変速開始前に、前記エンジントルクを前段の変速開始前
    の出力まで復帰させる制御を行うエンジン制御ユニッ
    ト。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジン制御ユニットに
    おいて、 該エンジン制御ユニットは、車速およびアクセル開度に応じて 変速前後の駆動軸トル
    クが等しくなるような特性を設定した目標駆動軸トルク
    マップを有し、前記駆動軸トルクをもとに前記エンジントルクを算出す
    る ことを特徴とするエンジン制御ユニット。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載のエンジン制御ユ
    ニットにおいて、 前記エンジントルクを制御することができる装置とはア
    イドルスピードコントロールバルブであり、 変速比の違いから発生する変速前後の駆動トルク段差を
    補正するため、前記アイドルスピードコントロールバル
    ブにより吸気量を制御することを特徴とするエンジン制
    御ユニット。
  4. 【請求項４】 請求項１または２記載のエンジン制御ユ
    ニットにおいて、 前記エンジントルクを制御することができる装置とは燃
    料噴射弁であり、 変速比の違いから発生する変速前後の駆動トルク段差を
    補正するため、前記燃料噴射弁により燃料量を制御する
    ことを特徴とするエンジン制御ユニット。
  5. 【請求項５】 請求項１または２記載のエンジン制御ユ
    ニットにおいて、 前記エンジントルクを制御することができる装置とは燃
    料噴射弁および電子制御スロットル装置であり、 変速比の違いから発生する変速前後の駆動トルク段差を
    補正するため、前記燃料噴射弁及び／又は前記電子制御
    スロットル装置を制御することにより空燃比を制御する
    ことを特徴とするエンジン制御ユニット。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載のエ
    ンジン制御ユニットにおいて、 変速中に前記エンジントルクを減少させる手段を備える
    ことを特徴とするエンジン制御ユニット。
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