JP2004068686A - エンジントルク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機への入力トルクの制御を精度よく行う。
【解決手段】トルクダウン量算出部３００に、スロットル開度（ＴＶＯ）、エンジン回転数（Ｎｅ）が入力され、入力された値を基にトルクダウン量ΔＴｅが算出される。一方イナーシャ補正量算出部３０１は、各部のイナーシャ補正量（イナーシャ放出トルク）の算出を行い、またフリクション補正量算出部３０２は、ベルトＣＶＴによるフリクション補正量（フリクション放出トルク）の算出を行う。トルクダウン量補正部３０３では、算出された補正量を基にトルクダウン量ΔＴｅの補正を行い、エンジントルク制御部３０４においてエンジントルクの制御を行う。このように、各部のイナーシャやフリクション放出トルクを考慮してエンジンのトルク制御が行われるので、精度よく自動変速機への入力トルクの上限を、自動変速機の許容入力トルクの値に制御することができる。
【選択図】　　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータを備えた自動変速機におけるエンジントルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載される自動変速機としてＶベルト式無段変速機（以下、ベルトＣＶＴ）がある。このベルトＣＶＴでは、溝幅を油圧に基づいて可変制御されるプライマリプーリとセカンダリプーリでＶベルトを挟持し、その接触摩擦力によって動力の伝達を行っている。
このようなＶベルト式無段変速機として特開平１１−３７２３７号公報で開示されたようなものがある。これは、入力トルクと変速比に応じてプーリの推力を求め、この推力をセカンダリプーリおよびプライマリプーリの受圧面積などの所定値に基づいて油圧に換算し、この油圧を目標ライン圧として変速機構に供給するものである。
【０００３】
またこのベルトＣＶＴでは、エンジンとベルトＣＶＴの変速機構部との間にトルクコンバータを備え、エンジンから入力されるトルクの増幅等を行い、変速機構部へのトルク伝達を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のトルクコンバータを備えたベルトＣＶＴにあっては、トルクコンバータによってエンジン出力トルクの増幅が行われ、変速機構部へのトルク伝達が行われているが、トルク増幅が行われたことによって、ベルトＣＶＴの許容入力トルクの限界値を超える過大なトルクがベルトＣＶＴの変速機構部へ入力されることがないように、エンジンの出力トルクを抑えるトルクダウン制御を行っていた。このトルクダウン制御によるトルクダウン量は、スロットル開度とエンジン回転数より求められ、エンジン回転数が高くなるにつれてトルクダウン量を小さく、またスロットル開度が大きいときにトルクダウン量が大きくなるように設定されていた。
【０００５】
しかしながら、エンジンやベルトＣＶＴの回転イナーシャによるトルク放出が発生するため、スロットル開度とエンジン回転数より求めたトルクダウン量に回転イナーシャによるトルク放出分を吸収するマージンを含めなければならなかった。このようにトルク放出を吸収するためのマージンが必要なため、トルクダウン量を大きく設定しなければならず、ストール発進時や限界登坂時等の動力性能を損なうといった問題があった。
【０００６】
そこで本発明はこのような従来の問題点に鑑み、エンジントルクダウン制御により、必要以上にエンジンの出力トルクが抑えられることがないエンジントルク制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トルクコンバータと変速機構部とで構成される自動変速機と、トルクコンバータの入力軸に接続されたエンジンと、該エンジンの出力トルクの制御を行うエンジントルク制御部と、エンジンまたは自動変速機のうち少なくともいずれか一方の放出トルクの算出を行う放出トルク算出手段を備え、エンジン制御部は、放出トルク算出手段より算出された放出トルクに応じてエンジンのトルク制御を行うものとした。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジントルク制御部が、放出トルク算出手段によって算出された放出トルクに応じてエンジンのトルク制御を行うので、自動変速機への入力トルクが自動変速機の許容入力トルクを超えないようにエンジンのトルクダウンを行う際に、トルクダウン後の実際の自動変速機への入力トルク値を精度よく許容入力トルク値に近づけることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、本発明をベルトＣＶＴに適用した概略構成を示し、図２は油圧コントロールユニットおよびＣＶＴコントロールユニットの概略構成を示す。
図１において、図示しない前後進切り替え機構を備えた変速機構部５、および図示しないロックアップクラッチを備えたトルクコンバータ２より構成されるベルトＣＶＴ３がエンジン１に連結される。変速機構部５は一対の可変プーリとして入力軸側のプライマリプーリ１０、出力軸１３に連結されたセカンダリプーリ１１を備え、これら一対の可変プーリ１０、１１はＶベルト１２によって連結されている。なお、出力軸１３はアイドラギア１４およびドライブシャフトを介してディファレンシャル６に連結される。
【００１０】
変速機構部５の変速比やＶベルト１２の接触摩擦力は、ＣＶＴコントロールユニット２０からの指令に応じて作動する油圧コントロールユニット１００によって制御される。またＣＶＴコントロールユニット２０はエンジン１を制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵ）２１に接続され、互いに情報交換を行っている。ＣＶＴコントロールユニット２０はＥＣＵ２１からの入力トルク情報、スロットル開度センサ２４からのスロットル開度（ＴＶＯ）などから変速比や接触摩擦力を決定する。またＥＣＵ２１には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１５が接続され、ＣＶＴコントロールユニット２０にはトルクコンバータ２の出力軸の回転数を検出するタービンセンサ１６が接続されている。
【００１１】
変速機構部５のプライマリプーリ１０は、入力軸と一体となって回転する固定円錐板１０ｂと、固定円錐板１０ｂとの対向位置に配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリシリンダ室１０ｃへ作用する油圧（以下、プライマリ圧）に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板１０ａから構成されている。
セカンダリプーリ１１は、出力軸１３と一体となって回転する固定円錐板１１ｂと、固定円錐板１１ｂとの対向位置に配置されてＶ字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリシリンダ室１１ｃへ作用する油圧（以下、セカンダリ圧）に応じて軸方向に変位可能な可動円錐板１１ａから構成される。
プライマリプーリシリンダ室１０ｃとセカンダリプーリシリンダ室１１ｃは、等しい受圧面積に設定されている。
【００１２】
エンジン１から入力された入力トルクは、トルクコンバータ２を介して変速機構部５に入力され、プライマリプーリ１０からＶベルト１２を介してセカンダリプーリ１１へ伝達される。プライマリプーリ１０の可動円錐板１０ａおよびセカンダリプーリ１１の可動円錐板１１ａを軸方向へ変位させて、Ｖベルト１２と各プーリ１０、１１との接触半径を変化させることにより、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１との変速比を連続的に変化させることができる。
【００１３】
図２に示すように、油圧コントロールユニット１００は、ライン圧を制御する調圧弁６０とプライマリプーリシリンダ室１０ｃへのプライマリ（Ｐｒｉ）圧を制御する変速制御弁３０と、セカンダリプーリシリンダ室１１ｃへのセカンダリ（Ｓｅｃ）圧を制御する減圧弁６１を主体に構成される。
変速制御弁３０はメカニカルフィードバック機構を構成するサーボリンク５０に連結され、サーボリンク５０の一端に連結されたステップモータ４０によって駆動されるとともに、サーボリンク５０の他端に連結したプライマリプーリ１０の可動円錐板１０ａから溝幅、すなわち実変速比のフィードバックを受ける。
【００１４】
ライン圧制御系は、油圧ポンプ８０からの圧油を調圧するソレノイド５９を備えた調圧弁６０で構成され、ＣＶＴコントロールユニット２０からの指令（例えば、デューティ信号など）によって運転状態に応じて所定のライン圧に調圧する。ライン圧は、プライマリ圧を制御する変速制御弁３０と、セカンダリ圧を制御するソレノイド６２を備えた減圧弁６１にそれぞれ供給される。またライン圧の油圧の検出を行うライン圧センサ２９がＣＶＴコントロールユニット２０に接続されている。
【００１５】
プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１の変速比は、ＣＶＴコントロールユニット２０からの変速指令信号に応じて駆動されるステップモータ４０によって制御され、ステップモータ４０に応動するサーボリンク５０の変位に応じて変速制御弁３０のスプール３１が駆動され、変速制御弁３０に供給されたライン圧を調圧したプライマリ圧をプライマリプーリ１０へ供給し、溝幅が可変制御されて所定の変速比に設定される。
なお、変速制御弁３０は、スプール３１の変位によってプライマリプーリシリンダ室１０ｃへの油圧の給排を行って、ステップモータ４０の駆動位置で指令された目標変速比となるようにプライマリ圧を調整し、実際に変速が終了するとサーボリンク５０からの変位を受けてスプール３１を閉弁する。
【００１６】
ここで、ＣＶＴコントロールユニット２０は、図１において変速機構部５のプライマリプーリ１０の回転数を検出するプライマリプーリ速度センサ２６、セカンダリプーリ１１の回転速度（または車速）を検出するセカンダリプーリ速度センサ２７、セカンダリプーリのセカンダリプーリシリンダ室１１ｃに作用するセカンダリ圧を検出するセカンダリ圧センサ２８からの信号と、インヒビタースイッチ２３からのレンジ信号と、運転者が操作することによって開閉するスロットルの開度を検出するスロットル開度センサ２４からのスロットル開度（ＴＶＯ）と、温度センサ２５によって検出される変速機構部５の油温とを読み込んで変速比やＶベルト１２の接触摩擦力を可変制御する。
【００１７】
ＣＶＴコントロールユニット２０は、車速やスロットル開度に応じて目標変速比を決定し、ステップモータ４０を駆動して実変速比を目標変速比へ向けて制御する変速制御部２０１と、入力トルクや変速比、油温などに応じてプライマリプーリ１０とセカンダリプーリ１１の推力（接触摩擦力）を算出し、算出された推力を油圧に換算するプーリ圧制御部２０２から構成される。
【００１８】
プーリ圧制御部２０２は、入力トルク情報、プライマリプーリ回転速度とセカンダリプーリ回転速度とに基づく変速比、油温からライン圧の目標値を決定し、調圧弁６０のソレノイド５９を駆動することでライン圧の制御を行い、またセカンダリ圧の目標値を決定して油圧センサ２８の検出値と目標値に応じて減圧弁６１のソレノイド６２を駆動してフィードバック制御（閉ループ制御）によりセカンダリ圧を制御する。
【００１９】
次に図３および図４を用いて、エンジンコントロールユニットが行うエンジントルク制御について説明する。
図３はトルクダウン量の算出の流れを示すブロック図であり、図４はエンジントルク制御による変速機構部への入力トルクの様子を示す図である。
トルクダウン量算出部３００に、スロットル開度（ＴＶＯ）、エンジン回転数（Ｎｅ）が入力され、入力された値を基にトルクダウン量ΔＴｅが算出される。このトルクダウン量ΔＴｅは、上記従来例と同様にエンジン回転数が高くなるにつれてトルクダウン量を小さく、またスロットル開度が大きいときにトルクダウン量が大きくなるように設定する。
【００２０】
一方イナーシャ補正量算出部３０１では、エンジン１やベルトＣＶＴ３によるイナーシャ補正量（イナーシャ放出トルク）の算出を行い、またフリクション補正量算出部３０２では、ベルトＣＶＴ３によるフリクション補正量（フリクション放出トルク）の算出を行う。
【００２１】
イナーシャ補正量算出部３０１では、エンジン１の出力軸のイナーシャを考慮したエンジンイナーシャ補正量Ｔｌｅと、変速機構部５の入力軸側のイナーシャを考慮したＴ／Ｍイナーシャ補正量Ｔｐを算出する。
エンジンイナーシャ補正量Ｔｌｅは、エンジンイナーシャｌｅとエンジン回転数センサ１５からのエンジン回転数より算出したエンジン出力軸の角加速度ω´ｅとを用いて
Ｔｌｅ＝ｌｅ×ω´ｅ　　　　　　　　　（１）
より算出される。
同様に、Ｔ／Ｍイナーシャ補正量Ｔｐは、変速機構部５の入力軸のイナーシャＩｐと、タービンセンサ１６からのタービン回転数より算出した変速機構部５の入力軸の角加速度ω´ｐとを用いて、
Ｔｐ＝ｌｐ×ω´ｐ　　　　　　　　　　（２）
より算出される。
【００２２】
フリクション補正量算出部３０２では、変速機構部５の各プーリ１０、１１とＶベルト１２との接触摩擦力を考慮した圧力フリクション補正量Ｔｆｐ、および変速機構部５の入力軸の回転によるフリクションを考慮した回転フリクション補正量Ｔｆｎを算出する。各プーリ１０、１１とＶベルト１２との接触摩擦力は各プーリ１０、１１に供給される油圧に応じて変化する。よって圧力フリクション補正量Ｔｆｐは、各プーリ１０、１１に供給される油圧を基に算出することができる。
【００２３】
圧力フリクション補正量Ｔｆｐは、α、ａを定数、Ｐを圧力（ここでは、ライン圧センサ２９で検出されたライン圧）として、
Ｔｆｐ＝α×Ｐ＋ａ　　　　　　　　　　（３）
により算出される。
また回転フリクション補正量Ｔｆｎは、β、ｂを定数、Ｎをタービンセンサ１６で検出される変速機構部５の入力軸の回転数として、
Ｔｆｎ＝β×Ｎ＋ｂ　　　　　　　　　　（４）
により算出される。
【００２４】
トルクダウン量補正部３０３では、イナーシャ補正量算出部３０１およびフリクション補正量算出部３０２において式（１）〜（４）より算出された各補正量を用いて、トルクダウン量算出部３００で算出されたトルクダウン量ΔＴｅの補正を行い、ファイナルトルクダウン量ΔＴｅ’を算出する。このファイナルトルクダウン量ΔＴｅ’は、次式により算出される。
ΔＴｅ’＝ΔＴｅ−Ｔｌｅ−（Ｔｐ＋Ｔｆｐ＋Ｔｆｎ）／ｔ　　　（５）
ここで、ｔはトルクコンバータ２の入力側と出力側でのトルク比である。Ｔｐ、Ｔｆｐ、Ｔｆｎを算出するための基となる変速機構部５とエンジン１との間にはトルクコンバータ２が備えられているので、Ｔｐ、Ｔｆｐ、Ｔｆｎの値をエンジン１側のトルクダウン量に反映させるためにＴｐ、Ｔｆｐ、Ｔｆｎの値をトルク比ｔで割る。
【００２５】
エンジントルク制御部（ＥＮＧトルク制御部）３０４では、トルクダウン量補正部３０３で算出されたファイナルトルクダウン量ΔＴｅ’を基にエンジンのトルク制御を行う。
図４に、平地全開発進時のエンジンのトルク制御によるトルクコンバータへの入力トルクとトルクコンバータの出力回転数（Ｎｔ）との関係を示す。トルクコンバータへの入力トルクが変速機構部の許容入力トルクを超える領域において、各部のイナーシャやフリクション放出トルクを考慮してエンジンのトルク制御が行われるので、精度よく変速機構部５への入力トルクの上限を、許容入力トルクの値に制御することができる。
【００２６】
本実施例において、イナーシャ補正量算出部３０１およびフリクション補正量算出部３０２が、本発明における放出トルク算出手段を構成する。イナーシャ補正量算出部３０１が本発明におけるイナーシャ放出トルク算出手段を構成し、フリクション補正量算出部３０２が本発明におけるフリクション放出トルク算出手段を構成する。またエンジン回転数センサ１５が本発明におけるエンジン回転数検出手段を構成し、タービンセンサ１６が本発明における回転数検出手段を構成する。さらにライン圧センサ２９が本発明におけるライン圧検出手段を構成する。
【００２７】
本実施例は以上のように構成され、エンジンのトルク制御の際に、エンジン１や変速機構部５のイナーシャやフリクションによる放出トルク分を、イナーシャ放出トルク算出手段としてのイナーシャ補正量算出部３０１、およびフリクション放出トルク算出手段としてのフリクション補正量算出部３０２によって算出し、エンジントルク制御部が算出された放出トルクに応じてエンジンのトルクダウン量を算出し、エンジンのトルク制御を行うことにより、精度よく変速機構部５への入力トルクの上限を、許容入力トルクの値に制御することができる。
【００２８】
これにより、従来はイナーシャとフリクションによるトルク放出分をマージン量として設定していたことにより、図４に破線で示すように変速機構部５への入力トルクが許容入力トルクの値よりも下がりすぎてしまっていたが、エンジン１や変速機構部５の各状態におけるイナーシャとフリクションによるトルク放出分を考慮してエンジンのトルクダウン量を設定したので、変速機構部５への入力トルクを精度よく許容入力トルクの値に設定することができる。
【００２９】
よって従来に比べ変速機構部５への入力トルクが向上することにより、車両の動力性能の向上を図ることができる。
さらに、動力性能の向上によりエンジントルクの割りに、小型で安い自動変速機を用いることができる。
またエンジントルクの制御、すなわち変速機構部５への入力トルク制御の精度が向上したことにより、自動変速機のクラッチやベルト滑りがなくなり、部材の耐久性や耐力性が向上して高い信頼性を持たせることができる。
【００３０】
回転数検出手段としてのタービンセンサ１６によって検出された回転数より、イナーシャ放出トルク算出手段としてのイナーシャ補正量算出部３０１によって変速機構部５の入力軸側のイナーシャ放出トルクを算出し、エンジントルク制御部が算出されたイナーシャ放出トルクに応じてエンジンのトルク制御を行うことにより、より精度よく変速機構部５への入力トルクの上限を、許容入力トルクの値に制御することができる。
【００３１】
また、エンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数センサ１５によって検出されたエンジン回転数より、イナーシャ放出トルク算出手段としてのイナーシャ補正量算出部３０１によって、エンジンの回転によるイナーシャ放出トルクを算出し、エンジントルク制御部が算出されたイナーシャ放出トルクに応じてエンジンのトルク制御を行うことにより、より精度よく変速機構部５への入力トルクの上限を、許容入力トルクの値に制御することができる。
【００３２】
さらに、回転数検出手段としてのタービンセンサ１６によって検出された変速機構部５の入力軸の回転数より、フリクション放出トルク算出手段としてのフリクション補正量算出部３０２によって、変速機構部５の入力軸の回転によるフリクション放出トルクを算出し、エンジントルク制御部が算出されたフリクション放出トルクに応じてエンジンのトルク制御を行うことにより、より精度よく変速機構部５への入力トルクの上限を、許容入力トルクの値に制御することができる。
【００３３】
ライン圧検出手段としてのライン圧センサ２９によって検出されたライン圧より、フリクション放出トルク算出手段としてのフリクション補正量算出部３０２によって、プライマリプーリ１０およびセカンダリプーリ１１と、Ｖベルト１２との接触摩擦力に応じたフリクション放出トルクの算出を行い、エンジントルク制御部が算出されたフリクション放出トルクに応じてエンジンのトルク制御を行うことにより、より精度よく変速機構部５への入力トルクの上限を、許容入力トルクの値に制御することができる。
【００３４】
なお、本発明をＶベルト式無段変速機に適用した例を示したがこれに限定されずトルクコンバータを用いた多板式自動変速機等に適用してもよい。
また本発明は上記構成に限定されず、エンジン回転数をエンジン回転数センサ１５を用いて検出するものとしたが、エンジンの制御を行うＥＣＵ２１によってエンジン回転数の算出を行ってもよい。
【００３５】
さらに、変速機構部５の出力軸側や、他の部材のイナーシャおよびフリクション放出トルクの算出を行い、トルクダウン量ΔＴｅの補正を行うことにより、より精度よく変速機構部５への入力トルクの上限を、許容入力トルクの値に制御することができる。
また本実施例においてエンジンのトルクダウン量を算出したが、エンジントルクの制御値の算出を行うようにしてもよい。この際、イナーシャ補正量算出部３０１およびフリクション補正量算出部３０２より算出された補正量を、算出されたエンジントルク制御値に加算して補正を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例を示す図である。
【図２】油圧コントロールユニットとＣＶＴコントロールユニットの概略構成を示す図である。
【図３】トルクダウン量の算出の流れを示すブロック図である。
【図４】変速機構部への入力トルクの値を示す図である。
【符号の説明】
１　　エンジン
２　　トルクコンバータ
５　　変速機構部
１５　　エンジン回転数センサ
１６　　タービンセンサ
２０　　ＣＶＴコントロールユニット
２１　　エンジンコントロールユニット
２９　　ライン圧センサ
３０１　　イナーシャ補正量算出部
３０２　　フリクション補正量算出部
３０３　　トルクダウン量補正部
３０４　　エンジントルク制御部

Claims (7)

1. トルクコンバータと変速機構部とで構成される自動変速機と、
   前記トルクコンバータの入力軸に接続されたエンジンと、
   該エンジンの出力トルクの制御を行うエンジントルク制御部と、
   前記エンジンまたは自動変速機のうち少なくともいずれか一方の放出トルクの算出を行う放出トルク算出手段とを備え、
   前記エンジン制御部は、前記放出トルク算出手段より算出された放出トルクに応じて前記エンジンのトルク制御を行うことを特徴とするエンジントルク制御装置。
2. 前記放出トルク算出手段は、前記エンジンまたは自動変速機のイナーシャ放出トルクの算出を行うイナーシャ放出トルク算出手段を備え、
   前記エンジン制御部は、前記イナーシャ放出トルク算出手段により算出されたイナーシャ放出トルクに応じて前記エンジンのトルク制御を行うことを特徴とする請求項１記載のエンジントルク制御装置。
3. 前記放出トルク算出手段は、前記自動変速機のフリクション放出トルクの算出を行うフリクション放出トルク算出手段を備え、
   前記エンジン制御部は、前記フリクション放出トルク算出手段により算出されたフリクション放出トルクに応じて前記エンジンのトルク制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載のエンジントルク制御装置。
4. 前記変速機構部の入力軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
   前記イナーシャ放出トルク算出手段は、前記回転数検出手段によって検出された回転数を基に、前記変速機構部の回転によるイナーシャ放出トルクを算出することを特徴とする請求項２記載のエンジントルク制御装置。
5. 前記エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備え、
   前記イナーシャ放出トルク算出手段は、前記エンジン回転数検出手段によって検出された回転数を基に、前記エンジンの回転軸によるイナーシャ放出トルクを算出することを特徴とする請求項２または４記載のエンジントルク制御装置。
6. 前記変速機構部の入力軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
   前記フリクション放出トルク算出手段は、前記回転数検出手段によって検出された回転数を基に、前記変速機構部の入力軸の回転によるフリクション放出トルクの算出を行うことを特徴とする請求項３記載のエンジントルク制御装置。
7. 前記自動変速機は、一対の可変プーリ間にＶベルトを掛け渡し、各プーリに備えられた油室に油圧を供給して変速を行うＶベルト式無段変速機であって、
   各プーリに供給する油圧の基圧となるライン圧の油圧を検出するライン圧検出手段を備え、
   前記フリクション放出トルク算出手段は、前記ライン圧検出手段によって検出されたライン圧の検出値を基に、前記プーリがＶベルトを挟持する際の接触摩擦力によるフリクション放出トルクの算出を行うことを特徴とする請求項３または６記載のエンジントルク制御装置。

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