JP2004314842A - 自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクダウンおよび容量制御による変速ショック対策時にエンジントルク下限値によるトルクダウン不足を高応答で容量制御により補償する。
【解決手段】実線で例示するごとく目標イナーシャフェーズ時間Δｔ２およびイナーシャフェーズ時目標出力トルクＴｏｓとの組み合わせとして目標出力トルク波形を設定し、変速機入力トルクＴｉおよびＴｏｓから摩擦要素の変速時目標締結容量Ｔｄｔを演算し、ＴｄｔおよびΔｔ２から、イナーシャフェーズ時目標エンジントルクＴｅＤの波形を実線で示すように設定する。図示のようにＴｅＤがエンジントルク下限値（Ｔｅｄｏ）よりも小さければ、つまり、イナーシャフェーズ時目標エンジントルクＴｅＤの全てをエンジントルク制御により実現することができない場合は、ＴｅＤのうち、Ｔｅｄｏよりも小さな実現不能分に応じた補正量ΔＴｄだけ変速時目標締結容量Ｔｄｔをフィードフォワード的に補正して破線で示す補正済変速時目標締結容量を求め、これを容量制御に資する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イナーシャフェーズ中、変速用摩擦要素の締結容量制御および動力源のトルクダウン制御により変速ショックを軽減するようにした自動変速機の変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機の変速時に、エンジンをトルクダウンしたり、摩擦要素の締結容量を適切に制御する技術としては従来、特許文献１に記載のような変速時トルクダウン技術や、特許文献２に記載のようなエンジントルクに応じたクラッチ圧のフィードバック制御技術が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−０５９４３４号公報
【特許文献２】
特公平６−０５６２０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンには性能や運転状態に応じ実現可能なトルク範囲があり、エンジントルクの下限値についてもしかりである。
つまり、エンジンのトルクダウンは通常、スロットル開度操作や点火時期制御によりこれを実現するが、トランクションコントロールなどのためにエンジン出力を低減させるべくスロットル開度を全閉近辺の小開度にしたり、点火時期を限界近くまで遅らせている状態では、もはや大きなトルクダウン指令があってもこれを実現することができない。
【０００５】
このような状態のもとでは、特許文献１に記載のトルクダウン技術で所定の変速ショック軽減効果を望み得ない。
かといって、このような状態のもとで特許文献２に記載の技術を併用して摩擦要素の締結容量をフィードバック制御したとしても、もともと制御応答の低い締結容量を制御対象とするため、しかも、フィードバック制御であるが故の低応答に起因して、変速前後の出力トルク段差を確実に吸収することができず、十分な変速ショック対策を期待できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、動力源のトルク下限値によるトルクダウン不足を摩擦要素の締結容量補正により補うが、フィードバック制御によるのではなくフィードフォワード制御により当該補正を行うことで、上記の問題を解消し得るとの観点から、この着想を具体化した自動変速機の変速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】
この目的のため、本発明による自動変速機の変速制御装置は、請求項１に記載のごとく、
変速用摩擦要素の締結による変速時のイナーシャフェーズ中、変速用摩擦要素の締結容量制御および動力源のトルクダウン制御により変速ショックを軽減するようにした自動変速機を要旨構成の基礎前提とし、
上記トルクダウンにより達成すべき目標動力源トルクのうち、動力源のトルク下限値よりも小さい実現不能分だけ、変速用摩擦要素の締結容量を補正するよう構成したものである。
【０００８】
【発明の効果】
かかる本発明の変速制御装置によれば、動力源のトルク下限値によるトルクダウン不足を摩擦要素の締結容量補正により補うに際し、フィードフォワード制御により当該補正を行うこととなり、
当該補正の対象が摩擦要素の締結容量であっても、フィードバック制御である場合の低応答に関する問題を生ずることがなく、変速前後の出力トルク段差を確実に吸収することができて十分な変速ショック対策を保証し得る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる自動変速機の変速制御装置を具えた車両のパワートレーンをその制御系と共に示し、１は動力源としてのエンジン（電動モータでもよい）、２は無段変速機を含む自動変速機で、これらのタンデム結合により車両のパワートレーンを構成する。
エンジン１は、運転者が操作するアクセルペダル３に連動してその踏み込みにつれ全閉から全開に向け開度増大するスロットルバルブ４により出力を加減され、エンジン出力はトルクコンバータＴ／Ｃを経て自動変速機２に入力されるものとする。
【００１０】
エンジン１のスロットルバルブ４は、その開度を基本的にアクセルペダル３により決定されるが、スロットルアクチュエータ５によって開度制御可能とし、これにより変速ショック対策用にエンジン出力トルクを後述のごとくに加減し得るようになす。
スロットルアクチュエータ５によるスロットル開度制御は、エンジンコントローラ６によりこれを行い、このエンジンコントローラ６は、エンジン１の点火時期制御によっても変速ショック対策用にエンジン出力トルクを加減し得るようになす。
【００１１】
なおエンジンコントローラ６は、上記した変速ショック対策用のスロットル開度制御および点火時期制御に専用のものではなく、燃料噴射量制御などの通常のエンジン制御を行うものであり、これがためエンジンコントローラ６には、スロットルバルブ４のスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ７からの信号と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ８からの信号とを入力する。
【００１２】
自動変速機２は、歯車伝動系の動力伝達経路（変速段）を決定する液圧作動クラッチや液圧作動ブレーキ等の変速用摩擦要素へ供給すべき作動液圧を直接的に制御する直動式とし、これがため変速制御用のコントロールバルブ１１に上記変速用摩擦要素の数だけ作動液圧デューティソレノイド１２，１３，１４を挿置して設ける。
これら作動液圧デューティソレノイド１２，１３，１４は、対応する摩擦要素の作動液圧を個々にデューティ制御し、当該摩擦要素を選択的に締結作動させることにより自動変速機２を所定の変速段が選択された状態にし得るようにする。そして自動変速機は、選択変速段に応じたギヤ比でエンジン動力を変速して出力する。
【００１３】
デューティソレノイド１２，１３，１４の駆動デューティは変速機コントローラ１５によりこれらを決定し、この変速機コントローラには、エンジンコントローラ６を経由してセンサ７，８からのスロットル開度（ＴＶＯ）信号およびエンジン回転数（Ｎｅ）信号を入力するほか、エンジンコントローラ６が内部情報から求めた実エンジントルク（Ｔｅ）に関する信号およびエンジントルク上下限値Ｔｅｕｐ，Ｔｅｄｏに関する信号を入力し、更には、自動変速機２の入力回転数Ｎｉ を検出する入力回転センサ１６からの信号と、自動変速機２の出力回転数Ｎｏ を検出する出力回転センサ１７からの信号とを入力する。
【００１４】
ここでエンジントルク上限値Ｔｅｕｐは、例えば現在の運転状態でスロットル開度ＴＶＯを最大値にした時のエンジントルク値と、燃費の制約上排除すべきエンジントルク領域とから、マップ検索などによりエンジンコントローラ６が決定するものとし、
また、エンジントルク下限値Ｔｅｄｏは、例えば現在の運転状態でスロットル開度ＴＶＯを最小値にし、且つ、点火時期を運転可能な限界まで遅らせた時のエンジントルク値からエンジンコントローラ６が決定するものとする。
【００１５】
変速機コントローラ１５は、上記した入力情報を基に図示せざる周知の制御プログラムを実行して自動変速機２を以下のように変速制御するものとする。
先ず、変速機出力回転数Ｎｏから演算により求めた車速ＶＳＰおよびスロットル開度ＴＶＯから、図示せざる予定の変速パターンをもとに現在の運転状態に好適な変速段を求める。
そして、この好適変速段と現在の選択変速段とが一致していれば、変速を行わないこととして変速指令を発しないことにより、デューティソレノイド１２，１３，１４の駆動デューティを今のままに保ち、現在の選択変速段を維持する。
しかし、現在の選択変速段が好適変速段と異なれば、変速指令を発して対応するデューティソレノイド１２，１３，１４の駆動デューティを変更することにより、選択変速段から好適変速段への変速が行われるよう変速用摩擦要素の解放、締結切り換えを実行する。
【００１６】
ところで、本実施の形態においては当該変速に際し解放状態から締結状態へと切り換えるべき変速用摩擦要素の締結容量（作動液圧）を、図２に示す制御プログラムの実行により図３に示すごとくに決定する。
なお図３は、ロー側の選択変速段（第２速）からハイ側の好適変速段（第３速）へ変速される時のアップシフトについて示す。
かかる変速の過程で変速機コントローラ１５は、後で詳述するごとくにトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵおよびトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤを求め、これを図１のごとくエンジンコントローラ６が受けて、スロットルアクチュエータ５によるスロットル開度制御または点火時期制御によりエンジン１の出力トルクをトルクフェーズ中はトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵに、また、イナーシャフェーズ中はトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤにするものとする。
【００１７】
図２の制御プログラムは、左側が変速機コントローラ１５による処理を、また、右側がエンジンコントローラ６による処理を示す。
変速機コントローラ１５は、前記の変速指令が発せられる図３の瞬時ｔ１に図２の制御プログラムを開始し、先ずステップＳ１において、変速機出力トルクＴｏが変速による変化（低下）を開始する瞬時ｔ２から、変速機入出力回転数Ｎｉ，Ｎｏの比で表される実効ギヤ比Ｇｒ（＝Ｎｉ／Ｎｏ）が変速前ギヤ比Ｇ１から変速後ギヤ比Ｇ２に向けて変化し始める瞬時ｔ３までのトルクフェーズ中、および、この瞬時ｔ３から、実効ギヤ比Ｇｒが変速後ギヤ比Ｇ２となる瞬時ｔ４までのイナーシャフェーズ中の、目標とすべき変速機出力トルクＴｏの時系列変化を規定した目標出力トルク波形を選択する。
【００１８】
この目標出力トルク波形は、図３に実線で例示するごとく目標トルクフェーズ時間Δｔ１および目標イナーシャフェーズ時間Δｔ２と、イナーシャフェーズ中における変速時目標出力トルクＴｏｓとの組み合わせとして設定し、
変速の種類や、車速ＶＳＰや、スロットル開度ＴＶＯや、変速機入力トルクＴｉ（本明細書では便宜上、エンジン出力トルクＴｅと同じとして取り扱う）などに基づき、変速機出力トルクＴｏがトルクフェーズ中およびイナーシャフェーズ中に、変速前出力トルク（Ｔｉ×Ｇ１）から変速時目標出力トルクＴｏｓを経て変速後出力トルク（Ｔｉ×Ｇ２）へ、変速ショック対策上好適な態様で変化するようなところを狙って実験などにより予め定めておく。
【００１９】
次いでステップＳ２において、上記選択した目標出力トルク波形から、目標トルクフェーズ時間Δｔ１、目標イナーシャフェーズ時間Δｔ２、および変速時目標出力トルクＴｏｓを設定する。
【００２０】
ステップＳ３においては、変速機入力トルクＴｉと、変速時目標出力トルクＴｏｓに応じた定数αとの乗算により、変速用摩擦要素の変速時目標締結容量Ｔｄｔ（＝Ｔｉ×α）を演算する。
【００２１】
ステップＳ４においては、目標トルクフェーズ時間Δｔ１から、トルクフェーズｔ２〜ｔ３中に変速機出力トルクＴｏがトルクの引き込みを生ずることなく図３の実線で示すごとく変化するようにするためのトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵのトルク波形を図３の実線で示すように求めると共に、上記した変速時目標締結容量Ｔｄｔおよび目標イナーシャフェーズ時間Δｔ２から、トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤを以下のようにして演算する。
つまり、変速用摩擦要素よりもエンジン側における回転部分の回転イナーシャ係数Ｉと、変速機入力回転数Ｎｉの変速前値Ｎｉ１（図３参照）から変速後値Ｎｉ２（図３参照）への入力回転段差ΔＮｉ（＝Ｎｉ１−Ｎｉ２）と、変速時目標締結容量Ｔｄｔと、トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤとの間には
Ｉ×ΔＮｉ＝Ｔｄｔ−ＴｅＤ
の関係式が成立し、この式を用いてトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤを演算する。
そして、このトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤおよび目標イナーシャフェーズ時間Δｔ２から、トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤの波形を例えば図３に実線で示すように設定する。
【００２２】
ステップＳ５では、ステップＳ４で求めたイナーシャフェーズ用のトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤが、エンジンコントローラ６から図１のごとく送信されてくるエンジントルク下限値Ｔｅｄｏ以上か否かにより、トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤの全てをエンジントルク制御により実現可能か否かを判定する。
トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤが図３に示すようにＴｅＤ＜Ｔｅｄｏで、トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤの全てをエンジントルク制御により実現することができない場合は、ステップＳ６において、トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤのうち、エンジントルク下限値Ｔｅｄｏよりも小さな実現不能分に応じた補正量ΔＴｄだけ変速時目標締結容量Ｔｄｔを補正して、補正済変速時目標締結容量（補正前と同じ符号Ｔｄｔにより示す）を図３に破線で示すように求める。
【００２３】
ところで、かかる変速時目標締結容量Ｔｄｔの補正を行うと、イナーシャフェーズ中において変速機出力トルクＴｏが図３にβで示すように大きくなることもあって、同図にγで示すようにトルクフェーズ中における出力トルクＴｏの引き込みおよびその後の突き上げが実線で示す目標出力トルク波形に対し大きくなる。
これを防止するためステップＳ７において、エンジントルク下限値Ｔｅｄｏにより制限されたイナーシャフェーズ中のトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤと、図３に破線で示す補正済変速時目標締結容量Ｔｄｔとから、トルクフェーズ中におけるトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵを図３にδで示すように補正する。
これにより、図３にεで示すようにトルクフェーズ中における出力トルクＴｏの引き込みおよびその後の突き上げが、実線で示す目標出力トルク波形に対し大きくなることのないようにする。
ただし、この補正した後のトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵは、エンジンコントローラ６から図１のごとく送信されてくるエンジントルク上限値Ｔｅｕｐを越えないように制限するのは言うまでもない。
【００２４】
ステップＳ５が、ステップＳ４で求めたイナーシャフェーズ用のトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤがエンジントルク下限値Ｔｅｄｏ以上と判定する時は、つまり、トルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤの全てをエンジントルク制御により実現可能である場合は、ステップＳ６およびステップＳ７での補正を行わず、ステップＳ３で求めた変速時目標締結容量Ｔｄｔと、ステップＳ４で求めたトルクフェーズ用のトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵおよびイナーシャフェーズ用のトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤをそのまま用いる。
【００２５】
次のステップＳ８においては、上記のごとくに決定した変速時目標エンジントルクＴｅＵ（トルクフェーズ用トルクアップ時目標エンジントルク），ＴｅＤ（イナーシャフェーズ用トルクダウン時目標エンジントルク）をエンジンコントローラ６に出力する。
エンジンコントローラ６は、これら変速時目標エンジントルクＴｅＵ，ＴｅＤをステップＳ９で受信し、トルクフェーズ中は目標エンジントルクＴｅＵが実現されるようエンジンをスロットル開度制御および／または点火時期制御し、イナーシャフェーズ中は目標エンジントルクＴｅＤが実現されるようエンジンをスロットル開度制御および／または点火時期制御する。
【００２６】
変速機コントローラ１５は、次いで図２のステップＳ１０において、変速用摩擦要素の締結容量Ｔｄが前記のごとくに決定した変速時目標締結容量Ｔｄｔとなるよう当該摩擦要素の作動液圧を制御する。
次にステップＳ１１で、イナーシャフェーズが終了する図３の瞬時ｔ４に至ったか否かをチェックし、イナーシャフェーズが終了する瞬時ｔ４まではステップＳ１〜ステップＳ１０のループを繰り返すことにより変速を進行させる。
イナーシャフェーズが終了した場合は、制御をステップＳ１２に進め、ここで、変速用摩擦要素の締結容量Ｔｄが図３の瞬時ｔ４以後に例示するごとく最大値に向け増大するように変速用摩擦要素の作動液圧を指令し、これにより変速を終了させる。
【００２７】
ところで本実施の形態においては、変速用摩擦要素の締結による変速時のイナーシャフェーズ中（図３の瞬時ｔ３〜ｔ４）、変速用摩擦要素の締結容量制御およびエンジン（動力源）のトルクダウン制御により変速ショックを軽減するに際し、エンジン（動力源）のトルクダウンにより達成すべき目標エンジン（動力源）トルクＴｅＤのうち、エンジン（動力源）のトルク下限値Ｔｅｄｏよりも小さい実現不能分（図３にハッチングを付して示した）に相当する分ΔＴｄだけ、変速用摩擦要素の変速時締結容量Ｔｄｔを補正するため（図２のステップＳ６）、
エンジン（動力源）のトルク下限値Ｔｅｄｏによるトルクダウン不足を摩擦要素の締結容量補正により補うに際し、フィードフォワード制御により当該補正を行うこととなり、
当該補正の対象が摩擦要素の締結容量であっても、フィードバック制御である場合の低応答に関する問題を生ずることがなく、変速前後の出力トルク段差を確実に吸収することができて十分な変速ショック対策を保証し得る。
【００２８】
しかして上記のように変速時締結容量Ｔｄｔの補正を行うと、トルクフェーズ中に変速機出力トルクＴｏが図３にγで示すように大きな引き込みを生じ、その後のイナーシャフェーズへの移行時に大きな突き上げを生ずるが、
本実施の形態によれば、図２のステップＳ７において、エンジントルク下限値Ｔｅｄｏにより制限されたイナーシャフェーズ中のトルクダウン時目標エンジントルクＴｅＤと、図３に破線で示す補正済変速時目標締結容量Ｔｄｔとから、トルクフェーズ中におけるトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵを図３にδで示すように補正するため、
図３にεで示すようにトルクフェーズ中における出力トルクＴｏの引き込みおよびその後の突き上げが、実線で示す目標出力トルク波形に対し大きくなることがなくなり、上記の問題を解消することができる。
【００２９】
ただし、上記補正後のトルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵがエンジントルク上限値Ｔｅｕｐを越えないように制限することから、トルクアップ時目標エンジントルクＴｅＵが達成不能であるにもかかわらず、これが達成されているものとして前記の制御が継続される愚を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になる自動変速機の変速制御装置を具えた車両のパワートレーンをその制御系と共に示すシステム図である。
【図２】同実施の形態において変速機コントローラが実行すべき変速制御プログラムを、エンジンコントローラが変速制御用に実行するエンジントルク制御プログラムと共に示すフローチャートである。
【図３】同実施の形態における変速制御動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 自動変速機
３ アクセルペダル
４ スロットルバルブ
５ スロットルアクチュエータ
６ エンジンコントローラ
７ スロットル開度センサ
８ エンジン回転センサ
１１ コントロールバルブ
１２ デューティソレノイド
１３ デューティソレノイド
１４ デューティソレノイド
１５ 変速機コントローラ
１６ 変速機入力回転センサ
１７ 変速機出力回転センサ

Claims (3)

1. 変速用摩擦要素の締結による変速時に、変速機出力回転数に対する変速機入力回転数の比で表される実効ギヤ比が変速前ギヤ比から変速後ギヤ比に変化しているイナーシャフェーズ中、前記変速用摩擦要素の締結容量制御および動力源のトルクダウン制御により変速ショックを軽減するようにした自動変速機において、
   前記トルクダウンにより達成すべき前記動力源の目標動力源トルクのうち、動力源のトルク下限値よりも小さい実現不能分だけ、前記変速用摩擦要素の締結容量を補正するよう構成したことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
2. イナーシャフェーズ直前のトルクフェーズで前記動力源をトルクアップ制御することによりトルクの引き込みショックを軽減するようにした請求項１に記載の変速制御装置において、
   前記補正した変速用摩擦要素の締結容量と、前記動力源のトルク下限値により制限された動力源の目標動力源トルクとから、前記トルクアップの制御量を補正するよう構成したことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
3. 請求項２に記載の変速制御装置において、前記補正されたトルクアップ制御量により決まる前記動力源の目標動力源トルクを、動力源のトルク上限値に制限するよう構成したことを特徴とする自動変速機の変速制御装置。

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