JP2005180534A - トルクコンバータのロックアップ制御装置 - Google Patents

トルクコンバータのロックアップ制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】惰性走行中にロックアップ解除する際の遅れ時間によるエンジンストールを回避する。
【解決手段】エンジンと自動変速機との間のトルクコンバータは、ロックアップクラッチを具備し、その締結差圧が、惰性走行時には低いコーストロックアップ差圧となる。ロックアップ状態のままアイドルスイッチがONである惰性走行中に、ロックアップ解除回転数DLURPMに達すると、ロックアップ解除が開始される。ロックアップ指令値の反転から実際の解除が完了するまでの実ロックアップ解除時間rTが長い場合には、次回の減速時に反映するマージン回転数MRが大となり、ロックアップ解除回転数DLURPMが高くなる。これにより、早期にロックアップ解除が開始されることになり、エンジン回転数の過度の低下によるエンジンストールが回避される。
【選択図】図4

Description

この発明は、自動変速機の伝動系に挿入して用いられるトルクコンバータを、入出力要素間が直結されたロックアップ状態にするためのロックアップ制御装置に関し、特に、車両の惰性走行(コースト走行)中のエンジン回転数の低下によりロックアップ解除を行う際の制御に関する。
トルクコンバータは、流体を介して入出力要素間で動力伝達を行うため、トルク変動吸収機能やトルク増大機能を果たす反面、伝動効率が低い。そのため、入出力要素間を直結したロックアップ状態とすることができるロックアップクラッチを備えたロックアップ式トルクコンバータが今日では多用されている。
このようなロックアップ式トルクコンバータを備えた車両においては、アクセル開度が全閉となって惰性走行が行われるときに、主に燃費低減のために、ロックアップ状態(これを特にコーストロックアップと呼ぶ)とするのが一般的であるが、このコーストロックアップ状態の際に、ロックアップクラッチに付与するロックアップクラッチ締結差圧を通常のロックアップ時と同様の高い差圧に保持していると、惰性走行状態から急減速して車輪がロックした場合に、ロックアップの解除が遅れ気味となることから、ロックされた車輪によりエンジンストールが生じる虞がある。
このような問題に対し、特許文献1には、コーストロックアップ状態の際のロックアップクラッチ締結差圧を、定常走行状態や緩加速時におけるロックアップのための通常時ロックアップ差圧よりも低いコーストロックアップ差圧とする技術が開示されている。
つまり、定常走行のロックアップクラッチ締結差圧は、ロックアップクラッチの滑りを回避するために、ほぼ最大差圧に近い大きな差圧として与えられるのに対し、アクセル開度(例えばアクセルペダル開度)が全閉(例えばアイドルスイッチON)となって惰性走行となった後は、ロックアップクラッチのジャダーを生じない範囲で、十分に低いコーストロックアップ差圧に制御される。
また特許文献2には、コーストロックアップ差圧としたときに、ロックアップクラッチが微小なスリップを発生しているか判定し、微小スリップが検出されなければ、コーストロックアップ差圧を徐々に小さくするように学習補正する技術が開示されている。このものでは、差圧制御系のばらつき等があっても、学習が進行すれば、微小スリップが生じない限界までコーストロックアップ差圧が低くなり、急制動時にロックアップ解除が速やかに行われることになる。
特開平11−182672号公報 特開平11−159608号公報
しかしながら、実際の走行状態において、惰性走行が長時間続くというケースは稀であり、特許文献2の技術によって、限界のコーストロックアップ差圧を正確に学習・更新するには、比較的長い期間の走行が必要である。しかも、初期のコーストロックアップ差圧が相対的に高い状態からコーストロックアップ差圧が低下する方向に学習していくので、この学習・更新が十分に進行するまでの間は、依然として、急制動時のロックアップ解除に遅れがあり、エンジンストールの懸念がある。
この発明は、上記のようなコーストロックアップ差圧の学習・更新が十分に完了するまでの間の急制動時のエンジンストールを、ロックアップ解除回転数の適切な設定により確実に回避するようにしたものである。
すなわち、この発明は、車両の所定の定常走行状態では、トルクコンバータをロックアップクラッチにより入出力要素間が直結されたロックアップ状態とするとともに、アクセル開度が全閉となった惰性走行状態では、ロックアップクラッチに作用する締結差圧を定常走行状態における通常時ロックアップ差圧よりも低いコーストロックアップ差圧としたロックアップ状態とし、かつエンジン回転数が所定のロックアップ解除回転数以下となったときにロックアップ状態を解除するトルクコンバータのロックアップ制御装置において、上記ロックアップ状態を解除するロックアップ解除指令が出力されてから上記ロックアップクラッチが実際に解除されるまでの実ロックアップ解除時間を求める実ロックアップ解除時間演算手段と、この実ロックアップ解除時間に基づいて上記ロックアップ解除回転数を設定するロックアップ解除回転数設定手段と、を備えたことを特徴としている。
ロックアップ状態のまま惰性走行に移行すると、ロックアップクラッチ締結差圧は、通常時ロックアップ差圧からコーストロックアップ差圧へと低下する。この状態で、エンジン回転数が低下し、ロックアップ解除回転数以下となると、ロックアップ解除指令が出力され、ロックアップクラッチ締結差圧の解放が開始される。そして、ロックアップクラッチが実際に解除されるまでには若干の遅れ時間が存在するが、この遅れ時間は、差圧制御系のばらつきや直前のコーストロックアップ差圧の高低等によって異なるものとなる。
ロックアップ解除指令が出力されてからロックアップクラッチが実際に解除されるまでの上記の遅れ時間は、実ロックアップ解除時間として毎回求められ、この実ロックアップ解除時間に基づいて、次回のロックアップ解除回転数が設定される。
つまり、実ロックアップ解除時間が長い場合には、ロックアップ解除回転数は高い値として設定される。これにより、惰性走行時に、早期にロックアップクラッチ締結差圧の解放が開始される。従って、上記の遅れ時間が長くても、エンジン回転数が過度に低下する前に、ロックアップクラッチが実際に解除されることになり、エンジンストールが回避される。
上記のロックアップクラッチの実際の解除は、トルクコンバータの入出力回転数差に基づいて判定することができる。つまり、惰性走行時にロックアップクラッチが切り離されると、入力側のエンジン回転数と出力側のタービン回転数との差が大きくなる。
上記実ロックアップ解除時間が初回に検出される前は、上記ロックアップ解除回転数設定手段に、初期値として最大のロックアップ解除時間を与えることが望ましい。このように初期値として最大のロックアップ解除時間を与えることで、ロックアップ解除回転数は高く設定され、エンジンストールが初期から確実に回避される。
さらに、ロックアップ状態において上記トルクコンバータの所定値以上の入出力回転数差が検出されたときには、何らかの異常であるとして、上記ロックアップ解除回転数設定手段に、最大のロックアップ解除時間を与えることが望ましい。これにより、不正確な実ロックアップ解除時間に基づくロックアップ解除回転数の設定が回避される。
この発明によれば、差圧制御系のばらつきやロックアップ解除直前のロックアップクラッチ締結差圧の高低などによりロックアップ解除の際の遅れ時間が大きい場合でも、これに応じてロックアップ解除回転数が設定されるので、急制動時などに早期にロックアップ解除が開始されて過度のエンジン回転数の低下を防止でき、エンジンストールを確実に回避することができる。
図1は、この発明に係るロックアップ制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、車両の駆動系として、エンジン1のクランクシャフトが、トルクコンバータ3を介して自動変速機2に接続されている。この実施例では、上記自動変速機2は、遊星歯車式の補助変速機構を備えた例えば5速の有段変速機であるが、ベルト式等の無段変速機と組み合わせることも勿論可能である。上記自動変速機2は公知の構成であり、種々の締結要素の切換のための油路を構成する油圧回路ユニット4およびその油圧制御を制御信号に応答して行う複数のソレノイドバルブ6を備えており、運転状態(主に車速とアクセルペダル開度)に応じて変速機コントローラ7からの制御信号によって変速が行われるようになっている。
上記トルクコンバータ3は、入力要素としてのポンプインペラと出力要素としてのタービンとの間を直結し得るロックアップクラッチ3aを備えており、このロックアップクラッチ3aは、ロックアップソレノイド5のデューティ制御により連続的に可変制御されるアプライ圧とレリーズ圧との差圧(ロックアップクラッチ締結差圧)に応じて、締結・解放される。
また、この実施例では、エンジン1の燃料噴射や点火等の種々の制御を実行するエンジンコントローラ14が上記変速機コントローラ7とは別に設けられているが、このエンジンコントローラ14と変速機コントローラ7とは、互いに必要な信号の送受信を行っている。そして、センサ類として、車両のアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ8、車速を検出する車速センサ9、エンジン1の回転速度を検出するエンジン回転数センサ10、トルクコンバータ3のタービン回転数(つまり自動変速機2の入力軸の回転数)を検出するタービン回転数センサ11、車両のブレーキペダルの踏込を示すブレーキスイッチ12、エンジン1のスロットル弁(図示せず)が全閉となったことを示すアイドルスイッチ13、エンジン1の冷却水温を検出する水温センサ15、等を備えている。なお、この実施例では、アイドルスイッチ13がONのときに、アクセル開度が全閉であると判定するが、アクセル開度センサ8の検出信号から同様の判定を行うようにしてもよい。
次に、上記構成におけるロックアップクラッチ3aの制御について説明する。
上記のように、ロックアップクラッチ3aに付与される差圧つまりロックアップクラッチ締結差圧は、ロックアップソレノイド5のデューティ制御により可変制御でき、これによって、トルクコンバータ3のロックアップ状態およびロックアップ解除状態の切換、つまりロックアップクラッチ3aの締結・解放を切り換えることができると同時に、同じロックアップ制御であっても、適切なロックアップクラッチ締結差圧とすることができる。基本的には、図2に示すように、車両が定常走行状態もしくは緩加速状態で走行している場合のロックアップ状態では、ロックアップクラッチ3aの滑りを回避するために、ほぼ最大差圧に近い大きな差圧(通常時ロックアップ差圧P1)として与えられる。これに対し、アイドルスイッチ13がONとなって惰性走行である間は、ロックアップクラッチ3aに必要な伝達トルクが小さく、かつその後のロックアップ解除の指令に対する油圧応答遅れを小さくする観点から、ロックアップクラッチのジャダーを生じない範囲で、十分に低い差圧(コーストロックアップ差圧P2)に制御される。より具体的には、アイドルスイッチ13のONと同時に、最終的なコーストロックアップ差圧P2よりも僅かに高い差圧にステップ的に変化させ、その後、所定の微小スリップが検出されなければ徐々に低下させていって、限界のコーストロックアップ差圧P2を学習・更新する。
次に、図3および図4を参照して、減速時のロックアップ解除について説明する。
ロックアップ状態で走行中に運転者がアクセルペダルを解放してアイドルスイッチ13がONとなると、ロックアップ状態のまま惰性走行となり、かつ、アイドルスイッチ13がONとなってから所定のディレィ時間(F/Cディレィ)が経過した時点から、エンジン1の燃料カットが実行される。なお、上述したように、アイドルスイッチ13がONとなることにより、ロックアップ差圧が、通常時よりも低いコーストロックアップ差圧P2となる。
図の「TNR」は、燃料供給を再開する燃料カットリカバー回転数を示しており、図示例では、例えば900rpm程度である。なお、この燃料カットリカバー回転数TNRは、水温センサ15が検出する冷却水温に応じて設定される。
また、「DLURPM」は、ロックアップ解除回転数であり、エンジン回転数がこのロックアップ解除回転数DLURPM以下となったら、ロックアップ解除を行うものである。このロックアップ解除回転数DLURPMは、そのときの燃料カットリカバー回転数TNRに所定のマージン回転数MRを加えた値として設定される。上記のマージン回転数MRは、ロックアップ解除の際の応答遅れを考慮したものである。
図示するように、燃料カットを伴う惰性走行であることから、エンジン回転数はタービン回転数とともに徐々に低下し、やがて丸印の点(時刻t1)で、ロックアップ解除回転数DLURPMに達する。この時点で、エンジンコントローラ14のL/U禁止フラグがONとなり、エンジンコントローラ14から変速機コントローラ7へロックアップ禁止信号が出力される。変速機コントローラ7では、このロックアップ禁止信号を受けて、時刻t2で、ロックアップ指令値がOFFとなる。つまり、ロックアップ解除指令が出力される。これにより、ロックアップソレノイド5を介してロックアップ解除つまりロックアップクラッチ締結差圧の解放が開始される。
ロックアップ指令値のOFFへの反転から実際のロックアップクラッチ3a切り離しまでは油圧系等の遅れがあり、時刻t3でエンジン回転数とタービン回転数との差が所定値に達し、ロックアップ解除が実際に完了したものと判定する。実L/U判定フラグは、この実際のロックアップ解除の判定に基づいて、ONからOFFへ反転する。つまり、t2〜t3の間は、ロックアップクラッチ3aの引きずりが生じている期間である。そして、実際のロックアップ解除と判定した時刻t3において、エンジン1の燃料供給が再開される。なお、燃料供給の再開は、エンジン回転数とタービン回転数との差が所定値以上となった場合(実際のロックアップ解除の判定)もしくはエンジン回転数が燃料カットリカバー回転数TNR以下となった場合、のいずれかの条件によって開始される。
ここで、本発明では、上記のt2〜t3の間の時間が、実ロックアップ解除時間rTとして求められ、この実ロックアップ解除時間rTに応じて、ロックアップ解除回転数DLURPMが設定される。詳しくは、そのときの燃料カットリカバー回転数TNRに付加するマージン回転数MRの値が可変的に設定される。
図3は、実ロックアップ解除時間rTが比較的短い場合の例を示しており、エンジン回転数が燃料カットリカバー回転数TNRに低下する前に、実際のロックアップ解除が完了している。このように実ロックアップ解除時間rTが短い場合には、後述するようにマージン回転数MRの値が小さく与えられ、これによってロックアップ解除回転数DLURPMが低くなる。この新たに求められたロックアップ解除回転数DLURPMは、次回の減速(ロックアップ解除)の際に反映する。従って、例えばコーストロックアップ差圧P2が十分に低いレベルに学習・更新された状態において、過度に早期にロックアップ解除が開始されるようなことがない。
これに対し、図4は、実ロックアップ解除時間rTが比較的長い場合の例を示しており、エンジン回転数が燃料カットリカバー回転数TNR付近まで低下した段階で、実際のロックアップ解除が完了している。例えばコーストロックアップ差圧P2の学習・更新が十分に進行せず、該コーストロックアップ差圧P2が高い状態などでは、遅れ時間つまり実ロックアップ解除時間rTが長くなる。このように実ロックアップ解除時間rTが長い場合には、マージン回転数MRの値が大きく与えられ、これによって、次回の減速の際のロックアップ解除回転数DLURPMが高くなる。従って、次回の減速の際には、より早期にロックアップ解除が開始されることになり、エンジン回転数の過度の低下ひいてはエンジンストールの発生を確実に回避できる。またロックアップ状態のまま燃料供給が再開されると、大きなトルクショックが発生するが、このような現象も確実に回避される。
次に、図5〜図8のフローチャートに基づいて、具体的な制御の処理について説明する。
図5は、上述した実ロックアップ解除時間rTを求めるための実ロックアップ解除時間演算処理のルーチンを示しており、このルーチンは、一定時間毎(例えば10ms毎)に繰り返し実行される。まずステップ1で、エンジン回転数、タービン回転数、ロックアップ指令値の状態、アイドルスイッチ13の状態、などを読み込み、ステップ2で、アイドルスイッチ13がONであるか判定する。アイドルスイッチ13がOFFであれば、ステップ5へ進んで、減算カウンタからなるタイマTの値に初期値T0をセットする。アイドルスイッチ13がONであれば、ステップ3へ進み、現在のロックアップ指令値が0(OFF)であるか判定する。このロックアップ指令値=0は、ロックアップ解除が指令されていることを意味する。ここでYESであれば、ステップ4へ進み、前回のロックアップ指令値が0であったか判定する。NOであれば、ステップ5へ進んで、タイマTの値に初期値T0をセットする。
ステップ4でYESの場合は、ロックアップ指令値が1から0へ反転した直後であることを意味するので、ステップ4からステップ5へ進み、タイマTの値に初期値T0をセットする。またステップ4でNOであれば、ロックアップ解除の途中であることを意味するので、ステップ6へ進み、実際に解除されたか否かの判定を行う。具体的には、タービン回転数とエンジン回転数との差(絶対値)が所定値Cよりも大きければ、実際に解除された(YES)ものと判定し、所定値以下であれば、未だ実際には解除されていない(NO)ものと判定する。そして、NOの場合は、ステップ7へ進み、タイマTから1ずつ減算していく。ステップ6でYESの場合は、ステップ8へ進み、初期値T0からそのときのタイマ値Tを減算することで、実ロックアップ解除時間rTを求め、これを記憶する。
図6は、ロックアップ禁止信号を出力するための演算処理を行うルーチンを示している。このルーチンも、一定時間毎(例えば10ms毎)に繰り返し実行される。まずステップ11で、エンジン回転数、アイドルスイッチ13の状態、冷却水温、燃料カットリカバー回転数TNR、マージン回転数MR、などを読み込み、ステップ12で、アイドルスイッチ13がONであるか否か判定する。アイドルスイッチ13がOFFであれば、ステップ13へ進み、冷却水温が所定値Aよりも低いか判定する。この所定値Aは、図示せぬ触媒を用いた排気浄化システムの性能確保の観点から定まるもので、この所定値Aよりも水温が低ければ、ロックアップは行わないものとして、ステップ14でロックアップ禁止信号を出力する。
ステップ12で、アイドルスイッチ13がONであれば、ステップ15へ進み、冷却水温が所定値Bよりも低いか判定する。この所定値Bは、エンジン1の安定性の観点から定まるもので、この所定値Bよりも水温が低ければ、ロックアップは行わないものとして、ステップ14でロックアップ禁止信号を出力する。水温が所定値B以上であれば、ステップ16へ進み、燃料カットリカバー回転数TNRにマージン回転数MRを加えた回転数、つまりロックアップ解除回転数DLURPMと、そのときのエンジン回転数とを比較する。エンジン回転数がロックアップ解除回転数DLURPMよりも低ければ、ステップ14へ進んでロックアップ禁止信号を出力する。
図7は、ロックアップ解除回転数DLURPM、より具体的には、マージン回転数MRの値を、実ロックアップ解除時間rTに応じて決定するマージン回転数演算処理のルーチンを示している。このルーチンも、一定時間毎(例えば10ms毎)に繰り返し実行される。まずステップ21で、そのときの実ロックアップ解除時間rTの値を読み込む。次に、ステップ22で、実ロックアップ解除時間rTが所定時間以下であるかを判定する。所定時間以下であれば、ステップ23で、マージン回転数MRの値を、所定の小さな値として設定する。所定時間を越えていれば、ステップ24で、マージン回転数MRの値を、所定の大きな値として設定する。つまり、この実施例では、マージン回転数MRが、大小2段階に切り換えられる。これに伴い、最終的なロックアップ解除回転数DLURPMも、2段階に変化する。なお、上述した実ロックアップ解除時間rTの初期値は、タイマ値Tの最大値であるT0として与えられる。従って、実ロックアップ解除時間rTの計測がなされていない初回には、マージン回転数MRが大ひいてはロックアップ解除回転数DLURPMが高い値となり、やはり減速時のエンジンストールが確実に回避される。
次に図8は、実ロックアップ解除時間rTの異常値の排除を行う処理のルーチンを示している。このルーチンも、一定時間毎(例えば10ms毎)に繰り返し実行される。まずステップ31で、エンジン回転数、タービン回転数、ロックアップ指令値の状態、アイドルスイッチ13の状態、などを読み込み、ステップ32で、ロックアップ中であるか否か、具体的にはロックアップ指令値が1であるか判定する。ロックアップ中でなければ、ルーチンを終了する。ロックアップ中であればステップ33へ進み、アイドルスイッチ13がONであるか判定する。ここでYESであれば、ロックアップ状態での惰性走行中であるので、ステップ34へ進み、タービン回転数とエンジン回転数との差(絶対値)が所定値Dよりも大きいか判定する。ロックアップ状態であるので、通常はタービン回転数とエンジン回転数とは一致する。ステップ34でYESであれば、ロックアップクラッチ3aの異常スリップであると判断して、ステップ35で、実ロックアップ解除時間rTを最大値(タイマ値Tの初期値)T0とする。これに伴い、次回の減速時は、マージン回転数MRが大ひいてはロックアップ解除回転数DLURPMが高くなり、早期にロックアップ解除が開始されて、エンジンストールが確実に回避される。
以上、この発明を、ロックアップ解除回転数DLURPMを高低2段階に変化させるものとして説明したが、この発明は、上記の実施例に限定されず、より多段階にロックアップ解除回転数DLURPMを変化させることが可能であり、さらには、実ロックアップ解除時間rTに応じて、ロックアップ解除回転数DLURPMが連続的に変化するように構成することも可能である。
この発明に係るロックアップ制御装置のシステム構成を示す説明図。 惰性走行に移行したときのロックアップクラッチ締結差圧の変化を示すタイムチャート。 減速時のロックアップ解除の際の回転数変化等を示すタイムチャート。 実ロックアップ解除時間rTが長い場合の例を示す図3と同様のタイムチャート。 実ロックアップ解除時間演算処理のルーチンを示すフローチャート。 ロックアップ禁止信号出力演算処理のルーチンを示すフローチャート。 マージン回転数の演算処理のルーチンを示すフローチャート。 異常スリップに対する処理のルーチンを示すフローチャート。
符号の説明
1…エンジン
2…自動変速機
3…トルクコンバータ
3a…ロックアップクラッチ
7…変速機コントローラ
14…エンジンコントローラ

Claims (4)

  1. 車両の所定の定常走行状態では、トルクコンバータをロックアップクラッチにより入出力要素間が直結されたロックアップ状態とするとともに、アクセル開度が全閉となった惰性走行状態では、ロックアップクラッチに作用する締結差圧を定常走行状態における通常時ロックアップ差圧よりも低いコーストロックアップ差圧としたロックアップ状態とし、かつエンジン回転数が所定のロックアップ解除回転数以下となったときにロックアップ状態を解除するトルクコンバータのロックアップ制御装置において、
    上記ロックアップ状態を解除するロックアップ解除指令が出力されてから上記ロックアップクラッチが実際に解除されるまでの実ロックアップ解除時間を求める実ロックアップ解除時間演算手段と、この実ロックアップ解除時間に基づいて上記ロックアップ解除回転数を設定するロックアップ解除回転数設定手段と、を備えたことを特徴とするトルクコンバータのロックアップ制御装置。
  2. 上記トルクコンバータの入出力回転数差に基づいて上記ロックアップクラッチが実際に解除したと判定することを特徴とする請求項1に記載のトルクコンバータのロックアップ制御装置。
  3. 上記実ロックアップ解除時間が初回に検出される前は、上記ロックアップ解除回転数設定手段に、初期値として最大のロックアップ解除時間を与えることを特徴とする請求項1または2に記載のトルクコンバータのロックアップ制御装置。
  4. ロックアップ状態において上記トルクコンバータの所定値以上の入出力回転数差が検出されたときに、上記ロックアップ解除回転数設定手段に、最大のロックアップ解除時間を与えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトルクコンバータのロックアップ制御装置。
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