JP2006177450A - オイルポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動変速機のオイルレベルを調整するのに適した状態に保つ。
【解決手段】 ＥＣＵは、オイルレベル調整モードであり（Ｓ１００にてＹＥＳ）、油温が油温しきい値Ｔ（１）よりも高いと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、変速機構を強制潤滑するために設けられた油路およびバルブボデーの油路が、オイルポンプから圧送されたオイルにより満たされる回転数以上に、エンジン回転数を制御するステップ（Ｓ１２０）を含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、オイルポンプの制御装置に関し、特に、変速機の作動油の油量を調整する際にオイルポンプを制御する技術に関する。

自動車のうち、特に、乗用車には、変速機として自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）を使用したものが多い。自動変速機はトルクコンバータおよび変速機構（歯車等を用いた有段式、ベルト等を用いた無段式を問わない）により構成され、このトルクコンバータおよび変速機構には作動油（オイル）が充填される。オイルの量は、規定の分量より少ないと低温時、コーナリング走行時あるいは登坂時等にオイルポンプがオイルを吸入できずに空気を吸入してしまい、駆動力がカットされる可能性もある。

一方、自動変速機のオイルが多過ぎると高油温時等、膨張によりオイルレベルが上がったときに歯車式変速機構のクラッチドラムなどの回転部材によってオイルが攪拌され、メカニカルロスが増加する上に油温をさらに上昇させ、自動変速機の耐久性を落とすとともに、ブリーザからのオイル吹きにもつながることになる。したがって、オイルの量は常に適正に保つ必要がある。

この自動変速機のオイルは、その温度によって粘度が変わり、また膨張してオイルレベルも変わるものであることから、適正な量に調整するのも油温条件を固定して行なうのがよい。そして通常、自動車の一般的走行で達しやすく、オイルの循環が安定しやすい温度域の７０〜８０℃程度に対応したレベルで管理している例が多い。また自動車の製造工場では、工数上このような温度まで油温上昇させることが難しいため、検査工程後の測定により得た油温に応じたチェックレベルを別に設定し管理をしている。

このように製造工場においては工数はかかるもののオイルレベルの管理を徹底することができるが、オイルは経年劣化するものであることから、長期に渡って自動車を使用するときには、ディーラー等においてもオイルの交換を行なうことになる。この場合には、オイル温度を的確に把握する手段を持たないため、自動車を実際に走行させ、変速機の内部温度が上昇するのをまってオイルレベルを管理していた。

このための実際の方法は、自動車を所定の条件で走行させた後、たとえば時速６０ｋｍで３０分間走行させた後にオイル量のチェックするというようにしていた。自動車をこの条件で走行させれば、変速機の内部温度が７０〜８０℃程度に安定するから、オイルを実際に使用するときの条件に合わせて注入できることになる。しかしながら、このような方法は、車両を走行させるコースを必要とするともに、多くの工数を必要とする。

特開平１１−３２５２３５号公報（特許文献１）は、このような自動変速機を搭載した自動車において、オイルを注入するとき、適切な分量が簡単に注入できるようにする自動変速機のオイルレベル検出表示方法を開示する。この自動変速機のオイルレベル検出表示方法は、ＡＴコントローラに故障診断システムを搭載した自動車において、ＡＴコントローラに、自動変速機のオイルレベル検出条件が揃っていることの表示出力を発生させる方法であって、自動変速機のオイルレベル検出条件として、少なくともエンジンがアイドリング回転数で回転していること、車両が停車中であることおよび変速セレクトレバーの位置がＮレンジあるいはＰレンジであることが揃った場合であることを特徴とする。

この自動変速機のオイルレベル検出表示方法によると、ＡＴコントローラのダイアグノ
ーシス端子を短絡すると、自動変速機のオイルレベルを検出してよい場合と適切でない場合とで異なった表示がなされる。この場合、エンジンがアイドリング回転数で回転しており、しかも車両が停車していればオイルは必要なところに行きわたって安定していることになる。したがって実際に走行させるコースを持たないディーラー等において自動変速機用のオイルを交換するときにも、適切な分量のオイル注入ができることになる。
特開平１１−３２５２３５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された自動変速機のオイルレベル検出表示方法におけるオイルレベル検出条件は、エンジンがアイドリング回転数で回転していること、車両が停車中であることおよび変速セレクトレバーの位置がＮレンジあるいはＰレンジであることでしかない。アイドリング時であっても、エンジンの回転により作動される補機類の影響によってはエンジン回転数は一定でないこともある。このような状態でエンジンの回転数が変化すると、オイルの連れ回り量（作動油温が低くて粘度が高いと変速機構内でハウジング等に付着してオイルパンに戻ってこない）や作動油温が所望の値にならないで、オイルレベルが変動して、正確にオイルレベルを調整することは困難である。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、正確にオイルパン内のオイルレベルを調整することができる、オイルポンプの制御装置を提供することである。

第１の発明に係るオイルポンプの制御装置は、内燃機関の出力を駆動輪に伝達する変速機に対して、オイルパンに貯えられた作動油を供給するオイルポンプを制御する。この制御装置は、オイルポンプの回転数を検出するための検出手段と、オイルパン内のオイルレベル調整時において、作動油が供給されるように変速機に設けられた油路が、作動油により満たされるように、オイルポンプの回転数を制御するための制御手段を含む。

第１の発明によると、オイルパン内のオイルレベル調整時において、作動油が供給されるように変速機に設けられた油路が、作動油により満たされる。これにより、オイルパンから変速機に送られる作動油の量および変速機からオイルパンに戻される作動油の量を安定させることができる。そのため、オイルパン内のオイルレベルを安定させることができる。その結果、正確にオイルパン内のオイルレベルを調整することができる、オイルポンプの制御装置を提供することができる。

第２の発明に係るオイルポンプの制御装置においては、第１の発明の構成に加え、制御手段は、油路が作動油により満たされる回転数以上の予め定められた回転数に、オイルポンプの回転数を維持するための手段を含む。

第２の発明によると、オイルポンプの回転数が、予め定められた回転数に維持される。これにより、オイルパンから変速機に送られる作動油の量および変速機からオイルパンに戻される作動油の量をより安定させることができる。そのため、オイルパン内のオイルレベルをより安定させることができる。

第３の発明に係るオイルポンプの制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、オイルポンプは、内燃機関に連結される。制御手段は、オイルパン内のオイルレベル調整時において、作動油が供給されるように変速機に設けられた油路が、作動油により満たされるように、内燃機関の回転数を制御するための手段を含む。

第３の発明によると、内燃機関により駆動されるオイルポンプを搭載した車両などにおいて、オイルレベル調整時に、オイルパン内のオイルレベルを安定させることができる。

第４の発明に係るオイルポンプの制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、オイルポンプは、回転電機に連結される。制御手段は、オイルパン内のオイルレベル調整時において、作動油が供給されるように変速機に設けられた油路が、作動油により満たされるように、回転電機の回転数を制御するための手段を含む。

第４の発明によると、回転電機により駆動されるオイルポンプを搭載した車両などにおいて、オイルレベル調整時に、オイルパン内のオイルレベルを安定させることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）により制御されるパワートレーンの制御ブロック図について説明する。

本実施の形態に係る制御装置は図１に示すＥＣＵ１００により実現される。このＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵとＥＣＴ（Electronically Controlled Automatic Transmission）＿ＥＣＵの２つの機能を１つに集約したものである。ＥＣＵ１００は、エンジン２００とエンジン２００の出力軸に接続されたトランスミッション３００とを主に制御する。

エンジン２００は、公知のガソリンエンジンやディーゼルエンジンであればよく特に限定されるものではない。また、トランスミッション３００は、作動油（オイル）を用いる自動変速機であればよく、歯車式等の有段変速機であっても、ベルト式等の無段変速機であってもよい。また、手動変速機であってもよい。本実施の形態においては、トランスミッション３００はベルト式の無段変速機として説明する。

ＥＣＵ１００は、燃料噴射コントローラ２１０を介してエンジン２００の回転数を制御する。エンジン回転数センサ２０２から、エンジン回転数を表わす信号がＥＣＵ１００に出力される。また、油温センサ３０２から、油温を表わす信号がＥＣＵ１００に出力される。ＥＣＵ１００は、トランスミッション３００のオイルの調量作業が適していることを作業者に表わす情報を、インジケータ４００に表示するためのデータを出力する。インジケータ４００は、たとえばインストルメンタルパネルに設けられた自動変速機のポジションランプなどである。また、オイル警告灯であってもよい。

ＥＣＵ１００は、Ｉ／Ｆ（Interface）１１０を介して、診断ツール５００に接続され
る。Ｉ／Ｆ１１０は雄型と雌型とからなるコネクタ形状を有しており、ＥＣＵ１００側のコネクタの特定の端子を短絡させることにより、ＥＣＵ１００は、特殊な作業モードであることを認識することができる。故障診断ツール５００は、たとえば液晶パネルを有する作業者用の情報表示装置である。

トランスミッション３００は、トルクコンバータと変速機構とから構成され、トルクコ
ンバータと変速機構との間にオイルポンプ３１０が設けられている。オイルポンプは、たとえばノンクレセント型オイルポンプであって、エンジン２００の回転により駆動される。

このオイルポンプ３１０により圧送されるオイルは、トランスミッションケースの下方に設けられたオイルパン３２０に所定量が溜められる。オイルパン３２０に溜められたオイルは、オイルポンプ３１０により、変速機構を強制潤滑するために設けられた油路３３０および変速機構を所望の状態に制御するための油圧調整機構であるバルブボデー３３２の油路に送られる。油路３３０およびバルブボデー３３２に送られたオイルは、最終的にはオイルパン３２０に戻される。

オイルポンプ３１０が駆動していない状態、すなわち、エンジン回転数ＮＥが０である状態では、油路３３０およびバルブボデー３３２の油路は、完全にはオイルで満たされていない。エンジン回転数ＮＥが０である状態から、エンジン回転数を上昇させていくと、オイルポンプ３１０によるオイルの圧送が開始され、油路３３０およびバルブボデー３３２の油路がオイルにより満たされていく。このとき、図２に示すように、エンジン回転数が上昇するにつれ、ライン圧、ベルト挟圧、セカンダリ圧の最大値（バルブボデー３３２により調整可能な圧力の最大値）および潤滑圧（油路３３０内の圧力）が上昇する。また、オイルパン３２０内のオイルレベルが低下する。

図２においては、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（１）以上となると、ライン圧、ベルト挟圧、セカンダリ圧および潤滑圧が上昇せず、一定値となる。この状態では、油路３３０およびバルブボデー３３２の油路内にオイルが満たされた状態であるといえる。このように、油路３３０およびバルブボデー３３２の油路内にオイルが満たされることをクラッキングという。

クラッキング後においては、オイルパン３２０から吸い上げられるオイルの量とオイルパン３２０に戻されるオイルの量とが安定する。そのため、オイルパン３２０内のオイルレベルが安定し、図２に示すように、クラッキング後のオイルレベルは略一定値を取り得る。なお、クラッキングとなるエンジン回転数は、油温により変化し得る。

トランスミッションケースには自動変速機のオイルを補充するために用いられるリフィルプラグが設けられ、オイルパン３２０には多過ぎるオイルを排出するためのオーバフロープラグが設けられている。オーバフロープラグにはオーバフローチューブが設けられ、オイルパン３２０に所定の量以上溜まるとオーバフローチューブよりも油面が上面となり、オーバフローチューブを通ってオーバフロープラグから余分な自動変速機のオイルが排出される。自動変速機のオイルが不足している場合にはリフィルプラグからオイルを補充し、オーバフロープラグを開けてオーバフロープラグからオイルが出てくるまでリフィル孔よりオイルを注入する。なお、自動変速機のオイルの調量はこのような方法に限定されるものではない。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１００により実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、以下の説明における油温しきい値は、Ｔ（１）＜Ｔ（２）＜Ｔ（３）＜Ｔ（４）である。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ１００は、オイルレベル調整モードであるか否かを判断する。オイルレベル調整モードとは、トランスミッション３００のオイルの油量を調整するモードであって、車両が停止状態かつエンジン作動状態で行なわれる。オイルレベル調整モードであるか否かについては、たとえば、Ｉ／Ｆ１１０のＥＣＵ１００側の特定の端子を短絡させて、シフトレバーをＮポジションからＤポジションへ移動させＤポジションからＮポジションへ戻す操作を１．５秒以内に連続６秒間以上行なうことによりオイルレベル調整モードであると判断される。オイルレベル調整モードであると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、油温が予め定められた油温しきい値Ｔ（１）よりも高いか否かを判断する。油温＞Ｔ（１）であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１３０へ移される。なお、油温しきい値Ｔ（１）は、エンジン回転数の制御を開始するときの油温に対応して設定される。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数制御を行なう。このとき、エンジン回転数ＮＥの目標値が、ＮＥ（ＴＧＴ）として設定される。ここで、ＮＥ（ＴＧＴ）は、油温がＴ（２）〜Ｔ（３）の範囲において、油路３３０およびバルブボデー３３２の油路がクラッキングする回転数以上の回転数である。なお、クラッキングする回転数以上であれば、エンジン回転数ＮＥを変動させてもよい。

Ｓ１３０にて、ＥＣＵ１００は、通常のエンジン回転数制御を実行する。たとえば、このとき、ＩＳＣ（Idle Speed Control）制御により、エンジン２００の回転数がアイドリング状態の回転数に制御される。Ｓ１３０の処理の後、処理はＳ１１０へ戻される。

Ｓ１４０にて、ＥＣＵ１００は、油温が予め定められた油温しきい値Ｔ（２）よりも高いか否かを判断する。油温＞Ｔ（２）であると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ１２０へ戻される。なお、油温しきい値Ｔ（２）は、オイルレベルを調整するのに適正な油温の下限に対応して設定される。

Ｓ１５０にて、ＥＣＵ１００は、インジケータ４００の「Ｄ」ランプを点灯させる。Ｓ１６０にて、ＥＣＵ１００は、油温が予め定められた油温しきい値Ｔ（３）よりも高いか否かを判断する。油温＞Ｔ（３）であると（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、処理はＳ１７０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へ戻される。なお、油温しきい値Ｔ（３）は、オイルレベルを調整するのに適正な油温の上限に対応して設定される。

Ｓ１７０にて、ＥＣＵ１００は、インジケータ４００の「Ｄ」ランプを点滅させる。Ｓ１８０にて、ＥＣＵ１００は、油温が予め定められた油温しきい値Ｔ（４）よりも高いか否かを判断する。油温＞Ｔ（４）であると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１９０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ戻される。なお、油温しきい値Ｔ（４）は、エンジン回転数の制御を終了するときの油温に対応して設定される。

Ｓ１９０にて、ＥＣＵ１００は、通常の回転数制御を実行する。このときの制御の内容は、前述のＳ１３０の処理と同じである。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ１００は、イグニッションがオフにされたかまたは車両が走行状態となったか否かを判断する。イグニッションがオフにされたり車両が走行状態になると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ１９０へ戻される。Ｓ２１０にて、ＥＣＵ１００は、インジケータ４００の「Ｄ」ランプを消灯させる。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１００により制御されるパワートレーンのトランスミッション３００のオイル調量時の動作について説明する。

作業者が、Ｉ／Ｆ１１０のＥＣＵ１００側の特定の端子を短絡させ、シフトレバーを、ＮポジションからＤポジションへ移動させる操作およびＤポジションからＮポジションへ移動させる操作を１．５秒以内に６秒間以上行なうことによりオイルレベル調整モードであると判定される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。トランスミッション３００に設けられた油温センサからＥＣＵ１００に入力された油温を表わす情報に基づいて、油温が油温しきい値Ｔ（１）以下である場合には（Ｓ１１０にてＮＯ）、通常の回転数制御が実行される（Ｓ１３０）。

このような通常のエンジン２００の回転数制御が実行されている間に徐々に油温が上昇する。油温が油温しきい値Ｔ（１）よりも高くなると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、エンジン回転数制御が、クラッキングとなる回転数以上の回転数であるＮＥ（ＴＧＴ）を目標値として実行される（Ｓ１２０）。

油温が油温しきい値Ｔ（２）よりも高くなると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、インジケータの「Ｄ」ランプが点灯する（Ｓ１５０）。このインジケータ「Ｄ」ランプが点灯すると、油温が調量作業に適した温度に到達したと作業者が認識できる。これにより作業者は、トランスミッションケースの下方に設けられたオイルパンのオーバフロープラグを緩めてオーバフローフラグから余分な自動変速機のオイルを排出させる。また、オーバフロープラグを開いてもオイルが排出されない場合にはオイルの油量が少ないと判断されリフィルプラグを開いてリフィル孔から自動変速機のオイルをオーバフロープラグからオイルが出てくるまで補充する。このような作業中においてもエンジン２００はＥＣＵ１００によりエンジン回転数がＮＥ（ＴＧＴ）になるように制御されている。すなわち、油路３３０およびバルブボデー３３２がクラッキングした状態に維持されている。そのため、オイルパン３２０内のオイルレベルを安定させ、オイルレベルを正確に調整することができる。

油温が上昇を続け油温が油温しきい値Ｔ（３）以上になると（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、インジケータ「Ｄ」ランプが点滅する（Ｓ１７０）。この油温しきい値Ｔ（３）はオイルレベル調整適正油温の上限値であるためインジケータの「Ｄ」ランプが点滅すると（Ｓ１７０）、作業者は自動変速機のオイルの油量の調整作業を終了させる。

さらに油温が上昇して、油温が油温しきい値Ｔ（４）よりも高くなると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、エンジン回転数を目標回転数ＮＥ（ＴＧＴ）としてエンジン油温の上昇を抑制させる制御を終了させ通常の回転数制御を実行する（Ｓ１９０）。

このような動作がイグニッションスイッチがオフにされるか車両が走行されるまで行なわれる。イグニッションスイッチがオフにされたり車両が走行されると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、インジケータ４００の「Ｄ」ランプが消灯する（Ｓ２１０）。

図４を参照して、油温とエンジン回転数の時間変化を説明する。最初油温は低い状態であって、エンジン回転数は高い状態であると想定する。

油温が次第に上昇して油温しきい値Ｔ（１）になると、油路３３０およびバルブボデー３３２の油路がクラッキングする回転数以上の回転数に、エンジン回転数が制御される。次第に油温は上昇して油温しきい値Ｔ（２）に到達すると、インジケータ「Ｄ」ランプが点灯する。この状態は、油温がＴ（３）に到達するまで継続される。油温がＴ（３）よりも高くなるとインジケータ４００の「Ｄ」ランプが点滅し、さらに油温が油温しきい値Ｔ（４）よりも高くなるとエンジン回転数制御が通常の回転数制御に戻される。イグニッションがオフにされたり車両が走行状態になるとインジケータ４００の「Ｄ」ランプが消灯する。作業者に自動変速機のオイルの調量作業に適していることを示す「Ｄ」ランプは、油温がＴ（２）〜Ｔ（３）の範囲において点灯する。

以上のようにして、本実施の形態に係るＥＣＵによりエンジンが制御され、強制潤滑のために設けられた油路およびバルブボデーの油路がクラッキングした状態に維持される。クラッキング後においては、オイルパンから吸い出される作動油の量およびオイルパンに戻される作動油の量が安定する。このような状態下において調量動作を行なうため、調量動作に適正な状態で自動変速機のオイルの油量を調整することができる。

なお、前述の説明においては、インジケータ４００の「Ｄ」ランプを点灯させたり点滅させたり消灯させたりしたが、Ｉ／Ｆ１１０を介して接続された診断ツール５００にこれらに代わる同等の情報を表示させるようにしてもよい。

また、図５に示すように、オイルポンプ３１０にモータ３１２を連結し、エンジン２００の代わりにモータ３１２によりオイルポンプ３１０を駆動してもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵを含むパワートレーンの制御ブロック図（その１）である。 ライン圧、ベルト挟圧、セカンダリ圧、潤滑圧およびオイルレベルとエンジン回転数ＮＥとの関係を示す図である。 図１のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 自動変速機のオイルの油温およびエンジン回転数の時間変化を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵを含むパワートレーンの制御ブロック図（その２）である。

符号の説明

１００ ＥＣＵ、１１０ Ｉ／Ｆ、２００ エンジン、２０２ エンジン回転数センサ、２１０ 燃料噴射コントローラ、３００ トランスミッション、３０２ 油温センサ、３１０ オイルポンプ、３１２ モータ、３２０ オイルパン、３３０ 油路、３３２ バルブボデー、４００ インジゲータ、５００ 診断ツール。

Claims (4)

1. 内燃機関の出力を駆動輪に伝達する変速機に対して、オイルパンに貯えられた作動油を供給するオイルポンプの制御装置であって、
   前記オイルポンプの回転数を検出するための検出手段と、
   前記オイルパン内のオイルレベル調整時において、前記作動油が供給されるように前記変速機に設けられた油路が、前記作動油により満たされるように、前記オイルポンプの回転数を制御するための制御手段を含む、オイルポンプの制御装置。
2. 前記制御手段は、前記油路が前記作動油により満たされる回転数以上の予め定められた回転数に、前記オイルポンプの回転数を維持するための手段を含む、請求項１に記載のオイルポンプの制御装置。
3. 前記オイルポンプは、前記内燃機関に連結され、
   前記制御手段は、前記オイルパン内のオイルレベル調整時において、前記作動油が供給されるように前記変速機に設けられた油路が、前記作動油により満たされるように、前記内燃機関の回転数を制御するための手段を含む、請求項１または２に記載のオイルポンプの制御装置。
4. 前記オイルポンプは、回転電機に連結され、
   前記制御手段は、前記オイルパン内のオイルレベル調整時において、前記作動油が供給されるように前記変速機に設けられた油路が、前記作動油により満たされるように、前記回転電機の回転数を制御するための手段を含む、請求項１または２に記載のオイルポンプの制御装置。

Images