JP2008038892A - 自動変速機車両のエンジントルク制御方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】トルクコンバーターがストール状態の場合、トルクコンバーター内のオイルの現在温度を計算してエンジントルクを制限することができる自動変速機車両のエンジントルク制御方法及びそのシステムを提供する。
【解決手段】本発明による自動変速機車両のエンジントルク制御方法は、車両情報を検出する段階と、ストール条件を満足するかを判断する段階と、ストール条件を満足すれば、トルクコンバーター内の現在油温を計算する段階と、現在油温と設定された温度とを比較する段階と、現在油温が設定された温度以上であれば、エンジントルクを制御する段階とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動変速機車両のエンジントルク制御方法及びそのシステムに係り、より詳しくは、トルクコンバーターがストール状態の場合、トルクコンバーター内のオイルの現在温度を計算してエンジントルクを制限する、自動変速機車両のエンジントルク制御方法及びそのシステムに関する。

自動変速機とは、車両の走行速度やスロットルバルブの開度率など車両の走行状態により、変速機制御ユニットが少なくとも一つ以上のソレノイドバルブを駆動させて油圧を制御することで、目標変速段への変速が自動的に行われるようにするものである。目標変速段への変速が実行される場合、自動変速機には作動状態から作動解除状態に変換される解放側要素及び作動解除状態から作動状態に変換される結合側要素が存在し、前記解放側要素及び結合側要素の解除／結合は、各要素に供給される油圧を制御することによって実行される。

このような自動変速機において、トルクコンバーターがストール（ｓｔａｌｌ）状態である場合、エンジンの出力エネルギーは、全く車両に伝達されずにトルクコンバーター内で全て熱エネルギーに変更されて、トルクコンバーター内のオイルの温度を急激に上昇させる。トルクコンバーターのストール状態とは、変速レバーが走行レンジ（Ｄ ｒａｎｇｅ）に選択された状態で、ブレーキペダルと加速ペダルが同時に作動する状態である。つまり、加速ペダルが作動してエンジン速度は増加しているが、ブレーキペダルが作動して車両は動いていない状態をトルクコンバーターのストール状態という。

この場合、エンジンは回転しながらトルクを生成するが、車速が“０ｋｍ／ｈ”であるため、エンジンが発生させるすべての運動エネルギーがトルクコンバーター内で熱エネルギーに変換される。

従来の自動変速機には、運転者が前記のようなストール状態でエンジンを作動させる場合に対する対策がなかった。また、ストール状態でエンジンを作動させてオイルの温度が異常に上昇すれば、オイルに泡が生成されてクラッチの作動時に油圧が不足するという現象を誘発する。その結果、クラッチの寿命が短縮されて異常な変速が行われることになる。
特開平９−２９６７４１号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、トルクコンバーターがストール状態で作動される場合、トルクコンバーター内のオイルの現在温度を計算してエンジントルクを制限することによって、オイルの温度が異常に上昇することを防止することである。

前記のような目的を達成するために、本発明による請求項１２に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システムは、車速を検出する車速検出器と、エンジンの角速度を検出するエンジン速度検出器と、ブレーキペダルの作動有無を検出するブレーキスイッチと、スロットル開度を検出するスロットル開度検出器と、変速レバーの位置を検出する位置検出器と、オイルの温度を検出する油温検出器と、前記各検出器及びブレーキスイッチから車両情報の伝達を受ける変速機制御ユニットと、を含み、前記変速機制御ユニットは、後述する自動変速機車両のエンジントルク制御方法を行うようにプログラムされていることが好ましい。

本発明の実施形態による請求項１に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法は、車両情報を検出する段階と、ストール条件を満足するかを判断する段階と、前記ストール条件を満足すれば、トルクコンバーター内の現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）を計算する段階と、前記現在油温と設定された温度とを比較する段階と、前記現在油温が設定された温度以上であれば、エンジントルクを制御する段階と、を含むことを特徴とする。

前記現在油温が設定された温度未満であれば、前記現在油温を保存する段階をさらに含むことが好ましい。

前記現在油温を計算する段階は、単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）を計算する段階と、単位時間当りのトルクコンバーター内のオイルの温度上昇量（ΔＴ）を計算する段階と、を含むことが好ましい。

前記現在油温は、Ｔ_ｃｕｒ＝Ｔ_ｐｒｅ＋ΔＴ×ｔの式から計算されることが好ましい。（ここで、Ｔ_ｐｒｅはトルクコンバーター内の直前の油温、そしてｔはサンプリング時間である。）

前記単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）は、ΔＱ_ｇｅｎ＝ＴＱ_ｉｎ×Ｗ_ｅ÷Ｊの式から計算されることが好ましい。（ここで、ＴＱ_ｉｎはトルクコンバーターに入力されたトルク、Ｗ_ｅはエンジンの角速度、そしてＪは熱の仕事当量である。）

前記単位時間当りのオイルの温度上昇量（ΔＴ）は、ΔＴ＝ΔＱ_ｇｅｎ÷（Ｖ_ｏｉｌ×ρ_ｏｉｌ）÷Ｃ_ｏｉｌの式から計算されることが好ましい。（ここで、Ｖ_ｏｉｌはオイルの体積、ρ_ｏｉｌはオイルの比重、そしてＣ_ｏｉｌはオイルの比熱である。）

前記車両情報は、車速情報、エンジン角速度情報、スロットル開度情報、変速レバー位置情報、及び油温情報を含むことが好ましい。

前記ストール条件は、車速が０ｋｍ／ｈであり、ブレーキスイッチが点灯された状態であり、スロットル開度が設定されたスロットル開度以上である場合に満足されることが好ましい。

前記設定されたスロットル開度は、４０％であることが好ましい。

前記エンジントルクを制御する段階は、前記現在油温に対応するエンジントルク限界量を決定する段階と、前記エンジントルク限界量に符合するようにエンジントルクを制限する段階と、を含むことが好ましい。

前記現在油温に対応するエンジントルク限界量は、マップに保存されていることが好ましい。

本発明によれば、自動変速機車両でトルクコンバーターがストール状態で作動される場合、トルクコンバーター内のオイルの現在温度を計算してエンジントルクを制限するので、オイルの温度が安定的に維持される。従って、自動変速機車両の運行において安定性及び信頼性が提供できるという効果がある。

以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい一実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明による自動変速機車両のエンジントルク制御システムのブロック図である。図１に示すように、本発明の実施形態による自動変速機車両のエンジントルク制御システムは、車速検出器１０、エンジン速度検出器２０、ブレーキスイッチ３０、スロットル開度検出器４０、位置検出器５０、油温検出器６０、及び変速機制御ユニット７０を含む。

車速検出器１０は、車両の走行速度を検出して、それに対する情報を変速機制御ユニット７０に印加する。エンジン速度検出器２０は、エンジン８０の出力軸に装着されており、エンジン８０の角速度を検出して、それに対する情報を変速機制御ユニット７０に印加する。ブレーキスイッチ３０は、ブレーキペダルの作動によってオン／オフされて、ブレーキペダルの作動有無を変速機制御ユニット７０に印加する。スロットル開度検出器４０は、加速ペダルの駆動によって連動されるスロットルバルブの開度変化を検出して、それに対する情報を変速機制御ユニット７０に印加する。位置検出器５０は、変速レバー（図示せず）の位置を検出して、それに対する情報を変速機制御ユニット７０に印加する。油温検出器６０は、トルクコンバーター内のオイルの温度を検出して、それに対する情報を変速機制御ユニット７０に印加する。

変速機制御ユニット７０は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のプロセッサーにて実現でき、設定されたプログラムは、本発明の実施形態によるエンジントルク制御方法の各段階を行うようにプログラミングされたものであることもできる。変速機制御ユニット７０は、各検出器１０、２０、４０、５０、６０及びブレーキスイッチ３０から車両情報の伝達を受けて、ストール条件を満足するかを判断する。車両情報は、車速情報、エンジン角速度情報、スロットル開度情報、変速レバー位置情報、及び油温情報を含む。また、変速機制御ユニット７０は、前記ストール条件が満足される場合、トルクコンバーターの現在油温を計算し、前記計算された現在油温に対応してエンジントルクを制御する。以下、本発明の実施形態による自動変速機車両のエンジントルク制御方法について詳しく説明する。

図２は本発明による自動変速機車両のエンジントルク制御方法のフローチャートである。図２に示すように、イグニッションスイッチが点灯された状態（Ｓ１１０）で、各検出器１０、２０、４０、５０、６０及びブレーキスイッチ３０は、車両情報を検出して（Ｓ１２０）、それに対する情報を変速機制御ユニット７０に印加する。つまり、車速検出器１０は車速を検出し、エンジン速度検出器２０はエンジンの角速度を検出し、ブレーキスイッチ３０はブレーキの作動有無を検出し、スロットル開度検出器４０はスロットルバルブの開度量を検出し、位置検出器５０は変速レバーの位置を検出し、油温検出器６０はトルクコンバーター内の油温を検出する。その後、変速機制御ユニット７０は、検出された車両情報に基づいてトルクコンバーターのストール条件が満足されたかを判断する（Ｓ１３０）。

トルクコンバーターのストール条件は、変速レバーが走行変速段（Ｄレンジ）に位置しており、車速が０Ｋｍ／ｈであり、ブレーキスイッチ３０が点灯されており、スロットルバルブの開度量が設定されたスロットル開度以上である場合、満足される。設定されたスロットル開度は、４０％であり得る。つまり、変速レバーが走行変速段に位置している状態で、ブレーキペダルと加速ペダルが同時に作動して車両が動くことはできないが、エンジン速度は増加している状態である。

Ｓ１３０段階でトルクコンバーターのストール条件が満足されなければ、本発明の実施形態によるエンジントルク制御方法は終了される。Ｓ１３０段階でトルクコンバーターのストール条件が満足されれば、変速機制御ユニット７０は、単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）を計算する（Ｓ１４０）。単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）を計算するためには、まずトルクコンバーターに入力されたトルク（ＴＱ_ｉｎ）を計算する。前記トルクコンバーターに入力されたトルク（ＴＱ_ｉｎ）は数式１から計算する。

（数１）
ＴＱ_ｉｎ＝ＴＱ_ｅｎｇ−ＴＱ_ｌｏｓｓ
ここで、 ＴＱ_ｅｎｇはエンジントルクを示し、ＴＱ_ｌｏｓｓは摩擦によって失われたトルクを示す。

トルクコンバーターに入力されたトルク（ＴＱ_ｉｎ）が計算されると、単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）を数式２から計算する。

（数２）
ΔＱ_ｇｅｎ＝ＴＱ_ｉｎ×Ｗ_ｅ÷Ｊ
ここで、Ｗ_ｅはエンジンの角速度を示し、Ｊは熱の仕事当量を示す。

その後、前記変速機制御ユニット７０は、単位時間当りのオイルの温度上昇量（ΔＴ）を数式３から計算する（Ｓ１５０）。

（数３）
ΔＴ＝ΔＱ_ｇｅｎ÷（Ｖ_ｏｉｌ×ρ_ｏｉｌ）÷Ｃ_ｏｉｌ
ここで、Ｖ_ｏｉｌはオイルの体積を示し、ρ_ｏｉｌはオイルの比重を示し、Ｃ_ｏｉｌはオイルの比熱を示す。

その後、変速機制御ユニット７０は、現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）を数式４から計算する（Ｓ１６０）。

（数４）
Ｔ_ｃｕｒ＝Ｔ_ｐｒｅ＋ΔＴ×ｔ
ここで、Ｔ_ｐｒｅは直前の油温を示し、ｔはサンプリング時間を示す。

直前の油温（Ｔ_ｐｒｅ）は、現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）を計算する直前の変速機制御ユニット７０に保存されたトルクコンバーター内のオイルの温度を意味する。しかし、トルクコンバーター内のオイルの温度が変速機制御ユニット７０に保存されていなければ、油温検出器６０によって検出されたトルクコンバーター内のオイルの温度が直前の油温（Ｔ_ｐｒｅ）になる。このようにトルクコンバーター内の現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）を計算する理由は、ストール状態では短時間にトルクコンバーター内のオイルの温度が急激に上昇（ほぼ２０℃／ｓｅｃ）するので、局部的に急激に上昇するトルクコンバーター内のオイルの温度を油温検出器６０が正確に測定することができないためである。

その後、変速機制御ユニット７０は、現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）を設定された油温と比較する（Ｓ１７０）。設定された油温は、当業者が望ましいと判断される値にできる。ここでは、１００℃にすることができる。Ｓ１７０段階で現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）が設定された油温未満であれば、現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）が変速機制御ユニット７０に保存される（Ｓ１９０）。Ｓ１７０段階で現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）が設定された油温以上であれば、変速機制御ユニット７０はエンジントルクを制御する（Ｓ１８０）。エンジントルクを制御する段階は、現在油温に対応するエンジントルク限界量を決定する段階と、エンジントルク限界量に符合するようにエンジントルクを制限する段階とを含む。また、現在油温に対応するエンジントルク限界量は、変速機制御ユニット７０のマップに保存されている。

表１は現在油温に対応するエンジントルク限界量が保存されたマップの一例である。

また、前記エンジントルクの制限は、変速機制御ユニット７０が点火時期及び燃料噴射量を制御する方法で行われることができる。

本発明は、自動変速機車両のエンジントルク制御方法及びそのシステムに好適である。

本発明による自動変速機車両のエンジントルク制御システムのブロック図である。（実施例１） 本発明による自動変速機車両のエンジントルク制御方法のフローチャートである。（実施例１）

符号の説明

１０ 車速検出器
２０ エンジン速度検出器
３０ ブレーキスイッチ
４０ スロットル開度検出器
５０ 位置検出器
６０ 油温検出器
７０ 変速機制御ユニット
８０ エンジン

Claims (22)

1. 車両情報を検出する段階と、
   ストール条件を満足するかを判断する段階と、
   前記ストール条件を満足すれば、トルクコンバーター内の現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）を計算する段階と、
   前記現在油温と設定された温度とを比較する段階と、
   前記現在油温が設定された温度以上であれば、エンジントルクを制御する段階と、を含むことを特徴とする自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
2. 前記現在油温が設定された温度未満であれば、前記現在油温を保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
3. 前記現在油温を計算する段階は、
   単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）を計算する段階と、
   単位時間当りのトルクコンバーター内のオイルの温度上昇量（ΔＴ）を計算する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
4. 前記現在油温は、Ｔ_ｃｕｒ＝Ｔ_ｐｒｅ＋ΔＴ×ｔの式から計算されることを特徴とする請求項３に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
   （ここで、Ｔ_ｐｒｅはトルクコンバーター内の直前の油温、そしてｔはサンプリング時間である。）
5. 前記単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）は、ΔＱ_ｇｅｎ＝ＴＱ_ｉｎ×Ｗ_ｅ÷Ｊの式から計算されることを特徴とする請求項３に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
   （ここで、ＴＱ_ｉｎはトルクコンバーターに入力されたトルク、Ｗ_ｅはエンジンの角速度、そしてＪは熱の仕事当量である。）
6. 前記単位時間当りのオイルの温度上昇量（ΔＴ）は、ΔＴ＝ΔＱ_ｇｅｎ÷（Ｖ_ｏｉｌ×ρ_ｏｉｌ）÷Ｃ_ｏｉｌの式から計算されることを特徴とする請求項３に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
   （ここで、Ｖ_ｏｉｌはオイルの体積、ρ_ｏｉｌはオイルの比重、そしてＣ_ｏｉｌはオイルの比熱である。）
7. 前記車両情報は、車速情報、エンジン角速度情報、スロットル開度情報、変速レバー位置情報、及び油温情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
8. 前記ストール条件は、車速が０ｋｍ／ｈであり、ブレーキスイッチが点灯された状態であり、スロットル開度が設定されたスロットル開度以上である場合に満足されることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
9. 前記設定されたスロットル開度は、４０％であることを特徴とする請求項８に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
10. 前記エンジントルクを制御する段階は、
    前記現在油温に対応するエンジントルク限界量を決定する段階と、
    前記エンジントルク限界量に符合するようにエンジントルクを制限する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
11. 前記現在油温に対応するエンジントルク限界量は、マップに保存されていることを特徴とする請求項１０に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御方法。
12. 車速を検出する車速検出器と、
    エンジンの角速度を検出するエンジン速度検出器と、
    ブレーキペダルの作動有無を検出するブレーキスイッチと、
    スロットル開度を検出するスロットル開度検出器と、
    変速レバーの位置を検出する位置検出器と、
    オイルの温度を検出する油温検出器と、
    前記各検出器及びブレーキスイッチから車両情報の伝達を受ける変速機制御ユニットと、を含み、
    前記変速機制御ユニットは、
    車両情報を検出する段階と、
    ストール条件を満足するかを判断する段階と、
    前記ストール条件を満足すれば、トルクコンバーター内の現在油温（Ｔ_ｃｕｒ）を計算する段階と、
    前記現在油温と設定された油温とを比較する段階と、
    前記現在油温が設定された温度以上であれば、エンジントルクを制御する段階と、を含む自動変速機車両のエンジントルク制御方法を行うようにプログラムされていることを特徴とする自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
13. 前記現在油温が設定された温度未満であれば、前記現在油温を保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
14. 前記現在油温を計算する段階は、
    単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）を計算する段階と、
    単位時間当りのオイルの温度上昇量（ΔＴ）を計算する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
15. 前記現在油温は、Ｔ_ｃｕｒ＝Ｔ_ｐｒｅ＋ΔＴ×ｔの式から計算されることを特徴とする請求項１４に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
    （ここで、Ｔ_ｐｒｅはトルクコンバーター内の直前の油温、そしてｔはサンプリング時間である。）
16. 前記単位時間当りのトルクコンバーターの発熱量（ΔＱ_ｇｅｎ）は、ΔＱ_ｇｅｎ＝ＴＱ_ｉｎ×Ｗ_ｅ÷Ｊの式から計算されることを特徴とする請求項１４に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
    （ここで、ＴＱ_ｉｎはトルクコンバーターに入力されたトルク、Ｗ_ｅはエンジンの角速度、そしてＪは熱の仕事当量である。）
17. 前記単位時間当りのオイルの温度上昇量（ΔＴ）は、ΔＴ＝ΔＱ_ｇｅｎ÷（Ｖ_ｏｉｌ×ρ_ｏｉｌ）÷Ｃ_ｏｉｌの式から計算されることを特徴とする請求項１４に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
    （ここで、Ｖ_ｏｉｌはオイルの体積、ρ_ｏｉｌはオイルの比重、そしてＣ_ｏｉｌはオイルの比熱である。）
18. 前記車両情報は、車速情報、エンジン角速度情報、スロットル開度情報、変速レバー位置情報、及び油温情報を含むことを特徴とする請求項１２に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
19. 前記ストール条件は、車速が０ｋｍ／ｈであり、ブレーキスイッチが点灯された状態であり、スロットル開度が設定されたスロットル開度以上である場合に満足されることを特徴とする請求項１２に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
20. 前記設定されたスロットル開度は、４０％であることを特徴とする請求項１９に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
21. 前記エンジントルクを制御する段階は、
    前記現在油温に対応するエンジントルク限界量を決定する段階と、
    前記エンジントルク限界量に符合するようにエンジントルクを制限する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
22. 前記現在油温に対応するエンジントルク限界量は、マップに保存されていることを特徴とする請求項２１に記載の自動変速機車両のエンジントルク制御システム。
    

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