JP2010159722A - エンジントルクの制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 オートマチックトランスミッションの変速クラッチがスリップしないようにエンジンのトルクを低減制御する際に、摩擦係合部材のスリップを確実に防止しながらエンジントルクの低減量を最小限に抑える。
【解決手段】 オートマチックトランスミッションの摩擦係合部材をスリップさせずにエンジンが出力可能なトルク制限値を算出するトルク制限値算出手段M1は、ロックアップクラッチの係合状態、オートマチックトランスミッションの油温、エンジン回転数およびオートマチックトランスミッションの変速状態をパラメータとして前記トルク制限値を算出するので、前記各パラメータによって摩擦係合部材のスリップ限界が変化しても、そのスリップ限界に応じた必要最小限のトルク低減を行うことで、摩擦係合部材のスリップを確実に防止しながらトルクの低減量を最小限に抑えることができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、エンジンとオートマチックトランスミッションとをロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを介して接続し、前記オートマチックトランスミッションの摩擦係合部材がスリップするのを防止すべく前記エンジンのトルクを制限するエンジントルクの制御装置に関する。
エンジンに接続されたドライブトレーン系の機器に過剰なトルクが作用するのを防止すべく、エンジンからドライブトレーン系の機器までのイナーシャトルクをエンジントルクから減算して過渡入力トルクを算出し、この過渡入力トルクが前記機器の許容トルクを超えた場合にエンジントルクを低減するものが、下記特許文献1により公知である。
また自動変速機のパワートレーンのクラッチやブレーキ等の締結要素に過剰なエンジントルクが作用した場合に、その締結要素がスリップするのを防止すべく、エンジントルク低下制御手段によりエンジントルク低下制御を行うものにおいて、前記エンジントルク低下制御手段が正常に作動しているときの許容エンジン回転数最大値をトルクコンバータのトルク比を考慮して算出し、実際のエンジン回転数が前記許容エンジン回転数最大値を超えたときに前記エンジントルク低下制御手段が異常であると判定するものが、下記特許文献2により公知である。
特許第2764751号公報 特許第2600982号公報
ところで、[発明を実施するための最良の形態]の欄で詳述するように、トルクコンバータに設けられたロックアップクラッチが係合すると、エンジンからオートマチックトランスミッションに入力されるエンジントルクの最大値が増加するため、ロックアップクラッチの非係合時にスリップしなかったオートマチックトランスミッションの摩擦係合部材が、ロックアップクラッチの係合時にスリップする可能性がある。またオートマチックトランスミッションの摩擦係合部材がスリップするエンジントルクは、オートマチックトランスミッションの油温や変速段によっても変化する。
しかしながら上記特許文献1、2に記載されたものは、トルクコンバータのロックアップクラッチの係合状態、オートマチックトランスミッションの油温および変速段を考慮してエンジントルクの制限値を算出していないため、摩擦係合部材のスリップを確実に防止しようとすると、エンジントルクが必要以上に低下してしまう可能性があった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、オートマチックトランスミッションの変速クラッチがスリップしないようにエンジンのトルクを低減制御する際に、摩擦係合部材のスリップを確実に防止しながらエンジントルクの低減量を最小限に抑えることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、エンジンとオートマチックトランスミッションとをロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを介して接続し、前記オートマチックトランスミッションの摩擦係合部材がスリップするのを防止すべく前記エンジンのトルクを制限するエンジントルクの制御装置において、前記ロックアップクラッチの係合状態を判定するロックアップクラッチ係合状態判定手段と、前記オートマチックトランスミッションの変速状態を判定する変速状態判定手段と、前記オートマチックトランスミッションの油温を検出する油温検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記変速クラッチをスリップさせずに前記エンジンが出力可能なトルク制限値を算出するトルク制限値算出手段と、前記トルク制限値に基づいて前記エンジンのトルクを制限するエンジントルク制御手段とを備え、前記トルク制限値算出手段は、前記ロックアップクラッチの係合状態、前記油温、前記エンジン回転数および前記変速状態をパラメータとして前記トルク制限値を算出することを特徴とするエンジントルクの制御装置が提案される。
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記変速状態に基づく前記トルク制限値の持ち替えは、変速過程におけるトルクフェーズからイナーシャフェーズへの移行時に行われることを特徴とするエンジントルクの制御装置が提案される。
尚、実施の形態のエンジンの電子制御ユニットUeは本発明のエンジントルク制御手段に対応する。
請求項1の構成によれば、オートマチックトランスミッションの摩擦係合部材をスリップさせずにエンジンが出力可能なトルク制限値を算出するトルク制限値算出手段は、ロックアップクラッチの係合状態、オートマチックトランスミッションの油温、エンジン回転数およびオートマチックトランスミッションの変速状態をパラメータとして前記トルク制限値を算出するので、前記各パラメータに応じて摩擦係合部材のスリップ限界が変化しても、そのスリップ限界に応じた必要最小限のトルク低減を行うことで、摩擦係合部材のスリップを確実に防止しながらトルクの低減量を最小限に抑えることができる。
また請求項2の構成によれば、変速状態に基づくトルク制限値の持ち替えを、変速過程におけるトルクフェーズからイナーシャフェーズへの移行時に行うので、オートマチックトランスミッションの変速中であっても、実際の変速状態に見合ったトルク制限値を採用して最適なトルク低減制御を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
図1〜図9は本発明の実施の形態を示すもので、図1はロックアップクラッチを備えたトルクコンバータの構造を示す図、図2はオートマチックトランスミッションおよびエンジンの電子制御ユニットのブロック図、図3はスリップ防止トルク制限値を検索するマップを示す図、図4はロックアップクラッチの係合状態により変化するトランスミッション入力トルクを示す図、図5は運転者要求トルクを検索するマップを示す図、図6はロックアップクラッチの係合状態によるトルク低減量の差を示す図、図7は変速クラッチのスリップ防止制御のフローチャート、図8は変速状態によるトルク制限値の切り替えを示すタイムチャート、図9はロックアップクラッチの係合状態によるトルク制限値の切り替えを示すタイムチャートである。
図1に示すように、トルクコンバータTはエンジンEの出力軸11(クランクシャフト)に接続されたポンプインペラ12と、オートマチックトランスミッションMの入力軸13(メインシャフト)に接続されたタービンランナ14と、ケーシング15に一方向クラッチ16を介して支持されたステータ17と、ポンプインペラ12およびタービンランナ14を結合可能なロックアップクラッチ18とを備える。
エンジンEの出力軸11に接続されたポンプインペラ12が回転すると、ポンプインペラ12から矢印方向に押し出されたオイルがタービンランナ14に流入し、タービンランナ14にトルクを与えてオートマチックトランスミッションMの入力軸13を回転させた後、ステータ17を通過してポンプインペラ12に還流することで、エンジンEの出力軸11の回転がオートマチックトランスミッションMの入力軸13に伝達される。
ロックアップクラッチ18はトルクコンバータカバー19の内面に当接可能なクラッチピストン20を備えており、クラッチピストン20の両側に第1液室21および第2液室22が形成される。第1、第2液室21,22にロックアップクラッチ18の制御液圧を供給する液圧制御手段23は液圧ポンプや液圧制御弁で構成されており、車速V、エンジン回転数NE、トルクコンバータTの速度比、オートマチックトランスミッションMの変速比等が入力される電子制御ユニットUtにより制御される。
第1液室21に液圧が供給されてクラッチピストン20のフェーシング20aがトルクコンバータカバー19の内面に当接すると、ロックアップクラッチ18が係合してエンジンEの出力軸11のトルクが直接オートマチックトランスミッションMの入力軸13に伝達される。第2液室22に液圧が供給されてクラッチピストン20のフェーシング20aがトルクコンバータカバー19から離間すると、ロックアップクラッチ18が係合解除してエンジンEの出力軸11とオートマチックトランスミッションMの入力軸13との機械的な連結が遮断される。また第1、第2液室21,22の差圧を制御することで、トルクコンバータカバー19とクラッチピストン20のフェーシング20aとをスリップさせることで、トルクコンバータTの速度比を任意に制御することができる。
図2に示すように、オートマチックトランスミッションMの電子制御ユニットUtは、変速クラッチがスリップしない範囲でエンジンEからオートマチックトランスミッションMに出力可能なトルクの上限であるトルク制限値を算出するトルク制限値算出手段M1と、オートマチックトランスミッションMの変速時のショックを最小限に抑えるための変速時要求トルクを算出する変速時要求トルク算出手段M2とを備える。トルク制限値算出手段M1は、スリップ防止トルク制限値算出手段M1aと、ストール時トルク制限値算出手段M1bと、同時踏みトルク制限値算出手段M1cと、ローセレクト手段M1dとを備える。
スリップ防止トルク制限値算出手段M1aには、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段Saと、オートマチックトランスミッションMの油温を検出する油温検出手段Sbと、オートマチックトランスミッションMの変速状態(変速段および変速フェーズ)を判定する変速状態判定手段Scと、ロックアップクラッチ18の係合状態を判定するロックアップクラッチ係合状態判定手段Sdとが接続される。
スリップ防止トルク制限値算出手段M1aは、エンジン回転数、オートマチックトランスミッションMの油温、オートマチックトランスミッションMの変速状態およびロックアップクラッチ18の係合状態に基づいて、変速クラッチがスリップしない範囲でエンジンEからオートマチックトランスミッションMに出力可能なスリップ防止トルク制限値をマップ検索により算出する。
図3に示すように、前記スリップ防止トルク制限値を算出するマップは、オートマチックトランスミッションMの油温とエンジン回転数とをパラメータとするもので、油温の増加に伴ってスリップ防止トルク制限値が減少し、かつエンジン回転数の増加に伴ってスリップ防止トルク制限値が増加するように設定される。このマップは、ロックアップクラッチ係合状態判定手段Sdで判定したロックアップクラッチ18の係合時および非係合時によって持ち替えられ、かつ変速状態判定手段Scで判定した変速段によって持ち替えられる。従って5速のオートマチックトランスミッションMの場合には、合計10枚のマップが持ち替えられることになる。
図4(A)は、ロックアップクラッチ18の非係合時にエンジンEからオートマチックトランスミッションMに入力されるトルクを示し、図4(B)はロックアップクラッチ18の係合時にエンジンEからオートマチックトランスミッションMに入力されるトルクを示している。ロックアップクラッチ18の非係合時には、トルクコンバータTのスリップによりエンジンEのトルク変動が吸収されてオートマチックトランスミッションMに伝達され難くなるが、ロックアップクラッチ18の係合時には、エンジンEのトルク変動がそのままオートマチックトランスミッションMに伝達されるため、エンジンEの出力トルクが同じであっても、トルクコンバータTを介してオートマチックトランスミッションMに入力されるトルクの最大値は、ロックアップクラッチ18の係合時の方が非係合時よりも大きくなる。
よって、変速クラッチをスリップさせないエンジンEの出力トルクの上限であるスリップ防止トルク制限値は、ロックアップクラッチ18の係合時に選択されるマップから検索される値の方が、ロックアップクラッチ18の非係合時に選択されるマップから検索される値よりも小さくなるように設定される。
図2に戻り、ストール時トルク制限値算出手段M1bは、車速検出手段Seで検出した車速と変速状態判定手段Scで判定した変速状態とから、トルクコンバータTがストール状態にあると判定したとき、ストール時トルク制限値を出力する。ストール時トルク制限値を設ける理由は、トルクコンバータTがストールするとトルク比が最大になり、オートマチックトランスミッションMに大きなトルクが入力されて変速クラッチがスリップする可能性があるからである。
同時踏みトルク制限値算出手段M1cは、アクセルペダルおよびブレーキペダルが同時に踏まれたと判定したときに、同時踏みトルク制限値を出力する。同時踏みトルク制限値を設ける理由は、アクセルペダルを踏みながらブレーキペダルを踏むと車両が停止した状態でエンジントルクが増加し、オートマチックトランスミッションMに大きなトルクが入力されて変速クラッチがスリップする可能性があるからである。
ローセレクト手段M1dは、スリップ防止トルク制限値、ストール時トルク制限値および同時踏みトルク制限値のうちの最も小さい値をトルク制限値として選択し、そのトルク制限値は前記変速時要求トルク算出手段M2が算出した変速時要求トルクと共に、CANを介してエンジンEの電子制御ユニットUeに出力される。
エンジンEの燃料噴射量を制御することでエンジントルクを制御する電子制御ユニットUeは、運転者要求トルク算出手段M3と、ローセレクト手段M4と、燃料噴射量算出手段M5とを備える。
運転者要求トルク算出手段M3は、エンジン回転数検出手段Saで検出したエンジン回転数と、アクセル開度検出手段Sfで検出したアクセル開度とを、図5に示すマップに適用して運転者要求トルクを算出する。ローセレクト手段M4は、運転者要求トルク算出手段M3で算出した運転者要求トルクと、オートマチックトランスミッションMの電子制御ユニットUtからCANを介して入力されたトルク制限値および変速時要求トルクとのうちから、最も小さい値を最終出力トルクとして燃料噴射量算出手段M5に出力する。そして燃料噴射量算出手段M5は、エンジンEが前記最終出力トルクを出力するように燃料噴射量を制御する。
図6に示すように、オートマチックトランスミッションMの変速クラッチがスリップしない最大のエンジントルク(トルク制限値)は、ロックアップクラッチ18が係合することにより減少する。ロックアップクラッチ18の非係合時にはトルク制限値が運転者要求トルクを上回っているので、エンジンEが運転者要求トルクを出力しても変速クラッチはスリップしない。一方、ロックアップクラッチ18の係合時にはトルク制限値が運転者要求トルクを下回っているので、エンジンEが運転者要求トルクを出力すると変速クラッチがスリップするため、エンジンEの最終出力トルクを運転者要求トルクからトルク制限値まで低減することで変速クラッチのスリップが防止される。
次に、上記作用を図7のフローチャートに基づいて更に説明する。
先ず、ステップS1でロックアップクラッチ18が係合状態であり、ステップS2でオートマチックトランスミッションMの変速状態が非変速であれば、ステップS3で現在選択されているマップをそのまま選択する。前記ステップS2で変速状態が上段の変速段に変速するアップ変速であれば、ステップS4で現在の変速段のマップから上段の変速段のマップに持ち替える。前記ステップS2で変速状態が下段の変速段に変速するダウン変速であれば、ステップS5で現在の変速段のマップから下段の変速段のマップに持ち替える。
前記ステップS1でロックアップクラッチ18が非係合状態であり、ステップS6でオートマチックトランスミッションMの変速状態が非変速であれば、ステップS7で現在選択されているマップをそのまま選択する。前記ステップS6で変速状態が上段の変速段に変速するアップ変速であれば、ステップS8で現在の変速段のマップから上段の変速段のマップに持ち替える。前記ステップS6で変速状態が下段の変速段に変速するダウン変速であれば、ステップS9で現在の変速段のマップから下段の変速段のマップに持ち替える。
前記ステップS4、S5、S8、S9でのマップの持ち替えは、変速過程における前半のトルクフェーズから後半のイナーシャフェーズへの移行時に行われる。トルクフェーズは、現変速段の変速クラッチが係合状態から非係合状態に移行するとともに、次変速段の変速クラッチが非係合状態から係合状態に移行し、その間にエンジン回転数が変化しないフェーズであり、イナーシャフェーズは、現変速段の変速クラッチがスリップしながら係合解除するとともに、次変速段の変速クラッチがスリップしながら係合し、その間にアップ変速の場合にはエンジン回転数が減少してダウン変速の場合にはエンジン回転数が増加するフェーズである。
続くステップS10で、前記ステップS3〜S5および前記ステップS7〜S9で選択したマップからスリップ防止トルク制限値を検索する。このとき、上記トルクフェーズでは現変速段のマップを採用し、上記イナーシャフェーズで次変速段のマップを採用することで、刻々と変化する変速状態に見合ったマップを採用して精度の高いスリップ防止トルク制限値を算出することができる。
続くステップS11でスリップ防止トルク制限値、ストール時トルク制限値および同時踏みトルク制限値のうちの最も小さい値をトルク制限値として選択し、更にステップS12で運転者要求トルク、トルク制限値および変速時要求トルクのうちの最も小さい値を最終出力トルクとして選択し、最後にステップS13でエンジンEの出力トルクを前記最終出力トルクに低減するように燃料噴射量を制御することで、オートマチックトランスミッションMの変速クラッチのスリップを防止する。
以上のように、スリップ防止トルク制限値を算出する際に、トルクコンバータTのロックアップクラッチ18の係合状態、オートマチックトランスミッションMの油温およびオートマチックトランスミッションMの変速状態(変速段および変速フェーズ)を考慮するので、変速クラッチのスリップを確実に防止しながら、エンジンEの出力トルクの低減量を最小限に抑えることができる。
次に、図8のタイムチャートに基づいて、2速変速段から3速変速段のアップ変速する際の作用を説明する。ここで、実線および点線は2速変速段および3速変速段のトルク制限値、破線は選択されたトルク制限値、一点鎖線は運転者要求トルク、二点鎖線は最終出力トルクである。
時刻t1までは、選択されたトルク制限値(破線)は2速変速段のトルク制限値(実線)であり、その選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を上回っているため、最終出力トルク(二点鎖線)は運転者要求トルク(一点鎖線)に一致する。時刻t1から時刻t2(トルクフェーズからイナーシャフェーズへの移行時)までは、選択されたトルク制限値(破線)は2速変速段のトルク制限値(実線)であり、その選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を下回るため、最終出力トルク(二点鎖線)は選択されたトルク制限値(破線)に一致する。
時刻t2で2速変速段のマップから3速変速段のマップへの持ち替えが行われると、時刻t2から時刻t3までは、選択されたトルク制限値(破線)は3速変速段のトルク制限値(実線)であり、その選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を上回っているため、最終出力トルク(二点鎖線)は運転者要求トルク(一点鎖線)に一致する。時刻t3以後は、選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を下回るため、最終出力トルク(二点鎖線)は選択されたトルク制限値(破線)に一致する。
次に、図9のタイムチャートに基づいて、ロックアップクラッチ18が係合状態から非係合状態に移行する際の作用を説明する。ここで、実線および点線はロックアップクラッチ18の係合状態および非係合状態のトルク制限値、破線は選択されたトルク制限値、一点鎖線は運転者要求トルク、二点鎖線は最終出力トルクである。
時刻t1までは、選択されたトルク制限値(破線)はロックアップクラッチ18の係合時のトルク制限値(実線)であり、その選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を上回っているため、最終出力トルク(二点鎖線)は運転者要求トルク(一点鎖線)に一致する。時刻t1から時刻t2(ロックアップクラッチ18の係合状態から非係合状態への移行時)までは、選択されたトルク制限値(破線)はロックアップクラッチ18の係合状態のトルク制限値(実線)であり、その選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を下回るため、最終出力トルク(二点鎖線)は選択されたトルク制限値(破線)に一致する。
時刻t2でロックアップクラッチ18が係合状態から非係合状態へ移行すると、時刻t2から時刻t3までは、選択されたトルク制限値(破線)はロックアップクラッチ18の非係合状態のトルク制限値(実線)であり、その選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を上回っているため、最終出力トルク(二点鎖線)は運転者要求トルク(一点鎖線)に一致する。時刻t3以後は、選択されたトルク制限値(破線)が運転者要求トルク(一点鎖線)を下回るため、最終出力トルク(二点鎖線)は選択されたトルク制限値(破線)に一致する。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、本発明の摩擦係合部材は変速クラッチに限定されず、回転部材をオートマチックトランスミッションMのケーシングに結合する変速ブレーキであっても良い。
また実施の形態ではエンジントルクの低減を燃料噴射量の制御によって行っているが、それを点火時期の制御により行うことができる。
ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータの構造を示す図 オートマチックトランスミッションおよびエンジンの電子制御ユニットのブロック図 スリップ防止トルク制限値を検索するマップを示す図 ロックアップクラッチの係合状態により変化するミッション入力トルクを示す図 運転者要求トルクを検索するマップを示す図 ロックアップクラッチの係合状態によるトルク低減量の差を示す図 変速クラッチのスリップ防止制御のフローチャート 変速状態によるトルク制限値の切り替えを示すタイムチャート ロックアップクラッチの係合状態によるトルク制限値の切り替えを示すタイムチャート
E エンジン
M オートマチックトランスミッション
M1 トルク制限値算出手段
Sa エンジン回転数検出手段
Sb 油温検出手段
Sc 変速状態判定手段
Sd ロックアップクラッチ係合状態判定手段
T トルクコンバータ
Ue エンジンの電子制御ユニット(エンジントルク制御手段)
18 ロックアップクラッチ

Claims (2)

  1. エンジン(E)とオートマチックトランスミッション(M)とをロックアップクラッチ(18)を備えたトルクコンバータ(T)を介して接続し、前記オートマチックトランスミッション(M)の摩擦係合部材がスリップするのを防止すべく前記エンジン(E)のトルクを制限するエンジントルクの制御装置において、
    前記ロックアップクラッチ(18)の係合状態を判定するロックアップクラッチ係合状態判定手段(Sd)と、前記オートマチックトランスミッション(M)の変速状態を判定する変速状態判定手段(Sc)と、前記オートマチックトランスミッション(M)の油温を検出する油温検出手段(Sb)と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段(Sa)と、前記変速クラッチをスリップさせずに前記エンジン(E)が出力可能なトルク制限値を算出するトルク制限値算出手段(M1)と、
    前記トルク制限値に基づいて前記エンジン(E)のトルクを制限するエンジントルク制御手段(Ue)と、
    を備え、
    前記トルク制限値算出手段(M1)は、前記ロックアップクラッチ(18)の係合状態、前記油温、前記エンジン回転数および前記変速状態をパラメータとして前記トルク制限値を算出することを特徴とするエンジントルクの制御装置。
  2. 前記変速状態に基づく前記トルク制限値の持ち替えは、変速過程におけるトルクフェーズからイナーシャフェーズへの移行時に行われることを特徴とする、請求項1に記載のエンジントルクの制御装置。
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