JP2013104555A - 燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】惰性走行を行う場合に、エンジンブレーキの使用を最小化して燃費を改善するための自動変速機のクラッチ制御方法を提供する。
【解決手段】車両の外部走行条件が惰性走行条件を充足するか否かを判定する惰性走行条件の判定段階と、車両の内部走行条件対応してクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階と、前記クラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量により前記自動変速機の各変速段毎に作動する前記クラッチに対するスリップ制御が行われる段階と、を有し、
車両の惰性走行時に、エンジンブレーキトルクが前記自動変速機の最終出力軸に伝達されることを最少化することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法に係り、より詳しくは、自動変速機のクラッチスリップロジックを適用して燃費を改善させる自動変速機のクラッチ制御方法に関する。

通常、車両の性能を左右する大きい要素の内の一つは燃費にあるといえる。
車両の実質的な燃費とカタログ燃費とは、運転習慣、及び道路及び走行条件などの運転条件によってその差が大きくなる。そのため、車両における実質の燃費性能を向上させる様々な方法が適用されている。その方法の１つとして燃料カット制御方法（Ｆｕｅｌ Ｃｕｔ）がある（例えば特許文献１を参照）。
燃料カット制御方法とは、運転者が走行中に加速ペダルから足を離して惰性走行を行う場合、エンジンへの燃料の供給を遮断することにより、不必要な燃料の消耗を防止する方法をいう。
即ち、走行中に運転者が加速ペダルから足を離してブレーキを踏まなくても、燃料カット制御方法を用いて車両の減速ができるようにした。

しかし、燃料カット制御方法を利用するために加速ペダルから足を離すと、エンジンブレーキが同時に作動するため、車両の速度が運転者が所望するよりも大きく減速され、再び加速ペダルを踏まなければならないため、燃費改善の効果があまり期待できなかった。

例えば、高速道路を走行している車両が目的地の約１ｋｍほど手前にあり、運転者が加速ペダルから足を離して燃料カットによる惰性走行をおこなって目的地に到達しようとすると、エンジンブレーキにより車速が大きく減速されるため、目的地への到達前に再び加速ペダルを踏み、所望する速度まで加速しなければならないことから、結局、燃費改善の効果があまり得られないという問題がある。

特開２０１０−７１２９７号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、惰性走行を行う場合にエンジンブレーキの使用を最小化して燃費を向上させ、燃費を改善するための自動変速機のクラッチ制御方法を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明の自動変速機のクラッチの制御方法は、車両の外部走行条件が、惰性走行条件を充足するか否かを判定する惰性走行条件の判定段階と、車両の内部走行条件に対応して、自動変速機のクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階と、クラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量により自動変速機の各変速段毎に作動するクラッチスリップ制御が行われる段階と、を有し、車両の惰性走行時に、エンジンブレーキトルクが自動変速機の最終出力軸に伝達されることを最小化することを特徴とする。

本発明の好ましい実施例として、惰性走行条件の判定段階は、車両が、惰性走行が可能な道路を走行しているか否かを判定する段階であって、車両のＧセンサーで測定された車両の走行傾斜角が平地または下り坂であれば、惰性走行条件を充足すると判定することを特徴とする。

本発明の好ましい実施例として、クラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階は、エンジン速度と自動変速機のトルクコンバーターとのタービン速度の差を計算する段階と、車両減速速度の計算段階と、車両の走行抵抗トルク（エンジン（タービン）ブレーキ）の計算段階と、を有することを特徴とする。

好ましくは、クラッチスリップ制御は、決定されたクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量に基づいて自動変速機の各変速段毎に作動するクラッチ作動油圧を緩やかに減少させて行われる。
また、本発明は、クラッチスリップが、加速ペダルが踏圧されたと確認されると、再加速する時、車両速度に応じるエンジントルク増加量とクラッチ作動油圧の再印加量が計算され、クラッチ作動油圧が正常に印加される段階を更に含むことを特徴とする。

上記の課題を解決するための手段を用いて、本発明は、次のような効果を提供する。
本発明は、車両の惰性走行時の燃費低減のために、従来用いられた燃料カット制御の代わりに自動変速機のクラッチスリップ制御を適用することにより、燃費を更に向上させることができた。
具体的には、従来の燃料カットロジックを、自動変速機のクラッチスリップロジックに変換し、エンジンブレーキトルクの影響を最小化して惰性走行を行うことによって、目的地まで所望する車速水準を維持して加速ペダルを再び踏む必要がない程度に緩やかに減速する惰性走行が可能になり、従来の燃料カット制御に比べて燃費を向上させることができた。

本発明のクラッチスリップ制御が適用される前進８速及び後進１速を有する自動変速機のＤ１段の前進動力の伝達流れを示す動力伝達系統図である。 本発明のクラッチスリップ制御が適用される前進８速及び後進１速を有する自動変速機のＲ段の後進動力の伝達流れを示す動力伝達系統図である。 本発明による燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法を示すフローチャートである。 本発明による燃費改善のためのクラッチスリップ制御動作を説明するための動力伝達系統図である。 本発明のクラッチスリップ制御が適用される前進８速及び後進１速を有する自動変速機の変速段毎に作動するクラッチを示す表である。

以下に、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、燃費改善のために燃料カット（Ｆｕｅｌ Ｃｕｔ）を主体とした従来の惰性走行時の燃費運転方式と異なり、自動変速機のクラッチスリップロジックを適用して燃費を改善する。

例えば、高速道路を走行している車両が、目的地の約１ｋｍ手前にある場合は、運転者は加速ペダルから足を離して惰性走行をおこなって目的地に到達しようとすることが多い。
本発明は、このような惰性走行時に、従来の燃料カット制御方法の代わりに自動変速機内のクラッチに対するスリップ制御を適用することにより、エンジンブレーキトルクが出力軸に伝達されることを最小化して緩やかに減速し、所望する車速水準を維持して目的地まで加速ペダルを踏まないで到達できるようにする点に主眼点がある。

本発明の理解を助けるために、本発明のクラッチスリップロジックが適用される前進８速及び後進１速を有する自動変速機の動力伝達構造及びその動作を簡単に説明する。
図１及び図２は、本発明のクラッチスリップ制御が適用される前進８速及び後進１速を有する自動変速機の動力伝達構造及び動力伝達系統図であって、図１は、Ｄ１段の前進動力の伝達流れを示し、図２は、Ｒ段の後進動力の伝達流れを示す。

図１に示すＤ１段の前進動力の伝達流れを説明すると、エンジンの動力がトルクコンバーターを介して入力軸１０に入力されると共に、フロント遊星歯車セットのフロント内歯歯車１１→フロントキャリア１２→ミッド遊星歯車セットのミッド太陽歯車１３→ミッドキャリア１４→リア遊星歯車セットのリア太陽歯車１６（シングル）→リア内歯歯車１７→出力軸１８などの順に動力が伝達され、内部ループ（ＬＯＯＰ）としてミッド遊星歯車セットのミッド太陽歯車１３→アンダードライブ（ＵＤ）ドラム→アンダードライブ（ＵＤ）ハブ→リア遊星歯車セットのリア太陽歯車１９（ダブル）に動力が伝達される。
この時、第１ブレーキＢ１及び第１クラッチＣ１が作動される。

図２に示すＲ段の後進動力の伝達流れを説明すると、エンジンの動力がトルクコンバーターを介して入力軸１０に入力されると共に、フロント遊星歯車セットのフロント内歯歯車１１→フロントキャリア１２→ミッド遊星歯車セットのミッド太陽歯車１３→ミッドキャリア１４→リア遊星歯車セットのリア内歯歯車１７→出力軸１８などの順に動力が伝達される。
この時、第１ブレーキＢ１及び第４クラッチＣ４が作動される。

上述した前進８速の自動変速機に含まれた複数のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に対して本発明のスリップ制御ロジックを適用すると、運転者が加速ペダルから足を離して目的地まで惰性走行を試みる場合、エンジンブレーキにより走行速度が急激に減少されることがなく、且つ目的地まで所望する速度、即ち加速ペダルを再び踏む必要がない程度に緩やかに減速さる惰性走行が行われる。

図３は、本発明による燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法を示すフローチャートである。図３を参照して本発明による自動変速機のクラッチスリップロジックを説明する。
先ず、本発明のロジックを実行するＥＣＵ及びＴＣＵ（Ｔｅａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｏｌ Ｕｎｉｔ）で車両情報を認知する（Ｓ１０１）と共に、加速ペダルのオン／オフを判断し（Ｓ１０２）、更にブレーキペダルが踏圧されていないことを確認する。

具体的には、ＥＣＵが現在車両の速度及びエンジンの速度（ｒｐｍ）を認知すると共に、ＴＣＵが変速機の変速段数、速度、及び温度などを認知し、運転者が加速ペダルから足を離して加速ペダルをオフとし、且つブレーキペダルを踏まない状態である場合に、クラッチスリップロジックの進入準備段階が行われる。

クラッチスリップロジックの進入準備段階は、現在車両が、エンジンの動力を使用せずに惰性により走行する惰性走行の条件を満足しているか否かを判定する段階であって、車両の外部走行条件による惰性走行条件の判定段階と、車両の内部走行条件によるクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階と、を含む。
惰性走行条件の判定段階は、車両が、惰性走行が可能な道路を走行しているか否かを判定する段階であって、具体的には車両のＧセンサーで測定された車両の走行傾斜角（勾配情報）に基づく（Ｓ１０３）。

すなわち、車両のＧセンサーで測定された走行傾斜角をＴＣＵなどで受信し、惰性走行が可能であるか否かを判定する。例えば、走行傾斜角が０°〜５°の平地または０°以下の下り坂であれば、惰性走行条件を充足すると判定する。

惰性走行条件が充足されると、次に車両の内部走行条件によるクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階を行う。
車両の内部走行条件は、エンジン速度、トルクコンバーターのタービン速度、車両の走行減速度及びエンジンブレーキなどの車両の走行抵抗トルク、などを含む。
クラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階は、エンジン速度と自動変速機のトルクコンバーターのタービン速度との差を計算する段階と、車両減速速度の計算段階と、車両の走行抵抗トルク（エンジン（タービン）ブレーキ）の計算段階と、を含む（Ｓ１０４）。

エンジン速度と、自動変速機のトルクコンバーターのタービン速度と、の差を計算する理由は、エンジン速度と、トルクコンバーターのタービン速度と、の差によるエンジン駆動トルクが、トルクコンバーターのタービンの駆動トルクよりも小さくなる時点を検知してクラッチスリップ時点を認知し、更にエンジン速度が増加してから減少する量が大きくなる時点、すなわち、チップアウト（ｔｉｐ ｏｕｔ）時点を検知してクラッチスリップ時点として認知するためである。

また、車両減速速度を計算する理由は、車両の加速後に減速される時点を検知してクラッチスリップ制御を実施するためである。
また、車両の走行抵抗トルクを計算する理由は、車両抵抗（空気、タイヤ、勾配など）トルクを用いて、純粋なエンジン抵抗トルクを計算し、このエンジン抵抗トルクの大きさに応じてクラッチスリップトルクを決定するためである。

エンジン速度と自動変速機のトルクコンバーターのタービン速度との差を計算する段階及び車両減速速度を計算する段階により最も適切なクラッチスリップ制御時点を判定し、車両の走行抵抗トルクを計算する段階によりクラッチスリップトルク量を決定することができる。

好ましくは、エンジンブレーキトルクが作用する時の変速機の変速段数、道路勾配情報、車速、及びエンジン−トルクコンバーターのタービンの速度差を予めチューニングしてクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定したＴＣＵマップを作製し、作成したＴＣＵマップを参照することによりクラッチスリップ制御が実施される。

惰性走行条件が満足されると共にクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量が決定されると、本発明のクラッチスリップ制御が開始される。
すなわち、加速ペダルをオフにすると、自動変速機の出力軸にかかるエンジンブレーキトルク（逆トルク）を最小化するクラッチスリップトルク値を計算してクラッチスリップ制御が実施される。

本発明のクラッチスリップ制御段階は、自動変速機の現在の変速段で作動するクラッチ作動油圧を緩やかに減少させることによって行われる（Ｓ１０５）。
より詳しくは、本発明のクラッチスリップ制御は、ＴＣＵマップによるクラッチスリップトルクの命令により、クラッチを構成するディスクから摩擦板が完全に離隔されるまでクラッチの作動油圧を徐々に減少させて、ディスクと摩擦板との間のスリップ摩擦を制御することにより、エンジンブレーキによるトルクが自動変速機の最終出力軸に伝達されることを最小化し、車速を所望する水準まで減速させる。

例えば、車両が高速道路を走行しており、目的地（ｅｘｉｔ）が１ｋｍほど前方にある場合に、運転者が加速ペダルから足を離して惰性走行を試みた時、本発明のクラッチスリップ制御が適用されれば、自動変速機の現在の変速段で作動するクラッチの作動油圧が徐々に減少されてクラッチスリップが発生されることにより、エンジンブレーキによるトルクの自動変速機の最終出力軸への伝達が最小化されて車両が緩やかに所望する速度まで減速される。

従来の燃料カット方式は、エンジンブレーキにより車両速度が急激に減少し、惰性走行する車両が目的地を通過するための所望の速度を維持するために再び加速ペダルを踏み込まなければならなくなって燃費改善の効果があまり見込めなかったが、本発明に係るクラッチスリップ制御は、エンジンブレーキによるトルクの自動変速機の最終出力軸への伝達を最小化することにより、車速を目的地まで加速ペダルを踏まない程度の速度に緩やかに減速させ、加速ペダルを再び踏んで燃料を消費することを排除するため、結果的に燃費を向上させることができる。

本発明のクラッチスリップ制御に対する一実施例として、自動変速機の６速で行われる動作を図４及び図５を参照して説明する。
図４は、本発明による燃費改善のためのクラッチスリップ制御動作を説明するための動力伝達系統図であり、図５は、本発明のクラッチスリップ制御が適用される前進８速及び後進１速を有する自動変速機の変速段毎に作動するクラッチを示す表である。
図４に示すように、６速の前進動力の伝達流れを説明すると、エンジンの動力がトルクコンバーターを介して入力軸１０に入力されると共に、内部ループとしてフロント遊星歯車セットのフロント内歯歯車１１→フロントキャリア１２→ミッド遊星歯車セットのミッド太陽歯車１３→ミッドキャリア１４に動力が伝達され、また、入力軸１０に入力された動力がリア遊星歯車セットのリアキャリア２０→リア内歯歯車１７→出力軸１８の順に伝達される。
この時、第２クラッチＣ２及び第３クラッチＣ３が作動する。

このような６速の動力伝達が行われている時、加速ペダルから足を離すと、エンジンブレーキが作動し、エンジンブレーキトルク（出力軸の回転方向に対向する逆トルク）は６速の動力流れ経路に同一に作用する。

このようにエンジンブレーキのトルクが作用する時、ミッドキャリア１４の動力伝達の経路に連動した（ｅｎｇａｇｅｄ）第２クラッチＣ２と、リアキャリア２０の動力伝達のために作動した第３クラッチＣ３と、のスリップ制御が行われる。

すなわち、ＴＣＵマップによるクラッチスリップトルクの命令により、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３の作動のために供給される作動油圧が、クラッチを構成するディスクから摩擦板が完全に離隔されるまで徐々に減少されることにより、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３のスリップ制御が行われ、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３のスリップ動作によりエンジンブレーキトルクが出力軸に直接作用することが減少される。

言い換えれば、エンジンブレーキトルクが第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３のスリップ動作により減少されて出力軸に作用するため、エンジンブレーキトルクが出力軸に作用することを最小化することができる。

したがって、エンジンブレーキによるトルクが自動変速機の出力軸１８に伝達されることを最小化することにより、惰性走行時に車両が急激に減速されず、目的地まで緩やかに減速される惰性走行が行われ、加速ペダルを再び踏まないで済むので燃費の向上を図ることができる。

一方、クラッチスリップの制御中、運転者が所望するだけ惰性走行が行われたと判断して加速ペダルを再び踏んで加速ペダルをオン（ＯＮ）したと確認されると（Ｓ１０６）、再加速する時、車両速度に応じるエンジントルクの増加量と最適化されたクラッチ作動油圧の再印加量が計算され、正常な作動油圧がクラッチにに印加される（Ｓ１０７）。

１０ 入力軸
１１ フロント内歯歯車
１２ フロントキャリア
１３ ミッド太陽歯車
１４ ミッドキャリア
１６ リア太陽歯車（シングル）
１７ リア内歯歯車
１８ 出力軸
１９ リア太陽歯車（ダブル）
２０ リアキャリア

Claims (5)

1. 車両の外部走行条件が、惰性走行条件を充足するか否かを判定する惰性走行条件の判定段階と、
   車両の内部走行条件に対応して、自動変速機のクラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階と、
   前記クラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量により前記自動変速機の各変速段毎に作動するクラッチスリップ制御が行われる段階と、
   を有し、
   車両の惰性走行時に、エンジンブレーキトルクが前記自動変速機の最終出力軸に伝達されることを最小化することを特徴とする燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法。
2. 前記惰性走行条件の判定段階は、
   車両が、惰性走行が可能な道路を走行しているか否かを判定する段階であって、車両のＧセンサーで測定された車両の走行傾斜角が平地または下り坂であれば、前記惰性走行条件を充足すると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法。
3. 前記クラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量を決定する段階は、
   エンジン速度と前記自動変速機のトルクコンバーターとのタービン速度の差を計算する段階と、車両減速速度の計算段階と、車両の走行抵抗トルク（エンジン（タービン）ブレーキ）の計算段階と、を有することを特徴とする請求項１に記載の燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法。
4. 前記クラッチスリップ制御は、決定された前記クラッチスリップ制御時点及びクラッチスリップトルク量に基づいて前記自動変速機の各変速段毎に作動するクラッチ作動油圧を緩やかに減少させて行われることを特徴とする請求項１に記載の燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法。
5. 前記クラッチスリップ制御は、加速ペダルが踏圧されたと確認されると、再加速する時、車両速度に応じるエンジントルク増加量とクラッチ作動油圧の再印加量とが計算され、前記クラッチ作動油圧が正常に印加される段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の燃費改善のための自動変速機のクラッチ制御方法。

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