JP2016050585A

JP2016050585A - バルブ制御装置

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Publication number: JP2016050585A
Application number: JP2014174134A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　文規; Fumitada Suzuki; 文規鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-04-11
Also published as: US20160061347A1; DE102015111084A1

Abstract

【課題】消費電力を低減することができるバルブ制御装置を提供する。【解決手段】リニアソレノイドバルブ３１を制御するＴＣＵ１０は、ソレノイド４６に所定の検査用電流を流す検査手段５２と、検査用電流を流すよう指令されてからスプール４５が動き始めるまでの初動時間Ｔｓを算出する初動時間算出手段５３と、初動時間Ｔｓが所定の判定時間Ｔｄ以上である場合、スプール４５の動きが鈍化していると判定する鈍化判定手段５４と、スプール４５の動きが鈍化していると判定された場合に、バルブボディ４４とスプール４５との間の異物を除去するためにスプール４５を動かす異物除去作動を実施する異物除去手段５５とを備えている。これにより、初動時間Ｔｓに基づいてスプール４５の動きが鈍くなっているか否かを判断することよって異物の有無を推定し、異物が有ると推定された場合に異物除去作動を実施している。【選択図】図３

Description

本発明は、リニアソレノイドバルブを制御するバルブ制御装置に関する。

油圧または流量を連続的に調整可能なリニアソレノイドバルブが知られている。このリニアソレノイドバルブは、例えば車両用変速機の油圧回路に設けられ、クラッチなどの摩擦係合要素や他のバルブに供給される作動油を調整するために用いられる。

ところで、リニアソレノイドバルブを通過する作動油には、油圧回路の各部を循環する際に混入する異物が存在している可能性がある。この異物がバルブボディ内に堆積すると、弁体の動きが鈍くなったり弁体が固着したりするおそれがあった。
これに対して、特許文献１に開示された油圧制御装置では、バルブボディと弁体との間に入り込んだ異物を除去するために、弁体を所定の周期で振動させている。

特開平４−１１９２５４号公報

ところが、特許文献１に開示された油圧制御装置では、異物の有無に拘わらず弁体を振動させるため、無駄な電力消費が多いという問題があった。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を低減することができるバルブ制御装置を提供することである。

本発明は、リニアソレノイドバルブを制御するバルブ制御装置であって、検査手段と、初動時間算出手段と、鈍化判定手段と、異物除去手段とを備えている。検査手段は、ソレノイドに所定の検査用電流を流す。初動時間算出手段は、検査用電流を流すよう指令されてから弁体が動き始めるまでの時間である初動時間を算出する。鈍化判定手段は、初動時間が所定の判定時間以上である場合、弁体の動きが鈍化していると判定する。異物除去手段は、弁体の動きが鈍化していると判定された場合に、バルブボディ内の異物を除去するために弁体を動かす異物除去作動を実施する。

このように初動時間に基づいて弁体の動きが鈍くなっているか否かを判断することよって、異物の有無を推定することができる。そして、異物が有ると推定された場合に限って異物除去作動を実施している。したがって、異物が無いときに異物除去作動を実施して無駄な電力を消費することを回避可能である。そのため、本発明によれば消費電力を低減することができる。

本発明の一実施形態によるトランスミッション制御ユニットが適用された自動変速機の概略構成を示す図である。図１のトランスミッション制御ユニットとリニアソレノイドバルブとクラッチとを示す図である。図１のトランスミッション制御ユニットの機能を示す機能ブロック図である。図１のトランスミッション制御ユニットの作動を説明する第１のフローチャートである。図１のトランスミッション制御ユニットの作動を説明する第２のフローチャートである。図１のトランスミッション制御ユニットが図４および図５の処理を実行するときのソレノイドの電流指令値、ソレノイドに流れる実際の電流、スプールのストローク、および、リニアソレノイドバルブの出力油圧の時系列変化の一例を示す第１のタイムチャートである。図１のトランスミッション制御ユニットが図４および図５の処理を実行するときのソレノイドの電流指令値、ソレノイドに流れる実際の電流、スプールのストローク、および、リニアソレノイドバルブの出力油圧の時系列変化の一例を示す第２のタイムチャートである。図１のトランスミッション制御ユニットが図４および図５の処理を実行するときのソレノイドの電流指令値、ソレノイドに流れる実際の電流、スプールのストローク、および、リニアソレノイドバルブの出力油圧の時系列変化の一例を示す第３のタイムチャートである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。
＜一実施形態＞
本発明の一実施形態による「バルブ制御装置」としてのトランスミッション制御ユニットを図１に示す。トランスミッション制御ユニット１０は、車両用の自動変速機２０に設けられている。以下、トランスミッション制御ユニットを「ＴＣＵ」と記載する。

［自動変速機２０の概略構成］
先ず、自動変速機２０の概略構成について図１、図２を参照して説明する。
自動変速機２０は、トルクコンバータ１５を介してエンジン１６に連結される変速機構２１と、油圧制御部２２と、ＴＣＵ１０とを備えている。

変速機構２１は、クラッチ２３〜２５およびブレーキ２６〜２８を含む複数の摩擦係合要素を有しており、各摩擦係合要素が選択的に係合されることによって変速比を段階的に変化させる。図２には、便宜上、１つのクラッチ２３のみを示している。

油圧制御部２２は、オイルポンプ２９から圧送された作動油を調圧して摩擦係合要素に供給する複数のリニアソレノイドバルブ３１〜３６を有している。図２には、便宜上、１つのリニアソレノイドバルブ３１のみを示している。

図２に示すように、リニアソレノイドバルブ３１は、供給ポート４１、ドレンポート４２および吐出ポート４３を有するバルブボディ４４と、バルブボディ４４内で各ポート同士の連通および遮断を切り替える「弁体」としてのスプール４５と、スプール４５を駆動するソレノイド４６とを有している。ソレノイド４６の内側の可動鉄心４７は、ソレノイド４６の励磁電流の大きさに応じて軸方向へ移動する。スプール４５は、可動鉄心４７と共に軸方向へ移動し、軸方向位置に応じて出力油圧を変化させる。図２に示すダンパ４８および絞り弁４９は、作動油圧の脈動を低減するためのものである。

ＴＣＵ１０は、マイクロコンピュータ１１および駆動回路１２などから構成されている。マイクロコンピュータ１１は、車両に設けられる各種センサとソレノイド４６とに接続されており、各種センサの検出値に基づきプログラム処理を実行することによって、リニアソレノイドバルブ３１〜３６の出力油圧の目標値およびそれに対応するソレノイド４６の電流指令値を算出する。駆動回路１２は、算出された電流指令値に基づきソレノイド４６に電流を流す。ＴＣＵ１０は、ソレノイド４６の電流を制御することによってスプール４５の軸方向位置を変化させ、各摩擦係合要素に供給される作動油の圧力を制御する。

［ＴＣＵ１０の特徴構成］
次に、ＴＣＵ１０の特徴構成について図３を参照して説明する。
ＴＣＵ１０は、リニアソレノイドバルブ３１〜３６のバルブボディ４４とスプール４５との間に入り込んだ異物を除去するための機能を有している。具体的には、図３に示すように、ＴＣＵ１０は、電流検出手段５１、検査手段５２、初動時間算出手段５３、鈍化判定手段５４、異物除去手段５５、および固着判定手段５６を備えている。以下、リニアソレノイドバルブ３１について説明する。

電流検出手段５１は、ソレノイド４６に流れる実際の電流を検出する。
検査手段５２は、ソレノイド４６に所定の検査用電流を所定時間流す。本実施形態では、検査手段５２は、リニアソレノイドバルブ３１の非作動時に検査用電流を流す。リニアソレノイドバルブ３１が非作動であるか否かは、電流検出手段５１の検出値に基づき判断される。検査用電流は、クラッチ２３が係合しない程度にリニアソレノイドバルブ３１の出力油圧の変化が収まる電流である。

初動時間算出手段５３は、検査用電流を流すよう指令されてからスプール４５が動き始めるまでの時間である初動時間Ｔｓを算出する。本実施形態では、初動時間算出手段５３は、検査用電流を流すよう指令されてから、電流検出手段５１の検出値が上昇後に下降し始めるまでの時間を初動時間Ｔｓとする。

鈍化判定手段５４は、初動時間Ｔｓが所定の判定時間Ｔｄ以上である場合、スプール４５の動きが鈍化していると判定する。また、鈍化判定手段５４は、検査用電流を流すよう指令されてから、判定時間Ｔｄよりも長い所定の制限時間ＴＬが経過するまでの間に、電流検出手段５１の検出値が上昇後に下降しない場合、スプール４５の動きが鈍化していると判定する。

異物除去手段５５は、スプール４５の動きが鈍化していると判定された場合に限って、バルブボディ４４とスプール４５との間の異物を除去するためにスプール４５を動かす異物除去作動を実施する。異物除去作動は、例えば、リニアソレノイドバルブ３１の出力油圧が変化しないか、あるいはクラッチ２３が係合しない程度にリニアソレノイドバルブ３１の出力油圧の変化が収まるように、ソレノイド４６を極短時間通電してスプール４５を瞬間的に動かすことを繰り返す作動である。

また、異物除去手段５５は、初動時間Ｔｓが判定時間Ｔｄより短くなるか、あるいは実施回数が所定回数に達するまで異物除去作動を実施する。
固着判定手段５６は、異物除去作動が上記所定回数実施されても初動時間Ｔｓが判定時間Ｔｄより短くならない場合、スプール４５が固着していると判定する。

［ＴＣＵ１０の作動］
次に、ＴＣＵ１０の作動について図４、図５を参照して説明する。以下に示す一連の処理は、ＴＣＵ１０が起動されてから起動停止されるまでの間に繰り返し実行される。

図４に示すように、先ずステップＳ１では、電流検出手段５１の検出値に基づきリニアソレノイドバルブ３１が非作動であるか否かが判定される。ステップＳ１の判定が肯定された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、ステップＳ１の判定が否定された場合（Ｓ１：Ｎｏ）、処理は図４および図５のルーチンを終了する。

ステップＳ２では、ソレノイド４６に検査用電流を所定時間流すよう指令が出力される。ステップＳ２のあと、処理はステップＳ３に移行する。
ステップＳ３では、初動時間Ｔｓを計時するための初動時間タイマによる計時が開始される。ステップＳ３のあと、処理はステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、検査用電流を流す指令（ステップＳ２）のあと、電流検出手段５１の検出値が上昇後に下降したか否かが判定される。ステップＳ４の判定が肯定された場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５に移行する。一方、ステップＳ４の判定が否定された場合（Ｓ４：Ｎｏ）、処理はステップＳ７に移行する。

ステップＳ５では、初動時間タイマによる計時が停止され、初動時間タイマの計時値が初動時間とされる。ステップＳ５のあと、処理はステップＳ６に移行する。
ステップＳ６では、初動時間Ｔｓが判定時間Ｔｄ以上か否かが判定される。ステップＳ６の判定が肯定された場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８に移行する。一方、ステップＳ６の判定が否定された場合（Ｓ６：Ｎｏ）、処理はステップＳ１３に移行する。

ステップＳ７では、検査用電流を流す指令（ステップＳ２）のあと所定の制限時間ＴＬが経過したか否かが判定される。ステップＳ７の判定が肯定された場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８に移行する。一方、ステップＳ７の判定が否定された場合（Ｓ７：Ｎｏ）、処理はステップＳ４に移行する。

図５に示すように、ステップＳ８では、スプール４５の動きが鈍化していると判定される。ステップＳ８のあと、処理はステップＳ９に移行する。
ステップＳ９では、バルブボディ４４とスプール４５との間の異物を除去するためにスプール４５を動かす異物除去作動が実施される。ステップＳ９のあと、処理はステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、異物除去作動が実施された回数をカウントする実施回数カウンタのカウント値が＋１インクリメントされる。ステップＳ１０のあと、処理はステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１では、実施回数カウンタのカウント値が所定回数以上か否かが判定される。ステップＳ１１の判定が肯定された場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ１１の判定が否定された場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、処理は図４および図５のルーチンを終了する

ステップＳ１２では、スプール４５が固着していると判定される。ステップＳ１２のあと、処理は図４および図５のルーチンを終了する。
図４に戻って、ステップＳ１３では、実施回数カウンタがリセット、すなわちカウント値が０にセットされる。ステップＳ１３のあと、処理は図４および図５のルーチンを終了する。

図６のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１で検査用電流を流すよう指令され、時刻ｔ２でスプール４５が動き始めている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間である初動時間Ｔｓ１は、判定時間Ｔｄよりも小さい。そのため、ＴＣＵ１０は、スプール４５の動きは鈍化していないと判定し、異物除去作動を実施しない。

図７のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間である初動時間Ｔｓ２は、判定時間Ｔｄよりも大きい。そのため、ＴＣＵ１０は、スプール４５の動きは鈍化していると判定し、時刻ｔ３〜ｔ５で異物除去作動を実施する。次いで時刻ｔ６で検査用電流を流すよう指令されてから時刻ｔ７でスプール４５が動き始めるまでの時間である初動時間Ｔｓ３は、判定時間Ｔｄよりも小さい。そのため、ＴＣＵ１０は、スプール４５の動きの鈍化は解消されたと判定し、以後、所定期間が経過するまで異物除去作動を実施しない。

図８のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間である初動時間Ｔｓ２は、判定時間Ｔｄよりも大きい。そのため、ＴＣＵ１０は、スプール４５の動きは鈍化していると判定し、時刻ｔ３〜ｔ５で異物除去作動を実施する。その後、スプール４５の鈍化判定と異物除去作動とが順番に繰り返し所定回数実施されたあと、時刻ｔ１６で検査用電流を流すよう指令されてから時刻ｔ１７でスプール４５が動き始めるまでの時間である初動時間Ｔｓ２は、判定時間Ｔｄよりも大きいままである。そのため、ＴＣＵ１０は、スプール４５の固着を判定する。

［効果］
以上説明したように、本実施形態では、リニアソレノイドバルブ３１を制御するＴＣＵ１０は、検査手段５２と、初動時間算出手段５３と、鈍化判定手段５４と、異物除去手段５５とを備えている。検査手段５２は、ソレノイド４６に所定の検査用電流を流す。初動時間算出手段５３は、検査用電流を流すよう指令されてからスプール４５が動き始めるまでの時間である初動時間Ｔｓを算出する。鈍化判定手段５４は、初動時間Ｔｓが所定の判定時間Ｔｄ以上である場合、スプール４５の動きが鈍化していると判定する。異物除去手段５５は、スプール４５の動きが鈍化していると判定された場合に限って、バルブボディ４４とスプール４５との間の異物を除去するためにスプール４５を動かす異物除去作動を実施する。

このように初動時間Ｔｓに基づいてスプール４５の動きが鈍くなっているか否かを判断することよって、異物の有無を推定することができる。そして、異物が有ると推定された場合に限って異物除去作動を実施している。したがって、異物が無いときに異物除去作動を実施して無駄な電力を消費することを回避可能である。そのため、本実施形態によれば消費電力を低減することができる。

また、本実施形態では、検査手段５２は、リニアソレノイドバルブ３１の非作動時に検査用電流を流す。
これにより、変速作動の邪魔をすることなく異物除去作動を実施することができる。

また、本実施形態では、ソレノイド４６に流れる実際の電流を検出する電流検出手段５１を備えている。そして初動時間算出手段５３は、検査用電流を流すよう指令されてから、電流検出手段５１の検出値が上昇後に下降し始めるまでの時間を初動時間Ｔｓとする。
これにより、初動時間Ｔｓを測ることができる。

また、本実施形態では、鈍化判定手段５４は、検査用電流を流すよう指令されてから、判定時間Ｔｄよりも長い所定の制限時間ＴＬが経過するまでの間に、電流検出手段５１の検出値が上昇後に下降しない場合、スプール４５の動きが鈍化していると判定する。
これにより、スプール４５が固着して動かない場合にも対応可能である。

また、本実施形態では、異物除去手段５５は、初動時間Ｔｓが判定時間Ｔｄより短くなるか、あるいは実施回数が所定回数に達するまで異物除去作動を実施する。
これにより、スプール４５の鈍化を解消する可能性が高まる。

また、本実施形態では、異物除去作動が所定回数実施されても初動時間Ｔｓが判定時間Ｔｄより短くならない場合、スプール４５が固着していると判定する固着判定手段５６を備える。
これにより、リニアソレノイドバルブ３１のスプール４５が固着して動かないことを判定可能である。したがって、クラッチ２３の作動不良の原因がリニアソレノイドバルブ３１にあるのか、それとも他の箇所にあるのかを特定することができる。

＜他の実施形態＞
本発明の他の実施形態では、初動時間算出手段は、検査用電流を流すよう指令されてから検出値が上昇するときのピーク値を算出し、検査用電流を流すよう指令されてからピーク値に対応する時間までを初動時間としてもよい。
本発明の他の実施形態では、バルブ制御装置は固着判定手段を備えなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、リニアソレノイドバルブは、無段変速機に設けられる油圧機器に作動油を供給するもの、または、内燃機関の可変バルブ機構に作動油を供給するもの等、他の用途のリニアソレノイドバルブであってもよい。
本発明の他の実施形態では、バルブ制御装置は固着判定手段を備えていなくてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・トランスミッション制御ユニット（バルブ制御装置）
３１・・・リニアソレノイドバルブ
４４・・・バルブボディ
４５・・・スプール（弁体）
４６・・・ソレノイド
５２・・・検査手段
５３・・・初動時間算出手段
５４・・・鈍化判定手段
５５・・・異物除去手段
Ｔｄ・・・判定時間
Ｔｓ・・・初動時間

Claims

バルブボディ（４４）と、前記バルブボディの流路を開閉する弁体（４５）と、前記弁体を駆動するソレノイド（４６）とを有するリニアソレノイドバルブ（３１）を制御するバルブ制御装置（１０）であって、
前記ソレノイドに所定の検査用電流を流す検査手段（５２）と、
前記検査用電流を流すよう指令されてから前記弁体が動き始めるまでの時間である初動時間（Ｔｓ）を算出する初動時間算出手段（５３）と、
前記初動時間が所定の判定時間（Ｔｄ）以上である場合、前記弁体の動きが鈍化していると判定する鈍化判定手段（５４）と、
前記弁体の動きが鈍化していると判定された場合に、前記バルブボディ内の異物を除去するために前記弁体を動かす異物除去作動を実施する異物除去手段（５５）と、
を備えることを特徴とするバルブ制御装置。
前記検査手段は、前記リニアソレノイドバルブの非作動時に前記検査用電流を流すことを特徴とする請求項１に記載のバルブ制御装置。
前記ソレノイドに流れる実際の電流を検出する電流検出手段（５１）をさらに備え、
前記初動時間算出手段は、前記検査用電流を流すよう指令されてから、前記電流検出手段の検出値が上昇後に下降し始めるまでの時間を初動時間とすることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ制御装置。
前記鈍化判定手段は、前記検査用電流を流すよう指令されてから前記判定時間よりも長い所定の制限時間（ＴＬ）が経過するまでの間に、前記電流検出手段の検出値が上昇後に下降しない場合、前記弁体の動きが鈍化していると判定することを特徴とする請求項３に記載のバルブ制御装置。
前記異物除去手段は、前記初動時間が前記判定時間より短くなるか、あるいは実施回数が所定回数に達するまで前記異物除去作動を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブ制御装置。
前記異物除去作動が前記所定回数実施されても前記初動時間が前記判定時間より短くならない場合、前記弁体が固着していると判定する固着判定手段（５６）をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のバルブ制御装置。