JP2016084854A - 可変容量形オイルポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】要求される油圧応答性の確保と省燃費との両立を実現できる可変容量形オイルポンプの制御装置を提供する。【解決手段】変速機コントローラ14は、アクセル開速度が速度閾値以上である場合には、可変容量形オイルポンプ5に対し吐出流量を最大流量とする指令を出力し、当該指令を出力してから判断時間内にアクセル開度ＡＰＯが開度閾値に達したときには、吐出流量を最大流量とする指令を継続して出力する一方、判断時間内にアクセル開度ＡＰＯが開度閾値に達しないときには、吐出流量を必要流量とする指令を出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、可変容量形オイルポンプの制御装置に関する。

特許文献１には、過剰な吐出流量の抑制による省燃費効果の向上を目的とし、無段変速機に作動油を供給する可変容量形オイルポンプの１回転当たりの吐出流量を、車両の運転状態に応じて無段変速機が必要とする油圧に応じた必要流量とする技術が開示されている。

特開2005-114103号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、一定速走行中に運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んだ場合、オイルポンプの応答遅れによって要求される油圧応答性を確保できないという問題があった。一方、常に最大の吐出流量を維持することで油圧応答性は確保できるものの、本来の目的である省燃費効果が阻害されてしまう。
本発明の目的は、要求される油圧応答性の確保と省燃費との両立を実現できる可変容量形オイルポンプの制御装置を提供することにある。

本発明では、アクセル踏み込み速度が速度閾値以上である場合には、可変容量形オイルポンプに対し吐出流量を最大流量とする指令を出力し、当該指令を出力してから判断時間内にアクセル操作量が操作量閾値に達したときには、吐出流量を最大流量とする指令を継続して出力する一方、判断時間内にアクセル操作量が操作量閾値に達しないときには、吐出流量を必要流量とする指令を出力する。

本発明にあっては、アクセル踏み込みまたは踏み増し初期の踏み込み速度が高い場合には吐出流量を最大流量とする指令を出力するため、高い油圧応答性が要求される場面において、要求される油圧応答性を確保できる。一方、出流量を最大流量とする指令を出力してから判断時間内にアクセル操作量が操作量閾値に達しない場合は、吐出流量を最大流量から必要流量に切り替えるため、高い油圧応答性が要求されない場面では、過剰な作動油の吐出を抑え、省燃費効果への影響を抑制できる。この結果、要求される油圧応答性の確保と省燃費との両立を実現できる。

実施例１のパワートレイン制御システムの構成図である。 変速機コントローラ14のポンプ流量制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１における油圧応答性確保作用を示すタイムチャートである。 実施例１における省燃費効果の維持作用を示すタイムチャートである。

〔実施例１〕
［システム構成］
図１は、実施例１のパワートレイン制御システムの構成図である。
実施例１のパワートレイン制御システムは、エンジン1、ベルト式無段変速機（以下、CVT）2、トルクコンバータ3、ロックアップクラッチ4、可変容量形オイルポンプ（以下、オイルポンプ）5、前後進切り替え機構6、アクセルペダル7、アクセル開度センサ（アクセル操作量検出手段）8、エンジンコントローラ9、スロットル弁10、スロットルアクチュエータ11、スロットル開度センサ12、エンジン回転数センサ13、変速機コントローラ（容量制御手段）14、変速機入力回転センサ15、変速機出力回転センサ16、温度センサ17、ドライブシャフト18および駆動輪19を備える。

エンジン1は、スロットル弁10により吸入空気量を制御される。スロットル弁10はバタフライ弁であり、スロットルアクチュエータ11により駆動される。スロットルアクチュエータ11は、例えばステッピングモータである。スロットルアクチュエータ11は、エンジンコントローラ9からの指令信号に基づいて作動し、スロットル弁10を指令信号に応じた開度に駆動する。
エンジンコントローラ9には、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ13からの信号、アクセルペダル7の開度APO（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセル開度センサ8からの信号およびエンジン負荷に相当するスロットル開度TVOを検出するスロットル開度センサ12からの信号等が入力される。エンジンコントローラ9は、各信号に基づいてエンジン1の点火時期制御およびスロットル開度制御を実施するための指令信号を出力する。

トルクコンバータ3は、エンジン出力軸1aに連結されている。ロックアップクラッチ4は、エンジン出力軸1aとCVT2とを直結する。前後進切り替え機構6は、エンジン出力軸1aとCVT2との間に設けられ、エンジン出力軸1aの回転方向を切り替えてCVT2に伝える。前後進切り替え機構6は、遊星歯車機構により構成される。CVT2の出力は、駆動輪19と連結されたドライブシャフト18に伝達される。
CVT2は、プライマリプーリ2aとセカンダリプーリ2bとベルト2cを主要な構成とし、両プーリ2a,2bのプーリ溝の幅を変化させることにより、変速比を可変とするものである。CVT2は、変速機コントローラ14からの指令信号に基づいて両プーリ2a,2bのプーリ溝の幅を指令信号に応じた幅に変更する。この溝幅の変更は、図外のプライマリプーリシリンダ室およびセカンダリプーリシリンダ室への油圧制御により行われる。

変速機コントローラ14には、CVT2の入力回転数Ntを検出する変速機入力回転センサ15からの信号、CVT2の出力回転数Noを検出する変速機出力回転センサ16からの信号、CVT2のオイルパン内のオイル温度T_CVTFを検出する温度センサ17からの信号に加え、エンジン回転数Ne、アクセルペダル開度APOおよびスロットル開度TVO等が入力される。変速機コントローラ14は、各信号に基づいてCVT2の変速比制御を実施するための指令信号を出力する。
オイルポンプ5は、エンジン1により駆動され、CVT2に作動油を供給する。オイルポンプ5は、例えば可変容量形ベーンポンプである。可変容量形ベーンポンプは、カムリングのロータに対する偏心量が変化することで、各ポンプ室の押しのけ容積を変更し、１回転当たりの吐出流量を可変とする。オイルポンプ5は、変速機コントローラ14からの指令信号に基づいて吐出流量を指令信号に応じた吐出流量に変更する。オイルポンプ5の吐出圧は、ライン圧としてCVT2に供給される。なお、オイルポンプ5の吐出圧を調圧弁（プレッシャレギュレータバルブ）で調圧したものをライン圧としてもよい。

変速機コントローラ14は、各センサ等からの信号に基づいてオイルポンプ5の吐出流量を変更するポンプ流量制御を実施するための指令信号を出力する。変速機コントローラ14は、車両の運転状態に基づいてCVT2の必要油圧（≒ライン圧の目標値）を演算し、必要油圧を得るために必要なオイルポンプ5の吐出流量を必要流量とし、吐出流量を必要流量とする指令信号を生成する。なお、必要流量に一定の安全率を乗じた値を用いてもよい。必要油圧は、アクセル開度APO（またはスロットル開度TVO）が高いほど、CVT2の変速比が大きいほど、またはオイル温度T_CVTFが高いほど高い値とする。さらに、変速中は非変速中よりも必要油圧を高い値とする。

［ポンプ流量制御処理］
実施例１では、要求される油圧応答性の確保と省燃費との両立を狙いとし、変速機コントローラ14において、以下に示すポンプ流量制御処理を実施する。変速機コントローラ14は、ポンプ流量制御処理を実施するための手段として、アクセル開速度検出部（アクセル操作速度検出手段）14aと応答遅れ時間検出部（応答遅れ時間検出手段）14bとを有する。アクセル開速度検出部14aは、アクセルペダル7の踏み込み時において、現在のアクセル開度と所定時間前（例えば、数10msec前）のアクセル開度とに基づいてアクセル開速度（アクセル踏み込み速度）ΔAPOを演算する。応答遅れ時間検出部14bは、オイルポンプ5の実際の油圧応答時間を観察することで応答遅れ時間を検出する。ここで、オイルポンプ5の応答遅れ時間とは、指令信号の変化に応じて実際の吐出流量が変化を開始するまでの時間である。

図２は、変速機コントローラ14のポンプ流量制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1では、オイルポンプ5に対し、吐出流量を必要流量とする指令を出力する。なお、必要流量の演算については、本処理と並列し、所定の演算周期で繰り返し実行されているものとする。
ステップS2では、アクセル開速度ΔAPOが速度閾値ΔAPO_{_th}以上であるか否かを判定する。YESの場合はステップS3へ進み、NOの場合はステップS1へ戻る。

ステップS3は、オイルポンプ5に対し、吐出流量を最大流量とする指令を出力する。
ステップS4では、ステップS3で吐出流量を最大流量とする指令を出力してから判断時間内に一度でもアクセル開度APOが開度閾値（操作量閾値）APO_{_th}以上となったか否かを判定する。YESの場合はステップS5へ進み、NOの場合はステップS1へ戻る。ここで、判断時間は、オイルポンプ5の応答遅れ時間以下とし、かつ、応答遅れ時間が長いほど長くする。また、開度閾値APO_{_th}は、オイルポンプ5の応答遅れ時間が長いほど高い値とする。

ステップS5では、オイルポンプ5に対し、吐出流量を最大流量とする指令の出力を継続する。
ステップS6では、ステップS3で吐出流量を最大流量とする指令を出力してから一定時間が経過したか否かを判定する。YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS5へ戻る。一定時間は、CVT2の実油圧応答が指令に一致する、オイルポンプ5の応答遅れ時間以上の時間とする。
ステップS7では、オイルポンプ5に対し、吐出流量を必要流量とする指令を出力する。

次に、作用を説明する。
図３は、実施例１における油圧応答性確保作用を示すタイムチャートである。図３(a)は比較例１、図３(b)は実施例１である。比較例１は、従来の可変容量形オイルポンプと同様に、吐出流量を常に車両の運転状態（アクセル開度、変速比、オイル温度等）から算出される必要油圧に応じた必要流量に制御する例である。
比較例１では、従来の可変容量形オイルポンプと同様に、吐出流量を、常に車両の運転状態（アクセル開度、変速比、オイル温度等）から算出される必要油圧に応じた必要流量に制御している。これにより、過剰な吐出流量を抑制して可変容量形オイルポンプの仕事量を低減し、燃費向上を図っている。ここで、図３のように一定速走行から運転者がアクセルペダルを大きく踏み込み、強い加速を得ようとした場合、まず、各センサの信号からCVTが必要とする必要油圧が演算される。よって、演算される吐出流量の値も上昇するが、可変容量形オイルポンプの応答は、指令に対して数10msecほど遅れを生じる。この遅れは、１回転当たりの吐出流量を増加させる（例えば、可変容量形ベーンポンプの場合は、カムリングのロータに対する偏心量を大きくする）のに時間が掛かることが主要因となっている。

CVT内部の油圧（CVT油圧）は、オイルポンプから吐出される作動油の吐出流量が増加しない限り上昇しない。この結果、固定容量形オイルポンプを採用した場合と比較して油圧応答が悪化する。比較例１では、図３(a)に示すように、オイルポンプ(OP)の吐出流量の指令（指令流量）に対する実際の吐出流量（実流量）の遅れが大きいため、CVTの実油圧が必要油圧を下回ることで、クランプ圧不足によるベルト滑りまたはベルト滑りを回避するためのエンジントルクダウンが発生し、運転者の要求する加速度が得られず、運転性が悪化するなどの弊害が生じる。

これに対し、実施例１では、アクセル開速度ΔAPOが速度閾値ΔAPO_{_th}以上であることを検知した瞬間に、必要流量にかかわらず吐出流量を最大流量とする(S1→S2→S3)。つまり、アクセルペダルが大きく踏み込まれる可能性、すなわち、アクセル開度APOから演算されるCVT2の必要油圧が大きくなる可能性がある場合には、必要油圧および必要流量が演算されるのを待たずに吐出流量を最大流量とする指令信号をオイルポンプ5に出力する。これにより、アクセル踏み込みのタイミングに対する実際の吐出流量の応答遅れ時間を短くできるため、高い油圧応答性が要求される場面において、要求される油圧応答性を確保できる。図３(b)に示すように、実施例１では、比較例１に比して実流量が早期に最大流量まで上昇しているため、CVT2の実油圧が必要油圧を下回ることがなく、ベルト滑りやエンジントルクダウンなどの不具合が生じていない。

実施例１では、吐出流量を最大流量とする指令信号を出力した後、判断時間中にアクセル開度APOと開度閾値APO_{_th}との比較により最大容量を維持すべきか否かを判断する(S3→S4)。そして、判断時間中に一度でもAPOがAPO_{_th}以上となった場合には最大流量とする指令信号を継続して出力し、その後一定時間が経過したとき必要流量とする指令信号に切り替える(S4→S5→S6→S7)。一定時間は、CVT2の実油圧応答が指令に一致する時間であり、実油圧は運転状態に応じて演算される必要油圧と一致しているため、最大流量から必要流量に切り替えても実油圧が必要油圧を下回るおそれはない。

図４は、実施例１における省燃費効果の維持作用を示すタイムチャートである。図４(a)は比較例２、図４(b)は実施例１である。比較例２は、アクセル開速度と速度閾値との比較結果により吐出流量を最大流量とする点は実施例１と同じであるが、判断時間後にアクセル開度と開度閾値との比較による最大流量の維持判断を行わず、最大流量を維持する例である。
図４は、図３に比べてアクセル開速度ΔAPOが低く、また最終的なアクセル開度APOも小さいため、高い油圧応答性は要求されない場面である。しかしながら、アクセル踏み込み初期には最終的なアクセル開度APOが不明であるため、高い油圧応答性が要求される可能性がある。よって、要求される油圧応答性を確保するためには、アクセル開速度ΔAPOと比較する速度閾値ΔAPO_{_th}をある程度小さくせざるを得ず、図３のようなアクセル操作でも吐出流量を最大流量とする指令信号が出力される。

図４(a)のように最大流量を維持した場合、実流量と必要流量との差分だけ本来必要な流量よりも過剰な作動油が吐出されるため、可変容量形オイルポンプの特徴により本来低減できるポンプ仕事量を削減できなかったことになる。つまり、油圧応答性を確保するために、単に吐出流量を最大流量とするだけでは、本来の目的である省燃費効果が阻害されてしまう。
そこで、実施例１では、図４(b)に示すように、吐出流量を最大流量とする指令信号を出力した後、判断時間中にAPOがAPO_{_th}以上とならなかった場合には最大流量とする指令信号をキャンセルし、必要流量とする指令信号に切り替える(S4→S1)。すなわち、高い油圧応答性が不要な場合には、即座に吐出流量を最大流量から必要流量に切り替えることにより、過剰な作動油の吐出を抑え、省燃費効果への影響を抑制できる。

このとき、アクセル開度APOに基づいて最大流量維持の要否を判断する判断時間を、オイルポンプ5の応答遅れ時間以下としている。判断時間を応答遅れ時間以下とすることで、高い油圧応答性が不要な場合には、吐出流量が立ち上がり始める前に最大流量とする指令信号をキャンセルできる。これにより、省燃費効果への影響をほぼゼロとすることができる。

ここで、可変容量形オイルポンプの応答遅れには個体差がある。よって、個体差にかかわらず、確実に応答遅れ時間内にアクセル開度APOに基づく最大流量維持の要否判断を実施して省燃費効果への影響をゼロとするためには、判断時間を短くする必要がある。ところが、判断時間を短くすると開度閾値APO_{_th}を低い値にせざるを得なくなる。開度閾値APO_{_th}を高い値とした場合、判断時間が短いためほとんどの状況でアクセル開度APOが開度閾値APO_{_th}に達しなくなり、判断不能となるからである。そして、開度閾値APO_{_th}を低い値とした場合、高い油圧応答性が要求されないシーンでも高い油圧応答性が要求されるシーンであるとの誤判断が増加するため、燃費の悪化が懸念される。

これに対し、実施例１では、応答遅れ時間検出部14bによりオイルポンプ5の応答遅れ時間を検出し、検出された応答遅れ時間に応じて判断時間および開度閾値APO_{_th}を変更している。具体的には、応答遅れ時間が長いほど判断時間を長くし、応答遅れ時間が長いほど開度閾値APO_{_th}を高くする。応答遅れ時間を検出する手段を設けたことで、オイルポンプ5の応答遅れを正確に検出できるため、オイルポンプ5の個体差に依らず、確実に応答遅れ時間内にアクセル開度APOに基づく最大流量維持の要否判断を実施できる。さらに、応答遅れ時間が長いほど判断時間を長くし、開度閾値APO_{_th}を高い値とするため、誤判断を抑制できる。この結果、省燃費効果への跳ね返りを小さくできる。

以上説明したように、実施例１にあっては以下に列挙する効果を奏する。
(1) エンジン1と駆動輪19との間の動力伝達経路上に設けられたCVT2と、エンジン1により駆動され、CVT2に作動油を供給する可変容量形オイルポンプ5と、車両の運転状態に基づく必要流量を演算し、可変容量形オイルポンプ5に対し吐出流量を必要流量とする指令を出力する変速機コントローラ14と、アクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ8と、アクセル開速度ΔAPOを検出するアクセル開速度検出部14aと、を備え、変速機コントローラ14は、アクセル開速度ΔAPOが速度閾値ΔAPO_{_th}以上である場合には、可変容量形オイルポンプ5に対し吐出流量を最大流量とする指令を出力し、当該指令を出力してから判断時間内にアクセル開度APOが開度閾値APO_{_th}に達したときには、吐出流量を最大流量とする指令を継続して出力する一方、判断時間内にアクセル開度APOが開度閾値APO_{_th}に達しないときには、吐出流量を必要流量とする指令を出力する。
よって、要求される油圧応答性の確保と省燃費との両立を実現できる。

(2) 変速機コントローラ14は、判断時間を可変容量形オイルポンプ5の応答遅れ時間以下とする。
よって、省燃費効果への影響をほぼゼロとすることができる。

(3) 可変容量形オイルポンプ5の応答遅れ時間を検出する応答遅れ時間検出部14bを備え、変速機コントローラ14は、検出された応答遅れ時間に応じて判断時間および開度閾値APO_{_th}を変更する。
よって、高い油圧応答性が要求されるシーンであるとの誤判断を抑制でき、省燃費効果への跳ね返りを小さくできる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例１では、可変容量形オイルポンプとしてベーンポンプを用いた例を示したが、１回転当たりの吐出流量を変更できるものであれば、ピストンポンプやギアポンプを用いてもよい。

1 エンジン
2 CVT（無段変速機）
1a エンジン出力軸
2a プライマリプーリ
2b セカンダリプーリ
2c ベルト
3 トルクコンバータ
4 ロックアップクラッチ
5 オイルポンプ
5 可変容量形オイルポンプ
6 前後進切り替え機構
7 アクセルペダル
8 アクセル開度センサ（アクセル操作量検出手段）
9 エンジンコントローラ
10 スロットル弁
11 スロットルアクチュエータ
12 スロットル開度センサ
13 エンジン回転数センサ
14 変速機コントローラ（容量制御手段）
14a アクセル開速度検出部（アクセル操作速度検出手段）
14b 応答遅れ時間検出部（応答遅れ時間検出手段）
15 変速機入力回転センサ
16 変速機出力回転センサ
17 温度センサ
18 ドライブシャフト
19 駆動輪

Claims (3)

1. エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられた無段変速機と、
   前記エンジンにより駆動され、前記無段変速機に作動油を供給する可変容量形オイルポンプと、
   車両の運転状態に基づく必要流量を演算し、前記可変容量形オイルポンプに対し吐出流量を前記必要流量とする指令を出力する容量制御手段と、
   運転者のアクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
   運転者のアクセルペダルの踏み込み速度を検出するアクセル操作速度検出手段と、
   を備え、
   前記容量制御手段は、前記アクセル踏み込み速度が速度閾値以上である場合には、前記可変容量形オイルポンプに対し吐出流量を最大流量とする指令を出力し、当該指令を出力してから判断時間内に前記アクセル操作量が操作量閾値に達したときには、吐出流量を前記最大流量とする指令を継続して出力する一方、前記判断時間内に前記アクセル操作量が前記操作量閾値に達しないときには、吐出流量を前記必要流量とする指令を出力することを特徴とする可変容量形オイルポンプの制御装置。
2. 請求項１に記載の可変容量形オイルポンプの制御装置において、
   前記容量制御手段は、前記判断時間を前記可変容量形オイルポンプの応答遅れ時間以下とすることを特徴とする可変容量形オイルポンプの制御装置。
3. 請求項１または２に記載の可変容量形オイルポンプの制御装置において、
   前記可変容量形オイルポンプの応答遅れ時間を検出する応答遅れ時間検出手段を備え、
   前記容量制御手段は、前記検出された応答遅れ時間に応じて前記判断時間および前記操作量閾値を変更することを特徴とする可変容量形オイルポンプの制御装置。

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