JP2023115605A - Foreign matter quantity estimation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異物量推定システムに関する。 The present invention relates to a foreign matter amount estimation system.
従来、車両用の原動機と接続された駆動伝達装置に用いられる作動油内に混在する異物の量を検出するセンサを備えた自動変速機の制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。センサによって作動油の汚れ具合を知ることができれば、作動油交換の目安とすることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a control device for an automatic transmission provided with a sensor for detecting the amount of foreign matter mixed in hydraulic fluid used in a drive transmission device connected to a prime mover of a vehicle (see, for example, Patent Document 1). ). If the degree of contamination of the hydraulic oil can be detected by the sensor, it can be used as a guideline for replacement of the hydraulic oil.
しかしながら、センサを装備することで、駆動伝達装置や車両の製造コストが上昇する。 However, mounting the sensor increases the manufacturing cost of the drive transmission device and the vehicle.
そこで、本明細書開示の異物量推定システムは、異物量検出用のセンサを用いることなく低コストで作動油内の異物の量を推定することを課題とする。 Therefore, an object of the foreign matter amount estimation system disclosed in the present specification is to estimate the amount of foreign matter in hydraulic oil at low cost without using a sensor for detecting the amount of foreign matter.
本明細書開示の異物量推定システムは、車両用の原動機と接続された駆動伝達装置に用いられる作動油内に混在する異物の量を推定する異物量推定システムであって、前記駆動伝達装置内に設置されたオイルポンプにおける引きずりトルクを取得する引きずりトルク取得部と、第1の時点において前記引きずりトルク取得部によって取得された引きずりトルクと、前記第1の時点から所定の期間を空けた第2の時点において前記引きずりトルク取得部によって取得された引きずりトルクとに基づいて、前記作動油の密度の変化分を算出する演算部と、前記演算部によって算出された前記作動油の密度の変化分に基づいて、前記作動油内に混在する異物の量を推定する推定部と、を備える。 A foreign matter amount estimation system disclosed in the present specification is a foreign matter amount estimation system for estimating the amount of foreign matter mixed in hydraulic fluid used in a drive transmission device connected to a prime mover for a vehicle. a drag torque acquisition unit that acquires the drag torque in the oil pump installed in the drag torque acquired by the drag torque acquisition unit at a first time point; a calculation unit that calculates a change in the density of the hydraulic oil based on the drag torque acquired by the drag torque acquisition unit at the time point of; and a change in the density of the hydraulic oil calculated by the calculation unit and an estimating unit for estimating the amount of foreign matter mixed in the hydraulic oil based on the amount of the foreign matter.
本明細書に開示された異物量推定システムによれば、異物量検出用のセンサを用いることなく低コストで作動油内の異物の量を推定することができる。 According to the foreign matter amount estimation system disclosed in this specification, the amount of foreign matter in hydraulic oil can be estimated at low cost without using a sensor for detecting the amount of foreign matter.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the drawings, the dimensions, ratios, etc. of each part may not be illustrated so as to completely match the actual ones. In some drawings, details may be omitted.
(実施形態)
[異物量推定システム]
まず、図1を参照して、実施形態の異物量推定システム1000の概略構成について説明する。異物量推定システム1000は、例えば、車両100の整備工場等に設置された検査装置50によって、車両100が備える駆動伝達装置4に用いられる作動油(以下、ATF:Automatic Transmission Fluidという)内に混在する異物の量を推定する。
(embodiment)
[Foreign matter amount estimation system]
First, referring to FIG. 1, a schematic configuration of a foreign matter
<車両>
車両100は、エンジン2と、このエンジン2に接続され、エンジン2の動力を車輪(不図示)に伝達するための駆動伝達装置4を備えている。エンジン2は、内燃機関であって、原動機の一例である。原動機としてモータを採用することもできる。
<Vehicle>
The
駆動伝達装置4は、トルクコンバータ6、自動変速機8を備える。トルクコンバータ6及び自動変速機8は、ケース4a内に収納されている。ケース4a内には、ATFが供給されている。駆動伝達装置4は、エンジン2が備えるクランクシャフト(不図示)の回転を所望の回転数に変換して車輪に伝達する。自動変速機8は、内部に遊星歯車機構を形成する各種回転部材や、クラッチやブレーキといった摩擦係合機構を備えている。自動変速機構8は、摩擦係合機構の係合及び解放状態の組み合わせを変更することで、動力の伝達経路を形成する回転部材を選択し、所望の出力状態を実現する。自動変速機8の内部の構造については、従来公知の構造を採用しているため、ここでは、その詳細な説明は省略する。また、トルクコンバータ6の構造についても、同様に従来公知であるため、その詳細な説明は省略する。
The
駆動伝達装置4の下側には、オイルパン10が設けられている。オイルパン10内には、ケース4a内に供給され、ケース4a内との間で循環するATFが貯留されている。オイルパン10内には、バルブボディ12が設置されている。バルブボディ12には、駆動伝達装置4内の各部に所望の圧力でATFを供給するための複雑に入り組んだ通路が設けられている。バルブボディ12には、ケース4a内に向かって延びる油路14が接続されている。油路14は、自動変速8内の摩擦係合機構に接続されており、油路14を通じて供給されたATFは、その油圧によって摩擦係合機構を作動させる。
An
油路14には、オイルポンプ16が設けられている。オイルポンプ16は、エンジン2の駆動力によって作動する機械式のポンプである。オイルポンプ16は、ケース4a内に組み込まれており、トルクコンバータ6と自動変速機8との間に配置されている。
An
自動変速機8からは、油路18が延びている。油路18は、自動変速機8に供給されたATFをオイルパン10に戻す。
An
オイルパン10には、ATFの温度(油温)を計測する油温センサ20が設けられている。この油温センサ20によって計測される油温は、ATF内の異物量を推定する際に、その推定条件を一定にするために参照される。エンジン2には、クランクシャフトにおけるトルクを検出するトルクセンサ22が設けられている。トルクセンサ22によって検出されたトルク値はエンジントルクTとして、ATF内の異物量を推定する際に用いられる。
The
車両100は、各種情報を表示することができる表示部102を備えている。表示部102には、例えば、車両100のメンテナンス時期が近づいていることや、不具合箇所の通知等が表示される。
The
<検査装置>
検査装置50は、整備工場等に設置され、ATF内の異物量の推定を行う際に、車両100と接続される。接続形式は、ケーブルを用いた有線接続でもよいし、無線接続であってもよい。検査装置50は、車両100と接続されることで、トルクセンサ22の計測値、油温センサ20によって計測された油温の値を取得することができる。検査装置50は、引きずりトルク取得部52、演算部54、推定部56及び比較部58を含む。検査装置50は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、バックアップRAM及びその他の記憶装置を備える。
<Inspection device>
The
検査装置50では、CPU、ROMやその他の記憶装置に記憶されたプログラムやマップに基づいて演算処理や各種制御が実行される。また、CPU、ROMやその他の記憶装置に記憶されたプログラムが協働することで、引きずりトルク取得部52、演算部54及び推定部56の機能が実現される。RAMは、CPUによる演算結果や各種センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMはエンジン2の停止時などにおいて保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
In the
なお、後に詳細に説明するように、ATF内の異物量の推定を行う際には、推定に用いる値を取得するための条件を一定とするために、エンジン2の回転数、ATFの温度を含む稼働条件が一定となるようにする。検査装置50は、異物量の推定の際のエンジン2の稼働状態を制御し、エンジン2の回転数、ATFの温度が所定の稼働条件となるように指示を出すことができる。つまり、検査装置50は、車両100を検査モードとするための指示を出すことができる。
As will be described in detail later, when estimating the amount of foreign matter in the ATF, the number of rotations of the
[異物量の推定]
つぎに、図2から図5を参照して、異物量推定システム1000によるATF内の異物量の推定について説明する。
[Estimation of Foreign Matter Amount]
Next, estimation of the amount of foreign matter in the ATF by the foreign matter
まず、ステップS10では、検査装置50は、ATF内の異物量推定の実施指示があったか否かを判定する。本実施形態では、車両100を整備工場に持ち込み、車両100を検査装置50と接続し、さらに、整備担当者が検査装置50を操作して異物量推定を開始することで、検査装置50は肯定判定(YES判定)を行う。なお、ATF内の異物量推定は、任意のタイミングで実施してもよいし、所定の期間や所定の走行距離を超えた後の最初の整備入庫のタイミングで自動的に実施するようにしてもよい。任意のタイミングでの実施としては、車両100の使用者や整備担当者の指示に基づく場合だけでなく、例えば、サーキット走行前の事前車両チェックモードや、サーキット走行後のチェックモードの一環として実施する場合が挙げられる。また、自動的に実施する場合の例としては、定期点検時や、10万km走行や、20万km走行といった一定距離走行毎の点検が挙げられる。なお、検査装置50は、ステップS10において否定判定(NO判定)した場合は、処理はリターンとなり、ステップS10の処理を繰り返す。
First, in step S10, the
ステップS10で肯定判定した後、検査装置50は、ステップS20において、車両100の状態が異物量を取得することができる状態であるか否かを判定する。具体的に、検査装置50は、車両100が走行することができない状態となっている等、車両100が安全にメンテナンスすることができる状態(メンテナンスモード)となっているか否かを確認する。なお、検査装置50は、メンテナンスモードとなっていることを自身の操作画面上に表示させたり、車両100の表示部102に表示させたりして、整備担当者に通知するようにしておくことができる。検査装置50は、ステップS20において肯定判定した場合、ステップS30へ進む。一方、ステップS20でNO判定した場合、ステップS10からの処理を繰り返す。
After making an affirmative determination in step S10, the
ステップS30では、検査装置50は、ATF内の異物量を取得するための条件が満たされるように、エンジン2の運転を開始する。ここで、運転とは、車両100を運行することではなく、駆動伝達装置4の状態を非駆動状態、つまり、ニュートラルの状態とし、エンジン回転数を所定の回転数まで上昇させた稼働状態とすることである。これは、後に詳細に説明するように、異物量の推定は、所定の期間を空けて取得したATFの密度を比較し、その変化分に基づいて行うため、ATFの密度の値を毎回同一条件下で取得するためである。
In step S30, the
ステップS30に引き続いて実施されるステップS40では、検査装置50は、異物量推定を実施する。異物量推定の工程は、サブルーチンで規定されている。このサブルーチンについて図3に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
In step S40 that follows step S30, the
ステップS41では、検査装置50は、油温一定の状態が維持されているか否かを判定する。ここで、ATFの油温は異物量の推定を実施条件の一つとして予め設定された温度であり、検査装置50は、ステップS41において、ATFの油温がこの予め設定されていた温度で一定となっているか否かを判定する。油温は、油温センサ20によって検出される。検査装置50は、ステップS41で肯定判定した場合は、ステップS42へ進む。一方、ステップS41で否定判定した場合は、ステップS41で肯定判定されるまで、ステップS41の工程を繰り返す。
In step S41, the
ステップS42では、検査装置50は、エンジン回転数一定の状態が維持されているか否かを判定する。これは、ステップS30において開始した所定の回転数まで上昇させたエンジン2の回転数が安定した状態となっているか否かを判定するものである。エンジン回転数を一定とすることで、機械式であるオイルポンプ16の回転速度を一定とすることができる。これにより、ステップS43で判定した油温一定の条件と併せて、ATFの密度の値を毎回同一条件下で取得することができるようになる。検査装置50は、ステップS42で肯定判定した場合は、ステップS43へ進む。一方、ステップS42で否定判定した場合は、ステップS43で肯定判定されるまで、つまり、エンジン回転数が安定するまでステップS42の工程を繰り返す。
In step S42, the
ステップS43では、検査装置50は、エンジントルクTを取得する。本実施形態では、エンジン2がトルクセンサ22を備えているため、エンジントルクTは、トルクセンサ22の検出値として取得することができる。トルクセンサ22は、稼働中のエンジン2におけるクランクシャフトのひずみ量を計測することでエンジントルクTを取得する。なお、エンジン2がトルクセンサ22を備えていない場合には、図4に示すエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示すグラフに基づき、エンジン回転数からエンジントルクを取得することができる。また、原動機としてモータが採用されている場合には、エンジントルクTに代えてモータのトルク値を取得するが、モータのトルク値は、モータに供給される電流値に基づいて推定することができる。
In step S43, the
ステップS43に引き続いて実施するステップS44では、検査装置50が備える引きずりトルク取得部52は、オイルポンプ16における引きずりトルクを取得する。ここで、引きずりトルクとは、負荷がかかっていない状態の駆動系を回転させるのに必要なトルクのことで、駆動系の回転抵抗を指す。引きずりトルクは、エンジン2や駆動伝達装置4の各部の抵抗や損失が複合している。例えば、自動変速機8内に組み込まれた歯車の噛み合い損失や、流体継手の回転損失、軸受部の転がり抵抗等が引きずりトルクに含まれる因子となる。これらの因子は、エンジン2が回転数一定の定常運転をしているとき、一定であると推定することができる。
In step S<b>44 that follows step S<b>43 , the drag
本実施形態では、オイルポンプ16における引きずりトルクに着目し、オイルポンプ16における引きずりトルクの変化に基づいてATFの密度の変化を算出する。そこで、引きずりトルク取得部52は、エンジントルクTから、オイルポンプ16以外に由来する自動変速機8内に組み込まれた歯車の噛み合い損失や、流体継手の回転損失、軸受部の転がり抵抗等の引きずりトルクに含まれる因子を除外する。つまり、エンジントルクTからオイルポンプ16における引きずりトルク以外の因子を差し引くことで、オイルポンプ16における引きずりトルクが取得される。取得されたオイルポンプ16における引きずりトルクは、オイルポンプ16への駆動入力Paに相当する。
In this embodiment, attention is paid to the drag torque in the
本実施形態では、第1の時点と、この第1の時点から所定の期間を空けた第2の時点でオイルポンプ16における引きずりトルクを取得する。第1の時点とは、前回、異物量を推定した時点であり、第2の時点とは、今回、異物量を推定する時点である。
In the present embodiment, the drag torque in the
第1の時点におけるオイルポンプ16における引きずりトルクは第1の時点におけるオイルポンプ16への駆動入力Pa1とされる。また、第2の時点におけるオイルポンプ16における引きずりトルクは第2の時点におけるオイルポンプ16への駆動入力Pa2とされる。なお、駆動入力Pa1や駆動入力Pa2は、車両100の走行距離や、オイルポンプ16の経年劣化を考慮して補正するようにしてもよい。
The drag torque in the
ステップS44において引きずりトルクの推定を行った後、検査装置50が備える演算部54は、ステップS45へ進む。ステップS45では、ATFの密度ρの変化分を取得するための演算を行う。
After estimating the drag torque in step S44, the
ここで、駆動入力Pa1と駆動入力Pa2を用いたATFの密度ρの変化分の算出について詳細に説明する。 Here, the calculation of the amount of change in the density ρ of the ATF using the driving input Pa1 and the driving input Pa2 will be described in detail.
まず、オイルポンプ16におけるポンプ効率ηは、駆動入力Pa[W]、オイルポンプ16のオイル動力Pw[W]を用いて、以下の式(1)のように表すことができる。
ここで、オイル動力Pw[W]はオイルポンプ16によって単位時間あたりにATFが得られるエネルギーであり、ATFの流量×全圧で算出される。全圧=密度×重力加速度×ポンプ揚程であるため、密度ρ以外の値が一定であり、密度ρのみが変数であると考えると、オイル動力Pw[W]は密度ρの変数となる。このため、オイル動力Pw[W]は、以下の式(2)のように表すことができる。
ここで、第1の時点から第2の時点間での密度ρの変化分の算出について説明する。以下の説明において、第1の時点におけるATFの密度をρ1とし、第2の時点におけるATFの密度をρ2とする。 Calculation of the change in density ρ from the first point in time to the second point in time will now be described. In the following description, the ATF density at the first point in time is ρ1, and the ATF density at the second point in time is ρ2.
第1の時点と第2の時点において、ポンプ効率η及びエンジン2の稼働条件が不変であると仮定すると、以下の式(3)が成立する。
式(3)を変形すると、Pw1、Pa1、Pw2及びPa2は、以下の式(4)のように表すことができる。
Pw1及びPw2は、式(2)に基づいて、以下の式(5)のように表すことができる。
式(4)のPw1とPw2に式(5)におけるPw1とPw2を代入することで、以下の式(6)を得ることができる。
そして、式(6)を以下の式(7)のように変形することで、第2の時点におけるATFの密度ρ2を表すことができる。
式(7)によれば、第2の時点におけるATFの密度ρ2は、第1の時点における駆動入力Pa1と第2の時点における駆動入力Pa2との比に、第1の時点におけるATFの密度ρ1を乗じた形で表すことができる。ここで、第1の時点におけるATFの密度ρ1と駆動入力Pa1は、第1の時点において取得された既知の値であるため、第2の時点においてオイルポンプ16における引きずりトルクを取得し、駆動入力Pa2を得ることで、密度ρ2を得ることができる。これにより、ATFの密度ρの変化分を算出することができる。
According to the equation (7), the ATF density ρ2 at the second point in time is the ratio of the drive input Pa1 at the first point in time to the drive input Pa2 at the second point in time, and the ATF density ρ1 at the first point in time. can be expressed in a multiplied form. Here, since the ATF density ρ1 and the drive input Pa1 at the first point in time are known values obtained at the first point in time, the drag torque in the
なお、ATFを新品に交換したときは、その交換時を第1の時点とし、新品のATFの密度ρを第1の時点における密度ρ1とする。また、ATFを新品に交換した状態におけるオイルポンプ16における引きずりトルクを予めシミュレーションや適合によって取得しておき、これに基づく駆動入力Pa1を記憶しておく。これにより、ATFを新品に交換した後の第2の時点において、上述した演算を行い、第2の時点におけるATFの密度ρ2及び密度ρの変化分を算出することができるようになる。
When the ATF is replaced with a new one, the time of replacement is defined as the first point in time, and the density ρ of the new ATF is defined as the density ρ1 at the first point in time. Further, the drag torque in the
ステップS45に引き続いて実施されるステップS46では、検査装置50が備える推定部56は、ステップS44で算出した第2の時点におけるATFの密度ρ2に基づいて、異物量の推定を行う。具体的に、推定部56は、図5に示すグラフ(マップ)にATFの密度ρ2を当て嵌めて、異物量の値を得る。図5に示すように、ATFの密度ρと異物量とは相関性を有している。つまり、異物量が多くなれば、密度ρが高くなる。このため、密度ρが高くなれば、それだけ異物量が多くなり、密度ρの値を知ることができれば、異物量を推定することができる。以上で異物量の推定が終了する。ステップS46が終了したら、検査装置50は、図2に示すフローチャートにおけるステップS50へ進む。
In step S46 that follows step S45, the
ステップS50では、検査装置50が備える比較部58は、ステップS46で推定した異物量が予め設定された基準値以上であるか否かの判定を行う。ここで、基準値は、ATFの交換が推奨される異物量の値として設定されている。
In step S50, the
検査装置50は、ステップS50で肯定判定した場合、ステップS60へ進む。ステップS50では、検査装置50は、車両100が備える表示部102に異物排出指示を表示させる。表示部102は、例えば、図6に示すように、「ATF交換を実施してください」との表示、「リフレッシュメンテナンス実施を推奨します」との表示をすることができる。これにより、異物の排出を促す。また、検査装置50は、表示部102に「スポーツ走行は控えてください」等の表示を行い、ATF内の異物を増加させるような運転状態となることを抑制する。表示部102に表示される情報は、検査装置50が備える画面等に表示させるようにしてもよい。
If the determination in step S50 is affirmative, the
ATF内の異物量の推定に用いられる情報、異物量の推定量、推定を行った時期、ATFの交換履歴などは、車両ごとに検査装置50に保存しておくことができる。これらを時系列的に保存しておくことで、次回の異物量の推定を行うことができ、車両100の状態を管理することができる。なお、検査装置50が有する機能を車両100に持たせた態様とすることもできる。
Information used for estimating the amount of foreign matter in the ATF, the estimated amount of foreign matter, the timing of the estimation, the ATF replacement history, etc. can be stored in the
本実施形態によれば、第1の時点において取得された引きずりトルクと、第2の時点において取得された引きずりトルクとを用いることで、異物量検出用のセンサを用いることなく低コストでATF内の異物量を推定することができる。この結果、駆動伝達装置4や車両100の製造コストを抑えることができる。
According to the present embodiment, by using the drag torque acquired at the first time point and the drag torque acquired at the second time point, the ATF can be detected at low cost without using a sensor for detecting the amount of foreign matter. of foreign matter can be estimated. As a result, the manufacturing costs of the
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to these. Various modifications of these examples are within the scope of the present invention, and furthermore, the present invention can be modified. It is self-evident from the above description that many other embodiments are possible within the scope.
2 エンジン 4 駆動伝達装置
4a ケース 6 トルクコンバータ
8 自動変速機 10 オイルパン
12 バルブボディ 14、18 油路
16 オイルポンプ 20 油温センサ
22 トルクセンサ 50 検査装置
52 引きずりトルク取得部 54 演算部
56 推定部 58 比較部
100 車両 102 表示部
2
Claims (1)
前記駆動伝達装置内に設置されたオイルポンプにおける引きずりトルクを取得する引きずりトルク取得部と、
第1の時点において前記引きずりトルク取得部によって取得された引きずりトルクと、前記第1の時点から所定の期間を空けた第2の時点において前記引きずりトルク取得部によって取得された引きずりトルクとに基づいて、前記作動油の密度の変化分を算出する演算部と、
前記演算部によって算出された前記作動油の密度の変化分に基づいて、前記作動油内に混在する異物の量を推定する推定部と、
を備えた異物量推定システム。 A foreign matter amount estimation system for estimating the amount of foreign matter mixed in hydraulic oil used in a drive transmission device connected to a prime mover for a vehicle,
a drag torque acquisition unit that acquires a drag torque in an oil pump installed in the drive transmission device;
Based on the drag torque acquired by the drag torque acquisition unit at a first time point and the drag torque acquired by the drag torque acquisition unit at a second time point after a predetermined period from the first time point , a calculation unit for calculating a change in the density of the hydraulic oil;
an estimating unit that estimates the amount of foreign matter mixed in the hydraulic oil based on the amount of change in the density of the hydraulic oil calculated by the calculation unit;
foreign matter amount estimation system.
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