JP3912254B2 - トルクコンバータのスリップ制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機を含む自動変速機に用いるトルクコンバータの入出力要素間におけるスリップ回転を制御するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
無段変速機を含む自動変速機の動力伝達系に挿入されたトルクコンバータのロックアップ制御装置は、トルクコンバータのすべりに起因する燃費の悪化を低減するために、トルク増大作用や変速ショックを必要としない運転領域において、トルクコンバータの入出力要素間を直結状態とする。
【0003】
この状態をロックアップモードと称し、この他に、入出力要素間を完全開放して流体を介してトルク伝達を行うコンバータモードと、ロックアップクラッチを半締結状態とし、所定のスリップ状態を維持するスリップモードの合わせて3つのモードを備え、運転状態に応じて適宜切り替えている。なお、コンバータモードの制御はコンバータ制御、スリップモードの制御はスリップ制御、ロックアップモードの制御はロックアップ制御と称する。
【0004】
この動作モードの切り替えは、ロックアップ差圧を変化させることにより行い、最小差圧の場合はトルクコンバータモード、最大差圧のときはロックアップモードとなるように設計されている。
【0005】
スリップ制御は両者の中間において、実スリップ回転が目標スリップ回転に一致するようにフィードバック制御を用いて最適なロックアップ差圧を算出し、スリップ回転を制御するものである。
【0006】
また、このスリップ制御においては、目標スリップ回転をそのまま用いずに、車両の運転状態に応じた補償用フィルタ通過させて得られる目標スリップ回転補正値を用いてフィードバック制御を行うことでスリップ制御の応答性を高める手段が考案されている。
【0007】
一方、トルクコンバータの動作モードのうち、ロックアップモードを長くすることは余計なエンジンのふけ上がりを防止することになるため、燃費改善に有効な手段である。このため、車両の停止状態からの発進時に、トルクコンバータモードから早い開始タイミングで、つまり低車速からロックアップモードにすることが求められている。
【0008】
ところがロックアップ開始の低車速化による運転状態の変化は、こもり音や振動の発生といった問題を発生させることがあるため、この問題の解決手段として、前述のスリップ制御を併用したロックアップ制御が行われている(特許文献1)。
【0009】
【特許文献1】
特許3240979号公報
【0010】
【本発明が解決しようとする課題】
特許文献1のスリップ制御において、目標スリップ回転を基に目標スリップ回転補正値を算出する前置補償器を用いる構成とすると、規範モデルは目標スリップ回転に対する実スリップ回転の伝達特性として、車速やスロットル開度といった車両の運転状態に応じて設定されるものである。
【0011】
車載用コントローラにプログラミングして組み込む際には、演算負荷の軽減を狙って一次遅れ系としているため、この規範モデルを通過させて算出される目標スリップ回転補正値は常に遅れて出力されることになる。
【0012】
このため、図24に示すようにフィードバック制御を開始した時に目標スリップ回転に対して規範モデル出力は一次遅れで出力されエンジン回転をプライマリ回転に滑らかに収束させることができる。
【0013】
しかしながら、目標エンジン回転に向けてエンジン回転を収束させるように制御している場合、エンジン回転の伸びが小さく目標エンジン回転数より低いとフィードバック制御開始時に規範モデル出力が増加してしまい、図25に示すように実現不可能な大きなエンジン回転となってしまうことがあった。
【0014】
このため、ロックアップ差圧指令値が低減し、滑らかなロックアップ制御を行うことができないという問題が生じる。
【0015】
そこで、本発明では制御開始時点の運転状態に応じて、実現可能な目標スリップ回転を設定できるようにすることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両に用いられる無段変速機を含む自動変速機の動力伝達系に挿入されたトルクコンバータのロックアップ制御に用いられ、前置補償器の補償用フィルタに目標スリップ回転を通過させて得られる目標スリップ回転補正値を用いて、実スリップ回転が目標スリップ回転に一致するように、フィードバック制御を用いてスリップ回転を制御する制御装置において、スロットル開度に応じた目標エンジン回転を設定し、前記目標エンジン回転が制御開始時点の実エンジン回転よりも小さい場合は、目標エンジン回転からプライマリ回転を差し引いたものを目標スリップ回転とする。
【0017】
前記目標エンジン回転が制御開始時点の実エンジン回転よりも大きい場合は、目標エンジン回転を制御開始時の実スリップ回転からスロットル開度等の運転状態に応じて設定する目標切り替えスリップ回転まで、プライマリ回転に応じて徐々に変化させ、目標スリップ回転が前記目標切り替えスリップ回転まで変化したら、目標エンジン回転からプライマリ回転を差し引いたものを目標スリップ回転とする。
【0018】
【作用・効果】
本発明によれば、プライマリ回転とエンジン回転の変化状況に応じた、実現可能なスリップ回転を目標値として設定することができるので、ロックアップ差圧を必要以上に下げてしまうといった現象が起きなくなる。
【0019】
また、スリップ制御を行う際に、ロックアップ差圧を必要とされる状態に維持できるため、スリップ制御の応答性を高めることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1は本発明の第一実施形態のスリップ制御装置を備えたトルクコンバータを含む車両の駆動系を示し、1は原動機としてのエンジン、2はエンジン1から出力された動力を自動変速機3伝達するトルクコンバータ、4は自動変速機3から出力された動力をタイヤ5に伝達するディファレンシャルギヤ装置である。
【0022】
トルクコンバータ2内には、エンジン1によって駆動される入力要素としてのポンプインペラ2aと、変速機3の入力軸に結合された出力要素としてのタービンランナ2bとが設けられており、内部作動流体を介して入出力要素間での動力伝達を行う。
【0023】
さらに、タービンランナ2bと共に回転するロックアップクラッチ2cが設けられており、ロックアップクラッチ2cがポンプインペラ2aに締結されると、トルクコンバータ2は入出力要素間が直結されたロックアップ状態になる。
【0024】
11はロックアップクラッチ2cを作動させる差圧を制御するロックアップ制御弁、13はロックアップ制御弁13に信号圧PSを入力するロックアップソレノイド、12は各センサからの信号に基づいてロックアップソレノイド13にロックアップデューティDを指令するコントローラである。
【0025】
ここでロックアップクラッチ2cの作動について図2を用いて説明する。
【0026】
ロックアップクラッチ2cはその両側におけるトルクコンバータアプライ圧(以下アプライ圧)PAとトルクコンバータレリーズ圧(以下レリーズ圧)PRとの差圧PA−PRに応動し、レリーズ圧PRがアプライ圧PAよりも高い場合にはロックアップクラッチ2cは開放されてトルクコンバータ入出力要素間を直結せず、レリーズ圧PRがアプライ圧PAよりも低くなるとロックアップクラッチ2cは締結されてトルクコンバータ入出力要素間を直結する。
【0027】
そして、前記直結状態に際し、ロックアップクラッチ2cの締結力、つまりロックアップ容量は上記の差圧PA−PRにより決定し、この差圧が大きいほどロックアップクラッチ2cのロックアップ容量は増大する。
【0028】
前記差圧PA−PRはロックアップ制御弁11により制御し、このロックアップ制御弁11にはアプライ圧PAおよびレリーズ圧PRを向かい合わせに作用させ、さらにアプライ圧PAと同方向にバネ11aのバネ力を作用させ、同時にレリーズ圧PRと同方向に後述する信号圧PSを作用させる。
【0029】
ロックアップ制御弁11はこれらの力が釣り合うように差圧PA−PRを決定する。ここで信号圧PSはポンプ圧PPを元圧としてロックアップソレノイド13がコントローラ12から出力されるロックアップデューティDに応じて作り出すものである。
【0030】
コントローラ12には、車両の走行状態やドライバーの運転状況を示す信号、例えば出力軸回転センサ、タービン回転センサ23、インペラ回転センサ22、ATF油温センサ24等からの信号が入力され、その信号に基づいてロックアップクラッチ締結、解除などの制御を行う。
【0031】
コントローラ12は図3に示す制御系構成図に沿った演算によりロックアップソレノイド13の駆動デューティSDUTYを決定するとともに、電源電圧センサ28からの信号に応じて補正を行いロックアップデューティDを決定する。
【0032】
図3にコントローラ12の制御系構成図を示し、コントローラ12内部の演算について説明する。
【0033】
目標スリップ回転演算部(S100)では、車速センサ25からの車速信号v、スロットル開度センサ21からのスロットル開度信号TVO、変速比計算部26で求めた変速比信号ip、ATF油温センサ24からの油温信号TATF等に基づき、トルク変動やこもり音の発生が最も少ないところに目標スリップ回転ωSLPTを決定する。
【0034】
実スリップ回転演算部(S103)ではポンプインペラ2aの回転速度ωIRからタービンランナ2bの回転速度ωTRを減算してトルクコンバータ2の実スリップ回転ωSLPRを算出する。ここで、ポンプインペラ2aの回転速度はエンジン1の回転速度と、タービンランナ2bの回転速度はプライマリ回転速度と等価な速度である。
【0035】
前置補償器(S101A、S101B)では、目標スリップ回転ωSLPTを設計者の意図する応答になるように設定した補償用フィルタを通過させることにより、目標スリップ回転補正値ωSLPTCを算出する。
【0036】
まず前置補償器S101Aでは、目標スリップ回転ωSLPTを基に第1の目標スリップ回転補正値ωSLPTC1を算出する。
【0037】
ωSLPTC1=GR(s)×ωSLPT(t) ・・・(1)
ただし、
GR(s)=γ1/(1+γ1) ・・・(2)
であり、GR(s)は規範モデルであり、本発明では1次遅れ系として構成している。
【0038】
なお、このフィルタの時定数の設定方法については後述する。
【0039】
次に前置補償器S101Bでは、第2の目標スリップ回転補正値ωSLPTC2を
ωSLPTC2(t)=GM(s)×ωSLPT(t) ・・・(3)
より算出する。ただし、
GM(s)=GR(s)/P(s) ・・・(4)
であり、GM(s)はフィードフォワード補償器、P(s)は制御対象であるスリップ回転部をモデル化した伝達関数である。
【0040】
スリップ回転偏差演算部(S102)では、第1の目標スリップ回転補正値ωSLPTC1と実スリップ回転速度ωSLPRとのスリップ回転偏差ωSLPERを
ωSLPER=ωSLPTC−ωSLPR ・・・(5)
より算出する。
【0041】
スリップ回転指令値演算部(S104)では、スリップ回転偏差ωSLPERをなくすために、比例・積分制御(以下、PI制御)により構成されたフィードバック補償器により、第1スリップ回転指令値ωSLPC1を、
ωSLPC1=KP・ωSLPER+(KI/S)・ωSLPER ・・・(6)
KP:比例制御定数
KI:積分制御定数
S:微分演算子
より算出する。
【0042】
そして第1スリップ回転指令値ωSLPC1と第2目標スリップ回転補正値ωSLPTC2とを加算することで、スリップ回転指令値ωSLPCを算出する。
【0043】
ωSLPC(t)=ωSLPC1(t)+ωSLPTC2(t) ・・・(7)
スリップ回転ゲイン演算部(S106)では、図9に示したマップから現在のタービン回転速度ωTRに対応したスリップ回転ゲインgSLPCを検索して求める。
【0044】
目標コンバータトルク演算部(S105)では、タービン回転速度ωTRのときにスリップ回転指令値ωSLPCを達成するための目標コンバータトルクtCNVCを
tCNVC=ωSLPC/gSLPC ・・・(8)
より算出する。
【0045】
エンジントルク推定部(S108)では、図17に示したエンジン全性能マップを用いて、エンジン回転数Neおよびスロットル開度TVOからエンジントルクマップ値tESを検索し、これにエンジンの動特性を時定数TEDの一次遅れとした場合のフィルタを通過させて、エンジントルク推定値tEHを、
tEH=[1/(1+TED・S)]・tES ・・・(9)
より算出する。
【0046】
目標ロックアップクラッチ締結容量演算部(S107)では、エンジントルク推定部tEHから目標コンバータトルクtCNVCを減算して目標ロックアップクラッチ締結容量tLUを算出する。
【0047】
tLU=tEH−tCNVC ・・・(10)
ロックアップクラッチ締結圧指令値演算部(S109)では、図18に示したロックアップクラッチ容量マップから現在の目標ロックアップクラッチ締結容量tLUを達成するためのロックアップクラッチ締結圧指令値PLUCを検索する。
【0048】
ソレノイド駆動信号演算部(S110)では、実際のロックアップクラッチ締結圧をロックアップクラッチ締結圧指令値PLUCにするためのロックアップデューティSDUTYを決定する。
【0049】
次にコントロールユニット12における制御内容のうち、トルクコン状態からスリップ制御を開始するためオープン制でロックアップ制御を行う方法について図4のフローチャートを用いて説明する。
【0050】
これは、トルクコンモードからロックアップモードに移行する際に、所定のロックアップ差圧まではオープン制御で昇圧し、その後スリップ制御に切り替えて滑らかにロックアップモードへ移行する方法である。
【0051】
ステップS1では後述のステップS9にてオープン制御の終了判定用スリップ回転ωSLPENDを算出する時に必要なプライマリ回転の変化量ΔNpriを算出する。
【0052】
この変化量ΔNpriは予め設定された時間差におけるプライマリ回転Npriの差であり、例えば100ms間と設定した場合には、次式にて算出する。
【0053】
ΔNpri=今回のNpri−100ms前のNpri ・・・(6)
続いて、ステップS2において、現在行う制御がスリップ回転なのか否かをスロットル開度TVO、車速vなどに基づいて判定し、スリップ制御であると判定した場合にはステップS5へ進み、スリップ制御で無いと判定した場合にはステップS3へ進む。なお、車速が5km/h以上になるとスリップ制御を開始するよう判定している。
【0054】
ステップS3では、現在行うべき制御がロックアップ制御なのか否かを、前記と同様に判定し、ロックアップ制御であると判定した場合にはステップS4へ進み、ロックアップ制御でないと判定した場合には、ステップS18へ進む。
【0055】
ステップS4ではロックアップ制御において完全ロックアップモード(差圧指令値が最大)に移行できているか否かを判定し、移行できていればロックアップ完了であるのでステップS17へ進む。
【0056】
移行できていない場合には、スリップ制御を併用してロックアップモードへ移行する制御を行うため、ステップS5へ進む。
【0057】
ステップS5において、前回の制御状態がコンバータ制御の場合はステップS6へ進み、コンバータ制御以外の場合はステップS8へ進む。
【0058】
ステップS6では後述する図5のフローチャートに基づき、予め設定しておいた図12のマップより、現在のスロットル開度に応じて初期差圧を設定する。
【0059】
そしてステップS7においてオープン制御による昇圧動作を実行中であることを示すフラグ(F)をセットする。
【0060】
以上、ステップS6、S7において、運転領域がコンバータモードからスリップモードもしくはロックアップモードへ移行した初回のみオープン制御で昇圧処理を開始するための準備を行い、2回目以降は行わない。
【0061】
ステップS8ではオープン制御による昇圧動作を終了してよいか否かを判定するための終了スリップ回転ωSLPMAPを、図13のマップから現在のスロットル開度に応じて算出する。図13はスロットル開度に対する終了スリップ回転ωSLPMAPを設定したマップであり、終了スリップ回転ωSLPMAPは所定のスロットル開度までは一定だが、それを超えると、スロットル開度に比例して終了スリップ回転ωSLPMAPも高くなるよう設定されている。
【0062】
ステップS10においては、現在オープン制御による昇圧動作を実行中なのか否を、ステップS7で設定したフラグ(F)により判定し、昇圧動作を実行中の場合(F=1)はステップS10へ進み、昇圧動作中でない場合(F=0)はステップS15へ進む。
【0063】
ステップS10では、ステップS8にて算出した判定用スリップ回転ωSLPMAPと現在のスリップ回転ωSLPRとの比較を行い
ωSLPR≦ωSLPMAP ・・・(9)
の場合は、昇圧動作によりスリップ回転が差圧指令に反応し始め、差圧制御が可能な状態になったと判定し、オープン制御による昇圧動作を終了してステップS13へ進み、フィードバック制御への切り替え処理を行う。
【0064】
(9)式を満足しない場合には、まだスリップ回転が差圧指令の増加に対して反応していないと判定してステップS11へ進む。
【0065】
ステップS11では、オープン制御中における単位時間当たりの昇圧量を、予め設定しておいた図14のマップより現在のスロットル開度に応じて設定する。
【0066】
図14はスロットル開度に対する昇圧量を設定したマップであり、スロットル開度が大きくなると昇圧量も比例して大きくなるよう設定されている。
【0067】
なお、単位時間とは制御サイクルと等価であり、例えば20ms毎にオープン制御を行うように構成した場合は20ms間あたりの昇圧量を設定することになる。
【0068】
本実施形態においては、スロットル開度ゼロの時、20ms間あたり0.0012MPaの昇圧量で設定し、スロットル開度8/8では20ms間あたり0.0035MPaの昇圧量になるよう設定している。
【0069】
続くステップS12では、現在の差圧指令値にステップS12にて算出した単位時間当たりの昇圧量を加算することで、オープン制御中の差圧指令値を算出する。
【0070】
一方ステップS13においては、オープン制御による昇圧動作を終了し、フィードバック制御に切り替えるため、制御系の初期化処理を行う。
【0071】
この初期化処理は図3の制御系構成図において、前置補償器(S101)の出力をフィードバック制御への切換え時点の実スリップ回転ωSLPRで初期化し、スリップ回転指令値演算部(S104)におけるフィードバック補償器を同じく実差圧相当のスリップ回転で初期化することによって行う。
【0072】
続くステップS14では、オープン制御による昇圧動作中であることを示すフラグ(F)をクリアしてステップS15へ進む。
【0073】
ステップS15では、図3の制御系構成図に基づいたフィードバック制御演算を行い、後述する制御フローチャートに基づいた差圧指令値を算出する。
【0074】
以上のようにステップS9〜S12にてオープン制御時の差圧指令値の設定を行い、ステップS9、S10、S13〜15にてオープン制御からフィードバック制御への切り替え処理を行い、ステップS9、15にてフィードバック制御時の差圧指令値の算出を行う。
【0075】
ステップS17は、ロックアップ制御における締結動作(完全ロックアップ)が完了し、差圧を最高値に保っている状態である。また、ステップS18は、コンバータ制御におけるロックアップクラッチの開放動作(アンロックアップ)が完了し、差圧を最低圧に保っている状態である。
【0076】
次に、図4のステップS6における初期差圧の設定方法の例を、図5のフローチャートに基づき説明する。
【0077】
まず、ステップS60にて現在のスロットル開度に従い、図12のマップより予め設定された初期差圧の値(以下、マップ値)を読み取る。図12はスロットル開度に対する初期差圧を設定したマップであり、スロットル全閉から開度Aまでは初期差圧は一定で、開度AからBの間はスロットル開度に比例して初期差圧は高くなり、開度B以上は全開まで初期差圧は一定となるよう設定されている。
【0078】
ステップS61にて、現在の差圧とマップ値を比較し、現在の差圧がマップ値よりも大きい場合はステップS62へ進み、初期差圧として現在の差圧を選択する。
【0079】
現在の差圧がマップ値以下の場合はステップS63へ進み、初期差圧としてマップ値を選択する。
【0080】
これらにより、予め設定しておいたマップ値が現在の差圧よりも低い運転状態となった場合においても、初期差圧として必ず現在の差圧以上の値を設定することができる。
【0081】
次に前記ステップS15における今回の発明のポイントである目標スリップ回転ωSLPTを制御開始時点の運転状態(エンジン回転の大きさ)に応じて設定する方法について、図6のフローチャートを用いて説明する。
【0082】
ステップS21では、現在のスロットル開度TVOに基づいて、図15に示す目標エンジン回転数テーブルから目標エンジン回転TGT_EREVを設定する。
【0083】
これはロックアップクラッチがスリップ状態から締結される際に、エンジン回転数が一定の状態で滑らかに締結がなされるよう目標値として定めている。
【0084】
続くステップS22では、目標スリップ回転ωSLPTの設定における下限値LMT_SREVの設定を、現在のスロットル開度TVOに応じて行う。
【0085】
ステップS23では、制御開始後の初回かどうかの判定を行い、初回であると判定した場合はステップS24へ、初回でないと判定した場合にはステップS26へ進む。
【0086】
ステップS24では制御開始時のエンジン回転数EngREV、プライマリ回転数PriREV、スリップ回転数SlpREVを、後述の目標スリップ回転ωSLPTや時定数の設定を行う際に参照するために、それぞれST_EREV、ST_PREV、ST_SREVとして記録する。
【0087】
ステップS25では図7のフローチャート(後述)に従い、制御開始時の実エンジン回転ST_EREVと目標エンジン回転TGT_EREVの偏差に応じて、規範モデル(図3のS101A)における時定数TCの初期値ST_TCを設定する。
【0088】
ステップS26では制御開始時のエンジン回転ST_EREVが目標エンジン回転TGT_EREVとを比較し、制御開始時のエンジン回転ST_EREVが目標エンジン回転TGT_EREV以上である場合にはステップS27へ進み、そうでない場合にはステップS29へ進む。
【0089】
ステップS27では、目標エンジン回転TGT_EREVとプライマリ回転PriREVより目標スリップ回転ωSLPTを
ωSLPT=TGT_EREV−PriREV ・・・(11)
より算出する。
【0090】
この際、目標エンジン回転TGT_EREVとプライマリ回転Pri_REVの大小関係により、目標スリップ回転ωSLPTが負の値になる場合があるが、これは現実に即さないため、ステップS22において算出しておいた目標スリップ回転下限値LMT_SREVによる下限リミットを行い、必ず正の値が設定されるようにする。
【0091】
ここでは、例えばスロットル開度が1/8の時に40rpmとし、スロットル開度が大きくなるにつれて大きくなるように設定し、スロットル開度8/8の時に120rpmとなるようにしている。
【0092】
続くステップS28では、ステップS25において設定された時定数初期値ST_TCから、エンジン回転EngREVと目標エンジン回転TGT_EREVの大小関係により設定される時定数ED_TCに向けて、図16のように予め設定された時定数CHG_TCをもって1次遅れで徐々に変化させて、規範モデルにおける目標時定数TCを設定する。
【0093】
以上のように、ステップS27〜S28では制御開始時のエンジン回転ST_EREVが目標エンジン回転TGT_EREV以上だった場合の目標スリップ回転ωSLPTと目標時定数TCの設定を行う。
【0094】
次にステップS29に進んだ場合の説明を行う。
【0095】
ステップS29は、ステップS21において設定した目標エンジン回転TGT_EREVよりも制御開始時のエンジン回転ST_EREVが小さかった場合である。
【0096】
ここで同じく、制御開始時のスリップ回転ST_SREVと、予め設定されている目標切り替えスリップ回転設定値CHG_SREV_SETとの比較を行い、開始時スリップ回転ST_SREVが目標切り替えスリップ回転設定値CHG_SREV_SET以上だった場合にはステップS30へ、小さかった場合はステップS31へ進み、後述する目標切り替えスリップ回転CHG_SREVを設定する。この目標切り替えスリップ回転設定値CHG_SREVは、後述するように目標スリップ回転ωSLPTに向けてのフィードバック制御を切り替えるためのプライマリ回転数を算出するために設定している。ここでは、例えばスロットル開度が1/8の時に40rpmとし、スロットル開度が大きくなるにつれて大きくなるように設定し、スロットル開度8/8の時に120rpmとなるようにしている。
【0097】
ステップS30では目標切り替えスリップCHG_SREVを前述の目標切り替えスリップ回転設定値CHG_SREV_SETとし、ステップS32へ進む。
【0098】
ステップS31では目標切り替えスリップ回転CHG_SREVを制御開始時のスリップ回転ST_SREVとし、ステップS32へ進む。
【0099】
ステップS32ではステップS21にて設定した目標エンジン回転TGT_EREVからステップS30もしくはS31にて設定した目標切り替えスリップ回転CHG_SREVを減算し、目標切り替えプライマリ回転CHG_PREVを
CHG_PREV=TGT_EREV−CHG_SREV ・・・(12)
として算出する。
【0100】
続くステップS33ではプライマリ回転PriREVと目標切り替え回転CHG_PREVとの比較を行い、プライマリ回転PriREVが目標切り替え回転CHG_PREV未満だった場合はステップS34へ、以上だった場合はステップS27へ進む。
【0101】
ステップS34では、目標スリップ回転ωSLPT制御開始時のスリップ回転ST_SREVから目標切り替えスリップ回転CHG_SREVに向けて、プライマリ回転PriREVの変化に応じて徐々に変化させて設定するために、次式にて算出する。
【0102】
ωSLPT=CHG_SREV+(ST_SREV-CHG_SREV)×(CHG_PREV-PriREV)/(CHG_PREV-ST_PREV) ・・・(13)
CHG_PREVはステップS32にて算出した目標切り替えプライマリ回転、ST_PREVはステップS24にて記録しておいた制御開始時のプライマリ回転、PriREVは現在のプライマリ回転である。
【0103】
以上のように、ステップS30、S32、S33、S34、S28もしくはS31、S32、S33、S34、S28において、制御開始時のエンジン回転ST_EREVが目標エンジン回転TGT_EREV未満だった場合の目標スリップ回転ωSLPTと目標時定数TCの設定を行う。
【0104】
そして、ステップS29からS30およびS31において、目標切り替えスリップ回転CHG_SREVを、制御開始時のスリップ回転ST_SREVで上限リミットするため、ロックアップするにつれて目標スリップ回転ωSLPTが大きくなるような現実に反した目標設定を防止できる。
【0105】
また、このリミッタが作用している間は、ステップS34において目標スリップ回転ωSLPTを算出する際に、開始時スリップ回転ST_REVと目標切り替えスリップ回転CHG_SREVが等しくなるため、目標スリップ回転ωSLPTが常に一定となる事を示している。
【0106】
これにより、制御系のフィードフォワード出力の変化が抑えられ、低スリップ回転領域における不用意なフィードフォワード出力の減少(ロックアップ差圧の上昇)による制御性の悪化を防止できる。
【0107】
次に図6のステップS25における目標時定数TCの初期値ST_TCの設定方法の例を図7のフローチャートに基づいて説明する。
【0108】
まず、ステップS40にて制御開始時のエンジン回転ST_EREVと図6のステップS21にて設定した目標エンジン回転TGT_EREVとを比較する。
【0109】
開始時のエンジン回転ST_ EREVが、目標エンジン回転TGT_EREVと予め設定された偏差の最大値(定数)EngERRとの和以上であった場合はステップS41へ進み、そうでない場合はステップS42へ進む。
【0110】
ステップS42では制御開始時のエンジン回転ST_EREVが目標エンジン回転TGT_EREV以上の場合はステップS43へ進み、そうでない場合はステップS44へ進む。
【0111】
ステップS41では図6のステップS28にて時定数TCを設定する際の初期値ST_TCを最大値ST_TC_MAXとして設定する。
【0112】
ステップS44では、同様に最小値ST_TC_MINとして設定する。
【0113】
そして、ステップS43ではステップS41における最大値ST_TC_MAXとステップS44における最小値ST_TC_MINの間で、制御開始時のエンジン回転ST_REVと目標エンジン回転TGT_EREVの偏差に応じて、次式を用いて時定数TCの初期値ST_TCを設定する。
【0114】
ST_TC=ST_TC_MIN+(ST_TC_MAX−ST_TC_MIN)×(ST_EREV−TGT_EREV)/EngERR ・・・(14)
これにより、制御開始時点のエンジン回転ST_EREVが目標エンジン回転TGT_EREVよりも大きい場合は、時定数TCを大きく設定でき、エンジン回転ST_EREVが目標エンジン回転TGT_EREVよりも小さい場合は、時定数TCを小さく設定できる。
【0115】
また、制御開始時点の目標スリップ回転ωSLPTと実スリップ回転SlpREVの間に偏差がある場合とは、本実施例においては実エンジン回転EngREVが目標エンジン回転TGT_EREVよりも大きい場合と等価である。
【0116】
これは、実エンジン回転EngREVが目標エンジン回転TGT_EREVよりも小さい場合は、図6のフローチャートのステップS29以降の目標スリップ回転ωSLPTの設定において、目標スリップ回転ωSLPTの初期値を実スリップ回転SlpREVとして設定することにより偏差がゼロとなり、条件から外れるためである。
【0117】
よって、制御開始時点の目標スリップ回転ωSLPTと実スリップ回転SlpREVの間に偏差がある場合においては、図7のフローチャートにおいて、実エンジン回転EngREVと目標エンジン回転TGT_EREVとの偏差がある場合として、この偏差が大きい場合は制御開始時点の時定数ST_TCを大きく、偏差が小さい場合は時定数ST_TCを小さく設定できる。
【0118】
その後図6のフローチャートのステップS34において、目標スリップ回転ωSLPTと目標スリップ回転補正値(規範モデル出力)ωSLPTC1の乖離を抑えることを目的とした本来の時定数ED_TCに徐々に近づけていくことができる。
【0119】
以上の第一の実施形態について、タイミングチャートを用いて作用を説明する。
【0120】
図17はフィードバック制御開始時にエンジン回転EngREVが目標エンジン回転TGT_EREV以上だった場合であり、図18は、フィードバック制御開始時にエンジン回転EngREVが目標エンジン回転TGT_EREV未満だった場合であり、図19は、フィードバック制御開始時にエンジン回転EngREVが目標エンジン回転TGT_EREV未満であるが、制御開始時の実スリップ回転ωSLPRが目標切り替えスリップ回転設定値CHG_SREV_SET未満であった場合について示している。
【0121】
まず、時刻t0でスロットルが踏み込まれるとエンジン回転数EngREVが上昇するとともに、プライマリ回転数PriREVも上昇し、それに伴って車速vも増加していく。そして時刻t1で車速vが5km/hを超えると図4のステップS2でスリップ制御を開始するよう判定し、ステップS5を経てステップS6で設定する初期差圧をロックアップクラッチ2cへ付与する。初期差圧を付与した後はステップS11、S12で設定する昇圧量でロックアップ差圧を増加していき、締結力を増加させていく。そして時刻t2で目標エンジン回転数TGT_EREVとプライマリ回転数PriREVとの偏差がオープン制御による昇圧からフィードバック制御による昇圧に切り替える値となると、ステップS10からステップS13、S14を経てステップS15でフィードバック制御を開始する。
【0122】
この時、図17で示すようにエンジン回転数EngREVが目標エンジン回転数TGT_EREVよりも大きい時には図6のステップS26からステップS27で目標スリップ回転数ωSLPTを算出し、実スリップ回転数SlpREVと目標スリップ回転数ωSLPTとの偏差に基づいたフィードバック制御を行い、時刻t4に至るまでにスムースにロックアップを完了させることができる。
【0123】
一方、図18、19のようにスロットル開度が小さい時、時刻t2でオープン制御からフィードバック制御に切り替わったときにエンジン回転数EngREVが目標エンジン回転数TGT_EREVよりも低い状態になる場合がある。この時、実スリップ回転数SlpREVより目標エンジン回転数TGT_EREVとプライマリ回転数PriREVとの偏差から算出される目標スリップ回転数ωSLPTが大きくなり、そのまま実スリップ回転数SlpREVと目標スリップ回転数ωSLPTとの偏差に応じてフィードバック制御を行うと、クラッチ締結力が弱められスムースなロックアップが得られなくなってしまう。そこで、本実施形態においては図6のステップS26においてフィードバック制御開始時のエンジン回転数EngREVが目標エンジン回転数TGT_EREVよりも低いことを判定し、プライマリ回転数PriREVが目標切り替えスリップ回転数CHG_SREVまでプライマリ回転数PriREVに応じて徐々に変化することになる。
【0124】
目標切り替えスリップ回転数CHG_SREVは目標エンジン回転数TGT_EREVとプライマリ回転数PriREVとの偏差に応じた目標スリップ回転数ωSLPTに応じて実スリップ回転数SlpREVを制御するよう切り替えるタイミングを判断するために設定しており、図18ではフィードバック制御開始時のスリップ回転数ST_REVが目標切り替えスリップ回転数CHG_SREVより大きい例について示している。この時、ステップS29からステップS30を経てステップS32に至り、切り替えプライマリ回転数CHG_PREVが算出され、時刻t3で示すように予め定めた切り替えスリップ回転数で制御が切り替えられる。時刻t2から時刻t3の間はステップS34に基づいて制御開始時の実スリップ回転数SlpREVを目標切り替え回転数CHG_SREVに向けてフィードバック制御を行う。
【0125】
一方、図19はスロットル開度がさらに小さく、エンジン回転数EngREVとプライマリ回転数PriREVとの差があまりつかない状態で上昇し、フィードバック制御開始時のスリップ回転数ST_REVがより目標切り替えスリップ回転数CHG_SREVより小さい場合を示している。この時、ステップS29からステップS31を経てステップS32に至り、時刻t3で示すようにフィードバック制御開始時のスリップ回転数ST_REVで制御が切り替えられる。すなわち、時刻t2から時刻t3までの間は制御が切り替えられるまでフィードバック制御開始時の実スリップ回転数ωSLPTをそのまま維持するように制御されるため、エンジン回転数EngREVが落ち込んだり、急激に上昇して吹き抜け感を与えたりすることを防止できる。
【0126】
図20は制御開始時にエンジン回転EngREVが目標エンジン回転TGT_EREV以上だった場合であり、(14)式を用いて目標時定数TCを設定したものである。目標時定数TCは後述する図10に示す場合より大きくなっている。
【0127】
図21は制御開始時にエンジン回転EngREVが目標エンジン回転TGT_EREV未満だった場合であり、図9と同様に(14)式を用いて目標時定数TCを設定したものであるが、目標時定数TCは図9に示す場合より小さくなっている。
【0128】
図22は、目標時定数TCを制御開始時に設定した初期値から本来の設定値に向けて変化させた場合である。
【0129】
以上の実施形態による効果は以下の通りである。
【0130】
制御開始時点の運転状態に応じて目標スリップ回転ωSLPTの設定方法を切り替えているので、プライマリ回転PriREVとエンジン回転EngREVの変化状況に応じた実現可能なスリップ回転SlpREVを目標値として設定することができ、ロックアップ差圧を不必要に下げるといった現象が起こらなくなる。
【0131】
スリップ制御を行う際に、ロックアップ差圧を必要とされる状態に維持できるため、スリップ制御の応答性を高めることができる。
【0132】
設定する目標スリップ回転ωSLPTに上限リミッタを設けているので、例えば低スロットル開度で発進した場合のように、プライマリ回転PriREVに対してエンジン回転EngREVが僅かに大きいような状況で加速する場合に、ロックアップするにつれて目標スリップ回転ωSLPTが大きくなるような、現実に反した目標設定となることがない。
【0133】
上限リミッタが作動している間は、目標スリップ回転ωSLPTが固定されるため、制御系のフィードフォワード出力の変化が抑えられることになる。これによって不用意なフィードフォワード出力(スリップ回転指令値)の減少による低スリップ回転領域における制御性悪化を防止できる。
【0134】
制御開始時の運転状況に応じて、規範モデルの時定数TCを切り替えるので、規範モデルが一次遅れであることによって生じる、目標スリップ回転ωSLPTと目標スリップ回転補正値ωSLPTCとの乖離を必要最小限に抑えることができる。
【0135】
目標エンジン回転TGT_EREVと実エンジン回転EngREVの偏差に応じて時定数TCを設定した後、本来の時定数TCに向けて徐々に変化させるので、制御開始時はスリップ回転指令値および差圧指令値を穏やかに変化させることができ、所定時間経過後は目標スリップ回転ωSLPTと目標スリップ回転補正値ωSLPTCの乖離を抑えることを目的とした本来の時定数TCで変化させることができる。
【0136】
次に第二実施形態について説明する。
【0137】
本実施形態では目標スリップ回転ωSLPTおよび規範モデルにおける目標時定数TCを、変速開始の前後で切り替えることとする。切り替え方法について図8のフローチャートを用いて説明する。
【0138】
なお、図8における設定車速1と2の大小関係は、設定車速1が2よりも小さく、設定車速1は変速開始直前の車速を、設定車速2は変速開始によりプライマリ回転が一定になった車速を想定している。
【0139】
まずステップS50において、現在の車速が設定車速1以下の場合はステップS51に進み、そうでない場合はステップS52へ進む。
【0140】
ステップS52では、現在の車速が設定車速2以下の場合はステップS53へ進み、そうでない場合はステップS54へ進む。
【0141】
ステップS51では車速の上昇とともにプライマリ回転が上昇するような変速開始前の状況を想定しており、前述の図6のフローチャートにより、目標スリップ回転ωSLPTおよび目標時定数TCを設定する。
【0142】
ステップS53では変速開始に伴いプライマリ回転の上昇が鈍り始めた状況を想定しており、目標スリップ回転ωSLPTをスロットル開度TVOに従い設定するとともに、適切な時定数TCを設定する。
【0143】
ステップS54では、変速によりプライマリ回転が一定になった状況を想定しており、目標スリップ回転ωSLPTを0rpmに設定するとともに、運転状況に応じた適切な目標時定数TCを設定する。
【0144】
以上をタイミングチャートに表すと図23に示すようになる。
【0145】
車速の上昇とともにプライマリ回転が上昇するような変速開始前(領域1)の状況では図15のステップS51に従い、目標スリップ回転ωSLPTおよび目標時定数TCを設定する。
【0146】
変速開始に伴いプライマリ回転の上昇が鈍り始めた状況(領域2)では図8のステップS53従い、目標スリップ回転ωSLPTをスロットル開度TVOに従い設定するとともに、適切な時定数TCを設定する。
【0147】
変速によりプライマリ回転が一定になった状況(領域3)では図15のステップS54にしたがって、目標スリップ回転ωSLPTを0rpmに設定するとともに、運転状況に応じた適切な目標時定数TCの設定を行う。
【0148】
以上により、停車状態から発進して加速している状態においては、設定方法をステップS51、S53、S54と順に切り替えることで、各タイミングにおけるプライマリ回転やエンジン回転といった運転状態に即した目標スリップ回転ωSLPTと時定数TCの設定ができる。
【0149】
また、前述の図8のフローチャートにおける設定車速1および2の設定は、実際の変速スケジュールより計算することで、より精度の高い切り替えタイミングを提供できる。
【0150】
つまり、設定値が定数である場合は、スロットル開度TVOなどの運転状況の変化に伴いシフトスケジュールが変わり、変速開始タイミングがずれるため、本来想定した目標スリップ回転ωSLPTおよび時定数の設定ができない場合がある。
【0151】
しかし、変更されたシフトスケジュールに従い設定車速の再計算を行うことで、この問題を回避できる。
【0152】
なお、本実施形態においては、プライマリ回転の変化に応じた目標スリップ回転ωSLPTを設定する際(図6ステップS24)に、(13)式を用いたが、プライマリ回転の変化に応じて変更できる構成であれば、予め用意した補間用係数マップをプライマリ回転や経過時間にて参照し、開始時スリップ回転と切り替えスリップ回転の間で係数を乗算することにより算出してもよい。
【0153】
また、目標時定数の初期値を算出する際(図7ステップS43)に、(14)式を用いたが、エンジン回転の偏差に応じて変更できる構成であれば、予め用意した補間用係数マップを偏差にて参照し、初期値の最大・最小値の間で係数を乗算することにより算出してもよい。
【0154】
また、目標時定数を変化させる方法として、一次遅れのフィルタを採用し、その時定数を固定としたが、本発明を適用する条件によっては、運転条件により調整可能な構成にしてもよい。
【0155】
同様に、時定数の変化のさせ方自体も、経過時間に応じて徐々に変化させる等、開始時点の時定数から本来の時定数へ変化させることができる構成であれば適用可能である。
【0156】
また計算する際のプライマリ回転には、実測におけるノイズや振動の除去を目的としたフィルタを用いることで、更なる性能向上が望まれる。
【0157】
また、発進後にロックアップ状態にするのではなくドライブスリップ状態を継続する場合は、図8のステップS54において目標スリップ回転ωSLPTとして所望のスリップ回転数を設定することで対応可能である。
【0158】
また、トルクコンバータの作動性を考慮して、オープン制御とフィードバック制御を組み合わせることにより、トルクコンバータの作動性の悪い領域はオープン制御で行い、作動性がよい領域に入ってから本発明を用いることも可能である。
【0159】
エンジントルク推定部(図3、S108)では、エンジン全性能マップから検索した値をトルク推定部として用いたが、近年のCANなどの通信手段を備えている場合は、エンジンの制御コントローラから出力トルクの推定値を受信して、この値を用いるように構成してもよい。
【0160】
したがって、この第二の実施形態によれば、前記第一の実施形態の効果に加えて、変速開始前と開始後の運転状態に応じて目標スリップ回転ωSLPTと時定数TCを設定するので、運転状態に応じた目標値の設定が可能となり、変速開始タイミングが異なった場合にも常に同じ車速でロックアップが完了するような目標値の設定が可能となる。
【0161】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスリップ制御装置を具えた車両の駆動系およびその制御システムを示す概略系統図である。
【図2】本発明のトルクコンバータのスリップ制御系を示すシステム図である。
【図3】本発明の前置補償器を具えたスリップ回転フィードバック制御系のブロック線図である。
【図4】第一実施形態の制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図5】初期差圧設定方法のフローチャートである。
【図6】目標スリップ回転を制御開始時点の運転状態(エンジン回転の大きさ)に応じて設定する方法のフローチャートである。
【図7】時定数の初期値を設定するためのフローチャートである。
【図8】車速に応じて時定数および目標スリップ回転を切り替える場合のフローチャートである。
【図9】スリップ回転ゲインマップである。
【図10】エンジン全性能マップである。
【図11】ロックアップクラッチ容量マップである。
【図12】スロットル開度に対する初期差圧を設定したマップである。
【図13】スロットル開度に対する終了スリップ回転を設定したマップである。
【図14】スロットル開度に対する昇圧量を設定したマップである。
【図15】目標エンジン回転マップである。
【図16】時定数の変化のさせ方を示す図である。
【図17】スリップ制御開始時のエンジン回転が目標エンジン回転よりも大きい場合の本発明の制御のタイミングチャートである。
【図18】スリップ制御開始時のエンジン回転が目標エンジン回転よりも小さい場合の本発明の制御のタイミングチャートである。
【図19】スリップ制御開始時のエンジン回転が目標エンジン回転よりも小さく、目標スリップ回転が上限リミットを受けている場合の本発明の制御のタイミングチャートである。
【図20】スリップ制御開始時のエンジン回転が目標エンジン回転よりも大きく、時定数を大きく設定した場合の本発明の制御のタイミングチャートである。
【図21】スリップ制御開始時のエンジン回転が目標エンジン回転よりも大きく、時定数を小さく設定した場合の本発明の制御のタイミングチャートである。
【図22】スリップ制御開始時のエンジン回転が目標エンジン回転よりも大きく、時定数を変化させるようにした場合の本発明の制御のタイミングチャートである。
【図23】車速の変化によって目標スリップ回転および時定数を切り替える場合のタイミングチャートである。
【図24】低速ではロックアップを行わない従来例の制御のタイミングチャートである。
【図25】従来例の制御によって、低速からロックアップを行った場合のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 トルクコンバータ
3 自動変速機
4 ディファレンシャルギヤ装置
5 車輪
11 スリップ制御弁
12 コントローラ
13 ロックアップソレノイド
21 スロットル開度センサ
22 インペラ回転センサ
23 タービン回転センサ
24 油温センサ
25 車速センサ
26 変速比計算部
27 エンジン回転センサ
Claims (6)
- エンジンと変速機との間に介装したトルクコンバータと、
前記トルクコンバータのインペラとタービンランナとの間の実スリップ回転が、フィルタを通した目標スリップ回転に一致するようにスリップ回転を制御する制御手段とを備えた制御装置において、
前記制御手段は、スロットル開度に応じた目標エンジン回転を設定し、
前記目標エンジン回転よりも制御開始時点の実エンジン回転が大きい場合は目標スリップ回転として、目標エンジン回転からタービンランナの回転を差し引いた値を設定し、
前記目標エンジン回転よりも制御開始時点の実エンジン回転が小さい場合は、目標スリップ回転として制御開始時の実スリップ回転からスロットル開度等の運転状態に応じて設定する目標切り替えスリップ回転まで、タービンランナの回転に応じて徐々に変化する値を設定し、かつ目標スリップ回転が前記目標切り替えスリップ回転まで変化したら、目標エンジン回転からタービンランナの回転を差し引いた値を目標スリップ回転とすることを特徴とするトルクコンバータのスリップ制御装置。 - 制御開始時の実エンジン回転が目標エンジン回転よりも小さく、
制御開始時の実スリップ回転が、スロットル開度等の運転状態に応じた目標切り替えスリップ回転よりも小さい場合には、実スリップ回転を目標スリップ回転の上限値とする請求項1に記載のトルクコンバータのスリップ制御装置。 - 制御開始時の実エンジン回転が目標エンジン回転よりも大きい場合には、前記フィルタの時定数を大きく設定し、
制御開始時の実エンジンの回転数が目標エンジン回転よりも小さい場合には、フィルタの時定数を小さく設定する請求項1に記載のトルクコンバータのスリップ制御装置。 - 制御開始時点の目標スリップ回転と実スリップ回転との間に偏差がある場合は、フィルタの時定数を、目標エンジン回転と実エンジン回転との偏差に応じて設定される時定数初期値から、制御開始時の運転状態に応じて設定する時定数に向けて徐々に変化させる請求項3に記載のトルクコンバータのスリップ制御装置。
- 目標スリップ回転もしくはフィルタの時定数の設定を、変速開始の前後で切り替える請求項1に記載のトルクコンバータのスリップ制御装置。
- 実際の変速スケジュールより計算した変速開始車速により、目標スリップ回転もしくはフィルタの時定数の設定の切り替えを行う請求項5に記載のトルクコンバータのスリップ制御装置。
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