JP4317808B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動変速機の制御装置に関し、特に、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを備えるものに関する。

ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータでは、ロックアップクラッチの前後差圧（ロックアップ差圧）を制御することで、ロックアップクラッチの締結・開放を行っており、コンバータ状態からロックアップ状態へ移行する際には、所定の初期差圧から徐々に差圧を上昇させてコンバータ状態からスリップ状態へ移行した後にロックアップクラッチの締結を行っている。

このようなロックアップクラッチの制御において、アクセル開状態の一定速低速走行時において、スリップ状態でのトルクコンバータのアプライ圧Ｐａとトルクコンバータのレリーズ圧Ｐｒとの差圧を制御してスリップ回転（エンジン回転速度−プライマリ回転速度）を一定に制御して走行する、ドライブスリップ制御がある。

また、トルクコンバータに設けられるロックアップクラッチのピストンの不感帯の影響を抑制する技術の一例として、変速段がニュートラルで、車速が略０の時に限り、プリチャージを行う技術がある（特許文献１）。
特開２００３−２６９６０３

しかしながら、従来のドライブスリップ制御では、実スリップ回転が目標スリップ回転に達しない状態が発生する。これは、エンジン等の発生トルクが小さい走行状態で、トルクをトルクコンバータが吸収するため、実スリップ回転速度が目標スリップ回転速度に達しない。この時のトルクコンバータの差圧制御は、実スリップ回転速度を目標スリップ回転速度にするために減圧指令が出力され、結果としてマイナス差圧（差圧が０ＭＰａより小さい）となる。このようなマイナス差圧ではロックアップクラッチのピストンが不感帯領域に入り、この不感帯状態から、アクセルペダルを踏み込むと、差圧はマイナス差圧から差圧０となり、その後に差圧が立ち上がり、ロックアップ締結が開始されるため、意図しないエンジンの急激な吹け上がりが生じ、運転者に違和感を感じさせることになる。

前述した特許文献１のプリチャージによる不感帯防止の技術は、停車時に、かつニュートラルギヤを選択した場合に、プリチャージを実施して不感帯による応答性悪化を防止する技術であり、ドライブスリップ制御時の不感帯領域でのエンジン回転速度の吹け上がりを防止することはできない。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、ドライブスリップ制御中の不感帯領域からのアクセル踏み込み時のエンジン回転速度の吹け上がりを防ぐことを目的とする。

本発明は、エンジンと自動変速機の間に介装されるとともにロックアップクラッチを備えたトルクコンバータと、前記ロックアップクラッチを作動するソレノイドバルブへの指令信号を用いて、エンジン回転速度と自動変速機の入力回転速度との実スリップ回転速度が目標スリップ回転速度となるようにＰＩ制御するロックアップ制御手段とを備えた自動変速機の制御装置において、前記ロックアップ制御手段は、前記目標スリップ回転速度と前記実スリップ回転速度の差を累積する積分手段と、累積した積分値が所定積分値以上かどうかを判定する積分値判定手段とを備え、一定速低速走行時、前記累積した積分値が所定積分値以上である場合に、前記積分手段の積分動作を停止するように制御する。

本発明によれば、ＰＩ制御の積分値を所定積分値以上になることを制限することにより、ロックアップクラッチが不感帯領域に入ることを抑制し、ドライブスリップ制御状態からのアクセルペダルの踏み込みが行われた場合であってもエンジンの回転速度が吹けあがることがなく、運転者に違和感を生じさせることがなく、商品性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のシステム構成を示す概略図である。図１において、エンジン３にはトルクコンバータ５を備えた自動変速機４が連結され、トルクコンバータ５にはロックアップクラッチ６が配設されて運転状態に応じてロックアップ（ロックアップクラッチ締結状態）またはアンロックアップ（ロックアップクラッチ開放状態）またはスリップを行うものである。

トルクコンバータ５は、通常の作動流体を介して動力を伝達するもので、エンジン３の動力を自動変速機４に伝達する。トルクコンバータ５は、トルクコンバータ出力要素（タービン）と共に回転するロックアップクラッチ６を内蔵し、このロックアップクラッチ６は、トルクコンバータ入力要素（インペラ）に締結されるとき、トルクコンバータ５を入出力要素間が直結されたロックアップ状態にするものとする。また、トルクコンバータ５は、入出力要素間の回転速度差をＡＴコントローラ１により制御される。

ロックアップクラッチ６は、その両側（前後）におけるトルクコンバータアプライ圧Ｐａとトルクコンバータレリーズ圧Ｐｒとの差圧Ｐａ−Ｐｒに応動し、レリーズ圧Ｐｒがアプライ圧Ｐａよりも高いとロックアップクラッチ６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よりも低くなる時にロックアップクラッチ６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ものである。

そして、上記後者の締結に際して、ロックアップクラッチ６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、この差圧が大きい程ロックアップクラッチ６の締結力が増大してロックアップ容量を増大する。

差圧Ｐａ−Ｐｒは、周知のロックアップコントロールバルブ７により制御し、このロックアップコントロールバルブ７には、アプライ圧Ｐａおよびレリーズ圧Ｐｒを相互に対向するように作用させ、更にアプライ圧Ｐａと同方向にバネの付勢力を、またレリーズ圧Ｐｒと同方向にばね力を作用させ、同時にレリーズ圧Ｐｒと同方向に信号圧Ｐｓｏｌをそれぞれ作用させる。

ロックアップコントロールバルブ７は、これら油圧とバネの付勢力が釣り合うよう差圧Ｐａ−Ｐｒを決定する。

ここでロックアップコントロールバルブ７にかかる信号圧（差圧指令値）Ｐｓｏｌは、ポンプ圧Ｐｐを元圧としてロックアップソレノイド８がデューティ信号Ｄｕｔｙに応じて作り出すものである。

マイクロコンピュータなどで構成されるＡＴコントローラ１は、車両の運転状態に応じてデューティ信号Ｄｕｔｙを決定し、ロックアップソレノイド８を介して差圧Ｐａ−Ｐｒを制御する。

ＡＴコントローラ１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、自動変速機４に設けた入力軸回転センサ１６からの入力軸回転速度Ｎｉ、トルクコンバータ５への入力回転速度（＝エンジン回転速度Ｎｅ）を検出するインペラ回転センサ１１からのポンプインペラ回転速度Ｎｐ、アクセル操作量センサ１４からのアクセル操作量ＡＰＯ（またはスロットル開度ＴＶＯ）、車速センサ１３からの車速ＶＳＰ、図示しないアイドルスイッチのオンオフ信号が入力される。

また、ＡＴコントローラ１はエンジンコントローラ２からエンジン回転速度Ｎｅ、エンジントルクＴｅを受信する。

そして、ＡＴコントローラ１は、これらの検出信号によりロックアップクラッチ６の締結や開放あるいはスリップなどの制御を行い、ロックアップ制御やトルクコンバータ５のスリップ制御を司る。

次に、ＡＴコントローラ１で行われる制御のうち、ドライブスリップ制御について図２の制御系構成図に基づき、説明する。

目標スリップ回転速度演算部１００では、車速ＶＳＰとスロットル開度ＴＶＯ（またはアクセル操作量ＡＰＯ）と変速比ｉｐ等に基づき、目標スリップ回転速度Ｎｔを決定する。

実スリップ回転速度演算部１０１では、ポンプインペラの回転速度ＩＮからタービンランナの回転速度ＴＮを減算してトルクコンバータ５の実スリップ回転速度ＳＮを算出する。

ここで、インペラの回転速度ＩＮはエンジン回転速度Ｎｅと等価であり、また、タービンの回転速度ＴＮは入力軸回転速度Ｎｉと同じ回転速度である。

スリップ回転速度偏差演算部１０２では、目標スリップ回転速度Ｎｔと実スリップ回転速度ＳＮとの間の偏差であるスリップ回転偏差ΔＮを算出する。

スリップ回転速度指令値演算部１０３では、スリップ回転偏差ΔＮ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、スリップ回転速度指令値ＳＮｃを算出する。

目標コンバータトルク演算部１０４では、タービン回転速度ＴＮのときに、スリップ回転指令値ＳＮｃを達成するための目標コンバータトルクＣＴｔを算出する。

エンジントルク推定部１０５では、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度ＴＶＯから算出したエンジントルクマップ値を、エンジンの動特性（吸気系の輸送遅れ分）を時定数Ｔ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ＥＴｒを算出する。

目標ロックアップクラッチ締結容量演算部１０６では、エンジントルク推定値ＥＴｒから目標コンバータトルクＣＴｔを減算して目標ロックアップクラッチ締結容量ＣＶｔを算出する。

ロックアップクラッチ締結圧指令値演算部１０７では、現在の目標ロックアップクラッチ締結容量ＣＶｔを達成するためのロックアップクラッチ締結圧指令値ＣＰｃを検索する。

ソレノイド駆動信号演算部１０８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（差圧指令値）ＣＰｃにするためのロックアップデューティを決定し、ロックアップクラッチソレノイド８にデューティ信号Ｄｕｔｙとして出力する。

本発明は、図３に示すように、例えばＴＶＯ＝１／８でエンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎｉとの差（実スリップ回転）を目標スリップ回転にＰＩ制御により制御して低車速一定速走行を行うドライブスリップ制御状態からのアクセル踏み込み（例えばＴＶＯ＝８／８）時に実施されるロックアップ制御移行時に実施される技術である。

具体的には、まずドライブスリップ制御状態時に実スリップ回転が目標スリップ回転に達しない場合、エンジン回転速度Ｎｅを大きくして目標スリップ回転となるように、ロックアップクラッチ６に作用する圧力（差圧Ｐａ−Ｐｒ）を低圧化する。

ドライブスリップ制御中のように発生トルクが小さい場合には、トルクコンバータ５に発生トルクが吸収され、作用圧の低下に伴うエンジン回転速度Ｎｅの増大が生じない。このため、ＡＴコントローラ１は、ロックアップクラッチ６への作用圧をさらに減圧させるデューティ信号を継続して出力するため、ロックアップクラッチ６への作用圧が小さくなり、トルクコンバータ５の差圧が０ＭＰａより低いマイナス差圧となりうる。

このようなマイナス差圧の状態からアクセルペダルが踏み込まれると、ロックアップ制御が開始されるが、差圧が０に戻るまでは、ロックアップ制御が実質的に開始されないロックアップクラッチ６のピストンの不感帯領域となり、エンジン回転速度が吹け上がり、運転者に違和感を感じさせることになる。

そこで本発明では、このようなピストンの不感帯対策として、ドライブスリップ制御中の積分値Ｉを検出し、積分値Ｉが所定値Ｉｔに達した時に、積分動作を停止して積分値Ｉが所定値Ｉｔを越えないように制限し、結果として差圧を制限することで不感帯が生じないようにした。つまり、図４に示すように、実スリップ回転速度を目標スリップ回転速度に制御する際に行なわれるＰＩ制御の積分値Ｉを用いて、積分値Ｉをしきい値Ｉｔと比較し、しきい値Ｉｔに達した場合に、積分動作を停止し、積分値Ｉを一定に維持してロックアップクラッチ６へ作用する圧力（差圧）の低下を禁止し、差圧を一定とする制御を実施する。積分値Ｉと比較するしきい値Ｉｔは、ロックアップクラッチ６のピストンの不感帯が生じる差圧に応じて設定される。

このようにドライブスリップ制御中に、差圧を一定以下に低圧化しないように制御することで、ロックアップクラッチ６のピストンに不感帯が発生することがなく、エンジンの急激な吹け上がりを防止し、運転性の低下を防止できる。

次に、ＡＴコントローラ１で実施される、本発明の特徴であるＰＩ制御時の積分動作についてフローチャートを用いて説明する。

まず図５のフローチャートは、積分値の累積状態を判定する積分溜りのフローチャートである。

ステップＳ１で車速ＶＳＰ、スロットル開度ＴＶＯ、変速比ｉｐを読み込み、これら入力値からステップＳ２で目標スリップ回転速度Ｎｔを算出する。算出した目標スリップ回転速度Ｎｔを記憶した前回値と比較してその変化率を求め、変化率ΔＮ１が所定変化率ΔＮｔ以下かどうかをステップＳ４で判定する。

変化率ΔＮ１が所定変化率ΔＮｔ以下であればステップＳ５に進み、越えていればステップＳ１１に進み、積分溜りフラグを０に設定して制御を終了する。

ステップＳ５では、エンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎｉとを読み込み、その差、実スリップ回転速度Ｎを算出する。続くステップＳ６で実スリップ回転速度ＮとステップＳ２で算出した目標スリップ回転速度Ｎｔとを比較し、その差分ΔＮ２を算出し、前回までに累積した積分値Ｉ_n-1に差分ΔＮ２を加算して新たな積分値Ｉ_nとする。

続くステップＳ７で算出した積分値Ｉがしきい値Ｉｔ以下かどうかを判定する。積分値Ｉがしきい値Ｉｔ以上であればステップ８に進み、しきい値に達していなければステップＳ１１に進む。

ステップＳ８では、実スリップ回転速度Ｎを記憶した前回値と比較してその変化率を求め、変化率ΔＮ２が所定変化率ΔＮｔ２以下かどうかを判定する。変化率ΔＮ２が所定変化率ΔＮｔ２以下であれば、差圧指令値に対して実スリップ回転速度の変化が少なく、不感帯領域にあると判定し、ステップＳ１０に進み、積分溜りフラグを１に設定して制御を終了する。変化率ΔＮ２が所定変化率ΔＮｔ２を越えていればステップＳ１１に進み、積分溜りフラグを０に設定して制御を終了する。

図６に示すフローチャートは、スロットル開度ＴＶＯ条件を判定するフローチャートである。

ステップＳ２１では、スロットル開度ＴＶＯを読み込み、読み込んだスロットル開度ＴＶＯが所定開度ＴＶＯｔ未満かどうかをステップＳ２２で判定する。未満であればステップＳ２３に進み、スロットル開度ＴＶＯが十分小さいとしてスロットル開度フラグに１を立てて、開度ＴＶＯが所定開度ＴＶＯｔ以上であればステップＳ２４に進み、スロットル開度フラグを０をとして制御を終了する。

図７に示すフローチャートは、アイドルスイッチ条件を判定するためのフローチャートである。アイドルスイッチはアクセルペダルを完全に戻した状態でオン状態となるため、オン状態では制御上はドライブスリップ状態にない。

まずステップＳ３１でアイドルスイッチのオンオフ信号を入力し、アイドルスイッチが０でないこと、つまりアクセルが開状態にあることを判定する。開状態であればステップＳ３２に進み、アイドルスイッチフラグをオン状態の１にセットし、閉状態（＝０）であればステップＳ３３に進み、フラグをオフ状態の０にセットする。

図８のフローチャートは、積分値Ｉの累積状態からロックアップクラッチピストンの不感帯状態を判定するフローチャートである。

まずステップＳ４１、Ｓ４２でこれまで説明したフローチャートで設定した積分溜りフラグ、スロットル開度フラグとアイドルスイッチフラグがすべて１にセットされているかどうかを判定する。セットされていればステップＳ４３に進み、１つでもフラグが０であればステップＳ４４に進む。

ステップＳ４３で不感帯領域にあることを示す不感帯履歴フラグを１にセットして続くステップＳ４５で積分動作を停止する。

ステップＳ４４では、不感帯履歴フラグが１かどうかを判定し、１であればステップＳ４６に進み、０であればステップＳ４８に進む。

ステップＳ４６では、車速ＶＳＰ、スロットル開度ＴＶＯ、変速比ｉｐを読み込み、これら入力値から目標スリップ回転速度Ｎｔを算出し、記憶した目標スリップ回転速度のこれまでの演算結果とから目標スリップ回転速度Ｎｔが傾向として下がっているかどうかを判定する。

下がっている場合にはステップＳ４７に進み、傾向が変わらないか、上がっている場合にはステップＳ４８に進む。ステップＳ４７では図８に示すリセット判定を実施する。一方、ステップＳ４８ではスロットル開度ＴＶＯを読み込み、このスロットル開度ＴＶＯが所定開度ＴＶＯｔ以上かどうかを判定する。所定開度以上であればステップＳ４７に進み、所定開度ＴＶＯｔに達していなければステップＳ４９に進む。

ステップＳ４９では不感帯履歴フラグを０にセットし、続くステップＳ５０で積分動作を再開して制御を終了する。

図９は、ステップＳ４７で実施される差圧指令値ＣＰｃのリセット判定を説明するフローチャートである。

まず現在のステップロックアップクラッチの差圧指令値ＣＰｃが所定範囲にあるかどうかを判定する。ここで、所定範囲の下限は、不感帯領域となる差圧近傍の値であり、上限はピストンが不感帯にない、正常状態でのストロークに対応する許容上限差圧とする。したがって、差圧指令値ＣＰｃが所定範囲にあればステップＳ５２にて差圧指令値ＣＰｃのリセット値として現在の差圧指令値ＣＰｃを維持し、所定範囲になければステップＳ５３で、新たな差圧指令値をセットする。

したがって、本発明では、ＰＩ制御の積分動作を停止することで積分値Ｉが所定値以下になることを制限することにより、ロックアップクラッチ６のピストンが不感帯領域に入ることを抑制し、ドライブスリップ制御状態からのアクセルペダルの踏み込みが行われた場合であってもエンジンの回転速度が吹けあがることがなく、運転者に違和感を生じさせることがなく、商品性を確保することができる。

以上のように、本発明によれば、不感帯によるエンジン回転速度の急激な吹け上がりを防止できるので、運転性に優れたトルクコンバータを有する自動変速機の制御装置に適用することができる。

本発明を適用する自動変速機の構成図である。 ＡＴコントローラの構成を説明する図である。 本発明のピストンの不感帯を説明する図である。 本発明の不感帯制御を説明する図である。 積分溜りを説明するフローチャートである。 スロットル開度を判定するフローチャートである。 アイドルスイッチ条件判定のためのフローチャートである。 不感帯判定のためのフローチャートである。 リセット処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ ＡＴコントローラ
４ 自動変速機
５ トルクコンバータ
６ ロックアップクラッチ
１４ アクセル操作量センサ

Claims (5)

1. エンジンと自動変速機の間に介装されるとともにロックアップクラッチを備えたトルクコンバータと、
   前記ロックアップクラッチを作動するソレノイドバルブへの指令信号を用いて、エンジン回転速度と自動変速機の入力回転速度との実スリップ回転速度が目標スリップ回転速度となるようにＰＩ制御するロックアップ制御手段と、
   を備えた自動変速機の制御装置において、
   前記ロックアップ制御手段は、
   前記目標スリップ回転速度と前記実スリップ回転速度の差を累積する積分手段と、
   累積した積分値が所定積分値以上かどうかを判定する積分値判定手段とを備え、
   一定速低速走行時、前記累積した積分値が所定積分値以上である場合に、前記積分手段の積分動作を停止するように制御することを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. エンジンと自動変速機の間に介装されるとともにロックアップクラッチを備えたトルクコンバータと、
   前記ロックアップクラッチを作動するソレノイドバルブへの指令信号を用いて、エンジン回転速度と自動変速機の入力回転速度との実スリップ回転速度が目標スリップ回転速度となるようにＰＩ制御するロックアップ制御手段と、
   を備えた自動変速機の制御装置において、
   前記ロックアップ制御手段は、
   前記目標スリップ回転速度と前記実スリップ回転速度の差を累積する積分手段と、
   前記目標スリップ回転速度を設定する目標スリップ回転速度設定手段と、
   前記目標スリップ回転速度の変化率を算出し、所定の目標スリップ回転速度変化率以下かどうかを判定する目標スリップ回転速度変化率判定手段とを備え、
   前記目標スリップ回転速度の変化率が前記所定の目標スリップ回転速度変化率以下の場合に前記積分手段が積分動作を停止するように制御することを特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 前記ロックアップ制御手段は、
   検出されたエンジン回転速度と入力軸回転速度の差を算出する実スリップ回転速度演算手段と、
   前記実スリップ回転速度の変化率を算出し、所定の実スリップ回転速度変化率以下かどうかを判定する実スリップ回転速度変化率判定手段とを備え、
   前記実スリップ回転速度の変化率が前記所定の実スリップ回転速度変化率以下の場合に前記積分手段が積分動作を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。
4. 前記ロックアップ制御手段は、
   アクセル開度が所定アクセル開度未満かどうかを判定するアクセル開度判定手段を備え、
   前記アクセル開度が所定アクセル開度未満の場合に前記積分手段が積分動作を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の自動変速機の制御装置。
5. 前記ロックアップ制御手段は、
   足離し状態かどうかを判定するアイドル判定手段を備え、
   エンジンがアイドリング状態でない場合に前記積分手段が積分動作を停止することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の自動変速機の制御装置。

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