JP4461997B2

JP4461997B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP4461997B2
Application number: JP2004298135A
Authority: JP
Inventors: 拓也前川; 正浩入山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: KR100713055B1; US7416515B2; EP1647741B1; DE602005003896D1; CN1760519A; US20060234830A1; DE602005003896T2; KR20060052173A; EP1647741A1; JP2006112255A; CN100406702C

Description

本発明は、自動変速機の変速時にエンジン出力を制御することによって変速時間を短縮しつつ変速ショックを低減するエンジンの制御装置に関する。

有段の変速機構を有する自動変速機のダウンシフト時に、エンジン出力（トルク）を増加させて、ダウンシフト後のエンジン回転速度に近づけておいてから変速を行うことで変速ショックを低減するようにした技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このようなダウンシフト時のトルクアップ制御は、現在の高速段側のクラッチ（変速要素）が離れ（開放され）始めてから次の低速段側のクラッチの接続が開始されるまでのイナーシャ相において、エンジン出カを増加することによって変速ショックを防止している。
特開平５-２２９３６３号公報

しかしながら、上記のように、高速段側クラッチが滑り始めてからエンジン出力を増加したのでは、滑りによってエンジン回転速度が低下した分、変速時間が長くなってしまい、また、トルクコンバータの非ロックアップ時は、トルクコンバータによる回転速度低下分を引き上げる必要があるため、より、変速時間は増大する。このような変速時間の増大は、特に、手動変速モードでの変速操作では、速やかな変速の要求に反することとなり、運転フィーリングが損なわれる。

また、高速段側クラッチがエンジンから自動変速機側方向のみ駆動力を伝達するワンウェイクラッチを含んで構成されている場合、自動変速モードの変速前や、マニュアルモード時のエンジンブレーキ確保用締結クラッチの開放で生じる、ワンウェイクラッチの滑りによって、エンジン側回転要素が変速機寄りの回転要素に対して駆動伝達とは逆方向に相対回転するため、その後のエンジン出力増加制御によって、エンジン側回転要素が変速機寄りの回転要素に対して駆動伝達方向に切り換わる時に、衝撃音を生じてしまい不快感を与えることがあった。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、変速時にエンジン回転速度を変速後の回転速度に近づける制御（回転同期制御）を速やかに開始することにより、変速時間を短縮しつつ変速ショックを緩和して、良好な変速性を確保できるようにすることを目的とする。

このため本発明は、エンジン出力軸に連結され、結合状態にある変速要素を開放操作した後、別の変速要素を結合操作して変速する自動変速機の変速操作時に、該変速操作の終了時期にエンジン回転速度が変速後のエンジン目標回転速度に近づくようにエンジン出力を制御するエンジンの制御装置であって、エンジン出力軸と自動変速機の入力軸とがロックアップ可能なトルクコンバータを介して連結され、前記変速操作時に前記開放操作される変速要素の開放制御が開始されると同時に、エンジンの目標回転速度をトルクコンバータをロックアップしたときの変速前の自動変速機の入力回転速度としてエンジン出力の制御を開始することを特徴とする。また、エンジン出力軸に連結され、結合状態にある変速要素を開放操作した後、別の変速要素を結合操作して変速する自動変速機の変速操作時に、該変速操作の終了時期にエンジン回転速度が変速後のエンジン目標回転速度に近づくようにエンジン出力を制御するエンジンの制御装置であって、前記変速操作時に前記開放操作される変速要素の開放制御が開始されると同時に、前記開放操作される変速要素の開放完了時にエンジンの回転速度が変速前の自動変速機の入力回転速度となるようにエンジン出力の制御を開始し、かつ継続することを特徴とする。

本発明に係るエンジンの変速用制御装置では、変速要素の開放制御が開始されると同時、すなわち実際に変速要素の開放が開始される前から回転同期制御を開始することにより、変速要素の開放によるエンジンの回転落ちを抑制しながら、回転速度を速やかに増大させて同期速度に近づけることができ、変速時間を短縮しつつ変速ショックを緩和して、良好な変速性を確保できる。特に、手動変速モードで変速性を向上でき、また、高速段側のワンウェイクラッチを切り離してダウンシフトを行う場合、回転落ちの抑制によって、衝撃音の発生を防止できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成図である。
図1において、エンジン１の吸気通路2には、スロットルモータ３で駆動されるスロットル弁４が設けられている。エンジン１の出力側には、自動変速機５が連結されている。
この自動変速機５は、自動変速モードの他に、ドライバの要求によって手動変速が可能な手動変速モードを有するものであって、エンジン１の出力軸に連結されるトルクコンバータ６と、このトルクコンバータ６の出力側に連結される変速機構(ギア機構)７と、この変速機構７中の各種変速要素(クラッチ等)の結合・開放操作を行う油圧制御機構８と、を備えている。

前記油圧制御機構８に対する作動油圧は、各種の電磁バルブを介して制御されるが、ここでは自動変速のためのシフトソレノイド９、１０と、前記トルクコンバータ６のロックアップのためのロックアップソレノイド１１のみを示してある。なお、前記シフトソレノイド９、１０および前記ロックアップソレノイド１１は、電子コントロールユニット(以下、ＥＣＵという)１２に接続されている。

ＥＣＵ１２には、スロットル弁４の開度を検出するスロットルセンサ２１、アクセルペダルの踏み込み量ＡＰＳを検出するアクセル開度センサ２２、エンジン冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ２３、エンジン回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２４、自動変速機５(のギア機構)のギア位置Ｇｐを検出するギア位置センサ２５、ドライバが操作して自動変速機5の変速モード(自動変速モード、手動変速モード)を設定するモードスイッチ２６、シフトレバー位置ＳＰを検出するシフト位置センサ２７，車両の速度ＶＳＰを検出する車速センサ２８等からの信号が入力される。

前記、ＥＣＵ１２は、エンジン制御を行うＥＧＣＵ部１２Ａと、自動変速機側の制御を行うＡＴＣＵ部１２Ｂとを含んで構成される。
ＡＴＣＵ部１２Ｂは、自動変速モードにおいては、アクセル操作量ＡＰＳおよび車速ＶＳＰに基づいて、あらかじめ設定されたマップを参照すること等によって最適な変速段を設定し、設定した変速段となるように前記シフトソレノイド１４、１５を制御する。一方、手動変速モードにおいては、ドライバがシフトレバーを介して行うアップシフト操作またはダウンシフト操作に応じて、それぞれ現在の変速段よりも1段づつアップシフト側またはダウンシフト側の変速段を設定し、この変速段となるように前記シフトソレノイド１４、１５を制御する。

一方、ＥＧＣＵ部は、前記各種センサ類からの信号に基づいて燃料噴射制御、点火時期制御等のエンジン制御を実行すると共に、目標エンジントルクを演算し、この目標エンジントルクが得られるように、前記スロットルモータ５を駆動してスロットル弁４の開度を制御してエンジン出力制御を行う。ここで、ＥＧＣＵ部によって実行されるダウンシフト時のエンジン出力制御（回転同期制御）について説明する。

図２は、前記ＥＧＣＵ部によるダウンシフト時を含むエンジン出力制御を示したブロック図である。
ドライバ要求トルク演算部２１１では、アクセル開度センサ２２からのアクセル操作量(アクセル開度)ＡＰＳに基づいてドライバの要求するエンジントルクをドライバ要求トルクＴＴＥＩＦとして演算する。

目標回転速度演算部２１２では、ＡＴＣＵ部から、回転同期要求信号（回転同期要求フラグ）、変速機出力軸回転速度信号（＝車速信号）、現在の変速前ギア位置信号、変速後ギア信号を入力し、手動変速モードでダウンシフト操作されたとき、すなわち、回転同期制御の要求が発生したときに、初期には変速前ギア位置信号に基づいて変速前ギア位置に同期した目標回転速度を演算し、所定時間経過後の後期には、変速後ギア信号に基づいて変速後ギア位置に同期した目標回転速度を演算する。該目標回転速度の演算については、後に詳述する。

同期要求トルク演算部２１３は、前記目標回転速度演算部２１２で演算された目標回転速度とするのに必要なエンジントルクを同期要求トルクＴＱＴＭＳＴＡＣとして演算する。
目標トルク演算部２１４は、前記ドライバ要求トルク演算部２１１で演算されたドライバ要求トルクＴＴＥＩＦと、前記同期要求トルク演算部２１３で演算された同期要求トルクＴＱＴＭＳＴＡＣとのうち、大きい方を最終的な目標トルクとして演算（選択）する。

スロットル開度制御部２１５は、前記目標トルク演算部２１４で選択された目標トルクに応じた目標スロットル開度を演算し、該目標スロットル開度に基づいてスロットル開度をフィードバック制御する。
ここで、目標トルク演算部２１４において、ダウンシフト要求時には、アクセルペダルは踏まれないか、踏み込み量が小さいので、ドライバ要求トルクＴＴＥＩＦが小さくなって、ドライバ要求トルクＴＴＥＩＦより大きい同期要求トルクＴＱＴＭＳＴＡＣが選択されて、ダウンシフト用の回転同期制御が行われる。ダウンシフト要求時以外は、ドライバ要求トルクＴＴＥＩＦの方が大きくなって、該ドライバ要求トルクＴＴＥＩＦが選択され、ドライバの要求に見合った通常のトルク制御が行われる。

図３は、前記目標回転速度演算部２１２における目標回転速度の演算のフローを示す。
ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では、ＡＴＣＵ部１２Ｂから入力される回転同期要求フラグｆＳＩＰＲＥＶが１にセットされているかを判定する。該回転同期要求フラグｆＳＩＰＲＥＶは、ドライバの手動変速モードによるダウンシフト操作によって１にセットされ、該セットと同時に、ＡＴＣＵ部１２Ｂにおいて、現在結合されている変速前の高速段クラッチの開放制御が開始される。

そして、ステップ１で回転同期要求フラグｆＳＩＰＲＥＶが１にセットされていると判定されたときは、ステップ２へ進んで、該回転同期要求フラグｆＳＩＰＲＥＶの前回値ｆＳＩＰＲＥＶｚを判定する。
前回値ｆＳＩＰＲＥＶｚが０の場合、つまり、ダウンシフト操作と同時に高速段クラッチの開放制御が開始された直後は、ステップ３へ進んで回転同期制御においてエンジン回転速度を初期の目標回転速度に制御する第１制御期間Ｔ１を設定し、該第１制御期間計測用のタイマＴにセットする。具体的には、ダウンシフトの変速パターン（４速→３速、３速→２速、２速→１速）と、車速Ｖとに基づいて、マップを参照して第１制御期間Ｔ１を設定する。

次回以降は、ステップ２で回転同期要求フラグｆＳＩＰＲＥＶの前回値が１と判定されてステップ４へ進み、前記タイマの値がカウントダウンされる。
ステップ５では、前記タイマのカウント値が０になったかを判定し、０になるまでは、高速段クラッチが完全開放されるまでの第１制御期間と判定し、ステップ６へ進んで、現在のギア比ＣＵＲＧＰを、目標回転速度演算用のギア比ＧＰとして選択する。
一方、ステップ５で、前記タイマＴ１のカウント値が０になったと判定されたときは、高速段クラッチが完全開放されて第２制御期間に移行したと判定し、変速後のギア比ＮＥＸＧＰを、目標回転速度演算用のギア比ＧＰとして選択する。

ステップ７では、上記のように制御期間毎に選択されたギア比ＧＰにおいて高速段クラッチの入力側回転速度が出力側回転速度に一致する同期回転速度ＤＮｅを、エンジンの目標回転速度ＴＮｅとして次式のように演算する。
ＴＮｅ＝ＶＳＰ・Ｒ・ＧＰ
ＶＳＰ：車速（変速機出力軸回転速度）
Ｒ：タイヤ径×ファイナルギア比換算値
エンジン回転速度Ｎｅが第２制御期間の目標回転速度ＴＮｅ＝ＤＮｅ２へ収束したこと検出するなどして、回転同期要求フラグｆＳＩＰＲＥＶが０にリセットされると、ステップ１の判定で、このルーチンが終了し、回転同期制御（第２制御期間）が終了する。

図４（Ａ）は、上記本実施形態に係る回転同期制御における各種状態量の変化を、従来［比較例（Ｂ）］の制御時と比較して示す。
図４に示されるように、手動変速モードによるダウンシフト操作によりダウンシフト要求が発生して、変速前の現在のギア比ＣＵＲＧＰで結合されている高速段側クラッチの開放制御が開始されると同時に、現在のギア比ＣＵＲＧＰにおける同期回転速度ＤＮｅ１を目標回転速度ＴＮｅとするトルクアップ制御による第１の回転同期制御が開始され、前記第１制御期間中、該制御が継続される。これにより、第１制御期間が終了して高速段側クラッチの開放が完了した時点、つまり、ニュートラル状態となった時点で、クラッチ開放による回転落ちを抑制しつつ、さらに非ロックアップ状態でのトルクコンバータの抵抗による回転落ち分を解消するまでエンジン回転速度Ｎｅが引き上げられる。

前記第１制御期間が終了して第２制御期間に移行すると、変速後のギア比ＮＥＸＧＰに対応する低速段側クラッチの結合制御が開始されると同時に、目標回転速度ＴＮｅを変速後のギア比ＮＥＸＧＰにおける同期回転速度ＤＮｅ２とする第２の回転同期制御に切り換える。これにより、クラッチ結合制御初期のニュートラルに近い状態で速やかにエンジン回転速度Ｎｅを上昇させ、実質的な結合が開始されてから結合が完了するまでの間に同期回転速度ＤＮｅ２まで、引き上げることができる。

前記第１，第２の回転同期制御は、目標回転速度と実回転速度との偏差に応じてＰＩＤ制御等によりフィードバック制御され、図示のように偏差の大きい初期に大きくトルクアップした後、偏差が減少するにしたがってトルクを減少させることにより、応答性よく、かつ、オーバーシュートを生じることなく、滑らかに同期回転速度ＤＮｅ１に近づけることができる。

ここで、初めから変速後のギア比ＮＥＸＧＰにおける同期回転速度ＤＮｅ２を目標回転速度ＴＮｅとして制御した場合には、高速段側クラッチが開放完了となる前に現在のギア比ＣＵＲＧＰでの同期回転速度を上回る程度に急激に回転上昇してしまい、減速中に押し出され感を伴う可能性があり、良好な運転性を維持できない。本実施形態では、制御期間を分け、目標回転速度を切り換えて回転同期制御を行うことにより、第１の制御期間では、このような過剰な回転上昇を回避しつつできるだけ回転速度を引き上げておき、その結果、第２制御期間に移行後、短時間で速やかに変速後の同期回転速度まで上昇させることができる。

したがって、比較例に示すように高速段側クラッチが開放し始めてから（滑りはじめてから）回転同期制御を開始する場合に比較して、変速時間を短縮しつつ変速ショックを防止して、変速性を向上することができる。
特に、手動変速モードでのダウンシフト操作において、速やかな変速と、変速ショックの軽減という両立の難しかった要求を、両立させることができる。

また、既述したように、高速段側クラッチがワンウェイクラッチを含んで構成されている場合、ワンウェイクラッチが滑り状態にあるときに回転同期制御を開始すると、エンジン側回転要素が変速機寄りの回転要素に対して駆動伝達方向に切り換わる時に、衝撃音を生じて不快感を与えることがあったが、本発明では、変速要素が実際に開放し始める前に前記エンジン出力制御を開始することで、マニュアルモード時のエンジンブレーキ確保用締結クラッチの開放で生じる、ワンウェイクラッチの滑りを防止することが可能になる。さらに、第１制御期間を設けて第２制御期間と異なる制御量としたこと、すなわち、第１制御期間はエンジン目標回転速度を変速前の入力回転速度としたことで、自動変速モード時の変速前の滑りを滑らかに解消できるか、十分小さくすることができるため、衝撃音の発生を回避できる。

また、本実施形態では、高速段側クラッチの開放が完了すると推定される第１制御期間を、変速パターンと車速に基づいて設定したため、高精度に設定できるが、簡易的には、ダウンシフト要求発生から所定時間経過までを第１制御期間として設定してもよい。
また、本発明は、ダウンシフト操作、特に、手動変速モードでのダウンシフト操作時に大きな効果を得られるが、自動変速モードでのダウンシフト操作でも有効である。

さらに、シフトアップ操作に本発明を適用することも可能であり、例えば、シフトアップ要求と同時にトルクダウン制御によって、変速前の低速段ギア比に応じた回転同期制御を行い、次いで、変速後の高速段ギア比に応じた回転同期制御を行うことで、変速時間を短く維持しながら、高速段側クラッチの入力軸側回転速度を減少させて出力軸側回転速度に同期させることにより、結合時の変速ショック（押し出し感の発生）を回避できる。

本発明の実施形態に係るエンジンのシステム図。ダウンシフト時の回転同期制御を示すブロック図。同上の回転同期制御を示すフローチャート。同上の回転同期制御時の各種状態の変化を、従来制御時と比較して示す図。

符号の説明

１…エンジン
３…スロットルモータ
４…スロットル弁
５…自動変速機
１２…電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
１２Ａ…エンジンコントロールユニット部（ＥＧＣＵ）
１２Ｂ…ＡＴコントロールユニット部（ＡＴＣＵ）
２１…スロットルセンサ
２２…アクセル開度センサ
２５…ギア位置センサ
２６…モードスイッチ
２７…シフト位置センサ
２８…車速センサ

Claims

エンジン出力軸に連結され、結合状態にある変速要素を開放操作した後、別の変速要素を結合操作して変速する自動変速機の変速操作時に、該変速操作の終了時期にエンジン回転速度が変速後のエンジン目標回転速度に近づくようにエンジン出力を制御するエンジンの制御装置であって、
エンジン出力軸と自動変速機の入力軸とがロックアップ可能なトルクコンバータを介して連結され、
前記変速操作時に前記開放操作される変速要素の開放制御が開始されると同時に、エンジンの目標回転速度をトルクコンバータをロックアップしたときの変速前の自動変速機の入力回転速度としてエンジン出力の制御を開始する
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
エンジン出力軸に連結され、結合状態にある変速要素を開放操作した後、別の変速要素を結合操作して変速する自動変速機の変速操作時に、該変速操作の終了時期にエンジン回転速度が変速後のエンジン目標回転速度に近づくようにエンジン出力を制御するエンジンの制御装置であって、
前記変速操作時に前記開放操作される変速要素の開放制御が開始されると同時に、前記開放操作される変速要素の開放完了時にエンジンの回転速度が変速前の自動変速機の入力回転速度となるようにエンジン出力の制御を開始し、かつ継続する
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
前記エンジンの出力制御は、該制御の開始から所定時期までの第１制御期間と、前記所定時期以降変速終了までの第２制御期間とで、異なる制御量とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの制御装置。
前記第１制御期間は、前記開放操作される変速要素の開放が完了したと判断できるまでの期間とすることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
前記第１制御期間は、前記エンジン出力制御の開始から所定時間経過までとすることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
前記所定時間を、変速の種類および車速に応じて切り換えて設定することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
前記第１制御期間は、エンジンの目標回転速度を変速前の自動変速機への入力回転速度とし、前記第２制御期間は、エンジンの目標回転速度を変速後の自動変速機への入力回転速度とすることを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
前記エンジン制御を行う変速操作は、ダウンシフト操作であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
前記結合操作される変速要素は、エンジン側から自動変速機側への駆動力伝達のみを許容するワンウェイクラッチを含んで構成されていることを特徴とする請求項８に記載のエンジンの制御装置。