JP5566150B2 - 無段変速機のロックアップ解除制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載される無段変速機のロックアップ解除制御方法に関するものである。

従来、燃費を向上させるために、トルクコンバータを備えた無段変速機では、エンジンのクランク軸に接続されるトルクコンバータの入力側と無段変速機構に接続される出力側とを直結するためのロックアップ機構を備えるものが知られている。このようなロックアップ機構は、車速が所定車速より高くなった場合に作動させる、つまりロックアップを実施することが一般的である。また、減速時にあっては、車速が所定の車速より低くなった時点で、それまで実施していたロックアップを解除して、エンジンが停止することを防いでいる。

例えば、特許文献１に記載のものでは、減速時の燃料カットを実施する運転領域を拡大するために、補機の負荷を算出し、算出した補機の負荷に応じてロックアップを解除するロックアップ解除車速を算出し、算出したロックアップ解除車速に基づいてロックアップを解除する制御装置を示している。

しかしながら、減速時の車速は、必ずしも補機の負荷のみに影響されて変化するものではない。この特許文献１のものでは、補機の負荷を考慮してロックアップ解除車速を算出するものの、それ以外の減速時の車速を変化させる因子を考慮していないために、速やかに適正な制御を実施することは困難である。

特開２００４‐２２５８７９号公報

本発明は以上の点に着目し、ロックアップ解除を判定するための減速度をより正確に推定でき、減速走行時で車両の運転者の操作の影響を排除して、ロックアップ解除により生じるショックや、運転状態により異なるそのばらつきを低減することを目的とする。

すなわち、本発明の無段変速機のロックアップ解除制御方法は、内燃機関と、トルクコンバータ及びロックアップ装置を備えて内燃機関の駆動力が入力される無段変速機とを備えてなる車両において、燃料カットを実行している低速での減速走行時における無段変速機のロックアップ解除制御方法であって、少なくとも所定車速以下で非制動状態での減速走行時における内燃機関のメカニカルロスを含む車両における走行に対する損失分を求め、基本車重と車重補正値とに基づいて現状車重を算出し、得られた損失分と算出した現状車重とに基づいて車両の非制動状態での推定減速度を算出し、推定減速度が基準減速度を超えた場合にロックアップ装置におけるロックアップを解除するものからなり、重量補正値を、実減速度と推定減速度とに基づいて算出して所定の頻度で更新することを特徴とする。

このような構成によれば、損失分と現状車重とに基づいて非制動状態での推定減速度を算出することで、低車速で減速走行している際に、ロックアップ状態をロックアップ解除の際に生じるショックの許容できる限界の車速まで継続することができ、燃費の改善を維持しつつロックアップ解除におけるショック及びショックのばらつきを抑制することが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、損失分と現状車重とに基づいて非制動状態での推定減速度を算出することで、低車速で減速走行している際に、ロックアップ状態をロックアップ解除の際に生じるショックの許容できる限界の車速まで継続することができ、燃費の改善を維持しつつロックアップ解除におけるショック及びショックのばらつきを抑制することができる。

本発明の実施形態を実施する制御システムの構成を示すブロック図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態の車両すなわち自動車は、図１に示すように、例えば火花点火式の多気筒の内燃機関（以下、エンジンと称する）１と、エンジン１に接続される無段変速機（以下、ＣＶＴと称する）２と、エンジン１の運転を制御する電子制御装置３とを搭載している。このような自動車自体の構成は、この分野でよく知られているものを適用するものであってよい。

エンジン１には、その運転状態を検出するために、各種のセンサが取り付けてある。具体的には、図示しないアイドルスイッチ、水温センサ、Ｏ₂センサ、クランク角センサなどを備えるとともに、エンジン回転数を検出する回転数センサ５、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ６を備える。又、車体には、車速を検出するための車速センサ７が、例えばプロペラシャフトの基端側に取り付けてあり、アクセルペダルにはその操作量を検出するアクセルセンサ８、ブレーキペダルにはその操作量を検出するブレーキセンサ９がそれぞれ取り付けてある。このようなエンジン１及び車体におけるそれぞれのセンサ自体の構成は、この分野でよく知られているものを適用するものであってよい。

ＣＶＴ２は、ロックアップ装置１０を備えるトルクコンバータ１１と、ベルト、チェーンあるいはローラを使用した連続可変変速機構１２をトルクコンバータ１１の出力側に備える。ロックアップ装置１０自体は、この分野で公知のものであってよく、トルクコンバータ１１の入力側と出力側とをロックアップするロックアップクラッチと、そのロックアップクラッチを駆動するための油圧を制御するロックアップソレノイド弁１３とを備えている。ロックアップ装置１０は、例えば低速走行時や所定速度以上の走行時など、車速が設定された車速域となった際に、ロックアップソレノイド弁１３を作動させて、作動油の油圧によりロックアップクラッチを接続することで作動して、ロックアップを実施する。

電子制御装置３は、マイクロコンピュータ３ａを中心として構成してあり、入力インターフェース３ｂとメモリ３ｃと出力インターフェース３ｄとを備えている。入力インターフェース３ｂには、上述した回転数センサ５、吸気圧センサ６、車速センサ７、アクセルセンサ８、ブレーキセンサ９から出力される信号が入力され、エンジン１の運転に必要な情報が入力される。又、出力インターフェース３ｄからは、燃料噴射弁を制御する噴射信号、点火プラグに対する点火信号、ロックアップ装置１０のロックアップソレノイド弁１３の作動を制御するためのロックアップ信号などが出力される。なお図示しないが、ＣＶＴ２を制御するために、ＣＶＴ２の変速比等を検出するためのセンサから、電子制御装置３に対して信号が出力される構成である。このようなＣＶＴ２を制御するための構成は、この分野で広く知られているものを適用することができる。

電子制御装置３のメモリ３ｃには、エンジン１の運転を制御するためのプログラム、自動変速機２の制御プログラム及びそれらのための各種データが格納してある。この実施形態のロックアップ解除制御プログラムは、少なくとも所定車速以下での減速走行時における内燃機関のメカニカルロスを含む車両における走行に対する損失分を求め、基本車重と車重補正値とに基づいて現状車重を算出し、得られた損失分と算出した現状車重とに基づいて車両の非制動状態での推定減速度を算出し、推定減速度が基準減速度を超えた場合にロックアップ装置１０におけるロックアップを解除するものからなり、重量補正値を、実減速度と推定減速度とに基づいて算出して所定の頻度で更新するようにプログラムされている。以下に、図２、３及び４により、この実施形態の制御手順を説明する。なお、この自動変速機制御プログラムは、ロックアップ装置１０が作動中つまりロックアップ中で、ブレーキペダルが操作されずに車両が減速状態にあり、燃料カットを実行している走行状態において、所定周期で繰り返し実行されるものである。

まず、ステップＳ１において、車速センサ７が出力する信号に基づいて検出した実際の車速（実車速）が、ロックアップ解除車速（ＬＵオフ車速）未満か否かを判定する。ロックアップ解除車速は、この分野で広く用いられている値に設定するものであってよい。検出した実車速が、ロックアップ解除車速を下回っていると判定した場合は、ステップＳ２において、ロックアップ解除制御（ＬＵオフ制御）を実行する。すなわち、ロックアップソレノイド弁１３への通電を停止して、ロックアップ装置１０のロックアップクラッチの係合を解除する。

これに対して、検出した実車速が、ロックアップ解除車速以上であると判定した場合は、ステップＳ３において、回転数センサ５から出力される信号に基づいて検出した実際のエンジン回転数（実エンジン回転数）がロックアップ解除回転数（ＬＵオフ回転数）未満か否かを判定する。ロックアップ解除車速と同様、ロックアップ解除回転数についてもこの分野で広く用いられている値に設定するものであってよい。検出した実エンジン回転数が、ロックアップ解除回転数を下回っていると判定した場合は、ステップＳ２において、ロックアップ解除制御（ＬＵオフ制御）を実行する。

一方、検出した実車速が、ロックアップ解除回転数以上であると判定した場合は、ステップＳ４において、車速及びエンジン回転数以外のその他ロックアップ解除条件（その他ＬＵオフ条件）を満たす運転状態か否かを判定する。その他ロックアップ解除条件は、この分野で広く用いられている条件に設定するものであってよい。その他ロックアップ解除条件を満たす運転状態であると判定した場合は、ステップＳ２にてロックアップ解除を実行する。これに対して、実際の運転状態がその他ロックアップ解除条件を満たさないことを判定した場合は、ステップＳ５にて、後述する推定減速度αの絶対値が、ロックアップ解除基準減速度（ＬＵオフ基準減速度）の絶対値を上回るか否かを判定する。

ステップＳ５において、推定減速度αの絶対値が、ロックアップ解除基準減速度（ＬＵオフ基準減速度）の絶対値を上回ると判定した場合は、ステップＳ２においてロックアップ解除を実行し、推定減速度αの絶対値が、ロックアップ解除基準減速度の絶対値以下であると判定した場合は、ステップＳ６においてロックアップソレノイド弁１３への通電を継続してロックアップ（ＬＵ）状態を継続する。ロックアップ解除基準減速度は、ブレーキペダルが操作されていない非制動状態で車両が走行している際に、ロックアップ解除を実施することにより、ロックアップ解除の前後のエンジン１の負荷に差があることに起因して生じるショックが、許容し得る最大のものである時の減速度に基づいて設定する。

推定減速度αの演算は、エンジン１及び自動変速機２のメカニカルロスと、空気抵抗と、転がり抵抗と、現状車重とに基づいて演算することにより実行される。推定減速度α演算のサブルーチンを図３に示して説明する。

まず、ステップＳ１１では、走行に対する車両における損失分を構成するエンジン１のメカニカルロスＴｅを算出する。このエンジン１のメカニカルロスＴｅは、適合により得られた値に基づいて、例えばエンジン回転数により作成したマップにより算出するもので、マップに設定されていないものについては、補間計算により算出する。ステップＳ１２では、オルタネータやヘッドライトなどの補機負荷Ｔｈを算出する。ステップＳ１３では、エアコンディショナのエアコン負荷Ｔａを算出する。さらに、ステップＳ１４では、ＣＶＴ１２におけるＣＶＴメカニカルロスＴｃを算出する。これらのものも、エンジン１のメカニカルロスＴｅと同じく、損失分を構成する。これの算出には、エンジン１のメカニカルロスＴｅと同様に、マップにより実行するものである。

さらに、得られた各メカニカルロスＴｅ、Ｔｃ及び各負荷Ｔｈ、Ｔａに基づいて、ステップＳ１５では、トータルメカニカルロスＴｔｍを、次式により算出する。
Ｔｔｍ＝（Ｔｅ＋Ｔｈ＋Ｔａ）×ＣＶＴトータルレシオ （１）
なお、ＣＶＴトータルレシオは、実際のＣＶＴ２の変速比に基づいて算出するものである。

次に、ステップＳ１６では、空気抵抗Ｌａを算出する。ステップＳ１７では、図４に示す更新ルーチンから得られる重量補正値Ｗｈを利用して現状の車両重量である現状車重Ｗｎを求める。現状車重Ｗｎは、このロックアップ解除制御プログラムを実行する毎に基本車重を重量補正値Ｗｈにより補正して決定するもので、基本車重は例えば、利用者が乗車していない状態での車重により設定するものであってよい。

そしてステップＳ１８では、得られた現状車重Ｗｎを用いて転がり抵抗Ｌｋを算出する。これら空気抵抗Ｌａ及び転がり抵抗Ｌｋについては、適合により得られた値に基づいて作成したマップにより算出することができる。

そして、ステップＳ１９では、トータルメカニカルロスＴｔｍに空気抵抗Ｌａ及び転がり抵抗Ｌｋを考慮した損失分であるトータルロスＴｔｌを、これら三要素を加算することによって算出する。

ステップＳ２０では、推定減速度αを、トータルロスＴｔｌを算出した現状車重Ｗｎで除して算出する。具体的には、以下の通りである。

Ｔｏ−Ｔｔｍ＝Ｌａ＋Ｌｋ−Ｗｎ・α （２）
ただし、Ｔｏはエンジン出力である。

ここで、燃料カット中である場合は、Ｔｏ＝０であるので、式（２）は、
Ｗｎ・α＝Ｔｔｍ＋Ｌａ＋Ｌｋ （３）
となる。

そして、Ｔｔｌ＝Ｔｔｍ＋Ｌａ＋Ｌｋであるので、式（３）は、
Ｗｎ・α＝Ｔｔｌ （４）
となり、次式により、推定減速度αが算出される。
α＝Ｔｔｌ／Ｗｎ （５）

ステップＳ２１では、重量補正値Ｗｈを更新する。ステップＳ２１における重量補正値Ｗｈの更新は、図４に示す更新ルーチンにより実行する。

まず、ステップＳ３１では、アクセルセンサ８から出力される信号に基づいてアクセルペダルが操作されていない（アクセルオフ）か否かを判定する。ステップＳ３１において、アクセルペダルが操作されていると判定した場合は、このルーチンの実行を終了する。

逆に、アクセルペダルが操作されていないと判定した場合は、ステップＳ３２において、ブレーキセンサ９から出力される信号に基づいてブレーキペダルが操作されていない（ブレーキオフ）か否かを判定する。ステップＳ３２において、ブレーキペダルが操作されていると判定した場合は、このルーチンの実行を終了する。

一方、ブレーキペダルが操作されていないと判定した場合は、ステップＳ３３において、実車速が学習車速を下回っているか否か、つまり所定車速以下での減速走行であるか否かを判定する。ステップＳ３３において、実車速が学習車速以上であると判定した場合は、このルーチンの実行を終了し、実車速が学習車速未満であると判定した場合は、ステップＳ３４を実行する。学習車速の更新は例えば、実車速が設定された車速以下となる条件が成立した際に、実行する。

ステップＳ３４では、勾配の絶対値が、学習勾配未満であるか否かを判定する。勾配は例えば、エンジン１の発生するトルク、メカニカルロス及び車重に基づいて加速度を推定し、推定した加速度と実加速度（実減速度）との比較により推定するものである。その結果、勾配の絶対値が、学習勾配以上であると判定した場合は、このルーチンの実行を終了する。学習勾配の更新は例えば、勾配が設定された勾配以下となる条件が成立した際に、実行する。なお、勾配は、加速度センサ（Ｇセンサ）により加速度を実測して求めるものであってもよい。

一方、勾配の絶対値が、学習勾配未満であると判定した場合は、ステップＳ３５にて、実車速を微分して求める実減速度が、学習減速度＃１を上回り、かつ学習減速度＃２を下回るか否かを判定する。このステップＳ３５及びステップＳ３３とステップＳ３４とにより、車両がほぼ平坦な場所を安定して走行しているかどうかを判定するものである。学習減速度＃１及び学習減速度＃２についても、それぞれの学習条件が成立した時点で学習を実行する。

ステップＳ３５において、減速度が、学習減速度＃１を上回り、かつ学習減速度＃２を下回るか否かを判定する。実減速度が学習減速度＃１以下であるか、学習減速度＃２以上であると判定した場合は、このルーチンの実行を終了する。これに対して、実減速度が学習減速度＃１を上回り、かつ学習減速度＃２を下回ると判定した場合は、ステップＳ３６において、実減速度から推定減速度αを減算して差分を算出し、算出した差分に基づいて車重補正値Ｗｈを演算して更新を実行する。このステップＳ３６において更新した車重補正値Ｗｈは、ステップＳ１８及びステップＳ２０における現状車重Ｗｎの演算に使用するものである。この車重補正値Ｗｈは、車両に乗る利用者、荷物、燃料等の変動する重量を加味するものである。

したがって、低速での減速走行時に燃料カットを実行しており、かつロックアップ装置１０によりロックアップを実施しており、上述したステップＳ５における条件が成立した場合に、実車速がロックアップ解除車速を下回らない走行状態であっても、ロックアップ解除を実行することにより、ロックアップを解除した際の負荷の変動により生じるショックを、可能な限り抑制することができる。しかも、ロックアップ解除基準減速度を上述したように設定しておくことにより、ロックアップの解除を許容し得るショックの限界となる実車速まで継続することができる。これにより、燃料カットを継続する期間が長くなり、燃費を向上させることができる。

また、このような低速での減速走行時には、一般的に、ＣＶＴ２は変速比が高い側に変速されるいわゆる戻り制御が実施されるため、ロックアップ解除をこのような戻り制御中に実施すると、低車速になる程ロックアップを解除した際の上述のショックが大きくなるものであるが、低速での減速走行時において車両の運転者の操作例えばブレーキ操作の影響を排除してロックアップ解除の際のショックやショックのばらつきを低減することができる。

加えて、車重補正値をロックアップ及び燃料カット実行中の減速走行中に高い頻度で更新することにより、その精度を向上させることができ、上述のショックや走行条件の相違によるショックのばらつきをも大幅に改善することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…エンジン
２…無段変速機
３…電子制御装置
１０…ロックアップ装置
１１…トルクコンバータ

Claims (1)

1. 内燃機関と、トルクコンバータ及びロックアップ装置を備えて内燃機関の駆動力が入力される無段変速機とを備えてなる車両において、燃料カットを実行している低速での減速走行時における無段変速機のロックアップ解除制御方法であって、
   少なくとも所定車速以下で非制動状態での減速走行時における内燃機関のメカニカルロスを含む車両における走行に対する損失分を求め、
   基本車重と車重補正値とに基づいて現状車重を算出し、
   得られた損失分と算出した現状車重とに基づいて車両の非制動状態での推定減速度を算出し、
   推定減速度が基準減速度を超えた場合にロックアップ装置におけるロックアップを解除するものからなり、
   重量補正値を、実減速度と推定減速度とに基づいて算出して所定の頻度で更新する無段変速機のロックアップ解除制御方法。

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