JPH0826002A

JPH0826002A - 変速過渡時制御方式

Info

Publication number: JPH0826002A
Application number: JP6167703A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ibamoto; 正彦射場本; Hiroshi Kuroiwa; 弘黒岩; Kazuhiko Sato; 一彦佐藤; Toshimichi Minowa; 利通箕輪
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】変速中の出力トルクを理想的な波形になるよう
制御して、変速ショックを低減し変速フィーリングを向
上させる。【構成】変速中のトルク目標パターンを発生し、駆動軸
トルクが追従するようクラッチの油圧を制御する。駆動
軸トルクはエンジン及びトルクコンバータの特性から推
定する。また同時に変速時間を短縮するためにエンジン
の点火時期リタードを行う。【効果】車種ごと，変速段ごとのチューニングによるエ
ンジントルク制御量をマップ化する必要が無く、開発の
手間が大幅に削減されるという効果がある。また、乗車
人員の変化や坂道等の負荷変動に対しても、さらにトル
クコンバータ特性の温度変化や経年変化に対しても常に
目標トルク追従制御が働くので安定した変速特性が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機付き車両の
制御方法に係り、特に、変速時に生じるトルク変動（変
速ショック）を低減する制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の制御方法は、例えば、特
開昭63−254256号公報に記載のように、変速ショック低
減のためのエンジン出力低下制御を、自動変速機入力回
転数（トルクコンバータ出力軸回転数）が変速開始判断
用入力回転数になった時、開始するようにしていた。ま
た、特開昭64−4544号公報に記載のように、変速ショッ
ク低減のため、変速指令があるか否かを判断し、変速指
令がある時は、変速機の入出力回転数からギア比を演算
し、このギア比に基づいて変速開始判断を行うなどの方
法があった。いずれにしても変速時に変速ショックが小
さくなるようなエンジントルクを制御するが、制御量や
タイミングを変速段ごとに予め決めておいたマップに従
って制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のように
変速機の動作状態ごとに予め決めた値にエンジン出力や
ライン圧などを制御する方法は、いろんな状態を想定し
て制御量を定めておく必要があり、実験的にチューニン
グするなど非常に手間のかかる方法であった。また最適
の値に設定したとしても環境の変化や経年変化により設
定値が合わなくなる恐れがあり、完全には変速ショック
の低減は困難となっていた。

【０００４】本発明の目的は、チューニングする部分を
極力無くして開発工数を低減し、かつ状況が変化しても
変速ショックが低減できる変速過渡時制御方式を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、変速時の駆動軸トルクがあるべき理想的な
波形を示す目標トルクパターン発生手段，実際のトルク
を検出あるいは推定する手段，エンジントルク制御手
段，変速機のライン圧制御手段より成る。

【０００６】

【作用】このように構成された本発明によれば、実際の
駆動軸トルクが目標トルクに等しくなるようにエンジン
トルクおよびライン圧をフィードバック制御するので、
あらゆる場合を想定してチューニングしなくても理想的
な変速時のトルク制御が可能となり、開発工数をかけな
くても、また状況の変化があった場合でも変速ショック
の低減が図れる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の実施例を示す制御ブロック図
で、エンジン１の出力はトルクコンバータ２によりトル
ク増幅されて変速機３に与えられる。ここで回転数が変
換され、ドライブシャフト４，ファイナルギヤ５を経て
タイヤ６を駆動する。エンジン１および変速機３はそれ
ぞれエンジン制御装置７および変速機制御装置８により
従来より行われているような制御が行われる。

【０００８】本実施例においては、変速期間中の駆動ト
ルク目標値を発生する目標トルク発生部９を設け、また
駆動トルクを算出する駆動トルク演算部１０を設け、両
者の出力を比較して得られた偏差をライン圧指令部１１
に与え、変速中の駆動トルクが目標トルクに追従する
様、ライン圧制御部１２を介して変速機のクラッチ圧を
制御しクラッチ伝達トルクを調整する。変速制御部１３
は従来同様変速マップに従ってギヤ切り替えを行う。こ
れらの制御ロジックは実際はマイクロコンピュータのソ
フトウェアとして構成され、前記変速機制御装置８に組
み込まれる。制御に必要な入力信号として、スロットル
センサ１４から得られるスロットル開度，クランク角セ
ンサ１５から得られるエンジン回転数，車速センサ１６
から得られる車速信号があり、より高精度な制御にはさ
らにタービンセンサ１７から得られるタービン回転数も
用いられる。

【０００９】変速機の制御にはライン圧制御が極めて重
要である。ライン圧制御の概念を図２を用いて説明す
る。自動変速機は原理的にはそれぞれに設定されたギヤ
比のギヤ段が必要組数だけ用意されていて、各ギヤ段ご
とにクラッチが設けられこのクラッチを繋ぎ替えること
により変速を行うものである。図２は最も簡単な２速の
場合を例に示している。これらのクラッチは油圧により
締結されるが、望みのクラッチに油圧を印加するために
変速機制御装置８の変速制御部１３から変速信号を出し
て変速バルブ１８を切り替える。変速バルブ１８は油圧
回路を切り替えるだけであるので、クラッチに印加され
る油圧を加減してトルクに見合った締結圧が得られるよ
うにするのがライン圧制御である。このためオイルポン
プ１９で作られた油圧をライン圧バルブ２０で連続的な
油圧制御を行っている。この機能を利用して変速時に変
速ショックを吸収するように油圧制御するのが今回の目
的である。すなわちライン圧を変えずに変速バルブを一
気に切り替えた場合変速ショックが大きいが、変速バル
ブを切り替える時に同時にライン圧を調整すると、いわ
ゆる半クラッチ状態で切り替えられるので、ピークトル
クに対しては滑りが生じて出力軸にはトルク変動が伝わ
らなくなり変速ショックが低減される。

【００１０】ここで変速ショックの性質について説明す
る。図３はアップシフト時の駆動トルク波形とエンジン
回転数，トルクコンバータのタービン回転数を示したも
のである。変速前の状態からトルク伝達が両方のクラ
ッチで行われる『トルクフェーズ』と呼ばれる状態，
前段クラッチが離れてトルク伝達が次段クラッチに移る
『イナーシャフェーズ』と呼ばれる状態，変速後の状
態に分けられる。このうちイナーシャフェーズにおい
ては、エンジン回転が急激に落ちるために慣性エネルギ
ーが放出されてトルクの突出が生じる。この時のトルク
の高さはクラッチの締結力で決まるので半クラッチ状態
にすると突出トルクを押さえることが出来るが、慣性エ
ネルギーを放出するのに時間が掛かり、変速時間が延び
て変速フィーリングが悪化する。このためエネルギー放
出に合わせてエンジン発生トルクを低減する方法が実用
化されており、これを用いると見かけ上、放出エネルギ
ーが小さくなってイナーシャフェーズの時間が短縮さ
れ、変速フィーリングが改善される。すなわちクラッチ
油圧でクラッチ締結力を加減して突出トルクの高さを、
またエンジントルクを低減して変速時間を制御すること
が出来る。

【００１１】エンジントルクを低減する方法としては、
必要なときにエンジン制御装置７にトルク低減信号を送
り、エンジンの空気，燃料，点火系を制御してエンジン
トルクを変化させる。一般的なエンジンでは最近はイン
ジェクタによる燃料噴射を行っているので、このインジ
ェクタの噴射量および噴射タイミングを加減することで
エンジントルクを制御する方法があり、排気ガスの増大
に注意する必要があるものの応答は速く燃費向上の可能
性もある。点火系の制御としては点火時期を変える方法
があり、排気ガスとノッキングに注意する必要があるも
のの応答が速くて制御幅が大きく、特にトルクを低減す
るには有効である。本発明の実現にはいずれの方法を用
いてもよく、状況により組み合わせて制御するのが現実
的である。図１の例では目標トルクと駆動トルクの偏差
をトルク低減指令部２１に与え、偏差が所定の値以上、
負になるときトルク低減信号を発してエンジン制御装置
７に要求する様にした。

【００１２】次に駆動トルクを推定する方法について説
明する。図４は駆動トルク演算部１０の動作原理を示す
ブロック図である。駆動トルクはエンジン回転数，スロ
ットル開度，車速が検出できれば計算で求めることが出
来る。このためクランク角センサ１５，スロットルセン
サ１４，車速センサ１６，タービンセンサ１７の出力を
駆動トルク演算部１０に与えるようにした。図４（ａ）
はエンジン特性を用いる方法で、スロットル開度とエン
ジン回転数が与えられると、記憶しておいた『エンジン
トルク特性』２２に照らし合わせてエンジントルクが求
まる。一方エンジン回転数とタービン回転数から速度比
ｅを算出し『速度比対トルク比特性』２３に照らし合わ
せるとトルク比が求まるので、これに先に得られたエン
ジントルクを掛ければタービントルクが得られる。さら
にタービントルクにギヤ比を掛けることにより駆動トル
クが演算できる。図４（ｂ）はエンジン特性を使わない
方法であり、エンジン回転とタービン回転から求めた速
度比ｅを、トルクコンバータの『速度比対入力容量係数
特性』２４に照らし合わせて入力容量係数Ｃｐを求め、
これにエンジン回転の二乗を掛けてポンプトルクＴｐ
（＝エンジントルクＴｅ）を求める。あとは図４（ａ）
と同様に『速度比対トルク比特性』２３からトルク比を
求めて掛けることによりタービントルクを、さらにギヤ
比を掛けて駆動トルクを求めることが出来る。いずれの
方法で求めても駆動トルクは計算できるが、運転状況に
応じて、例えばトルクコンバータがロックアップしてい
る時にはエンジン特性から求め、低温時あるいは高地走
行時にはエンジン特性がずれている可能性が有るので
（ｂ）の方法を用いるなど、最適の方法を組み合わせて
推定するのが現実的である。またエンジン特性，トルク
比特性，入力容量係数特性を用いるとタービン回転数を
入力しなくてもトルクを推定することが出来るが、ター
ビンセンサを付けられない変速機の場合などにこの方法
を用いればよいことは言うまでもない。

【００１３】このような技術を組み合わせて構築した本
実施例の動作を図５により説明する。図５は駆動トルク
を発生して加速中にアップシフトする場合のタイムチャ
ートを示す。アップシフトの場合、変速指令が出てから
数百ミリ秒の油圧系動作遅れ時間の後イナーシャフェー
ズが始まる。この間にアクセル操作があるとトルクが変
化するので、なるべくイナーシャフェーズ直前の値を用
いてトルクパターンを発生するのが望ましい。このため
本実施例においてはイナーシャフェーズ開始時から所定
の時間ｔ₀前のトルク値を用いることとした。従って目
標トルク発生部９には所定の時間ｔ₀前のトルク値を記
憶しておくレジスタが準備されている。イナーシャフェ
ーズの開始時点はトルク演算の中で得られるタービント
ルクの立ち上がりから知ることが出来る。すなわち変速
指令が出された後の適当な時間ｔ₁にタービントルクの
ホールド値Ｐ１を取り込んだとき、それよりわずかに大
きな値Ｐ２を設定しておき、タービントルクがＰ２を超
える時をイナーシャフェーズの開始点とする。この時点
から所定の時間前の出力トルクのサンプル値Ｒ１を起点
として所定の傾きで目標トルクパターンを発生する。こ
の目標パターンと実際の出力トルク算出値の差を偏差と
して出力トルクが目標トルクに一致するようにクラッチ
摩擦力を制御する。エンジン回転が急減速するときにト
ルク突出が生じ、トルクが目標パターンより大きくなっ
て偏差が負になると、ライン圧指令部１１は所定のゲイ
ンでライン圧制御部１２に信号を送りライン圧が調整さ
れる。この調整はライン圧制御部１２における元々の制
御値を低減する方向に変調するものであり、偏差が正に
なってもライン圧を高める方向には働かない。このライ
ン圧制御と同時に、偏差が所定の値以上負になるとトル
ク低減指令部２１はエンジン制御装置７に対してトルク
低減信号を送る。

【００１４】図６は図５の制御の流れを示すアップシフ
ト時のフローチャートで、ステップ１はタイマーで所定
時間ｔ₁待ち、ステップ２でタービントルクＰ１及び出
力トルクＲ１を取り込んで、スレッシュホールドレベル
Ｐ２及びＲ３を設定する。Ｐ２はイナーシャフェーズの
始点を検出するため、Ｒ３は制御の終了を検出するため
のものである。ステップ３は出力トルクを演算してはレ
ジスタに記憶することを繰り返しながら、タービントル
クがＰ２に達するのを待つ。タービントルクがＰ２に達
したらｔ₀時間前の出力トルク値を呼び出して起点Ｒ１
とする。ステップ４ではＲ１を起点に目標トルクパター
ンを所定の傾きで発生させ、これを指令値として現在の
駆動トルク値との偏差を求める。偏差が負になると、制
御補償伝達関数に基づくゲインと時定数で、ライン圧を
下げる方向にライン圧ソレノイドのデューティ制御を行
うと共に、偏差が所定の値以上、負になるとトルク低減
フラグを立ててエンジン制御装置７にトルク低減信号を
送出する。偏差が正になるとトルク低減信号はなくなり
ライン圧は独りでに当初の値に戻るが、ここでは制御の
終了をはっきりさせるために出力トルクがＲ３以下にな
ったことを検出してトルクフィードバック制御ルーチン
から抜けるようにした。

【００１５】ダウンシフトの時にも同様にして制御でき
る。但しダウンシフト時のイナーシャフェーズトルク
は、エンジンを加速させるように働くのでマイナス成分
として現われる。従って点火時期を遅らせてこれに対処
することは出来ず、ここではトルク低減要求信号を出さ
ないようにしなければならない。しかし本発明の方法を
用いれば、その前に生じるアクセル踏み込みによるトル
クの立上りがクラッチ締結力の加減で制御されるので、
トルク変動が抑制され変速ショックを低減することが出
来る。さらにダウンシフト終了時にトルク低減信号を発
生して、トルク段差におけるオーバーシュートトルクを
抑えることにより、滑らかなシフトダウンを達成出来
る。

【００１６】これらの制御は図７に示すように変速機制
御装置８とエンジン制御装置７のマイクロコンピュータ
２５および２６により行われ、入力回路２７から取り込
んだエンジン回転数等の入力信号を、ＲＯＭ２８に記憶
している前記エンジン特性２２，前記トルクコンバータ
特性２３，２４を参照しながらＲＡＭ２９を用いて演算
し、その結果出力回路３０を通してライン圧ソレノイド
２０が制御される。トルク低減信号は通信回路３１，３
２を介してエンジン制御装置７のマイクロコンピュータ
２５に伝送され処理される。

【００１７】以上の説明においてエンジン制御装置７お
よび変速機制御装置８は別個の制御装置として説明して
きたが、最近は制御装置の一体化が進んでおり両者の機
能を一つのマイクロコンピュータで実現する方式も実用
化されている。その場合トルク低減信号を送るのに両者
をシリアル伝送路あるいは直接電線で結ぶ方法の代り
に、制御ブロックをすべて融合したソフトウェアを搭載
することになる。本発明を実現するシステム構成がいず
れでも良いことは言うまでもない。

【００１８】本実施例の方法によれば変速中においても
目標トルクへの追従制御を行うので、従来のように各変
速段毎のエンジントルクの変動量をチューニングしてマ
ップ設定する必要が無く、新車種開発の手間が大幅に削
減されるという効果がある。さらに目標トルクへの追従
制御を行うにあたり、駆動トルクを演算して求めるため
高価なトルクセンサを必要とせず、従来の自動変速機搭
載車の制御装置を取り替えるだけで実現できるので、生
産性および経済的効果は大きい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、変速中にライン
圧を制御して駆動トルクを目標トルクに追従制御するの
で、車種ごと，変速段ごとにチューニングして変速時の
エンジントルク制御量をマップ化する必要が無く、開発
の手間が大幅に削減されるという効果がある。また、乗
車人員の変化や坂道等の負荷変動に対しても、さらにト
ルクコンバータ特性の温度変化や経年変化に対しても常
に目標トルク追従制御が働くので安定した変速特性が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図。

【図２】ライン圧制御の概念を説明するブロック図。

【図３】変速ショックの性質を説明するタイムチャー
ト。

【図４】トルク推定の方法を説明するブロック図。

【図５】アップシフト時の動作を説明するタイムチャー
ト。

【図６】アップシフト時の変速制御の手順を示すフロチ
ャート。

【図７】制御装置の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１…エンジン、２…トルクコンバータ、３…変速機、４
…ドライブシャフト、５…ファイナルギヤ、６…タイ
ヤ、７…エンジン制御装置、８…変速機制御装置、９…
目標トルク発生部、１０…駆動トルク演算部、１１…ラ
イン圧指令部、１２…ライン圧制御部、１３…変速制御
部、１４…スロットルセンサ、１５…クランク角セン
サ、１６…車速センサ、１７…タービンセンサ、１８…
変速ソレノイドバルブ、１９…オイルポンプ、２０…ラ
イン圧ソレノイドバルブ、２１…トルク低減指令部、２
２…エンジントルク特性、２３…速度比対入力容量係数
特性、２４…速度比対トルク比特性、２５，２６…マイ
クロコンピュータ、２７…入力回路、２８…ＲＯＭ、２
９…ＲＡＭ、３０…出力回路、３１，３２…通信回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｆ１６Ｈ 59:14 (72)発明者佐藤一彦茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地３日立オートモティブエンジニアリング株式会社内 (72)発明者箕輪利通茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン，該エンジンの燃料量および点火
時期を制御するエンジン制御手段，前記エンジンの出力
回転数を切り替える有段自動変速機，該有段自動変速機
のギヤの切り替え制御を行う自動変速機制御手段，前記
有段自動変速機のクラッチまたはブレーキバンドの締結
力を決めるライン圧を制御するライン圧制御手段、とを
備えた変速過渡時制御方式において、変速時の目標トル
ク信号を発生する目標トルク発生手段，前記有段変速機
の出力トルクを検出する駆動軸トルク検出手段を設け、
該駆動軸トルク検出値が前記目標トルク信号に追従する
よう前記ライン圧を制御すると共に、前記エンジン制御
部に信号を与えてエンジントルクを低減制御することを
特徴とする変速過渡時制御方式。
【請求項２】請求項１に記載のものに於いて、前期駆動
軸トルク検出手段出力を所定の時間分だけ記憶する手段
を設け、トルク追従制御開始時から所定の時間前の出力
トルクの値を起点とし、所定の傾きで目標トルクパター
ンを発生させることを特徴とする変速過渡時制御方式。
【請求項３】請求項１または２に記載のものに於いて、
前期駆動軸トルク検出手段は、各部回転数とスロットル
開度等の入力信号およびエンジン特性・トルクコンバー
タ特性を用いて駆動軸トルクを推定演算するものである
事を特徴とする変速過渡時制御方式。
【請求項４】請求項１に記載のものに於いて、前期エン
ジン制御部に与える信号は前記目標トルク信号と前期駆
動軸トルク検出値の差が負の期間に発生されることを特
徴とする変速過渡時制御方式。