JPH092106A

JPH092106A - パワ−トレイン制御装置およびそのシステム

Info

Publication number: JPH092106A
Application number: JP7154790A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ibamoto; 正彦射場本; Hiroshi Kuroiwa; 弘黒岩
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】自動変速機のタービンセンサが故障した場合で
も、入力回転数を推定計算して制御を続けられる、高信
頼性変速制御装置を提供すること。【構成】通常時はタービンセンサを用いて高精度の変速
制御やライン圧制御を行い、タービンセンサの故障時に
はタービンセンサ以外の入力情報を用いてタービン回転
数を推定計算する。変速中でない場合には車速信号とギ
ア比から自動変速機の入力回転数を計算して求める。変
速中の場合にはエンジントルクマップ特性を利用して、
トルクコンバータの入力トルク（ポンプトルク）を求
め、さらに、自動変速機の入力トルク、自動変速機の入
力回転数を推定して求める。ここで変速開始時に補機ト
ルク値を学習して補機トルク分を修正するとともに、エ
ンジンの慣性モーメントによるトルクを補正して、自動
変速機の入力回転数、自動変速機の入力トルクの高精度
推定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの駆動力を自動
変速機で変速し車輪に伝達する動力伝達機構を備える自
動車のパワ−トレイン制御装置に係わり、特に自動変速
機、エンジンを制御するときにトルクセンサ、入力軸回
転数（タ−ビン）センサなしで、高精度に駆動力制御を
実現できる制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの駆動力を自動変速機で
変速し車輪に伝達する機構を備える自動車で、自動変速
機の入力回転数（以下タービン回転数と呼ぶ）を用いて
制御を行いたい場合は、「Ｈｏｌｄモード付き電子制御
自動変速機」（自動車技術，Vol42,No.8,1988,p1017）
の図のように外側に溝を彫った円盤（ロータ）を自動変
速機の入力軸に設置しその溝を電磁ピックアップ（以下
タービンセンサと呼ぶ）によって検出して入力回転数の
回転周期や回転周波数を計測していた。自動変速機の入
力回転数を用いてエンジン、自動変速機の制御を行うも
のとしては特願平4-63414号公報がある。

【０００３】上記従来技術ではタービン回転数の検出に
溝を彫った円盤とタービンセンサを必要としていたた
め、コストがかかり、重量が増加してしまうという第１
の欠点があった。

【０００４】またタービンセンサの断線やその入力回路
の故障が生じると、入力回転数を用いた制御が正常にで
きなくなり、変速ショックが生じたりロックアップクラ
ッチが焼損したりする第２の欠点があった。

【０００５】上記第１の欠点を解決するため、特願平５
−１３２４６号公報では、スロットル開度とエンジン吸
入空気量と燃料噴射量の少なくとも一つの情報とエンジ
ン回転数からマップを用いてエンジントルクを推定し、
さらに推定したエンジントルクをエンジン回転数の２乗
で除したものからマップを用いてエンジン回転数と自動
変速機の入力回転数の比である速度比を推定し、推定し
た速度比をエンジン回転数で除して自動変速機の入力回
転数を推定する、という方法を提案している。

【０００６】また、特願平５−６８８４６号公報には、
エンジン補機、例えばエアコンのコンプレッサ、オルタ
ネ−タ、パワ−ステアリング用油圧ポンプ等の負荷変化
に応じて、エンジン補機を駆動するに要するトルク、す
なわち、補機トルクが変化し、エンジントルクがトルク
コンバータの入力トルク（ポンプトルク）と等しくなら
ない点を改良したものが記載されている。

【０００７】さらに特願平６−１７２３１２号公報に
は、変速中のエンジン回転数の変化を考慮し、エンジン
およびトルクコンバータのポンプ側部分の有する慣性モ
ーメントによる過渡的トルク変化分を補正して、より正
確な計算を行う方式が記載せれている。

【０００８】しかしこれらの方法はあくまでタービン回
転数を推定するものであるので、多少の計算誤差や計算
遅れ時間を含んでおり、タービンセンサを用いるより制
御精度が劣るという第３の欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、上記第２，第３の欠点を解決することにある。
すなわち自動変速機にタービンセンサを設けて高精度の
変速制御を行うとともに、タービンセンサが使えないよ
うな故障が生じても、障害が発生しないような信頼性の
高い変速機制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、トルクコン
バータを備えた自動変速機を制御する制御装置と、前記
自動変速機の入力回転数を検出する入力回転数センサ
と、前記自動変速機の出力軸回転数と前記自動変速機の
ギア比の情報より、入力回転数を演算する演算手段と、
自動変速機につながれたエンジンのスロットル開度と前
記エンジンの回転数の情報より入力回転数を推定する推
定手段とを備えた自動車のパワートレイン制御装置にお
いて、前記入力回転数センサからの信号と前記演算手段
からの信号と前記推定手段からの信号とを切り替えて出
力する切り替え手段を備え、前記切り替え手段からの出
力信号を前記自動変速機及び前記エンジンの制御に利用
することによって達成される。

【００１１】

【作用】上記手段を備えることにより、通常はタービン
センサにより高精度にタービン回転数を検出して精密な
制御を行うとともに、タービンセンサまたはその入力回
路の故障時には、自動変速機が変速中か否か判別し、変
速中でない場合には変速機出力軸に設けた車速センサ出
力にギア比を掛けてタービン回転数を計算する。また、
変速中の場合にはエンジントルクマップ特性を利用し
て、トルクコンバータの入力トルク（ポンプトルク）を
求め、さらに、自動変速機の入力トルク、タービン回転
数を推定して求める。

【００１２】この時、補機トルク分の修正および慣性モ
ーメント分の修正を行うために、前記特願平５−６８８
４６および特願平６−１７２３１２の方法を適用する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明のシステム構成図である。１は
エンジン、２は自動変速機（以下ＡＴと略す）、３はプ
ロペラシャフト、４は終減速機を兼ねる差動装置、５は
駆動輪、６はＡＴの油圧回路、７はマイクロコンピュ−
タ内蔵のＡＴのコントロ−ルユニット（電子制御装
置）、ここではＡＴＣＵと称す。８はマイクロコンピュ
−タ内蔵のエンジンのコントロ−ルユニット（電子制御
装置）、ここではＥＣＵと称す。９はエア−クリ−ナ、
１０はエア−フロ−センサ、１１はスロットル制御器、
１２は吸入マニホ−ルド、１３は燃料を噴射するインジ
ェクタである。ＡＴの内部はさらにトルクコンバ−タ１
４とギアトレイン１５に分かれており、タービン回転数
を検出するタービンセンサ１６およびＡＴ出力軸回転数
を検出するＡＴ出力軸回転センサ１７が付設されてい
る。ＥＣＵ８にはクランク角センサ、エア−フロ−セン
サ１０、スロットルセンサ１８等の情報が入力され、エ
ンジン回転数信号他の諸演算を実行して、インジェクタ
１３に開弁駆動信号を出力し燃料量を制御、また、アイ
ドルスピ−ドコントロ−ルバルブＩＳＣ１９に開弁駆動
信号を出力し補正空気量を制御、また、図示していない
が、点火プラグに点火信号を出力し点火時期を制御等、
種々の制御を実行する。一方、ＡＴＣＵ７にはタービン
センサ１６、ＡＴ出力軸回転センサ１７、ＡＴ油温セン
サ等からの信号、および、ＥＣＵ８からのエンジン回転
数、スロットル開度信号等が入力され諸演算を実行し
て、油圧回路６に装着された油圧制御、切り換え電磁弁
２０開弁駆動信号、ＩＳＣ１９駆動信号、点火時期修正
信号等を出力するようになっている。

【００１４】上記したＡＴＣＵ，ＥＣＵのごとき制御装
置の構成例を図２に示す。制御装置は少なくともＣＰＵ
３３とＲＯＭ３５とＲＡＭ３６と入出力インタフェース
回路３８から成り、図１に示したようにＡＴＣＵ７とＥ
ＣＵ８をＬＡＮで結ぶ場合はＬＡＮ制御回路３７が必要
である。

【００１５】図３はタービンセンサを用いずに自動変速
機入力トルクＴｔ（以後、タ−ビントルクと称す）とタ
ービン回転数Ｎｔを推定するブロック図である。非変速
中には計算結果選択部５８は非変速側を選択している。
図では判り易くスイッチとして描いているが、実際はコ
ンピュータプログラムによる選択ロジックである。

【００１６】ギア位置信号ＧＰを入力してブロック４０
ではギア比ｒ(GP)を求める。一方、ＡＴ出力軸回転セン
サ１７からの自動変速機出力軸回転数ＶＳＰ（以後、車
速信号と称す）を入力する。非変速中の自動変速機は所
定のギアに完全に締結している。したがって、ブロック
４４において自動変速機出力軸回転数ＶＳＰにギア比ｒ
(GP)を掛けると、自動変速機入力回転数Ｎｔが正確に求
まる。

【００１７】ブロック４１でこのＮｔとエンジン回転数
Ｎｅの比をとり、トルクコンバ−タ１４のスリップ比ｅ
を求める。ブロック４２では、予め記憶しておいたトル
クコンバ−タ１４のポンプ容量係数特性（ｅ−Ｃｐ特
性）よりポンプ容量係数Ｃｐを求める。トルクコンバ−
タの入力トルク、すなわち、ポンプトルクＴｐは（１）
式で表せる。

【００１８】Ｔｐ＝Ｃｐ・Ｎｅ^2……………………………（１）ブロック４５でエンジン回転数の自乗Ｎｅ^2を求め、ブ
ロック４６で（１）式よりポンプトルクＴｐを求める。
ブロック４７では、予め記憶しておいたトルクコンバ−
タ１４のトルク比特性（ｅ−ｔ特性）よりトルク比ｔを
求め、、ブロック４８で（２）式によって自動変速機入
力トルク、すなわち、タ−ビントルクＴｔを求める。

【００１９】Ｔｔ＝ｔ・Ｔｐ…………………………………（２）以上により、非変速中の自動変速機内のタ−ビントルク
Ｔｔとタ−ビン回転数Ｎｔを高精度に算出することがで
きる。

【００２０】変速中は、いままで締結していたギアから
つぎのギアに締結を移行する過渡状態におけるタービン
トルクＴｔ１，タービン回転数Ｎｔ１を推定するため、
計算結果選択部５８は変速側を選択する。なお各変数に
は変速中の値であることを判り易くするために、添字１
を付けて区別して表示するが、これらの結果を利用する
ときは特に区別する必要は無い。

【００２１】ブロック５０は予め記憶しておいたエンジ
ントルク特性マップであり、これにエンジン回転Ｎｅと
スロットル開度ＴＶＯを与えてエンジントルクＴｅを検
索する。図３ではスロットル開度ＴＶＯとエンジン回転
数Ｎｅを入力情報とし、Ｔｅを求める例を示したが、こ
れに限定されることなく、エンジン吸入空気量Ｑａとエ
ンジン回転数Ｎｅを入力情報に、あるいは、インジェク
タパルス幅Ｔｉとエンジン回転数Ｎｅを入力情報にして
もほぼ同様にエンジントルクＴｅを求めることができる
が、ここでは省略する。

【００２２】このエンジントルクＴｅは燃焼によって発
生する源トルクであるので、実際は補機負荷や摩擦によ
る抵抗分と慣性モーメントによるイナーシャ分を除かな
ければならない。このうちイナーシャ分の補正計算を行
うのがブロック６０〜６３であり、結果をＴｅ１と表
す。ブロック５１は一時記憶装置であり、計算結果選
択部５８が切り替わるのに連動して記憶動作を行う。変
速直前の非変速中の最新のポンプトルクＴｐとブロック
６３で求めた変速開始直後のエンジントルクＴｅ１の差
分をブロック５２で計算し、（３）式のようにエンジン
の補機トルクＴaccとしてラッチする。

【００２３】Ｔacc＝Ｔｅ１−Ｔｐ………………………………（３）このＴacc値はつぎに変速開始指令がくるまで保持し、
変速中は以後の演算に利用する。ブロック５３ではブ
ロック６３で求めたＴｅ１と前記Ｔaccの差をとり、
（４）式により現在のポンプトルク値Ｔｐ１を計算す
る。

【００２４】Ｔｐ１＝Ｔｅ１−Ｔacc……………………………（４）つぎに、ブロック４５で計算したＮｅ^2と、ブロック５
３で求めたＴｐ１の比をブロック５４で計算し、トルク
コンバ−タのポンプ容量係数Ｃｐ１を求める。そしてブ
ロック５５において、予め記憶しておいた逆ポンプ容量
係数特性（ｅ−Ｃｐ特性）を用いてトルクコンバ−タの
スリップ比ｅ１を求める。ブロック５６では、このｅ１
とＮｅの積をとってタ−ビン回転数Ｎｔ１を求め、ブロ
ック５９でＮｔ／ＶＳＰの計算を行ってギア比ｒ１(GP)
を求める。一方、ブロック４７のトルク比特性（ｅ−ｔ
特性）より、トルクコンバ−タのトルク比ｔ１を求め、
ブロック５３で求めておいたＴｐ１との積をブロック５
７で求め，トルクコンバ−タのタ−ビントルクＴｔ１を
求める。

【００２５】以上のフロ−により、変速中のタ−ビン回
転数Ｎｔ１、タ−ビントルクＴｔ１、およびギア比ｒ１
(GP)を求めることができる。

【００２６】図４は変速過渡時におけるタイムチャ−ト
の一例であり、アップシフトの場合を示している。車速
ＶＳＰとスロットル開度ＴＶＯ、あるいは、車速ＶＳＰ
とエンジン回転数Ｎｅなどによって構成、記憶された変
速線図（シフトスケジュ−ル）上のいずれかの変速線を
実運転点が横切ると変速指令信号が出る（図４のａ
点）。ａ点以前は計算結果選択部５８が非変速側を選択
しており、前述のごとくしてギア比ｒ(GP)、スリップ比
ｅ、ポンプトルクＴｐ、タ−ビントルクＴｔ、タ−ビン
回転数Ｎｔを演算して求める。ａ点以降は計算結果選択
部５８が変速側を選択しており、ａ点で求めたＴｅと、
ａ点の直前に求めておいたＴｐより、（３）式により補
機トルクＴaccを求め、この値をａ−ｃ期間、すなわ
ち、変速中の期間保持する。このＴacc値を用いて
（４）式によりＴｐ１を所定の演算周期ごとに求める。
同様にしてギア比ｒ１(GP)、スリップ比ｅ１、ポンプト
ルクＴｐ１、タ−ビントルクＴｔ１、タ−ビン回転数Ｎ
ｔ１も求める。ｂ点に達すると、ギアの締結が開始さ
れ、エンジン回転数Ｎｅがそれまでの上昇特性から、下
降特性に転移する。このＮｅの変化により、ｒ１(GP)、
ｅ１、Ｔｐ１、Ｔｔ１、Ｎｔ１は図示のごとくｂ−ｃ間
で大きく変化する。ｃ点に達するとギアの締結が終了
し、エンジン回転数Ｎｅは再び上昇特性に転ずる。ｃ点
に達すると再び計算結果選択部５８が非変速側を選択
し，各々の制御パラメ−タギア比ｒ(GP)、スリップ比
ｅ、ポンプトルクＴｐ、タ−ビントルクＴｔ、タ−ビン
回転数Ｎｔを演算して求めることになる。

【００２７】図５は本発明の実施例の制御系を総合的に
示したブロック図である。ＡＴＣＵ７の入力信号処理部
６５はタ−ビンセンサ１６からのパルスをカウントして
デジタル変数Ｎｔを出力する。これは変速機の入力回転
を直接測定したものであるので精度が高く、通常はこれ
を用いて変速制御部６６における変速時のクラッチ結合
制御や、ロックアップ制御部６７におけるロックアップ
時のトルクコンバータ滑り率制御を行う。またこのＮｔ
と車速信号ＶＳＰからブロック６８においてギア比ｒ(G
P)を計算して制御に用いるとともに、ライン圧制御部６
９に送っている。

【００２８】ブロック７０は図３に前記したタービン回
転およびタービントルク算出のブロックである。前記し
たようにＶＳＰ，Ｎｅ，ＴＶＯ，Ｇｐ等の入力信号か
ら、タービン回転Ｎｔ，タービントルクＴｔ，ギア比ｒ
(GP)を計算して常時出力している。

【００２９】切り替え部７１はタービンセンサ信号の異
常時に制御信号経路を切り替えるもので、判り易くスイ
ッチとして描いているが、実際はコンピュータプログラ
ムによる選択ロジックである。通常は図の上側の『通常
時』側に接続されていてブロック６５およびブロック６
８から出されるＮｔおよびｒ(GP)を、各制御部に送って
いる。

【００３０】故障診断部７２がタービンセンサ，入力回
路および入力処理部の異常を検出したとき、例えば通常
の使用範囲を逸脱するような回転数を示すとか、トルク
コンバータの滑り率がスロットル開度ＴＶＯとエンジン
回転数からみて有り得ないような値になった場合には、
切り替え部７１を『故障時』側に切り替える。そうする
と図３，図４で説明したごとくタービンセンサを使わず
に算出したタービン回転Ｎｔおよびギア比ｒ(GP)が各制
御部に送られる。なお本実施例ではタービントルクＴｔ
は常時ブロック７０で計算するようになっているが、ブ
ロック６５で検出したタービン回転数Ｎｔを用いて、タ
ービントルクＴｔをより高精度に推定するブロックを別
に設けて通常使用し、タービンセンサ信号の異常時にの
みブロック７０で推定した値に切り替えるようにしても
よいことは言うまでもない。

【００３１】これらの信号は前記したようにタービンセ
ンサ１６で直接検出した値よりは精度が劣るものの、タ
ービン回転の変化傾向を十分表わしており、全く信号が
得られない場合よりはるかに通常制御に近い制御を続け
ることが出来る。特に変速制御部とライン圧制御部にお
いては変速中の制御にこれらの情報を使うので、タービ
ンセンサが使えないときは図３の方法で推定計算するし
か無く、図５の構成によるフェイルセーフ方式が有効で
ある。

【００３２】

【発明の効果】本発明の方式によればタービンセンサが
故障した場合でも、通常の制御に近い制御ができるの
で、不快な変速ショックの発生やロックアップクラッチ
の焼き付きを防止でき、安全に自動車の運転を続けるこ
とができる。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム構成図。

【図２】本発明の制御装置の構成例。

【図３】タービンセンサを用いずにタービントルクＴ
ｔ，タービン回転数Ｎｔを推定するブロック図。

【図４】図３の動作波形を説明する説明図。

【図５】本発明の制御システム構成図。

【符号の説明】

１…エンジン，２…自動変速機（ＡＴ），７…ＡＴ制御
装置，８…エンジン制御装置，１６…タービンセンサ，
１７…ＡＴ出力軸回転数センサ，Ｎｔ…入力回転数（タ
ービン回転数），ＴＶＯ…スロットル開度，Ｎｅ…エン
ジン回転数，Ｔｅ…エンジントルク，Ｔｐ…ポンプトル
ク，Ｃｐ…ポンプ容量係数，ｅ…トルクコンバータ滑り
率，ｔ…トルクコンバータトルク比，Ｔｔ…タービント
ルク

───────────────────────────────────────────────────── 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 59:24 59:40 59:42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トルクコンバータを備えた自動変速機を制
御する制御装置と、前記自動変速機の入力回転数を検出
する入力回転数センサと、前記自動変速機の出力軸回転
数と前記自動変速機のギア比の情報より、入力回転数を
演算する演算手段と、自動変速機につながれたエンジン
のスロットル開度と前記エンジンの回転数の情報より入
力回転数を推定する推定手段とを備えた自動車のパワー
トレイン制御装置において、前記入力回転数センサからの信号と前記演算手段からの
信号と前記推定手段からの信号とを切り替えて出力する
切り替え手段を備え、前記切り替え手段からの出力信号
を前記自動変速機及び前記エンジンの制御に利用するこ
とを特徴とする自動車のパワ−トレイン制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記入力回転数センサ
の異常を感知した場合には、前記切り替え手段は、前記
演算手段からの信号または前記推定手段からの信号を出
力することを特徴とする自動車のパワ−トレイン制御装
置。
【請求項３】請求項２において、前記自動変速機が任意
のギアに締結を完了している非変速中状態においては、
前記切り替え手段は、前記演算手段からの信号を出力す
ることを特徴とする自動車のパワ−トレイン制御装置。
【請求項４】請求項２において、前記自動変速機が任意
のギアに締結を完了していない変速中状態においては、
前記切り替え手段は、前記推定手段からの信号を出力す
ることを特徴とする自動車のパワ−トレイン制御装置。
【請求項５】請求項２において、前記自動変速機が任意
のギアに締結を完了している非変速中状態においては、
前記切り替え手段は、前記演算手段からの信号を出力す
るし、前記自動変速機が任意のギアに締結を完了してい
ない変速中状態においては、前記切り替え手段は、前記
推定手段からの信号を出力することを特徴とする自動車
のパワ−トレイン制御装置。
【請求項６】請求項２において、前記エンジンが発する
エンジントルクを演算するエンジントルク演算手段と、
前記自動変速機に入力される入力トルクを演算する入力
トルク演算手段とを備え、前記自動変速機が任意のギアに締結を完了している非変
速中状態においては、前記切り替え手段は、前記演算手
段からの信号を出力するし、前記入力トルク演算手段は
前記演算手段のからの入力回転数とエンジン回転数とに
基づいて入力トルクを演算し、これを前記自動変速機及
び前記エンジンの制御に利用し、前記自動変速機が任意のギアに締結を完了していない変
速中状態においては、前記切り替え手段は、前記推定手
段からの信号を出力し、前記入力トルク演算手段は前記
推定手段のからの入力回転数とエンジン回転数と前記エ
ンジントルク演算手段からのエンジントルクとに基づい
て入力トルクを演算し、これを前記自動変速機及び前記
エンジンの制御に利用することを特徴とする自動車のパ
ワ−トレイン制御装置。
【請求項７】請求項６において、前記エンジントルク演
算手段は前記エンジンのエンジン回転数とスロットル開
度とに基づいて、エンジントルクを求めることを特徴と
する自動車のパワ−トレイン制御装置。
【請求項８】エンジンと、前記エンジンに燃料を供給す
る燃料噴射弁と、前記エンジンに吸入される空気量を制
御するスロットル弁と、請求項１から７記載のいずれか
のパワートレイン制御装置とを備えたパワートレイン制
御装置システム。