KR100343512B1 - 무단변속기의 제어장치 - Google Patents

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타시마카즈치카
나카모리켄이치
아사야마히로키
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나까무라히로까즈
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Abstract

본 발명은, 응답성과 정상상태시의 과대한 힘의 발생을 양립시킨 제어를 행할 수 있는 무단변속기의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 그 해결수단은, 출력타이밍은 빠르나 정밀도나 나쁜토오크정보인 엔진회전속도와 액셀개방도로부터 엔진출력토오크를 표시하는 제 1파라미터치와, 반대로 정밀도는 좋으나 출력타이밍이 늦은 토오크정보인 연료분사량에 대응하는 파라미터치로부터 엔진출력토오크를 표시하는 제 2파라미터치를 사용하여, 양파라미터치의 한쪽에 의해 CVT를 제어함으로써, 벨트슬립방지와 연비향상을 양립시키는 것이 특징이다.

Description

무단변속기의 제어장치{control Apparatus of non-stage transmission}
본 발명은, 엔진출력토오크를 표시하는 파라미터에 의거하여 무단변속기를 제어하는 무단변속기의 제어장치에 관한 것이다.
자동차에 탑재되어 있는 무단변속기에는, 예를 들면 금속제의 벨트와 1쌍의 홈폭이 가변가능한 풀리(프라이머리/세컨드리)를 짜맞춘 무단변속기(이하, CVT라고칭한다)가 있다.
CVT는, 양 풀리사이에 감기는 벨트의 감김직경의 변화에 의해, 프라이머리풀리로부터 입력되는 엔진으로부터의 회전수를 변속해서, 세컨드리풀리로부터 디퍼렌셜, 주행륜에 전달시킨다. 그리고, 프라이머리풀리의 공급유량을 조정하는 것으로서 변속비를 제어하고 있다.
또 프라이머리풀리, 세컨드리풀리사이에서 전달할 수 있는 토오크는, 이들 풀리간의 벨트를 밀어붙이는 힘에 의해 결정된다. 그 때문에, CVT에서는, 예를 들면 유압을 사용해서, 세컨드리풀리에 의해 벨트를 미끄러지지않도록 밀어붙이는 라인압제어가 행해지고 있다. 이 벨트를 밀어붙이는 라인압은, 높을수록, 벨트를 밀어붙이는 힘이 높아지나, 필요이상으로 벨트에 강한 밀어붙임힘이 가해지면, 벨트의 원활한 이동이 손상된다. 그 때문에, 라인압제어는, CVT에 입력되는 입력토오크(엔진으로부터 출력되는 토오크)와 변속비에 의거해서 설정되는 목표라인압에 의해 행해지고 있다.
이러한 라인압제어는, 종래, 드라이버가 요구하는 엔진출력의 요구치, 예를 들면 액셀페달의 개방도와 엔진의 회수속도에 의거하여 산출되는 평균유효압력(토오크를 배기량으로 나눈값에 의해, 엔진출력토오크의 파라미터치로 되는 것)에 의해 추정되는 값을 엔진출력토오크로서 사용해서, 이 평균유효압력으로 표시되는 토오크정보에 의거해서 라인압제어를 하는 일이 행해지고 있다.
그런데, 액셀개방도에 의거하여 얻은 토오크정보는, 연료가 연소해서 엔진으로부터 나올때의 토오크정보가 아니고, 그 이전의 이제부터 출력을 낼려고 하는 토오크정보이므로, 출력타이밍은 빠르고, 급격히 토오크가 변화할때의 변속에는 뛰어난 응답성을 가져온다. 그러나, 동토오크정보는, 드라이버의 요구치로부터 추정하는 값이므로, 정밀도가 나쁘다.
이 때문에, 토오크의 변화가 적은 정상(定常)상태 등에서는, 토오크정보의 정밀도의 열악으로부터, 과대한 벨트의 밀어붙임힘이 발생하는 빈도가 높고, 자동차의 주행연비에 영향을 주고 있었다.
본 발명은 상기 사정에 착안해서 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 급격히 토오크가 변화할때의 변속시에 있어서의 무단변속기의 응답성에 의거한 벨트슬립방지와, 토오크의 변화가 적은 무단변속기의 정상상태시에 있어서의 과대한 벨트밀어붙임 힘의 발생을 억제한 제어와의 양립이 도모되는 무단변속기의 제어장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 무단변속기의 제어장치를 설명하기 위한 도면
도 2는 동제어장치에 있어서의 드라이버요구치로부터 추정되는 엔진출력토오크, 연료불사량으로부터 추정되는 엔진출력토오크에 의거하여, 무단변속기가 제어되는 것을 설명하기 위한 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 무단변속기 3, 4: 풀리
6: 벨트 14: CVT용ECU(선택수단, 제어수단)
α: 맵(제 1수단) β: 맵(제 2수단)
청구항 1기재의 무단변속기의 제어장치에서는, 엔진의 회전속도와 드라이버가 요구하는 엔진출력의 요구치로부터 엔진출력토오크를 표시하는 제 1파라미터치를 얻는 제 1요소와, 엔진에의 연료분사량에 대응하는 파라미터치로부터 엔진출력토오크를 표시하는 제 2파라미터치를 얻는 제 2요소와, 상기 제 1파라미터치 또는 제 2파라미터치의 한쪽을 선택하는 선택요소와, 선택된 파라미터치에 의거해서 무단변속기를 제어하는 제어요소를 구비한 것을 특징으로 한다.
또 청구항 2기재의 무단변속기의 제어장치에서는, 상기 선택요소는, 연료커트운전시에는, 상기 제 1파라미터치로부터, 엔진에 연결하는 보기(補機))의 부하를 가미한 값을 상기 제어요소에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3기재의 무단변속기의 제어장치에서는, 상기 선택요소는, 급격히 토오크가 증가할 때에는 상기 제 1파라미터와 상기 제 2파라미터중의 큰쪽을 선택하고, 급격히 토오크가 증가하지 않을때에는 상기 제 2파라미터치를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4기재의 무단변속기의 제어장치에서는, 무단변속기의 풀리밀어붙임힘이, 무단변속기에의 공급유체압에 의해 제어되는 동시에, 상기 무단변속기의 변속비를 검출하는 변속비검출요소를 구비하고, 상기 제어요소는, 선택된 파라미터치에 의거한 엔진출력토오크와 상기 변속비로부터 상기 무단변속기에 공급하기 위한 목표공급유체압을 연산하고, 실제의 공급유체압이 상기 목표가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5기재의 무단변속기의 제어장치에서는, 상기 제 1 및 제 2의 파라미터치는 엔진의 목표평균유효압력인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 도 1 및 도 2에 표시한 실시형태에 의거해서 설명한다.
도 1은, 자동차(차량)에 탑재되는 무단변속시스템의 제어장치의 개략을 표시하고 있고, 도면중(1)은 벨트식의 무단변속기(이하, CVT라고한다)이다.
CVT(1)는, 고정측풀리부(2)와 가동측풀리부(3)를 짜맞춘홈폭이 가변가능한 1쌍의 풀리(4),(5)(프라이머리/세컨드리)와, 이들 양풀리(4),(5)사이에 감기는 벨트부재, 예를 들면 금속제의 벨트(6)를 가지고 있다.
이들 중에서 프라이머리풀리(4)는, 예를 들면 전후진절환부(7)를 개재해서, 엔진, 예를 들면 인젝터(8a)를 가진 전자제어연료분사엔진(8)(이하, 단순히 엔진이라고 한다)의 크랭크축(출력부)에 접속되어, 엔진(8)으로부터의 출력이 입력되도록 되어있다. 또한, 엔진(8)에는, 엔진용 제어수단, 예를 들면 엔진용 ECU(9)가 접속되어 있고, 동 ECU(9)에 미리 설정되어 있는 각종 운전모드에 따라서 인젝터(8a)로부터 분사되는 연료의 분사량이 제어되도록 되어있다.
세컨드리풀리(5)는, 예를 들면 디퍼렌셜(10)을 개재해서, 자동차의 주행륜에 접속되어 있다.
또 풀리(4),(5)의 각 가동축풀리부(3)의 배면에는, 동풀리부(3)를 이동시키기 위한 유압실(11)이 형성되어 있다. 각 유압실(11)은, 어느것이나 유로(12)를 개재해서, 유압제어수단, 예를 들면 각종제어밸브를 짜맞추어서 구성되는 유압콘트롤밸브시스템(13)에 접속되어 있고, 동시스템(13)에 의해 양유압실(11)에 가해지는 유압을 가감할 수 있도록 하고 있다.
유압콘트롤밸브시스템(13)에는, CVT용 제어수단, 예를 들면 CVT용 ECU(14)(마이크로컴퓨터에 의해 구성되는 것)가 접속되어 있다. 이 CVT용 ECU(14)에는, 주지하는 바와 같이 미리 자동차의 운전상태에 따라서 정해지는 목표변속비가 설정되어 있고, 동 변속비에 의거한 유압콘트롤밸브시스템(13)의 제어에 의해, 프라이머리풀리(4)쪽의 유압실(11)에의 유량을 조정할 수 있도록 되어있다. 또 CVT용 ECU(14)예는, 예를 들면 엔진용 ECU(9)로부터의 통신에 의해 입력되는 CVT(1)의 입력토오크, 즉 엔진출력토오크와, 운전상태에 의해 정해지는 변속비에 의거하여 목표라인압을 설정하는 기능, 이 목표라인압이 되도록 세컨드리풀리(5)쪽의 유압실(11)의 유압을 제어하는 기능이 설정되어 있고, 이들 기능에 의해 행해지는 라인압제어에 의해, 벨트(6)를 미끄러지지 않도록 세컨드리풀리(5)에 의해 밀러붙이도록 하고 있다. 이러한 CVT용 ECU(14)에 의해 행해지는 변속비 및 라인압의 제어에 의해, 양 풀리(4),(5) 사이에 감기는 벨트(6)의 감김직경을 변화시켜서, 프라이머리풀리(4)로부터 입력되는 엔진회전수를 변속해서 세컨드리풀리(5)로부터 출력시키도록 되어 있다.
이 CVT(1)의 라인압제어에 본 발명이 적용되고 있다. 동 발명은, 도 2에 표시된 바와 같이 지금까지의 드라이버가 요구하는 엔진출력의 요구치, 예를 들면 액셀개방도의 정보와 엔진회전수의 정보로부터 엔진출력토오크를 표시하는 목표평균유효압력(토오크를 배기량으로 나눈값: 제 1의 파라미터치에 상당하며, 이하, 제 1목표 Pe라고 한다)을 엔진용 ECU(9)에 의해 구하여 CVT용 ECU(14)에 보내는 제 1계통 A에, 엔진(8)에의 연료분사량에 대응하는 파라미터치로부터 엔진출력토오크를 표시하는 파라미터치를 구해서 CVT용 ECU(14)에 보내는 제 2계통 B를 짜맞추어서, 출력타이밍은 빠르나 정밀도의 점에서 난점이 있는 지금까지의 제 1목표Pe(토오크정보)와 변속비에 의거하여 행히지는 라인압제어의 난점을 보충하는 것으로 한것이다.
구체적으로는, 엔진용 ECU(9)에는, 제 1계통A로서, 액셀개방도와 엔진회전수에 의거한 맵α, 동 맵α로부터 액셀개방도와 엔진회전수에 따른 제 1목표Pe를 판독하는 기능, 동 판독한 제 1목표Pe를 CVT용 ECU(14)에 보내는 기능이 설정되어 있다. 결국, 제 1계통A는, 드라이버의 요구에 따라서, 이제부터 출력할려고하는 토오크정보를 얻는 계통이 된다.
또 엔진용 ECU(9)에는, 제 2계통B로서, 다른 연료성상(性狀)마다의 연료분사노즐(8a)의 인젝터펄스폭과 엔진회전수에 의거한 평균유효압력Pe(이하, 제 2목표Pe라고 한다)의 각종맵β∼δ, 사용되는 연료의 맵β∼δ를 선택해서 동맵으로부터 인젝터펄스폭과 엔진회전수에 따른 제 2목표Pe를 판독하는 기능, 동판독한 제 2목표Pe를 CVT용 ECU(14)에 보내는 기능이 설정되어 있다. 결국, 제 2계통B는, 연료분사량에 따라서, 지금, 엔진(1)으로부터 토오크를 출력하고 있을때의 토오크정보를 얻는 계통으로 된다. 이 토오크정보는, 대기압이나 흡기온등을 고려해서 실제로 인젝터(8a)로부터 연료가분사되어 연소했을때 발생하는 토오크를 표시하므로, 제 1계통A에 의해 얻게되는 토오크정보와는 반대의 성질, 즉 출력타이밍은 늦으나 정밀도가 높은 성질을 가진 정보가 된다.
그리고, 보다 높은 정밀도를 얻기 위해서, 제 1게통A, 제 2계통B에 의해 얻게되는 제 1목표Pe, 제 2목표Pe는 보정되어 있다. 구체적으로는, 엔진용 ECU(9)에는, 맵α로부터 구한 제 1목표Pe를, 각각 연료성상으로 보정하기 위한 녹학습보정기능(16), 엔진(1)이 작동하는 환경조건에서 보정하기 위한 대기압보정기능(17) 및 흡기온보정기능(18)이 설정되어 있고, 제 1목표Pe의 정밀도를 높이고 있다. 또 엔진용 ECU(9)에는, 각 맵β∼δ로부터 구한 제 2목표 Pe로부터 엔진(1)에 의해 구동되는 보기(補機)구동의 부하분을 공제하는 보기부하보정기능(19)이 설정되어 있고, 실제로 CVT(1)에 입력될때의 동력전달과 동일한 관계가 되도록, 보기의 부하를 공제한 토오크정보가 CVT용 ECU(14)에 입력되도록 하고 있다. 이에 따라서, 동일조건하에서, 이제부터 출력할려고 하는 제 1목표Pe의 값과, 지금, 이 순간에 출력하는 제 2목표Pe의 값과의 쌍방을 얻을 수 있도록 되어 있다.
또 CVT용 ECU(14)에는, 도 2에 표시된 바와 같이 제 1게통A로부터 출력되는 제 1목표 Pe의 값과, 제 2계통B로부터 출력되는 제 2목표Pe의 값을 대비해서, 이들 값중의 한쪽을 선택하는 선택수단으로서의 선택기능(20)이 설정되어 있다. 여기서는, 선택기능(20)은, 토오크급증시에는 제 1목표Pe와 제 2목표Pe의 큰쪽을 선택하고, 정상(定常)상태 일때에는 제 2목표Pe를 선택하도록 되어 있다. 그리고, 선택된 제 1목표Pe의 값 혹은 제 2목표Pe의 값이 라인제어를 기능하는 프로그램에 입력되고, 동 Pe의 값과 변속비에 의거해서 목표라인압을 정하도록 하고 있다.
또 엔진용 ECU(9)에는, 차량이 감속하여 연료커트가 행하여질때만, 제 1게통A에 의해 얻게되는 제 1목표Pe의 값에 대해서, 엔진(1)에 연결되는 보기의 부하를 부가하는 보기부하보정기능(21), 엔진(1)의 프리쿠션을 가미시키는 냉각수온보정기능(22)(냉각수온에 의해 프리쿠션이 변화하기 때문에)이 설정되어 있고, 연료커트운전시, 감속부하로부터 CVT(1)가 견딜수 있도록 되어 있다. 즉, 감속했을때의 부하를 고려한 벨트(6)의 밀어붙임힘을 얻을 수 있게 되어있다.
이와 같은 구성에 의해, 급격히 토오크가 증가하는 변속시는, 재빨리 라인압을 증가시키고, 토오크변화가 적을때 정상운전 등에서는, 과대한 벨트밀어붙임힘의 발생빈도를 억제한 동력전달이 행하여 질수있도록 하고 있다.
이점을 설명하면, 자동차의 운전중, 제 1계통A로부터는, 액셀개방도와 엔진회전수에 의거하여 구한 제 1목표Pe가, 각각 녹학습보정기능(16), 대기압보정기능(17), 흡기온보정기능(18)에 의해 보정되어서, CVT용 ECU(14)에 송신되어 있다. 또 제 2계통B로부터는, 연료의 성상(性狀)에 따라서 프래미엄가솔린, 레귤러가솔린마다의 맵β∼δ로부터 선택한 맵을 사용하여, 엔진의 운전상태로부터 산출한 연료분사량의 파라미터치가되는 인젝터펄스폭과 엔진회전수에 의거하여 구한 제 2목표Pe가, 보기부하보정기능(19)에 의해 보정되어, CVT용 ECU(14)에 송신되고 있다.
이때, 드라이버가 액셀페달을 급격히 밟아, 급격하게 토오크가 증가하는 변속이 행하여진다고 한다.
그러면, 선택기능(20)은 토오크급증상태인 것에 따라서 제 1목표Pe와 제 2목표Pe와의 큰쪽을 선택한다. CVT용 ECU(14)는 선택된 목표Pe에 의거한 엔진출력토오크와 변속비로부터 목표라인압을 구하고, 실지라인압이 목표치가 되도록 제어한다.
이와 같이 큰값에 응하기 위하여 라인압은 급속히 상승하므로 벨트슬립을 방지할 수 있다.
한편, 토오크변화가 적은 정상상태인 때는, 정밀도가 높은 제 2목표Pe가 선택되고 이에 의거하여 라인압이 제어되므로, 과대한 벨트밀어붙임힘의 발생이 억제되어 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1계통A, 제 2계통B의 각 목표Pe는, 연료성상(프레미엄/레귤러등)을 표시하는 파라미터치, 엔진(1)이 동작하는 환경조건(대기압, 흡기온등)을 표시하는파라미터치, 보기부하를 표시하는 파라미터치에 의해 보정해서, 실제로 엔진(1)으로부터 출력되는 토오크에 가까운 값을 사용했으므로, 한층, 정밀도가 좋은 CVT(1)의 제어가 행해지고, 한층, 과대한 벨트 밀어붙임힘의 발생빈도를 억제할 수 있다.
또한, 보기부하를 제 1계통A에 고려한 것만으로, 다른 계통B는 변경하지 않고 마치는 간단한 제어에 의해, 연료커트운전시, 감속부하에 견디도록 CVT(1)를 제어할 수 있다
즉, 액셀을 해방하는 동시에 브레이크를 밟아서 감속하고, 연료카트운전에 들어간다고 한다. 이 때는, 제 2계통B의 인젝터펄스폭으로부터 추정되는 엔진출력토오크는 영(혹은 마이너스)이다. 또 제 1계통A의 액셀개방도로부터 추정되는 엔진출력토오크는, 그전에 영(0)이되나, 이 영(0)치에 보기부하보정기능(21)으로부터, 엔진(1)에 구동되는 보기구동부하가 가미되므로, 선택기능(20)으로부터는, 보기구동부하를 가미한 제 1게통A의 제 1목표Pe가 선택된다. 이 제 1목표Pe에 의거하여 목표라인압이 설정되고, 벨트(6)는, 주행륜으로부터 엔진(1)에 전달되고, 엔진(1)을 공회전하고, 또한 보기를 회전시킨다는 감속부하에 견딜수 있는 라인압제어가 신속하게 시작되므로, 제 1계통A에 보기부하를 고려한 만큼의 간단한 제어에 의해, 즉, 연료커트운전에 응답해서 신속하게 감속부하에 견디는 CVT(1)의 제어를 행할 수 있다.
또한, 일실시형태에서는, 액셀개방도를 드라이버의 요구치로서 사용하고, 인젝터펄스폭을 연료분사량으로서 사용했으나, 이에 한정되지 않고 다른 파라미터를 사용해도 되는 것은 말할것도 없다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 급격하게 토오크가 변화할때의 변속시에 있어서는 응답성이 확보되어서 벨트슬립이 방지되는 동시에, 토오크의 변화가 적은 무단변속기의 정상상태에 있어서는 과대한 밀어붙임힘을 억제한 변속제어를 행할 수 있게 되고, 연비의 향상이 도모된다.
또, 간단한 제어에 의해, 연료커트운전시, 감속부하에 견디도록 무단변속기를 제어할 수 있다. 또한, 드라이버가 요구하는 요구치에 의거하여 추정되는 엔진출력토오크에 보기구동부하를 가미하므로, 응답성은 좋고, 연료커트운전이 개시되면, 즉, 무단변속기를 감속운전에 견디는 상태로 할 수 있다고 하는 효과를 주효한다.

Claims (5)

  1. 엔진(8)의 회전속도와 드라이버가 요구하는 엔진출력의 요구치로부터 엔진출력토오크를 표시하는 제 1파라미터치를 얻는 제 1요소(α)와,
    엔진(8)에의 연료분사량에 대응하는 파라미터치로부터 엔진출력토오크를 표시하는 제 2파라미터치를 얻는 제 2요소(β)와,
    상기 제 1파라미터치 또는 제 2파라미터치의 한쪽을 선택하는 선택요소(20)와,
    선택된 파라미터치에 의거해서 무단변속기(1)를 제어하는 제어요소(14)를 구비한 것을 특징으로 하는 무단변속기의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 선택요소(20)는, 연료커트운전시에는, 상기 제 1파라미터치로부터, 엔진에 연결되는 보기(補機)의 부하를 가미한 값을 상기 제어요소(14)에 출력하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 선택요소(20)는, 급격히 토오크가 증가할때에는 상기 제 1파라미터와 상기 제 2파라미터중의 큰쪽을 선택하고, 급격히 토오크가 증가하지 않을때에는 상기 제 2파라미터치를 선택하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 무단변속기(1)의 풀리밀어붙임힘이, 상기 무단변속기(1)에의 공급유체압에 의해 제어되는 동시에,
    상기 무단변속기(1)의 변속비를 검출하는 변속비검출요소를 구비하고,
    상기 제어요소(14)는, 선택된 파라미터치에 의거한 엔진출력토오크와 상기 변속비로부터 상기 무단변속기(1)에 공급하기 위한 목표공급유체압을 연산하여, 실제의 공급유체압이 상기 목표공급유체압이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 파라미터치는 엔진의 목표평균유효압력인 것을 특징으로 하는 무단변속기의 제어장치.
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