JP4884403B2 - 車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明はエンジンと、エンジンに対してトルクコンバータを介して接続された自動変速機とを備えた車両の制御方法、特に走行中にＮレンジからＤレンジへシフトされた場合の制御方法に関するものである。

自動変速機は車速やスロットル開度などの運転条件に応じて、変速線図から自動的に変速段を決定し、変速を行なう。このような自動変速機において、ＮレンジからＤレンジへシフトした直後にアクセル踏み込みを行った場合、エンジンの吹き上がりあるいは摩擦係合要素のすべりによる耐久性低下といった不具合が発生する可能性がある。

このような問題を解決する方法として、特許文献１には、レーシングセレクト、つまりＮレンジでエンジン回転数を高めた状態でＤレンジ又はＲレンジにシフトしたとき、シフト直後にアクセル踏み込み量に応じてエンジントルクの低減制御を行うようにした制御装置が提案されている。エンジントルクを低減させるために、例えば燃料噴射弁による燃料噴射を抑制したり、点火装置による点火時期を遅らせる（遅角制御）などの方法が採られている。

図７は、特許文献１に示されたエンジントルク低減制御（トルクダウン制御）の一例を示す。図７の（ａ）は回転数、（ｂ）はスロットル開度、（ｃ）はクラッチ油圧、（ｄ）はエンジンへの遅角要求レベルを示す。時刻ｔ１でＮレンジからＤレンジへシフトされた場合、クラッチ油圧が徐々に上昇を開始する。時刻ｔ２でアクセルが踏み込まれると、遅角制御を実施しない場合には実線のようにエンジン回転数は上昇し、クラッチ油圧の立ち上がりが追いつかず、時刻ｔ６付近でエンジン吹き上がりが起こる懸念がある。一方、アクセル踏み込みと同時に遅角制御を実施した場合には、破線のようにエンジン回転数の上昇が抑制され、エンジン吹き上がりを抑制できる。なお、一点鎖線はＤレンジでの同期タービン回転数である。

図７に示すように、エンジンへの遅角要求はエンジンのアイドルスイッチオフ（アクセルオン）をトリガーにしており、アクセル踏み込みと同時に遅角制御を開始している。このようにＮレンジからＤレンジへのシフト時にアクセル踏み込みと同時に遅角制御を開始する場合、遅角をかけすぎると、時刻ｔ２直後（領域Ａで示す）でのエンジン回転数が降下し過ぎ、エンジンストールが発生する懸念がある。逆に遅角が少ないと、時刻ｔ６付近（領域Ｂで示す）でのエンジン吹き上がりを抑制できず、クラッチの耐久性低下を招く可能性がある。このように従来のエンジントルク低減制御はクラッチ保護とエンジンの耐ストール性を両立させるための自由度が小さいという問題があった。

一方、特許文献２には、走行中にＮレンジからＤレンジへシフトされた時、ＮレンジからＤレンジへのシフト後のクラッチ油圧を徐々に上昇する過程で、アクセルが踏み込まれたら速やかにクラッチ接続完了状態に入り、エンジンの吹き上がりを防止する方法が開示されている。しかし、この方法は、アクセル踏み込み時のエンジン吹き上がりを防止するだけを目的としており、クラッチが急係合するため、ショックが発生しやすい。
特開平７−９６７７９号公報 特開平８−１７７８９３号公報

そこで、本発明の目的は、走行中にニュートラルレンジから走行レンジへシフトされた場合に、エンジンストールとクラッチ耐久性低下とを防止でき、クラッチ保護とエンジンの耐ストール性を両立させるための自由度が大きい車両の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、エンジンと、エンジン動力がトルクコンバータを介して伝達される自動変速機とを備え、上記自動変速機は、少なくとも車速とスロットル開度に従い油圧制御による摩擦係合要素の断接制御を実施し、所望の変速段を選択するとともに、エンジン動力を車輪に伝達する走行レンジとエンジン動力を車輪に伝達しないニュートラルレンジとにシフト可能とされた車両において、走行中にニュートラルレンジから走行レンジへシフトされたことを検出する工程と、アクセルの踏み込みを検出する工程と、上記シフトを検出しかつアクセルの踏み込みがあった場合に、走行レンジにおける同期タービン回転数を推定する工程と、エンジン回転数から上記推定された同期タービン回転数を引き算する工程と、上記引算した計算値が負の値でかつその絶対値が所定値を越える場合は、エンジントルクの低減制御を禁止する工程と、上記引算した計算値が上記以外の場合にエンジントルクの低減制御を実施する工程と、を備えた車両の制御方法を提供する。

本発明では、走行中にニュートラルレンジから走行レンジへシフトし、かつアクセルの踏み込みがあった場合に、エンジントルクの低減制御を実施するか否かの判定を、その時点におけるエンジン回転数と走行レンジにおける同期タービン回転数との差に基づいて行う。まず、走行レンジにおける同期タービン回転数を推定する。この同期タービン回転数は、車速、スロットル開度等に基づいて走行レンジにおける変速段を推定し、変速段と車速とから同期タービン回転数を推定する。次に、エンジン回転数から同期タービン回転数を引き算する。この引算した計算値が負の値でかつその絶対値が所定値を越える場合、つまりエンジン回転数が同期タービン回転数より所定量以上低い場合には、エンジントルクの低減制御を禁止する。このようにエンジン回転数が同期タービン回転数より所定値以上低い場合には、エンジントルクの低減制御を禁止することで、エンジン回転数の降下によるエンジンストールが発生する恐れを解消している。一方、エンジン回転数から同期タービン回転数を差し引いた値が正の値であったり、あるいは負の値であってもその絶対値が所定値以下である場合には、エンジントルクの低減制御を実施してもエンジンストールの恐れがなく、かつエンジン吹き上がりによるクラッチの耐久性低下を抑制できるため、エンジントルクの低減制御を実施する。このように本発明では、エンジン回転数と同期タービン回転数との差分によりエンジントルクの低減制御を実施するか否かを判定しているので、常に必要な場合のみエンジントルクの低減制御を実施でき、エンジンの耐ストール性とクラッチの保護とを両立できるようになる。

エンジントルクの低減制御を実施するか否かの判定基準になる所定値とは、例えば１００〜５００ｒｐｍ程度である。この回転数差は、耐ストール性能に基づいて決定される。エンジントルクの低減制御方法としては、例えばエンジン点火装置の点火時期の遅角制御、電子スロットルの絞り制御、燃料噴射弁の噴射制御などにより実施できる。このうち、遅角制御が最もレスポンスが高いので、トルクダウン制御には望ましい。

エンジン回転数から同期タービン回転数を引き算した計算値が正の場合に、負の場合よりもエンジントルクの低減量を大とするのが望ましい。すなわち、エンジン回転数の方が同期タービン回転数より高い場合には、エンジントルクの低減量を大きくし、エンジン回転数が同期タービン回転数より低い場合には、エンジントルクの低減量を小さくすることで、エンジンの吹き上がりを速やかに低減できる利点がある。

エンジン回転数から同期タービン回転数を引き算した計算値の算出とともに、エンジントルクを読み込む工程を含み、これらの値に基づきエンジンの低減量を制御するのが望ましい。例えば、エンジントルク、及びエンジン回転数と同期タービン回転数との差分に関連して、エンジントルクの低減量（例えば遅角要求レベル）を２次元マップとして設定しておく。例えばエンジントルクが大きい程遅角要求レベルは大きく、エンジン回転数と同期タービン回転数との差分が大きい程遅角要求レベルも大きくなるように設定すればよい。そして、現実のエンジントルク、及びエンジン回転数と同期タービン回転数との差分に応じて、２次元マップからエンジントルクの低減量を読み出し、その低減量になるように制御すればよい。この方法では、走行レンジの同期タービン回転数から乖離する度合いによりエンジンのトルクダウン量をきめ細かく制御するので、エンジン吹き上がりを低減しつつ、同期を速やかに完了できる。

以上のように、本発明によれば、走行中にニュートラルレンジから走行レンジへシフトされ、かつアクセルの踏み込みがあった場合に、エンジントルクの低減制御を実施するか否かの判定を、その時点におけるエンジン回転数と走行レンジにおける同期タービン回転数との差に基づいて行うため、最適なエンジントルクの低減制御が実施できるようになり、エンジンの耐ストール性とクラッチの保護とを両立できる。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１は本発明にかかる自動変速機を搭載した車両のシステムを示す。エンジン１の出力は自動変速機２のトルクコンバータ３を経て変速機構４に伝達され、さらに変速機構４は出力軸５を介して車輪（図示せず）に連結されている。自動変速機２は油圧制御装置７を備えており、油圧制御装置７に設けられた複数のソレノイドバルブ７ａ〜７ｃをコントロールユニット２０で制御することにより、変速機構４に内蔵されている摩擦係合要素の油圧を走行状態に応じて制御している。ここでは油圧制御装置７に３個のソレノイドバルブ７ａ〜７ｃを設けた例を示したが、自動変速機２の各種制御のために適宜ソレノイドバルブは増減可能である。

コントロールユニット２０には、エンジン回転数センサ２１からエンジン回転数，スロットル開度センサ２２からスロットル開度，タービン回転数センサ２３からタービン回転数，車速センサ２４から車速，シフトポジションスイッチ２５からＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌの各シフトポジション信号、アイドルスイッチ２６からアイドルスイッチ信号などの信号が入力されている。なお、この他の信号を入力してもよい。コントロールユニット２０は、自動変速機２の変速制御のほか、後述するようにエンジンのトルクダウン制御も実施しており、そのためにエンジン１の点火装置６における点火時期（遅角）を制御している。

図２は自動変速機２の変速機構４の一例を示す。変速機構４は、トルクコンバータ３を介してエンジン動力が伝達される入力軸１０、摩擦係合要素である３個のクラッチＣ１〜Ｃ３および２個のブレーキＢ１，Ｂ２、ワンウエイクラッチＦ、ラビニヨウ型遊星歯車機構１１、差動装置１４などを備えている。

遊星歯車機構１１のフォワードサンギヤ１１ａと入力軸１０とはＣ１クラッチを介して連結されており、リヤサンギヤ１１ｂと入力軸１０とはＣ２クラッチを介して連結されている。キャリヤ１１ｃはセンターシャフト１５と連結され、センターシャフト１５はＣ３クラッチを介して入力軸１０と連結されている。また、キャリヤ１１ｃはＢ２ブレーキとキャリヤ１１ｃの正転（エンジン回転方向）のみを許容するワンウェイクラッチＦとを介して変速機ケース１６に連結されている。キャリヤ１１ｃは２種類のピニオンギヤ１１ｄ，１１ｅを支持しており、フォワードサンギヤ１１ａは軸長の長いロングピニオン１１ｄと噛み合い、リヤサンギヤ１１ｂは軸長の短いショートピニオン１１ｅを介してロングピニオン１１ｄと噛み合っている。ロングピニオン１１ｄのみと噛み合うリングギヤ１１ｆは出力ギヤ１２に結合されている。出力ギヤ１２は中間軸１３を介して差動装置１４と接続されている。

図３は、変速機構４に設けられたクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３、ブレーキＢ１，Ｂ２およびワンウェイクラッチＦの各作動を示している。図３において、●はクラッチ及びブレーキにおいては油圧の作用状態を示し、ワンウエイクラッチにおいてはロック状態を示している。Ｐ及びＮレンジ（ニュートラルレンジ）では、全ての摩擦係合要素は解放されており、Ｒレンジでは、Ｃ１クラッチとＢ２ブレーキが係合される。Ｄレンジでは、１速でＣ２クラッチが係合されるとともに、ワンウエイクラッチＦがロックされ、２速でＣ２クラッチとＢ１ブレーキとが係合され、３速でＣ２クラッチとＣ３クラッチとが係合され、４速でＣ３クラッチとＢ１ブレーキとが係合される。ＬレンジではＣ２クラッチとＢ２ブレーキとが係合される。

コントロールユニット２０には、自動変速機２の変速マップ、パワーオンオフ判定マップなどが格納され、予め設定されたプログラムに応じてソレノイドバルブを制御している。また、自動変速機２の制御用マップの他に、エンジンのトルクダウン制御用マップが設定されている。図４はトルクダウン制御用の遅角要求レベルマップの一例であり、Ｘ軸をエンジントルクとし、Ｙ軸をエンジン回転数とＤレンジ同期タービン回転数との差とし、これらエンジントルク、及びエンジン回転数とＤレンジ同期タービン回転数との差（ΔＮ）に応じて、点火時期の遅角要求レベルを設定してある。この遅角要求レベルとは、遅角要求量そのものではなく、遅角要求量に対する係数であり、数値が大きい程、遅角量は大きくなる具体的には、エンジントルクが大きくなるに従い遅角要求レベルが大きく、エンジン回転数とＤレンジ同期タービン回転数との差ΔＮが大きくなるに従い遅角要求レベルが大きく設定されている。そのため、エンジントルクが大きく、かつエンジン回転数とＤレンジ同期タービン回転数との差ΔＮが大きい場合には、遅角要求量が大きくなり、エンジンのトルクダウン量も大きくなる。

図５は本発明におけるエンジンのトルクダウン制御のフローチャートの一例を示す。スタートすると、車速が所定車速Ｖ₀ （例えば１０ｋｍ／ｈ）以上であるかどうかを判定し、走行中であるかどうかを判定する（ステップＳ１）。この車速Ｖ₀ は、例えばエンジン回転数がアイドル回転数近くになる回転数を目安に設定される。次に、シフトレバーがＮレンジからＤレンジへシフトされたか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定は、Ｄレンジへシフトされた後、所定時間だけ継続して実施する。次に、Ｄレンジへシフトされた場合には、アクセルの踏み込みを検出する（ステップＳ３）。この検出は、アイドルスイッチ２６がオフしたがどうかで検出できる。アクセルの踏み込みを検出した場合には、Ｄレンジでの同期タービン回転数Ｎｔを推定する（ステップＳ４）。この同期タービン回転数Ｎｔは、その時点でのスロットル開度と車速とからＤレンジでの変速段を推定し、その変速段の変速比と車速とから計算で求めることができる。

次に、エンジン回転数Ｎｅと、ステップＳ４で求めた同期タービン回転数Ｎｔとの差ΔＮを計算する（ステップＳ５）。
ΔＮ＝Ｎｅ−Ｎｔ
上記差分値ΔＮが負の値でかつその絶対値が所定値αより大きいかどうかを判定する（ステップＳ６）。すなわち、ΔＮ＜０かつ｜ΔＮ｜＞αかどうかを判定する。この所定値αは、耐ストール性能に基づいて設定され、例えば３００ｒｐｍ程度が好ましい。もし、ΔＮ＜０かつ｜ΔＮ｜＞αである場合には、エンジンへの遅角要求量を０のままとする。つまり、エンジンのトルクダウン制御を禁止する（ステップＳ７）。一方、ΔＮ≧０の場合や、ΔＮ＜０かつ｜ΔＮ｜≦αの場合には、トルクダウン制御を実施する（ステップＳ８）。

図６は本発明におけるトルクダウン制御の幾つかの例を示す。図６において、（ａ）はエンジン回転数、（ｂ）はスロットル開度、（ｃ）はエンジントルク、（ｄ１）はトルクダウン制御の第１実施例、（ｄ２）は第２実施例、（ｄ３）は第３実施例を示す。

時刻ｔ１でシフトレバーをＮレンジからＤレンジに切り替えると、その時点における車速とスロットル開度とから変速マップに従って変速段を決定し、係合すべき摩擦係合要素を決定する。例えば、その時点での変速段が３速である場合には、係合すべき摩擦係合要素がＣ２クラッチとＣ３クラッチであるため、これらクラッチにＤレンジへの切り替えと同時に油圧が供給される。時刻ｔ２でアクセルを踏み込むと、アイドルスイッチがＯＦＦとなり、制御開始となる。まず、この時点ｔ２におけるエンジン回転数ＮｅとＤレンジの同期タービン回転数Ｎｔとの差ΔＮを求め、ΔＮ＜０かつ｜ΔＮ｜＞αである場合には、エンジンへの遅角要求量を０のままとする。つまり、エンジンのトルクダウン制御を禁止する。もし、上記以外の場合（例えばΔＮ≧０の場合、ΔＮ＜０かつ｜ΔＮ｜≦αの場合）には、トルクダウン制御を実施する。図６では、時刻ｔ２における差分値ΔＮがΔＮ＜０かつ｜ΔＮ｜＞αであるため、時刻ｔ２からΔＮ＝−αとなる時刻ｔ３までの間、トルクダウン制御を禁止している。

このように、エンジン回転数の低い時刻ｔ２〜ｔ３の間でトルクダウン制御を禁止するため、アクセルの踏み込み当初のエンジン回転数の降下を抑制でき、エンジンストールを防止できる。一方、ΔＮ≧０の場合や、ΔＮ＜０かつ｜ΔＮ｜≦αの場合には、トルクダウン制御を実施するので、エンジン回転数の吹き上がりを確実に防止できる。

実施方法として、第１実施例（ｄ１）では遅角要求量を一定とし、ΔＮ＝−αとなる時刻ｔ３からエンジン回転数がほぼ収束する時刻ｔ５までトルクダウン制御を実施する。
第２実施例（ｄ２）では、時刻ｔ３からΔＮ＝０となる時刻ｔ４までの間、遅角要求量を小さな値とし、トルクダウン制御を抑制している。つまり、差回転ΔＮが負の値をとる間、エンジントルクの低減量を小さくし、エンジン回転数の降下を抑制している。そして、ΔＮ≧０となった時刻ｔ４以後は、第１実施例と同様に遅角要求量を一定とし、エンジン回転数がほぼ収束する時刻ｔ５まで実施する。つまり、差回転ΔＮが正になると、エンジントルクの低減量を大きくすることで、エンジン回転数の吹き上がりを速やかに抑制している。
第３実施例（ｄ３）では、時刻ｔ３でトルクダウン制御を開始する点では第１，第２実施例と同様であるが、エンジントルクの値を加味して遅角要求量を可変している。具体的には、図４に示す遅角要求量マップに従ってエンジントルクと差回転ΔＮとから遅角要求量を決定し、その遅角要求量に従ってトルクダウン制御を実施している。このように遅角要求量をエンジントルクと差回転ΔＮとによって決定しており、エンジン回転数がＤレンジの同期タービン回転数から乖離する度合いによりトルクダウン量をきめ細かく制御するので、エンジン吹き上がりを低減しつつ、同期を速やかに完了できる。

第３実施例（ｄ３）では、エンジントルクに応じて遅角要求量を変化させるが、エンジントルクとスロットル開度とは相関関係にあるので、スロットル開度からエンジントルクを推定してもよい。つまり、スロットル開度に応じて遅角要求量を変化させてもよい。

図６では、ＮレンジからＤレンジへシフトした後でアクセルを踏み込む例について説明したが、ＮレンジからＤレンジへシフトする前にアクセルを踏み込む場合もある。この場合には、エンジン回転数がＤレンジの同期タービン回転数より高いと予想されるので、従来と同様にＮレンジからＤレンジへのシフトと同時にトルクダウン制御が開始される。

上記実施例では、トルクダウン制御をエンジン点火装置の点火時期の遅角量によって実施したが、電子スロットルの絞り制御、燃料噴射弁の噴射制御などによって実施してもよい。但し、遅角制御が最もレスポンスが高いので、トルクダウン制御には望ましい。
本発明の自動変速機は、図３に示すような３個のクラッチＣ１〜Ｃ３と２個のブレーキＢ１，Ｂ２を有する自動変速機に限るものではない。

本発明における車両用自動変速機を搭載したシステム図である。 図１の自動変速機の変速機構のスケルトン図である。 図２に示す変速機構の各摩擦係合要素の作動表である。 コントロールユニットに設定された遅角要求レベルマップの一例である。 本発明におけるトルクダウン制御の一例のフローチャート図である。 本発明におけるトルクダウン制御の一例のタイムチャート図である。 従来におけるトルクダウン制御のタイムチャート図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ トルクコンバータ
４ 変速機構
６ 点火装置
２０ コントロールユニット
２１ エンジン回転数センサ
２２ スロットル開度センサ
２３ タービン回転数センサ
２４ 車速センサ
２５ シフトポジションセンサ
２６ アイドルスイッチ

Claims (3)

1. エンジンと、エンジン動力がトルクコンバータを介して伝達される自動変速機とを備え、上記自動変速機は、少なくとも車速とスロットル開度に従い油圧制御による摩擦係合要素の断接制御を実施し、所望の変速段を選択するとともに、エンジン動力を車輪に伝達する走行レンジとエンジン動力を車輪に伝達しないニュートラルレンジとにシフト可能とされた車両において、
   走行中にニュートラルレンジから走行レンジへシフトされたことを検出する工程と、
   アクセルの踏み込みを検出する工程と、
   上記シフトを検出しかつアクセルの踏み込みがあった場合に、走行レンジにおける同期タービン回転数を推定する工程と、
   エンジン回転数から上記推定された同期タービン回転数を引き算する工程と、
   上記引算した計算値が負の値でかつその絶対値が所定値を越える場合は、エンジントルクの低減制御を禁止する工程と、
   上記引算した計算値が上記以外の場合にエンジントルクの低減制御を実施する工程と、を備えた車両の制御方法。
2. 上記引算した計算値が正の場合に、負の場合よりもエンジントルクの低減量を大とする請求項１に記載の制御方法。
3. 上記引算した計算値の算出とともに、エンジントルクを読み込む工程を含み、これらの値に基づきエンジンの低減量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御方法。

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