JP2013185641A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再始動時におけるドライバビリティを有効に向上させる自動変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】自動変速機の制御装置たるＥＣＵは、始動遅れが生じた場合に、前進時では変速クラッチたるフォワードブレーキの圧力を始動遅れが無い場合よりも早く上昇させて変速クラッチの係合終了時間を始動遅れが無い場合の時間と同様の時間又は近付けた時間とすることを特徴とする。その結果ドライバに対し、再始動時に係る車両発進のタイミングのばらつきに起因する違和感を覚えさせることを有効に回避し得るので、アイドルストップからの再始動時のドライバビリティが有効に向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車に搭載されるエンジンの自動変速機の制御装置に関するものである。

従来、アイドリング時の燃焼消費を低減させることによる燃費の向上を目的として、いわゆるアイドリングストップと称される自動停止始動装置を搭載する技術が広く開示されている。この自動停止始動装置では、再始動時には、エンジン回転数が十分に上昇し、エンジンによって駆動されるオイルポンプから自動変速機のクラッチを係合し得る油圧を得た後にクラッチの係合が行なわれるため、エンジンの始動から実際の車両の発進までは、若干の時間差が生じるものとなっている。そして近年では、上記の時間差を短縮あるいは解消すべく、エンジンの自動停止中でも駆動し得る電動オイルポンプや、オイルポンプとは別異に油圧を確保し得るアキュムレータを備え、再始動時に予めクラッチを係合しておくという技術が開示されている(例えば、特許文献１参照)。

しかしながら、電動オイルポンプやアキュムレータのような別異の部材を搭載することはそのまま部品点数の増大や重量の増加を招くこととなってしまう。

また、エンジンに駆動されるオイルポンプによって再始動を行なう場合には、エンジン回転が上昇するタイミングにばらつきが生じている。当該ばらつきの発生は、エンジン停止時のピストンの位置の如何により再始動時における最初の点火による燃焼が起こる場合と、次なる点火によって初めて起こる場合とがあるためである。そしてこのタイミングのばらつきは運転者によって違和感を与えてしまうものとなっている。

また上記特許文献のように再始動時においてエンジンの回転が始まる前にクラッチを係合する場合であっても、同様にエンジンの回転が始まるタイミングに依存して上記ばらつきは同様に起こってしまう。

特開２００８―１１１５５７号公報

本発明は、このような不具合に着目したものであり、再始動時におけるドライバビリティを有効に向上させることを所期の目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係る自動変速機の制御装置は、自動停止始動装置を備えたエンジンの自動変速機の制御方法であって、自動停止始動装置の作動中におけるエンジン再始動時に始動遅れの有無を判定し、判定により始動遅れが生じた場合に、変速クラッチの圧力を始動遅れが無い場合よりも早く上昇させて前記変速クラッチの係合終了時間を始動遅れが無い場合の時間と同様の時間又は近付けた時間とすることを特徴とする。

ここで、「始動遅れが無い場合の時間と同様の時間又は近付けた時間」という概念は、クラッチ係合終了時間が始動遅れが無い場合の時間よりも遅い場合の時間のみならず、早い時間であっても良い。すなわち始動遅れが無い場合の係合終了時間と始動遅れが発生し且つ始動遅れが無い場合と同じく変速クラッチの圧力を制御した場合の係合終了時間との時間差よりも、小さい時間差で変速クラッチを係合終了させる態様であれば良い。

このようなものであれば、エンジンの始動遅れが生じた場合であっても、クラッチを始動遅れが無い場合と同様の時間又は近付けた時間に係合を実現することで、再始動開始から実際に車両が発進するまでの時間のばらつきを解消又は低減させることが可能となる。これによりドライバは再始動時に係る車両発進時に違和感を覚えさせることを有効に回避することができる。すなわち本発明によれば、再始動時のドライバビリティを有効に向上することができる。

本発明によれば、自動停止始動装置による再始動時のドライバビリティを有効に向上することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成図。 同実施形態に係る自動変速機の概略構成図。 同実施形態に係る制御を示すタイムチャート。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用エンジンの概要を示す。

本実施形態におけるエンジンは、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。

エンジンが出力する回転トルクは、エンジンのクランク軸からトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

一般的に、ロックアップ機構は、自動変速機８、９による変速比の変更を伴わない状況において、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを締結する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。

翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は１よりも小さくなる。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な本発明の変速クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な本発明の変速クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、また変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ（図示せず）は、エンジンのクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する、既知の機械式（非電動式）のものである。この作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｌ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｎ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算してエンジンの運転を制御する。ＥＣＵ０は、エンジンの運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、自動変速機８、９の変速比といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。しかして、ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、エンジンの始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｏを入力し、スタータモータのピニオンギアをドライブプレート外周のリングギアに噛合させて機関を回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる閾値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

本実施形態のＥＣＵ０は、このような構成において自動停止始動装置として機能することにより、いわゆるアイドリングストップを行ない得る。アイドリングストップを実施するにあたって、ＥＣＵ０には、アイドリングストッププログラムが格納してあり、そのアイドリングストッププログラムにおいてアイドリングストップ条件と再始動条件とが設定してある。アイドリングストップ条件は、少なくとも、バッテリの充電量が所定充電量以上であること、外気温が所定温度以上であること、エンジン温度が所定温度以上であること、前回のアイドルストップ以降に車速が所定速度以上で走行した履歴があること、前回エンジンを始動してから所定始動後時間が経過していること、車両が停止してから所定停止時間が経過していること、アイドル運転状態で所定アイドル時間経過していること、ブレーキペダルが踏まれていることである。アイドリングストップは、これらのアイドリングストップ条件が全て成立した場合に実施される。

これに対して、再始動条件は、少なくとも、ブレーキペダルの操作（例えば踏み込み）をやめること、アクセルペダルが操作される（例えば踏み込まれる）こと、アイドリングストップの開始から所定再始動時間が経過したことなどである。そして、再始動は、再始動条件の少なくとも一つが成立する場合に実施される。なお、以上に説明したアイドリングストップ条件及び再始動条件は、列記した事項に限定されるものではなく、この分野で知られているものを採用するものであってよい。

以下、図３のタイムチャートを参照して本実施形態に係る上記アイドリングストップ条件から再始動条件が成立した場合の制御について説明する。同図はアイドルストップ条件から再始動条件が成立し、車両が発進するまでのブレーキ（ブレーキペダル）の挙動、アイドルストップ復帰信号、エンジン回転数、フォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５の液圧の制御指令値、そして車両が前後進する加速度を示したものである。

まず、ドライバによりブレーキの踏み込みが解除されるとＥＣＵ０からアイドルストップ復帰信号が発せられ、それに応じてエンジンが始動される。しかる後にエンジン回転数の上昇が始まると変速クラッチたるフォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５の液圧を上昇させる信号がクラッチ圧制御指令値としてＥＣＵ０より発せられる。

そして本実施形態では、上記アイドリングストップ条件から再始動条件が成立した場合、エンジン再始動時に始動遅れの有無を判定するものとしている。斯かる判定を行なう態様は、例えばエンジン回転数が所定回転数まで上昇する時間が所定のタイミングよりも遅れたことをもって判断する場合や、再始動時の点火及び燃焼状態を判定することをもって、具体的には初回の点火による燃焼の有無を把握することによって判定するなど、種々の態様が考えられる。

エンジンの始動遅れが生じなかった場合、液圧はまず所定圧ｃのみを上昇させた状態で一定の液圧となる定圧区間ａを経て、しかる後に所定の勾配ｄにより徐々に液圧を上昇させるスイープ区間ｂとなる。このスイープ区間ｂの終了時には変速クラッチたるフォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５は十分に係合され、車両の加速度はそのタイミングでピークを迎える。

ここで、本実施形態に係る自動変速機８、９の制御装置たるＥＣＵ０は、上記の判定により始動遅れが生じた場合に、前進時では変速クラッチたるフォワードブレーキ８４の圧力を始動遅れが無い場合よりも早く上昇させて前記変速クラッチの係合終了時間を始動遅れが無い場合の時間と同様の時間又は近付けた時間とすることを特徴とする。

つまり始動遅れが生じた場合、同図で破線により示すように、クラッチ圧制御指令がＥＣＵ０より発せられるタイミングが実線で示した始動遅れが生じなかった場合よりも遅い。そこで本実施形態ではまず上記所定圧ｃよりも大きな値であるｃ１だけ液圧を上昇させ、定圧区間ａ１とする。この定圧区間ａ１は上記定圧区間ａよりも小さい値、すなわち短い時間とする。しかる後に所定の勾配ｄ１により徐々に液圧を上昇させるスイープ区間ｂ１とする。この勾配ｄ１は上記勾配ｄよりも大きい値、すなわち始動遅れが生じなかった場合よりも速く液圧を上昇させ得る値とする。そしてこのスイープ区間ｂ１の時間は上記スイープ区間ｂよりも小さい値、すなわち短い時間とする。これにより、当該スイープ区間ｂ１を終了させるタイミングを上記スイープ区間ｂが終了するタイミングよりも若干早いタイミングに設定している。これにより、前後進に係る車両の加速度のピークを迎えるタイミングは、始動遅れが生じなかった場合と略同じ、詳細には僅かながら速いタイミングとなる。なお、定圧区間ａ１の後、同図に一点鎖線で示すように始動遅れが生じなかった場合と同様のスイープ区間ｂとする態様でも良い。この場合、示される勾配ｄ２は始動遅れが生じなかった場合の勾配ｄとほぼ同程度かそれよりも小さい値となるが、その値は上記ｃ１の値によって決まる。

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る自動変速機８、９の制御装置たるＥＣＵ０は、エンジンの始動遅れが生じた場合であっても、変速クラッチたるフォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５を始動遅れが無い場合と同様の時間又は近付けた時間に係合を実現することで、再始動開始から実際に車両が発進するまでの時間のばらつきを解消又は低減させることが可能となる。その結果ドライバに対し、再始動時に係る車両発進のタイミングのばらつきに関する違和感を覚えさせることを有効に回避し得るものとなっている。その結果、アイドルストップからの再始動時のドライバビリティが有効に向上し得たものとなっている。

また本実施形態では斯かる効果をエンジン停止中に駆動し得る電動オイルポンプやアキュムレータを何ら用いずとも実現し得る。つまり、なんら格別な要素を用いてコストを増大させずにドライバビリティの向上を実現している。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、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。

例えば、上記実施形態では電動オイルポンプやアキュムレータを何ら用いない態様を開示したが、勿論、再始動による車両の発進を早くすべくこれらを搭載したものであってもよい。また本実施形態では自動変速機としてＣＶＴを適用したが、勿論他の有段変速機を搭載した場合にも本発明は適用し得る。またエンジンの構成や運転時の制御等の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。

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。

本発明は自動車に搭載されるエンジンの自動変速機の制御装置として利用することができる。

０…自動変速機の制御装置（ＥＣＵ）
８…自動変速機（前後進切換装置）
８４…変速クラッチ（フォワードブレーキ）
８５…変速クラッチ（リバースクラッチ）
９…自動変速機（ＣＶＴ）

Claims (1)

1. 自動停止始動装置を備えた自動変速機の制御装置であって、
   自動停止始動装置の作動中におけるエンジン再始動時に始動遅れの有無を判定し、判定により始動遅れが生じた場合に、変速クラッチの圧力を始動遅れが無い場合よりも早く上昇させて前記変速クラッチの係合終了時間を始動遅れが無い場合の時間と同様の時間又は近付けた時間とすることを特徴とする自動変速機の制御装置。

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