JPH0342340A - 動力ユニットの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ８発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、バルブ作動特性を可変としたエンジンと、こ
のエンジンの出力を伝達する変速機とで構成される動力
ユニットに関する。

なお、バルブ作動特性の切換とは、吸気バルブもしくは
排気バルブの開閉時期、開放期間およびバルブリフト量
の少なくとも一つを切換えることを言い、１気筒内の複
数の吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも１つのバ
ルブの開放期間を実質的に零にして、これを閉弁状態に
切換えることも含む。

（従来の技術） 吸気バルブと排気バルブの両方またはどちらか一方のバ
ルブ作動特性を低回転領域に適した低速バルブ作動特性
と、高回転領域に適した高速バルブ作動特性とに切換自
在としたエンジンが、特公昭４９−３３２８９号公報に
開示されているが、このものでは、エンジンの回転数が
所定値以下で、且つ吸気負圧が所定値以下（真空側）の
領域で低速バルブ作動特性に切換わり、その他の領域で
は高速バルブ作動特性に切換わる。

また、油圧によって制御される変速機は、例えば、特公
昭６０−４９７８６を号公報に開示されているものがあ
り、このものでは入力軸と出力軸との間に、複数の動力
伝達要素が配設されている。

それぞれの動力伝達要素は主として、入力軸に配設され
た駆動ギヤと、出力軸またはカウンタ軸に配設された被
動ギヤと、これらギヤ列を選択作動させるための油圧ク
ラッチ等の摩擦要素とからなり、それらの組み合わせに
より、一つの変速段を構成している。エンジンの出力軸
から繋がる変速機の入力軸が回転し、例えば、入力軸と
駆動ギヤとが回動自在に取り付けられた変速段では、こ
れらの間に設けられた油圧クラッチを作動締結させてこ
れらを一体に回転させ、駆動ギヤに係合する被動ギヤを
回転させる。このとき被動ギヤが出力軸と一体に取り付
けられていればそのまま出力軸が回転し、被動ギヤが出
力軸に対して回動自在であれば、これらの間に設けられ
た油圧クラッチを締結させて出力軸を回転させる。この
ようにしてエンジン出力の変速および伝達が行われる。

また、エンジンが過給機を有する場合に、変速機の摩擦
要素の締結力が、過給によって増大したエンジン出力ト
ルクに対して十分大きくなるようにして、その摩擦要素
の滑りを防止するために、変速機の制御油圧を過給圧に
対応して設定することがある。

（発明が解決し、ようとする課題） 上記のようにバルブ作動特性を切換自在としたエンジン
が過給機を有し、さらに変速機の制御油圧が過給圧に対
応して設定される動力ユニットにおいては以下のような
問題がある。

一般に、乗用車等の小型車では、エンジンの低回転領域
において比較的高トルクを発生するように過給機のマツ
チングをとることが多い。このために、過給圧の最大値
が低回転領域内で発生し、この最大過給圧となる回転数
より高い回転域では、過給圧を最大値のまま維持するよ
うにしている。したがって、その回転域では、変速機制
御油圧も最大過給圧に対応した油圧のままほぼ横ばいと
なる。しかし、上記のように、高回転領域における高速
バルブ作動特性でのエンジン出力トルクが、低回転領域
における低速バルブ作動特性でのエンジン出力トルクよ
りも高くなるエンジンでは、高速バルブ作動特性でのエ
ンジン出力トルクに対応した変速機制御油圧を設定しな
ければ、変速機の摩擦要素に滑りが生ずる恐れがある。

ところが上記のような問題を考慮して、全回転域におい
て、変速機制御油圧を高速バルブ作動特性での最大出力
トルクに対応した値に設定すると、低速バルブ作動特性
での運転時に必要以上に高い作動油圧を供給することに
なり、その分オイルポンプ駆動ロスすなわちエンジンロ
スが生スルという問題となる。

本発明では、以上のような問題に鑑み、過給機を有し、
バルブ作動特性を切換自在としたエンジンに連結された
変速機の制御油圧が、常に適切な油圧となるようにした
動力ユニットの制御装置を提供することを目的とする。

口０発明の構成 （課題を解決するための手段） 以上のような問題を解決するために、本発明では、変速
機の油圧制御手段が、過給機の過給圧に対応して制御油
圧を設定するとともに、バルブ作動特性切換機構による
バルブ作動特性の切換に対応して制御油圧を補正するよ
うにした制御装置を用いている。

（作用） 上記の制御装置を用いると、例えば、低速バルブ作動特
性を使用する低回転領域では、変速機制御油圧を過給圧
に対応して設定し、また、高速バルブ作動特性を使用す
る高回転領域では、制御油圧を、過給圧とバルブ作動特
性切換機構の作動油圧との和に対応して設定し、これら
の制御油圧はそれぞれのバルブ作動特性でのエンジン出
力トルクに応じた変速機制御に必要最低限の油圧である
ので、摩擦要素の滑りの防止ができると共に、エンジン
ロスを低く抑えることにも繋がる。

（実施例） 以下、本発明の好ましい実施例について図面を用いて説
明する。

第１図は、本発明に係る制御装置を有する動力ユニット
の構成を示したものである。

エンジンＥは、可変バルブタイミング・リフト機構ＶＴ
およびターボユニッ）ＴＵを有している。可変バルブタ
イミング・リフト機構ＶＴは、エンジンＥの吸気バルブ
の開閉時期、開放期間およびリフト量を、低回転領域に
適した低速バルブ作動特性と、高回転領域に適した高速
バルブ作動特性とに切換える機構であり、この切換は、
後述するように、切換バルブ９１のオン・オフ作動によ
るロッカシャフト６内の所定油圧の給排により行われる
。

燃焼室１０１から流出した排気ガス流は、ターボユニッ
トＴＵのタービン１０２を回転させ、排気管１０３を通
って外部に排出される。一方、タービン１０２と一体に
回転するコンプレッサ１０４は、エアクリーナＡＣから
吸入され吸気管１Ｏ５に入った吸入空気を圧縮しながら
燃焼室１０１内に送り込む。また、エンジンＥの後端に
連結された自動変速機ＡＴの下部には、各摩擦要素の作
動等を制御するコントロールバルブＣＶが取す付けられ
ている。このコントロールバルブＣＶには、制御油圧を
設定するレギュレータバルブ７０が含まれており、前述
したロッカシャフト６内の作動油圧と、過給圧とが、そ
れぞれ連絡油路１０６および連絡管１０７を介してこの
レギュレータバルブ７０に作用している。

次に、可変バルブタイミング・リフト機構ＶＴについて
第２図および第３図を参照しながら説明する。エンジン
Ｅの各機構毎に一対の吸気バルブ１ａ、１ｂが配設され
、これら一対の吸気バルブ１ａ、ｌｂは、エンジンの回
転に同期して１／２の回転比で駆動されるカムシャフト
２に一体的に設けられた第１低速用カム３．第２低速用
カム３′および高速用カム５と、カムシャフト２と平行
なロッカシャフト６に枢支される第１．第２ｔ−５よび
第３０ツカアーム７．８．９との働きによって開閉作動
される。

カムシャフト２はエンジン本体の上方で回転自在に配設
されており、第１低速用カム３は一方の吸気バルブ１ａ
に対応する位置でカムシャフト２に一体的に設けられ、
第２低速用カム３′は他方の吸気バルブ１ｂに対応する
位置でカムシャフト２に一体的に設けられる。また、高
速用カム５は両吸気バルブ１ａ、ｉｂ間に対応する位置
でカムシャフト２に一体的に設けられる。しかも、第１
および第２低速用カム３，３′はエンジンの低速運転時
に対応した高位部３ａｅ３ａ’を有する。

高速用カム５はエンジンの高速運転時に対応した高位部
５ａを有する。

ロッカシャフト６には第１〜第３０ツカアーム７〜９が
それぞれ枢支され、第１および第２０ツカアーム７．８
は各吸気バルブｌａ、１ｂの上方位置まで延設される。

また、第１０ツカアーム７の上部には低速用カム３に摺
接するカムスリッパ１０が設けられ、第２０ツカアーム
８の上部には第２低速用カム４に当接し得るカムスリッ
パエ１が設けられる。なお、各吸気バルブ１ａ、ｌｂは
、バルブばね１Ｂ、１７により閉弁方向すなわち上方に
向けて付勢されている。

第３０ツカアーム９は、第１および第２０ツカアーム７
．８間でロッカシャフト６に枢支される。この第３０ツ
カアーム９は、ロッカシャフト６から両吸気バルブｌａ
、ｌｂ側に僅かに延出され、その・上部には高速用カム
５に摺接するカムスリッパが設けられる。

第３図に示すように、第１〜第３０ツカアーム７．８．
９は、相互に摺接されており、それらの相対角度変位を
可能とする状態と、各ロッカアーム７〜９を一体的に連
結する状態とを切換可能な連結手段２１が第１〜第２０
ツカアーム７．８゜９に設けられる。

連結手段２１は、第１および第３０ツカアーム７．９を
連結する位置およびその連結を解除する位置間で移動可
能な第１ピストン２２と、第３および第２０ツカアーム
９．８を連結する位置およびその連結を解除する位置間
で移動可能な第２ビストン２３と、第１および第２ピス
トン２２，２３の移動を規制するストッパ２４と、第１
および第２ピストン２２．２３を連結解除位置側に移動
させるべくストッパ２４を付勢するばね２５とを備える
。

これら第１および第２ピストン２２．２３の移動は、切
換バルブ９１の作動に応じて油路３１゜３２．３０を通
って油圧室２９内に供給される油圧により行われる。

なお、このような可変バルブタイミング・リフト機構は
、例えば、特開昭６２−１２１８１１号公報に詳細に開
示されている。

次に、上記のように構成された可変バルブタイミング・
リフト機構ＶＴの作動を説明する。

エンジンＥの低速運転時には、切換バルブ９１がＯＦＦ
であり、第３図に示すように油路３１と油圧源（図示せ
ず）との連通が断たれており、連結切換手段２１の油圧
室２９に油圧が供給されず、ストッパ２４はばね２５に
よって第３０ツカアーム９側に押圧される。このため各
ロッカアーム７．８．９はそれぞれ独立して変位可能で
ある。

このような連結切換手段２１の連結解除状態にあって、
カムシャフト２の回転動作により、第１０ツカアーム７
は第１低速用カム３との摺接に応じて揺動し、第２０ツ
カアーム８は第２低速用カム３′との摺接に応じて揺動
する。したがって、両吸気バルブｌａ、ｌｂが、第１お
よび第２低速用カム３．３′によって開閉作動する。こ
のとき、第３０ツカアーム９は高速用カム５との摺接に
より揺動するが、その揺動動作は両吸気バルブ１ａ、１
ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

このようにして、エンジンＥの低速運転時には、第５Ａ
図において破線３および一点鎖線３′で示すように、一
方の吸気バルブ１ａが第１低速用カム３の形状に応じた
タイミングおよびリフト量で開閉作動し、他方の吸気バ
ルブ１ｂが第２低速用カム３′の形状に応じたタイミン
グおよびリフト量で開閉作動する。したがって低速運転
に適した混合気流人速度が得られ、燃費の低減およびキ
ラキング防止を図るとともに、最適な低速運転を行わせ
ることができる。

なお、低速運転に適した混合気流人速度を得るために、
例えば、第５Ｂ図に示すように、第２低速用カム３′の
高位部３ａ’を低くして低速運転時には吸気バルブ１ｂ
の開放時間・量を掻く僅かにするようにしても良く、さ
らには、上記高位部３ａ’を零にして、低速運転時には
吸気バルブ１ｂを全く開弁させないようにしてバルブ休
止状態を作り出すようにしても良い。

エンジンＥの高速運転に際しては、切換バルブ９１がＯ
Ｎであり、第４図に示すように切換バルブ９１により油
圧源（図示せず）と油路３１とが連通されており、連結
切換手段２１の油圧室２９に作動油圧が供給される。こ
れにより、第４図に示すように、ストッパ２４が規制段
部３６に当接するまで、第１および第２ピストン２２．
２３が移動し、第１ピストン２２により第１および第３
０ツカアーム７．９が連結され、第２ピストン２３によ
り第３および第２０ツカアーム９．８が連結される。

このようにして、第１〜第３０ツカアーム７Ｉ８．９が
連結切換手段２１によって相互に連結された状態では、
高速用カム５に摺接した第３０ツカアーム９の揺動量が
最も大きいので、第１および第２０ツカアーム７．８は
第３０ツカアーム９とともに揺動する。したがって、エ
ンジンＥの高速運転時には、第５Ａ図において実線５で
示すように、両吸気パルプｌａ、ｌｂが、高速用カム５
の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。この場合のタイミングおよびリフト量は、低速運転
時のそれらより大きく、高速運転に適する吸気が得られ
るようになっており、エンジン出力の向上を図ることが
できる。

以上のような作動において、第１および第２低速用カム
３，３′に基づく吸気バルブｌａ、ｌｂの開閉タイミン
グおよびリフト量を低速バルブ作動特性と称し、高速用
カム５に基づく吸気バルブｌａ、ｌｂの開閉タイミング
およびリフト量を高速バルブ作動特性と称する。両バル
ブ作動特性は、低速運転領域と高速運転領域とに分けて
用いられ、このときのエンジン出力トルクとエンジン回
転数との関係は第６図のようになる。この図においては
、低速バルブ作動特性運転での特性を線りで示し、高速
バルブ作動特性運転での特性を線Ｈで示しており、バル
ブ作動特性の切換は、これらの線り、Ｈの交点Ｃにおい
て行われる。

次に、第７図を用いて自動変速機ＡＴについて説明する
。

この自動変速機ＡＴは、トルクコンバータ４０と変速機
機構５０とから構成され、トルクコンバータ４０はエン
ジン出力軸Ｅ。Ｐに繋がるポンプ４６ａ、出力軸（変速
機構入力軸）６１に繋がるタービン４８ｂおよび固定保
持されるステータ４６ｃからなり、さらに、ポンプ４８
ａとタービン４８ｂとを係脱自在なロックアツプクラッ
チ４７を有する。

変速機構５０は、トルクコンバータ出力軸と一体の入力
軸６１、これと並行なカウンタ軸６２および出力軸６３
を有する。入力軸６１およびカウンタ軸６２間には、そ
れぞれ互いに噛合する５組のギヤ列、すなわち、１速ギ
ヤ列５１ａ、５１ｂ、２速ギヤ列５２ａ、５２ｂ、３速
ギヤ列５３ａ、５３ｂ１４速ギヤ列５４ａ、５４ｂおよ
びリバースギヤ列５５　ａ、　　５５　ｂ、　５５　ｃ
が配設されている。各ギヤ列の駆動ギヤもしくは被動ギ
ヤに各ギヤ列を選択するための油圧作動クラッチ６４〜
６８が配設されており、これら油圧作動クラッチ６４〜
６８を選択作動させることによりいずれかのギヤ列によ
る動力伝達経路が選択切換され、変速がなされる。

カウンタ軸６２と出力軸６３との間には、アウトプット
ギヤ列５９ａ、５９ｂが配設され、上述のように変速さ
れた動力はアウトプットギヤ列５９ａ、５９ｂを介して
出力軸に伝達される。

なお、１速被動ギヤ５１ｂおよび２速披動ギヤ５２ｂに
は、エンジンからの駆動方向の動力伝達は許容するが、
これと逆方向（エンジンブレーキ作用方向）の動力伝達
は空転して行わせないワンウェイクラッチ５６．５７が
取り付けられている。１速被動ギヤ５１ｂに取り付けら
れた１速ワンウエイクラツチ５６は、入力側がｌ速被勤
ギヤ５１ｂに繋がれ、出力側が２速被動ギヤ５２ｂに取
り付けられた２速ワンウエイクラツチ５７の入力側に繋
がれている。２速ワンウエイクラツチ５７の入力側はさ
らに、２速被動ギヤ５２ｂに繋がり、出力側はカウンタ
軸６２に繋がる。

さらに、これらワンウェイクラッチ５（３，５７をロッ
ク保持するためのエンブレクラッチ６９が設けられてい
る。このエンブレクラッチ６９は、１速ワンウエイクラ
ツチ５６の入力側と２速ワンウエイクラツチ５７の出力
側とを係脱するクラッチであり、これがＯＮ（保合）の
場合には、１速ギヤ列および２速ギヤ列はエンジンブレ
ーキの効く動力伝達経路を構成し、これがＯＦＦ　（非
係合）の場合には、エンジンブレーキの効かない動力伝
達経路を構成する。

上記構成の自動変速機ＡＴにおけるロックアツプクラッ
チ４７の作動制御および変速機構５０の各クラッチ６４
〜θ９の作動制御は、第１図に示すコントロールバルブ
ＣＶにより行われ、さらにこれらの制御油圧をターボユ
ニットＴＵの過給圧および可変バルブタイミング・リフ
ト機構の作動油圧に対応して制御するために第９図に示
すレギュレータバルブＲＶが用いられる。

このレギュレータバルブＲＶは、第１バルブボデイ７０
ａと第２バルブボデイ７０ｂとから構成されており、こ
れらはダイヤフラム７１を挟んで一体に固着されている
。第１バルブボデイ７０ａには、オイルポンプ（図示せ
ず）から吐出されたオイルが流入する流入ポート７２と
、調圧されたオイルが流出する流出ポート７３と、ドレ
ンポート７４が設けられ、スプール７５によって各ポー
トが開閉される。スプール７５の右端部と、第１バルブ
ボデイ７０ａの内壁の一部によって油圧室７５ｂが構成
され、流入ポート７２と油室７５ｂは、スプール７５の
内部に穿設された連通孔７５ａを介して連通している。

また、スプール７５の左端部はダイヤフラム７１に接し
ている。一方、第２バルブボデイ７０ｂには、第１図の
連絡油路１０８が接続されて可変バルブタイミング◆リ
フト機構ＶＴの作動油圧が作用する作動圧ボート７８と
、連絡管１０７が接続されてターボユニットＴＵの過給
圧が作用する過給圧ボート８０と、この過給圧ボート８
０から繋がり、ダイヤフラム７１をその一面とする過給
圧室８０ａとが設けられている。作動圧ボート７８には
、ピストン７９が、過給圧室８０ａにその一部を突出し
て挿入され、ピストン７９の右端はダイヤフラム７１の
中央部に接している。作動圧ボート７８と過給圧室８０
ａとは、このピストン７９によって遮断されていること
になり、さらに第２バルブボデイ７０ｂには、作動圧ボ
ート７８内のオイルが過給圧室８０ａ内に漏れないよう
に、ピストン７９の側面に接するドレン口８１が設けら
れている。

次に、このレギュレータバルブＲＶの作動を説明する。

低回転領域において低速バルブ作動特性を使用している
場合は、前述の連結切換手段は、第３図のように連結解
除状態であり、作動圧ボート７８に油圧は作用しないの
で、ダイヤフラム７１およびスプール７５を右方に押す
力は、過給圧室７４内に供給された過給圧による力だけ
である（以下、過給圧室力Ｆ７と称する。）。エンジン
回転数の上昇に伴い、変速機のオイルポンプの吐出圧も
上昇するので、流入ボート７２と連通路７５ａを介して
連通している油圧室７５ｂ内の油圧が上昇し、スプール
７５を左方に移動させようとする力（以下、油圧室力Ｆ
Ｌと称する。）が働く。スプール７５は、Ｆｔ　＞Ｆｔ
、のときドレンボート７４を閉じるように右方に移動し
、ＦＴ≦ＦＬのときドレンポート７４を開くように左方
に移動する。ドレンポート７４が開くと、オイルポンプ
吐出圧、すなわち変速機制御油圧はそれ以上上昇しない
。

一方、過給圧もエンジン回転数の上昇に伴って上昇する
ので、過給圧室力Ｆｔも増大する。すると、スプール７
５が左方に・移動してドレンポート７４を閉じ、油圧室
力ＦＬがこの増大した過給圧室力Ｆｔと等しくなるまで
、オイルポンプ吐出圧が上昇する。こうして、過給圧に
対応した変速機制御油圧が設定される。

このようにして設定される制御油圧と、エンジン回転数
との関係を示したのが第８図のグラフである。低回転領
域では、変速機制御油圧は、過給圧に対応して上昇し、
過給圧が最大値となる回転数Ｎｅｐにおいて、低速バル
ブ作動特性でのエンジン出力トルクに対応した第１棚圧
ＰＬＬとなる。回転数Ｎｅｐより高回転域では、過給圧
は、ウェストゲートバルブ（図示せず）の作用により一
定値のまま保たれ、制御油圧は第１棚圧ＰＬＬに維持さ
れる。次に、回転数Ｎｅ、において、高回転領域におけ
る高速バルブ作動特性での運転に切換わると、連結切換
手段２１が、第４図のように連結状態となって、作動圧
ボート７８に作動油圧が作用する。この作動油圧による
力（以下、作動圧ボート力Ｆ、と称する。）がピストン
７９を右方に押し出して、ダイヤフラム７１およびスプ
ール７５を右方に移動させるので、ドレンポート７４が
閉じる。こうしてＦＴ＋ＦＩ＝ＦＬとなるまで制御油圧
が上昇し、高速バルブ作動特性でのエンジン出力トルク
に対応した第２棚圧Ｐ’Ｌｎとなる。

このように、この制御装置を用いると、低速バルブ作動
特性を使用する低回転領域では、変速機制御油圧を過給
圧に対応したＰｔｔ、に設定し、また、高速バルブ作動
特性を使用する高回転領域では、制御油圧を、過給圧と
可変バルブタイミング・リフト機構の作動油圧との和に
対応したＰ　Ｌｌｌに設定し、これら制御油圧はそれぞ
れのバルブ作動特性でのエンジン出力トルクに応じた変
速機制御に必要最低限の油圧であるので、ロックアツプ
クラッチや油圧作動クラッチの滑りの防止ができると共
に、エンジンロスを低く抑えることもできる。

ハ１発明の効果 以上のように、本発明の制御装置を用いると、例えば、
低速バルブ作動特性を使用する低回転領域では、変速機
制御油圧を過給圧に対応して設定し、また、高速バルブ
作動特性を使用する高回転領域では、制御油圧を、過給
圧とバルブ作動特性切換機構の作動油圧との和に対応し
て設定し、これらの制御油圧はそれぞれのバルブ作動特
性でのエンジン出力トルクに応じた変速機制御に必要最
低限の油圧であるので、摩擦要素の滑りを確実に防止す
ると共に、エンジンロスをできるだけ低く抑えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る制御方法を用いるためのエンジ
ンと変速機の構成を示す概略図、第２図、第３図および
第４図は、上記エンジンの可変バルブタイミング・リフ
ト機構を示す断面図、 第５Ａ図と第５Ｂ図は、上記可変バルブタイミング・リ
フト機構のバルブタイミングとリフト量の関係を示した
グラフ、 第６図は、上記可変バルブタイミング・リフト機構によ
るエンジン出力トルクとエンジン回転数の関係を示した
グラフ、 第７図は、上記自動変速機の構成を示した概略図、 第８図は、レギュレータバルブの断面図、第９図は、本
制御方法を用いた上記自動変速機の制御油圧を示したグ
ラフである。 １ａ、１ｂ・・・吸気バルブ ３．３′・・・低速用バルブ　５・・・高速用バルブ２
１・・・連結切換手段　　　９１・・・切換バルブ１０
２・・・タービン １０４・・・コンプレッサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバ
   ルブ作動特性が切換自在としたエンジンと、このエンジ
   ンの出力軸に連結された変速機とからなり、前記エンジ
   ンが過給機を有する動力ユニットにおいて、 前記バルブ作動特性の切換を行うバルブ作動特性切換機
   構と、前記変速機の制御油圧の設定を行う油圧制御手段
   とを有し、 この油圧制御手段が、前記過給機の過給圧に対応して前
   記制御油圧を設定するとともに、前記バルブ作動特性切
   換機構による前記バルブ作動特性の切換に対応して前記
   制御油圧を補正することを特徴とする動力ユニットの制
   御装置。