JPH04194332A - エンジンおよび自動変速機の総合制御装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は自動変速機による変速およびエンジンの出力
トルクを制御する装置に関するものである。

従来の技術 最近では環境保全やエネルギ問題などの点から車両の燃
費の改善が求められており、これに応えるエンジンとし
てリーンバーンエンジンが開発されている。

リーンバーンエンジンは、例えば雑誌「自動車技術Ｊ　
Ｖｏ　１．３８．Ｎ１１９に記載されているように、所
定のスロットル開度以下の状態（軽負荷時）では空燃比
を高い値に維持することにより、軽負荷時の燃費の改善
と高負荷時の高出力化とを両立させるよう構成したエン
ジンである。また空燃比が高い値のとき（リーン域）の
シリンダ内での燃焼を安定化し、かつ燃焼効率を向上さ
せる必要があるため、第６図に示すように、二分割した
吸気ポート１の一方の形状を螺旋状のヘリカル型スワー
ルポートとするとともに、他方のポートに開閉弁（スワ
ールコントロールバルブ：５ＣＶ）２を設けている。そ
して軽負荷時は、このスワールコントロールバルブ２を
閉じてシリンダ３内で螺旋流を生じさせ、これによりリ
ーン燃焼を可能にしている。また一方スワールコントロ
ールバルブ２を閉じていれば吸気が制限されるため、ス
ロットル開度が所定値以上の状態（高負荷時）にはスワ
ールコントロールバルブ２を開き、同時に空燃比を理論
空燃比（ストイキ）あるいは出力空燃比に下げて充分な
動力性能を得るようにしている。

第７図は上記のリーンバーンエンジンにおける出力トル
クとスロットル開度との関係を示す線図であって、第７
図の太い実線が実際のエンジントルクを示す。なお、第
７図中■の曲線は空燃比が“２１”程度の希薄燃焼（リ
ーンバーン）時のトルク特性を示し、この状態では前記
スワールコントロールバルブ２は閉じている。また■あ
るいは■の曲線は、空燃比が“１７”あるいは“１６”
程度のやや希薄な空燃比の時のトルク特性を示す。

さらに■の曲線は空燃比を“１４．５”とした（ストイ
キバーン）時のトルク特性を示し、前記スワールコント
ロールバルブ２は開いて吸気を行なう。そして■の曲線
は空燃比を“１２．５°程度の出力空燃比にしたときの
トルク特性を示す。

この第７図に示すように、前述したリーンバーエンジン
では、スロットル開度Ｔ＾が第７図にＴＡＩで示す値以
下の状態で空燃比を“２１”程度に設定したリーンバー
ンを行ない、またスロットル開度ＴＡが第７図にＴＡＩ
とＴＡ２とで示す値の間にある状態（ＴＡＩ≦Ｔ＾＜　
Ｔ　Ａ２）で空燃比を“１７〜１６″程度に徐々に変化
させ、エンジントルクを連続的に増大させる。そしてス
ロットル開度ＴＡがＴＡ２以上になると、前記スワール
コントロールバルブ２を開くと同時に空燃比を出力空燃
比に下げて高開度域でのトルクを確保している。しか−
るにスワールコントロールバルブを開いた燃焼状態では
、空燃比の変更と相まってエンジントルクが第７図にＴ
ｉとＴ２とで示すように不連続に変化する。

発明が解決しようとする課題 ところで車両に搭載されている自動変速機は、車速やエ
ンジン負荷に基づいてクラッチやブレーキなどの摩擦係
合手段を適宜に係合させ、これにより動力の伝達経路を
変え、変速を行うよう構成されている。摩擦係合手段を
切換動作させて変速を実行する場合、摩擦係合手段を解
放状態からスリップ状態を経て係合させることにより、
エンジンを含む回転部材の回転変動に起因する慣性エネ
ルギを吸収し、これにより出力トルクの急激な変化、す
なわち変速ショックを防止している。

このような制御を行うために摩擦係合手段に連通する油
路にアキュームレータを接続し、摩擦係合手段にかかる
油圧の上昇を滑かにし、同時に係合のタイミングをとっ
ていることは周知のとおりである。

このアキュームレータは、基本的には、ピストンを押圧
する正圧にスプリング力を対抗させることにより、正圧
の変化を制御するものであり、したがって正圧に対抗す
る背圧を特に制御しなければ、その特性はスプリング力
によって一義的に決まってしまう。

この種のアキュームレータで油圧を調圧する自動変速機
を、前述したリーンバーンエンジンに連結した車両では
、エンジンをリーンバーン状態で運転して走行する割合
が多いので、アキュームレータの特性は、リーン域で出
力されるトルクに見合ったものに設定するのが一般的で
ある。これは設定される頻度の高い出力トルク状態にア
キュームレータの特性を合わせておくことにより、変速
シコックの悪化を可及的に防止するためである。

しかるにエンジン出力を増大させつつアップシフトする
パワーオンアップシフトの場合、スロットル開度が所定
開度以上となれば、前述したスワールコントロールバル
ブ２を開いてストイキバーンを行うことになる。この場
合のエンジンの出力トルクは、第７図に示すように不連
続に増大するから、摩擦係合手段にかかる負荷トルクが
リーンバーン時とは大きく相違することになるが、アキ
ュームレータの特性をリーンーン時のエンジントルクに
合わせであると、摩擦係合手段によるトルク容量が低い
状態で推移するため、摩擦係合手段によって回転部材の
慣性エネルギを充分に吸収できず、その結果、所定時間
内に変速が終了せずに、変速時間が増大し、摩擦材の耐
久性が低下する問題が生じる。あるいはアキュームレー
タのエンド当りが発生し変速シ゛町ツクが悪化する問題
があった。

これはアキュームレータ背圧を負荷トルクに応じて制御
するものの、その背圧の制御が不適切である場合にも生
じることがある。

このような不都合を解消するために変速が実際に開始さ
れたことを検出してエンジンの点火時期を変え、これに
より出力トルクをリーンバーン時の出力トルク程度に低
下させることが考えられる。

しかしこのような制御では、アキュームレータが動作し
始める時点でのエンジントルクが大きすぎるため、アキ
ュームレータのピストンが大きく移動し、そのため低ト
ルク状態での変速に許容されるアキュームレータの動作
の余裕時間が極めて短くなってしまい、最悪の場合はピ
ストンが限界位置まで移動して突き当るエンド当りが生
じ、その結果、大きな変速ショックが生じてしまう。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、アキュ
ームレータ背圧などの油圧をエンジントルクの不連続な
変化に対応して制御できない場合であっても変速シラツ
クを悪化させたり、ドライバビリティを損ったりするこ
とのない制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、空燃比の高
い希薄燃焼およびそれより低い空燃比の燃焼のために吸
気路内に設けられた制御弁と出力トルクを電気的に制御
する出力トルク制御機構とを有するエンジンと、そのエ
ンジンに連結された自動変速機とを制御する総合制御装
置において、希薄燃焼が行われるていることを検出する
希薄燃焼検出手段と、前記自動変速機による変速を判断
する変速判断手段と、変速を実行する変速指令信号を自
動変速機に出力する変速指令出力手段と、希薄燃焼検出
手段が希薄燃焼を検出していないときに前記変速判断手
段の変速判断に基づいて前記出力トルク制御機構による
出力トルクの低減を変速の実行前に行わせる指令信号を
出力する出力トルク低減指令手段とを具備していること
を特徴とするものである。

またこの発明において、前記出力トルク低減制御手段は
、出力トルクを連続的もしくは段階的に低減させる指令
信号を出力するよう構成することができる。

作　　　　用 この発明の装置では、エンジンがリーンバーンを行って
いるか否かを希薄燃焼検出手段が判断する。また自動変
速機において設定している変速段を変えるべきか否か、
すなわち変速を行うべきことを変速判断手段が判断し、
さらにその変速を実行するための変速指令信号を変速指
令出力手段が出力する。一方、希薄燃焼検出手段が希薄
燃焼を検出していないとき、すなわちエンジントルクが
比較的大きいときに変速判断手段が変速判断を行うと、
出力トルク低減指令手段が指令信号を出力し、これに基
づいて前記出力トルク制御機構が動作してエンジントル
クを低下させる。なお、この低下されたエンジントルク
は、希薄燃焼時のエンジントルクとほぼ等しいトルクで
ある。このエンジントルクの低減が実行された後に、前
記変速指令出力手段が変速指令信号を出力して変速を実
行させる。

すなわちこの発明の制御装置によれば、変速を実行する
時点では、エンジントルクが既に低下しており、したが
って自動変速機における油圧特性が、エンジンの希薄燃
焼時のトルクに応じたものであっても、変速ショックが
悪化しない。

またエンジントルクの低減制御の仕方として、目標とす
るトルクまで連続的もしくは段階的にトルクを下げるよ
う制御する構成であれば、変速の実行に先立つエンジン
トルクの急激な低下が体感されないから、搭乗者に所謂
失速感を与えることがない。

実　　施　　例 つぎにこの発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の基本構成を説明するためのブロック
図であって、対象とするエンジン１０は、空燃比が高い
希薄燃焼（リーンバーン）と空燃比がそれより低い理論
空燃比（ストイキ）あるいは出力空燃比での燃焼とを行
うことのできるものであり、これらの燃焼を円滑に生じ
させるための制御弁１１が吸気路１２内に設けられてい
る。この制御弁１１は具体的な例としては、前述した第
６図に示すスワールコントロールバルブである。また上
記のエンジン１０には、出力トルクを制御する手段とし
て、スロットルバルブ以外に、電気的な手段である出力
トルク制御機構１３が設けられている。この出力トルク
制御機構１３の一例は、電気的な指示信号により点火時
期を変える点火遅角制御機構である。

またこの発明で対象とする自動変速機１４は、上記のエ
ンジン１０に連結されたものであって、変速制御を油圧
のみによって行う構成のもの、あるいは車速やスロット
ル開度などを電気的に検出し、その検出結果に基づく電
気的な指示信号によって油圧を制御することにより変速
を行う構成のものである。なお、後述する説明から知ら
れるように、アキュームレータ背圧をも電気的に制御す
る自動変速機１４にあっては、希薄燃焼時のエンジント
ルクに合わせたアキュームレータ背圧を変速時にも維持
するよう構成されている。

上記のエンジン１０および自動変速機１４を制御する制
御装置１５は、希薄燃焼検出手段１６と、変速判断手段
１７と、変速指令出力手段１８と、出力トルク低減指令
手段１９とを備えている。これらのうち希薄燃焼検出手
段１６は、エンジン１０が空燃比の高い状態での運転す
なわちリーンバーンを行っているか否かを検出するもの
であって、例えば前記制御弁１１が閉状態のときリーン
バーンと判断し、開状態のときはストイキバーンと判ト
ル開度などの運転状態を示す情報に基づいて変速すべき
ことおよび設定すべき変速段を判断する。

この変速判断手段１７によって判断された変速を実行す
る指令信号を変速指令出力手段１８が出力する。

また一方、出力トルク低減指令手段１９は、リーンバー
ン状態でないときに変速判断が行われることに基づいて
その変速判断の後でかつその変速の実行の前に、前記出
力トルク制御機構１３に信号を出力してエンジントルク
を低減させる。その目標とするエンジントルクは、リー
ンバーンを行っているときのエンジントルクとほぼ等し
いトルクでアリ、そのエンジントルクの低減の仕方とし
ては、現状のトルクから目標トルクに直接低下させても
よ（、あるいは連続的もしくは段階的に目標トルクへ低
下させてもよい。後者の場合、急激なトルク変動となら
ないので、搭乗者に失速感を与えることがない。

上述した各手段を含む制御装置１５は、具体的には、マ
イクロコンピュータを主体としたものであって、例えば
第２図に示すようにエンジン用電子コントロールユニッ
ト（Ｅ−ＥＣＵ）２０と自動変速機用電子コントロール
ユニット（Ｔ−ＥＣＵ）２１とを有している。そして電
子コントロールユニット２０には、エンジン回転数ＮＥ
１吸気管負圧ＰＭ、ニュートラルスイッチからの信号Ｎ
５Ｗ１スロットル開度ＴＡ１エンジン水温ＴＨＷおよび
その他の信号が入力され、また前記制御弁（スワールコ
ントロールバルブ）１１の開閉信号Ｓｓやフューエルイ
ンジェクションＩ　ＮＪ、イグナイタＩＧＴに対する信
号などが出力されている。

また自動変速機１４を制御する電子コントロールユニッ
ト（Ｔ−ＥＣＵ）２１は、車速ＳＰ２、エンジン回転数
ＮＥ、タービン回転数ＮＴ、スロットル開度ＴＡ、ブレ
ーキ信号ＢＫなどの信号が入力され、またライン圧制御
用ソレノイドバルブＳＰＬ、変速用ソレノイドバルブＳ
ｌ、８２などに信号を出力するようになっている。さら
にこれらの電子コントロールユニット２０．２１は互い
に必要な信号を送受信するよう電気的に接続されている
。

上述した装置の作用は以下のとおりである。

先ずエンジン１０は制御弁（スワールコントロールバル
ブ）１１を閉じた状態でのリーンバーンと制御弁１１を
開いた状態でのストイキバーンと、　を行うので、その
トルク特性は第７図に示すように不連続に変化するもの
となる。

第３図（Ａ）（Ｂ）は上記の制御装置１５において行わ
れる制御ルーチンを示すフローチャートであって、ステ
ップ１では変速判断（特にパワーオンアップシフト）が
有るか否かを判断し、その結果が１ノー”であればリタ
ーンし、また“イエス”であればステップ２に進んでフ
ラグＦＯを“１＠にセットした後、ステップ３において
制御弁（ＳＣＶ）１１が開いているか否かを判断する。

その結果が“イエス１であればステップ４でフラグＦ１
を“１″に設定した後にステップ５に進み、また゛ノー
”であれば、直ちにステップ５に進む。

すなわち制御弁１１が閉じていればリーンバーンが行わ
れており、制御弁１１が開いていれば、ストイキバーン
が行われているから、フラグＦ１はａｌｌにセットされ
ることによりストイキバーンであることを示し、“１”
でないことによりり一ンバーンであることを示すことに
なる。

制御弁１１の開閉を判断した後、ステップ５ではタイマ
Ｔｍをセットする。

一方、第３図（Ｂ）に示すフローチャートにおけるステ
ップ１１では、変速判断の有無を示すフラグＦＯが“１
”か否かを判断し、判断結果が１ノー“であればリター
ンし、また“イエス”であれば、ステップ１２に進んで
タイマＴｍのカウント値が予め定めた値α以上か否かを
判断する。ステップ１２の判断結果が“ノー１であれば
、ステップ１３に進んで制御弁１１の開閉状態を示すフ
ラグＦ１が“１”か否かの判断を行い、その判断結果が
“ノー”であれば、リーンバーン状態であってエンジン
トルクが小さいからリターンし、また“イエス”であれ
ばステップ１４に進んでタイマＴ＠のカウント値に応じ
た点火時期の設定を行い、すなわちタイマＴｍのカウン
ト値に応じて点火時期を変えることによりエンジントル
クを目標トルクまで徐々に低下させる。

このようにしてエンジントルクを低下させた後、タイマ
Ｔｍのカウント値が予め定めた値αとなってステップ１
２の判断結果が“イエス”となれば、ステップ１５に進
んで各フラグＦＯ，Ｆｌを零リセットし、ついでステッ
プ１６において変速指令信号を出力する。したがって変
速を実行する時点ではエンジントルクがリーンバーン状
態の低トルクに下げられているから、自動変速機１４の
油圧特性、特にアキュームレータの背圧特性がリーンバ
ーン状態に合わせてあっても、変速に伴うショックが特
に悪くなることはない。

以上述べた制御における点火時期の進角値、アキューム
レータ油圧、出力トルクの時間的な変化を線図で示せば
第４図のとおりである。すなわちｔｏ時点で変速判断が
行われると、点火時期が時間の経過と共に次第に遅くな
り、これと併せて出力トルクが次第に低下する。変速判
断から予め定めた時間αが経過して出力トルクが目標ト
ルクまで低下すると（ｔ１時点）、変速指令信号が出力
され、これ以降、変速が完了するまでは、点火時期は一
定の遅角に維持される。そしてｔ２時点で所定の摩擦係
合手段が係合し始め、その伝達トルク容量およびアキュ
ームレータ油圧が上昇し、アキュームレータ期間が終る
直前のｔ３時点で変速が終了し、しかる後、ｔ４時点で
点火時期が正規の角度に戻される。

すなわち制御弁１１が開いてストイキバーンを行う状態
であっても、変速時には、エンジントルクをアキューム
レータの油圧特性に合うよう下げであるから、アキュー
ムレータ期間に変速が終了し、出力トルクの一時的な増
大すなわち変速シラツクが生じない。

第４図中破線はエンジントルクの低減制御を行わない場
合の出力トルクの変化を示すもので、変速の実行時点で
のトルクが大きすぎるためにアキュームレータ期間に変
速が終了せずに、アキュームレータのピストンが限界位
置まで移動してエンド当りし、これによって初めて所定
の摩擦係合手段がほぼ完全に係合して変速が達成される
ため、出力トルクが一時的に大きく変動し、これが変速
ショックとなって現れる。

また第３図（Ａ）（Ｂ）に示すフローチャートに従う制
御では、変速の開始時点まで出力トルクが徐々に低下す
るから、失速感が生じることはない。

なお、失速感が特に大きくない場合や、失速感が問題と
ならない場合には、第５図に示すように変速判断後、変
速出力前に点火時期を一度に遅らせ、エンジントルクを
目標トルクまで低下させてもよい。

また上記の実施例では、スワールコントロールバルブを
備えたエンジンを対象とする例を示したが、この発明は
、要は吸気経路中に設けたバルブの開閉によって出力ト
ルクが不連続に変化するエンジンを対象として実施する
ことができる。

発明の詳細 な説明したようにこの発明の装置によれば、変速判断を
行った後、所定時間経過後に変速を実行する時点では、
エンジントルクが自動変速機の油圧特性、特にアキュー
ムレータ油圧に適合するトルクまで低下しているから、
変速ショックを悪化させることなく変速を行うことがで
きる。

また変速の実行に先立つエンジントルクの低下を徐々に
行うよう構成した場合には、出力トルクの低下に起因す
る失速感を生じさせるおそれがなく、ドライバビリティ
を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成を示すブロック図、第２図
は制御装置のブロック図、第３図（Ａ）（Ｂ）はこの発
明の装置による制御ルーチンを説明するためのフローチ
ャート、第４図は点火時期の進角値、アキュームレータ
油圧および出力トルクの時間的変化を示す線図、第５図
は点火時期の進角値および出力トルクの時間的変化の他
の例を示す線図、第６図はスワールコントロールバルブ
を示す略解図、第７図はリーンバーンエンジンの出力ト
ルク特性線図である。 ２・・・スワールコントロールバルブ、　１０・・・エ
ンジン−１１・・・制御弁、　１３・・・出力トルク制
御機構、　１４・・・自動変速機、　１５・・・制御装
置、１６・・・希薄燃焼検出手段、　１７・・・変速判
断手段、１８・・・変速指令手段、　１９・・・出力ト
ルク低減指令手段、　２０・・・エンジン用電子コント
ロールユニット、　２１・・・自動変速機用電子コント
ロールユニット。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　渡　辺　丈　失 策１図 第２図 第３図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　（Ｂ）第４図 第５図 第６図　　　　　− 第７図 スロットＪし〜ν１Ｔム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空燃比の高い希薄燃焼およびそれより低い空燃比
   の燃焼のために吸気路内に設けられた制御弁と出力トル
   クを電気的に制御する出力トルク制御機構とを有するエ
   ンジンと、そのエンジンに連結された自動変速機とを制
   御する総合制御装置において、 希薄燃焼が行われるていることを検出する希薄燃焼検出
   手段と、前記自動変速機による変速を判断する変速判断
   手段と、変速を実行する変速指令信号を自動変速機に出
   力する変速指令出力手段と、希薄燃焼検出手段が希薄燃
   焼を検出していないときに前記変速判断手段の変速判断
   に基づいて前記出力トルク制御機構による出力トルクの
   低減を変速の実行前に行わせる指令信号を出力する出力
   トルク低減指令手段とを具備していることを特徴とする
   エンジンおよび自動変速機の総合制御装置。
2. （２）前記出力トルク低減制御手段は、出力トルクを連
   続的もしくは段階的に低減させる指令信号を出力するよ
   う構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエ
   ンジンおよび自動変速機の総合制御装置。