JPH04357359A - 車両の自動変速制御装置 - Google Patents

車両の自動変速制御装置

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JPH04357359A
JPH04357359A JP3131284A JP13128491A JPH04357359A JP H04357359 A JPH04357359 A JP H04357359A JP 3131284 A JP3131284 A JP 3131284A JP 13128491 A JP13128491 A JP 13128491A JP H04357359 A JPH04357359 A JP H04357359A
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intake air
engine
air amount
value
amount
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JP3131284A
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Hiroki Matsuoka
松岡　広樹
Norihisa Nakagawa
徳久 中川
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両の自動変速制御装置
に係り、特に自動変速機の変速位置を、内燃機関の吸入
空気量と機関回転数との比に対応した値と変速マップに
基づき自動制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気量センサで検出した内燃機関の吸入
空気量Ｑを機関回転数Ｎで除算した値Ｑ／Ｎが機関トル
クに略対応していることから、この１回転当りの吸入空
気量Ｑ／Ｎと車速との相関関係にて定めた変速パターン
に基づいて、電子制御式自動変速機の変速制御を行なう
自動変速制御装置が従来より知られている（特開昭６０
−３４５６３号公報）。
【０００３】かかる従来の自動変速制御装置における変
速パターンは変速位置（ギア段）を上昇させるアップ線
とギア段を降下させるダウン線の、２種類の変速線から
なる。この自動変速制御装置では、内燃機関の１回転当
りの吸入空気量Ｑ／Ｎ（以下、ＱＮとも記す）が、現在
のギア段から１段上のギア段への変速を指示するアップ
線を横切って減少した場合にギア段を上記１段上のギア
段に変更させ、他方、１回転当りの吸入空気量が現在の
ギア段から１段下のギア段への変速を指示するダウン線
を横切って増加した場合は、ギア段を上記１段下のギア
段に変更させることにより、負荷変動に追従した変速制
御を行なうことを目的としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、空気量セン
サは機関燃焼室の上流側のかなり離れた位置に配設され
ているため、空気量センサで吸入量が検出された空気が
、スロットルバルブを通過して機関燃焼室に実際に流入
するまでに時間遅れがあり、またスロットルバルブと吸
気弁との間の容積のため、該容積分だけ空気量センサの
検出吸入空気量と機関燃焼室に流入する空気量との間に
誤差が生ずる。例えばスロットルバルブが図２１（Ｃ）
に示す如く時刻ｔ１　で急開される加速時には、前記の
容積を満たす空気が機関燃焼室に流入する空気より更に
余分に流れるため、空気量センサは機関燃焼室に流入す
る空気量よりも急激に大なる吸入空気量検出値を出力す
ることとなり、これにより、図２１（Ａ）に実線で示す
１回転当りの吸入空気量ＱＮにオーバーシュートＩが発
生する。
【０００５】従って、前記従来装置では図２１（Ａ）に
一点鎖線で示すように２速から３速へのアップ線Ｕ１　
と３速から４速へのアップ線Ｕ２　が設定され、また同
図に破線で示すように４速から３速へのダウン線Ｄ１　
と３速から２速へのダウン線Ｄ２　が設定されている場
合には、現在のギア段が４速であるものとすると、大き
な加速を要求していないにも拘らず、上記のオーバーシ
ュートＩによってＱＮがダウン線Ｄ１　→Ｄ２　の順で
極めて短時間（例えば０．１秒程度）で横切るため、図
２１（Ｂ）に模式的に示す如く４速から２速へ予期しな
い２段のダウンシフトを発生させてしまう。このため、
変速ショックが発生し（特に４速から２速へのダウンシ
フトは、他のダウンシフトに比べショックが大きい）、
ドライバビリティを非常に悪化させる。
【０００６】また、上記のＱＮのオーバーシュートＩは
短時間で消失するため、図２１（Ａ）に示す如く上記の
ダウンシフト後直ちにＱＮがアップ線Ｕ１　を横切って
低下するため、同図（Ｂ）に模式的に示す如く、上記の
ダウンシフト後直ちに２速から３速へアップシフトが行
なわれることとなり、ビジー感を運転者に与えてしまう
。
【０００７】なお、上記１回転当りの吸入空気量ＱＮの
加重平均値を用いることにより、上記のオーバーシュー
トＩをなくして変速制御することも考えられるが、急加
速のようにダウンシフトが必要なときにダウンシフトが
遅れるという問題がある。
【０００８】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
定常時に流れる吸入空気量（吸入空気の収束値）に一次
遅れ処理を施した値で変速制御することにより、上記の
課題を解決した車両の自動変速制御装置を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の原理ブロック図を示す。同図中、スロットル
開度検出手段１１及び機関回転数検出手段１２は夫々内
燃機関の吸入空気量を制御するスロットルバルブの開度
と機関回転数とを検出する。車速検出手段１３は内燃機
関を搭載した車両の速度を検出する。算出手段１４は検
出された前記スロットル開度及び機関回転数から車両の
定常走行時の吸入空気量を算出する。
【００１０】処理手段１５は算出手段１４により算出さ
れた吸入空気量に対して一次遅れ処理を施す。自動変速
手段１６はこの処理手段１５により得られた一次遅れ処
理値と車速検出手段１３により検出された車速とから変
速線を決定し、ギア段を自動設定する。
【００１１】
【作用】算出手段１４により、スロットル開度と機関回
転数とから算出される吸入空気量は定常走行時の値であ
るため、内燃機関の吸気系の筒内空気量と一対一に対応
している。過渡運転時には、この筒内空気量が時間の経
過と共に漸次変化して最後に定常走行時の吸入空気量に
収束するように変化する。従って、算出手段１４からの
定常走行時の吸入空気量に処理手段１５で一次遅れ処理
を施した値は、過渡運転時の筒内空気量に一致した値と
なる。また、この処理手段１５に入力される定常走行時
の吸入空気量にはオーバーシュート分は含まれていない
から、１次遅れ処理された値にもオーバーシュート分は
含まれることはない。
【００１２】
【実施例】図２は本発明装置を搭載した内燃機関の一実
施例の概略構成図を示す。本実施例はターボチャージャ
ー付きの６気筒火花点火式内燃機関で、かつ、自動変速
機２０を有した内燃機関に適用した例を示している。
【００１３】図２において、エアクリーナ２１の下流に
はエアフローメーター２２，吸気通路２３，スロットル
バルブ２４，サージタンク２５，インテークマニホルド
２６及び吸気弁２７を介してエンジン本体２８（前記内
燃機関に相当）の燃焼室２９に連通されている。
【００１４】エンジン本体２８はシリンダブロック３０
とシリンダヘッド３１とからなり、シリンダブロック３
０内にはピストン３２が収容されており、またシリンダ
ヘッド２９には燃焼室２９にプラグギャップが突出する
ように各気筒毎に点火プラグ３２が設けられている。イ
ンテークマニホルド２６には先端部がインテークマニホ
ルド２６内に突出するように各気筒毎に燃料噴射弁３３
が設けられている。
【００１５】また、イグナイタ３４はマイクロコンピュ
ータにより構成されているエンジンコントロールコンピ
ュータ５３からの点火指示信号に基づき高電圧を発生し
、この高電圧をディストリビュータ３６を介して点火プ
ラグ３２へ供給する。また、エンジン本体２８の燃焼室
２９は排気弁３６，エキゾーストマニホルド３７を介し
て排気通路３８に連通されている。
【００１６】前記したスロットルバルブ２４の上流側の
吸気通路２３内にはコンプレッサ３９が設けられており
、かつ、排気通路３８にはタービン４０が、コンプレッ
サ３９と同軸上に取り付けられている。また、タービン
４０の上流側と下流側とを連通し、タービン４０を迂回
するバイパス通路４１のエキゾーストマニホルド３７側
の吸入口には、ウェイストゲートバルブ４２が設けられ
、該吸入口を閉塞又は開口するようリンク機構４３を介
してアクチュエータ４４により制御される構成とされて
いる。アクチュエータ４４は、吸気通路２３と連通する
通路４５を介して導入される空気圧によって動作制御さ
れる。
【００１７】ここで、エキゾーストマニホルド３７を流
れる排気ガスをタービン４０に流入しタービン４０を回
転させると、それに応じてコンプレッサ３９も回転し、
エアフローメータ２２を通過した吸入空気がコンプレッ
サ３９により圧縮され、その密度の高い空気がサージタ
ンク２５及びインテークマニホルド２６を介して燃焼室
２９に送り込まれて出力を増大させる。このとき、過給
圧が設定値以下の場合にはアクチュエータ４４は作動せ
ず、ウェイストゲートバルブ４２は閉じているため、排
気ガスは全量タービン４０へ流入する。しかし、エンジ
ン高回転によって過給圧が上昇し、設定値以上になると
通路４５を介して入力される所定値以上の空気圧によっ
てアクチュエータ４４が作動し、リンク機構４３を介し
てウェイストゲートバルブ４２を図中、左方向へ移動さ
せ、エキゾーストマニホルド３７の吸入口を開放する。 これにより、タービン４０に流入する排気ガスの一部が
バイパス通路４１を介してバイパスされるため、タービ
ン４０の回転数が低下せしめられる。このようにして、
過給圧が一定になるように制御される。
【００１８】本実施例では、また各種のセンサ群が設け
られている。すなわち、エアクリーナ２１から取り出さ
れてエアフローメータ２２へ吸入される空気の温度を計
測する吸気温センサ４７，エンジンブロック３０を貫通
して一部がウォータジャケット内に突出するよう設けら
れ、エンジン冷却水温を検出する水温センサ４８，アク
セルペダル４９により開閉制御されるスロットルバルブ
２４の開度を検出するスロットルポジションセンサ５０
などが設けられている。また、ディストリビュータ３５
はそのシャフトの回転に同期して所定のクランク角度毎
にパルスを出力する回転角センサとクランク位置検出信
号を出力する気筒判別センサとを内蔵している。更に排
気通路３８に一部が突出されて設けられ、触媒装置４６
に入力される前の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素
濃度検出センサ（Ｏ２　センサ）５２などが設けられて
いる。
【００１９】上記の各種センサの出力検出信号はエンジ
ンコントロールコンピュータ５３に入力され、ここで空
燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）に制御する燃料
噴射時間の計算やその他の必要な各種演算が実行される
。エンジンコントロールコンピュータ５３の出力信号は
燃料噴射弁３３やイグナイタ３４に入力される一方、Ｅ
ＣＴコンピュータ５４にも必要なデータが転送される。
【００２０】ＥＣＴコンピュータ５４はトランスミッシ
ョンコントロールコンピュータで、マイクロコンピュー
タで構成されており、例えばアウトプットシャフトの回
転により車速を検出する車速センサ５５からの車速信号
、及び自動変速機２０のシフトポジション（ギア段）の
位置を検出するシフトポジションスイッチ５６からのギ
ア段検出信号が、エンジンコントロールコンピュータ５
３からのデータと共に入力され、変速線の計算を行ない
、それに基づいて自動変速機２０によるギア段の設定制
御（シフト制御）を行なう。
【００２１】前記したスロットルポジションセンサ５０
は前記スロットル開度検出手段１１を構成し、ディスト
リビュータ３５が前記機関回転数検出手段１２を構成し
、車速センサ５５が前記車速検出手段１３を構成してい
る。更にエンジンコントロールコンピュータ５３のソフ
トウェア処理により前記演算手段１４と処理手段１５が
実現される。また、ＥＣＴコンピュータ５４及び自動変
速機２０により前記自動変速手段１６が構成されている
。
【００２２】エンジンコントロールコンピュータ５３は
例えば図３に示す如き公知のハードウェア構成とされて
いる。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し
、その説明を省略する。図３において、エンジンコント
ロールコンピュータ５３は中央処理装置（ＣＰＵ）６０
，処理プログラムやマップを格納したリード・オンリ・
メモリ（ＲＯＭ）６１，演算結果などが書き込まれ、ま
た読み出されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
６２，入力インタフェース回路６３，６５，マルチプレ
クサ付のＡ／Ｄコンバータ６４，出力インタフェース回
路６６からなる。
【００２３】ＣＰＵ６０は後述のルーチンによって定常
走行時の吸入空気量ＱＮＴＡやそれを一次遅れ処理した
予測吸入空気量ＱＮＦＷＤなどを算出する。ＲＯＭ６１
は後述の変速制御の計算に必要な各種のマップを予め格
納している。入力インタフェース回路６３はエアフロー
メータ２２，吸気温センサ４７，水温センサ４８，Ｏ２
　センサ５２，スロットルポジションセンサ５０からの
検出信号をＡ／Ｄコンバータ６４に供給する。Ａ／Ｄコ
ンバータ６４はこれらの入力検出信号を順次切換えて取
り込み、それをアナログ・ディジタル変換した後、バス
６７を介してＣＰＵ６０に入力する。入力インタフェー
ス回路６５はディストリビュータ３５からの機関回転数
ＮＥ検出信号などを入力信号として受け、それをバス６
７を介してＣＰＵ６０へ送出する。出力インタフェース
回路６６はＣＰＵ６０からバス６７を介して供給された
データを燃料噴射弁３３，イグナイタ３４，ＥＣＴコン
ピュータ５４などへ選択出力する。なお、ＥＣＴコンピ
ュータ５４もエンジンコントロールコンピュータ５３と
同様のハードウェア構成とされている。
【００２４】次に本発明の要部をなす予測吸入空気量Ｑ
ＮＥＷＤの算出方法について説明する。本実施例は吸入
空気量と機関回転数に基づいて燃料噴射量を制御する内
燃機関に適用したものであるが、１回転当りの吸気管圧
力が吸入空気量に対応することから、この１回転当りの
吸気管圧力と機関回転数に基づいて燃料噴射量を制御し
てもよいことは周知の通りである。後者の装置では、ダ
イヤフラム式の圧力センサをスロットルバルブ下流側の
サージタンクに取付け、この圧力センサで吸気管圧力を
検出する。
【００２５】しかし、過渡運転時には実際の吸気管圧力
の変化に対して、圧力センサの応答遅れにより吸気管圧
力検出値の変化が遅れる。そこで、本出願人は時間遅れ
のないスロットル開度と機関回転数とから定常状態での
吸気管圧力を演算し、演算された定常状態での吸気管圧
力を一次遅れ処理して時間遅れのない現時点の吸気管圧
力を算出すると共に、機関燃焼室への吸入空気量が確定
する吸気弁閉弁時の吸気管圧力を予測し、更に現時点と
予測時点の両演算吸気管圧力の差を求め、現時点の測定
吸気管圧力にこの差を加算して予測値ＱＮＦＷＤを算出
する吸入空気量予測装置を提案した（特開平２−４２１
６０号公報）。
【００２６】すなわち、この提案装置によれば、まずス
ロットル開度ＴＡと機関回転数ＮＥとで決まる定常走行
時の吸気管圧力ＰＭＴＡを算出する。従って、この吸気
管圧力ＰＭＴＡは加速時にはスロットル開度の変化に時
間遅れなく対応して図４に示す如く変化する。一方、実
際の吸気管圧力はスロットル開度変化に対して、定常走
行時の吸気管圧力ＰＭＴＡの一次遅れ系を通した変化を
するので、ＰＭＴＡを一次遅れ処理して図４に示す如き
ＰＭＣＲＴを算出する。
【００２７】続いて、圧力センサ値ＰＭと同じ応答をも
つ値としてＰＭＣＲＴをもう一度一次遅れ処理して図４
にＰＭＣＲＴ４で示すなまし値を、ＰＭＣＲＴの演算周
期の半分の周期で算出する。スロットルバルブの漏れ空
気量、アイドルスピードコントロールバルブの開度及び
大気圧が夫々変化していないものとすると、上記なまし
値ＰＭＣＲＴ４とセンサ値ＰＭとは同一となる。
【００２８】いま、現時点から吸気弁閉弁時までの時間
がＴであるものとすると、Ｔを吸気管圧力の演算値ＰＭ
ＣＲＴの演算周期Δｔで除算した回数だけｔＡｉ　＝ｔ
Ａｉ−１　＋ＴＩＭ×（ＰＭＴＡ−ｔＡｉ−１　）なる
式を繰り返し演算し、最終的に予測値ｔＰＭＶＬＶを算
出する。ただし、初期値ｔＡ０　はＰＭＣＲＴである。
【００２９】ＰＭとＰＭＣＲＴ４とが等しければｔＰＭ
ＶＬＶを予測値として用いればよいが、実際にはズレが
あるので、予測時点の演算吸気管圧力ｔＰＭＶＬＶと現
時点の演算吸気管圧力ＰＭＣＲＴ４との差（ｔｐＭＶＬ
Ｖ−ＰＭＣＲＴ４）に、現時点のセンサ測定吸気管圧力
ＰＭを加算することにより、吸気弁閉弁時の予測吸気管
圧力ＰＭＦＷＤを得る。
【００３０】ところで、本実施例のような吸入空気量と
機関回転数とに基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関
では、エアフローメータ２２はスロットルバルブ２４の
上流側にあるため、前記した圧力センサの測定値（吸気
管圧力）ＰＭよりも位相が進んだ値となっている。その
ため、１回転当りのエアフローメータ２２の測定吸入空
気量ＱＮを遅れ処理して測定吸気管圧力値ＰＭ相当の値
ＱＮＳＭを作ることにより、前述のロジックを本実施例
にも適用して予測吸入空気量ＱＮＦＷＤを得ることがで
きる。
【００３１】図５は上記の予測吸入空気量ＱＮＦＷＤを
算出する、本発明の要部の一実施例のフローチャートを
示す。このルーチンはエンジンコトロールコンピュータ
５３によって、例えば８ｍｓｅｃ毎に実行される。まず
、エアフローメータ２２により測定された吸入空気量（
１回転当り）ＱＮと、スロットルポジションセンサ５０
により測定されたスロットル開度ＴＡと、ディストリビ
ュータ３５内の回転角センサにより測定された機関回転
数ＮＥとを取り込む（ステップ１０１）。
【００３２】次に、取り込んだスロットル開度ＴＡと機
関回転数ＮＥとに基づいて、ＲＯＭ６１に予め格納され
ている所定のマップをサーチして定常走行時の吸入空気
量ＱＮＴＡを算出する（ステップ１０２）。すなわち、
このステップ１０２により前記算出手段１４が実現され
る。なお、上記の所定のマップは定常走行時においてス
ロットル開度と機関回転数とを夫々変更して、夫々につ
いて吸入空気量を測定した値からなるマップである。
【００３３】次にステップ１０３〜１１０で上記定常走
行時の吸入空気量ＱＮＴＡに対して一次遅れ処理を施し
て前記処理手段１５を実現する。すなわち、機関回転数
ＮＥと定常走行時の吸入空気量ＱＮＴＡに基づいて定め
られた一次遅れの時定数ＴＩＭＣＡのマップをＲＯＭ６
１内でサーチして、一次遅れの時定数ＴＩＭＣＡを算出
する（ステップ１０３）。続いて、前記一次遅れ処理値
ＰＭＣＲＴに相当する一次遅れ処理値ＱＮＣＲＴを次式
に基づいて算出する（ステップ１０４）。
【００３４】 　　　　ＱＮＣＲＴｉ　＝ＱＮＣＲＴｉ−１　＋　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（ＱＮＴＡ−ＱＮＣＲ
Ｔｉ−１　）×ＴＩＭＣＡ　　　　　　（１）ただし、
上式中、ＱＮＣＲＴｉ−１　は前回の吸入空気量の一次
遅れ処理値である。次に過渡運転時にエアフローメータ
２２の検出吸入空気量のなまし値ＱＮＳＭと同じ応答を
もつ値として、ＱＮＣＲＴを次式により更に一次遅れ処
理してなまし値ＱＮＣＲＴ４を算出する（ステップ１０
５）。
【００３５】 　　　　ＱＮＣＲＴ４ｉ　＝ＱＮＣＲＴ４ｉ−１　＋　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ＱＮＣ
ＲＴ−ＱＮＣＲＴ４ｉ−１　）×Ｋ　　　　　　（２）
ただし、上式中、ＱＮＣＲＴ４ｉ−１　は前回のなまし
値ＱＮＣＲＴ４であり、またＫは定数で、エアフローメ
ータ２２がスロットルバルブ２４の上流側にある分の応
答遅れ量を補正するための係数である。
【００３６】続いて、機関回転数ＮＥに応じてＲＯＭ６
１内の一次元マップをサーチして時定数ＴＩＭＣを算出
した後（ステップ１０６）、次式により前記測定吸気管
圧力ＰＭに相当する吸入空気量なまし値ＱＮＳＭを算出
する（ステップ１０７）。
【００３７】 　　　　ＱＮＳＭｉ　＝ＱＮＳＭｉ−１　＋（ＱＮ−Ｑ
ＮＳＭｉ−１　）×ＴＩＭＣ　　（３）上式中、時定数
ＴＩＭＣにより吸入空気量なまし値ＱＮＳＭｉ　は機関
回転数ＮＥに応じた応答性をもつように補正されている
。なお、ＱＮＳＭｉ−１　は前回のなまし値ＱＮＳＭで
ある。
【００３８】次に現時点から吸入空気量予測時点（すな
わち機関燃焼室への吸入空気量が確定する吸気弁２７の
閉弁時点）までの時間Ｔを算出する（ステップ１０８）
。しかる後に、このＱＮＦＷＤ算出ルーチンの実行周期
をΔｔ（ここでは８ｍｓｅｃ）とすると、Ｔ／Δｔで表
わされる演算回数だけ次式の演算を繰り返し実行する（
ステップ１０９）。
【００３９】 　　　　ｔＡｉ　＝ｔＡｉ−１　＋ＴＩＭＣＡ×（ＱＮ
ＴＡ−ｔＡｉ−１　）　　　　　　　　（４）ただし、
上式中、ｔＡｉ−１　は前回のなまし値ｔＡである。ま
た、初期値ｔＡ０　はＱＮＣＲＴである。そして、ステ
ップ１０９でＴ／Δｔ回計算後のなまし値ｔＡｉ　を用
いて、次式により吸気弁２７の閉弁時の予測吸入空気量
ＱＮＦＷＤを算出して（ステップ１１０）、ＲＡＭ６２
に格納した後、このルーチンを終了する。この予測吸入
空気量ＱＮＦＷＤは前記予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤと同
様の予測値で、定常走行時の吸入空気量ＱＮＴＡを一次
遅れ処理して得られた値である。
【００４０】次に前記自動変速手段１６を実現するＥＣ
Ｔコンピュータ５４の処理動作について説明する。図６
及び図７は本発明の他の要部の一実施例の変速線の計算
ルーチンを示す。この変速線の計算ルーチンはＥＣＴコ
ンピュータ５４により実行される。まず、前記予測吸入
空気量ＱＮＦＷＤがエンジンコントロールコンピュータ
５３からＥＣＴコンピュータ５４へ転送されてＥＣＴコ
ンピュータ５４内に１回転当りの吸入空気量ＱＮとして
取り込まれた後（ステップ２０１）、同様にしてエンジ
ンコントロールコンピュータ５３から転送されてきたス
ロットル開度ＴＡの値がＥＣＴコンピュータ５４に取り
込まれる（ステップ２０２）。
【００４１】次に、上記のスロットル開度ＴＡと車速セ
ンサ５５で検出された車速とから図８に示す如きマップ
をサーチし、ＱＮ−ＴＡ切り換えフラグＸＴＡのセット
／リセットを行なう（ステップ２０３）。図８に示すよ
うに、上記フラグＸＴＡはスロットル開度ＴＡが大なる
高負荷の場合は“１”にセットされ、ＴＡが小さな低負
荷の場合には“０”にリセットされる。
【００４２】続いて、シフトポジションスイッチ５６か
らの信号に基づいて自動変速機２０のギア段（シフトポ
ジション）がチェックされた後（ステップ２０４）、車
速センサ５５で検出された車速と吸入空気量ＱＮ（実際
には前記ＱＮＦＷＤ）との二次元マップから現在のギア
段のアップ線が計算される（ステップ２０５）。しかる
後に、このアップ線が現時点の車速よりも高速側にある
か否か判定され（ステップ２０６）、高速側にあるとき
は吸入空気量ＱＮに基づくダウン線ＱＮＳＰＤを吸入空
気量ＱＮと車速との二次元マップから計算する（ステッ
プ２０７）。他方、アップ線が現時点の車速以下の低速
側にあるときは、現在のギア段から１つ上のギア段への
アップシフトが行なわれた後（ステップ２０８）、この
ルーチンを終了する（ステップ２１５）。
【００４３】図９は図６及び図７により計算される変速
線の一例を示す。同図中、細い実線が前記ステップ２０
５で計算されるアップ線を示し、太い破線が前記ステッ
プ２０７で計算されるＱＮダウン線ＱＮＳＰＤを示す。
【００４４】前記ステップ２０７でＱＮＳＰＤの計算が
終了すると、次に図７のステップ２０９へ進み、ＱＮ−
ＴＡ切り換えフラグＸＴＡの値が“１”か否か判定され
る。フラグＸＴＡが“１”と判定されるときは、スロッ
トル開度ＴＡと車速とのマップをサーチしてＴＡダウン
線ＴＡＳＰＤを計算した後（ステップ２１０）、前記Ｑ
ＮＳＰＤと上記のＴＡＳＰＤとを比較して高車速側のダ
ウン線をダウン線として採用する（ステップ２１１）。 図９において、太い一点鎖線が上記のＴＡダウン線ＴＡ
ＳＰＤを示す。一方、ステップ２０９でＸＴＡ＝０と判
定されたときは、前記ＱＮダウン線ＱＮＳＰＤをそのま
まダウン線として採用する（ステップ２１２）。
【００４５】ここで、ダウン線を前記フラグＸＴＡの値
に応じて切り換えるのは次の理由による。機関１回転当
りの吸入空気量ＱＮと車速により変速線を決定し、変速
制御する装置では、スロットル開度ＴＡの５０％〜６０
％程度で機関トルクが９０％以上に達するため、それ以
上アクセルペダルを踏み込んで加速を要求しても機関ト
ルクが上がらず、走行上加速の頭打ち感が生ずる。そこ
で、機関トルクの代表となる機関１回転当りの吸入空気
量ＱＮと車速に基づいて基本変速線を決定し、１回転当
りの吸入空気量ＱＮが略飽和した高負荷時に前記フラグ
ＸＴＡを“１”とし、変速線をスロットル開度ＴＡと車
速に基づいて決定する。
【００４６】ただし、高負荷時にスロットル開度ＴＡと
車速に基づいて決定される変速線はダウン線（前記ＴＡ
ＳＰＤ）のみとし、アップ線は１回転当りの吸入空気量
ＱＮと車速のみにより決定し、上記切り換えは行なわな
い。これは、スロットル開度ＴＡを半分程度以上開いた
状態では、すでに機関トルクが９０％以上発生して頭打
ちになってしまっているので、スロットル開度ＴＡと車
速によりアップ線を切り換えても機関トルクが殆ど変化
しないし、またスロットル開度ＴＡによるものに切り換
える場合は変速の引き方が難しくなるからである。
【００４７】また、ステップ２１１でＱＮＳＰＤとＴＡ
ＳＰＤとを比較して高車速側の方をダウン線に採用する
のは、１回転当りの吸入空気量ＱＮとスロットル開度Ｔ
Ａとの関係が必ずしも一定ではないので、多少関係がず
れても変速制御に問題がないように自由度をもたせるた
めである。
【００４８】このようにして、ダウン線を前記フラグＸ
ＴＡの値に応じて切り換えるわけであるが、例えば図９
に示す如くスロットル開度ＴＡが５０％以上のときＸＴ
Ａ＝１とすると、ＱＮで決まるダウン線ＱＮＳＰＤとＴ
Ａで決まるダウン線ＴＡＳＰＤとの交点を境にしてダウ
ン線が切り換わることとなり、またスロットル開度ＴＡ
が５０％以上のときは、現在のギア段が２速及び３速の
ときはＴＡＳＰＤがダウン線として用いられ、４速のと
きはＴＡが５０％〜５２％程度まではＱＮＳＰＤがダウ
ン線として用いられ、ＴＡが５３％程度以上ではＴＡＳ
ＰＤがダウン線として用いられる。
【００４９】図７のステップ２１１又は２１２の処理が
終ると、採用したダウン線が現在の車速以上の高車速側
にあるかどうか判定され（ステップ２１３）、高車速側
にあるときはダウンシフトが行なわれた後（ステップ２
１４）このルーチンを終了し（ステップ２１５）、高車
速側にないときはダウンシフトを行なわず、このルーチ
ンを終了する（ステップ２１５）。従って、例えば現在
のギア段が４速で、また図９にａで示す如く車速が１０
０ｋｍ／ｈｒ，ＱＮが１．５Ｌ／ｒｅｖとすると、フラ
グＸＴＡが“０”であるから、同図に太い破線で示す４
速→３速のＱＮＳＰＤがダウン線とされ、ステップ２１
３でこのダウン線が車速１００ｋｍ／ｈｒより低車速側
にあると判定されるのでダウンシフトは行なわれない。
【００５０】しかし、車速が図９にｂで示す如く１００
ｋｍ／ｈｒであるが、スロットル開度ＴＡを８０％程度
として加速が要求されたときは、フラグＸＴＡが“１”
であるから、ステップ２１０で図９の太い一点鎖線で示
す４速→３速のダウン線ＴＡＳＰＤが算出され、これが
４速→３速のＱＮＳＰＤより高車速側にあるのでＴＡＳ
ＰＤがダウン線として決定される（ステップ２１１）。 そして、このＴＡＳＰＤが現在の車速１００ｋｍ／ｈｒ
より高車速側にあるので（ステップ２１３）、４速から
３速へのダウンシフトが行なわれる（ステップ２１４）
。これにより、運転者の意志に合った変速が実行できる
。
【００５１】また、本実施例では、１回転当りの吸入空
気量ＱＮとして図６のステップ２０１で示したように、
予測吸入空気量ＱＮＦＷＤを用いている。この予測吸入
空気量ＱＮＦＷＤはオーバーシュートのない定常走行時
の、スロットル開度ＴＡと機関回転数ＮＥとから求めら
れた吸入空気量ＱＮＴＡに対して一次遅れ処理した値と
されているため、過渡運転時でもオーバーシュートは含
まれておらず、また燃焼室（図２の２９）に吸入される
吸入空気量が確定する時点、すなわち吸気弁閉弁時点の
予測吸入空気量である。このため、図２１（Ａ）と同じ
ように図１０（Ａ）に示す如き変速線が計算された場合
において、スロットル開度ＴＡが図１０（Ｃ）に示す如
く急開されたとしても、本実施例によれば予測吸入空気
量ＱＮＦＷＤはオーバーシュート分を有していないので
、図１０（Ａ）に示す如く現在のギア段が４速である場
合において４速から３速へのダウン線Ｄ１を横切っても
３速から２速へのダウン線Ｄ２　を横切ることはない。 よって、本実施例によれば、ギア段は図１０（Ａ）に模
式的に示す如く、加速直後に４速から３速へのみダウン
シフトが実行されるので、加速要求に一致した変速フィ
ーリングが得られる。また、実際に燃焼室２９に吸入さ
れる吸入空気量と略同じ値の吸入空気量により変速を決
定できるので、最適制御が可能となる。
【００５２】また、図２に示したようなターボチャージ
ャー付きの内燃機関の場合、ターボラグが発生するため
、アクセルペダル４９を踏み込んだ時点から若干遅れて
機関トルクが立ち上がる。この場合、変速線をスロット
ル開度ＴＡと車速から計算して変速制御を行なう変速制
御装置では、アクセルペダル４９の踏み込みと同時にス
ロットル開度ＴＡが開かれるため、アクセルペダル４９
を運転者が踏み込んだ瞬間にダウンシフトをする。する
と、機関回転数が上昇するために更に駆動力は上昇し、
その上にターボチャージャーが効き始め大幅に機関出力
が上昇することになる。
【００５３】その結果、運転者が慌ててアクセルペダル
４９の踏み込みを戻すと、スロットルバルブ２４が閉じ
側に戻されるため、現在の変速線の位置が計算された要
求アップ線をよぎりシフトアップすることとなり、変速
フィーリングが良くない。特に登坂のような運転状態で
は上記の状態が繰り返されることになり、ビジーシフト
となる。
【００５４】しかして、本実施例によれば、前記した予
測吸入空気量ＱＮＦＷＤを用いて変速制御しているため
、機関トルクが上昇しない限りスロットル開度ＴＡが開
いても現在の変速線の位置が計算されたダウン線をよぎ
ることがないため、ターボラグが発生しても上記のビジ
ーシフトを未然に防止することができる。
【００５５】なお、本実施例ではフラグＸＴＡの値でダ
ウン線のみ切換えるようにしたが、それに限らず、アッ
プ線についてもＸＴＡ＝１となった時にＴＡ−ＳＰＤマ
ップ（新たに設定）に切換えるようにしてもよい。
【００５６】次に本発明の他の実施例について説明する
。この実施例はサイクル間のトルク変動量をリーン限界
値付近になるように空燃比を極力リーン側に制御して燃
費の向上や窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減を目的とした、
所謂リーンバーンエンジンに適用したものである。 内燃機関の空燃比は一般には理論空燃比（ストイキ）に
なる様に制御されている。そのため、内燃機関の出力で
オートマチックトランスミッションの変速制御を行なう
場合には、機関１回転当りの吸入空気量の値（ＱＮ）に
よって行なっても問題はない。
【００５７】しかし、空燃比が変わる様な状態の時は、
機関１回転当りの吸入空気量の値（ＱＮ）では内燃機関
の出力と同一にならない。特に、上記のリーンバーンエ
ンジンでは同じ機関１回転当りの吸入空気量の値（ＱＮ
）でも発生する出力が低下する。即ち、同一スロットル
開度、１回転当りの吸入空気量の値（ＱＮ）でも駆動力
は変わる。そのために、変速時の駆動力が安定しないこ
とになり、変速ショックやビジーシフト等の問題が発生
する。
【００５８】本実施例は上記の変速ショックやビジーシ
フトを防止するために、空燃比がリーンの時は変速に用
いる１回転当りの吸入空気量ＱＮを小さくすると共に、
ＱＮとして前記予測吸入空気量ＱＮＦＷＤを用いるもの
である。
【００５９】一般に内燃機関の電子制御のメインルーチ
ンはエンジンコントロールコンピュータ５３で実行され
、図１１に示す如く吸入空気量を算出した後（ステップ
３００）、空燃比を算出し（ステップ４００）、その後
吸入空気量と機関回転数とから燃料噴射時間を理論空燃
比が得られるように算出し（ステップ５００）、進角値
を算出する（ステップ６００）。
【００６０】ここで、本実施例では吸入空気量の算出は
、図１２に示すルーチンで行なう。同図中、機関回転数
ＮＥを取り込んだ後（ステップ３０１）、前記予測吸入
空気量ＱＮＦＷＤを取り込み（ステップ３０２）、その
後次式に基づいて補正吸入空気量ＴＱＮを算出する。
【００６１】
【数１】
【００６２】ただし、上式中、ＫＦはリーン量を示す値
で、１．０以上であり、まだＫＥはリッチ量を示す値で
ある。空燃比がリーンのときは同じ１回転当りの吸入空
気量のときでも理論空燃比のときより機関トルクが低下
するため、実際に機関トルクに対応させるために補正す
る必要があり、この補正を施した吸入空気量が上式で表
わされるＴＱＮである。
【００６３】また、空燃比の算出は図１３に示すルーチ
ンに従って行なわれる。まず、水温センサ４８により検
出された機関冷却水温が取り込まれ（ステップ４０１）
、その機関冷却水温が所定値Ａ以上の暖機時か否か判定
される（ステップ４０２）。暖機時にはディストリビュ
ータ３５で検出された機関回転数ＮＥと前記予測吸入空
気量ＱＮＦＷＤを順次取り込んだ後（ステップ４０３，
４０４）、図１４のマップをサーチしてリーン領域（Ｋ
Ｆが１．０より大なる領域）か否かを判定する（ステッ
プ４０５）。
【００６４】ステップ４０５でリーン領域でなくリッチ
領域と判定されたときは、リーン量を示す値ＫＦを“１
．０”とする（ステップ４０６）。一方、ステップ４０
５でリーン領域と判定されたときはＲＯＭ６１に予め格
納されているマップをサーチし、リーン量を示す値ＫＦ
を求める（ステップ４０７）。ここで、上記のマップは
図１４に示す如く、機関回転数ＮＥと予測吸入空気量Ｑ
ＮＦＷＤとの二次元マップで、ＫＦが１．０より大なる
ほど空燃比がよりリーンであることを示している。
【００６５】一方、前記ステップ４０２で機関冷却水温
がＡ未満の冷間時又は暖機中と判定されたときは、図１
３のステップ４０８，４０９によりＲＯＭ６１に予め格
納されている図１５に示す如き機関冷却水温の一次元マ
ップをサーチし、暖機増量値及び始動後増量値を順次算
出し、それらを図３のＲＡＭ６２に記憶する。機関暖機
中は霧化が悪いことに起因してリッチ空燃比が要求され
るため、暖機増量を行ない、また始動後はより燃焼を良
くして機関ストールを防止するため始動後増量を行なう
のである。
【００６６】図１３のステップ４０６，４０７又は４０
９の処理が終わると、続いて運転者がパワーを要求する
出力増量域か否かを機関回転数ＮＥなどに基づいて判定
し（ステップ４１０）、出力増量域と判定されたときは
ＲＯＭ６１に予め格納されているマップをサーチして出
力増量値を算出してＲＡＭ６３に記憶し（ステップ４１
１）、出力増量域でないと判定されたときは出力増量値
を算出することなく、このルーチンを終了する（ステッ
プ４１２）。
【００６７】次に噴射量の算出ルーチンの詳細について
図１６と共に説明する。まず、ステップ４１０，４１１
，４１３で算出及び記憶した暖機増量値、始動後増量値
及び出力増量値を夫々取込んでそれらをＢ，Ｃ及びＤと
する（ステップ５０１，５０２及び５０３）。続いて“
１”から上記のＢ，Ｃ及びＤの各値の総和を差し引いた
値Ｅを算出する（ステップ５０４）。この値Ｅは燃料の
燃焼に必要な理論的空気量に対する実際の供給空気量、
すなわち空気過剰率を表わしている。
【００６８】しかる後に、ＲＯＭ６１内の図１７に示す
空気過剰率Ｅと補正値Ｒとのマップをサーチして補正値
Ｒを算出する（ステップ５０５）。これは、リッチの場
合はリーンの場合のように直線的に機関トルクが変化し
ないので、リッチの場合にも機関トルクが直線的に変化
するようにするために、空気過剰率Ｅから補正値Ｒを算
出するのである。この補正値Ｒは図１７からわかるよう
に、空気過剰率Ｅが０．９５付近でピークの値を示す。
【００６９】続いて、後述のイニシャルルーチンで算出
された補正値Ｓを読み出し、それを上記の補正値Ｒに乗
じてリッチ量を示す値ＫＥを算出する（ステップ５０６
）。この補正値Ｓは冷間時の前記各種増量によって同一
のスロットル開度でも、発生する機関トルクは増加する
が、このとき機関トルクを低下させるエンジンフリクシ
ョン分の補正値である。ただし、上記のエンジンクリフ
ション分を差し引いても冷間始動時の機関トルクは低温
増量によって増加し、そのままでは変速時にショックを
生じる。
【００７０】上記の補正値Ｓは図１８に示す如くイニシ
ャルルーチンによって、始動時に算出、記憶される。同
図中、まず機関冷却水温が取り込まれ（ステップ７０１
）、続いて図１９に示す如き機関冷却水温に応じた一次
元マップをサーチして補正値Ｓが算出される（ステップ
７０２）。この補正値Ｓは機関冷却水温が高いときは、
低いときに比べ大なる値（ただし、Ｓ≦１．０）とされ
る。そして、ステップ７０２で算出された補正値ＳがＲ
ＯＭ６２に記憶され（ステップ７０３）、ルーチンが終
了する（ステップ７０４）。なお、始動後の経過時間に
よってＳは徐々に１．０まで大きくされる。しかる後に
図１６のステップ５０７に進み、次式に基づいて燃料噴
射時間ＴＡＵを算出した後、このルーチンを終了する（
ステップ５０８）。
【００７１】 　　　　ＴＡＵ＝ＴＰ×｛１＋（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）−（ＫＦ
−１）｝　　　　　　　　　　（６）ただし、上式中Ｔ
Ｐは機関回転数ＮＥと予測吸入空気量ＱＮＦＷＤとの比
に応じて定まる基本燃料噴射時間、ＫＦは前記したリー
ン量を示す値である。すなわち、本実施例によれば、燃
料噴射時間ＴＡＵは低温の各種増量値の和に、ストイキ
よりリーン量分の値（ＫＦ−１）を差し引いた値に応じ
て決められる。
【００７２】一方、本実施例におけるエンジンコントロ
ールコンピュータ５３は、図１１に示したメインルーチ
ンの実行の他に、図２０に示す割り込みルーチンを実行
する。図２０において、割り込みフラグに基づいてまず
割り込みタイミングか否かを判定し（ステップ８０１）
、割り込みタイミングでないときはこのルーチンを直ち
に終了し（ステップ８０４）、割り込みタイミングのと
きは図１２のステップ３０３で算出した補正吸入空気量
ＴＱＮを取り込む（ステップ８０２）。
【００７３】この補正吸入空気量ＴＱＮは前記した予測
吸入空気量ＱＮＦＷＤを、図１３のステップ４０６又は
４０７で算出したリーン量を示す値ＫＦと、図１６のス
テップ５０６で算出したリッチ量を示す値ＫＥとの差の
絶対値で除算した値であり、空燃比がリーンのときはＫ
Ｆ＞１．０でＴＱＮ＜ＱＮＦＷＤとなる。
【００７４】続いて、図２０のステップ８０３へ進み、
エンジンコントロールコンピュータ５３が、取り込んだ
上記補正吸入空気量ＴＱＮを前記ＥＣＴコンピュータ５
４へ転送する。ＥＣＴコンピュータ５４はこの補正吸入
空気量ＴＱＮに基づいて変速線を計算し、変速制御を行
なう。
【００７５】ここで、本実施例における変速線計算ルー
チンは、図６及び図７に示した前記実施例の変速線ルー
チン中、ステップ２０１の部分を補正吸入空気量ＴＱＮ
を取り込んでＱＮとするような処理を行なうように変更
するだけで、他は図６及び図７と同じである。
【００７６】これにより、本実施例によればリーンバー
ンエンジンにおいて、空燃比がリーンのときには１回転
当りの吸入空気量ＱＮの予測吸入空気量ＱＮＦＷＤより
も小なる値とされた補正吸入空気量ＴＱＮに基づいて変
速線が計算されるため、発生出力が低いリーンバーンエ
ンジンに最適な変速制御ができる。また冷間始動時には
前記リッチ量を示す値ＫＥが１．０以下の補正値Ｓと補
正値Ｒとの乗算により得られ、かつ、このときリーン量
を示す値ＫＦは１．０とされているため、｜ＫＦ−ＫＥ
｜＜１．０でＴＱＮ＞ＱＮＦＷＤとなる。従って、同一
のスロットル開度でも発生する出力が増加している冷間
始動時には、これに対応してＱＮＦＷＤに比し大なる値
とされた補正吸入空気量ＴＱＮに基づいて変速線が計算
されるため、冷間始動時でも変速時のショックが殆どな
い変速制御を行なうことができる。
【００７７】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えば１回転当りの吸入空気量の値が体
積流量の値であれば空気密度の補正をした値を使い、質
量流量の値であればそのままの値を使うことにより、高
地において常に同一トルクで変速できるようになり、変
速時のショック低減が図れる。また、予測吸入空気量Ｑ
ＮＦＷＤを直接用いる代りに、ＱＮＦＷＤから求まる基
本燃料噴射時間ＴＰを用いて、変速制御を行なってもよ
い。
【００７８】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、オーバー
シュートを含んでいない、定常走行時の吸入空気量を一
次遅れ処理して得た予測吸入空気量ＱＮＦＷＤを用いて
変速制御をしているため、過渡運転時にオーバーシュー
トによる予期しない変速の実行を防止でき、変速ショッ
クが大幅に低減された変速を実行でき、ドライバビリテ
ィを従来に比し大幅に向上させることができる等の特長
を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明装置を搭載した内燃機関の一実施例の概
略構成図である。
【図３】図２中のエンジンコントロールコンピュータの
ハードウェア構成図である。
【図４】本出願人が先に提案した予測吸気管圧力の算出
方法の原理説明図である。
【図５】本発明の要部の一実施例の算出ルーチンを示す
フローチャートである。
【図６】本発明の他の要部の一実施例のルーチンを示す
フローチャート（その１）である。
【図７】本発明の他の要部の一実施例のルーチンを示す
フローチャート（その２）である。
【図８】図６及び図７のフローチャート中で用いるＱＮ
−ＴＡ切り換えフラグの説明図である。
【図９】図６及び図７で計算される変速線の説明図であ
る。
【図１０】本発明の一実施例の加速時の変速制御の様子
を説明する図である。
【図１１】本発明の他の実施例におけるメインルーチン
を示すフローチャートである。
【図１２】図１１中の吸入空気量の算出ルーチンを示す
フローチャートである。
【図１３】図１１中の空燃比の算出ルーチンを示すフロ
ーチャートである。
【図１４】図１３のフローチャート中で用いられるＫＦ
のマップ説明図である。
【図１５】図１３のフローチャート中で用いられる増量
値のマップ説明図である。
【図１６】図１１中の噴射量の算出ルーチンを示すフロ
ーチャートである。
【図１７】図１６のフローチャート中で用いられる補正
値Ｒのマップ説明図である。
【図１８】図１６のフローチャート中で用いられる補正
値Ｓ算出のイニシャルルーチンを示すフローチャートで
ある。
【図１９】図１８のフローチャート中で用いられる補正
値Ｓのマップ説明図である。
【図２０】本発明の他の実施例における割り込みルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図２１】従来装置による加速時の変速制御の様子を説
明する図である。
【符号の説明】
１１　　スロットル開度検出手段 １２　　機関回転数検出手段 １３　　車速検出手段 １４　　算出手段 １５　　処理手段 １６　　自動変速手段 ２０　　自動変速機 ２２　　エアフローメータ ２４　　スロットルバルブ ５０　　スロットルポジションセンサ ５３　　エンジンコントロールコンピュータ５４　　Ｅ
ＣＴコンピュータ ５５　　車速センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　内燃機関への吸入空気量を制御するス
    ロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手
    段と、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数
    検出手段と、前記内燃機関を搭載した車両の速度を検出
    する車速検出手段と、検出された前記スロットル開度及
    び機関回転数から前記車両の定常走行時の吸入空気量を
    算出する算出手段と、該算出手段により算出された吸入
    空気量に対して一次遅れ処理を施す処理手段と、該処理
    手段により得られた一次遅れ処理値と前記車速検出手段
    により検出された車速とから変速線を決定し、ギア段を
    自動設定する自動変速手段と を有することを特徴とする車両の自動変速制御装置。
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