JPH0686192B2 - ガスタ−ビン車用の自動変速機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスタービンエンジンを搭載した車両の自動
変速機を制御する装置に関する。

［従来の技術］ 従来、ガスタービンエンジンの運転状態からエンジント
ルクを算出し、該エンジントルクにより自動変速機の変
速制御の基準になるスロットルバルブ開度を喪押め、該
求められたスロットルバルブ開度と車速とにもとづい
て、自動変速機の変速比を制御するガスタービンエンジ
ン用の変速制御技術が開示されている（特開昭61−1630
30号公報）。

一方、スロットルバルブ開度の変化等から車両の加速要
求の状況を検出して自動変速機を制御する装置は、レシ
プロエンジンを動力源とするものでは種々提案されてい
るが（例えば特開昭57−195951,特開昭58−65353号公報
等）、ガスタービンエンジンを動力源とするものはなか
った。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来のスロットルバルブ開度の変化
状態を変速に反映させる技術をガスタービンエンジン車
用の自動変速機制御装置にそのまま適用したのでは、ガ
スタービンエンジンの能力を十二分に発揮させることが
できない問題が考えられる。

この問題の発生原因は、ガスタービンエンジンは従来の
ピストンタイプのエンジンと異なり、第６図のエンジン
回転数Neに対するエンジン出力Ｌ特性に示すように、連
続定格回転数Nrを越えても出力を発生する領域、すなわ
ち定格回転数Nrのときの定格出力Lr以上のエンジン出力
Ｌを発生する短時間定格回転数領域（定格回転数Nrを越
え最高回転数Nm以下の領域）を有することによる。

これにより、たとえば第７図に示す通常時の変速線u12,
u23,u34（u12は１速→２速,u23は２速→３速,u34は３速
→４速へのアップシフト線を示す）を、加速時に高速側
の変速線bu12,bu23,bu34に切り換える従来の技術では、
スロットルバルブ開度の変化に対する車速の変化状態を
示す第８図のように、走行状態が大きく変化した時次の
不具合が生じる。すなわち、坂道，雪道，乗車人数等に
より、車速の増加状態が特性線v1もしくは特性線v3に示
すように、大きく変化したときには、変速時のエンジン
回転数が変化することになる。この結果、エンジン回転
数が最大回転数Nmを越えた後か、もしくは最高回転数Nm
に達する前に、自動変速機が変速して、エンジンの出力
を十二分に引き出せない場合、もしくは耐久性を低下さ
せることが考えられる。

本発明は、上記問題点を解決することにより、ガスター
ビンエンジンの出力を十二分に活用しつつ、耐久性を向
上させることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成する手段として、本発明のガスタービン
車用の自動変速機制御装置は、第１図に例示するよう
に、 ガスタービンエンジンMAに連結された自動変速機MBと、 車両の走行状態にもとづき変速パターンにしたがって、
自動変速機の変速比を制御する変速制御手段MCと を備えたガスタービン車用の自動変速機制御装置におい
て、 上記変速制御手段MCは、 ガスタービンエンジMAを連続定格回転数以内で運転させ
る定格パターンと、ガスタービンエンジンを連続定格回
転数を越える短時間定格回転数領域で運転させるパワー
パターンとを選択する選択手段MDと、 上記パワーパターンの選択を所定時間内に制御する過負
荷制御手段MEとを備えること を要旨とする。

ガスタービンエンジンMAには、例えば１軸式,2軸式,3軸
式ガスタービンのいずれを用いてもよい。

自動変速機MBには、例えばトルクコンバータと有段式の
変速機とを組み合わせたもの、あるいは無段式に変速を
行なうもの等いずれを用いてもよい。

過負荷制御手段MEとは、例えば変速制御手段MCがパワー
パターンの選択を行なっている時間を、ガスタービンエ
ンジンMAの回転数に応じて多段階に制限するもの、ある
いはパワーパターンが選択されている時間を画一的に制
限するものである。

［作用］ 本発明のガスタービン車用の自動変速機制御装置によれ
ば、定格パターンを選択手段MDで選択し、該定格パター
ンにしたがってガスタービンMAに連結された自動変速機
MBを変速制御手段MCによって制御することにより、ガス
タービンエンジンMAは、連続定格回転数以内で運転され
る。

一方、必要に応じてパワーパターンを選択手段MDが選択
した場合には、該パワーパターンにしたがって自動変速
機MBを変速制御手MCによって制御することにより、過負
荷制御手段MEに上記パワーパターンの選択が制限される
まで、ガスタービンエンジンMAは、短時間定格回転数領
域で運転される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて詳細に説明
する。

第２図は、本実施例の概略構成を示すものであって、該
第２図には２軸式のガスタービンエンジン10、および該
ガスタービンエンジン10に連結された油圧式の自動変速
機12等が示されている。

ガスタービンエンジン10は、ガス発生機と称せられる圧
縮機Ｃおよび圧縮機タービンCTが共通軸によって相互に
結合されており、出力タービンPTは減速機14の入力ギヤ
16に連結されている。

空気管18を経由して吸入された吸入空気は、圧縮機Ｃに
よって圧縮された後、熱交換器HEを介して燃焼器CCに送
り込まれる。燃焼器CCからの燃焼ガスは、圧縮機タービ
ンCTに送り込まれてこれを駆動し、次いで可変ノズルVN
を介して出力タービンPTに送り込まれる。出力タービン
PTに送り込まれた燃焼ガスは、出力タービンPTを駆動し
た後、熱交換器HEを介し、排気管20を経由して、排気さ
れる。

燃焼器CCへの燃料供給量は、メータリングバルブ22によ
って制御される。このメータリングバルブ22は、エンジ
ンコントローラ24からの駆動信号によって連続的もしく
は間欠的に作動される。エンジンコントローラ24は、ア
クセルペダル26の開度ACCを検知するアクセルセンサ2
8、圧縮機Ｃの出口圧力P2を検知する圧力センサ30、圧
縮機タービンCTの回転数Ncを検知する圧縮機回転数セン
サ32、および圧縮機タービンCTの入口温度T3を検知する
圧縮機タービン温度センサ34等からの信号を入出力イン
ターフェース36を介して受け、必要な燃料量を記憶部38
に記憶されているデータおよびプログラム等にしたがっ
て、中央処理部40によって計算し、メータリングバルブ
22の駆動信号を入出力インターフェース36を経由して出
力する。

部分負荷時の燃料消費率を改善する目的で設けられてい
る可変ノズルVNは、可変ノズルアクチュエータ42によっ
て、翼の角度が制御される。この可変ノズルアクチュエ
ータ42は、エンジコントローラ24からの駆動信号によっ
て駆動される。エンジンコントローラ24は、圧縮機ター
ビンCTの入口温度T3等にもづいてサイクル最高温度が最
適値に保たれる翼の角度を中央処理部40によって計算
し、可変ノズルアクチュエータ42の駆動信号を入出力イ
ンターフェース36を経由して出力する。

エンジンコントローラ24は、上記燃料量と翼の角度とを
制御するとともに、ガスタービンエンジン10のトルクを
算出し、該トクルにもとづいて自動変速機12の変速制御
の基準になるスロットルバルブ開度θを決定した後、該
スロットルバルブ開度θを入出力インターフェース36を
経由して、トランスミッションコントローラ46に出力す
る。このスロットルバルブ開度θの決定方法は、圧縮機
Ｃの出口圧力P2と可変ノズルVNの翼の角度とからガスタ
ービンエンジン10のトルクを算出し、該トルクにもとづ
いてスロットルバルブ開度θを決定するものである（詳
細は特開昭61−163030号公報参照）。

ガスタービンエンジン10、減速機14の入力ギヤ16および
出力ギヤ48を介して、自動変速機12を駆動する。自動変
速機12は、直結クラッチ付のトルクコンバータと前進４
段，後進１段を有する変速部とから構成されている。変
速部は、ソレノイドバルブS1,S2によって、前進ギヤ段
が１速ないし４速のいずれかに制御され、直結クラッチ
は、ソレノイドバルブS3によって、ロックアップ「オ
ン」もしくはロックアップ「オフ」に制御される。この
ソレノイドバルブS1,S2,S3は、トランスミッションコン
トローラ46からの駆動信号によって駆動される。トラン
スミッションコントローラ46は、スロットルバルブ開度
θを出力するエンジンコントローラ24、車速V,すなわち
自動変速機12の出力軸52の回転数を検知する車速センサ
54、自動変速機12の入力軸56の回転数Ninを検知する入
力回転数センサ58、およびマニュアルシフトレバー60の
操作位置を検知するシフトポジションセンサ等からの信
号を入出力インターフェース64を介して受け、記憶部66
に記憶されている第３図の変速制御ルーチン、第４図の
変速パターンを含む各種のプログラムおよびデータにも
とづいて、最適の変速段およびロックアップ「オン」，
「オフ」を中央処理部68によって決定し、ソレノイドバ
ルブS1,S2,S3の駆動信号の入出力インターフェース64を
経由して、出力する。

トランスミッションコントローラ46は、ソレノイドバル
ブS1,S2,S3の制御を行なうとともに、自動変速機12のス
ロットルプレッシャを得るためのスロットルバルブの実
際の開度をスロットルバルブアクチュエータ70を駆動す
ることにより制御する。このスロットルバルブアクチュ
エータ70は、エンジンコントローラ24から出力されたス
ロットルバルブ開度θと実際のスロットルバルブの開度
とが一致するように、トランスミッションコントローラ
46により制御される。

次に、トランスミッションコントローラ46により第３図
のフローチャートによって所定時間毎に実行される本実
施例の変速制御ルーチンを説明する。

第３図において、まずスロットルバルブ開度θ、車速
Ｖ、および入力軸56の回転数Ninが入出力インターフェ
ース64を介して読み込まれる（ステップ100）。次い
で、加速状態か否かの判断、すなわち上記スロットルバ
ルブ開度θが60［％］を越えているか否かが判断される
（ステップ110）。ここで、加速状態ではないと判断さ
れたとき、すなわちスロットルバルブ開度θが60［％］
以下（例えばθ＝50［％］）であると判断されたときに
は、次の定常シウトパターンの選択が行なわれる（ステ
ップ120）。ここで選択される定常シフトパターンは、
予め記憶部66にデータとして記憶されているものであっ
て、車速Ｖとスロットルバルブ開度θとからなる変速線
の特性を示す第４図において、ダウンシフト線D21,D32,
D43、およびアップシフト線U21,U32,U43で示されるもの
である。なお、上記ダウンシフト線D21は、２速から１
速へのダウンシフト線であり、アップシフト線U12は、
１速から２速へのアップシフト線である。（以下同様に
D32は３速→２速,D43は４速→３速,U32は２速→３速,U3
4は３速→４速への変速線を示す。）第４図の定常シフ
トパターンにおいて、アップシフト線U12,U23,U34のス
ロットルバルブ開度θが85［％］以上の変速点車速V7a,
V7b,V7cは、連続定格回転数Nrに対応する車速度であ
る。すなわち、定常シフトパターンにしたがった変速段
制御では、第５図のエンジン回転数Neに対するエンジン
出力Ｌ特性において、エンジ回転数が連続定格回転数Nr
に達したときに、アップシフトが行なわれ、エンジン回
転数Neがアップシフト後の新たなギヤ比に対応して、た
とえば回転数Nlまで低下する。

定常シフトパターンの選択に続いて、後述するタイマTf
aのクリアが行なわれ（第３図のステップ130）、次のス
テップ140による変速段制御が行なわれる。この変速段
制御は、ステップ100にて読み込んだスロットルバルブ
開度θ（例えば50［％］）および車速Ｖ（例えばＡ［km
/h］）にもとづき（第４図および第５図の点Ａに対応す
る）、ステップ120にて選択された定常シフトパターン
にしたがって、自動変速機12の変速段を決定し（点Ａの
場合には、２速と決定される）、該決定された変速段に
対応するソレノイドバルブS1,S2の駆動信号を入出力イ
ンターフェース64を経由して、自動変速機12に出力する
ものである。すなわち、該変速段制御により、自動変速
機12の変速段が実際に制御される。

以上ステップ100ないし140の制御により、ガスタービン
エンジン10の回転数Neが連続定格回転数Nr以内で、自動
変速機12の変速制御が行なわれることになる。

上記定常パターンにもとづく走行状態から、加速状態に
なったと判断されたとき（例えばスロットルバルブ開度
θ＝90［％］になったとき）、すなわちスロットルバル
ブ開度θが60［％］を越えたとの判断が行なわれたとき
には（ステップ110）、次のフル加速シフトパターンの
選択が行なわれる（ステップ150）。ここで選択される
フル加速シフトパターンは、予め記憶部66にデータとし
て記憶されているものであって、車速Ｖとスロットルバ
ルブ開度θとからなる変速線の特性を示す第４図におい
て、ダウンシフト線BD21,BD32,BD43、およびアップシフ
ト線BU12,BU23,BU34で示されるものである。なお、上記
ダウンシフト線BD21は、２速から１速へのダウンシフト
線であり、アップシフト線BU12は、１速から２速へのア
ップシフト線である。第４図のフル加速シフトパターン
において、アップシフト線BU12,BU23,BU34のスロットル
バルブ開度θが85［％］以上の変速点車速度BV7a,BV7b,
BV7cは、スロットルバルブ開度が100［％］のときの最
高回転数である短時間定格回転数Nmに対応する車速であ
る。すなわち、フル加速シフトパターンにしたがった変
速段制御では、第５図のエンジン回転数Neに対するエン
ジン出力Ｌ特性において、エンジ回転数Neが短時間定格
回転数Nmに達したときに、アップシフトが行なわれ、エ
ンジン回転数Neがアップシフト後に新たなギヤ比に対応
して、たとえば回転数Nnまで低下する。

フル加速シフトパターンの選択に続いて、走行状態が現
在短時間定格回転数領域か否かの判断、すなわち、入力
軸56の回転数Ninにもとづいて算出されるエンジ回転数N
eが連続定格回転数Nrを越え、短時間定格回転数Nm以下
領域であるか否かの判断が行なわれる（ステップ16
0）。ここで現在短時間定格回転数領域にまで達してい
ないとの判断が行なわれたときには、後述するタイマTf
aのクリアが行なわれ（ステップ170）、次の変速段制御
が行なわれる（ステップ140）。ここでの変速段制御
は、ステップ100にて読み込んだスロットルバルブ開度
θ（例えば90［％］）および車速（例えばＶ＝Ｂ［km/
h］）にもとづき（第４図および第５図の点Ｂに対応す
る）、ステップ150にて選択されたフル加速シフトパタ
ーンにしたがって、自動変速機12の変速段を決定し（点
Ｂの場合は２速と決定される）、該決定された変速段に
対応するソレノイドバルブS1,S2の駆動信号を入出力イ
ンターフェース64を経由して、自動変速機12に出力する
ものである。

以上ステップ100,110,140ないし170の制御により、フル
加速シフトパターンを用いながらガスタービンエンジン
10の回転数Neが連続定格回転数Nr以内で、自動変速機12
の変速制御が行なわれることになる。

上記走行状態から、車両が加速することにより、走行状
態が短時間定格回転数領域に達したときの判断が行なわ
れたとき（例えば第４図および第５図の点Ｃに対応する
車速がＶ＝Ｃ［km/h］に達したとき）には（ステップ16
0）、次いで短時間定格回転数領域における走行時間の
積算が行なわれる（ステップ180）。ここでの走行時間
の積算は、該ステップ180が実行される毎にタイマTfaに
所定値ΔＴを加算することにより行なわれる。上記タイ
マTfaの積算に続いて、該タイマTfaの値が限界時間Tmax
（ここでは機差、短時間定格回転数Nm等にもとづき数秒
ないし数十秒が設定される）を越えたか否かが判断され
る（ステップ190）。ここで、まだ短時間定格回転数領
域における走行状態が限界時間Tmaxを越えていないと判
断されたときには、前述短時間定格回転数領域に達しな
い状態と同様に、変速段制御が実行される（点Ｃの場合
には２速にする制御）（ステップ140）。

以上ステップ100,110,140ないし160,180,190の制御によ
り、ガスタービンエンジン10の回転数Neが短時間定格回
転数Nm以内で、自動変速機12の変速制御が行なわれるこ
とになる。

上記短時間定格回転数領域における走行状態が限界時間
Tmaxを越えたとの判断が行なわれた場合には（ステップ
190）、上記ステップ150にて選択されたフル加速シフト
パターンに代えて、定常シフトパターンの選択が行なわ
れ（ステップ120）、次いでタイマTfaがクリアされた後
で、変速段制御が行なわれる（２速でθ＝90,V＝Ｃの点
Ｃの場合には、２速から３速にアップシフトされ、この
結果第５図の点Clの示すようにエンジ回転数NeがNrから
Nlに低下する）（ステップ140）。

したがって、短時間定格回転数領域における走行が限界
時間Tmaxを越えたときには、自動変速機12の変速段制御
がフル加速シフトパターンから定常シフトパターンにも
とづく変速段制御に変更されることにより、自動変速機
12はアップシフトされることになる。このアップシフト
に続いて、すぐにフル加速シフトパターンの選択が行な
われた場合（ステップ150）でも、定常シフトパターン
のアップシフト線とフル加速シフトパターンのダウンシ
フト線との間に、ヒステリシスが設けられていることに
より、上記アップシフトの後ですぐにダウンシフトされ
ることはない。

一方、限界時間Tmaxに達するまえに、短時間定格回転数
領域における走行状態から更に加速が行なわれたとの判
断が行なわれたとき（第４図および第５図の点Ｄに達し
たとき）には（ステップ160）、タイマTfaがクリアされ
（ステップ170）、ステップ140により変速段制御によ
り、アップシフトが行なわれる（点Ｄの場合には、２速
から３速にアップシフトされる）。

したがって、短時間定格回転数領域を越える加速が行な
われたときには、自動変速機12がアップシフトされ、エ
ンジ回転数Neがアップシフトによるギヤ比に対応して低
下する（第５図の点Ｄから点Dn、すなわち車速Nmから車
速Nnに低下する）。すなわち、短時間定格回転数Nmを越
えてエンジンが回転することはない。

以上本実施例により、エンジン出力が大きい短時間定格
回転数領域を十二分に活用する変速制御が行なわれる。
これにより、車両の加速性が向上し、しかもガスタービ
ンエンジンの耐久性が向上することから、車両の動力性
能および耐久性をそろって向上させることができるとい
う効果を奏する。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものなく、例え
ばエンジンについては、連続定格回転数と短時間定格回
転数とが定められているものであればどのような形式の
エンジンであってもよく、自動変速機については、有段
式または無段式にかかわりなく適用が可能である。

［発明の効果］ 本発明のガスタービン車用の自動変速機制御装置によ
り、ガスタービンエンジンを連続定格回転数以内で連続
して運転させることができることに加え、短時間定格回
転数領域で所定時間内運転させることができる。

したがって、ガスタービンエンジンの過回転がなくな
り、しかも大出力の発生する短時間定格回転数領域を耐
久性が悪化しない範囲で用いることから、車両の動力性
能および耐久性をともに向上させることができるという
極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスタービンエンジン車用の自動変速
機制御装置の基本構成を例示する構成図、第２図は本発
明の一実施例の構成図、第３図は実施例の変速制御ルー
チンのフローチャート、第４図は実施例の変速パターン
を示すグラフ、第５図は実施例のエンジン出力特性を示
すグラフ、第６図は従来例のエンジン出力特性を示すグ
ラフ、第７図は従来例の変速パターンを示すグラフ、第
８図は従来例の車速の変化状態の説明図である。 MA……ガスタービンエンジン MB……自動変速機 MC……変速制御手段 MD……選択手段 ME……過負荷制限手段 10……ガスタービンエンジン 12……自動変速機 24……エンジンコントローラ 46……トランスミッションコントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービンエンジンに連結された自動変
   速機と、 車両の走行状態にもとづき変速パターンにしたがって、
   自動変速機の変速比を制御する変速制御手段と を備えたガスタービン車用の自動変速機制御装置におい
   て、 上記変速制御手段は、 ガスタービンエンジンを連続定格回転数以内で運転させ
   る定格パターンと、ガスタービンエンジンを連続定格回
   転数を越える短時間定格回転数領域で運転させるパワー
   パターンとを選択する選択手段と、 上記パワーパターンの選択を所定時間内に制限する過負
   荷制限手段とを備えること を特徴とするガスタービン車用の自動変速機制御装置。