JP2517912B2

JP2517912B2 - 変速ショック低減装置

Info

Publication number: JP2517912B2
Application number: JP61145453A
Authority: JP
Inventors: 宏樹一瀬; 公秀堀尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-06-21
Filing date: 1986-06-21
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPS631747A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的［産業上の利用分野］本発明は、変速機を備えた自動車の変速時に生ずるシ
ョックの対策に関するものである。

［従来の技術］自動車の運転における変速の煩わしさを解消するもの
として自動変速機がある。自動変速機は主にアクセル操
作のみで、運転社が意識しなくとも変速比が好適な状態
に自動的に変化してゆくものである。

一般に自動変速機はトルクコンバータ、流体クラッチ
や電磁パウダクラッチの他に、プラネタリギャ、多板ク
ラッチ、ワンウエイクラッチ等の機構を備えている。自
動変速時にはプラネタリギャ、多板クラッチ、ワンウエ
イクラッチ等の作動も行われるため、ギャやクラッチ板
同士の結合時あるいはワンウエイクラッチのスプラグの
動作によって、伝達されるトルク変化が急激に生じるた
め、自動車車体にショックが発生した。このショックで
運転者が予期しているものでないため、特に不快なショ
ックである。

これを解決するものとして、自動変速機が変速中であ
ると、点火時期を遅角することにより出力トルクを低下
させ、変速時のショックを低減させる装置（特開昭55−
69738等）がある。

勿論、手動の変速機においてもショックは生じ、点火
時期の遅角によるトルクの低下は、自動変速機と同様に
有効である。

ところが、点火時期遅角処理は排気温度上昇を招き、
内燃機関、特に排気系の耐久性上問題があった。この点
の問題を解決するものとして、既に点火時期の遅角と同
時に燃料を増量し、排気温を低下させようとする技術が
ある（特開昭60−237142）。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、現実には点火が遅角されるタイミングと燃料
を増量した混合気が燃焼室内に到達するタイミングとが
一致しない。即ち、点火の遅角制御は直ちに実点火時期
の遅角になって現れるが、燃料の増量制御による実際の
混合気の空燃比の変化は遅れて生ずる。これは内燃機関
の吸気管に噴射された燃料が、吸気管内壁への付着等に
より、燃焼室に達するまでに時間を要するからである。
そのため、一時的に排気温が上昇してしまい、効率的な
増量処理とは言えなかった。

そこで、本発明は、上記問題点を解決し、効率的に燃
料の増量を実施し、排気温の上昇を招くことなく、変速
ショックを低減させることを目的として成されたもので
ある。

発明の構成そこで、本発明は、上記問題点を解決することを目的
とし、次のような構成を採用した。

［問題点を解決するための手段］即ち、本発明の要旨とするところは、第１図に例示す
るごとく、内燃機関M1の出力を変速手段M2を介して駆動輪M3に伝
達する自動車に用いられる変速ショック低減装置におい
て、上記変速手段M2の変速時に内燃機関M1の点火時期を、
内燃機関M1の運転状態に応じた遅角量で遅角側へ補正す
る点火時期補正手段M4と、上記点火時期の遅角側への補正時の所定時間前に、該
遅角側への補正がなされることを検出する遅角検出手段
M5と、該遅角検出手段M5が上記補正を検出すると、上記内燃
機関M1への燃料量を、上記遅角量に応じた燃料量で増量
補正する燃料量補正手段M6と、を備えたことを特徴とする変速ショック低減装置にあ
る。

［作用］本発明の変速ショック低減装置は、内燃機関M1から駆
動輪M3への出力の伝達を媒介する変速手段M2にて、変速
がなされる場合、点火時期補正手段M4が、他の処理によ
り設定される内燃機関M1の点火時期を更に遅角側へ補正
する。このことにより変速ショックが低減する。

この遅角は、内燃機関の運転状態に応じた遅角量で行
われる。

これに先立って、遅角検出手段M5が上記点火時期補正
手段M4の補正が所定時間後に迫っていると検出した場
合、燃料量補正手段M6が、その検出が有ったことを受け
て、他の処理により設定される内燃機関M1への燃料量を
更に増量側へ補正する。

この燃料の増量は、上記遅角量に応じた燃料量で行わ
れる。

上記点火時期の遅角処理によっては排気の温度が上昇
するが、燃料の増量処理を予め実行することにより吸気
系の遅れを考慮し、遅角された点火のタイミングに適合
させた燃料増量を実行すると共に、その燃料増量が遅角
量に応じた量であることにより、排気の昇温に応じた適
切な燃料増量がなされ、燃料を無駄にすることなく、効
率的に排気の昇温を抑えることができる。

次に、本発明の実施例を説明する。本発明はこれらに
限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種
々の態様のものが含まれる。

［実施例］次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第２図は、本発明の第１実施例の変速ショッ
ク低減装置を装備したガソリン式内燃機関のシステム構
成図である。

同図において、内燃機関１は、シリンダ２、ピストン
３、シリンダブロック４、シリンダヘッド５により形成
される燃焼室６を有している。上記燃焼室６には点火プ
ラグ７が配設されている。ピストン３からの押圧力は後
述の変速機50等各種装置を介して、図示しない駆動輪に
伝達される。

内燃機関１の吸気系統は、燃料室の吸気バルブ８を介
して吸気管９に連通し、該吸気管９の上流には吸入空気
の脈動を吸収するサージタンク10が設けられており、該
サージタンク10上流にはスロットルバルブ11が配設され
ている。

一方、内燃機関１の排気系統は燃焼室６の排気バルブ
16を介して、排気管17に連通している。

燃料系統は、図示しない燃料タンク及び燃料ポンプよ
りなる燃料供給源と燃料供給管及び吸気管９に配設され
た燃料噴射弁18により構成されている。

又、点火系統は、点火に必要な高電圧を出力するイグ
ナイタ19、及び図示していないクランク軸に連動して上
記イグナイタ19で発生した高電圧を上記点火プラグ７に
分配供給するディストリビュータ20より構成されてい
る。

更に、内燃機関１は検出器として、上記サージタンク
10に設けられて吸入空気圧力を計測する吸気圧センサ3
1、上記吸気管９内に設けられて吸入空気温度を測定す
る吸気温センサ32、スロットルバルブ11に連動して該ス
ロツトルバルブの開度を検出するスロットルポジション
センサ33、シリンダブロック４の冷却系統に設けられて
冷却水温度を検出する水温センサ34、排気管17内に設け
られて排気中の残存酸素濃度をアナログ信号として検出
する酸素濃度センサ35、アクセルペダル36aと連動し、
アクセルペダル36aを踏み込んでいない状態で「ON」信
号を出力するアイドルスイッチ36を備える。

上記ディストリビュータ20内部には、該ディストリビ
ュータ20のカムシャフトの1/24回転毎に、即ちクランク
角０゜から30゜の整数倍毎に回転角信号を出力する回転
速度センサを兼ねた回転角センサ38と、上記ディストリ
ビュータ20のカムシャフトの１回転毎に、即ち図示しな
いクランク軸の２回転毎に基準信号を１回出力する気筒
判別センサ39とが設けられている。

尚、上記各センサからの信号は電子制御装置（以下単
にECUとよぶ。）40に入力されるとともに該ECU40は上記
内燃機関１を制御する。又、ECU40は変速機50を自動制
御している変速制御装置60との間で各種信号の入出力を
行っている。該変速制御装置６は内燃機関１等の運転状
態に基づいて変速機50のシフトアップ、シフトダウン、
ロックアップ、オーバードライブ等の制御を行ってい
る。

ECU40から変速制御装置60へはスロットル開度及び機
関回転速度のデータ等が送信され、変速制御装置60はこ
れらのデータ及び自身が検出している車速データ等を用
いて適切な変速比を選択し、変速機50を制御している。

変速制御装置60からECU40へは変速処理の判断時を表
す判断信号（ESA）と、実際の変速の実施時を表す実施
信号（ECT）とが送信され、ECU40は、上記判断信号（ES
A）を入力した場合に、燃料噴射量の増量処理を実施
し、上記実施信号（ECT）を入力した場合に、点火時期
の遅角処理を実施する。

次に、上記ECU40の構成を第３図に基づいて説明す
る。

ECU40は、CPU40a、ROM40b、RAM40c、バックアップRAM
40d及びクロック41等を中心に論理演算回路として構成
され、コモンバス40eを介して出入力ポート40f,40g、出
力ポート40hに接続されて外部との入出力を行う。

ECU40は、上述した各センサの検出信号のバッファ40
i,40j,40k,40m、マルチプレクサ40n、A/D変換器40pを有
し、これらの検出信号は入出力ポート40fを介してCPU40
aに入力される。

又、ECU40は、酸素濃度検出信号のバッファ40q、コン
パレータ40r及び気筒判別・回転角両信号の波形整形回
路40sを備え、これらの信号、変速制御装置60からの信
号、変速制御装置60への信号及びスロットルポジション
センサ33からの信号は入出力ポート40gを介してCPU40a
に又はCPU40aから入出力される。

更に、ECU40は、既述した燃料噴射弁18、イグナイタ1
9の駆動回路40t,40uを有し、CPU40aは出力ポート40hを
介して上記両駆動回路40t,40uに制御信号を出力する。

上記変速制御装置60は、ECU40と同様なCPU70,ROM71,R
AM72,出力ポート73,入出力ポート74,クロック75等から
構成され、各部をコモンバス77が相互に接続している。

該出力ポート73は、変速機50の電磁弁駆動部80,81へ
接続されている。一方の電磁弁駆動部80は、変速機50内
のブレーキへの油圧を調節するソレノイドバルブ85を駆
動する電力を出力し、他方の電磁弁駆動部81は、同じく
変速機50内のブレーキへの油圧を切り替えるシフトバル
ブ86を駆動する電力を出力する。

上記入出力ポート74は、ディジタル信号を入力するバ
ッファ90乃至94と、上記ECU40とからの信号、又はECU40
への信号を入出力するポートである。上記入出力ポート
74へ接続されているバッファ90以下のバッファは、変速
機50内のサンギァの回転速度、出力軸回転速度、シフト
ポジション等の信号をギァの回転速度センサ90aやシフ
トポジションセンサ94a等から各々入力するバッファで
ある。

これら変速機50内の各ギァの動作状態、シフトポジシ
ョンの状態等は、変速制御のデータとして用いられ、
又、ECU40が変速制御装置60より受ける変速動作中であ
るか否かのデータの基礎ともなる。

次に上記変速制御装置60により実行される制御を第４
図（イ）及び（ロ）に基づいて説明する。第４図（イ）
及び（ロ）は変速制御装置60のCPU70にて実行される処
理の内、本発明に係る要部を表すフローチャートであ
る。

第４図（イ）は、変速動作を実施する条件が成立した
か否かを判定する処理を表し、繰り返し実施される。

まず、ステップ100にて変速条件が成立したか否かが
判定される。即ち、車速及びスロットル開度のデータに
基づきROM71内の変速マップ上の変速域が変化したか否
かにより判定される。ここで、変速条件が成立していな
ければ、ステップ110にて前述した変速処理の判断時を
表す判断信号（ESA）は“0"が出力される。即ち、変速
条件に至っていないことをECU40に示す。

一方、条件が成立していれば、ステップ120にて判断
信号（ESA）として“1"が出力される。こうして、一
旦、処理が終了する。

第４図（ロ）は、変速動作が実際に開始されたか否か
を判定する処理を表し、繰り返し実施される。

まず、ステップ200にて変速動作が開始したか否かが
判定される。即ち、シフトポジションが変化した直後や
変速時に、必ず回転するギヤの回転が検出されたか否か
により判定される。ここで、変速が開始していなけれ
ば、ステップ210にて前述した実際の変速の実施時を表
す実施信号（ECT）は“0"が出力される。即ち、変速実
施に至っていないことをECU40に示す。

一方、条件が成立していれば、ステップ220にて実施
信号（ECT）として“1"が出力される。こうして、一
旦、処理が終了する。

上記ステップ200の判断は、機関回転速度と変速前の
ギァ比とから計算される変50の出力軸回転速度が増加又
は減少しはじめたことにより判断してもよい。

次に上記ECU40により実行される制御を第５図（イ）
及び（ロ）に基づいて説明する。

第５図（イ）はECU40のCPU40aにて実行される処理の
内、燃料噴射量制御の要部を表すフローチャートであ
る。

まず、ステップ300にては正規の燃料噴射量TAUが算出
される。TAUは主に吸入空気圧PMをパラメータとして求
められる基本燃料噴射量に、内燃機関１の各種条件下に
て必要とする補正が加味されることにより求められる。
補正とは、例えば、酸素濃度センサ35により、検出され
た空燃比を所定の空燃比に維持するための、フィードバ
ック補正係数が掛けられることによりなされる。

次にステップ310にて、前述の判断信号ESAが“1"か否
かが判定される。変速を開始していなければ、ESA＝
“0"であるので、「NO」と判定され、次にステップ320
にて既によく知られた燃料噴射処理が実行される。即
ち、上記算出されたTAUの値に基づいて、燃料噴射量が
決定され、内燃機関１の吸気ポートに噴射される。こう
して、一旦、処理は終了する。

次に、判断信号ESA＝“1"となったとき、ステップ310
の次にステップ330が実行され、後述する点火時期制御
に用いられる遅角量AECTが、第６図に示すごとく、機関
回転速度NE及び吸入空気圧力PMのマップｍ（NE,PM）か
ら求められる。即ち、NE又はPMが大なるほど減少するよ
うな関係にてAECTの値が設定される。本実施例では吸入
空気圧力PMを用いたが、吸気圧センサ31の替わりに、エ
アフロメータを備えて吸入空気量で代用してもよいし、
又、スロットルポジションセンサ33の開度データを代用
してもよい。

次に、ステップ340にて変速時燃料増量を表す係数FEC
Tが上記遅角量AECTに基づき、第７図に示すテーブルｔ
（AECT）から求められる。FECTはAECTが増加するに従っ
て増加する傾向にある。

次にステップ350にて基本燃料噴射量にFECTが掛けら
れて、新たにTAUとして設定される。この後、ステップ3
20にて既によく知られた燃料噴射処理が実行される。こ
うして、一旦、処理は終了する。

第５図（ロ）はECU40のCPU40aにて実行される処理の
内、点火時期制御の要部を表すフローチャートである。

まず、ステップ400にては、点火時期ACALが算出され
る。ACALは吸入空気の圧力PMや内燃機関回転速度NEある
いは空燃比等から求めた進角値及び／又は遅角値を予め
定められている基本点火時期に加味することにより求め
られる。次にステップ410にて、変速作動有無を表す実
施信号ECTの内容が“1"か否かが判定される。ECT＝“0"
であれば、ステップ420にて変速時の遅角値AECTの内容
をクリアする。次にステップ430の既によく知られた点
火時期制御にて上記ACALの値により点火時期が制御さ
れ、一旦処理を終了する。以後、状況の変化がない限
り、上述の処理を繰り返す。

次に、変速制御装置60が、ECU40側から入力した内燃
機関１等の種々のデータから、変速が必要であると判断
した場合、変速制御装置60は変速機50のソレノイドバル
ブ及びシフトバルブを駆動して、変速機50を動作させ変
速させる。この変速動作の間、ギャの回転速度センサ90
aやシフトポジションセンサ94a等からの検出内容に基づ
き、ECT＝“1"信号がECU40に送られる。

このため、ステップ410にては、「YES」と判定され
て、ステップ440にて実際の点火時期進角値ACALから上
記求められたAECTを減じて、新たに進角値ACALとして設
定する。

次にステップ430の既によく知られた点火時期制御に
て上記ACALの値により点火時期が制御される。このと
き、点火時期は通常の制御よりAECT分遅角している。こ
うして一旦処理が終了し、ECTの信号内容により、上記
の処理が選択される。

本実施例の制御のタイミングチャート例を第８図
（イ）に示す。

時点t1以前では変速条件は成立していず、ESA＝“0"
であるので、燃料増量はなされていない。時点t1にて変
速制御装置60が変速条件にあると判断した場合、まず、
変速制御装置60からECU40にESA＝“1"の信号が出力され
る。すると、ECU40は直ちに燃料の噴射量を増量する。
次に変速機50が変速制御装置60から変速の制御信号を入
力してから実際に変速しはじめるまでに時間がかかるの
で、t1から切り替え動作に必要な時間、例えば、0.秒〜
0.5秒の後の時点t2において、変速制御装置60が変速機5
0の変速動作を検出し、ECT＝“1"の信号をECU40に出力
する。この信号を受けて、ECU40は、点火時期を実際に
燃焼される燃料の増量時に適合させて、遅角させる。

上記のごとく時点t1で直ちにESA＝“1"を出力して増
量を行ってもよいし、内燃機関１の回転速度、負荷に応
じて、時点t1より、ある時間遅れた時点t5を設定して、
その時点t5で、ESA＝“1"を出力し、増量を行ってもよ
い。例えば、回転速度が高くなるほど時点t5を遅らせた
り、負荷が高くなるほど時点t5を早めたりする。

又、第８図（ロ）に示すごとく、増量及び遅角の開始
及び終了の両者又は一方を段階的に行うようにしてもよ
く、更にショックが低下する。

本実施例はこのように構成されているので、変速機50
の作動に伴う変速ショックが、遅角量AECTの設定により
低減する。更に遅角量AECTの設定に伴って、燃料増量係
数FECTを設定して、通常、機関の所定回転毎に行われる
いわゆるあ同期燃料噴射の噴射量を、点火時期の遅角の
タイミングに適合させて、増加している。このため、第
９図に示すごとく点火時期の遅角による排気温の上昇が
あっても、第10図に示すごとくの燃料の増量による排気
温の低下により相殺されて、排気系の熱障害が防止でき
る。

又、遅角量AECTは、吸入空気圧力PMと機関回転速度NE
とに基づき、内燃機関１の運転状態に応じて、設定して
いるので、遅角による変速ショック低下も効率的に行え
る。又、燃料増量係数FECTも遅角量AECTの変化に応じて
設定されるため、排気温低下も効率的であり、無駄な増
量も防止できる。

本実施例においては、ECU40にて実施される変速判断
処理が遅角検出手段M5の処理に該当し、変速作動判断処
理と点火時期制御ルーチンとが点火時期補正手段M4の処
理に該当し、噴射量制御ルーチンが燃料量補正手段M6の
処理に該当する。

次に本発明の第２実施例について説明する。

本実施例は、前述した第１実施例とは、ECU40におけ
る処理が一部異なるのみで、他は全く同じ構成である。

その処理について、第11図に基づいて説明する。変速
判断処理、変速作動判断処理、噴射量制御ルーチン及び
点火時期制御ルーチンは第４図（イ），（ロ）及び第５
図（イ），（ロ）に示した第１実施例の処理と同一であ
るので、説明は省略する。ただし、第５図（イ）は、ス
テップ300,330のみである。

次に第11図は、クランク角に同期せず、所望のタイミ
ング、例えば、点火実行等や特定の処理の後に燃料を噴
射する、いわゆる非同期燃料噴射の噴射量制御ルーチン
であり、第５図（イ）のステップ320で示した、内燃機
関１のクランク角に同期して所定クランク角毎に噴射さ
れる、いわゆる同期噴射に対するものである。

まず、ステップ510にて信号ESA＝“1"か否かが判断さ
れる。ESA＝“0"で変速条件成立していなければ、「N
O」と判定されて、ステップ520にて噴射回数を示すカウ
ンタCNTに０が設定される。以後、変速条件成立してい
なければ、上述の処理を繰り返す。

変速条件成立した場合には、信号ESA＝“1"となり、
次のステップ530にて、非同期燃料噴射量τに、AECTの
値に基づき第12図に示すようなテーブルｈ（AECT）から
求められた値が、設定される。尚、該AECTは、第５図
（イ）のステップ330の処理を本処理のステップ510とス
テップ530との間に実行して求めてもよい。

次にステップ540にて、カウントCNTが所定回数ｎ以上
か否かが判定される。ｎ未満であれば、次のステップ53
0にて非同期噴射が実行される。ｎは機関によって種々
の値が設定される。運転状態によって変更してもよい。
次にステップ560にてカウントCNTがインクリメントされ
る。ESA＝“0"とならない限り、非同期噴射がｎ回実行
され、その後、ステップ540にて、「YES」と判定され、
非同期噴射は実行されなくなる。勿論所定機関回転毎に
行われる同期噴射は、以後も継続する。

上述したごとく、本実施例は非同期燃料噴射にて燃料
増量補正しているのでは、第１実施例の効果に加えて、
更に、点火タイミングに、より適合させた応答の速い排
気温上昇防止が可能となる。

本実施例においては、ECU40にて実施される非同期噴
射量制御ルーチンが燃料量補正手段M6の処理に該当す
る。

又、上記各実施例において、変速機50及び変速制御装
置60が変速手段M2に該当する。

又、前述した第１実施例及び上述の第２実施例は組み
合わせて用いることもできる。例えば、非同期噴射と同
期噴射との両者を増量してもよく、又、運転条件によっ
て非同期噴射のみ、同期噴射のみ、両噴射とも増量を選
択するようにしてもよい。更に、このような点火遅角に
よる排気温上昇は比較的高負荷、高回転にて顕著である
ので、例えばスロットル開度が所定値以上、吸気管圧力
が所定値以上、機関回転速度が所定値以上等の条件付で
増量を許可するようにして、必要最小限の増量にて排気
温上昇を抑制してもよい。又、排気温が所定温度以上の
場合のみ増量を許可してもよい。

又、上述の実施例は自動変速機についてであったが、
手動の変速機でも同様に適用できる。

上記各実施例において、各処理はECU40と変速制御装
置60とで実行していたが、ECU40と変速制御装置60とを
一つのコンピュータで兼用して同一の装置内で処理して
もよい。

発明の効果本発明は、変速ショックを点火時期の遅角処理にて低
減させるに先立って、燃料を増量している。

この燃料増量は、遅角量に応じた量でなされるため、
燃料の無駄な消費を抑え、効率的かつ確実に排気温の上
昇を防止し、内燃機関１に溶損等の耐久性上の悪影響を
与えることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成例示図、第２図は本発明第
１実施例のシステム構成図、第３図はECU及び変速制御
装置のブロツク図、第４図（イ）は変速制御装置にて行
われる変速判断処理を示すフローチャート、第４図
（ロ）は変速制御装置にて行われる変速作動判断処理を
示すフローチャート、第５図（イ）はECUで行われる噴
射量制御ルーチンを示すフローチャート、第５図（ロ）
はECUで行われる点火時期制御ルーチンを示すフローチ
ャート、第６図は機関回転速度と吸入空気圧力とから遅
角量をもとめるマップに該当するグラフ、第７図は遅角
量から増量補正係数を求めるテーブルに該当するグラ
フ、第８図（イ）は第１実施例の処理のタイミングチャ
ート、第８図（ロ）は他の処理例のタイミングチャー
ト、第９図は点火時期と排気温の関係を示すグラフ、第
10図は空燃比と排気温の関係を示すグラフ、第11図は第
２実施例の非同期噴射量制御ルーチンを示すフローチャ
ート、第12図は遅角量から非同期噴射量を求めるテーブ
ルに該当するグラフである。 M1,1……内燃機関 M2……変速手段 M3……駆動輪 M4……点火時期補正手段 M5……遅角検出手段 M6……燃料補正手段７……点火プラグ 11……スロットルバルブ 18……燃料噴射弁 19……イグナイタ 20……ディストリビュータ 31……吸気圧センサ 38……回転角（回転速度）センサ 40……電子制御装置（ECU） 50……変速機 60……変速制御装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の出力を変速手段を介して駆動輪
に伝達する自動車に用いられる変速ショック低減装置に
おいて、上記変速手段の変速時に内燃機関の点火時期を、内燃機
関の運転状態に応じた遅角量で遅角側へ補正する点火時
期補正手段と、上記点火時期の遅角側への補正時の所定時間前に、該遅
角側への補正がなされることを検出する遅角検出手段
と、該遅角検出手段が上記補正を検出すると、上記内燃機関
への燃料量を、上記遅角量に応じた燃料量で増量補正す
る燃料量補正手段と、を備えたことを特徴とする変速ショック低減装置。
【請求項２】上記点火時期補正手段の遅角側への補正お
よび上記燃料量補正手段の増量補正における開始および
終了の両者または一方を段階的に行うことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の変速ショック低減装置。