JP2748663B2 - 自動変速機およびエンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は吸気路内に設けた開閉弁の開閉状態の切換
えによってトルクが大きく変動するエンジンおよびその
エンジンに連結した自動変速機を制御するための装置に
関するものである。

従来の技術 周知のように車両用の自動変速機は、クラッチやブレ
ーキなどの摩擦係合手段によって歯車列における動力の
伝達経路を変えることにより、所定の変速段に設定する
よう構成されている。これらの摩擦係合手段における負
荷容量（トルク容量）は、摩擦係数や摩擦材の径以外に
係合圧（すなわちライン油圧）によっても変化するの
で、摩擦係合手段にかかる負荷に応じて油圧を制御して
いる。また変速を実行する際にはエンジン回転数のほか
ギヤ等各種回転部材の回転数が変化するので、変速を実
行する際には摩擦係合手段にかかっている油圧をある期
間の間、緩慢に変化させることにより摩擦係合手段を滑
らせ、これにより回転数変化に伴う慣性エネルギを吸収
して出力軸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。

前記係合圧の制御は、油圧ポンプで発生させた油圧を
調圧するレギュレータバルブに、エンジン負荷に対応す
る信号圧を加えて調圧レベルを変えることにより行なっ
ている。具体的には、スロットルカムによって調圧レベ
ルの変わるスロットルバルブから送られるスロットル圧
あるいはスロットル開度に対応して制御される電磁比例
弁から送られるスロットル圧をレギュレータバルブに制
御圧として印加し、その調圧レベルを変えている。また
摩擦係合手段を係合させる油圧の変速時での制御は、ア
キュームレータの背圧室に上記のレギュレータバルブで
調圧された油圧（ライン圧）を加え、もしくはアキュー
ムレータコントロールバルブからの油圧を加えることに
より行なう場合もある。

ところで、自動変速機を連結してあるエンジンは、必
ずしもトルクが連続的に変化するとは限られないのであ
って、エンジントルクが不連続に変化する場合には、そ
れに応じた特殊な制御が必要である。

この種のエンジンとして、雑誌「自動車技術」Vol.3
8、No.9に記載されている稀薄燃焼システムを採用した
エンジン（リーンバーンエンジン）を挙げることができ
る。リーンバーンエンジンは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が、空燃比が
高い値のとき（リーン域）では、シリンダ内での燃焼を
安定化し、また燃焼効率を向上させる必要があるため、
二分割した吸気ポートの一方の形状を螺旋状のヘリカル
型スワールポートとし、かつ他方のポートに開閉弁（ス
ワールコントロールバルブ:SCV）を設けている。軽負荷
時は、このスワールコントロールバルブを閉じてシリン
ダ内で螺旋流を生じさせ、これによりリーン燃焼を可能
にするが、スワールコントロールバルブを閉じていれば
吸気が制約されるため、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"程度の稀薄燃焼（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
や稀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ンエン
ジンでは、スロットル開度ＴAが第７図にＴA1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ＴA1と
ＴA2とで示す値の間にある状態（ＴA1≦ＴA＜ＴA2）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
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T1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 しかるに従来では、スワールコントロールバルブの開
閉の切換えと自動変速機の変速とを互いに独立して行な
っているから、両者が同時に生じた場合には、スワール
コントロールバルブの開閉に起因するエンジントルクの
変化と変速の際のイナーシャトルクによる出力軸トルク
の変化とが重なって変速ショックが大きくなってしま
う。また従来のスロットル開度に基づく制御油圧の制御
では、制御油圧が連続的に変化するが、スワールコント
ロールバルブの開閉状態を切換えた場合にはエンジント
ルクが不連続に変化するため、制御油圧とエンジントル
クとが適合せず、この状態で変速が生じると過大なショ
ックが生じるのみならず、摩擦材の耐久性の低下を招来
するおそれがあった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
変速ショックの悪化を防止することのできる自動変速機
およびエンジンの制御装置を提供することをと目的する
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、以下のよ
うに構成したことを特徴とするものである。すなわち第
１図において、この発明で対象とするエンジンＥは、ス
ロットル開度を一定に維持していても、出力特性の変更
によって出力トルクが不連続に変化するものであり、そ
の一例は前述したスワールコントロールバルブを備えた
リーンバーンエンジンである。すなわちエンジンＥは、
複数の出力特性を備え、各出力特性ごとに負荷に応じて
出力トルクが連続的に変化し、これに対して出力特性が
変化すれば、負荷が変化しなくても出力トルクが不連続
に変化する。このエンジンＥに対して自動変速機Ａが連
結されており、この自動変速機Ａにおける摩擦係合装置
を油圧によって係合もしくは解放することによる変速の
実行を検出するための検出手段２が設けられている。こ
の検出手段２は、例えば車速Ｖやスロットル開度ＴA、
あるいはタービン回転数Ntなどの信号に基づいて変速の
実行を検出するものであって、出力特性変更禁止手段３
に信号を出力するようになっている。この出力特性変更
禁止手段３は前記検出手段２が変速を検出することに伴
ってエンジンＥでの出力特性の変更を禁止するようにな
っている。

作用 エンジンＥにおける開閉弁１の出力特性の変更は、ス
ロットル開度や吸気管負圧などに基づいて判断され、か
つ実行される。また自動変速機Ａでの変速は、例えばス
ロットル開度ＴAや車速Ｖに基づいて判断され、かつ実
行される。この自動変速機Ａで変速が実行されると、そ
の変速が検出手段２によって検出され、その信号が出力
特性変更禁止手段３に出力される。その時点でのスロッ
トル開度や吸気管負圧などの状態が出力特性の変更を生
じさせる状態であっても、出力特性変更禁止手段３はエ
ンジンＥの出力特性の変更を禁止し、その結果、変速中
でのエンジントルクの不連続的な変化が生じない。その
ため、変速中に自動変速機Ａに入力されるトルクが不連
続に変化しないので、変速に関与する摩擦係合装置の油
圧とその摩擦係合装置に掛かるトルクとの適合状態が維
持され、変速が円滑に進行するので、変速ショックの悪
化が防止される。

実 施 例 つぎにこの発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図において、この発明で対象とするエンジンＥお
よびこれに連結した自動変速機Ａについて説明すると、
エンジンＥは吸気系統に設けた開閉弁によって出力トル
クが不連続に変化するよう構成されており、その開閉弁
の一例は、第３図に示すスワールコントロールバルブ10
である。すなわち第３図に示すように一つのシリンダ11
に対して２本の吸気ポート12,13および吸気バルブ14,15
が設けられており、一方の吸気ポート12にはここを開閉
するスワールコントロールバルブ10が設けられている。
したがってスワールコントロールバルブ10を閉じた状態
では、吸気は第３図に矢印で示すように流れ、一方の吸
気バルブ15のバルブステムの回りを旋回しながらシリン
ダ11内に流入するので、強いスワールを発生させる。ま
たスワールコントロールバルブ10を開けば、両方の吸気
ポート12,13から吸気が行なわれる。上記のエンジンＥ
は、スワールコントロールバルブ10による吸気の制御と
併せて空燃比の制御を行なっており、軽負荷時には空燃
比の値を高くするとともにスワールコントロールバルブ
10を閉じてリーンバーンを行ない、高負荷時には空燃比
をストイキに設定するとともにスワールコントロールバ
ルブ10を開いてストイキバーンを行なう。したがってエ
ンジンＥにおけるトルク特性は前述した第７図に太い実
線で示すトルク特性となる。すなわちこの実施例におけ
るエンジンＥも前述した従来のエンジンと同様に、同一
のスロットル開度に対して複数の出力特性が設定可能で
あって出力特性の変更によって出力トルクが不連続に変
化し、またスワールコントロールバルブ１の開閉状態の
切り換えは、空燃比の変更を伴う制御となる。

第２図中符号16はエンジンＥを制御するための電子コ
ントロールユニット（Ｅ−ECU）を示し、この電子コン
トロールユニット16にはエンジン回転数ＮE、吸気管負
圧ＰM、ニュートラルスイッチからの信号ＮSW、スロッ
トル開度ＴA、エンジン水温ＴHWおよびその他の信号が
入力され、またスワールコントロールバルブ10の開閉信
号SsやフューエルインジェクションＩNJ、イグナイタＩ
GTに対する信号などが出力されている。

他方、自動変速機Ａはクラッチやブレーキなどの摩擦
係合手段によって変速段の設定を行なう周知の構成のも
のであって、またライン圧やアキュームレータ背圧など
の制御油圧を、電磁比例弁などを使用して電気的に任意
に制御できるようになっている。この自動変速機Ａを制
御する電子コントロールユニット（Ｔ−ECU］17には、
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、ロック
アップ用ソレノイドバルブＳLU、アキュームレータ背圧
用ソレノイドバルブＳLN、変速用ソレノイドバルブS1、
S2などに信号を出力する。

上記の各電子コントロールユニット16,17は互いに電
気的に接続され、自動変速機Ａで変速が実行されている
場合に、自動変速機用電子コントロールユニット17がエ
ンジン用電子コントロールユニット16に信号ＳHTを出力
し、これによりエンジン用電子コントロールユニット16
がスワールコントロールバルブ10の開閉状態の切換えを
禁止するようになっている。

上述した装置の作用を第４図のフローチャートに基づ
いて説明する。

第４図（Ａ）は自動変速機用電子コントロールユニッ
ト17による変速開始時の制御を示し、スロットル開度Ｔ
Aや車速ＳP2などの入力信号に基づいて変速を行なうべ
きことが判断されると（ステップ１）、変速中であるこ
とを示すフラグF1を“1"にセットし（ステップ２）、つ
いで変速中であることを示す信号“ＳHT:0→1"をエンジ
ン用電子コントロールユニット16に出力する。また変速
終了時においては、第４図（Ｂ）に示すように、自動変
速機用電子コントロールユニット17は、フラグF1が“1"
か否かの判断（ステップ10）を行ない、判断結果が“ノ
ー”であればリターンし、また判断結果が“イエス”で
あれば、ステップ11に進んで変速完了後所定の時間が経
過したか否かを判断し、その判断結果が“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
進んでフラグF1をクリアし、さらに変速が完了したこと
を示す信号“ＳHT:1→0"をエンジン用電子コントロール
ユニット16に出力する。

これに対してエンジン用電子コントロールユニット16
においては、第４図（Ｃ）に示すように、自動変速機用
電子コントロールユニット17から変速中であることを示
す信号“ＳHT:0→1"を受信すると（ステップ20）、変速
中であることを示すフラグF2を“1"にセットする（ステ
ップ21）。また変速が完了したことを示す信号“ＳHT:1
→0"を受信した場合（ステップ30）には、第４図（Ｄ）
に示すように、フラグF2をクリアする（ステップ31）。

そして第４図（Ｅ）に示すように、エンジンＥの情況
すなわちスロットル開度ＴAや吸気管負圧などに応じて
エンジン用電子コントロールユニット16がスワールコン
トロールバルブ（SCV）10の開閉状態を切換るべきこと
を判断すると（ステップ40）、前記のフラグF2が“1"か
否かの判断を行ない（ステップ41）、その判断結果が
“イエス”であれば、自動変速機Ａにおいて変速が行な
われていることになるので、スワールコントロールバル
ブ10の開閉状態の切換えの禁止処理を行なう（ステップ
42）。前述したようにスワールコントロールバルブ10の
開閉制御と空燃比の切換制御とは合一的に実行されるの
で、ステップ42での禁止制御を行うことにより、エンジ
ンＥの出力特性の変化やそれに伴う出力トルクの不連続
な変化が生じない。また反対にステップ41での判断結果
が“ノー”であれば、自動変速機Ａでの変速が行なわれ
ていないことになるので、スワールコントロールバルブ
10の開閉状態の切換えを許可する（ステップ43）。すな
わちステップ21がこの発明の検出手段に相当し、またス
テップ42がこの発明の出力特性変更禁止手段に相当す
る。

したがって上述した装置では、自動変速機Ａが変速途
中の状態にあれば、エンジンＥでのスワールコントロー
ルバルブ10の開閉状態の切換えが行なわれることがない
ので、自動変速機Ａにおけるクラッチやブレーキなどの
摩擦係合手段にかかる負荷トルクが突然変化することが
なく、摩擦係合手段を係合させている油圧と負荷トルク
との不適合状態が生じないため、変速ショックが悪化す
ることがない。

これを具体的に説明すると、第５図は変速中にスワー
ルコントロールバルブが開状態から閉状態に切替わった
場合を示しており、例えばパワーオンアップシフトの変
速途中のt1の時点でスワールコントロールバルブが開状
態から閉状態に切替わった場合、エンジントルクの低下
に対応してアキュームレータ背圧ＰACCが破線で示すよ
うに低下すべきところ、応答の遅れによって油圧が低下
せず（実線）、摩擦係合手段の係合が早くなって出力軸
トルクToが第５図に実線で示すように大きく変化し、こ
れが変速ショックとなる。また第６図は変速中にスワー
ルコントロールバルブが閉状態から開状態に切替わった
場合を示しており、例えばパワーオンアップシフトの途
中のt2の時点でスワールコントロールバルブが閉状態か
ら開状態に切替わった場合、エンジントルクの増大に対
応してアキューレムータ背圧ＰACCが破線で示すように
高くなるべきところ、応答の遅れによって油圧が高くな
らず（実線）、その結果、パワーオンアップシフト時の
該当する摩擦係合手段のトルク容量がアキュームレータ
領域では低過ぎてアキュームレータ領域で変速が終了せ
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
て当接し（所謂エンド当りが生じ）、これが原因となっ
て変速ショックが大きくなる。

しかしながら上述したこの発明に係る装置では、変速
中でのスワールコントロールバルブ10の開閉およびそれ
に伴うエンジントルクの変動が生じないので、過大な変
速ショックは生じない。

なお、上記の実施例は所謂リーンバーンエンジンを対
象とした例であるが、そのリーンバーンエンジンは吸入
空気量を多くして空燃比を高くするエンジン、あるいは
排気ガスの再循環量を多くして空燃比を高くするエンジ
ンのいずれかであってもよい。

さらにこの発明で対象とする自動変速機を連結するエ
ンジンは、要は、吸気路が複数に分割され、そのいずれ
かに開閉弁を設け、その開閉弁の開閉の切換えによって
出力トルクが不連続に変化する構造のものであって、そ
の開閉弁がスワールコントロールバルブであるものに限
定されるものではない。

発明の効果 以上説明したようにこの発明の制御装置によれば、自
動変速機での変速の途中でエンジントルクが不連続に変
化することがないので、摩擦係合手段に作用する油圧と
負荷トルクとの不適合状態が生じず、したがってこの発
明の装置によれば、トルクがステップ変化するエンジン
に連結した自動変速機における変速ショックの悪化を有
効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構造を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例を模式的に示すブロック図、第３
図はそのスワールコントロールバルブを示す略解断面
図、第４図（Ａ）〜（Ｅ）はエンジン側および自動変速
機側の制御ルーチンを示すフローチャートの一例、第５
図はスワールコントロールバルブが変速途中に開状態か
ら閉状態に変わった場合のアキュームレータ背圧および
出力軸トルクの変化を示す線図、第６図はスワールコン
トロールバルブが変速途中に閉状態から開状態に変わっ
た場合のアキュームレータ背圧および出力軸トルクの変
化を示す線図、第７図はリーンバーンエンジンのトルク
特性を示す線図である。 １……開閉弁、２……検出手段、３……開閉禁止手段、
10……スワールコントロールバルブ、11……シリンダ、
12,13……吸気ポート、16,17……電子コントロールユニ
ット、Ａ……自動変速機、Ｅ……エンジン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷に応じて出力トルクが連続的に変化す
   る出力特性が複数種類設定され、かつそれらの出力特性
   の変更によって出力トルクが不連続に変化するエンジン
   と、このエンジンに連結されかつ油圧によって摩擦係合
   装置を係合もしくは解放させることによる変速が実行さ
   れる自動変速機とを制御する制御装置において、 自動変速機での変速の実行を検出する検出手段と、自動
   変速機での変速中に前記出力トルクが不連続に変化する
   出力特性の変更を禁止する出力特性変更禁止手段とを備
   えていることを特徴とする自動変速機およびエンジンの
   制御装置。