JP2590479B2 - エンジン―自動変速機総合制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸気通路に配設されたスロットル弁と、車
室のごとき乗物操作室に配設されたアクセルペダル等の
人為的操作部材とを機械的に結合するのではなく、スロ
ットル弁を電動機等のアクチュエータで駆動できるよう
にして、このアクチュエータへアクセルペダル等の人為
的操作部材の操作量に基づく制御信号を出力することに
より、スロットル弁を開閉制御できるようにした、ドラ
イブバイワイヤ（Drive By Wire）方式のスロットル弁
制御装置をそなえた乗物用内燃機関システムに用いて好
適の、エンジン−自動変速機総合制御装置に関する。

〔従来の技術〕 従来より、上記のようなドライブバイワイヤ式スロッ
トル弁制御装置が各種提案されている。

かかるドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装置の
一例として、ガソリンエンジン（内燃機関）の吸気通路
に配設されたスロットル弁をステッパモータ（ステップ
モータともいう）のごとき電動機で回転駆動できるよう
にし、このステッパモータへは電子制御ユニット（EC
U）からの電気制御信号を供給して、ステッパモータを
所望量（所望のステップ数）だけ回転させるようにした
ものがある。また、電子制御ユニットへは人為的操作部
材としてのアクセルペダルの踏込量をはじめとして、車
速等の情報が入力されており、この電子制御ユニットは
これらの情報に基づき、最適なスロットル開度（スロッ
トル弁の開度）を決定し、この決定されたスロットル開
度となるようステッパモータを駆動している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような従来のドライブバイワイヤ式ス
ロットル弁制御装置をもった内燃機関システムにおい
て、この内燃機関に自動変速機を装備した場合を考える
と、一般に自動変速機の変速段がスロットル開度と車速
とから決定されるようになっているため、次のような問
題点がある。

すなわち、スロットル弁とアクセルペダルとが機械的
に切り離されたドライブバイワイヤ式スロットル弁制御
システムでは、運転者の意思を表すアクセルペダルの踏
込量と、空気流量を調整するスロットル弁の開度とは一
義的に関連しないので、これまでのようにスロットル開
度で自動変速機の変速段を決定すると、適切な変速段制
御を行なえないという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもの
で、上記のようなドライブバイワイヤ式スロットル弁制
御装置をそなえた内燃機関システムにおいて、運転者の
意思を表す加減速要求パラメータに基づいて自動変速機
の変速段を決定して運転者の意思に沿った変速制御が行
われるようにした、エンジン−自動変速機総合制御装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明のエンジン−自動変速機総合制御装
置は、運転者の加減速要求パラメータ値を検出する加減
速要求パラメータ検出手段と、エンジン負荷パラメータ
値を検出するエンジン負荷パラメータ検出手段と、上記
エンジン負荷を調整可能なエンジン負荷調整手段と、上
記加減速要求パラメータ検出手段からの検出値に基づい
て上記エンジン負荷調整手段を制御する電子制御手段と
を有するエンジン−自動変速機総合制御装置において、
自動変速機の変速段を上記加減速要求パラメータ検出手
段からの出力値に基づいて設定する変速段決定手段と、
上記自動変速機側に設けられた油圧作動装置を上記エン
ジン負荷パラメータ検出手段からの出力値に基づいて制
御する油圧制御手段とをそなえていることを特徴として
いる。

〔作 用〕

上述の本発明のエンジン−自動変速機総合制御装置で
は、運転者の加減速の要求度合いが加減速要求パラメー
タ検出手段により加減速要求パラメータ値として検出さ
れると、電子制御手段では、上記加減速要求パラメータ
検出手段からの検出値に基づいてエンジン負荷調整手段
を制御する。そして、このエンジン負荷調整手段を制御
することによりエンジンの負荷が調整される。

また、変速段決定手段では、上記加減速要求パラメー
タ検出手段からの出力値に基づいて自動変速機の変速段
を決定する。また、油圧制御手段では、エンジン負荷パ
ラメータ検出手段からの出力値に基づいて自動変速機側
に設けられた油圧作動装置の作動を制御する。

これにより、運転者の意思に沿って適切に変速段が切
り替えられ、油圧作動装置がエンジンの負荷に応じて制
御される。

〔実 施 例〕

以下、図面により本発明の一実施例としてのエンジン
−自動変速機総合制御装置について説明すると、第１図
（ａ）はその全体構成図、第１図（ｂ）はその制御ブロ
ック図、第２図はその電気回路図、第３図はそのシフト
パターン図、第４図はそのパワーオンオフ判定作用を説
明するためのグラフである。

さて、本実施例では、第１図（ａ）に示すごとく、自
動車に搭載のガソリンエンジン（内燃機関）Ｅにおける
吸気通路１に配設されたスロットル弁３を開閉駆動する
アクチュエータとしてのステッパモータ（電動機）６が
設けられている。即ち、ステッパモータ６は、そのモー
タ軸付きのプーリ6aと、スロットル軸3a付きのプーリ3b
とにベルト７を巻回させることにより、スロットル弁３
を開閉駆動することができるようになっている。なお、
このスロットル弁３及びステッパモータ６等によりエン
ジン負荷を調整可能なエンジン負荷調整手段が構成され
ている。

そして、このステッパモータ６は、マイクロプロセッ
サやRAMやROM等のメモリおよび入出力インタフェイス等
からなる電子制御手段としての電子制御ユニット（EC
U）８からの電子制御信号を受けて回転駆動量（ステッ
プ量）を制御されるようになっている。

また、この電子制御ユニット８は、ステッパモータ６
ひいてはスロットル弁３を制御するための電気信号を出
力するほか、各気筒の吸気ポートに設けられた電磁式燃
料噴射弁（インジェクタ）４へ順次燃料噴射用制御信号
を出力するようになっている。

さらに、このエンジンＥに付設の自動変速機TMには、
図示しない変速制御用油圧（流体圧）回路が設けられて
おり、この油圧回路には、変速のための被制御部として
プレッシャコントロール用ソレノイド21やシフトコント
ロール用ソレノイド22,23［第１図（ｂ）参照］が介装
されている。

そして、この電子制御ユニット８は、これらのソレノ
イド21〜23へ変速のための制御信号（この自動変速機TM
とエンジンＥとの間に介装されたトルクコンバータにダ
ンパクラッチが設けられている場合は、ダンパクラッチ
オンオフのためダンパクラッチコントロール用ソレノイ
ド20へ出力される制御信号を含む）を出力するようにな
っている。

すなわち、この電子制御ユニット８は、スロットル開
度を開閉制御するコンピュータ部（THC）と、噴射燃料
量を制御するコンピュータ部（ECI）と、自動変速機TM
の変速制御を行なうコンピュータ部（ELC）とを有して
いることになる。

なお、この電子制御ユニット８は点火時期制御用コン
ピュータ部も有している。

そして、この電子制御ユニット８へは、スロットルポ
ジションセンサ（エンジン負荷パラメータ検出手段）9,
アクセルポジションセンサ（加減速要求パラメータ検出
手段）10,シフトポジションセンサ12,回転数センサ13,
水温センサ14,車速センサ15,エアフローセンサ16,吸気
温センサ17,変速情報検出手段18,その他のセンサ19から
の検出信号が入力されるようになっている。

ここで、スロットルポジションセンサ９は、スロット
ル弁３の開度を検出することでエンジン負荷パラメータ
値を検出するためのセンサであって、例えばポテンショ
メータが使用される。

アクセルポジションセンサ10は、運転者の加減速要求
パラメータ値を検出するためのセンサであって、自動車
を走行操作するための人為的操作部材としてのアクセル
ペダル11の踏込量（操作量）を検出するものである。

シフトポジションセンサ12は、セレクタレバー12aが
どのレバー位置（P,R,D,2,L）にあるかを検出するもの
で、回転数センサ13はエンジン回転数をイグニッション
パルス数等から検出するもので、水温センサ14はエンジ
ン冷却水温を検出するものである。

車速センサ15は、この自動車の実速度を検出するもの
で、変速制御用として車速情報を使うときは、例えば後
述のトランスファドリブンギヤ回転数センサ18Aからの
検出信号が使用される。

エアフローセンサ16は、エアクリーナ２の近傍に設け
られて、カルマン渦列を検出することにより、吸入空気
量を検出するもので、吸気温センサ17は吸入空気温度を
検出するものである。

変速情報検出手段18は、変速機出力軸回転数（トラン
スファドリブンギヤ回転数）やキックダウンドラム回転
数等の変速情報を検出するものである。ここで、トラン
スファドリブンギヤ回転数は、第１図（ｂ）に符号18A
で示すトランスファドリブンギヤ回転数センサで検出さ
れるが、このトランスファドリブンギヤ回転数センサ18
Aで検出される情報は、車速情報を有する。

また、その他のセンサ19としては、大気圧センサ，エ
ンジンＥの排気通路５に設けられたO₂センサあるいは車
両の加速度を検出する加速度センサなどがある。

ところで、電子制御ユニット８におけるスロットル弁
制御用コンピュータ部（THC）は、アクセルポジション
センサ10や車速センサ15あるいは加速度センサ等からの
検出結果に基づき電気制御信号をステッパモータ６へ出
力することによりスロットル弁３を開閉駆動するスロッ
トル制御手段（このスロットル制御手段には目標車速あ
るいは目標加速度を設定する手段が含まれる）の機能を
有している。これにより、スロットル弁３は、アクセル
ペダル11と機械的に結合されるのではなく、電子制御ユ
ニット８からの制御信号（電気信号）を受けて作動する
ステッパモータ６で駆動されることにより、開閉制御さ
れるのである。これがドライブバイワイヤ（Drive By W
ire）方式によるスロットル弁制御といわれる所以であ
る。

さらに、電子制御ユニット８における自動変速機TMの
変速制御を行なうコンピュータ部（ELC）は、第１図
（ｂ）に示すごとく、自動変速機TMの変速制御用油圧回
路に介装されたプレッシャコントロール用ソレノイド21
やシフトコントロール用ソレノイド22,23へ変速制御信
号（プレッシャコントロール信号やシフトコントロール
信号）を出力する変速制御手段80の機能を有している。

そして、この変速制御手段80は、変速切替制御手段
（変速段決定手段）81,パワーオンオフ判定手段82,油圧
制御手段83等の機能を有している。

変速切替制御手段81は、アクセルポジションセンサ10
からのアクセルペダル踏込量（アクセル開度），車速セ
ンサ機能をもつトランスファドリブンギヤ回転数センサ
18Aからの車速情報および変速情報検出手段18からの検
出信号等を受けて、シフトコントロール用ソレノイド2
2,23へ変速切替用制御信号を出力するもので、その変速
切替制御パターン（シフトパターン）は第３図のように
なる。即ち、この第３図に示すシフトパターンはアクセ
ル開度と車速とが決まれば、変速段をどのように切り替
えればよいかがわかるようになっている。

なお、このシフトパターンは例えばメモリ内にマップ
化されて記憶されている。

また、パワーオンオフ判定手段82は、スロットルポジ
ションセンサ９およびエンジン回転数センサ13からの信
号を受けて変速時の油圧制御に必要なエンジンのパワー
オンオフ判定を行なうもので、かかる判定は、従来通
り、スロット開度とエンジン回転数とに基づき行なわれ
る。ここで、このパワーオンオフ判定手段82によって行
なわれるパワーオンオフ判定に使用される判定線の特性
を示すと、第４図のようになる。この第４図において、
パワーオンオフ判定線Ａよりも上の領域がパワーオンの
領域で、パワーオンオフ判定線Ａよりも下の領域がパワ
ーオフの領域である。

油圧制御手段83は、従来のものと同様、パワーオンオ
フ判定手段82からのパワーオンオフ判定信号や変速情報
検出手段18からの検出信号等を受けて、プレッシャコン
トロール用ソレノイド21へ例えば変速開始から終了まで
の間に所要のパターンに沿いデューティ比の変わる油圧
制御信号を出力するものである。

したがって、油圧作動装置（図示省略）は、スロット
ルポジションセンサ９からの検出情報に基づいて油圧制
御手段83により制御される。

ここで、上述のように、変速切替制御手段81では、ア
クセルポジションセンサ10からのアクセル開度（即ち、
運転者の加減速要求パラメータ値）に基づいて変速段を
決定し、油圧制御手段83では、スロットルポジションセ
ンサ９からのスロットル開度（即ち、エンジン負荷パラ
メータ値）に基づいて油圧作動装置（図示省略）を制御
するのは以下の理由による。

すなわち、ドライブバイワイヤ式のスロットルをそな
えた車両の自動変速機では、アクセルペダル踏み込み量
とスロットル弁開度とが必ずしも一義的に関連しないた
め、従来通り、スロットル弁開度に基づいて自動変速機
の変速段を決定しても、運転者の意思を十分に反映した
変速段とはならない場合がある。

一方、自動変速機の油圧制御をアクセルペダルの踏み
込み量に基づいて制御すると、油圧がエンジンの負荷に
適合しないことが考えられる。

そこで、本装置では、加減速要求パラメータ検出手段
としてのアクセルポジションセンサ10からの検出情報に
基づいて変速段を決定し、エンジン負荷パラメータ検出
手段としてのスロットルポジションセンサ９からの検出
情報に基づいて自動変速機側に設けられた油圧作動装置
の作動を制御するようになっているのである。

なお、電子制御ユニット８における自動変速機TMの変
速制御を行なうコンピュータ部（ELC）のハードウェア
構成例を示すと、第２図のようになる。この第２図にお
いて、801はメインマイクロコンピュータ（メインマイ
コン）で、このメインマイコン801へは、エンジン回転
数センサ13,スロットルポジションセンサ9,アクセルポ
ジションセンサ10,シフトポジションセンサ12からの信
号が入力されるとともに、自動変速機各部の回転数情報
やキックダウンドラムスイッチ等のオンオフ情報など信
号が変速情報検出手段18から入力されている。

803はパルス入力波形整形回路、804はA/Dコンバー
タ、805はスイッチ入力整形回路で、それぞれ入力イン
タフェイスとして機能する。

802はサブのマイクロコンピュータ（サブマイコン）
で、このサブマイコンで802は、メインマイコン801から
の制御信号を受けて、プレッシャコントロール用ソレノ
イド21,シフトコントロール用ソレノイド22,23,ダンパ
クラッチコントロール用ソレノイド20および故障表示用
LED24を制御する。

806は電源回路、807〜811はドライブ回路、812はフェ
ール回路である。なお、電源回路806はバッテリＢにキ
ースイッチKSを介して接続されており、メインマイコン
801やサブマイコン802へ定電圧を供給する。

上述の構成により、電子制御ユニット８へはアクセル
ペダルの踏込量をはじめとして、車速等の情報が入力さ
れているので、この電子制御ユニット８のスロットル弁
制御用コンピュータ部（THC）は、これらの情報に基づ
き、最適なスロットル開度を決定し、この決定されたス
ロットル開度となるようステッパモータ６を駆動してい
る。すなわちステッパモータ６へは電子制御ユニット８
から電気制御信号を供給して、このステッパモータ６を
所望量（所望のステップ数）だけ回転させている。

一方、電子制御ユニット８へは変速情報検出手段18か
らの変速情報のほか、アクセルペダルの踏込量，車速，
エンジン回転数等の情報が入力されているので、この電
子制御ユニット８における自動変速機TMの変速制御を行
なうコンピュータ部（ELC）は、これらの情報に基づ
き、変速段の切替や油圧の制御を行なう。そして、どの
変速段にするかは、第３図に示すアクセル開度と車速と
の関係で決まるシフトパターン特性を使用する。ただ
し、変速時の油圧制御に必要なエンジンのパワーオンオ
フの判定は、従来通り、スロットル開度とエンジン回転
数とで判定する（第４図）。

このようにしてドライブバイワイヤ式のスロットル弁
制御システムにおいても、シフトの判定が、従来と何ら
かわることなく、運転者の意思に忠実に行なえる。

さらに、人為的操作部材として、足で操作するアクセ
ルペダルを用いるかわりに、手で操作するレバーのよう
なものを使用するドライブバイワイヤ式スロットル弁制
御装置付きのエンジンシステムにも、本自動変速機制御
装置を適用することができる。

また、アクチュエータとしては、ステッパモータのほ
かに、通常のDCモータのごとき電動機を使用することも
できる。

なお、本自動変速機制御装置は、自動車に搭載のドラ
イブバイワイヤ式スロットル弁制御装置付きのエンジン
システムのほか、他の乗物用ドライブバイワイヤ式スロ
ットル弁制御装置付きのエンジンシステムにも同様にし
て適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のエンジン−自動変速機
総合制御装置によれば、運転者の加減速要求パラメータ
値を検出する加減速要求パラメータ検出手段と、エンジ
ン負荷パラメータ値を検出するエンジン負荷パラメータ
検出手段と、上記エンジン負荷を調整可能なエンジン負
荷調整手段と、上記加減速要求パラメータ検出手段から
の検出値に基づいて上記エンジン負荷調整手段を制御す
る電子制御手段とを有するエンジン−自動変速機総合制
御装置において、自動変速機の変速段を上記加減速要求
パラメータ検出手段からの出力値に基づいて決定する変
速段決定手段と、上記自動変速機側に設けられた油圧作
動装置を上記エンジン負荷パラメータ検出手段からの出
力値に基づいて制御する油圧制御手段とをそなえている
ので、ドライブバイワイヤ式のスロットル弁制御システ
ムにおいても、自動変速機の変速制御が運転者の意思に
対し忠実に行なわれる利点がある。また、油圧作動装置
をエンジン負荷に応じて制御することができるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例としてのエンジン−自動
変速機総合制御装置を示すもので、第１図（ａ）はその
全体構成図、第１図（ｂ）はその制御ブロック図、第２
図はその電気回路図、第３図はそのシフトパターン図、
第４図はそのパワーオンオフ判定作用を説明するための
グラフである。 １……吸気通路、２……エアクリーナ、３……スロット
ル弁、3a……スロットル軸、3b……プーリ、４……電磁
式燃料噴射弁（インジェクタ）、５……排気通路、６…
…アクチュエータとしての電動機（ステッパモータ）、
6a……プーリ、７……ベルト、８……電子制御手段とし
ての電子制御ユニット（ECU）、９……スロットルポジ
ションセンサ（エンジン負荷パラメータ検出手段）、10
……アクセルポジションセンサ（加減速要求パラメータ
検出手段）、11……人為的操作部材としてのアクセルペ
ダル、12……シフトポジションセンサ、12a……セレク
タレバー、13……回転数センサ、14……水温センサ、15
……車速センサ、16……エアフローセンサ、17……吸気
温センサ、18……変速情報検出手段、18A……トランス
ファドリブンギヤ回転数センサ、19……その他のセン
サ、20……ダンパクラッチコントロール用ソレノイド、
20……プレッシャコントロール用ソレノイド、22,23…
…シフトコントロール用ソレノイド、24……故障表示用
LED、80……変速制御手段、81……変速切替制御手段
（変速段決定手段）、82……パワーオンオフ判定手段、
83……油圧制御手段、801……メインマイクロコンピュ
ータ（メインマイコン）、802……サブのマイクロコン
ピュータ（サブマイコン）、803……パルス入力波形整
形回路、804……A/Dコンバータ、805……スイッチ入力
整形回路、806……電源回路、807〜811……ドライブ回
路、812……フェール回路、Ｂ……バッテリ、Ｅ……ガ
ソリンエンジン（内燃機関）、KS……キースイッチ、TM
……自動変速機。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】運転者の加減速要求パラメータ値を検出す
   る加減速要求パラメータ検出手段と、 エンジン負荷パラメータ値を検出するエンジン負荷パラ
   メータ検出手段と、 上記エンジン負荷を調整可能なエンジン負荷調整手段
   と、 上記加減速要求パラメータ検出手段からの検出値に基づ
   いて上記エンジン負荷調整手段を制御する電子制御手段
   とを有するエンジン−自動変速機総合制御装置におい
   て、 自動変速機の変速段を上記加減速要求パラメータ検出手
   段からの出力値に基づいて決定する変速段決定手段と、 上記自動変速機側に設けられた油圧作動装置を上記エン
   ジン負荷パラメータ検出手段からの出力値に基づいて制
   御する油圧制御手段とをそなえていることを特徴とす
   る、エンジン−自動変速機総合制御装置。