JP2853062B2 - リーンバーンエンジン付自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、いわゆるリーンバーンエンジンと組合され
た自動変速機の制御装置に関する。

【従来の技術】

従来、稀薄燃焼システムを採用したリーンバーンエン
ジンが知られている。この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に構成したエン
ジンである。 このタイプのエンジンは、一般に２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、且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）を設けるようにしている。 軽負荷時は、このスワールコントロールバルブを閉じ
ることにより、シリンダ内で螺旋流を生じさせ、これに
より空燃比が高いリーンバーン（稀薄燃焼）を可能にす
る。一方、高負荷時（スロットル開度が所定値以上の状
態のとき）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ことができるように
している。 第７図は、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る。 図中の曲線は、空燃比が21程度のリーンバーン時の
トルク特性を示す。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。図中のあるいはの曲線
は、空燃比が17、あるいは16程度のやや稀薄な空燃比の
ときのトルク特性を示す。更に、図中の曲線は、空燃
比を理論空燃比の14.5としたストイキバーン時のトルク
特性を示している。この状態では、前記スワールコント
ロールバルブが開いた状態で吸気が行われる。図中の
曲線は、空燃比を12.5程度の出力空燃比としたときのト
ルク特性を示している。 リーンバーンエンジンでは、スロットル開度TAに対し
て、実際のエンジントルク特性が図の太い実線となるよ
うに設計される。即ち、スロットル開度TAがTA1で示す
値未満の状態では、空燃比を21程度に設定したリーンバ
ーンを行い、TA1≦TA≦TA2の状態のときには、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まで下げて、高開度領域でのト
ルクを確保する。 この第７図から明らかなように、スロットル開度TAが
TA2以下のときは、通常のストイキエンジンのトルク特
性（の特性）より、いずれも出力されるトルクが小さ
くなっている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、自動変速機側からみると、組合わされ
るエンジンがリーンバーンエンジンであってもストイキ
エンジンであっても、そのときの車速と得られるエンジ
ントルクとから最適な変速段を設定する必要がある。第
６図及び前述の第７図を用いてより具体的に説明する
と、ストイキエンジン（の特性）ではスロットル開度
TA0においてエンジントルクT2が確保されるが（第７図
参照）、リーンバーンエンジンでは、同等のトルクT2を
確保するためにはスロットル開度をTA1とする必要があ
る。従って第４速段での加速性能をストイキエンジンと
リーンバーンエンジンとで同等としたい場合は（第３速
段に落さなくても加速可能な走行抵抗を同等にしたい場
合は）、ストイキエンジンが仮にTA0で４→３ダウンす
るとすれば、リーンバーンエンジンではTA1で４→３ダ
ウンしなければならず、その結果、リーンバーンエンジ
ンのリーン領域においては、第６図（Ｂ）に示されるよ
うに４→３のダウンシフト線をストイキエンジンのそれ
（第６図（Ａ））に対して高スロットル側に振らざるを
得ない。 ところが、この場合、必然的に３→２のダウンシフト
線の間隔が狭くなることになる。即ち、４→３ダウンシ
フト線と３→２ダウンシフト線のスロットル開度方向の
間隔が、ストイキエンジンではA1であったものがリーン
バーンエンジンではa1になってしまうものである。その
ため、４→３を意図したアクセル操作であっても、４→
２のダウンシフトに至る可能性が高くなってしまう。 その結果、駆動力が意図した以上に急増し、その結果
アクセルを戻すことによって再び２→４のアップシフト
がなされ、駆動力不足となって又アクセルを踏込んで４
→２ダウンシフトが起こるというような事態が発生し易
くなる。 特に、４→２ダウンシフト時にスロットル開度の増大
によって、リーン燃焼がストイキ燃焼に変わる場合は、
第２速段での駆動力がより増大するため、トルクの急増
感が一層顕著となる。 本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたも
のであって、リーンバーンエンジンにおいて、このよう
な事態を合理的に防止し、多少ラフなアクセル操作を行
っても、運転者の意図した通りのシフトを確実に実行す
ることができ、ビジーシフトを防止すると共に、該ビジ
ーシフトによって変速ショックが頻繁に発生するのを防
止することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

本発明は、第１図にその要旨を示すように、リーンバ
ーンエンジンと組合された自動変速機の制御装置におい
て、リーンバーン領域において採用されるダウンシフト
線に基づき、特定の変速段から、該特定変速段より２段
低い変速段へのダウンシフトを行うべき判断があったこ
とを検出する手段と、該ダウンシフト判断があったとき
に前記特定変速段より１段低い変速段へのダウンシフト
を指令する手段と、該指令と共にタイマを起動する手段
と、該タイマの経過後に所定の条件が満足されていると
きに限り、前記２段低い変速段へのダウンシフトを指令
する手段とを備えたことにより、上記目的を達成したも
のである。

【作用】

本発明においては、特定の変速段から、これより２段
低い変速段へのダウンシフトを行うべき変速判断があっ
たときに、まず該特定変速段より１段だけ低い変速段へ
のダウンシフトを指令し、これと共にタイマを起動する
ようにしている。そして、このタイマの経過後に所定の
条件が満足されているときに限って、より低い変速段へ
のダウンシフト指令を出すようにしている。 この所定の条件としては、例えば「タイマ経過後のス
ロットル開度がタイマ起動時のスロットル開度に対して
開き方向へ所定値以上変化しているとき」とすることが
できる。 この結果、例えば運転者が１段だけ低いダウンシフト
を意図してアクセルを踏込んだときには、この所定時間
後の条件を満足しなくなるため、自動変速機は特定の変
速段から１段だけ低下された変速段に停まることにな
る。なお、この状態では車速とスロットル開度が得られ
る変速段が実際には特定変速段から２段以上低められた
位置であるにも拘らず、特定変速段から１段だけ低い変
速段に停まることになるが、前記所定の条件を満足すれ
ば（上記例ではスロットル開度を前記所定値以上にまで
更に開けば）、より低い変速段へのダウンシフトが可能
となり、又、車両の走行状態が変速線図上で再び特定変
速段あるいはそれ以上の変速段の領域に入れば、その段
階でアップシフトできるため、事実上この特殊状態から
支障なく抜け出ることができる。

【実施例】

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第２図に、本発明が適用される車両用リーンバーンエ
ンジン及び自動変速機の全体概要を示す。 リーンバーンエンジン１は、吸気系統に設けたスワー
ルコントロールバルブによって、出力トルクが前述した
第７図の実線に示されるように変化するように構成され
ている。 即ち、第４図に示されるように、このリーンバーンエ
ンジン１は、１つのシリンダ３に対して２本の吸気ポー
ト４、５及び吸気バルブ６、７が設けられており、一方
の吸気ポート４にスワールコントロールバルブ２が設け
られている。このため、スワールコントロールバルブ２
を閉じた状態では、吸気は第４図の矢印で示すように流
れ、一方の吸気バルブ７のバルブステムの周りを旋回し
ながら、シリンダ３内に流入するため、強いスワールが
発生される。又、このスワールコントロールバルブ２を
開くことにより、両方の吸気ポート４、５から吸気が行
われる。 リーンバーンエンジン１は、このスワールコントロー
ルバルブ２による吸気の制御と併せて、空燃比の制御が
行われ、軽負荷時には空燃比の値を高くすると共に、前
記スワールコントロールバルブ２を閉じてリーンバーン
を行い、高負荷時には空燃比をストイキ（あるいは出力
空燃比）に設定すると共に、スワールコントロールバル
ブ２を開いてストイキバーンを行う。この結果、第７図
の実線で示されるようなトルク特性を得ている。 第２図に戻って、自動変速機は、トルクコンバータ部
20と、オーバードライブ機構部40と、前進３段後進１段
のアンダードライブ機構部60とを備える。 前記トルクコンバータ部20は、ポンプ21、タービン2
2、ステータ23、及びロックアップクラッチ24を備えた
周知のものである。このトルクコンバータ部20は、リー
ンバーンエンジン１のクランクシャフト10の出力をオー
バードライブ機構部40に伝達する。 前記オーバードライブ機構部40は、サンギヤ43、リン
グギヤ44、プラネタリピニオン42、及びキャリア41から
なる１組の遊星歯車装置を備え、この遊星歯車装置の回
転状態をクラッチC0、ブレーキB0、一方向クラッチF0に
よって制御している。 前記アンダードライブ機構部60は、共通のサンギヤ6
1、リングギヤ62、63、プラネタリピニオン64、65及び
キヤリア66、67からなる２組の遊星歯車装置を備え、こ
の２組の遊星歯車装置の回転状態、及び前記オーバード
ライブ機構部40との連結状態をクラッチC1、C2、ブレー
キB1〜B3、及び一方向クラッチF1、F2によって制御して
いる。 この自動変速機のトランスミッション部の具体的な構
成については、これに自体周知のあるため、第２図にお
いてスケルトン図示するに止め、詳細な説明は省略す
る。 この自動変速機は上述の如きトランスミッション部の
他にコンピュータ84を備える。コンピュータ84には、リ
ーンバーンエンジン１の負荷を反映させるためのスロッ
トル開度TAを検出するスロットルセンサ80、車速N0を検
出する車速センサ（出力軸70の回転速度センサ）82、及
びクラッチC0の回転数を検出するC0回転数センサ99等の
各種制御のための信号が入力される。 コンピュータ84は、予め設定されたスロットル開度−
車速の変速点マップに従って、油圧制御回路86内のソレ
ノイドバルブS1、S2、ＳL、ＳDを駆動・制御し、第３図
に示されるような、各クラッチ、ブレーキ等の係合の組
合せを行って変速およびロックアップクラッチ24の係合
・解放を実行する。 この場合、上記スロットル開度−車速の変速点マップ
は、リーンバーンエンジン１の特性を考慮して、リーン
バーン領域でのダウンシフト線が第６（Ｂ）に示される
ように、同一車速に対して高スロットル側に振られ、そ
の結果、例えば４→３ダウンシフト線が３→２ダウンシ
フト線と非常に近くなった特性とされている。 次に、このリーンバーンエンジンと組合された自動変
速機において、第４速段から第２速段へのダウンシフト
判断があったときの手順を、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示
すフローチャートを用いて説明する。 第５図（Ａ）の制御フローは、第４速段から第２速段
へのパワーオンダウンシフト（アクセルが踏込まれた状
態で実行されるべきダウンシフト）の判断があったとき
にスタートされる。 まず、ステップ101で、第４速段より第１だけ低い第
２速段への変速指令が出される。 ステップ102では、これと同時に現在のスロットル開
度TAがTA0として記憶される。ステップ103では、タイマ
Tmがリセットされ、カウントを開始する。ステップ104
では、フラグＦが１にセットされる。このフラグＦは、
現在４→２パワーオンダウンシフトの判断が有りなが
ら、４→３の変速のみが指令されている特殊状態である
ことを示すフラグである。 次に第５図（Ｂ）の制御フローを説明する。このフロ
ーはメインルーチン毎に１回通る。 まずステップ201においては、フラグＦの値が１であ
るか否かが判断される。フラグＦの値が１でなかったと
きは、本発明に係る特殊状態ではないということである
ため、そのままこの第５図（Ｂ）の制御フローを抜け
る。 フラグＦの値が１であったと判定されると、ステップ
202において、ステップ103においてスタートされたタイ
マTm（のカウント値）が所定値Tm1に至ったか否かが判
定される。当初はタイマTm（のカウント値）が所定値Tm
1より小さいため、ステップ202で「NO」の判定がなさ
れ、ステップ206に進む。ステップ206では、第４速段の
領域から否かが判断される。第４速段の領域でなけれ
ば、そのままこのルーチンを抜け、第４速段の領域であ
ったときには第３速段から第４速段へアップシフトし、
（特殊状態から脱したということで）フラグＦをクリア
してこのルーチンを抜ける（ステップ208）。 やがて、タイマTm（のカウント値）が所定値Tm1至っ
たと判定されると、ステップ203に進んで、現在のスロ
ットル開度TAと先に４→２パワーオンダウンシフトが判
断されたときのスロットル開度TA0との差（TA−TA0）
が、所定値ΔTAより大きいか否かが判断される。ここ
で、スロットル開度の変化（TA−TA0）が所定値ΔTAよ
り小さいと判断されたときは、運転者が更なるアクセル
の踏込みをやめていると解すことができるため、ステッ
プ206に進んで、第４速領域か否かが判断される。これ
以降は前述した通りである。 一方、変化量（TA−TA0）が所定値ΔTAより大きいと
判断されたときは、スロットルがなお踏込まれている状
態であると判断し、ステップ209で３→２のダウンシフ
ト指令を出す。そしてステップ210で（特殊状態ではな
くなるため）、フラグＦを０にクリアして、このルーチ
ンを抜ける。 この結果、運転者がアクセルを踏込んでそれがたとえ
変速マップ上で４→２パワーオンダウンシフトと判断さ
れたとしても、自動変速機はまず４→３のダウンシフト
を行い、所定時間Tm1の経過を待つ。そして所定時間の
経過後に、スロットル開度が４→２ダウンシフトが判断
された時点よりも、更に所定量だけ踏込まれていたとき
に限り、３→２のダウンシフト指令が出されるが、そう
でないときには第３速段が維持されることになる。この
結果、リーンバーンエンジンの特にリーン領域からのダ
ウンシフトを非常を良好に行うことができるようにな
り、運転性を向上させることができるようになる。 なお、この実施例では「特定の変速段」として、第４
速段（最高速段）が選択されていたが、本発明における
「特定の変速段」は、これに限定されるものではない。
但し、本発明は、最高速段からこれにより２段下のダウ
ンシフト判断があったときに、最も著しい効果を得るこ
とができる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、燃費特性と出力
特性とを両立させるようにしたリーンバーンエンジンに
おいて、特にリーン領域からのダウンシフトに際して、
アクセル操作をより容易にし、ビジーシフト感、及びそ
れに伴う頻繁な変速ショックの発生を効果的に防止する
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要旨を示すブロック図、 第２図は、本発明が適用された車両用リーンバーンエン
ジン及び自動変速機の概略構成図、 第３図は、上記自動変速機の摩擦係合装置の係合・開放
状態を示す線図、 第４図は、上記リーンバーンエンジンに備えられている
スワールコントロールバルブの概略断面図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は、自動変速機において実行され
る制御フローを示す流れ図、 第６図は、ストイキエンジン用、及びリーンバーンエン
ジン用の変速点マップの性格を示す車速スロットル開度
線図、 第７図は、リーンバーンエンジンのトルク特性を説明す
るための線図である。 １……リーンバーンエンジン、 ２……スワールコントロールバルブ、 N0……車速、TA……スロットル開度、 Tm……タイマ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーンバーンエンジンと組合された自動変
   速機の制御装置において、 リーンバーン領域において採用されるダウンシフト線に
   基づき、特定の変速段から、該特定変速段より２段低い
   変速段へのダウンシフトを行うべき判断があったことを
   検出する手段と、 該ダウンシフト判断があったときに前記特定変速段より
   １段低い変速段へのダウンシフトを指令する手段と、 該指令と共にタイマを起動する手段と、 該タイマの経過後に所定の条件が満足されているときに
   限り、前記２段低い変速段へのダウンシフトを指令する
   手段と、 を備えたことを特徴とするリーンバーンエンジン付自動
   変速機の制御装置。