JP2917027B2 - 自動変速機を備えた車両の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両に備えられた自動変速機における変速
動作に伴って発生する変速ショックを低減するようにし
た自動変速機を備えた車両の制御装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来より、自動変速機を備えた車両において、変速動
作が行れるときには、車両の慣性により車速は殆ど変化
しないにもかかわらず、自動変速機における変速比の変
化に応じてエンジン回転数が変化し、それに伴って自動
変速機の出力軸にトルク変動が生じ、その出力軸のトル
ク変動により車体の加速度が変化して、いわゆる変速シ
ョックが発生する。このような変速ショックを低減する
ための対策として、変速機構における摩擦係合要素の解
放および締結が滑らかに行われるように、摩擦係合要素
に供給される作動油圧を制御することが考えられるが、
そのようにされた場合には、摩擦係合要素が滑り状態に
置かれる期間が長くなり、摩擦係合要素が焼き付いた
り、摩耗が激しくなるなどの恐れがある。

そこで、自動変速機における変速動作が行われるとき
に、エンジンの点火時期制御等で一時的にエンジン出力
を変更させることによって変速ショックを低減すると共
に、前記摩擦係合要素の耐久性を改善することが知られ
ている。すなわち、自動変速機の変速時に回転部の回転
数低下に伴い慣性エネルギの放出が行われ、これを低減
するために上記放出エネルギに相当する自動変速機の入
力としてのエンジン出力の低下を行うことが有効となる
ものである。

しかして、変速動作に伴ってエンジン出力を変更し変
速ショックを低減するようにした場合に、冷間時のよう
に燃焼状態が不安定な場合には、上記のようなエンジン
出力の変更制御を行うと更に燃焼状態が不安定となり、
運転性、燃費性、エミッション性を低下させることか
ら、冷間時にはエンジン出力の変更制御を停止するよう
にした技術が、例えば、特開昭62−184935号公報に見ら
れるように公知である。

（発明が解決しようとする課題） しかして、前記のようにエンジンの燃焼状態が不安定
なときには変速ショック軽減のためのエンジン出力の変
更制御を停止するものでは、十分な変速ショックの軽減
を行うことができないものである。

すなわち、軽負荷時、EGR領域、稀薄空燃比時等の燃
焼不安定状態においては、エンジン出力が低く絶対的な
変速ショックの大きさが小さくても低速走行状態等にお
ける低速段の変速時に、その変速ショックが運転者に顕
著に関知されることになり、その抑制が要望されるもの
である。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、エンジンの燃焼不
安定状態を含む全運転域で良好な走行性を確保しつつ変
速ショックを軽減するようにした自動変速機を備えた車
両の制御装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の制御装置は、第１図
にその基本構成を示すように、エンジンＥに接続されそ
の駆動出力が入力される自動変速機Ａは、変速信号に対
応して所定変速段に変速動作を行うものである。

上記エンジンＥと上記自動変速機Ａとの間の動力伝達
を行うエンジン出力軸に発電手段Ｂが配設され、この発
電手段Ｂは上記エンジン出力軸に逆トルクを与えて発電
を行う。この発電手段Ｂによる発電負荷を変更すること
によって、自動変速機Ａにエンジン出力以外に作用する
外部負荷を変更する外部負荷変更手段Ｄを設ける。

また、上記エンジンＥの点火時期を遅角することなど
によってエンジンの燃焼状態を変更してエンジン出力を
変更するエンジン出力変更手段Ｃを設ける。

一方、タービン回転数とスロットル開度等からエンジ
ンの燃焼が不安定状態であるか否かを検出する燃焼状態
検出手段Ｇを設け、この燃焼状態検出手段Ｇの信号を受
けた制御切換手段Ｈによって前記エンジン出力変更手段
Ｃと外部負荷変更手段Ｄとを選択作動するものである。

そして、上記制御切換手段Ｈは、変速検出手段Ｆによ
って検出された自動変速機Ａの変速時期に対応して、エ
ンジンの燃焼が安定状態のときはエンジン出力変更手段
Ｃを用いた燃焼状態変更により、自動変速機Ａの変速動
作に伴う変速ショックを低減する変速ショック低減制御
を行う一方、エンジン燃焼が不安定状態のときは外部負
荷変更手段Ｄを用いた発電手段Ｂの発電負荷変更によ
り、上記変速ショック低減制御を行うように構成されて
いる。

（作用） 上記のような自動変速機を備えた車両の制御装置で
は、低回転低負荷状態のようにエンジンの燃焼が不安定
状態のときには、変速時に外部負荷変更手段による発電
手段の発電負荷の変更で変速ショックの軽減制御を行
い、燃焼状態がさらに低下することによる運転性、燃費
性、エミッション性等の悪化を招くことなく変速ショッ
クの発生を抑制する一方、高回転高負荷状態のようにエ
ンジンの燃焼が安定状態のときは、エンジン出力変更手
段による点火時期変更等の燃焼状態変更で変速ショック
の軽減制御を行い、伝達トルクが上昇した状態でも確実
に変速ショックの抑制が行えるようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。第２
図は具体例における自動変速機を備えた車両のパワート
レイン部分の概略構成を示す。

エンジンＥの出力は発電手段としてのトルク装置１
（セルタネータ）からトルクコンバータ２を介して自動
変速機３に入力され、自動変速機３のソレノイドバルブ
4,5の駆動制御によって変速し、プロペラシャフト６を
経て駆動輪７に出力されるものである。上記自動変速機
３のソレノイドバルブ4,5は例えば変速用に３個、ロッ
クアップ用に１個設置され、それぞれの作動の組み合わ
せによって変速機内部のクラッチもしくはブレーキによ
る摩擦係合要素を操作し、変速歯車機構の動力伝達経路
を切換え、第１〜４速等の変速段に変速操作すると共
に、ロックアップクラッチの締結・解除を操作するもの
である。なお、上記自動変速機３の内部構造の詳細につ
いては公知の事項であり、その説明は省略する。

一方、前記エンジンＥにおいては、ディストリビュー
タ８、イグナイタ９などで構成される点火装置10が設置
され、この点火装置10によって各気筒に対する点火時期
を調整してエンジン出力の変更を行うように構成されて
いる。

また、前記トルク装置１は、エンジンＥの出力軸11に
フライホイール12が取り付けられ、このフライホイール
12の外周部分が回転界磁極13に設けられている。上記回
転界磁極13の内方には若干の空隙を介して対向して励磁
コイル14が設けられ、この励磁コイル14は回転界磁極13
を励磁するためのもので、固定側に取り付けられてい
る。一方、回転界磁極13の外周には所定間隙を介してス
テータコイル15が設けられ、このステータコイル15は通
電上に上記回転界磁極13に磁力を作用させるためのもの
で、固定側に取り付けられている。そして、これらによ
りエンジン出力軸11に同期式モータとして機能して正ト
ルクを与えるか、もしくはオルタネータとして機能して
逆トルクを与えるトルク装置１が構成されている。

そして、上記のようなエンジンＥの出力制御およびト
ルク装置１のトルク制御（外部負荷制御）を行うべくエ
ンジン制御ユニット21が設置されると共に、自動変速機
３の変速制御を行うべく変速制御ユニット22が備えられ
ている。

上記トルク装置１は、エンジン制御ユニット21からの
制御信号によって、その励磁コイル14に流れる界磁電流
（フィールド電流）が制御されると共に、ステータコイ
ル15に印加する３相交流のステータ電流の調整が行わ
れ、エンジン出力軸11（自動変速機３の入力）に対して
オルタネータ制御による外部負荷調整を行うと共に、ク
ランキング始動制御等のトルク制御を行うように構成さ
れている。

そして、前記エンジン制御ユニット21には、クランク
角センサ25からのクランク角信号（エンジン回転数信
号）、水温センサ26からの水温信号、ステータスイッチ
27からのスタータ信号、スロットル開度センサ28から得
られるスロットル信号等が入力される。このエンジン制
御ユニット21は、これら各種の検出信号および変速機制
御ユニット22から供給される遅角開始および終了パルス
信号に基づき、演算によって求めた所定時期に点火信号
をイグナイタ９に出力して、通常の運転状態での点火時
期制御を行う一方、トルク装置１に対して外部負荷とし
てオルタネータの発電負荷の大きさを調整するかモータ
として正トルクを付与するかの駆動信号を出力して、オ
ルタネータ制御（発電制御）、始動制御等のトルク制御
を行うと共に、変速時にエンジン出力変更もしくは外部
負荷調整による変速ショックを低減するための制御を行
う。

変速機制御ユニット22には、スロットル開度センサ28
から得られるスロットル信号、車速センサ29から得られ
る車速信号、水温センサ26からの水温信号、タービンセ
ンサ30から得られるタービン回転数信号等がそれぞれ入
力される。該変速機制御ユニット22は、これら各種の検
出信号に基づく変速信号を自動変速機３のソレノイドバ
ルブ4,5にそれぞれ選択的に供給することにより、変速
制御およびロックアップ制御を行う。

上記制御ユニット21,22による変速時の出力変更処理
を第３図のフローチャートによって説明する。

このフローチャートを説明する前に、その処理に伴う
変速時のタービン回転数変動と変速判定および点火時期
制御またはオルタネータ発電制御の基本的処理を第４図
に基づくシフトアップ変速で説明する。（Ａ）はタービ
ン回転数Nt（エンジン回転数でもよい）の変化を示し、
（Ｂ）は点火進角θの変更状態を示し、（Ｃ）はトルク
装置１のオルタネータ機能での発電量Ｇの変更状態を示
すもので、タービン回転数Ntが上昇して車速とスロット
ル開度との関係で設定されている変速マップにより求ま
る変速段が変速ラインを越えて高速側に変化したａ点で
変速指令が出力される。この時点からソレノイドバルブ
４の作動に伴う各種摩擦係合要素の作動によって動力伝
達経路が切り換るのに対応して、タービン回転数Ntの変
化量ΔNtが０となる変曲点の上限回転数N1から低下し、
変速が開始するものであるが、この上限回転数N1となっ
たｂ点で変速ショック制御の開始指令が出力される。こ
れに対応してその時の運転状態（エンジン燃焼状態）に
応じてエンジン出力変更（点火時期θの遅角調整）もし
くは外部負荷変更（オルタネータ発電量Ｇの増大調整）
を開始する。続いて、変速動作に伴ってタービン回転数
Ntは低下し、変速ギヤ比に相当する下限回転数N2に低下
したｄ点で変速が終了し、それから回転数Ntが上昇する
ような特性で変化する。

上記特性に基づき、下側の変曲点となる下限回転数N2
より所定値α（固定値）高い設定値Ncに変速終了の判定
値を設定し、タービン回転数Ntがこの設定値Ncに達した
ｃ点で変速終了を判定して、前記変速ショック制御の終
了指令が出力される。これに対応して（Ｂ）の点火進角
制御では点火時期の遅角を進角して通常進角に復帰する
一方、（Ｃ）のオルタネータ制御では発電量を低下して
外部負荷を低減復帰する。

また、上記変速時に点火進角調整によるエンジン出力
変更を行うかオルタネータ制御で発電負荷変更を行うか
の設定判断は、第５図に示すマップに基づいて行う。こ
の領域判定マップは、タービン回転数Ntとスロットル開
度TVとによって設定され、タービン回転数Ntおよびスロ
ットル開度TVの両方が低く燃焼状態が不安定な低回転低
負荷領域Ｉにおいては、変速に伴う回転数変化が小さ
く、かつ市街地走行頻度が高いことから発電負荷変更に
よって変速ショック対策を行う一方、タービン回転数Nt
もしくはスロットル開度TVが大きく燃焼状態が安定して
いるその他の高回転高負荷領域IIにおいては、変速に伴
う回転数変化が大きいことからエンジン出力変更によっ
て変速ショック対策を行うように設定されている。

上記領域マップの設定は、第６図〜第８図の特性に基
づいているものであり、第６図は代表的な変速マップに
よるスロットル開度TVと車速Ｖとの関係を示し、スロッ
トル開度TVの増加と伴に変速点は高車速に移行する。ま
た、第７図は変速に伴う回転数の変化ΔＮを車速Ｖとの
関係で示すもので、変速を行う車速Ｖの上昇に伴い変速
による回転数の変化ΔＮは大きくなる。この回転数の変
化ΔＮは、タイヤ有効径、ファイナルギヤ比等によって
定まる定数をａとし、変速前後のギヤ比をΔγとしたと
きに、ΔＮ＝ａ・Δγ・Ｖによって表され、変速に伴う
放出エネルギは各回転部の慣性モーメントをＩとしたと
きに、ΣＩΔＮによって表される。このことから、この
回転数変化に伴う放出エネルギは、第８図にスロットル
開度TVとの関係で示すように、スロットル開度TVの増加
によって増大すると共に、タービン回転数Ntの上昇によ
っても増大することになる。また、高回転高負荷状態の
ようにエンジン出力が増大している場合に、外部負荷の
変更によって自動変速機３に対するトルクを変更するこ
とは容量的に困難であり、この場合には点火進角、吸気
量等のエンジン出力制御によって燃焼状態の変更を行っ
てエンジン出力を変更することが有効であり、しかもエ
ンジン燃焼状態が基本的に安定しているので多少の燃焼
状態の低下は運転性に大きな影響を与えるものでなく、
一方、低回転低負荷状態では放出エネルギも小さく、発
電負荷による外部負荷状態の変更によって調整可能であ
り、燃焼状態の低下を伴わないことによって運転性を確
保することから、前記第５図のように領域設定が行われ
ている。

第３図のルーチンにおいて、制御スタート後、ステッ
プS1で変速フラグFrの初期設定を行い、ステップS2でタ
ービン回転数Nt、スロットル開度TV、車速Ｖ等をそれぞ
れ読み込み、ステップS3に進んで変速時か否かを判定す
る。この変速判定は、例えばスロットル開度TVと車速Ｖ
によって設定されている変速マップから走行状態に対応
する変速段が変化したか否かの判定によって行うもので
あり、変速時にはステップS4で前記変速フラグFrを１に
セットすると共に、ステップS5でタービン回転数Ntの変
動量ΔNtが０となる変曲点を判定する。

変速に伴うタービン回転数Ntの変動が変曲点になる
と、ステップS6でこのときのタービン回転数Ntを上限回
転数N1として記憶してから、ステップS7でこの上限回転
数N1に変速ギヤ比Δγを掛けて所定値αを加算して変速
ショック処理の終了回転数Ncを求める。

続いて、ステップS8で運転状態がオルタネータ制御に
よって変速ショック制御を行う低負荷低回転領域Ｉか否
かを判定する。この判定がYESで低回転負荷領域Ｉにあ
る場合には、ステップS9で外部負荷を放出エネルギに相
当する値だけ増大変更するようにトルク装置１に対する
制御信号を出力して変速ショック制御を開始し、ステッ
プS10で切換フラグFaを１にセットする。一方、前記ス
テップS8の判定がNOで高回転高負荷領域IIにある場合に
は、ステップS11で点火進角の遅角制御によって変速シ
ョック制御を開始し、すステップS12で切換フラグFaを
０にリセットする。

変速判定は上記１回だけで次回には前記ステップS3の
判定はNOとなるが、ステップS4の変速フラグFrのセット
に伴ってステップS13の判定がYESとなり、ステップS14
に進んで変速終了判定を行うタービン回転数Ntが終了回
転数Nc以下になったか否かを判定する。そして、この判
定がYESとなるまで前記変速ショック制御を継続する。

上記ステップS14の判定がYESとなると、ステップS15
で前記切換フラグFaが０か否かを判定し、この切換フラ
グFaの状態に応じてそれまで実行していた点火進角の遅
角によ変速ショック制御もしくは外部負荷の増加による
変速ショック制御をステップS16またはS17で解除して通
常制御に復帰し、ステップS18で前記変速フラグFrを０
にリセットして制御を終了する。

上記のような実施例によれば、変速時における放出エ
ネルギによる変速ショックを低減するために、エンジン
Ｅの燃焼状態を検出し、エンジン燃焼が安定している高
負荷高回転領域IIでは点火時期の遅角によってエンジン
出力を低下制御して、変速時の放出エネルギの増大に対
応した入力トルクの変更制御を行って、運転性の大きな
低下を伴うことなく確実な変速ショックの軽減を行うこ
とができる。また、エンジン燃焼が不安定な低負荷低回
転領域Ｉでは、トルク装置１によってオルタネータによ
る発電負荷を増大して、変速時の放出エネルギを上記外
部負荷の増大によって吸収して、燃焼状態に影響を与え
ることなくエンジン運転性を確保しつつ変速ショックが
低減できるものである。

なお、上記実施例においては、点火時期制御によって
エンジン出力を変更するようにしているが、その他、空
燃比制御、吸気量制御等によって変更制御するようにし
てもよい。また、エンジン出力軸に逆トルクを与える発
電手段についても、トルク装置１（セルタネータ）の発
電制御によって行うほか、オルタネータ等を用いた発電
制御で行ってもよい。

一方、エンジン燃焼状態の検出判定は、前記実施例の
ようなタービン回転数Ntとスロットル開度TVとのマップ
によって判定するほか、吸入空気量、EGRガス還流量、
空燃比等に基づいて判定するようにしてもよい。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、エンジン燃焼が不安定
状態であるか否かを検出し、エンジンの燃焼が安定状態
のときにはエンジン出力変更手段による燃焼状態の変更
で変速ショック制御を実行する一方、エンジン燃焼が不
安定状態のときには外部負荷変更手段による発電手段の
発電負荷の変更で変速ショック制御を実行する制御切換
手段を備えたことにより、低回転低負荷状態のようにエ
ンジンの燃焼が不安定状態のときに燃焼状態がさらに低
下することによる運転性、燃費性、エミッション性等の
悪化を招くことなく変速ショックの発生を抑制すること
ができる一方、高回転高負荷状態のようにエンジンの燃
焼が安定状態のときは、出力変更で伝達トルクが上昇し
た状態でも確実に変速ショックの抑制が行え、エンジン
の全運転領域で走行性に悪影響を及ぼすことなく、変速
ショックを緩和することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、 第２図は自動変速機を備えた車両のパワートレイン部分
を示す概略構成図、 第３図は制御ユニットの処理を説明するためのフローチ
ャート図、 第４図は変速時の回転数変化と変速判定および点火時期
制御と発電量制御との関係を示す説明図、 第５図は運転状態に対応した制御領域を示す特性図、 第６図はスロットル開度と変速車速の関係を示す特性
図、 第７図は車速に対する回転数変化量を示す特性図、 第８図はスロットル開度に対する変速時回転数低下に伴
う放出エネルギの関係を示す特性図である。 Ｅ……エンジン、A,3……自動変速機、Ｂ……発電手
段、Ｃ……エンジン出力変更手段、Ｄ……外部負荷変更
手段、Ｆ……変速検出手段、Ｇ……燃焼状態検出手段、
Ｈ……制御切換手段、１……トルク装置、４……ソレノ
イドバルブ、10……点火装置、21……エンジン制御ユニ
ット、22……変速機制御ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 29/00 - 29/06 B60K 41/00 - 41/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに接続され、変速信号に対応して
   所定変速段に変速動作を行う自動変速機を備えた車両に
   おいて、 上記エンジンと上記自動変速機との間の動力伝達を行う
   エンジン出力軸に配設され、該エンジン出力軸に逆トル
   クを与えて発電を行う発電手段と、 上記エンジン出力軸に対する該発電手段による発電負荷
   を変更する外部負荷変更手段と、 上記エンジンの燃焼状態の変更によってエンジン出力を
   変更するエンジン出力変更手段と、 上記エンジンの燃焼が不安定状態であるか否かを検出す
   る燃焼状態検出手段と、 上記エンジンの燃焼が安定状態のとき上記エンジン出力
   変更手段を用いて上記変速動作に伴う変速ショックを低
   減する変速ショック低減制御を行う一方、上記エンジン
   の燃焼が不安定状態のとき上記外部負荷変更手段による
   上記発電負荷の変更により上記変速ショック低減制御を
   行う制御切換手段とを備えたことを特徴とする自動変速
   機を備えた車両の制御装置。