JP5958032B2 - 自動変速機の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の制御システムに関し、特に、変速制御時に圧縮開放ブレーキを作動してエンジン回転数と変速機回転数とを同期させる自動変速機の制御システムに関する。

圧縮開放ブレーキは、エンジンの圧縮行程時に排気バルブを開弁させて圧縮圧力を開放し、膨張行程時にピストンを押し下げる力の発生を抑制することで、圧縮行程で得た制動力を有効に作用させてエンジンブレーキ力を高めている。

このような圧縮開放ブレーキを自動変速機の変速時に作動させて、エンジン回転数を低減することにより、エンジン回転数と変速機回転数とを同期させる技術が特許文献１に開示されている。

特開２０１１−１０６５６５号公報

ところで、圧縮開放ブレーキは耐久性の要因から作動できる筒内圧に制限があるため、筒内圧が高い状態では作動させることができない。そのため、上述の従来技術では、変速時に筒内圧が高い場合は筒内圧が低下するまで圧縮開放ブレーキを作動させることができず、結果として変速時間が長くなる可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、変速制御時に筒内圧が高い場合においても、変速時間を効果的に短縮することができる自動変速機の制御システムを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の自動変速機の制御システムは、エンジンから入力される回転力を所定の変速比で変速して出力する自動変速機の制御システムであって、前記エンジンの圧縮行程時に排気バルブを開弁する圧縮開放ブレーキを作動可能な圧縮開放ブレーキ機構と、前記エンジンの排気を吸気系に再循環させる排気再循環量をバルブの開度に応じて変化させる排気再循環装置と、前記自動変速機の変速、前記圧縮開放ブレーキ機構の作動及び、前記バルブの開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記自動変速機の変速制御時にエンジン回転数を低減して変速機回転数と同期させる場合は、前記バルブの開度を増加させて前記エンジンの筒内圧を減少させてから前記圧縮開放ブレーキ機構を作動させることを特徴とする。

また、前記エンジンの筒内圧を検出する筒内圧検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記自動変速機の変速制御時に前記圧縮開放ブレーキ機構を作動させる場合において、前記筒内圧検出手段の検出値が前記圧縮開放ブレーキ機構を作動できる上限閾値よりも高い時は、該検出値が該上限閾値よりも低くなるまで前記バルブの開度を全開に制御するものであってもよい。

また、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記自動変速機の変速時にエンジン回転数と変速機回転数とを同期させる前記エンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記自動変速機の変速制御時に前記回転数検出手段の検出値が前記目標回転数になるまで前記圧縮開放ブレーキ機構の作動を継続させるものであってもよい。

本発明の自動変速機の制御システムによれば、変速制御時に筒内圧が高い場合においても、変速時間を効果的に短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る自動変速機の制御システムを示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の制御システムを示す模式的な側面概略図である。 本発明の一実施形態に係る変速機ＥＣＵによる制御内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るエンジンＥＣＵによる制御内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の制御システムによる圧縮開放ブレーキの作動時期、クラッチの断接、ＥＧＲバルブのバルブ開度、エンジン回転数、筒内圧の変化を示すグラフである。

以下、図１〜５を用いて、本発明の一実施形態に係る自動変速機の制御システムを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

まず、図１，２に基づいて、本実施形態に係る自動変速機の制御システムの全体構成から説明する。

本実施形態のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０は、圧縮行程時に排気バルブを開閉動作させる圧縮開放ブレーキ機構４０を備えている。なお、図示の関係上、図１にはエンジン１０の複数気筒のうち１気筒のみを示し、他の気筒については図示を省略している。

エンジン１０のシリンダヘッド１１には、吸気バルブ１２の開閉により気筒内に吸気を導入する吸気ポート１３と、排気バルブ１４の開閉により気筒内から排気を排出する排気ポート１５とが設けられている。

吸気ポート１３には吸気通路１６が接続され、この吸気通路１６には吸気上流側から順にエアフィルタ２１、可変容量型過給機３０の一部を構成するコンプレッサ３１、インタークーラ２２が設けられている。排気ポート１５には排気通路１７が接続され、この排気通路１７には可変容量型過給機３０の一部を構成する可変ノズル３３を備えたタービン３２が設けられている。

可変容量型過給機３０は、吸気を圧送供給するコンプレッサ３１と、排気により駆動するタービン３２と、タービン３２に付設された可変ノズル３３と、可変ノズル３３のノズル開度を変化させるアクチュエータ３４とを備えている。これらコンプレッサ３１とタービン３２とは、回転軸を介して連結されている。また、アクチュエータ３４の作動は、後述するエンジンＥＣＵ８０から入力される指示信号に応じて制御される。可変容量型過給機３０は、ノズル開度を増加させるとタービン３２の開口面積が増加する一方、ノズル開度を減少させるとタービン３２の開口面積が減少する。これにより、ノズル開度を増加させた場合には排気圧が低下して過給量も減少する一方、ノズル開度を減少させた場合には排気圧が上昇して過給量も増加するように構成されている。

圧縮開放ブレーキ機構４０は公知の構造を有するものであって、シリンダヘッド１１の上部に設けられている。この圧縮開放ブレーキ機構４０は、何れも図示しないブレーキ用カムがブレーキ用ロッカアームを揺動させた際に作動油を介して伝達される油圧で排気バルブ１４を押し下げる（開弁）ことにより、圧縮行程時に圧縮開放ブレーキを作動させる。圧縮開放ブレーキ機構４０への作動油の供給は、後述するエンジンＥＣＵ８０から電磁ソレノイド４１に入力される指示信号に応じて制御される。

また、エンジン１０は、排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置（Exhaust Gas Recirculation：以下、ＥＧＲという）５０を備えている。ＥＧＲ装置５０は、排気通路１７と吸気通路１６とを接続するＥＧＲ通路５１と、再循環排気を冷却するＥＧＲクーラ５２と、ＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ５３と、ＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を変化させるアクチュエータ５４とを備えている。このアクチュエータ５４の作動は、後述するエンジンＥＣＵ８０から入力される指示信号に応じて制御される。ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を増加させるとＥＧＲ量も増加し、タービン３２に導入される排気流量が減少する。これにより、タービン３２の駆動は低下して過給量も減少する。一方、ＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を減少させるとＥＧＲ量も減少し、タービン３２に導入される排気流量が増加する。これにより、タービン３２の駆動は上昇して過給量も増加する。

自動変速機２は、クラッチ３を介してエンジン１０と断接可能に接続されており（図２参照）、エンジン１０から入力される回転力をアクセル操作量や車速に応じて所定の変速比で変速してプロペラシャフト４に出力する。これらクラッチ３の断接作動及び、自動変速機２の変速作動は、後述する変速機ＥＣＵ７０から入力される指示信号に応じて制御される。

また、本実施形態の自動変速機の制御システムは、電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）としての変速機ＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ８０とを備えている。

変速機ＥＣＵ７０は、クラッチ３や自動変速機２の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。これら各種制御を行うために、変速機ＥＣＵ７０には、エンジン回転センサ６０、アクセルポジションセンサ６１、車速センサ６２、シフトポジションセンサ６３等の各種センサの出力信号が入力される。

また、変速機ＥＣＵ７０は、変速制御時にアクセルポジションセンサ６１から入力されるアクセル操作量、車速センサ６２から入力される車速、シフトポジションセンサ６３から入力される現在のシフトポジション等に基づいて、エンジン１０の回転数を自動変速機２の回転数に同期させるための目標回転数を演算する。そして、目標回転数がエンジン回転センサ６０から入力される実回転数よりも低い場合は、エンジンＥＣＵ８０に圧縮開放ブレーキの作動を準備させる信号（以下、圧縮開放ブレーキ作動準備信号という）を出力する。さらに、変速制御時に圧縮開放ブレーキを作動させてエンジン回転数を低減させるタイミングになると、エンジンＥＣＵ８０に圧縮開放ブレーキを作動させる信号（以下、圧縮開放ブレーキ作動指示信号という）を出力する。

エンジンＥＣＵ８０は、エンジン１０や圧縮開放ブレーキ機構４０、可変ノズル３３、ＥＧＲバルブ５３等の各種制御を行うもので、変速機ＥＣＵ７０と同様に公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。これら各種制御を行うために、エンジンＥＣＵ８０には、エンジン回転センサ６０、アクセルポジションセンサ６１、車速センサ６２、筒内圧センサ６４等の各種センサの出力信号が入力される。

また、エンジンＥＣＵ８０は、変速機ＥＣＵ７０から圧縮開放ブレーキ作動準備信号が入力されると、筒内圧センサ６４から入力される筒内圧が圧縮開放ブレーキを作動できる上限閾値を超えているか否かを判定する。筒内圧が上限閾値を超えていない場合、エンジンＥＣＵ８０は、変速機ＥＣＵ７０から入力される圧縮開放ブレーキ作動指示信号に応じて、圧縮開放ブレーキを作動させる。すなわち、圧縮開放ブレーキ作動指示信号が入力されると、エンジンＥＣＵ８０は、圧縮開放ブレーキ機構４０の電磁ソレノイド４１に電流を印可する指示信号を出力する。

一方、筒内圧が上限閾値を超えている場合、エンジンＥＣＵ８０は筒内圧センサ６４の検出値がこの上限閾値よりも低くなるまでＥＧＲ装置５０のアクチュエータ５４にＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を増加（本実施形態では全開）させる指示信号を出力する。これにより、筒内圧は圧縮開放ブレーキを作動できる上限閾値以下に低下される。その後、エンジンＥＣＵ８０は、変速機ＥＣＵ７０から入力される圧縮開放ブレーキ作動指示信号に応じて圧縮開放ブレーキを作動、すなわち圧縮開放ブレーキ機構４０の電磁ソレノイド４１に電流を印可する指示信号を出力する。なお、ＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を増加させる際に、可変容量型過給機３０の可変ノズル３３のノズル開度も増加もしくは全開に制御してもよい。

次に、本実施形態の自動変速機の制御システムによる制御内容を図３，４フローチャートに基づいて説明する。

図３は、変速機ＥＣＵ７０による制御内容を示すフローチャートである。本制御は変速機ＥＣＵ７０による自動変速機２の変速制御開始と同時にスタートする。

ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、アクセルポジションセンサ６１から入力されるアクセル操作量、車速センサ６２から入力される車速、シフトポジションセンサ６３から入力される現在のシフトポジション等に基づいて、エンジン１０の回転数を自動変速機２の回転数に同期させるための目標回転数が演算される。

さらに、Ｓ１１０では、圧縮開放ブレーキを作動させてエンジン１０の回転数を低減させる必要があるか否かが確認される。エンジン回転センサ６０から入力される実回転数が目標回転数よりも高い場合（ＹＥＳ）、Ｓ１２０でエンジンＥＣＵ８０に圧縮開放ブレーキ作動準備信号を出力する。一方、エンジン回転センサ６０から入力される実回転数が目標回転数以下の場合（ＮＯ）、本制御はリターンされる。

Ｓ１２０で圧縮開放ブレーキ作動準備信号が出力されると、Ｓ１３０では圧縮開放ブレーキを作動させてエンジン回転数を低減させるタイミングか否かが確認される。エンジン回転数を低減させるタイミングの場合（ＹＥＳ）、Ｓ１４０でエンジンＥＣＵ８０に圧縮開放ブレーキ作動指示信号を出力した後に本制御はリターンされる。一方、エンジン回転数を低減させるタイミングでない場合（ＮＯ）、本制御はそのままリターンされる。

次に、エンジンＥＣＵ８０による制御内容を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本制御は図３に示す変速機ＥＣＵ７０による変速制御の開始と同時にスタートする。

Ｓ２００では、変速機ＥＣＵ７０から圧縮開放ブレーキ作動準備信号が入力されたか否かが確認される。圧縮開放ブレーキ作動準備信号が入力されている場合（ＹＥＳ）はＳ２１０に進む。一方、圧縮開放ブレーキ作動準備信号が入力されていない場合（ＮＯ）、本制御はリターンされる。

Ｓ２１０では、筒内圧センサ６４から入力される筒内圧が圧縮開放ブレーキを作動できる上限閾値を超えているか否かを判定する。筒内圧センサ６４の検出値が上限閾値を超えていない場合、すなわち圧縮開放ブレーキを作動できる場合（ＹＳＥ）はＳ２２０に進む。一方、筒内圧センサ６４の検出値が上限閾値を超えている場合、すなわち圧縮開放ブレーキを作動できない場合（ＮＯ）は、Ｓ２３０でＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を増加（本実施形態では全開）させる指示信号を出力した後、再びＳ２１０に戻される。これにより、筒内圧が圧縮開放ブレーキを作動できる上限閾値以下に低下するまで、ＥＧＲバルブ５３のバルブ開度は全開状態に維持される。なお、Ｓ２３０で同時に可変容量型過給機３０の可変ノズル３３のノズル開度を増加もしくは全開に制御してもよい。

Ｓ２２０では、変速機ＥＣＵ７０から圧縮開放ブレーキ作動指示信号が入力されたか否かが確認される。圧縮開放ブレーキ作動指示信号が入力されている場合（ＹＥＳ）はＳ２４０に進む。一方、圧縮開放ブレーキ作動指示信号が入力されていない場合（ＮＯ）、本制御はリターンされる。

Ｓ２４０では、圧縮開放ブレーキ機構４０の電磁ソレノイド４１に電流を印可する指示信号を出力して圧縮開放ブレーキを作動させる。さらに、Ｓ２５０では、エンジン回転センサ６０から入力される実回転数が変速機ＥＣＵ７０で演算された目標回転数と等しくなったか否かが確認される。実回転数と目標回転数とが等しくない場合（ＮＯ）、これら実回転数と目標回転数とが等しくなるまで圧縮開放ブレーキの作動を継続させるようにＳ２４０に戻される。一方、実回転数と目標回転数とが等しくなった場合（ＹＥＳ）、本制御はリターンされる。

次に、本実施形態の自動変速機の制御システムによる作用効果について説明する。

図５に示すように、自動変速機２による変速制御開始時（Ａ線参照）に、エンジン１０の目標回転数が実回転数よりも高い場合、エンジン１０の筒内圧が圧縮開放ブレーキを作動できる上限閾値（Ｘ線参照）よりも高いか否かが確認される。筒内圧が上限閾値よりも高い場合は、ＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を増加（本実施形態では全開）させて、圧縮開放ブレーキを作動可能な筒内圧まで早期に低下させる。

その後、筒内圧が圧縮開放ブレーキを作動できる上限閾値よりも低くなると、圧縮開放ブレーキを作動（Ｂ線参照）させてエンジン１０の実回転数を目標回転数まで低減させる。そして、エンジン１０の回転数と自動変速機２の回転数とが同期すると、クラッチ３を断から接にして変速制御を終了する。

すなわち、本実施形態の自動変速機の制御システムでは、変速制御時に筒内圧が高い場合は、ＥＧＲバルブ５３のバルブ開度を増加（全開）させることにより、筒内圧は圧縮開放ブレーキが作動できる筒内圧まで早期に低下される。結果として、従来技術のように筒内圧が低下するまで圧縮開放ブレーキの作動を待たせる必要がなくなり、圧縮開放ブレーキを必要なタイミングで効果的に作動させることが可能になる。

したがって、本実施形態の自動変速機の制御システムによれば、変速制御時に筒内圧が高い場合においても、圧縮開放ブレーキを早期に作動させることが可能となり、変速時間を効果的に短縮することができる。

また、変速制御のために圧縮開放ブレーキを筒内圧が高い状態で作動させる必要もなくなるので、耐久性を要因とする圧縮開放ブレーキ機構４０の故障等の発生を効果的に防止するができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、本発明が適用されるエンジン１０は、ディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジン等にも広く適用することが可能である。

２ 自動変速機
１０ エンジン
３０ 可変容量型過給機
３３ 可変ノズル
４０ 圧縮開放ブレーキ機構
５０ ＥＧＲ装置（排気再循環装置）
５３ ＥＧＲバルブ
６４ 筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
７０ 変速機ＥＣＵ（制御手段）
８０ エンジンＥＣＵ（制御手段）

Claims (3)

1. エンジンから入力される回転力を所定の変速比で変速して出力する自動変速機の制御システムであって、
   前記エンジンの圧縮行程時に排気バルブを開弁する圧縮開放ブレーキを作動可能な圧縮開放ブレーキ機構と、
   前記エンジンの排気を吸気系に再循環させる排気再循環量をバルブの開度に応じて変化させる排気再循環装置と、
   前記エンジンと前記自動変速機の間に介設されたクラッチと、
   前記自動変速機の変速、前記圧縮開放ブレーキ機構の作動、前記バルブの開度、及び前記クラッチの断接を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記自動変速機の変速制御時にエンジン回転数を低減して変速機回転数と同期させる場合は、前記バルブの開度を増加させた後に前記エンジンの筒内圧を減少させてから前記クラッチを断すると共に前記圧縮開放ブレーキ機構を作動させることを特徴とする自動変速機の制御システム。
2. エンジンから入力される回転力を所定の変速比で変速して出力する自動変速機の制御システムであって、
   前記エンジンの圧縮行程時に排気バルブを開弁する圧縮開放ブレーキを作動可能な圧縮開放ブレーキ機構と、
   前記エンジンの排気を吸気系に再循環させる排気再循環量をバルブの開度に応じて変化させる排気再循環装置と、
   前記自動変速機の変速、前記圧縮開放ブレーキ機構の作動及び、前記バルブの開度を制御する制御手段と、
   前記エンジンの筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記自動変速機の変速制御時にエンジン回転数を低減して変速機回転数と同期させる場合は、前記バルブの開度を増加させて前記エンジンの筒内圧を減少させてから前記圧縮開放ブレーキ機構を作動させ、
   前記制御手段は、前記自動変速機の変速制御時に前記圧縮開放ブレーキ機構を作動させる場合において、前記筒内圧検出手段の検出値が前記圧縮開放ブレーキ機構を作動できる上限閾値よりも高い時は、該検出値が該上限閾値よりも低くなるまで前記バルブの開度を全開に制御することを特徴とする自動変速機の制御システム。
3. 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記自動変速機の変速時にエンジン回転数と変速機回転数とを同期させる前記エンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、をさらに備え、
   前記制御手段は、前記自動変速機の変速制御時に前記回転数検出手段の検出値が前記目標回転数になるまで前記圧縮開放ブレーキ機構の作動を継続させる請求項１又は２に記載の自動変速機の制御システム。