JPH04318236A - 過給機付内燃機関の自動変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用の過給機付内燃機
関に用いる自動変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの冷間運転では燃焼室壁温が低
く、圧縮後の混合気が燃焼室壁面で冷却されてしまい温
度が十分に上昇しない場合があり、このため混合気着火
性や火炎伝播速度が低下して燃焼状態が悪化する傾向が
ある。従来、この燃焼状態の悪化を補うために、冷間時
には燃料を増量して濃混合気を形成することによって安
定燃焼を得ることが行われている。

【０００３】しかし、燃料増量によりエンジン燃費が悪
化する他、濃混合気の燃焼によりＨＣやＣＯの発生量が
増大する等の問題が生じる。また燃焼悪化のため排気温
度も低いことから、触媒を使用する排気浄化装置では触
媒温度が活性領域に達するのが遅れるため冷間時に十分
な排気浄化が行われず、前述のＨＣ，　ＣＯ発生量の増
大も加わり、冷間時の排気エミッションが悪化する問題
があった。

【０００４】この問題を解決するためエンジン冷間時に
機械式過給機を作動させて圧縮による吸気加熱を行うよ
うにしたエンジンが知られている。予め吸気温度を上昇
させておくことにより燃焼室温度が低い場合でも圧縮後
の混合気温度を十分に高い温度に保持し、良好な燃焼が
得られるようにするためである。

【０００５】この種のエンジンの例としては、例えば特
開昭６１−１９９３３号公報に開示されたものがある。 同公報のエンジンは、クラッチを介してエンジンから機
械的に駆動される過給機を設け、通常の運転条件ではエ
ンジンの中高負荷運転領域でクラッチを接続して過給を
行うようにするとともに、エンジン冷間時には低回転低
負荷領域でもクラッチを接続するようにして過給運転領
域を拡大している。低負荷運転時にも過給運転を行うこ
とにより過給により高温になった吸気をエンジンに供給
して燃焼状態の改善と暖機の促進とを図ったものである
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記特開昭６
１−１９９３３号公報のエンジンのように過給機を使用
して吸気の昇温を行う場合、特にエンジンから駆動され
る機械式過給機では、エンジン回転数が低下すると過給
機の回転数も下がってしまい過給機圧縮比が低下して十
分に高い吸気温度を得られない。従って、例えば自動変
速機と共に用いる車両用エンジン等では、走行中に速度
に応じて変速機にシフトアップが自動的に行われるため
エンジン回転数は比較的低く保持され、過給機による吸
気の昇温が不十分になる傾向がある。

【０００７】また、特開昭６１−１３０５２号公報には
機関冷間時に自動変速機のシフトアップを遅らせて（即
ち、シフトアップ動作を行う車両速度設定値を上げて）
、暖機を促進するようにした自動変速制御装置が開示さ
れている。シフトアップを遅らせることにより、エンジ
ンが高い回転数で運転される領域を拡大して暖機に要す
る時間を短縮せんとしたものである。

【０００８】しかし、機械式過給機を用いてエンジン冷
間時に吸気昇温を行う場合に上記特開昭６１−１３０５
２号公報のようにエンジン冷却水温度のみから判断して
シフトアップを遅らせるようにすると以下の問題が生じ
る。すなわち、特開昭６１−１３０５２号公報ではシフ
トアップを遅らせる操作はエンジン負荷とは無関係に行
われるが、負荷が高い場合には自動変速機のトルクコン
バータでのスリップが大きいことからシフトアップを行
ってもエンジン回転数は比較的高く保持され、過給機で
の吸気温上昇も十分に高くなる。

【０００９】従って高負荷運転時等では吸気温度も十分
に高く、シフトアップを遅らせる必要がないにもかかわ
らずシフトアップを遅らせることになり、吸気温度を必
要以上に高く昇温させることによる過給機圧縮仕事の増
大が生じることになる。また自動変速機の低速側ギヤで
の運転領域が拡大することも加わって燃費悪化を生じる
場合がある。

【００１０】本発明は上記問題に鑑み、過給機付内燃機
関に使用する車両用自動変速装置において、上述の燃費
悪化の問題を伴わずにエンジン冷間時の吸気昇温を効果
的に行うことのできる手段を提供することを目的として
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、機関低
温時に過給機を作動させて吸気加熱を行う過給機付内燃
機関の自動変速制御装置であって、機関温度を検出する
機関温度検出手段と、機関温度に基づいて吸気目標温度
を設定する目標温度設定手段と、機関吸気温度が前記吸
気目標温度より低い場合に、自動変速機のシフトアップ
を遅らせる変速制限手段とを備えたことを特徴とする過
給機付内燃機関の自動変速制御装置が提供される。

【００１２】

【作用】目標温度設定手段により機関温度に基づいて暖
機状態に応じた目標吸気温度が設定される。変速制限手
段は実際の吸気温度が上記により設定された目標吸気温
度より低い場合にのみシフトアップ変速点を高速側に変
移させてシフトアップを遅らせ、若しくは禁止する。こ
のため、吸気温度が高い場合には通常通りにシフトアッ
プが行われ、不要なエンジン回転数上昇による過給機圧
縮仕事の増大や低速側ギヤ運転領域の拡大による燃費の
悪化が防止される。

【００１３】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の過給制御装置の実施例を示す略示
図である。図において１はエンジン、２はエンジンの吸
気管、３はスロットル弁であり、運転者のアクセルペダ
ル（図示せず）操作に応じて吸気管２の吸気通路を開閉
する。また５はスロットル弁３の下流側吸気管に設けら
れた過給機である。

【００１４】過給機５はエンジン１のクランク軸４に設
けたプーリ４ａから電磁クラッチ６を介してベルト等に
より機械的に駆動される容積型の機械式過給機であり、
本実施例ではルーツ型圧縮機が用いられている。また、
図に７で示したのは、過給機５をバイパスしてスロット
ル弁３下流側の吸気管と過給機出口側を接続する、吸気
バイパス通路であり、この吸気バイパス通路７には、バ
イパス制御弁９が設けられ、アクチュエータ８によりバ
イパス制御弁９の開度を変えてバイパス通路７を通る空
気量を連続的に調節できるようになっている。

【００１５】本実施例では機関温度を検出する手段とし
てエンジン１の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ
１１が設けられている。機関温度の検出としては冷却水
温度以外にも機関の暖機状態（燃焼室壁面温度）と相関
のあるパラメータを使用することができ、例えば潤滑油
温度やシリンダヘッド又はシリンダブロック温度等を使
用しても良い。また、本実施例ではスロットル弁３には
スロットル弁開度を検出するスロットルセンサ１２、ク
ランク軸４にはエンジン回転数を検出する回転数センサ
１３、吸気管２にはスロットル弁３上流側に吸気流量を
検出するエアフローメータ１５と、エンジン入口部分に
吸気温度を検出する吸気温度センサ１７とが設けられ、
バイパス制御弁９にはバイパス制御弁開度を検出する開
度センサ１９が設けられている。

【００１６】また、本実施例ではエンジン出力軸にはト
ルクコンバータ３１を有する自動変速機３０が接続され
ており、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）２１　からの
信号により変速操作が行われるようになっている。

【００１７】２１は本発明の過給制御を行う制御装置（
ＥＣＵ）である。本実施例ではＥＣＵ　２１としてデイ
ジタルコンピュータが用いられ、中央演算装置（ＣＰＵ
）２３　、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４　、
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２５　及び入力ポート２
６、出力ポート２７をそれぞれ相互に双方向性バス２８
で接続して構成される。本制御を行うため、ＥＣＵ　２
１の入力ポート２６は冷却水温度センサ１１、スロット
ルセンサ１２、回転数センサ１３、エアフロメータ１５
、吸気温度センサ１７、開度センサ１９が接続され、冷
却水温度、スロットル弁開度、エンジン回転数、エンジ
ン吸入空気量、吸気温度、バイパス制御弁開度がそれぞ
れ入力されている他、出力ポート２７は図示しない駆動
回路を介してバイパス制御弁のアクチュエータ８、電磁
クラッチ６、自動変速機３１に接続され、それぞれバイ
パス制御弁９の開度、クラッチ６のＯＮ／ＯＦＦ　、自
動変速機３０の変速等の制御を行うようになっている。

【００１８】本実施例では過給機５とバイパス制御弁９
とは、エンジンの暖機完了後においてはエンジン負荷に
応じた過給を行うと共に、エンジン冷間時においては、
暖機状態に応じた吸気の昇温を行うために使用される。 過給機５はエンジン負荷条件に応じて電磁クラッチ６を
ＯＮ／ＯＦＦ　することにより作動が制御される。図２
は過給機を作動させる負荷条件を示す図であり、横軸は
エンジン回転数Ｎ、縦軸はエンジン負荷を表すパラメー
タとしてエンジン１回転当りの吸気量（Ｑ／Ｎ）をとっ
ている。図２の実線Ａはエンジン暖機完了後の状態（以
下「通常時」という）の過給機作動線（電磁クラッチ６
のＯＮ／ＯＦＦ　切換線）を示している。図からわかる
ように本実施例では通常時は過給が必要とされるエンジ
ンの中高負荷領域においてのみ過給機５が作動する。

【００１９】また、図２の点線Ｂは冷間時における過給
機の作動制御線を示している。本実施例では冷却水温度
が所定値（例えば５０℃）以下の場合には機関が冷間状
態にあると判定して、通常時の作動線の代わりに点線Ｂ
で示す作動線により電磁クラッチ６のＯＮ／ＯＦＦ　を
行う。図に示すように冷間時においては、エンジン極低
負荷かつ低回転数で運転されている場合（すなわち過給
機を作動させると駆動損失によりエンジンが停止する恐
れがある場合）を除いた全領域で過給機が作動する。こ
のように冷間時に低負荷領域まで過給機を作動させるこ
とにより吸気を圧縮し、温度を上昇させることができる
。

【００２０】次に、図３にバイパス制御弁９開度とエン
ジン負荷条件との関係を示す。図の縦軸はバイパス制御
弁開度、横軸はスロットル弁３の開度で表してある。バ
イパス制御弁９は過給機５による吸気圧縮の際の圧縮比
を制御する目的で設けられている。すなわち、バイパス
制御弁９の開度を増大するとバイパス通路７を通って過
給気出口から過給機入口に向けて還流する空気量が増大
するため、過給機５の圧縮比が低下し、逆にバイパス制
御弁９の開度を減少させると還流空気量の低下により過
給機５の圧縮比が増大する。このため、バイパス制御弁
９の開度を変更することにより、同一の過給機回転数に
おいても圧縮比を制御することができ、過給圧力及び吸
気温度の制御が可能となる。

【００２１】図３は通常時におけるバイパス制御弁９の
開度を示す。図からわかるように通常時にはバイパス制
御弁開度は負荷（スロットル弁開度）が低い領域では全
開とされ、過給機圧縮比を低下させることにより過給機
駆動損失を低減しているが中高負荷領域では負荷が増大
するにつれて開度が減少し圧縮比を増大させ、高負荷領
域では全閉して最大過給圧を得るように制御される。な
お、図３でスロットル弁開度に応じてバイパス制御弁開
度を制御しているのはスロットル弁は運転者のアクセル
ペダル操作に連動して開閉するため、スロットル弁開度
で制御を行うことにより運転者の要求負荷（アクセルペ
ダル操作量）に応じて応答性良く過給圧力を調整できる
からである。

【００２２】次に図５を用いて本実施例における自動変
速機３０の変速動作について説明する。図５は自動変速
機３０のシフトアップ速度の設定を示し、縦軸はスロッ
トル弁３開度θｔ　、横軸は車速（又は自動変速機出力
軸回転数）で表してある。図の実線Ａは通常時の各ギヤ
のシフトアップ車速を示し、点線Ｂは吸気温度低温時の
シフトアップ車速を示している。

【００２３】本実施例ではエンジン冷間運転時に吸気温
度センサ１７により検出した実際の吸気温度が図４で設
定される目標吸気温度より低い場合は図５、点線Ｂに従
って自動変速機３０のシフトアップ動作が行われる。図
５からわかるように点線Ｂによるシフトアップ車速は実
線Ａより高速側に設定されている。点線Ｂによればシフ
トアップが遅らされ、低速ギヤでの運転範囲が拡大する
ためエンジン回転数が高く保持される。これにより機械
式過給機の回転数も上昇するため吸気温度の上昇幅も大
きくなり暖機が促進される。

【００２４】また、点線Ｂによる制御は軽負荷時（例え
ばスロットル弁開度で３０％程度以下）のみに行われ、
それ以上の負荷では実線Ａによるシフトアップ制御が行
われるようになっているこれは負荷がある程度以上高く
なると自動変速機３０のトルクコンバータ３１でスリッ
プが大きくなるため、出力軸回転数が低くてもエンジン
回転数は高く保たれるので、この領域ではシフトアップ
を遅らせる必要はないからである。このように制御する
ことにより高負荷時でのシフトアップ遅延によるエンジ
ン回転数の過大な上昇を防止することができる。

【００２５】次に図６から図８のフローチャートを用い
て本実施例の過給制御及び変速制御動作について説明す
る。図６〜図８のルーチンはＥＣＵ　２１により一定時
間毎（例えば数秒程度毎）に実行される。図６でルーチ
ンがスタートするとステップ１００　では前述の各セン
サからエンジン回転数Ｎ、吸気流量Ｑ、スロットル弁開
度θｔ　、冷却水温度ＴＷ、吸気温度ＴＳａ　、バイパ
ス制御弁開度θｂａが読み込まれる。

【００２６】次いでステップ１０５　では冷却水温度Ｔ
Ｗを用いてエンジンが冷間状態にあるか否かを判定する
。冷却水温度ＴＷが５０℃以上である場合は暖機が完了
しているためステップ１１０　から１３０　の通常時過
給制御を行う。 すなわち、ステップ１１０　では自動変速機３０のシフ
トアップ特性を決定するフラグｆの値をリセットする。 フラグｆの値がリセットされると別途ＥＣＵ　２１によ
り行われる自動変速制御動作においては図５実線Ａに基
づいてシフトアップ動作が行われる。

【００２７】次いでステップ１１５　ではスロットル弁
開度θｔ　から図３の関係を用いて通常時のバイパス制
御弁開度設定値θｂｏを求め、ステップ１２０　ではバ
イパス制御弁９の駆動回路にθｂｏを出力してバイパス
制御弁９の開度をθｂｏに調節する。次いでステップ１
２５　では通常時の過給機作動線（図２、Ａ線）を用い
て過給機作動要否を判定し、その結果に応じてクラッチ
６をＯＮ（ステップ１３０）又はＯＦＦ（ステップ１３
５）する。これによりエンジン負荷に応じて適切な過給
が行われる。

【００２８】次にエンジン冷間時における吸気温度制御
について説明する。図６、ステップ１０５　でＴＷ＜５
０℃であった場合はエンジンが冷間状態であるので図７
に進み、ステップ２００　以下の吸気温度制御を行う。 ステップ２００　では冷却水温ＴＷから目標空気温度Ｔ
Ｓｏ　が算出される。図４はＴＳｏ　とＴＷとの関係を
示す。図４を参照すると冷却水温度ＴＷが低い場合には
目標吸気温度ＴＳｏ　は高く設定され、冷却水温度が上
昇するにつれて略直線的に低下し、暖機が完了する冷却
水温度（例えば５０℃）ではエンジンルーム内の空気温
度付近（例えば３０℃）に設定される。

【００２９】次にステップ２０５　では図６ステップ１
００　で吸気温度センサ１７から読込んだ実際の吸気温
度ＴＳａ　とステップ２００で算出した目標吸気温度Ｔ
Ｓｏ　との比較が行われる。ＴＳａ　＜ＴＳｏ　である
場合は吸気温度を上昇させる必要があるためステップ２
１０でバイパス制御弁を全閉にしてから自動変速機３０
のシフトアップ変速点を遅らせる制御を行う。

【００３０】すなわち、スロットル弁開度θｔ　が所定
値ａ（ａ≒３０％）以下では図５点線Ｂによるシフトア
ップ制御を行うべくフラグｆを１にセットする（ステッ
プ２１５，　２２０）　フラグｆが１にセットされると
別途ＥＣＵ　２１により行われる自動変速制御動作にお
いて図５点線Ｂに基づくシフトアップ動作が行われる。 またθｔ　が所定値ａより大きい場合は前述の理由から
シフトアップを遅らせる必要がないのでフラグｆをリセ
ットして（ステップ２３５）、図５実線Ａによるシフト
アップ動作を行う。上記の判定はスロットル弁開度θｔ
　以外にもエンジン負荷パラメータＱ／Ｎを用いて行っ
ても良い。以上によりスロットル弁開度と自動変速機の
シフトアップ特性を決定後ステップ２４５　では図２Ｂ
線に基づいて冷間時のクラッチ作動可否が判断され、そ
の結果に応じてクラッチＯＮ（ステップ２５０）ＯＦＦ
（ステップ２５５）が行われる。

【００３１】上記により吸気温度ＴＳａ　が上昇しステ
ップ２０５　でＴＳａ　≧ＴＳｏ　となった場合は、こ
れ以上の吸気温度上昇は不要であることから以下の操作
を行う。本実施例では吸気温度ＴＳａ　が目標吸気温度
ＴＳｏ　を越えた場合はまず自動変速機３０のシフトア
ップ遅延を停止して通常のシフトアップ特性（図５実線
Ａ）に戻す。また、それでも吸気温度上昇が続いてＴＳ
ａ　が所定値α以上ＴＳｏ　を上回った場合はバイパス
制御弁の開度を調節してＴＳａ　がＴＳｏ　＋α付近に
維持されるようにフィードバック制御を行う。 ここで制御温度にαの幅を設けたのは吸気温度がＴＳｏ
　になる付近でのバイパス制御弁の動作を安定させ、ハ
ンチングを防止するためである。

【００３２】すなわちステップ２０５　でＴＳａ　≧Ｔ
Ｓｏ　となった場合はステップ２３０　に進みフラグｆ
が１にセットされているか否かを判定し、ｆ＝１である
場合は図５点線Ｂによるシフトアップ遅延が実施されて
いることからステップ２３５　に進みフラグｆをゼロリ
セットして自動変速機３０のシフトアップ特性を図５、
Ａ線に戻しステップ２４５　以下を実行する。

【００３３】ステップ２３０　で、前回までのルーチン
実行で既に図５Ａ線による制御が行われｆ＝０とされて
いた場合は図８ステップ３００　以下を実行し、バイパ
ス制御弁の操作による吸気温度調節を行う。すなわちス
テップ３００　では吸気温度ＴＳａ　が目標吸気温度Ｔ
Ｓｏ　を所定値α以上上回っているか否かを判断し、Ｔ
Ｓａ　＞ＴＳｏ　＋αである場合にはステップ３１０　
でバイパス制御弁開度目標値θｂｏとして現在のバイパ
ス制御弁開度θｂａより一定値βだけ大きい値をセット
してステップ３３０　でθｂｏをバイパス制御弁駆動回
路に出力してバイパス制御弁開度をθｂｏに調節する。 また、逆にステップ３００　でＴＳａ　≦ＴＳｏ＋αで
あったときはθｂｏにθｂａ−βをセットし（ステップ
３１５）θｂｏがマイナスになったときはθｂｏをゼロ
（全閉）にセットする（ステップ３２０，　３２５）　
。これにより吸気温度ＴＳａ　はＴＳｏ　＋α付近に保
たれる。

【００３４】上記のように制御することにより自動変速
機３０のシフトアップ遅延は吸気温度が目標温度より低
く、負荷が所定値より低い場合にのみ行われるため不必
要な低速側ギヤ運転領域の拡大が防止される。また吸気
温度は機関暖機状態に応じた適切な値に保持されるため
不必要な吸気温度上昇が防止され、過給機圧縮仕事が低
減される。

【００３５】次に図９から図１１に変速制御動作の別の
実施例を示す。前述の実施例では吸気温度により、自動
変速機３０のシフトアップ車速を高速側に変移させてシ
フトアップを遅らせていたが、本実施例ではシフトアッ
プを遅らせるのではなくシフトアップを禁止する。これ
によりシフトアップを遅らせる場合より更に積極的に回
転数を高く保持することができる。

【００３６】図９から図１１の実施例においてはフラグ
ｆがゼロリセットされると（ステップ５１０，　６３５
）　シフトアップは通常通り行われ、ｆ＝１にセットさ
れるとシフトアップが禁止される。また本実施例ではス
ロットル弁開度θｔ　が所定値ａ以下であると同時にエ
ンジン回転数Ｎが所定値Ｒｏ　以下である場合にのみシ
フトアップの禁止を行うようにしている点（図１０、ス
テップ６１４，　６１５）　で前述の実施例と相違する
。

【００３７】これは高負荷、或いは高回転時には充分に
エンジン回転数が高くなるためシフトアップ禁止を行う
必要がないからである。上記以外の制御動作は図６から
図９において説明したものと同様であるのでここでは説
明を省略する。なお、本実施例ではシフトアップを禁止
する回転数範囲の上限値Ｒｏ　は一定値（例えば３００
０ｒｐｍ）としているがＲｏ　は変速機のギヤ毎に異な
る値としても良い。

【００３８】

【発明の効果】本発明は機関低温時に過給機を用いて吸
気加熱を行う場合に、機関暖機状態に応じて設定される
目標吸気温度と実際の目標吸気温度との大小を比較して
自動変速機のシフトアップ制御特性を変えるようにした
ことにより、低速側ギヤ運転領域の不必要な拡大を伴う
ことなく吸気温度を上昇させて暖機を促進することを可
能とし、冷間運転時における燃費改善の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例構成を示す略示図である。

【図２】過給機の作動負荷条件を示す図である。

【図３】バイパス制御弁の開度特性を示す図である。

【図４】目標吸気温度と冷却水温度との関係を示す図で
ある。

【図５】自動変速機のシフトアップ制御特性の一例を示
す図である。

【図６】本発明による制御動作の第一の実施例を示すフ
ローチャートである。

【図７】本発明による制御動作の第一の実施例を示すフ
ローチャートである。

【図８】本発明による制御動作の第一の実施例を示すフ
ローチャートである。

【図９】本発明による制御動作の第二の実施例を示すフ
ローチャートである。

【図１０】本発明による制御動作の第二の実施例を示す
フローチャートである。

【図１１】本発明による制御動作の第二の実施例を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン ２…吸気通路 ３…スロットル弁 ５…過給機 ７…バイパス通路 ９…バイパス制御弁 １１…冷却水温度センサ １２…スロットル開度センサ １７…吸気温度センサ ２１…電子制御装置（ＥＣＵ） ３０…自動変速機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　機関低温時に過給機を作動させて吸気
   加熱を行う過給機付内燃機関の自動変速制御装置であっ
   て、機関温度を検出する機関温度検出手段と、機関温度
   に基づいて吸気目標温度を設定する目標温度設定手段と
   、機関吸気温度が前記吸気目標温度より低い場合に自動
   変速機のシフトアップを遅らせる変速制限手段とを備え
   たことを特徴とする過給機付内燃機関の自動変速制御装
   置。