JPH0519025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動変速機を備えた車両用の内燃機関
の制御装置に関し、より詳しくは自動変速機を装
着した車両において変速シヨツクを軽減すべく機
関出力を低減する様に構成した内燃機関の制御装
置に関する。

（従来の技術） 自動変速機を装着した車両においては、車速及
び機関負荷状態から決定される運転条件に応じて
最適のギヤ段を自動的に選択して走行し、走行中
に運転条件に変化が生じた場合にはその変化に応
じて別のギヤ段に自動的にシフトされることにな
る。例えば多段クラツチ式の自動変速機を例にと
ると、変速時即ち、各クラツチの切換操作時には
エンジンの駆動力に見合い且つその時の変速に最
も適した油圧特性をクラツチ圧として与えなけれ
ばならないが、これが満足出来ない時はエンジン
回転が吹上り現象を示したり、又はクラツチの滑
り度合の急激な変化に起因してトルクの再伝達時
に一般的に変速シヨツクと呼ばれるシヨツクが生
ずる場合があり、乗員が不快感を受ける事にな
る。従つて、斯る不都合を解消するために従来か
ら変速時に機関出力を制御することが種々提案さ
れており、その一例として特開昭55−69738号公
報記載の技術を挙げることが出来る。この技術に
おいては変速信号を検知してその時点の機関回転
数から最適な期間を設定し、その間機関出力を制
御する如く構成している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来技術においては制御に
際して変速信号を必要とする等構成が複雑精緻と
なつている結果、信号伝達系の処理上においても
煩瑣であると云う不都合があつた。又、上記従来
技術においてミツシヨンの伝達状態を直接監視し
ているのではなくミツシヨン外の機関回転数から
機関出力制御を決定しているため、間接的な検知
であつて伝達部の作動状態の変化に必ずしも的確
に対応することが出来ない恨みがあつた。更に、
変速信号に基づいて制御を行う結果、変速に因ら
ないクラツチの滑り等に起因する伝達シヨツクを
解消することが出来ない不都合があり、因つて生
じる乗員の不快感、クラツチ等の係合部の摩耗、
それによる経年劣化等に対処することが出来ない
不都合があつた。

従つて、本発明の目的は従来技術の斯る欠点を
解消することにあり、ミツシヨンの状態を直接的
に監視して機関出力制御値を決定する如く構成す
ることによつて変速信号を最早不要として構成の
簡素化を図ると共に信号伝達系の処理においても
簡易で済む自動変速機を備えた車両用の内燃機関
の制御装置を提供することを目的とする。

更には、変速に起因しないクラツチの滑り等に
起因して生じる乗員の不快感、クラツチの摩耗、
それに因る経年劣化等の不都合を解消し、不要な
エネルギ消費を節約して燃費性を向上する自動変
速機を備えた車両用の内燃機関の制御装置を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を解消するために本発明に係る自動
変速機を備えた車両用の内燃機関の制御装置は第
１図に示す如く、自動変速機を備えた車両用の内
燃機関の制御装置において、機関の出力を演算す
る機関出力演算手段１０、変速機の伝達力を演算
する変速機伝達力演算手段１２及び該機関出力演
算手段及び変速機伝達力演算手段の出力を入力し
て比較し、機関出力演算値が変速機伝達力演算値
を上廻ると判断されるときは、ギヤ段の切り換え
動作の有無に関わらず、機関出力が変速機伝達力
以下になる如く機関出力を制御する機関出力制御
手段１４からなる如く構成した。

（作用） 機関の出力を演算すると共に変速機の伝達力を
演算し、両者を比較して機関出力が変速機伝達力
以下になる様に機関出力を制御するので、構成が
簡易であると共に変速信号を最早必要とすること
がなく、又変速機の伝達状態を監視する点でより
直接的な検知となつて変速以外の事由に起因する
伝達部の経年変化や異常も迅速に検知して対処す
ることが出来る。

（実施例） 以下、第２図以下を参照して本発明に係る自動
変速機を備えた車両用の内燃機関の制御装置の実
施例を説明する。

第２図は該装置の全体構成を概略的に示してお
り、同図に従つて説明すると符号２０は内燃機関
の本体を示す。機関本体２０には吸気路２２が接
続されており、その先端側にはエアクリーナ２４
が取着される。而して、該エアクリーナ２４から
導入された吸気は、車両運転席床面のアクセルペ
ダル（図示せず）に連動して作動するスロツトル
弁２６を介して流量を調節されて機関本体に至
る。該吸気路２２の燃焼室（図示せず）付近の適
宜位置には燃料噴射弁（図示せず）が設けられて
燃料を供給しており、吸入空気は燃料と混合され
て燃焼室内に入りピストン（図示せず）で圧縮さ
れた後点火プラグ（図示せず）を介して着火され
て爆発し、ピストンを駆動する。該ピストン駆動
力は回転運動に変換されて機関出力軸２８から取
り出される。

機関本体２０の後段には動力伝達部３０が接続
される。本図においては理解の便宜のため作動線
図的に示すが、機関出力軸２８は動力伝達部３０
においてトルクコンバータ３２に接続され、その
ポンプインペラ３２ａに連結され、そのタービン
ランナ３２ｂはミツシヨン入力軸たるメインシヤ
フト３に連結される。該メインシヤフト３４には
ミツヨン出力軸たるカウンタシヤフト３６が本実
施例の場合１本並置されており、両シヤフト間に
は１速ギヤＧ１，２速ギヤＧ２、３速ギヤＧ３及
び４速ギヤＧ４が設けられると共に（簡略化のた
めリバースギヤ等の図示は省略した）、各ギヤに
は多板式のクラツチCL１，CL２，CL３，CL４
が対応して設けられる。又、１速ギヤＧ１にはワ
ンウエイクラツチ３８が装着されている。更に、
メインシヤフト３４には入力軸回転センサ４０が
設けられてミツシヨン入力軸の所定回転角度毎に
信号を出力する。更に、クラツチCL１〜CL４に
作動油を供給する油圧路（図示せず）の適宜位置
には油圧センサ４２，４４，４６，４８が夫々設
けられ、各クラツチの油圧力を検出する。又、動
力伝達部３０付近の適宜位置にはリードスイツチ
等からなる車速センサ４９が設けられ、車両の走
行速度に比例した信号を出力する。

而して、前記機関本体２０付近のデイストリビ
ユータ（図示せず）等の回転部には電磁ピツクア
ツプ等からなるクランク角センサ５０が設けられ
ピストンのクランク角位置を検出して所定クラン
ク角度毎に信号を出力すると共に、吸気路２２の
適宜位置には吸入空気の圧力を通じて機関負荷状
態を検出する吸気圧センサ５２が設けられる。
又、機関本体２０の冷却水通路（図示せず）には
水温センサ５４が設けられて機関温度を検出する
と共に、吸気路２２の適宜位置にも第２の温度セ
ンサ５６が設けられて吸入空気温度を検出する。
更に、該吸気路のスロツトル弁２６の付近にはポ
テンシヨメータ等からなるスロツトルセンサ５８
が設けられてその弁開度を検出する。これらセン
サ５０，５２，５４，５６，５８及び前記入力軸
回転センサ４及び油圧センサ４２，４４，４６，
４８並びに車速センサ４９の出力は、機関制御ユ
ニツト６０に送出される。第３図は該機関制御ユ
ニツト６０の詳細を示すブロツク図であるが、同
図に示す如く吸気圧センサ５２等の出力は制御ユ
ニツト６０に入力された後、先ずレベル変換回路
６２に入力されて適宜レベルに増幅されてマイク
ロ・コンピユータ６４に入力される。マイクロ・
コンピユータ６４は、入力ポート６４ａ、Ａ／Ｄ
変換回路６４ｂ、CPU６４ｃ、ROM６４ｄ及び
RAM６４ｅ及び出力ポート６４ｆ並びにフラグ
レジスタと割り込み用タイマカウンタ（共に図示
せず）からなり、前記レベル変換回路６２の出力
はそのＡ／Ｄ変換回路６４ｂに入力してデジタル
値に変換されてRAM６４ｅに一時格納される。
同様に、クランク角センサ５０等の出力も機関制
御ユニツト６０内において波形整形回路６６で波
形整形された後、入力ポート６４ａを介してマイ
クロ・コンピユータ内に入力されてRAM６４ｅ
に一時記憶され、CPU６４ｃはそれ等の入力信
号から機関回転数及びミツシヨン入力軸の回転数
並びに車速を算出する。マイクロ・コンピユータ
においてCPU６４ｃは、そのROM６４ｄに格納
されている命令に従いこれら入力値及び算出値に
基づいて機関運転の制御値を演算する。この場
合、制御値としては点火時期及び燃料噴射量並び
にスロツトル弁開度の３種が挙げられ、点火時期
についてはROM６４ｄ内に格納されている基本
マツプ値を機関回転数及び吸気圧力から検索して
基本点火時期を演算すると共に、水温センサ等の
出力からそれを補正して最終的な点火時期を決定
して第１出力回路６８を通じて出力してイグナイ
タ等からなる点火装置７０を駆動して前記点火プ
ラグを介して燃焼室内の混合気を点火する。又、
燃料噴射量にあつては同様に機関回転数及び吸気
圧力から同種のマツプ値を検索して基本噴射量を
決定した後補正値を算出して最終的な噴射量を算
出し、第２出力回路７２を介して燃料噴射装置７
４に出力し、前記燃料噴射弁を介して燃料を供給
する。燃料噴射装置７４は電磁弁及びその駆動回
路を備えており、該電磁弁をデユーテイ制御して
噴射時間を可変制御することによつて燃料供給量
を加減する。又、本制御装置においてはスロツト
ル弁２６は所定の運転条件下においてアクセルペ
ダルの動作とは独立に開閉自在に構成されてお
り、マイクロ・コンピユータ６４は所定の運転条
件にある場合には制御値を演算して第３の出力回
路７６を介してスロツトル弁駆動回路７８に出力
する。このスロツトル弁駆動回路７８はパルスモ
ータ及びその駆動回路を含んでおり、アクセルペ
ダルの踏み込み位置とは独立にスロツトル弁２６
を適宜方向に駆動する。

再び第２図に戻ると、車両運転席床面のシフト
レバー（図示せず）のレバー位置を検出するシフ
トレバー位置スイツチ８２が設けられ、このセン
サ８２及び前記した車速センサ４９並びにスロツ
トルセンサ５８の出力は、変速制御ユニツト８４
に送出される。第４図は変速制御ユニツト８４の
詳細を示すブロツク図であるが、図示の如く該ユ
ニツトは前記した機関制御ユニツトと略同種の構
成であり、スロツトルセンサ５８の出力及び車速
センサ４９並びにシフトレバー位置スイツチ８２
の出力は夫々レベル変換回路８６及び波形整形回
路８８を経て入力ポート９０ａ及びＡ／Ｄ変換回
路９０ｂを介して第２のマイクロ・コンピユータ
９０内に入力され、そのRAM９０ｅ内に記憶さ
れる。

マイクロ・コンピユータにおいてCPU９０ｃ
はROM９０ｄ内に記憶されているシフトパター
ンを検索して制御値を演算し、出力ポート９０ｆ
及び出力回路９２を介して変速装置９４にシフト
指令を出力する。変速装置９４はシフトバルブ用
の電磁弁駆動回路を備えており、指令値に応じて
適宜に電磁弁を駆動して係合中のギヤ段のクラツ
チへの油圧供給を停止すると共に次段のクラツチ
に対する油圧供給を開始してギヤ段を切り換え
る。又、該変速制御ユニツト８４と前記機関制御
ユニツト６０とは通信用インタフエース（図示せ
ず）を介して相互に通信可能である如く構成す
る。

続いて、第５図を参照して本装置の動作を説明
する。尚、本装置の動作は前記した機関制御ユニ
ツト６０が司るものであり、又このプログラムは
該ユニツトが点火時期、燃料噴射量等の制御値を
演算している間に30ms等の所定時間乃至は所定
クランク解度毎に割り込み起動する。

先ず、Ｓ１００においてCPU６４ｃは前記し
た入力軸回転センサ４０及び車速センサ４９の検
出値から算出したミツシヨン入力軸回転数N_M及
び車速ＶをRAM６４ｅから読み出し、次いでＳ
１０２において回転比Ｒを以下の如く算出する。

Ｒ＝N_M／Ｖ 続いて、Ｓ１０４において算出値Ｒを適宜設定し
た基準値Rrefを比較する。これは現在段が１速
であるか否か判別するためであり、本制御におい
ては後述の如く変速機伝達力をクラツチに供給さ
れる油圧力等から算出する如く構成したためであ
る。即ち、１速クラツチCL１の場合ワンウエイ
クラツチ３８を備えると共にこのクラツチ３８は
１速が係合すると否とに関わらず常時作動するこ
とから、現在段が１速であるか否か判別する必要
があり、車両においては車速及びミツシヨン入力
軸回転数から現在段が１速であるか否か判断する
ことが出来るからである。従つて、前記基準値
Rrefは換言すれば車両の走行状態が１速である
か否かを判別するに足る値を適宜選択して使用す
るものとする。

Ｓ１０４において現在段が１速と判断された場
合にはＳ１０６に進み、前記油圧センサ４２の検
出値を読み出して１速クラツチCL１の油圧力
PCL１（Kg／cm²）を求めると共に、予め実験を
通じて求めてROM６４ｄ内に格納しておいたク
ラツチCL１の摩擦係数μCL１及びその受圧面積
SCL１（cm²）を読み出し、Ｓ１０８において以下
の如く、１速クラツチの伝達トルクTCL１を算
出する。

TCL1＝ｆ（PCL1，μCL1，SCL1）（Kg・ｍ） 尚、伝達トルクは上記３つの要素から近似的に
実験を通じて求められたどの程度までのトルクに
耐えられるかを示す抗トルク値を指称するもので
あり、斯る値を予め算出しておいてROM６４ｄ
内に検索自在に格納しておく。

又、Ｓ１０４において現在段が１速以外と判断
された場合はＳ１１０に進んで２速乃至４速クラ
ツチCL２，CL３，CL４に付いて油圧センサ４
４，４６，４８等の値をRAM６４ｅから読み出
すると共に、Ｓ１１２において同様に伝達トルク
TCL２，TCL３，TCL４を総合的に算出する。

TCL2−４＝ｆ（PCL2−４，μCL2−４，SCL2
−４） （Kg・ｍ） この場合、いわゆる共噛みも考えられるので、２
速以上のクラツチの全てに付いてその係合力を総
合的に算出する。より詳しくは、検出した各クラ
ツチの中１つ又はそれ以上の油圧が所定値以上の
場合であれば当該クラツチが作動しているものと
してそのクラツチに対応する摩擦係数及び受圧面
積を検索して総合値を求めることになる。

続いて、Ｓ１１４においてクランク角センサ５
０及び吸気圧センサ５２の検出値から算出した機
関回転数Ne及び吸気圧力PbaをRAM６４ｅから
読み出し、Ｓ１１６において以下の如く当該機関
回転数及び吸気圧力から機関が出力することが出
来るトルクTENGを算出する。

TENG＝ｆ（Ne，Pba）（Kg・ｍ） この出力トルク算出に際しても予め実験を通じ
て求めておき、ROM６４ｄ内に格納して機関回
転数及び吸気圧力から検索自在とする。

続いて、Ｓ１１８において両者を比較し、機関
出力TENGが伝達トルクTCLnを上廻つていると
判断される場合は機関出力を伝達トルク相当値ま
で抑制する（Ｓ１２０）。逆に、機関出力TENG
が伝達トルクTCLnを下廻つていると判断される
場合には機関出力を低下せず、又機関出力が既に
低下されている場合には伝達トルク相当値まで機
関出力を回復するものである（１２２）。尚、変
速に起因せずクラツチの滑り等によつて伝達力が
減少した場合であつても当該伝達力相当限度まで
機関出力が低下させられるので、クラツチの滑り
が速やかに回避されて摩耗、劣化等が生じること
がない。

この機関出力制御は点火時期、燃料噴射量及び
スロツトル弁開度のいづれか或いはその組み合わ
せを通じて行われることになるが、点火時期を例
にとつて機関出力を制御する場合を説明すると、
出力低下指令に応じて点火時期を遅角させて機関
出力を低下すると共に、出力上昇指令に応じて点
火時期を進角方向に修正して機関出力を回復させ
ることになる。尚、遅角量は機関出力TENGと
伝達TCL１との偏差に応じて増減しても良く、
或いは一定値をもつてしても良い。又、スロツト
ル弁開度を通じて機関出力を制御する場合には出
力低下指令に応じてスロツトル弁２６を閉弁方向
に駆動して機関出力を低下することになる。尚、
スロツトル閉弁量が機関出力と伝達トルクの偏差
に応じることは云うまでもない。更に、燃料噴射
制御においては噴射制御値に所定値を加減乗除し
て噴射時間を減少する乃至はフユーエルカツトし
て出力低下を図ることになる。

以上の如く、本発明においては伝達部が伝える
ことが出来ない出力を機関に生じさせないこと基
本原則とするものであり、その結果構成が極めて
簡易であると共に変速信号を必要とせず、更に変
速を起因しないクラツチの滑り等も有効に解消す
ることが出来るものである。

尚、上記の制御においては伝達トルクの演算ル
ープＳ１００〜１１２が、機関出力の演算ループ
Ｓ１１４〜１１６に対し常に支配的な優先権を持
つものとする。即ち、伝達トルクの演算が行われ
ない限り機関出力値を決定出来ない如く構成する
ものであり、それによつて伝達出来ないトルクは
出力させないとする前記基本原則を徹底させるこ
とが出来て機関の制御を一層向上させることが出
来るものである。

又、本発明を変速制御を例にとつて説明して来
たがそれに限られるものではなく、パワートレイ
ン系の全ての制御に応用可能なものである。

（発明の効果） 本発明に係る自動変速機を備えた車両用内燃機
関の制御装置においては機関の出力を演算する機
関出力演算手段及び変速機の伝達力を演算する変
速機伝達力演算手段並びに両手段の出力を入力し
て比較し、機関出力演算値が変速機伝達力演算値
を上廻ると判断されるときは、ギヤ段の切り換え
動作の有無に関わらず、機関出力が変速機伝達力
以下になる如く機関出力を制御する機関出力制御
手段からなる如く構成したので、即ち、変速機が
伝達できない出力を機関に生じさせない様にした
ことから、構成が極めて簡易であると共に変速時
の機関出力制御において変速信号を不要とする点
で信号伝達系の処理を簡素化することが出来る利
点を備える。更に、変速に起因しないクラツチ等
の滑り等に付いても機関出力を制御する如く構成
したので、それによつて乗員が受ける不快感を解
消すると共にクラツチ等の係合部の摩耗及び経年
的劣化を回避することが出来、更には不要なエネ
ルギ消費を節約することによつて燃費性を向上さ
せることが出来る利点を備える。更に、動力伝達
手段の伝達状態のみを監視することによつて制御
するので、動力伝達手段の作動状態を一層直接的
に検知することが出来て精度が向上すると共に、
動力伝達手段に異変が生じた場合でも迅速且つ的
確に対応して機関を制御することが出来る利点を
備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本
発明に係る自動変速機を備えた車両用の内燃機関
の制御装置の全体構成を示す概略図、第３図はそ
の中の機関制御ユニツトの詳細を示すブロツク
図、第４図は同様にその中の変速制御ユニツトの
詳細を示すブロツク図及び第５図は機関制御ユニ
ツトの動作を示すフロー・チヤートである。 １０…機関出力演算手段（クランク角センサ５
０、吸気圧センサ５２、マイクロ・コンピユータ
６４）、１２…変速機伝達力演算手段（油圧セン
サ４２，４４，４６，４８、マイクロ・コンピユ
ータ６４）、１４…機関出力制御手段（マイク
ロ・コンピユータ６４）、２０…機関本体、２６
…スロツトル弁、３０…動力伝達部、３２…トル
クコンバータ、３４…メインシヤフト、３６…カ
ウンタシヤフト、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…ギ
ヤ、CL１，LC２，CL３，CL４…クラツチ、４
０…入力軸回転センサ、４２，４４，４６，４８
…油圧センサ、５０…クランク角センサ、５２…
吸気圧センサ、５８…スロツトルセンサ、６０…
機関制御ユニツト、６４…マイクロ・コンピユー
タ、７０…点火装置、７４…燃料噴射装置、機関
７８…スロツトル弁駆動回路、４９…車速セン
サ、８４…変速制御ユニツト、９０…第２マイク
ロ・コンピユータ、９４…変速装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動変速機を備えた車両用の内燃機関の制御
   装置であつて、 ａ 機関の出力を演算する機関出力演算手段、 ｂ 該変速機の伝達力を演算する変速機伝達力演
   算手段、 及び ｃ 該機関出力演算手段及び変速機伝達力演算手
   段の出力を入力して比較し、機関出力演算値が
   変速機伝達力演算値を上廻ると判断されるとき
   は、ギヤ段の切り換え動作の有無に関わらず、
   機関出力が変速機伝達力以下になる如く機関出
   力を制御する機関出力制御手段、 からなることを特徴とする自動変速機を備えた車
   両用の内燃機関の制御装置。 ２ 前記機関出力演算手段は、少なくとも機関回
   転数及び機関負荷状態から機関の出力を演算する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自
   動変速機を備えた車両用の内燃機関の制御装置。 ３ 前記変速機伝達力演算手段は、少なくとも該
   変速機のクラツチ圧、摩擦係数及び受圧面積から
   変速機の伝達力を演算することを特徴とする特許
   請請求の範囲第１項記載の自動変速機を備えた車
   両用の内燃機関の制御装置。 ４ 前記機関出力制御手段は、点火時期、燃料供
   給量又はスロツトル弁開度のいずれか或いはその
   組み合わせから機関出力を制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の自動変速機を備
   えた車両用の内燃機関の制御装置。