JPH06241078A - 自動変速機付き車両の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実際に設定されている変速段を検出すること
なく、最高速段のみで空燃比を大きくする制御を実行可
能とする。 【構成】 自動変速機３の最高速段の設定禁止を解除す
る領域を、内燃機関１の負荷と所定の回転部材の回転数
との少なくとも二つのパラメータに基づいて定める最高
速段許可領域設定手段４と、前記二つのパラメータで定
まる走行状態が前記最高速段の設定禁止を解除する領域
に入っていることを判断する走行状態判断手段５と、走
行状態が前記最高速段の設定禁止を解除する領域に入っ
ていることが判断された場合に内燃機関１の空燃比を最
大出力特性よりも低い出力特性となる空燃比に設定する
空燃比設定手段６とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空燃比を少なくとも
高低二様に変えて出力特性を変化させることのできる内
燃機関に、所定の変速段を設定するために係合させる摩
擦係合装置の係合油圧の調圧レベルを内燃機関の最大出
力特性に合わせて設定した自動変速機を連結して搭載し
た車両における空燃比を制御するための装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】燃費を改善するために、軽負荷時には空
燃比を高くするように構成したリーンバーンエンジンが
知られている。この種のエンジンでは、通常、スロット
ル開度をモニターし、スロットル開度が予め定めた基準
開度以下の場合には空燃比をリーン側に調整して燃料の
消費量を抑制し、またスロットル開度が予め定めた他の
基準開度以上では、空燃比をリッチ側あるいは理論空燃
比に設定して、充分大きいエンジントルクを出力するよ
うになっている。したがってリーンバーンエンジンにお
いては、スロットル開度が前記基準開度以上の場合と以
下の場合とで、出力特性が大きく異なることになる。

【０００３】出力特性がこのように少なくとも高低の二
様に変化するエンジンと併せて自動変速機を搭載した車
両では、変速ショックの低減や摩擦係合装置の耐久性維
持のための制御が複雑もしくは困難であるため、リーン
バーン状態は最高速段を設定した場合にのみ許可するよ
うにしている。すなわち変速時に生じる慣性力は、自動
変速機におけるクラッチやブレーキなどの摩擦係合装置
の滑りによって吸収し、その結果、変速ショックを低減
しているが、その摩擦係合装置の係合油圧の調圧レベル
が、エンジンから入力されるトルクに対して相対的に高
ければ、摩擦係合装置が殆ど滑りを生じることなく係合
してしまうので、慣性力がここで充分に吸収されず、そ
のため自動変速機の出力トルクが一時的に大きく変動
し、これが変速ショックとなってしまう。これに対して
係合油圧の調圧レベルが入力トルクに対して相対的に低
い場合には、アキュームレータなどの調圧手段の動作中
に変速が終了しなくなって、アキュームレータにおける
ピストンのいわゆるエンド当りなどによって摩擦係合装
置が急激に完全係合状態になり、その結果、出力トルク
が一時的に急激に変化して変速ショックを生じ、あるい
は摩擦係合装置の過剰な滑りによってその耐久性が悪化
してしまう。

【０００４】そこで摩擦係合装置の係合油圧の調圧レベ
ルを、エンジンの最大出力特性に合わせて設定しておく
一方、自動変速機が最高速段に設定されているときにの
み、空燃比を大きくしてリーンバーンを行なうようにす
れば、最高速段からの変速はダウンシフトのみであるか
ら、パワーオンダウンシフトの際にエンジンの空燃比は
必ずリッチ側もしくは理論空燃比に設定されて出力特性
が高特性になり、その結果、自動変速機の係合油圧の調
圧レベルと入力トルクとが適合した状態になり、そのた
め変速ショックの悪化が防止される。本出願人はこのよ
うな制御を行なう装置を、特願平４−１６０１２４号に
よって既に提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した本出願人の提
案にかかる装置においては、自動変速機の変速段が低速
段や中速段に設定されている場合に、エンジンの空燃比
がリーンになって出力特性が低特性になることはないの
で、係合油圧の調圧レベルと自動変速機への入力トルク
との不適合による変速ショックの悪化が生じない。しか
しながらエンジンの空燃比の制御と自動変速機の変速制
御とは、それぞれ独立した別個の制御装置もしくは制御
機構によって行なっているのが通常であるから、自動変
速機において最高速段が設定されていることに基づいて
エンジンの空燃比をリーンに設定することとすれば、最
高速段が設定されていることを検出するための手段もし
くはそれぞれ制御装置の間での通信機能が必要となる。
そのため自動変速機で設定されている変速段をパラメー
タとして空燃比の制御を行なうとすると、使用できる自
動変速機が限定され、もしくは制御システムが複雑化
し、あるいはコスト高になるなどの不都合が生じる。

【０００６】この発明は上記の事情を背景にしてなされ
たもので、自動変速機で設定されている変速段を検出す
ることなく空燃比を高くする制御を行なうことのできる
空燃比制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、図１に示す構成としたことを特徴と
するものである。すなわちこの発明は、空燃比を変えて
複数の出力特性に設定することのできる内燃機関１と、
摩擦係合装置２の係合油圧の調圧レベルを内燃機関１の
最大出力特性に合わせて設定した自動変速機３とを搭載
した自動変速機付き車両の空燃比制御装置において、前
記自動変速機３の最高速段の設定禁止を解除する領域
を、前記内燃機関１の負荷と所定の回転部材の回転数と
の少なくとも二つのパラメータに基づいて定める最高速
段許可領域設定手段４と、前記二つのパラメータで定ま
る走行状態が前記最高速段の設定禁止を解除する領域に
入っていることを判断する走行状態判断手段５と、走行
状態が前記最高速段の設定禁止を解除する領域に入って
いることが判断された場合に前記内燃機関１の空燃比を
最大出力特性よりも低い出力特性となる空燃比に設定す
る空燃比設定手段６とを具備していることを特徴とする
ものである。

【０００８】

【作用】この発明の空燃比制御装置は、内燃機関１の出
力特性を変更するように空燃比を変える装置であり、そ
の内燃機関１に連結されている自動変速機３は、摩擦係
合装置２の係合油圧の調圧レベルを内燃機関１の最大出
力特性に合わせて設定されている。またこの自動変速機
３の変速段を最高速段に設定するための変速領域は、内
燃機関に対する負荷と所定の回転部材の回転数との少な
くとも二つのパラメータに基づいて規定されており、ま
た最高速段の設定禁止を解除する領域が設定されてい
る。すなわちこの領域も前記少なくとも二つのパラメー
タに基づいて最高速段許可領域設定手段４において設定
されたものであり、空燃比の制御のための情報として使
用される。具体的には、前記少なくとも二つのパラメー
タで決まる走行状態が前記最高速段の設定禁止を解除す
る領域に入っているか否かが走行状態判断手段５によっ
て判断され、走行状態が最高速段の設定禁止を解除する
領域に入っていることが判断された場合には、空燃比設
定手段６が空燃比を最大出力特性よりも低い出力特性に
なる空燃比に設定する。すなわち走行状態が前記リーン
バーン領域に入っていると判断された場合に、自動変速
機が必ず最高速段に設定されているようにすることがで
きるので、このようにすることにより自動変速機３が最
高速段に設定されているときにのみ空燃比が大きい値に
設定され、しかもその制御は、自動変速機３の実際に設
定されている変速段を検出することなく行なうことがで
きる。

【０００９】

【実施例】つぎにこの発明の実施例について説明する。
図２はこの発明の一実施例を示すブロック図であって、
エンジン１０は１つのシリンダに４本のバルブを設けた
形式のエンジンであり、その吸気ポートとして、シリン
ダ内に混合気の螺旋流を生じさせるための突起（図示せ
ず）を設けた独立ヘリカルポート１１と突起のないスト
レートポート（図示せず）とを備えており、そのストレ
ートポートを開閉するスワールコントロールバルブ（Ｓ
ＣＶ）１２が設けられている。このスワールコントロー
ルバルブ１２は、空燃比を大きくした場合に閉じられる
バルブであって、その開閉駆動を行なうバキュームアク
チュエータ１３が設けられ、このバキュームアクチュエ
ータ１３に吸気路の真空圧を伝達する連通管１４に開閉
弁（バキュームスイッチングバルブ）１５が設けられて
いる。またスワールコントロールバルブ１２の下流側に
は、燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられ、これ
に対してスワールコントロールバルブ１２より上流側
に、開度を検出するセンサ１７を備えたスロットルバル
ブ１８が設けられ、さらにこのスロットルバルブ１８と
スワールコントロールバルブ１２との間に、圧力を検出
する圧力センサ１９が設けられている。前記エンジン１
０には、更に、回転数センサ２０およびノックセンサ２
１ならびに水温センサ２２が取り付けられており、また
排気管路２３には、空燃比を検出するためのリーンセン
サ２４が取り付けられている。

【００１０】上記のエンジン１０を制御するための電子
制御装置（エンジンコントロールコンピュータ：ＥＣ
Ｕ）２５が設けられており、このＥＣＵ２５には、前述
した各センサ１７，１９，２０，２１，２２，２４の出
力信号が入力されており、これらの入力データに基づい
てインジェクタ１６への出力を制御し、またイグナイタ
への出力を制御することにより、燃料噴射量および点火
時期を制御するようになっている。さらにＥＣＵ２５
は、所定の条件が満たされた際に前記開閉弁１５を動作
させてスワールコントロールバルブ１２を閉じ、またリ
ーンセンサ２４の出力信号に従って空燃比をリーン側に
フィードバック制御するようになっている。

【００１１】上記のエンジン１０に連結された自動変速
機２６は、スロットル開度に応じたスロットル圧および
出力軸回転数に応じたガバナ圧に基づいて変速段を設定
する油圧式の自動変速機、あるいはスロットル開度に基
づく信号および車速に基づく信号によってソレノイドバ
ルブ（図示せず）を制御することにより変速を実行する
電子制御式の自動変速機であって、各変速段を設定する
ためのクラッチやブレーキなどの摩擦係合装置を係合さ
せる油圧の調圧レベルは、エンジン１０の最大出力特性
に合わせて設定されている。またこの自動変速機２６は
最高速段であるオーバードライブ段を含む複数の変速段
に設定可能であって、その各変速段への変速は、エンジ
ン負荷（スロットル開度）と車速（タービン回転数）と
をパラメータとして各変速段の設定領域を定めた変速線
図に従って行なわれるようになっている。さらに自動変
速機２６には、オーバードライブ段を禁止するＯ／Ｄカ
ット装置２７と車速センサ２８とが取り付けられてお
り、前記ＥＣＵ２５からの指令信号によりＯ／Ｄカット
装置２７が動作してオーバードライブ段に設定すること
を禁止するようになっている。なお、人為的な操作によ
ってオーバードライブ段を禁止するために、Ｏ／Ｄカッ
トマニュアルスイッチ２９がＥＣＵ２５に接続して設け
られている。

【００１２】そしてＥＣＵ２５は所定の条件に基づいて
オーバードライブ段の禁止の解除の制御を行なうための
マップを備えている。その一例を図３に示してあり、こ
れは自動変速機用のマップと同様に車速とスロットル開
度とをパラメータとするものであって、変速線図におけ
るオーバードライブ段へのアップシフト線（一点鎖線で
示してある）より軽負荷側にＯ／Ｄ禁止解除領域Ａが設
定され、また変速線図におけるオーバードライブ段から
のダウンシフト線（二点鎖線で示してある）より軽負荷
側を境界としてそれより負荷の大きい方にＯ／Ｄ禁止領
域Ｂが設定されている。

【００１３】図４は上述した制御装置によって実行され
るオーバードライブ段の禁止およびその解除の制御なら
びにリーンバーン制御のためのルーチンを示しており、
まずステップ１では前記のＯ／Ｄカットマニュアルスイ
ッチ２９がＯＮか否か、すなわち手動操作によってオー
バードライブ段の設定が禁止されているか否かが判断さ
れ、オーバードライブ段の設定が許可されていればエン
ジン水温が基準温度α℃より低いか否かが判断される
（ステップ２）。エンジン水温が基準温度α℃以上であ
れば、車速とスロットル開度とで決まる走行状態が前述
した領域Ａに入っているか否かが判断される（ステップ
３）。この領域Ａは、自動変速機２６を制御するための
変速線図におけるオーバードライブ段へのアップシフト
線より軽負荷側に設定した領域であり、走行状態がこの
領域Ａに入っていれば、前記Ｏ／Ｄカット装置２７にＯ
ＦＦ信号を出力する（ステップ４）。すなわちＯ／Ｄカ
ット装置２７によるオーバードライブ段の設定禁止を解
除する。したがって走行状態は既にオーバードライブ段
を設定すべき状態になっているのであるから、Ｏ／Ｄカ
ット装置２７による禁止制御が解除されれば、変速段は
必ずオーバードライブ段になる。そのためステップ５で
は、空燃比を高くしてエンジン１０の出力特性を下げる
リーン制御を実施するための他の条件が成立しているか
否かを判断し、条件が成立していればリーン制御を実行
し（ステップ６）、成立していない場合はこのルーチン
から抜けて次の処理へ進む。

【００１４】また、ステップ３の判断結果が“ノー”の
場合、すなわち走行状態が前記領域Ａに入っていないと
判断された場合には、ステップ７に進んで走行状態が領
域Ｂに入っているか否かが判断される。走行状態が領域
Ｂに入っていなければ、このルーチンから抜けて次の処
理へ進み、これとは反対に走行状態が領域Ｂに入ってい
ればステップ８に進んで、空燃比を大きくするリーン制
御が行なわれているか否かが判断される。領域Ｂは、自
動変速機２６を制御するための変速線図におけるオーバ
ードライブ段からのダウンシフト線より軽負荷側に境界
を設定し、それより負荷の大きい方に設けた領域であっ
て、走行状態がこの領域Ｂに入っていれば、オーバード
ライブ段より低い変速段に設定される可能性が高いの
で、ステップ８の判断結果が“イエス”であれば、空燃
比を理論空燃比に下げるストイキ制御への切替えを行な
い（ステップ９）、ついで前記Ｏ／Ｄカット装置２７に
よるオーバードライブ段の禁止制御（Ｏ／ＤカットＯ
Ｎ）を実行する（ステップ１０）。したがって変速線図
に従えば、走行状態がオーバードライブ段を設定するべ
き状態、もしくはそれより１段低速側の変速段を設定す
るべき状態でオーバードライブ段を禁止するから、変速
段はオーバードライブ段より１段低速側の変速段に強制
的に設定され、同時にリーン制御からストイキ制御に切
替わる。

【００１５】なお、エンジン水温が低いためにステップ
２の判断結果が“イエス”となった場合と、高負荷・低
車速であってかつリーン制御が行なわれていないことに
よりステップ８の判断結果が“ノー”となった場合との
いずれにおいても、ステップ１０に進んでオーバードラ
イブ段の禁止を行なう。さらに手動操作によってオーバ
ードライブ段の設定禁止が行なわれていることによりス
テップ１の判断結果が“イエス”となれば、ステップ８
に進み、以降、ステップ９ないしステップ１０の制御を
実行する。

【００１６】したがって上述した制御によれば、エンジ
ン１０を制御するためのＥＣＵ２５が走行状態を判断
し、最高速段を設定するべき状態になると、これを許可
すると同時にリーン制御を行なうことになるので、実際
に設定されている変速段を検出したり、あるいは受信し
たりすることなく、最高速段においてのみリーン制御を
行なうことができる。

【００１７】なお、上記の実施例では図２に示すエンジ
ンを例に採って説明したが、この発明は上記の実施例に
限定されないのであって、他の形式のエンジンおよび自
動変速機を対象として実施することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
最高速段においてのみリーン制御を実行するにあたっ
て、実際に設定されている変速段を検出する必要がな
く、したがってこの発明によれば、リーン制御を行なう
エンジンに連結する自動変速機が限定されず、その適用
範囲を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本的な構成を示すブロック図であ
る。

【図２】この発明の一実施例を模式的に示すブロック図
である。

【図３】オーバードライブ段の禁止領域および禁止解除
領域を定めたマップの一例を示す図である。

【図４】オーバードライブ段の禁止および禁止解除の制
御ならびにリーン制御のためのルーチンを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 摩擦係合装置 ３ 自動変速機 ４ 最高速段許可領域設定手段 ５ 走行状態判断手段 ６ 空燃比設定手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空燃比を変えて複数の出力特性に設定す
   ることのできる内燃機関と、摩擦係合装置の係合油圧の
   調圧レベルを内燃機関の最大出力特性に合わせて設定し
   た自動変速機とを搭載した自動変速機付き車両の空燃比
   制御装置において、 前記自動変速機の最高速段の設定禁止を解除する領域
   を、前記内燃機関の負荷と所定の回転部材の回転数との
   少なくとも二つのパラメータに基づいて定める最高速段
   許可領域設定手段と、前記二つのパラメータで定まる走
   行状態が前記最高速段の設定禁止を解除する領域に入っ
   ていることを判断する走行状態判断手段と、走行状態が
   前記最高速段の設定禁止を解除する領域に入っているこ
   とが判断された場合に前記内燃機関の空燃比を最大出力
   特性よりも低い出力特性となる空燃比に設定する空燃比
   設定手段とを具備していることを特徴とする自動変速機
   付き車両の空燃比制御装置。