JPH10281275A - 車両の無段変速機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の変速特性マップによって、空燃比の切
り換え時に発生するトルク変動の吸収及び個体差などの
ばらつきを吸収する。 【解決手段】 エンジン１１の運転条件を検出する手段
５０と、運転条件に応じて通常空燃比とリーン空燃比と
に切り換える空燃比切換手段５１と、運転条件に応じて
無段変速機１０の変速特性を設定した変速比設定手段５
２と、変速比設定手段５２で設定された変速比となるよ
うに変速比を制御する変速制御手段５３と、空燃比の切
換に同期してエンジントルクの段差を吸収するように変
速比設定手段５２の変速特性を補正する手段５４とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常空燃比とリー
ン空燃比とに切り換えられる内燃機関を備えた車両の無
段変速機の変速制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から空燃比を理論空燃比近傍（以
下、通常空燃比）とリーン空燃比（希薄燃焼領域）に切
り換え可能な内燃機関が知られており、このようなエン
ジンを備えた車両の変速機では、通常空燃比からリーン
空燃比に切り換えたときにエンジントルクが低下して加
速不良となり、運転者がこのトルクの段差に応じて余分
にアクセルを踏み込むことによる燃費の悪化を防止する
のを防止するため、特開昭６２−１６５０５３号公報に
開示されるように、通常空燃比用とリーン空燃比用との
変速特性マップを備え、空燃比の切換に伴って自動変速
機の変速特性を切り換えるものが知られている。

【０００３】また、車両用の変速機としては、Ｖベルト
型やトロイダル型の無段変速機が従来から知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の変速機制御装置にあっては、通常空燃比用の変速特
性マップに加えて、リーン空燃比用のマップが必要とな
り、製造コストが増大するのに加えて、リーン空燃比用
のマップがあっても、車両特性（エンジン、変速機）に
は個々にバラツキがあるため、全ての個体に適合した変
速制御を行うのは難しく、上記制御を無段変速機に適用
してもこれらの問題を解消することはできず、また、上
記従来例では、有段の自動変速機を用いており、リーン
空燃比用のマップはリーン運転時の動力特性を重視した
もので、リーン空燃比へ切り換えたときに低速ギヤが選
択され、このため、切換時に駆動トルクの段差が生じや
すい（駆動トルクが切換前後で同一になるように制御す
ることは記載がなく、無段変速機ではないため困難）と
いう問題があった。

【０００５】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、単一の変速特性マップでありながらも、空
燃比の切り換え時にトルク変動の吸収及び個体差などの
ばらつきを吸収可能な無段変速機の変速制御装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、内燃機関
の運転条件を検出する手段と、運転条件に応じて通常空
燃比とリーン空燃比とに切り換える空燃比切換手段と、
運転条件に応じて無段変速機の変速特性を設定した変速
比設定手段と、前記変速比設定手段で設定された変速比
となるように変速比を制御する変速制御手段とを備えた
車両の無段変速機制御装置において、前記空燃比の切換
に同期して機関トルクの段差を吸収するように前記変速
比設定手段の変速特性を補正する手段とを備える。

【０００７】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記補正手段は、通常空燃比からリーン空燃比へ
の最初の切換時に一時的に変速を禁止する手段と、この
空燃比切換時の同一車速と同一入力軸回転数に対するス
ロットル開度の変化量を検出する手段と、検出したスロ
ットル開度変化量に基づいて前記変速特性の補正値を算
出する手段と、少なくとも最初の通常空燃比からリーン
空燃比への切換時に前記補正値を算出したら、次の空燃
比切換時からはこの補正値にしたがって一時的な変速を
禁止することなく変速特性を補正する手段とを備える。

【０００８】また、第３の発明は、前記第２の発明にお
いて、前記補正手段は、車速と入力軸回転数とスロット
ル開度に応じて変速特性が設定されている変速特性設定
手段に対して、実際のスロットル開度と前記スロットル
開度変化量との加算値をスロットル開度と見なして変速
特性を決定する。

【０００９】また、第４の発明は、前記第１ないし第３
の発明のいずれかひとつにおいて、前記補正手段は、通
常空燃比からリーン空燃比に切り換えたときに変速特性
を相対的に変速比大側にシフトする。

【００１０】

【発明の効果】したがって、第１の発明は、内燃機関の
空燃比が通常空燃比からリーン空燃比へ切り替わると、
最初のリーン空燃比への切換時に無段変速機の変速特性
が機関トルクの段差を吸収するように補正され、２回目
以降のリーン空燃比への切換時からは、上記補正された
変速特性によって自動的に変速制御が行われるため、２
回目以降の空燃比切換時には、運転者がリーン空燃比へ
の切り換えに応じてアクセルペダルを踏み込む必要がな
くなり、通常空燃比からリーン空燃比への切り換え時に
発生するトルク変動が抑制されて乗員に不快感を与える
のを防止することが可能となって、通常空燃比とリーン
空燃比との間で空燃比を切り換える内燃機関と無段変速
機を備えた車両の運転性を向上させることができ、さら
に、変速比設定手段は、通常空燃比用の単一のマップ等
を備えるだけでよいため、前記従来例のようにリーン空
燃比用の変速特性マップを不要にして、また、特別なセ
ンサなども負荷する必要がないため、製造コストの低減
も同時に推進することが可能となるのである。

【００１１】また、第２の発明は、通常空燃比からリー
ン空燃比への最初の切換時に一時的に変速を禁止してか
ら、空燃比切換時の同一車速と同一入力軸回転数に対す
るスロットル開度の変化量に基づいて前記変速特性の補
正値を算出するため、内燃機関や無段変速機の個体差な
どのばらつき、あるいは経時変化にかかわらず、通常空
燃比用の単一の変速特性マップによって、空燃比切換時
のトルクの変動を確実に吸収することができ、通常空燃
比とリーン空燃比とを切り換えるエンジンと無段変速機
を備えた車両の品質を大幅に向上させることが可能とな
るのである。

【００１２】また、第３の発明は、変速特性が車速と入
力軸回転数または変速比とスロットル開度に応じて設定
され、実際のスロットル開度とスロットル開度変化量と
の加算値をスロットル開度と見なして変速特性を決定す
るため、空燃比切換時のトルク変動の吸収を、特別なセ
ンサなどを負荷することなく実現でき、製造コストの低
減を推進することが可能となる。

【００１３】また、第４の発明は、通常空燃比からリー
ン空燃比への最初の切換時には、変速比が大きくなるＬ
ｏｗ側への変速が自動的に行われるため、リーン空燃比
への切り換えに伴う機関トルクの低減を、運転者に違和
感を与えることなく円滑に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は、通常空燃比（理論空燃比近傍）と
リーン空燃比に切り換え可能なエンジン１１に無段変速
機１０を連結した車両に本発明を適用した一例を示し、
エンジン１１と無段変速機１０は、図示しないロックア
ップ機構を備えたトルクコンバータ１２を介して連結さ
れ、それぞれエンジン制御コントローラ１とＣＶＴコン
トローラ２によって制御される。

【００１６】エンジン制御コントローラ１は、クランク
角センサ８からのエンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度
センサ６からのスロットル開度ＴＶＯや、図示しないエ
アフローメータか等で検出した吸入空気量等の運転状態
に基づいて、エンジン１１の燃料噴射量制御（空燃比制
御）や点火時期制御を行い、所定の運転条件が成立した
ときには空燃比を通常空燃比（理論空燃比近傍）からリ
ーン空燃比へ切り換えるものである。

【００１７】ＣＶＴコントローラ２は、入力軸回転数セ
ンサ７からの入力軸回転数Ｎｔと出力軸回転数センサ１
５から出力軸回転数Ｎｏを読み込んで、無段変速機１０
の運転状態を検出するとともに、出力軸回転数Ｎｏに所
定の定数を乗じたものを車速ＶＳＰとして演算するとと
もに、スロットル開度６センサからのスロットル開度Ｔ
ＶＯ、エンジン制御コントローラ１からのエンジン回転
数Ｎｅを読み込んで、車両の運転状態に応じた目標入力
軸回転数ｔＮｔ（＝目標変速比ｔＲＴＯ）を演算し、実
際の入力軸回転数Ｎｔを目標入力軸回転数ｔＮｔに一致
させるよう制御を行う。なお、トルクコンバータ１２が
ロックアップ状態の時には入力軸回転数Ｎｔ＝エンジン
回転数Ｎｅである。

【００１８】そして、ＣＶＴコントローラ２は、上記通
常の変速制御に加えて、エンジン制御コントローラ１か
ら読み込んだ空燃比Ａ／Ｆに基づいて、通常空燃比とリ
ーン空燃比の切換時に生じるトルク変動（段差）を抑制
するための制御を、図２のフローチャートに基づいて行
う。このフローチャートは、タイマー割り込みなどによ
り所定時間毎に実行されるものである。

【００１９】まず、ステップＳ１では、スロットル開度
センサ６からのスロットル開度ＴＶＯ、入力軸回転数セ
ンサ７からの入力軸回転数Ｎｔ、出力軸回転数センサ１
５から出力軸回転数Ｎｏを読んで、出力軸回転数Ｎｏに
所定の定数を乗じたものを車速ＶＳＰとして演算し、無
段変速機１０の運転状態を検出するとともに、エンジン
制御コントローラ１からエンジン回転数Ｎｅと空燃比Ａ
／Ｆを読み込む。

【００２０】次にステップＳ２では、エンジン制御コン
トローラ１から読み込んだ空燃比Ａ／Ｆが、理論空燃比
λより大きいリーン空燃比（希薄燃焼領域）に切り換え
られたか否かを判定し、リーン空燃比に切り換えられた
場合であればステップＳ３へ進む一方、通常空燃比であ
ればステップＳ７へ進む。

【００２１】ステップＳ３では、補正完了フラグＳＦが
０であるか否かを判定し、補正完了フラグＳＦ＝０であ
ればリーン空燃比による運転時の変速比の補正条件の設
定処理を行うためステップＳ４へ進む。

【００２２】一方、補正完了フラグＳＦ＝１であれば、
ステップＳ９へ進んで、前回設定した補正条件によって
リーン空燃比による運転時の変速比の補正処理を行う。

【００２３】この補正完了フラグＳＦは、エンジンの始
動時や所定期間毎等にリセット（ＳＦ＝０）されるもの
である。

【００２４】ステップＳ４では、補正完了フラグＳＦが
０の場合であり、新たにリーン空燃比による運転時の変
速比の補正条件を設定するため、図３に示すように、予
め設定した通常空燃比用の変速特性マップより、上記ス
テップＳ１で読み込んだ入力軸回転数Ｎｔ（エンジン回
転数Ｎｅ）と車速ＶＳＰに一致するようなスロットル開
度ＴＶＯ（VSP、Nt）を読み込む。

【００２５】例えば、図３において、車速ＶＳＰ＝Ｘ、
入力軸回転数Ｎｔ＝Ｙであれば、通常空燃比の運転状態
に対応したスロットル開度ＴＶＯ（VSP、Nt）＝３／８
（図中Ａ点）となる。

【００２６】そして、上記ステップＳ１で読み込んだ現
在のスロットル開度ＴＶＯと、通常空燃比の運転状態に
対応したスロットル開度ＴＶＯ（VSP、Nt）から、スロッ
トル開度の偏差ΔＴＶＯを次式により演算する。

【００２７】ΔＴＶＯ＝ＴＶＯ−ＴＶＯ（VSP、Nt） このΔＴＶＯが、リーン空燃比で運転中の変速比の補正
値となる。

【００２８】次に、ステップＳ５では、今回の変速比の
変更を禁止するため、変速禁止フラグＤｉｓＦを１にセ
ットするとともに、補正完了フラグＳＦを１にセットし
てから、ステップＳ６へ進む。

【００２９】一方、ステップＳ３の判定で、補正完了フ
ラグＳＦが既に１にセットされている場合に進むステッ
プＳ９では、上記ステップＳ４で求めたリーン空燃比の
補正値ΔＴＶＯと、上記ステップＳ１で読み込んだ実際
のスロットル開度ＴＶＯから、変速制御に用いるスロッ
トル開度ＴＶＯを、 ＴＶＯ＝ＴＶＯ＋ΔＴＶＯ より演算する。

【００３０】そして、ステップＳ１０では、変速禁止フ
ラグＤｉｓＦを０にリセットして変速を許可した後に、
ステップＳ６へ進む。

【００３１】次に、ステップＳ６では、変速禁止フラグ
ＤｉｓＦが１、すなわち変速禁止状態であるか否かを判
定して、変速禁止フラグＤｉｓＦが１であれば、変速制
御を行わず、そのまま処理を終了する一方、変速禁止フ
ラグＤｉｓＦが０、すなわち変速許可状態であれば、ス
テップＳ７へ進む。

【００３２】ステップＳ７、Ｓ８は、従来の変速制御と
同様に、スロットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰに基づい
て、図３の変速特性マップから目標入力軸回転数ｔＮｔ
を求めて、この目標入力軸回転数ｔＮｔを出力軸回転数
Ｎｏで除したものを目標変速比ｔＲＴＯとして求め、無
段変速機１０の変速比が、この目標変速比ｔＲＴＯに一
致するよう制御する。

【００３３】上記図２のフローチャートに基づく変速制
御の一例を、図３、図４を参照しながら説明する。

【００３４】エンジンの始動直後にはＣＶＴコントロー
ラ２の初期化によって、補正完了フラグＳＦ及び変速禁
止フラグＤｉｓＦはそれぞれ０にリセットされてから車
両の運転が開始される。

【００３５】いま、エンジン制御コントローラ１が設定
した空燃比Ａ／Ｆが通常空燃比（Ａ／Ｆ≦λ）の場合に
は、ステップＳ１で読み込んだ、実際のスロットル開度
ＴＶＯと車速ＶＳＰに基づいて、図３の変速特性マップ
から決定した目標入力軸回転数ｔＮｔに応じた目標変速
比ｔＲＴＯによって、無段変速機１０の変速比が制御さ
れる。

【００３６】一方、運転開始後にエンジン制御コントロ
ーラ１が設定した空燃比Ａ／Ｆが通常空燃比から初めて
リーン空燃比へ切り替わると、補正完了フラグＳＦが０
であるため、ステップＳ２からステップＳ４以降へ進ん
で、リーン空燃比運転時の補正値ΔＴＶＯの設定が行わ
れた後、変速禁止フラグＤｉｓＦが１にセットされるた
め、空燃比が初めてリーン空燃比へ切り換えられた直後
では、補正値ΔＴＶＯの設定のみが行われ、変速制御は
禁止される。

【００３７】図４に示すように、時間ｔ１からｔ２の間
で、空燃比が通常空燃比からリーン空燃比へ変化する
と、エンジントルクＴｅは減少するため、時間ｔ１以前
のスロットル開度ＴＶＯのままでは、無段変速機１０か
ら出力される駆動トルクＴが図中破線のように低下する
ため、時間ｔ１以前の運転状態（加速や車速）を維持す
ることはできない。

【００３８】そして、最初（第１回目）のリーン空燃比
への切り換えでは、変速が禁止されて変速比が固定され
るため、切り換え前と同一の運転状態（車速ＶＳＰ、エ
ンジン回転数Ｎｅ）を維持するためには、運転者はリー
ン空燃比への切り換えによるエンジントルクＴｅ及び駆
動トルクＴの低下（段差）に伴って、現在の運転状態を
維持しようとしてアクセルペダルを踏み込むことにな
る。

【００３９】例えば、通常空燃比での運転状態が、図３
に示すように、車速ＶＳＰ＝Ｘ、入力軸回転数Ｎｔ＝Ｙ
であるとき、エンジン制御コントローラ１が時間ｔ１で
空燃比を通常空燃比からリーン空燃比へ切り換えると、
上記トルクの低下に伴って運転者がアクセルペダルを踏
み込んでいき、その途中で図中Ｂ点のＴＶＯ＝４／８ま
でアクセルを踏み込んだと仮定する。

【００４０】このとき、通常空燃比の運転状態に対応し
たスロットル開度ＴＶＯ（VSP、Nt）は、図３のマップよ
りＴＶＯ（VSP、Nt）＝３／８と推定できるため、リーン
空燃比切り換え時の補正値ΔＴＶＯは、上記ステップＳ
４より、ΔＴＶＯ＝４／８−３／８＝１／８となる。

【００４１】すなわち、図３の変速特性マップから得ら
れる車速ＶＳＰと入力軸回転数Ｎｔに応じたスロットル
開度ＴＶＯ（VSP、Nt）と、通常空燃比からリーン空燃比
へ切り替わった後に、切り換え以前と同一の運転状態を
得るためのスロットル開度ＴＶＯの偏差が補正値ΔＴＶ
Ｏとなる。

【００４２】そして、このリーン空燃比への第１回目の
切り換え時には、変速禁止フラグＤｉｓＦ＝１によって
変速が禁止されるため、実際のスロットル開度ＴＶＯに
応じたダウンシフトが抑制され、上記のように補正値Δ
ＴＶＯを学習するとともに、通常空燃比と同一の運転条
件を維持して、エンジン回転数Ｎｅの過大な上昇を抑制
することで、車両の燃費の悪化を防止できる。

【００４３】次に、２回目以降のリーン空燃比への切り
換えでは、第１回目の処理で補正完了フラグＳＦが１に
セットされているため、変速制御に用いられるスロット
ル開度ＴＶＯは上記ステップＳ９により、第１回目の処
理で設定された補正値ΔＴＶＯが加算されたものとな
り、さらに、変速禁止フラグＤｉｓＦがリセットされて
変速が許可されるため、ステップＳ７、Ｓ８で補正され
たスロットル開度ＴＶＯによって変速比の変更が行われ
る。

【００４４】すなわち、空燃比Ａ／Ｆがリーンへ切り替
わると、実際のスロットル開度ＴＶＯに補正値ΔＴＶＯ
を加算した値によって通常空燃比用の変速特性マップか
ら目標入力軸回転数ｔＮｔが演算され、上記のように、
車速ＶＳＰ＝Ｘ、入力軸回転数Ｎｔ＝Ｙ、補正値ΔＴＶ
Ｏ＝１／８の場合には、変速制御に使用されるスロット
ル開度ＴＶＯは、時間ｔ１以前に３／８であった場合、 ＴＶＯ＝３／８＋１／８＝４／８ となり、運転者がリーン空燃比への切り換えに同期し
て、アクセルペダルを踏み込むことなく、変速比が大き
くなるＬｏｗ側への変速が自動的に行われ、図４の実線
に示すように、エンジントルクＴｅの低下に伴う駆動ト
ルクＴの低下を防止して、通常空燃比からリーン空燃比
への切り換え時に発生するトルク変動が自動的に抑制さ
れて、運転者に違和感を与えるのを防止することが可能
となり、さらに、この補正値ΔＴＶＯは、エンジンの始
動毎や所定期間毎に更新されるため、エンジン１１や無
段変速機１０の個体差などのばらつきにかかわらず、通
常空燃比用の単一の変速特性マップを備えるだけであり
ながらも、空燃比の切り換えに応じた変速比の補正を行
うことが可能となり、また、経時劣化によるエンジント
ルクＴｅ、駆動トルクＴの変化も吸収することができ、
通常空燃比とリーン空燃比との間で空燃比を切り換える
エンジン１１と無段変速機１０を備えた車両の運転性を
向上させながらも、前記従来例のようにリーン空燃比用
の変速特性マップを不要にして、また、特別なセンサな
ども負荷する必要がないため、製造コストの低減も同時
に推進することが可能となるのである。

【００４５】なお、リーン空燃比から通常空燃比へ切り
換えられた場合には、図５に示すように、時間ｔ３から
ｔ４にかけて補正値ΔＴＶＯによる補正が終了し、時間
ｔ４では、実際のスロットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰか
ら、図３の通常空燃比用の変速特性マップに基づいて変
速制御が行われるため、同一の運転条件であれば変速比
はＨｉ側へシフトして時間ｔ１以前と同様の変速比へ復
帰することができる。

【００４６】こうして、エンジン始動後あるは所定期間
毎に、最初のリーン空燃比への切り換えが行われた場合
には、変速制御を禁止した状態で、空燃比切換時の運転
状態を維持可能なスロットル開度ＴＶＯが読み込まれ、
このスロットル開度ＴＶＯと通常空燃比の運転状態に対
応したスロットル開度ＴＶＯ（VSP、Nt）から補正値ΔＴ
ＶＯを求めて、２回目以降のリーン空燃比の切換時には
自動的に、補正値ΔＴＶＯに応じたダウンシフトを自動
的に行うことができ、通常空燃比からリーン空燃比への
切り換えた際のトルクの段差を吸収して運転性を向上さ
せることができ、さらに、上記補正値ΔＴＶＯの演算
は、エンジン始動の度、あるいは所定期間毎（走行距離
や期間）毎に行うことで、エンジン１１や無段変速機１
０の個体差を確実に吸収することが可能となるととも
に、経年変化にかかわらず円滑に上記トルク段差の吸収
を行うことが可能となって、通常空燃比とリーン空燃比
とを切り換えるエンジン１１と無段変速機１０を備えた
車両の品質を向上させることが可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン及び無段変
速機の概略構成図。

【図２】ＣＶＴコントローラで行われる制御の一例を示
すフローチャートである。

【図３】通常空燃比用の変速特性マップで、スロットル
開度ＴＶＯをパラメータとして車速ＶＳＰと目標入力軸
回転数ｔＮｔの関係を示す。

【図４】空燃比Ａ／Ｆの切り換えに伴う、エンジントル
クＴｅ、目標変速比ｔＲＴＯ、駆動トルクＴと時間の関
係を示すグラフ。

【図５】空燃比Ａ／Ｆ及び目標変速比ｔＲＴＯと時間の
関係を示すグラフ。

【図６】第１ないし第４の発明に対応するクレーム対応
図。

【符号の説明】

１ エンジン制御コントローラ ２ ＣＶＴコントローラ ６ スロットル開度センサ ７ 入力軸回転数センサ ８ クランク角センサ １０ 無段変速機 １１ エンジン １２ トルクコンバータ １５ 出力軸回転数センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転条件を検出する手段と、 運転条件に応じて通常空燃比とリーン空燃比とに切り換
   える空燃比切換手段と、 運転条件に応じて無段変速機
   の変速特性を設定した変速比設定手段と、 前記変速比設定手段で設定された変速比となるように変
   速比を制御する変速制御手段とを備えた車両の無段変速
   機制御装置において、 前記空燃比の切り換えに同期して機関トルクの段差を吸
   収するように前記変速比設定手段の変速特性を補正する
   手段とを備えたことを特徴とする車両の無段変速機制御
   装置。
2. 【請求項２】前記補正手段は、 通常空燃比からリーン空燃比への最初の切換時に一時的
   に変速を禁止する手段と、 この空燃比切換時の同一車速と同一入力軸回転数に対す
   るスロットル開度の変化量を検出する手段と、 検出したスロットル開度変化量に基づいて前記変速特性
   の補正値を算出する手段と、 少なくとも最初の通常空燃比からリーン空燃比への切換
   時に前記補正値を算出したら、次の空燃比切換時からは
   この補正値にしたがって一時的な変速を禁止することな
   く変速特性を補正する手段とを備えたことを特徴とする
   請求項１に記載の車両の無段変速機制御装置。
3. 【請求項３】前記補正手段は、 車速と入力軸回転数とスロットル開度に応じて変速特性
   が設定されている変速特性設定手段に対して、実際のス
   ロットル開度と前記スロットル開度変化量との加算値を
   スロットル開度と見なして変速特性を決定することを特
   徴とする請求項２に記載の車両の無段変速機制御装置。
4. 【請求項４】前記補正手段は、 通常空燃比からリーン空燃比に切り換えたときに変速特
   性を相対的に変速比大側にシフトすることを特徴とする
   請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載の車両
   の無段変速機制御装置。