JPH1047102A - 変速機とエンジンの統合制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シフトダウン時にエンジン回転数を制御する
制御装置において、エンジンにより車両が駆動される状
態とならないように制御を行い、変速ショックの低減を
図る。 【解決手段】 シフトダウン指令がなされると、アイド
ル・スピード・コントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２
０が所定の開度となり、エンジン回転数が上昇する。こ
の時点から、低いギア選択用のクラッチが実際に接続を
開始するまでの間に、エンジン回転数センサ２６とター
ビン回転数センサ２８の検出値を監視する。エンジン回
転数がタービン回転数を上回った場合、ＩＳＣバルブ２
０の開度を所定量減少させ、エンジン回転数を低下させ
る。これによって、エンジンにより車両が駆動される状
態とならないように制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと、エン
ジンの出力を変速して出力する変速機とを統合して制御
する変速機とエンジンの統合制御装置に関し、特に、変
速時のショックを低減する制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンは、その使用可能な回転数の範
囲が比較的狭いため、複数の変速比が選択可能な変速機
とともに使用されることが多い。特に、自動車などの車
両に用いられる場合は、回転数範囲および積載重量の範
囲が広く、エンジンは数段〜十数段のギアを有する多段
変速機と組み合わせて用いられることが一般的である。
そして、車両の速度、道路の勾配、重量などの使用条件
に応じた適切な変速比のギアが選択される。

【０００３】選択ギアを変更する時、すなわち変速時に
は、変速の前後でエンジンの回転数と変速機の出力軸の
回転数との比が変化するので、この変化によっていわゆ
る変速ショックが発生する。従来の変速機、特に自動変
速機においては、新たなギアを選択する場合（ギアチェ
ンジする場合）には、ギア選択用のクラッチを徐々に繋
ぐことによって急激な回転数の変化が生じないようにし
て、変速ショックを抑えている。しかし、このように徐
々に繋ぐ動作を過度に行うと、クラッチの寿命を縮め、
また運転者にはクラッチが滑ったような鈍い印象を与え
るという問題がある。特に、車両が減速しているとき
に、より低い変速比のギアにシフトダウンする場合、エ
ンジンブレーキがかかって運転者や他の搭乗者に不快な
印象を与える場合がある。

【０００４】特開昭６３−２８４０３９号公報には、減
速時にシフトダウンする場合、シフトダウンと同期して
エンジントルクを増加させ、エンジンブレーキによる変
速ショックの低減を行う装置が開示されている。この装
置はエンジンのスロットルバルブの上流側と下流側とを
連通し、スロットバルブを迂回してエンジンに空気を導
くバイパス内に設けられたアイドル・スピード・コント
ロールバルブ（以下、ＩＳＣバルブと記す）を所定量開
き、エンジントルクの増加を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の公報に記載され
た装置においては、ＩＳＣバルブなどの製品ばらつきに
よって、減速時のシフトダウンにおいてエンジントルク
が増加し過ぎる場合があった。この場合、実際の変速が
開始するとき、すなわちギア選択用のクラッチが接続し
始めるときに、増加したエンジントルクが車速を増加さ
せるように働き、この場合も変速ショックが発生すると
いう問題があった。

【０００６】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、エンジンを精度良く制御することに
よって、減速時のシフトダウン時に発生する変速ショッ
クを低減することができる変速機とエンジンの統合制御
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる変速機とエンジンの統合制御装置
は、エンジンと、前記エンジンの駆動力を複数の変速比
から選択された変速比で変速して出力する変速機とを統
合して制御する変速機とエンジンの統合制御装置であっ
て、エンジンの運転に関連する所定の物理量を制御して
当該エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、
変速機の変速比を変更指示する変速指示手段と、エンジ
ンが変速機を駆動している状態であるかを検出する駆動
状態検出手段と、変速が実際に開始したことを検出する
変速開始検出手段とを有している。そして、前記エンジ
ン制御手段は、前記駆動状態検出手段により駆動状態が
検出されていないとき、前記変速指示手段により変速比
を低める指示がなされると、以後所定回転数エンジン回
転数を上昇させる制御を行い、さらに、前記エンジン制
御手段は、前記変速比を低める指示がなされてから、前
記変速開始検出手段によって変速の開始が検出されるま
での間に前記駆動状態検出手段により駆動状態が検出さ
れると、エンジン回転数を下降させる制御を行うもので
ある。

【０００８】この構成によれば、実変速開始時点でエン
ジンが駆動状態になっていることがないので、車両が加
速する方向の変速ショックの発生を抑えることができ
る。

【０００９】さらに、前記変速開始検出手段により変速
開始が検出されたときの前記物理量の少なくとも一つを
記憶する記憶手段を有し、前記エンジン制御手段は、次
回の前記エンジン回転数を上昇させる制御において、当
該記憶された物理量に基づきエンジン回転数を制御する
ようにすることもできる。

【００１０】この構成によれば、次回からは前回の値を
学習して制御を行うことができるので、より有効に変速
ショックを抑制することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる変速機とエ
ンジンの統合制御装置の好適な実施の形態（以下、実施
形態と記す）を図面に従って説明する。

【００１２】図１は、車両に搭載された、本実施形態の
制御装置、およびこの制御装置により制御されるエンジ
ンおよび変速機の概略を示す構成ブロック図である。エ
ンジン１０の出力は、トルクコンバータ１２を介して変
速機１４に伝達され、さらに図示しない駆動輪に伝達さ
れ車両を駆動する。変速機１４は４種の変速ギアを有す
る自動変速機である。エンジン１０の吸気系にはスロッ
トルバルブ１６が備えられ、スロットバルブ１６の開度
によってエンジン１０の出力が制御される。さらに、ス
ロットルバルブ１６の上流側と下流側を連通し、スロッ
トルバルブ１６を迂回するバイパス１８が設けられ、こ
のバイパス１８には、アイドル・スピード・コントロー
ルバルブ（ＩＳＣバルブ）２０が設けられている。ＩＳ
Ｃバルブ２０は、エンジン１０のアイドリング時の回転
数をを調整するためのバルブである。アイドリング時に
はスロットルバルブ１６は全閉状態にあり、バイパス１
８を通過した空気がエンジンに吸入される。この吸入空
気量をＩＳＣバルブ２０の開度で調整することによっ
て、エンジン回転数が所定の値に制御される。

【００１３】このＩＳＣバルブ２０の制御を含め、吸気
管負圧やエンジン回転数や冷却水温などに基づき、燃料
噴射量などを制御して、エンジンの制御を行うエンジン
電子制御装置（以下電子制御装置をＥＣＵと記す）２２
が備えられている。また、車速やスロットルバルブの開
度などに基づき変速ギアを選択制御する変速機ＥＣＵ２
４が備えられている。エンジンＥＣＵ２２と変速機ＥＣ
Ｕ２４の間では相互にデータの授受を行っており、これ
によって、ギアチェンジを行う際にエンジンの出力を制
御して滑らかなギアチェンジが行われるように制御がな
される。

【００１４】また、本装置においては、エンジンの回転
数を検出するエンジン回転数センサ２６およびトルクコ
ンバータ１２のタービンの回転数を検出するタービン回
転数センサ２８が設けられている。エンジン回転数セン
サ２６は、本実施形態においては、クランクシャフトに
設けられた歯付きプーリとこの歯の部分の通過を検出す
るピックアップとからなる。一方、タービン回転数セン
サ２８は、このタービンと同一速度で回転する変速機１
４の入力軸に設けられたギアとギアの歯の通過を検出す
るピックアップからなる。また、次回の制御に用いるた
めに、前回の制御時に用いられた変数を記憶する記憶部
３０がエンジンＥＣＵ２２内に設けられている。

【００１５】本実施形態の装置は、車両減速時において
シフトダウン制御が行われるときにＩＳＣバルブ２０を
開くことによってエンジンの回転数を制御し、エンジン
ブレーキや、エンジンのトルクによる変速ショックの発
生を抑制している。具体的には、シフトダウンの指示が
なされると、エンジン回転数を、トルクコンバータ１２
のタービン回転数より高くならないようにほぼ一致する
程度に上昇させる。これによって実際に低いギアを選択
するためのクラッチが係合を開始するときに、エンジン
とタービンの回転数の差を少なくして、回転数差により
生じる変速ショックを低減する。さらに、クラッチが接
続を始めてから完全に接続するまでの間においても、エ
ンジン回転数を高める方向に制御して、エンジンブレー
キによる変速ショックの低減を図っている。

【００１６】前述の減速時のシフトダウン制御につい
て、４速ギアから３速ギアにシフトダウンする場合（４
−３シフト）を例にあげて説明する。図２は減速時４−
３シフトの制御フローチャートであり、図３はこのとき
の各制御要素の時間変化を示すチャートである。

【００１７】まず、車両が減速状態にあるかが判断され
る（Ｓ１００）。減速状態は、スロットルバルブ１６が
全閉状態にあることにより検出される。この状態は、車
両の慣性によってエンジン１０が駆動される状態、すな
わちエンジンブレーキがかかった状態である。図３を参
照すれば、エンジン回転数Ｎ_E をトルクコンバータのタ
ービン回転数Ｎ_T が上回った状態となっている。この回
転数の差によって駆動輪トルクＴが負となる（図３参
照）、すなわちエンジンブレーキがかかる状態となって
いる。また、この状態ではＩＳＣバルブ２０は閉じた状
態にある。また、フェールカット信号がＨｉとなり、エ
ンジン１０への燃料の供給が停止されている。

【００１８】次に、変速機ＥＣＵ２４より４速ギアから
３速ギアへのギアチェンジ（この例においてはシフトダ
ウン）の指示がなされているかが判断される（Ｓ１０
２）。したがって、変速機ＥＣＵ２４が変速指示手段と
して作用する。このシフトダウンの指示時点が、図３に
おいて時刻ｔ₁ である。シフトダウンが終了していなけ
れば（Ｓ１０４）、以下のエンジン制御が行われる。

【００１９】まず、エンジン１０への燃料供給を停止す
るフェールカット信号をＬｏとし、燃料供給を再開する
（Ｓ１０６）。さらに、低いギア、すなわちこの例にお
いては、３速ギアを選択するクラッチが接続を始め、実
際のシフトダウンが開始しているかが判断される（Ｓ１
０８）。シフトダウンの指示がなされた直後において
は、４速ギアを選択するクラッチが接続された状態であ
り、まだ実際のシフトダウンは開始されていない。この
場合、ＩＳＣバルブ２０の開度設定値ＭＮＩＳＣを予め
定められた４速時の値とする。これによって、ＩＳＣバ
ルブ２０が所定量開いて、バイパス１６を通過する吸気
によってエンジン１０の総吸気量が増加し、エンジン回
転数Ｎ_E および駆動輪トルクＴが上昇する。このように
駆動輪トルクＴを増加させるのは、３速ギアのクラッチ
を接続する際のショックを低減するためである。すなわ
ち、エンジン回転数Ｎ_E とタービン回転数Ｎ_T が一致し
ていれば、エンジン１０が車両を駆動している状態でも
なく、またエンジンブレーキがかかった状態でもないの
で、中立的な状態となっており、クラッチ接続時のショ
ックが最も小さくなるからである。

【００２０】次に、フラグＦ１が０であるかが判断され
る（Ｓ１１２）。このフラグＦ１は、後述するようにＩ
ＳＣバルブ２０の調整が今回のシフトダウンに際してす
でに行われたことを示すフラグである。フラグＦ１が０
の場合、過去にＩＳＣバルブ２０の調整が行われていな
いことを示す。

【００２１】フラグＦ１が０の場合、エンジン１０が車
両を駆動している状態（以下、単に駆動状態と記す）か
が判断される（Ｓ１１４）。この判断は、エンジン回転
数Ｎ_E とタービン回転数Ｎ_T の比較により行われ、エン
ジン回転数Ｎ_E がタービン回転数Ｎ_T を上回った場合、
駆動状態が判断される。このように、エンジン回転数セ
ンサ２６、タービン回転数センサ２８およびエンジンＥ
ＣＵ２２が駆動状態検出手段として作用する。この駆動
状態は、図３においては、時刻ｔ₂ 付近の状態であり、
駆動輪トルクＴも正の値となっている。このような駆動
状態とならないようにＩＳＣバルブ２０の開度が定めら
れているが、ＩＳＣバルブ２０の製品精度などによっ
て、バルブが大きめに開いた場合など、このように駆動
状態となる場合がある。

【００２２】駆動状態が検出されると、ＩＳＣバルブ開
度の修正量ＧＩＳＣi-1 が所定量Δだけ変更され、ＧＩ
ＳＣi となり（Ｓ１１６）、ＩＳＣバルブ２０の調整が
今回のシフトダウンに際してすでに行われたことを示す
フラグＦ１が立てられる（Ｓ１１８）。ＩＳＣバルブ開
度修正量ＧＩＳＣi-1 は、以前のシフトチェンジのとき
に用いられた修正量であり、過去の値を学習することに
よって、早期に修正量を決定し、エンジン回転数Ｎ_E を
速やかに非駆動状態となるまで低減することができる。
また、ここで算出された修正量ＧＩＳＣi は、エンジン
ＥＣＵに設けられた記憶部３０に記憶され、次のシフト
ダウン制御のときに参照される。

【００２３】そして、次式によってＩＳＣバルブの開度
指令値ＩＳＣが算出される（Ｓ１２０）。

【数１】ＩＳＣ＝ＭＮＩＳＣ−ＧＩＳＣi …（１） 修正量ＧＩＳＣi によって、設定値ＭＮＩＳＣが減じら
れることにより、ＩＳＣバルブ２０の開度が減少し、図
３の時刻ｔ₂ から駆動輪トルクＴおよびエンジン回転数
Ｎ_E が低下し、非駆動状態に制御される。また、制御幅
Δが小さく、１回で非駆動状態となるまでエンジン回転
数Ｎ_E が低下しなかった場合でも、何回かあとのシフト
ダウンの際には、前述の学習効果によって非駆動状態に
制御されるようになる。また、ステップＳ１１４で駆動
状態と判断されず、また修正量ＧＩＳＣi も０であれ
ば、設定値ＭＮＩＳＣがそのままＩＳＣバルブ２０の開
度指令ＩＳＣとなる。

【００２４】ステップＳ１０８で実際に変速が開始され
たと判断された場合、ステップＳ１２２に移行する。実
際の変速開始（実変速開始）は、図３の時刻ｔ₃ のよう
に、タービン回転数Ｎ_T が、上昇し始めたことによって
判断される。このときが、４速ギアのクラッチの接続が
完全に解除され、３速ギアのクラッチの接続が開始する
時点である。このとき、エンジン回転数Ｎ_E がタービン
回転数Ｎ_T にほぼ一致していれば、変速ショックが小さ
くなる。また、本実施形態においては、特にエンジン回
転数Ｎ_E がタービン回転数Ｎ_T を越えないようにしてい
る。これは、図３の時刻ｔ₂ から時刻ｔ₃ の間の破線で
示したように正のトルクが発生すると、車両が減速中で
あるにもかかわらず、短い時間ではあるが車両が加速す
るので運転者が違和感を感じ、これを防止するためであ
る。また、負のトルクが若干発生していても、減速中で
あるので、それほど違和感を与えることはない。このよ
うに、タービン回転数センサ２８および変速機ＥＣＵ２
４が変速開始検出手段として作用する。

【００２５】３速ギアのクラッチの接続が開始される
と、ＩＳＣバルブ２０の開度設定値ＭＮＩＳＣを予め定
められている３速ギア時の値に変更する（Ｓ１２２）。
そして、フラグＦ１を０に戻す（Ｓ１２４）。そして、
ステップＳ１２０に移行し、式（１）によって、開度指
令値ＩＳＣが算出される。このとき、すでに修正値ＧＩ
ＳＣi が０でなければ、この値によって修正がなされ、
図３に示するように時刻ｔ₃ から実線のようにＩＳＣバ
ルブ２０の開度が低減される。このように、３速ギア選
択時にＩＳＣバルブ２０を開くのは、変速ショックを低
減するためであるが、その理由は次のとおりである。シ
フトダウンにより車両の慣性のためエンジン回転数が上
昇するが、逆に車両は減速され、これが変速ショックと
なる。これを低減するために、エンジン１０自らが加速
するように制御している。

【００２６】ステップＳ１０４にて変速が終了したこと
が判断されると、ＩＳＣバルブ２０の開度指令値ＩＳＣ
およびフラグＦ１を０とし（Ｓ１２６，Ｓ１２８）、初
期値に復帰する。これによって、シフトダウン操作が終
了し、ＩＳＣバルブ２０は、閉じられ、フューエルカッ
トが再開される。

【００２７】なお、本実施形態において、駆動状態検出
手段はエンジン回転数とタービン回転数の差に基づき検
出を行っているが、クランク軸などにトルクセンサを設
け、クランク軸などのトルクに基づき駆動・非駆動状態
を検出することも可能である。また、変速開始の時点
は、ギア選択用のクラッチのストロークから求めること
も可能であり、また油圧制御のクラッチの場合、この油
圧の変化から求めることもできる。

【００２８】さらに、本実施例においては、車両に搭載
されたエンジンと変速機を制御する統合制御装置に関し
て説明したが、車両に搭載されない場合であっても全く
同様の制御をすることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、実変速開始時点
でエンジンが駆動状態になっていることがないので、車
両が加速する方向の変速ショックの発生を抑えることが
できる。さらに、次回からは前回の値を学習して制御を
行うことにより、より有効に変速ショックを抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる変速機とエンジンおよびこれ
らの統合制御装置の実施形態の概略構成を示すブロック
図である。

【図２】 本実施形態の制御フローチャートの一例であ
る。

【図３】 本実施形態の装置各部の作動状態を示すタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１０ エンジン、１４ 変速機、１６ スロットルバル
ブ、２０ ＩＳＣバルブ、２２ エンジンＥＣＵ、２４
変速機ＥＣＵ、２６ エンジン回転数センサ、２８
タービン回転数センサ、３０ 記憶部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 浩司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、前記エンジンの駆動力を複
   数の変速比から選択された変速比で変速して出力する変
   速機とを統合して制御する変速機とエンジンの統合制御
   装置であって、 エンジンの運転に関連する所定の物理量を制御して当該
   エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、 変速機の変速比を変更指示する変速指示手段と、 エンジンが変速機を駆動している状態であるかを検出す
   る駆動状態検出手段と、 変速が実際に開始したことを検出する変速開始検出手段
   と、を有し、 前記エンジン制御手段は、前記駆動状態検出手段により
   駆動状態が検出されていないとき、前記変速指示手段に
   より変速比を低める指示がなされると、以後所定回転数
   エンジン回転数を上昇させる制御を行い、 さらに、前記エンジン制御手段は、前記変速比を低める
   指示がなされてから、前記変速開始検出手段によって変
   速の開始が検出されるまでの間に前記駆動状態検出手段
   により駆動状態が検出されると、エンジン回転数を下降
   させる制御を行う、変速機とエンジンの統合制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の変速機とエンジンの統合
   制御装置において、さらに、前記変速開始検出手段によ
   り変速開始が検出されたときの前記物理量の少なくとも
   一つを記憶する記憶手段を有し、前記エンジン制御手段
   は、次回の前記エンジン回転数を上昇させる制御におい
   て、当該記憶された物理量に基づきエンジン回転数を制
   御する、変速機とエンジンの統合制御装置。