動力伝達装置の制御装置
【課題】内燃機関で発生した排ガスの圧力を、有効に利用することのできる動力伝達装置の制御装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置１４の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材１９，２２と、可動部材１９，２２に与える力を発生する圧力室２０，２３とを備えた動力伝達装置の制御装置において、燃焼室５で燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関２と、燃焼室５から排出される排ガスの圧力を圧力室２０，２３に伝達する圧力伝達機構２５，２６と、燃焼室５から排出された排ガスの圧力と吸気管７内の圧力との差に基づいて排ガスの一部を吸気管７に還流させることにより、圧力室２０，２３に伝達される排ガスの圧力を制御する圧力制御機構２９，３０，３３，３４とを備えている。
【解決手段】動力伝達装置１４の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材１９，２２と、可動部材１９，２２に与える力を発生する圧力室２０，２３とを備えた動力伝達装置の制御装置において、燃焼室５で燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関２と、燃焼室５から排出される排ガスの圧力を圧力室２０，２３に伝達する圧力伝達機構２５，２６と、燃焼室５から排出された排ガスの圧力と吸気管７内の圧力との差に基づいて排ガスの一部を吸気管７に還流させることにより、圧力室２０，２３に伝達される排ガスの圧力を制御する圧力制御機構２９，３０，３３，３４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力を伝達する装置における動力伝達状態を制御する装置に関し、特に作用させる圧力を変化させることにより動力の伝達状態を制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体の圧力によって可動部材の動作を制御することにより、動力伝達装置の動力伝達状態を制御するように構成された車両の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された車両は、エンジンが出力したトルクを変速装置によって増大もしくは低減させて駆動輪に出力するように構成されている。そのエンジンは、従来知られている車両用の内燃機関と同様の構成であって、スロットルバルブによって調整された吸気と燃料との混合気をシリンダの内部で燃焼させて機械的な動力を発生する熱機関である。したがって、燃料の燃焼によって圧力の高い排ガスが生じ、その排ガスは排気管を通って車外に排出される。
【０００３】
一方、特許文献１に記載された変速装置は、相互に平行に設けられた駆動軸および従動軸を有している。この駆動軸がエンジンのクランク軸に連結されている。また、駆動軸と一体回転する駆動プーリが設けられている。この駆動プーリは、軸方向に移動可能な第１可動円板と、軸方向には移動しない第１固定円板とを備えている。この第１可動円板と第１固定円板との間に第１係合溝が形成されている。さらに、駆動軸にはバックアップ円板が固定されており、第１可動円板とバックアップ円板との間に球状の重りが配置されている。この重りは駆動軸の半径方向に移動自在に構成されており、重りは遠心力により半径方向で外側に移動する。
【０００４】
さらに、前記従動軸と一体回転する従動プーリが設けられている。この従動プーリは、軸方向に移動可能な第２可動円板と、軸方向には移動しない第２固定円板とを備えている。この第２可動円板と第２固定円板との間に第２係合溝が形成されている。また、第２可動円板を第２固定円板に向かって押すバネが設けられている。さらに、駆動プーリには負圧導入室が形成されており、その負圧導入室は、エンジンの吸気管におけるスロットルバルブよりも下流に接続され、したがって吸気管における負圧が負圧導入室に作用するように構成されている。上記のように構成された駆動プーリおよび従動プーリに、Ｖベルトが巻き掛けられている。
【０００５】
この特許文献１に記載された変速装置においては、エンジンの動力が駆動軸に伝達されて駆動軸が回転するとともに、駆動軸が相対的に低速で回転するときには、バネが第２可動円板を押す力は、重りが遠心力で外側に移動しようとして第１可動円板を押す力よりも大きい。このため、従動プーリにおける第２係合溝の幅が狭められ、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け径が相対的に小さくなり、変速装置の変速比が相対的に大きくなる。これに対して、駆動軸が相対的に高速で回転するときには、バネが第２可動円板を押す力よりも、重りが遠心力で外側に移動しようとして第１可動円板を押す力が大きくなる。すると、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が狭められ、かつ、従動プーリにおける第２係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け半径が相対的に大きくなり、変速装置の変速比が相対的に小さくなる。
【０００６】
さらに、特許文献１に記載された車両においては、車両の走行中にライダーが車両を減速させようとして、エンジンのスロットル弁を全閉に動作させると、エンジンブレーキ力が生じる。この作用と並行して、吸気管の負圧が負圧導入室に導入される。すると、この負圧により、重りが遠心力に抗して半径方向で内側に移動するとともに、駆動プーリの第１可動円板を第１固定円板に向けて押す力が低下する。そして、バネが第２可動円板を押す力が、重りが第１可動円板を押す力よりも大きくなり、従動プーリにおける第２係合溝の幅が狭められ、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け半径が相対的に小さくなり、変速装置の変速比が相対的に大きくなる。その結果、エンジンブレーキ力が強められる。
【０００７】
なお、車両の変速機の油圧制御装置が特許文献２に記載され、ベルト型無段変速機の制御装置が特許文献３に記載され、エンジンのエネルギー回収装置が特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２３１６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２８１４９号公報
【特許文献３】特開昭６２−１２７５５０号公報
【特許文献４】特開２００７−８５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１に記載されている車両においては、車両の減速時に、内燃機関の吸気管負圧を変速装置の負圧導入室に導くことで、変速装置の変速比を大きくする変速をおこなっている。つまり、内燃機関の吸気管負圧が、車両の減速時におけるエンジンブレーキ力を強める制御に利用されている。しかしながら、特許文献１に記載された車両においては、燃料の燃焼時に発生する排気ガスが排気管を経由して大気中に放出されている。従来、その排ガスのエネルギー、特に排ガスの圧力を利用することについての考慮がなされておらず、排ガスのエネルギーを有効に利用する上では、未だ改善の余地が残されていた。
【００１０】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、内燃機関において燃料を燃焼させたときに発生する排ガスの圧力を有効に利用してエネルギー効率を向上させることのできる動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、動力が入力される動力伝達装置と、この動力伝達装置の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材と、圧力が伝達されて前記可動部材に与える力を発生する圧力室とを備えた動力伝達装置の制御装置において、吸気管を経由して空気が吸入され、かつ、吸入した空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関と、前記燃焼室から排出される排ガスの圧力を前記圧力室に伝達する圧力伝達機構と、前記燃焼室から排出された排ガスの圧力と前記吸気管内の圧力との差に基づいて、前記燃焼室から排出された排ガスの一部を前記吸気管に還流させることにより、前記圧力室に伝達される排ガスの圧力を制御する圧力制御機構とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、内燃機関において燃料を燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換する一方、燃料を燃焼させたときに発生する排ガスの圧力を圧力室に伝達し、その圧力室の圧力で可動部材を移動させることにより、動力伝達装置の動力伝達状態を制御することができる。したがって、内燃機関から排出される排ガスの圧力を有効に利用することができる。また、燃焼室から排出された排ガスの圧力と吸気管内の圧力との差に基づいて、排ガスの一部を吸気管に還流させることにより、圧力室に伝達される排ガスの圧力を制御するために、専用の減圧機構を格別に設けずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明における動力伝達装置の制御装置を、車両の無段変速機の制御に用いた第１具体例を示す模式図である。
【図２】この発明における動力伝達装置の制御装置を、車両の無段変速機の制御に用いた第２具体例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明における動力伝達装置の制御装置は、圧力室の圧力を制御する装置であり、特に、内燃機関の排ガスの圧力を圧力室に伝達することにより、動力伝達状態を制御することのできる制御装置である。この発明における動力伝達装置の動力伝達状態には、動力伝達装置を構成する回転部材同士の間の変速比、動力伝達装置を構成する回転部材同士の間におけるトルク容量、動力伝達装置を構成する一方の回転部材に対する他方の回転部材の回転方向などが含まれる。この発明における可動部材は、動力伝達装置を構成する回転部材の回転中心軸線に沿った方向に移動可能に設けられている。この発明における圧力伝達機構は、燃焼室から排出される排ガスの圧力を圧力室に伝達する経路を構成するものであり、流路、ポート、通路、バルブなどが、この発明における圧力伝達機構に含まれる。この発明における圧力制御機構には、排ガスの通路に設けられたバルブ、このバルブの開度を制御するコントロールユニットが含まれる。以下、この発明の具体例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１具体例）
この発明を車両の無段変速機の制御装置として用いた第１具体例を図１に基づいて説明する。この図１に示された車両１はエンジン２を有している。車両１は、乗用車、トラック、バスなどのいずれでもよい。このエンジン２は燃料を燃焼させた時に生じる熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する原動機であり、このエンジン２としては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。このエンジン２は、シリンダ３内に往復動移動可能に配置されたピストン４と、シリンダ内でピストン４の頂面付近に形成され、かつ、燃料と空気との混合気が供給される燃焼室５と、この燃焼室５に接続され、かつ、電子スロットルバルブ６が設けられた吸気管７と、この吸気管７内へ燃料を噴射する燃料噴射バルブ８と、吸気管７と燃焼室５とを接続するポート９を開閉する吸気バルブ１０と、燃焼室５において燃料が燃焼して発生したガスが排出される排気管１１と、排気管１１と燃焼室５とを接続するポート１２を開閉する排気バルブ１３とを備えている。前記吸気管７は空気を燃焼室５に吸入する経路であり、電子スロットルバルブ６の開度を制御することにより、吸気管７を経由して燃焼室５に吸入される空気量が制御されるように構成されている。さらに、排気管１１は排気浄化触媒１３に接続されている。この排気浄化触媒１３は、排ガスに含まれる汚染物質、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などを低減して、排ガスを浄化する装置である。
【００１６】
一方、車両１は駆動輪（図示せず）を有しており、その駆動輪にトルクが伝達されて駆動力が発生するように構成されている。この第１具体例においては、前記エンジン２の動力が駆動輪に伝達されるように構成され、そのエンジン２から駆動輪に至る動力伝達経路の一部を形成する無段変速機１４が設けられている。前記無段変速機１４は、プライマリプーリ（駆動プーリ）１５とセカンダリプーリ（従動プーリ）１６とを備え、そのプライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６にベルト１７を巻き掛けて構成されたベルト型無段変速機であり、プライマリプーリ１５の回転数とセカンダリプーリ１６の回転数との比、つまり変速比を無段階に（連続的に）変更することの可能な変速機である。
【００１７】
前記プライマリプーリ１５は、回転中心軸線を中心として回転可能に設けられており、そのプライマリプーリ１５は、回転中心軸線に沿った方向には移動不可能な固定片１８と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能に構成された可動片１９とを備えており、その固定片１８と可動片１９との間にベルト１７が挟まれている。また、回転中心軸線に沿って可動片１９を固定片１８に近づける向きの推力（押圧力）を発生させるプライマリ圧力室２０が形成されている。このプライマリ圧力室２０に流体が供給および排出されるように構成されている。ここで、プライマリ圧力室２０の圧力が直接可動片１９に伝達されるように構成されていてもよいし、そのプライマリ圧力室２０の圧力がピストン（図示せず）を介在させて可動片１９に伝達されるように構成されていてもよい。
【００１８】
一方、セカンダリプーリ１６は、回転中心軸線を中心として回転可能に設けられており、そのセカンダリプーリ１６は、回転中心軸線に沿った方向には移動不可能な固定片２１と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能に構成された可動片２２とを備えており、その固定片２１と可動片２２との間にベルト１７が挟まれている。また、可動片２２を回転中心軸線に沿って固定片２１に近づける向きの力を与えるセカンダリ圧力室２３が設けられている。このセカンダリ圧力室２３内に流体が供給および排出されるように構成されているとともに、可動片２２に予圧を与えるバネ２４が設けられている。
【００１９】
上記のように構成された無段変速機１４においては、プライマリ圧力室２０の圧力を制御することにより、変速比を制御することができる。例えば、プライマリ圧力室２０の圧力を上昇させると、可動片１９が押圧されてプライマリプーリ１５の溝幅が狭くなるとともに、そのプライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。この作用と並行して、セカンダリプーリ１６の可動片２２が、セカンダリ圧力室２３およびバネ２４の押圧力に抗して、固定片２１から離れる向きに移動し、セカンダリプーリ１６におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１４の変速比が相対的に小さくなる変速、つまりアップシフトがおこなわれる。
【００２０】
これに対して、プライマリ圧力室２０の圧力が低下すると、セカンダリ圧力室２３およびバネ２４から可動片２２に与えられる押圧力によって、可動片２２が固定片２１に近づき、セカンダリプーリ１６におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。これと同時に、プライマリプーリ１５における溝幅が拡大し、そのプライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１４の変速比が相対的に大きくなる変速、つまりダウンシフトがおこなわれる。なお、プライマリ圧力室２０の圧力が一定に制御されると、プライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径およびセカンダリプーリ１６におけるベルト１７の巻き掛け半径が一定に維持され、無段変速機１４の変速比が一定に維持される。
【００２１】
さらに、第１具体例においては、エンジン２で発生した高圧の排ガスの圧力をプライマリ圧力室２０に伝達する圧力伝達機構２５が設けられているとともに、エンジン２で発生した高圧の排ガスの圧力をセカンダリ圧力室２３に伝達する圧力伝達機構２６が設けられている。この圧力伝達機構２５は、一端が排気管１１に接続され、かつ、他端がプライマリ圧力室２０に接続された分岐管路２７を有している。この分岐管路２７には、排気管１１から分岐管路２７に流れ込む排ガスの流速を低下させるためのオリフィス２８が設けられている。このオリフィス２８は、分岐管路２７における他の部位よりも、排ガスの流通方向と垂直な平面内における断面積が狭く構成されている。
【００２２】
さらに、プライマリ圧力室２０に伝達される排ガスの圧力を制御する機構として、分岐管路２７の排ガスを吸気管７に戻す経路を構成するように、バイパス管路２９が設けられている。このバイパス管路２９の一端は、分岐管路２７におけるオリフィス２８とプライマリ圧力室２０との間に接続され、バイパス管路２９の他端は、吸気管７における電子スロットルバルブ６と吸気ポート９との間に接続されている。さらにバイパス管路２９には絞り弁３０が設けられている。この絞り弁３０は、バイパス管路２９における排ガスの流通面積を調整して、分岐管路２７の排ガスの圧力を吸気管７へ放出させることにより、分岐管路２７内の圧力を制御する圧力制御弁である。この絞り弁３０は、従来から知られているものと同様のバタフライバルブにより構成されており、この絞り弁３０の開度を制御するアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００２３】
一方、圧力伝達機構２６も圧力伝達機構２５と同様に構成されており、圧力伝達機構２６は、一端が排気管１１に接続され、かつ、他端がセカンダリ圧力室２３に接続された分岐管路３１を有している。この分岐管路３１には、排気管１１から分岐管路３１に流れ込む排ガスの流速を低下させるためのオリフィス３２が設けられている。このオリフィス３２は、分岐管路３１における他の部位よりも、排ガスの流通方向と垂直な平面内における断面積が狭く構成されている。
【００２４】
さらに、セカンダリ圧力室２３に伝達される排ガスの圧力を制御する機構として、分岐管路３１の排ガスを吸気管７に戻す経路を構成するように、バイパス管路３３が設けられている。このバイパス管路３３の一端は、分岐管路３１におけるオリフィス３２とセカンダリ圧力室２３との間に接続され、バイパス管路３３の他端は、吸気管７における電子スロットルバルブ６と吸気ポート９との間に接続されている。さらにバイパス管路３３には絞り弁３４が設けられている。この絞り弁３４は、バイパス管路３３における排ガスの流通面積を調整して、分岐管路３１の排ガスの圧力を吸気管７へ放出させることにより、分岐管路３１内の圧力を制御する機能を備えた圧力制御弁である。この絞り弁３４は、従来から知られているものと同様のバタフライバルブにより構成されており、この絞り弁３４の開度を制御するアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００２５】
さらに、エンジン２の吸入空気量および燃料噴射量、絞り弁３０，３４の開度を制御するコントロールユニット（電子制御装置）３５が設けられている。このコントロールユニット３５には、車両１における各種情報、例えば、アクセル開度、車速、エンジン回転数、無段変速機１４の入力回転数および出力回転数、プライマリ圧力室２０の圧力、セカンダリ圧力室２３の圧力などを検知するセンサやスイッチの信号が入力される。このコントロールユニット３５からは、エンジントルクを制御する信号、無段変速機１４の変速比およびトルク容量を制御する信号が出力される。上記のバイパス管路２９，３３および絞り弁３０，３４、さらに絞り弁３０，３４の開度を制御するコントロールユニット３５により、圧力制御機構が構成されている。
【００２６】
上記のように構成された車両１の制御および作用を説明すると、エンジン１においては、吸気管７を経由して空気が燃焼室５に吸入されるとともに、燃焼室５で混合気が燃焼するときの爆発エネルギでピストン４が押圧されてクランク軸からトルクが出力される。このエンジントルクは無段変速機１４を経由して駆動輪に伝達される。前記燃焼室５で発生した排ガスは、燃焼室５から排気管１１に排出されるとともに、排気浄化触媒１３により浄化されて大気中に排出される。
【００２７】
一方、コントロールユニット３５においては、車速およびアクセル開度に基づいて、車両１における要求駆動力（目標駆動力）が求められ、その要求駆動力に基づいて目標エンジン出力が求められる。その目標エンジン出力に基づいて、実際のエンジン出力を制御するために用いる最適燃費線が、予めコントロールユニット３５に記憶されている。そして、実際のエンジン出力を最適燃費線に沿ったものとするように、目標エンジン回転数および目標エンジントルクが求められる。そして、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるために、無段変速機１４の変速比が制御される。また、実際のエンジントルクを目標エンジントルクに近づけるために、吸入空気量および燃料噴射量が制御される。
【００２８】
ところで、排気管１１内を通る排ガスの一部は分岐管路２７に流れ込むとともに、排ガスがオリフィス２８を通過するときに排ガスの流速が低下し、分岐管路２７内における排ガスの圧力（静圧）がプライマリ圧力室２０に伝達される。この第１具体例においては、プライマリ圧力室２０に供給される排ガスの圧力を制御することにより、無段変速機１４の変速比を制御するように構成されている。分岐管路２７内の排ガスは高温高圧であり、吸気管７内は負圧であるため、分岐管路２７内において、バイパス管路２９と分岐管路２７との接続部分に対して上流の圧力ｐ１よりも、バイパス管路２９における絞り弁３０の下流における圧力ｐ２の方が低い。なお、上流および下流は、排ガスの流れ方向における上流および下流を意味する。このため、分岐管路２７内の排ガスの一部がバイパス管路２９を経由して吸気管７内に還流されるとともに、絞り弁３０の開度を制御することにより、分岐管路２７からプライマリ圧力室２０に伝達される排ガスの圧力ｐ３を制御することができる。
【００２９】
例えば、絞り弁３０の開度を相対的に小さくすると、プライマリ圧力室２０の圧力が上昇する。すると、前記のように可動片１９が固定片１８に向けて移動し、プライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。このようにして、無段変速機１４の変速比が相対的に小さくなるアップシフトが生じる。これに対して、絞り弁３０の開度を相対的に大きくすると、プライマリ圧力室２０の圧力が低下する。このように、プライマリ圧力室２０の圧力が低下すると、セカンダリ圧力室２３の圧力およびバネ２４の力でセカンダリプーリ１６の可動片２２が固定片２１に向けて移動するとともに、プライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。すなわち、無段変速機１４の変速比が相対的に大きくなるダウンシフトが生じる。なお、絞り弁３０の開度を制御して、プライマリ圧力室２０の圧力を一定に維持し、無段変速機１４の変速比を一定に制御することもできる。
【００３０】
一方、排気管１１を流れる排ガスの一部は分岐管路３１にも流れ込み、その分岐管路３１の排ガスの圧力がセカンダリ圧力室２３に伝達される。ここで、排ガスがオリフィス２８を通過するときに排ガスの流速が低下し、分岐管路２７の排ガスの圧力（静圧）がプライマリ圧力室２０に伝達される。また、分岐管路３１内の排ガスは高温高圧であり、吸気管７内は負圧であるため、分岐管路３１内において、バイパス管路３３の接続部分に対して上流の圧力ｐ１よりも、バイパス管路３３内において、絞り弁３４の下流の圧力ｐ２の方が低くなる。このため、分岐管路３１内の排ガスの一部がバイパス管路３３を経由して吸気管７内に還流されるとともに、絞り弁３４の開度を制御することにより、分岐管路３１からセカンダリ圧力室２３に伝達される排ガスの圧力ｐ３を制御することができる。
【００３１】
具体的には、絞り弁３４の開度を相対的に小さくすると、セカンダリ圧力室２３の圧力が上昇してベルト１７を挟み付ける力が強められ、無段変速機１４のトルク容量が増加する。これに対して、絞り弁３４の開度を相対的に大きくすると、セカンダリ圧力室２３の圧力が低下する。すると、セカンダリプーリ１６によりベルト１７を挟み付ける力が弱められ、無段変速機１４のトルク容量が低下する。なお、絞り弁３４の開度を制御して、セカンダリ圧力室２３の圧力を一定に維持し、無段変速機１４のトルク容量を一定に制御することもできる。
【００３２】
以上のように、第１具体例においては、排ガスの圧力をプライマリ圧力室２０に伝達して、無段変速機１４の変速比を制御するとともに、排ガスの圧力をセカンダリ圧力室２３に伝達して、無段変速機１４のトルク容量を制御することができるように構成されている。したがって、エンジン２において燃料を燃焼させたときに発生する排ガスの圧力を有効に利用し、エネルギー効率を向上させることができる。また、第１具体例においては、無段変速機１４の変速比およびトルク容量を制御するにあたり、プライマリ圧力室２０およびセカンダリ圧力室２３に供給するオイルを吐出するオイルポンプを設けずに済み、そのオイルポンプをエンジン２の動力により駆動せずに済むため、エンジンの動力損失を抑制でき燃費が向上する。
【００３３】
また、第１具体例においては、プライマリ圧力室２０またはセカンダリ圧力室２３の圧力を制御するにあたり、分岐管路内の圧力と吸気管７内の圧力との差を利用して、すなわち、流体同士の圧力差を利用して、分岐管路内の排ガスを吸気管７に還流させるように構成されている。したがって、分岐管路内の排ガスを吸気管７に還流させるために、減圧機構を新たに設けずに済む。さらに、第１具体例においては、燃焼室５から排気管１１に排出された排ガスを、バイパス管路を経由させて吸気管７に還流されるように構成されており、その排ガスを吸入吸気に混ぜると酸素濃度が低下するため、窒素酸化物の発生を抑制する効果、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ）効果を得られる。さらにまた、バイパス管路２９を経由して吸気管７に戻る排ガスは、電子スロットルバルブ６よりも下流に戻るため、電子スロットルバルブ６と吸気管７の内面との間を空気が通過することにより生じるポンピングロスが増加することもない。
【００３４】
なお、特に図示はしないが、プライマリ圧力室２０またはセカンダリ圧力室２３のうちのいずれか一方の圧力室に排ガスの圧力が伝達されるように構成され、他方の圧力室には排ガスの圧力が伝達されないように構成することもできる。このように構成する場合、排ガスの圧力が伝達されない圧力室には、トルクカム、バネなどのアクチュエータを設けることにより、可動片に与える押圧力を制御することができる。
【００３５】
（第２具体例）
この発明を車両の無段変速機の制御装置として用いた第２具体例を図２に基づいて説明する。この図２に示された構成において、第１具体例と同じ構成部分については、第１具体例と同じ符号を付してある。この図２においては、主として排気管９内の排ガスをプライマリ圧力室２０に供給する分岐管路２７、および圧力伝達機構２５が示されている。この第２具体例と第１具体例とを比べると、バイパス管路２９の他に、排気管９内の排ガスを吸気管７に還流させる排ガス再循環装置３６が設けられている点が異なる。この排ガス再循環装置３６は、従来から知られているものと同様に構成されており、吸気管７と排気管１１とを接続した還流通路３７と、この還流通路３７に設けられた流量制御弁３８とを有している。この排ガス再循環装置３６の構成、排気管１１から吸気管７に戻す排ガスの目標還流量の求め方、目標還流量に対応する流量制御弁３８の開度の制御などについては、例えば、特開２０００−２０５０５４号公報、特開２００４−０３６４１３号公報、特開２００９−０６８４０３号公報等に記載されているように公知であるため詳細な説明を省略する。
【００３６】
この第２具体例において、第１具体例と同じ構成部分については第１具体例と同じ作用効果を得られる。また、この第２具体例においては、コントロールユニット３５において、排気管１１から吸気管７に戻すべき排ガスの目標還流量が求められ、その目標還流量から、バイパス管路２９を経由して吸気管７に戻される排ガスの流量を減算する。ここで、目標還流量の方が、バイパス管路２９を経由して吸気管７に戻される排ガスの流量よりも多い場合は、その差に相当する排ガスの還流量が、還流通路３７を経由して吸気管７に戻されるように流量制御弁３８の開度を制御する。
【００３７】
なお、図１のように分岐管路２７，３１が設けられ、かつ、バイパス管路２９，３３が設けられている車両１において、図２に示された排ガス循環装置３６を設けることも可能である。さらに、分岐管路３１およびバイパス管路３３が設けられており、分岐管路２７およびバイパス管路２９が設けられていない車両（図示せず）に、図２に示された排ガス循環装置３６を設けることも可能である。この場合、バイパス管路３３を経由して吸気管７に戻る排ガスは、電子スロットルバルブ６よりも下流に戻るため、電子スロットルバルブ６と吸気管７の内面との間を空気が通過することにより生じるポンピングロスが増加することもない。
【００３８】
ここで、上記の具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、無段変速機１４が、この発明の動力伝達装置に相当し、無段変速機１４の変速比およびトルク容量が、この発明の動力伝達状態に相当し、可動片１９，２２が、この発明の可動部材に相当し、プライマリ圧力室２０およびセカンダリ圧力室２３が、この発明の圧力室に相当し、吸気管７が、この発明の吸気管に相当し、燃焼室５が、この発明の燃焼室に相当し、エンジン２が、この発明の内燃機関に相当し、排気管１１が、この発明の排気管に相当し、圧力伝達機構２５，２６が、この発明の圧力伝達機構に相当し、バイパス管路２９，３３および絞り弁３０，３４、絞り弁３０，３４の開度を制御するコントロールユニット３５が、この発明の圧力制御機構に相当する。
【００３９】
また、特に図示はしないが、エンジンの燃焼室から排出された排ガスを、ベルト型無段変速機以外の無段変速機、例えば、トロイダル型無段変速機の変速比およびトルク容量を制御する制御装置に用いることもできる。トロイダル型無段変速機は、入力ディスクおよび出力ディスクと、入力ディスクおよび出力ディスクの間に介在されるパワーローラと、このパワーローラの傾転角度を制御して変速比を制御するトラニオンと、入力ディスクおよび出力ディスクに挟圧力を与えてトルク容量を制御する加圧室とを備えている。そして、トラニオンを直線状に往復動させるために圧力が制御される圧力室が設けられている。そこで、圧力伝達機構を経由して供給される排ガスを、圧力室および加圧室に供給するように構成すれば、第１具体例および第２具体例と同様の効果を得られる。
【００４０】
さらに、特に図示はしないが、エンジンの燃焼室から排出された排ガスを、無段変速機以外の動力伝達装置、例えば、前後進切換装置を制御する制御装置に用いることもできる。前後進切換装置は無段変速機を有する車両に用いられるものであり、動力源から駆動輪に至る経路に無段変速機と前後進切換装置とが直列に配置される。この前後進切換装置としては、例えば、遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素同士を接続するクラッチと、回転要素の固定または回転を制御するブレーキとを備えた、遊星歯車機構式の前後進切換装置を用いることができる。この遊星歯車機構式の前後進切換装置は、クラッチの係合および解放を制御するクラッチ用圧力室と、ブレーキの係合および解放を制御するブレーキ用圧力室とを備えている。この遊星歯車機構式の前後進切換装置は、クラッチおよびブレーキの係合および解放を制御することにより、入力部材に対する出力部材の回転方向を正逆に切り替えることができるように構成されている。この前後進切換装置の入力部材に対する出力部材の回転方向が、この発明の動力伝達装置の動力伝達状態に相当する。そして、クラッチ用圧力室またはブレーキ用圧力室の少なくとも一方の圧力室に、前記圧力伝達機構により供給される排ガスの圧力を伝達するように構成することができる。
【符号の説明】
【００４１】
２…エンジン、 ５…燃焼室、 ７…吸気管、 １１…排気管、 １４…無段変速機、 １９，２２…可動片、 ２０…プライマリ圧力室、 ２３…セカンダリ圧力室、 ２５，２６…圧力伝達機構、 ２９，３３…バイパス管路、 ３０，３４…絞り弁、 ３５…コントロールユニット。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力を伝達する装置における動力伝達状態を制御する装置に関し、特に作用させる圧力を変化させることにより動力の伝達状態を制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体の圧力によって可動部材の動作を制御することにより、動力伝達装置の動力伝達状態を制御するように構成された車両の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された車両は、エンジンが出力したトルクを変速装置によって増大もしくは低減させて駆動輪に出力するように構成されている。そのエンジンは、従来知られている車両用の内燃機関と同様の構成であって、スロットルバルブによって調整された吸気と燃料との混合気をシリンダの内部で燃焼させて機械的な動力を発生する熱機関である。したがって、燃料の燃焼によって圧力の高い排ガスが生じ、その排ガスは排気管を通って車外に排出される。
【０００３】
一方、特許文献１に記載された変速装置は、相互に平行に設けられた駆動軸および従動軸を有している。この駆動軸がエンジンのクランク軸に連結されている。また、駆動軸と一体回転する駆動プーリが設けられている。この駆動プーリは、軸方向に移動可能な第１可動円板と、軸方向には移動しない第１固定円板とを備えている。この第１可動円板と第１固定円板との間に第１係合溝が形成されている。さらに、駆動軸にはバックアップ円板が固定されており、第１可動円板とバックアップ円板との間に球状の重りが配置されている。この重りは駆動軸の半径方向に移動自在に構成されており、重りは遠心力により半径方向で外側に移動する。
【０００４】
さらに、前記従動軸と一体回転する従動プーリが設けられている。この従動プーリは、軸方向に移動可能な第２可動円板と、軸方向には移動しない第２固定円板とを備えている。この第２可動円板と第２固定円板との間に第２係合溝が形成されている。また、第２可動円板を第２固定円板に向かって押すバネが設けられている。さらに、駆動プーリには負圧導入室が形成されており、その負圧導入室は、エンジンの吸気管におけるスロットルバルブよりも下流に接続され、したがって吸気管における負圧が負圧導入室に作用するように構成されている。上記のように構成された駆動プーリおよび従動プーリに、Ｖベルトが巻き掛けられている。
【０００５】
この特許文献１に記載された変速装置においては、エンジンの動力が駆動軸に伝達されて駆動軸が回転するとともに、駆動軸が相対的に低速で回転するときには、バネが第２可動円板を押す力は、重りが遠心力で外側に移動しようとして第１可動円板を押す力よりも大きい。このため、従動プーリにおける第２係合溝の幅が狭められ、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け径が相対的に小さくなり、変速装置の変速比が相対的に大きくなる。これに対して、駆動軸が相対的に高速で回転するときには、バネが第２可動円板を押す力よりも、重りが遠心力で外側に移動しようとして第１可動円板を押す力が大きくなる。すると、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が狭められ、かつ、従動プーリにおける第２係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け半径が相対的に大きくなり、変速装置の変速比が相対的に小さくなる。
【０００６】
さらに、特許文献１に記載された車両においては、車両の走行中にライダーが車両を減速させようとして、エンジンのスロットル弁を全閉に動作させると、エンジンブレーキ力が生じる。この作用と並行して、吸気管の負圧が負圧導入室に導入される。すると、この負圧により、重りが遠心力に抗して半径方向で内側に移動するとともに、駆動プーリの第１可動円板を第１固定円板に向けて押す力が低下する。そして、バネが第２可動円板を押す力が、重りが第１可動円板を押す力よりも大きくなり、従動プーリにおける第２係合溝の幅が狭められ、駆動プーリにおける第１係合溝の幅が拡大される。このようにして、駆動プーリにおけるＶベルト巻き掛け半径が相対的に小さくなり、変速装置の変速比が相対的に大きくなる。その結果、エンジンブレーキ力が強められる。
【０００７】
なお、車両の変速機の油圧制御装置が特許文献２に記載され、ベルト型無段変速機の制御装置が特許文献３に記載され、エンジンのエネルギー回収装置が特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２３１６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２８１４９号公報
【特許文献３】特開昭６２−１２７５５０号公報
【特許文献４】特開２００７−８５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１に記載されている車両においては、車両の減速時に、内燃機関の吸気管負圧を変速装置の負圧導入室に導くことで、変速装置の変速比を大きくする変速をおこなっている。つまり、内燃機関の吸気管負圧が、車両の減速時におけるエンジンブレーキ力を強める制御に利用されている。しかしながら、特許文献１に記載された車両においては、燃料の燃焼時に発生する排気ガスが排気管を経由して大気中に放出されている。従来、その排ガスのエネルギー、特に排ガスの圧力を利用することについての考慮がなされておらず、排ガスのエネルギーを有効に利用する上では、未だ改善の余地が残されていた。
【００１０】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、内燃機関において燃料を燃焼させたときに発生する排ガスの圧力を有効に利用してエネルギー効率を向上させることのできる動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、動力が入力される動力伝達装置と、この動力伝達装置の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材と、圧力が伝達されて前記可動部材に与える力を発生する圧力室とを備えた動力伝達装置の制御装置において、吸気管を経由して空気が吸入され、かつ、吸入した空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関と、前記燃焼室から排出される排ガスの圧力を前記圧力室に伝達する圧力伝達機構と、前記燃焼室から排出された排ガスの圧力と前記吸気管内の圧力との差に基づいて、前記燃焼室から排出された排ガスの一部を前記吸気管に還流させることにより、前記圧力室に伝達される排ガスの圧力を制御する圧力制御機構とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、内燃機関において燃料を燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換する一方、燃料を燃焼させたときに発生する排ガスの圧力を圧力室に伝達し、その圧力室の圧力で可動部材を移動させることにより、動力伝達装置の動力伝達状態を制御することができる。したがって、内燃機関から排出される排ガスの圧力を有効に利用することができる。また、燃焼室から排出された排ガスの圧力と吸気管内の圧力との差に基づいて、排ガスの一部を吸気管に還流させることにより、圧力室に伝達される排ガスの圧力を制御するために、専用の減圧機構を格別に設けずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明における動力伝達装置の制御装置を、車両の無段変速機の制御に用いた第１具体例を示す模式図である。
【図２】この発明における動力伝達装置の制御装置を、車両の無段変速機の制御に用いた第２具体例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明における動力伝達装置の制御装置は、圧力室の圧力を制御する装置であり、特に、内燃機関の排ガスの圧力を圧力室に伝達することにより、動力伝達状態を制御することのできる制御装置である。この発明における動力伝達装置の動力伝達状態には、動力伝達装置を構成する回転部材同士の間の変速比、動力伝達装置を構成する回転部材同士の間におけるトルク容量、動力伝達装置を構成する一方の回転部材に対する他方の回転部材の回転方向などが含まれる。この発明における可動部材は、動力伝達装置を構成する回転部材の回転中心軸線に沿った方向に移動可能に設けられている。この発明における圧力伝達機構は、燃焼室から排出される排ガスの圧力を圧力室に伝達する経路を構成するものであり、流路、ポート、通路、バルブなどが、この発明における圧力伝達機構に含まれる。この発明における圧力制御機構には、排ガスの通路に設けられたバルブ、このバルブの開度を制御するコントロールユニットが含まれる。以下、この発明の具体例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１具体例）
この発明を車両の無段変速機の制御装置として用いた第１具体例を図１に基づいて説明する。この図１に示された車両１はエンジン２を有している。車両１は、乗用車、トラック、バスなどのいずれでもよい。このエンジン２は燃料を燃焼させた時に生じる熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する原動機であり、このエンジン２としては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。このエンジン２は、シリンダ３内に往復動移動可能に配置されたピストン４と、シリンダ内でピストン４の頂面付近に形成され、かつ、燃料と空気との混合気が供給される燃焼室５と、この燃焼室５に接続され、かつ、電子スロットルバルブ６が設けられた吸気管７と、この吸気管７内へ燃料を噴射する燃料噴射バルブ８と、吸気管７と燃焼室５とを接続するポート９を開閉する吸気バルブ１０と、燃焼室５において燃料が燃焼して発生したガスが排出される排気管１１と、排気管１１と燃焼室５とを接続するポート１２を開閉する排気バルブ１３とを備えている。前記吸気管７は空気を燃焼室５に吸入する経路であり、電子スロットルバルブ６の開度を制御することにより、吸気管７を経由して燃焼室５に吸入される空気量が制御されるように構成されている。さらに、排気管１１は排気浄化触媒１３に接続されている。この排気浄化触媒１３は、排ガスに含まれる汚染物質、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などを低減して、排ガスを浄化する装置である。
【００１６】
一方、車両１は駆動輪（図示せず）を有しており、その駆動輪にトルクが伝達されて駆動力が発生するように構成されている。この第１具体例においては、前記エンジン２の動力が駆動輪に伝達されるように構成され、そのエンジン２から駆動輪に至る動力伝達経路の一部を形成する無段変速機１４が設けられている。前記無段変速機１４は、プライマリプーリ（駆動プーリ）１５とセカンダリプーリ（従動プーリ）１６とを備え、そのプライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６にベルト１７を巻き掛けて構成されたベルト型無段変速機であり、プライマリプーリ１５の回転数とセカンダリプーリ１６の回転数との比、つまり変速比を無段階に（連続的に）変更することの可能な変速機である。
【００１７】
前記プライマリプーリ１５は、回転中心軸線を中心として回転可能に設けられており、そのプライマリプーリ１５は、回転中心軸線に沿った方向には移動不可能な固定片１８と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能に構成された可動片１９とを備えており、その固定片１８と可動片１９との間にベルト１７が挟まれている。また、回転中心軸線に沿って可動片１９を固定片１８に近づける向きの推力（押圧力）を発生させるプライマリ圧力室２０が形成されている。このプライマリ圧力室２０に流体が供給および排出されるように構成されている。ここで、プライマリ圧力室２０の圧力が直接可動片１９に伝達されるように構成されていてもよいし、そのプライマリ圧力室２０の圧力がピストン（図示せず）を介在させて可動片１９に伝達されるように構成されていてもよい。
【００１８】
一方、セカンダリプーリ１６は、回転中心軸線を中心として回転可能に設けられており、そのセカンダリプーリ１６は、回転中心軸線に沿った方向には移動不可能な固定片２１と、回転中心軸線に沿った方向に移動可能に構成された可動片２２とを備えており、その固定片２１と可動片２２との間にベルト１７が挟まれている。また、可動片２２を回転中心軸線に沿って固定片２１に近づける向きの力を与えるセカンダリ圧力室２３が設けられている。このセカンダリ圧力室２３内に流体が供給および排出されるように構成されているとともに、可動片２２に予圧を与えるバネ２４が設けられている。
【００１９】
上記のように構成された無段変速機１４においては、プライマリ圧力室２０の圧力を制御することにより、変速比を制御することができる。例えば、プライマリ圧力室２０の圧力を上昇させると、可動片１９が押圧されてプライマリプーリ１５の溝幅が狭くなるとともに、そのプライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。この作用と並行して、セカンダリプーリ１６の可動片２２が、セカンダリ圧力室２３およびバネ２４の押圧力に抗して、固定片２１から離れる向きに移動し、セカンダリプーリ１６におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１４の変速比が相対的に小さくなる変速、つまりアップシフトがおこなわれる。
【００２０】
これに対して、プライマリ圧力室２０の圧力が低下すると、セカンダリ圧力室２３およびバネ２４から可動片２２に与えられる押圧力によって、可動片２２が固定片２１に近づき、セカンダリプーリ１６におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。これと同時に、プライマリプーリ１５における溝幅が拡大し、そのプライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。このようにして、無段変速機１４の変速比が相対的に大きくなる変速、つまりダウンシフトがおこなわれる。なお、プライマリ圧力室２０の圧力が一定に制御されると、プライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径およびセカンダリプーリ１６におけるベルト１７の巻き掛け半径が一定に維持され、無段変速機１４の変速比が一定に維持される。
【００２１】
さらに、第１具体例においては、エンジン２で発生した高圧の排ガスの圧力をプライマリ圧力室２０に伝達する圧力伝達機構２５が設けられているとともに、エンジン２で発生した高圧の排ガスの圧力をセカンダリ圧力室２３に伝達する圧力伝達機構２６が設けられている。この圧力伝達機構２５は、一端が排気管１１に接続され、かつ、他端がプライマリ圧力室２０に接続された分岐管路２７を有している。この分岐管路２７には、排気管１１から分岐管路２７に流れ込む排ガスの流速を低下させるためのオリフィス２８が設けられている。このオリフィス２８は、分岐管路２７における他の部位よりも、排ガスの流通方向と垂直な平面内における断面積が狭く構成されている。
【００２２】
さらに、プライマリ圧力室２０に伝達される排ガスの圧力を制御する機構として、分岐管路２７の排ガスを吸気管７に戻す経路を構成するように、バイパス管路２９が設けられている。このバイパス管路２９の一端は、分岐管路２７におけるオリフィス２８とプライマリ圧力室２０との間に接続され、バイパス管路２９の他端は、吸気管７における電子スロットルバルブ６と吸気ポート９との間に接続されている。さらにバイパス管路２９には絞り弁３０が設けられている。この絞り弁３０は、バイパス管路２９における排ガスの流通面積を調整して、分岐管路２７の排ガスの圧力を吸気管７へ放出させることにより、分岐管路２７内の圧力を制御する圧力制御弁である。この絞り弁３０は、従来から知られているものと同様のバタフライバルブにより構成されており、この絞り弁３０の開度を制御するアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００２３】
一方、圧力伝達機構２６も圧力伝達機構２５と同様に構成されており、圧力伝達機構２６は、一端が排気管１１に接続され、かつ、他端がセカンダリ圧力室２３に接続された分岐管路３１を有している。この分岐管路３１には、排気管１１から分岐管路３１に流れ込む排ガスの流速を低下させるためのオリフィス３２が設けられている。このオリフィス３２は、分岐管路３１における他の部位よりも、排ガスの流通方向と垂直な平面内における断面積が狭く構成されている。
【００２４】
さらに、セカンダリ圧力室２３に伝達される排ガスの圧力を制御する機構として、分岐管路３１の排ガスを吸気管７に戻す経路を構成するように、バイパス管路３３が設けられている。このバイパス管路３３の一端は、分岐管路３１におけるオリフィス３２とセカンダリ圧力室２３との間に接続され、バイパス管路３３の他端は、吸気管７における電子スロットルバルブ６と吸気ポート９との間に接続されている。さらにバイパス管路３３には絞り弁３４が設けられている。この絞り弁３４は、バイパス管路３３における排ガスの流通面積を調整して、分岐管路３１の排ガスの圧力を吸気管７へ放出させることにより、分岐管路３１内の圧力を制御する機能を備えた圧力制御弁である。この絞り弁３４は、従来から知られているものと同様のバタフライバルブにより構成されており、この絞り弁３４の開度を制御するアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００２５】
さらに、エンジン２の吸入空気量および燃料噴射量、絞り弁３０，３４の開度を制御するコントロールユニット（電子制御装置）３５が設けられている。このコントロールユニット３５には、車両１における各種情報、例えば、アクセル開度、車速、エンジン回転数、無段変速機１４の入力回転数および出力回転数、プライマリ圧力室２０の圧力、セカンダリ圧力室２３の圧力などを検知するセンサやスイッチの信号が入力される。このコントロールユニット３５からは、エンジントルクを制御する信号、無段変速機１４の変速比およびトルク容量を制御する信号が出力される。上記のバイパス管路２９，３３および絞り弁３０，３４、さらに絞り弁３０，３４の開度を制御するコントロールユニット３５により、圧力制御機構が構成されている。
【００２６】
上記のように構成された車両１の制御および作用を説明すると、エンジン１においては、吸気管７を経由して空気が燃焼室５に吸入されるとともに、燃焼室５で混合気が燃焼するときの爆発エネルギでピストン４が押圧されてクランク軸からトルクが出力される。このエンジントルクは無段変速機１４を経由して駆動輪に伝達される。前記燃焼室５で発生した排ガスは、燃焼室５から排気管１１に排出されるとともに、排気浄化触媒１３により浄化されて大気中に排出される。
【００２７】
一方、コントロールユニット３５においては、車速およびアクセル開度に基づいて、車両１における要求駆動力（目標駆動力）が求められ、その要求駆動力に基づいて目標エンジン出力が求められる。その目標エンジン出力に基づいて、実際のエンジン出力を制御するために用いる最適燃費線が、予めコントロールユニット３５に記憶されている。そして、実際のエンジン出力を最適燃費線に沿ったものとするように、目標エンジン回転数および目標エンジントルクが求められる。そして、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるために、無段変速機１４の変速比が制御される。また、実際のエンジントルクを目標エンジントルクに近づけるために、吸入空気量および燃料噴射量が制御される。
【００２８】
ところで、排気管１１内を通る排ガスの一部は分岐管路２７に流れ込むとともに、排ガスがオリフィス２８を通過するときに排ガスの流速が低下し、分岐管路２７内における排ガスの圧力（静圧）がプライマリ圧力室２０に伝達される。この第１具体例においては、プライマリ圧力室２０に供給される排ガスの圧力を制御することにより、無段変速機１４の変速比を制御するように構成されている。分岐管路２７内の排ガスは高温高圧であり、吸気管７内は負圧であるため、分岐管路２７内において、バイパス管路２９と分岐管路２７との接続部分に対して上流の圧力ｐ１よりも、バイパス管路２９における絞り弁３０の下流における圧力ｐ２の方が低い。なお、上流および下流は、排ガスの流れ方向における上流および下流を意味する。このため、分岐管路２７内の排ガスの一部がバイパス管路２９を経由して吸気管７内に還流されるとともに、絞り弁３０の開度を制御することにより、分岐管路２７からプライマリ圧力室２０に伝達される排ガスの圧力ｐ３を制御することができる。
【００２９】
例えば、絞り弁３０の開度を相対的に小さくすると、プライマリ圧力室２０の圧力が上昇する。すると、前記のように可動片１９が固定片１８に向けて移動し、プライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる。このようにして、無段変速機１４の変速比が相対的に小さくなるアップシフトが生じる。これに対して、絞り弁３０の開度を相対的に大きくすると、プライマリ圧力室２０の圧力が低下する。このように、プライマリ圧力室２０の圧力が低下すると、セカンダリ圧力室２３の圧力およびバネ２４の力でセカンダリプーリ１６の可動片２２が固定片２１に向けて移動するとともに、プライマリプーリ１５におけるベルト１７の巻き掛け半径が相対的に小さくなる。すなわち、無段変速機１４の変速比が相対的に大きくなるダウンシフトが生じる。なお、絞り弁３０の開度を制御して、プライマリ圧力室２０の圧力を一定に維持し、無段変速機１４の変速比を一定に制御することもできる。
【００３０】
一方、排気管１１を流れる排ガスの一部は分岐管路３１にも流れ込み、その分岐管路３１の排ガスの圧力がセカンダリ圧力室２３に伝達される。ここで、排ガスがオリフィス２８を通過するときに排ガスの流速が低下し、分岐管路２７の排ガスの圧力（静圧）がプライマリ圧力室２０に伝達される。また、分岐管路３１内の排ガスは高温高圧であり、吸気管７内は負圧であるため、分岐管路３１内において、バイパス管路３３の接続部分に対して上流の圧力ｐ１よりも、バイパス管路３３内において、絞り弁３４の下流の圧力ｐ２の方が低くなる。このため、分岐管路３１内の排ガスの一部がバイパス管路３３を経由して吸気管７内に還流されるとともに、絞り弁３４の開度を制御することにより、分岐管路３１からセカンダリ圧力室２３に伝達される排ガスの圧力ｐ３を制御することができる。
【００３１】
具体的には、絞り弁３４の開度を相対的に小さくすると、セカンダリ圧力室２３の圧力が上昇してベルト１７を挟み付ける力が強められ、無段変速機１４のトルク容量が増加する。これに対して、絞り弁３４の開度を相対的に大きくすると、セカンダリ圧力室２３の圧力が低下する。すると、セカンダリプーリ１６によりベルト１７を挟み付ける力が弱められ、無段変速機１４のトルク容量が低下する。なお、絞り弁３４の開度を制御して、セカンダリ圧力室２３の圧力を一定に維持し、無段変速機１４のトルク容量を一定に制御することもできる。
【００３２】
以上のように、第１具体例においては、排ガスの圧力をプライマリ圧力室２０に伝達して、無段変速機１４の変速比を制御するとともに、排ガスの圧力をセカンダリ圧力室２３に伝達して、無段変速機１４のトルク容量を制御することができるように構成されている。したがって、エンジン２において燃料を燃焼させたときに発生する排ガスの圧力を有効に利用し、エネルギー効率を向上させることができる。また、第１具体例においては、無段変速機１４の変速比およびトルク容量を制御するにあたり、プライマリ圧力室２０およびセカンダリ圧力室２３に供給するオイルを吐出するオイルポンプを設けずに済み、そのオイルポンプをエンジン２の動力により駆動せずに済むため、エンジンの動力損失を抑制でき燃費が向上する。
【００３３】
また、第１具体例においては、プライマリ圧力室２０またはセカンダリ圧力室２３の圧力を制御するにあたり、分岐管路内の圧力と吸気管７内の圧力との差を利用して、すなわち、流体同士の圧力差を利用して、分岐管路内の排ガスを吸気管７に還流させるように構成されている。したがって、分岐管路内の排ガスを吸気管７に還流させるために、減圧機構を新たに設けずに済む。さらに、第１具体例においては、燃焼室５から排気管１１に排出された排ガスを、バイパス管路を経由させて吸気管７に還流されるように構成されており、その排ガスを吸入吸気に混ぜると酸素濃度が低下するため、窒素酸化物の発生を抑制する効果、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ）効果を得られる。さらにまた、バイパス管路２９を経由して吸気管７に戻る排ガスは、電子スロットルバルブ６よりも下流に戻るため、電子スロットルバルブ６と吸気管７の内面との間を空気が通過することにより生じるポンピングロスが増加することもない。
【００３４】
なお、特に図示はしないが、プライマリ圧力室２０またはセカンダリ圧力室２３のうちのいずれか一方の圧力室に排ガスの圧力が伝達されるように構成され、他方の圧力室には排ガスの圧力が伝達されないように構成することもできる。このように構成する場合、排ガスの圧力が伝達されない圧力室には、トルクカム、バネなどのアクチュエータを設けることにより、可動片に与える押圧力を制御することができる。
【００３５】
（第２具体例）
この発明を車両の無段変速機の制御装置として用いた第２具体例を図２に基づいて説明する。この図２に示された構成において、第１具体例と同じ構成部分については、第１具体例と同じ符号を付してある。この図２においては、主として排気管９内の排ガスをプライマリ圧力室２０に供給する分岐管路２７、および圧力伝達機構２５が示されている。この第２具体例と第１具体例とを比べると、バイパス管路２９の他に、排気管９内の排ガスを吸気管７に還流させる排ガス再循環装置３６が設けられている点が異なる。この排ガス再循環装置３６は、従来から知られているものと同様に構成されており、吸気管７と排気管１１とを接続した還流通路３７と、この還流通路３７に設けられた流量制御弁３８とを有している。この排ガス再循環装置３６の構成、排気管１１から吸気管７に戻す排ガスの目標還流量の求め方、目標還流量に対応する流量制御弁３８の開度の制御などについては、例えば、特開２０００−２０５０５４号公報、特開２００４−０３６４１３号公報、特開２００９−０６８４０３号公報等に記載されているように公知であるため詳細な説明を省略する。
【００３６】
この第２具体例において、第１具体例と同じ構成部分については第１具体例と同じ作用効果を得られる。また、この第２具体例においては、コントロールユニット３５において、排気管１１から吸気管７に戻すべき排ガスの目標還流量が求められ、その目標還流量から、バイパス管路２９を経由して吸気管７に戻される排ガスの流量を減算する。ここで、目標還流量の方が、バイパス管路２９を経由して吸気管７に戻される排ガスの流量よりも多い場合は、その差に相当する排ガスの還流量が、還流通路３７を経由して吸気管７に戻されるように流量制御弁３８の開度を制御する。
【００３７】
なお、図１のように分岐管路２７，３１が設けられ、かつ、バイパス管路２９，３３が設けられている車両１において、図２に示された排ガス循環装置３６を設けることも可能である。さらに、分岐管路３１およびバイパス管路３３が設けられており、分岐管路２７およびバイパス管路２９が設けられていない車両（図示せず）に、図２に示された排ガス循環装置３６を設けることも可能である。この場合、バイパス管路３３を経由して吸気管７に戻る排ガスは、電子スロットルバルブ６よりも下流に戻るため、電子スロットルバルブ６と吸気管７の内面との間を空気が通過することにより生じるポンピングロスが増加することもない。
【００３８】
ここで、上記の具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、無段変速機１４が、この発明の動力伝達装置に相当し、無段変速機１４の変速比およびトルク容量が、この発明の動力伝達状態に相当し、可動片１９，２２が、この発明の可動部材に相当し、プライマリ圧力室２０およびセカンダリ圧力室２３が、この発明の圧力室に相当し、吸気管７が、この発明の吸気管に相当し、燃焼室５が、この発明の燃焼室に相当し、エンジン２が、この発明の内燃機関に相当し、排気管１１が、この発明の排気管に相当し、圧力伝達機構２５，２６が、この発明の圧力伝達機構に相当し、バイパス管路２９，３３および絞り弁３０，３４、絞り弁３０，３４の開度を制御するコントロールユニット３５が、この発明の圧力制御機構に相当する。
【００３９】
また、特に図示はしないが、エンジンの燃焼室から排出された排ガスを、ベルト型無段変速機以外の無段変速機、例えば、トロイダル型無段変速機の変速比およびトルク容量を制御する制御装置に用いることもできる。トロイダル型無段変速機は、入力ディスクおよび出力ディスクと、入力ディスクおよび出力ディスクの間に介在されるパワーローラと、このパワーローラの傾転角度を制御して変速比を制御するトラニオンと、入力ディスクおよび出力ディスクに挟圧力を与えてトルク容量を制御する加圧室とを備えている。そして、トラニオンを直線状に往復動させるために圧力が制御される圧力室が設けられている。そこで、圧力伝達機構を経由して供給される排ガスを、圧力室および加圧室に供給するように構成すれば、第１具体例および第２具体例と同様の効果を得られる。
【００４０】
さらに、特に図示はしないが、エンジンの燃焼室から排出された排ガスを、無段変速機以外の動力伝達装置、例えば、前後進切換装置を制御する制御装置に用いることもできる。前後進切換装置は無段変速機を有する車両に用いられるものであり、動力源から駆動輪に至る経路に無段変速機と前後進切換装置とが直列に配置される。この前後進切換装置としては、例えば、遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素同士を接続するクラッチと、回転要素の固定または回転を制御するブレーキとを備えた、遊星歯車機構式の前後進切換装置を用いることができる。この遊星歯車機構式の前後進切換装置は、クラッチの係合および解放を制御するクラッチ用圧力室と、ブレーキの係合および解放を制御するブレーキ用圧力室とを備えている。この遊星歯車機構式の前後進切換装置は、クラッチおよびブレーキの係合および解放を制御することにより、入力部材に対する出力部材の回転方向を正逆に切り替えることができるように構成されている。この前後進切換装置の入力部材に対する出力部材の回転方向が、この発明の動力伝達装置の動力伝達状態に相当する。そして、クラッチ用圧力室またはブレーキ用圧力室の少なくとも一方の圧力室に、前記圧力伝達機構により供給される排ガスの圧力を伝達するように構成することができる。
【符号の説明】
【００４１】
２…エンジン、 ５…燃焼室、 ７…吸気管、 １１…排気管、 １４…無段変速機、 １９，２２…可動片、 ２０…プライマリ圧力室、 ２３…セカンダリ圧力室、 ２５，２６…圧力伝達機構、 ２９，３３…バイパス管路、 ３０，３４…絞り弁、 ３５…コントロールユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力が入力される動力伝達装置と、この動力伝達装置の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材と、圧力が伝達されて前記可動部材に与える力を発生する圧力室とを備えた動力伝達装置の制御装置において、
吸気管を経由して空気が吸入され、かつ、吸入した空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関と、
前記燃焼室から排出される排ガスの圧力を前記圧力室に伝達する圧力伝達機構と、
前記燃焼室から排出された排ガスの圧力と前記吸気管内の圧力との差に基づいて、前記燃焼室から排出された排ガスの一部を前記吸気管に還流させることにより、前記圧力室に伝達される排ガスの圧力を制御する圧力制御機構と
を備えていることを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
【請求項１】
動力が入力される動力伝達装置と、この動力伝達装置の動力伝達状態を制御するために移動可能に設けられた可動部材と、圧力が伝達されて前記可動部材に与える力を発生する圧力室とを備えた動力伝達装置の制御装置において、
吸気管を経由して空気が吸入され、かつ、吸入した空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させたときに発生する熱エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する内燃機関と、
前記燃焼室から排出される排ガスの圧力を前記圧力室に伝達する圧力伝達機構と、
前記燃焼室から排出された排ガスの圧力と前記吸気管内の圧力との差に基づいて、前記燃焼室から排出された排ガスの一部を前記吸気管に還流させることにより、前記圧力室に伝達される排ガスの圧力を制御する圧力制御機構と
を備えていることを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１５３５９４（Ｐ２０１１−１５３５９４Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６７５０（Ｐ２０１０−１６７５０）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]