JP4291753B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に常時噛合い式のギヤトレーンからなる自動変速機に連結された内燃機関の制御装置に関する。

従来より、自動変速機の変速時には、変速ショックを抑制してドライバビリティを向上させるために、点火時期の遅角（リタード）や空気量を絞ることにより、内燃機関（エンジン）のトルクが低下させられる。

特開平９−３１０６２７号公報（特許文献１）は、応答性を確保しつつ、運転性を悪化させることなくトルクダウンを行なうトルクダウン制御装置を開示する。特許文献１に記載のトルクダウン制御装置は、自動変速機の変速時におけるトルクダウン要求時に、吸入空気量制御により出力トルクを強制的に低下させる制御を行なわせると共に、吸入空気量制御の応答遅れ期間において、点火時期制御と燃料供給量制御との少なくとも一方により出力トルクを強制的に低下させる制御を行なわせる。

この公報に記載のトルクダウン制御装置によれば、吸入空気量制御の応答遅れを、点火時期制御及び／又は燃料供給量制御で補って、トルクダウン要求に対して応答良くエンジンの出力トルクを低下させることができる。
特開平９−３１０６２７号公報

近年、特に欧州において、常時噛合い式のギヤトレーンからなる自動変速機を搭載した車両が販売されている。このような車両においては、自動変速機と内燃機関とはクラッチを介して連結されている。クラッチが接続状態である場合において内燃機関のトルクが急変すると、ショックが発生する。したがって、特許文献１に記載のトルクダウン制御装置のように、トルクを応答性良く低下させれば、乗員がショックを感じ、ドライバビリティが悪化するおそれがあるという問題点があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ドライバビリティを悪化させることなくトルクを制御することができる内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の制御装置において、内燃機関は、常時噛合い式のギヤトレーンからなる自動変速機に連結されている。制御装置は、内燃機関の点火時期を変化させることおよび空気量を変化させることを含む方法により内燃機関のトルクを制御するための制御手段と、自動変速機の変速時における予め定められた条件（たとえばクラッチが接続状態であるという条件）が満たされた場合、点火時期を変化させる方法によるトルクの制御を禁止するための手段とを含む。

第１の発明によると、制御手段が、内燃機関の点火時期を変化させることおよび空気量を変化させることを含む方法によりトルクを制御し、自動変速機の変速時には、たとえばクラッチが接続状態である場合、点火時期を変化させる方法によるトルクの制御が禁止される。これにより、たとえば空気量を変化させる方法のみによりトルクが制御される。空気量を変化させる方法によるトルク制御は応答遅れが生じるため、内燃機関のトルクは緩やかに変化する。そのため、クラッチが接続状態であっても、ショックの発生を抑制することができる。その結果、ドライバビリティが悪化させることなくトルクを制御することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、制御手段は、自動変速機の変速時における予め定められた条件（たとえばクラッチが接続状態であるという条件）が満たされた場合、内燃機関に導入される空気量を変化させる方法のみにより内燃機関のトルクを制御するための空気量制御手段を含む。

第２の発明によると、自動変速機の変速時において、たとえばクラッチが接続状態にある場合、空気量を変化させる方法のみによりトルクが制御される。空気量を変化させる方法によるトルク制御は応答遅れが生じるため、内燃機関のトルクは緩やかに変化する。そのため、クラッチが接続状態であっても、ショックの発生を抑制することができる。

第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第２の発明の構成に加え、空気量制御手段は、内燃機関のトルクを低下させるように制御するための手段を含む。

第３の発明によると、空気量制御手段によりトルクが緩やかに低下させられる。これにより、クラッチを切断する際に、自動変速機への入力トルクが急変することを抑制することができる。そのため、ショックの発生を抑制することができる。

第４の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、内燃機関は、クラッチを介して自動変速機に連結されている。制御装置は、クラッチの状態を検出するための手段をさらに含む。予め定められた条件は、クラッチが接続状態であるという条件である。

第４の発明によると、クラッチが接続状態である場合、点火時期を変化させる方法によるトルク制御が禁止される。これにより、クラッチが接続状態である場合にトルクが急変してショックが発生し、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。

第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第４の発明の構成に加え、制御手段は、クラッチが切断状態となった場合、空気量および点火時期を変化させる方法により内燃機関のトルクを制御するための手段を含む。

第５の発明によると、クラッチが切断状態となった場合、すなわち、トルクが急変しても、ショックが発生しない状態となった場合は、空気量および点火時期を変化させる方法により、トルクが制御される。これにより、ショックの発生を抑制しつつ、内燃機関のトルクを応答性よく制御することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両について説明する。この車両は、エンジン１００で発生した駆動力が、クラッチ２００、変速機３００、デファレンシャルギヤ４００およびドライブシャフト４０２を介して車輪４０４に伝達されることにより走行する。エンジン１００、クラッチ２００および変速機３００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００により制御される。本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、たとえば、ＥＣＵ５００において実行されるプログラムにより発現される。

エンジン１００は、ガソリンエンジンである。クラッチ２００は、エンジン１００のクランクシャフト６００に連結されている。クラッチ出力軸２０２は、スプライン３１０を介して変速機３００の入力軸３０２に連結されている。

変速機３００は、常時噛合い式のギヤトレーンから構成されている。変速機３００におけるギヤ段の選択は、アクチュエータ３０４によりシフトフォークシャフトを摺動させることにより行なわれる。アクチュエータ３０４は、油圧により作動するものであってもよく、電力により作動するものであってもよい。なお、ダイレクトシリンダを用いたアクチュエータによりギヤ段の選択を行なってもよい。

ＥＣＵ５００は、エンジンＥＣＵ５０２、トランスミッションＥＣＵ５０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０６およびＲＡＭ（Random Access Memory）５０８を含む。エンジンＥＣＵ５０２は、エンジン１００を制御する。トランスミッションＥＣＵ５０４は、クラッチ２００および変速機３００を制御する。本実施の形態において、トランスミッションＥＣＵ５０４は、変速機３００の変速時に、変速制御モードで変速機３００を制御する。トランスミッションＥＣＵ５０４は、変速制御モードで変速機３００を制御することにより、たとえばエンジン１００の正味トルクが０Ｎ・ｍ付近まで低下したときにクラッチ２００が切断状態になるようにクラッチ２００を制御する。ここで、正味トルクとは、エンジン１００が実際に発生するトルク（図示トルク）からエンジン１００のフリクションや補機類の負荷などを減算したトルクをいう。クラッチ２００が切断状態であるときに、トランスミッションＥＣＵ５０４は、ギヤ段を変更するように変速機３００を制御する。ギヤ段の変更が完了すると、トランスミッションＥＣＵ５０４は、クラッチ２００が接続状態になるようにクラッチ２００を制御する。なお、変速制御モードでのクラッチ２００および変速機３００の制御は、これに限らない。

エンジンＥＣＵ５０２とトランスミッションＥＣＵ５０４とは、相互に信号を送受信する。本実施の形態において、トランスミッションＥＣＵ５０４は、変速制御モードでクラッチ２００および変速機３００を制御する場合、変速制御モードであることを示す信号をエンジンＥＣＵ５０２に送信する。ＲＯＭ５０６は、ＥＣＵ５００が実行するプログラムやマップなどを記憶する。本実施の形態において、ＲＯＭ５０６に記憶された変速線図または運転者のシフト操作に基づいて、トランスミッションＥＣＵ５０４は、変速制御モードで変速機３００を制御するか否かを決定する。ＲＡＭ５０８は、ＥＣＵ５００の演算結果を記憶する。

ＥＣＵ５００には、ポジションセンサ５１０、アクセル開度センサ５１２、ブレーキスイッチ５１４、車速センサ５１６、入力軸回転数センサ５１８、出力軸回転数センサ５２０、およびタイミングロータ５２２の外周に対向して設けられたクランクポジションセンサ５２４から信号が送信される。

ポジションセンサ５１０は、シフトレバーのシフトポジションを検出する。アクセル開度センサ５１２は、アクセルペダルのアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチ５１４は、ブレーキペダルが踏まれたか否かを検出する。車速センサ５１６は、車速を検出する。入力軸回転数センサ５１８は、変速機３００の入力軸の回転数を検出する。出力軸回転数センサ５２０は、変速機３００の出力軸の回転数を検出する。クランクポジションセンサ５２４はエンジン回転数を検出する。

ＥＣＵ５００は、これらのセンサから送信された信号、ＲＯＭ５０６に記憶されたプログラムおよびマップなどに基づいて演算処理を行なう。本実施の形態において、ＥＣＵ５００は、運転者のシフト操作に基づいて、変速（アップシフトおよびダウンシフト）を行なう。なお、シフト操作の代わりに、ステアリング（図示せず）に設けられたスイッチの操作に基づいて、変速を行なってもよい。

図２を参照して、エンジン１００についてさらに説明する。エンジン１００に吸入される空気は、エアクリーナ１０２によりろ過され、吸気管１０４およびインテークマニホールド１０６を通り、インジェクタ１０８から噴射された燃料とともに燃焼室内に導入される。

燃焼室内で、空気と燃料との混合気が点火プラグ１１０により点火され、燃焼する。混合気が燃焼することにより、エンジン１００は駆動力を発生する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、エギゾーストマニホールド１１２に導かれ、触媒１１４により浄化された後、車外に排出される。

燃焼室内に導入される空気は、スロットルバルブ１１６により制御される。スロットルバルブ１１６はモータによって駆動される電子制御式のスロットルバルブである。スロットルバルブ１１６の開度は、ＥＣＵ５００により制御される。空気の量は、エアフローメータ５２６により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ５００に送信される。スロットルバルブ１１６の開度は、スロットル開度センサ５２８により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ５００に送信される。触媒１１４の温度ＴＣは、温度センサ５３０により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ５００に送信される。なお、温度センサ５３０により触媒温度ＴＣを検出する代わりに、エンジン回転数、負荷、水温、吸気温度などに基づいて触媒温度ＴＣを推定してもよい。

図３を参照して、クラッチ２００についてさらに説明する。クラッチ２００は、乾式単板式の摩擦クラッチである。図３に示すように、クラッチ２００は、クラッチ出力軸２０２と、クラッチ出力軸２０２に配設されたクラッチディスク２０４と、クラッチハウジング２０６と、クラッチハウジング２０６に配設されたプレッシャプレート２０８と、ダイヤフラムスプリング２１０と、クラッチレリーズシリンダ２１２と、レリーズフォーク２１４と、レリーズスリーブ２１６とを含む。

ダイヤフラムスプリング２１０が、プレッシャプレート２０８を図３において右方向に付勢することにより、クラッチディスク２０４が、エンジン１００のクランクシャフト６００に取り付けられたフライホイール６０２に押付けられ、クラッチが接続される。

クラッチレリーズシリンダ２１２が、レリーズフォーク２１４を介して図３において右方向へ、レリーズスリーブ２１６を移動させることにより、ダイヤフラムスプリング２１０の内端部が図３において右方向へ移動する。ダイヤフラムスプリング２１０の内端部が図３において右方向へ移動すると、プレッシャプレート２０８が図３において左方向に移動し、クラッチディスク２０４とフライホイール６０２とが離れてクラッチが切断される。

クラッチレリーズシリンダ２１２は、リザーバ２１８から油圧ポンプ２２０により汲み上げられた作動油の油圧が、クラッチソレノイドバルブ２２２を介して供給されることにより作動する。クラッチソレノイドバルブ２２２は、クラッチレリーズシリンダ２１２に対する油圧の供給および排出を切換える。クラッチソレノイドバルブ２２２は、ＥＣＵ５００により制御される。

クラッチレリーズシリンダ２１２に油圧が供給されると、クラッチレリーズシリンダ２１２のピストンが図３において左方向に移動し、レリーズスリーブ２１６が図３において右方向へ移動してクラッチが切断される。クラッチレリーズシリンダ２１２のピストンの位置（クラッチストローク）は、クラッチストロークセンサ５３２により検出される。クラッチストロークセンサ５３２の検出結果を表す信号は、ＥＣＵ５００に送信される。

ＥＣＵ５００は、クラッチストロークセンサ５３２から送信された信号に基づいて、クラッチ２００が切断状態にあるか、接続状態にあるか、半接続状態にあるかを検出する。なお、クラッチ２００を電力により作動するようにしてもよい。

図４を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置においてＥＣＵ５００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ５００は、現在、クラッチ２００および変速機３００が、変速制御モードで制御されているか否かを判別する。変速制御モードであるか否かは、トランスミッションＥＣＵ５０４がエンジンＥＣＵ５０２に送信する信号に基づいて判別すればよい。変速制御モードで変速機３００が制御されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。そうでない場合（Ｓ１００にＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ５００は、クラッチストロークセンサ５３２から送信された信号に基づいて、クラッチ２００が切断状態にあるか否かを判別する。クラッチ２００が切断状態にある場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ５００は、空気のみでのトルク制御実行フラグをリセットする。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ５００は、変速機３００側から、空気のみでのトルク制御が要求されているか否かを判別する。空気のみでのトルク制御が要求されているか否かは、トランスミッションＥＣＵ５０４からエンジンＥＣＵ５０２に送信される信号に基づいて判別される。トランスミッションＥＣＵ５０４は、たとえば低速時の変速において、クラッチ２００の切断が開始されてから切断が完了するまでの間に、エンジントルクを緩やかに低下させ、変速ショックを抑制した変速を行なう場合、空気のみでのトルク制御を要求する。空気のみでのトルク制御を要求する場合は、トランスミッションＥＣＵ５０４からエンジンＥＣＵ５０２に信号が送信される。空気のみでのトルク制御が要求されている場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。そうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ５００は、空気のみでのトルク制御実行フラグをセットする。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ５００は、空気のみでのトルク制御実行フラグがセットされているか否かを判別する。空気のみでのトルク制御実行フラグがセットされている場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。そうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ５００は、点火時期によるトルク制御を禁止し、空気のみ、すなわちスロットルバルブ１１６の開度のみで、エンジン１００のトルクを制御する。Ｓ１１４にて、ＥＣＵ５００は、空気および点火時期により、エンジン１００のトルクを制御する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置のＥＣＵ５００の動作について説明する。

変速時でない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、空気のみでのトルク制御実行フラグがリセットされている（Ｓ１０４）。そのため、アイドリング時、ノッキング発生時、触媒１１４の暖機時、アクセル操作時などに、空気および点火時期により、車両の運転状態に応じて応答性良くトルク制御が行なわれる（Ｓ１１０にてＮＯ、Ｓ１１４）。

変速線図に基づいて変速する必要があると判断されたり、運転者のシフト操作により変速が要求されたりすると、変速機３００が変速制御モードで制御され（Ｓ１００にてＹＥＳ）、クラッチ２００が切断状態にあるか否かが判別される（Ｓ１０２）。

クラッチ２００が切断状態となっておらず、接続状態（半接続状態を含む）である場合において（Ｓ１０２にてＮＯ）、変速機３００側から、空気のみでのトルク制御が要求されていれば（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、空気のみでのトルク制御実行フラグがセットされる（Ｓ１０８）。

空気のみでのトルク制御実行フラグがセットされれば（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、点火時期によるトルク制御が禁止され、空気のみ、すなわちスロットルバルブ１１６の開度のみによるトルク制御が実行される（Ｓ１１２）。このとき、エンジン１００のトルクは、変速機３００側が要求するトルクに対応するように低下させられる。

空気のみでトルク制御を行なう場合、スロットルバルブ１１６の開度を変化させても、空気の流量は速やかに変化しないため、応答遅れが生じる。そのため、トルクが緩やかに低下する。その結果、クラッチ２００が接続状態である場合において、トルクの急変が抑制され、変速ショックが抑制される。

トルクが十分に低下し、ギヤ段を変更するためにクラッチ２００が切断されると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、空気のみでのトルク制御実行フラグがリセットされる（Ｓ１０４）。これにより、空気および点火時期によるトルク制御に戻される（Ｓ１１０にてＮＯ、Ｓ１１４）。これにより、車両の運転状態に応じて応答性良くトルク制御が行なわれる。なお、空気および点火時期によるトルク制御に戻されるための条件は、クラッチ２００が切断状態となったという条件のみであってもよい。

以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置において、ＥＣＵは、変速機の変速時にクラッチが接続状態であり、変速機側から、空気のみでのトルク制御要求がある場合、点火時期によるトルク制御を禁止し、空気のみでのトルク制御を実行する。これにより、トルクを緩やかに低下させ、ショックの発生によりドライバビリティが悪化することを抑制することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両を示す制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジンを示す制御ブロック図である。 クラッチを示す図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置のＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、１０８ インジェクタ、１１０ 点火プラグ、１１６ スロットルバルブ、２００ クラッチ、３００ 変速機、５００ ＥＣＵ、５０２ エンジンＥＣＵ、５０４ トランスミッションＥＣＵ、５０６ ＲＯＭ、５０８ ＲＡＭ、５２６ エアフローメータ、５２８ スロットル開度センサ、５３２ クラッチストロークセンサ。

Claims (3)

1. 内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の出力軸は、常時噛合い式のギヤトレーンからなる自動変速機の入力軸にクラッチを介して連結され、
   前記クラッチの状態を検出するための手段と、
   前記内燃機関の点火時期を変化させることおよび空気量を変化させることを含む方法により前記内燃機関のトルクを制御するための制御手段と、
   前記自動変速機の変速時に前記クラッチが接続状態であるという条件が満たされた場合、点火時期を変化させる方法によるトルクの制御を禁止するための手段とを含み、
   前記制御手段は、前記自動変速機の変速時に前記クラッチが接続状態であるという条件が満たされた場合、前記内燃機関に導入される空気量を変化させる方法により、前記内燃機関のトルクを低下させるように制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
2. 少なくとも、前記自動変速機の変速時に前記クラッチの切断が開始されてから、前記クラッチの切断が完了するまでの間は、前記クラッチが接続状態であることが検出される、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記クラッチが切断状態となった場合、空気量および点火時期を変化させる方法により前記内燃機関のトルクを制御するための手段を含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。

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