JP4552688B2 - エンジンの変速時制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンにクラッチを介して手動変速機が接続された車両において、変速時にエンジン回転速度を変速後の変速機入力側回転速度に同期させる制御の改良に関する。

特許文献１には、変速時にエンジン回転速度を変速後の変速機入力側回転速度に同期させる回転同期制御を行うことにより、変速ショックを回避する技術が開示されている。
特開平５-２２９３６８号公報

上記特許文献１に記載された変速時におけるエンジンの回転同期制御を、手動変速機の変速操作時に適用する場合、変速ショックを良好に無くせるように、回転同期制御を行う期間を適切に設定するため、クラッチペダルの位置検出をする必要がある。
しかし、例えば、クラッチ接続状態でのエンジン始動を防止するため設けられたスタータインヒビタースイッチがＯＮである期間を回転同期制御期間とするような安易な設定では、前記スタータインヒビタースイッチは、クラッチペダルの踏み込み量が最大付近の大きな踏み込み量でＯＮとなるように設定されているので、クラッチペダルを少し戻しただけで、該スイッチがＯＦＦとなり、エンジンの回転同期速度が停止される。

したがって、ドライバのクラッチ戻し操作が遅い場合などに、ドライバは同期回転速度に維持されていると認識しているにもかかわらず、半クラッチ状態で既に回転同期制御が停止されていて、回転速度が落ちているので、クラッチ締結時にショックが発生してしまうこととなる。
また、上記のことをドライバが認識していたとしても、同期制御ＯＮ時とＯＦＦ時とで意識的にクラッチペダルの踏み込み制御を変えなければならず、操作感が悪化してしまう。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、ドライバのクラッチペダル操作によらず、クラッチ締結ショックを回避できるようにすることを目的とする。

このため、本発明は、クラッチの半クラッチ状態を検出する半クラッチ検出手段と、変速操作によって開始したエンジンの回転同期制御を、クラッチの半クラッチ状態が検出されるまで継続して行う回転同期制御継続手段と、を設けた構成とした。

本発明に係るエンジンの変速時制御装置によると、ドライバのクラッチペダル操作に影響されることなく、半クラッチ状態検出中はエンジン回転同期制御が継続して行われるので、エンジン回転速度が同期速度より低下することなくクラッチ締結が行われ、締結ショックを確実に回避でき、また、必要以上に同期制御を長引かせることなく、速やかに変速後のエンジン制御に移行できる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す車両の構成を示す概略図である。
この図に示すように、車両には、エンジン（内燃機関）１と、このエンジン１にクラッチ２を介して接続される手動変速機３とが搭載されている。
前記クラッチ２は、クラッチペダル４を踏み込んでいないときは接続され、クラッチペダル４を大きく踏み込むことによってリターンスプリングの付勢力に抗して接続が断たれ、所定量戻し操作すると該切断状態から締結し始める半クラッチ状態となる。

そこで、第１の実施形態では、図２（Ａ）に示すように、変速時に前記クラッチペダル４を大きく踏み込んだ状態から戻し操作して半クラッチ状態となるときに、ＯＮからＯＦＦ（またはＯＦＦからＯＮ）に信号が切り換わるように設定した半クラッチスイッチ５を設ける。
前記手動変速機３には、シフト位置を検出するシフトスイッチ６が設けられ、エンジン１には、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ７が設けられる。

前記半クラッチスイッチ５、シフトスイッチ６、回転速度センサ７からの検出信号は、エンジンコントロールユニット（図ではＥＣＵ）８に入力される。
エンジンコントロールユニット８は、変速時に、エンジン１の回転速度を、当該変速による変速後の変速機入力側回転速度に同期させる回転同期制御を実行する。
図３は、上記回転同期制御のフローを示す。

ステップＳ１では、前記シフトスイッチ６によって検出されるシフト位置が変化したかによって、変速操作されたかを判定する。
ステップＳ１で、変速操作されたと判定されたときは、ステップＳ２へ進み、エンジン１の回転同期制御を開始する。
具体的には、前記検出された変速操作後のシフト位置に基づいて現在の運転状態で変速後の変速機入力側回転速度を算出し、該変速機入力側回転速度を、エンジン１の目標同期回転速度として設定し、該目標同期回転速度と前記回転速度センサ７によって検出される実際のエンジン回転速度Ｎｅとの偏差に応じて、目標同期回転速度に収束するように、エンジン出力（吸入空気量および燃料噴射量）をフィードバック制御する。

ステップＳ３では、前記半クラッチスイッチ５の信号がＯＮからＯＦＦ（またはＯＦＦからＯＮ）に切り換わったかを判定する。
そして、変速操作時にクラッチペダル４を大きく踏み込んだ後、戻し操作によって、前記半クラッチスイッチ５からの信号がＯＮからＯＦＦ（またはＯＦＦからＯＮ）に切り換わったときに、半クラッチ状態であると判定し、ステップＳ４へ進んで、前記エンジン１の回転同期制御を終了させる。

図４は、変速時の各種状態量の変化を示す。
このように、変速操作によって開始された回転同期制御を、半クラッチ状態が検出されるまで、継続することで、エンジン回転速度Ｎｅを変速後の変速機入力側回転速度に同期した状態を維持しながらクラッチを締結することができ、締結時のショックを防止できる。
また、必要以上に回転同期制御を長引かせることなく、変速後の要求トルクに見合った制御を速やかに開始することができ、優れた応答性を確保できる。
また、ドライバのクラッチペダル操作によることなく、適正なタイミングで回転同期制御を終了させることができるので、クラッチペダルの操作感が悪化することもない。

上記第１の実施形態では、半クラッチスイッチを設けることで、半クラッチ状態を高精度に検出できるが、現状で設けられているクラッチペダルスイッチを用いて、制御することもできる。
第２の実施形態では、スタータインヒビタースイッチを利用して半クラッチ状態を判定するものを示す。

スタータインヒビタースイッチ１１の本来の機能は、クラッチペダル４を踏み込んでクラッチ２が完全に切り離されたときに、スタータの起動つまりエンジン始動を許可して、発進を回避するようにしたものであり、このため、図２（Ｂ）に示すように、クラッチペダル４の踏み込み量最大付近でＯＮとなるように設定されている。
したがって、既述したように、スタータインヒビタースイッチがＯＮである間、回転同期制御を行うようにしただけでは、半クラッチ状態となる前に回転同期制御が停止してしまい、クラッチ締結時のショックを良好に回避できない（図６の一点鎖線参照）。

そこで、本第２の実施形態では、スタータインヒビタースイッチ１１の信号検出に、所定の操作を加えて半クラッチ状態を検出するようにした。
図５は、第２の実施形態における回転同期制御のフローを示す。
ステップＳ１１、ステップＳ１２で、第１の実施形態同様にして、変速操作開始と共にエンジン１の回転同期制御を開始した後、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、前記スタータインヒビタースイッチ１１の信号がＯＮからＯＦＦ（またはＯＦＦからＯＮ）に切り換わったかを判定する。
そして、変速操作時にクラッチペダル４を大きく踏み込んだ後、戻し操作によって、前記スタータインヒビタースイッチ１１からの信号がＯＮからＯＦＦ（またはＯＦＦからＯＮ）に切り換わったと判定されると、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、前記スタータインヒビタースイッチ１１の信号の切り換わり後の経過時間を計測するタイマを起動し、カウントアップする。
ステップＳ１５では、前記タイマにより経過時間Ｔが所定時間Ｔ０に達したかを判定する。
所定時間Ｔ０に達したと判定されたときは、半クラッチ状態と判断し、エンジン１の回転同期制御を終了させる。

図６は、本実施形態における変速時の各種状態量の変化を示す。
このようにすれば、ドライバがクラッチペダル４をゆっくりと戻し操作した場合でも、前記スタータインヒビタースイッチ１１の信号が切り換わってから所定時間を経過した後に、半クラッチ状態と判定するので、回転落ちを生じることなく同期回転速度を維持したままクラッチ２が締結され、ショックを回避できる。

また、第１の実施形態のように、別途スイッチを設ける必要がないので、低コストで実施できる。
次に、既存のスイッチを利用した第３の実施形態について説明する。
定速走行制御（ＡＳＣＤ）を行う車両では、図２に示すように、クラッチペダルを踏み込み操作すると、該定速走行制御を解除するため、所定量の踏み込みを検出するＡＳＣＤ解除スイッチ１２が設けられている。

そこで、第３の実施形態では、前記ＡＳＣＤ解除スイッチ１２の信号を用いて半クラッチ状態を検出するようにした。
すなわち、ＡＳＣＤ解除スイッチ１２の本来の機能は、クラッチペダル４を踏み込んでＯＦＦからＯＮ（またはＯＮからＯＦＦ）に切り換わったときに、定速走行制御を解除させるものであるが、本実施形態では、クラッチペダル４を踏み込んだ後、戻し操作したときに、ＡＳＣＤ解除スイッチ１２の信号がＯＮからＯＦＦ（またはＯＦＦからＯＮ）に切り換わったときに半クラッチ状態と判断する。

図７は、第３の実施形態における回転同期制御のフローを示す。
第１の実施形態のフローを示す図３との相違は、半クラッチスイッチ５の信号の代わりに、ＡＳＣＤ解除スイッチ１２を用いる点のみである。
図８は、本実施形態における変速時の各種状態量の変化を示す。
本実施形態では、実際の半クラッチ状態より締結側まで回転同期制御が継続するので、変速後の要求トルクへの応答は若干遅れるが、変速ショックは確実に防止でき、第２の実施形態同様、別途スイッチを設ける必要がないので、低コストで実施できる。

第４の実施形態としては、図２に示すように、クラッチペダルの任意のストローク量（踏み込み量）を検出できる可変抵抗式等のポテンショメータで構成されるストロークセンサ１３を設け、変速操作によりエンジン１の回転同期制御を開始後、エンジン回転速度Ｎｅが上昇に転じる点を、半クラッチ位置としてそのときのストローク量を学習し、該学習されたストローク量を記憶更新する。なお、初期値は、予め実験で半クラッチ状態となる位置を見つけて設定しておく。

そして、クラッチペダル４の戻し操作、つまり、ストローク量が減少する方向で、前記学習されたストローク量となったときを、半クラッチ位置と判断して、回転同期制御を終了させる。
図９、図１０は、第４の実施形態における回転同期制御および半クラッチ位置学習のフローを示す。

第４の実施形態によると、経時変化する半クラッチ位置を学習しつつ、常に、最適なタイミングで回転同期制御を終了させることができる。
なお、以上示した実施形態において、エンジン１の回転速度制御の開始は、スタータインヒビタースイッチが、クラッチペダルの踏み込みによってＯＦＦからＯＮ（またはＯＮからＯＦＦ）となったとき、また、第４の実施形態では、ストローク量が０近傍の所定値以上になったことを検出して開始させるようにしてもよい。

本発明の一実施形態を示す車両の概略構成図である。 各実施形態におけるクラッチ周辺部のスイッチおよびそれらの作用を示す図である。 第１の実施形態の回転同期制御を示すフローチャートである。 第１の実施形態の回転同期制御時の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。 第２の実施形態の回転同期制御を示すフローチャートである。 第２の実施形態の回転同期制御時の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。 第３の実施形態の回転同期制御を示すフローチャートである。 第３の実施形態の回転同期制御時の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。 第４の実施形態の回転同期制御を示すフローチャートである。 第４の実施形態の半クラッチ位置学習制御示すフローチャートである。

符号の説明

１…エンジン、２…クラッチ、３…手動変速機、４…クラッチペダル、５…半クラッチスイッチ、６…シフトスイッチ、７…回転速度センサ、８…エンジンコントロールユニット、１１…スタータインヒビタースイッチ、１２…ＡＳＣＤ解除スイッチ、１３…ストロークセンサ

Claims (5)

1. エンジンにクラッチを介して手動変速機が接続され、前記クラッチを切り離ながら行う変速操作時に、変速後における変速機の入力側回転速度にエンジン回転速度を同期させる回転同期制御を行うエンジンの変速時制御装置において、
   前記クラッチが切断状態から締結され始める半クラッチ状態を検出する半クラッチ検出手段と、
   前記変速操作によって開始した前記エンジンの回転同期制御を、前記クラッチの半クラッチ状態が検出されるまで継続して行う回転同期制御継続手段と、
   を設けたことを特徴とする車両用発進クラッチの制御装置。
2. 前記半クラッチ検出手段は、クラッチペダル動作に連係して半クラッチ位置で信号が切り換わるように設けられた半クラッチスイッチからの信号に基づいて半クラッチ状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの変速時制御装置。
3. 前記半クラッチ検出手段は、クラッチ接続状態でのエンジン始動を禁止するためクラッチペダルの最大踏み込み量付近でＯＮ(ＯＦＦ)となるように設けられたスタータインヒビタースイッチが、クラッチペダルの戻し操作によってＯＮからＯＦＦ（ＯＦＦからＯＮ）に切り換えられてから所定時間経過後に半クラッチ状態になったと判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの変速時制御装置。
4. 前記半クラッチ検出手段は、定速走行制御を禁止するため比較的浅めのクラッチペダル踏み込み量でＯＮ(ＯＦＦ)となるように設けられた定速走行制御禁止スイッチが、クラッチペダルの戻し操作時にＯＮからＯＦＦ（ＯＦＦからＯＮ）とされたときを半クラッチ状態になったと判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの変速時制御装置。
5. 前記半クラッチ検出手段は、クラッチペダルの踏み込み量に応じたストローク量を検出するストロークセンサを設け、変速操作時にクラッチペダル踏み込みに応じてエンジン回転速度が変化するときのストローク量を、半クラッチ位置と判定して学習することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの変速時制御装置。

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