JP4747629B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関と自動変速機とを搭載した車両の制御装置に関し、特に、燃料カット（フューエルカット）からの復帰時に発生するショックを低減する制御装置に関する。

車両に搭載された内燃機関（エンジン）の燃費を向上させるために減速走行中（エンジンアイドリング状態）において、エンジンへの燃料の供給を停止する制御、いわゆるフューエルカット制御は、走行性能や乗心地を損なわない範囲でエンジンに対する燃料の供給を可及的に少なくして燃費を向上させる制御である。一般的には、エンジンがアイドリング状態にある減速中に、車両の速度やエンジン回転数が予め定められた条件であることにより、燃料の供給を停止している。

具体的には、走行中にスロットルバルブが閉じられて車速やエンジン回転数が所定値以上のとき、燃料の供給を停止する。また、車速やエンジン回転数が低下して下限を規定している復帰回転数に達すると燃料の供給を再開する。なお、このフューエルカットからの復帰条件は、エンジンストールを生じさせず、またエンジンの安定した回転を維持するように設定されている。燃費向上の観点から、フューエルカットからの復帰回転数は低く設定されて、できるだけ長い時間フューエルカットされることが望ましい。

さらに、車両用の自動変速機は、エンジンの出力軸に接続された流体継手と、その出力軸に接続された歯車式の有段変速機構またはベルト式やトラクション式の無段変速機構とから構成されるものが多い。この流体継手としては、トルクコンバータがあり、このトルクコンバータには、ロックアップクラッチを備えるものが多い。ロックアップクラッチはトルクコンバータの駆動側の部材（エンジン側のポンプインペラー）と従動側の部材（変速機構側のタービンライナ）とを機械的に直接連結するものである。そのため、燃費の向上と乗心地とを両立させることができる。このようなロックアップクラッチを係合させるロックアップ領域を、たとえば車速とスロットル開度とに基づいて設定している。

特開２００４−１３６７７０号公報（特許文献１）は、アクセル開度全閉による減速時にロックアップ制御するとともに燃料カットする車両の減速時制御装置を開示する。この車両の減速時制御装置は、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、ロックアップ解除指令信号の出力時点から実際のロックアップ状態が解除される時点までの経過時間をロックアップ解除遅れと定義したとき、ロックアップ解除遅れが大の状態を基準としたロックアップ解除エンジン回転数初期値を予め設定するロックアップ解除エンジン回転数初期値設定手段と、ロックアップ解除時にロックアップ解除遅れ時間を計測するロックアップ解除遅れ時間計測手段と、計測されるロックアップ解除遅れ時間に基づいて、設定されているロックアップ解除エンジン回転数を低回転数側に変更するロックアップ解除エンジン回転数変更手段と、アクセル開度が全閉で、エンジン回転数検出値が設定されているロックアップ解除エンジン回転数以下になったときにロックアップ解除指令信号を出力するロックアップ解除制御手段と、実際にロックアップ状態が解除されたことを検出する実ロックアップ解除検出手段と、実際にロックアップ状態が解除された後、燃料カットをリカバーする燃料カットリカバー制御手段とを有する。

この車両の減速時制御装置によると、ロックアップ解除制御において、ロックアップ解除遅れが大の状態を基準とし、ロックアップ解除エンジン回転数をロックアップ解除遅れが小さいほど低回転数側に変更することでアクセル全閉時のロックアップ領域を拡大し、かつ、燃料カットリカバー制御において、実際のロックアップ状態解除を燃料カットリカバー条件とするため、ロックアップ解除遅れのバラツキにかかわらず、燃費の向上代を確保した上で、エンジンストールの回避とリカバーショックの回避の両立を達成することができる。
特開２００４−１３６７７０号公報

一般的に、エンジンにおいては、ＩＳＣ（Idle Speed Control）制御が行なわれている。このＩＳＣ制御は、エンジンのアイドリング回転数を一定回転数に維持する制御である。具体的には、エンジンのスロットルバルブをバイパスする空気通路を設け、その通路の絞り量をアクチュエータにより駆動して、空気（混合気）流量を調節することによりアイドリング回転数を制御するものである。このＩＳＣ制御装置では、アイドリング時の回転数を目標値に近づけるために、フィードバック制御が行なわれている。これにより、回転数をほぼ一定に保つことができる。

フィードバック制御においてエンジンのアイドリング回転数を一定回転数に維持するために必要な空気流量は、個体差、経時変化等の要因により変化するので、フィードバックの結果を反映して記憶するいわゆる学習制御が行なわれている。通常、アイドリング空気流量の学習値の初期値は、エンジンストールを回避するために大きめの値が設定されている。そして、学習未完了の場合にはこの初期値でＩＳＣ制御が行なわれる。すなわち、この学習が完了するまでは、初期値による制御が行なわれ、エンジンのアイドリング回転数が高めの設定となる。

特許文献１に開示された車両の減速時制御装置においては、燃料カットリカバー手段によりロックアップが解除された後に燃料カットがリカバーされる。しかしながら、特許文献１においては、ＩＳＣ制御における学習が完了しているか完了していないかを考慮していない。このため、以下のような問題点が発生する。ＩＳＣ制御において学習が未完了の場合には、アイドリング回転数が高めに設定されている。この状態でフューエルカットからの復帰が行なわれ、ロックアップクラッチが解放されると、高めに設定されたアイドリング回転数までエンジン回転数が吹き上がってしまい、運転者がショックを感じ、ドライバビリティが悪化するという問題点を有する。このようなＩＳＣの学習制御の未完了時におけるフューエルカットからの復帰時の問題点については、特許文献１において言及されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＩＳＣの学習制御が未完了であってもフューエルカットからの復帰時に発生するショックを抑制することができる、車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、内燃機関と、内燃機関の出力軸に接続された流体継手および流体継手の入出力軸を機械的に接続する機械要素を含む自動変速機とを搭載した車両を制御する。この制御装置は、内燃機関のアイドリング回転数を空気流量を調節して学習制御するための学習制御手段と、学習制御手段による学習が完了したか否かを判断するための判断手段と、車両の走行状態が予め定められた開始条件を満足すると内燃機関への燃料供給を停止するとともに機械要素による流体継手の入出力軸の機械的な接続を開始して、車両の走行状態が予め定められた復帰条件を満足すると内燃機関への燃料供給を再開するとともに機械要素による流体継手の入出力軸の機械的な接続を解放するためのフューエルカット実行手段と、予め定められた条件を変更するための変更手段とを含む。変更手段は、判断手段により学習未完了であると判断された場合には、復帰条件を、フューエルカットから復帰しやすい条件に変更するための手段を含む。

第１の発明によると、フューエルカット実行手段が、車両の走行状態が予め定められた開始条件（車速や内燃機関回転数がフューエルカット開始しきい値以上）を満足すると内燃機関への燃料供給を停止するとともに機械要素（ロックアップクラッチ）による流体継手（トルクコンバータ）の入出力軸の機械的な接続を開始して、車両の走行状態が予め定められた復帰条件（車速や内燃機関回転数がフューエルカット復帰しきい値以下）を満足すると内燃機関への燃料供給を再開するとともにロックアップクラッチによるトルクコンバータの入出力軸の機械的な接続を解放する。ＩＳＣ学習制御が未完了であるときには、フューエルカットからの復帰条件が、復帰しやすい条件に変更されて、たとえば車速や内燃機関回転数が高い状態であってもフューエルカットから復帰する。このようにすると、ＩＳＣ学習制御の未完了時にはフューエルカットから復帰しやすくなるので（復帰車速や復帰回転数を上げる）、エンジン回転数が大きく下がらないうちに、フューエルカットから復帰させるようにできる。これにより、ＩＳＣ学習制御が完了していないのでエンジンのアイドリング回転数が高めであっても、エンジンの回転数が大きく吹き上がることを抑制することができる。その結果、ＩＳＣの学習制御が未完了であってもフューエルカットからの復帰時に発生するショックを抑制することができる、車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、復帰条件は、車両の車速が予め定められた車速を下回るという条件である。変更手段は、判断手段により学習未完了であると判断された場合には、予め定められた車速を増加するように補正して、復帰条件を変更するための手段を含む。

第２の発明によると、ＩＳＣ学習制御が未完了であるときには、フューエルカットからの復帰条件である車速を増加させるようにして、車速（エンジン回転数に比例）が大きく下がらないうちに、フューエルカットから復帰させるようにできる。これにより、ＩＳＣ学習制御が完了していないのでエンジンのアイドリング回転数が高めであっても、エンジンの回転数が大きく吹き上がることを抑制することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、復帰条件は、内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回るという条件である。変更手段は、判断手段により学習未完了であると判断された場合には、予め定められた回転数を増加するように補正して、復帰条件を変更するための手段を含む。

第３の発明によると、ＩＳＣ学習制御が未完了であるときには、フューエルカットからの復帰条件である内燃機関の回転数を増加させるようにして、エンジン回転数が大きく下がらないうちに、フューエルカットから復帰させるようにできる。これにより、ＩＳＣ学習制御が完了していないのでエンジンのアイドリング回転数が高めであっても、エンジンの回転数が大きく吹き上がることを抑制することができる。

第４の発明に係る車両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て、流体継手はトルクコンバータであって、機械要素はロックアップクラッチであって、機械要素による流体継手の入出力軸の機械的な接続は、ロックアップクラッチが係合状態およびスリップ状態の少なくともいずれかの状態による接続である。

第４の発明によると、ＩＳＣ学習制御が完了していない場合でもＩＳＣ学習制御が完了している場合と同じ条件でフューエルカットから復帰されると、ロックアップクラッチが係合状態およびスリップ状態の少なくともいずれかの状態から解放される。このときに、ＩＳＣ学習制御が完了していない場合には内燃機関のアイドリング回転数が初期値の高い回転数である。したがって、ロックアップクラッチが解放されると内燃機関の回転数が吹き上がりショックを発生する。このため、このようにＩＳＣ学習制御が完了していない場合には、フューエルカットから復帰しやすくして（内燃機関が高い回転数で復帰させるようにして）、たとえアイドリング回転数が高くても内燃機関の回転数の吹き上がりを回避することができる。

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じである。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に、このエンジンシステムの制御ブロック図を示す。このエンジンシステムは、エンジン１００を制御し、ＩＳＣ学習制御が未完了時におけるフューエルカットからの復帰時のエンジン回転数の吹き上がりを回避してショックの発生を抑制する。

エンジン１００においては、エンジンＥＣＵ４００により制御された点火装置１１０により点火プラグが制御されて、所望の点火時期に各気筒において燃焼室の混合気に着火される。エンジン１００から発生したトルクは、トルクコンバータ２００および自動変速機３００を介して駆動輪に伝達される。トルクコンバータ２００は、ロックアップクラッチを備えている。ロックアップクラッチは、トルクコンバータ２００のポンプインペラ（エンジン１００側）とタービンライナ（自動変速機３００側）との間に設けられた機械式のクラッチであって、このロックアップクラッチを係合状態にすることにより自動変速機の伝達効率を高めることができ燃費が向上する。なお、このトルクコンバータ２００のロックアップクラッチの係合状態については、エンジンＥＣＵ４００とは別のＥＣＴ（Electronic Control Transmission）＿ＥＣＵにより制御される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵは、自動変速機３００を制御する。

エンジンＥＣＵ４００は、アイドリング時の空気量を制御するＩＳＣ制御部４１０と、フューエルカット制御を行なうフューエルカット制御部４２０と、トルクコンバータ２００のロックアップクラッチの状態を検知するロックアップクラッチ状態検知部４３０とを含む。

ＩＳＣ制御部４１０は、スロットルバルブのバイパス通路を流れる空気量をアイドルスピードコントロールバルブで調整して、アイドリング回転数を所望の回転数に制御する。前述のように、このＩＳＣ制御部４１０においては、アイドリング時のエンジン１００の回転数を目標エンジン回転数に近づけるために、フィードバック制御が行なわれている。このフィードバック制御におけるアイドリング空気流量はフィードバックの結果を反映して学習するように制御されている。この学習制御において、アイドリング空気流量の初期値は、エンジンストールを回避するために大きめの値が設定されている。そのため、学習制御が未完了の場合には、初期値でのＩＳＣ制御が実行され、この学習制御が完了するまでは、初期値による制御が行なわれるためエンジン１００のアイドリング回転数が高めの設定（エンジン１００に吸入される吸入空気量が多め）になる。

フューエルカット制御部４２０は、予め定められた車両の運転状態になると、エンジン１００への燃料の供給を停止し、別途予め定められた条件を満足するとフューエルカット状態からの復帰を行なうフューエルカット制御を実行する。すなわち、燃費を向上させるために、減速運転中（エンジンアンドリング状態）において、エンジン１００への燃料の供給を停止する。一般的には、エンジン回転数が予め定められたフューエルカット復帰回転数（燃料供給を停止させてもエンジンストールしない最低の回転数）よりも高い状態においてフューエルカットが実行され、可及的に燃料の供給量を下げて、燃費を向上させることができる。

トルクコンバータ２００のロックアップクラッチの状態を検知するロックアップクラッチ状態検知部４３０は、たとえば図１に示すようにトルクコンバータ２００から直接エンジンＥＣＵ４００に入力されるようにしてもよいし、トルクコンバータ２００からＥＣＴ＿ＥＣＵを経由してエンジンＥＣＵ４００に入力されるようにしてもよい。

図２を参照して図１のエンジンＥＣＵ４００で実行されるプログラムの制御構造をフローチャートを用いて説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ４００は、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFを通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREFに設定する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ４００は、アイドリング状態かつフューエルカット状態であるか否かを判断する。アイドリング状態かつフューエルカット状態であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ４００は、ＩＳＣ学習制御を実行する。Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ４００は、ＩＳＣ学習制御が完了したか否かを判断する。この判断は、たとえば、アイドル空気流量の学習値が更新されたかどうかを判断することにより、ＩＳＣ学習制御が完了したか否かが判断できる。すなわち、予め定められた時間以上、学習値が更新されないとＩＳＣ学習制御が完了したと判断できる。ＩＳＣ学習制御が完了すると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ５００へ移される。

Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ４００は、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFを、｛通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREF＋α（α≧０）｝に設定する。

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制御装置であるエンジンＥＣＵ４００により制御されるエンジン１００の動作について説明する。

ロックアップクラッチを有するトルクコンバータ２００を介して、自動変速機３００とエンジン１００とが接続されている。車両が走行中に、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFを通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREFに設定する。ＩＳＣ学習制御が実行され（Ｓ３００）、ＩＳＣ学習制御が完了するまでは（Ｓ４００にてＮＯ）、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFを、｛通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREF＋α（α≧０）｝に設定する。一方、ＩＳＣ学習制御が完了すると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFは通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREFのままである。

このときのエンジン１００の各種状態量の時間的変化を図３に示す。図３（Ａ）にアクセル開度に対応するスロットル開度を（Ｈｉｇｈでスロットル開状態を示し、Ｌｏｗでスロットル閉状態を示す）、図３（Ｂ）にフューエルカットフラグを（Ｈｉｇｈでフューエルカット実行中を示し、Ｌｏｗでフューエルカット停止中を示す）、図３（Ｃ）に燃料供給状態を（Ｈｉｇｈで燃料供給中を示し、Ｌｏｗで燃料供給停止中を示す）、図３（Ｄ）にロックアップクラッチ係合フラグを（Ｈｉｇｈで係合状態またはスリップ状態を示し、Ｌｏｗで解放状態を示す）、図３（Ｅ）にＩＳＣ学習未完了時のエンジン回転数ＮＥ、タービン回転数ＮＴを、図３（Ｆ）にＩＳＣ学習完了時のエンジン回転数ＮＥ、タービン回転数ＮＴを、それぞれ示す。なお、図３（Ｅ）および図３（Ｆ）においては、フューエルカット中はロックアップクラッチが係合状態（またはスリップ状態）であるのでエンジン回転数ＮＥ＝タービン回転数ＮＴである。また、車速Ｖはタービン回転数ＮＴに比例する。このため、上述したフローチャートにおいては車速を基準として説明したが、図３（Ｅ）および図３（Ｆ）では回転数を基準としている。

図３（Ｆ）に示すようにＩＳＣ学習が完了しているとエンジン１００のアイドリング回転数はＮＥ（ＩＤ１）と低い回転数になっている。このＮＥ（ＩＤ１）は、ＩＳＣ学習が完了していない場合のエンジン１００のアイドリング回転数ＮＥ（ＩＤ２）よりも低い。このため、図３（Ｆ）に示すように、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFが、通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREFのままであっても、フューエルカットからの復帰時にエンジン回転数ＮＥが大きく吹き上がることがなく、ショックは生じない。

一方、図３（Ｅ）に示すようにＩＳＣ学習が完了していないとエンジン１００のアイドリング回転数はＮＥ（ＩＤ２）と高い回転数になっている。このＮＥ（ＩＤ２）は、ＩＳＣ学習が完了している場合のエンジン１００のアイドリング回転数ＮＥ（ＩＤ１）よりも高い。図３（Ｅ）の従来技術に示すように、このようにアイドリング回転数が高めであるときに、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFを通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREFのままでフューエルカットから復帰すると、エンジン回転数ＮＥが大きく吹き上がり、ショックが生じる（黒塗り矢印）。このような場合には、ロックアップクラッチ解放車速（＝フューエルカット復帰車速）SPDLUOFFを、｛通常ロックアップ解放車速（低速）SPDREF＋α（α≧０）｝に設定して、フューエルカットから復帰しやすくして（エンジン回転数ＮＥがあまり下がらないうちにフューエルカットから復帰させるようにして）、ＩＳＣ学習制御が完了していないでアイドリング回転数が高くても、フューエルカットからの復帰時にエンジン回転数ＮＥが大きく吹き上がることがなく、ショックは生じないようにできる。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、ＩＳＣ学習制御の未完了時にはフューエルカットから復帰しやすくして（復帰車速や復帰回転数を上げるようにして）、エンジン回転数が大きく下がらないうちに、フューエルカットから復帰させるようにした。これにより、ＩＳＣ学習制御が完了していないのでエンジンのアイドリング回転数が高めであっても、エンジンの回転数が大きく吹き上が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エンジン制御システムの制御ブロック図である。 図１のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るエンジン制御システムを搭載した車両の状態量のの時間変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、１１０ 点火装置、２００ トルクコンバータ、３００ 自動変速機、４００ エンジンＥＣＵ、４１０ ＩＳＣ制御部、４２０ フューエルカット制御部、４３０ ロックアップクラッチ状態検知部。

Claims (4)

1. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に接続された流体継手および前記流体継手の入出力軸を機械的に接続する機械要素を含む自動変速機とを搭載した車両の制御装置であって、
   前記内燃機関のアイドル時に前記内燃機関の回転数を目標回転数に近づけるように前記内燃機関のアイドル時の空気流量を調整するフィードバック制御を行なうとともに、前記フィードバック制御の結果を反映して前記アイドル時の空気流量の学習を行なう学習制御手段を含み、
   前記学習が完了する前の前記アイドル時の空気流量の初期値は、前記学習が完了した後の前記アイドル時の空気流量よりも多くなるように予め設定され、
   前記制御装置は、さらに、
   前記学習が完了したか否かを判断するための判断手段と、
   車両の走行状態が予め定められた開始条件を満足すると内燃機関への燃料供給を停止するとともに前記機械要素による前記流体継手の入出力軸の機械的な接続を開始して、車両の走行状態が予め定められた復帰条件を満足すると内燃機関への燃料供給を再開するとともに前記機械要素による前記流体継手の入出力軸の機械的な接続を解放するためのフューエルカット実行手段と、
   前記予め定められた復帰条件を変更するための変更手段とを含み、
   前記変更手段は、前記判断手段により学習未完了であると判断された場合には、前記復帰条件をフューエルカットから復帰しやすい条件に変更することによって前記燃料供給の再開時の前記内燃機関の回転数を前記初期値に対応する回転数に近づけるための手段を含む、車両の制御装置。
2. 前記復帰条件は、前記車両の車速が予め定められた車速を下回るという条件であって、
   前記変更手段は、前記判断手段により学習未完了であると判断された場合には、前記予め定められた車速を増加するように補正して前記復帰条件を変更することによって前記燃料供給の再開時の前記内燃機関の回転数を前記初期値に対応する回転数に近づけるための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記復帰条件は、前記内燃機関の回転数が予め定められた回転数を下回るという条件であって、
   前記変更手段は、前記判断手段により学習未完了であると判断された場合には、前記予め定められた回転数を増加するように補正して前記復帰条件を変更するすることによって前記燃料供給の再開時の前記内燃機関の回転数を前記初期値に対応する回転数に近づけるための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 前記流体継手はトルクコンバータであって、
   前記機械要素はロックアップクラッチであって、
   前記機械要素による前記流体継手の入出力軸の機械的な接続は、前記ロックアップクラッチが係合状態およびスリップ状態の少なくともいずれかの状態による接続である、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。

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