JP5251554B2

JP5251554B2 - 車両のエンジン制御装置

Info

Publication number: JP5251554B2
Application number: JP2009021452A
Authority: JP
Inventors: 正覧村山; 正浩入山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: JP2010174850A

Description

本発明は、車両のエンジン制御装置に関する。

変速時のエンジントルクを増加制御する技術として特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、トルクアップ量に応じて、トルクアップ量が大であるほど、トルクアップ制御を許可する時間を短くしている。

特開２００５−２２０７８８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、変速前後のギヤ比の差が大きく、かつ、高回転であると変速時のエンジン回転数段差が大きくなるため、許可時間を短くすると、十分にエンジン回転数を上昇させることができず、変速ショックを招くおそれがあった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、変速ショックを抑制した車両のエンジン制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ダウンシフト時に変速機要求トルクとして演算されるトルクアップ量に応じて該トルクアップを許可する時間を設定し、前記トルクアップ許可時間は、エンジン回転数の上昇具合に応じて延長することとした。

よって、変速前後の回転数段差が大きい場合であっても、誤作動時のエンジントルクの過剰な作用を防止しつつ、変速ショックの抑制を図ることができる。

実施例１のエンジンのシステム図である。実施例１のダウンシフト時のトルクアップ制御を示す制御ブロック図である。実施例１のダウンシフト時のトルクアップ制御を示すフローチャートである。実施例１のトルクアップ量上限値を設定するためのフローチャートである。実施例１のトルクアップ許可時間設定処理を表す制御ブロック図である。実施例１のトルクアップ許可時間設定処理を表すフローチャートである。実施例１のトルクアップ許可時間設定処理を表すフローチャートである。実施例１のトルクアップ量からトルクアップ許可時間を付与するテーブルの設定例を示す説明図である。実施例１のトルクアップ許可時間設定処理を表すタイムチャートである。実施例２のトルクアップ許可時間設定処理を表す制御ブロック図である。実施例２のトルクアップ許可時間設定処理を表すフローチャートである。実施例２のトルクアップ許可時間設定処理を表すタイムチャートである。実施例３のトルクアップ許可時間設定処理を表す制御ブロック図である。実施例３のトルクアップ許可時間設定処理を表すフローチャートである。実施例３のトルクアップ許可時間設定処理を表すタイムチャートである。

以下、実施例１について図面を用いて説明する。図１は、実施例１のエンジンのシステム構成図である。図１において、エンジン１の吸気
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成図である。図１において、エンジン１の吸気通路２には、スロットルモータ３で駆動されるスロットル弁４が設けられている。エンジン１の出力側には、自動変速機５が連結されている。この自動変速機５は、自動変速モードの他に、ドライバの要求によって手動変速が可能な手動変速モードを有するものであって、エンジン１の出力軸に連結されるトルクコンバータ６と、このトルクコンバータ６の出力側に連結される変速機構７と、この変速機構７中の各種変速要素(クラッチ等)の結合・開放操作を行う油圧制御機構８と、を備えている。

油圧制御機構８に対する作動油圧は、各種の電磁バルブを介して制御されるが、ここでは自動変速のためのシフトソレノイド９，１０とロックアップのためのロックアップソレノイド１１のみを示してある。なお、シフトソレノイド９，１０およびロックアップソレノイド１１は、電子コントロールユニット(以下、ECUという)１２に接続されている。

ECU１２には、スロットル弁４の開度を検出するスロットルセンサ２１、アクセルペダルの踏み込み量APSを検出するアクセル開度センサ２２、エンジン冷却水温度Twを検出する水温センサ２３、エンジン回転速度Neを検出する回転速度センサ２４、自動変速機５のギヤ位置GPを検出するギヤ位置センサ２５、ドライバが操作して自動変速機５の変速モード(自動変速モード、手動変速モード)を設定するモードスイッチ２６、シフトレバー位置SPを検出するシフト位置センサ２７、車両の速度VSPを検出する車速センサ２８等からの信号が入力される。

そして、ECU12は、自動変速モードにおいては、アクセル操作量APSおよび車速VSPに基づいて、あらかじめ設定されたマップを参照すること等によって最適な変速段を設定し、設定した変速段となるようにシフトソレノイド９，１０を制御する。一方、手動変速モードにおいては、ドライバがシフトレバーを介して行うアップシフト操作またはダウンシフト操作に応じて、それぞれ現在の変速段よりも１段ずつアップシフト側またはダウンシフト側の変速段を設定し、この変速段となるようにシフトソレノイド９，１０を制御する。

また、ECU１２は、前記各種センサ類からの信号に基づいて燃料噴射制御、点火時期制御等のエンジン制御を実行すると共に、目標エンジントルクを演算し、この目標エンジントルクが得られるように、スロットルモータ５を駆動してスロットル弁４の開度を制御してエンジン出力トルク制御を行う。ここで、ECU１２によって実行されるダウンシフト時のエンジン出カトルク制御(目標エンジントルクの演算)について説明する。

図２は、ECU１２のエンジン出力トルク制御に係る部分を示したブロック図である。図２に示すように、ECU１２は、回転同期トルク演算部201と、目標エンジントルク演算部202と、を含んで構成される。

回転同期トルク演算部201は、手動変速モードにおいてドライバによるダウンシフト操作を検知したときに(すなわち、ダウンシフト要求があったときに)、ダウンシフト後のエンジン回転速度を推定し、この推定したエンジン回転速度を達成するためのエンジン出力トルク(回転同期トルク)TQTMSTACを演算する。なお、ここで演算される回転同期トルクTQTMSTACは、ダウンシフトに伴う変速ショックを効果的に低減するように算出され、目標エンジントルク演算部202(後述する第1比較部215)に出力される。

目標エンジントルク演算部202は、以下のようにして、ダウンシフト時の目標エンジントルク(以下、これを回転同期制御目標トルクという〕TRQNTUを演算する。まず、ドライバ要求エンジントルク演算部211では、アクセル操作量(アクセル開度)APSに基づいてドライバの要求するエンジン出力トルク(ドライバ要求トルク)TTElFを演算し、このドライバ要求トルクTTElFを、後述する加算部213および第2比較部217に出力する。

トルクリミッタ設定部212では、ダウンシフト要求があったときに、ドライバ要求トルクTTElFに対するトルクアップ分を制限するためのトルク増加量上限値dTSFTi#を(4速ATの場合:i=1〜4)を設定する。ここで設定されるトルク増加量上限値dTSFTiは、例えば、安全性や性能確保(維持)のため、エンジン出力トルク(自動変速機5への入力トルク)の急激な増加を防止するように設定されるものであり、実ギヤ位置CURGP(変速段)毎に設定される(図4参照)。加算部213では、ドライバ要求トルクTTElFに前記トルク増加量上限値dTSFTiを加算してダウンシフト時のエンジン出力トルクの上限値(以下、これを回転同期リミットトルクという)TRQMDLT(=TTEIF+dTSFTi#)を算出し、これを第1切換出力部214に出力する。第１切換出力部214では、ダウンシフト要求があること(ダウンシフト判定)、手動変速モードであること(Mモード判定)、燃料カット中でないこと(非燃料カット判定)、車速VSPが所定速度(例えぱ、10km/h)以上であること(車速判定)等、を条件として、前記回転同期制御リミットトルクTRQMDLTを設定する。一方、前記条件のうちいずれかが成立しない場合には、擬制的な値(例えぱ、負のmaxトルク)を設定し、最終的にドライバ要求トルクTTElFがダウンシフト時の目標エンジントルク(回転同期制御目標トルク)として設定されるようにする(後述する第2比較部217参照)。そして、ここで設定されたトルクは、第1比較部215に出力される。

なお、上記燃料カット判定を行うのは、エンジン出力トルク(エンジン回転速度)が低下する燃料カット中において、前記回転同期リミットトルクTRQMDLTを選択すると、エンジン出力トルクを増加するといった背反する制御を行うことになる。これを回避することで制御の安定性を確保するようにしたものであり、また、車速判定を行うのは、低車速領域ではダウンシフトによる変速ショックが小さいことから、かかる領域を除外することで、本制御を効果的に実行しつつ、演算負荷の軽減を図るようにしたものである。

第1比較部215では、前記第1切換出力部214から出力されたトルクと前記回転同期トルクTQTMSTACとを比較して小さい方を設定し、第2切換出力部216に出力する。この結果、上記各条件が成立するダウンシフト要求があったときに、変速ショックを低減するために算出された回転同期トルク TQTMSTACが選択されるのは、安全性や性能確保のために上限値として設定された前記回転同期リミットトルクTRQMDLTよりも小さい場合にのみに限られることになる。

第2切換出力部216では、前記回転同期トルク演算部201(と目標エンジントルク演算部202)との通信エラー等がないこと(通信エラー判定)を条件として、前記第1比較部215から出力されたトルクを設定する。一方、通信エラー等があった場合には、前記第1切換出力部214と同様に、擬制的な値(例えば、負のmaxトルク)を設定し、最終的に前記要求エンジントルクTTElFが回転同期制御目標トルクとして設定されるようにする(後述する第2比較部 217参照)。ここで設定されたトルクは、第2比較部217に出力される。

第2比較部217では、第2切換出力部216から出力されたトルクと前記要求エンジントルクTTElFとを比較して大きい方が選択して回転同期制御目標トルクTRQNTUとする(従って、通常は、前記第2切換出力部216から出力されたトルクが選択されることになる)。そして、ECU12は、原則的にはこの目標エンジントルクTRQNTUが得られるように前記スロットルモータ5を駆動してスロットル弁4の開度を制御することによって、過剰なトルクアップを確実に回避しつっ、エンジン出力トルクのトルクアップ制御を実行し、ダウンシフト時の変速ショックを抑制する。ただし、詳しくは後述するが、前記目標エンジントルクTRQNTUが回路の誤動作やノイズ等により異常な増加を示したときにはその出力時間を制約するフェイルセイフ制御を行う。

図３は、以上説明した手動変速モードにおけるダウンシフト時のトルクアップ制御を示すフローチャートである。図３において、ステップ1では、自動変速機5 の変速モードが手動変速モードであるか否かを判定する。かかる判定は、前記モードスイッチ26からの入力信号によって行う。手動変速モードである場合は (Mモードが選択されている場合は)ステップ2に進み、手動変速モードでない場合(自動変速モードの場合)はステップ9に進む。ステップ2では、ダウンシフト要求があるか否かを判定する。かかる判定は、前記シフト位置センサ27からのλ力信号によって行う。ダウンシフト要求がある場合はステップ3に進む。ステップ3では、車速が所定速度(例えば、10km/h)以上であるか否かを判定する。所定速度以上であればステップ4に進む。

ステップ4では、燃料カット中であるか否かを判定する。燃料カット中でない場合はステップ5に進む。

ステップ5では、通信エラーがないかどうかを判定する。例えば、前記回転同期トルク演算部201から回転同期トルクTQTMSTACが入力されない(目標エンジントルク演算部202が受信できない)場合や入力されたがそれが異常な値であるような場合は、通信エラーがあると判定される。通信エラーがない場合はステップ6に進む。

ステップ6では、ダウンシフト時の変速ショックを抑制するための回転同期トルクTQTMSTACを算出する。

ステップ7では、ドライバ要求トルクTTElFに変速段に応じたトルク増加量上限値dTSFTiを加算して、安全性や性能確保のための回転同期リミットトルクTRQMDLT(=TTEIF+dTSFTi#)を算出する。

ステップ8では、前記回転同期トルクTQTMSTACと前記回転同期リミットトルクTRQMDLTとを比較して小さい方を選択し、更に選択されたトルクとドライバ要求トルクTTEIFとを比較して大きい方を、回転同期制御目標トルクTRQNTUとして設定する。

一方、ステップ1〜3において、手動変速モードでない場合、ダウンシフト要求がない場合、車速が所定速度より低い場合、燃料カット中である場合および通信エラーがある場合のいずれかであればステップ9に進み、前記回転同期リミットトルクとして負のトルクmax値を設定する。この場合、ドライバ要求エンジントルクTTEIFが目標エンジントルクとして設定されることになる(ステップ9→8)。

図4は、前記トルク増加量上限値dTSFTi#(i=1〜4)を設定するフローチャートである(4速ATの場合)。図4において、ステップ11ではダウンシフト要求があるか否かを判断する。ダウンシフト要求がある場合はステップ12に進み、ダウンシフト要求がない場合は終了する。

ステップ12〜14では、現在の実ギヤ位置CURGP(変速段)が1速〜4速のいずれであるかを判断する。そして、実ギヤ位置CURGPが1速である場合はステップ15に進み、1速用のトルク増加量上限値dTSFT1#(例えば、35N)を設定して終了する。実ギヤ位置CURGPが2速である場合はステップ16に進み、2速用のトルク増加量上限値dTSFT2#(例えば、55N)を設定して終了する。実ギヤ位置CURGPが3速である場合はステップ17進み、3速用のトルク増加量上限値dTSFT3#(例えば、85N)を設定して終了する。実ギヤ位置CURGPが4速である場合はステップ18に進み、4速用のトルク増加量上限値dTSFT4#(例えば、126N)を設定して終了する。

以上は本発明を適用可能な自動変速機のトルク増加制御の一手法を例示したものである。本発明では、このようなトルク増加制御の過程で目標エンジントルクが回路誤動作など何らかの理由で変動した場合の過剰トルクの発生を抑制することを要点としている。以下、この点につき詳述する。

図３において、221は前述したダウンシフト時のトルク増加制御の過程で当該トルク増加を許容する時間を設定するトルク増加許可時間設定部を示している。このトルク増加許可時間設定部221は、図４の判定処理によるトルク増加要求発生時に、ドライバ要求トルク演算部211からのエンジントルクTTEIFと第2比較部217からの目標エンジントルクTRQNUTとに基づき、トルク増加量に応じてトルク増加許可時間TMRTUPを設定し、その設定許可時間を限度として目標エンジントルクTRQNUTの出力を許可する。

前記トルク増加許可時間設定部221の動作の詳細につき、図５の制御ブロック図及び図６に示したフローチャートに沿って説明する。

ステップ２０１では、トルク増加要求の有無を判断する。これは、前述したとおり図４の判定結果による。トルク増加要求がないときにはステップ２１４に進み、今回の処理を終了する。ステップ２１４はトルク増加制御を初期化する処理であり、トルク増加許可時間TMRTUP、所定の記憶値STRQUP1、カウントアップタイマTCUをそれぞれ０に設定すると共に、目標エンジントルクTRQNUTをそのまま出力させる。このときの目標エンジントルクTRQNUTは、トルク増加要求がないことから、第２比較部217での比較結果として出力されたドライバ要求トルクTTEIFである。

トルク増加要求があるときには、ステップ２０２にて回転同期要求トルクTQTMSTACと、ドライバ要求トルクTTEIFとからトルクアップ量TRQUPを演算する。これは図５のトルクアップ量演算部101で行われる。

ステップ２０３では、トルクアップ量TRQUPを現在のギヤ段のギヤ比と所定の基準ギヤ人の差SZにより標準化したトルク増加分STRQUPに換算する。これは、トルクアップ許可時間をテーブル検索するにあたり、ギヤ段に係らず同一のテーブルを使用するための処理である。ギヤ段毎にトルク増加許可時間設定テーブルを用意した場合にはトルク増加分TRQUPをそのままテーブル検索に適用する。これは図５の標準化処理部102で行われる。

ステップ２０４では、図７に示した処理により、標準化したトルクアップ分STRQUPに応じてトルクアップ許可時間TMRTUPを設定する。まず、ステップ３０１でトルクアップ許可時間の現在値TMRTUPを参照し、これが０のときのみ次のステップ３０２にてトルクアップ許可時間TMRTUPを設定する。図５に示す制御ブロック図ではトルクアップ許可時間設定部103において行われる。トルクアップ制御の当初におけるトルクアップ許可時間TMRTUPは既述したステップ２１４の初期化処理により０となっているから、これによりトルクアップ制御の開始時にのみ許可時間TMRTUPを設定するようにしている。

トルクアップ許可時間TMRTUPは、例えば図７に示したようにトルクアップ分STRQUPに応じて許可時間TMRTUPを付与するように、予め設定したテーブルを検索することにより設定する。図示したようにこのテーブルはトルクアップ分STRQUPが大であるほどトルクアップ許可時間TMRTUPが短くなるように設定されている。

ステップ２０５では、標準化したトルク増加分STRQUPが０よりも大きいか否かを判断し、STRQUP＞０の条件が成立するときにはステップ２０６以下の処理に移行し、STRQUP≦０のときにはステップ２１３に移行する。

ステップ２０６では、トルクアップ許可時間の維持処理を実行する。具体的には図５に示す制御ブロック図の維持処理部104において実行され、前回値と今回値のうち小さいほうを選択する。

ステップ２０７では、トルクアップカウンタTCUのカウント値が許可時間TMRTUP0よりも大きいか否かを判断し、TCU＜TMRTUP0のときはステップ２１０に進んでトルクアップカウンタTCUのカウントアップを行う。TCU≧TMRTUP0のときはステップ２０８に進んで回転上昇分の許可延長時間TUPDNETMの演算を行う。このステップは図５の制御ブロック図の第２トルクアップ許可時間設定部105において行われる。すなわち、エンジン回転数上昇代Δと、トルクアップ時間ΔTと、エンジンIP（イナーシャ）とから、エンジン回転数を上昇させるのに必要な回転上昇分トルクを算出し、トルクアップ量とギヤ比とから第２トルクアップ許可時間を算出し、この値とトルクアップ許可時間との差から許可延長時間TUPDNETMを算出する。そして、ステップ２０９では、回転上昇トルク分許可時間をトルクアップ許可時間TMRTU0に加算し、加算した値をトルクアップ許可時間TMRTU0に設定する。尚、許可延長時間TUPDNETMをトルクアップカウンタのカウント時間内に加算する処理は、図６の加算処理部106及び107において行われる。

ステップ２１１では、トルクアップカウンタTCUが許可時間TMRTUP0よりも短いか否かを判断し、短いときはステップ２１３へ進んでトルクアップ許可フラグをオンとし、トルクアップカウンタTCUが許可時間TMRTUP0に到達したときは、ステップ２１２に進む。

ステップ２１２では、トルクアップ量STRQUPが上限値未満か否かを判断し、上限値未満のときはステップ２１３に進んでトルクアップ許可フラグをオンとする。一方、上限に到達したときはトルクアップ許可フラグをオフとし、本制御フローを終了する。

図９はダウンシフト時にトルクアップ制御を行ったときのタイムチャートである。図７の点線が許可延長時間を加算しなかった場合を示し、実線が許可延長時間を加算しなかった場合を示す。延長許可時間を加算しない場合、回転上昇が途中で止まってしまい、クラッチ締結時の回転ずれによって変速ショックが生じてしまう。すなわち、エンジン回転数をクラッチの締結力により押し上げる必要があり、このトルクが駆動輪側に跳ね返ってしまう。

これに対し、実施例１では、回転数上昇代Δと、トルクアップ時間ΔTと、エンジンIPから回転上昇に実際に使用された回転上昇トルクを演算し、トルクアップ量と回転上昇トルクの差分に基づいて既存のトルク制限テーブルを参照して許可延長時間を演算し、この許可延長時間を加算することとした。よって、エンジン回転数を変速後回転数まで上昇させることが可能となり、変速ショックを抑制することができる。

次に実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。実施例２のトルク増加許可時間設定部221の動作の詳細につき、図１０の制御ブロック図及び図１１に示したフローチャートに沿って説明する。尚、ステップ３０１からステップ３０６までは基本的に実施例１と同じであるため説明を省略する。

ステップ３０７では、トルクアップカウンタTCUをカウントアップする。ステップ３０８ではトルクアップカウンタTCUの値がトルクアップ許可時間に到達したか否かを判断し、到達したときはステップ３０９に進み、それ以外のときはステップ３０９へ進む。

ステップ３０９では、回転上昇トルクTUPDNEを演算し、ステップ３１０で平均トルクアップ量TUPAVEを演算する。ステップ３１１では、平均トルクアップ量TUPAVEと回転上昇トルクTUPDNEとの偏差が許容値未満か否かを判断し、許容値未満の時はステップ３１２へ進みんでトルクアップカウンタTCUを０にクリアする。許容値以上のときはステップ３１３に進み、再度トルクアップカウンタTCUがトルクアップ許可時間未満か否かを判断する。ステップ３１４，３１５，３１６は実施例１のステップ２１２，２１３，２１４と同じであるため省略する。

図１２はダウンシフト時にトルクアップ制御を行ったときのタイムチャートである。トルクアップ開始から回転上昇に使われたエネルギを実際のトルクアップ量を積分することによって求め、トルクアップ時間で割ることによって平均トルクアップ量を求める。そして、実施例１と同様に回転上昇トルクを演算し、トルクアップカウンタTCUがトルクアップ許可時間に到達すると、平均トルクアップ量と回転上昇トルクの差分を求める。これは、実際に車両挙動となったトルクアップ量に相当する。そして、上記車両挙動となったトルクアップ量がトルクアップ継続を許可するトルクアップ量の所定値以下であれば、トルクアップカウンタTCUをクリアし、トルクアップ制御を継続する。図１２の斜線で示す領域がエンジン回転を上昇するのに使われたエネルギに相当する。これにより、実施例２にあっても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

次に、実施例３について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例３のトルク増加許可時間設定部221の動作の詳細につき、図１３の制御ブロック図及び図１４に示したフローチャートに沿って説明する。尚、ステップ４０１からステップ４０６までは基本的に実施例１と同じであるため説明を省略する。

ステップ３０７では、トルクアップカウンタTCUをカウントアップする。ステップ３０８ではトルクアップカウンタTCUの値がトルクアップ許可時間に到達したか否かを判断し、到達したときはステップ４０９に進み、それ以外のときはステップ４１１へ進む。

ステップ４０９では、エンジン回転上昇判定を行い、トルクアップ許可時間経過時におけるエンジン回転数の上昇代ΔNが所定値以上であれば、ステップ４１０に進んでトルクアップカウンタをクリアし、それ以外のときはステップ４１１に進み、再度トルクアップカウンタTCUを０にクリアする。ステップ４１１，４１２，４１３，４１４は実施例１のステップ２１１，２１２，２１３，２１４と同じであるため省略する。

図１５はダウンシフト時にトルクアップ制御を行ったときのタイムチャートである。トルクアップ許可時間経過時に、エンジン回転数の上昇代ΔNが所定値未満であれば、更にトルクアップが必要と判断してトルクアップカウンタをクリアし、トルクアップ制御を継続する。これにより、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

１エンジン
３スロットルモータ
４スロットル弁
５自動変速機
１２電子コントロールユニット
２１スロットルセンサ
２２アクセル開度センサ
２５ギヤ位置センサ
２６モードスイッチ
２７シフト位置センサ
２８車速センサ

Claims

自動変速機のダウンシフト時にエンジン出力トルクを増加制御する車両のエンジン制御装置において、
前記ダウンシフト時に変速機要求トルクとして演算されるトルクアップ量に応じて該トルクアップを許可する時間を設定し、前記トルクアップ許可時間は、エンジン回転数の上昇に使用された回転上昇トルクとトルクアップ量との偏差に応じて延長されることを特徴とする車両のエンジン制御装置。
自動変速機のダウンシフト時にエンジン出力トルクを増加制御する車両のエンジン制御装置において、
前記ダウンシフト時に変速機要求トルクとして演算されるトルクアップ量に応じて該トルクアップを許可する時間を設定し、前記トルクアップ許可時間は、所定時間経過時の平均トルクアップ量と回転上昇トルクとの差分に応じて延長されることを特徴とする車両のエンジン制御装置。
自動変速機のダウンシフト時にエンジン出力トルクを増加制御する車両のエンジン制御装置において、
前記ダウンシフト時に変速機要求トルクとして演算されるトルクアップ量に応じて該トルクアップを許可する時間を設定し、前記トルクアップ許可時間は、所定時間経過時のエンジン回転数上昇代が所定値未満のときは延長されることを特徴とする車両のエンジン制御装置。