JP2005146953A - エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックアップクラッチが設けられた自動変速機において、フューエルカット復帰時に発生するトルクショックを防止する。
【解決手段】遅角制御ルーチンにおいて、Ｎｅ−Ｎｔ≧Ｋの条件式により、エンジンがタービンに駆動される被駆動状態またはエンジンがタービンを駆動する駆動状態のいずれの状態であるかを判定する（Ｓ３０４）。被駆動状態である場合には遅角量ＡＦＣから減衰率の小さな遅角減衰係数ＡＦＣＤ１を減算し（Ｓ３０５）、駆動状態にある場合には遅角量ＡＦＣから減衰率の大きな遅角減衰係数ＡＦＣＤ２を減算する（Ｓ３０７）。これにより、被駆動状態から駆動状態に移行するときに発生するトルクショックが緩和される。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの点火時期制御装置に関し、詳しくは、エンジンと駆動輪との間に介在され、油圧制御により変速動作が行われる自動変速機を搭載した車両において、減速時等において、フューエルカットが行われた後、フューエルカット復帰時遅角制御した場合、運転者に与える違和感を解消するエンジンの点火時期制御装置に関するものである。

従来より、車両に搭載されたエンジンの運転時に、スロットルバルブ全閉状態で、減速している場合、燃料の節約や排気系に設けられた触媒の加熱防止のため、燃料供給をカットする、いわゆるフューエルカットが一般的に行われている。そして、再びアクセル操作がされたり、エンジン回転数がエンジン停止を発生する程度に低下すると、電子制御装置（ＥＣＵ）によりフューエルカット復帰が行われる。

トルクコンバータのみでトルクが伝達される自動変速機搭載車両では、フューエルカット復帰時にはトルクコンバータによりトルクの急激な変動が吸収され、復帰ショックというドライバビリティ上の問題がないため、点火時期の復帰時遅角を設定しないのが一般的である。

但し、トルクコンバータに併せてロックアップクラッチが設けられた自動変速機搭載車両では、フューエルカット復帰時にロックアップクラッチのスリップ制御により半係合状態となっている場合があり復帰ショックが発生するため、点火時期の復帰時遅角を設定する。

点火時期の復帰時遅角制御に関する従来文献としては、以下のものがある。
特開平９−２０３３６７号公報 特許公報２９６４０５３号 特開平５−１２６２３７号公報

図５に、従来技術に係るフューエルカット復帰時の点火時期遅角制御のタイミングチャートを示す。車両が減速走行する時にはドライバによるアクセル操作は中止され、アクセルポジションセンサの検出出力はＯＮからＯＦＦに変更される。電子制御装置（ＥＣＵ）は、アクセルポジションセンサの検出出力がＯＦＦになると同時にフューエルカット実行フラグをＯＦＦからＯＮに変更し、燃料供給をカットする。

その後、エンジン回転数Ｎｅが低下すると、エンジン停止を回避するために、フューエルカット実行フラグが再びＯＮからＯＦＦに変更し、燃料供給が開始される。このとき、ロックアップクラッチの制御信号は、スリップ制御による係合状態ＯＮから非係合状態ＯＦＦへ移行する。但し、ロックアップクラッチの制御油圧は、その制御遅れにより高圧から低圧へ徐々に低下するため、ロックアップクラッチの制御信号がＯＦＦとなっても、しばらくは係合状態が続いている。

一方、フューエルカット実行フラグがＯＦＦとなり燃料供給が開始されたとき、ＥＣＵは、各種センサで検出されたエンジンや自動変速機などの運転状態から初期遅角量θ１を演算する。そして、フューエルカット復帰後の固定期間Ｔ１（例えば１０点火回数）は、初期遅角量θ１を減衰率の小さな遅角減衰係数で減衰した遅角量で点火を行い、固定期間Ｔ１を経過後は、減衰率の大きな遅角減衰係数で減衰した遅角量で点火を行う。

固定期間Ｔ１における点火は、エンジンの発生トルクが小さいため、回転数は緩やかに上昇する。よって、この緩やかな回転数上昇時に、エンジンがロックアップクラッチにより駆動される被駆動状態から、エンジンがロックアップクラッチを駆動する駆動状態に移行することで、被駆動状態から駆動状態への移行時に発生するトルクショックを緩和してドライバビリティの悪化を回避することが期待されている。

しかし、実際には、車両の走行状態によっては固定期間Ｔ１が十分でなく、固定期間Ｔ１を過ぎてから被駆動状態から駆動状態へ移行する場合がある。この場合には、減衰率の大きな遅角減衰係数で遅角量θが減衰され、遅角量θが小さな値となったとき、すなわちエンジンの発生トルクが大きいときに被駆動状態から駆動状態に移行するため、トルクショックが発生してしまう、といった問題があった。この問題は、固定期間Ｔ１を長期間に設定することで解決を図ることもできるが、その場合には点火時期の遅角制御から通常制御への復帰が遅れるため、問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ロックアップクラッチが設けられた自動変速機において、フューエルカット復帰時に発生するトルクショックを防止することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、エンジンへの燃料供給カットから復帰する時に点火時期遅角制御を行う車両において、発生するトルクショックを緩和するトルクショック緩和制御装置であって、エンジンが、自動変速機により駆動される被駆動状態、または自動変速機を駆動する駆動状態のいずれにあるかを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて、トルクショック緩和用の車両制御を行う制御手段と、を備えるものである。この構成によれば、燃料供給カット復帰時に、エンジンが被駆動状態から駆動状態へ移行するタイミングで発生するトルクショックを緩和し、ドライバビリティを良好なものとすることができる。なお、トルクショック緩和用の車両制御とは、エンジンの制御、自動変速機の制御、その他車両のいずれかの装置の制御である。

トルクショック緩和用の車両制御の一態様は、エンジンの点火時期制御として次のように実現される。すなわち、エンジンへの燃料供給カットから復帰する時に、点火時期を遅角制御する点火時期制御装置であって、エンジンが、自動変速機により駆動される被駆動状態、または自動変速機を駆動する駆動状態のいずれにあるかを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて、トルクショック緩和用の遅角減衰係数と遅角復帰用の遅角減衰係数のいずれかを選択し、点火時期遅角量を減衰する制御手段と、を備えるものである。

さらに具体的には、エンジンへの燃料供給カットから復帰する時に、点火時期を遅角制御する点火時期制御装置であって、エンジンが、自動変速機により駆動される被駆動状態、または自動変速機を駆動する駆動状態のいずれにあるかを判定する判定手段と、前記判定手段が被駆動状態を判定したときにトルクショック緩和用の遅角減衰係数で点火時期遅角量を減衰し、前記判定手段が駆動状態を判定したときに遅角復帰用の遅角減衰係数で点火時期遅角量を減衰する制御手段と、を備えるものである。

ここで、トルクショック緩和用の遅角減衰係数とは減衰率の小さな遅角減衰係数であり、この遅角減衰係数で遅角量が減衰されるときには、エンジン回転数は徐々に増加するため、エンジンが被駆動状態から駆動状態に移行しても大きなトルクショックは発生しない。一方、遅角復帰用の遅角減衰係数とは減衰率の大きな遅角減衰係数であり、この遅角減衰係数で遅角量が減衰されるときには、遅角された点火時期は通常の点火時期に速やかに移行する。

なお、上記の遅角減衰係数の選択に関して、判定手段の判定結果に応じて遅角減衰係数が選択されるとしているが、次の車両設定を想定している。第一の設定では、エンジンが被駆動状態から駆動状態へ移行したタイミングで遅角減衰係数が変化する。また第二の設定では、被駆動状態から駆動状態へ移行するタイミングに対して、若干の所定時間が経過する前のタイミングで遅角減衰係数が変化する。また、第三の設定では、被駆動状態から駆動状態へ移行するタイミングに対して、若干の所定時間が経過した後のタイミングで遅角減衰係数が変化する。ここで、若干の所定時間とは、トルクショックの緩和に影響を与えない程度の短い時間である。これらの設定は、車両の仕様によって選択される。例えば、ドライバの好みに応じて車両をスポーツ仕様とする場合には、第二の設定を採用すればトルクショックを緩和しつつエンジンの応答性を向上させることができるからである。

また、本発明では、前記判定手段は、前記エンジンの回転数および前記自動変速機の回転数に基づいて被駆動状態および駆動状態を判定することが好ましい。ここで、例えばそれらの差分に基づいて判定することが好ましい。また、前記判定手段が、前記エンジンの回転数が前記自動変速機の回転数を所定数超えたことにより被駆動状態から駆動状態への移行を判定するようにすれば、車両をスポーツ仕様とすることができる。

以下、図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態に係るエンジンの点火時期制御装置を詳細に説明する。

図１は、この実施の形態において、車両に搭載されたエンジンの点火時期制御装置を示す概略構成図である。同図に示すように、内燃機関としてのエンジンは吸気通路２を介して外気を取り込むようになっている。また、エンジンはその外気の取り込みと同時に、吸気ポートの近傍にて各気筒ごとに設けられた燃料供給手段としてのインジェクタ４から噴射される燃料を取り込むようになっている。そして、取り込まれた燃料と外気との混合気を各気筒ごとに設けられた吸気バルブを介して燃焼室へ導入し、同燃焼室内にて爆発・燃焼させて駆動力を得る。また、爆発・燃焼後の排気ガスは、燃焼室から排気バルブを介して各気筒ごとの排気マニホールド１２が集合する排気通路１４へ導出され、外部へ排出されるようになっている。

吸気通路２の途中には、外気に含まれる埃を除去するエアクリーナ１６、消音作用を有するレゾネータ１８、スロットルバルブ２０、吸気制御バルブ２２が設けられている。スロットルモータ２４により開閉駆動されるスロットルバルブ２０は、運転者がアクセルペダルを操作したときのアクセルポジションセンサ２６の検出出力に応じて開閉され、吸気通路２への吸入空気量を調節する。また、燃料タンクに接続して配置されたキャニスタ２８は燃料タンク内の蒸発燃料を一旦捕集し、エンジン運転時にはバルブ３０開動作により蒸発燃料を吸気通路２に放出する。また、気筒の前段に設けられた吸気制御バルブ２２が駆動バルブ３２により開度が調節されることにより、吸気の気筒内での充填効率が向上される。

吸気通路２には、エアクリーナ１６の近傍に、吸気温度を検出する吸気温センサ３４、及び吸気流量を検出するエアフローメータ３６が設けられている。また、スロットルバルブ２０の近傍には、スロットル開度θを検出するスロットルポジションセンサ３９が設けられている。また、排気マニホールド１２の途中には、排気浄化のための三元触媒３８、排気中の酸素量を検出するＯ₂センサ４０が設けられている。また、エンジンは冷却水により冷却され、冷却水の温度は水温センサ４１で検出される。

一方、エンジンでは、各気筒ごとに設けられた点火プラグ４２が、クランク角に同期した電圧の供給をイグナイタ４４から受けて発火する。これにより、各気筒内において混合気が爆発・燃焼し、ピストン４６が往復動する。この往復動によるクランク角の変化は、クランクポジションセンサ４７により検出される。また、カム位置の検出のために、カムポジションセンサ４８が設けられている。

エンジンに駆動連結された自動変速機５０にはトルクコンバータが設けられており、さらにその内部にはロックアップクラッチが設けられている。ロックアップクラッチは、指令に応じて油圧を調節する油圧制御部５２を備えており、油圧を利用してトルクコンバータ内のクラッチをタービンに押しつけることによりエンジンからの駆動力をインプットシャフトに直接伝達し、燃費を向上させる。ロックアップクラッチには車速、アクセル開度等の条件に応じた作動領域がある。例えば、高速時にはクラッチとタービンを完全に係合し、燃費の向上を図る。一方、低速時にはクラッチをタービンに対して滑らせるスリップ制御を行い、振動の発生を抑制しつつ燃費の向上を図っている。

さらに、車両の減速時における特有の制御として、スロットルバルブ２０の開度、エンジン出力軸回転数、車速などが一定の条件を満たした場合に、広い回転数範囲にわたりクラッチを半係合状態とする減速スリップ制御を行っている。これにより、エンジン回転数の落ち込みは抑制され、燃料カットを積極的に行ってさらなる燃費の向上を図ることができる。なお、タービンの回転数は、自動変速機５０に設けられた回転検出部５４により検出される。また、クラッチの回転数は、クランクポジションセンサ４７により検出される。

次に、図２を参照して、電子制御装置（ＥＣＵ）５６の構成について説明する。ＥＣＵ５６は、演算処理装置（ＣＰＵ）５８、所定の制御プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）６０、ＣＰＵ５８の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６２等を備えている。これらの各構成はバス６４により接続されている。

また、ＥＣＵ５６の外部入力回路６６には、上記したエアフローメータ３６、吸気温センサ３４、アクセルポジションセンサ２６、スロットルポジションセンサ３９、Ｏ₂センサ４０、水温センサ４１、カムポジションセンサ４８、クランクポジションセンサ４７、車速センサ７０等が接続されており、これらの検出出力はＥＣＵ５６に取り込まれる。

また、ＥＣＵ５６の外部出力回路６８には、インジェクタ４、イグナイタ４４、キャニスタパージバルブ３０、スロットルモータ２４、駆動バルブ３２、油圧制御部５２、回転検出部５４等が接続されており、これらに対してＥＣＵ５６から指令信号等が出力されている。特に本実施形態においては、ＥＣＵ５６は取り込んだ検出出力に基づいてイグナイタ４４の点火タイミングを演算している。すなわち、ＥＣＵ５６は燃料供給制御手段及び点火時期可変手段を構成している。

ＥＣＵ５６は、各種センサの検出出力等に基づいて複数種類の演算処理を行い、最終点火時期を求めている。これらの演算処理のうち、フューエルカット復帰時の点火時期遅角制御に関する演算処理について説明する。図３は、点火時期遅角制御の処理を示すフローチャートである。この処理は、所定時間ごと（例えば１６ｍｓｅｃごと）の定時割込みで実行される。

ＥＣＵ５６は、フューエルカット復帰時に、各種センサで検出される現在の車両の運転状況に基づいて点火時期遅角制御を実行すべき状況であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。ここで、車両の運転状況が、エンジン回転数が所定閾値（例えば９００ｒｐｍ）以下であること（条件１）、エンジン回転数が急低下状態（例えば、前回の判定時と比較して２２回転以上の低下）にあること（条件２）、自動変速機回転数が急上昇状態にあること（条件３）、のいずれかに該当するときには、遅角制御を実行すると運転に支障があるため遅角制御が禁止される。すなわち、点火時期の遅角量ＡＦＣに０を設定してルーチンを終了する。

点火時期遅角制御の禁止条件に該当せず、遅角制御を実行すべきと判定された場合には、現在既に遅角制御中であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。この判定は、遅角制御中であるか否かを示す遅角制御フラグ（非遅角制御状態で「０」、遅角制御状態で「１」）を確認することを行えばよい。

遅角制御中でないと判定された場合には、初期遅角量θ１（例えば8.0CrankAngle）が演算され、遅角量ＡＦＣとして設定される（Ｓ３０３）。なお、初期遅角量θ１は、各種センサで検出される車両の運転状況に基づいて演算される。また、初期遅角量θ１が設定されると同時に、遅角制御フラグが「０」から「１」に変更される。

ステップＳ３０３において初期遅角量θ１を設定した後には、次式による判定が行われる（Ｓ３０４）。
（数１） Ｎｅ−Ｎｔ ≧ Ｋ
ここで、Ｎｅとはエンジン回転数、Ｎｔとは自動変速機のタービン回転数、Ｋとはエンジンの被駆動状態から駆動状態への切り換わりを検出するための設定定数であり、通常は「０」である。すなわち、エンジン回転数とタービン回転数の差分（左辺）が設定定数Ｋ（右辺）を超えているか否かを判定して、駆動状態への切り換わりが検出される。

ステップＳ３０４における判定で、回転数差分が設定定数Ｋより小さいと判定された場合には、エンジンは未だ自動変速機により駆動されている状態（被駆動状態）にあるため、点火時期の遅角量ＡＦＣをトルクショック緩和用の減衰率の小さな遅角減衰係数ＡＦＣＤ１で減算する（Ｓ３０５）。ここで、トルクショック緩和用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ１とは、トルクショックを防止または緩和することができる程度の小さな値であり、例えば点火するごとに0.12CrankAngle減衰する程度の値である。

一方、ステップＳ３０４における判定で、回転数差分が設定定数Ｋ以上であると判定された場合には、エンジンは自動変速機を駆動する状態（駆動状態）であるため、点火時期の遅角量ＡＦＣを遅角復帰用の減衰率の大きな遅角減衰係数ＡＦＣＤ２で減算する（Ｓ３０７）。ここで、遅角復帰用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ２とは、トルクショックによりドライバビリティを悪化させてしまう程度の大きな値であり、例えば点火するごとに1.0CrankAngle減衰する程度の値である。

また、ステップＳ３０２において遅角制御中であると判定された場合には、現在、トルクショック緩和用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ１と、遅角復帰用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ２のいずれがメモリに設定されているかを確認する（Ｓ３０６）。ここで、トルクショック緩和用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ１が設定されている場合には、ステップＳ３０４に進む。一方、遅角復帰用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ２が設定されている場合には、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０５、ステップＳ３０７またはステップＳ３０８の処理を行った後、点火時期遅角制御のルーチンは終了する。そして、所定時間が経過すると、再び同ルーチンが実行される。

本実施形態の特徴的事項は、上記のとおり、エンジンの被駆動状態／駆動状態を判定し、これに応じてトルクショック緩和用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ１と遅角復帰用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ２のいずれかを選択していることである。これにより、エンジンが被駆動状態から駆動状態に切り換わるときには、確実にトルクショック緩和用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ１で遅角量ＡＦＣが減衰されているため、大きなトルクショックが発生せず、ドライバビリティは低下することがない。また、エンジンが駆動状態に切り換わった後には、遅角復帰用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ２で遅角量ＡＦＣが減衰されるため、点火時期を速やかに通常の状態に戻すことができる。

本実施形態に係る点火時期遅角制御を行ったときの状況を、図４のタイミングチャートを参照して説明する。フューエルカット実行フラグがＯＮからＯＦＦに変化して燃料供給が開始されると、それと同時に初期遅角量θ１が演算され、初期遅角量θ１に基づいたタイミングで点火が開始される。ここで、エンジン回転数がタービン回転数をやや上回ると、トルクショック緩和用の遅角減衰係数から遅角復帰用の遅角減衰係数へと切り換わる。この結果、車両の前後方向の加速度Ｇに大きな変化はなく、ドライバビリティが良好に維持されている。

なお、本実施形態では、設定定数Ｋを「０」に設定しているが、車両の仕様に応じて「０」より若干大きな値又は小さな値に設定してもよい。そうしても被駆動状態から駆動状態への切り換わりを判定できるからである。特に、エンジンの機敏な動作が要求されるスポーツ仕様の車両では、設定定数Ｋを「０」より若干小さな値に設定し、トルクショックが起こりつつある状況で遅角復帰用の遅角減衰係数ＡＦＣＤ２を用いて遅角量ＡＦＣを減衰する。このようにしても、トルクショック発生時には遅角量ＡＦＣは十分に小さな値であるため、トルクショックを緩和することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、等価な範囲で様々な変形が可能である。例えば、本実施形態では、エンジンの被駆動状態から駆動状態への移行を、エンジン回転数及びタービン回転数に基づいて判定しているが、他のセンサの検出出力に基づいて検出してもよい。

また、本実施形態では、点火時期の遅角制御に改良することでトルクショックを緩和しているが、改良されるのは遅角制御に限らない。すなわち、エンジンの被駆動状態から駆動状態への移行を検出して、これに応じてエンジンや自動変速機に関する他の制御を行ってもよい。さらには、他の車両装置に関する制御であってもよい。

本発明の実施形態に係る点火時期制御装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る点火時期制御装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係る点火時期制御のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る点火時期制御のタイミングチャートである。 従来技術に係る点火時期制御のタイミングチャートである。

符号の説明

２ 吸気通路、４ インジェクタ、１２ 排気マニホールド、１４ 排気通路、１６ エアクリーナ、１８ レゾネータ、２０ スロットルバルブ、２２ 吸気制御バルブ、２４ スロットルモータ、２６ アクセルポジションセンサ、２８ キャニスタ、３０ キャニスタパージバルブ、３２ 駆動バルブ、３４ 吸気温センサ、３６ エアフローメータ、３８ 三元触媒、３９ スロットルポジションセンサ、４０ Ｏ₂センサ、４１ 水温センサ、４２ 点火プラグ、４４ イグナイタ、４６ ピストン、４７ クランクポジションセンサ、４８ カムポジションセンサ、５０ 自動変速機、５２ 油圧制御部、５４ 回転検出部、５６ 電子制御装置（ＥＣＵ）、５８ ＣＰＵ、６０ ＲＯＭ、６２ ＲＡＭ、６４ バス、６６ 外部入力回路、６８ 外部出力回路、７０ 車速センサ、Ｔ１ 固定期間、Ｔ２ 可変期間。

Claims (6)

1. エンジンへの燃料供給カットから復帰する時に点火時期遅角制御を行う車両において、発生するトルクショックを緩和するトルクショック緩和制御装置であって、
   エンジンが、自動変速機により駆動される被駆動状態、または自動変速機を駆動する駆動状態のいずれにあるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に応じて、トルクショック緩和用の車両制御を行う制御手段と、
   を備えるトルクショック緩和制御装置。
2. エンジンへの燃料供給カットから復帰する時に、点火時期を遅角制御する点火時期制御装置であって、
   エンジンが、自動変速機により駆動される被駆動状態、または自動変速機を駆動する駆動状態のいずれにあるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に応じて、トルクショック緩和用の遅角減衰係数と遅角復帰用の遅角減衰係数のいずれかを選択し、点火時期遅角量を減衰する制御手段と、
   を備えることを特徴とする点火時期制御装置。
3. エンジンへの燃料供給カットから復帰する時に、点火時期を遅角制御する点火時期制御装置であって、
   エンジンが、自動変速機により駆動される被駆動状態、または自動変速機を駆動する駆動状態のいずれにあるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段が被駆動状態を判定したときにトルクショック緩和用の遅角減衰係数で点火時期遅角量を減衰し、前記判定手段が駆動状態を判定したときに遅角復帰用の遅角減衰係数で点火時期遅角量を減衰する制御手段と、
   を備えることを特徴とする点火時期制御装置。
4. 請求項２〜３のいずれか１に記載の点火時期制御装置であって、
   前記判定手段は、前記エンジンの回転数および前記自動変速機の回転数に基づいて被駆動状態および駆動状態を判定することを特徴とする点火時期制御装置。
5. 請求項４に記載の点火時期制御装置であって、
   前記判定手段は、前記エンジンの回転数と前記自動変速機の回転数の差分に基づいて被駆動状態および駆動状態を判定することを特徴とする点火時期制御装置。
6. 請求項４に記載の点火時期制御装置であって、
   前記判定手段は、前記エンジンの回転数が前記自動変速機の回転数を所定数超えたことにより、被駆動状態から駆動状態への移行を判定することを特徴とする点火時期制御装置。
   

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