JP2005220748A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フライホイールの慣性モーメントを小さくして運転性の悪化を防止しつつ、エンジンの回転変動に起因するトランスミッションの振動・騒音を低減する。
【解決手段】エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段Ｓ３と、吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段Ｓ４と、運転状態を検知する運転状態検知手段１〜４と、を備え、エンジンの回転変動を低減するように、前記運転状態に応じて、前記点火時期補正手段Ｓ３によって点火時期を遅角側に補正し、かつ、前記点火時期の遅角化により減少するエンジン出力を補うように、前記吸入空気量補正手段Ｓ４によって吸入空気量を増量側に補正するトルク変動減少手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の回転変動に起因するトランスミッションの振動・騒音を低減させる制御に関する。

自動車等のエンジンでは、シリンダ内の爆発をピストン、クランクシャフト等の機構により出力軸のトルクに変換している。このため、爆発の周期に応じてトルクが変動し、出力軸では回転変動を生じる。この回転変動がエンジンおよびトランスミッション等の動力伝達系の振動及び騒音、例えばトランスミッションの歯打ち音の一因となっている。

上記の回転変動を低減するために、出力軸にフライホイールを設けて慣性モーメントを大きくし、前記回転変動を吸収するという方法が採用されている。

しかし、フライホイールの慣性モーメントを大きくすると、振動・騒音の低減には効果があるが、運転者のアクセル操作に対するエンジンレスポンスの悪化等の問題が発生する。

特許文献１には、回転変動を低減しつつ、エンジンレスポンス、加速性能の悪化を防止するための技術として、フライホイールの慣性モーメントを可変にして、運転状況に応じて必要最低限の慣性モーメントを付加する構成が記載されている。
特開平６−３４１４９１号

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、慣性モーメントを可変にするための機構をフライホイールに設けなければならず、そのためには大幅なコストアップが避けられない。

そこで、本発明では、エンジンレスポンスや燃費の悪化を防止し、かつコストアップすることなく出力軸の回転変動を低減し、トランスミッションの振動や騒音、特にギア同士の衝突音（歯打ち音）を低減することを目的とする。

本発明のエンジンの制御装置は、エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段と、吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段と、運転状態を検知する運転状態検知手段と、エンジンの回転変動を低減するように、前記運転状態に応じて、前記点火時期補正手段によって点火時期を遅角側に補正し、かつ、前記点火時期の遅角化により減少するエンジン出力を補うように、前記吸入空気量補正手段によって吸入空気量を増量側に補正するトルク変動減少手段と、を備える。

本発明によれば、点火時期を遅らせることによってエンジンの燃焼トルクの変動を減少させ、かつ、点火時期を遅らせたことによる出力の低下を、吸入空気量を増加させることにより補って、トルク変動そのものを小さくするので、フライホイールによる慣性モーメントの付加によらずに出力軸の回転変動を小さくすることができる。これにより、エンジンレスポンス等の運転性を悪化させることなく、出力軸の回転変動に起因するトランスミッションの振動・騒音を低減することができる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態のシステム構成を表す図である。

１はアクセル開度を検出するアクセル開度センサ、２はクラッチの締結状態を検出するクラッチスイッチ、３はエンジン冷却水温を検出する水温センサ、４は、エアコン（Ａ／Ｃ）の作動・非作動を検出するＡ／Ｃ作動スイッチであり、５はこれら各センサ・スイッチからの検出信号が入力されるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）である。

ＥＣＵ５では、流入空気量演算部Ｓ１で入力されたアクセル開度信号に基づいて、アクセル開度を流入空気量に換算する。アイドル判定部Ｓ２でアクセル開度に基づいてアイドル運転中であるか否かの判定を行い、この判定の結果は回転変動抑止システム部Ｓ３に入力される。

回転変動抑止システム部Ｓ３には、クラッチスイッチ２、水温センサ３、Ａ／Ｃ作動スイッチ４からの信号も入力され、これらの信号とアイドル判定の結果に基づいて空気量補正係数および点火時期補正量が算出される。

スロットル開度換算部Ｓ４は、前記空気量補正係数によって流入空気量演算部Ｓ１で求めた流入空気量の補正を行い、補正後の流入空気量をスロットル開度に換算して、スロットル開度の制御を行う。

また、点火時期演算部Ｓ５はエンジンの回転数や負荷等から算出された基本点火時期を前記点火時期補正量によって補正して、点火時期の制御を行う。

上記の点火時期およびエンジンの流入空気量の補正は、エンジンの回転数変動に起因するトランスミッションの振動・騒音、とくに歯打ち音を低減するために行うものである。

ここで、エンジンの出力が伝達されるトランスミッション（図示せず）の歯打ち音について説明する。

通常のトランスミッションは、エンジンの出力軸とクラッチを介して接続されるインプットシャフトと、インプットシャフトと略平行で、インプットシャフトの回転を伝達するカウンターシャフトと、カウンターシャフトの回転を駆動軸へ伝達するアウトプットシャフトと、を備え、各シャフト間の回転の伝達は、各シャフトに設けたギアを介して行われる。カウンターシャフトには変速機のレンジに応じた複数のギアが設けられており、アウトプットシャフトには、カウンターシャフトに設けられたギアと対になるギアがシャフトに対して回転自由に、かつそれぞれ一対のギアは常時噛み合うように設けらており、選択された変速レンジに相当するギアのみがシャフトに固定され、回転を伝達する。

つまり、クラッチを切ることによってエンジンの出力軸とインプットシャフトとの間の伝達を断たない限りカウンターシャフトは回転し、これに伴ってアウトプットシャフトに設けたすべてのギアも回転する。

したがって、エンジンの出力軸の回転が変動するとカウンターシャフトの回転も変動することになり、このとき、アウトプットシャフトに設けられたギアのうち、選択されたレンジ以外のギア、つまり回転自由な状態のギアが、カウンターシャフト側のギアの動きに追従しきれなくなる場合がある。ギアにはバックラッシュを設けているため、上記のように追従しきれなくなった場合には、接触していたギアの歯面がいったん離れ、再び接触するという現象が生じる。この、再び接触するときの衝突音が本実施形態で問題としている歯打ち音であり、アイドル時のようにエンジン回転数が低い場合に、特に問題となる。

この歯打ち音を低減するために、本実施形態では後述するように点火時期のリタード、スロットル開度の増加をすることによって出力軸の回転変動を抑制することとする。

点火時期をリタードすると、各気筒で発生するトルクは低下するので、複数の気筒が順次爆発する多気筒エンジンにおいて、ある気筒が爆発してから次の気筒が爆発するまでのトルクの変動幅が小さくなる。これにより出力軸の回転変動を小さくすることができる。

なお、各気筒での発生トルクが低下するのでエンジン全体としてのトルクも低下してしまう。そこで、点火時期のリタードにより低下した出力を補うために、吸入空気量を増加させることとする。

次に、上述した歯打ち音を低減するためにＥＣＵ５で実行される制御について、図２のフローチャートを参照して詳細に説明する。

ステップＳ１００でアクセル開度センサ１からの信号に基づいて、アイドル判定を行う。例えば、アクセル開度がゼロであればアイドル中であると判定する。

アイドル中でなければそのまま処理を終了する。アイドル中の場合はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０ではクラッチスイッチ２からの信号に基づいて、クラッチが締結中であるか否かの判定を行う。クラッチ締結中でなければそのまま処理を終了する。

クラッチ締結中であればステップＳ１２０に進み、エンジン冷却水温が予め定めた所定値以上であるか否かの判定を行う。

上記のように、本実施形態の制御は、アイドル運転中かつクラッチ締結中にのみ実行する。これは、本実施形態が解決しようとするトランスミッションの歯打ち音は、エンジン回転数の低いアイドル運転中に特に問題となり、また、クラッチが締結されていない場合にはエンジンの回転がトランスミッションに伝達されないため、エンジン回転数が変動してもトランスミッションで歯打ち音が発生することはないからである。

また、点火時期のリタードやエンジンへの流入空気量を増加させる補正を行うことにより、制御中は非制御中に比べて燃費が悪化してしまう。そこで、必要な場合にのみ実行するようにする。

エンジン冷却水温が規定値以上である場合にはステップＳ１３０へ、そうでない場合にはステップＳ１４０に進む。なお、規定値は、例えば冷間始動時にアイドルアップを行うか否かの判定に用いる温度と同等の温度とする。

ステップＳ１３０では補正係数Ｋ＝Ｋｗ１としてステップＳ１５０に進む。ステップＳ１４０では補正係数Ｋ＝Ｋｗ２としてステップＳ１５０に進む。ただし、Ｋｗ１≧Ｋｗ２とする。これは、エンジン冷却水温が規定値以下、つまり冷間始動時のような場合には、従来からアイドルアップおよび点火時期のリタードが行われており、これによりエンジン回転数の変動が通常運転時に比べて小さくなっているので、トランスミッションの歯打ち音対策としての補正量は小さくて済むからである。

ステップＳ１５０では、Ａ／Ｃ作動スイッチの信号に基づいて、エアコンが作動中であるか否かの判定を行う。作動中であればステップＳ１６０へ、そうでない場合にはステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１６０ではステップＳ１３０もしくはステップＳ１４０で設定した補正係数Ｋをさらに補正して、補正係数Ｋ＝Ｋ×Ｋａ１としてステップＳ１８０に進む。ステップＳ１７０では同様に補正係数Ｋ＝Ｋ×Ｋａ２としてステップＳ１８０に進む。ただし、Ｋａ１＞Ｋａ２とする。これは、Ａ／Ｃ作動時にはＡ／Ｃポンプを駆動するためにトルク消費が大きく、Ａ／Ｃ非作動運転時に比べてエンジン回転数の変動が大きくなるため、補正量も大きくする必要があるからである。なお、エアコンに限らずエンジンの軸出力を消費する補機類について同様の処理を行ってもよい。

ステップＳ１８０では、ステップＳ１６０もしくはＳ１７０で設定した補正係数Ｋと予め設定した所定値Ｋ１とを比較する。これにより、点火時期および吸入空気量を大きく補正するか否かを判定している。なお、所定値Ｋ１は補正量を大きくする必要があるか否かの判定値であり、ステップＳ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１６０、Ｓ１７０から求まる補正係数Ｋとエンジンの回転変動との関係を予め実験等により調べて設定する。

補正係数Ｋが所定値Ｋ１より大きい場合には、ステップＳ１９０へ進み、点火時期補正量〔ｄｅｇ〕および空気補正量〔ｌ／ｍｉｎ〕を下記のように定める。

（点火時期補正量〔ｄｅｇ〕、空気補正量〔ｌ／ｍｉｎ〕）＝（Ａ１、Ｂ１）
補正係数Ｋが所定値Ｋ１より小さい場合には、ステップＳ２００へ進み、点火時期補正量〔ｄｅｇ〕および空気補正量〔ｌ／ｍｉｎ〕を下記のように定める。

（点火時期補正量〔ｄｅｇ〕、空気補正量〔ｌ／ｍｉｎ〕）＝（Ａ２、Ｂ２）
ただしＡ１＞Ａ２、Ｂ１＞Ｂ２とする。

ステップＳ１９０もしくはＳ２００で点火時期補正量〔ｄｅｇ〕および空気補正量〔ｌ／ｍｉｎ〕を設定したらステップＳ２１０に進み、点火時期および空気量の補正量を反映させて点火時期コントローラ６、スロットルコントローラ７の制御を行う。

なお、上記補正に伴う流入空気量の増量は、スロットルコントローラ７に代えて、アイドル運転時の流入空気量を制御するアイドルスピードコントローラ（ＩＳＣ）により行うこともできる。また、スロットルバルブを備えずに吸気バルブのリフト量等により吸気量を制御する場合には、吸気バルブのリフト量等に補正を加えることによって制御することが可能である。

上記のように、本実施形態の補正は、アイドル運転中かつクラッチ締結中にのみ行い、エンジン冷却水温およびエアコンの作動状態に応じて補正係数Ｋを設定し、補正係数Ｋの大きさに応じて点火時期補正量および空気量補正量を設定する。

以上により本実施形態では、暖機運転終了後のアイドル運転時に点火時期リタード量を増大させ、かつ、リタード量を増大させることにより低下する出力を補うために、スロットルコントロール等によりエンジンへの流入空気量を増加させるように補正し、エンジンのトルク変動そのものを小さくしてエンジン回転数の変動を抑制するので、フライホイールの慣性モーメントを小さくすることが可能となる。これにより、エンジンレスポンス等を悪化させることなく、トランスミッションの歯打ち音を低減できる。

なお、点火時期リタード量やエンジンへの流入空気量を増大させる方向に補正すると燃費は悪化するが、前記補正を実行する条件をアイドル運転時、かつクラッチ締結中と限定すること、および、フライホイールの慣性モーメントの低減が、燃費が向上する方向に作用することにより、悪化は最低限に抑えることができる。

エンジン冷却水温やエアコンポンプの負荷等に応じて点火時期リタード量や流入空気量の補正量を設定するので、エンジンの回転数変動を適確に抑制し、補正による燃費悪化分を最低限に抑えることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本発明は、内燃機関の回転数変動を低減するための制御に適用することができる。

本実施形態のシステムの構成を表す図である。 本実施形態の制御フローチャートである。

符号の説明

１ アクセル開度センサ
２ クラッチスイッチ
３ エンジン冷却水温センサ
４ エアコン（Ａ／Ｃ）作動スイッチ
５ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）

Claims (7)

1. エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段と、
   吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段と、
   運転状態を検知する運転状態検知手段と、
   エンジンの回転変動を低減するように、前記運転状態に応じて、前記点火時期補正手段によって点火時期を遅角側に補正し、かつ、前記点火時期の遅角化により減少するエンジン出力を補うように、前記吸入空気量補正手段によって吸入空気量を増量側に補正するトルク変動低減手段と、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記点火時期補正および吸入空気量の補正は、前記運転状態検知手段によって、アイドル運転中かつクラッチ締結中であると検知した場合にのみ行う請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記点火時期および吸入空気量の補正量を、補機の作動状態に応じて変更する請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記点火時期および吸入空気量の補正量は、補機作動によりエンジンの負荷が大きい場合には補正量を大きく設定する請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記点火時期および吸入空気量の補正量を、エンジン温度に応じて変更する請求項１〜４のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
6. 前記点火時期および吸入空気量の補正量は、前記エンジン温度が低い状態での始動時には補正量を小さく設定する請求項１〜５のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
7. 前記エンジン温度は、エンジンの冷却水温に基づいて求める請求項５または６に記載のエンジンの制御装置。

Images