JP2006316632A - 変速時トルクダウン制御を行うエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 点火時期の制御によるエンジン出力の変速時トルクダウン制御を精度よく且制御に必要な設定等の労力を大幅に軽減して行えるようにすること。
【解決手段】 本発明の変速時トルクダウン制御を行うエンジン制御装置１０は、ＭＢＴ点火時期からの遅角量に代えて目標トルクダウン率を達成するＭＢＴ点火時期からの遅角率を決定し、これに基づいて目標点火時期を決定するよう構成される。或るトルクダウン率を達成する遅角率は、ＭＢＴ点火時期に対して略線形に変化するため、その変化が予想しやすく、従って、エンジン制御装置の構成及び設定等が容易となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、出力軸が自動変速機（又は自動クラッチ付き手動変速機）に連結されたエンジンのための制御装置に係り、より詳細には、「変速ショック」の発生を抑制するための変速時トルクダウン制御を行う制御装置に係る。なお、本発明のエンジン制御装置は、好ましくは、自動車等の車両用のエンジンの制御のために用いられるが、車両以外の種々の機械器具のためのエンジンを制御するために用いられてよいことは理解されるべきである。

エンジンの出力軸に連結された自動変速機の変速段が変更される際（変速時）、変速機の出力トルクの過渡的な急変動、即ち、「変速ショック」が生ずることが知られている。「変速ショック」は、端的に言えば、主として、変速段の切換え時にエンジン回転数が変化する際のエンジンの回転慣性トルクが、エンジンの出力トルク（燃料の燃焼により発生するトルク）に重畳して変速機への入力軸に伝達されることにより発生する。そこで、「変速ショック」を回避するために、運転者による変速段のシフト要求又は変速機制御装置の自動的な変速段のシフト要求に応答して、エンジンの出力トルクを一時的に低減してエンジン回転慣性の影響を相殺することが提案されている。そのようなエンジンの出力トルクを低減する制御は、「変速時トルクダウン制御」と呼ばれる。エンジンの出力トルクの低減は、例えば、エンジンの点火時期を遅らせる（遅角させる）ことにより（特許文献１−３）、或いは、スロットル開度を減少させることによって（特許文献４）行われている。

点火時期の遅角によるトルクダウン制御を行う場合について、特許文献３に記載されている如く、エンジンのＭＢＴ点火時期（現在のエンジンの運転状態に於いて最大のトルクを生ずる点火時期）が定められると、トルクダウン率（ＭＢＴ点火時期でエンジンに発生するトルク（最大の発生可能なトルク）に対する遅角後の低減されたトルクの割合）は、その他の運転状態にかかわらず、ＭＢＴ点火時期から測った遅角量により一義的に決まることが既に知られている（図４Ａ参照）。従って、ＭＢＴ点火時期と要求トルクダウン率（又は目標トルクダウン率）とが与えられれば、要求トルクダウン率を達成する遅角量が得られ、これにより、目標点火時期を決定することができることとなる。実際のエンジンの運転中では、ＭＢＴ点火時期は、エンジンの運転状態により変化するので、そこで、制御に於いては、予め、ＭＢＴ点火時期が種々の時期（クランク角）である場合のそれぞれについて、種々のトルクダウン率を与える遅角量を実験的に求めてＭＢＴ点火時期とトルクダウン率とをパラメータとした遅角量の二次元データマップ又はテーブルを構成しておき、その予め構成された二次元データテーブルを用いて、要求トルクダウン率（変速ショックを回避するのに要求されるトルクダウン率）を与える目標遅角量が決定される（目標点火時期は、かかる目標遅角量に相当するタイミングに設定される。）。即ち、エンジンの運転状態が変動しても、現在のエンジンの運転状態に於けるＭＢＴ点火時期が与えられれば、実験的に予め得られた遅角量とトルクダウン率との関係から、要求トルクダウン率を達成するための目標遅角量、即ち、適切な点火時期が決定され、精度よくエンジンの出力トルクの大きさが制御できることとなる。

また、トルクダウン制御を精度よく実行するために、特許文献３では、エンジンの構成要素間の摩擦により損失されるトルク（フリクショントルク）を考慮すべきであることが指摘されている。変速ショックを回避するためには、エンジンの出力軸から変速機へ伝達されるトルク（エンジン正味トルク）を調節する必要があるところ、点火時期又はスロットル開度の制御では、エンジンに於いて燃料を燃焼させることにより得られるトルクが調節される。実際のエンジンに於いては、燃料の燃焼により得られる全回転エネルギーの一部がエンジンの構成要素間の摩擦により損失し、エンジン正味トルクは、燃料の燃焼により得られたトルクよりも低減するので、制御に於いては、要求トルクダウン率又は目標トルクダウン率は、フリクショントルク分を考慮して決定される。エンジンのフリクショントルクの算出方法の例としては、特許文献５では、フリクショントルクをエンジン吸気圧とエンジン回転数とから推定することを開示している。また、特許文献６は、フリクショントルクの値をエンジン水温から推定することを開示している。更に、エンジンの変速時トルクダウン制御に関連して、下記特許文献７は、変速機自体の変速制御を、実際のエンジン出力トルクとその目標値との差を参照して行うことを開示している。特許文献６には、変速機に於ける構成要素間の摩擦によるトルク成分の算出に変速機の油圧及び油温を用いて制御することも開示されている。
特公平４−６７０５８号公報 特開平７−２９３６８２号公報 特開２００２−１８８４７６号公報 特開平９−１２５９９８号公報 特開２００３−１２０８０１号公報 特開２００５−３０２５２号公報 特開２００４−８４８２０号公報

点火時期の遅角によるトルクダウン制御を行う場合、既に述べた如く、ＭＢＴ点火時期が或るクランク角であるときのトルクダウン率は、遅角量によって一義的に決定されることから、目標遅角量は、図４Ｂの如き、ＭＢＴ点火時期と要求トルクダウン率を２変数として予め実験的に得られた有限の遅角量データを有する二次元データテーブルを用いて決定される。かかる二次元データテーブルでは、周知の如く、二つの変数（ＭＢＴ点火時期と要求トルクダウン率）により所定の間隔毎に特定される状態、即ち、データ点に於けるデータ（遅角量）が与えられている。実際の制御中、現在のＭＢＴ点火時期と要求トルクダウン率の値が、予め遅角量データが得られているそれぞれの変数値と一致しない場合には（通常、その方が多い）、即ち、図４Ｃに示されている如く、実際のＭＢＴ点火時期と要求トルクダウン率とで特定される二次元データテーブル上に於けるデータ点ａが、予め遅角量データが得られているデータ点ｂ_0-3に一致しない場合には、テーブル上に与えられている最も近いデータ点（例えば、ｂ₀）に於ける遅角量データが選択されるか、又は、近接する複数の格子点ｂ_0-3に於ける遅角量データを用いて補間することにより、目標遅角量が決定される。

しかしながら、目標遅角量を精度よく決定するためには、図４Ｂの如き、ＭＢＴ点火時期と要求トルクダウン率を変数とした遅角量の二次元データテーブルに保存されるべき遅角量データは膨大な量となり、また、このため、テーブルを構成するために実験に費やされる労力も膨大になる。現在のＭＢＴ点火時期と要求トルクダウン率により特定されるデータ点に最も近いデータ点の遅角量データを目標遅角量とする場合には、誤差を小さくするために、非常に多くの遅角量データが必要となる。また、遅角量データを補間して目標値を決定する場合にしても、ＭＢＴ点火時期の変化に対する或る所与の要求トルクダウン率を与える遅角量の変化は、図５Ａに示す如く、非線形であるので（遅角量の変化にアップダウンがある。）、例えば、遅角量データの線形補間により目標遅角量を精度よく決定するためには、テーブルを構成する際、隣接するデータ点間の遅角量データの変化が略線形とみなせる程度に、ＭＢＴ点火時期について細かく遅角量データを取得する必要がある。即ち、この場合にも、予め実験的に非常に多くの遅角量データを求めておく必要がある。予め実験的に必要なデータが多くなればなるほど、データを保存するためのメモリのためのコスト、又は、データ取得のための実験費用を含めてメモリを設定するためのコストも増大する。

また、上記の如き変速時トルクダウン制御が実行される間、点火時期、吸入空気量等が変更され、これにより、その他のエンジンの運転状態、例えば、エンジン回転数、ＭＢＴ点火時期、空燃比、エンジン排気温度なども変動する。より高精度に且適切にエンジン出力トルクを制御するためには、エンジン制御装置は、トルクダウン制御中に於けるエンジンの運転状態の変化にも（上記の従来の技術に記載されている装置よりも）適切に対応できるようになっていることが好ましい。

かくして、本発明の解決しようとする一つの課題は、変速時トルクダウン制御を行うエンジン制御装置にして、エンジントルクダウンを達成するための点火時期の制御が、精度よく且制御に必要な設定等の労力を大幅に軽減して行えるよう構成された制御装置を提供することである。

本発明の解決しようとするもう一つの課題は、上記の如きエンジン制御装置にして、要求又は目標トルクダウン率を達成するための点火時期の制御が、従前の如き、所望の膨大な実験的なデータを必要とせずに行われるエンジン制御装置を提供することである。

本発明の解決しようとする更にもう一つの課題は、上記の如きエンジン制御装置にして、従前のＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率を変数とした遅角量の二次元データテーブルを用いて目標遅角量を決定して行われていた変速時トルクダウンのための点火制御を改良することである。

本発明の解決しようとする更にもう一つの課題は、上記の如きエンジン制御装置に於いて、従前の点火制御手法を改良することにより、トルクダウン制御に係る部分を構成し又は設定するために要する労力、時間、コストを削減することである。

本発明の解決しようとする更にもう一つの課題は、上記の如きエンジン制御装置に於いて、エンジンの運転状態の変化を考慮して、より精度の高いトルクダウン制御を達成することである。この点に関し、以下に述べる如く、本発明に於いては、エンジンのフリクショントルクの決定方法の、より良い手法が提案される。また、空燃比やエンジン排気温度を考慮して、より適切にトルクダウン制御を実行するよう構成されたエンジン制御装置が提供される。

本発明の発明者は、トルクダウン率と点火時期との関係を研究する過程に於いて、ＭＢＴ点火時期の変化に対して、或るトルクダウン率を与える遅角率、即ち、遅角量／ＭＢＴ点火時期（クランク角）［クランクシャフトの上死点から測ったＭＢＴ点火時期のクランク角で、ＭＢＴ点火時期からの遅角量を割った値］の変化が、図５Ｂに示されている如く、略線形（又は、ＭＢＴ点火時期に対して遅角率が単調減少する。）となること、又、遅角率を一定とすると、ＭＢＴ点火時期の変化に対してトルクダウン率が略線形に変化することを見出した。

そこで、本発明に於いては、今回見出されたＭＢＴ点火時期に対する遅角率の変化の特性を利用した変速時トルクダウン制御を行う新規なエンジン制御装置が提供される。本発明のエンジン制御装置は、出力軸が自動変速機又は自動クラッチ付き手動変速機に連結されたエンジンの出力トルクを前記変速機の変速段の切換え時に低減するよう制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンの運転状態に基づいて該エンジンの運転状態に於いて最大のトルクを生ずるＭＢＴ点火時期を決定する手段と、前記最大トルクに対する前記変速機の変速段の切換え時の前記エンジンの目標トルクの割合である目標トルクダウン率を決定する手段と、前記ＭＢＴ点火時期に基づいて前記目標トルクダウン率を達成するための目標点火時期を決定する手段と、前記目標点火時期にて点火を実行する点火制御手段とを含み、前記目標点火時期を決定する手段が、前記目標トルクダウン率を達成する前記ＭＢＴ点火時期からの目標遅角率を決定し、該目標遅角率に基づいて前記目標点火時期を決定することを特徴とするものである。

上記の本発明のエンジン制御装置に於いては、ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率とから、目標遅角量ではなく、目標遅角率が決定され、その目標遅角率に相当する目標点火時期が決定される。既に述べた如く、従前の変速時トルクダウン制御に於いて用いられた遅角量は、或るトルクダウン率を達成しようする場合にＭＢＴ点火時期が変化すると非線形に変化するため、目標遅角量を正確に（精度よく）求めるためには、予め膨大な量の実験的データを準備しておく必要があった。これに対し、ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率とから目標遅角率を求める場合には、ＭＢＴ点火時期が変化しても、目標遅角率が略線形に（又は単調に）変化することが分かっているから、目標遅角率を精度よく求めることが容易となり、これにより適切な目標点火時期を決定することが可能となる。

上記のエンジン制御装置に於いて、従前の制御装置と同様に、ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率を変数とした二次元データテーブルが用いられてよい。この場合、二次元データテーブルのデータ値は、遅角率となる。

従前の遅角量の二次元データテーブルの場合、或る遅角量が与えるトルクダウン率の変化はＭＢＴ点火時期に対して非線形であり、アップダウンがあるため、データテーブルの実験的データを予め収集する過程において、ＭＢＴ点火時期が変化した場合に或るトルクダウン率を与える遅角量が如何に変化するかを予測することが困難であり、制御装置に於いて必要とされる遅角量データを与える実験条件を探すのも容易ではなかった。しかしながら、本発明によれば、既に述べた如く、ＭＢＴ点火時期の変化に対し、目標遅角率が略線形に変化することが分かっており、また、或る遅角率に於いて、ＭＢＴ点火時期に対してトルクダウン率が略線形に変化することもわかっているから、制御装置に必要とされる実験条件を探すことが非常に容易となり、従って、効率よく要求される精度にてテーブルを構成することができるようになる。

更に、本発明の制御装置に於いては、目標遅角率は、二次元データテーブルに於ける遅角率の値を線形補間することにより与えられるようなっていてよい。上記の如く、二次元データテーブルのデータ数は有限であるから、二次元データテーブル上に於いてＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率により指定されるデータ点で与えられるデータ値よりも精密な目標値を得るためには、実際の制御に於いて得られたＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率に近接した値で指定される複数のデータ点のデータ値を補間して目標値が決定される。かかるデータ値の補間に於いて、データ値の変化の態様が明らかでない場合には、通常、線形補間により、目標となるデータ値が決定される。その場合、既に述べた如く、テーブルのデータ値がＭＢＴ点火時期に対して非線形に変化する遅角量の目標値を適当な精度にて線形補間により得るためには、テーブルに於いてＭＢＴ点火時期について相当に細かくデータを準備しておく必要がある。しかしながら、テーブルの値が遅角率である本発明の場合には、テーブルのデータ値がＭＢＴ点火時期に対して略線形に変化するので、従前に比して、テーブル上のデータ数が少なくても、線形補間により、精度よく目標値を決定することが可能となる。換言すれば、遅角率を用いて制御する場合には、遅角量を用いる場合よりも、予め準備しておくべきデータ量を大幅に低減することができるのである。

上記の本発明の変速時トルクダウン制御に於いて、目標トルクダウン率を決定する手段は、ＭＢＴ点火時期に於いて燃料が燃焼することにより得られる最大トルクを推定する手段と、エンジンのフリクショントルクを推定する手段と、最大トルクと変速機の変速段の切換え時のトルク低減制御の目標トルク（制御後の低減されたトルクの目標値）とフリクショントルクとに基づいて前記目標トルクダウン率を決定する手段とを含んでいてよい。この点に関し、精度よくフリクショントルクを推定するために、本発明に於いては、フリクショントルクがエンジンの潤滑油の温度に基づいて補正されてよい。フリクショントルクとは、燃料を燃焼することにより得られるトルクのうち、エンジンの各部の要素が互いに摩擦し合うことにより費やされるトルク分であり、エンジンの各部要素の摩擦力は、各部の温度に影響される。従って、フリクショントルク推定手段により推定されたフリクショントルク（通常、エンジン回転数と吸入空気量とから推定されてよい。）は、従前の如くエンジン冷却水温を参照するのではなく、互いに摩擦し合う要素の各部の潤滑油の温度を参照して、より高精度に補正することができる。

更に、上記の本発明のエンジン制御装置に於いては、エンジンの排気温の上昇によるエンジンの排気通路に備えられる触媒の溶損を回避するための燃料増量制御が実行されるべきか否かを判断する手段と、エンジンの吸気スロットルの開度を制御するスロットル制御手段とが設けられ、燃料増量制御が実行されるべきであると判断されたときには、目標点火時期による点火制御手段の点火制御を禁止し、スロットル制御手段が吸気スロットルの開度を制御してエンジンの出力トルクを低下するようになっていてよい。

点火時期の遅角制御を実行すると、一般に、エンジン排気温度が上昇することとなる。この場合、エンジンの排気通路に備えられる触媒の溶損が発生し得るほどにまで触媒の温度が上昇しつつある場合には、排気温度を低下させるために、燃料の増量制御（空燃比をリッチにする制御）が実行される（ＯＴ増量制御）。燃料増量が実行されると、今度は、トルクダウン率が上昇することとなる。実際、本発明の発明者による実験によれば、図５Ｃに示されている如く、ＯＴ増量制御が実行され得る条件下にて、遅角率を増大すると、トルクダウン率が低減しないことが明らかになった。従って、好ましくは、変速時トルクダウン制御を実行するに際して、ＯＴ増量制御が実行されるべきであると判断される場合には、点火制御を禁止し、そのかわりに、スロットル制御手段が吸気スロットルの開度を制御してエンジンの出力トルクが低下させられるようにするのが好ましい。

ところで、上記の本発明に於いて、ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率を変数とした二次元データテーブルのデータは、遅角率であったが、ＭＢＴ点火時期の変化に対して、或る一定のトルクダウン率を与える遅角率が略線形に変化するという知見に基づいて、二次元データテーブルのデータの補間が為されれば、データ値は、遅角量で表現されていてもよいことは理解されるべきである。即ち、二次元データテーブルのデータが遅角量であっても、二次元データテーブルに於ける複数の遅角量の値を各々対応するＭＢＴ点火時期のクランク角にて割って得られる値を線形補間することにより与えられる値に基づいて目標点火時期を決定すれば、目標遅角率に基づき決定された目標点火時期を得る場合と同等の精度にて点火制御が実行される。従って、このような場合も本発明の範囲に属すると理解されるべきである。

上記の一連の本発明の構成は、主として、ＭＢＴ点火時期の変化に対して、或る一定のトルクダウン率を与える遅角率の変化が略線形となり、遅角率を一定とすると、ＭＢＴ点火時期の変化に対してトルクダウン率が略線形に変化するという発見に基づくものである（ＭＢＴ点火時期の変化に対して、或る一定のトルクダウン率を与える遅角量の変化が非線形であるのに対し、遅角率の変化が略線形となるのは、遅角率に於いては、燃焼速度の違いが反映されているためであると思われる。）。かかるＭＢＴ点火時期とトルクダウン率と遅角率との関係が明らかになり、遅角量に代えて遅角率に基づいて点火時期を制御するようにすることによれば、遅角率の変化の態様は、遅角量の場合に比べて極めて予測がし易くなるため、エンジン制御装置の設計又は設定が非常に容易となり、従って、エンジン制御装置の完成までに要する時間、労力及びコストが大幅に削減される。また、データの収集が容易になることによって、収集されたデータの質及び精度も向上するものと考えられる。

特に、二次元データテーブルを用いる場合には、そのテーブルの構成作業は、エンジンの排気量や種類など、エンジンの特性の違いによって、個々のエンジンごとに行われなければならず、従って、非常に多くの時間、労力及び費用を要するものであるが、上記の発見に基づいて構成された本発明のエンジン制御装置によれば、テーブルの構成作業の時間、労力及びコストの、より一層の削減が期待される。また、二次元テーブルの値を所定のパラメータによってルックアップ式に拾い上げる場合にも、データの線形補間が可能となることから、従前に比して、テーブルのデータ数を大幅に削減することができ、従って、データを保存するためのメモリのためのコスト、又は、データ取得のための実験費用を含めてメモリを設定するためのコストも削減することが可能となる。

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。

図１は、本発明によるエンジン制御装置の好ましい実施形態を組み込んだ電子制御装置１０と、該電子制御装置１０により制御されるエンジン１２とその出力軸に連結された自動変速機１４及びその他の関連機器を含む車両に搭載されたエンジン駆動システムを模式的に示したものである。

図１に於いて、エンジン１２は、この分野に於いて公知の、任意の形式の多気筒ガソリンエンジンであってよい。エンジンの各気筒には、点火プラグ１６及びそれらを作動する点火装置１６ａが備えられ、吸気マニホールド１７には、スロットル弁１８が備えられる。特に、本実施形態に於いては、スロットル弁１８は、各気筒に一つずつ設けられる独立スロットル形式のものであるが、本発明は、それに限定されないことは理解されるべきである。点火装置１６ａ及びプラグ１６の点火時期と（スロットル弁駆動装置１８ａにより作動される）スロットル弁１８の開度は、以下に詳細に説明する本発明による変速時トルクダウン制御を除き、通常の態様にて電子制御装置１０により制御される。各気筒の排気は、排気系１９の途中に設けられた通常の形式の排気浄化触媒コンバータ２０を通じて為される。また、エンジン１２には、内部の可動要素を潤滑するための任意の形式の潤滑装置が設けられている（図示せず）。

自動変速機１４は、公知の形式の有段変速機であり、自動変速機１４の出力軸の回転は、差動歯車装置を介して車両の駆動輪の車軸に伝達される（図示せず）。自動変速機１４は、電子制御装置１０により、通常の態様にて、例えば、車速とエンジン負荷（スロットル開度）に応じて、油圧制御ユニット１４ａが作動されて、ギヤチェンジ、即ち、変速段の切換えが行われるよう構成されている。なお、変速機１４は、セミオートマチック形式、即ち、即ち、運転者により変速段が選択できる自動クラッチ付き手動変速機であってもよい。

電子制御装置１０は、本発明による変速時トルクダウン制御を含むエンジンの作動を制御するエンジン制御装置と、自動変速機１４の作動を制御する変速機制御装置との機能を有するものである。なお、エンジン制御装置と変速機制御装置とは、別々に設けられ、互いに通信できるようなっていてもよい。より詳細には、電子制御装置１０は、例えば、双方向性のコモンバスにより互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有する一般的な構成のマイクロコンピュータ及び駆動回路（図示せず）を含むものであってよい。制御装置１０には、エンジン１２のクランク角センサ２２からのクランク角信号、吸入空気量センサ２４からの吸入空気量信号、スロットル位置センサ２６からのスロットル開度信号、潤滑装置の潤滑油温センサ２８からの油温信号、車速センサ３０からの車速信号、シフトレバーポジションセンサ３２からシフトレバー位置信号及びその他エンジン及び変速機の制御に必要な任意のセンサからの信号が入力される。クランク角信号からは、エンジン回転数が算出される。また、吸入空気量については、吸入空気量センサ２４からの信号に代えて、エンジン回転数及びスロットル開度等から間接的に算出されてもよい。更に、車速は、車両の各輪の車輪速から算出されてもよい。

既に述べた如く、電子制御装置１０は、エンジン回転数とエンジン負荷のデータ又はシフトレバー位置信号に基づいて変速機の変速段の切換えが決定されると、これに応答して、通常時のエンジン出力トルク制御に代えて、変速時トルクダウン制御を実行する。特に、本実施形態に於いては、変速時トルクダウン制御の実行は、ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率を変数として決定された目標遅角率に基づく点火時期の遅角制御により為される。しかしながら、触媒の温度が高く、点火時期の遅角制御を実行することによりＯＴ増量制御が実行される可能性がある場合、又は、既にＯＴ増量制御が実行されている場合には、スロットル開度制御によりトルクダウンが実行される。

図２は、本発明の実施形態の変速時トルクダウン制御の例をフローチャートの形式で示している。図示の如く、変速時トルクダウン制御は、変速機の変速段の切換えの決定に応答して実行が開始され（ステップ１０）、まず、触媒コンバータ２０の温度が推定され、ＯＴ増量制御が実行される可能性があるか否か及び既にＯＴ増量制御が実行されている否かが判定される（ステップ２０）。

触媒コンバータ２０の温度は、公知の態様にて、例えば、予め実験により準備されたエンジン回転数と吸入空気量を変数とした触媒コンバータ温度の二次元データテーブル（図３Ａに例示されている形式のテーブル）を用いてテーブルルックアップ式に推定されてよい。或いは、ＯＴ増量制御の実行の可能性又は有無が、エンジン回転数と吸入空気量を変数として直接的に（触媒コンバータの温度推定値を算出せずに）決定されてよい。ＯＴ増量制御が実行される可能性が高い場合又は既に実行されている場合には、トルクダウン制御は、スロットル開度制御により実行され、そうでない場合は、トルクダウン制御は、点火時期遅角制御により実行されることとなる。

点火時期遅角制御によるトルクダウンが選択された場合には、ＭＢＴ点火時期（ステップ３０）と目標トルクダウン率（ステップ４０）がそれぞれ決定される。

ＭＢＴ点火時期は、図３Ａに例示されている形式の、予め実験により準備されたエンジン回転数と吸入空気量を変数としたＭＢＴ点火時期（単位は、クランク角）の二次元データテーブルを用いてテーブルルックアップ式に決定されてよい。なお、ＭＢＴ点火時期の値を決定する際に、現在のエンジン回転数と吸入空気量により指定されるデータがテーブル上にない場合は、適宜、データテーブル上の値を用いた補間により決定されてよいことは理解されるべきである。

目標トルクダウン率は、下記の式により決定される。
目標トルクダウン率＝（目標正味トルク＋フリクショントルク）／ＭＢＴ
ここで、上記式の分母の「ＭＢＴ」は、ＭＢＴ点火時期に於いて点火した場合に燃料の燃焼によりエンジンに於いて発生されるはずのトルクである。他方、上記式の分子は、トルクダウン制御によって低減された、燃料の燃焼によりエンジンに於いて発生されるはずのトルク、即ち、目標トルクである。しかしながら、通常、変速時トルクダウン制御では、トルクダウン制御後に於けるエンジンの出力軸から変速機へ伝達されるべきトルクの目標値、即ち、目標正味トルクが与えられ、かかる目標正味トルクには、エンジンの各部の要素が互いに摩擦し合うことにより費やされるトルク分、即ち、フリクショントルクが含まれていない。従って、目標トルクは、上記の如く、目標正味トルク＋フリクショントルクで与えられることとなる。

上記の目標トルクダウン率の式に於いて、ＭＢＴは、エンジンの回転数と吸入空気量とに基づいて、ＭＢＴ点火時期と同様に推定されてよい（図３Ａに例示される二次元テーブルが用いられてよい。）。目標正味トルクは、エンジン回転数、スロットル開度及び変速前後の変速段の情報に基づいて、変速前後のエンジンの回転慣性トルクの影響を除去するよう任意の方法で決定される。

フリクショントルクは、通常、図３Ａに例示されている形式の、予め実験により準備されたエンジン回転数と吸入空気量を変数とした二次元データテーブルを用いてテーブルルックアップ式に推定されるが、実際のエンジン内部の要素間の摩擦は、エンジン内部の温度の影響を受ける。従って、本発明に於いては、二次元データテーブルにより決定されたトルク値に対して、エンジンの潤滑油の温度をパラメータとした温度補正成分を付加することにより、フリクショントルクの補正が行われる。即ち、フリクショントルクは、テーブルデータ値＋温度補正項により与えられることとなる。フリクショントルクの温度補正項は、油温センサ２８の測定値をパラメータとした図３Ｂに例示されている如きテーブルにより決定されてよく、テーブル上に現在の油温値がない場合には、適宜、テーブル上のデータを用いた補間により得られてよい。

なお、ＭＢＴは、現在のエンジン正味トルク＋現在のＭＢＴからのトルクのダウン量＋フリクショントルクによって与えられてもよい。従って、ＭＢＴは、直接にエンジンの回転数と吸入空気量から推定するのではなく（特に、本発明のトルクダウン制御に以外のエンジンの制御が為されており、ＭＢＴがエンジンの回転数と吸入空気量からでは満足の行く精度にて得られない場合など）、エンジンの出力軸に設けられた任意のトルクセンサ（図示せず）により測定した現在のエンジン正味トルクと、現在の点火時期とＭＢＴ点火時期との差及びその他のエンジンの運転状態を表すパラメータとより任意の方法により得られた現在のトルクダウン量と、更に、温度補正されたフリクショントルクとを用いることにより、間接的に求めるようにしてもよい。

ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率が決定されると、これらを変数とした、図３Ｃに例示されている形式の、予め実験により準備された遅角率の二次元データテーブルを用いて、目標遅角率がテーブルルックアップ式に決定される（ステップ５０）。既に述べた如く、或る目標トルクダウン率を達成する遅角率は、ＭＢＴ点火時期に対して略線形に変化する（図中矢印Ａの方向に線形に変化する）ので、データテーブル上のＭＢＴ点火時期の値の間隔が従前より大きくても線形補間により、精度よく目標遅角率が決定されることは理解されるべきである。

データの線形補間は、例えば、図３Ｄを参照して、テーブル上に於いて点Ｚ₁₁−Ｚ₂₂のデータが与えられており、現在のＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率の値で指定されるデータ点が点Ｘにあったとすると、点Ｘの遅角率Ｚｘは、
Ｚｘ＝w₁w₂Z₂₂+(1-w₁)w₂Z₂₁+w₁(1-w₂)Z₁₂+(1-w₁)(1-w₂)Z₁₁
で与えられる。ここに於いて、Ｚ_11-22は、それぞれ、遅角率単位（％）のデータ値、ｗ₁は、点Ｚ₁₁と点Ｚ₁₂のトルクダウン率の差に対する点Ｚ₁₁から点Ｘまでのトルクダウン率の差の比であり、ｗ₂は、点Ｚ₁₁と点Ｚ₂₁のＭＢＴ点火時期の差に対する点Ｚ₁₁から点ＸまでのＭＢＴ点火時期の差の比である。

かくして、目標遅角率が与えられると、これにＭＢＴ点火時期の値を乗算してＭＢＴ点火時期からの目標遅角量が得られ、かかる目標遅角量に相当する点火時期を目標点火時期として、点火装置１６の点火が実行される（ステップ６０）。

なお、ステップ５０に於いて、図３Ｃのデータが遅角量であっても、下記の如く、補間の方法を修正することにより、或るトルクダウン率を与える遅角率がＭＢＴ点火時期に対して略線形に変化するという特性を利用して補間により目標遅角量が精度よく決定できるということは理解されるべきである。
αＺｘ＝w₁w₂Z₂₂/γ+(1-w₁)w₂Z₂₁/γ+w₁(1-w₂)Z₁₂/β+(1-w₁)(1-w₂)Z₁₁/β
ここに於いて、Ｚ_11-22は、それぞれ、遅角量単位のデータ値、αは、現在のＭＢＴ点火時期、β、γは、それぞれ、点Ｚ₁₁と点Ｚ₂₁のＭＢＴ点火時期の値である。

上記のステップ３０−６０は、ステップ７０に於いて、所定の終了条件が成立するまで、繰り返し実行される。本発明の実施形態に於いては、点火時期遅角によるトルクダウン制御は、エンジン回転数が、変速指令時に任意の方法にて決定される目標値に達した時点で終了されてよい。また、前記の目標正味トルクが実質的に０になった時点で終了するようになっていてもよい。

再び、ステップ２０を参照して、同ステップに於いて、スロットル開度制御によるトルクダウン制御が選択されると、ステップ８０に於いて、予め実験により準備されたエンジン回転数と目標トルクを変数としたスロットル開度の二次元データテーブル（図３Ｅに例示されている形式のテーブル）を用いて、目標スロットル開度がテーブルルックアップ式に決定され、これに基づき、スロットル開度制御が実行される（ステップ９０）。目標トルクは、例えば、点火遅角制御の場合と同様に、目標正味トルク＋フリクショントルクによって、変速ショックの抑制するよう適宜決定されてよい。ステップ８０−９０の制御は、ステップ１００に於いて、ステップ７０に於ける点火遅角制御の終了条件と同様の条件が成立するまで、繰り返し実行される。上記のスロットル開度によるトルクダウン制御に関して、本実施形態に於いては、スロットル弁が各気筒に設けられた独立スロットル形式であり、スロットル開度の制御による出力の応答性が良いので、トルクダウンが速やかに実行される点で有利である。

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。

本発明のエンジン制御装置の実施形態を組み込んだエンジンと自動変速機の制御装置の模式図。 本発明の実施形態の変速時トルクダウン制御のフローチャート。 図３Ａは、図２のステップ２０、３０、４０に於いて、それぞれ、触媒温度、ＭＢＴ点火時期、ＭＢＴ、フリクショントルクを推定するために用いられる二次元データテーブルの形式を示す。図３Ｂは、ステップ４０に於いて、フリクショントルクの温度補正項を決定するために用いられる一次元データテーブルの形式を示す。図３Ｃは、ステップ５０に於いて、目標遅角率を決定するために用いられる二次元データテーブルの形式を示す。図３Ｄは、テーブル上の複数のデータ値を用いた補間により、目標値を決定する方法を説明するための図である。図３Ｅは、ステップ８０に於いて、目標スロットル開度を決定するための二次元データテーブルの形式を示す。なお、各テーブルに於けるデータ値は、用いられるエンジン毎に実験的に決定される。 図４Ａは、或るＭＢＴ点火時期に於けるトルクダウン率とＭＢＴ点火時期からの遅角量との関係を示すグラフ図である。図４Ｂは、トルクダウン率とＭＢＴ点火時期とを変数とした遅角量の二次元データテーブルの形式を示す。図４Ｃは、図４Ｂのテーブルに与えられているデータと実際の制御に於いて要求されるデータとの関係を示す図である。 図５Ａは、トルクダウン率一定としたときのＭＢＴ点火時期と遅角量との関係を示すグラフ図である。図５Ｂは、トルクダウン率一定としたときのＭＢＴ点火時期と遅角率との関係を示すグラフ図である。なお、図中、点は、実測値であり、実線は、データの変化の概略線である。図５Ｃは、ＯＴ増量制御が行われる場合の或るＭＢＴ点火時期に於けるトルクダウン率の変化を示すグラフ図である。

符号の説明

１０…電子制御装置
１２…エンジン
１４…自動変速機
１６…点火プラグ又は装置
１８…スロットル弁
２０…触媒コンバータ

Claims (6)

1. 出力軸が自動変速機又は自動クラッチ付き手動変速機に連結されたエンジンの出力トルクを前記変速機の変速段の切換え時に低減するよう制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンの運転状態に基づいて該エンジンの運転状態に於いて最大のトルクを生ずるＭＢＴ点火時期を決定する手段と、前記最大トルクに対する前記変速機の変速段の切換え時の前記エンジンの目標トルクの割合である目標トルクダウン率を決定する手段と、前記ＭＢＴ点火時期に基づいて前記目標トルクダウン率を達成するための目標点火時期を決定する手段と、前記目標点火時期にて点火を実行する点火制御手段とを含み、
   前記目標点火時期を決定する手段が、前記目標トルクダウン率を達成する前記ＭＢＴ点火時期からの目標遅角率を決定し、該目標遅角率に基づいて前記目標点火時期を決定することを特徴とするエンジン制御装置。
2. 請求項１のエンジン制御装置であって、前記目標点火時期を決定する手段に於いて、前記目標遅角率が、ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率を変数とした遅角率の二次元データテーブルを用いて決定されることを特徴とするエンジン制御装置。
3. 請求項２のエンジン制御装置であって、前記目標遅角率が、前記二次元データテーブルに於ける遅角率の値を線形補間することにより与えられることを特徴とするエンジン制御装置。
4. 請求項１のエンジン制御装置であって、前記目標トルクダウン率を決定する手段が、前記ＭＢＴ点火時期に於いて燃料が燃焼することにより得られる前記最大トルクを推定する手段と、前記エンジンのフリクショントルクを推定する手段と、前記最大トルクと前記変速機の変速段の切換え時に前記エンジンから前記変速機に伝達されるべき目標正味トルクと前記フリクショントルクとに基づいて前記目標トルクダウン率を決定する手段とを含み、前記エンジンのフリクショントルクを推定する手段が前記エンジンの潤滑油の温度に基づいて前記フリクショントルクを補正することを特徴とするエンジン制御装置。
5. 請求項１のエンジン制御装置であって、更に、前記エンジンの排気温の上昇による前記エンジンの排気通路に備えられる触媒の溶損を回避するための燃料増量制御が実行されるべきか否かを判断する手段と、前記エンジンの吸気スロットルの開度を制御するスロットル制御手段とを含み、前記燃料増量制御が実行されるべきであると判断されたときには、前記目標点火時期による前記点火制御手段の点火制御を禁止し、前記スロットル制御手段が前記吸気スロットルの開度を制御して前記エンジンの出力トルクを低下することを特徴とするエンジン制御装置。
6. 出力軸が自動変速機又は自動クラッチ付き手動変速機に連結されたエンジンの出力トルクを前記変速機の変速段の切換え時に低減するよう制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンの運転状態に基づいて該エンジンの運転状態に於いて最大のトルクを生ずるＭＢＴ点火時期を決定する手段と、前記最大トルクに対する前記変速機の変速段の切換え時の前記エンジンの目標トルクの割合である目標トルクダウン率を決定する手段と、前記ＭＢＴ点火時期に基づいて前記目標トルクダウン率を達成するための目標点火時期を決定する手段と、前記目標点火時期にて点火を実行する点火制御手段とを含み、
   前記目標点火時期を決定する手段が、ＭＢＴ点火時期と目標トルクダウン率を変数としたＭＢＴ点火時期からの遅角量の二次元データテーブルを有し、前記二次元データテーブルに於ける複数の遅角量の値を各々対応するＭＢＴ点火時期のクランク角にて割って得られた値を線形補間することにより与えられる値に基づいて前記目標点火時期を決定することを特徴とするエンジン制御装置。
   

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