JP2007113555A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】不要なトルク段差の発生を好適に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】この装置は、機関トルクの調節に際して先ず、内燃機関のスロットル弁を制御するためのスロットル要求トルク(ステップS200)と同内燃機関の点火時期を制御するための点火時期要求トルク(ステップS202)とをそれぞれ算出する。そして、スロットル要求トルクに基づき目標スロットル開度を求めてスロットル制御を実行する一方、点火時期要求トルクに基づき目標点火時期を求めて点火時期制御を実行する。スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出する。スロットル実現トルクに基づいて点火時期要求トルクを算出する(ステップS202)。
【選択図】図3
【解決手段】この装置は、機関トルクの調節に際して先ず、内燃機関のスロットル弁を制御するためのスロットル要求トルク(ステップS200)と同内燃機関の点火時期を制御するための点火時期要求トルク(ステップS202)とをそれぞれ算出する。そして、スロットル要求トルクに基づき目標スロットル開度を求めてスロットル制御を実行する一方、点火時期要求トルクに基づき目標点火時期を求めて点火時期制御を実行する。スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出する。スロットル実現トルクに基づいて点火時期要求トルクを算出する(ステップS202)。
【選択図】図3
Description
本発明は、スロットル制御と点火時期制御とを併用して機関トルクを制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
従来、特許文献1に記載の装置のように、スロットル制御と点火時期制御とを併用して機関トルクを制御することが知られている。
同装置では先ず、所望の機関トルクとなるように、スロットル制御についての要求トルク(スロットル要求トルク)と、点火時期制御についての要求トルク(点火時期要求トルク)とが求められる。そして、上記スロットル要求トルクに見合うスロットル開度(目標スロットル開度)が求められて実際のスロットル開度が制御されるとともに、上記点火時期要求トルクに見合う点火時期の遅角量が求められて実際の点火時期が制御される。
同装置では先ず、所望の機関トルクとなるように、スロットル制御についての要求トルク(スロットル要求トルク)と、点火時期制御についての要求トルク(点火時期要求トルク)とが求められる。そして、上記スロットル要求トルクに見合うスロットル開度(目標スロットル開度)が求められて実際のスロットル開度が制御されるとともに、上記点火時期要求トルクに見合う点火時期の遅角量が求められて実際の点火時期が制御される。
なお上記装置では、スロットル要求トルクを基準に点火時期要求トルクが求められる。すなわち、スロットル要求トルクと前記スロットル制御によって実際に得られる機関トルクとが一致している条件のもとで適切な機関トルクが得られるようになる値が、点火時期要求トルクとして求められる。
特開2002−180860号公報
ここで、スロットル制御の制御構造は、スロットル要求トルクとこれが実現されるスロットル開度との関係が求められた上で構築される。とはいえ、全ての機関運転領域にわたってスロットル要求トルクと目標スロットル開度との関係を制御装置の実作動状態に見合う関係に適合させる作業は極めて煩雑な作業であるため、同スロットル要求トルクと上記「実際に得られる機関トルク」との間にずれが生じることは避けられない。そして、このずれは前記所望の機関トルクと実際の機関トルクとの間にそのずれ量に応じたトルク差を生じさせる。
このずれ量は機関運転領域毎に異なるために、機関運転状態の変化に伴うスロットル制御および点火時期制御の制御態様の変更に際して上記トルク差が変化するようになる。そのため機関トルクを円滑に移行させることができず、トルク段差を不要に生じさせるおそれがある。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、不要なトルク段差の発生を好適に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、内燃機関のスロットル弁を制御するためのスロットル要求トルクと同内燃機関の点火時期を制御するための点火時期要求トルクとをそれぞれ算出し、前記スロットル要求トルクに基づき目標スロットル開度を求めてスロットル制御を実行する一方、前記点火時期要求トルクに基づき目標点火時期を求めて点火時期制御を実行して、機関トルクを調節する内燃機関の制御装置において、前記スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出する第1の算出手段と、該第1の算出手段によって算出したスロットル実現トルクを基準に前記点火時期要求トルクを算出する第2の算出手段とを備えることをその要旨とする。
請求項1に記載の発明は、内燃機関のスロットル弁を制御するためのスロットル要求トルクと同内燃機関の点火時期を制御するための点火時期要求トルクとをそれぞれ算出し、前記スロットル要求トルクに基づき目標スロットル開度を求めてスロットル制御を実行する一方、前記点火時期要求トルクに基づき目標点火時期を求めて点火時期制御を実行して、機関トルクを調節する内燃機関の制御装置において、前記スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出する第1の算出手段と、該第1の算出手段によって算出したスロットル実現トルクを基準に前記点火時期要求トルクを算出する第2の算出手段とを備えることをその要旨とする。
上記構成によれば、スロットル要求トルクを基準に点火時期要求トルクを算出する構成と比較して、スロットル要求トルクに基づくスロットル制御実行によって得られる機関トルクと同スロットル要求トルクとが一致しないことに起因するトルク段差の発生を的確に抑制することができ、不要なトルク段差の発生を好適に抑制することができるようになる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記第1の算出手段は前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記スロットル実現トルクを算出することをその要旨とする。
上記構成によれば、スロットル実現トルク、すなわちスロットル制御によって実現されている機関トルクを、同スロットル制御の制御対象である吸入空気量に基づいて精度よく算出することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置において、前記第1の算出手段は前記内燃機関の点火時期を前記スロットル実現トルクの算出パラメータの一つとすることをその要旨とする。
スロットル制御の制御態様が同一であっても、内燃機関の点火時期が異なる場合には、前記スロットル実現トルクが異なる値となる。この点、上記構成によれば、スロットル実現トルクとして、そうした点火時期に見合った値を算出することができ、より実態に即した値を算出することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火時期要求トルクに加えて、前記スロットル実現トルクを前記目標点火時期の算出パラメータとすることをその要旨とする。
上記構成によれば、点火時期制御を通じて増減させるべき機関トルクを点火時期要求トルクとスロットル実現トルクとの関係から求めることができ、機関トルクを適正に増減させることの可能な目標点火時期を精度よく算出することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関には変速機が連結されてなり、前記制御装置は前記変速機の変速段の切り替えに際して機関トルクを自動調節するものであることをその要旨とする。
内燃機関に連結された変速機の変速段の切り替えに際して機関トルクを自動調節する制御装置にあって、仮にスロットル要求トルクを基準に点火時期要求トルクを算出する構成を採用する場合、スロットル要求トルクに基づくスロットル制御実行によって得られる機関トルクと同スロットル要求トルクとが一致しないことに起因して、実際の機関トルクと所望の機関トルクとの間にずれが生じる。このずれは、変速機の変速段の切り替えに際して、変速ショックの発生やトルク伝達の遅延を招く一因になる。この点、上記構成によれば、そうした変速ショックの発生やトルク伝達の遅延を好適に抑制することができるようになる。
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態にかかる制御装置が適用される車載内燃機関およびその周辺機器の概略構成を示している。
図1は、本実施の形態にかかる制御装置が適用される車載内燃機関およびその周辺機器の概略構成を示している。
同図1に示すように、内燃機関10の燃焼室12には吸気マニホールド14を介して吸気管16が接続されている。
吸気管16には、吸入空気の流れ方向上流側から順に、エアクリーナ18、スロットル弁20、サージタンク22が設けられている。スロットル弁20にはスロットルモータ24が連結されており、このスロットルモータ24の駆動制御を通じてスロットル弁20の開度が調節される。こうしたスロットル弁20の開度制御(スロットル制御)を通じて吸気管16の管路面積が調節され、同吸気管16を通過する吸入空気の量、ひいては燃焼室12内に吸入される空気の量が調節される。
吸気管16には、吸入空気の流れ方向上流側から順に、エアクリーナ18、スロットル弁20、サージタンク22が設けられている。スロットル弁20にはスロットルモータ24が連結されており、このスロットルモータ24の駆動制御を通じてスロットル弁20の開度が調節される。こうしたスロットル弁20の開度制御(スロットル制御)を通じて吸気管16の管路面積が調節され、同吸気管16を通過する吸入空気の量、ひいては燃焼室12内に吸入される空気の量が調節される。
吸気マニホールド14には燃料噴射弁26が設けられている。この燃料噴射弁26の開弁駆動を通じて吸気マニホールド14内(詳しくは吸気ポート内)に燃料が噴射される。スロットル制御を通じて調量された吸入空気が燃料噴射弁26の開弁駆動を通じて噴射された燃料ともども燃焼室12内に吸入されて、同燃焼室12内に混合気が形成される。
内燃機関10には上記燃焼室12に対応して点火プラグ28が設けられている。この点火プラグ28(詳しくはイグナイタ)の駆動を通じて、燃焼室12内部に形成された混合気が着火されて燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによってクランク軸30が回転され、内燃機関10の駆動力(機関トルク)が得られる。
内燃機関10のクランク軸30には、自動変速機32が駆動連結されている。この自動変速機32によって、機関トルクが所定の変速比をもって速度・トルク変換された後、車両の駆動輪34に伝達される。
自動変速機32は複数の変速段を有する多段式のものであり、それら変速段の切り替えを通じて上記変速比が切り替えられる。こうした切り替えは、車両走行状態を示すパラメータ、具体的にはアクセルペダル(図示略)の踏み込み量および車両の走行速度に基づいて自動的に行われる。なお自動変速機32は複数のクラッチ機構36を内蔵しており、それらクラッチ機構36の作動状態の切り替え制御(詳しくは、係合状態と開放状態との切り替え制御)を通じて、上記変速比の切り替えが行われる。
本実施の形態にかかる制御装置は、スロットル制御や、燃料噴射弁26の駆動制御(燃料噴射制御)、点火プラグ28の駆動制御(点火時期制御)、自動変速機32およびクラッチ機構36の作動制御(変速制御)など、内燃機関10の各種制御を行う電子制御装置40を備えている。
この電子制御装置40は、上記各種制御にかかる演算処理を実行するCPU、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたROM、CPUの演算結果が一時的に記憶されるRAM、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
電子制御装置40の入力ポートには、内燃機関10の運転状態や車両の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。具体的には、吸気管16を通過する吸入空気の量GAを検出するための吸入空気量センサ42や、スロットル弁20の開度(スロットル開度TA)を検出するためのスロットルセンサ44、クランク軸30の回転速度(機関回転速度NE)を検出するためのクランクセンサ46が設けられている。その他、アクセルペダルの踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ48や、車両の走行速度を検出するための車速センサ50なども設けられている。一方、電子制御装置40の出力ポートには、スロットルモータ24、燃料噴射弁26および点火プラグ28が接続されている。
そして電子制御装置40は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき内燃機関10や車両の運転状態を把握するとともに、その把握した機関運転状態に基づいて上述した各種制御を実行して、内燃機関10および車両を状況に見合うように制御する。なお電子制御装置40は、内燃機関10についての各種制御を実行する機関ECU40aと自動変速機32についての各種制御を実行する変速機ECU40bとを備えており、それら機関ECU40aと変速機ECU40bとは互いに交信してデータの交換を行っている。
ここで本実施の形態では、上記変速制御において自動変速機32の変速段の切り替えを行う際に、これを円滑に行うべく機関トルクが自動調節される。この機関トルクの調節は次のように行われる。
すなわち先ず、クラッチ機構36が開放状態とされ、これに合わせてスロットル開度TAが拡大される。その後、実際の吸入空気量GAの増加傾向に併せて、その増加に伴う機関トルクの上昇分を相殺して機関トルクを略一定に維持するように、点火時期の遅角量が徐々に大きくなるように調節される。そして、その後において点火時期の遅角量が予め定められたパターンをもって徐々に減少され、これに合わせてクラッチ機構36が係合状態とされる。
このように機関トルクを調節するようにしたのは、以下の理由による。
自動変速機32の変速段を切り替える場合、所望のタイミングおよびパターンで速やかに機関トルクを増大させたいといった要求がある。ここで仮に、そうした機関トルクの増大をスロットル開度TAの拡大のみを通じて行おうとすると、スロットル開度TAの変化に対する吸入空気量GAの変化の感度が低いため、上記要求に的確に応えることは困難である。これに対し、本実施の形態のように点火時期の遅角量を減少させることによって機関トルクを増大させることにより、点火時期の進角に対する機関トルク増大の感度が高いことから、上記要求に的確に応えることが可能となるためである。
自動変速機32の変速段を切り替える場合、所望のタイミングおよびパターンで速やかに機関トルクを増大させたいといった要求がある。ここで仮に、そうした機関トルクの増大をスロットル開度TAの拡大のみを通じて行おうとすると、スロットル開度TAの変化に対する吸入空気量GAの変化の感度が低いため、上記要求に的確に応えることは困難である。これに対し、本実施の形態のように点火時期の遅角量を減少させることによって機関トルクを増大させることにより、点火時期の進角に対する機関トルク増大の感度が高いことから、上記要求に的確に応えることが可能となるためである。
こうした機関トルクの調節は、具体的には以下のように実行される。
すなわち先ず、内燃機関10のスロットル弁20を制御するためのスロットル要求トルクと同内燃機関10の点火時期を制御するための点火時期要求トルクとがそれぞれ算出される。なお、スロットル要求トルクはスロットル制御において目標とする機関トルクであり、点火時期要求トルクは点火時期制御において目標とする機関トルクである。
すなわち先ず、内燃機関10のスロットル弁20を制御するためのスロットル要求トルクと同内燃機関10の点火時期を制御するための点火時期要求トルクとがそれぞれ算出される。なお、スロットル要求トルクはスロットル制御において目標とする機関トルクであり、点火時期要求トルクは点火時期制御において目標とする機関トルクである。
そして、スロットル要求トルクを実現可能なスロットル開度TAの目標値(目標スロットル開度Tta)が求められ、同目標スロットル開度Ttaに基づいてスロットル制御が実行される。また、点火時期要求トルクを実現可能な点火時期についての目標値(目標点火時期Trt)が求められ、同目標点火時期Trtに基づいて点火時期制御が実行される。
ここで前述したように、点火時期要求トルクを算出する際に、その基準となる値をスロットル要求トルクとすると、トルク段差が生じるおそれがある。この点をふまえ、本実施の形態では、スロットル制御を通じて実現されている機関トルク(スロットル実現トルク)を算出し、このスロットル実現トルクを基準に上記点火時期要求トルクを算出するようにしている。
以下、自動変速機32の変速段の切り替えに際して機関トルクを自動調節する制御について説明する。
先ず、本実施の形態にかかるスロットル制御の処理手順について図2を参照しつつ説明する。
先ず、本実施の形態にかかるスロットル制御の処理手順について図2を参照しつつ説明する。
なお図2はスロットル制御にかかる処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、自動変速機32の変速段の切り替えに際して所定周期毎に実行される処理として、機関ECU40aにより実行される。
図2に示すように、この処理では先ず、前記スロットル要求トルクが読み込まれる(ステップS100)。このスロットル要求トルクは、変速機ECU40bにより実行される処理(後述する要求トルク算出処理(図3))において算出されている。
その後、スロットル要求トルクおよび点火トルク効率に基づいて、要求吸気量Tgaが算出される(ステップS102)。本実施の形態では、実験やシミュレーションの結果等に基づいて点火時期と機関トルクとの関係が機関運転領域毎に予め定められており、上記点火トルク効率は、そうした関係をもとに逐次算出されている。そして、この点火トルク効率が要求吸気量Tgaの算出に際して参照される。
要求吸気量Tgaとしては具体的には、現状の点火時期において上記スロットル要求トルクと等しい機関トルクが得られるようになる吸入空気量GAに相当する値が算出される。詳しくは、スロットル要求トルクが大きいほど、多くの吸入空気が必要になるため、要求吸気量Tgaとして多い量が算出される。また、点火時期が遅角側の時期であるときほど、同一の機関トルクを得るために必要な吸入空気量は多くなるため、要求吸気量Tgaとして多い量が算出される。
そして、上記要求吸気量Tgaおよび機関回転速度NEに基づいて吸気モデルから、目標スロットル開度Ttaが算出される(ステップS104)。
ここで本実施の形態では、吸気マニホールド14、吸気管16、エアクリーナ18、スロットル弁20並びにサージタンク22からなる機関吸気系をモデル化した物理モデル(吸気モデル)が構築されている。そして、その吸気モデルを通じて上記要求吸気量Tgaと実際の吸入空気量GAとが一致するようになるスロットル開度(目標スロットル開度Tta)を算出するようにしている。詳しくは、吸入空気量GA、機関回転速度NEおよびスロットル開度TAを変数とするモデル式が予め定められ、同モデル式を通じて目標スロットル開度Ttaが算出される。目標スロットル開度Ttaとしては、機関回転速度NEが小さいときほど、また要求吸気量Tgaが多いときほど大きい開度が算出される。
ここで本実施の形態では、吸気マニホールド14、吸気管16、エアクリーナ18、スロットル弁20並びにサージタンク22からなる機関吸気系をモデル化した物理モデル(吸気モデル)が構築されている。そして、その吸気モデルを通じて上記要求吸気量Tgaと実際の吸入空気量GAとが一致するようになるスロットル開度(目標スロットル開度Tta)を算出するようにしている。詳しくは、吸入空気量GA、機関回転速度NEおよびスロットル開度TAを変数とするモデル式が予め定められ、同モデル式を通じて目標スロットル開度Ttaが算出される。目標スロットル開度Ttaとしては、機関回転速度NEが小さいときほど、また要求吸気量Tgaが多いときほど大きい開度が算出される。
そして、このように目標スロットル開度Ttaが算出された後、同目標スロットル開度Ttaと実際のスロットル開度TAとが一致するようにスロットルモータ24の駆動制御が実行された後(ステップS106)、本処理は一旦終了される。
次に、スロットル要求トルクと点火時期要求トルクとを算出する処理(要求トルク算出処理)の処理手順について図3を参照しつつ説明する。
なお図3は要求トルク算出処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、自動変速機32の変速段の切り替えに際して所定周期毎に実行される処理として、変速機ECU40bにより実行される。
なお図3は要求トルク算出処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、自動変速機32の変速段の切り替えに際して所定周期毎に実行される処理として、変速機ECU40bにより実行される。
図3に示すように、この処理では、スロットル要求トルクおよび点火時期要求トルクとして、自動変速機32の変速段の切り替えにかかる制御が開始された後において予め定められた変化パターンのとおりに機関トルクが変化するようになる値がそれぞれ算出される(ステップS200,S202)。なお点火時期要求トルクとしては、後述する処理(目標点火時期算出処理(図4))において算出されるスロットル実現トルクに基づいて、同スロットル実現トルクを基準とする値であり且つ上記変化パターンのとおりに機関トルクが変化するようになる値が算出される。本実施の形態では、ステップS202の処理が、スロットル実現トルクを基準に点火時期要求トルクを算出する第2の算出手段として機能する。
次に、本実施の形態にかかる点火時期制御(詳しくは、目標点火時期Ttrの算出にかかる処理)の処理手順について図4を参照しつつ説明する。
なお図4は目標点火時期算出処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、自動変速機32の変速段の切り替えに際して所定周期毎に実行される処理として、機関ECU40aにより実行される。
なお図4は目標点火時期算出処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、自動変速機32の変速段の切り替えに際して所定周期毎に実行される処理として、機関ECU40aにより実行される。
図4に示すように、この処理では先ず、スロットル開度TA、吸入空気量GAおよび機関回転速度NEに基づいて前記吸気モデルから、スロットル実現トルクの基本値が算出される(ステップS300)。詳しくは、吸入空気量GAおよび機関回転速度NEに基づいて定常運転状態での機関トルクが求められ、同機関トルクが吸気モデルを通じて過渡補正されるといったように、上記基本値は算出される。ここでは基本値として、現状の機関運転状態、言い換えれば、現状の点火時期において得られる機関トルクに相当する値が算出される。
そして、基本値および前記点火トルク効率に基づいてスロットル実現トルクが算出される(ステップS302)。ここでは、上記基本値が任意の点火時期(基準点火時期)において得られる機関トルクに相当する値に変換されて、スロットル実現トルクが算出される。具体的には、スロットル実現トルクは以下のように算出される。
スロットル開度TAやその変化態様などといったスロットル制御の制御態様が同一であっても、点火時期が異なる場合には、スロットル実現トルクが異なる値となる。詳しくは、実際の点火時期が遅角側の時期であるときほど、これを基準点火時期に変更した場合における機関トルクは大きくなる。そのため上記スロットル実現トルクとしては、点火時期が遅角側の時期であるときほど大きい値が算出される。また基本値が大きいほどスロットル実現トルクとして大きい値が算出される。
本実施の形態では、これらステップS300,S302の処理を通じて、スロットル実現トルク、すなわちスロットル制御によって実現されている機関トルクが同スロットル制御の制御対象である吸入空気量GAに基づいて精度よく算出される。またスロットル実現トルクとして、現状の点火時期に見合った値が算出される。本実施の形態では、ステップS300,S302の処理が、スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出する第1の算出手段として機能する。
また、前記点火時期要求トルク(図3のステップS202)が読み込まれる(図4のステップS304)。
そして、点火時期要求トルクとスロットル実現トルクとの関係から、点火時期制御を通じて機関トルクを減少させる際のトルクダウン率ΔTrが算出される。具体的には、点火時期要求トルクをスロットル実現トルクによって除算した値(=点火時期要求トルク/スロットル実現トルク)がトルクダウン率ΔTrとして算出される(ステップS306)。
そして、点火時期要求トルクとスロットル実現トルクとの関係から、点火時期制御を通じて機関トルクを減少させる際のトルクダウン率ΔTrが算出される。具体的には、点火時期要求トルクをスロットル実現トルクによって除算した値(=点火時期要求トルク/スロットル実現トルク)がトルクダウン率ΔTrとして算出される(ステップS306)。
その後、トルクダウン率ΔTrおよび前記点火トルク効率に基づいて目標点火時期Trtが算出される(ステップS308)。ここでは、トルクダウン率ΔTrに相当する分だけ機関トルクを減少させることの可能な遅角量が点火トルク効率に基づき求められるとともに、同遅角量を前記基準点火時期に反映させることによって目標点火時期Trtが算出される。
このように目標点火時期Trtが算出された後、本処理は一旦終了される。
そして点火時期制御では、このように算出された目標点火時期Trtにおいて点火プラグ28が作動されて点火動作が行われる。
そして点火時期制御では、このように算出された目標点火時期Trtにおいて点火プラグ28が作動されて点火動作が行われる。
以下、本実施の形態による作用について、図5に示すタイミングチャートを参照しつつ説明する。
なお、図5は自動変速機32の変速段の切り替えに際して機関トルクの自動調節が行われるとき、すなわち上述した各種処理が実行されるときにおける機関運転状態の推移の一例を示している。同図5において(a)はスロットル開度TAの推移、(b)は吸入空気量GAの推移、(c)は点火時期の推移、(d)は機関トルクの推移をそれぞれ示している。
なお、図5は自動変速機32の変速段の切り替えに際して機関トルクの自動調節が行われるとき、すなわち上述した各種処理が実行されるときにおける機関運転状態の推移の一例を示している。同図5において(a)はスロットル開度TAの推移、(b)は吸入空気量GAの推移、(c)は点火時期の推移、(d)は機関トルクの推移をそれぞれ示している。
同図5に示すように、先ずスロットル開度TA(同図(a))が大きくされる(時刻t1)。これにより、その後において吸入空気量GA(同図(b))が増加する(時刻t1〜t2)。一方、そうした吸入空気量GAの増加に合わせて点火時期(同図(c))が徐々に遅角される。このとき、吸入空気量GAの増加による機関トルクの増加分が点火時期の遅角による機関トルクの減少分によって相殺されて、機関トルク(同図(d))は略一定に維持される。
そして、吸入空気量GAの増加が止まると(時刻t2)点火時期の遅角も停止され、その後においてスロットル開度TAおよび点火時期が一定に維持されて機関トルクが略一定に維持される(時刻t2〜t3)。
その後、予め定められた任意のタイミングにおいて点火時期の進角が開始され(時刻t3)、その後において点火時期がこれも予め定められた任意のパターンをもって徐々に進角される(時刻t3〜t4)。なお、このときスロットル開度TAは一定の開度に維持される。このとき点火時期の進角に合わせて機関トルクが速やかに増加し、これに伴って機関回転速度NEが上昇する。
そして、このように機関回転速度NEが上昇する過程の任意のタイミング、詳しくはクラッチ機構36の入力側(内燃機関10側)回転軸の回転速度NCiと出力側(駆動輪34側)回転軸の回転速度NCoとが略一致するようになるタイミングにおいてクラッチ機構36の開放状態から係合状態への移行が開始される。
ここで、仮にスロットル要求トルクを基準に点火時期要求トルクを算出する従来の構成を採用した場合、スロットル要求トルクに基づくスロットル制御実行によって得られる機関トルクと同スロットル要求トルクとが一致しないことに起因して、実際の機関トルクと所望の機関トルクとの間にずれが生じるおそれがある。なお同図5中の一点差線には、所望の機関トルクに対して実際の機関トルクが不足している場合の一例を示している。
そうしたずれが生じた場合、入力側回転軸の回転速度NCiと出力側回転軸の回転速度NCoとが一致しない状態でクラッチ機構36が係合状態に移行されるようになり、次のような不都合が生じてしまう。すなわち、上記入力側回転軸の回転速度NCiよりも出力側回転軸の回転速度NCoが低いときには(NCi>NCo)、クラッチ機構36の係合状態への移行開始に際して出力側回転軸に大きな回転トルクが付与されるようになるために、いわゆる変速ショックが発生してしまう。逆に、上記入力側回転軸の回転速度NCiよりも出力側回転軸の回転速度NCoが高いときには(NCi<NCo)、クラッチ機構36の係合状態への移行に際して一時的に出力側回転軸から入力側回転軸に回転トルクが伝達されるようになるため、クランク軸30から駆動輪34へのトルク伝達の遅延が発生してしまう。
本実施の形態では、スロットル実現トルクを基準に点火時期要求トルクが算出されるために、入力側回転軸の回転速度NCiと出力側回転軸の回転速度NCoとを精度よく一致させた状態でクラッチ機構36の係合状態への移行が開始されるようになり、上記変速ショックの発生やトルク伝達の遅延が抑制されるようになる。
また、上述のように実際の機関トルクと所望の機関トルクとの間にずれが生じる場合には、機関トルクの自動調節の実行を開始するに際して(時刻t1)、その開始時における機関トルクを開始直前の機関トルクと一致させることができないために、トルク段差が生じてしまう(図5の一点鎖線参照)。一方、機関トルクの自動調節の実行を停止する際には(時刻t5)、その停止直前における機関トルクを停止時における機関トルクに一致させることができないために、やはりトルク段差が生じてしまう。
本実施の形態では、機関トルクを自動調節する際に、実際の機関トルクが所望の機関トルクと一致するように精度よく調節されるため、そうした自動調節の実行開始時や実行停止時におけるトルク段差の発生が抑制されるようになる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(1)スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出するとともに、同スロットル実現トルクを基準に点火時期要求トルクを算出するようにした。そのため、スロットル要求トルクを基準に点火時期要求トルクを算出する従来の装置と比較して、スロットル要求トルクに基づくスロットル制御の実行によって得られる機関トルクと同スロットル要求トルクとが一致しないことに起因するトルク段差の発生を的確に抑制することができ、不要なトルク段差の発生を好適に抑制することができる。
(1)スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出するとともに、同スロットル実現トルクを基準に点火時期要求トルクを算出するようにした。そのため、スロットル要求トルクを基準に点火時期要求トルクを算出する従来の装置と比較して、スロットル要求トルクに基づくスロットル制御の実行によって得られる機関トルクと同スロットル要求トルクとが一致しないことに起因するトルク段差の発生を的確に抑制することができ、不要なトルク段差の発生を好適に抑制することができる。
(2)スロットル実現トルク、すなわちスロットル制御によって実現されている機関トルクを、同スロットル制御の制御対象である吸入空気量GAに基づいて精度よく算出することができる。
(3)点火時期をスロットル実現トルクの算出パラメータの一つとしたために、同スロットル実現トルクとして、そうした点火時期に見合った値を算出することができ、より実態に即した値を算出することができる。
(4)点火時期要求トルクとスロットル実現トルクとを目標点火時期Trtの算出パラメータとしたために、点火時期制御を通じて増減させるべき機関トルクを点火時期要求トルクとスロットル実現トルクとの関係から求めることができ、機関トルクを適正に増減させることの可能な目標点火時期Trtを精度よく算出することができる。
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・吸入空気量GAや点火時期に基づいてスロットル実現トルクを算出する必要はなく、同スロットル実現トルクの算出パラメータは適宜変更可能である。吸入空気量GAや点火時期は、それら以外の機関パラメータに基づき特定することが可能である。したがって、そうした機関パラメータに基づいてスロットル実現トルクを算出することにより、同スロットル実現トルクとして、スロットル制御によって実現されている機関トルクに相当する値を算出することができる。具体的には、例えばスロットル開度TAや、吸気管圧力、機関回転速度NE等によって吸入空気量GAを特定することが可能であり、また機関回転速度NEや吸入空気量GA等によって点火時期を特定することが可能である。
・吸入空気量GAや点火時期に基づいてスロットル実現トルクを算出する必要はなく、同スロットル実現トルクの算出パラメータは適宜変更可能である。吸入空気量GAや点火時期は、それら以外の機関パラメータに基づき特定することが可能である。したがって、そうした機関パラメータに基づいてスロットル実現トルクを算出することにより、同スロットル実現トルクとして、スロットル制御によって実現されている機関トルクに相当する値を算出することができる。具体的には、例えばスロットル開度TAや、吸気管圧力、機関回転速度NE等によって吸入空気量GAを特定することが可能であり、また機関回転速度NEや吸入空気量GA等によって点火時期を特定することが可能である。
・上記実施の形態において、目標点火時期Trtの算出パラメータは、少なくとも点火時期要求トルクおよび点火時期(またはその指標値)を含むのであれば、任意に変更可能である。例えば、スロットル実現トルクを用いずに、点火時期要求トルクおよび点火トルク効率に基づく演算を通じて目標点火時期Trtを算出するようにしてもよい。また点火トルク効率に代えて、点火時期、或いは同点火時期を特定可能な機関パラメータを上記算出パラメータとすることも可能である。
・本発明は、自動変速機の変速段の切り替えに際して機関トルクを自動調節する制御装置に限らず、機関トルクの調節に際してスロットル要求トルクおよび点火時期要求トルクを算出する制御装置であれば、適用することができる。また本発明は、多段式の自動変速機が連結された内燃機関の制御装置の他、多段式の手動変速機が連結された内燃機関の制御装置や、無段式の自動変速機が連結された内燃機関の制御装置、それら変速機が連結されない内燃機関の制御装置にも適用可能である。
・本発明は、車両に搭載される内燃機関以外の内燃機関にも適用可能である。
10…内燃機関、12…燃焼室、14…吸気マニホールド、16…吸気管、18…エアクリーナ、20…スロットル弁、22…サージタンク、24…スロットルモータ、26…燃料噴射弁、28…点火プラグ、30…クランク軸、32…自動変速機、34…駆動輪、36…クラッチ機構、40…電子制御装置、40a…機関ECU、40b…変速機ECU、42…吸入空気量センサ、44…スロットルセンサ、46…クランクセンサ、48…アクセルセンサ、50…車速センサ。
Claims (5)
- 内燃機関のスロットル弁を制御するためのスロットル要求トルクと同内燃機関の点火時期を制御するための点火時期要求トルクとをそれぞれ算出し、前記スロットル要求トルクに基づき目標スロットル開度を求めてスロットル制御を実行する一方、前記点火時期要求トルクに基づき目標点火時期を求めて点火時期制御を実行して、機関トルクを調節する内燃機関の制御装置において、
前記スロットル制御によって実現されているスロットル実現トルクを算出する第1の算出手段と、該第1の算出手段によって算出したスロットル実現トルクを基準に前記点火時期要求トルクを算出する第2の算出手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第1の算出手段は前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記スロットル実現トルクを算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第1の算出手段は前記内燃機関の点火時期を前記スロットル実現トルクの算出パラメータの一つとする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記点火時期要求トルクに加えて、前記スロットル実現トルクを前記目標点火時期の算出パラメータとする
請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関には変速機が連結されてなり、前記制御装置は前記変速機の変速段の切り替えに際して機関トルクを自動調節するものである
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
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