JP2009041434A - エンジンの制御装置 - Google Patents

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昌典 石戸
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Abstract

【課題】アイドル回転速度の増大に伴う非駆動レンジでのトルクショックを防止できるエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】非駆動レンジへのセレクト操作に応じて油圧制御回路内の作動油圧を低下させてクラッチを解放するエンジン制御装置であって、目標アイドル回転速度を設定する目標アイドル設定手段(S103)と、車両運転状態に応じて触媒温度を昇温するように目標アイドル回転速度を増大補正する目標アイドル補正手段と、駆動レンジから非駆動レンジへのセレクト操作を検出するセレクト操作検出手段(S102)と、非駆動レンジへのセレクト操作を検出した後に目標アイドル回転速度が所定値よりも大きいか否かを判定する目標アイドル回転速度判定手段(S104)と、目標アイドル回転速度が所定値よりも大きい場合にエンジンの実アイドル回転速度が所定値よりも小さくなるように制限する実アイドル回転速度抑制手段(S106)とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、駆動レンジから非駆動レンジにシフトチェンジしたときにエンジンを制御する装置に関する。
有段変速機、無段変速機(たとえばCVT)を問わずトルクコンバータを有する自動変速機においては、駆動レンジ(DレンジやRレンジ)から非駆動レンジ(NレンジやPレンジ)へシフトチェンジする際に変速ショックが発生する。この変速ショックを低減するためには、動力伝達クラッチの締結/解放を制御する油圧制御回路内にオリフィスを設けて、そのオリフィスによって油路を絞ることで油圧制御回路内の作動油圧を徐々に低下させて、動力伝達クラッチをゆっくりと解放すればよい。
しかしながら、低温環境でのエンジン始動直後など、油圧制御回路内の作動油温が低下している場合には、油圧制御回路内の作動油圧の低下が遅れるので、シフトレバーを駆動レンジから非駆動レンジに切り換えても、すぐには動力伝達クラッチが解放されない。一方で、上記のようなエンジン始動直後においては、触媒を早期に活性するため、通常時よりもアイドル回転速度を増加させるなどして排気温度を上昇させて、触媒温度の上昇を図る。トルクコンバータの出口トルクは、エンジン回転速度の2乗に比例するので、触媒の早期活性化のためにアイドル回転速度を増加させるとトルクコンバータの出口トルクも増大する。このように動力伝達クラッチが解放される前に、アイドル回転速度が増加すると、非駆動レンジであってもトルクコンバータからの大きな出口トルクが一時的に駆動輪に伝達してしまい、運転者がトルクショックを感じるという問題がある。
特許文献1には、油圧制御回路内の作動油温に応じてオリフィス開度を可変とする温度感応型絞り弁を備えた油圧制御装置が開示されている。この油圧制御装置によれば、作動油温度に応じて油圧制御回路内の作動油圧を適切に制御することができる。そのため作動油温が低下している場合であっても、動力伝達クラッチ解放時の作動油圧の低下の遅れを抑制することができ、アイドル回転速度の増大に伴う非駆動レンジでのトルクショックを防止することができる。
特開平08−170723号公報
しかしながら、特許文献1に記載の従来手法では、温度感応型絞り弁を別に設ける必要があり、油圧制御回路内の部品増加となってコストアップするという問題がある。
そこで、本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、アイドル回転速度の増大に伴う非駆動レンジでのトルクショックを防止できるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
本発明は、トルクコンバータ(12)を介して入力するエンジン(11)の動力を遮断可能なクラッチ(13)を備え、変速機(14)の駆動レンジから非駆動レンジへのセレクト操作に応じて油圧制御回路内の作動油圧を低下させて前記クラッチ(13)を解放するエンジン(11)の制御装置であって、目標アイドル回転速度を設定する目標アイドル設定手段(S103)と、車両運転状態に応じて触媒温度を昇温するように前記目標アイドル回転速度を増大補正する目標アイドル補正手段と、駆動レンジから非駆動レンジへのセレクト操作を検出するセレクト操作検出手段(S102)と、非駆動レンジへのセレクト操作を検出した後に、目標アイドル回転速度が所定値よりも大きいか否かを判定する目標アイドル回転速度判定手段(S104)と、前記目標アイドル回転速度が前記所定値よりも大きい場合に、前記エンジン(11)の実アイドル回転速度が前記所定値よりも小さくなるように制限する実アイドル回転速度抑制手段(S106)と、を備える。
本発明によれば、駆動レンジから非駆動レンジにシフトチェンジされ、非駆動レンジにおける目標アイドル回転速度が所定値より大きい場合に、エンジンの実アイドル回転速度を制限する。したがって、従来手法のように別に部品を設けることなく、簡易な構成で、触媒早期活性化のためのアイドル回転速度の増大によって生じる非駆動レンジでのトルクショックを防止することができる。
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の車両のパワートレインの基本構成を示す図である。
図1に示したパワートレイン1では、エンジン11の動力が、トルクコンバータ12と、動力伝達クラッチ13と、トランスミッション14と、減速ギヤ15と、ディファレンシャルギヤ16と、を介して駆動輪17に伝達される。
動力伝達クラッチ13は、図示しない油圧制御回路を備えており、油圧制御回路内の作動油圧に応じて締結/解放する。つまり、シフトレバーが駆動レンジ(DレンジやRレンジ)にあって、動力伝達クラッチ13を締結する場合は、作動油圧を所定値PHに保持する。また、シフトレバーが非駆動レンジ(NレンジやPレンジ)にあって、動力伝達クラッチ13が解放する場合は、油圧制御回路内に設置されたオリフィスから作動油を排出して、作動油圧を所定値PHから所定値PLまで低下させる。
上記したパワートレイン1は、油圧制御回路の作動油圧やエンジン11のアイドル回転速度を制御するためにコントローラ20を備える。コントローラ20はCPU、ROM、RAM及びI/Oインタフェースから構成されている。コントローラ20は、シフトレバーの位置を検出する図示しないポジションセンサなど、車両の運転状態を検出する各種センサからの出力信号が入力する。そして、コントローラ20は、これら出力信号に基づいて、油圧制御回路内の作動油圧を制御して動力伝達クラッチ13を締結/解放し、またスロットルバルブ開度などを制御してエンジン11のアイドル回転速度を調整する。
上記したパワートレイン1は、ゴムブッシュなどのマウントを介して車両に固定されており、駆動レンジから非駆動レンジへシフトチェンジして動力伝達クラッチ13が解放すると揺れが発生し、車両の乗員に変速ショックを感じさせる。この変速ショックを低減するためには、動力伝達クラッチ13の油圧制御回路内のオリフィス開度を小さくして油路を絞り、作動油圧をゆっくりと低下させて、動力伝達クラッチ13をゆっくりと解放することが考えられる。そのため、本実施形態では、作動油温が常温域にある場合に変速ショックを抑制するようにオリフィス開度を設定する。
しかしながら、作動油温が常温域にあるとしてオリフィス開度を設定すると、低温環境でのエンジン始動直後など、油圧制御回路内の作動油温が低下している場合には、油圧制御回路内の作動油圧の低下が遅れるので、シフトレバーを駆動レンジから非駆動レンジに切り換えても、すぐには動力伝達クラッチが解放されない。一方で、上記のようなエンジン始動直後においては、触媒を早期に活性するため、通常時よりもアイドル回転速度を増加させるなどして排気温度を上昇させて、触媒温度の上昇を図る。トルクコンバータの出口トルクは、エンジン回転速度の2乗に比例するので、触媒の早期活性化のためにアイドル回転速度を増加させるとトルクコンバータの出口トルクも増大する。このように動力伝達クラッチが解放される前に、アイドル回転速度が増加すると、非駆動レンジであってもトルクコンバータからの大きな出口トルクが一時的に駆動輪に伝達してしまい、運転者がトルクショックを感じるという問題がある。
ここで、本発明の理解を容易にするために、アイドル回転速度の増大に伴う非駆動レンジでのトルクショックのメカニズムについて図6のタイムチャートを参照して説明する。なお、車両は低温環境にあって、早期に触媒を活性化する必要があるエンジン始動直後であるとする。
図6(A)に示すように、時刻t1で、例えばDレンジ(駆動レンジ)からNレンジ(非駆動レンジ)へシフトチェンジすると、図6(D)に示すように動力伝達クラッチ13の油圧制御回路の作動油圧が所定値PHからゆっくり低下し始める。作動油圧が低下すると、図6(E)に示すように動力伝達クラッチ13のトルク容量も低下する。そして、時刻t2で作動油圧が所定値PLより小さくなると、トルク容量がゼロとなって動力伝達クラッチ13が解放される。このように、動力伝達クラッチ13は、シフトレバーをDレンジからNレンジに切り換えてもすぐには解放されない。
一方、車両は早期に触媒を活性化する必要があるエンジン始動直後であるので、図6(B)の実線Aに示すように、目標アイドル回転速度は通常時(破線B)よりも大きく設定され、排気温度を上昇させて触媒温度の上昇を図る。なお、Nレンジにおいては、駆動レンジにシフトチェンジされる場合に備えて、動力伝達クラッチ13を締結するのに必要な作動油圧を確保するため、Dレンジよりも目標アイドル回転速度を大きく設定している。ここで、トルクコンバータ12の出口トルクはエンジン回転速度の2乗に比例するので、目標アイドル回転速度が通常時よりも大きく設定されると、トルクコンバータ12の出口トルク(実線C)も図6(C)に示すように通常時(破線D)よりも大きくなる。
そのため、Nレンジであるにもかかわらず動力伝達クラッチ13が完全に解放されていない時刻t1から時刻t2の間は、目標アイドル回転速度の増加によって通常時よりも大きくなるトルクコンバータの出口トルクが一時的に駆動輪に伝達してしまい、特に図6(F)の領域Rにおいて運転者はトルクショックを感じるのである。
そこで、本発明は、触媒の早期活性化が必要であって目標アイドル回転速度が大きく設定されても、駆動レンジから非駆動レンジへシフトチェンジした場合に実アイドル回転速度が所定値よりも小さくなるように制限して、アイドル回転速度の増大に伴う非駆動レンジでのトルクショックを防止する。
次に、エンジン11を制御するコントローラ20の具体的な制御ロジックについて、図2のフローチャートを参照して説明する。図2は、第1実施形態におけるコントローラ20の制御内容を説明するフローチャートである。なお、コントローラ20は、この処理を微少時間(例えば10ミリ秒)サイクルで繰り返し実行する。
ステップS101では、コントローラ20は、制御フラグFが1であるか否かを判定する。この制御フラグFは、エンジン11の実アイドル回転速度を抑制するときに1になるフラグであり、初期値はゼロである。制御フラグFがゼロの間は、ステップS102へ処理を移行し、制御フラグFが1になったらステップS106へ処理を移行する。
ステップS102では、コントローラ20は、図示しないポジションセンサからの出力信号に基づいて、シフトレバーが駆動レンジ(DレンジやRレンジ)から非駆動レンジ(NレンジやPレンジ)へシフトチェンジされたか否かを判定する。ここで、駆動レンジから非駆動レンジへシフトチェンジされていなければ一旦処理を抜け、駆動レンジから非駆動レンジへシフトチェンジされていればステップS103へ処理を移行する。
ステップS103では、コントローラ20は、車両の運転状態に応じて非駆動レンジでの目標アイドル回転速度Neを設定し、ステップS104に処理を移行する。例えば、車両が低温環境にあってエンジン始動直後である場合には、触媒を早期に活性化するため、通常時よりも目標アイドル回転速度を大きく設定する(目標アイドル補正手段)。
ステップS104では、コントローラ20は、エンジン11の実アイドル回転速度を抑制する必要があるか否かを判定する。つまり、現在の目標アイドル回転速度Neが基準となる所定値Ne0よりも大きい場合には、トルクコンバータ12の出口トルクが大きくなって非駆動レンジでのトルクショックが生じることがあるため、実アイドル回転速度を抑制する必要があると判定してステップS105に処理を移行する。これに対して、現在の目標アイドル回転速度Neが所定値Ne0よりも小さい場合には、実アイドル回転速度の抑制は不要と判定して、一旦処理を抜ける。
ステップS105では、コントローラ20は制御フラグFに1をセットし、一旦処理を抜ける。
制御フラグF=1の場合には、ステップS106において、コントローラ20は実アイドル回転速度抑制制御を実行し、ステップS107へ処理を移行する。
実アイドル回転速度抑制制御では、エンジン11の実際のアイドル回転速度が所定値Ne0よりも大きくなることを抑制する。具体的には、スロットルバルブ開度を閉弁するように制御して、エンジン11に導入される最大吸気量を抑制して、実アイドル回転速度を制限する。なお、スロットルバルブ開度を制御するのではなく、燃料噴射量を抑制したり点火時期を遅角したりして、エンジン11の実アイドル回転速度を制限するようにしてもよい。
ステップS107では、コントローラ20は、非駆動レンジへシフトチェンジしてから所定時間(以下「回転速度抑制時間tA」という。)経過したか否かを判定する。つまり、非駆動レンジに変更されてからの時間をカウンタによって検出し、その検出時間と予め設定されている回転速度抑制時間tAとを比較して、検出時間が回転速度抑制時間tAよりも大きければステップS108へ処理を移行する。これに対して、検出時間が回転速度抑制時間tAよりも小さい場合には、実アイドル回転速度抑制制御を維持したまま一旦処理を抜ける。
ステップS108では、コントローラ20は、実アイドル回転速度抑制制御の終了処理を実行し、ステップS109に処理を移行する。
ステップS109では、コントローラ20は、制御フラグFをゼロにセットして、処理を抜ける。
第1実施形態において実行される実アイドル回転速度抑制制御を、図3のタイムチャートを参照して説明する。図3は、シフトレバーをDレンジ(駆動レンジ)からNレンジ(非駆動レンジ)へシフトチェンジしたときに実行する実アイドル回転速度抑制制御を示すタイムチャートである。なお、図3では、車両は低温環境にあって、早期に触媒を活性化する必要があるエンジン始動直後であるとする。
時刻t11で、シフトレバーがDレンジからNレンジへシフトチェンジされると(図3(A))、作動油圧が所定値PHからゆっくりと低下し始め(図3(E))、その作動油圧に応じて動力伝達クラッチ13のトルク容量も低下し、時刻t12でトルク容量はゼロになる(図3(F))。
ここで、車両はDレンジからNレンジにシフトチェンジされており(S102でYES)、また早期に触媒を活性する必要があるため目標アイドル回転速度が通常時よりも大きく設定され、Nレンジでの目標アイドル回転速度Neが所定値Ne0よりも大きくなっているので(S104でYES)、コントローラ20は時刻t11から実アイドル回転速度抑制制御を実行する(S106、図3(C))。
この実アイドル回転速度抑制制御では、予め設定された回転速度抑制時間tAの間は、スロットルバルブ開度によってエンジン11に導入される吸気量を制限して、エンジン11における実アイドル回転速度が所定値Ne0より小さくなるように制御する(図3(C))。したがって、時刻t11〜t13の回転速度抑制時間tA内は、トルクコンバータ12の出口トルクが抑えられる(図3(D))、トランスミッション14の出口トルクも抑制される(図3(G))。また、時刻t12以降では、動力伝達クラッチ13のトルク容量はゼロとなって、動力伝達クラッチ13は解放されるので(図3(E)及び図3(F))、時刻t13で実アイドル回転速度抑制制御が終了してトルクコンバータ12の出口トルクが増大しても(図3(D))、トランスミッション14の出口トルクは増大しない(図3(G))。
本実施形態のエンジン制御装置では、駆動レンジから非駆動レンジにシフトチェンジされ、非駆動レンジにおける目標アイドル回転速度Neが所定値Ne0より大きい場合に、エンジン11の実アイドル回転速度を制限する。そのため、触媒の早期活性化のためのアイドル回転速度の増大によって生じる非駆動レンジでのトルクショックを防止することができる。
また、実アイドル回転速度を抑制するようにエンジン11を制御する構成であるため、従来手法のように別に部品を設ける必要がなく、コストアップすることなく上記効果を得ることができる。
さらに、実アイドル回転速度抑制制御は回転速度抑制時間tA内に限られるので、触媒の早期活性化をできる限り妨げないようにすることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態の基本構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、回転速度抑制時間tAの設定の仕方において相違する。つまり、動力伝達クラッチ13の油圧制御回路内の作動油温に基づいて回転速度抑制時間tAを決定するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
図4は、動力伝達クラッチ13の油圧制御回路内の作動油温と回転速度抑制時間tAとの関係を示す図である。
油圧制御回路内の作動油温が高くなるにつれて作動油の粘度は低下するので、オリフィスから作動油が流出しやすくなり、作動油圧が所定値PHから所定値PLに達する時間が短くなる。そのため、油圧制御回路内の作動油温が高くなると、早期に動力伝達クラッチ13が解放される。動力伝達クラッチ13が解放された後は、エンジン11の動力は駆動輪17に伝達されないので、実アイドル回転速度を抑制する必要がなく、目標アイドル回転速度にしたがって実アイドル回転速度を制御して、触媒の早期活性化を図ればよい。そのため、第2実施形態においては、図4に示すように、回転速度抑制時間tAは、作動油温が高くなるにつれて短くなるように設定する。
なお、油圧制御回路内の作動油の温度は、作動油の温度を直接検出したり、エンジン水温に基づいて算出したりすればよい。
以上により、第2実施形態では下記の効果を得ることができる。
油圧制御回路内の作動油温に基づいて実アイドル回転速度抑制制御が必要となる回転速度抑制時間tAを設定するようにしたので、車両運転状態に応じて実アイドル回転速度を制限する時間を短縮することができる。そのため、第1実施形態と同様の効果を得ることができるだけでなく、より早期に触媒を活性することが可能となる。
(第3実施形態)
第3実施形態の基本構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、実アイドル回転速度抑制制御の終了時期において相違する。つまり、動力伝達クラッチ13が解放したときに実アイドル回転速度抑制制御を終了するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
図5は、第3実施形態におけるコントローラ20の制御内容を説明するフローチャートである。コントローラ20は、この処理を微少時間(例えば10ミリ秒)サイクルで繰り返し実行する。なお、S201〜S206、S208、S209は第1実施形態と同様であるので、便宜上説明を省略する。
ステップS207において、コントローラ20は、動力伝達クラッチ13が解放されたか否かを検出する。動力伝達クラッチ13が解放されたか否かは、トルクコンバータ12のタービン回転速度と、トランスミッション14の入力軸回転速度とに基づいて判定する。つまり、駆動レンジから非駆動レンジへシフト操作された後に検出されたタービン回転速度と入力軸回転速度との差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、動力伝達クラッチ13は締結されていると判定する。これに対して、検出されたタービン回転速度と入力軸回転速度との差の絶対値が所定値よりも大きい場合には、動力伝達クラッチ13は解放されていると判定する。そして、動力伝達クラッチ13が解放されている判定されたときに、ステップS208に移行して実アイドル回転速度抑制制御を終了する。
なお、トルクコンバータ12のタービンの回転速度はタービン回転速度センサ(入力側回転速度検出手段)で検出し、トランスミッション14の入力軸の回転速度を入力軸回転速度センサ(出力側回転速度検出手段)で検出する。
以上により、第3実施形態では下記の効果を得ることができる。
動力伝達クラッチ13の解放を検出したときに、実アイドル回転速度抑制制御を終了するようにして、実アイドル回転速度を抑制する時間を必要最小限に設定することができる。そのため、第2実施形態よりもさらに早期に触媒を活性することが可能となる。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
例えば、図1では、トランスミッション14はベルトCVTであるが、これは一例に過ぎず、有段変速機やトロイダルCVTであってもよい。また、図1では、FF(フロントエンジンフロントドライブ)車であるが、FR(フロントエンジンリアドライブ)車であってもよい。
第1実施形態の車両のパワートレインの基本構成を示す図である。 コントローラの制御内容を説明するフローチャートである。 実アイドル回転速度抑制制御を示すタイムチャートである。 作動油温と回転速度抑制時間との関係を示す図である。 コントローラの制御内容を説明するフローチャートである。 触媒の早期活性化のためのアイドル回転速度の増大に伴い発生する非駆動レンジでのトルクショックのメカニズムについて説明する図である。
符号の説明
1 パワートレイン
11 エンジン
12 トルクコンバータ
13 動力伝達クラッチ(クラッチ)
14 トランスミッション(変速機)
20 コントローラ
ステップS102、S202 セレクト操作検出手段
ステップS103、S203 目標アイドル設定手段
ステップS104、S204 目標アイドル回転速度判定手段
ステップS106、S206 実アイドル回転速度抑制手段
ステップS107 経過時間判定手段
ステップS207 クラッチ解放検出手段

Claims (5)

  1. トルクコンバータを介して入力するエンジンの動力を遮断可能なクラッチを備え、変速機の駆動レンジから非駆動レンジへのセレクト操作に応じて油圧制御回路内の作動油圧を低下させて前記クラッチを解放するエンジンの制御装置であって、
    目標アイドル回転速度を設定する目標アイドル設定手段と、
    車両運転状態に応じて触媒温度を昇温するように前記目標アイドル回転速度を増大補正する目標アイドル補正手段と、
    駆動レンジから非駆動レンジへのセレクト操作を検出するセレクト操作検出手段と、
    非駆動レンジへのセレクト操作を検出した後に、前記目標アイドル回転速度が所定値よりも大きいか否かを判定する目標アイドル回転速度判定手段と、
    前記目標アイドル回転速度が前記所定値よりも大きい場合に、前記エンジンの実アイドル回転速度が前記所定値よりも小さくなるように制限する実アイドル回転速度抑制手段と、
    を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 駆動レンジから非駆動レンジに切り換えてからの時間が所定時間を経過したか否かを判定する経過時間判定手段を備え、
    駆動レンジから非駆動レンジに切り換えてからの時間が所定時間を経過したと判定された場合に、前記実アイドル回転速度抑制手段による実アイドル回転速度の制限を終了する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
  3. 前記経過時間判定手段は、前記クラッチの作動油温が高いほど前記所定時間を短く設定する、
    ことを特徴とする請求項2に記載のエンジンの制御装置。
  4. 前記クラッチが解放されたか否かを判定するクラッチ解放検出手段を備え、
    前記クラッチが解放されていると判定された場合に、前記実アイドル回転速度抑制手段による実アイドル回転速度の制限を終了する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
  5. 前記クラッチの入力軸の回転速度を検出する入力側回転速度検出手段と、
    前記クラッチの出力軸の回転速度を検出する出力側回転速度検出手段と、を備え、
    前記クラッチ解放検出手段は、駆動レンジから非駆動レンジへ切り替えられた後に検出された入力側回転速度検出値と出力側回転速度検出値との差の絶対値が所定値よりも大きい場合に、前記クラッチが解放されていると判定する、
    ことを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。
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