JP2010031681A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチミートの判定精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンのクランクシャフトのクランク角度を検出するクランク角センサと、クランク角センサの検出結果に基づいて角速度を算出可能な角速度算出部と、検出した角速度の変動量を算出可能な変動量算出部と、算出した変動量が、予め設定された設定変動量より大きいか否かを判別して、クラッチミートの判定を行うクラッチミート判定部と、を備えた。
【選択図】 図６

Description

本発明は、クラッチミートを判定可能な内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、クラッチミートを判定するクラッチミート判定手段を備えた内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関の制御装置において、クラッチミートの判定は、機関回転数の変化量ｅｄｌｎｅに基づいて行われている。具体的に、内燃機関の制御装置は、機関回転数の変化量ｅｄｌｎｅを検出し、検出した変化量ｅｄｌｎｅが負（ｅｄｌｎｅ＜０）であり、かつ、検出した変化量ｅｄｌｎｅが所定値Ｃ未満（ｅｄｌｎｅ＜Ｃ）であれば、クラッチミートしていると判定する一方、これ以外であれば、クラッチミートしていないと判定する。そして、内燃機関の制御装置は、クラッチミートしていないと判定すると、燃焼悪化であると判定して、燃焼安定化制御を実行する。一方、内燃機関の制御装置は、クラッチミートしていると判定すると、燃焼悪化でないと判定して、燃焼安定化制御を実行しない。

特開２０００−２０５０１１号公報

ところで、内燃機関の制御装置は、燃焼安定性を確保すべく、燃焼安定化制御として、例えば、点火時期を通常時よりも進角させる点火時期進角制御を行っている。つまり、内燃機関の制御装置は、機関回転数が低下しても、点火時期進角制御を行うことで、内燃機関の駆動トルクを増大させることができ、これにより、燃焼安定性を確保することができるため、機関回転数の低下を抑制することができる。

ここで、従来の内燃機関の制御装置は、機関回転数の変化量ｅｄｌｎｅがＣ以上である場合、すなわち、Ｃ≦ｅｄｌｎｅ＜０である場合、クラッチミートであると判定しない。つまり、例えば、クラッチを緩やかに（緩クラッチにより）接続した場合、機関回転数が緩やかに低下するが、このとき、内燃機関の制御装置は点火時期進角制御を行うため、機関回転数の低下を抑制する。この結果、機関回転数の変化量がＣ≦ｅｄｌｎｅ＜０となってしまうため、内燃機関の制御装置は、クラッチミートであると判定せず、燃焼悪化であるとして誤判定し、燃焼安定化制御を継続して行ってしまう虞がある。

そこで、本発明は、クラッチミートの判定精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力回転軸の角変化パラメータを検出可能な角変化パラメータ検出手段と、検出した角変化パラメータの変動量を算出可能な変動量算出手段と、算出した変動量が、予め設定された設定変動量より大きいか否かを判別して、クラッチミートの判定を行うクラッチミート判定手段と、を備えたことを特徴とする。

この場合、角変化パラメータは、角速度または角加速度であることが、好ましい。

また、この場合、変動量を算出するための算出区間を設定する算出区間設定手段をさらに備えたことが、好ましい。

また、この場合、角変化パラメータ検出手段により検出される角変化パラメータは、周期的に振幅する波形状となっており、算出区間設定手段は、算出区間内における角変化パラメータの変位が、一周期分の正弦波となるように設定することが、好ましい。

また、この場合、検出した角変化パラメータの平均角変化パラメータを設定する平均角変化パラメータ設定手段をさらに備え、算出区間設定手段は、一方の振幅方向へ向けて変位する角変化パラメータと平均角変化パラメータとが交差する交差点を算出区間の始点とし、再度一方の振幅方向へ向けて変位する角変化パラメータと平均角変化パラメータとが交差する交差点を算出区間の終点として設定し、始点から終点までの間を算出区間として設定することが、好ましい。

また、この場合、平均角変化パラメータ設定手段は、新たに設定する平均角変化パラメータを、前回に設定した算出区間の平均角変化パラメータに、前々回に設定した算出区間の平均角変化パラメータと前回に設定した算出区間の平均角変化パラメータとの差分を加算して設定することが、好ましい。

一方、この場合、内燃機関の出力回転軸の回転角度を検出可能な回転角度検出手段をさらに備えると共に、角変化パラメータ検出手段により検出される角変化パラメータは、周期的に振幅する波形状となっており、算出区間設定手段は、内燃機関の気筒数に基づいて設定される回転角度毎に算出区間を設定することが、好ましい。

これらの場合、内燃機関の機関回転数を目標機関回転数となるようにフィードバック制御可能なフィードバック制御手段をさらに備え、クラッチミート判定手段によりクラッチミートであると判定された場合、フィードバック制御手段は、フィードバック制御を停止させることが、好ましい。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力回転軸の角変化パラメータ（例えば、角速度または角加速度）の変動量に基づいて、クラッチミート判定を行うことで、より短時間内における変動量からクラッチミート判定を行うことができる。これにより、例えば、フィードバック制御手段により機関回転数が目標機関回転数となるようにフィードバック制御されて、機関回転数の変動量が小さくなったとしても、フィードバック制御による内燃機関の駆動トルクの増加により角変化パラメータの変動量が大きくなる。このため、内燃機関の制御装置は、角変化パラメータの変動量に基づいてクラッチミートの判定を行うことで、例えば、機関回転数がＣ≦ｅｄｌｎｅ＜０であったとしても、精度良くクラッチミートを判定することができるという効果を奏する。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置について説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

ここで、図１は、実施例１に係るエンジンおよびＥＣＵの構成を表した模式的構成図であり、図２は、角速度および変動量の時間変化を表したグラフである。また、図３は、現在の平均角速度の算出過程を説明する説明図であり、図４は、設定した算出区間内における角速度の変動量を表した説明図である。さらに、図５は、クラッチミートの判定結果に基づいてフィードバック制御の実行および停止を行う一連の制御に関するフローチャートであり、図６は、クラッチミート判定に係る一連の制御に関するフローチャートである。また、図７は、実施例１の変形例に係るＥＣＵの算出区間設定部による算出区間の設定過程を説明する説明図であり、図８は、変形例に係るＥＣＵにより変動量を算出する一連の制御に関するフローチャートである。

先ず、図１を参照して、実施例１に係る内燃機関（以下、エンジンという）について説明する。このエンジン１は、ポート噴射式のエンジンであり、ＥＣＵ２（制御装置）により制御されている。そして、図示は省略するが、エンジン１のクランクシャフト１４（出力軸）には、マニュアルトランスミッションが接続されており、マニュアルトランスミッションは、クラッチ機構と協働して、ギア比の変更（シフトチェンジ）を行うことが可能となっている。このとき、ＥＣＵ２は、クラッチ機構によりクラッチの連結がされたか否かを判定している、つまり、クラッチミートを判定している。

エンジン１は、その内部に複数の気筒５を有しており、下部からクランクケース１０と、クランクケース１０の上部に設けられたシリンダブロック１１と、ヘッドガスケット（図示省略）を介してシリンダブロック１１の上部に設けられたシリンダヘッド１２とで外殻が形成されている。シリンダブロック１１の上方内部には、往復動可能にピストン１３が気筒数（図示では１つ）に応じて複数収容され、また、シリンダブロック１１の下方内部およびクランクケース１０により形成された収容部には、クランクシャフト１４が収容されている。各ピストン１３とクランクシャフト１４とは、コンロッド１５により連結されており、各ピストン１３の往復動作をクランクシャフト１４に伝達している。そして、上記のシリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３により、ペントルーフ型の燃焼室１６が気筒数に応じて複数形成されている。

クランクケース１０には、クランク角センサ２０が配設されており、クランクシャフト１４のクランク角度（回転角度）を検知している。クランク角センサ２０は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて、エンジン回転数を算出したり、クランクシャフト１４の角速度を算出したりしている。また、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて、後述する点火プラグ４４の点火動作、後述する燃料噴射弁４５の燃料噴射動作、後述する吸気弁３４および排気弁３５の開閉動作等を制御している。

シリンダブロック１１は、その内部に複数のピストン１３を収容するための複数のシリンダボア２４が円柱状に貫通形成されている。そして、ピストン１３は、シリンダボア２４に嵌合するように円柱状に形成されており、このシリンダボア２４内で上死点と下死点との間を往復動可能に支持されている。また、ピストン１３のヘッド面には、ピストンキャビティ２５が没入形成されている。

シリンダヘッド１２は、その内部に燃焼室１６に連通する吸気ポート３０と、吸気ポート３０に対向配置され、燃焼室１６に連通する排気ポート３１とが形成されている。また、燃焼室１６と吸気ポート３０との間の吸気側連通口３２には、吸気弁３４が配設されており、また、燃焼室１６と排気ポート３１との間の排気側連通口３３には、排気弁３５が配設されている。

吸気弁３４および排気弁３５は、傘形状をなす末広がりの円錐状に形成されており、各吸気側連通口３２および各排気側連通口３３を開放する開放位置（下降端位置）と、各吸気側連通口３２および各排気側連通口３３を閉塞する閉塞位置（上昇端位置）との間で移動自在に構成されている。そして、吸気弁３４の基端部には吸気側カムシャフト４０が、また、排気弁３５の基端部には排気側カムシャフト４１が、それぞれ配設されると共に、各カムシャフト４０，４１にはカムが軸支されている。これにより、各カムシャフト４０，４１が回転することで、回転するカムにより吸気弁３４および排気弁３５は開閉動作を行う。

また、燃焼室１６の頂部には、先端部が突出するように点火プラグ４４が配設されている。点火プラグ４４は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０による検出結果に基づいて点火動作を制御している。

シリンダヘッド１２の吸気ポート３０には、吸気弁３４に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁４５が配設されている。そして、燃料噴射弁４５は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０による検出結果に基づいて燃料噴射動作を制御している。

また、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて点火プラグ４４の点火動作を制御する点火制御部１００（フィードバック制御手段）と、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて燃料噴射弁４５の燃料噴射動作を制御する燃料噴射制御部１０１と、を有している。具体的に、点火制御部１００は、クランク角センサ２０の検出結果から算出されるエンジン回転数が、目標となる目標エンジン回転数を下回っている場合、点火時期を進角させることで、エンジン回転数を目標エンジン回転数となるようにフィードバック制御している。なお、実施例１では、点火制御部１００によりフィードバック制御を実行しているが、これに限らず、燃料噴射制御部１０１によりフィードバック制御を実行してもよい。すなわち、燃料噴射制御部１０１は、クランク角センサ２０の検出結果から算出されるエンジン回転数が、目標となる目標エンジン回転数を下回っている場合、燃料噴射量を増加させて、エンジン回転数が目標エンジン回転数となるようにフィードバック制御してもよい。

ここで、エンジン１の各気筒５における一燃焼サイクル中の燃焼動作について説明する。燃焼サイクルでは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程が順に行われている。なお、４気筒のエンジン１の場合、各気筒５の一燃焼サイクルはクランクシャフト１４が２周する間、すなわち、クランク角度が７２０ｄｅｇとなる間に行われており、各行程は、クランクシャフト１４が半周する間、すなわち、クランク角度が１８０ｄｅｇとなる間に行われている。

吸気行程では、ピストン１３が上死点から下死点へ向けて移動を開始すると共に、吸気弁３４を前進移動させて吸気側連通口３２を開放する。すると、燃焼室１６の負圧により空気が吸気側連通口３２を介して燃焼室１６内に吸入され、この後、前進移動した吸気弁３４を後退移動させて吸気側連通口３２を閉塞する。このとき、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁４５から燃料噴射を開始し、これにより、噴射された燃料と吸入された空気とが混合して混合気が形成される。

圧縮行程では、ピストン１３が下死点から上死点へ向けて移動する。ピストン１３が上死点に移動すると、この移動に伴って混合気は圧縮される。そして、ピストン１３が上死点近傍に達すると、ＥＣＵ２は、点火プラグ４４をスパークさせて、混合気に着火する。なお、燃料噴射弁４５による燃料噴射は、点火プラグ４４の放電前に終了する。

膨張行程では、着火による混合気の燃焼により、混合気が膨張（爆発）して、ピストン１３を上死点から下死点へ向けて移動させる。

排気行程では、下死点へ到達したピストン１３が、慣性により再び上死点へ向けて移動する。このとき、排気弁３５を前進移動させて排気側連通口３３を開放し、ピストン１３の上死点への移動に伴って、燃焼後の排気ガスを排気側連通口３３から排出させる。排気ガスの排出後、排気弁３５を後退移動させて排気側連通口３３を閉塞する。

以上の燃焼サイクルを繰り返し行うことで、各ピストン１３を往復動作させ、この動力をコンロッド１５を介してクランクシャフト１４に伝達することで、エンジン１は駆動力を得ることができる。

ところで、クラッチ機構により非連結状態となったクラッチが連結されると、クラッチの連結（クラッチミート）時においてエンジン１のクランクシャフト１４に負荷が加わる。この負荷によりエンジン回転数は低下するが、点火制御部１００により点火時期が進角されることで、エンジントルクが増大し、クランクシャフト１４の角速度が増大する。これにより、エンジン回転数の低下を抑制することができる。つまり、点火制御部１００は、エンジン回転数が目標エンジン回転数となるようにフィードバック制御する。

しかしながら、エンジン回転数の変動量に基づいてクラッチミートの判定を行おうとすると、例えば、クラッチを緩やかに（緩クラッチで）連結する場合において、エンジン回転数の変動量（低下量）は小さいものとなるため、クラッチミートの判定が困難となる。そこで、実施例１に係るＥＣＵ２では、クランクシャフト１４の角変化パラメータとして角速度ωを検出し、角速度ωに基づいてクラッチミート判定を行うことで、クラッチミートの検出精度を向上させている。以下、実施例１に係るＥＣＵ２によるクラッチミート判定について具体的に説明する。

先ず、クラッチミート判定を行うＥＣＵ２について説明する。ＥＣＵ２は、上記したように点火プラグ４４の点火動作を制御する点火制御部１００と、燃料噴射弁４５の燃料噴射動作を制御する燃料噴射制御部１０１と、を有している。また、ＥＣＵ２には、クランク角センサ２０による検出結果から角速度ωを算出する角速度算出部１０２（角変化パラメータ検出手段）と、算出した角速度ωに基づいて変動量を算出する変動量算出部１０３（変動量算出手段）と、変動量を算出するための算出区間を設定する算出区間設定部１０４（算出区間設定手段）と、算出区間を設定するための平均角速度を設定する平均角速度設定部１０５（平均角変化パラメータ設定手段）と、変動量算出部１０３により算出した変動量に基づいてクラッチミートしているか否かを判定するクラッチミート判定部１０６（クラッチミート判定手段）と、が設けられている。

点火制御部１００は、上記したように、エンジン回転数の低下時に、点火プラグ４４の点火時期を進角することで、エンジントルクを増大させ、エンジン回転数が目標エンジン回転数となるように、エンジン回転数をフィードバック制御している。

角速度算出部１０２は、図２に示すように、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて、リアルタイムに角速度を算出している。つまり、クランク角センサ２０は、所定時間毎にクランク角度を検出しており、角速度算出部１０２は、所定時間毎におけるクランク角度の変化量に基づいて角速度ωを算出している。

平均角速度設定部１０５は、図３に示すように、過去の平均角速度から現在の平均角速度を推定している。具体的に、現在の平均角速度ωａ_ｎは、前回の平均角速度ωａ_ｎ−１から前々回の平均角速度ωａ_ｎ−２を差し引いた差分Δωａ（＝ωａ_ｎ−１−ωａ_ｎ−２）を、前回の平均角速度ωａ_ｎ−１に加えることで算出される。つまり、現在の平均角速度ωａ_ｎは、「ωａ_ｎ＝ωａ_ｎ−１＋Δωａ」の式で表される。

算出区間設定部１０４は、図４に示すように、現在の平均角速度に基づいて、算出区間を設定している。具体的に、算出区間Ｔは、増速する角速度ω（ｔ）と平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点間に設定されている。つまり、算出区間Ｔの始点Ｓｔは、増速する角速度ωと平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点となっており、算出区間Ｔの終点Ｅｎは、再度増速する角速度ωと平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点となっている。つまり、算出区間設定部１０４は、算出区間Ｔ内において角速度ωの変位が正弦波（サインカーブ）となるように設定する。

変動量算出部１０３は、図４に示すように、算出区間Ｔにおける角速度の最大値ω_ｍａｘと、算出区間Ｔにおける角速度の最小値ω_ｍｉｎとを検出し、最大値となる角速度ω_ｍａｘと最小値となる角速度ω_ｍｉｎとの差分である変動量Δωを算出する。

クラッチミート判定部１０６は、図２に示すように、変動量算出部１０３において算出した変動量Δωが、予め設定された設定変動量ω_０より大きくなったか否かを判別する。具体的に、クラッチミート判定部１０６は、算出した変動量Δωが設定変動量ω_０よりも大きい場合、クラッチミートしていると判定する。一方で、クラッチミート判定部１０６は、算出した変動量Δωが設定変動量ω_０以下である場合、クラッチミートしていないと判定する。これにより、ＥＣＵ２は、角速度ωの変動量Δωによりクラッチミートの判定をすることができるため、エンジン回転数の時間変化による変動量に比して、より短時間における変動量Δωでクラッチミート判定を行うことができる。なお、角速度ωにおける設定変動量ω_０は、実験結果に基づいて機械公差やバラつき誤差等を考慮して定められており、クラッチミートの判定を行うためのしきい値となっている。

ここで、図５を参照して、クラッチミートの判定結果に基づいてフィードバック制御の実行および停止を行う一連の制御フローについて説明する。先ず、エンジン１の始動後、ＥＣＵ２の点火制御部１００は、フィードバック制御を行う条件が成立したか否かを判別する（Ｓ１）。ここで、フィードバック制御を行う条件としては、例えば、エンジン１を始動してから所定時間が経過したか否か、あるいは、油温や水温が所定温度まで上昇したか否か等を条件としている。点火制御部１００が、フィードバック制御を行う条件が成立したと判別すると、フィードバック制御を実行する（Ｓ２）。これにより、エンジン１の運転中において、エンジン回転数が目標エンジン回転数を下回ると、点火制御部１００は、点火時期を進角することで、エンジン回転数が目標エンジン回転数となるようにフィードバック制御を実行する。

この後、ＥＣＵ２は、クラッチミート判定を実行し（Ｓ３）、クラッチミート判定部１０６によりクラッチミートであるか否かを判定する（Ｓ４）。そして、クラッチミート判定部１０６によりクラッチミートであると判定された場合、点火制御部１００は、フィードバック制御の実行を停止する（Ｓ５）。

なお、Ｓ１において、ＥＣＵ２によりフィードバック制御を行う条件が成立していないと判定されると、Ｓ５に移行して、ＥＣＵ２の点火制御部１００は、フィードバック制御を実行しない。また、Ｓ４において、クラッチミート判定部１０６によりクラッチミートしていないと判定された場合、Ｓ２に戻って、ＥＣＵ２の点火制御部１００は、フィードバック制御を継続して実行すると共に、ＥＣＵ２は、再度クラッチミート判定を行う。

次に、図６を参照して、ＥＣＵ２によりクラッチミート判定を行う一連の制御フローについて説明する。点火制御部１００がフィードバック制御を実行している状態において、ＥＣＵ２がクラッチミート判定を行う場合、先ず、ＥＣＵ２は、角速度算出部１０２によりクランク角センサ２０による検出結果に基づいて角速度ωを算出する（Ｓ１１）。このとき、角速度ωはリアルタイムに算出されている。角速度ωは、混合気の着火後に爆発することで角速度ωが増加し、その後、フリクションやエンジン負荷が加わることで角速度ωが減少する。これを繰り返すことで、角速度ωは、図２に示すように、周期的に振幅する波形状となって変位する。

次に、ＥＣＵ２は、平均角速度設定部１０５により、現在の平均角速度ωａ_ｎを設定する（Ｓ１２）。なお、上記したように、現在の平均角速度ωａ_ｎは、前々回の平均角速度ωａ_ｎ−２と前回の平均角速度ωａ_ｎ−１から推定して設定する。平均角速度ωａ_ｎを設定すると、ＥＣＵ２は、角速度ωが現在の平均角速度ωａ_ｎを上回った後に、算出される角速度の最大値ω_ｍａｘおよび最小値ω_ｍｉｎを取得する（Ｓ１３およびＳ１４）。そして、ＥＣＵ２の算出区間設定部１０４は、増速する角速度ωが設定された平均角速度ωａ_ｎを超えたか否か、すなわち、ワンステップ前の角速度ω（ｔ−１）が平均角速度ωａ_ｎよりも小さい状態（ω（ｔ−１）＜ωａ_ｎ）から、現在の角速度ω（ｔ）が平均角速度ωａ_ｎ以上となった状態（ω（ｔ）≧ωａ_ｎ）に移行したか否かを判定する（Ｓ１５）。これにより、現在の角速度ω（ｔ）が平均角速度ωａ_ｎを再度上回ると、算出区間設定部１０４は、増速する角速度ωと現在の平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点間を算出区間Ｔとして設定する。

続いて、ＥＣＵ２は、変動量算出部１０３により、算出区間Ｔ内における角速度ωの最大値ω_ｍａｘと最小値ω_ｍｉｎとの差分を変動量Δωとして算出する（Ｓ１６）。角速度ωの変動量Δωが算出されると、ＥＣＵ２は、クラッチミート判定部１０６により、算出した変動量Δωが設定変動量ω_０より大きいか否かを判別し（Ｓ１７）、大きいと判別した場合、クラッチミートであると判定する（Ｓ１８）。

なお、Ｓ１５において、ＥＣＵ２により現在の角速度ω（ｔ）が平均角速度ωａ_ｎを上回っていないと判定されると、再びＳ１１に戻って、角速度ωの最大値ω_ｍａｘおよび最小値ω_ｍｉｎを更新する。また、Ｓ１７において、クラッチミート判定部１０６によりクラッチミートでないと判定されると、再びＳ１１に戻って、クラッチミート判定を実行する。

以上の構成によれば、クランクシャフト１４の角速度ωの変動量Δωに基づいて、クラッチミート判定を行うことにより、より短時間における変動量Δωでクラッチミート判定を行うことができる。つまり、クラッチミートによりエンジン回転数が低下し、点火制御部１００により点火時期が進角されることによりエンジン回転数がフィードバック制御され、これにより、エンジン回転数の変動量が小さくなったとしても、点火時期を進角することによる角速度ωの増速により、角速度ωの変動量Δωが大きくなる。このため、ＥＣＵ２は、角速度ωの変動量Δωに基づいてクラッチミートを判定することにより、精度良くクラッチミートを判定することができる。

また、クラッチミートと判定した場合、ＥＣＵ２は、点火制御部１００によるフィードバック制御の実行を停止させることで、点火時期の進角制御が停止される。このため、点火時期を進角することにより生じる排気エミッションの増加を抑制することができる。

さらに、角速度ωの変動量Δωを算出するための算出区間Ｔを、増速する角速度ωと平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点間に設定することにより、算出区間Ｔ内における角速度ωの変位をサインカーブとすることができる。これにより、算出区間Ｔ内に、角速度の最大値ω_ｍａｘおよび角速度の最小値ω_ｍｉｎを好適に収めることができるため、角速度の最大値ω_ｍａｘおよび角速度の最小値ω_ｍｉｎを正確に検出することができる。なお、算出区間Ｔは、増速する角速度ωと平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点間に設定したが、これに限らず、減速する角速度ωと平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点間に設定してもよい。

また、算出区間Ｔは、前々回に設定された平均角速度ωａ_ｎ−２と前回に設定された平均角速度ωａ_ｎ−１から推測される現在の平均角速度ωａ_ｎに基づいて設定される。このため、例えば、図３に示すように、角速度ωが減速側へ大きく変動する状況であっても、平均角速度ωａ_ｎを精度良く設定することが可能となる。

なお、上記の実施例１では、算出区間Ｔを、増速する角速度ωと平均角速度ωａ_ｎとが交差する交差点間に設定していたが、これに限らず、変形例として、所定のクランク角度毎に算出区間Ｔを設定しても良い。以下、変形例について、具体的に説明する。図７および図８に示すように、変形例に係るＥＣＵ２の算出区間設定部１０４は、所定のクランク角度毎に算出区間Ｔを設定しており、例えば、４気筒のエンジン１である場合、算出区間Ｔの始点Ｓｔにおけるクランク角度を、「Ｓｔ＝ＴＤＣ（上死点）−４５ｄｅｇ＋ＳＡ（点火時期）」の式から算出して設定すると共に、算出区間Ｔの終点Ｅｎにおけるクランク角度を、「Ｅｎ＝Ｓｔ＋１８０ｄｅｇ」の式から算出して設定する。

つまり、クランク角度Ｓｔは、ピストン１３が上死点に位置する４５ｄｅｇ前の位置で、かつ、その位置から点火プラグ４４の点火時期を加えた位置となるように設定される。具体的に、４気筒のエンジン１である場合、膨張行程は１８０ｄｅｇの間で行われており、角速度の最大値ω_ｍａｘは、ピストン１３が上死点（ＴＤＣ）近傍に位置するときである。このため、算出区間Ｔ内における角速度ωの変位をサインカーブとすべく、算出区間設定部１０４は、算出区間Ｔの始点Ｓｔにおけるクランク角度を、ＴＤＣの４５ｄｅｇ前に設定している。また、エンジン１の運転状況に応じて変動する点火プラグ４４の点火時期に対応すべく、算出区間設定部１０４は、点火時期ＳＡを加算して設定している。

一方、クランク角度Ｅｎは、算出したクランク角度Ｓｔに１８０ｄｅｇを加算した位置となるように設定される。つまり、算出区間Ｔ内における角速度ωの変位をサインカーブとする場合、角速度ωの周期は１８０ｄｅｇとなっているため、算出区間設定部１０４は、算出区間Ｔの終点Ｅｎにおけるクランク角度を、クランク角度Ｓｔの１８０ｄｅｇ後に設定している。

なお、これに限らず、６気筒のエンジン１である場合、膨張行程は１２０ｄｅｇの間で行われるため、算出区間設定部１０４は、クランク角度Ｓｔを、「Ｓｔ＝ＴＤＣ（上死点）−３０ｄｅｇ＋ＳＡ（点火時期）」の式から算出して設定すると共に、クランク角度Ｅｎを、「Ｅｎ＝Ｓｔ＋１２０ｄｅｇ」の式から算出して設定する。

これにより、算出区間Ｔ内における角速度ωをサインカーブとすることができるため、算出区間Ｔ内における角速度の最大値ω_ｍａｘおよび角速度の最小値ω_ｍｉｎを正確に検出することができる。また、クランク角度Ｓｔに点火プラグ４４の点火時期ＳＡを加算することで、点火時期ＳＡの変動に対応することができる。さらに、算出区間設定部１０４は、クランク角度が０ｄｅｇとなった場合、すなわち、ピストン１３が上死点に位置した場合、新たな算出区間Ｔを設定すべく、算出区間Ｔの始点におけるクランク角度Ｓｔの設定をリセットする。

ここで、図８を参照して、変形例に係るＥＣＵ２により角速度ωの変動量Δωを算出する一連の制御フローについて説明する。先ず、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０により検出したクランク角度を取得する（Ｓ３１）。そして、ＥＣＵ２は、取得したクランク角度が０ｄｅｇであるか否かを判定する（Ｓ３２）。ＥＣＵ２は、クランク角度が０ｄｅｇであると判別した場合、新たな算出区間Ｔを設定すべく、前回の算出区間Ｔの始点Ｓｔにおけるクランク角度をリセットする（Ｓ３３）。続いて、ＥＣＵ２は、点火制御部１００により設定された点火プラグ４４の点火時期ＳＡを取得し（Ｓ３４）、この後、算出区間Ｔの始点Ｓｔにおけるクランク角度を上記の式から算出すると共に、算出区間Ｔの終点Ｅｎにおけるクランク角度を上記の式から算出し、始点Ｓｔから終点Ｅｎに至る算出区間Ｔを設定する（Ｓ３５）。この後、算出区間Ｔ内における角速度の最大値ω_ｍａｘおよび角速度の最小値ω_ｍｉｎから、角速度の変動量Δωを算出する（Ｓ３６）。

以上の構成においても、算出区間Ｔ内における角速度ωをサインカーブとすることができる。これにより、算出区間Ｔ内に、角速度の最大値ω_ｍａｘおよび角速度の最小値ω_ｍｉｎを好適に収めることができるため、角速度の最大値ω_ｍａｘおよび角速度の最小値ω_ｍｉｎを正確に検出することができる。また、算出区間Ｔを設定するにあたり、平均角速度ωａ_ｎを算出する必要がないため、簡易な制御で算出区間Ｔを設定することができる。

次に、実施例２に係るエンジン１のＥＣＵ２００について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図９は、実施例２に係るエンジンのＥＣＵの構成を表した模式的構成図であり、図１０は、実施例２における角加速度および変動量の時間変化を表したグラフである。また、図１１は、クラッチミート判定に係る一連の制御に関するフローチャートであり、図１２は、角加速度を算出するための角加速度算出区間を設定する一連の制御に関するフローチャートである。さらに、図１３は、実施例２の変形例に係るＥＣＵにより角加速度を算出するための角加速度算出区間を設定する一連の制御に関するフローチャートである。

実施例１に係るＥＣＵ２は、クランク角センサ２０による検出結果から角速度ωを算出し、角速度ωに基づいてクラッチミートを判定していたが、実施例２に係るＥＣＵ２００は、クランク角センサ２０による検出結果から角加速度αを算出し、角加速度αに基づいてクラッチミートを判定している。以下、実施例２に係るＥＣＵ２００のクラッチミート判定について具体的に説明する。

図９に示すように、ＥＣＵ２００は、実施例１と同様に、点火プラグ４４の点火動作を制御する点火制御部１００と、燃料噴射弁４５の燃料噴射動作を制御する燃料噴射制御部１０１と、を有している。また、ＥＣＵ２００には、クランク角センサ２０による検出結果から角速度ωを算出する角速度算出部１０２と、算出した角速度ωに基づいて角加速度αを算出する角加速度算出部２０１（角変化パラメータ検出手段）と、算出した角加速度αに基づいて変動量Δαを算出する変動量算出部２０２と、変動量Δαを算出するための算出区間Ｔを設定する算出区間設定部２０３と、変動量算出部２０２により算出した変動量に基づいてクラッチミートしているか否かを判定するクラッチミート判定部２０４と、が設けられている。なお、点火制御部１００、燃料噴射制御部１０１および角速度算出部１０２は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。

角加速度算出部２０１は、図１０に示すように、算出した角速度ωに基づいて、リアルタイムに角加速度αを算出している。つまり、角加速度算出部２０１は、所定時間毎における角速度ωの変化量に基づいて角加速度αを算出しており、具体的に、角加速度αは、角加速度算出区間ＣＡ毎における角速度ωの変化量に基づいて角加速度αを算出している。ここで、角加速度算出区間ＣＡは、「ＣＡ＝ＣＡ＿ｎ／Ｎ」の式に基づいて設定される。ＣＡ＿ｎは、膨張行程を行うための必要なクランク角度の間隔であり、４気筒のエンジン１である場合、１８０ｄｅｇに設定されている。また、Ｎは算出頻度となっており、任意の数に設定されている。これにより、例えば、４気筒のエンジン１であると共にＮが６０である場合、角加速度算出部２０１は、角加速度算出区間ＣＡを３ｄｅｇに設定し、３ｄｅｇ間における角速度ωの変化量から角加速度αを算出している。

算出区間設定部２０３は、実施例１の変形例とほぼ同様の構成となっており、所定のクランク角度毎に算出区間を設定している。つまり、算出区間設定部２０３は、例えば、４気筒のエンジン１である場合、算出区間を１８０ｄｅｇ毎に設定している。なお、角加速度αは角速度ωの微分値であるため、角加速度αは上死点において０となる。これにより、算出区間の始点におけるクランク角度は、ピストン１３が上死点に臨む位置となるように設定される。また、エンジン１の運転状況に応じて変動する点火プラグ４４の点火時期に対応すべく、算出区間設定部２０３は、点火時期を加算して設定している。一方、算出区間の終点におけるクランク角度は、算出したクランク角度に１８０ｄｅｇを加算した位置となるように設定される。これにより、算出区間設定部２０３は、算出区間内において角速度ωの変位が正弦波（サインカーブ）となるように設定することができる。

変動量算出部２０２は、算出区間において最大値となる角加速度α_ｍａｘと、算出区間において最小値となる角加速度α_ｍｉｎとを検出し、最大値となる角加速度α_ｍａｘと最小値となる角加速度α_ｍｉｎとの差分である変動量Δαを算出する。

クラッチミート判定部２０４は、変動量算出部２０２において算出した変動量Δαが、予め設定された設定変動量α_０より大きくなったか否かを判別する。具体的に、クラッチミート判定部２０４は、算出した変動量Δαが設定変動量α_０よりも大きい場合、クラッチミートしていると判定する一方、算出した変動量Δαが設定変動量α_０以下である場合、クラッチミートしていないと判定する。これにより、ＥＣＵ２００は、角加速度αの変動量Δαによりクラッチミートの判定をすることができるため、エンジン回転数の時間変化による変動量に比して、より短時間における変動量Δαでクラッチミート判定を行うことができる。このため、クラッチミートの判定精度を向上させることができる。なお、角加速度αにおける設定変動量α_０も、実施例１と同様に、実験結果に基づいて機械公差やバラつき誤差等を考慮して定められており、クラッチミートの判定を行うためのしきい値となっている。

ここで、図１２を参照して、ＥＣＵ２００の角加速度算出部２０１による角加速度算出区間ＣＡを設定する一連の制御フローについて説明する。先ず、角加速度算出部２０１は、エンジン１の気筒数を取得する（Ｓ４１）。この後、角加速度算出部２０１は、取得した気筒数に基づいてＣＡ＿ｎを設定する（Ｓ４２）。続いて、角加速度算出部２０１は、算出頻度Ｎを決定した後（Ｓ４３）、「ＣＡ＝ＣＡ＿ｎ／Ｎ」の式から角加速度算出区間ＣＡを設定する（Ｓ４４）。そして、角加速度算出部２０１は、設定した角加速度算出区間ＣＡ毎における角速度ωの変化量から角加速度αを算出する。

次に、図１１を参照して、ＥＣＵ２００によりクラッチミート判定を行う一連の制御フローについて説明する。点火制御部１００がフィードバック制御を実行している状態において、ＥＣＵ２００がクラッチミート判定を行う場合、先ず、ＥＣＵ２００は、角速度算出部１０２によりクランク角センサ２０による検出結果に基づいて角速度ωを算出する（Ｓ５１）。この後、ＥＣＵ２００は、算出した角速度ωに基づいて角加速度算出部２０１により角加速度αを算出する（Ｓ５２）。続いて、ＥＣＵ２００は、算出される角加速度の最大値α_ｍａｘおよび最小値α_ｍｉｎを取得した後（Ｓ５３およびＳ５４）、算出区間設定部２０３により設定した算出区間が経過したか否かを判定する（Ｓ５５）。算出区間が経過した場合、ＥＣＵ２００は、算出区間内における角加速度の最大値α_ｍａｘおよび最小値α_ｍｉｎから変動量Δαを算出する（Ｓ５６）。そして、ＥＣＵ２００は、クラッチミート判定部２０４により、算出した変動量Δαが設定変動量α_０より大きいか否かを判別し（Ｓ５７）、大きいと判別した場合、クラッチミートであると判定する（Ｓ５８）。

なお、Ｓ５５において、ＥＣＵ２００により算出区間を経過していないと判定されると、再びＳ５１に戻って、角加速度αの最大値α_ｍａｘおよび最小値α_ｍｉｎを更新する。また、Ｓ５７において、クラッチミート判定部２０４によりクラッチミートでないと判定されると、再びＳ５１に戻って、クラッチミート判定を実行する。

以上の構成によれば、エンジン回転数のフィードバック制御によりエンジン回転数の変動量が小さくなったとしても、角加速度αの変動量Δαに基づいて、クラッチミート判定を行うことができるため、ＥＣＵ２００は、精度良くクラッチミートを判定することができる。

また、角加速度算出部２０１により気筒数に基づいて角加速度算出区間ＣＡを所定のクランク角度毎に設定することで、気筒数が変化することにより膨張行程を行うために必要なクランク角度が変わったとしても、これに合わせて角加速度算出区間ＣＡを変更することができる。

なお、上記の実施例２において、角加速度算出部２０１は、角加速度算出区間ＣＡを所定のクランク角度毎に設定したが、これに限らず、変形例として、角加速度算出部２０１は、角加速度算出区間ＣＡを所定時間毎に設定しても良い。以下、変形例について、具体的に説明する。

図１３に示すように、変形例に係るＥＣＵ２００の角加速度算出部２０１は、角加速度算出区間ＣＡを所定時間ｄＴ毎に設定している。具体的に、角加速度算出部２０１は、エンジン回転数に基づいて一秒あたりに変化するクランク角度を「ｄＣＡ＝ＮＥ×３６０／６０」の式から算出すると共に、膨張行程にかかる時間を「Ｔ１＝ＣＡ＿ｎ／ｄＣＡ」の式から算出し、また、所定時間ｄＴを「ｄＴ＝Ｔ１／Ｎ」の式から算出する。つまり、角加速度算出部２０１は、エンジン回転数に、一回転あたりのクランク角度である３６０ｄｅｇを乗算し、これを秒単位に換算することで、一秒あたりに変化するクランク角度ｄＣＡを算出する。そして、角加速度算出部２０１は、膨張行程を行うための必要なクランク角度の間隔であるＣＡ＿ｎを、ｄＣＡで除算することで、膨張行程にかかる時間を算出する。また、角加速度算出部２０１は、算出したＴ１を、算出頻度となる任意の数Ｎで除算することにより、角加速度算出区間ＣＡを所定時間ｄＴ毎に設定している。このとき、４気筒のエンジン１である場合、膨張行程は１８０ｄｅｇの間で行われるため、Ｔ１の算出時において、ＣＡ＿ｎを１８０ｄｅｇとして算出する。なお、これに限らず、６気筒のエンジンである場合、膨張行程は１２０ｄｅｇの間で行われるため、Ｔ１の算出時において、ＣＡ＿ｎを１８０ｄｅｇとして算出してもよい。

ここで、図１３を参照して、変形例に係るＥＣＵ２００の角加速度算出部２０１により角加速度算出区間ＣＡを設定する一連の制御フローについて説明する。先ず、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ２０の検出結果から、現在のエンジン回転数を取得する（Ｓ６１）。次に、Ｔ１を算出する式から、膨張行程にかかる時間を算出する（Ｓ６２）。続いて、算出頻度Ｎを決定し（Ｓ６３）、この後、ｄＴを算出する式から、角加速度算出区間ＣＡを設定するための所定時間ｄＴを算出する（Ｓ６４）。これにより、角加速度算出部２０１は、算出した所定時間ｄＴ毎に角加速度算出区間ＣＡを設定する。

以上の構成によれば、エンジン回転数に基づいて角加速度算出区間ＣＡを所定時間毎に設定することができる。このため、エンジン回転数が大きいほど角加速度算出区間ＣＡを短くすることができるため、角加速度αの算出精度が低下することを抑制することができる。

なお、実施例２において、算出区間設定部２０３による算出区間Ｔの設定は、所定のクランク角度毎に設定したが、これに限らず、実施例１とほぼ同様の構成としてもよい。すなわち、算出区間設定部２０３は、平均角加速度を設定し、上昇する角加速度αと平均角加速度とが交差する交差点間を算出区間Ｔとして設定しても良い。

以上のように、本発明は、クラッチミートを判定する内燃機関の制御装置において有用であり、特に、機関回転数のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置に適している。

実施例１に係るエンジンおよびＥＣＵの構成を表した模式的構成図である。 角速度および変動量の時間変化を表したグラフである。 現在の平均角速度の算出過程を説明する説明図である。 設定した算出区間内における角速度の変動量を表した説明図である。 クラッチミートの判定結果に基づいてフィードバック制御の実行および停止を行う一連の制御に関するフローチャートである。 クラッチミート判定に係る一連の制御に関するフローチャートである。 実施例１の変形例に係るＥＣＵの算出区間設定部による算出区間の設定過程を説明する説明図である。 変形例に係るＥＣＵにより変動量を算出する一連の制御に関するフローチャートである。 実施例２に係るエンジンのＥＣＵの構成を表した模式的構成図である。 実施例２における角加速度および変動量の時間変化を表したグラフである。 クラッチミート判定に係る一連の制御に関するフローチャートである。 角加速度を算出するための角加速度算出区間を設定する一連の制御に関するフローチャートである。 実施例２の変形例に係るＥＣＵにより角加速度を算出するための角加速度算出区間を設定する一連の制御に関するフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ ＥＣＵ
５ 気筒
１０ クランクケース
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ ピストン
１４ クランクシャフト
１５ コンロッド
１６ 燃焼室
２０ クランク角センサ
２４ シリンダボア
２５ ピストンキャビティ
３０ 吸気ポート
３１ 排気ポート
３２ 吸気側連通口
３３ 排気側連通口
３４ 吸気弁
３５ 排気弁
４０ 吸気側カムシャフト
４１ 排気側カムシャフト
４４ 点火プラグ
４５ 燃料噴射弁
１００ 点火制御部
１０１ 燃料噴射制御部
１０２ 角速度算出部
１０３ 変動量算出部（実施例１）
１０４ 算出区間設定部（実施例１）
１０５ 平均角速度設定部
１０６ クラッチミート判定部（実施例１）
２０１ 角加速度算出部
２０２ 変動量算出部（実施例２）
２０３ 算出区間設定部（実施例２）
２０４ クラッチミート判定部（実施例２）
ω 角速度
Δω 変動量（角速度）
ω_０ 設定変動量（角速度）
Ｔ 算出区間
α 角加速度
Δα 変動量（角加速度）
α_０ 設定変動量（角加速度）

Claims (8)

1. 内燃機関の出力回転軸の角変化パラメータを検出可能な角変化パラメータ検出手段と、
   検出した前記角変化パラメータの変動量を算出可能な変動量算出手段と、
   算出した前記変動量が、予め設定された設定変動量より大きいか否かを判別して、クラッチミートの判定を行うクラッチミート判定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記角変化パラメータは、角速度または角加速度であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記変動量を算出するための算出区間を設定する算出区間設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記角変化パラメータ検出手段により検出される前記角変化パラメータは、周期的に振幅する波形状となっており、
   前記算出区間設定手段は、前記算出区間内における前記角変化パラメータの変位が、一周期分の正弦波となるように設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 検出した前記角変化パラメータの平均角変化パラメータを設定する平均角変化パラメータ設定手段をさらに備え、
   前記算出区間設定手段は、一方の振幅方向へ向けて変位する前記角変化パラメータと前記平均角変化パラメータとが交差する交差点を前記算出区間の始点とし、再度一方の振幅方向へ向けて変位する前記角変化パラメータと前記平均角変化パラメータとが交差する交差点を前記算出区間の終点として設定し、前記始点から前記終点までの間を算出区間として設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記平均角変化パラメータ設定手段は、新たに設定する前記平均角変化パラメータを、前回に設定した前記算出区間の前記平均角変化パラメータに、前々回に設定した前記算出区間の前記平均角変化パラメータと前回に設定した前記算出区間の前記平均角変化パラメータとの差分を加算して設定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関の出力回転軸の回転角度を検出可能な回転角度検出手段をさらに備えると共に、前記角変化パラメータ検出手段により検出される前記角変化パラメータは、周期的に振幅する波形状となっており、
   前記算出区間設定手段は、前記内燃機関の気筒数に基づいて設定される前記回転角度毎に前記算出区間を設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
8. 内燃機関の機関回転数を目標機関回転数となるようにフィードバック制御可能なフィードバック制御手段をさらに備え、
   前記クラッチミート判定手段によりクラッチミートであると判定された場合、前記フィードバック制御手段は、フィードバック制御を停止させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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