JP2010127089A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ分断時のエンジン回転数の過剰な補正を抑制す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】車両制御システム１は、回転数フィードバック制御手段と、回転数補正量記憶手段と、クラッチ締結検出手段と、回転数補正量修正手段とによって、エンジン１００の無負荷状態において回転数Ｆ／Ｂ制御が実行するエンジン回転数の補正量を記憶し、締結状態のクラッチが分断された際に、回転数Ｆ／Ｂ制御が実行するエンジン回転数の補正量を、記憶した無負荷状態におけるエンジン回転数の補正量へと修正することで、クラッチが分断された際のエンジン回転数の過剰な補正を迅速かつ安定的に抑制することができる。よって、エンジン１００の回転数が必要以上に吹上がることを常時高い効率で抑制することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御手法として、始動毎のフリクションや外乱の影響を補正するために、吸入空気量や点火時期を制御することで内燃機関の回転数を一定に制御する回転数フィードバック（以下（Ｆ／Ｂ）と略記する）制御が広く適用されている（例えば特許文献１〜４参照）。
回転数Ｆ／Ｂ制御は、クラッチが分断されている状態、またはトランスミッションのギアが噛み合っていない（ニュートラル）状態で、内燃機関が無負荷で回転しているとき、いわゆるアイドル運転時には、内燃機関の実回転数をアイドル運転時の目標回転数へと補正する制御を実行する。そして、回転数Ｆ／Ｂ制御は、特にマニュアルトランスミッションを搭載する内燃機関の場合、アイドル運転時からクラッチが締結されることによって負荷トルクが変化したときに、内燃機関の回転数の低下を抑制するために、回転数の補正量を増加させる制御を実行する。
しかしながら、締結状態のクラッチが分断されたときには、回転数の補正量が増加していることによって過剰な回転数の補正が実行されるために、内燃機関の回転数が必要以上に吹上がってしまう、といった問題点がある。

このような問題を解決するために、エンジン制御装置において、トランスミッションのギアイン状態からニュートラル状態への移行を検出し、ニュートラル状態に移行したときのエンジン回転数の吹上がりを、点火時期を遅角させることで抑制する技術が特許文献５に開示されている。

特開昭５８−０３０４４９号公報 特開昭６４−０３５０４４号公報 特開平０９−２８７５０９号公報 特開２００８−１２１６４７号公報 特開平０４−２４１７６０号公報

しかしながら、特許文献５の技術では、実空気量とアイドル目標空気量との差分の計算結果に基づいて点火タイミングを遅角させることから、実空気量の検出結果次第によっては、必ずしも適切な点火タイミングを設定できるわけではない。よって、常時高いエンジン回転数吹上がり抑制効果を得ることが困難である、といった問題点がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、クラッチ分断時のエンジン回転数の過剰な補正を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、運転状態に応じて実回転数を目標回転数へと補正する回転数フィードバック制御手段を備える内燃機関であって、前記内燃機関の出力が駆動輪に伝達していない場合に前記回転数フィードバック制御手段が実行する実回転数の補正量を記憶する回転数補正量記憶手段と、前記内燃機関のクラッチが締結されているか否かを検出するクラッチ締結検出手段と、前記クラッチ締結検出手段の検出結果に基づいて、締結状態にあった前記クラッチの分断が検出された場合に、前記回転数フィードバック制御手段が実行する実回転数の補正量を前記回転数補正量記憶手段が記憶した補正量へと修正する回転数補正量修正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、締結状態のクラッチを分断する際に無負荷状態におけるエンジン回転数の補正量に修正することで、エンジン回転数の過剰な補正を迅速かつ安定的に抑制することができることから、クラッチ分断時に内燃機関の回転数が必要以上に吹上がってしまうのを常時高い効率で抑制することができる。よって、ドライバビリティや車両の静粛性が向上することから、ユーザの満足度を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだ車両制御システム１の概略構成を示した構成図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

図１に示す車両制御システム１は、動力源であるエンジン１００を備えており、エンジン１００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０を備えている。エンジンＥＣＵ１０は、電源ラインを通じてオルタネータおよびバッテリから電力の供給を受けて稼動し、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信プロトコルに従って、各電装品の制御装置と通信を行う。また、車両制御システム１は、クランク角センサ２１とクラッチＳＷ２２とを備えており、エンジン１００の実回転数および運転者のクラッチ操作の有無を検出する。

エンジン１００は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室５を構成するピストン６を備えている。各燃焼室のピストン６はそれぞれコネクティングロッド７を介して出力軸であるクランクシャフト８の軸に連結されており、ピストン６の往復運動がコネクティングロッド７によってクランクシャフト８の回転へと変換される。吸気通路３１から流入された吸入空気は吸気ポート３２にてインジェクタ４１から噴射された燃料と混合し、ピストン６の上昇運動により燃焼室５内で圧縮される。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１からのピストン６の位置、およびカム角センサ２３からのカム軸回転位相の情報に基づき、燃焼室５内の点火プラグ４２を点火させて圧縮混合ガスを着火させ、燃焼室５内を膨張させてピストン６を下降させる。これがコネクティングロッド７を介してクランクシャフト８の軸回転に変更されることにより、エンジン１００は動力を得る。

各気筒の排気通路３４は下流で合流して合流排気通路３５を形成し、合流排気通路３５の先には浄化触媒３６が設けられている。浄化触媒３６は、エンジン１００の排ガスを浄化するために用いられるもので、例えば三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元型触媒などが適用される。燃焼後の排気ガスは、排気弁が開いた際に排気ポート３３、排気通路３４を通って合流排気通路３５で合流し、浄化触媒３６を通過してエンジン１００の外部へと排出される。合流排気通路３５には排気温センサ２４、Ａ／Ｆセンサ、Ｏ２センサが設けられており、燃焼室５から排出される排気ガスの温度、湿度や空燃比を検出し、その結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。

クランク角センサ２１は、クランクシャフト８の軸の近傍に配置されており、クランクシャフト８軸の回転角度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０に出力する。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１からの検出結果を受信することで、エンジン１００の実回転数や回転角速度に関する情報を取得することができる。
クラッチＳＷ２２は、マニュアルトランスミッションを搭載する車両において、運転者がクラッチペダルを最大踏込位置付近まで踏み込んだときに、スイッチＯＮ信号をエンジンＥＣＵ１０に出力する。そして、運転者がクラッチペダルの踏み込みを完全に解放したとき、またはクラッチペダルの踏込位置が浅いときに、スイッチＯＦＦ信号をエンジンＥＣＵ１０に出力する。エンジンＥＣＵ１０は、クラッチＳＷ２２からの検出結果を受信することで、運転者のクラッチペダル操作に関する情報を取得することができる。

エンジンＥＣＵ１０は、クラッチＳＷ２２からのスイッチＯＮ信号を受信し、かつクランク角センサ２１の検出結果からエンジン１００の実回転数が所定時間当たりに所定回転数（例えば、１［ｓｅｃ］に２００［ｒｐｍ］）以上増加した場合に、車両のクラッチが分断されたと判断する。また、エンジンＥＣＵ１０は、クラッチＳＷ２２からのスイッチＯＦＦ信号を受信し、かつクランク角センサ２１の検出結果からエンジン１００の実回転数が所定時間当たりに所定回転数（例えば、１［ｓｅｃ］に２００［ｒｐｍ］）以上低下した場合に、車両のクラッチが締結されたと判断する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の実回転数の変動に代えて、爆発毎の回転角速度の変動幅からクラッチの締結、分断を判断することもできる。
ここで、マニュアルトランスミッションの変速時におけるクラッチ分断のタイミングは、クラッチペダルの踏み込み位置が最大のときではないために、クラッチＳＷ２２からのスイッチＯＮ信号を受信していない場合でもクラッチが分断されている場合がある。よって、エンジンＥＣＵ１０は、クラッチＳＷ２２からのスイッチＯＮ・ＯＦＦ信号のいずれもが送信されていない場合であって、かつエンジン１００の実回転数が所定時間当たりに所定回転数（例えば、１［ｓｅｃ］に２００［ｒｐｍ］）以上増加した場合にも、車両のクラッチが分断されたと判断することができる。同様に、マニュアルトランスミッションの変速時におけるクラッチ締結のタイミングは、クラッチペダルの踏み込みが完全に解放されたときではないために、クラッチＳＷ２２からのスイッチＯＦＦ信号を受信していない場合でもクラッチが締結されている場合がある。よって、エンジンＥＣＵ１０は、クラッチＳＷ２２からのスイッチＯＮ・ＯＦＦ信号のいずれもが送信されていない場合であって、かつエンジン１００の実回転数が所定時間当たりに所定回転数（例えば、１［ｓｅｃ］に２００［ｒｐｍ］）以上低下した場合にも、車両のクラッチが締結されたと判断することができる。
なお、クランク角センサ２１およびクラッチＳＷ２２は、本発明のクラッチ締結検出手段に相当する。

エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１、カム角センサ２３、エアフロメータ２５、スロットルポジションセンサ２６、水温センサ２７等の検出結果を読み込み、スロットルバルブ９の動作、吸気弁、排気弁の動作、インジェクタ４１の動作、点火プラグ４２の点火時期など、エンジン１００の運転動作を統合的に制御する。また、エンジンＥＣＵ１０は、排気温センサ２４、Ａ／ＦセンサおよびＯ２センサの検出結果に基づいて燃焼室５の燃焼情報を取得し、最適な燃焼状態となるように気筒内への燃料噴射量を調整するフィードバック制御を実行する。

そして、エンジンＥＣＵ１０は、運転状態に応じてエンジン１００の実回転数を目標回転数へと補正する回転数Ｆ／Ｂ制御を実行する（図２参照）。エンジンＥＣＵ１０は、吸入空気量、燃料噴射量、点火時期の少なくとも１つを制御することで、またはこれらの制御を組み合わせることで、始動毎のフリクションや外乱の影響によって目標回転数からずれたエンジン１００の実回転数を目標回転数に近づけるよう補正する。この制御を実行することによって、アイドル運転時や変速時のエンジン１００の実回転数およびトルクの低下を抑制することができる（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。
また、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の分断状態のクラッチが締結されることによって負荷トルクが変化したときに、エンジン１００の実回転数の低下を抑制するために、回転数の補正量を増加させる回転数Ｆ／Ｂ制御を実行する。続いて、エンジンＥＣＵ１０は、分断状態にあったクラッチの締結完了が検出された時点での補正量に固定するか、またはクラッチ締結完了後に補正量を徐々に減少させる等の回転数Ｆ／Ｂ制御ゲインの変更を実行する。この制御を実行することによって、クラッチ締結中の負荷トルクの変化によるエンジン１００の回転数の低下を抑制しつつ、クラッチ締結完了後の過剰なエンジン１００の回転数の補正を抑制することができる（図２（ｃ）参照）。

更に、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が無負荷状態、すなわちアイドル運転時における回転数Ｆ／Ｂ制御によるエンジン回転数の補正量を記憶する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、締結状態にあったクラッチの分断を検出した際に、エンジン１００の回転数の補正量を、記憶したアイドル運転時における回転数の補正量に修正する回転数Ｆ／Ｂ制御を実行する。この制御を実行することによって、クラッチ締結時に増加させていたエンジン１００の回転数の補正量を、クラッチを分断したときにアイドル運転時の補正量へと減少させることで、クラッチが分断された際のエンジン回転数の過剰な補正を迅速かつ安定的に抑制することができる。よって、クラッチ分断時にエンジン１００の回転数が必要以上に吹上がってしまうのを常時高い効率で抑制することができる（図２（ｄ）参照）ことから、ドライバビリティや車両の静粛性を向上させることができる。

図３に、ＡＴ・ＥＣＵ１２のマイコン７０のハードウェア構成を示す。マイコン７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）７４、入出力部７５等を有している。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に格納したプログラムを読み込んで、このプログラムに従った演算を行う。すなわち、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムをＣＰＵ７１が読み込むことで、車両の運転状態に応じた回転数Ｆ／Ｂ制御を実行する。また、ＲＡＭ７３には、エンジン１００の出力が駆動輪に伝達していない場合、すなわちアイドル運転時の実回転数の補正量などの演算結果のデータが書き込まれ、ＮＶＲＡＭ７４は、ＲＡＭ７３に書き込まれていたデータで、イグニッションＯＦＦ時に保存の必要なデータが書き込まれる。入出力部７５は、エンジンの回転数を示すエンジン回転数信号、エンジントルクを示すトルク信号、クラッチペダルの操作状況を示すクラッチＳＷ信号、車速を示す車速信号、エンジン冷却水の温度を示す水温信号、吸入空気量を示す吸入空気量信号等の各種センサからの信号を入力または出力する。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明の回転数フィードバック制御手段、回転数補正量記憶手段、回転数補正量修正手段に相当する。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム１の動作を説明する。図４はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両制御システム１は、回転数フィードバック制御手段と、回転数補正量記憶手段と、クラッチ締結検出手段と、回転数補正量修正手段とを備えることで、無負荷状態において回転数Ｆ／Ｂ制御が実行するエンジン回転数の補正量を記憶し、締結状態のクラッチが分断された際に、回転数Ｆ／Ｂ制御が実行するエンジン回転数の補正量を、記憶した無負荷状態におけるエンジン回転数の補正量へと修正する制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１で、クランク角センサ２１とクラッチＳＷ２２との少なくとも１つの検出結果に基づいて、エンジン１００がアイドル運転中であるか否かを判断する。ここで、エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１が検出したエンジン１００の実回転数がアイドル運転時の目標回転数に近似している（例えば、アイドル運転時の目標回転数±３０［ｒｐｍ］）とき、またはクラッチＳＷ２２がクラッチペダルのスイッチＯＮ信号を検出しているときに、エンジン１００がアイドル運転中であると判断する。この場合、車両制御システム１にシフトポジションセンサを設けることで、シフトポジションセンサが検出するシフト位置がニュートラル位置にある場合に、エンジン１００がアイドル運転中であると判断することもできる。エンジン１００がアイドル運転中でないと判断した場合（ステップＳ１／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ３へと進む。エンジン１００がアイドル運転中であると判断した場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ２へ進む。

ステップＳ２で、エンジンＥＣＵ１０は、アイドル運転中の回転数Ｆ／Ｂ制御によるエンジン１００の回転数の補正量をＲＡＭ７３に記憶する。この処理を実行することにより、エンジン１００の出力が駆動輪に伝達していない、いわゆる無負荷状態における回転数の補正量を記憶することができる。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ２の処理を終えると、次のステップＳ３へ進む。

ステップＳ３で、エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１とクラッチＳＷ２２との少なくとも１つの検出結果に基づいて、車両のクラッチ締結が完了したか否かを判断する。ここで、クラッチ締結が完了したか否かの判断手法は上述したために、その詳細な説明は省略する。車両のクラッチ締結が完了していないと判断した場合（ステップＳ３／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ５へと進む。車両のクラッチ締結が完了したと判断した場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ４へ進む。

ステップＳ４で、エンジンＥＣＵ１０は、回転数Ｆ／Ｂ制御によるエンジン１００の回転数の補正量を、クラッチの締結完了が検出された時点での補正量に固定する。この制御を実行することによって、クラッチ締結中の負荷トルクの変化によるエンジン１００の回転数の低下を抑制しつつ、クラッチ締結完了後の過剰なエンジン１００の回転数の補正を抑制することができる（図２（ｃ）参照）。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、クラッチ締結完了後に補正量を徐々に減少させる等の回転数Ｆ／Ｂ制御ゲインの変更を実行することもできる。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ４の処理を終えると、制御の処理を終了する。

ステップＳ３の判断がＮＯである場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ５へ進む。ステップＳ５で、エンジンＥＣＵ１０は、締結状態にあったクラッチが分断されたか否かを判断する。ここで、クラッチが分断されたか否かの判断手法は上述したために、その詳細な説明は省略する。クラッチが分断されておらず締結状態にあると判断した場合（ステップＳ５／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ７へと進む。締結状態にあったクラッチが分断されたと判断した場合（ステップＳ５／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ６へ進む。

ステップＳ６で、エンジンＥＣＵ１０は、クラッチ分断後の回転数Ｆ／Ｂ制御によるエンジン１００の回転数の補正量を、ステップＳ２で記憶したエンジン１００の出力が駆動輪に伝達していない、いわゆる無負荷状態における回転数の補正量へと修正する。この制御を実行することにより、クラッチ締結時に増加させていたエンジン１００の回転数の補正量を、クラッチが分断されたときに即座にアイドル運転時の小さい補正量へと減少させることができる。よって、クラッチが分断された際のエンジン回転数の過剰な補正を迅速かつ安定的に抑制することができることから、エンジン１００の回転数が必要以上に吹上がってしまうのを常時高い効率で抑制することができる（図２（ｄ）参照）。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６の処理を終えると、次のステップＳ７へ進む。

ステップＳ７で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６で修正したエンジン１００の回転数の補正量を初期値として、クラッチ分断後の回転数Ｆ／Ｂ制御の実行を開始する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ７の処理を終えると、制御の処理を終了する。

以上のように、本実施例の車両制御システムは、回転数フィードバック制御手段と、回転数補正量記憶手段と、クラッチ締結検出手段と、回転数補正量修正手段とによって、無負荷状態において回転数Ｆ／Ｂ制御が実行するエンジン回転数の補正量を記憶し、締結状態のクラッチが分断された際に、回転数Ｆ／Ｂ制御が実行するエンジン回転数の補正量を、記憶した無負荷状態におけるエンジン回転数の補正量へと修正する制御を実行することで、クラッチ締結時に増加させていたエンジン１００の回転数の補正量を、クラッチが分断されたときに即座にアイドル運転時の小さい補正量へと減少させることができる。よって、クラッチが分断された際のエンジン回転数の過剰な補正を迅速かつ安定的に抑制することができることから、エンジン１００の回転数が必要以上に吹上がってしまうのを常時高い効率で抑制することができる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施例の車両制御システムの概略構成を示した構成図である。 エンジンＥＣＵが指令する回転数Ｆ／Ｂ制御の概略を示した説明図である。 エンジンＥＣＵのマイコンのハードウェア構成を示した構成図である。 実施例のエンジンＥＣＵが行う制御のフローを示している。

符号の説明

１ 車両制御システム
５ 燃焼室
６ ピストン
７ コネクティングロッド
８ クランクシャフト
９ スロットルバルブ
１０ エンジンＥＣＵ（回転数フィードバック制御手段，回転数補正量記憶手段，回転数補正量修正手段）
２１ クランク角センサ（クラッチ締結検出手段）
２２ クラッチＳＷ（クラッチ締結検出手段）
２３ カム角センサ
２４ 排気温センサ
２５ エアフロメータ
２６ スロットルポジションセンサ
２７ 水温センサ
３１ 吸気通路
３２ 吸気ポート
３３ 排気ポート
３４ 排気通路
３５ 合流排気通路
３６ 浄化触媒
４１ インジェクタ
４２ 点火プラグ
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
７３ ＲＡＭ
７４ ＮＶＲＡＭ
７５ 入出力部
１００ エンジン

Claims (1)

1. 運転状態に応じて実回転数を目標回転数へと補正する回転数フィードバック制御手段を備える内燃機関であって、
   前記内燃機関の出力が駆動輪に伝達していない場合に前記回転数フィードバック制御手段が実行する実回転数の補正量を記憶する回転数補正量記憶手段と、
   前記内燃機関のクラッチが締結されているか否かを検出するクラッチ締結検出手段と、
   前記クラッチ締結検出手段の検出結果に基づいて、締結状態にあった前記クラッチの分断が検出された場合に、前記回転数フィードバック制御手段が実行する実回転数の補正量を前記回転数補正量記憶手段が記憶した補正量へと修正する回転数補正量修正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
   
   

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