JP2012097708A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンとトランスミッションとをクラッチを介して連結するとともに、フライホイールにトーショナルダンパを設けた車両の制御装置において、エンジンの被駆動状態でのエンジンのオーバーラン発生の判定精度を向上可能にする。
【解決手段】制御装置１００は、エンジン１が被駆動状態のときに、所定のクランク角ＣＡでのエンジン回転速度Ｎｅの瞬時速度がトランスミッション２の入力軸回転速度Ｎｉの瞬時速度より大きいか否かを判定する第１判定手段と、この第１判定手段により大きいと判定した場合に、エンジン１がオーバーランしていると判定する第２判定手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンとトランスミッションとをクラッチを介して連結するとともに、フライホイールにトーショナルダンパを設けた車両の制御装置に関する。

一般に、エンジンを駆動すると、燃焼室の未燃焼ガスがピストンとシリンダーとの間隙からクランクケース内へ漏れ出すことがあるので、クランクケース内のブローバイガスを吸気系から燃焼室に導入させるようにしている。

このブローバイガスとは、前記漏出した未燃焼ガスにオイルが混ざったものであるために、吸気系に戻されたブローバイガス中のオイルが吸気系に付着し、このオイルが予期せぬタイミングで燃焼室に導入されて燃焼すると、エンジンがオーバーランする。また、燃料供給が過多になる状況でも、エンジンがオーバーランする。

ところで、例えば特許文献１には、スロットルが一定開度以下（アクセルオフ）の場合において、エンジン回転数を制御するプログラムが正常に動作していないことを検出し、かつ、エンジン回転数の測定結果に基づいてエンジン回転数が要求以上に高くなったと判定したときに、アイドルスピードコントロール装置でエンジン回転数を低下またはエンジンを停止させることが記載されている。

特開昭５９−１６２３３６号公報

上記特許文献１の場合、次のようなことが指摘される。つまり、エンジン回転数の測定結果の判定基準値について、通常、ロバスト性を確保するために、さまざまなバラツキ（エンジンオイルや冷却水の温度、エンジン内部のフリクション、車両の走行状態、車両周辺の環境状態など）を見込んで設定する必要がある。そのため、エンジンがオーバーランしていても、そのことを判定できない領域が存在することになるなど、判定精度の低下を余儀なくされる。

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンとトランスミッションとをクラッチを介して連結するとともに、フライホイールにトーショナルダンパを設けた車両の制御装置に関するものであって、エンジンの被駆動状態でのエンジンのオーバーラン発生の判定精度を向上可能にすることを目的としている。

本発明は、エンジンとトランスミッションとをクラッチを介して連結するとともに、フライホイールにトーショナルダンパを設けた車両の制御装置であって、エンジンが被駆動状態のときに、所定のクランク角でのエンジン回転速度の瞬時速度がトランスミッションの入力軸回転速度の瞬時速度より大きいか否かを判定する第１判定手段と、この第１判定手段により前記エンジン回転速度の瞬時速度が入力軸回転速度の瞬時速度より大きいと判定した場合に、エンジンがオーバーランしていると判定する第２判定手段とを備えていることを特徴としている。

一般に、エンジンが被駆動状態（アクセルオフ状態）になると、駆動輪からトランスミッションを経てエンジンに駆動力（イナーシャトルク）が入力される状態になるので、エンジンが正常でオーバーランしていなければ、エンジン回転速度（クランクシャフトの回転速度）の瞬時速度とトランスミッションの入力軸回転速度の瞬時速度とが同じになるか、あるいはトーショナルダンパの捩り圧縮によりエンジン回転速度の瞬時速度が入力軸回転速度の瞬時速度より小さくなる。

しかし、前記被駆動状態において、仮にエンジンがオーバーランしていると、エンジン回転速度の瞬時速度がトランスミッションの入力軸回転速度の瞬時速度よりも大きくなりうる。

このようなトーショナルダンパの存在により起こりうる瞬時速度差に着目し、エンジンが被駆動状態（アクセルオフ状態）の場合においてエンジン回転速度の瞬時速度がトランスミッションの入力軸回転速度の瞬時速度より大きくなった場合に、エンジンがオーバーランしていると判定するようにしている。そして、前記瞬時速度差が無いか、あるいはエンジン回転速度の瞬時速度が入力軸回転速度の瞬時速度よりも小さくなった場合に、エンジンが正常でオーバーランしていないと判定することが可能になる。

このように、エンジン回転速度の瞬時速度とトランスミッションの入力軸回転速度の瞬時速度とを比較するようにしていれば、前記特許文献１のように判定基準値に諸条件のバラツキ見込み分を加味する必要がないので、オーバーラン発生の判定精度が前記特許文献１に比べて向上する。

好ましくは、前記第２判定手段でエンジンがオーバーランしていると判定した場合、燃焼室への空気導入を停止する対処手段をさらに備える。

この構成では、例えばエンジンがオーバーランしていると判定した場合に、エンジンを強制的に停止させるように対処しているから、駆動輪に指令トルク以上のトルクが伝達されなくなる。

好ましくは、前記所定のクランク角は、エンジン回転速度が最大速度になるときのクランク角とされる。

ちなみに、４サイクルエンジンにおいて、エンジン回転速度が最大速度になるときのクランク角とは、公知のように、エンジンの型式や気筒数によって異なるが、各気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）または排気上死点後（ＡＴＤＣ）の特定角度のときである。

この構成では、エンジン回転速度の瞬時速度とトランスミッションの入力軸回転速度の瞬時速度との差が最も大きくなるタイミングで、当該瞬時速度差を認識することが可能になる。これにより、判定精度をさらに向上することが可能になる。

好ましくは、前記エンジン回転速度は、クランクシャフトに設置されるシグナルロータと、このシグナルロータに非接触で近接配置されかつ前記シグナルロータの回転に伴いパルス状信号を出力する磁気センサとから構成されるデジタルエンコーダの出力に基づいて認識し、前記入力軸回転速度は、前記トランスミッションの入力軸に設置されるシグナルロータと、このシグナルロータに非接触で近接配置されかつ前記シグナルロータの回転に伴いパルス状信号を出力する磁気センサとから構成されるデジタルエンコーダの出力に基づいて認識する。

ここでは、エンジン回転速度と入力軸回転速度とを検知するための具体構成を特定することができる。このように簡易に調達できるデジタルエンコーダを用いる場合、設備コストの上昇を抑制することが可能になる。

本発明は、エンジンとトランスミッションとをクラッチを介して連結するとともに、フライホイールにトーショナルダンパを設けた車両の制御装置において、エンジンの被駆動状態でのエンジンのオーバーラン発生の判定精度を向上することが可能になる。

本発明に係る制御装置の適用対象となる車両の一実施形態で、そのパワートレーンの概略構成を示す図である。 図１の制御装置の動作説明に用いるフローチャートである。 図１のエンジンの被駆動状態においてエンジンがオーバーランしているときのエンジン回転速度およびトランスミッションの入力軸回転速度の時間経過に伴う変化を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３に、本発明の一実施形態を示している。図１に示すように、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）１ａとマニュアル式のトランスミッション２の入力軸２ａとの間にクラッチ３が設けられている。

エンジン１は、吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気の各行程を繰り返す４サイクルエンジンである。このエンジン１の吸気通路には、吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ４が設けられている。なお、このエンジン１には、図示していないが、クランク室内のブローバイガスを吸気系に還流させるためのブローバイガス還流装置が装備されている。

このスロットルバルブ４は、スロットルモータ５により駆動され、また、スロットルバルブ４の開度は、制御装置１００によって制御される。さらに、スロットルバルブ４の開度は、スロットル開度センサ１０１により検出される。通常、図示省略のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）がゼロになった場合、つまりアクセルオフの場合には、制御装置１００がスロットルバルブ４の開度をアイドリング開度とする。このアイドリング開度とは、エンジン１がアイドリング回転数を保つのに必要な開度のことである。前記アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）は、アクセル開度センサ１０２により検出される。

クラッチ３は、この実施形態において例えば公知の乾式単板の摩擦クラッチとされており、運転者によるクラッチペダル（図示省略）の踏み込み操作に応答して切断または継合されるようになっている。

このクラッチ３の構成は、公知であるので、詳細な図示や説明を割愛するが、プレッシャープレート３ａを軸方向に変位させて、当該プレッシャープレート３ａとクランクシャフト１ａの後端に取り付けられるフライホイール７とでクラッチディスク３ｂを強く挟む状態（継合状態）または引き離す状態（切断状態）にしたり、あるいはクラッチディスク３ｂを滑らせながら継合させる半継合状態（いわゆる半クラッチ）にしたりする。

また、エンジン１は、図示省略のピストンの往復運動をクランクシャフト１ａで回転運動に変換しているため、このクランクシャフト１ａの回転速度（エンジン回転速度）は周期的に変動する。このクランクシャフト１ａの回転変動が原因でエンジン回転速度とトランスミッション２の入力軸２ａの回転速度とに差が生じると、捩り振動（回転方向の振動）が生じるので、車両の振動発生の原因になる。このような捩り振動を有効に吸収するために、フライホイール７には、トーショナルダンパ８が設置されている。

このトーショナルダンパ８は、例えばクランクシャフト１ａの軸方向一端側に取り付けられるフライホイール７と、このフライホイールに平行に対向配置されたプレート８ａとをねじりばねあるいはゴムなどの弾性体８ｂを介して連結した構造になっている。なお、このトーショナルダンパ８は、エンジン１とトランスミッション２との間にトルク変動があるときにこれを鈍らせるように機能するものであるとも言える。

なお、トランスミッション２の出力側には、デファレンシャル８を介して駆動輪９Ｌ，９Ｒが連結されている。

制御装置１００は、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）であり、エンジン１の燃料供給制御、点火制御などを実行する他、エンジン１のオーバーランを検出して対処する異常監視制御を実行する。前記オーバーランとは、燃料供給が過多になる状況や、あるいはブローバイガスにより吸気系に溜まったオイルが燃焼室で燃焼されることによりエンジン回転速度が必要以上に上昇する現象のことである。

この制御装置１００は、図示していないが、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

エンジン１のクランクシャフト１ａには、シグナルロータ１０３が取り付けられている。このシグナルロータ１０３の外周面には複数の歯（突起）が等角度〔例えば１０°ＣＡ（クランク角）〕ごとに設けられている。また、シグナルロータ１０３は、所定数の歯が欠落した欠歯部を有している。この欠歯部がエンジン１の１番気筒の上死点（ＴＤＣ）を検出するための目印とされる。

シグナルロータ１０３の近傍には、磁気センサ１０４が配置されている。この磁気センサ１０４は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１ａが回転する際にシグナルロータ１０３の歯に対応するパルス状の信号（電圧パルス）を発生する。つまり、シグナルロータ１０３と磁気センサ１０４とでデジタルエンコーダが構成されている。そして、制御装置１００は磁気センサ１０４の出力信号に基づいてクランクシャフト１ａの回転角、回転速度、回転数などを算出する。

トランスミッション２の入力軸２ａには、シグナルロータ１０５が取り付けられている。シグナルロータ１０５の外周面には複数の歯（突起）が等角度〔例えば１０°ＣＡ（クランク角）〕ごとに設けられている。

シグナルロータ１０５の近傍には、磁気センサ１０６が配置されている。この磁気センサ１０６は、例えば電磁ピックアップであって、入力軸２ａが回転する際にシグナルロータ１０５の歯に対応するパルス状の信号（電圧パルス）を発生する。つまり、シグナルロータ１０５と磁気センサ１０６とでデジタルエンコーダが構成されている。そして、制御装置１００は磁気センサ１０６の出力信号に基づいて入力軸２ａの回転角、回転速度、回転数などを算出する。

次に、図２に示すフローチャートを参照して、制御装置１００による異常監視制御の動作を説明する。なお、制御装置１００は、エンジン１が始動されると、一定周期（例えば数msec〜数十msec程度）毎に図２に示すフローチャートの処理を実行する。

まず、ステップＳ１では、エンジン１が被駆動状態つまり車両走行中にアクセルオフ状態になっているか否かを判定する。ここでは、図示していない車速センサからの出力信号およびアクセル開度センサ１０２からの出力信号に基づいて判定することができる。

ここで、エンジン１が被駆動状態でない場合には前記ステップＳ１で否定判定し、このフローチャートを終了する。一方、被駆動状態である場合には前記ステップＳ１で肯定判定し、続くステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、所定のクランク角（ＣＡ）でのエンジン回転速度（クランクシャフト１ａの回転速度）Ｎｅの瞬時速度が、そのときのトランスミッション２の入力軸２ａの回転速度Ｎｉの瞬時速度より大きいか否かを判定する。ここでは、前記した２つの磁気センサ１０４，１０６からの出力信号に基づいて、エンジン回転速度Ｎｅが最大速度になるときのクランク角（ＣＡ）でのクランクシャフト１ａの回転速度の瞬時速度と、そのときの入力軸回転速度Ｎｉの瞬時速度とを取得し、それらを比較するようにしている。

なお、４サイクルエンジンにおいて、エンジン回転速度Ｎｅが最大速度になるときのクランク角（ＣＡ）とは、公知のように、エンジンの型式や気筒数によって異なる。例えば直列４気筒エンジンにおいてエンジン回転速度Ｎｅが最大速度になるときのクランク角（ＣＡ）とは、各気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）または排気上死点後（ＡＴＤＣ）９０度のときであり、また、例えば直列６気筒エンジンおよびＶ型６気筒エンジンにおいてエンジン回転速度Ｎｅが最大速度になるときのクランク角（ＣＡ）とは、各気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）または排気上死点後（ＡＴＤＣ）６０度のときである。

例えば直列４気筒エンジンにおいて点火順序が１−３−４−２の場合、エンジン回転速度Ｎｅが最大速度になるときのクランク角（ＣＡ）は、例えば図３に示すように、１番気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）を基準（０度）とすると、１番気筒が圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）９０度、３番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）２７０度、４番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）４５０度、２番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）６３０度のときになる。なお、図３は、平坦路を走行している状況で減速度が比較的小さい場合を例に挙げている。

また、例えばＶ型６気筒エンジンにおいて右側バンクが１，３，５番気筒、左側バンクが２，４，６番気筒で、点火順序が１−２−３−４−５−６の場合に、エンジン回転速度Ｎｅが最大速度になるときのクランク角（ＣＡ）は、図示していないが、１番気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）を基準（０度）とすると、１番気筒が圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）６０度、２番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）１８０度、３番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）３００度、４番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）４２０度、５番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）５４０度、６番気筒が１番気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）６６０度のときになる。

ここで、Ｎｅ≦Ｎｉである場合には前記ステップＳ２で否定判定し、ステップＳ３に移行する。このステップＳ３では、エンジン１が正常でオーバーランしていないと判定し、このフローチャートを終了する。というのは、エンジン１が正常でオーバーランしていない場合を想定すると、車両走行中にアクセルオフすることによってエンジン１が被駆動状態になったときにイナーシャトルクが小さくてトーショナルダンパ８がほとんど捩り圧縮されなければ、Ｎｅ＝Ｎｉになり、イナーシャトルクが大きくてトーショナルダンパ８が負方向に捩り圧縮されれば、Ｎｅ＜Ｎｉになる。

一方、Ｎｅ＞Ｎｉである場合（図３参照）には前記ステップＳ２で肯定判定し、ステップＳ４に移行する。

このステップＳ４では、エンジン１がオーバーランしていると判定する。この後、続くステップＳ５に移行して、エンジン１を強制的に停止させるよう対処する。このようにエンジン１を強制的に停止させるための具体例としては、例えば電子制御式のスロットルバルブ４を全閉にすることにより、エンジン１の燃焼を停止させるようにすることが挙げられる。なお、ここで言うスロットルバルブ４の全閉とは、アイドリング開度ではなく、完全に閉じる状態のことである。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、エンジン１の被駆動状態において、エンジン回転速度Ｎｅの瞬時速度がトランスミッション２の入力軸回転速度Ｎｉの瞬時速度より大きい場合にエンジン１がオーバーランしていると判定するようにしている。

このように、エンジン回転速度Ｎｅの瞬時速度とトランスミッション２の入力軸回転速度Ｎｉとを比較するようにしていれば、前記特許文献１のように判定基準値に諸条件のバラツキ見込み分を加味する必要がないので、エンジン１の被駆動状態でのエンジン１のオーバーラン発生の判定精度が前記特許文献１に比べて向上する。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態でのエンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのいずれであってもよい。

（２）本発明は、エンジン１とトランスミッション２とをクラッチ３を介して連結するとともに、フライホイール７にトーショナルダンパ８を設けた構成の車両であれば、例えばフロントエンジン・リアドライブ形式、フロントエンジン・フロントドライブ形式、ミッドシップエンジン形式などのいずれにも適用することが可能である。

（３）上記実施形態でのクラッチ３は、図示省略のクラッチペダルの人的な踏み込み操作に応答して作動するタイプであると説明している。本発明は、例えば図示していないが、クラッチペダルを用いずにアクチュエータで作動するタイプのクラッチにも適用することができる。

以上のように、本発明は、エンジン１とトランスミッション２とをクラッチ３を介して連結するとともに、フライホイール７にトーショナルダンパ８を設けた構成の車両の制御装置に利用される。

１ エンジン
１ａ クランクシャフト
２ トランスミッション
２ａ 入力軸
３ クラッチ
４ スロットルバルブ
７ フライホイール
８ トーショナルダンパ
１００ 制御装置
１０１ スロットル開度センサ
１０２ アクセル開度センサ
１０３ シグナルロータ
１０４ 磁気センサ
１０５ シグナルロータ
１０６ 磁気センサ

Claims (3)

1. エンジンとトランスミッションとをクラッチを介して連結するとともに、フライホイールにトーショナルダンパを設けた車両の制御装置であって、
   エンジンが被駆動状態のときに、所定のクランク角でのエンジン回転速度の瞬時速度がトランスミッションの入力軸回転速度の瞬時速度より大きいか否かを判定する第１判定手段と、
   この第１判定手段により前記エンジン回転速度の瞬時速度が入力軸回転速度の瞬時速度より大きいと判定した場合に、エンジンがオーバーランしていると判定する第２判定手段とを備えていることを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記第２判定手段でエンジンがオーバーランしていると判定した場合、燃焼室への空気導入を停止する対処手段をさらに備える、ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用の制御装置において、
   前記所定のクランク角は、エンジン回転速度が最大速度になるときのクランク角とされる、ことを特徴とする車両の制御装置。

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