JP2012211560A

JP2012211560A - 車両の発進制御装置

Info

Publication number: JP2012211560A
Application number: JP2011078291A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yokoyama; 誠横山
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-01

Abstract

【課題】エンジンの動力をクラッチを介して変速機に伝達する車両の発進時に、クラッチ操作に対して必要なトルクを遅れなく発生させ、円滑な発進を可能とする。
【解決手段】車両発進時で半クラッチと判定されたとき（Ｓ２）、スロットル開度が通常よりも開き側の開度となるよう制御すると共に、スロットル開度の増大による増加空気分の余剰トルクを抑えるため、点火時期をリタードする（Ｓ３）。その後、クラッチがフルミートされたとき、スロットル開度制御によって増加した空気量に対応して点火時期を進角させることで発進に必要なエンジントルクを発生させる（Ｓ５）。これにより、発進時のクラッチ操作に対して必要なトルクを遅れなく発生させることができ、円滑な発進を可能とすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの動力をクラッチを介して変速機に伝達する車両の発進制御装置に関する。

一般に、自動車等の車両においてマニュアル変速機を搭載する車両では、エンジンの動力をクラッチを介して変速機に伝達するようにしており、このような車両を停車状態から発進させる際には、クラッチペダルを踏み込んでギヤチェンジした後、アクセルペダルを踏込み操作しながらクラッチペダルを徐々に開放してクラッチを結合（クラッチミート）させる操作が必要となる。このため、クラッチの結合による負荷がエンジンに対して加わった際に、エンジン回転数の低下を招いてエンジンストールを発生する虞がある。

これに対処するに、特許文献１には、車両の発進操作中に車速が設定車速以下である場合に、スロットルバルブのスロットル開度がアクセル開度に基づいて設定された目標スロットル開度よりも開き側の発進用スロットル開度になるようアクチュエータを制御することにより、車両の発進中にクラッチが結合する際の負荷によってエンジン回転数が低下することを防止する技術が開示されている。

特開２００１−７３８４０号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、発進時にスロットル開度を開き側に制御しても、吸入空気の輸送遅れによって発進に必要なトルクを発生するまでに遅れが生じることは避けられず、発進に必要なトルクを確保する上で十分とはいえない。特に、坂道発進や積載重量が大きい状態での発進では、発生トルクの遅れの影響を強く受け、円滑な発進が困難となる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エンジンの動力をクラッチを介して変速機に伝達する車両の発進時に、クラッチ操作に対して必要なトルクを遅れなく発生させ、円滑な発進を可能とすることのできる車両の発進制御装置を提供することを目的としている。

本発明による車両の発進制御装置は、エンジンの動力をクラッチを介して変速機に伝達する車両の発進制御装置であって、前記クラッチの結合状態を判定するクラッチミート判定部と、前記クラッチミート判定部で前記クラッチが結合途上の半クラッチと判定されたとき、スロットル弁の開度を開き側に制御する発進時スロットル開度制御部と、前記クラッチミート判定部で前記クラッチが結合途上の半クラッチと判定されたとき、点火時期を遅角させ、前記クラッチミート判定部で前記クラッチが結合完了のフルミートと判定されたとき、前記発進時スロットル開度制御部による前記スロットル弁の開き側への制御によって増加した吸入空気量に対応して点火時期を進角させる発進時点火時期制御部とを備えたものである。

本発明によれば、エンジンの動力をクラッチを介して変速機に伝達する車両の発進時に、クラッチ操作に対して必要なトルクを遅れなく発生させることができ、円滑な発進を可能とすることができる。

エンジン駆動系の概略構成図発進時制御に係る機能ブロック図クラッチミート判定とスロットル開度及び点火時期の変化を示す説明図発進時制御のフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は図示しない自動車等の車両に搭載されるエンジンであり、このエンジン１の出力軸に、クラッチ２０を介して変速機５０が連設されている。クラッチ２０は、クラッチペダル２１の踏込み／放し操作により開放／結合され、変速機５０に入力されるエンジン出力を断続する。また、変速機５０は、例えば、複数段の変速ギヤを備えたマニュアル式の変速機であり、図示しない変速操作機構により変速ギヤ位置が切換えられる。

エンジン１は、上部にシリンダヘッド２が設けられ、このシリンダヘッド２に、エンジン１の燃焼室１ａ内に放電電極を露呈する点火プラグ３が取り付けられている。燃焼室１ａに連通するシリンダヘッド２の吸気ポートと排気ポートには、それぞれ、吸気通路５に連通される吸気マニホルド４、排気通路７に連通される排気マニホルド６が連設されている。

また、吸気マニホルド４の吸気ポート直上流側には、インジェクタ８が燃料噴射口を図示しない吸気弁の方向へ指向した状態で配設され、吸気マニホルド４に連通される吸気通路５の中途には、スロットル弁９が配設されている。スロットル弁９には、モータ等のスロットルアクチュエータ１０が連設されており、このスロットルアクチュエータ１０を介してスロットル弁９の開度が電子制御される。

一方、符号１００は、マイクロコンピュータを中心として構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、運転状態を検出する各種センサ・スイッチ類からの信号が入力される。ＥＣＵ１００に入力されるセンサ・スイッチ類の信号は、例えば、クラッチペダル２１を踏み切った状態でＯＮするクラッチスイッチ（奥側クラッチスイッチ）２２、クラッチペダル２１を開放した状態でＯＮするクラッチスイッチ（手前側クラッチスイッチ）２３、アクセルペダル２４の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ２５、車速を検出する車速センサ２６、変速機５０のニュートラルへの切換時にＯＮして各速ギヤへの切換時にＯＦＦするニュートラルスイッチ２７、スロットル弁９の開度（スロットル開度）を検出するスロットルセンサ２８、吸気通路５から吸入される空気量を検出する吸入空気量センサ２９等からの信号であり、その他、図示しない各種センサ・スイッチ類からの信号が入力される。

ＥＣＵ１００は、これらのセンサ・スイッチ類からの信号に基づいて、インジェクタ８による燃料噴射量、点火プラグ３による点火時期、スロットルアクチュエータ１０によるスロットル開度等の各種制御量を演算し、エンジン制御を行う。すなわち、運転者のアクセル操作によるアクセル開度に基づいてエンジンの要求トルクを算出し、この要求トルクを実現するための空気量及び燃料噴射量を演算する。そして、スロットルアクチュエータ１０を介して必要な空気量が得られる目標スロットル開度への制御を実行すると共に、インジェクタ８を介して空気量に見合った燃料噴射量への制御を実行し、更に、点火プラグ３を介して筒内の燃焼状態に応じたＭＢＴ（最適点火時期）への制御を行う。

また、ＥＣＵ１００は、停車状態からの発進時、特に、坂道発進や積載重量が大きい場合等のように高負荷状態での発進時、運転者がクラッチペダル２１を踏込んで変速ギヤ位置をチェンジし、アクセルペダル２４を踏み込んでアクセル開度を次第に大きくしながらクラッチ２０を結合（クラッチミート）させる際、点火時期及びスロットル開度を制御し、発進に必要なトルクを遅れなく確保する。

このため、ＥＣＵ１００は、発進時制御に係る機能として、図２に示すように、高負荷発進判定部１０１，クラッチミート判定部１０２，発進時スロットル開度制御部１０３，発進時点火時期制御部１０４によって示される機能部を備えている。

高負荷発進判定部１０１は、車両発進時に、点火時期及びスロットル開度の制御を要する高負荷発進時であるか否かを判定する。例えば、加速度センサからの信号に基づいて停車場所の路面勾配を調べ、この路面勾配と発進時にチェンジされたギヤ位置が前進か後退かに応じて、高負荷発進時であるか否かを判定する。

すなわち、前進・後退に拘わらず路面が低くなる方向へ発進する場合には、発生トルクの遅れは問題とならないため、高負荷発進時ではないと判定し、発進時スロットル開度制御部１０３，発進時点火時期制御部１０４に、それぞれ、制御キャンセルを指示する。一方、前進・後退に拘わらず路面が高くなる方向への発進、すなわち登坂方向への発進である場合には、平坦路よりも発進に要するトルクが大きく、発生トルクの遅れの影響を強く受けるため、発進時スロットル開度制御部１０３，発進時点火時期制御部１０４に、それぞれ、制御実行を指示する。

クラッチミート判定部１０２は、奥側クラッチスイッチ２２、手前側クラッチスイッチ２３、及びニュートラルスイッチ２７からの信号に基づいて、ギヤチェンジのためのクラッチペダル２１の操作による、クラッチ２０が結合途上の半クラッチ、結合完了のフルミートを判定する。半クラッチ及びフルミートの判定結果は、発進時スロットル開度制御部１０３，発進時点火時期制御部１０４に伝達される。

すなわち、図３に示すように、クラッチペダル２１が開放状態から踏み込まれ、奥側クラッチスイッチ２２がＯＦＦの状態で、手前側クラッチスイッチ２３がＯＮからＯＦＦに変化し、更に奥側クラッチスイッチ２２がＯＮされ、ニュートラルスイッチ２７からの信号がＯＮからＯＦＦに変化したとき、クラッチペダル２１を踏み切った状態でギヤチェンジが行われたと判断する。そして、奥側クラッチスイッチ２２がＯＮからＯＦＦに変化したとき、クラッチペダル２１を徐々に戻してクラッチ２０を徐々に結合させる半クラッチ開始と判定し、その後、手前側クラッチスイッチ２３がＯＦＦからＯＮに変化したとき、フルミートと判定する。

発進時スロットル開度制御部１０３は、高負荷発進判定部１０１からの実行指示を受け、クラッチミート判定部１０２で半クラッチと判定されたとき、通常運転におけるアクセル開度とスロットル開度との関係を変更する。例えば、アクセル開度とスロットル開度との通常の特性マップが略比例関係にあるとき、この特性マップで得られるスロットル開度よりも開き側のスロットル開度となるように変更する。

そして、図３に示すように、半クラッチ判定がなされたとき、スロットルアクチュエータ１０を介して、スロットル開度が開き側に変更された開度となるように制御する。つまり、吸入空気量の輸送遅れを見込んでクラッチフルミート前に予めスロットル開度を大きくして空気量を増加させておき、フルミート時に必要なエンジントルクが得られるように制御する。

発進時点火時期制御部１０４は、高負荷発進判定部１０１からの実行指示を受け、クラッチミート判定部１０２で半クラッチと判定されたとき、図３に示すように、アイドル運転に対応した点火時期を、所定タイミングだけリタード（遅角）させ、発進時スロットル開度制御部１０３のスロットル開度制御によって増加した空気分の半クラッチ状態での余剰トルクを抑制する。そして、クラッチフルミートと判定されたとき、リタードした点火時期を瞬時にＭＢＴにする（トルク余剰の場合には、ＭＢＴに近づける）ことで、発進に必要なトルクを、遅れなく確保する。

次に、ＥＣＵ１００による発進時制御のプログラム処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。

図４のプログラム処理は、車両発進時に実行される処理であり、先ず、最初のステップＳ１において、高負荷時の発進であるか否かを判定する。そして、高負荷時の発進でない場合には、実質的に本処理を実行することなく終了し、坂道で勾配が大きくなる方向への発進や積載重量が大きい状態での発進等にような高負荷発進であると判定された場合、ステップＳ１からステップＳ２へ進む。

ステップＳ２は、クラッチペダル２１を踏込んでギヤチェンジした後の半クラッチ状態であるか否かを調べる待ちループ処理であり、奥側クラッチスイッチ２２，手前側クラッチスイッチ２３、ニュートラルスイッチ２７の信号に基づいて、クラッチのミート状態が判定される。そして、半クラッチと判定されたとき、ステップＳ２からステップＳ３へ進み、スロットル開度が通常よりも開き側の開度となるようスロットルアクチュエータ１０を制御すると共に、スロットル開度の増大による増加空気分の余剰トルクを抑えるため、点火時期をリタードする。

その後、ステップＳ４でクラッチがフルミートされたか否かを調べる。その結果、フルミートに至っていない場合には、ステップＳ３へ戻り、フルミートになったとき、ステップＳ５へ進み、スロットル開度制御によって増加した空気量に対応して点火時期を進角させることで発進に必要なエンジントルクを発生させ、本処理を終了する。本処理を終了した後は、通常制御に以降し、運転状態に応じたスロットル開度及び点火時期での制御が実行される。

このように本実施の形態においては、車両発進時に、半クラッチの状態でスロットル弁の開度を開き側に制御すると共に、点火時期をリタードして吸入空気の増加分による余剰トルクを抑制する。そして、クラッチフルミートと判定されたとき、増加した空気量に対応して点火時期を瞬時に進角させることで、吸入空気の輸送遅れによる発生トルクの遅れをなくし、円滑な発進を可能とすることができる。

１エンジン
３点火プラグ
９スロットル弁
１０スロットルアクチュエータ
２０クラッチ
２４アクセルペダル
２７ニュートラルスイッチ
５０変速機
１００電子制御ユニット
１０１高負荷発進判定部
１０２クラッチミート判定部
１０３発進時スロットル開度制御部
１０４発進時点火時期制御部

Claims

エンジンの動力をクラッチを介して変速機に伝達する車両の発進制御装置であって、
前記クラッチの結合状態を判定するクラッチミート判定部と、
前記クラッチミート判定部で前記クラッチが結合途上の半クラッチと判定されたとき、スロットル弁の開度を開き側に制御する発進時スロットル開度制御部と、
前記クラッチミート判定部で前記クラッチが結合途上の半クラッチと判定されたとき、点火時期を遅角させ、前記クラッチミート判定部で前記クラッチが結合完了のフルミートと判定されたとき、前記発進時スロットル開度制御部による前記スロットル弁の開き側への制御によって増加した吸入空気量に対応して点火時期を進角させる発進時点火時期制御部と
を備えたことを特徴とする車両の発進制御装置。
前記発進時スロットル開度制御部による前記スロットル弁の開き側への制御と、前記発進時点火時期制御部による点火時期の制御とを、前記車両の高負荷発進時に実行することを特徴とする請求項１記載の車両の発進制御装置。
前記高負荷発進時は、前記車両の登坂方向への発進或いは積載重量の大きい状態での発進であることを特徴とする請求項２記載の車両の発進制御装置。