JP2013181389A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動停止始動装置の作動による再始動時のドライバビリティを有効に向上させ得る内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】自動変速機８、９を備え、Ｄレンジでブレーキが作動すると点火時期を進角側に補正するとともに、所定停止条件が成立した場合に運転が自動停止され、かつ前記自動停止後に所定再始動条件が成立した場合に点火時期を遅角側に補正してクラッチ８４、８５を係合させ再始動されるアイドリングストップ機能を有する車両に搭載された内燃機関の制御装置たるＥＣＵであって、Ｄレンジで再始動時からクラッチ８４、８５が係合するまでの間にブレーキが作動する場合には、進角側への補正を禁止することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の点火時期を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、アイドリング時の燃焼消費を低減させることによる燃費の向上を目的として、いわゆるアイドリングストップを称される自動停止始動装置を搭載する技術が広く開示されている。斯かる自動停止始動装置において、所定の再始動条件が成立し内燃機関を再始動させるとき、クラッチの係合を円滑にすべく点火時期を遅角側に制御する補正が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら自動変速機を備えた車両では、シフトポジションをＤレンジとしている場合には再始動直後にドライバがブレーキペダルを踏み込んだ場合は停止中の燃費を向上させるべく点火時期を進角側へ制御する補正が別途行なわれている。つまり、このような車両では自動停止始動装置における再始動時にブレーキペダルを踏み込むと再始動時に点火時期を遅角側に制御する補正と進角側に制御する補正とが相殺されてしまい、ブレーキペダルを踏み込んでいない場合に比べて点火時期が進角側となり、意図しない回転数の吹き上がりを招来してしまい、クラッチ係合時のショックも増大してしまう。

特開２００４−３０８６０９号公報

本発明は、このような不具合に着目したものであり、自動停止始動装置の作動による再始動時のドライバビリティを有効に向上させ得る内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、走行ポジションと非走行ポジションとを有する自動変速機を備える車両に搭載され、前記走行ポジションでブレーキが作動すると点火時期を進角側に補正するとともに、所定停止条件が成立した場合に運転が自動停止され、かつ前記自動停止後に所定再始動条件が成立した場合に点火時期を遅角側に補正してクラッチを係合させ再始動される内燃機関の制御装置であって、前記走行ポジションで前記再始動時から前記クラッチが係合するまでの間に前記ブレーキが作動する場合には、前記進角側への補正を禁止することを特徴とする。

このようなものであれば、再始動時にブレーキペダルが作動した場合に回転数が吹き上がってしまうことによりドライバに違和感を覚えさせることを回避すると、回転数の吹き上がった状態でクラッチを係合させることによる係合ショックの増大とを、ともに回避することができる。その結果、自動停止始動装置の作動による再始動時のドライバビリティを有効に向上させることが可能となる。

本発明によれば、自動停止始動装置の作動による再始動時のドライバビリティを有効に向上させ得る内燃機関の制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成図。 同実施形態に係る自動変速機の概略構成図。 同実施形態に係る制御を示すタイムチャート。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用エンジンの概要を示す。

本実施形態におけるエンジンは、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。

エンジンが出力する回転トルクは、エンジンのクランク軸からトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

一般的に、ロックアップ機構は、自動変速機８、９による変速比の変更を伴わない状況において、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを締結する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。

翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は１よりも小さくなる。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な本発明のクラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な本発明のクラッチたるたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。

非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、また変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ（図示せず）は、エンジンのクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する、既知の機械式（非電動式）のものである。この作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｌ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｎ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算してエンジンの運転を制御する。ＥＣＵ０は、エンジンの運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、自動変速機８、９の変速比といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。しかして、ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、エンジンの始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｏを入力し、スタータモータのピニオンギアをドライブプレート外周のリングギアに噛合させて機関を回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる閾値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

本実施形態のＥＣＵ０は、このような構成において自動停止始動装置として機能することにより、いわゆるアイドリングストップを行い得る。アイドリングストップを実施するにあたって、ＥＣＵ０には、アイドリングストッププログラムが格納してあり、そのアイドリングストッププログラムにおいてアイドリングストップ条件と再始動条件とが設定してある。アイドリングストップ条件は、少なくとも、バッテリの充電量が所定充電量以上であること、外気温が所定温度以上であること、エンジン温度が所定温度以上であること、前回のアイドルストップ以降に車速が所定速度以上で走行した履歴があること、前回エンジンを始動してから所定始動後時間が経過していること、車両が停止してから所定停止時間が経過していること、アイドル運転状態で所定アイドル時間経過していること、ブレーキペダルが踏まれていることである。アイドリングストップは、これらのアイドリングストップ条件が全て成立した場合に実施される。

これに対して、再始動条件は、少なくとも、ブレーキペダルの操作（例えば踏み込み）をやめること、アクセルペダルが操作される（例えば踏み込まれる）こと、アイドリングストップの開始から所定再始動時間が経過したことなどである。そして、再始動は、再始動条件の少なくとも一つが成立する場合に実施される。なお、以上に説明したアイドリングストップ条件及び再始動条件は、列記した事項に限定されるものではなく、この分野で知られているものを採用するものであってよい。

加えて本実施形態では、自動変速機が走行ポジションであるＤレンジに設定され且つ低速時にブレーキが作動する際には点火時期を進角側に補正するように設定されている。これにより、ブレーキ作動中の燃焼消費を抑えるようにしている。

しかして本実施形態に係る前記走行ポジションで前記再始動時から前記クラッチが係合するまでの間に前記ブレーキが作動する場合には、点火時期を進角側への補正することを禁止するようにしている。

以下、図３のタイムチャートを参照して本実施形態に係る上記アイドリングストップ条件から再始動条件が成立した場合の制御について説明する。同図はアイドルストップ条件から再始動条件が成立し、車両が発進するまでの回転数、点火時期、ブレーキ（ブレーキペダル）の挙動、走行ポジションであるＤレンジであるか否か、車両振動、クラッチたるフォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５の液圧の制御指令値、そして同図はアイドルストップ条件から再始動条件の成立を示したものである。同図において、本実施形態に係る挙動を破線で示す。そして点火時期の進角側への補正を行なった場合を実線で、当該進角側への補正を行わなかった場合の挙動を二点鎖線で示す。

まず、再始動条件が成立後、フォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５の係合までの間でブレーキが踏み込まれた場合、本実施形態ではクラッチの係合が完了するまでは進角側への補正を行わない場合と同じ点火時期の制御を行う。これにより回転数の上昇が抑制された状態でフォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５が係合するので、車両振動が有効に抑えられる。そしてフォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５の係合が完了すると、点火時期を進角側へ漸次補正してゆき、進角側への補正を行う場合と同じ点火時期とする。

以上のように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置たるＥＣＵ０は、再始動時にブレーキペダルが作動した場合に回転数が吹き上がってしまうことによりドライバに違和感を覚えさせることも、回転数の吹き上がった状態でフォワードブレーキ８４又はリバースクラッチ８５を係合させることによる係合ショックを増大させてしまうことも、ともに有効に回避したものとなっている。その結果、アイドリングストップからの再始動時のドライバビリティを有効に向上せしめている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態ではでは自動変速機としてＣＶＴを適用したが、勿論他の有段変速機を搭載した場合にも本発明は適用し得る。またエンジンの構成や運転時の制御等の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は内燃機関の点火時期を制御する内燃機関の制御装置として利用することができる。

０…自動変速機の制御装置（ＥＣＵ）
８…自動変速機（前後進切換装置）
８４…クラッチ（フォワードブレーキ）
８５…クラッチ（リバースクラッチ）
９…自動変速機（ＣＶＴ）

Claims (1)

1. 走行ポジションと非走行ポジションとを有する自動変速機を備える車両に搭載され、前記走行ポジションでブレーキが作動すると点火時期を進角側に補正するとともに、所定停止条件が成立した場合に運転が自動停止され、かつ前記自動停止後に所定再始動条件が成立した場合に点火時期を遅角側に補正してクラッチを係合させ再始動される内燃機関の制御装置であって、
   前記走行ポジションで前記再始動時から前記クラッチが係合するまでの間に前記ブレーキが作動する場合には、前記進角側への補正を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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