JP2014238060A

JP2014238060A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2014238060A
Application number: JP2013121210A
Authority: JP
Inventors: 翔小出; Sho Koide
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-18

Abstract

【課題】エンジン出力を変化させることでクラッチ機構を使用することなく変速動作を迅速且つ円滑に実施できると共に、部品点数を減少して重量及びコストを低減できること。【解決手段】エンジン１０の変速機構２９に設けられ、この変速機構の変速段位を検出する変速段位検出センサ２５と、この変速段位検出センサの変速段位検出信号Ｐ３に基づいて、変速機構２９による変速時にエンジン１０の出力を一時的に変化させ、その後復帰させるＥＣＵ２４と、を有するエンジンの制御装置であって、ＥＣＵ２４は、変速段位検出センサ２５の変速段位検出信号Ｐ３が現在の変速段位における出力範囲をシフトアップ側に超え且つ所定時間Ｔ以上継続しているときに、運転者のシフトアップ側への変速操作があったと判定して、エンジン１０の出力を一時的に低下させる制御を行うものである。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン出力を変化させることで、クラッチ機構を使用することなく変速機構に変速動作を実行させるエンジンの制御装置に関する。

エンジン出力を変化させることで、クラッチ機構を使用することなく変速機構に変速動作を実行させる装置が、特許文献１に開示されている。

この特許文献１に記載の装置は、シフトペダルに作用する操作荷重から運転者による変速操作を検出する変速操作検出センサと、シフトカム（シフトドラム）の回転角度位置を計測して変速機構の変速段位を検出する段位検出センサと、エンジンの出力を制御するＥＣＵと、を有するものである。

そして、前記ＥＣＵは、変速操作検出センサからのシフト荷重信号により運転者による変速操作が検出されたときに、エンジンの出力を変化させる制御を開始し、また、段位検出センサからのシフトポジション信号により変速動作の完了が検出されたときに、上述のエンジンの出力制御を終了して、エンジンの出力を復帰させる。

特開２００９−４７１７４号公報

ところが、特許文献１に記載の装置では、運転者による変速操作を検出する専用の検出センサ（変速操作検出センサ）が必要になる。このため、部品点数が増加して、エンジンの重量及びコストが上昇してしまう。

また、特許文献１に記載の装置では、段位検出センサのほかに変速操作検出センサが使用されるため、これらの両センサが作動するためのタイムラグがそれぞれに生ずる。この結果、運転者による変速操作の開始から変速機構の変速動作完了までのタイムラグが大きくなって、変速操作フィーリングに悪影響を及ぼす恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、エンジン出力を変化させることでクラッチ機構を使用することなく変速動作を迅速且つ円滑に実施できると共に、部品点数を減少して重量及びコストを低減できるエンジンの制御装置を提供することにある。

本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンの変速機構に設けられ、この変速機構の変速段位を検出する変速段位検出手段と、前記変速段位検出手段の出力値に基づいて、前記変速機構による変速時に前記エンジンの出力を一時的に変化させ、その後復帰させる制御手段と、を有するエンジンの制御装置であって、前記制御手段は、前記変速段位検出手段の出力が、現在の変速段位における出力範囲を超え且つ所定時間以上継続しているときに、運転者の変速操作があったと判定して、前記エンジンの出力を一時的に変化させる制御を行うよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、制御手段は、変速機構の変速段位を検出する変速段位検出手段の出力値に基づいて運転者の変速操作を判定して、エンジンの出力を一時的に変化させる制御を行うので、クラッチ機構を使用することなく、変速機構の変速動作を迅速且つ円滑に実施できる。また、運転者の変速操作を検出する専用の検出装置が必要ないので、部品点数を減少して重量及びコストを低減できる。

本発明に係るエンジンの制御装置における一実施形態を、エンジンと共に示す概略構成図。図１の変速段位検出センサをシフトカムと共に示す側断面図。図１の変速段位検出センサの出力特性を示すグラフ。図１の変速段位検出センサの出力特性とエンジン出力特性との関係を示すグラフ。図１のＥＣＵが実行する変速時出力制御の動作を示すフローチャート。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るエンジンの制御装置における一実施形態を、エンジンと共に示す概略構成図である。この図１に示すエンジン１０は、自動二輪車に搭載された４サイクルエンジンであり、エンジンケース１１の前方にシリンダアッセンブリ１２が、やや前傾した姿勢で略直立して配置されて構成される。

エンジンケース１１内に、前方から順にクランク軸１３とカウンタ軸１４とドライブ軸１５とが、それぞれ車幅方向に延びて軸支される。また、シリンダアッセンブリ１２は、エンジンケース１１上にシリンダブロック１６とシリンダヘッド１７とヘッドカバー１８とが順次配置されて構成される。

シリンダブロック１６の図示しないシリンダボア内にピストン（不図示）が摺動自在に配設され、このピストンの往復運動が、図示しないコンロッドを介してクランク軸１３の回転運動に変換される。また、シリンダヘッド１７には、前記シリンダボアに整合する燃焼室（不図示）が形成されると共に、この燃焼室に連通して吸気ポート１９及び排気ポート２０が形成される。更に、シリンダヘッド１７には、燃焼室の中央位置に図示しない点火プラグが螺装される。この点火プラグに点火コイル２３が接続されている。

クランク軸１３の回転は、図示しないプライマリドライブギア及びプライマリドリブンギア、並びにクラッチ機構２１を経てカウンタ軸１４へ伝達される。そして、このカウンタ軸１４とドライブ軸１５には、それぞれ数段の変速ドライブギア、変速ドリブンギア（共に図示せず）が軸装されている。

図示しないシフトペダルが運転者により操作されるとシフトカム２２が回転し、このシフトカム２２に係合する図示しないシフトフォークを介して、カウンタ軸１４、ドライブ軸１５にそれぞれ設けられたシフタドグ（不図示）が軸方向に摺動する。これらのシフタドグが、隣接する変速ドライブギア、変速ドリブンギアに係脱することで、適宜の変速段位に切り換えられてカウンタ軸１４の回転を減速してドライブ軸１５に伝え、このドライブ軸１５が回転する。ドライブ軸１５の回転力は、図示しないドライブチェーンなどを介して自動二輪車の後輪へ伝達される。

上述のシフトペダル、シフトカム２２、シフトフォーク、シフタドグ、変速ドライブギア及び変速ドリブンギアなどを有して変速機構２９が構成される。この変速機構２９のシフトカム２２に、図２に示すように、変速段位検出手段としての変速段位検出センサ２５が取り付けられる。この変速段位検出センサ２５は、例えばロータリ式ポテンショメータが用いられ、シフトカム２２の回転角度位置に応じた電圧を出力することで、変速機構２９の変速段位を検出する。

この変速段位検出センサ２５から出力される変速段位検出信号Ｐ３は、図３に示すように変化する。この図３は、例えば１速段位から６速段位まで順次シフトアップし、６速段位から１速段位まで順次シフダウンする場合の変速段位検出センサ２５の変速段位検出信号Ｐ３を示す。この変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３が、図１に示すように、エンジン１０の制御手段としてのＥＣＵ２４へ送信される。尚、図３のＩＶ部を拡大した拡大図を図４（Ａ）に示す。

ＥＣＵ２４には、図１に示すように、クランク角検出センサ２６からのクランク角検出信号Ｐ１、スロットル開度検出センサ２７からのスロットル開度検出信号Ｐ２、クラッチ動作検出手段としてのクラッチ動作検出センサ２８からのクラッチＯＮ、ＯＦＦ信号Ｐ４等が送信される。

クランク角検出センサ２６は、クランク軸１３に装着されたフライホイール３０の外周に形成された突起（不図示）に対向するように配置され、クランク軸１３の回転角度を検出して、クランク角検出信号Ｐ１をＥＣＵ２４へ送信する。ＥＣＵ２４では、送信されたクランク角検出信号Ｐ１に基づいて、エンジン回転数（エンジン出力）が演算される。

また、スロットル開度検出センサ２７は、エンジン１０のシリンダヘッド１７に接続された図示しないスロットルボディまたはキャブレタに内蔵のスロットルバルブの開度を検出して、スロットル開度検出信号Ｐ２をＥＣＵ２４へ送信する。

更に、クラッチ動作検出センサ２８は、クラッチ機構２１の接続（ＯＮ）動作状態と切断（ＯＦＦ）動作状態を検出して、クラッチＯＮ、ＯＦＦ信号Ｐ４をＥＣＵ２４へ送信する。クラッチ機構２１は、運転者によってクラッチレバー（不図示）が操作されないときには接続（ＯＮ）動作状態にあるが、クラッチレバーが操作されることで切断（ＯＦＦ）動作状態になる。

ＥＣＵ２４は、クランク角検出センサ２６からのクランク角検出信号Ｐ１及びスロットル開度検出センサ２７からのスロットル開度検出信号Ｐ２等に基づいて、エンジン１０の運転状態に応じた点火制御信号Ｐを点火コイル２３へ送信し、点火プラグによるエンジン１０の点火を制御する。更に、ＥＣＵ２４は、変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３及びクラッチ動作検出センサ２８からのクラッチＯＮ、ＯＦＦ信号Ｐ４に基づいて、変速機構２９による変速時にエンジン１０の出力を一時的に変化させ、その後復帰させる変速時出力制御を行う。

この変速時出力制御において、ＥＣＵ２４は、変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３が、現在の変速段位における出力範囲を超え且つ所定時間以上その状態が継続しているときに、運転者による変速操作（シフトペダルの操作）があったと判定して、エンジン１０の出力を一時的に変化させて運転者による変速操作を容易にし、変速機構２９が次の変速段位に移行したときにエンジン１０の出力を復帰させる制御を行う。

変速操作時の変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）の変化の具体例を図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）は、縦軸が変速段位検出センサ２５の出力電圧、横軸が時間の経過となっており、車両の加速時で２速から３速に変速する時の変速段位検出信号Ｐ３の変化を示している。２速段位状態から点Ａで運転者がシフトペダルを操作すると、シフトカム２２が回転を始める。それに伴い出力電圧が増加するが、点Ｂにてその増加が止まる。これは、加速によるエンジンのトルクが変速機に作用している関係で、シフタドグの摺動に多大な力を必要とする為である。言い換えると、点Ａから点Ｂへの変位は、シフタドグが動かずに、シフトペダル、シフトカム２２、シフトフォーク、シフタドグのガタによる変位である。その後、運転者がシフトペダルの操作（シフトペダルの押圧操作）を継続して点Ｂの変位を維持し続けてＴ時間が経過すると、エンジン１０の制御が開始されてエンジン１０の出力（トルク）が低下を始める。エンジン１０の出力が低下し続けるとシフタドグの摺動に必要な力が小さくなり、点Ｃでシフタドグの摺動が運転者のシフトペダルの操作力で可能となる。この点Ｃからシフトカム２２は３速の状態を達成すべく回動し、シフタドグが２速の噛み合い状態から抜け出して３速の噛み合い状態に挿入され、出力電圧が急激に増加する。点Ｅにて３速の状態が達成され、シフトカム２２の回転は止まり、出力電圧は３速を示す値となる。

つまり、ＥＣＵ２４は、図４（Ａ）に示すように、変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）が、現在の変速段位、例えば点Ａで示す２速段位を示す出力電圧範囲Ｖ２（取付け誤差等を考慮した２速段位の出力電圧範囲）をシフトアップ側に超えた範囲Ｖ内の点Ｂにあり、且つこの点Ｂからの変化が一定または少ない状態が所定時間Ｔ以上継続しているときには、所定時間Ｔを経過した時点で、運転者がシフトペダルをシフトアップ側に変速操作していると判定する。即ち、２速段位を示す出力電圧範囲Ｖ２は、ガタによるシフトカム２２の可動範囲に対して狭く設定され（点Ｂを含まない範囲に設定され）、２速段位を示す出力電圧範囲Ｖ２外となる位置にシフトカム２２が動かされることで、運転者がシフトアップを所望していると判定する。そして、ＥＣＵ２４は、この判定結果に基づき、点火プラグによる点火を停止する点火カットを開始して、図４（Ｂ）に示すようにエンジン１０の出力Ｑを低下させるべく、点火コイル２３へ点火制御信号Ｐを送信する。これにより、変速機構２９に作用するトルクが低下して、この変速機構２９は次の変速段位、例えば３速段位への移行が促される。

ここで、変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）における変速段位を超えた範囲Ｖとは、図４（Ａ）に示すように、変速段位検出信号Ｐ３における各変速段位間の範囲Ｖ１から、それぞれの変速段位と認められる出力電圧範囲Ｖ２を除いた範囲をいう。言い換えると、変速段位を超えた範囲Ｖとは、誤差をも考慮し各変速段位の状態が達成されていると判断される出力電圧範囲Ｖ２に含まれない出力電圧範囲Ｖであって、変速の過渡状態を示す出力電圧範囲となる。但し、この出力電圧は実際の変速状態であるシフタドグの位置や状態を直接示すものではなく、シフトカム２２の状態を示すものであって、このため運転者の変速要望を判定することが可能となっている。

また、上記所定時間Ｔは、変速機構２９の変速段位、エンジン１０の回転数、または自動二輪車の車速などにより最適な値が選択される。この所定時間Ｔを設定することで、不要なエンジン制御を防止することができる。また、この所定時間Ｔが短く設定されることで、運転者の変速操作開始から変速機構２９の変速動作開始までのタイムラグが短縮されて、変速操作フィーリングが向上する。

更に、エンジン出力の一時的な低下制御は、点火カットに代えて点火時間を遅角させるものでもよい。また、上述のようにＥＣＵ２４が実行する、運転者による変速操作の判定とエンジン１０の一時的な出力低下制御は、図１に示すクラッチ動作検出センサ２８からのクラッチＯＮ、ＯＦＦ信号Ｐ４によってクラッチ機構２１の接続（ＯＮ）動作状態が検出されている場合に限り実行される。つまり、運転者がクラッチ操作を伴う通常の変速を希望している場合には、エンジン１０の一時的な出力低下制御は行われない。

また、ＥＣＵ２４は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）が変速後の変速段位の範囲付近、例えば３速段位の直前の点Ｄに至ったとき、エンジン１０の出力を一時的に低下させる制御（点火カットまたは点火時期の遅角）を終了して、エンジン１０の出力を復帰させる。３速の変速段位の状態が達成されていると判断される３速出力電圧範囲Ｖ２となる前にエンジン１０の出力を復帰させる制御を開始させるのは、変速後のトルクの落ち込みに寄る違和感を抑制する為であり、復帰制御をどの時点で開始するかは、変速前後のギヤ比、変速時のエンジン回転数、及び変速時のエンジン１０の出力に応じて適宜設定される。

尚、エンジン１０の出力を一時的に低下させる制御の開始から一定時間Ｍ以上継続したときに、エンジン１０の出力を一時的に低下させる制御（点火カットまたは点火時期の遅角）を終了して、エンジン１０の出力を復帰させる。この制御は、変速動作が達成できなかったときに行われる制御であって、変速できなかった不具合時のみならず、点Ｂの状態から運転者の変速操作（シフトペダルの操作）が行われなかった場合も実行され、エンジン１０の出力低下制御が長時間継続されることによるトラブルを防止することができる。

上述のＥＣＵ２４による変速時出力制御を、図５のフローチャートを用いて更に詳説する。
ＥＣＵ２４は、最初に、クラッチレバーが運転者により操作されているか否か、即ちクラッチ機構２１が切断（ＯＦＦ）動作状態にあるか否かを、クラッチ動作検出センサ２８からのクラッチＯＮ、ＯＦＦ信号Ｐ４によって判断する（Ｓ１）。これは、運転者がクラッチ操作を伴う通常の変速を希望しているか否かを判断するものである。この判断がＹＥＳであってクラッチレバーが操作されている場合には、エンジン１０の一時的な出力低下制御は行わず、変速段位検出センサＰ３が変速段位の状態が達成されていると判断される出力電圧範囲Ｖ２になってから所定時間Ｎが経過するのを待ち（Ｓ８）、所定時間Ｎが経過したときに制御を終了する。尚、本実施形態では、クラッチレバーの操作を最初に確認して、本エンジン制御の要否を判断しているが、この確認をフローチャートの適宜箇所で行うことにすれば、クラッチレバーを操作することで運転者が任意に本エンジン制御を終了させることができるようになる。

クラッチ機構２１が切断（ＯＦＦ）動作状態になく接続（ＯＮ）動作状態にあるとき（ステップＳ１の判断でＮＯの場合）に、ＥＣＵ２４は、変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）に基づき、運転者の変速操作の有無を判断する。（Ｓ２）。つまり、変速段位検出センサＰ３（シフトカム２２の回転角度位置）が、現在の変速段位を超えた範囲Ｖにあり、且つ位置変化の一定または少ない状態が所定時間Ｔ以上経過しているか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を判断して、運転者の変速操作の有無を判定する。ここで、現在の変速段位を超えた範囲Ｖとは、前述した通り各変速段位の状態が達成されていると判断される出力電圧範囲Ｖ２から外れたシフトカム２２の回転角度位置であって、シフタドグが動かずに、ガタでシフトカム２２が回転可能な変位を含む。

ステップＳ２の判断がＮＯの場合であってシフトカム２２が変速操作されていないと判断される場合には、エンジン１０の一時的な出力低下制御は行わず、変速段位検出信号Ｐ３が変速段位の状態が達成されていると判断される出力電圧範囲Ｖ２になってから所定時間Ｎが経過するのを待ち（Ｓ８）、所定時間Ｎが経過したときに制御を終了する。

ＥＣＵ２４は、ステップＳ２においてＹＥＳと判断して運転者の変速操作があったと判定したときに、例えば点火カットを実行して、エンジン１０の出力を一時的に低下させる制御を開始する（Ｓ３）。

次に、ＥＣＵ２４は、変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）に基づき、変速段位検出信号Ｐ３が次の変速段位の直前、例えば３速段位の直前の点Ｄ以上に至ったか否かを判断し（Ｓ４）、至ったときにエンジン１０の出力を一時的に低下させる制御を終了して、エンジン１０の出力を復帰させる（Ｓ５）。

ＥＣＵ２４は、ステップＳ４において、変速段位検出信号Ｐ３が次の変速段位の直前に至っていないと判断したときには、ステップＳ３におけるエンジン１０の一時的な出力低下制御を開始してから一定時間Ｍが経過したか否かを判断する（Ｓ６）。

ＥＣＵ２４は、ステップＳ６において一定時間Ｍが経過したと判断したときには、エンジン１０の一時的な出力低下制御を終了させる（Ｓ５）。一方、ステップＳ６において一定時間Ｍが経過していないと判断したときには、エンジン１０の一時的な出力低下制御を継続させ（Ｓ７）、ステップＳ４に戻る。

ＥＣＵ２４は、ステップＳ５の後、変速段位検出センサ２５からの変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）に基づいて、変速段位検出センサＰ３が次の変速段位、例えば図４における３速段位を示す点Ｅになって所定時間Ｎが経過したか否かを判断し（Ｓ８）、経過したときに変速時出力制御を終了する。これは、変速が完了していないにもかかわらず、更に本実施形態の変速時出力制御が開始されることを防止するためである。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば次の効果（１）〜（３）を奏する。
（１）ＥＣＵ２４は、変速機構２９の変速段位を検出する変速段位検出センサ２５の変速段位検出信号Ｐ３に基づいて運転者のシフトペダルによる変速操作（例えばシフトアップ操作）を判定して、エンジン１０の出力を一時的に変化（例えば低下）させる制御を実行する。このため、変速機構２９に作用するトルクが低下して変速操作の操作加重が減少することで、クラッチ機構２１を使用することなく、変速機構２９の変速動作（例えばシフトアップ動作）を迅速且つ円滑に実施できる。

（２）特に、運転者の変速操作を検出する専用の検出センサが不要になるので、この専用の検出センサのタイムラグを考慮しなくてよいこと、更に、運転者の変速操作を判定するための所定時間Ｔを短時間に設定することで、運転者による変速操作の開始から変速機構２９の変速動作の完了までの時間を短縮できる。この結果、変速操作フィーリングを向上させることができる。

（３）運転者のシフトペダルによる変速操作を検出する専用の検出装置が必要なく、変速段位検出センサ２５で足りるので、部品点数を減少でき、エンジン１０の重量及びコストを低減できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

例えば、変速操作がシフトダウン操作の場合には、ＥＣＵ２４は、変速段位検出センサ２５の変速段位検出信号Ｐ３（シフトカム２２の回転角度位置）が、現在の変速段位をシフトダウン側に超えた範囲内で、変化の少ないまたは一定の状態が所定時間Ｔ以上継続しているときに、点火コイル２３へ例えば点火時期を進角させる点火制御信号Ｐを送信して、エンジン１０の出力や回転数を一時的に増大させるよう制御し、変速機構２９にシフトダウン側の変速動作を促してもよい。また、エンジン１０の出力を一時的に低下させる制御は、点火カットまたは点火時期の遅角のみならず、その開度等が電子制御されるスロットルバルブを有する車両では、このスロットルバルブを閉じる制御によって実現することもできる。

１０エンジン
２１クラッチ機構
２２シフトカム
２４ＥＣＵ（制御手段）
２５変速段位検出センサ（変速段位検出手段）
２６クランク角検出センサ
２８クラッチ動作検出センサ（クラッチ動作検出手段）
２９変速機構
Ｐ３変速段位検出信号
Ｍ一定時間
Ｔ所定時間

Claims

エンジンの変速機構に設けられ、この変速機構の変速段位を検出する変速段位検出手段と、
前記変速段位検出手段の出力値に基づいて、前記変速機構による変速時に前記エンジンの出力を一時的に変化させ、その後復帰させる制御手段と、を有するエンジンの制御装置であって、
前記制御手段は、前記変速段位検出手段の出力が、現在の変速段位における出力範囲を超え且つ所定時間以上継続しているときに、運転者の変速操作があったと判定して、前記エンジンの出力を一時的に変化させる制御を行うよう構成されたことを特徴とするエンジンの制御装置。
前記制御手段は、変速段位検出手段の出力が、現在の変速段位における出力範囲をシフトアップ側に超え且つ所定時間以上継続しているときに、運転者のシフトアップ側への変速操作があったと判定して、前記エンジンの出力を一時的に低下させる制御を行うよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
前記エンジンにおけるクラッチ機構の動作を検出するクラッチ動作検出手段を備え、制御手段は、前記クラッチ動作検出手段がクラッチ機構の接続動作を検出しているときに、変速時にエンジンの出力を一時的に変化させる制御を行うよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、変速段位検出手段の出力が変速後の変速段位における出力範囲付近になるか、またはエンジンの出力を一時的に変化させる制御が一定時間以上継続したときに、前記エンジンの出力を一時的に変化させる制御を終了して復帰させるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。