JP2015072000A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載されたエンジン１および手動変速機ＭＴの間にクラッチ装置６が介在されて、乗員の操作によって継合および離脱のいずれかに切り換えられる場合に、エンストを招くことなく、エンジン回転数Ｎｅの落ち込みや吹け上がりを抑えた円滑な発進を可能とする。【解決手段】車両の発進時にクラッチ装置６が滑りながら動力を伝達する半クラッチ（半継合）状態になっていて（ステップＳＴ１０１でＹＥＳ）、かつエンジン回転数Ｎｅが上昇するときに（ＳＴ１０２でＹＥＳ）、所定の条件が成立すれば（ＳＴ１０３でＹＥＳ）エンジン出力の低減制御を実行する（ＳＴ１０４：トルクダウン制御）。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御装置に関し、特に車両の発進時において、手動変速機との間に介在されたクラッチ装置が半継合状態とされているときの機関出力の制御に関する。

従来より車両に搭載される内燃機関には、乗員が手動操作によって変速段を選択することが可能な、いわゆる手動変速機が接続される場合があり、この手動変速機との間にはクラッチ装置が介在されて、乗員によるクラッチペダルの踏み操作によって継合および離脱のいずれかに切り換えられるようになっている。これにより、内燃機関と手動変速機との間で動力が伝達および遮断のいずれかの状態に切り換えられる。

また、車両の発進時には乗員の操作によってクラッチ装置が半継合（いわゆる半クラッチ）状態とされ、滑りながら動力を伝達するようになる。この際、車両の乗員は、好適な機関回転数を保ちながら車両が滑らかに発進するように、アクセルペダルの踏み操作量とクラッチペダルの踏み操作量とを互いに対応づけて、バランスよく調整する必要がある。

このような発進のための操作を容易に行えるように、例えば特許文献１に記載の発進制御装置では、機関回転数の変化に応じて機関出力を制御するようにしている。すなわち、機関回転数が円滑な発進のための設定回転数を下回ったときには、吸気量の増量などによって機関出力を増大させる一方、機関回転数が設定回転数を越えて吹け上がりそうになれば、機関出力を低減させる。

特公平０５−０１９０２８号公報

しかしながら、一般的に車両の乗員のクラッチ操作によるクラッチ伝達トルクの変化に対して、機関出力の制御応答性は十分に高いとは言えないことがあり、前記従来例のように機関回転数の変化に応じて機関出力を制御するようにしていても、その応答遅れに起因して生じる不具合を解消できない場合がある。

すなわち、機関回転数の低下に対する機関出力の増大が遅れると、一時的に機関回転数が落ち込んでしまい不快な振動を生じることがあるし、さらには意図しない機関停止（いわゆるエンスト）に至る虞もある。一方、機関回転数の上昇に対する機関出力の低減が遅れると、機関回転数が大きく吹け上がってしまい乗員に違和感を与える虞がある。

これに対し、機関出力の制御の応答性を高めるために制御ゲインを大きくすると、ハンチングが発生し、乗員が違和感を生じる虞がある。すなわち、発進のためのクラッチ操作に応じて機関回転数が低下するだけであれば、乗員は違和感を感じることはないが、一旦、低下した機関回転数が上昇したり、低下したりというように変動すると違和感を感じることになる。

かかる問題点に鑑みて本発明の目的は、手動変速機との間にクラッチ装置の介在された内燃機関において、エンストを招くことなく機関回転数の落ち込みや吹け上がりを抑えた円滑な発進を可能とすることにある。

本願の発明者は、車両の発進時においてクラッチ装置が半継合状態にあるときの車両の自然な挙動について考察し、このときにはクラッチ伝達トルクが徐々に増大して、これにより自然に機関回転数が変化するのが好ましいと考えた。そして、それにもかかわらず機関回転数が大きく上昇するときには、機関出力の応答遅れも考慮しながら機関出力を低減させるようにした。

すなわち、本発明は、車両に搭載され、手動変速機との間に介在されたクラッチ装置が、乗員の操作によって継合および離脱のいずれかに切り換えられる内燃機関の制御装置を対象とする。そして、車両の発進時に前記クラッチ装置が滑りながら動力を伝達する半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときに、この機関回転数が上昇を初めてから設定値だけ上昇したことを含む所定の条件が成立すれば、機関出力を低減させる、出力低減制御を行うようにした。

前記構成の内燃機関において、車両の発進時に乗員の操作によってクラッチ装置が半継合状態にされ、滑りながら動力を伝達する状態では、機関回転数がその出力（トルク）とクラッチ伝達トルクとのバランスによって変化するようになる。そして、発進時であれば通常、乗員の操作によってクラッチ伝達トルクが徐々に増大し、これにより機関回転数は徐々に変化するはずであるが、それにもかかわらず機関回転数が大きく上昇するときには、機関出力の低減制御によって機関回転数の吹け上がりを抑制することができる。

但し、そうしてクラッチ装置の半継合状態において機関回転数が上昇しているときには、機関出力の応答遅れによって機関回転数が未だ上昇しているものの、すぐに低下に転じることも考えられる。また、前記のように半継合状態のクラッチ装置ではクラッチ伝達トルクが上昇傾向にあると考えられ、このことによっても機関回転数は低下に転じる可能性が高い。

そこで、前記の構成では、機関回転数が上昇するときに直ちに機関出力を低減させるのではなく、機関回転数が上昇を初めてから設定値だけ上昇したことを含む所定の条件が成立するまで待つようにしている。こうして、機関回転数が設定値だけ上昇するまで待つ間に機関回転数が低下するようになれば、不要な出力低減制御は行わなくて済む。よって、機関回転数の落ち込みに伴う不快な振動の発生やエンストを防止できるとともに、機関回転数の吹け上がりや変動も抑えた円滑な発進が可能となる。

より具体的には、例えば前記所定の条件として、機関回転数が上昇を初めてから２００〜３００ｒｐｍくらい上昇したこととしてもよい。こうすれば、機関回転数の変化に対応する機関出力の制御特性に好適にヒステリシスを付与して、出力低減制御の開始を適度に遅らせることができる。また、前記の所定の条件として機関回転数の上昇が設定時間、継続したこととしても同様の作用が得られる。

そうして、所定の条件として機関回転数が設定値だけ上昇したことや設定時間、継続して上昇したことを含む場合には、機関回転数が低いときほど前記設定値を大きな値にし、前記設定時間を長い時間にするのが好ましい。低回転であれば機関回転数が上昇しても、それが大きく吹け上って違和感を喚起する心配は少ない一方で、出力制限制御によって回転数が低下すると不快な振動が発生する虞があるからである。

さらに、機関回転数だけでなくその時間当たりの変化率にも着目すれば、機関回転数が上昇していても、その変化率（回転加速度）が小さいとすれば、それが大きく吹け上がる心配は少なく、むしろ低下に転じる可能性が高いとも考えられる。そこで、機関回転数の変化率が小さいときには前記の設定値を大きな値にし、同様に設定時間を長い時間にするのが好ましい。

また、前記出力低減制御として具体的には、吸気系のスロットル弁の開度（スロットル開度）を制御して、気筒へ充填される吸気の量を調整したり、点火時期を進角または遅角制御することが考えられる。この場合にスロットル開度の制御による吸気量の変化の遅れは大きく、点火時期の制御に比べて機関出力の制御応答性が低くなるため、吸気量の低減によって一旦、機関回転数が落ち込んでしまうと、エンストに至る可能性が高い。

そこで、前記のように所定の条件として機関回転数が設定値だけ上昇したことや設定時間、継続して上昇したことを含む場合に、前記出力低減制御として吸気系のスロットル弁を閉じるのであれば、点火時期を遅らせるのに比べて前記設定値を大きな値にし、また、設定時間は長い時間にすることが、即ち、出力低減制御の開始をより慎重に判定することが好ましい。

見方を変えると、前記出力低減制御の応答性が高ければ、それを開始するための条件である前記の設定値や設定時間を、出力低減制御が比較的始まりやすくなるように設定してもよい。すなわち、ガソリンエンジンであっても比較的応答性の高い筒内噴射式エンジンやディーゼルエンジン、さらには機関出力をアシストする電動モータを備える場合（ハイブリッド）など、出力低減制御の応答性が本来、高いものであれば、前記の設定値を小さな値にし、設定時間を短い時間にしてもよい。

さらにまた、前述のように所定の条件が成立するのを待って出力低減制御を行うようにした上で、その前にも少しだけ機関出力を低減させるようにしてもよい。これは、前記のようにクラッチ装置が半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときに、前記所定の条件が成立する前であっても前記出力低減制御に比べて緩やかに機関出力を低減させる予備低減制御を行う、ということである。

この予備低減制御によって予め緩やかに機関出力を低減しておいて、その後の出力低減制御では機関出力を急減させることにより、機関回転数の落ち込みおよびその吹け上がりを、より好適に抑制できる。なお、予備低減制御において出力低減制御に比べて「緩やかに」機関出力を低減させるというのは、予備低減制御による時間当たりの機関出力の低下率が、出力低減制御に比べて小さいということである。

以上、述べたような機関出力の制御を実現するためには、例えば、車両の発進時にクラッチ装置が半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときに、実際の機関回転数よりも低い演算用の機関回転数を用いて目標機関出力を決定するようにすればよい。

その場合に好ましいのは、予め車両の発進時におけるクラッチ装置の半継合状態を想定して、この状態に好適な機関出力の制御を行えるように、機関回転数の上昇に応じて目標機関出力が低減されるように設定した発進時用出力制御マップを備えることである。このマップを参照し、前記のように実際の機関回転数よりも低い演算用（マップ引き用）の機関回転数を用いて、目標機関出力を決定するようにすればよい。

本発明によれば、車両の発進時に、内燃機関と手動変速機との間のクラッチ装置が半継合状態とされていて、かつ機関回転数が上昇しているときに、所定の条件が成立すれば、機関出力を低下させるようにしたので、不要な出力低減制御は極力、行わないことによってエンストを防止しながら、機関回転数の落ち込みや吹け上がりを抑えた円滑な発進が可能となる。

実施形態に係る車両に搭載されたパワートレインの概略構成を示す図である。 エンジンおよびその吸排気系の構成を示す図である。 クラッチ装置の構成を示す図である。 エンジンのトルクマップの一例を示す図である。 車両発進時制御の処理の流れを示すフローチャート図である。 車両発進時制御により間合いを空けてトルクダウン制御が開始される様子を、模式的に示す図４相当図である。 車両発進時制御によるエンジン回転数やエンジントルクなどの変化の一例を示すタイミングチャート図である。 予備低減制御を行うようにした他の実施形態に係る図５相当図である。 同他の実施形態に係る図６相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両に本発明を適用した場合について説明する。

図１は、本実施形態に係る車両に搭載されたパワートレインの概略構成を示す。同図において符号１はエンジン（内燃機関）を示し、符号ＭＴは手動変速機を示しており、この手動変速機ＭＴとエンジン１との間にはクラッチ装置６が介在されている。エンジン１からの出力はクラッチ装置６を介して手動変速機ＭＴに伝達され、適宜、変速された後にプロペラシャフトＰＳを介してデファレンシャルギヤＤＦに伝達され、さらに左右の後輪（駆動輪）Ｔへと分配される。

本実施形態において手動変速機ＭＴは、一例として前進６速段、後進１速段の同期噛み合い式手動変速機であり、図示しないが、車両の運転者（乗員）によるシフトレバー（図示せず）の操作によって変速段が選択される。同様にクラッチ装置６は運転者によるクラッチペダル７０（図３を参照）の操作によって継合および離脱のいずれかに切り換えられる。以下、エンジン１の全体構成、クラッチ装置６、およびＥＣＵ９（Electronic Control Unit）を含む制御系などについて説明する。

−エンジンの全体構成−
図２にはエンジン１およびその吸排気系の概略構成を示す。本実施形態におけるエンジン１は、例えば４気筒ガソリンエンジンであって、４つの気筒２（図２には一つの気筒２のみを示す）それぞれにピストン１２が収容されていて、後述のように混合気の燃焼される燃焼室１１を区画している。４つのピストン１２はそれぞれコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１３に連結されている。

また、クランクシャフト１３には、外周面に複数の突起（歯）１５ａを有するシグナルロータ１５が取り付けられている。このシグナルロータ１５の側方近傍にはクランクポジションセンサ８１が配設されており、クランクシャフト１３が回転する際にシグナルロータ１５の突起１５ａに対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。

一方、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１８が締結されて、各気筒２の上端を閉ざしている。シリンダヘッド１８には点火プラグ２０が配設されており、これによる点火のタイミングを調整するイグナイタ２１は、ＥＣＵ９によって制御される。また、４つの気筒２を取り囲むシリンダブロック１７の側壁にはエンジン水温センサ８２が配設されている。

また、各気筒２の燃焼室１１には吸気通路３と排気通路４とがそれぞれ連通されていて、新気の吸入と燃焼ガスの排気とを行うようになっている。吸気通路３の下流端（吸気流れの下流端）には燃焼室１１に臨んで吸気バルブ３１が配設され、一方、排気通路４の上流端（排気流れの上流端）には燃焼室１１に臨んで排気バルブ４１が配設されており、これら吸気バルブ３１および排気バルブ４１を動作させるための動弁系が設けられている。

一例として本実施形態ではＤＯＨＣタイプの動弁系を備え、４つの気筒２のそれぞれにおける好適なタイミングで吸気バルブ３１を開閉する吸気カムシャフト３１ａと、同様に好適なタイミングで排気バルブ４１を開閉する排気カムシャフト４１ａとを備えている。吸気カムシャフト３１ａおよび排気カムシャフト４１ａは、図示省略のタイミングチェーンなどによってクランクシャフト１３と同期回転される。

前記吸気通路３には、エアクリーナ３２、エアフローメータ８３、吸気温センサ８４（エアフローメータ８３に内蔵）、および、エンジン１の吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ３３が配設されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動され、エンジン１の吸入空気量を調整する。スロットルバルブ３３の開度はスロットル開度センサ８５によって検出され、ＥＣＵ９がスロットルモータ３４を制御して、エンジン１の運転状態に応じて好適な吸入空気量となるようにスロットル開度をフィードバック制御する。

また、各気筒２毎に前記吸気通路３には燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射弁）３５が配設されており、このインジェクタ３５はＥＣＵ９によって制御されて、吸気通路３内に燃料を噴射するようになっている。一方、排気通路４には触媒４２，４３が配設されていて、上流側の触媒４２の上流側には空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）８６が、また、下流側の触媒４３の上流側には酸素センサ（Ｏ₂センサ）８７が配設されている。

−クラッチ装置６−
図３には、クラッチ装置６と、これを作動させるために車室内に設けられたクラッチペダル７０とを示している。クラッチ装置６は、エンジン１のクランクシャフト１３と、手動変速機ＭＴ（図１参照）のインプットシャフト（入力軸）ＩＳとの間に介在するように設けられ、動力を伝達または遮断するクラッチ機構部６０と、これを動作させるクラッチレリーズシリンダ６１と、を備えている。

クラッチ機構部６０は、クランクシャフト１３に取り付けられたフライホイール６２と、インプットシャフトＩＳに取り付けられたクラッチディスク６４と、クラッチカバー６３に配設されたプレッシャプレート６５と、このプレッシャプレート６５をフライホイール６２に（図の左側に）向かって押圧付勢し、クラッチディスク６４を挟圧させるダイヤフラムスプリング６６と、を備えている。

こうしてクラッチディスク６４が挟圧された状態では、クラッチ機構部６０は動力を伝達する継合状態になっており、クラッチレリーズシリンダ６１によってレリーズフォーク６８が回動されると、動力を遮断する離脱状態に切り換えられる。すなわち、レリーズフォーク６８が図３の矢印Ｉの向きに回動することで、レリーズベアリング６７がインプットシャフトＩＳに沿って図の左側へスライド移動し、ダイヤフラムスプリング６６の内端部を変位させて、前記の挟圧力を減少させることになる。

このようなクラッチレリーズシリンダ６１によるクラッチ機構部６０の動作は、車両の運転者によるクラッチペダル７０の踏み操作に応じて行われる。すなわち、運転者がクラッチペダル７０を踏み込むことにより、クラッチマスタシリンダ７１で発生したクラッチ油圧が油圧配管７２を介してクラッチレリーズシリンダ６１へ伝達される。これにより、前記のようにレリーズフォーク６８が回動して、クラッチ機構部６０が離脱状態に切り換えられる。

詳しくは、クラッチペダル７０の踏み操作量（クラッチストローク）が所定量を超えたときに、クラッチ機構部６０が完全に切り離されて動力伝達を遮断する離脱状態（クラッチ伝達トルクが０％の状態）になる。この状態から運転者がクラッチペダル７０の踏み操作量を減らしてゆくと、クラッチ機構部６０は滑りながら動力を伝達する半継合状態（以下、半クラッチ状態ともいう）になる。

この半クラッチ状態ではクラッチ機構部６０における伝達トルクがクラッチストロークに応じて変更される。すなわち、クラッチペダル７０の踏み操作量が減らされるに連れて（クラッチストロークの減少に連れて）クラッチ伝達トルクが増大し、クラッチペダル７０の踏み操作量が所定量を下回ると、クラッチ機構部６０が完全に継合された完全継合状態（クラッチ伝達トルクが１００％の状態）になる。

また、そのように変化するクラッチストロークを検出するクラッチストロークセンサ８Ａが設けられている。図３の例ではクラッチストロークセンサ８Ａは、クラッチレリーズシリンダ６１のロッド位置を検出するが、これはクラッチペダル７０の移動量、レリーズベアリング６７の移動量などであってもよい。クラッチストロークセンサ８Ａによる検出値に基づいて、現在のクラッチ伝達トルク（クラッチ容量）を算出することができる。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ９は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えた公知のものである。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各種の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し、バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。

ＥＣＵ９には、前記したようにエンジン１のクランクポジションセンサ８１、エンジン水温センサ８２、エアフローメータ８３、吸気温センサ８４、スロットル開度センサ８５、空燃比センサ８６、Ｏ₂センサ８７などが接続されている。また、図１に示すようにＥＣＵ９には、前記のクラッチストロークセンサ８Ａと、クラッチペダル７０と同様に車室内に設けられたアクセルペダル（図示せず）の操作量（アクセル開度Ａｃｃ）を検出するアクセル開度センサ８Ｂ（図１を参照）と、シフトレバーの操作位置（シフト位置）を検出するシフト位置センサ８Ｃと、が接続されている。

さらに、ＥＣＵ９には、前記した手動変速機ＭＴのインプットシャフトＩＳの回転数（入力軸回転数）を検出する入力軸回転数センサ８Ｄと、手動変速機ＭＴのアウトプットシャフト（プロペラシャフトＰＳに繋がるシャフト）の回転数（出力軸回転数）を検出する出力軸回転数センサ８Ｅ（図１を参照）と、が配設されている。この出力軸回転数センサ８Ｅによる検出値に基づいて車速を算出することができる。

そして、ＥＣＵ９は、前記の各種センサなどから入力する信号に基づいて各種の制御プログラムを実行し、例えば、エンジン１の各気筒２毎のイグナイタ２１による点火プラグ２０の点火時期制御、スロットルモータ３４の動作によるスロットル開度の制御（即ち、吸気量の制御）、インジェクタ３５による燃料噴射制御などを実行する。特に車両の発進時にＥＣＵ９は、以下に説明するように円滑な車両の発進を可能とするエンジン１の出力制御（車両発進時制御）を実行する。

−車両発進時制御−
次に、本実施形態の特徴である車両発進時制御について説明する。この車両発進時制御は、車両が停車状態から発進する場合に好ましいエンジン１の出力制御特性を、発進時に専用のエンジントルクの制御マップＭ（発進時用出力制御マップの一例であり、以下、トルクマップという）として設定し、これを参照して決定した目標エンジントルクＴｅ（目標機関出力）が得られるように、エンジン１のスロットル開度や点火時期などを制御するものである。

具体的には、一例として図４に示すトルクマップＭは、車両の停止状態でクラッチ装置６が半クラッチ状態になっているときに、アクセル開度Ａｃｃおよびエンジン回転数Ｎｅに対応する好適な目標エンジントルクＴｅを適合して、設定したものであり、ＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されている。なお、同図には、手動変速機ＭＴが第１速段とされ、クラッチ装置６が完全継合状態になっているときの通常用マップのイメージも対比のために破線で示している。

この図４に表れているように、トルクマップＭにおいて目標エンジントルクＴｅは、エンジン回転数Ｎｅが低いときほど、大きな値となるように、即ち図において右下がりの直線で表されるグラフのように設定されている。このグラフは、アクセル開度Ａｃｃが一定のときのエンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅとの関係を表しており、図示はしないがアクセル開度Ａｃｃが大きいほど、目標エンジントルクＴｅは大きくなる。

そして、図示トルクマップＭにおいては、車両の発進時にクラッチ装置６が半クラッチ状態にあるときに想定される比較的負荷の低い運転状態では、グラフの傾き、即ちエンジン回転数Ｎｅの変化に対する目標エンジントルクＴｅの変化が、破線で示す完全継合状態のときのグラフに比べてかなり急になっている。

これにより、エンジン回転数Ｎｅの低下に対して、より早くエンジントルクを増大させることができ、また、エンジン回転数Ｎｅの上昇に対しても、より早くエンジントルクを低減させることができる。言い換えると前記グラフの傾きは、エンジン回転数Ｎｅの変化に対する目標エンジントルクＴｅの変化のゲインを表しており、半クラッチ状態では完全継合状態に比べてゲインが大きいので、エンジン回転数Ｎｅの応答性は高くなっている。

但し、このようにゲインが大きくなると、エンジン回転数Ｎｅのハンチングによって、運転者が違和感を感じる虞があった。例えば、運転者のラフなクラッチ操作によってエンジン回転数Ｎｅが急に低下するときに、その落ち込みを抑えられるようにエンジントルクを急増させると、これによりエンジン回転数Ｎｅが上昇し過ぎてしまい、今度はエンジントルクを急減させることになる。

この点を考慮して本実施形態では、エンジントルクの制御ゲインは大きく（前記図４のトルクマップＭにおいてグラフの傾きを急に）設定するとともに、車両の発進時の半クラッチ状態でエンジン回転数Ｎｅが上昇するときには、直ちにエンジントルクを低減させるのではなく、制御の応答遅れも考慮して所定の条件が成立したときに、前記のトルクマップＭに従ってエンジントルクを低減させる、トルクダウン制御（出力低減制御）を行うようにしている。

図５には、本実施形態における車両発進時制御の処理の流れを示している。この処理ルーチンはエンジン１の始動後、ＥＣＵ９において所定の時間間隔（例えば数ｍｓｅｃ）で繰り返し実行されるものであり、まず、ステップＳＴ１０１では、車両の発進中か否かが判定される。この判定として具体的には、例えば以下の各条件（１）、（２）が両方、成立した場合に肯定判定がなされる。

（１）車速が所定車速（例えば５ｋｍ／ｈ）以下であること、
（２）アクセルオン（アクセルル開度Ａｃｃが零でない）こと、
前記条件（１）の判定は出力軸回転数センサ８Ｅの出力に基づいて行われ、条件（２）の判定はアクセル開度センサ８Ｂの出力に基づいて行われる。

なお、車両の発進中を判定する条件としては前記の（１）、（２）に限定されず、他の条件を付加してもよい。例えば、手動変速機ＭＴの変速段が第１速段または第２速段であること（シフト位置センサ８Ｃの出力に基づいて判定可能）、クラッチ装置６が半クラッチ状態になっていること（クラッチストロークセンサ８Ａの出力に基づいて判定可能）、などの条件を付加してもよい。

そして、車両の発進時ではない場合、即ち車両の停車中または走行中であって、前記のステップＳＴ１０１で否定判定（ＮＯ）された場合は、ステップＳＴ１０５に進んで通常のエンジントルク制御の処理を行う一方、車両の発進時の半クラッチ状態であるとして肯定判定（ＹＥＳ）されればステップＳＴ１０２に進み、今度はエンジン回転数Ｎｅが上昇しているか否か判定する。

この判定は、ＥＣＵ９のＲＡＭに記憶されているエンジン回転数Ｎｅの現在の値（今回値）Ｎｅ(i)からその前回値Ｎｅ(i-1)を減算して、これが正の値であれば上昇していると肯定判定（ＹＥＳ）する一方、減算した値が負の値であれば否定判定（ＮＯ）すればよい。なお、エンジン回転数Ｎｅは、周知のように所定数のクランク信号からなまし処理を経て算出され、ＲＡＭの所定領域に記憶、更新されている。

前記ステップＳＴ１０２で否定判定（ＮＯ）であればステップＳＴ１０５に進んでエンジン１の通常のトルク制御の処理を行う一方、肯定判定（ＹＥＳ）であればステップＳＴ１０３に進み、トルクダウン制御を開始する所定の条件が成立しているか否か判定する。この開始条件としては例えば以下の条件（１）、（２）とすればよい。

（１）エンジン回転数Ｎｅが上昇を初めてから設定値ΔＮｅ（例えば２００〜３００ｒｐｍ）だけ上昇したこと、
（２）エンジン回転数Ｎｅが設定時間Δｔ（例えば０．０５〜０．１秒くらい）継続して上昇したこと。

そして、（１）、（２）のいずれの条件も成立していなければ、ステップＳＴ１０５に進んで通常のトルク制御の処理を行う一方、いずれか一方の条件でも成立すればステップＳＴ１０４に進んで、トルクダウン制御を開始する。なお、トルクダウン制御の開始を判定する条件も前記の（１）、（２）に限定されず、他の条件を付加してもよい。また、条件（１）、（２）が両方とも成立したときにトルクダウン制御を開始するようにしてもよい。

以下、具体的には条件（１）が成立した場合について説明すると、本実施形態では、図４のトルクマップＭ（実線のグラフ）を参照する際のエンジン回転数として、実際のエンジン回転数Ｎｅ（ＲＡＭに記憶、更新されている値）ではなく、マップ引き用のエンジン回転数（演算用のエンジン回転数であり、以下、マップ引き用回転数nempという）を用いるようにしている。すなわち、まず、前記のステップＳＴ１０２で肯定判定されたときに、マップ引き用回転数nempの現在値（初期値）としてnemp(i)＝Ｎｅとする。

そして、次の制御サイクルから以下の（式１）により、マップ引き用回転数nemp(i)を逐次、算出してゆく。ここで、(i)は今回値を、また、(i-1)は前回値をそれぞれ示す。また、hysは、エンジン回転数Ｎｅの変化に対する目標エンジントルクＴｅの制御特性に適切なヒステリシスを付与し、トルクダウン制御の開始を適度に遅らせるための適合値（ヒス値）である。

nemp(i) ＝ nemp(i-1) ＋ α ×（Ｎｅ(i)−Ｎｅ(i-1)） … （式１）（但し、Ｎｅ＜nemp(i-1) ＋ hys ）
前記（式１）において、αは予め設定する係数であるが、特に本実施形態では、α＝０としているので、前記の（式１）によって算出されるマップ引き用回転数nemp(i)は、エンジン回転数Ｎｅが上昇しても前記の設定値ΔＮｅ（＝ヒス値hys）を越えるまでは、初期値nemp(i-1)、即ちエンジン回転数Ｎｅが上昇を始めたときの値に維持される。

よって、そのマップ引き用回転数nemp(i)を用いて前記図４のトルクマップＭを参照し、目標エンジントルクＴｅを決定するようにすれば、エンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅになるまでは目標エンジントルクＴｅは変化せず、エンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅになると、トルクマップＭに従って目標エンジントルクＴｅが急減する。こうして、前記のステップＳＴ１０３，ＳＴ１０４の処理が実行されることになる。

より詳しくは図６に模式的に示すように、例えばトルクマップＭ上の点Ａにおいてエンジン回転数Ｎｅが上昇すると、アクセル開度Ａｃｃが一定であるとすれば、図の点Ｂへ向かうような状態の変化に応じて、目標エンジントルクＴｅはＴｅ１からＴｅ２へと急減するはずである。しかし、前記のようにマップ引き用回転数nemp(i)は上昇せず、その初期値に留まるので、図に仮想線で示すように点Ｃへ向かうような状態の変化となり、目標エンジントルクＴｅは変化しない。

そして、実際のエンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇すれば、図の点Ｃから点Ｄへ向かうような状態の変化となって、目標エンジントルクＴｅが急減する。この目標エンジントルクＴｅの急減に対応してＥＣＵ９により、スロットルバルブ３３が急速に閉じられ、吸気量が急減するとともに、点火時期も大幅に遅角されて、エンジントルクが急減する。なお、燃料噴射量も前記の吸気量の急減に対応して急減する。

以上、説明した車両発進時制御のルーチンは、ＥＣＵ９により燃料噴射や点火など種々の制御プログラムが同期して実行されることによって、実現される。言い換えると本実施形態の内燃機関の制御装置は、主としてＥＣＵ９によって構成されている。

一例を図７のタイミングチャートに示すように、車両の発進時には運転者によるアクセルペダルの踏み操作に応じて（時刻ｔ１）、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅ（この図においては実際のエンジントルクを示す）が立ち上がる。このとき、図には表れていないが、運転者はクラッチペダル７０を踏み込んでクラッチ装置６を離脱状態にするとともに、シフトレバーを操作して手動変速機ＭＴを第１速段にしている。

その後、運転者はアクセル開度Ａｃｃを保ちながらクラッチペダル７０を戻し操作するが、この間にエンジン回転数Ｎｅの上昇に応じてエンジントルクＴｅが一旦、減少する。そして、時刻ｔ２にクラッチ装置６が継合を開始して半クラッチ状態になると、クラッチ伝達トルクＴｃが立ち上がるとともに、これを受けてエンジン回転数Ｎｅが低下し始める一方で、クラッチ装置６から手動変速機ＭＴへの出力、即ち入力軸回転数Ｎｉは上昇してゆく。

この間、エンジン回転数Ｎｅの低下に対応して徐々にエンジントルクＴｅが増大され、図の例では時刻ｔ３においてクラッチ伝達トルクＴｃを追い越すと、エンジン回転数Ｎｅは再び上昇に転じる（時刻ｔ４）。このとき、直ちにトルクダウン制御が開始され、図４のトルクマップＭに従ってエンジントルクＴｅが低減されると（破線で示す）、これにより再びエンジン回転数Ｎｅが低下して、破線で示すように落ち込んでしまい、時刻ｔ５においてエンジントルクＴｅが増大されてもエンストする虞がある。

これに対し本実施形態では、前記の時刻ｔ４においてエンジン回転数Ｎｅが上昇を始めたときに、直ちにトルクダウン制御を開始するのではなく、設定値ΔＮｅだけ上昇するまで待ってからエンジントルクＴｅを低減させるようにしている。図の例では、運転者によるクラッチペダル７０の戻し操作によってクラッチ伝達トルクＴｃが徐々に増大し、時刻ｔ６においてエンジントルクＴｅを追い越すので、エンジン回転数Ｎｅは前記設定値ΔＮｅだけ上昇する前に、低下し始めることになる。

そうしてエンジン回転数Ｎｅが低下すれば、これに応じて再びエンジントルクＴｅが増大され、その後の時刻ｔ７においてクラッチ装置６が完全継合状態になると、クラッチ伝達トルクＴｃが最大になるとともに、手動変速機ＭＴの入力軸回転数Ｎｉがエンジン回転数Ｎｅと同じになって、発進時制御は終了する。

したがって、本実施形態によれば、車両の発進時の半クラッチ状態においてエンジン回転数Ｎｅが上昇しているときに、これが制御の応答遅れなどによるものであり、エンジン回転数Ｎｅがすぐに低下に転じることもあると考えて、エンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇してからトルクダウン制御を開始するようにしている。このトルクダウン制御によってエンジントルクを急減させることで、エンジン回転数Ｎｅの吹け上がりは効果的に抑制できる。

一方で、そうしてトルクダウン制御の開始を遅らせている間に、エンジン回転数Ｎｅが上昇から低下に転じることもあり、この場合には不要なトルクダウン制御が規制されることになるので、エンジン回転数Ｎｅの落ち込みによる不快な振動の発生、ひいてはエンストも防止することができる。また、トルクダウン制御をきっかけとしてエンジン回転数Ｎｅが上昇および低下を繰り返すこと（ハンチング）も抑制できる。

つまり、本実施形態によれば、車両の発進時の半クラッチ状態において、運転者がラフなアクセル操作やクラッチ操作をしたとしても、そのことに起因するエンジン回転数Ｎｅの落ち込みやエンストを防止でき、エンジン回転数Ｎｅの吹け上がりや変動も抑えた円滑な発進が可能になる。

−変形例−
前記のように本実施形態では、車両の発進時に半クラッチ状態でエンジン回転数Ｎｅが上昇を始めても、トルクダウン制御の開始を適度に遅らせるべく、エンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇するか、または相当する設定時間Δｔが経過したか、判定するようにしているが、この設定値ΔＮｅや設定時間Δｔは、エンジン回転数Ｎｅやその変化率ｄＮｅ／ｄｔなどによって変更するようにしてもよい。

すなわち、例えばエンジン回転数Ｎｅが低いときには、それが大きく吹け上って違和感を喚起する心配は少ない一方で、トルクダウン制御をきっかけとしてエンジン回転数Ｎｅが落ち込み、不快な振動が発生する可能性は高い。そこで、エンジン回転数Ｎｅが低いときほど設定値ΔＮｅは大きな値にし、設定時間Δｔを長い時間にするのが、言い換えると、トルクダウンの開始をより慎重に判定することが好ましい。

同様に、エンジン回転数Ｎｅの時間当たりの変化率にも着目すれば、エンジン回転数Ｎｅが上昇していても、その変化率ｄＮｅ／ｄｔ（回転加速度）が小さければ、それが大きく吹け上がる心配は少なく、むしろ低下に転じる可能性が高いとも考えられる。そこで、エンジン回転数Ｎｅの変化率ｄＮｅ／ｄｔが小さいときにも設定値ΔＮｅは大きな値にし、設定時間Δｔは長い時間にするのが好ましい。

具体的には、図示はしないが、エンジン回転数Ｎｅおよびその変化率ｄＮｅ／ｄｔの少なくとも一方に対応づけて、前記の設定値ΔＮｅや設定時間Δｔの好ましい値を実験などにより適合し、２次元若しくは３次元のマップを作成してＥＣＵ９のＲＯＭに記憶させておけばよい。このマップを参照して、エンジン回転数Ｎｅやその変化率ｄＮｅ／ｄｔに対応する好ましい設定値ΔＮｅ、設定時間Δｔを決定することができる。

また、前記の設定値ΔＮｅや設定時間Δｔを、トルクダウン制御において動作させるアクチュエータによって変更するようにしてもよい。具体的に前記実施形態ではトルクダウン制御は、スロットルバルブ３３の閉じ動作および点火時期の遅角によって実行されるが、これは、スロットル開度及び点火時期のいずれか一方の制御によって実行することもできる。

その場合に、スロットル開度の制御による吸気量の変化の遅れは比較的大きく、点火時期の制御に比べてエンジントルクの制御応答性が低くなることから、吸気量の低減によって一旦、エンジン回転数Ｎｅが落ち込んでしまうと、エンストに至る可能性が高い。このことから、トルクダウン制御のためにスロットルバルブ３３を閉じるのであれば、点火時期を遅角させるのに比べて設定値ΔＮｅを大きな値にし、また、設定時間Δｔは長い時間にするのが好ましい。

−他の実施形態−
前記した実施形態およびその変形例の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記の実施形態では、図５、６を参照して説明したように、エンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇してからトルクダウン制御を開始するようにし、それまではエンジン回転数Ｎｅが上昇しても目標エンジントルクＴｅを保持するようにしている。これに限らず、エンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇する前に、予備的にエンジントルクを低減させるようにしてもよい（以下、予備低減制御という）。

具体的には、図８のフローチャートに示すように、ステップＳＴ２０１，ＳＴ２０２ではそれぞれ、図５のフローのステップＳＴ１０１，ＳＴ１０２と同じ処理を行って、車両の発進時の半クラッチ状態であり（ＳＴ２０１でＹＥＳ）、且つエンジン回転数Ｎｅが上昇している（ＳＴ２０２でＹＥＳ）ことを判定する。そして、いずれかで否定判定（ＮＯ）になればステップＳＴ２０６に進み、図５のフローのステップＳＴ１０５と同様に通常のトルク制御の処理を行う。

一方、ステップＳＴ２０１，ＳＴ２０２の両方で肯定判定（ＹＥＳ）になればステップＳＴ２０３に進んで、図５のフローのステップＳＴ１０３と同様にトルクダウン制御の開始条件が成立しているか否か判定する。これが肯定判定（ＹＥＳ）になればステップＳＴ２０３に進んで、図５のフローのステップＳＴ１０３と同様にトルクダウン制御の開始条件が成立しているか否か判定する。

そして、例えばエンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇しておらず、トルクダウン制御の開始条件が成立していなければ、否定判定（ＮＯ）してステップＳＴ２０４に進み、エンジントルクを緩やかに低減させる（予備的なトルクダウン）。その後、例えばエンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇すれば、ステップＳＴ２０３で肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ２０５に進み、図５のフローのステップＳＴ１０４と同様にトルクダウン制御を開始する。

ここで、予備低減制御について詳しくは、一例として前記実施形態と同じくマップ引き用回転数nempを用いて、トルクマップＭを参照するようにすればよい。そして、マップ引き用回転数の今回値nemp(i) を求めるための（式１）において、係数α≠０とすることにより、エンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇するまでの間、目標エンジントルクＴｅを緩やかに低減させることができる。

すなわち、前記の（式１）においては、実際のエンジン回転数Ｎｅの上昇分（Ｎｅ(i)−Ｎｅ(i-1)）に係数αを掛けて、これをマップ引き用エンジン回転数の前回値nemp(i-1)に加算し、今回値nemp(i)を算出する。このため、α＝０であれば、前記実施形態のようにエンジン回転数Ｎｅが上昇しても、マップ引き用回転数nempは変化しない。一方、仮にα＝１とすれば、マップ引き用回転数nempは実際のエンジン回転数Ｎｅと同じになる。

そして、０＜α＜１とすればマップ引き用回転数nempは、実際のエンジン回転数Ｎｅの上昇に対して、それよりも緩やかに上昇するようになり、このマップ引き用回転数nempを用いて、前記した図４のトルクマップＭから目標エンジントルクＴｅを算出すれば、エンジントルクを相対的に緩やかに低減させることができる。

より詳しくは図９に模式的に示すように、例えば図の点Ａにおいてエンジン回転数Ｎｅが上昇しても、点Ｂへ向かう状態の変化ではなく、仮想線で示すように点Ｃ’へ向かう状態の変化となり、目標エンジントルクＴｅは緩やかに低減される。その後、実際のエンジン回転数Ｎｅが設定値ΔＮｅだけ上昇すれば、図の点Ｃ’から点Ｄへ向かう状態の変化になって、トルクダウン制御が開始される。

こうして予備的なトルクダウン（予備低減制御）を行うようにした他の実施形態によると、車両の発進時の半クラッチ状態においてエンジン回転数Ｎｅが上昇しているときに、まず、比較的緩やかにエンジントルクを低減させて、エンジン回転数Ｎｅの上昇を抑えることができる。そして、それでもエンジン回転数Ｎｅが上昇すればトルクダウン制御によってエンジントルクを急減させ、エンジン回転数Ｎｅの吹け上がりを防止する。

つまり、予備的なトルクダウンを行うことによって、不要なトルクダウン制御の開始をより適切に規制することができ、エンジン回転数Ｎｅの落ち込みを抑えながら、その吹け上がりも抑えるという相反する要求を、より高い次元で両立できる。

ところで、前記した実施形態や他の実施形態においては、図４などを参照して説明したようにトルクマップＭを参照して、目標エンジントルクＮｅを決定するようにしているが、本発明はこれにも限定されない。トルクマップＭの代わりに例えば以下のような演算式（式２）を用いて、実際のエンジン回転数Ｎｅの目標値tar＿Ｎｅからの偏差に応じて、目標エンジントルクＴｅを演算するようにしてもよい。なお、ＰＩＤ（ ）は、（ ）内のパラメータにより例えばＰＩＤ制御則に則って演算するという意味の関数である。

目標エンジントルクＴｅ ＝ ＰＩＤ（tar＿Ｎｅ−Ｎｅ） … （式２）
また、前記の実施形態では、本発明を自然吸気式のエンジン１に適用した例について説明したが、これに限らず本発明は、ターボ過給機を備えたエンジンにも適用可能である。この場合にはトルクダウン制御において、前記実施形態のようにスロットル開度や点火時期を制御する以外に、過給圧を制御することも考えられる。

さらに、本発明は、前記実施形態などのようにポート噴射式のガソリンエンジン１に適用する以外にも、例えば筒内直噴式のガソリンエンジン、および、ポート噴射および筒内噴射の両方の燃料噴射弁を備えたガソリンエンジンに適用可能である。また、ガソリンエンジンにも限定されず、本発明はディーゼルエンジンやガスエンジンにも適用可能であり、さらにはエンジン出力をアシストする電動モータを備えるハイブリッドのパワートレインにも適用可能である。

そして、例えば前記ハイブリッドのパワートレインのようにトルク制御の応答性が高い場合には、トルクダウン制御を開始するための条件であるエンジン回転数Ｎｅの設定値ΔＮｅや設定時間Δｔを、前記実施形態に比べて小さな値に設定してもよい。また、比較的制御応答性の高い筒内噴射式エンジンやディーゼルエンジンについても、前記実施形態のエンジン１に比べて設定値ΔＮｅや設定時間Δｔを小さな値に設定することができる。

本発明は、手動変速機の接続されたエンジンのストールを招くことなく、車両の円滑な発進を可能とするものであり、乗用車の商品性の向上に効果が高い。

１ エンジン（内燃機関）
６ クラッチ装置
９ ＥＣＵ（制御装置）
３３ スロットル弁
ＭＴ 手動変速機
Ｍ トルクマップ（発進時用出力制御マップ）

Claims (14)

1. 車両に搭載され、手動変速機との間に介在されたクラッチ装置が、乗員の操作によって継合および離脱のいずれかに切り換えられる内燃機関の制御装置であって、
   前記車両の発進時に前記クラッチ装置が滑りながら動力を伝達する半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときに、この機関回転数が上昇を初めてから設定値だけ上昇したことを含む所定の条件が成立すれば、機関出力を低減させる出力低減制御を行うように構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記の所定の条件は、機関回転数の上昇が設定時間、継続したことを含む、内燃機関の制御装置。
3. 車両に搭載され、手動変速機との間に介在されたクラッチ装置が、乗員の操作によって継合および離脱のいずれかに切り換えられる内燃機関の制御装置であって、
   前記車両の発進時に前記クラッチ装置が滑りながら動力を伝達する半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときに、この機関回転数の上昇が設定時間、継続したことを含む所定の条件が成立すれば、機関出力を低減させる出力低減制御を行うように構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記の所定の条件として機関回転数が前記設定値だけ上昇したことを含む場合に、この設定値を、機関回転数が低いときほど大きな値にする、内燃機関の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記の所定の条件として機関回転数の上昇が前記設定時間、継続したことを含む場合に、この設定時間を、機関回転数が低いときほど長い時間にする、内燃機関の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記の所定の条件として機関回転数が前記設定値だけ上昇したことを含む場合に、前記出力低減制御として吸気系のスロットル弁を閉じるのであれば、点火時期を遅らせるのに比べて前記設定値を大きな値にする、内燃機関の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記の所定の条件として機関回転数の上昇が前記設定時間、継続したことを含む場合に、前記出力低減制御として吸気系のスロットル弁を閉じるのであれば、点火時期を遅らせるのに比べて前記設定時間を長い時間にする、内燃機関の制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記の所定の条件として機関回転数が前記設定値だけ上昇したことを含む場合に、この設定値を、機関回転数の時間あたりの変化率が小さいときほど大きな値にする、内燃機関の制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記の所定の条件として機関回転数の上昇が前記設定時間、継続したことを含む場合に、この設定時間を、機関回転数の時間あたりの変化率が小さいときほど長い時間にする、内燃機関の制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
    前記の所定の条件として機関回転数が前記設定値だけ上昇したことを含む場合に、この設定値を、前記出力低減制御の応答性が高いときほど小さな値にする、内燃機関の制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
    前記の所定の条件として機関回転数の上昇が前記設定時間、継続したことを含む場合に、この設定時間を、前記出力低減制御の応答性が高いときほど短い時間にする、内燃機関の制御装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
    前記クラッチ装置が半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときに、前記所定の条件が成立する前に予め、前記出力低減制御に比べて緩やかに機関出力を低減させる予備低減制御を行う、内燃機関の制御装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
    車両の発進時にクラッチ装置が半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときに、実際の機関回転数よりも低い演算用の機関回転数を用いて目標機関出力を決定するように構成した、内燃機関の制御装置。
14. 請求項１３に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記車両の目標機関出力を決定するために、機関回転数の上昇に応じて目標機関出力が低減されるように設定した発進時用出力制御マップを備え、
    前記車両の発進時にクラッチ装置が半継合状態になっていて、かつ機関回転数が上昇するときには、前記演算用の機関回転数を用いて前記発進時用出力制御マップから目標機関出力を決定するように構成した、内燃機関の制御装置。

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