JP2018168819A

JP2018168819A - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP2018168819A
Application number: JP2017068783A
Authority: JP
Inventors: 基次田中; Mototsugu Tanaka
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-11-01

Abstract

【課題】手動変速機が搭載されたＭＴ車において、運転者の手により内燃機関の出力軸と車軸との間の接続が切り離されたことを検知できるようにする。
【解決手段】内燃機関が出力するエンジントルクを手動変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、現在の車速と現在のエンジン回転数との関係が変速機が実現し得る変速比の範囲から逸脱している場合、または、現在の車速の単位時間あたりの変化量と現在のエンジン回転数の単位時間あたりの変化量とが合致していない場合に、内燃機関の出力軸と車軸との間の接続が切り離されているニュートラル状態にあると判定する車両の制御装置を構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、手動変速機が搭載されたＭＴ（ＭａｎｕａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車の制御を司る制御装置に関する。

ＭＴ車では、運転者が任意にシフトレバーを操作して手動変速機の変速段を変更することができ、また、運転者が任意にクラッチペダルを操作して内燃機関と手動変速機との間に介在するクラッチの接続／切断を切り換えることができる。シフトレバーがニュートラルポジションにあるとき、またはクラッチペダルが踏まれているときには、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトと車両の車軸（及び、駆動輪）との間の接続が切り離され、内燃機関と車軸との間でトルクが伝達されなくなる。

運転者によっては、アクセルペダルを踏まずに車両を惰行させる減速走行時に、シフトレバーをニュートラルポジションに操作し、エンジンブレーキ作用を遮断しつつエンジン回転数を低下させ燃費を稼ごうとすることがある。現在のシフトレバーの位置を検出するためのシフトポジションセンサが実装されているならば（例えば、下記特許文献を参照）、運転者がシフトレバーをニュートラルポジションに位置付けたことを電子制御装置（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｏｒｏｌＵｎｉｔ）において知得でき、それに応じてエンジン回転数を最適制御することが可能となる。

しかしながら、多くの車両では、シフトポジションセンサが実装されていない。その場合、ＥＣＵは、運転者がシフトレバーをニュートラルポジションに操作した事実を検知することができない。ニュートラル状態では、内燃機関のクランクシャフトが車軸から切り離され、内燃機関のクランクシャフトに作用する機械的な負荷が減少する。その上で、内燃機関により駆動される補機の負荷も小さいと、内燃機関の出力するエンジントルクが消費トルクを上回り、エンジン回転数の不必要な上昇や停滞が起こり、エンジン回転数を最適に制御することが困難となる懸念があった。

特開２０１６−１３５６２０号公報

本発明は、ＭＴ車において、運転者の手により内燃機関の出力軸と車軸との間の接続が切り離されたことを検知できるようにすることを所期の目的としている。

上述の課題を解決するべく、本発明では、内燃機関が出力するエンジントルクを手動変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、現在の車速と現在のエンジン回転数との関係が変速機が実現し得る変速比の範囲から逸脱している場合、または、現在の車速の単位時間あたりの変化量と現在のエンジン回転数の単位時間あたりの変化量とが合致していない場合に、内燃機関の出力軸と車軸との間の接続が切り離されているニュートラル状態にあると判定する車両の制御装置を構成した。

本発明によれば、ＭＴ車において、運転者の手により内燃機関の出力軸と車軸との間の接続が切り離されたことを検知可能となる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態における車両の駆動系の概略構成を示す図。同実施形態の車両の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。同実施形態における車両の手動変速機の変速線図。

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内燃機関１００の概要を示す。本実施形態における内燃機関１００は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（例えば、三気筒。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を気筒１毎に設けている。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。

外部ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。

本実施形態では、車両として、手動変速機３００を搭載したＭＴ車を想定している。周知の通り、ＭＴ車においては、図２に示すように、車両の駆動源となる内燃機関１００の出力軸であるクランクシャフトと、車両の車軸（及び、駆動輪）との間に、運転者が変速比（減速比）を手動で変更することのできる手動変速機３００が介在している。運転者は、シフトレバー３０１を操作することで、手動変速機３００の変速段位を任意に変更することができる。また、シフトレバー３０１をニュートラルポジションに位置付けることで、手動変速機３００におけるギヤの噛合が解除され、手動変速機３００の入力軸と出力軸とが切り離される。ひいては、内燃機関１００のクランクシャフトと車両の車軸との間の接続が切り離され、クランクシャフトと車軸との間でトルクが伝達されなくなる。

そして、内燃機関１００のクランクシャフトと手動変速機３００の入力軸との間に、運転者の操作により断接切換が可能なクラッチ２００を配設している。運転者がクラッチペダル２０１を踏むとこのクラッチ２００が切断され、内燃機関１００のクランクシャフトと変速機３００との間でトルクが伝達されなくなる。運転者がクラッチペダル２０１を踏むのを止めると、再びクラッチ２００が接続されて、クランクシャフトと変速機３００との間でトルクが伝達されるようになる。

本実施形態の車両の制御装置たるＥＣＵ０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。

ＥＣＵ０の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、内燃機関１００の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クランク角センサから出力されるクランク角信号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、内燃機関１００に対して要求される負荷率）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、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ｄ、内燃機関１００の温度を示唆する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ｅ、クラッチペダル２０１が踏まれていることを検出するスイッチから出力されるクラッチ信号ｆ、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、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｈ等が入力される。

ＥＣＵ０の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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ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内燃機関１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００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、エンジン回転数及びアクセル開度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、アクセル開度及び吸気量等に基づき、吸気量に見合った要求燃料噴射量、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、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。

本実施形態の車両では、シフトレバー３０１の現在位置、換言すれば手動変速機３００の現在の状態を検出するためのシフトポジションセンサが実装されていない。つまり、ＥＣＵ０は、運転者の手によりシフトレバー３０１がニュートラルポジションに位置付けられ、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸との間の接続が切り離されたことを、直接に検知することができない。

そこで、図３に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、現在の車速と現在のエンジン回転数との関係が手動変速機３００が実現し得る変速比の範囲から逸脱しているとき（ステップＳ１）、または、現在の車速の単位時間あたりの変化量と現在のエンジン回転数の単位時間あたりの変化量とが合致していないとき（ステップＳ２）に、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸との間の接続が切り離されていると判定する（ステップＳ３）。

図４に、手動変速機３００の変速線の一例を示している。手動変速機３００の最低速段位（１速）よりも変速機３００の減速比が大きくなる領域（１速の変速線よりも左上方にある領域）、及び手動変速機３００の最高速段位（５速）よりも変速機３００の減速比が小さくなる領域（５速の変速線よりも右下方にある領域）は何れも、当該手動変速機３００によって実現し得ない逸脱領域である。図４中、この逸脱領域に網点を付して表している。現在の［車速，エンジン回転数］がこの逸脱領域内にあるならば、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸との間の接続が切り離されていると考えることができる。ステップＳ１にて、ＥＣＵ０は、［車速，エンジン回転数］が上記の逸脱領域内にある状態が一定時間以上継続した場合に、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸との間の接続が切り離されているものと判断する。

また、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸とが切り離されておらず接続している場合、車速とエンジン回転数との間には手動変速機３００の変速段位に応じた略比例関係が成立するはずである。ステップＳ２にて、ＥＣＵ０は、車速の単位時間あたりの変化量（増加量または減少量）と、エンジン回転数の単位時間あたりの変化量（増加量または減少量）との比が、手動変速機３００の何れの変速段位の変速比にも合致しない場合に、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸との間の接続が切り離されているものと判断する。

なお、ステップＳ３にて、クラッチペダル２０１が踏まれていないことを条件として、シフトレバー３０１がニュートラルポジションに位置付けられていると判断するようにしても構わない。

しかして、本実施形態のＥＣＵ０は、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下である惰行時または減速走行時において（ステップＳ０）、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸との間の接続が切り離されていると判断したならば（ステップＳ３）、エンジン回転数の吹き上がりを抑制するための補正制御を実施する。具体的には、内燃機関１００のクランクシャフトと車軸との間の接続が切り離されていると判断した場合、そうでない場合と比較して、
（ｉ）気筒１に充填される吸気（新気）量及び燃料噴射量を減量する
（ii）内燃機関１００のクランクシャフトからトルクの供給を受けて駆動される補機の負荷を増加させる。特に、内燃機関１００に従動する発電機による発電量（出力電圧及び／または出力電流）を増大させる
（iii）吸気の目標空燃比をより高い（リーンな）値に設定し、以て燃料噴射量を減量する。特に、減速走行時の燃料カットに起因して触媒４１に吸蔵される過剰な酸素を消費する目的で燃料噴射の際の目標空燃比を理論空燃比よりも低い値として（リッチ化して）いるときに、その目標空燃比を理論空燃比またはその近傍の値に設定する
のうちの何れか少なくとも一つを実行する。

本実施形態では、内燃機関１００が出力するエンジントルクを手動変速機３００を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、現在の車速と現在のエンジン回転数との関係が変速機３００が実現し得る変速比の範囲から逸脱している場合（ステップＳ１）、または、現在の車速の単位時間あたりの変化量と現在のエンジン回転数の単位時間あたりの変化量とが合致していない場合（ステップＳ２）に、内燃機関１００の出力軸（クランクシャフト）と車軸との間の接続が切り離されているニュートラル状態にあると判定する（ステップＳ３）車両の制御装置０を構成した。本実施形態によれば、車両にシフトポジションセンサが実装されていなくとも、運転者の手により内燃機関１００の出力軸と車軸との間の接続が切り離されたことを的確に検知することが可能となる。

加えて、運転者の手により内燃機関１００の出力軸と車軸との間の接続が切り離されていると判定したときに、エンジン回転数の不必要な上昇を抑制するための制御を実施することとしているので、車両の減速走行時にエンジン回転数が上下動を繰り返すハンチングの発生を抑止でき、エンジン回転数を所望の適正値に収束せしめることができる。これにより、車両のドライバビリティやＮＶ（ＮｏｉｓｅａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ）性能がより一層向上する。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や具体的な処理の手順は、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、手動変速機が搭載された車両の制御に適用できる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１００…内燃機関
２００…クラッチ
３００…手動変速機
３０１…シフトレバー
ａ…車速信号
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号

Claims

内燃機関が出力するエンジントルクを手動変速機を介して車軸に伝達し走行する車両を制御するものであって、
現在の車速と現在のエンジン回転数との関係が変速機が実現し得る変速比の範囲から逸脱している場合、または、現在の車速の単位時間あたりの変化量と現在のエンジン回転数の単位時間あたりの変化量とが合致していない場合に、内燃機関の出力軸と車軸との間の接続が切り離されているニュートラル状態にあると判定する車両の制御装置。