JP2021116704A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＴ車において、内燃機関のアイドル運転中の吸気絞り弁の開度またはその補正量の学習の不具合を防止する。【解決手段】内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置であって、内燃機関のアイドル運転中に、エンジン回転数を目標アイドル回転数に追従させるべく、内燃機関の気筒に連なる吸気通路上に設置した吸気絞り弁の開度を補正し、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束したときの吸気絞り弁の開度またはその補正量を学習値として記憶保持する学習を行うものであり、運転者によるクラッチペダルの踏込量が半クラッチ状態を示唆する所定範囲内にあり、なおかつ車速が所定以下であるときには前記学習を禁止し、さもなくば前記学習を許可する車両の制御装置を構成した。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両の制御に関する。

車両に搭載されている内燃機関のアイドル運転中には、実測のエンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差を縮小する方向に吸気絞り弁（スロットルバルブ、またはアイドルスピードコントロールバルブ）の開度を操作して、吸入空気量及び燃料噴射量を増減させるフィードバック制御を実施する。その上で、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束したときの吸気絞り弁の開度またはその補正量を学習値として記憶保持し、これを以後のアイドル運転制御に用いることが通例となっている（例えば、下記特許文献を参照）。

特開２０１２−１５４２９３号公報

手動変速機が搭載されたＭＴ（Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）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位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締結／切断を切り換えることができる。

内燃機関のアイドル運転中に、運転者がクラッチペダルを十分に踏み込んでクラッチを完全に切断せず、滑り摩擦状態で係合させるいわゆる半クラッチ状態を継続していると、車両の駆動系から内燃機関に作用する負荷が不安定に増減する。そして、クラッチミートして内燃機関に対する負荷が増大した瞬間、エンジン回転数の瞬時的な低下が起こることで、フィードバック制御による補正が入り、吸気絞り弁の開度が拡大する。

しかも、半クラッチ中に複数回エンジン回転数の低落が起こり、その都度吸気絞り弁の開度を拡大し、さらにその都度吸気絞り弁の開度または補正量を学習してしまう（その結果の学習値は、複数回の吸気絞り弁の開度の拡大補正が累積したものとなる）と、運転者がクラッチペダルを踏み込みクラッチを切断した際に、内燃機関が車両の駆動系から解放される分、気筒に供給される吸気量及び燃料噴射量が過剰となって不必要にエンジントルクが増大し、不当なエンジン回転数の上昇を招くことになる。エンジン回転数が上限回転数に到達した場合には、その過回転を抑制するために強制的に燃料噴射を一時停止する燃料カットが実行され、エンジン回転数が低下して燃料噴射を再開しても再びエンジン回転数が上昇し、再度燃料カットを実行し、というように、アイドル運転中にエンジン回転数がハンチングを起こすこともあり得る。

本発明は、以上の問題に着目してなされたものであり、内燃機関のアイドル運転中の吸気絞り弁の開度またはその補正量の学習の不具合を防止することを所期の目的としている。

本発明では、内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置であって、内燃機関のアイドル運転中に、エンジン回転数を目標アイドル回転数に追従させるべく、内燃機関の気筒に連なる吸気通路上に設置した吸気絞り弁の開度を補正し、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束したときの吸気絞り弁の開度またはその補正量を学習値として記憶保持する学習を行うものであり、運転者によるクラッチペダルの踏込量が半クラッチ状態を示唆する所定範囲内にあり、なおかつ車速が所定以下であるときには前記学習を禁止し、さもなくば前記学習を許可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、内燃機関のアイドル運転中の吸気絞り弁の開度またはその補正量の学習の不具合を防止できる。

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。 同実施形態の制御装置による制御の内容を説明するタイミング図。

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、吸気絞り弁である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。

排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、排気通路４と吸気通路３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における触媒４１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車にあっては、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駆動輪との間の接続が切り離され、クランクシャフトと駆動輪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ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ 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。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラが、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。

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エンジン負荷率またはエンジントルク）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、シフトレバー３０１の位置を検出するスイッチから出力されるシフトポジション信号ｆ、クラッチペダル２０１の踏込量を検出するセンサから出力されるクラッチストローク信号ｇ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号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に吸入される空気量を推算する。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、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）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。

運転者によるアクセルペダルの踏込量が０若しくは０に近い閾値以下（アイドルスイッチがＯＮ）となり、内燃機関１００をアイドル運転するとき、ＥＣＵ０は、エンジン回転数を目標アイドル回転数に追従させるフィードバック制御を実施する。即ち、実測のエンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差を縮小する方向にスロットルバルブ３２の開度を補正し、吸入空気量及び燃料噴射量を増減させ、以て内燃機関１００が出力するエンジントルクの大きさを調整することにより、エンジン回転数を目標回転数に可及的に近づける。

しかして、ＥＣＵ０は、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束したことが確認された（実測のエンジン回転数と目標アイドル回転数との間の偏差が所定の誤差以内となっている状態が所定時間以上維持された）ならば、その時点のスロットルバルブ３２の開度またはその補正量を学習値としてメモリの所定領域に記憶して保持する学習を行う。当該学習値は、以後の内燃機関１００のアイドル運転時の制御に用い、再びアイドル運転に移行したときに、スロットルバルブ３２の開度をその学習値の開度に操作することで、エンジン回転数を速やかに目標アイドル回転数に制御する。

だが、内燃機関１００のアイドル運転中に、運転者がクラッチペダル２０１を十分に踏み込んでクラッチ２００を完全に切断せず、半クラッチ状態をある程度以上長い時間継続することがある。半クラッチ状態では、車両の駆動系から内燃機関１００に作用する負荷が不安定となる。クラッチミートして内燃機関１００に対する負荷が増大する瞬間には、エンジン回転数の瞬時的な低下が起こる。これに対し、ＥＣＵ０は、フィードバック制御によりスロットルバルブ３２の開度をより拡大させる補正を行う。

しかも、半クラッチ中に複数回エンジン回転数の低落が起こり、その都度スロットルバルブ３２の開度を補正し、さらにその都度スロットルバルブ３２の開度またはその補正量を学習してしまうと、後に運転者がクラッチペダル２０１を十分に踏み込みクラッチ２００を切断した際に、気筒１に供給される吸気量及び燃料噴射量が過剰に多くなって、不当なエンジン回転数の上昇を招くこととなる。エンジン回転数が上限回転数に到達した場合には、その過回転を抑制するために強制的に燃料噴射を一時停止する燃料カットを実行するが、エンジン回転数が低下して燃料噴射を再開しても再びエンジン回転数が上昇し、再度燃料カットを実行し、というように、アイドル運転中にエンジン回転数がハンチングを起こす懸念がある。

そこで、図３に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、アイドル運転中（ステップＳ１）、運転者によるクラッチペダル２０１の踏込量が半クラッチ状態を示唆する所定範囲内にあり（ステップＳ２）、かつ車速が所定以下である（ステップＳ３）ときには、スロットルバルブ３２の開度またはその補正量の学習を禁止する（ステップＳ４）こととし、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束したとしても、そのときのスロットルバルブ３２の開度またはその補正量を学習値としてメモリに記憶保持しない。これにより、クラッチ２００の係合状態が不安定である状況下における学習値を取得することを回避する。

翻って、運転者によるクラッチペダル２０１の踏込量が半クラッチ状態を示唆する所定範囲の外にある、または車速が所定以上であるときには、スロットルバルブ３２の開度またはその補正量の学習を許可する（ステップＳ５）。

ステップＳ１ないしＳ５の処理により、図４に示すように、運転者が半クラッチ状態で車両を発進させようとしている最中に、信頼性の低い吸入空気量の補正量の学習が行われることを防止できる。ステップＳ２にいう、半クラッチ状態を示唆する所定範囲の下限値Ｔ₁は、締結していたクラッチ２００が切れ始め、クラッチ２００が滑り始めるようなクラッチペダル２０１の踏込量に対応する、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値である。同所定範囲の上限値Ｔ₂は、半クラッチ状態で滑りながら係合していたクラッチ２００が完全に切り離されるようなクラッチペダル２０１の踏込量に対応する、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値である。

図４中、時点ｔ₁から時点ｔ₂までの期間、及び時点ｔ₃から時点ｔ₄までの期間はそれぞれ、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値が上記の所定範囲内にある半クラッチ状態で、かつ車速が所定値Ｖ₁以下であるので、学習を禁止する。

時点ｔ₁以前は、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値が上記の所定範囲よりも低く、クラッチ２００が締結されているので、学習を許可する。

時点ｔ₂から時点ｔ₃までの期間は、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値が上記の所定範囲よりも高く、クラッチ２００が切断されているので、学習を許可する。

時点ｔ₄から時点ｔ₅までの期間は、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値が上記の所定範囲内にあり、厳密には半クラッチ状態であるとも言えるが、車速が所定値Ｖ₁以上に上昇しており、間もなくクラッチ２００が締結されるので、学習を許可する。

並びに、時点ｔ₅以降は、クラッチストロークセンサの出力電圧ｇの値が上記の所定範囲よりも低く、クラッチ２００が締結されているので、学習を許可する。

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クラッチ２００及び手動変速機３００を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置０であって、内燃機関１００のアイドル運転中に、エンジン回転数を目標アイドル回転数に追従させるべく、内燃機関１００の気筒１に連なる吸気通路３上に設置した吸気絞り弁３２の開度を補正し、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束したときの吸気絞り弁３２の開度またはその補正量を学習値として記憶保持する学習を行うものであり、運転者によるクラッチペダル２０１の踏込量が半クラッチ状態を示唆する所定範囲内にあり、なおかつ車速が所定以下であるときには前記学習を禁止し、さもなくば前記学習を許可する車両の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、ＭＴ車において、内燃機関１００のアイドル運転中の吸気絞り弁３２の開度またはその補正量の学習の不具合を防止できる。即ち、半クラッチ状態が継続している間に複数回エンジン回転数の低落が起こり、複数回吸気絞り弁３２の開度が拡大補正され、その都度学習値を更新した結果、後にクラッチ２００が切断されたときにエンジン回転数が不当に上昇することを防ぐことができる。

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。例えば、上記実施形態では、内燃機関のアイドル運転中に、電子スロットルバルブ３２の開度を操作することで、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量を増減させ、内燃機関１００の出力を調節するようにしていた。だが、内燃機関１００の吸気通路３に、スロットルバルブ３２とともに吸気絞り弁としてアイドルスピードコントロールバルブが設置されているならば、スロットルバルブ３２の開度を操作することに代えて、またはスロットルバルブ３２の開度を操作することとともに、そのアイドルスピードコントロールバルブの開度を操作することにより、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量を増減させ、内燃機関１００の出力を調節することができる。周知の通り、アイドルスピードコントロールバルブは、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の上流側と下流側とを連通するバイパスを開閉する流量制御弁である。

その他、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ＭＴ車の制御に適用できる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
３…吸気通路
３２…吸気絞り弁（電子スロットルバルブ）
１００…内燃機関
２００…クラッチ
２０１…クラッチペダル
３００…手動変速機
３０１…シフトレバー
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｇ…クラッチストローク信号

Claims (1)

1. 内燃機関が出力するエンジントルクをクラッチ及び手動変速機を介して駆動輪に伝達し走行する車両を制御する制御装置であって、
   内燃機関のアイドル運転中に、エンジン回転数を目標アイドル回転数に追従させるべく、内燃機関の気筒に連なる吸気通路上に設置した吸気絞り弁の開度を補正し、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束したときの吸気絞り弁の開度またはその補正量を学習値として記憶保持する学習を行うものであり、
   運転者によるクラッチペダルの踏込量が半クラッチ状態を示唆する所定範囲内にあり、なおかつ車速が所定以下であるときには前記学習を禁止し、さもなくば前記学習を許可する車両の制御装置。

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