JP2861574B2

JP2861574B2 - 電磁クラッチ付内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2861574B2
Application number: JP4009586A
Authority: JP
Inventors: 禎明吉岡
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JPH05195931A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機関出力軸と変速機
との間に電磁クラッチを備えた車両用内燃機関の制御装
置に関し、特に発進や再加速の際の電磁クラッチの制御
モードの移行に伴うショックを軽減すべくトルクダウン
制御を実行するようにした制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用変速機として金属ベルト
を用いた無段変速機が実用に供されているが、この種の
無段変速機は、一般に電子制御式の電磁クラッチと組み
合わせて用いられている。そして、この電磁クラッチの
制御電流は、単に運転，停止に応じてＯＮ，ＯＦＦ的に
制御されるのではなく、停止を含む極低速域で微少なド
ラッグ電流を与えたり、発進時には必要なクラッチ伝達
トルクに応じて比較的大きな電流を与えるなど、きめ細
かな制御を行っている。具体的には、車速とアクセルの
開放，踏込状態とに基づいて、ドラッグモードや発進モ
ードあるいは通常の直結モード等の制御モードが選択さ
れ、それぞれに対応した電流制御がなされるようになっ
ている（例えば、（株）山海堂昭和６２年９月発行の
「内燃機関」４５頁等参照）。

【０００３】ところで、このような電磁クラッチを備え
た車両においては、アクセル開放状態から該アクセルを
踏み込んだ加速時に、電磁クラッチが断状態から接状態
に切り換わるため、大きなショックが発生するという問
題がある。そこで、一般に、この電磁クラッチの接続時
に点火時期のリタードによるトルクダウン制御を実行
し、ショックの軽減を図っている。つまり、アクセルス
イッチ等によりアクセルの踏込を検出した際に、機関の
トルクを一時的に低下させ、電磁クラッチの接続が円滑
になされるようにしているのである（トルクダウン制御
の類似技術としては特開昭６２−２８６８４６号公報等
参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、ドラッグモードや発進モード等の制御モードに無関
係にアクセル開度やアクセル変化速度から定まるリター
ド量によってトルクダウン制御を行っているので、実際
のショックの大小とトルクダウン量とが必ずしもうまく
一致せず、多少のショックが残存してしまったり、逆に
トルクダウン量が多過ぎて加速応答性が損なわれる、と
いった不具合があった。

【０００５】また、接続による実際のショック発生時期
も制御モードによって多少異なるので、制御モードを考
慮しない従来のものでは、過度に長くトルクダウンを行
う必要があり、加速性能が悪くなる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電磁クラ
ッチ付内燃機関の制御装置は、図１に示すように、機関
出力軸と変速機との間に電磁クラッチを備え、かつ該電
磁クラッチの励磁電流の制御モードを、車速とアクセル
の開放，踏込状態とに基づいて複数種の制御モードの中
から選択するようにした電磁クラッチ付内燃機関におい
て、アクセルの開放状態から踏込状態への変化を検出す
る加速検出手段１と、この踏込検出時点から所定の遅れ
時間の後に点火時期リタードにより機関のトルクを一時
的に低下させるトルクダウン制御手段２と、アクセル踏
込に伴う上記制御モードの移行の態様に応じて上記点火
時期リタード量を設定するトルクダウン量設定手段３と
を備えたことを特徴としている。

【０００７】また、遅延手段４における上記の遅れ時間
を、上記制御モードの移行の態様に応じて与えるように
してもよい。

【０００８】

【作用】電磁クラッチの励磁電流の制御モードとして
は、ドラッグモードや発進モード、直結モードなど複数
種あり、車速とアクセルの開放，踏込状態とに基づいて
該当するモードが選択される。そして、運転者がアクセ
ルを開放状態から踏み込むと、そのときの車速との関係
から、例えば、ドラッグモード→発進モード、直結モー
ド→発進モード、等のように制御モードが移行する。こ
の制御モードの移行に伴い、電磁クラッチが断状態から
接状態へと変化し、あるいは接状態の中での滑り量が変
化するため、ショックが発生しようとするが、トルクダ
ウン制御手段２によって点火時期リタードによるトルク
ダウンが実行されるため、そのショックが軽減される。
特に、そのトルクダウン量つまりリタード量は制御モー
ドの移行の態様を考慮した形で、アクセル開度等に基づ
き設定されるので、実際に発生しようとするショックに
対し過不足のないトルクダウン量が与えられる。

【０００９】また、そのトルクダウンを実行するタイミ
ングつまり上記遅れ時間を制御モードの移行の態様に応
じて与えるようにすれば、トルクダウンの期間を最小限
としつつ確実にショック軽減が図れる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１１】図２は、この発明の一実施例を示す構成説
明図であって、内燃機関１１の出力軸１２と無段変速機
１３の入力軸１４との間に、電磁クラッチ１５が介装さ
れている。上記無段変速機１３は、金属ベルト式のもの
で、プライマリプーリ１６とセカンダリプーリ１７との
間に金属ベルト１８が巻き掛けられているとともに、両
プーリ１６，１７におけるベルト係合半径を油圧により
制御することで、入力軸１４と出力軸１９との間の変速
比を連続的に変化させ得るようになっている。

【００１２】上記電磁クラッチ１５は、マイクロコンピ
ュータシステムを用いたクラッチコントロールユニット
２０によって、その励磁電流が制御されている。このク
ラッチコントロールユニット２０には、車速検出センサ
２１が検出する車速信号、機関回転数センサ２２が検出
する機関回転数信号、アクセルスイッチ２３の検出信号
がそれぞれ入力されている。アクセルスイッチ２３は、
アクセルペダル２４が開放状態にあるか踏込状態にある
かを検出している。また、変速機のセレクトレバー２５
ａには、該レバー２５ａが、Ｐ（パーキング）レンジ、
Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ等の
いずれの位置にあるかを検出するためのレバー位置検出
スイッチ２５が設けられており、その検出信号がやはり
クラッチコントロールユニット２０に入力されている。

【００１３】一方、内燃機関１１の点火時期は、点火装
置２６を介してエンジンコントロールユニット２７によ
って制御されている。このエンジンコントロールユニッ
ト２７は、内燃機関１１の点火時期や空燃比等を総合的
に制御するものであって、上記の車速検出センサ２１や
機関回転数センサ２２の検出信号が入力されているほ
か、機関吸入空気量を検出するエアフロメータ２８の検
出信号、図示せぬスロットルバルブの開度を検出するス
ロットル開度センサ２９の検出信号等が入力されてお
り、これらに基づいて最適な点火時期を設定している。
そして、電磁クラッチ１５によるショック発生時には、
後述するように点火時期のリタードによるトルクダウン
が実行される。

【００１４】また、上記クラッチコントロールユニット
２０は、電磁クラッチ１５を断状態に制御しているか接
状態に制御しているかを示すクラッチ信号ＮＥＵＴ（断
状態に制御しているときにＯＮとなる）を、上記エンジ
ンコントロールユニット２７に対し出力している。

【００１５】次に、上記クラッチコントロールユニット
２０による電磁クラッチ１５の制御について説明する。
図３は、電磁クラッチ１５の制御モードの分類をまとめ
て示した説明図であって、図示するように、機関回転
数，セレクトレバー位置，アクセルペダル２４が開放状
態か踏込状態か，そして車速によって、５種類の制御モ
ードの中から該当するモードが選択される。なお、セレ
クトレバー位置のＤｓレンジは、比較的スポーティな変
速パターンを有するドライブレンジ、Ｒレンジは後進の
レンジである。

【００１６】各モードを説明すると、逆励磁モードで
は、クラッチコイルに通常の励磁と逆向きの電流を流
し、クラッチトルクを極小値とする。これは、電流−ト
ルク特性のヒステリシスを考慮したものである。

【００１７】零モードでは、励磁電流を零とする。つま
り通常のクラッチＯＦＦに相当するモードである。

【００１８】またアクセルペダル２４の開放状態で停止
を含む極低速域では、ドラッグモードとなるが、このド
ラッグモードでは、駆動系のガタをなくし、スムーズな
発進を可能とするために、微少電流が与えられる。この
ドラッグ電流は、図４に示すように、車速が高くなるほ
ど減少する。また、機関回転数が正常アイドル回転数以
下に低下する場合には、ドラッグ電流を小さく補正す
る。

【００１９】直結モードは、通常のクラッチＯＮに相当
するモードであり、所定の励磁電流をクラッチコイルに
与える。

【００２０】また発進モードでは、発進時に要求される
伝達トルクに見合うように所定の演算式に基づいて励磁
電流を制御する。

【００２１】従って、上記の各制御モードの中で、逆励
磁モード，ドラッグモード，零モードは、電磁クラッチ
１５の断状態に相当し、クラッチコントロールユニット
２０が出力するクラッチ信号はＯＮとなる。発進モー
ド，直結モードは、電磁クラッチ１５の接状態に相当
し、クラッチ信号はＯＦＦとなる。

【００２２】次に、図５は、エンジンコントロールユニ
ット２７において実行されるトルクダウン制御の内容を
示すフローチャートである。この処理は、所定期間毎に
繰り返し実行されるもので、先ずステップ１でアクセル
ペダル２４が開放状態から踏込状態に変化したか否かを
判定する。これは、スロットル開度センサ２９が検出す
るスロットル開度ＴＶＯに基づいて判定され、踏込状態
に変化した場合のみトルクダウン制御をすべくステップ
２以降へ進む。ステップ２では、そのときの車速ＶＳＰ
を第２基準値ＡＤＶＳＰ２と比較する。この第２基準値
ＡＤＶＳＰ２は、図３の３０／３５ｋｍ／ｈ（ヒステリ
シスにより３０もしくは３５の値をとる）に相当し、該
第２基準値ＡＤＶＳＰ２より車速ＶＳＰが高い場合には
ステップ１４へ進む。車速ＶＳＰがこれよりも低い場合
は、ステップ３へ進み、車速ＶＳＰを第１基準値ＡＤＶ
ＳＰ１と比較する。この第１基準値ＡＤＶＳＰ１は、図
３の７／８ｋｍ／ｈ（ヒステリシスにより７もしくは８
の値をとる）に相当し、該第１基準値ＡＤＶＳＰ１より
車速ＶＳＰが低い場合にはステップ１１へ進む。

【００２３】車速ＶＳＰが第１基準値ＡＤＶＳＰ１より
高い場合には、ステップ４へ進み、クラッチコントロー
ルユニット２０から入力されるクラッチ信号の変化を判
定する。ここで、クラッチ信号がＯＦＦ状態のままであ
れば、ステップ８へ進み、ＯＮ→ＯＦＦと変化していれ
ばステップ５へ進む。

【００２４】すなわち、加速に伴う制御モードの移行の
態様を、図３に矢印イ〜ニとして４つ示してあるが、ス
テップ１１は矢印イのように停止もしくは極低速域から
の発進加速に対応する。ステップ５は矢印ロのように零
モードから加速して発進モードへ移行する場合に対応す
る。ステップ８は矢印ハのように直結モードから加速し
て発進モードへ移行する場合に対応する。そしてステッ
プ１４は、矢印ニのように直結モードの中での再加速に
対応する。

【００２５】これらのステップ１１，ステップ５，ステ
ップ８，ステップ１４では、それぞれ異なる所定の制御
マップを用いてトルクダウンのための点火時期リタード
量ＤＬＴＡＤＶを算出する。

【００２６】例えば、ステップ１１では、制御マップ１
を用いてリタード量ＤＬＴＡＤＶを求め、かつこれに続
くステップ１２，１３で遅れ時間ＴＲＤＬＹおよびトル
クダウン期間ＤＬＴＤＬＹを決定する。ここで、リター
ド量ＤＬＴＤＬＹは、スロットル開度ＴＶＯおよびその
変化速度ΔＴＶＯに基づいて制御マップ１から求められ
る。また遅れ時間ＴＲＤＬＹおよびトルクダウン期間Ｄ
ＬＴＤＬＹとしては、それぞれ固定値ＴＲＤＬＹ１およ
びＤＬＴＤＬＹ１が与えられる。

【００２７】同様に、ステップ５では、制御マップ２を
用いてリタード量ＤＬＴＡＤＶを求め、かつこれに続く
ステップ６，７で遅れ時間ＴＲＤＬＹおよびトルクダウ
ン期間ＤＬＴＤＬＹをそれぞれＴＲＤＬＹ２およびＤＬ
ＴＤＬＹ２として与える。

【００２８】同様に、ステップ８では、制御マップ３を
用いてリタード量ＤＬＴＡＤＶを求め、かつこれに続く
ステップ９，１０で遅れ時間ＴＲＤＬＹおよびトルクダ
ウン期間ＤＬＴＤＬＹをそれぞれＴＲＤＬＹ３およびＤ
ＬＴＤＬＹ３として与える。

【００２９】また、ステップ１４では、制御マップ４を
用いてリタード量ＤＬＴＡＤＶを求める。なお、この場
合、遅れ時間ＴＲＤＬＹおよびトルクダウン期間ＤＬＴ
ＤＬＹは０として与えられる（ステップ１５，１６）。

【００３０】そして、上記のようにしてそれぞれ決定さ
れたリタード量ＤＬＴＡＤＶ，遅れ時間ＴＲＤＬＹおよ
びトルクダウン期間ＤＬＴＤＬＹを用いて、ステップ１
７において、トルクダウン制御が実行される。すなわ
ち、機関回転数や負荷に応じて設定された点火時期が一
時的にリタード側に補正される。

【００３１】図６は、上述したイ〜ニの態様の加速の際
のトルクダウン制御の様子をそれぞれ対比して示したも
ので、イ〜ニのそれぞれについて、クラッチ信号の状態
と、点火時期ＡＤＶと、トルクダウン制御を行わない場
合の車両の加速度Ｇの変化を示している。

【００３２】この図６に示すように、トルクダウン制御
を行わないとすると、加速開始（アクセルペダル２４の
踏込）の時点からそれぞれある程度遅れて電磁クラッチ
１５の接続あるいはモード変化に伴うショックが発生す
る。このショックは、零モードから発進モードへ移行す
るロの場合が最も大きく、制御モードの変化を伴わない
ニの場合が最も小さい。また、そのショックの発生する
時期もそれぞれ多少異なるものとなる。これに対し、上
記実施例によれば、点火時期ＡＤＶの変化として示すよ
うに、それぞれに最適な時期に、ショックの大小に見合
った最適なリタード量によるトルクダウン制御が実行さ
れる。従って、実際に生じるショックを確実に軽減する
ことができる。そして、過度に大きなリタード量を与え
ることがないので、加速応答性を損なうこともない。ま
た、リタードする期間を必要最小限にでき、加速性能を
悪化させることがない。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る電磁クラッチ付内燃機関の制御装置によれば、電
磁クラッチの接続ショックが生じる加速時に、電磁クラ
ッチの制御モードを考慮したリタード量によるトルクダ
ウン制御が実行されるので、過不足なくショックを相殺
でき、確実なショックの軽減と加速応答性の確保とを両
立させることができる。また、点火時期リタードを開始
するまでの遅れ時間を制御モードの移行の態様に応じて
与えてやれば、トルクダウンの期間を必要最小限にで
き、加速性能の悪化を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示すクレーム対応図。

【図２】この発明の一実施例の機械的構成を示す構成説
明図。

【図３】電磁クラッチの制御モードの各条件に対する分
類を示す説明図。

【図４】ドラッグ電流の特性を示す特性図。

【図５】トルクダウン制御の内容を示すフローチャー
ト。

【図６】加速時の点火時期の変化等を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１…加速検出手段２…トルクダウン制御手段３…トルクダウン量設定手段４…遅延手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機関出力軸と変速機との間に電磁クラッ
チを備え、かつ該電磁クラッチの励磁電流の制御モード
を、車速とアクセルの開放，踏込状態とに基づいて複数
種の制御モードの中から選択するようにした電磁クラッ
チ付内燃機関において、アクセルの開放状態から踏込状
態への変化を検出する加速検出手段と、この踏込検出時
点から所定の遅れ時間の後に点火時期リタードにより機
関のトルクを一時的に低下させるトルクダウン制御手段
と、アクセル踏込に伴う上記制御モードの移行の態様に
応じて上記点火時期リタード量を設定するトルクダウン
量設定手段とを備えたことを特徴とする電磁クラッチ付
内燃機関の制御装置。
【請求項２】上記の遅れ時間を制御モードの移行の態
様に応じて与えるようにしたことを特徴とする請求項１
記載の電磁クラッチ付内燃機関の制御装置。