JP3620131B2 - Engine and automatic transmission control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空燃比を大きくしたリーンバーン運転を実行可能なエンジンと、このエンジンに連結され、かつ手動操作に基づいた変速と車両の状態に基づいた変速とを選択できる自動変速機とを制御するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両においてアクセルペダルを大きく踏み込んだ高負荷時には、シリンダに対して燃料を多く供給してエンジン出力を増大させることが必要であるが、所定以上の車速で一定車速の走行を行う場合には、特に加速力を必要としないので、エンジン回転数を維持しつつシリンダに供給する燃料を少なくすることが好ましい。すなわちいわゆる巡航速度での低負荷時に、シリンダに供給される混合気の総量を替えずに燃料の量を少なくしてリーンバーンを行うことが望まれる。最近では、このような要請に応えることのできるエンジンが開発され、実用に供されるようになってきている。
【0003】
リーンバーン運転は、上述のように車速が所定値以上であり、かつエンジン負荷が低負荷の状態で実行され、例えば燃料噴射量を減少させて空燃比を理論空燃比もしくは運転空燃比からこれらよりも大きい空燃比に変更している。またその場合、空燃比に適した点火時期とすることにより、トルクの低下や排気ガスの悪化を防止している。その一例が例えば特開平6−17732号公報に記載されている。
【0004】
一方、最近では、車両用の変速機として自動変速機が多用されるようになってきているが、運転者の意図をより変速に反映させるために、手動操作に基づいて変速を実行する変速モードを選択できる自動変速機が開発され、また実用に供されている。これは、例えばドライブレンジの状態で手動操作に基づいてアップシフト信号とダウンシフト信号とを選択的に出力させ、これらの信号に基づいて1速づつアップシフトもしくはダウンシフトさせるよう構成されている。このいわゆる手動変速モード(もしくはダイレクトモード、スポーツモード)は、通常の走行よりも大きく加速性を求めて選択される場合が多いので、その要求に則したエンジンの制御を行うことが好ましく、例えば特開平5−26064号公報に記載された発明では、手動変速モードが選択された場合には、エンジン出力を増大させるように制御している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したリーンバーン運転の実行は、スロットル開度や車速などの車両の走行状態に基づいてエンジン用制御装置が判断する。これに対して自動変速機における前述した手動変速モードの選択は、運転者がスイッチやシフト装置を操作することによって実行される。したがって上記のリーンバーン運転の可能なエンジンに、手動変速モードの選択可能な自動変速機が連結された車両では、リーンバーン運転の実行と手動変速モードの選択とが、それぞれ独立して行われるため、エンジンをリーンバーン運転している状態で自動変速機では手動変速モードが選択される場合がある。
【0006】
このような場合、手動変速モードの選択によって運転者が変速を求めているにも拘わらず、エンジンはリーンバーン運転状態で出力トルク変動が相対的に大きくなり、その結果、変速ショックが生じる可能性があった。
【0007】
この発明は、上記の事情を背景としてなされたものであり、燃費を向上させることができるとともに手動操作に基づく変速を実行するモードでの変速ショックを低減することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
そしてこの目的は、この発明によれば、自動変速機での変速を手動操作に基づいて行うモードが選択されている状態では、エンジンにおけるリーンバーン制御を禁止することによって達成される。
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、空燃比を大きくしたリーンバーン運転の可能なエンジンに、手動操作に基づいて変速を実行する第1の変速モードと車両の状態に基づいて変速を実行する第2の変速モードとを選択可能な自動変速機が連結されたエンジンおよび自動変速機の制御装置において、手動操作に基づいて変速を実行する前記第1の変速モードが選択された場合には、前記エンジンでのリーンバーン運転を禁止する手段と、前記第1の変速モードが選択されて前記第2の変速モードから第1の変速モードに切り換えることに伴って前記リーンバーン運転から空燃比を小さくした運転状態に切り換える場合に、リーンバーン運転から空燃比を小さくした運転状態に切り換えて所定時間が経過した後に、前記第1の変速モードに切り換える手段とを備えていることを特徴とするものである。
また、この発明は、空燃比を大きくしたリーンバーン運転の可能なエンジンに、手動操作に基づいて変速を実行する第1の変速モードと車両の状態に基づいて変速を実行する第2の変速モードとを選択可能な自動変速機が連結されたエンジンおよび自動変速機の制御装置において、車両の状態に基づいて変速を実行する前記第2の変速モードが選択されかつ前記第2の変速モードで前記リーンバーン運転をおこなう状態の場合に、前記第2の変速モードが選択されて前記第1の変速モードから第2の変速モードに切り換えて所定時間が経過した後に、空燃比を小さくした運転状態からリーンバーン運転に切り換える手段を備えていることを特徴とするものである。
【0010】
したがってこの発明においては、自動変速機での変速のモードとして手動操作に基づいて変速を実行するモードが選択されている場合には、エンジンでの空燃比がリーンバーン運転よりも小さく設定され、エンジントルクが安定しているので、変速ショックを低減することができる。また、第1の変速モードがら第2の変速モードに切り換えるとともにリーンバーン運転から空燃比の小さい運転に切り換える場合、空燃比の小さい運転に切り換えて所定時間が経過した後に、変祖モードが切り換えられる。
さらに、第2の変速モードから第1の変速モードに切り換え、かつ空燃比の小さい運転状態からリーンバーン運転に切り換える場合、空燃比の小さい運転状態で変速モードを切り換えて所定時間が経過した後に、リーンバーン運転に切り換えられる。
【0011】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を図面に基づいてより具体的に説明する。この発明で対象とするエンジンは、スロットル開度や車速などの車両の状態に基づいてリーンバーン運転が行われるエンジンであり、またこのエンジンに連結された自動変速機は、スロットル開度や車速などの車両の状態に基づいた変速と手動操作に基づいた変速とを選択することのできる自動変速機である。先ず、その自動変速機の一例について図1を参照して説明する。
【0012】
図1において、エンジン1にトルクコンバータ2を介して自動変速機3が連結されている。このトルクコンバータ2は、エンジン1のクランク軸4に連結されたポンプインペラ5と、自動変速機3の入力軸6に連結されたタービンランナー7と、これらポンプインペラ5およびタービンランナー7の間を直結するロックアップクラッチ8と、一方向クラッチ9によって一方向の回転が阻止されているステータ10とを備えている。
【0013】
上記自動変速機3は、ハイおよびローの2段の切り換えを行う副変速部11と、後進ギヤ段および前進4段の切り換えが可能な主変速部12とを備えている。副変速部11は、サンギヤS0 、リングギヤR0 、およびキャリヤK0 に回転可能に支持されてそれらサンギヤS0 およびリングギヤR0 に噛み合わされているピニオンP0 から成るHL遊星歯車装置13と、サンギヤS0 とキャリヤK0 との間に設けられたクラッチC0 および一方向クラッチF0 と、サンギヤS0 とハウジング19との間に設けられたブレーキB0 とを備えている。
【0014】
主変速部12は、サンギヤS1 、リングギヤR1 、およびキャリヤK1 に回転可能に支持されてそれらサンギヤS1 およびリングギヤR1 に噛み合わされているピニオンP1 からなる第1遊星歯車装置14と、サンギヤS2 、リングギヤR2 、およびキャリヤK2 に回転可能に支持されてそれらサンギヤS2 およびリングギヤR2 に噛み合わされているピニオンP2 からなる第2遊星歯車装置15と、サンギヤS3 、リングギヤR3 、およびキャリヤK3 に回転可能に支持されてそれらサンギヤS3 およびリングギヤR3 に噛み合わされているピニオンP3 からなる第3遊星歯車装置16とを備えている。
【0015】
上記サンギヤS1 とサンギヤS2 とは互いに一体的に連結され、リングギヤR1 とキャリヤK2 とキャリヤK3 とが一体的に連結され、そのキャリヤK3 は出力軸17に連結されている。また、リングギヤR2 がサンギヤS3 に一体的に連結されている。そして、リングギヤR2 およびサンギヤS3 と中間軸18との間に第1クラッチC1 が設けられ、サンギヤS1 およびサンギヤS2 と中間軸18との間に第2クラッチC2 が設けられている。
【0016】
またブレーキ手段として、サンギヤS1 およびサンギヤS2 の回転を止めるためのバンド形式の第1ブレーキB1 がハウジング19に設けられている。また、サンギヤS1 およびサンギヤS2 とハウジング19との間には、第1一方向クラッチF1 およびブレーキB2 が直列に設けられている。この第1一方向クラッチF1 は、サンギヤS1 およびサンギヤS2 が入力軸6と反対の方向へ逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。
【0017】
キャリヤK1 とハウジング19との間には第3ブレーキB3 が設けられており、リングギヤR3 とハウジング19との間には、第4ブレーキB4 と第2一方向クラッチF2 とが並列に設けられている。この第2一方向クラッチF2 は、リングギヤR3 が逆回転しようとする際に係合させられるように構成されている。上記クラッチC0 ,C1 ,C2 、ブレーキB0 ,B1 ,B2 ,B3 ,B4 は、油圧が作用することにより摩擦材が係合させられる油圧式摩擦係合装置である。
【0018】
上記の自動変速機では、前進5段と後進段とを設定することができ、これらの変速段を設定するための各摩擦係合装置の係合・解放の状態を図2の係合作動表に示してある。なお、図2において○印は係合状態、×印は解放状態をそれぞれ示す。
【0019】
図3は、エンジン1および自動変速機3についての制御系統図を示しており、アクセルペダル20の踏み込み量に応じた信号がエンジン用電子制御装置21に入力されている。またエンジン1の吸気ダクトには、スロットルアクチュエータ22によって駆動される電子スロットル弁23が設けられており、この電子スロットル弁23は、アクセルペダル20の踏み込み量に応じて制御装置21からスロットルアクチュエータ22に制御信号が出力され、その制御量に応じて開度が制御されるようになっている。
【0020】
また、エンジン1の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ24、吸入空気量を検出するエアフローメータ25、吸入空気の温度を検出する吸入空気温度センサ26、上記電子スロットル弁23の開度θを検出するスロットルセンサ27、出力軸17の回転速度などから車速Vを検出する車速センサ28、エンジン1の冷却水温度を検出する冷却水温センサ29、ブレーキの作動を検出するブレーキスイッチ30、シフト装置による操作位置を検出する操作位置センサ31、手動操作に基づいて変速を実行するダイレクトモード(DM)スイッチ(スポーツモードスイッチ)32あるいはダイレクトモードでの変速を指示する変速スイッチ33などが設けられている。それらのセンサから、エンジン回転速度N、吸入空気温度Tha 、吸入空気量Q、電子スロットル弁23の開度θ、車速V、エンジン冷却水温THw 、ブレーキの作動状態BKの信号がエンジン用電子制御装置21に入力されている。またシフト操作位置Pshを表す信号、ダイレクトモードが選択されている信号あるいはダイレクトモードでの変速を指示する信号が、変速用電子制御装置34に入力されるようになっている。なお、この変速用電子制御装置34には、上記の電子スロットル弁23の開度θ、車速V、エンジン冷却水温THw 、ブレーキの作動状態BKの信号が入力されている。
【0021】
また、タービンランナー7の回転速度を検出するタービン回転速度センサ35からタービン回転速度NT を表す信号が変速用電子制御装置34に供給されている。さらに、アクセルペダル20が最大操作位置まで操作されたことを検出するキックダウンスイッチ36からキックダウン操作を表す信号が変速用電子制御装置33に入力されている。
【0022】
エンジン用電子制御装置21は、中央演算処理装置(CPU)、記憶装置(RAM,ROM)、入出力インターフェースを備えたいわゆるマイクロコンピュータであって、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、種々のエンジン制御を実行する。例えば、燃料噴射量制御のために燃料噴射弁37を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ38を制御し、アイドルスピード制御のために図示しないバイパス弁を制御し、トラクション制御を含む全てのスロットル制御を、スロットルアクチュエータ22により電子スロットル弁23を制御して実行する。
【0023】
変速用電子制御装置34も、上記のエンジン用電子制御装置21と同様のマイクロコンピュータであって、CPUはRAMの一時記憶機能を利用し、予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理するとともに、油圧制御回路39の各ソレノイド弁あるいはリニアソレノイド弁を駆動するようになっている。例えば、変速用電子制御装置34は、スロットル弁23の開度に対応した大きさの出力圧PSLT を発生させるためにリニアソレノイド弁SLTを、アキュームレータ背圧を制御するためにリニアソレノイド弁SLNを、ロックアップクラッチ8のスリップ量を制御し、また変速過渡時の所定のクラッチあるいはブレーキの係合圧を変速の進行に従いかつ入力トルクに応じて制御するためにリニアソレノイド弁SLUをそれぞれ駆動する。
【0024】
また、変速用電子制御装置34は、基本スロットル弁開度θ(アクセルペダルの踏み込み量に対して所定の非線形特性で変換したスロットル開度)および車速Vならびにこれらをパラメータとした変速線図に基づいて自動変速機3の変速段やロックアップクラッチ8の係合状態を決定し、この決定された変速段および係合状態が得られるように油圧制御回路39におけるNo .1ないしNo .3のソレノイド弁SOL1 ,SOL2 ,SOL3 を駆動し、エンジンブレーキを発生させる際には、No .4のソレノイド弁SOL4 を駆動するよう構成されている。
【0025】
他方、上記ロックアップクラッチ8は、自動変速機3の第1速および第2速では解放されるが、第3速および第4速では、基本スロットル弁開度θおよび車速Vに基づいて解放、スリップ、係合のいずれかの領域が判定され、スリップ領域であればロックアップクラッチ8がスリップ制御され、係合領域であれば係合させられる。このスリップ制御は、エンジン1の回転変動を吸収しつつトルクコンバータ2の回転損失を可及的に抑制するためのものである。
【0026】
前述したように上記の自動変速機3は、手動操作に基づいて変速を実行するダイレクトモードを選択可能であり、そのダイレクトモードを実行するために図4および図5に示す構成のシフト装置が設けられている。先ず図4は、シフトレバーによって選択される操作位置を示している。図において、車両の前後方向の6つの操作位置と車両の左右方向の2つの操作位置との組み合せにより、シフトレバーを8つの操作位置へ操作可能に支持する図示しない支持装置によってシフトレバーが支持されている。そしてPはパーキングレンジ位置、Rはリバースレンジ位置、Nはニュートラルレンジ位置、Dはドライブレンジ位置、“4”は第4速までの変速段を設定する“4”レンジ位置、“3”は第3速までの変速段を設定する“3”レンジ位置、“2”は第2速までの変速段を設定する“2”レンジ位置、Lは第1速以上の変速段へのアップシフトを禁止するローレンジ位置をそれぞれ示す。
【0027】
これらの操作位置(レンジ位置)は、シフトレバーをガイドするための溝によって連結されており、図5に示すように、その溝内を手動操作によって移動させられるシフトレバー40のグリップ部41には、アップシフトスイッチ(+スイッチ)42と、ダウンシフトスイッチ(−スイッチ)43とが設けられている。これらのスイッチ42,43が前記変速スイッチ33に相当しており、アップシフトスイッチ42を1回ON操作するごとに、1段アップシフトする指令信号を変速用電子制御装置34が出力し、またダウンシフトスイッチ43を1回ON操作するごとに、1段ダウンシフトする指令信号を変速用電子制御装置34が出力するように構成されている。
【0028】
なお、これらのスイッチ42,43の車両の前後方向での配置位置は、図5に車両での方向を合わせて示してあるとおりである。またエンジン回転数が過度に上昇するオーバーランを防止し、あるいは加速性の過度な不足を防止するなどのために、前記アップシフトスイッチ42やダウンシフトスイッチ43をON操作した場合の変速禁止領域を設定することは任意である。
【0029】
図6は他のシフト装置を概略的に示しており、Pレンジ位置、Rレンジ位置、Nレンジ位置、Dレンジ位置、“3”レンジ位置、“2”レンジ位置、Lレンジ位置を直線的に配列され、かつこれらが直線溝44で連結され、更にH形溝45がその中心部でDレンジ位置で交差されるとともに、そのH形溝45の4つの頂点部分が第1速ないし第4速のシフト位置とされて変速スイッチ33に相当する変速段センサS1st ,S2nd ,S3rd ,S4th が配置されている。これらの変速段センサS1st ,S2nd ,S3rd ,S4th は、変速用電子制御装置34に接続され、前記各溝44,45の内部を移動させられるシフトレバー46によってON動作させられることにより、それぞれに対応した変速段を設定する指令信号を変速用電子制御装置34が出力するように構成されている。なお、このような構成においても、車両の状態に応じて所定の変速段の設定を禁止するよう構成することは任意である。
【0030】
なお、特には図示しないが、図6に示す直線溝44と平行にDレンジ位置から分岐した短い直線溝を形成し、その短い直線溝の両端に図5に示すアップシフトスイッチとダウンシフトスイッチとを設けたシフト装置を採用することもできる。また前述したダイレクトモードスイッチ32は、前記シフトレバー40,46に取り付けてもよく、あるいは図6に示すシフト装置においてシフトレバー46がDレンジ位置からH形溝45に移動したことを検出して信号を出力するセンサであってもよい。
【0031】
以上説明した自動変速機3が連結されているエンジン1は、空燃比を理論空燃比より大きくしたリーンバーン運転が可能であり、かつリーンバーン運転中にNOx 吸収剤からNOx を放出させるために、空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイクを実行するよう構成されている。そこでこのエンジン1について説明すると、図7は吸排気系統を模式的に示しており、ピストン130の頂部側に形成された燃焼室131には、点火プラグ132が配置されている。またこの燃焼室131には、吸気弁133を有する吸気ポート134と、排気弁135を有する排気ポート136とが連通されている。
【0032】
その吸気ポート134は、対応するマニホールド137を介してサージタンク138に連結され、その各マニホールド137には、吸気ポート134内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁139が取り付けられている。またサージタンク138は、吸気ダクト140およびエアフローメータ25を介してエアクリーナ141に連結され、吸気ダクト140内にスロットル弁23が配置されている。
【0033】
一方、排気ポート136は、排気マニホールド142および排気管143を介してNOx 吸収剤144を内蔵したケーシング145に接続され、さらにそのケーシング145は排気管146を介して触媒コンバータ147に連結されている。なお、この触媒コンバータ147は、三元触媒148を内蔵している。
【0034】
このエンジン1を制御する電子制御装置21は、ディジタルコンピュータからなり、双方向性バス149によって相互に接続されたROM(リードオンリーメモリ)150、RAM(ランダムアクセスメモリ)151、CPU(マイクロプロセッサ)152、入力ポート153および出力ポート154を備えている。エアフローメータ25は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧がAD変換器155を介して入力ポート153に入力されるようになっている。また入力ポート153にはエンジン回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ24が接続されている。一方、出力ポート154は対応する駆動回路156,157を介してそれぞれ点火プラグ132および燃料噴射弁139に接続されている。
【0035】
上記のようにエンジン1は、燃料噴射弁139から燃料が供給されるよう構成されており、その燃料噴射時間TAUは、
TAU=TP×Kt
の式に基づいて算出される。ここでTPは基本燃料噴射時間を表し、またKt は補正係数を表している。基本燃料噴射時間TPはエンジン1のシリンダに供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間である。
【0036】
この基本燃料噴射時間TPは予め実験により求められ、1回転あたりの吸入空気量Q/N(Qは吸入空気量、Nはエンジン回転数)で表されるエンジン負荷およびエンジン回転数Nの関数として図8に示すようなマップの形で予めROM152内に記憶されている。補正係数Kt はエンジン1内に供給される混合気の空燃比を制御するための係数であって、Kt =1.0であれば、シリンダ内に供給される混合気は理論空燃比となる。これに対してKt <1.0となれば、シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比より大きくなり、エンジン1はリーンバーン運転されることになる。さらにKt >1.0になれば、シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなり、いわゆるリッチ状態となる。
【0037】
図7に示すエンジンでは、通常、例えばKt =0.7もしくは0.6程度に維持されており、したがってリーンバーン運転が行われる。図9は、燃焼室131から排出される排気ガス中の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図9から知られるように、燃焼室131から排出される未燃焼のHC、COの濃度は、燃焼室131に供給される混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室131から排出される排気ガス中の酸素O2 の濃度は燃焼室131内に供給される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【0038】
ケーシング145内に収容されているNOx 吸収剤144は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa 、リチウムLi 、セシウムCs のようなアルカリ金属、バリウムBa 、カルシウムCa のようなアルカリ土類、ランタンLa 、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Pt のような貴金属とが担持されている。
【0039】
吸気ダクトおよびNOx 吸収剤144の上流の排気管路内に供給された空気と燃料との比を「NOx 吸収剤144への流入排気ガスの空燃比」とすると、このNOx 吸収剤144は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx 吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が以下すると、吸収したNOx を放出するNOx の吸収放出作用を行う。
【0040】
なお、NOx 吸収剤144の上流の排気管路内に燃料あるいは空気が供給されない場合には、流入排気ガスの空燃比が燃焼室131内に供給される混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、NOx 吸収剤144は燃焼室131内に供給される混合気の空燃比がリーンの時にNOx を吸収し、燃焼室131内に供給される混合気中の酸素濃度が低下すると、吸収したNOx を放出することになる。
【0041】
上記のNOx 吸収剤144を排気管路内に配置すれば、このNOx 吸収剤144は実際にNOx の吸収放出作用を行うが、この吸収放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸収放出作用は図10に示すようにメカニズムで行われているものと考えられている。なお、このメカニズムについて、担体上に白金Pt およびバリウムBa を担持させた場合を例に取って説明するが、他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【0042】
すなわち流入排気ガスがかなりリーンになると、流入排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図10(A)に示すようにこれら酸素O2 がO2 − またはO2−の形で白金Pt の表面に付着する。一方、流入排気ガス中のNOは、白金Pt の表面でO2 − またはO2−と反応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
【0043】
ついで生成された2NO2 の一部は白金Pt 上で酸化されつつ吸収剤144内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、図10(A)に示すように硝酸イオンNO3 −の形で吸収剤144内に吸収される。このようにしてNOx がNOx 吸収剤144内に吸収される。
【0044】
流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Pt の表面でNO2 が成形され、吸収剤のNOx 吸収能力が飽和しない限りNO2 が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO3 −が生成される。これに対して流入排気ガス中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下すると、反応が逆方向(NO3 −→NO2 )に進み、その結果、吸収剤内の硝酸イオンNO3 −がNO2 の形で吸収剤から放出される。すなわち流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、NOx 吸収剤144からNOx が放出されることになる。図9に示すように流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって流入排気ガスのリーンの度合を低くすれば、流入排気ガスがリーンであっても、NOx 吸収剤144からNOx が放出されることになる。
【0045】
一方、このとき流入排気ガスの空燃比をリッチにすると、図9に示すように、エンジン1から多量の未燃焼HC、COが排出され、これらの未燃焼HC、COは白金Pt 上の酸素O2 − またはO2−と反応して酸化する。また流入排気ガスの空燃比をリッチにすると、流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からNO2 が放出され、このNO2 は図10(B)に示すように、未燃焼HC、COと反応して還元される。このようにして白金Pt の表面上にNO2 が存在しなくなると、吸収剤から次から次へとNO2 が放出される。したがって流入排気ガスの空燃比をリッチにすると、短時間のうちにNOx 吸収剤144からNOx が放出される。
【0046】
すなわち流入排気ガスの空燃比をリッチにすると、先ず初めに、未燃焼HC、COが白金Pt 上のO2 − またはO2−とただちに反応して酸化され、ついで白金Pt 上のO2 − またはO2−が消費されてもまだ未燃焼HC、COが残っていれば、この未燃焼HC、COによって吸収剤から放出されたNOx およびエンジンから排出されたNOx が還元される。したがって流入排気ガスの空燃比をリッチにしたときに吸収剤から放出された全NOx およびエンジンから排出された全NOx を還元するには、少なくとも白金Pt 上のO2 − またはO2−を消費するのに必要な量の未燃焼HC、COがNOx 吸収剤144に流入するように流入ガスの空燃比のリッチの度合を制御する必要がある。
【0047】
前述したように図7に示すエンジンでは、通常、シリンダ内に供給される混合気はリーン(例えばKt =0.7)に維持されており、このとき発生するNOx は、NOx 吸収剤144に吸収される。ところがリーン混合気が燃焼されつづけると、NOx 吸収剤144によるNOx 吸収能力が飽和してしまい、しばらくしてNOx 吸収剤144によりNOx を吸収できなくなってしまう。そこでこの発明にかかる制御装置は、リーン混合気が継続して燃焼されたときには図11に示すようにシリンダ内に供給される混合気を一時的にリッチ(Kt =KK)に制御し、それによってNOx 吸収剤144に吸収されたNOx をNOx 吸収剤144から放出させる。すなわちリッチスパイクを実行する。
【0048】
その場合、単にシリンダ内に供給される混合気をリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換えるとエンジン出力トルクが変動するので、そのような事態が生じないようにリーン空燃比とリッチ空燃比とが設定されている。すなわち図12に示すように、エンジン出力トルクは出力空燃比(11.0〜12.0)を境として空燃比がリーン側になるとエンジン出力トルクが低下し、また空燃比がリッチ側になってもエンジン出力トルクは低下する。
【0049】
したがって図12に示すようにエンジン出力トルクが等しくなるリーン空燃比(KL)とリッチ空燃比(KK)とが存在することになる。そこで燃焼室131においてリーン混合気を燃焼すべきときには、そのときの空燃比をリーン空燃比(KL)とし、燃焼室131内でリッチ混合気を燃焼すべきときにはその時の空燃比をリッチ空燃比(KK)とするとともに点火時期をそれぞれの空燃比に対応した値に切り換えるようにしている。このようにリーン空燃比およびリッチ空燃比を予め定めると、リーン空燃比からリッチ空燃比に切り換えられたとき、およびリッチ空燃比からリーン空燃比に切り換えられたときに、エンジン出力トルクの変動やショックが抑制される。
【0050】
なお、この実施例では、リーン空燃比(KL)が予め例えばKt =0.7相当に設定されており、したがってこのリーン空燃比を用いたときのエンジン出力トルクと等しい出力トルクが得られるようにリッチ空燃比(KK)が設定される。この場合、このリッチ空燃比(KK)はエンジン負荷Q/Nとエンジン回転数Nとの関数になり、このリッチ空燃比(KK)は図13に示すようにエンジン負荷Q/Nおよびエンジン回転数Nの関数の形で予めROM150に記憶されている。
【0051】
ところで図11のリッチ空燃比KK′はシリンダ内に供給される混合気の空燃比がリーン空燃比(Kt =0.7)からリッチ空燃比(Kt =KK′)に切り換えられたときに、白金Pt 上のO2 − を消費しかつ全NOx を還元するのに必要な未燃焼成分が発生する空燃比を示している。上記のエンジンでは、リッチスパイク時の前記リッチ空燃比(KK)が、このリッチ空燃比(KK′)よりも更にリッチ側の空燃比に設定されるので、NOx 吸収剤144には白金Pt 上のO2 − を消費しかつ全NOx を還元するに必要な未燃焼成分が供給されることになり、その結果、NOx が良好に還元されることになる。
【0052】
しかしながらその場合、余剰の未燃焼成分がNOx 吸収剤144から排出されることになり、したがってこの余剰の未燃焼成分を酸化させる必要がある。そのためNOx 吸収剤144の下流側の排気管路内にストレージ機能を有する触媒148を内蔵した触媒コンバータ147が配置され、この触媒によって未燃焼成分を酸化させるようになっている。
【0053】
すなわちこの触媒148は、例えばアルミナを担体としてこの担体上に貴金属と、カルシウムCaのようなアルカリ土類と、セシウムCeとが担持されている。このように担体上にセシウムCeを担持させると、触媒148は、触媒148への流入排気ガスの空燃比がリーンのときには、排気ガスに含まれる酸素を吸着保持し、触媒148への流入排気ガスの空燃比がリッチになると、吸着保持していた酸素を未燃焼HC、COが奪うというO2 ストレージ機能を備えるようになる。したがってこのようなO2 ストレージ機能を有する触媒148をNOx 吸収剤144の下流の排気管路内に配置しておくと、リーン混合気が燃焼されている間に多量の酸素が触媒148に吸着保持されるので、NOx 吸収剤144からNOx を放出するべく燃焼室131内に供給される混合気がリッチにされてNOx 吸収剤144から未燃焼HC、COが排出されても、これらの未燃焼HC、COは触媒148に吸着保持されている酸素を奪って酸化され、その結果、未燃焼HC、COが大気中に放出されることが防止される。
【0054】
なお、NOx 吸収剤144からのNOx の放出作用は、一定量のNOx がNOx 吸収剤144に吸収されたとき、例えばNOx 吸収剤144の吸収能力の50%程度までNOx が吸収されたときに行われる。NOx 吸収剤144に吸収されるNOx の量はエンジンから排出される排気ガスの量と排気ガス中のNOx 濃度に比例し、この場合、排気ガス量は吸入空気量に比例し、排気ガス中のNOx 濃度はエンジン負荷に比例するので、NOx 吸収剤144に吸収されるNOx 量は正確には吸入空気量とエンジン負荷との積の累積値から推定することができるが、制御を単純にするためには、エンジン回転数の累積値からNOx 吸収剤144に吸収されているNOx 量を推定してもよい。
【0055】
つぎに上記のエンジンにおけるリッチスパイクの制御について説明する。図14は、前記電子制御装置21により一定時間毎に実行されるルーチンを示している。先ず、ステップ1において基本燃料噴射時間TPに対する補正係数Kt が1.0よりも小さいか否か、すなわちリーンバーン運転が行われているか否かが判別される。Kt ≧1.0のとき、すなわちシリンダ内に供給されている混合気が理論空燃比またはリッチ空燃比のときには特に制御を行うことなくこのルーチンから抜ける。
【0056】
これに対してKt <1.0のとき、すなわちリーン混合気が燃焼されているときには、ステップ2に進んで現在のエンジン回転数NEにΣNEを加算した結果がΣNEとされる。したがってΣNEはエンジン回転数NEの累積値を示している。ついでステップ3では、累積回転数ΣNEが一定値SNEよりも大きいか否かが判別される。この一定値SNEはNOx 吸収剤144にそのNOx 吸収能力の例えば50%のNOx 量が吸収されていると推定される累積回転数を示している。ΣNE≦SNEのときにはリターンし、ΣNE>SNEのとき、すなわちNOx 吸収剤144にそのNOx 吸収能力の50%のNOx 量が吸収されていると推定されたときにはステップ4に進んでNOx 放出フラグがセットされる。NOx 放出フラグがセットされると、後述するようにシリンダ内に供給される混合気がリッチに切り換えられるとともに、混合気の空燃比に応じて点火時期が遅角される。
【0057】
ついでステップ5では、カウント値Cが1だけインクリメントされる。ついでステップ6ではカウント値Cが一定値C0 よりも大きくなったか否か、すなわち例えば0.5秒経過したか否かが判別される。C≦C0 のときにはリターンし、C>C0 になると、ステップ7に進んでNOx 放出フラグがリセットされる。NOx 放出フラグがリセットされると、後述するようにシリンダ内に供給される混合気がリッチからリーンに切り換えられる。したがってシリンダ内に供給される混合気は0.5秒の間、リッチに制御されることになる。ついでステップ8において累積回転数ΣNEおよびカウント値Cがクリアされる。
【0058】
図15は、燃料噴射時間TAUの算出ルーチンを示しており、このルーチンはエンジン用電子制御装置21により一定時間毎(またはクランク軸の一定回転角度毎)に実行される。図15において、先ずステップ10で図8に示すマップから基本燃料噴射時間TPが算出される。ついでステップ11ではNOx 放出フラグがセットされているか否かが判別される。NOx 放出フラグがセットされていないときにはステップ12,13に進んで補正係数Kt が例えば0.7とされ、ついでステップ14に進む。ステップ14では燃料噴射時間TAU(=TP×Kt )が算出される。このときにはシリンダ内に供給される混合気がリーンとされる。
【0059】
一方、ステップ11においてNOx 放出フラグがセットされたと判断されたときには、ステップ15に進んで図13に示す関係からKKが算出される。ついでステップ16では補正係数Kt の値がKKにされ、ステップ14に進む。したがってこのときにはシリンダ内に供給される混合気がリッチ空燃比とされる。
【0060】
ところでエンジンなどの経年変化によって実際の空燃比が制御した空燃比からずれることがある。このような場合には、例えば空燃比センサを排気ポート136に設置し、検出された実際の空燃比に基づいて制御値を補正することが好ましい。
【0061】
さらに、リーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイクを行う場合、シリンダに供給される混合の空燃比を小さくしても燃焼室131内での混合気の空燃比が遅れて変化することがある。これは、リーン運転中では吸気ポート134の壁面が乾いた状態にあり、ここにリッチ空燃比の混合気を供給すると、混合気に含まれる燃料の一部が吸気ポートの壁面に付着し、その分、シリンダ内での混合気中の燃料の量が少なくなることに起因している。
【0062】
したがってリッチスパイクの制御開始時点に遅れて燃焼室131内の空燃比が小さくなる。そのためリッチスパイクの制御開始と同時に点火時期を変更すると、過渡的に空燃比と点火時期とが不適合状態となり、エンジン出力トルクの変動が大きくなることが考えられる。このような事態を未然に回避するために、空燃比をリーンからリッチに変更し、あるいはリッチからリーンに変更する場合に、点火時期を空燃比の変更に遅らせて変更し、あるいは点火時期を徐々に変更することが好ましい。あるいは空燃比をリーンからリッチに変更する場合に、壁面への燃料の付着を補うように制御開始時に燃料噴射量を増大させ、またリッチからリーンに変更する場合、壁面からの燃料の離脱によるリッチ化を補うように制御開始時に燃料噴射量を減少させことが好ましい。これらの空燃比を切り換える場合の過渡的な制御は、特開平6−193487号公報に具体的に記載されている。
【0063】
上述したエンジン1における空燃比を大きくしたリーンバーン運転は、例えば第2速ないし第5速の変速段においてスロットル開度θが所定値以下でかつ車速が所定値以上の場合に実行される。これに対して手動操作に基づいて変速を実行する自動変速機3でのダイレクトモードは、運転者が前述したシフト装置を操作することにより、人為的に実行される。そこでこの発明にかかる制御装置は、その人為的なダイレクトモードの選択制御とエンジン1でのリーンバーン運転の制御とを関連づけた制御を行う。
【0064】
図16はその一例を示すフローチャートであって、入力信号の処理(ステップ20)を行った後に、前述した各センサが正常か否かを判断する(ステップ21)。センサに異常があればエンジン1や自動変速機3の実状を把握できないことになるので、特に制御を行うことなくリターンする。これに対して各センサが正常に機能していれば、エンジン水温TE が予め定めた基準温度α以上か否かを判断する(ステップ22)。このステップ22で肯定判断された場合には、自動変速機3の油温TT が予め定めた基準温度β以上か否かを判断する(ステップ23)。
【0065】
このステップ23で肯定判断されれば、エンジン1の暖機が完了してエンジン1での燃焼が安定しており、また自動変速機3での変速制御が正常に行われる状態となっていることになるので、リーンバーン運転を行う前提条件が成立していることになる。そこでDレンジが選択されているか否かを判断する(ステップ24)。
【0066】
Dレンジが選択されていれば、各変速段ごとにリーンバーン制御を実行する(ステップ25)。通常は、第2速ないし第5速の各変速段で実行され、スロットル開度θがそれらの各変速段ごとに設定してあるで所定値以下であり、また車速が各変速段ごとに設定してある所定車速以上であることなどの条件が満たされることによりリーンバーン運転が実行される。そのリーンバーン運転の制御内容は前述したとおりである。
【0067】
一方、Dレンジが選択されていないためにステップ24で否定判断された場合には、ダイレクトモード(DM)が選択されているか否かを判断する(ステップ26)。これは、例えば前述したアップシフトスイッチ42もしくはダウンシフトスイッチ44がON操作されていること、あるいは変速段センサS1st ,S2nd ,S3rd ,S4th のいずれかがON動作していること、または図示しないダイレクトモードスイッチがON操作されていることなどに基づいて判断することができる。
【0068】
そしてこのダイレクトモードが選択された場合には、車速やスロットル開度などの車両の状態が変化しても変速が生じずにその時点の変速段が保持され、また設定される変速段はエンジンブレーキの効く変速段であり、さらには変速の際にライン圧を高くして変速応答性を向上させ、また加速性を向上させるためにアクセル操作量に対するスロットル開度の変化量を増大させるなどの制御が実行される。なお、このダイレクトモードでの制御は、例えば特開平5−26064号公報に記載されている。
【0069】
このようにダイレクトモードでは、加速性など車両としての走行性を向上させる制御が実行されるので、ダイレクトモードが選択されていてステップ26で肯定判断された場合には、エンジントルクが低下するリーンバーン制御が禁止される(ステップ27)。すなわち空燃比を理論空燃比もしくはそれより若干リッチに設定した運転が行われる。したがってエンジントルクが通常の状態に維持され、エンジシントルクが安定するので変速ショックの悪化を未然に防止することができる。なお、ステップ26で否定判断された場合には特に制御を行うことなくリターンする。
【0070】
さらにエンジン水温TE が基準値αより低いためにステップ22で否定判断された場合、あるいは自動変速機3の油温TT が基準温度βより低いためにステップ23で否定判断された場合には、ステップ28に進んでリーンバーン運転を禁止する。エンジン1での燃焼が安定していず、また自動変速機3での変速制御がオイルの粘性の影響などで必ずしも安定して行い得ないからである。
【0071】
上述のようにダイレクトモードでリーンバーン運転を禁止するとすれば、自動変速を行う通常の自動変速モードからダイレクトモードへの切り換えがリーンバーン運転中に生じることにより、変速モードの切り換えと合わせてエンジン1でのリーンバーン制御を通常のストイキ制御などの空燃比をリッチ側に切り換えた制御に変更することになる。また反対に、車両の走行状態としてはリーンバーン制御の可能な状態でダイレクトモードが選択されていた場合には、ダイレクトモードから通常の自動変速モードにマニュアル操作することに伴って、エンジン1をリーンバーン運転に変更することになる。このような変速モードの切り換えに伴う空燃比の切り換え制御は、以下のように実行される。
【0072】
図17はその一例を示しており、先ず入力信号の処理(ステップ30)を行い、ついで通常の自動変速モードであるDレンジからダイレクトモード(DM)に切り換えられたか否かを判断する(ステップ31)。このような変速モードの切り換えが行われた場合には、リーンバーン制御が実行されているか否かを判断する(ステップ32)。
【0073】
リーンバーン制御中であることによりステップ32で肯定判断された場合には、ダイレクトモードでの加速性の不足を防止するために、リーンバーン運転を禁止する制御を実行する(ステップ33)。このリーンバーン禁止の制御は、上記の図16を参照して説明したとおりであり、この制御に伴ってエンジン1の空燃比はリッチ側に変更される。ついでタイマTMAが所定時間TM1をカウントアップしたか否かを判断する(ステップ34)。このタイマTMAは、ダイレクトモードに切り換えられた時点からの時間あるいはステップ33のリーンバーン禁止が実行されてからの時間をカウントするタイマであり、このタイマTMAによりカウントした時間が予め定めた時間TM1を越えた時点でダイレクトモードへの切り換えを実行する(ステップ35)。
【0074】
すなわちリーンバーン運転から空燃比をリッチ側に変更した運転に切り換える制御の実行の開始から所定時間後にダイレクトモードへの切り換えを実行することになり、その結果、ダイレクトモードへの切り換えの完了時点では、エンジン1の運転状態は、理論空燃比によるストイキ運転状態もしくはそれより若干リッチ側に空燃比を設定した運転状態となっている。そのため、ダイレクトモードへの切り換えが行われた時点でエンジントルクが不足することがないうえに、自動変速機3での変速モードの切り換えとエンジン1での空燃比の切り換えとが同時に生じることがないので、これらの制御が容易になり、またトルクの急激な変化に起因するショックを防止することができる。
【0075】
なお、リーンバーン制御が実行されていないことによりステップ32で否定判断された場合には、リーンバーン禁止の制御(ステップ36)を実行した後、ステップ35に進んでダイレクトモードへの切り換えを実行する。
【0076】
一方、ダイレクトモードへの切り換えが生じていないことによりステップ31で否定判断された場合には、ダイレクトモードから自動変速モードでのDレンジへの切り換えが生じているか否かを判断する(ステップ37)。このステップ37で否定判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンし、また肯定判断された場合には、自動変速モード(オートモード)への切り換えを直ちに実行する(ステップ38)。
【0077】
ついでその時点がリーンバーン運転を行う条件が成立しているか否かを判断する(ステップ39)。具体的には、その時点の自動変速モードで設定される変速段が第2速以上の変速段であるか、またエンジン回転数やスロットル開度などがリーンバーン運転を行う値になっているかなどの判断が行われる。そして否定判断されれば、リーンバーン運転への切り換えが不要なので、特に制御を行うことなくリターンし、また反対に肯定判断された場合には、タイマTMBが所定時間TM2をカウントアップしたか否かを判断する(ステップ40)。このタイマTMBは、オートモードに切り換えられた時点からの時間をカウントするタイマであり、このタイマTMBによりカウントした時間が予め定めた時間TM2を越えた時点でリーンバーン運転への切り換えを実行する(ステップ41)。
【0078】
したがってリーンバーン運転を行う条件が成立している状態でダイレクトモードから自動変速モードへの切り換えが判断された場合には、先ず自動変速モードへの切り換えを実行し、その制御が完了して自動変速モードが達成された状態でリーンバーン運転に切り換えられる。そのため、エンジン1での空燃比およびそれに伴う点火時期の切り換え制御と自動変速機3での変速モードの切り換えとが同時に生じることがなく、これらの制御が容易になるうえに、自動変速モードに切り換えるにあたって変速が生じる場合には、空燃比をストイキもしくはリッチ側に設定した通常のエンジンの運転状態で変速を実行できるので、変速制御が容易になってショックを防止することができる。
【0079】
以上、この発明を具体例をもって説明したが、この発明は上記の各例に限定されないのであり、この発明で対象とする自動変速機は、図1に示すギヤトレイン以外のギヤトレインを有するものであってもよい。
【0080】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明では、自動変速機で手動操作に伴う変速を行うモードが選択された場合には、それに関連させてエンジンでのリーンバーン運転を行わないように制御するから、手動変速モードでのエンジントルクが安定し、変速ショックの悪化を防止することができる。また、この発明では、変速モードの切り換えと、リーンバーン運転および空燃比の小さい運転の切り換えとを共におこなう場合、空燃比の小さい運転状態で変速モードが切り換えられるので、これらの制御が容易になるうえに、トルクの変動を抑制してショックを防止でき、これは、変速モードの切り換えに伴って変速が生じる場合も同様であって、その変速制御が容易となり、かつ変速ショックを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明で対象とする自動変速機のギヤトレインの一例を示すスケルトン図である。
【図2】その自動変速機で各変速段を設定するための摩擦係合装置の係合作動表を示す図である。
【図3】そのエンジンおよび自動変速機についての制御系統図である。
【図4】シフト装置における各レンジ位置の配列を示す図である。
【図5】そのシフト装置におけるシフトレバーに設けられているアップシフトスイッチとダウンシフトスイッチとの配置位置を示す概略図である。
【図6】他のシフト装置における各レンジ位置および変速段スイッチの配置を示す図である。
【図7】この発明で対象とするエンジンの吸排気系統および空燃比の制御系統を模式的に示す図である。
【図8】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。
【図9】エンジンから排出される排気ガス中の未燃焼HC、COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図10】NOx の放出作用を説明するための図である。
【図11】NOx の放出制御を説明するための図である。
【図12】エンジントルクと空燃比との関係を説明するための図である。
【図13】補正係数KKのマップを示す図である。
【図14】NOx 吸収剤からのNOx の放出制御の一例を示すフローチャートである。
【図15】燃料噴射量制御の一例を示すフローチャートである。
【図16】ダイレクトモードでのリーンバーン運転を禁止する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図17】自動変速機でのダイレクトモードと自動変速モードとの切り換えとエンジンでのリーンバーンの禁止およびその許可の制御とを関連させて実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
3 自動変速機
21 エンジン用電子制御装置
33 変速用電子制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention controls an engine capable of executing lean burn operation with a large air-fuel ratio, and an automatic transmission connected to the engine and capable of selecting a shift based on manual operation and a shift based on the state of the vehicle. It is related with the apparatus for doing.
[0002]
[Prior art]
When the vehicle is heavily loaded with the accelerator pedal depressed, it is necessary to increase the engine output by supplying a large amount of fuel to the cylinder, especially when running at a constant vehicle speed above a predetermined speed. Since no acceleration force is required, it is preferable to reduce the fuel supplied to the cylinder while maintaining the engine speed. That is, it is desirable to perform lean burn by reducing the amount of fuel without changing the total amount of air-fuel mixture supplied to the cylinder at low load at so-called cruise speed. Recently, an engine capable of meeting such a demand has been developed and put into practical use.
[0003]
As described above, the lean burn operation is executed in a state where the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value and the engine load is low. The air-fuel ratio has also been changed to a larger value. In that case, the ignition timing suitable for the air-fuel ratio is used to prevent a decrease in torque and exhaust gas. One example is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-17732.
[0004]
On the other hand, recently, an automatic transmission has been frequently used as a transmission for a vehicle, but in order to more reflect the driver's intention in the shift, a shift mode in which the shift is executed based on a manual operation. An automatic transmission that can be selected has been developed and put into practical use. For example, an upshift signal and a downshift signal are selectively output based on a manual operation in a drive range state, and the upshift or downshift is performed one speed at a time based on these signals. This so-called manual shift mode (or direct mode, sport mode) is often selected for greater acceleration than in normal driving. Therefore, it is preferable to control the engine in accordance with the requirements, for example, In the invention described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-26064, when the manual shift mode is selected, the engine output is controlled to increase.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The execution of the lean burn operation described above is determined by the engine control device based on the traveling state of the vehicle such as the throttle opening and the vehicle speed. On the other hand, the selection of the manual shift mode described above in the automatic transmission is executed by the driver operating a switch or a shift device. Therefore, in a vehicle in which an automatic transmission capable of selecting the manual shift mode is connected to the engine capable of the lean burn operation, the lean burn operation and the manual shift mode are selected independently. In some cases, the manual transmission mode is selected in the automatic transmission while the engine is in lean burn operation.
[0006]
In such a case, although the driver is requesting a shift by selecting the manual shift mode, the engine has a relatively large output torque fluctuation in the lean burn state, and as a result, a shift shock may occur. was there.
[0007]
The present invention has been made against the background of the above circumstances, and provides a control device capable of improving fuel efficiency and reducing shift shock in a mode in which shift based on manual operation is executed. It is the purpose.
[0008]
According to the present invention, this object is achieved by prohibiting lean burn control in the engine in a state in which a mode in which a shift in the automatic transmission is performed based on a manual operation is selected.
[0009]
[Means for Solving the Problem and Action]
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, an engine capable of lean burn operation with a large air-fuel ratio is shifted based on a first shift mode in which a shift is executed based on manual operation and the state of the vehicle. In the engine and the automatic transmission control apparatus to which the automatic transmission capable of selecting the second shift mode to be executed is connected and the first shift mode for executing the shift based on the manual operation is selected. Does not allow lean burn operation with the engine.A means for stopping, and when switching from the lean burn operation to an operation state in which the air-fuel ratio is reduced as the first shift mode is selected and switched from the second shift mode to the first shift mode, And a means for switching to the first shift mode after a predetermined time has elapsed after switching from lean burn operation to an operation state with a reduced air-fuel ratio.Is.
Further, the present invention provides a first shift mode for executing a shift based on a manual operation and a second shift mode for executing a shift based on the state of a vehicle in an engine capable of lean burn operation with an increased air-fuel ratio. In the engine and the automatic transmission control apparatus to which the automatic transmission capable of selecting the transmission is connected, the second shift mode for executing the shift based on the state of the vehicle is selected, and the second shift mode is In a state where lean burn operation is performed, after the second speed change mode is selected and the first speed change mode is switched to the second speed change mode and a predetermined time elapses, the air fuel ratio is reduced. Means for switching to lean burn operation is provided.
[0010]
Therefore, in the present invention, when the mode for executing the shift based on the manual operation is selected as the shift mode in the automatic transmission, the air-fuel ratio in the engine is set smaller than in the lean burn operation, and the engine Since the torque is stable, shift shock can be reduced. Further, when switching from the first shift mode to the second shift mode and switching from lean burn operation to operation with a low air-fuel ratio, the change mode is switched after a predetermined time has elapsed after switching to operation with a low air-fuel ratio. .
Further, when switching from the second shift mode to the first shift mode and switching from the low air-fuel ratio operation state to the lean burn operation, after a predetermined time has elapsed after switching the shift mode in the low air-fuel ratio operation state, Switch to lean burn operation.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described more specifically based on the drawings. The engine that is the subject of this invention is an engine that performs lean burn operation based on the state of the vehicle such as the throttle opening and the vehicle speed, and the automatic transmission connected to this engine includes the throttle opening and the vehicle speed. This is an automatic transmission capable of selecting a shift based on the state of the vehicle and a shift based on a manual operation. First, an example of the automatic transmission will be described with reference to FIG.
[0012]
In FIG. 1, an
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The sun gear S1 and the sun gear S2 are integrally connected to each other, the ring gear R1, the carrier K2, and the carrier K3 are integrally connected, and the carrier K3 is connected to the
[0016]
Further, a band-type first brake B1 for stopping the rotation of the sun gear S1 and the sun gear S2 is provided in the
[0017]
A third brake B3 is provided between the carrier K1 and the
[0018]
In the above automatic transmission, five forward speeds and reverse speeds can be set, and the engagement / release states of the respective friction engagement devices for setting these shift speeds are shown in the engagement operation table of FIG. It is shown in In FIG. 2, a circle indicates an engaged state, and a cross indicates a released state.
[0019]
FIG. 3 is a control system diagram for the
[0020]
Further, an engine
[0021]
Further, a signal representing the turbine rotational speed NT is supplied to the shift
[0022]
The engine
[0023]
The shift
[0024]
Further, the shift
[0025]
On the other hand, the lockup clutch 8 is released at the first speed and the second speed of the
[0026]
As described above, the
[0027]
These operation positions (range positions) are connected by a groove for guiding the shift lever. As shown in FIG. 5, the
[0028]
The positions of these
[0029]
FIG. 6 schematically shows another shift device, and the P range position, R range position, N range position, D range position, “3” range position, “2” range position, and L range position are linearly shown. These are connected by
[0030]
Although not specifically shown, a short straight groove branched from the D range position is formed in parallel with the
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
On the other hand, the
[0034]
The
[0035]
As described above, the
TAU = TP × Kt
It is calculated based on the following formula. Here, TP represents the basic fuel injection time, and Kt represents a correction coefficient. The basic fuel injection time TP is a fuel injection time necessary for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the cylinder of the
[0036]
This basic fuel injection time TP is obtained in advance by experiments, and is calculated as a function of the engine load and engine speed N expressed by the intake air amount Q / N per rotation (Q is the intake air amount, N is the engine speed). It is stored in advance in the
[0037]
In the engine shown in FIG. 7, normally, for example, Kt = 0.7 or 0.6 is maintained, and therefore lean burn operation is performed. FIG. 9 schematically shows the concentration of typical components in the exhaust gas discharged from the
[0038]
The NOx absorbent 144 accommodated in the
[0039]
If the ratio of air and fuel supplied into the exhaust duct upstream of the intake duct and the
[0040]
When fuel or air is not supplied into the exhaust pipe upstream of the
[0041]
If the
[0042]
That is, when the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases, and as shown in FIG.2 − Or O2-It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas is O on the surface of platinum Pt.2 − Or O2-Reacts with NO2 (2NO + O2 → 2NO2 ).
[0043]
Next, 2NO generated2 Is oxidized on platinum Pt while being absorbed in the absorbent 144 and combined with barium oxide BaO, as shown in FIG.3 −Is absorbed in the absorbent 144 in the form of In this way, NOx is absorbed into the
[0044]
NO on the platinum Pt surface as long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high2 As long as the NOx absorption capacity of the absorbent is not saturated2 Is absorbed into the absorbent and nitrate ion NO.3 −Is generated. On the other hand, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and NO2 When the amount of produced decreases, the reaction proceeds in the reverse direction (NO3 −→ NO2 ) And, as a result, nitrate ion NO in the absorbent3 −Is NO2 Is released from the absorbent in the form of That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, NOx is released from the
[0045]
On the other hand, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich at this time, as shown in FIG. 9, a large amount of unburned HC and CO are discharged from the
[0046]
That is, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, first, unburned HC and CO are converted into O on platinum Pt.2 − Or O2-It immediately reacts and is oxidized, and then O on platinum Pt.2 − Or O2-If unburned HC and CO still remain after the consumption of NOx, NOx released from the absorbent and NOx discharged from the engine are reduced by the unburned HC and CO. Therefore, to reduce the total NOx released from the absorbent and the total NOx discharged from the engine when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, at least O on platinum Pt.2 − Or O2-Therefore, it is necessary to control the richness of the air-fuel ratio of the inflowing gas so that the amount of unburned HC and CO necessary to consume the fuel flows into the
[0047]
As described above, in the engine shown in FIG. 7, the air-fuel mixture supplied into the cylinder is normally maintained lean (for example, Kt = 0.7), and NOx generated at this time is absorbed by the
[0048]
In that case, the engine output torque fluctuates simply by switching the air-fuel mixture supplied into the cylinder from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. Therefore, the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio are set so that such a situation does not occur. Has been. That is, as shown in FIG. 12, the engine output torque decreases when the air-fuel ratio becomes leaner with the output air-fuel ratio (11.0 to 12.0) as a boundary, and the air-fuel ratio becomes richer. However, the engine output torque decreases.
[0049]
Therefore, as shown in FIG. 12, there are a lean air-fuel ratio (KL) and a rich air-fuel ratio (KK) at which the engine output torque becomes equal. Therefore, when the lean air-fuel mixture should be burned in the
[0050]
In this embodiment, the lean air-fuel ratio (KL) is set in advance to be equivalent to, for example, Kt = 0.7, so that an output torque equal to the engine output torque when using this lean air-fuel ratio is obtained. A rich air-fuel ratio (KK) is set. In this case, the rich air-fuel ratio (KK) is a function of the engine load Q / N and the engine speed N, and the rich air-fuel ratio (KK) is determined by the engine load Q / N and the engine speed as shown in FIG. It is stored in the
[0051]
By the way, the rich air-fuel ratio KK ′ in FIG. 11 is obtained when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the cylinder is switched from the lean air-fuel ratio (Kt = 0.7) to the rich air-fuel ratio (Kt = KK ′). O on Pt2 − It shows the air-fuel ratio at which unburned components necessary to consume NOx and to reduce all NOx are generated. In the above engine, the rich air-fuel ratio (KK) at the time of the rich spike is set to an air-fuel ratio further richer than the rich air-fuel ratio (KK ′), so that the
[0052]
However, in that case, surplus unburned components will be discharged from the
[0053]
In other words, the
[0054]
The NOx releasing action from the
[0055]
Next, rich spike control in the engine will be described. FIG. 14 shows a routine executed by the
[0056]
On the other hand, when Kt <1.0, that is, when the lean air-fuel mixture is combusted, the routine proceeds to step 2 where the result of adding ΣNE to the current engine speed NE is taken as ΣNE. Therefore, ΣNE indicates the cumulative value of the engine speed NE. Next, at
[0057]
In
[0058]
FIG. 15 shows a routine for calculating the fuel injection time TAU, and this routine is executed by the engine
[0059]
On the other hand, when it is determined at
[0060]
By the way, the actual air-fuel ratio may deviate from the controlled air-fuel ratio due to aging of the engine or the like. In such a case, for example, it is preferable to install an air-fuel ratio sensor in the
[0061]
Furthermore, when performing a rich spike that temporarily sets the air-fuel ratio to the rich side during lean operation, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the
[0062]
Therefore, the air-fuel ratio in the
[0063]
The above-described lean burn operation in which the air-fuel ratio is increased in the
[0064]
FIG. 16 is a flowchart showing an example, and after processing the input signal (step 20), it is determined whether or not each of the sensors described above is normal (step 21). If there is an abnormality in the sensor, the actual state of the
[0065]
If an affirmative determination is made in
[0066]
If the D range is selected, lean burn control is executed for each gear position (step 25). Normally, it is executed at each of the second to fifth gears, and the throttle opening θ is set to a predetermined value or less for each gear, and the vehicle speed is set for each gear. The lean burn operation is executed when a condition such as a predetermined vehicle speed or higher is satisfied. The control details of the lean burn operation are as described above.
[0067]
On the other hand, if a negative determination is made in
[0068]
When this direct mode is selected, even if the vehicle state such as the vehicle speed or the throttle opening changes, no gear shift occurs and the gear position at that time is maintained. In addition, the line pressure is increased during gear shifting to improve gear shifting responsiveness, and control such as increasing the amount of change in throttle opening relative to the amount of accelerator operation to improve acceleration. Is executed. The control in the direct mode is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-26064.
[0069]
As described above, in the direct mode, control for improving the traveling performance of the vehicle, such as acceleration, is executed. Therefore, when the direct mode is selected and an affirmative determination is made in
[0070]
Further, if the engine water temperature TE is lower than the reference value α and a negative determination is made in
[0071]
As described above, if the lean burn operation is prohibited in the direct mode, the switching from the normal automatic shift mode in which the automatic shift is performed to the direct mode occurs during the lean burn operation. Therefore, the lean burn control is changed to control that switches the air-fuel ratio to the rich side, such as normal stoichiometric control. On the other hand, when the direct mode is selected as the vehicle running state in a state where lean burn control is possible, the
[0072]
FIG. 17 shows an example. First, input signal processing (step 30) is performed, and then it is determined whether or not the D range, which is the normal automatic transmission mode, is switched to the direct mode (DM) (step 31). ). When such shift mode switching is performed, it is determined whether lean burn control is being executed (step 32).
[0073]
If an affirmative determination is made in
[0074]
That is, switching to the direct mode is executed after a predetermined time from the start of execution of the control for switching from lean burn operation to operation in which the air-fuel ratio is changed to the rich side.As a result, at the time of completion of switching to the direct mode, The operation state of the
[0075]
If a negative determination is made in
[0076]
On the other hand, if a negative determination is made in
[0077]
Next, it is determined whether or not a condition for performing lean burn operation is satisfied at that time (step 39). Specifically, whether the gear set in the automatic shift mode at that time is a gear higher than the second speed, and whether the engine speed, throttle opening, etc. are values for performing lean burn operation, etc. Judgment is made. If a negative determination is made, there is no need to switch to the lean burn operation, so that the routine returns without performing any control, and if an affirmative determination is made conversely, whether or not the timer TMB has counted up the predetermined time TM2. Is determined (step 40). The timer TMB is a timer that counts the time from when the mode is switched to the auto mode, and when the time counted by the timer TMB exceeds a predetermined time TM2, switching to the lean burn operation is executed ( Step 41).
[0078]
Therefore, if it is determined that the direct burn mode is to be switched to the automatic shift mode when the conditions for lean burn operation are satisfied, the switch to the automatic shift mode is first executed, and the control is completed and the automatic shift mode is completed. When the mode is achieved, it is switched to lean burn operation. Therefore, the switching control of the air-fuel ratio in the
[0079]
The present invention has been described with specific examples. However, the present invention is not limited to the above examples, and the automatic transmission targeted by the present invention has a gear train other than the gear train shown in FIG. There may be.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a mode for performing a shift accompanying manual operation is selected in the automatic transmission, control is performed so that the lean burn operation in the engine is not performed in association with the selected mode. The engine torque in the mode is stable and the shift shock can be prevented from deteriorating.. Further, in the present invention, when both the shift mode switching and the lean burn operation and the low air-fuel ratio operation are switched, the shift mode is switched in an operation state with a low air-fuel ratio, so that these controls are facilitated. In addition, it is possible to prevent a shock by suppressing the fluctuation of the torque, and this is the same when a shift occurs as the shift mode is switched, and the shift control becomes easy and a shift shock can be prevented. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a skeleton diagram showing an example of a gear train of an automatic transmission targeted by the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an engagement operation table of a friction engagement device for setting each gear position in the automatic transmission.
FIG. 3 is a control system diagram for the engine and the automatic transmission.
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of each range position in the shift device.
FIG. 5 is a schematic view showing an arrangement position of an upshift switch and a downshift switch provided on a shift lever in the shift device.
FIG. 6 is a diagram showing an arrangement of each range position and gear position switch in another shift device.
FIG. 7 is a diagram schematically showing an intake / exhaust system of an engine and an air-fuel ratio control system targeted in the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a map of basic fuel injection time.
FIG. 9 is a diagram schematically showing the concentrations of unburned HC, CO and oxygen in exhaust gas discharged from an engine.
FIG. 10 is a view for explaining the NOx releasing action.
FIG. 11 is a diagram for explaining NOx release control;
FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between engine torque and air-fuel ratio.
FIG. 13 is a diagram showing a map of a correction coefficient KK.
FIG. 14 is a flowchart showing an example of control of NOx release from the NOx absorbent.
FIG. 15 is a flowchart showing an example of fuel injection amount control.
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a control routine for prohibiting lean burn operation in the direct mode.
FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a control routine that is executed in association with switching between the direct mode and the automatic transmission mode in the automatic transmission and the prohibition and permission control of the lean burn in the engine.
[Explanation of symbols]
1 engine
3 Automatic transmission
21 Electronic control unit for engine
33 Electronic control device for shifting
Claims (2)
手動操作に基づいて変速を実行する前記第1の変速モードが選択された場合には、前記エンジンでのリーンバーン運転を禁止する手段と、
前記第1の変速モードが選択されて前記第2の変速モードから第1の変速モードに切り換えることに伴って前記リーンバーン運転から空燃比を小さくした運転状態に切り換える場合に、リーンバーン運転から空燃比を小さくした運転状態に切り換えて所定時間が経過した後に、前記第1の変速モードに切り換える手段と
を備えていることを特徴とするエンジンおよび自動変速機の制御装置。An engine that can perform lean burn operation with a large air-fuel ratio and can automatically select a first shift mode in which a shift is performed based on a manual operation and a second shift mode in which a shift is performed based on the state of the vehicle In an engine to which a transmission is coupled and a control device for an automatic transmission,
When the first shift mode for executing the shift based on a manual operation is selected, and means for prohibiting the lean-burn operation in the engine,
When the first shift mode is selected and the second shift mode is switched to the first shift mode, the lean burn operation is switched to the operation state in which the air-fuel ratio is reduced. Means for switching to the first shift mode after a predetermined time has elapsed after switching to an operating state with a reduced fuel ratio;
A control device for an engine and an automatic transmission, comprising:
車両の状態に基づいて変速を実行する前記第2の変速モードが選択されかつ前記第2の変速モードで前記リーンバーン運転をおこなう状態の場合に、前記第2の変速モードが選択されて前記第1の変速モードから第2の変速モードに切り換えて所定時間が経過した後に、空燃比を小さくした運転状態からリーンバーン運転に切り換える手段を備えていることを特徴とするエンジンおよび自動変速機の制御装置。 When the second shift mode for executing a shift based on the state of the vehicle is selected and the lean burn operation is performed in the second shift mode, the second shift mode is selected and the first shift mode is selected. Control of an engine and an automatic transmission comprising means for switching from an operation state with a reduced air-fuel ratio to a lean burn operation after a predetermined time has elapsed after switching from the first shift mode to the second shift mode apparatus.
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