JP3630199B2 - 車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの変速機の変速時におけるショックを低減する車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃エンジンの変速機の変速時のショックを低減するためにエンジンの出力トルクを変更制御するものとして、特開平５−３２１７０７号公報に示された車両用内燃機関のスロットル制御装置が知られている。
【０００３】
このスロットル制御装置は、自動変速機のシフトアップ時に、スロットルアクチュエータを制御してスロットル弁開度を調節し、いわゆるトルク相においてエンジン出力トルクを一旦増加させた後、いわゆるイナーシャ相においてエンジン出力トルク変速前よりも減少させることによって、シフトアップ時に、トルク相におけるいわゆる駆動力の引き込みによる変速ショック、およびそれに続くイナーシャ相におけるいわゆる駆動力の飛び出しによる変速ショックの発生を抑制するようにしている。
【０００４】
図９は従来のスロットル制御によってエンジン出力トルクを変化させる場合を示すタイミングチャートである。同図に示すように、３速から４速に切り換える変速指示があると、変速開始時にトルクアップ要求に応じたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴにしたがってスロットル弁開度ＴＨを徐々に開くと、実エンジン出力トルクは増加する。３速から４速への変速が開始されると、トルクダウン要求に応じたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴにしたがってスロットル弁開度ＴＨを変速開始前の開度よりも閉じると実エンジン出力トルクは減少する。これにより、エンジン出力トルクの変化を滑らかにすることができ、シフトアップ時の変速ショックを低減できる。
【０００５】
また、伝達トルク量を示すクラッチ容量（以下「クラッチトルク」という）は、前段（放し側）の変速段クラッチに掛かる油圧及び変速段クラッチの摩擦係数、並びに次段（掴み側）の変速段クラッチに掛かる油圧及び変速段クラッチの摩擦係数等によって定まるが、このクラッチトルクは、従来の車両用内燃エンジンのスロットル制御装置では、エンジン出力トルクよりも通常は十分に大きい値である。従って、スロットル制御等によるエンジン出力トルクの増加制御を行った場合でも、エンジン出力トルクがメインシャフトから変速段クラッチを介してカウンタシャフトに伝達される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用内燃エンジンのスロットル制御装置では、クラッチトルクがエンジン出力トルクよりも常に大きいことを前提としてエンジン出力トルクの増加制御を行っていたため、クラッチトルクがエンジン出力トルクよりも下回った場合には、以下に述べる不具合があった。
【０００７】
図１０〜図１３は、シフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【０００８】
図１０は、正常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御に係る各種パラメータの変化を示すタイムチャートであり、図１１〜図１３は、異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御に係る同様のタイムチャートである。
【０００９】
正常時は、図１０のように、変速時においてクラッチトルクがエンジン出力トルクよりも十分に大きい。
【００１０】
図１１は、変速段クラッチの摩擦係数（μ）が経年変化や劣化により低下した場合を示す。変速段クラッチの摩擦係数が低下すると、クラッチトルクの曲線は全体的に同図における下側に変位し、変速時においてエンジン出力トルクの曲線を下回る場合がある。
【００１１】
図１２は、次段クラッチのクラッチ油圧の立ち上がりが遅れた場合を示す。車両においてパーキングまたはニュートラルの状態がある程度継続されると、クラッチ作動油はクラッチ油路から次第に抜けていく。そしてクラッチ作動油がクラッチ油路から一旦抜け切ると、次段側クラッチのクラッチ油路に再度クラッチ作動油が充満されるまでには相当の時間を要し、クラッチ作動油圧の立ち上がりが遅れる。また、クラッチ作動油が低温で粘性が高い場合も同様である。クラッチ作動油圧の立ち上がりが遅れると、同図のように変速時のクラッチトルクが減少し、エンジン出力トルクを下回る場合がある。
【００１２】
図１３は、前段クラッチのクラッチ作動油圧の抜けが早まった場合を示す。クラッチ作動油が高温で粘性が低い場合は、前段側クラッチのクラッチ作動油圧の抜けが早まる。また、クラッチ作動油が通るオリフィスの切り換えバルブの作動不良等によっても同様の現象が生じる。前段クラッチのクラッチ作動油圧の抜けが早まると、同図のように変速時のクラッチトルクが減少し、エンジン出力トルクを下回る場合がある。
【００１３】
このように、変速段クラッチの摩擦係数の低下やクラッチ作動油圧の立ち上がり速さのばらつき等により、変速時にクラッチトルクがエンジン出力トルクを下回る場合があるが、このような状態では、変速段クラッチに滑りが生じ、エンジン回転数ＮＥが上昇する。変速段クラッチに滑りが生じると、その発熱により変速段クラッチの耐久性が低下するという問題があった。更に、エンジン回転数ＮＥの上昇により、変速ショックが悪化するおそれがあるという問題もあった。
【００１４】
そこで、本発明はかかる問題を解決するために、シフトアップ時の変速ショックを低減しつつ変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を防止することができる車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置は、内燃エンジンの変速機のシフトアップ時に前記エンジンの出力トルクを増加制御することにより変速ショックを低減する車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置において、前記変速機における変速段クラッチの滑り量を算出する滑り量算出手段と、前記算出された滑り量が所定値を越えたことを検出する検出手段と、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量を算出する増加制御量算出手段と、前記滑り量が前記所定値を越えない範囲では前記出力トルクを増加させると共に、前記所定値を越えたことが検出されたときに前記出力トルクを前記算出された出力トルクの増加制御量で制限する制限手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記変速段クラッチの滑り量は、前記変速機の入力側回転数及び出力側回転数に基づいて算出されるようにしてもよい。
【００１７】
さらに、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量の、前記変速段クラッチに滑りが発生していないときの前記出力トルクの増加制御量に対する比を算出する制御量比算出手段と、該算出された比を学習する学習手段とを備えるようにしてもよい。
【００１８】
本発明によれば、変速機における変速段クラッチの滑り量が所定値を越えない範囲では出力トルクを増加させると共に、前記所定値を越えたことが検出されたときに、内燃エンジンの出力トルクが、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときに算出される増加制御量で制限されるので、シフトアップ時の変速ショックを低減しつつ変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の一形態に係る車両用内燃エンジン（以下「エンジン」という）及びその出力トルク制御装置の全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００２１】
また、ＥＣＵ５にはスロットル弁３を駆動するスロットルアクチュエータ２３およびアクセルペダルの踏込量であるアクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度（ＡＰ）センサ２５が接続されており、ＥＣＵ５はアクセル開度センサ２５によって検出されたアクセル開度ＡＰに基づいてスロットルアクチュエータ２３を駆動する。
【００２２】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
【００２３】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸気管内圧力（ＰＢ）センサ８が設けられており、この圧力センサ８により電気信号に変換された圧力信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、管７の下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００２４】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００２５】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」という）を出力する気筒判別センサ（以下「ＣＹＬセンサ」という）１３、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを発生するＮＥセンサ１２、及び前記ＴＤＣ信号パルスの周期より短い一定クランク角（例えば３０゜）周期で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」という）を発生するクランク角センサ（以下「ＣＲＫセンサ」と云う）１１が取り付けられており、ＣＹＬ信号パルスＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号（クランク角信号）パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００２６】
更に、ＥＣＵ５には後述する周知の自動変速機２６が接続されている。自動変速機２６は、図示しないロックアップクラッチやギヤ機構の動作を制御する油圧制御回路２６ｂおよびシフト位置を検出するギヤ位置センサ２６ａを備えており、油圧制御回路２６ｂおよびギヤ位置センサ２６ａはＥＣＵ５に電気的に接続されている。
【００２７】
三元触媒（触媒コンバータ）１５はエンジン１の排気管１４に配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１４の触媒コンバータ１５の上流側には、空燃比センサとしての酸素濃度センサ１６（以下「Ｏ２センサ１６」という）が装着されており、このＯ２センサ１６は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力しＥＣＵ５に供給する。また、ＥＣＵ５には車速Ｖを検出する車速センサ２４が電気的に接続されている。
【００２８】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、前記燃料噴射弁６及びスロットルアクチュエータ２３等に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２９】
ＥＣＵ５のＣＰＵは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じた空燃比のフィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期して燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏｕｔを演算する。
【００３０】
【数１】
Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２
ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内圧力ＰＢとに応じて決定される基本燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉマップが記憶手段に記憶されている。
【００３１】
ＫＯ２は、Ｏ２センサ１６の出力に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御中はＯ２センサ１６の出力に応じてエンジンに供給される混合気の空燃比が目標空燃比に一致するように設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値に設定される。
【００３２】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定される。
【００３３】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記Ｔｏｕｔ値に応じた燃料噴射弁６の駆動信号を出力回路を介して出力する。
【００３４】
図２は、本実施の形態における自動変速機２６の構成の概略を示すブロック図である。エンジン１の出力は、そのクランク軸１０１から流体式動力伝達装置としてのトルクコンバータＴ、補助変速機Ｍ、差動装置Ｄｆを順次経て、左右の駆動車輪Ｗ，Ｗ’に伝達され、これらを駆動する。
【００３５】
トルクコンバータＴは、クランク軸１に連結した入力部材であるポンプ翼車１０２と、補助変速機Ｍの入力軸１０３に連結した出力部材であるタービン翼車１０４、入力軸１０３（以下「メインシャフト１０３」とも称する）上に相対回転自在に支承されたステータ軸１０５ａに一方向クラッチ１０６を介して連結したステータ翼車１０５とにより構成される。クランク軸１０１からポンプ翼車１０２に伝達されるトルクは流体力学的にタービン翼車１０４に伝達され、この間にトルクの増幅作用が行なわれると、公知のように、ステータ翼車１０５がその反力を負担する。
【００３６】
ポンプ翼車１０２とタービン翼車１０４との間には、これらを機械的に結合し得るロックアップクラッチＣｄが設けられる。
【００３７】
補助変速機Ｍの相互に平行な入出力軸１０３，１０１６間には第１速歯車列Ｇ１、第２速歯車列Ｇ２、第３速歯車列Ｇ３、第４速歯車列Ｇ４、及び後進歯車列Ｇｒが並列に設けられる。第１速歯車列Ｇ１は、第１速クラッチＣ１を介して入力軸１０３に連結される駆動歯車１０１７と、該歯車１０１７に噛合し出力軸１０１６（以下「カウンタシャフト１０１６」とも称する）に一方向クラッチＣ０を介して連結可能な被動歯車１０１８とから成る。第２速歯車列Ｇ２は、入力軸１０３に第２速クラッチＣ２を介して連結可能な駆動歯車１０１９と、出力軸１０１６に固設されて上記歯車１０１９と噛合する被動歯車１０２０とから成る。第３速歯車列Ｇ３は、入力軸１０３に固設した駆動歯車１０２１と、出力軸１０１６に第３速クラッチＣ３を介して連結されて上記歯車１０２１と噛合可能な被動歯車１０２２とから成る。また第４速歯車列Ｇ４は、第４速クラッチＣ４を介して入力軸１０３に連結された駆動歯車１０２３と、切換クラッチＣｓを介して出力軸１０１６に連結され上記歯車１０２３に噛合する被動歯車１０２４とから成る。さらに後進歯車列Ｇｒは、第４速歯車列Ｇ４の駆動歯車１０２３と一体的に設けられた駆動歯車１０２５と、出力軸１０１６に前記切換クラッチＣｓを介して連結される被動歯車１０２６と両歯車１０２５，１０２６に噛合するアイドル歯車１０２７とから成る。前記切換クラッチＣｓは、第４速歯車列Ｇ４の被動歯車１０２４とアイドル歯車１０２７との中間に設けられ、該クラッチＣｓのセレクタスリーブを図２で左方の前進位置また右方の後進位置にシフトすることにより、被動歯車１０２４とアイドル歯車１０２７を出力軸１０１６に選択的に連結することができる。一方向クラッチＣ０は、エンジン１から駆動車輪Ｗ，Ｗ’への駆動トルクのみを伝達し、反対方向のトルクは伝達しない。
【００３８】
而して、セレクタスリーブＳが図２に示すように前進位置に保持されているとき、第１速クラッチＣ１のみを接続すれば、その駆動歯車１０１７が入力軸１０３に連結されて第１速歯車列Ｇ１が確立し、この歯車列Ｇ１を介して入力軸１０３から出力軸１０１６にトルクが伝達される。次に第１速クラッチＣ１を接続したままで、第２速クラッチＣ２を接続すれば、その駆動歯車１０１９が入力軸３に連結されて第２速歯車列Ｇ２が確立し、この歯車列Ｇ２を介して入力軸１０３から出力軸１０１６にトルクが伝達される。この際、第１速クラッチＣ１も係合されているが、一方向クラッチＣ０の働きによって第１速とはならず第２速歯車列Ｇ２が確立し、これは第３速、第４速度のときも同様である。第２速クラッチＣ２を解除して第３速クラッチＣ３を接続すれば、その被動歯車１０２２が出力軸１０１６に連結されて第３速歯車列Ｇ３が確立され、また第３速クラッチＣ３を解除して第４速クラッチＣ４を接続すれば、その駆動歯車１０２３が入力軸１０３に連結されて第４歯車列Ｇ４が確立する。さらに切換クラッチＣｓのセレクタスリーブＳを図２で右動して、第４速クラッチＣ４のみを接続すれば、その駆動歯車１０２３が入力軸１０３に連結され、被動歯車１０２４が出力軸１０１６に連結されて後進歯車列Ｇｒが確立し、この歯車列Ｇｒを介して入力軸１０３から出力軸１０１６に後進トルクが伝達される。
【００３９】
出力軸１０１６に伝達されたトルクは、該軸１０１６の端部に設けた出力歯車１０２８から差動装置Ｄｆの大径歯車ＤＧに伝達される。該歯車ＤＧに固着された歯車Ｄｓに噛合する歯車１０２９にはスピードメータケーブル１０３０の一端が固着され、該スピードメータケーブル１０３０の他端には車速センサ２４のマグネット１０３１ａを介してスピードメータ１０３２が接続され、該スピードメータは歯車Ｄｓ、１０２９及びケーブル１０３０を介して駆動され、車速を表示する。また、車速センサ２４は前記マグネット１０３１ａと当該マグネット１０３１ａにより駆動される例えばリードスイッチ１０３１ｂとから成り、前記スピードメータケーブル１０３０と共に回転するマグネット１０３１ａによりリードスイッチ１０３１ｂが開閉され、この開閉に伴うオン、オフ信号が後述する電子制御装置１０３３に供給される。
【００４０】
メインシャフト１０３には、その回転数Ｎｍを検出するためのピックアップ式の回転センサ１０４０が設けられており、回転数センサ１０４０の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。また、スピードメータケーブル１０３０により得られるカウンタシャフト１０１６の回転数Ｎｃを示す検出信号もＥＣＵ５に供給される。そして、メインシャフト１０３側とカウンタシャフト１０１６側とのギヤ比をｒとすると、入出力回転数比ＥＣＬは、（Ｎｃ×ｒ）／Ｎｍにより求められる。この入出力回転数比ＥＣＬは、各変速クラッチにすべりが全くないときは「１．０」となるが、すべりがあるときは、「１．０」未満の値を執る。
【００４１】
図３はＥＣＵ５によって実行されるエンジン出力トルク制御処理ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはタイマ処理などにより一定時間間隔で繰り返し実行される。まず、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥにより基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥを算出する（ステップＳ１）。図４はアクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じた基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥの値を示すグラフである。
【００４２】
つぎに、自動変速機２６がシフトチェンジ中であるか否かをギヤ位置センサ２６ａの出力によって判別し、判別結果に応じてシフトショック低減処理用のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを算出する（ステップＳ２）。シフトチェンジ中であるとき、トルク補正量ＤＴＥＳＦＴはシフト位置ＳＦＴ、エンジン出力トルク（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内圧力ＰＢ）、変速機のギヤ比、車速ＶＰなどにより、刻々と変化する変速状況に応じて算出されるが、シフトアップ時において、このトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの算出には、後述する制限値ＫＳＰも加味される。
【００４３】
このトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの演算タイミングについて説明する。
【００４４】
図５は車両の駆動力、要求エンジン出力トルクおよびエンジン回転数ＮＥを示すタイミングチャートである。尚、比較のために従来の場合を点線で示す。変速指令が出ると、１速から２速、２速から３速、３速から２速などの変速状況に応じて自動変速用２６のリニアソレノイド（不図示）が駆動される。リニアソレノイドの駆動が開始されてから油圧が立ち上がるまでは図３のルーチンのステップＳ２の実行を遅らせる。この時点まではトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは値０のままである。
【００４５】
遅延時間が経過して次段クラッチの接続が開始されると、図３のルーチンのステップＳ２が実行される。ステップＳ２では、変速状況に応じたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの最大値、およびその最大値に到達するまでのトルクアップ回数を算出し、さらにその最大値をトルクアップ回数で割ることにより１回分の加算量ＤＴＥＵＰ１を算出する。即ち、前回のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴに加算量ＤＴＥＵＰ１を加えた値を今回のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴに設定してトルクアップを行う。トルクアップ回数だけ加算した時点でトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは最大値に達する。この後、エンジン回転数ＮＥの変化により前段クラッチの解放が検知されるまで最大値となったトルク補正量ＤＴＥＳＦＴをホールドする。
【００４６】
つづいて、前段クラッチの解放が検知された時点で変速状況に応じたトルクダウン量ＤＴＥＵＰ２を算出し、そのトルクダウン量ＤＴＥＵＰ２にトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを設定する。この後、エンジン回転数ＮＥの変化により変速終了が検知されるまで設定されたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴをホールドし、変速終了が検知された時点でトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを値０にする。
【００４７】
上記タイミングにしたがって、トルク補正量ＤＴＥＳＦＴは算出されるが、基本的には変速機のギヤ比を小さくするシフトアップの開始時には、即ちトルク相では、エンジン出力トルクの増加（トルクアップ）を行うべくトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは正の値に設定される一方、シフトアップの終了時には、即ちイナーシャ相では、シフトショック低減のためにエンジン出力トルクの減少（トルクダウン）を行うべくトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは負の値に設定される。シフトチェンジ中でないときはトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは値０に設定される。トルク補正量ＤＴＥＳＦＴの値が「０」であるときは、後述する処理によってスロットル弁開度ＴＨが実質的に変更されることはない。
【００４８】
以下に、本実施の形態におけるシフトアップ時のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの算出手法を説明する。
【００４９】
本実施の形態におけるシフトアップ時のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは、下記数式（２）により、算出される。
【００５０】
【数２】
ＤＴＥＳＦＴ＝ＤＴＥＮＧ×ＫＳＰ
ここに、ＤＴＥＮＧは、変速段クラッチに滑りが発生していない正常時におけるトルク補正量であり、後述する図６のステップＳ６０３で算出される。
【００５１】
また、ＫＳＰは、このトルク補正量ＤＴＥＮＧの上限値を与える制限値であり、後述する図６のステップＳ６０５で算出される。制限値ＫＳＰは、下記数式（３）により算出され、１．０以下の値を執る。
【００５２】
【数３】
ＫＳＰ＝ＤＴＥＮＧＳＰ／ＤＴＥＮＧ
ここに、ＤＴＥＮＧＳＰは、シフトアップ時のトルク相において、入出力回転数比ＥＣＬが、変速段クラッチに所定量の滑りが発生したことを判定するための閾値ＥＣＬＳＰと等しくなった時点におけるトルク補正量ＤＴＥＮＧの値である。
【００５３】
以下に、制限値ＫＳＰの算出処理の詳細を説明する。
【００５４】
図６は、この制限値ＫＳＰの算出処理の手順を示すフローチャートである。本処理は、図３のステップＳ２においてＥＣＵ５により実行される。
【００５５】
まず、変速段クラッチに所定量の滑りが発生したことを判定するための閾値ＥＣＬＳＰを設定する（ステップＳ６０１）。この閾値ＥＣＬＳＰは、例えば所定の固定値（例えば０．８）とする。
【００５６】
次に、入出力回転数比ＥＣＬが閾値ＥＣＬＳＰより小さいか否かを判定し（ステップＳ６０２）、ＥＣＬ≧ＥＣＬＳＰであるときは、直ちに本処理を終了する一方、ＥＣＬ＜ＥＣＬＳＰであるときは、ステップＳ６０３に進む。
【００５７】
ステップＳ６０３では、正常時におけるトルク補正量ＤＴＥＮＧを算出する。トルク補正量ＤＴＥＮＧは、下記数式（４）により算出する。
【００５８】
【数４】
ＤＴＥＮＧ＝（（ｒＯＦＦ／ｒＯＮ）×ＴＥＮＧ−ＴＥＮＧ）×ＫＳＰ
ここに、ｒＯＦＦは前段のギヤ比を、ｒＯＮは次段のギヤ比を、ＴＥＮＧはエンジン出力トルクを表す。エンジン出力トルクＴＥＮＧは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内圧力ＰＢに応じてマップ（図示せず）から求められる。制限値ＫＳＰの初期値は１．０に設定される。
【００５９】
続くステップＳ６０４では、トルク補正量ＤＴＥＮＧの上限値ＤＴＥＮＧＳＰを以下のように求める。
【００６０】
図７は、シフトアップ時のエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。トルク相において、入出力回転数比ＥＣＬは、変速段クラッチに滑りが発生していないときは値「１．０」を執り続けるが、エンジン出力トルク制御量が増加して変速段クラッチに滑りが発生すると、「１．０」を下回る。この場合にトルク補正量をトルク補正量ＤＴＥＮＧに向けて引き上げ続けると、同図の点線で示すように入出力回転数比ＥＣＬは一層低下し、変速段クラッチの滑り量の増加により上述した弊害が生じる。
【００６１】
そこで、入出力回転数比ＥＣＬが閾値ＥＣＬＳＰと等しくなった時点（この場合では、入出力回転数比ＥＣＬが０．８になった時点）におけるトルク補正量ＤＴＥＮＧを、上限値ＤＴＥＮＧＳＰとする。これにより、トルク補正量ＤＴＥＳＦＴは、同一の変速段階においては、トルク補正量ＤＴＥＮＧに制限値ＫＳＰを乗じた値、即ち上限値ＤＴＥＮＧＳＰと同一の値に制限されるので、後続の処理ではこの上限値ＤＴＥＮＧＳＰ内においてエンジン出力トルク増加補正がなされる。
【００６２】
図６に戻り、続くステップＳ６０５では、制限値ＫＳＰを上記数式（３）により算出し、ステップＳ６０６で、この制限値ＫＳＰを公知の手法で学習し、得られた学習値をＥＣＵ５の不揮発性メモリに格納して、本処理を終了する。
【００６３】
この制限値ＫＳＰは各変速段階毎に算出及び学習され、次回の同一段階のシフトアップ時に使用される。例えば、２速から３速へのシフトアップにおいてスロットル弁開度ＴＨがある値で（例えば１０°）あったとして、この場合に算出された制限値ＫＳＰ２−３は、２速から３速へのシフトアップにおける全てのポイント（例えばスロットル弁開度ＴＨのあらゆる値）で使用される。また、制限値ＫＳＰを学習することにより得られた学習値は、上述のように不揮発性メモリに格納されるので、エンジン１のバッテリがオフされるまで保持される。
【００６４】
図３の前記ステップＳ２に戻り、上記算出された制限値ＫＳＰに基づき、上述のように、シフトアップ時のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを、上記数式（２）により、算出する。
【００６５】
上述のように算出されたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴによりスロットル弁開度補正量ＤＴＨＳＦＴを算出する（ステップＳ３）。即ち、スロットル弁開度補正量ＤＴＨＳＦＴはエンジン回転数ＮＥと基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥのマップから検索される変換係数にトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを乗算することによって求められる。図８はエンジン回転数ＮＥおよび基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥに応じて設定される変換係数を示すグラフである。変換係数はエンジン回転数ＮＥが高い程大きく、且つ基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥが大きい程大きな値に設定される。
【００６６】
つぎに、スロットル制御を行うべく、基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥにスロットル開度補正量ＤＴＨＳＦＴを加えた値をスロットル弁開度ＴＨに設定して（ステップＳ４）、本ルーチンを終了する。
【００６７】
本実施の形態によれば、シフトアップ時のトルク相におけるエンジン出力トルクの増加制御に際し、入出力回転数比ＥＣＬが閾値ＥＣＬＳＰを下回った時点におけるトルク補正量にエンジン出力トルクの制御量が制限されるので、変速段クラッチの摩擦係数の低下やクラッチ作動油圧の立ち上がりのばらつき等がある場合であっても、これらに対応して最適なトルクバランスにて制御でき、従って、変速段クラッチに滑りが発生しない範囲での制御が可能となる。よって、エンジン出力トルク制御により変速ショックの低減を図りつつ、エンジン回転数ＮＥの過剰な上昇による変速ショックの悪化や、変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を回避することができる。
【００６８】
また、制限値ＫＳＰが変速段階毎に算出及び学習され、次回のシフトアップ時に使用されるので、シフトアップ時における全領域において常に最適なトルクバランスによりエンジン出力トルクの制御をすることができる。
【００６９】
尚、上述した実施の形態では、エンジン出力トルク減少制御は、スロットル弁を開弁制御することにより行ったが、これに限らず、該制御を、例えば点火時期をリタード制御することにより行ってもよい。この場合には、点火時期のリタード量をトルク補正量ＤＴＥＳＦＴに基づいて算出し、例えばエンジン回転数ＮＥと吸気管内圧力ＰＢに基づいた基本点火時期を上記リタード量だけ遅角することにより、エンジン出力トルクを減少制御することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置によれば、シフトアップ時の変速ショックを低減しつつ変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を防止することができる。
【００７１】
本発明の請求項３に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置によれば、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量の、前記変速段クラッチに滑りが発生していないときの前記出力トルクの増加制御量に対する比を算出する制御量比算出手段と、該算出された比を学習する学習手段とを備えたので、シフトアップ時における全領域において常に最適なトルクバランスによりエンジン出力トルクの制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置の全体構成図を示すブロック図である。
【図２】自動変速機の構成の概略を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵ５によって実行されるエンジン出力トルク制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じた基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥの値を示すグラフである。
【図５】車両の駆動力、要求エンジン出力トルクおよびエンジン回転数ＮＥを示すタイミングチャートである。
【図６】制限値ＫＳＰの算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】シフトアップ時のエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図８】エンジン回転数ＮＥおよび基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥに応じて設定される変換係数を示すグラフである。
【図９】従来のスロットル制御によってエンジン出力トルクを変化させる場合を示すタイミングチャートである。
【図１０】正常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図１１】異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図１２】異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図１３】異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
３ スロットル弁
４ スロットル開度センサ
５ ＥＣＵ
８ 圧力センサ
１２ ＮＥセンサ
１９ 点火プラグ
２３ スロットルアクチュエータ
２４ 車速センサ
２６ 自動変速機
２６ａ ギヤ位置センサ
１０３０ スピードメータケーブル
１０４０ 回転数センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの変速機の変速時におけるショックを低減する車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃エンジンの変速機の変速時のショックを低減するためにエンジンの出力トルクを変更制御するものとして、特開平５−３２１７０７号公報に示された車両用内燃機関のスロットル制御装置が知られている。
【０００３】
このスロットル制御装置は、自動変速機のシフトアップ時に、スロットルアクチュエータを制御してスロットル弁開度を調節し、いわゆるトルク相においてエンジン出力トルクを一旦増加させた後、いわゆるイナーシャ相においてエンジン出力トルク変速前よりも減少させることによって、シフトアップ時に、トルク相におけるいわゆる駆動力の引き込みによる変速ショック、およびそれに続くイナーシャ相におけるいわゆる駆動力の飛び出しによる変速ショックの発生を抑制するようにしている。
【０００４】
図９は従来のスロットル制御によってエンジン出力トルクを変化させる場合を示すタイミングチャートである。同図に示すように、３速から４速に切り換える変速指示があると、変速開始時にトルクアップ要求に応じたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴにしたがってスロットル弁開度ＴＨを徐々に開くと、実エンジン出力トルクは増加する。３速から４速への変速が開始されると、トルクダウン要求に応じたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴにしたがってスロットル弁開度ＴＨを変速開始前の開度よりも閉じると実エンジン出力トルクは減少する。これにより、エンジン出力トルクの変化を滑らかにすることができ、シフトアップ時の変速ショックを低減できる。
【０００５】
また、伝達トルク量を示すクラッチ容量（以下「クラッチトルク」という）は、前段（放し側）の変速段クラッチに掛かる油圧及び変速段クラッチの摩擦係数、並びに次段（掴み側）の変速段クラッチに掛かる油圧及び変速段クラッチの摩擦係数等によって定まるが、このクラッチトルクは、従来の車両用内燃エンジンのスロットル制御装置では、エンジン出力トルクよりも通常は十分に大きい値である。従って、スロットル制御等によるエンジン出力トルクの増加制御を行った場合でも、エンジン出力トルクがメインシャフトから変速段クラッチを介してカウンタシャフトに伝達される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用内燃エンジンのスロットル制御装置では、クラッチトルクがエンジン出力トルクよりも常に大きいことを前提としてエンジン出力トルクの増加制御を行っていたため、クラッチトルクがエンジン出力トルクよりも下回った場合には、以下に述べる不具合があった。
【０００７】
図１０〜図１３は、シフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【０００８】
図１０は、正常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御に係る各種パラメータの変化を示すタイムチャートであり、図１１〜図１３は、異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御に係る同様のタイムチャートである。
【０００９】
正常時は、図１０のように、変速時においてクラッチトルクがエンジン出力トルクよりも十分に大きい。
【００１０】
図１１は、変速段クラッチの摩擦係数（μ）が経年変化や劣化により低下した場合を示す。変速段クラッチの摩擦係数が低下すると、クラッチトルクの曲線は全体的に同図における下側に変位し、変速時においてエンジン出力トルクの曲線を下回る場合がある。
【００１１】
図１２は、次段クラッチのクラッチ油圧の立ち上がりが遅れた場合を示す。車両においてパーキングまたはニュートラルの状態がある程度継続されると、クラッチ作動油はクラッチ油路から次第に抜けていく。そしてクラッチ作動油がクラッチ油路から一旦抜け切ると、次段側クラッチのクラッチ油路に再度クラッチ作動油が充満されるまでには相当の時間を要し、クラッチ作動油圧の立ち上がりが遅れる。また、クラッチ作動油が低温で粘性が高い場合も同様である。クラッチ作動油圧の立ち上がりが遅れると、同図のように変速時のクラッチトルクが減少し、エンジン出力トルクを下回る場合がある。
【００１２】
図１３は、前段クラッチのクラッチ作動油圧の抜けが早まった場合を示す。クラッチ作動油が高温で粘性が低い場合は、前段側クラッチのクラッチ作動油圧の抜けが早まる。また、クラッチ作動油が通るオリフィスの切り換えバルブの作動不良等によっても同様の現象が生じる。前段クラッチのクラッチ作動油圧の抜けが早まると、同図のように変速時のクラッチトルクが減少し、エンジン出力トルクを下回る場合がある。
【００１３】
このように、変速段クラッチの摩擦係数の低下やクラッチ作動油圧の立ち上がり速さのばらつき等により、変速時にクラッチトルクがエンジン出力トルクを下回る場合があるが、このような状態では、変速段クラッチに滑りが生じ、エンジン回転数ＮＥが上昇する。変速段クラッチに滑りが生じると、その発熱により変速段クラッチの耐久性が低下するという問題があった。更に、エンジン回転数ＮＥの上昇により、変速ショックが悪化するおそれがあるという問題もあった。
【００１４】
そこで、本発明はかかる問題を解決するために、シフトアップ時の変速ショックを低減しつつ変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を防止することができる車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置は、内燃エンジンの変速機のシフトアップ時に前記エンジンの出力トルクを増加制御することにより変速ショックを低減する車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置において、前記変速機における変速段クラッチの滑り量を算出する滑り量算出手段と、前記算出された滑り量が所定値を越えたことを検出する検出手段と、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量を算出する増加制御量算出手段と、前記滑り量が前記所定値を越えない範囲では前記出力トルクを増加させると共に、前記所定値を越えたことが検出されたときに前記出力トルクを前記算出された出力トルクの増加制御量で制限する制限手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記変速段クラッチの滑り量は、前記変速機の入力側回転数及び出力側回転数に基づいて算出されるようにしてもよい。
【００１７】
さらに、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量の、前記変速段クラッチに滑りが発生していないときの前記出力トルクの増加制御量に対する比を算出する制御量比算出手段と、該算出された比を学習する学習手段とを備えるようにしてもよい。
【００１８】
本発明によれば、変速機における変速段クラッチの滑り量が所定値を越えない範囲では出力トルクを増加させると共に、前記所定値を越えたことが検出されたときに、内燃エンジンの出力トルクが、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときに算出される増加制御量で制限されるので、シフトアップ時の変速ショックを低減しつつ変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の一形態に係る車両用内燃エンジン（以下「エンジン」という）及びその出力トルク制御装置の全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００２１】
また、ＥＣＵ５にはスロットル弁３を駆動するスロットルアクチュエータ２３およびアクセルペダルの踏込量であるアクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度（ＡＰ）センサ２５が接続されており、ＥＣＵ５はアクセル開度センサ２５によって検出されたアクセル開度ＡＰに基づいてスロットルアクチュエータ２３を駆動する。
【００２２】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
【００２３】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸気管内圧力（ＰＢ）センサ８が設けられており、この圧力センサ８により電気信号に変換された圧力信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、管７の下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００２４】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００２５】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」という）を出力する気筒判別センサ（以下「ＣＹＬセンサ」という）１３、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを発生するＮＥセンサ１２、及び前記ＴＤＣ信号パルスの周期より短い一定クランク角（例えば３０゜）周期で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」という）を発生するクランク角センサ（以下「ＣＲＫセンサ」と云う）１１が取り付けられており、ＣＹＬ信号パルスＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号（クランク角信号）パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００２６】
更に、ＥＣＵ５には後述する周知の自動変速機２６が接続されている。自動変速機２６は、図示しないロックアップクラッチやギヤ機構の動作を制御する油圧制御回路２６ｂおよびシフト位置を検出するギヤ位置センサ２６ａを備えており、油圧制御回路２６ｂおよびギヤ位置センサ２６ａはＥＣＵ５に電気的に接続されている。
【００２７】
三元触媒（触媒コンバータ）１５はエンジン１の排気管１４に配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１４の触媒コンバータ１５の上流側には、空燃比センサとしての酸素濃度センサ１６（以下「Ｏ２センサ１６」という）が装着されており、このＯ２センサ１６は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力しＥＣＵ５に供給する。また、ＥＣＵ５には車速Ｖを検出する車速センサ２４が電気的に接続されている。
【００２８】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、前記燃料噴射弁６及びスロットルアクチュエータ２３等に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２９】
ＥＣＵ５のＣＰＵは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じた空燃比のフィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期して燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏｕｔを演算する。
【００３０】
【数１】
Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２
ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内圧力ＰＢとに応じて決定される基本燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉマップが記憶手段に記憶されている。
【００３１】
ＫＯ２は、Ｏ２センサ１６の出力に基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御中はＯ２センサ１６の出力に応じてエンジンに供給される混合気の空燃比が目標空燃比に一致するように設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値に設定される。
【００３２】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定される。
【００３３】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記Ｔｏｕｔ値に応じた燃料噴射弁６の駆動信号を出力回路を介して出力する。
【００３４】
図２は、本実施の形態における自動変速機２６の構成の概略を示すブロック図である。エンジン１の出力は、そのクランク軸１０１から流体式動力伝達装置としてのトルクコンバータＴ、補助変速機Ｍ、差動装置Ｄｆを順次経て、左右の駆動車輪Ｗ，Ｗ’に伝達され、これらを駆動する。
【００３５】
トルクコンバータＴは、クランク軸１に連結した入力部材であるポンプ翼車１０２と、補助変速機Ｍの入力軸１０３に連結した出力部材であるタービン翼車１０４、入力軸１０３（以下「メインシャフト１０３」とも称する）上に相対回転自在に支承されたステータ軸１０５ａに一方向クラッチ１０６を介して連結したステータ翼車１０５とにより構成される。クランク軸１０１からポンプ翼車１０２に伝達されるトルクは流体力学的にタービン翼車１０４に伝達され、この間にトルクの増幅作用が行なわれると、公知のように、ステータ翼車１０５がその反力を負担する。
【００３６】
ポンプ翼車１０２とタービン翼車１０４との間には、これらを機械的に結合し得るロックアップクラッチＣｄが設けられる。
【００３７】
補助変速機Ｍの相互に平行な入出力軸１０３，１０１６間には第１速歯車列Ｇ１、第２速歯車列Ｇ２、第３速歯車列Ｇ３、第４速歯車列Ｇ４、及び後進歯車列Ｇｒが並列に設けられる。第１速歯車列Ｇ１は、第１速クラッチＣ１を介して入力軸１０３に連結される駆動歯車１０１７と、該歯車１０１７に噛合し出力軸１０１６（以下「カウンタシャフト１０１６」とも称する）に一方向クラッチＣ０を介して連結可能な被動歯車１０１８とから成る。第２速歯車列Ｇ２は、入力軸１０３に第２速クラッチＣ２を介して連結可能な駆動歯車１０１９と、出力軸１０１６に固設されて上記歯車１０１９と噛合する被動歯車１０２０とから成る。第３速歯車列Ｇ３は、入力軸１０３に固設した駆動歯車１０２１と、出力軸１０１６に第３速クラッチＣ３を介して連結されて上記歯車１０２１と噛合可能な被動歯車１０２２とから成る。また第４速歯車列Ｇ４は、第４速クラッチＣ４を介して入力軸１０３に連結された駆動歯車１０２３と、切換クラッチＣｓを介して出力軸１０１６に連結され上記歯車１０２３に噛合する被動歯車１０２４とから成る。さらに後進歯車列Ｇｒは、第４速歯車列Ｇ４の駆動歯車１０２３と一体的に設けられた駆動歯車１０２５と、出力軸１０１６に前記切換クラッチＣｓを介して連結される被動歯車１０２６と両歯車１０２５，１０２６に噛合するアイドル歯車１０２７とから成る。前記切換クラッチＣｓは、第４速歯車列Ｇ４の被動歯車１０２４とアイドル歯車１０２７との中間に設けられ、該クラッチＣｓのセレクタスリーブを図２で左方の前進位置また右方の後進位置にシフトすることにより、被動歯車１０２４とアイドル歯車１０２７を出力軸１０１６に選択的に連結することができる。一方向クラッチＣ０は、エンジン１から駆動車輪Ｗ，Ｗ’への駆動トルクのみを伝達し、反対方向のトルクは伝達しない。
【００３８】
而して、セレクタスリーブＳが図２に示すように前進位置に保持されているとき、第１速クラッチＣ１のみを接続すれば、その駆動歯車１０１７が入力軸１０３に連結されて第１速歯車列Ｇ１が確立し、この歯車列Ｇ１を介して入力軸１０３から出力軸１０１６にトルクが伝達される。次に第１速クラッチＣ１を接続したままで、第２速クラッチＣ２を接続すれば、その駆動歯車１０１９が入力軸３に連結されて第２速歯車列Ｇ２が確立し、この歯車列Ｇ２を介して入力軸１０３から出力軸１０１６にトルクが伝達される。この際、第１速クラッチＣ１も係合されているが、一方向クラッチＣ０の働きによって第１速とはならず第２速歯車列Ｇ２が確立し、これは第３速、第４速度のときも同様である。第２速クラッチＣ２を解除して第３速クラッチＣ３を接続すれば、その被動歯車１０２２が出力軸１０１６に連結されて第３速歯車列Ｇ３が確立され、また第３速クラッチＣ３を解除して第４速クラッチＣ４を接続すれば、その駆動歯車１０２３が入力軸１０３に連結されて第４歯車列Ｇ４が確立する。さらに切換クラッチＣｓのセレクタスリーブＳを図２で右動して、第４速クラッチＣ４のみを接続すれば、その駆動歯車１０２３が入力軸１０３に連結され、被動歯車１０２４が出力軸１０１６に連結されて後進歯車列Ｇｒが確立し、この歯車列Ｇｒを介して入力軸１０３から出力軸１０１６に後進トルクが伝達される。
【００３９】
出力軸１０１６に伝達されたトルクは、該軸１０１６の端部に設けた出力歯車１０２８から差動装置Ｄｆの大径歯車ＤＧに伝達される。該歯車ＤＧに固着された歯車Ｄｓに噛合する歯車１０２９にはスピードメータケーブル１０３０の一端が固着され、該スピードメータケーブル１０３０の他端には車速センサ２４のマグネット１０３１ａを介してスピードメータ１０３２が接続され、該スピードメータは歯車Ｄｓ、１０２９及びケーブル１０３０を介して駆動され、車速を表示する。また、車速センサ２４は前記マグネット１０３１ａと当該マグネット１０３１ａにより駆動される例えばリードスイッチ１０３１ｂとから成り、前記スピードメータケーブル１０３０と共に回転するマグネット１０３１ａによりリードスイッチ１０３１ｂが開閉され、この開閉に伴うオン、オフ信号が後述する電子制御装置１０３３に供給される。
【００４０】
メインシャフト１０３には、その回転数Ｎｍを検出するためのピックアップ式の回転センサ１０４０が設けられており、回転数センサ１０４０の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。また、スピードメータケーブル１０３０により得られるカウンタシャフト１０１６の回転数Ｎｃを示す検出信号もＥＣＵ５に供給される。そして、メインシャフト１０３側とカウンタシャフト１０１６側とのギヤ比をｒとすると、入出力回転数比ＥＣＬは、（Ｎｃ×ｒ）／Ｎｍにより求められる。この入出力回転数比ＥＣＬは、各変速クラッチにすべりが全くないときは「１．０」となるが、すべりがあるときは、「１．０」未満の値を執る。
【００４１】
図３はＥＣＵ５によって実行されるエンジン出力トルク制御処理ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはタイマ処理などにより一定時間間隔で繰り返し実行される。まず、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥにより基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥを算出する（ステップＳ１）。図４はアクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じた基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥの値を示すグラフである。
【００４２】
つぎに、自動変速機２６がシフトチェンジ中であるか否かをギヤ位置センサ２６ａの出力によって判別し、判別結果に応じてシフトショック低減処理用のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを算出する（ステップＳ２）。シフトチェンジ中であるとき、トルク補正量ＤＴＥＳＦＴはシフト位置ＳＦＴ、エンジン出力トルク（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内圧力ＰＢ）、変速機のギヤ比、車速ＶＰなどにより、刻々と変化する変速状況に応じて算出されるが、シフトアップ時において、このトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの算出には、後述する制限値ＫＳＰも加味される。
【００４３】
このトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの演算タイミングについて説明する。
【００４４】
図５は車両の駆動力、要求エンジン出力トルクおよびエンジン回転数ＮＥを示すタイミングチャートである。尚、比較のために従来の場合を点線で示す。変速指令が出ると、１速から２速、２速から３速、３速から２速などの変速状況に応じて自動変速用２６のリニアソレノイド（不図示）が駆動される。リニアソレノイドの駆動が開始されてから油圧が立ち上がるまでは図３のルーチンのステップＳ２の実行を遅らせる。この時点まではトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは値０のままである。
【００４５】
遅延時間が経過して次段クラッチの接続が開始されると、図３のルーチンのステップＳ２が実行される。ステップＳ２では、変速状況に応じたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの最大値、およびその最大値に到達するまでのトルクアップ回数を算出し、さらにその最大値をトルクアップ回数で割ることにより１回分の加算量ＤＴＥＵＰ１を算出する。即ち、前回のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴに加算量ＤＴＥＵＰ１を加えた値を今回のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴに設定してトルクアップを行う。トルクアップ回数だけ加算した時点でトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは最大値に達する。この後、エンジン回転数ＮＥの変化により前段クラッチの解放が検知されるまで最大値となったトルク補正量ＤＴＥＳＦＴをホールドする。
【００４６】
つづいて、前段クラッチの解放が検知された時点で変速状況に応じたトルクダウン量ＤＴＥＵＰ２を算出し、そのトルクダウン量ＤＴＥＵＰ２にトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを設定する。この後、エンジン回転数ＮＥの変化により変速終了が検知されるまで設定されたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴをホールドし、変速終了が検知された時点でトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを値０にする。
【００４７】
上記タイミングにしたがって、トルク補正量ＤＴＥＳＦＴは算出されるが、基本的には変速機のギヤ比を小さくするシフトアップの開始時には、即ちトルク相では、エンジン出力トルクの増加（トルクアップ）を行うべくトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは正の値に設定される一方、シフトアップの終了時には、即ちイナーシャ相では、シフトショック低減のためにエンジン出力トルクの減少（トルクダウン）を行うべくトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは負の値に設定される。シフトチェンジ中でないときはトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは値０に設定される。トルク補正量ＤＴＥＳＦＴの値が「０」であるときは、後述する処理によってスロットル弁開度ＴＨが実質的に変更されることはない。
【００４８】
以下に、本実施の形態におけるシフトアップ時のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴの算出手法を説明する。
【００４９】
本実施の形態におけるシフトアップ時のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴは、下記数式（２）により、算出される。
【００５０】
【数２】
ＤＴＥＳＦＴ＝ＤＴＥＮＧ×ＫＳＰ
ここに、ＤＴＥＮＧは、変速段クラッチに滑りが発生していない正常時におけるトルク補正量であり、後述する図６のステップＳ６０３で算出される。
【００５１】
また、ＫＳＰは、このトルク補正量ＤＴＥＮＧの上限値を与える制限値であり、後述する図６のステップＳ６０５で算出される。制限値ＫＳＰは、下記数式（３）により算出され、１．０以下の値を執る。
【００５２】
【数３】
ＫＳＰ＝ＤＴＥＮＧＳＰ／ＤＴＥＮＧ
ここに、ＤＴＥＮＧＳＰは、シフトアップ時のトルク相において、入出力回転数比ＥＣＬが、変速段クラッチに所定量の滑りが発生したことを判定するための閾値ＥＣＬＳＰと等しくなった時点におけるトルク補正量ＤＴＥＮＧの値である。
【００５３】
以下に、制限値ＫＳＰの算出処理の詳細を説明する。
【００５４】
図６は、この制限値ＫＳＰの算出処理の手順を示すフローチャートである。本処理は、図３のステップＳ２においてＥＣＵ５により実行される。
【００５５】
まず、変速段クラッチに所定量の滑りが発生したことを判定するための閾値ＥＣＬＳＰを設定する（ステップＳ６０１）。この閾値ＥＣＬＳＰは、例えば所定の固定値（例えば０．８）とする。
【００５６】
次に、入出力回転数比ＥＣＬが閾値ＥＣＬＳＰより小さいか否かを判定し（ステップＳ６０２）、ＥＣＬ≧ＥＣＬＳＰであるときは、直ちに本処理を終了する一方、ＥＣＬ＜ＥＣＬＳＰであるときは、ステップＳ６０３に進む。
【００５７】
ステップＳ６０３では、正常時におけるトルク補正量ＤＴＥＮＧを算出する。トルク補正量ＤＴＥＮＧは、下記数式（４）により算出する。
【００５８】
【数４】
ＤＴＥＮＧ＝（（ｒＯＦＦ／ｒＯＮ）×ＴＥＮＧ−ＴＥＮＧ）×ＫＳＰ
ここに、ｒＯＦＦは前段のギヤ比を、ｒＯＮは次段のギヤ比を、ＴＥＮＧはエンジン出力トルクを表す。エンジン出力トルクＴＥＮＧは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内圧力ＰＢに応じてマップ（図示せず）から求められる。制限値ＫＳＰの初期値は１．０に設定される。
【００５９】
続くステップＳ６０４では、トルク補正量ＤＴＥＮＧの上限値ＤＴＥＮＧＳＰを以下のように求める。
【００６０】
図７は、シフトアップ時のエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。トルク相において、入出力回転数比ＥＣＬは、変速段クラッチに滑りが発生していないときは値「１．０」を執り続けるが、エンジン出力トルク制御量が増加して変速段クラッチに滑りが発生すると、「１．０」を下回る。この場合にトルク補正量をトルク補正量ＤＴＥＮＧに向けて引き上げ続けると、同図の点線で示すように入出力回転数比ＥＣＬは一層低下し、変速段クラッチの滑り量の増加により上述した弊害が生じる。
【００６１】
そこで、入出力回転数比ＥＣＬが閾値ＥＣＬＳＰと等しくなった時点（この場合では、入出力回転数比ＥＣＬが０．８になった時点）におけるトルク補正量ＤＴＥＮＧを、上限値ＤＴＥＮＧＳＰとする。これにより、トルク補正量ＤＴＥＳＦＴは、同一の変速段階においては、トルク補正量ＤＴＥＮＧに制限値ＫＳＰを乗じた値、即ち上限値ＤＴＥＮＧＳＰと同一の値に制限されるので、後続の処理ではこの上限値ＤＴＥＮＧＳＰ内においてエンジン出力トルク増加補正がなされる。
【００６２】
図６に戻り、続くステップＳ６０５では、制限値ＫＳＰを上記数式（３）により算出し、ステップＳ６０６で、この制限値ＫＳＰを公知の手法で学習し、得られた学習値をＥＣＵ５の不揮発性メモリに格納して、本処理を終了する。
【００６３】
この制限値ＫＳＰは各変速段階毎に算出及び学習され、次回の同一段階のシフトアップ時に使用される。例えば、２速から３速へのシフトアップにおいてスロットル弁開度ＴＨがある値で（例えば１０°）あったとして、この場合に算出された制限値ＫＳＰ２−３は、２速から３速へのシフトアップにおける全てのポイント（例えばスロットル弁開度ＴＨのあらゆる値）で使用される。また、制限値ＫＳＰを学習することにより得られた学習値は、上述のように不揮発性メモリに格納されるので、エンジン１のバッテリがオフされるまで保持される。
【００６４】
図３の前記ステップＳ２に戻り、上記算出された制限値ＫＳＰに基づき、上述のように、シフトアップ時のトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを、上記数式（２）により、算出する。
【００６５】
上述のように算出されたトルク補正量ＤＴＥＳＦＴによりスロットル弁開度補正量ＤＴＨＳＦＴを算出する（ステップＳ３）。即ち、スロットル弁開度補正量ＤＴＨＳＦＴはエンジン回転数ＮＥと基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥのマップから検索される変換係数にトルク補正量ＤＴＥＳＦＴを乗算することによって求められる。図８はエンジン回転数ＮＥおよび基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥに応じて設定される変換係数を示すグラフである。変換係数はエンジン回転数ＮＥが高い程大きく、且つ基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥが大きい程大きな値に設定される。
【００６６】
つぎに、スロットル制御を行うべく、基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥにスロットル開度補正量ＤＴＨＳＦＴを加えた値をスロットル弁開度ＴＨに設定して（ステップＳ４）、本ルーチンを終了する。
【００６７】
本実施の形態によれば、シフトアップ時のトルク相におけるエンジン出力トルクの増加制御に際し、入出力回転数比ＥＣＬが閾値ＥＣＬＳＰを下回った時点におけるトルク補正量にエンジン出力トルクの制御量が制限されるので、変速段クラッチの摩擦係数の低下やクラッチ作動油圧の立ち上がりのばらつき等がある場合であっても、これらに対応して最適なトルクバランスにて制御でき、従って、変速段クラッチに滑りが発生しない範囲での制御が可能となる。よって、エンジン出力トルク制御により変速ショックの低減を図りつつ、エンジン回転数ＮＥの過剰な上昇による変速ショックの悪化や、変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を回避することができる。
【００６８】
また、制限値ＫＳＰが変速段階毎に算出及び学習され、次回のシフトアップ時に使用されるので、シフトアップ時における全領域において常に最適なトルクバランスによりエンジン出力トルクの制御をすることができる。
【００６９】
尚、上述した実施の形態では、エンジン出力トルク減少制御は、スロットル弁を開弁制御することにより行ったが、これに限らず、該制御を、例えば点火時期をリタード制御することにより行ってもよい。この場合には、点火時期のリタード量をトルク補正量ＤＴＥＳＦＴに基づいて算出し、例えばエンジン回転数ＮＥと吸気管内圧力ＰＢに基づいた基本点火時期を上記リタード量だけ遅角することにより、エンジン出力トルクを減少制御することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置によれば、シフトアップ時の変速ショックを低減しつつ変速段クラッチの滑りによる発熱に起因する変速段クラッチの耐久性の低下を防止することができる。
【００７１】
本発明の請求項３に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置によれば、前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量の、前記変速段クラッチに滑りが発生していないときの前記出力トルクの増加制御量に対する比を算出する制御量比算出手段と、該算出された比を学習する学習手段とを備えたので、シフトアップ時における全領域において常に最適なトルクバランスによりエンジン出力トルクの制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置の全体構成図を示すブロック図である。
【図２】自動変速機の構成の概略を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵ５によって実行されるエンジン出力トルク制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じた基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥの値を示すグラフである。
【図５】車両の駆動力、要求エンジン出力トルクおよびエンジン回転数ＮＥを示すタイミングチャートである。
【図６】制限値ＫＳＰの算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】シフトアップ時のエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図８】エンジン回転数ＮＥおよび基本スロットル弁開度ＴＨＢＡＳＥに応じて設定される変換係数を示すグラフである。
【図９】従来のスロットル制御によってエンジン出力トルクを変化させる場合を示すタイミングチャートである。
【図１０】正常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図１１】異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図１２】異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【図１３】異常時のシフトアップにおけるエンジン出力トルク制御を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
３ スロットル弁
４ スロットル開度センサ
５ ＥＣＵ
８ 圧力センサ
１２ ＮＥセンサ
１９ 点火プラグ
２３ スロットルアクチュエータ
２４ 車速センサ
２６ 自動変速機
２６ａ ギヤ位置センサ
１０３０ スピードメータケーブル
１０４０ 回転数センサ
Claims (3)
- 内燃エンジンの変速機のシフトアップ時に前記エンジンの出力トルクを増加制御することにより変速ショックを低減する車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置において、
前記変速機における変速段クラッチの滑り量を算出する滑り量算出手段と、
前記算出された滑り量が所定値を越えたことを検出する検出手段と、
前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量を算出する増加制御量算出手段と、
前記滑り量が前記所定値を越えない範囲では前記出力トルクを増加させると共に、前記所定値を越えたことが検出されたときに前記出力トルクを前記算出された出力トルクの増加制御量で制限する制限手段とを備えたことを特徴とする車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置。 - 前記変速段クラッチの滑り量は、前記変速機の入力側回転数及び出力側回転数に基づいて算出されることを特徴とする請求項１記載の車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置。
- 前記変速段クラッチの滑り量が前記所定値となったときの前記出力トルクの増加制御量の、前記変速段クラッチに滑りが発生していないときの前記出力トルクの増加制御量に対する比を算出する制御量比算出手段と、該算出された比を学習する学習手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の車両用内燃エンジンの出力トルク制御装置。
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