JP4191750B2

JP4191750B2 - パワートレーンのエンジン出力制御装置

Info

Publication number: JP4191750B2
Application number: JP2006159494A
Authority: JP
Inventors: 亮路門野; 正浩入山; 鉄也福家; 綾一大滝; 優典木村; 辰夫落合
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: EP1865175A2; EP1865175B1; CN100570136C; EP1865175A3; CN101086231A; JP2007327418A

Description

本発明は、エンジンおよび変速機を具えたパワートレーンが伝達し得る伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないよう、また、前記変速機の変速速度を操作するために前記エンジンの出力を制御するための装置に関するものである。

パワートレーンが伝達し得る伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないようエンジンの出力を制御する装置としては従来、例えば特許文献1に記載のごときものが知られている。
このエンジン出力制御装置は、エンジンおよびＶベルト式無段変速機を具えたパワートレーンを前提とし、図10に例示するＶベルト式無段変速機の変速マップ上でハッチングを付して示した高負荷・高回転域おいて、Ｖベルトがスリップによりトルクの全てを伝達できなくなったり、耐久性を低下されることが多いことから、Ｖベルトのスリップを防止するために、エンジンのスロットル開度を電子制御により低下させてエンジン出力を制限する（エンジンのトルクダウンを行う）というものである。
特開２００４−０９２５２２号公報

しかし、上記した従来のエンジン出力制御技術は、スロットル開度を電子制御により低下させてエンジン出力を制限するものであることから、スロットル開度制御によるエンジン出力制御の低応答に起因して以下の問題がある。
つまり、パワートレーンにおける変速機は、無段変速機の場合とくに、変速時において変速ショック上問題とならない範囲内で変速速度を速くする（変速応答を高める）際にもエンジン出力トルクを制御することがある。

図11に示すごとく、瞬時t1にアクセルペダルの踏み込みによりアクセル開度APOを増大させ、瞬時t2に無段変速機のＶベルトがスリップするのを防止するためにエンジン出力制限が開始され、瞬時t3に車速の上昇に伴うＶベルト式無段変速機のオートアップシフト（変速）が開始され、瞬時t4にこのアップシフトが終了した場合につき以下に付言する。

エンジン出力制限の開始時t2以後、エンジン出力（トルク）が矢印αで示すように低下されてＶベルトがスリップすることのないようにするエンジン出力制限指令が発せられ、これを実現すべくスロットル開度TVOを電子制御により矢印βで示すごとくに低下させて、Ｖベルトスリップ防止用のエンジン出力制限を行う。

そして、変速開始時t3から変速終了時t4までのアップシフト（変速）中は、当該アップシフトによる変速機入力側回転数の変化（低下）に伴って放出されるイナーシャトルクを速やかに相殺して変速速度を速くするため、
エンジン出力（トルク）が図示のごとくイナーシャトルク分だけ更に低下されるようにするエンジン出力低下指令を発し、これを実現すべくスロットル開度TVOを電子制御により図示のごとくイナーシャトルク分だけ更に低下させて、変速速度を速めるためのエンジン出力低下制御を行う。

しかし、変速速度を速くするためのエンジン出力制御を、Ｖベルト保護用のエンジン出力制御と同様に、制御応答の低いスロットル開度制御に依存するのでは、以下の問題を生ずる。
図12に波線で示すように変化する変速比を実線で示すごとく急速に変化させて、変速機入力回転数の時間変化割合が図示のごとくに時系列変化するように変速速度を速くするためのエンジン出力制御をスロットル開度制御により行う場合について説明するに、
この目的のためスロットル開度TVOを変速開始時t1より図示のごとくに低下させても、エンジントルクは吸気の遅れなどにより波線で示す目標トルクのようには変化せず、これよりも大きな遅れをもって実線で示すような時系列変化を呈する。

かかるエンジントルクの低下遅れは、変速の前半において変速時イナーシャトルクの吸収遅れを惹起し、変速の後半において変速時イナーシャトルクの過度の吸収を惹起し、
変速前半におけるイナーシャトルクの吸収遅れは、車体加速度をハッチングにより示す分だけ大きくさせて突き上げショックを生じさせ、変速後半におけるイナーシャトルクの過度な吸収は、車体加速度をハッチングにより示す分だけ大きく低下させて引き込みショックを生じさせる。

つまり、定常的に要求されるベルト保護用エンジン出力制限と、変速中に過渡的に要求される変速応答改善用エンジン出力制御とを、ともに低応答なスロットル開度制御により行うのでは、
変速応答を良くするための過渡的なエンジン出力制御が上記のごとく、変速前半に突き上げショックを、また、変速後半に引き込みショックを生じさせるというようにショックの点で芳しくなく、
このショック防止のために上記過渡的なエンジン出力制御をやめて、定常的なベルト保護用エンジン出力制限のみを行うのでは、所定の変速応答を得ることができなくなり、
いずれにしても変速応答とショック防止との両立が困難である。

そこで、エンジン出力制御応答に優れる点火時期制御を用いてエンジン出力制御を行うことが考えられる。
エンジンの点火時期とエンジン出力トルクとの間には図13に例示するような関係が存在し、最大トルクを発生する基本点火時期からの点火遅角量を大きくして点火時期を遅くするにつれエンジン出力トルクは小さくなる。
従って、点火時期を操作することでもエンジン出力制御を行うことができ、この点火時期によるエンジン出力制御は、上記のスロットル開度操作によるエンジン出力制御よりも高応答であることが一般的に知られている。

しかし、点火時期の遅角継続時間と、エンジン排気浄化触媒の入り口温度との間には、点火遅角量をパラメータとした図14に示すような関係があり、
点火時期遅角継続時間が長くなると、エンジン排気浄化触媒の入り口温度が徐々に上昇して触媒の劣化を招き、この劣化は、点火遅角量を大きくするほど顕著となる。
従って、点火時期によるエンジン出力制御は短時間しか用いることができず、過渡的な変速応答改善用エンジン出力制御に用いることはできるができても、定常的なベルト保護用エンジン出力制限の用には供し得ない。
よって、点火時期によるエンジン出力制御で、過渡的な変速応答改善と、定常的なベルト保護とを両立させることはできない。

本発明は、上記したスロットル開度の操作によるエンジン出力制御や、点火時期の操作によるエンジン出力制御や、その他、あらゆる種類のエンジン出力制御系を含めて、任意のものをそれぞれの過渡応答性および定常安定性に応じ使い分けることにより、要求特性の異なるエンジン出力制御を個々に満足させ得るようにし、もって上記の問題をことごとく解消し得るパワートレーンのエンジン出力制御装置を提案することを目的とする。

この目的のため、本発明によるパワートレーンのエンジン出力制御装置は、請求項１に記載したごとく、
エンジンおよび変速機を具えたパワートレーンが伝達し得る伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないよう、また、上記変速機の変速速度を操作するために上記エンジンの出力を制御するための装置において、
上記エンジン出力の制御を行うエンジン出力制御系として、少なくとも、点火時期制御によるエンジン出力制御系と、スロットル開度制御によるエンジン出力制御系を設け、
これらエンジン出力制御系を個々に上記エンジン出力の制御に使用可能か否かをパワートレーンの運転状態から判定して使用可能エンジン出力制御系を特定する使用可能エンジン出力制御系判定手段と、
上記使用可能エンジン出力制御系のうち、前記点火時期制御によるエンジン出力制御系は、上記エンジン出力制御のうち応答性を要求されるエンジン出力制御に用い、前記スロットル開度制御によるエンジン出力制御系は、前記エンジン出力制御のうち、安定性を要求されるエンジン出力制御に用いるエンジン出力制御系選択手段とを具備し、
前記使用可能エンジン出力制御系判定手段は、前記点火時期制御によるエンジン出力制御の継続時間と、点火遅角量の大きさとに基づき、前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得るか否かを判定する手段を含み、
この判定結果に応じて、前記使用可能エンジン出力制御系判定手段が前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を使用不可能と判定する場合は、前記エンジン出力制御系選択手段が、前記スロットル開度制御によるエンジン出力制御系を用いて、前記変速機の変速中における変速速度を速めるためのエンジン出力制御と、パワートレーンに前記伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないようにするためのエンジン出力制御との双方を行わせる一方、
前記使用可能エンジン出力制御系判定手段が前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を使用可能と判定する場合は、前記エンジン出力制御系選択手段が、前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いて、前記変速機の変速中における変速速度を速めるためのエンジン出力制御を行わせると共に、前記スロットル開度制御によるエンジン出力制御系を用いて、パワートレーンに前記伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないようにするためのエンジン出力制御を行わせるよう構成したことを特徴とするものである。

上記した本発明によるパワートレーンのエンジン出力制御装置によれば、
パワートレーンに伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないよう、また、変速機の変速速度を操作するためにエンジンの出力を制御するに当たり、
当該エンジン出力の制御を行うエンジン出力制御手段として設けた複数の異種のエンジン出力制御系を個々に、上記エンジン出力の制御に使用可能か否かをパワートレーンの運転状態から判定して使用可能エンジン出力制御系を特定し、
該使用可能エンジン出力制御系のうち、過渡応答性に優れた使用可能エンジン出力制御系は、上記エンジン出力制御のうち応答性を要求されるエンジン出力制御に用い、定常安定性に優れた使用可能エンジン出力制御系は、安定性を要求されるエンジン出力制御に用いることから、
パワートレーンに伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないようにするための定常的なパワートレーン保護用エンジン出力制御によるパワートレーンの保護と、変速機の変速速度を操作するための過渡的な変速応答用エンジン出力制御による変速応答とを高次元で両立させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例になるエンジン出力制御装置を具えた車両用パワートレーンを、その制御システムとともに示す。
パワートレーンはエンジン1および自動変速機2を具え、これらエンジン1および自動変速機2間をトルクコンバータや電磁クラッチ等の断接要素3により相互に結合する。

自動変速機2を本実施例では、Ｖベルト式無段変速機やトロイダル型無段変速機などの無段変速機とするが、有段式の自動変速機でもよいことは言うまでもない。
しかし、いずれにしても自動変速機2は図示せざるディファレンシャルギヤ装置を内蔵したオートマチックトランスアクスルとし、当該ディファレンシャルギヤ装置を介して自動変速機2の出力軸に左右駆動車輪（前輪）4L,4Rを結合する。

かくして、エンジン1からの動力が断接要素3を経て自動変速機2に入力され、自動変速機2がエンジン動力を選択変速比に応じ変速し、変速後の動力がディファレンシャルギヤ装置から左右駆動車輪（前輪）4L,4Rに伝達されて車両を走行させることができる。

エンジン1は、図示しなかったが吸気管内におけるスロットルバルブを電子制御式とし、その開度を基本的にはアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）APOに応じたスロットル開度TVOとなすが、アクセル開度APOとは別のエンジン出力（トルク）制御要求に応じ適宜スロットル開度TVOを加減してエンジン1のトルクダウンや、トルクアップを行い得るものとする。
そしてエンジン1は、スロットルバルブにより制御された吸気量の空気と、インジェクタからの噴射により供給された燃料との混合気に、点火プラグからのスパークにより点火して運転を行うものとする。

スロットルバルブの電子制御、インジェクタからの燃料供給量、および点火プラグによる点火のタイミングは、他のエンジン制御（吸排気弁のバルブリフト量制御や圧縮比制御用のバルブ開閉タイミング制御）とともにエンジンコントローラ5により実行し、これらによりエンジン出力を決定する。

従って本実施例では、スロットル開度制御によるエンジン出力制御系と、燃料供給量制御によるエンジン出力制御系と、点火時期制御によるエンジン出力制御系と、吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系と、圧縮比制御によるエンジン出力制御系との、5系統のエンジン出力制御系を具える。

個々のエンジン出力制御系についてその特質を考察するに、
スロットル開度制御によるエンジン出力制御系は、使用継続時間に制約がなく定常的に安定して用い得る反面、制御の応答性が悪いという問題を有し、
点火時期制御によるエンジン出力制御系は、制御の応答性に優れる反面、図13および図14につき前述したごとく排気浄化触媒保護の観点から、点火時期を遅らせた時において使用継続時間に制約があるという問題を有し、
燃料供給量制御によるエンジン出力制御系や、吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系や、圧縮比制御によるエンジン出力制御系は、制御応答が、スロットル開度制御によるエンジン出力制御系および点火時期制御によるエンジン出力制御系の中間にあって、使用制限時間に制約もないが、エンジン排気性能への悪化が懸念されるという問題を有する。

自動変速機2は変速機コントローラ6によって制御し、これがため変速機コントローラ6には、
エンジンコントローラ5からのエンジントルクTeに関する信号およびエンジン回転数Neに関する信号を入力するほか、
アクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ7からの信号、
車速VSPを検出する車速センサ8からの信号、および
変速機入力回転数Niを検出する変速機入力回転センサ9からの信号を入力する。

変速機コントローラ6はこれら入力情報をもとに、予定のマップをもとに無段変速機2の目標入力回転数を求め、無段変速機2の実入力回転数Niがこの目標入力回転数に所定の応答で追従するよう無段変速機2を変速制御する。
変速機コントローラ6は更に、図2に示す制御プログラムを実行して、本発明が狙いとするパワートレーン保護のためのエンジン出力制御、および、変速速度（変速応答）の制御のためのエンジン出力制御を行うよう、エンジンコントローラ5に対応する指令を発する。

図2の制御プログラムは、点火時期制御による過渡応答性に優れた（しかし継続使用時間に制約のある）エンジン出力制御系と、定常安定性に優れた（しかし制御応答の低い）スロットル開度制御によるエンジン出力制御系とを用いて、本発明が狙いとする無段変速機2の保護（Ｖベルトのスリップ防止）および変速速度（変速応答）の制御を行うようにしたものである。
先ず、使用可能エンジン出力制御系判定手段に相当するステップＳ1において、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る運転状態か否かをチェックする。

この判定に際しては、点火時期制御によるエンジン出力制御に頼ると、図13および図14につき前述したように排気浄化触媒が温度上昇により劣化する懸念があり、この懸念は、点火遅角量が大きいほど、また、点火時期制御によるエンジン出力制御の継続時間が長いほど顕著になることから、
この継続時間および点火遅角量の大きさから、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得るか否かをチェックする。

ステップＳ1で点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得ない運転状態であると判定する場合は、エンジン出力制御系選択手段に相当するステップＳ2において、
無段変速機2の保護（Ｖベルトのスリップ防止）のためのエンジントルク制限値Teb（Ｖベルトが伝達し得る伝達可能限界トルク）と、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepと、変速時におけるイナーシャトルクを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetとの和値をスロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoとしてエンジンコントローラ5に指令すると共に、
点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを出力可能最大値Temaxにしてこれをエンジンコントローラ5に指令することにより、実質上、点火時期制御によるエンジントルク制限を禁止し、点火時期制御を通常運転用のそれとする。

ステップＳ1で点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得ると判定する場合は、ステップＳ3において、変速時の入力回転変化に伴うイナーシャトルクTina（入力回転数Niの時間変化割合ΔTi/Δtと慣性モーメントとの乗算値）が変速判定用の設定値Tshift以上か否かにより、変速速度（変速応答）を制御すべき変速時か否かをチェックする。
なお変速時イナーシャトルクTinaは変速比ごとに異ならせ、目標変速比から求めたイナーシャトルク絶対値と、実変速比から求めたイナーシャトルク絶対値との大きい方を変速時イナーシャトルクTinaとするのがよい。
ステップＳ3でイナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift以上でないと判定するときは制御をステップＳ4に進め、このような状態、つまりイナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift未満になってから設定時間TMsが経過したか否かを判定する。

ステップＳ4でイナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift未満になってから設定時間TMsが経過したと判定するときは、制御をステップＳ2に進めて前記したごとく、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvo＝Teb＋Tep＋Tetを求めてエンジンコントローラ5に指令すると共に、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを出力可能最大値Temaxにして点火時期制御によるエンジントルク制限を禁止する指令をエンジンコントローラ5に供給する。

ステップＳ3でイナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift以上と判定する変速時や、ステップＳ4でイナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift未満になってから未だ設定時間TMs内であると判定するときは、制御を、エンジン出力制御系選択手段に相当するステップＳ5に進めて、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを以下のごとくに決定する。

つまりステップＳ5においては、
無段変速機2の保護（Ｖベルトのスリップ防止）のためのエンジントルク制限値Tebと、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepとの和値をスロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoとしてエンジンコントローラ5に指令すると共に、
無段変速機2の保護（Ｖベルトのスリップ防止）のためのエンジントルク制限値Tebと、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepと、変速時におけるイナーシャトルクTinaを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetとの和値を点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignとしてエンジンコントローラ5に指令することにより、点火時期制御によるエンジントルク制限を行わせる。

図3は、上記した本実施例の制御による動作タイムチャートを示す。
図2のステップＳ1で点火時期制御によるエンジン出力制御が不能と判定したり、これらが可能であっても図3の瞬時t1よりも前の非変速中や、瞬時t2よりも後の非変速中においては、ステップＳ2で
スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoを、Ｖベルトのスリップ防止のためのエンジントルク制限値（Ｖベルトが伝達し得る伝達可能限界トルク）Tebと、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepと、変速時におけるイナーシャトルクを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetとの和値、つまりTetvo＝Teb＋Tep＋Tetとし、（ここでは非変速中のためTet＝0である）
点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを出力可能最大値Temaxにして（Teign＝Temaxにして）、点火時期制御によるエンジントルク制限を禁止する。

一方で、図2のステップＳ1で点火時期制御によるエンジン出力制御が可能と判定し、且つ、ステップＳ3およびステップＳ4で変速中と判定する図3の瞬時t1〜t2においては、ステップＳ5で、
スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoを、Ｖベルトのスリップ防止のためのエンジントルク制限値Tebと、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepとの和値、つまりTetvo＝Teb＋Tepとし、
点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを、Ｖベルトのスリップ防止のためのエンジントルク制限値Tebと、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepと、変速時におけるイナーシャトルクを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetとの和値、つまりTeign＝Teb＋Tep＋Tetとする。

ここでイナーシャトルク補正値Tetは、図3の瞬時t1〜t2における変速中に波線で示すごとく時系列変化する変速比を実線で示すごとくに変化させるべく変速応答を速めて、変速機入力回転数Niの時間変化割合ΔNi/Δtが図示のごとくに時系列変化するようになすためのエンジントルク補正値とする。

上記のように定めたスロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignが図1の変速機コントローラ6からエンジンコントローラ5に指令され、エンジンコントローラ5はこれら指令に基づき、エンジン1のスロットル開度TVOおよび点火時期をそれぞれ図3に示すごとくに決定する。

以上の制御によれば図3から明らかなように、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoと、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignとは、変速開始判定時t1および変速終了判定時t2において一致し、変速期間t1〜t2中における変速応答制御用のイナーシャトルク補正値Tetが高応答な点火時期制御によるエンジントルク制御系により達成され、Ｖベルトのスリップ防止のためのエンジントルク制限値Tebおよび変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepが定常安定性に優れたスロットル開度制御によるエンジントルク制御系により達成されることとなる。

つまり本実施例によれば、Ｖベルトのスリップ防止用にその伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないよう、また、変速機の変速速度を操作するためにエンジンの出力を制御するに当たり、
当該エンジン出力の制御を行うエンジン出力制御手段として、定常安定性に優れたスロットル開度制御によるエンジン出力制御系と、過渡応答性に優れた点火時期制御によるエンジン出力制御系とを設け、これら異種のエンジン出力制御系を個々に、上記のエンジン出力制御に使用可能か否かをパワートレーンの運転状態から判定して使用可能エンジン出力制御系を特定し、
使用可能エンジン出力制御系のうち、過渡応答性に優れた点火時期制御によるエンジン出力制御系は、上記エンジン出力制御のうち応答性を要求される変速速度操作のためのエンジン出力制御に用い、定常安定性に優れたスロットル開度制御によるエンジン出力制御系は、長期安定性を要求されるＶベルト保護用のエンジン出力制御に用いる。

これがため本実施例においては、Ｖベルトのスリップ防止用にその伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないようにするのに有用なスロットル開度制御によるエンジン出力制御系と、変速機の変速速度を操作するためにエンジンの出力を制御するのに有用な点火時期制御制御によるエンジン出力制御系とを有するといえども、これらが二重にエンジントルク制御を行うことがないほか、以下の作用効果を奏し得る。

つまり、Ｖベルト保護用エンジントルク制御および変速応答操作用エンジン出力制御を共にスロットル開度制御によるエンジン出力制御系で行う場合、図12につき前述したエンジン出力制御の応答遅れに起因して変速応答の操作に際し要求される過渡特性が得られず、エンジントルクの変化が図3に破線で示すごとくに変速タイミングよりも遅れて発生し、車体加速度も破線で示すようなものになってショックを発生させる。
これに対し本実施例によれば、Ｖベルト保護用エンジントルク制御はスロットル開度制御によるエンジン出力制御系を用いて遂行し、変速応答操作用エンジン出力制御は点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いて遂行することから、エンジントルクの変化が図3に実線で示すごとくに変速タイミングに調時して発生し、車体加速度も実線で示すようなものになってショックが発生することがなく、Ｖベルト保護用エンジントルク制御と変速応答操作用エンジン出力制御とを高次元で両立させることができる。

図4は、上記実施例における変速判定およびこの判定結果に基づくエンジン出力制御の動作タイムチャートを示す。
本実施例においては、図2のステップＳ3で変速時イナーシャトルクTina（入力回転数Niの時間変化割合ΔTi/Δtと慣性モーメントとの乗算値）が変速判定用の設定値Tshift以上になったと判定する図4の瞬時t1をもって、変速速度（変速応答）を制御すべき変速が開始されたと認識し、ステップＳ3でイナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift未満になったと判定する図4の瞬時t2をもって変速が終了したと認識し、変速開始判定瞬時t1から、ステップＳ4で瞬時t2から設定時間TMsが経過したと判定する図4の瞬時t3までの間を、高い過渡応答が要求される変速速度（変速応答）制御期間と認識する。

ここで図4に示すごとく瞬時t3よりも後の瞬時t4まで、図2のステップＳ1において点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得ると判定していたとすると、瞬時t1〜t3の間においてステップＳ5が実行され、Ｖベルト保護用エンジントルク制御は図4に示すスロットル開度TVOの経時変化により、つまりスロットル開度制御によるエンジン出力制御系を用いて遂行し、変速応答操作用エンジン出力制御は図4に示す点火時期の遅角により、つまり点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いて遂行することにより、Ｖベルト保護用エンジントルク制御と変速応答操作用エンジン出力制御とを高次元で両立させることができる。

ところで、変速時イナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift以上になった（変速機の変速比変化割合が所定値以上になった）時t1を変速開始と判定し、変速時イナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift未満になった時t2を変速終了と判定するから、以下の作用効果が得られる。

つまり無段変速機2は変速比を連続的に変化させるため、僅かなアクセル操作や僅かな車速変化があっても変速を行っている。
かかる僅かなアクセル操作や僅かな車速変化に伴う変速をも変速応答制御の対象とし、図4と同じ条件でのタイムチャートである図5に示すごとく、変速開始判定時t1よりも前から過渡応答要求を発して点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いた変速応答制御用のエンジン出力制御を行うのでは、
点火時期制御によるエンジン出力制御系の継続使用時間が触媒の温度上昇をもたらすようなものとなって、点火時期制御によるエンジン出力制御がすぐに使用不可能となり、点火時期制御によるエンジン出力制御が行われたり、行われなくなるといった制御のハンチング現象を生じ、点火時期制御によるエンジン出力制御が行われなくなる度にスロットル開度制御による変速応答制御に切り替わってショックを発生するという問題を生ずるし、
肝心の変速期間t1〜t2において、点火時期制御によるエンジン出力制御を用いた変速応答制御が行われず、前記した作用効果を奏し得られないという問題を生ずる。

ところで本実施例においては図4につき前述したごとく、変速時イナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift以上になった（変速機の変速比変化割合が所定値以上になった）時t1を変速開始と判定し、変速時イナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift未満になった時t2を変速終了と判定するから、
変速開始判定瞬時t1よりも前において無駄に点火時期制御によるエンジン出力制御を用いた変速応答制御が行われることがなく、上記したハンチング現象によりショックが発生するという問題を解消し得ると共に、変速期間t1〜t2において確実に、点火時期制御によるエンジン出力制御を用いた変速応答制御を行わせることができ、前記した所定の作用効果を得ることができる。

また本実施例においては、変速終了判定時t2に直ちに点火時期制御によるエンジン出力制御を用いた変速応答制御を終了させず、図4に示すごとく変速終了判定時t2から設定時間TMsが経過する瞬時t3まで点火時期制御によるエンジン出力制御を用いた変速応答制御を継続させることから、上記ハンチング現象を更に確実に回避してこれによるショックの問題を一層確実に解消することができる。

上記では図1の変速機コントローラ6をマイクロコンピュータで構成し、これが図2に示す制御プログラムを実行することにより上記の作用効果を達成するものとしたが、変速機コントローラ6は図6に示すような論理回路で構成することもできる。
11はベルト保護用エンジントルク制限値演算部、12はオイルポンプロストルク補正値演算部、13はイナーシャトルク補正値演算部である。

ベルト保護用エンジントルク制限値演算部11は、無段変速機2におけるＶベルトのスリップ防止のためのエンジントルク制限値Teb（Ｖベルトが伝達し得る伝達可能限界トルク）を、予定のマップに基づき変速比およびプーリ回転数から求める。
オイルポンプロストルク補正値演算部12は、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepを求める。
イナーシャトルク補正値演算部13は、変速時におけるイナーシャトルクを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetを求める。

14は点火時期制御によるエンジン出力制御の可否判定部で、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る運転状態か否かをチェックし、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る場合に高レベルの信号を出力し、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得ない場合は出力信号レベルを0にする。
この判定に際しては、点火時期制御によるエンジン出力制御に頼ると、図13および図14につき前述したように排気浄化触媒が温度上昇により劣化する懸念があり、この懸念は、点火遅角量が大きいほど、また、点火時期制御によるエンジン出力制御の継続時間が長いほど顕著になることから、
この継続時間および点火遅角量の大きさから、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得るか否かをチェックする。

15は過渡応答要求判定部で、変速時の入力回転変化に伴うイナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift以上になった変速開始時から、イナーシャトルクTinaが変速判定用の設定値Tshift未満になった変速終了時から設定時間TMsが経過するまでの間において、高応答な点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いた変速速度（変速応答）制御を行うべきと判定して高レベルの信号を出力し、それ以外で出力信号レベルを0にする。

判定部14，15の出力信号レベルが共に高レベルである場合、つまり、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る運転状態で、且つ、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いた変速速度（変速応答）制御を行うべきである時、アンドゲート16が高レベル信号を出力してスイッチ素子17，18を実線で示す許可位置となすようにし、それ以外では、アンドゲート16が高レベル信号を出力せずスイッチ素子17，18を破線で示す禁止位置となすようにする。
また判定部14の出力信号レベルが高レベルである時、つまり、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る運転状態である時、スイッチ素子19を実線で示す許可位置となすようにし、それ以外では、スイッチ素子19を破線で示す禁止位置となすようにする。

スイッチ素子17の許可端子には、ベルト保護用エンジントルク制限値Tebとオイルポンプロストルク補正値Tepとの和値を出力する加算器21からの出力にスイッチ素子19からの出力を加算する加算器22からの出力を接続する。
スイッチ素子17の禁止端子には、エンジンが出力可能な最大トルクTemaxを入力する。
スイッチ素子18の許可端子には加算器21の出力を接続し、スイッチ素子18の禁止端子には加算器21の出力にイナーシャトルク補正値Tetを加算する加算器23の出力を接続する。
スイッチ素子19の許可端子にはイナーシャトルク補正値Tetを入力し、スイッチ素子19の禁止端子には0を入力する。

図6の論理回路によれば、判定部14，15の出力信号レベルが共に高レベルである場合、つまり、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る運転状態で、且つ、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いた変速速度（変速応答）制御を行うべきである時、全てのスイッチ素子17〜19が実線で示す許可位置となり、
スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoを、Ｖベルト保護用エンジントルク制限値Tebと、オイルポンプロストルク補正値Tepとの和値とし、
点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを、Ｖベルト保護用エンジントルク制限値Tebと、オイルポンプロストルク補正値Tepと、変速速度（変速応答）制御用のイナーシャトルク補正値Tetとの和値とする。

しかして、判定部14，15の出力信号レベルの一方でも0である場合は、つまり、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る運転状態であっても、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いた変速速度（変速応答）制御を行うべきでない時や、或いは、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いた変速速度（変速応答）制御を行うべきであっても、点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得る運転状態でない時は、スイッチ素子17，18が破線で示す禁止位置となるため、
スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoを、Ｖベルト保護用エンジントルク制限値Tebと、オイルポンプロストルク補正値Tepと、変速速度（変速応答）制御用のイナーシャトルク補正値Tetとの和値とし、
点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignをエンジン出力可能最大値Temaxとして実質上、点火時期制御によるエンジントルク制限を禁止する。

よって、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvo、および、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignがそれぞれ、前記したと同様に決定され、前記の作用効果を全て奏することができる。

上記した各実施例を、機能別ブロック線図で示すと図7に示すごときものとなり、変速機コントローラ6において、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoを求めると共に、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを求め、これらをエンジンコントローラ5に指令する。
エンジンコントローラ5は、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoを反映させたスロットル開度制御をエンジン1に対して行うと共に、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを反映させた点火時期制御をエンジン1に対して行う。

なお上記実施例ではいずれも、エンジン出力制御系として、過渡応答性に優れた点火時期制御によるエンジン出力制御系、および、定常安定性に優れたスロットル開度制御によるエンジン出力制御系の2系統を用いる場合について説明したが、これらに限られるものではなく、それ以外に例えば、
これらエンジン出力制御系間の中間的な制御特性の、燃料供給量制御によるエンジン出力制御系、吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系、および圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）によるエンジン出力制御系を任意に組み合わせて用いることができる。

上記の5系統を全て用いる場合の制御プログラムを図8に、また、機能別ブロック線図を図9に示す。
図8は図2に代わる制御プログラムで、まずステップＳ11において、本発明の目的を達成するためのエンジントルク制御に際し使用可能なエンジン出力制御系が、
スロットル開度制御によるエンジン出力制御系、
点火時期制御によるエンジン出力制御系、
燃料供給量制御によるエンジン出力制御系、
吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系、および
圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）によるエンジン出力制御系のうちのどれであるかをチェックする。

使用可能エンジン出力制御系が、スロットル開度制御によるエンジン出力制御系のみである場合は、ステップＳ12で当該系統を使用可能エンジン出力制御系として特定し、
使用可能エンジン出力制御系が、スロットル開度制御によるエンジン出力制御系、および、点火時期制御によるエンジン出力制御系である場合は、ステップＳ13でこれら2系統を使用可能エンジン出力制御系として特定し、
使用可能エンジン出力制御系が、スロットル開度制御によるエンジン出力制御系、および、燃料供給量制御によるエンジン出力制御系である場合は、ステップＳ14でこれら2系統を使用可能エンジン出力制御系として特定し、
使用可能エンジン出力制御系が、吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系のみである場合は、ステップＳ15で当該系統を使用可能エンジン出力制御系として特定し、
使用可能エンジン出力制御系が、圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）によるエンジン出力制御系のみである場合は、ステップＳ16で当該系統を使用可能エンジン出力制御系として特定する。
従ってステップＳ11〜ステップＳ16は、使用可能エンジン出力制御系判定手段に相当する。

ステップＳ12でスロットル開度制御によるエンジン出力制御系のみが使用可能エンジン出力制御系として特定された場合は、ステップＳ17において、Ｖベルト保護用エンジントルク制限値Teb（Ｖベルトが伝達し得る伝達可能限界トルク）と、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepと、変速時におけるイナーシャトルクを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetとの和値をスロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoとしてエンジンコントローラ5に指令する。

ステップＳ13でスロットル開度制御によるエンジン出力制御系、および、点火時期制御によるエンジン出力制御系が使用可能エンジン出力制御系として特定された場合は、ステップＳ18において、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを演算してエンジンコントローラ5に指令する。
これらスロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignの演算に当たっては、図2のステップＳ3およびステップＳ4によると同様の判定を行い、判定結果に応じてステップＳ2またはステップＳ5におけると同様の演算を行うことで、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを求める。

ステップＳ14でスロットル開度制御によるエンジン出力制御系、および、燃料供給量制御によるエンジン出力制御系が使用可能エンジン出力制御系として特定された場合は、ステップＳ19において、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび燃料供給量制御によるエンジントルク制限値Tefueを演算してエンジンコントローラ5に指令する。
これらスロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび燃料供給量制御によるエンジントルク制限値Tefueの演算に当たっては、図2のステップＳ3およびステップＳ4によると同様の判定を行い、判定結果に応じステップＳ2またはステップＳ5におけると同様の演算（但し、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを燃料供給量制御によるエンジントルク制限値Tefueと読み替える）を行うことで、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoおよび燃料供給量制御によるエンジントルク制限値Tefueを求める。

ステップＳ15で吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系のみが使用可能エンジン出力制御系として特定された場合は、ステップＳ20において、Ｖベルト保護用エンジントルク制限値Teb（Ｖベルトが伝達し得る伝達可能限界トルク）と、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepと、変速時におけるイナーシャトルクを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetとの和値を吸排気弁リフト量制御によるエンジントルク制限値Tevavとしてエンジンコントローラ5に指令する。

ステップＳ16で圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）によるエンジン出力制御系のみが使用可能エンジン出力制御系として特定された場合は、ステップＳ21において、Ｖベルト保護用エンジントルク制限値Teb（Ｖベルトが伝達し得る伝達可能限界トルク）と、変速制御用オイルポンプのロストルク補正値Tepと、変速時におけるイナーシャトルクを相殺して変速速度（変速応答）を制御するためのイナーシャトルク補正値Tetとの和値を圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）エンジントルク制限値Tepreとしてエンジンコントローラ5に指令する。

従ってステップＳ17〜ステップＳ21はそれぞれ、エンジン出力制御系選択手段に相当する。
これらステップＳ17〜ステップＳ21で送信されたエンジントルク制限値を受けてエンジンコントローラ5は、当該エンジントルク制限値が反映されるよう、対応するエンジン出力制御系を個々に制御する。
かくして本実施例においても、前述したと同様の作用効果を達成することができるが、本実施例においては、使用可能エンジン出力制御系の選択肢が広がることから、前述した作用効果を更に確実に達成することができる。

上記した本実施例を、機能別ブロック線図で示すと図9に示すごときものとなり、変速機コントローラ6においては以下の処理を行う。
スロットル開度制御によるエンジン出力制御系、点火時期制御によるエンジン出力制御系、燃料供給量制御によるエンジン出力制御系、吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系、および圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）によるエンジン出力制御系の使用可能判定を行い、本発明の目的を達成するためのエンジントルク制御に際し使用可能なエンジン出力制御系を特定する。

次いで、使用可能エンジン出力制御系へのエンジントルク制限値の最適振り分けを決定し、それに基づいて、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvo、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teign、燃料供給量制御によるエンジントルク制限値Tefue、吸排気弁リフト量制御によるエンジントルク制限値Tevav、および圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）によるエンジントルク制限値Tepreを演算し、これらをエンジンコントローラ5へ送信する。

エンジンコントローラ5は、スロットル開度制御によるエンジントルク制限値Tetvoを反映させたスロットル開度制御をエンジン1に対して行い、点火時期制御によるエンジントルク制限値Teignを反映させた点火時期制御をエンジン1に対して行い、燃料供給量制御によるエンジントルク制限値Tefueを反映させた燃料供給量制御をエンジン1に対して行い、吸排気弁リフト量制御によるエンジントルク制限値Tevavを反映させた吸排気弁リフト量制御をエンジン1に対して行い、圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）によるエンジントルク制限値Tepreを反映させた圧縮比制御（吸排気弁開閉タイミング制御）をエンジン1に対して行う。

なお上記では、無段変速機2がアップシフトを行う際の変速速度（変速応答）制御について説明したため、当該変速速度（変速応答）の制御をエンジントルクの低下（トルクダウン）により遂行することとしたが、無段変速機2が逆にダウンシフトを行う際の変速速度（変速応答）制御に際しては、当該制御をエンジントルクの増大（トルクアップ）により遂行することになることは言うまでもない。
そして、無段変速機2のダウンシフト時における変速速度（変速応答）制御に際しても、前述したアップシフト時における変速速度（変速応答）制御と同様の考え方により所定の作用効果を達成し得ること勿論である。

本発明の一実施例になるエンジン出力制御装置を具えた車両のパワートレーンを、その制御システムと共に示す略線図である。図1における変速機コントローラが実行するエンジン出力制限の制御プログラムを示すフローチャートである。同エンジン出力制御の動作タイムチャートである。同エンジン出力制御による利点を説明するための動作タイムチャートである。同エンジン出力制御を行わなかった場合における不具合を説明するための動作タイムチャートである。図1における変速機コントローラを論理回路で構成した場合の回路図である。図1〜6に示した実施例のエンジン出力制御の機能別ブロック線図である。本発明の他の実施例を示す、図2と同様なエンジン出力制御プログラムのフローチャートである。同実施例の機能別ブロック線図である。Ｖベルト式無段変速機のベルトスリップ防止用入力トルク制限域を例示する変速マップ図である。従来通りに、ベルト保護用エンジントルク制限と変速応答制御用エンジントルクダウンとを共にスロットル開度制御により実行した場合の動作タイムチャートである。図11のエンジントルク制御を行った場合における問題を説明するための動作タイムチャートである。点火時期遅角量とエンジントルクとの関係を示す特性線図である。点火時期遅角制御の継続時間および点火時期遅角量と、排気浄化触媒入り口温度との関係を示す線図である。

符号の説明

１エンジン
２自動変速機
３断接素子
4L,4R 左右駆動車輪
５エンジンコントローラ
６変速機コントローラ
７アクセル開度センサ
８車速センサ
９変速機入力回転センサ
11 ベルト保護用エンジントルク制限値演算部
12 オイルポンプロストルク補正値演算部
13 イナーシャトルク補正値演算部
14 点火時期制御によるエンジン出力制御の可否判定部
15 過渡応答要求判定部
16 アンドゲート
17〜19 スイッチ素子

Claims

エンジンおよび変速機を具えたパワートレーンが伝達し得る伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないよう、また、前記変速機の変速速度を操作するために前記エンジンの出力を制御するための装置において、
前記エンジン出力の制御を行うエンジン出力制御系として、少なくとも、点火時期制御によるエンジン出力制御系と、スロットル開度制御によるエンジン出力制御系を設け、
これらエンジン出力制御系を個々に前記エンジン出力の制御に使用可能か否かをパワートレーンの運転状態から判定して使用可能エンジン出力制御系を特定する使用可能エンジン出力制御系判定手段と、
前記使用可能エンジン出力制御系のうち、前記点火時期制御によるエンジン出力制御系は、前記エンジン出力制御のうち応答性を要求されるエンジン出力制御に用い、前記スロットル開度制御によるエンジン出力制御系は、前記エンジン出力制御のうち、安定性を要求されるエンジン出力制御に用いるエンジン出力制御系選択手段とを具備し、
前記使用可能エンジン出力制御系判定手段は、前記点火時期制御によるエンジン出力制御の継続時間と、点火遅角量の大きさとに基づき、前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を用い得るか否かを判定する手段を含み、
この判定結果に応じて、前記使用可能エンジン出力制御系判定手段が前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を使用不可能と判定する場合は、前記エンジン出力制御系選択手段が、前記スロットル開度制御によるエンジン出力制御系を用いて、前記変速機の変速中における変速速度を速めるためのエンジン出力制御と、パワートレーンに前記伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないようにするためのエンジン出力制御との双方を行わせる一方、
前記使用可能エンジン出力制御系判定手段が前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を使用可能と判定する場合は、前記エンジン出力制御系選択手段が、前記点火時期制御によるエンジン出力制御系を用いて、前記変速機の変速中における変速速度を速めるためのエンジン出力制御を行わせると共に、前記スロットル開度制御によるエンジン出力制御系を用いて、パワートレーンに前記伝達可能限界トルクを超えたトルクが入力されることのないようにするためのエンジン出力制御を行わせるよう構成したことを特徴とするパワートレーンのエンジン出力制御装置。
請求項1に記載のエンジン出力制御装置において、
前記変速速度を速めるためのエンジン出力制御は、前記変速機の変速比変化割合が設定値以上である時に行わせるものであることを特徴とするパワートレーンのエンジン出力制御装置。
請求項2に記載のエンジン出力制御装置において、
前記変速速度を速めるためのエンジン出力制御は、前記変速機の変速比変化割合が前記設定値以上でなくなった後も設定時間中は継続させるものであることを特徴とするパワートレーンのエンジン出力制御装置。
請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジン出力制御装置において、
前記エンジン出力制御系は、前記点火時期制御によるエンジン出力制御系と、前記スロットル開度制御によるエンジン出力制御系とに加え、燃料供給量制御によるエンジン出力制御系、吸排気弁リフト量制御によるエンジン出力制御系、および圧縮比制御によるエンジン出力制御系の少なくとも1系統とよりなることを特徴とするパワートレーンのエンジン出力制御装置。