JP4800401B2 - インギア中の機関出力を制御する装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の内燃機関の吸気制御弁（スロットル）を制御する技術に関する。

特許文献１には、トルクコンバータおよびクラッチを有する自動変速機を備えた車両において、インギア制御状態であるかどうかを判定し、インギア制御状態にあるときは、ユーザによるアクセルペダルの踏み込みを直接スロットルの開度に反映することなく、予めプログラムされたスロットル開度に制限することが記載されている。ここで、インギア制御状態とは、トランスミッション内のクラッチが切れてエンジン駆動力が車輪に伝達されていない状態から、クラッチがエンゲージして、目標駆動力がトルクコンバータなどの駆動力伝達系を介して車輪に伝達される状態になるまでをいう。

特許文献２には、電子制御スロットル装置を備えた車両において、車速が所定の速度以上であってエンジン回転速度がエンジンストールの発生する恐れのある回転速度を下回るとき、目標回転速度以上のエンジン回転速度を維持するようにスロットル制御を行うことが記載されている。

車両のシフトレバーが後進位置Rにあって後進しており、車両がまだ停止しない状態でシフトレバーを前進Dに入れて前進を開始したり、逆にシフトレバーが前進位置Dにあって車両が前進しており、まだ停止しない状態でシフトレバーを後進位置Rに入れて後進するような運転状態がある。この状態は自動変速だけでなくマニュアル変速においても生じる。このような状態では、エンジンはインギア状態になるが、それまでの進行方向への惰性を打ち消して逆の方向に進むために比較的大きな駆動力を必要とする。ここで特許文献１に記載されるようなスロットル開度を制限する技術を用いると、駆動力が不足してエンストを生じる恐れがある。

特許第３４８８８１７号公報 特開２００８−３８８７２号公報

この発明は、車両の進行方向を逆転させるような特定シフト操作に対応する、インギア制御中の機関出力の制御手法を提供する。

この発明の制御装置は、クラッチが切れてエンジン駆動力が車輪に伝達されない状態からクラッチがエンゲージしてエンジン駆動力が車輪に伝達される状態までのインギア中の機関出力の自動制御を行うインギア制御手段を備える。この制御装置は、車両が停止していない状態で前進ギアから後進ギアまたは後進ギアから前進ギアへの特定ギアシフト操作が行われたことが検出されることに応じて、車速および機関回転数に基づいて前記特定ギアシフト操作によってエンストを生じることがないよう前記インギア中の機関出力を修正する手段を備える。

この発明の一実施形態では、制御装置は、インギア制御を開始するときの車速およびインギア中の機関回転数に基づいて機関出力の制限値を算出する。

また、この発明のもう一つの実施形態では、制御装置は、特定ギアシフト操作検出時以外のインギア中の機関出力の制限値を算出する第１手段と、特定ギアシフト操作検出時のインギア中の機関出力の制限値を算出する第２手段とを備える。

この実施形態において、第１手段は、エンゲージ開始時の機関出力の制限値を所定値にまたは車両運転状態に基づいた値に設定するとともに、エンゲージ開始からの経過時間に応じ徐々に通常の機関出力に戻すよう、インギア中の機関出力の制限値を変更する。

さらにもう一つの実施形態では、制御装置は、特定ギアシフト操作検出時は、第１手段が算出する制限値に従う機関出力および第２手段が算出する制限値に従う機関出力のうち大きい方を選択する。

この発明の実施形態において、機関出力の制限は、吸気制御弁の開度制限によって行なうことができる。

この発明によると、それまでの進行方向への惰性を打ち消して逆の方向に進むために比較的大きな駆動力を必要とする特定ギアシフト操作が行われても、インギア制御中に駆動力が不足してエンストを生じることがない。

エンジンの駆動力が車輪に伝達される仕組みを示す図。 この発明の一実施例の電子制御装置（ECU）の機能ブロック図。 特定シフト操作が行われたときのインギア制御のフローを示す流れ図。 スロットル開度を求めるマップの一例を示す図。 特定シフト操作が行われたときのインギア制御における車速、エンジン回転数、スロットル開度の関係を示す図。

次に図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１は、内燃機関（エンジン）１の出力が自動変速装置３を介して車輪５に伝達される基本構造を示す。自動変速装置３は、トルクコンバータ３Aおよびクラッチ３Bを備えている。ユーザがギアシフトを行うと、クラッチ３Bが一旦切れた後、再度結合（エンゲージ）する。自動変速装置ではなく、マニュアル変速においてもクラッチの切断、結合は同様に行われるので、両方の変速装置を総称してトランスミッションと呼ぶ。

トランスミッション内のクラッチが切れてエンジンの駆動力が車輪に伝達されない状態から、クラッチがエンゲージして駆動力が車輪に伝達されるようになるまでをインギア制御状態と呼ぶ。

図２は、この発明の一実施例の制御装置の機能ブロック図である。この制御装置は、車両の電子制御装置（ECU）によって実現される。ECUは、基本的にコンピュータであり、プロセッサ（CPU）、このプロセッサに作業領域を提供するランダムアクセスメモリ（RAM）、コンピュータ・プログラムを格納する読み取り専用メモリ（ROM）、および電源がオフされても記憶内容を保持する不揮発性メモリを備えている。図２の制御装置は、ECUをプログラム制御することにより実現される。

図２において、目標駆動力算出部12は、アクセル位置センサから得られるアクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセル位置APおよび車速Vに基づいて内燃機関の目標駆動力を算出して、機関出力制御部11に提供する。機関出力制御部11は、この目標駆動力に対応する駆動力を生成するよう吸気制御弁（スロットル）の開度を制御する。これにより吸入空気量が制御され、同時にこの吸入空気量に応じた燃料を気筒に供給するようインジェクタが制御される。こうして機関出力が制御される。

具体的には、機関出力制御部11は、目標駆動力に対応する目標スロットル開度THCMDAを算出して出力する。通常の駆動力制御では、目標スロットル開度は、アクセル位置APに応じた駆動力を発生させるためのスロットル開度である。エンゲージ状態検出部16は、クラッチ３Bの入力軸の回転数および出力軸の回転数を検出して、クラッチ３Bが切れている状態にあるか、エンゲージ完了（結合完了）状態にあるかを検出し、検出信号をインギア制御判定部13に送る。

インギア制御判定部13は、エンゲージ状態検出部15からの信号に基づいて、車両がインギア制御状態にあるか否かを判定する。インギア制御状態とは、トランスミッション内のクラッチが切れてエンジン駆動力が車輪に伝達されていない状態から、クラッチがエンゲージして、目標駆動力がトルクコンバータなどの駆動力伝達系を介して車輪に伝達される状態になるまでをいう。

シフトポジション検出部18は、シフトレバーの位置を検出し、機関出力制御部11および特定シフト操作検出部21に検出信号を送る。通常の自動変速の車両は、P（パーキング）、R（リア、後進）、N（ニュートラル）、D（ドライブ、自動変速による前進）、２またはS（手動によりシフトダウンするためのレバー位置）、１（最下段のレバー位置）のシフトポジションを備えている。マニュアル変速の車両では、たとえば４段変速では自動変速のDに代えて４段、３段のシフトポジションがあり、足でクラッチレバーを操作してクラッチの切断、エンゲージを行う。

特定シフト操作検出部21は、車速Vがある状態で、シフトポジションがRからNを経てDに変わる状態、または車速Vがある状態で、シフトポジションがDからNを経てRに変わる状態を検出して検出信号を機関出力制御部11に送る。すなわち、特定シフト操作部21は、車速Vで車両が動いている状態でシフトポジションが逆方向に切り替えられる状態を検出する。ユーザによるこのようなシフト操作を特定シフト操作と呼ぶ。

まず、特定シフト操作が検出されていない通常のシフト操作が行われた際のインギア制御を説明する。この制御の詳細は特許文献１に記載されている。たとえば、車両が停止していてシフトレバーがニュートラルまたはパーキングにある状態からシフトレバーをドライブに切り替えるとき、インギア制御判定部13がインギア制御信号を機関出力制御部11に送る。インギア制御信号は、同時にインギア移行タイマ15に送られ、インギア移行タイマの値tmINGがベース値tmBにセットされ、この値からカウントダウンが開始される。タイマ値tmINGが０になるとき、インギア制御は終了する。なお、エンゲージ完了状態が検出されてから所定時間経過した後にインギア制御を終了するものとしてもよい。

機関出力制御部11は、このインギア制御信号に応じて、ECUのメモリからインギア制御用のスロットル開度THINGの初期値THING_INIを読み出し、アクセル位置APに直接応じることなく、このスロットル開度THING_INIにスロットルを開いてエンジンを回転させる。このスロットル開度THING_INIは、トルクコンバータ、クラッチなどの駆動伝達系に悪影響を与えることのないエンジン回転数を実現するよう設定されている。なお、このTHING_INIは固定値に限らず、車両運転状態（例えばクラッチ３Bの入力軸の回転数と出力軸の回転数の差や、変速後のシフト位置など）に応じて可変に設定するようにしてもよい。

機関出力制御部11は、インギア制御用のスロットル開度THINGを次の式により算出する。この式は、目標スロットル開度THCMDを、アクセル位置APに応じたスロットル開度、すなわちユーザの要求に対応するスロットル開度TH_Xに徐々に近づけるためのものである。
THING = THING_INI × RTI + TH_X × (1-RTI)
ここで、 RTI = tmING/tmB

なお、所定時間ごとに所定の移行量ずつTHING_INIからTH_Xに移行させてもよく、この所定の移行量を例えばクラッチ勘合率（クラッチ３Bの入力軸の回転数と出力軸の回転数の差）などの車両運転状態に応じて可変に設定するようにしてもよい。

次に図３から図５を参照して、特定シフト操作検出部21により特定シフト操作が検出されたときのインギア制御を説明する。まず図３のフローチャートを参照すると、サブルーチン101では、通常のインギア制御時のスロットル開度初期値THING_INIを求め、その後、順次上述のようにしてインギア制御用のスロットル開度THINGを算出する。ステップ103において、特定シフト操作検出部21が特定シフト操作を検出したかどうか判定し、検出していなければ、通常時のTHING（109）がスロットル開度指令値THCMDとして用いられる(111)。

ステップ103において、特定シフト操作検出部21が特定シフト操作を検出したと判定されると、ステップ105に進み、車速およびエンジン回転数を用いてマップ19を参照し、特定シフト操作時のインギア制御用のスロットル開度の下限値THING_MINを求める。図４は、マップ19の一例を示し、車速Vが高いほどTHING_MINは大きくなり、エンジン回転数NEが大きいほど、THING_MINは小さくなる。特定シフト操作は、車両の前進、後進を反転させるシフト操作であるから、車速が大きいときほど、反転させるときにエンストを生じやすいのでスロットル開度を大きくするのである。エンジン回転数NEが高ときは、エンストを生じるリスクは小さいので、スロットル開度を小さくするのである。

なお、この実施形態ではマップ19に用いる車速Vはインギア制御を開始したときの値に固定し、マップ19に用いるエンジン回転数はインギア制御中に変化する実値を用いる。これにより、特定シフト操作時の車両の運動エネルギを正確に反映し、かつインギア制御中のエンジン回転数NEの変化を正確に反映した機関出力制御を行うことができる。

ここで図５を参照すると、矢印51で示す箇所で車両をバックさせるリアシフトレバー位置RからニュートラルNを経てドライブDへとシフト操作が行われている。この時点での車速Vは、バックする車両の速度を表している。この特定シフト操作に続いて、斜線部分50はインギア制御が行われる期間を示す。斜線部分50の下方のグラフは、横軸の時間に対するスロットル開度の変化を示す。特定シフト操作、この例ではRからDへのシフト操作が行われたときのアクセル位置APに応じたスロットル開度TH_Xを直線52で示す。

曲線54は、図３のサブルーチン101で算出される通常のインギア制御時のスロットル開度THINGを示す。曲線56は、特定シフト操作に応じたインギア制御時に、ステップ105において図４のマップを参照して求めた特定シフト操作時のインギア制御用スロットル開度の下限値THING_MINを示す。曲線59で示される車速がゼロになる付近でTHING_MINの曲線56は、通常時のTHINGの曲線54より上にある。この付近では、車速が小さくなるとともに曲線58で示されるエンジン回転数が低下し、車両の方向を反転させて走り出すに必要な駆動力を発生することができず、エンストを生じる危険がある。このようなエンストのリスクを低減するために、スロットル開度を通常のインギア制御時より大きくしているのである。

図３において、ステップ107では、マップ検索で求めた下限値THING_MINと通常のインギア制御時のスロットル開度THINGとを比較し、大きい方を選択する。こうして選択された開度がスロットル開度指令値THCMDとなる（111）。

このようにして、特定シフト操作が行われたとき、インギア制御において、スロットル開度は、図５に示すように曲線56に沿って変化し、次いで通常時のインギア制御のスロットル開度曲線54に沿って変化する。曲線56は、車速がゼロ付近になり、エンジン回転数が低下する箇所で曲線54より上にある。このようにスロットル開度を制御することにより、特定シフト操作が行われたときのエンストのリスクを低減させることができる。

以上にこの発明を特定の実施例について説明したが、この発明は、このような実施例に限定されるものではない。例えば、この発明をディーゼルエンジンに適用することも可能であり、燃料噴射量を制御することでインギア中の機関出力を制御するようにしてもよい。

Claims (2)

1. クラッチが切れてエンジン駆動力が車輪に伝達されない状態からクラッチがエンゲージしてエンジン駆動力が車輪に伝達される状態までのインギア中の吸気制御弁の開度の自動制御を行うインギア制御手段を備えた制御装置において、
   前記制御装置は、車両が停止していない状態で前進ギアから後進ギアまたは後進ギアから前進ギアへの特定ギアシフト操作が行われたことが検出されることに応じて、車速および機関回転数に基づいて前記特定ギアシフト操作によってエンストを生じることがないよう前記インギア中の吸気制御弁の開度を修正する手段を備える、制御装置。
2. 前記インギア制御手段による前記インギア中の吸気制御弁の開度の自動制御を開始するときの車速および前記インギア中の機関回転数に基づいて前記吸気弁の開度の下限値を算出し、
   前記特定ギアシフト操作が行われたことが検出された場合は、前記インギア制御手段による前記インギア中の吸気制御弁の開度と、前記吸気制御弁の開度の下限値のうち大きい方を選択することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。

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