JP4816446B2

JP4816446B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP4816446B2
Application number: JP2006349647A
Authority: JP
Inventors: 鉄也福家; 綾一大滝; 正浩入山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-12-26
Also published as: JP2008157190A

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、詳しくは、変速機の変速時に実際の吸入空気量に基づいてエンジントルクを低下させるエンジンの制御装置に関する。

特許文献１には、スロットル開度制御及び点火時期制御により自動変速機の変速時におけるエンジントルクを制御する制御装置が開示されている。すなわち、この特許文献１におけるスロットル開度制御は、要求トルクＴ_tと想定トルクＴ_eとの偏差が無くなるようにスロットル開度がフィードバック制御されている。また、この特許文献１における点火時期制御は、要求トルクＴ_tとエンジントルクＴ_qとの偏差に応じて点火時期がフィードバック制御されている。

ここで、要求トルクＴ_tは、そのときの運転状態、変速段、経過時間等に応じてマップ等から算出され、想定トルクＴ_eは、空気充填効率Ｃ_eと、エンジン回転数及び予め定められた点火時期マップから運転状態に応じて求められた設定点火時期Ｉ_Gとから算出され、エンジントルクＴ_qは、スロットル開度制御後の空気充填率Ｃ_e1及びエンジン回転数Ｎ_e1と、現時点の点火時期Ｉ_G1とから算出されている。尚、空気充填効率Ｃ_eは、エンジン回転数と吸入空気量とから算出されるものである。
特開平５−１６３９９６号公報

このような特許文献１においては、自動変速機の変速時におけるスロットル開度の制御がフィードバック制御され、要求トルクＴ_tと想定トルクＴ_eとが一致するため、スロットル開度制御に続く点火時期制御において、精度よく点火時期のリタード量を演算できるようになっている。

しかしながら、このような特許文献１においては、スロットル開度のフィードバック制御の開始／終了時に要求トルクＴ_tと想定トルクＴ_eの定常偏差を小さくする為にトルク段差が生じてしまい、運転者に違和感を与える虞がある。

そこで、本発明は、エンジントルクを制御するトルク調整手段を有するエンジンの制御装置において、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、吸入空気量に基づいて上記エンジンの推定トルク値を算出する吸入空気量推定トルク値算出手段と、変速機の変速比変化に応じてトルク補正値を算出するトルク補正値算出手段と、上記吸入空気量推定トルク値算出手段で算出された吸入空気量推定トルク値と上記トルク補正値とを用いて第１トルクダウン率を算出する第１トルクダウン率算出手段と、運転者が操作するアクセルペダルの操作量を検知するアクセル操作量検知手段と、アクセル操作量に基づいて上記エンジンの推定トルク値を算出するドライバ推定トルク値算出手段と、上記ドライバ推定トルク値算出手段で算出されたドライバ推定トルク値と上記トルク補正値とを用いて第２トルクダウン率を算出する第２トルクダウン率算出手段と、を有し、上記トルク調整手段は、上記変速機の変速時に所定の条件が成立した場合、上記第１トルクダウン率に基づく点火時期リタード量を用いた点火時期リタード制御のみで上記エンジンのトルク制御を行い、上記変速機の変速時に所定の条件が成立しない場合、上記第２トルクダウン率に基づく点火時期リタード量を用いた点火時期リタード制御と、スロットル弁の開度を上記アクセル操作量に基づいて制御するスロットル制御と、を併用して上記エンジンのトルク制御を行うことを特徴としている。つまり、変速機の変速時に所定の条件が成立した場合、吸入空気量に基づいて算出されたエンジンの実トルクに近い吸入空気量推定トルク値を用いて、点火時期リタード量が算出される。

本発明によれば、変速時に所定条件が成立場合の点火時期リタード量が、実トルクに近い吸入空気量推定トルク値を用いて算出されているため、点火時期のリタードによるトルクダウンの精度が向上してトルク段差によるトルクショックが抑制され、ロバスト性も大幅に向上する。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るエンジンの制御装置のシステム構成を模式的に示した説明図である。

図示せぬ車両の搭載されたエンジン１は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと記す）２によって、車両の運転状態に応じて最適なエンジントルクが得られるように制御されている。

エンジン１の出力軸となるクランクシャフト３には、自動変速機４が接続されている。自動変速機４は、クランクシャフト３から駆動力が伝達されるロックアップ機構付きのトルクコンバータ５と、トルクコンバータ５を介してエンジン１に接続されたベルト駆動式のＣＶＴ（連続無段可変変速機）６と、から大略構成されている。ＣＶＴ６の出力側は、一般の自動車と同様に、終減速装置７を介して駆動輪８に接続されている。尚、ＣＶＴ６に換えて有段自動変速機を用いてもよい。

エンジン１に接続された吸気通路９には、ＥＣＵ２によって開閉制御されるスロットル弁１０が配置されていると共に、このスロットル弁１０よりも吸気下流側（エンジン１側）にエアフローメータ１１が配置されている。また、エンジンに接続された排気通路１２には、排気温度を検出する排気温度センサ１３が配置されている。

ＥＣＵ２には、上述した排気温度センサ１３及びエアフローメータ１１の他、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１４、エンジン１が搭載された車両の車速を検出する車速センサ１５、運転者が操作するアクセルペダルの操作量（踏み込み量）であるアクセル操作量を検出するアクセルセンサ１６、等からの信号が入力されている。尚、実際には上記各センサ以外にも多数のセンサから対応する情報がＥＣＵ２には入力されている。

自動変速機４は、自動変速機コントロールユニット１７によって制御されている。また、自動変速機コントロールユニット１７には、ＣＶＴ６の入力回転数を検出するＣＶＴ入力側回転数センサ１８、ＣＶＴ６の出力回転数を検出するＣＶＴ出力側回転数センサ１９、上述の車速センサ１５、等からの信号が入力されている。また、自動変速機コントロールユニット１７は、ＥＣＵ２と双方向通信が可能となるように通信線を介して接続されている。つまり、ＥＣＵ２には、自動変速機コントロールユニット１７を介してロックアップ信号並びにロックアップ解除信号、等の各種信号や、ＣＶＴ６の目標変速比、ＣＶＴ６が変速中であるかどうかといった自動変速機４の状態に関する情報が入力されている。

上記ロックアップ信号はトルクコンバータ５の図示しないロックアップクラッチが締結してエンジン１とＣＶＴ６とが直結するロックアップ状態となっているときにＥＣＵ２に入力されている。上記ロックアップ解除信号は上記ロックアップクラッチが解放され、上記ロックアップ状態が解除されているときにＥＣＵ２に入力されている。

ＥＣＵ２は、通常は、スロットル弁１０の開度をアクセル操作量に応じて制御するスロットル制御と、点火時期を運転状態に応じて制御する通常時点火時期制御との併用によりエンジントルクを制御する。

そして、自動変速機４がアップシフトによる変速中の場面では、点火時期をリタードさせる変速時点火時期補正制御を行うことで、エンジントルクを低下させ、変速比の切り換わり（アップシフト）によるトルクショックを抑制する。尚、上記変速時点火時期補正制御は、自動変速機４がアップシフトによる変速中の場面であっても、さらに所定の特定条件が成立していなければ実施されないものとする。本実施形態においては、上記特定条件として、排気温度センサ１３で検出された排気温度が所定値以下の場合に上記変速時点火時期補正制御の実施を許可するようにしている。これは、既に排気温度が高く、点火時期をリタードさせることでさらに排気温度が上昇し、排気通路１２上に配置された排気浄化用触媒（図示せず）が過度に加熱されてしまうことを防止するためである。
図２を用いて、上述した変速時点火時期補正制御について説明する。上記変速時点火時期補正制御は、自動変速機４のアップシフト中（図２において回転同期信号ＯＮとなっている期間）に実施される。自動変速機４のアップシフト中（回転同期信号ＯＮ）においては、自動変速機４のアップシフトによる変速比変化に応じてＥＣＵ２内でトルク補正値が演算される。そして、このトルク補正値と、吸入空気量に基づいて算出された吸入空気量推定トルク値（図２中に点線で示す）と、を用いてトルクダウン率を算出し、このトルクダウン率から点火時期リタード量を算出する。

上記トルク補正値は、上記吸入空気量推定トルク値を減少方向に補正するものであり、上記吸入空気量推定トルク値を正の値とすれば、上記トルク補正値は負の値として得られるものである。

上記吸入空気量推定トルク値を用いて算出される上記トルクダウン率（第１トルクダウン率）は、上記吸入空気量推定トルク値と、上記トルク補正値と、エンジン１のフリクションのトルク換算値と、補機負荷のトルク換算値と、の和を、吸入空気量推定燃焼トルク値で除すことで得られる値である。ここで上記吸入空気量推定燃焼トルク値は、上記吸入空気量推定トルク値と、エンジン１のフリクションのトルク換算値と、補機負荷のトルク換算値と、の和であり、上記トルク補正値がゼロの場合には、トルクダウン率が１（１００％）となる。つまり、上記トルクダウン率は、エンジントルクを現在値からどの程度下げて欲しいのかを示すものであり、例えば、５％ダウンさせる場合のトルクダウン率は０．９５（９５％）となる。

そして、上記トルクダウン率に応じて、点火時期を基準点火時期からリタードさせる。具体的には、図３に示すように、点火時期とトルクダウン率との相関関係を示す特性線図を用いて、所望のトルクダウン率を実現するための点火時期を算出する。換言すれば、所望のトルクダウン率を実現するために、基準点火時期からの点火時期リタード量を算出する。尚、ここで基準点火時期は、実験から得られる最大トルク点火時期であり、燃焼トルクが最大となる最適点火時期である。

ここで、運転者のアクセル操作（スロットル弁１０の開度指令値）に基づいて算出されるドライバ推定トルク値（図２中に一点鎖線で示す）と、上記吸入空気量推定トルク値と、の間には、図２に示すように、気温、高度、開発途中の設計変更によるエンジン全性能のズレ等に起因する定常偏差が存在する。すなわち、ドライバ推定トルク値には、上記定常偏差が含まれている。そのため、トルクダウン率を算出する際に、このドライバ推定トルク値と上記トルク補正値を用いると、図２中に示すように、上記定常偏差が含まれてしてしまい余計なトルクダウンが行われることになる。

尚、ドライバ推定トルク値を用いて算出されるトルクダウン率（第２トルクダウン率）は、上記ドライバ推定トルク値と、上記トルク補正値と、エンジン１のフリクションのトルク換算値と、補機負荷のトルク換算値と、の和を、ドライバ推定燃焼トルク値で除すことで得られる値である。ここで上記ドライバ推定燃焼トルク値は、上記ドライバ推定トルク値と、エンジン１のフリクションのトルク換算値と、補機負荷のトルク換算値と、の和である。

それに対して、上述した本実施形態における変速時点火時期補正制御は、吸入空気量に基づいて算出されたエンジンの実トルクに近い上記吸入空気量推定トルク値を用いて点火時期リタード量が算出されているので、点火時期のリタードによるトルクダウンの精度が向上しトルク段差によるトルクショックを抑制することができると共に、ロバスト性も大幅に向上させることができる。

尚、トルク調整手段、吸入空気量推定トルク値算出手段、トルク補正値算出手段、トルクダウン率算出手段、点火時期補正量算出手段、は上述したＥＣＵ２に含まれるものである。

図４は、ＥＣＵ２により所定周期毎に繰り返し実行される変速時エンジントルクの制御の流れを示している。

ステップ（以下、Ｓと記す）１１では、自動変速機４が変速中であるか否かを判定し、変速中であればＳ１２へ進み、変速中でなければ今回のルーチンを終了する。自動変速機４が変速中か否かは、自動変速機コントロールユニット１７によって検知される。

Ｓ１２では、自動変速機４の変速比変化に応じてトルク補正値を演算する。

Ｓ１３では、自動変速機４の変速がアップシフトによる変速中か否かを判定し、アップシフトである場合にはＳ１４へ進み、アップシフトでない場合、つまりダウンシフトである場合にはＳ１７へ進む。

Ｓ１４では、排気温度センサ１３で検出された排気温度が予め設定された所定値以下であるか否かを判定し、排気温度センサ１３で検出された排気温度が所定値以下であれば点火時期のリタードにより排気温度が上昇しても上記排気浄化用触媒が過度に加熱される虞はないと判断してＳ１５へ進み、排気温度センサ１３で検出された排気温度が所定値以下でなければ、点火時期のリタードにより排気温度が上昇した際に上記排気浄化用触媒が過度に加熱される虞があると判断してＳ１７へ進む。

Ｓ１５では、エアフローメータ１１で検出された吸入空気量に基づいて吸入空気量推定トルク値を算出し、この吸入空気量推定トルク値とＳ１２で算出されたトルク補正値とを用いてトルクダウン率（第１トルクダウン率）を算出して、Ｓ１６へ進む。

そしてＳ１６では、Ｓ１５で算出されたトルクダウン率（第１トルクダウン率）に基づく点火時期リタード量を用いてエンジントルクを制御する。つまり、上記変速時点火時期補正制御によりエンジントルクを制御する。

一方、Ｓ１７では、運転者のアクセル操作からスロットル弁１０の開度指令値を算出すると共に、このスロットル弁１０の開度指令値に基づいて算出されるドライバ推定トルク値と、Ｓ１２で算出されたトルク補正値とを用いてトルクダウン率（第２トルクダウン率）を算出して、Ｓ１８へ進む。

Ｓ１８では、Ｓ１７で算出されたスロットル弁１０の開度指令値に基づくスロットル制御と、Ｓ１７で算出されたトルクダウン率（第２トルクダウン率）に基づく点火時期制御とを併用してエンジントルクを制御する。つまり、スロットル弁１０の開度をアクセル操作量に応じて制御するスロットル制御と、点火時期を運転状態に応じて制御する通常時点火時期制御との併用によりエンジントルクを制御する。

また、上記変速時点火時期補正制御の実施を許可する上記特定条件は、上述した排気温度条件に限定されるものではなく、例えば、トルクコンバータ５がロックアップ中か否か、車速が所定値以下であるか否か、自動変速機４の変速の種類が所定の変速種であるか否か、等の条件を付加することも可能である。

すなわち、図５に示すように変速時エンジントルクの制御を行うようにしてもよい。

ステップ２１では、自動変速機４が変速中であるか否かを判定し、変速中であればＳ２２へ進み、変速中でなければ今回のルーチンを終了する。自動変速機４が変速中か否かは、自動変速機コントロールユニット１７によって検知される。

Ｓ２２では、自動変速機４の変速比変化に応じてトルク補正値を演算する。

Ｓ２３では、自動変速機４の変速がアップシフトによる変速中か否かを判定し、アップシフトである場合にはＳ２４へ進み、アップシフトでない場合、つまりダウンシフトである場合にはＳ３０へ進む。

Ｓ２４では、トルクコンバータ５がロックアップ中であるか否かを判定し、ロックアップ中であればＳ２５へ進み、ロックアップ中でなければＳ３０へ進む。ロックアップ中であれば図示せぬポンプインペラと図示せぬタービンランナーとが直結されているため、エンジントルクの制御を精度良く行わないとトルクショックが大きくなるので、ロックアップ中であることを上記変速時点火時期補正制御を行うための条件とする。

Ｓ２５では、車速センサ１５で検出された車速が所定値以下であるか否かを判定し、車速が所定値以下であればＳ２６へ進み、そうでなければＳ３０へ進む。

トルクショックは車速が低いほうが出やすいので、車速が低い場合に上記変速時点火時期補正制御を行うようにする。尚、Ｓ２６における車速の所定値としては、例えば３０〜４０ｋｍ／ｈ程度の値が設定される。

Ｓ２６では、自動変速機４における変速が所定の変速種、例えば１速から２速、あるいは１速から３速の場合にはＳ２７へ進み、そうでない場合にはＳ３０へ進む。低速ギア側でのアップシフトの場合に、トルクショックが出やすいので上記変速時点火時期補正制御を行うようにする。

Ｓ２８では、排気温度センサ１３で検出された排気温度が予め設定された所定値以下であるか否かを判定し、排気温度センサ１３で検出された排気温度が所定値以下であれば点火時期のリタードにより排気温度が上昇しても上記排気浄化用触媒が過度に加熱される虞はないと判断してＳ２８へ進み、排気温度センサ１３で検出された排気温度が所定値以下でなければ、点火時期のリタードにより排気温度が上昇した際に上記排気浄化用触媒が過度に加熱される虞があると判断してＳ３０へ進む。

Ｓ２８は、エアフローメータ１１で検出された吸入空気量に基づいて吸入空気量推定トルク値を算出し、この吸入空気量推定トルク値とＳ２２で算出されたトルク補正値とを用いてトルクダウン率（第１トルクダウン率）を算出して、Ｓ２９へ進む。

そしてＳ２９では、Ｓ２８で算出されたトルクダウン率（第１トルクダウン率）に基づく点火時期リタード量を用いてエンジントルクを制御する。つまり、変速時点火時期補正制御によりエンジントルクを制御する。

一方、Ｓ３０では、運転者のアクセル操作からスロットル弁１０の開度指令値を算出すると共に、このスロットル弁１０の開度指令値に基づいて算出されるドライバ推定トルク値と、Ｓ２２で算出されたトルク補正値とを用いてトルクダウン率（第２トルクダウン率）を算出して、Ｓ３１へ進む。

Ｓ３１では、Ｓ３０で算出されたスロットル弁１０の開度指令値に基づくスロットル制御と、Ｓ３０で算出されたトルクダウン率（第２トルクダウン率）に基づく点火時期制御とを併用してエンジントルクを制御する。つまり、スロットル弁１０の開度をアクセル操作量に応じて制御するスロットル制御と、点火時期を運転状態に応じて制御する通常時点火時期制御との併用によりエンジントルクを制御する。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１）エンジントルクを制御するトルク調整手段を有するエンジンの制御装置において、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、吸入空気量に基づいて上記エンジンの推定トルクである吸入空気量推定トルク値を算出する吸入空気量推定トルク値算出手段と、変速機の変速比変化に応じてトルク補正値を算出するトルク補正値算出手段と、上記吸入空気量推定トルク値と上記トルク補正値とを用いてトルクダウン率を算出するトルクダウン率算出手段と、上記トルクダウン率から点火時期リタード量を算出する点火時期補正量算出手段と、有し、上記トルク調整手段は、上記変速機の変速時に、現在のエンジントルクに対して、上記点火時期リタード量を用いて上記エンジンのトルクを低下させる変速時点火時期補正制御を行う。つまり、変速機の変速時に、吸入空気量に基づいて算出されたエンジンの実トルクに近い吸入空気量推定トルク値を用いて、点火時期リタード量が算出される。これによって、変速時点火時期補正制御を行う際に用いられる点火時期リタード量が、実トルクに近い吸入空気量推定トルク値を用いて算出されているため、点火時期のリタードによるトルクダウンの精度が向上してトルク段差によるトルクショックが抑制され、ロバスト性も大幅に向上する。

（２）上記（１）に記載のエンジンの制御装置は、具体的には、上記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段を有し、上記トルク調整手段は、上記変速機がアップシフトによる変速中で、かつ上記エンジンの排気温度が所定値以下の場合に、上記変速時点火時期補正制御を行う。

（３）上記（２）に記載のエンジンの制御装置は、具体的には、上記エンジンは車両に駆動源として搭載されるものであり、上記変速機はロックアップ機構を有する自動変速機であって、上記ロックアップ機構がロックアップ状態か否かを判定するロックアップ機構状態判定手段と、上記エンジンが搭載される車両の車速を検出する車速検出手段と、を有し、上記変速機がロックアップ中で、上記車両の車速が所定値以下で、かつ上記変速機の変速比変化が所定の変速比から所定の変速比に変化した場合に、上記変速時点火時期補正制御を行う。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のエンジンの制御装置は、具体的には、上記エンジンのスロットル開度を検知するスロットル開度検知手段を有し、上記トルク調整手段は、上記変速機の変速が行われていない状態では、上記スロットル開度をアクセル操作量に応じて制御するスロットル制御と、点火時期を運転状態に応じて制御する通常時点火時期制御との併用によりエンジントルクを制御する。

本発明に係るエンジンの制御装置のシステム構成を模式的に示した説明図。本発明に係るエンジンの制御装置の変速時制御動作を示すタイミングチャート。点火時期とトルクダウン率との相関関係を示す特性線図。本発明に係るエンジンの制御装置の変速時エンジントルクの制御の流れを示すフローチャート。本発明に係るエンジンの制御装置の他の実施形態における変速時エンジントルクの制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン
２…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
４…自動変速機
５…トルクコンバータ
６…ＣＶＴ
１７…自動変速機コントロールユニット

Claims

エンジントルクを制御するトルク調整手段を有するエンジンの制御装置において、
吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
吸入空気量に基づいて上記エンジンの推定トルク値を算出する吸入空気量推定トルク値算出手段と、
変速機の変速比変化に応じてトルク補正値を算出するトルク補正値算出手段と、
上記吸入空気量推定トルク値算出手段で算出された吸入空気量推定トルク値と上記トルク補正値とを用いて第１トルクダウン率を算出する第１トルクダウン率算出手段と、
運転者が操作するアクセルペダルの操作量を検知するアクセル操作量検知手段と、
アクセル操作量に基づいて上記エンジンの推定トルク値を算出するドライバ推定トルク値算出手段と、
上記ドライバ推定トルク値算出手段で算出されたドライバ推定トルク値と上記トルク補正値とを用いて第２トルクダウン率を算出する第２トルクダウン率算出手段と、を有し、
上記トルク調整手段は、上記変速機の変速時に所定の条件が成立した場合、上記第１トルクダウン率に基づく点火時期リタード量を用いた点火時期リタード制御のみで上記エンジンのトルク制御を行い、上記変速機の変速時に所定の条件が成立しない場合、上記第２トルクダウン率に基づく点火時期リタード量を用いた点火時期リタード制御と、スロットル弁の開度を上記アクセル操作量に基づいて制御するスロットル制御と、を併用して上記エンジンのトルク制御を行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
上記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段を有し、
上記トルク調整手段は、上記変速機がアップシフトによる変速中で、かつ上記エンジンの排気温度が所定値以下の場合に、上記第１トルクダウン率に基づく点火時期リタード量を用いた点火時期リタード制御のみで上記エンジンのトルク制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
上記変速機はロックアップ機構を有する自動変速機であって、
上記ロックアップ機構がロックアップ状態か否かを判定するロックアップ機構状態判定手段と、
上記エンジンが搭載される車両の車速を検出する車速検出手段と、
上記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段と、を有し、
上記トルク調整手段は、上記変速機がアップシフトによる変速中で、上記エンジンの排気温度が所定値以下で、上記変速機がロックアップ中で、上記車両の車速が所定値以下で、かつ上記変速機の変速比変化が所定の変速比から所定の変速比に変化した場合に、上記第１トルクダウン率に基づく点火時期リタード量を用いた点火時期リタード制御のみで上記エンジンのトルク制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。