JP4940274B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源として車両に搭載された内燃機関の出力を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。内燃機関は、動力源として車両に搭載されており、その出力が自動変速機を介して駆動輪に伝達される。この制御装置では、以下に述べるように、自動変速機の変速動作中、内燃機関の出力制御が実行される。まず、図５に示す制御処理において、自動変速機の変速指令が発生したとき（ステップ３０４がＹＥＳのとき）に、変速フラグＣＨＧＦＬＧが「１」に設定される。

それにより、図６の制御処理が割り込み実行され、アクセルペダルの踏み込み量を表すアクセル信号と、自動変速機のシフト位置を表すシフト信号などに基づき、キックダウン変速、キックダウン変速以外のダウンシフト側への変速（以下「ダウンシフト変速」という）、およびシフトアップ側への変速のいずれの変速状態であるかが判別される（ステップ４０１）。そして、ダウンシフト変速中のときには、変速ショックを軽減するのに必要なエンジントルクの増大量が算出されるとともに、このトルクアップを実現するために補正すべき制御因子（吸入空気量、燃料噴射量および点火時期など）などが設定される（ステップ４０７）。

その結果、図５のステップ３０８で、スロットルアクチュエータを介して、吸入空気量が増大側に制御されるとともに、燃料噴射量および点火時期などの制御因子の少なくとも１つが補正される。それにより、エンジントルクが増大するように制御されることで、変速ショックが低減される。

特公平１−２９７３０号公報

上記従来の内燃機関の制御装置によれば、ダウンシフト変速中の変速ショックを低減できるものの、ダウンシフト変速中の車両の運動エネルギが考慮されていないので、ダウンシフト変速中の車両の運動エネルギが大きい場合、それに起因して比較的大きな減速Ｇが発生するおそれがあり、その場合には、商品性の低下を招いてしまう。また、ダウンシフト変速中の変速時間が長くなるおそれもあり、その場合には、自動変速機のクラッチの寿命が短くなることで、商品性の低下を招いてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ダウンシフト変速中の減速Ｇを低減することができるとともに、変速時間を短縮することができ、それにより、商品性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、動力源として車両Ｖに搭載されるとともに有段の自動変速機１０を介して車両Ｖの駆動輪８，８に連結された内燃機関３において、内燃機関３の出力を制御する内燃機関３の制御装置１であって、車両Ｖの速度を車速ＶＰとして検出する車速検出手段（ＡＴ・ＥＣＵ２ｂ、車輪速度センサ４４）と、車両Ｖのアクセルペダルの操作量を表す操作量パラメータ（アクセル開度ＡＰ）を検出する操作量パラメータ検出手段（ＦＩ・ＥＣＵ２ａ、アクセル開度センサ４２）と、内燃機関３の回転数ＮＥを機関回転数として検出する機関回転数検出手段（ＦＩ・ＥＣＵ２ａ、クランク角センサ４０）と、自動変速機１０の変速比ＧＲＡＴＩＯを検出する変速比検出手段（ＡＴ・ＥＣＵ２ｂ、主軸回転数センサ４７、副軸回転数センサ４８、ステップ６０）と、自動変速機１０のダウンシフト側への変速動作の制御であるダウンシフト変速制御の実行条件が成立しているか否かを判定する第１判定手段（ＡＴ・ＥＣＵ２ｂ、ステップ１２，１３）と、ダウンシフト変速制御の実行条件が成立していると判定されているときに、ダウンシフト変速制御を実行する変速制御手段（ＡＴ・ＥＣＵ２ｂ、ステップ５）と、ダウンシフト変速制御の実行条件の成立以降に検出された変速比ＧＲＡＴＩＯに基づき、ダウンシフト変速制御の開始および終了を判定する第２判定手段（ＡＴ・ＥＣＵ２ｂ、ステップ６３，６４）と、ダウンシフト側への変速動作の実行前後の変速段、車速ＶＰおよび操作量パラメータ（アクセル開度ＡＰ）に応じて、内燃機関３のスロットル弁開度ＴＨの目標となる第１目標スロットル弁開度（ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳ）を設定する第１目標スロットル弁開度設定手段（ＡＴ・ＥＣＵ２ｂ、ステップ６６，６７）と、機関回転数（エンジン回転数ＮＥ）および操作量パラメータ（アクセル開度ＡＰ）に応じて、スロットル弁開度ＴＨの目標となる第２目標スロットル弁開度（エンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩ）を設定する第２目標スロットル弁開度設定手段（ＦＩ・ＥＣＵ２ａ、ステップ５０）と、ダウンシフト変速制御の実行条件が成立していると判定され、ダウンシフト変速制御の開始以降で終了前であると判定され、かつアクセルペダルが操作されている場合において、第１目標スロットル弁開度が第２目標スロットル弁開度以上のときに、第１目標スロットル弁開度に応じて、内燃機関の出力を制御する出力制御手段（ＦＩ・ＥＣＵ２ａ、ＡＴ・ＥＣＵ２ｂ、ステップ２０，２２，６９，７０，５１，５２，５４）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、車両の速度が車速として検出され、車両のアクセルペダルの操作量を表す操作量パラメータが検出され、内燃機関の回転数が機関回転数として検出され、自動変速機の変速比が検出される。また、自動変速機のダウンシフト側への変速動作の制御であるダウンシフト変速制御の実行条件が成立しているか否かが判定され、ダウンシフト変速制御の実行条件が成立していると判定されているときに、ダウンシフト変速制御が実行される。さらに、ダウンシフト変速制御の実行条件の成立以降に検出された変速比に基づき、ダウンシフト変速制御の開始および終了が判定されるので、ダウンシフト変速制御中における実際の変速比に基づいて、ダウンシフト変速制御の開始および終了を精度よく判定することができる。それにより、ダウンシフト変速制御中でないときの、不要な出力上昇を回避することができ、制御性を向上させることができる。その結果、自動変速機の入力軸と出力軸との回転速度比を、ダウンシフト後の変速段の変速比に相当する値に迅速に近づけることができることで、変速時間を短縮することができる。

さらに、ダウンシフト側への変速動作の実行前後の変速段、車速および操作量パラメータに応じて、内燃機関のスロットル弁開度の目標となる第１目標スロットル弁開度が設定され、機関回転数および操作量パラメータに応じて、スロットル弁開度の目標となる第２目標スロットル弁開度が設定される。そして、ダウンシフト変速制御の実行条件が成立していると判定され、ダウンシフト変速制御の開始以降で終了前であると判定され、かつアクセルペダルが操作されている場合において、第１目標スロットル弁開度が第２目標スロットル弁開度以上のときに、第１目標スロットル弁開度に応じて、内燃機関の出力が制御されるので、ダウンシフト変速制御の実行前後における実際の変速段に応じて、内燃機関の出力をさらに精度よく制御することができるとともに、内燃機関の出力を第２目標スロットル弁開度に応じて制御したときよりも、内燃機関の出力をより高い値に制御することができる。それにより、ダウンシフト変速制御を実行する際、自動変速機の出力軸側の慣性抵抗ではなく、自動変速機の入力軸側のトルク上昇によって、自動変速機の入力軸の回転を上昇させることができ、自動変速機の入力軸側の回転抵抗を低減できる。以上のように、ダウンシフト変速制御を実行する際、減速Ｇの低減および変速時間の短縮をいずれも実現することができ、商品性を向上させることができる（なお、本明細書における「車速の検出」、「操作量パラメータの検出」および「変速比の検出」などの「検出」は、センサなどによりこれらを直接検出することに限らず、これらの値を他のパラメータを用いて算出することを含む。）。

本発明の一実施形態に係る制御装置、およびこれが適用された内燃機関を動力源とする車両の概略構成を示す図である。 制御装置の電気的な概略構成を示す図である。 変速制御処理を示すフローチャートである。 変速段決定処理を示すフローチャートである。 協調制御処理を示すフローチャートである。 ダウンシフト変速用の吸気制御処理を示すフローチャートである。 目標スロットル弁開度のダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳの算出に用いるマップの一例を示す図である。 吸気制御処理を示すフローチャートである。 本実施形態の制御装置による制御結果の一例を示すタイミングチャートである。 ダウンシフト変速用の吸気制御処理の変形例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１は、本実施形態の制御装置１およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を動力源とする車両Ｖの概略構成を示している。同図に示すように、本実施形態の制御装置１は、ＦＩ・ＥＣＵ２ａおよびＡＴ・ＥＣＵ２ｂを備えており、これらのＥＣＵ２ａ，２ｂによって、後述する各種の制御処理が実行される。

エンジン３の吸気通路３ａには、スロットル弁機構４が設けられており、このスロットル弁機構４は、スロットル弁４ａおよびこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ４ｂなどを備えている。スロットル弁４ａは、吸気通路３ａの途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁４ａを通過する空気の流量を変化させる。

ＴＨアクチュエータ４ｂは、モータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＦＩ・ＥＣＵ２ａに接続されている。後述する制御入力信号がＦＩ・ＥＣＵ２ａからＴＨアクチュエータ４ｂに供給されることにより、スロットル弁４ａの開度すなわち吸入空気量が制御される。すなわち、吸気制御が実行される。

また、エンジン３には、燃料噴射弁５および点火プラグ６が気筒ごとに設けられている（いずれも図２に１つのみ図示）。この燃料噴射弁５は、ＦＩ・ＥＣＵ２ａに電気的に接続されており、ＦＩ・ＥＣＵ２ａによって、その開弁時間および開弁タイミングが制御される。すなわち、燃料噴射制御が実行される。

さらに、点火プラグ６も、ＦＩ・ＥＣＵ２ａに電気的に接続されており、ＦＩ・ＥＣＵ２ａによって、点火時期に応じたタイミングで燃焼室内の混合気を燃焼させるように、放電状態が制御される。すなわち、点火時期制御が実行される。

一方、車両Ｖは、フロントエンジン・フロントドライブタイプのものであり、エンジン３は、車両Ｖの前側に搭載されているとともに、自動変速機１０および差動ギヤ機構７などを介して駆動輪８，８に連結されている。

この自動変速機１０は、変速段として、前進１〜４速段および後進１速段（以下「後進段」という）を有し、シフトポジションとして、Ｌ，２，Ｄ，Ｎ，Ｒ，Ｐの６つのシフトポジションを備えているとともに、図示しないシフトレバーの操作により、これらのうちの１つのシフトポジションが選択される。自動変速機１０は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結されたトルクコンバータ１１と、トルクコンバータ１１の出力軸と一体の主軸１２と、これに平行な副軸１３と、これらの軸１２，１３上に設けられた前進１〜４速ギヤ列１４〜１７と、リバースギヤ列（図示せず）と、油圧回路３０などを備えている。

トルクコンバータ１１は、図示しないロックアップクラッチ付きのものであり、このロックアップクラッチは、油圧回路３０からの油圧の供給によって接続・遮断される。この油圧回路３０には、多数の変速クラッチ電磁弁３１（図２に１つのみ図示）と、ＬＣ電磁弁３２（図２参照）などが設けられており、これらの電磁弁３１，３２は、ＡＴ・ＥＣＵ２ｂに電気的に接続されている。この自動変速機１０では、ＬＣ電磁弁３２の動作状態がＡＴ・ＥＣＵ２ｂにより制御されることによって、ロックアップクラッチへの供給油圧（以下「ＬＣ圧」という）が制御される。なお、以下の説明では、ＬＣ圧を制御することを、「ＬＣ圧制御」という。

また、前進１〜４速ギヤ列１４〜１７は、変速段として前進１〜４速段を構成するものであり、互いに異なるギヤ比に設定されている。前進１〜４速ギヤ列１４〜１７は、主軸１２上にそれぞれ回転自在に設けられた主軸側前進１〜４速ギヤ１４ａ〜１７ａと、副軸１３にそれぞれ一体に設けられた副軸側前進１〜４速ギヤ１４ｂ〜１７ｂとで構成されており、対をなすギヤ同士は常に噛み合っている。

この主軸側前進１速ギヤ１４ａは、ＬＯＷクラッチ２０およびワンウェイクラッチ２１を介して主軸１２に連結されている。ＬＯＷクラッチ２０は、湿式多板クラッチおよび油圧アクチュエータなどで構成されており、油圧回路３０からの油圧により締結・遮断される。

さらに、主軸側前進２〜４速ギヤ１５ａ〜１７ａは、２〜４速用クラッチ２２〜２４を介して主軸１２に連結されている。これらの２〜４速用クラッチ２２〜２４はいずれも、ＬＯＷクラッチ２０と同様に、湿式多板クラッチおよび油圧アクチュエータなどで構成されており、油圧回路３０からの油圧により締結・遮断される。この自動変速機１０では、前述した変速クラッチ電磁弁３１の動作状態がＡＴ・ＥＣＵ２ｂにより制御されることで、ＬＯＷクラッチ２０および２〜４速用クラッチ２２〜２４への供給油圧（以下「クラッチ圧」という）が制御され、それにより、ＬＯＷクラッチ２０および２〜４速用クラッチ２２〜２４の締結力が制御される。

また、副軸１３には、これと一体に駆動ギヤ１８が設けられている。この駆動ギヤ１８は、前記差動ギヤ機構７の被駆動ギヤ７ａと常に噛み合っており、これにより、副軸１３の回転に伴い、差動ギヤ機構７を介して駆動輪８，８が回転駆動される。

一方、前述したＦＩ・ＥＣＵ２ａおよびＡＴ・ＥＣＵ２ｂはいずれも、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、これらのＥＣＵ２ａ，２ｂは、通信ラインを介して互いに電気的に接続されている。それにより、エンジン回転数ＮＥおよびスロットル弁開度ＴＨなどの各種のデータは、この通信ラインを介して２つのＥＣＵ２ａ，２ｂの間で送受信される。

図２に示すように、ＦＩ・ＥＣＵ２ａには、クランク角センサ４０、スロットル弁開度センサ４１およびアクセル開度センサ４２などが接続されている。このクランク角センサ４０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＦＩ・ＥＣＵ２ａに出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば２゜）毎に１パルスが出力され、ＦＩ・ＥＣＵ２ａは、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、スロットル弁開度センサ４１は、吸気通路３ａのスロットル弁４ａの近傍に配置されており、スロットル弁４ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを検出して、それを表す検出信号をＦＩ・ＥＣＵ２ａに出力する。

さらに、アクセル開度センサ４２は、車両Ｖの図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＦＩ・ＥＣＵ２ａに出力する。なお、本実施形態では、アクセル開度センサ４２が操作量パラメータ検出手段に相当し、アクセル開度ＡＰが操作量パラメータに相当する。

ＦＩ・ＥＣＵ２ａは、以上の各種のセンサ４０〜４２の検出信号およびＡＴ・ＥＣＵ２ｂから受信した各種のデータなどに基づいて、各種の制御処理を実行する。具体的には、後述する吸気制御処理および燃料噴射制御処理（図示せず）を実行することにより、エンジン３の出力トルクを制御する。

一方、ＡＴ・ＥＣＵ２ｂには、ブレーキスイッチ４３、４つの車輪速度センサ４４（１つのみ図示）、加速度センサ４５、シフトポジションセンサ４６、主軸回転数センサ４７および副軸回転数センサ４８などが接続されている。このブレーキスイッチ４３は、図示しないブレーキペダルが所定量以上、踏み込まれたときにＯＮ信号をＡＴ・ＥＣＵ２ｂに出力し、それ以外はＯＦＦ信号を出力する。

また、４つの車輪速度センサ４４はそれぞれ、左右の駆動輪８，８および左右の従動輪（図示せず）の回転速度を表す検出信号をＡＴ・ＥＣＵ２ｂに出力する。ＡＴ・ＥＣＵ２ｂは、これらの車輪速度センサ４４の検出信号に基づき、車速ＶＰを算出する。なお、本実施形態では、車輪速度センサ４４が車速検出手段に相当する。さらに、加速度センサ４５は、車両Ｖの加速度を検出し、それを表す検出信号をＡＴ・ＥＣＵ２ｂに出力する。ＡＴ・ＥＣＵ２ｂは、加速度センサ４５の検出信号に基づき、車両Ｖの加速度を算出する。

一方、シフトポジションセンサ４６は、シフトレバーが前述した６つのシフトポジションのうちのいずれにあるかを検出し、その検出信号をＡＴ・ＥＣＵ２ｂに出力する。さらに、主軸回転数センサ４７および副軸回転数センサ４８はそれぞれ、主軸１２および副軸１３の回転角度を表す検出信号をＡＴ・ＥＣＵ２ｂに出力する。ＡＴ・ＥＣＵ２ｂは、後述するように、これらの回転数センサ４７，４８の検出信号に基づき、主軸１２および副軸１３間の回転速度比を変速比ＧＲＡＴＩＯとして算出する。なお、本実施形態では、主軸回転数センサ４７および副軸回転数センサ４８が変速比検出手段に相当する。

ＡＴ・ＥＣＵ２ｂは、以上のスイッチ４３の出力信号、各種のセンサ４４〜４８の検出信号およびＦＩ・ＥＣＵ２ａから受信した各種のデータなどに基づいて、以下に述べるように、変速制御処理などの各種の制御処理を実行する。

以下、図３を参照しながら、ＡＴ・ＥＣＵ２ｂによって実行される変速制御処理について説明する。この変速制御処理は、主として、自動変速機１０の変速動作を制御するものであり、所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。

同図に示すように、この変速制御処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）において、勾配算出処理を実行する。この処理では、車両Ｖの実際の加速度と、ＲＯＭ内の基準加速度との偏差に基づいて、走行路面の勾配が算出される。

次いで、ステップ２に進み、路面状態判定処理を実行する。この処理では、４輪の車輪速度、車速ＶＰ、アクセル開度ＡＰ、シフトポジション、ブレーキスイッチ４３のＯＮ／ＯＦＦ状態および走行路面の勾配に基づいて、走行路面の摩擦係数μの高低状態などが判定される。

次に、ステップ３で、シフトマップ選択処理を実行する。この処理では、今回の制御タイミングで用いるシフトマップが、シフトポジション、走行路面の勾配、現在の変速段、アクセル開度ＡＰおよびブレーキスイッチ４３のＯＮ／ＯＦＦ状態などに基づいて、多数のシフトマップ（図示せず）の中から選択される。

ステップ３に続くステップ４で、変速段決定処理を実行する。この処理は、具体的には、図４に示すように実行される。同図に示すように、まず、ステップ１０で、上記ステップ３で選択されたシフトマップを用いて、アクセル開度ＡＰおよび車速ＶＰなどに基づいて、変速段を決定し、それを表す変速段値ＳＨを設定する。この変速段値ＳＨは、変速段が前進１〜４速段に決定されたときには値１〜４にそれぞれ設定され、変速段が後進段に決定されたときには所定値ＳＨｂａｃｋに設定される。

次に、ステップ１１に進み、変速段値ＳＨが所定値ＳＨｂａｃｋであるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ステップ１０で決定された変速段が後進段であるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１１の判別結果がＮＯで、ステップ１０で決定された変速段が前進段であるときには、ステップ１２に進み、変速段値ＳＨがその前回値ＳＨｚよりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＳＨ＜ＳＨｚが成立しているときには、ダウンシフト変速制御の実行条件が成立しており、ダウンシフト変速制御を実行すべきであると判定して、ステップ１３に進み、それを表すために、ダウンシフト変速フラグＦ＿ＤＷＮＳＦＴを「１」に設定するとともに、アップシフト変速フラグＦ＿ＵＰＳＦＴを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ１２の判別結果がＮＯのときには、ステップ１４に進み、変速段値ＳＨがその前回値ＳＨｚよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＳＨ＞ＳＨｚが成立しているときには、アップシフト変速制御の実行条件が成立しており、アップシフト変速制御を実行すべきであると判定して、ステップ１５に進み、それを表すために、アップシフト変速フラグＦ＿ＵＰＳＦＴを「１」に設定するとともに、ダウンシフト変速フラグＦ＿ＤＷＮＳＦＴを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ１４の判別結果がＮＯで、ＳＨ＝ＳＨｚのときには、現在の変速段を維持すべきであると判定して、ステップ１６に進み、それを表すために、２つの変速フラグＦ＿ＤＷＮＳＦＴ，Ｆ＿ＵＰＳＦＴをいずれも「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ４で、変速段決定処理を以上のように実行した後、ステップ５に進み、クラッチ圧制御処理を実行する。この処理では、上記ステップ４で設定された変速段値ＳＨおよび２つの変速フラグＦ＿ＤＷＮＳＦＴ，Ｆ＿ＵＰＳＦＴの値に基づき、変速クラッチ電磁弁３１を介して、クラッチ圧が制御される。それにより、例えば、Ｆ＿ＤＷＮＳＦＴ＝１のときには、ダウンシフト変速制御が実行され、変速段がより低速段側に変更される。また、Ｆ＿ＵＰＳＦＴ＝１のときには、アップシフト変速制御が実行され、変速段がより高速段側の変速段に変更される。

次に、ステップ６に進み、協調制御処理を実行する。この協調制御処理は、ダウンシフト変速制御中、ＦＩ・ＥＣＵ２ａの制御処理とは別個に、点火時期および目標スロットル弁開度を算出するものであり、具体的には、図５に示すように実行される。

同図に示すように、この処理では、まず、ステップ２０で、前述したダウンシフト変速フラグＦ＿ＤＷＮＳＦＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ダウンシフト変速制御中でないときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判別結果がＹＥＳで、ダウンシフト変速制御中のときには、ステップ２１に進み、ダウンシフト変速用の点火時期制御処理を実行する。

この制御処理では、アクセル開度ＡＰおよび車速ＶＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、点火時期のダウンシフト変速用値ＩＧ＿ＤＳが算出される。このダウンシフト変速用値ＩＧ＿ＤＳは、ＦＩ・ＥＣＵ２ａにより実行される点火時期処理（図示せず）において、ＦＩ・ＥＣＵ２ａによって算出された点火時期ＩＧ＿ＬＯＧと比較されるとともに、この点火時期ＩＧ＿ＬＯＧよりも進角側の値であるときに、点火時期ＩＧ＿ＬＯＧに代えて使用される。

次いで、ステップ２２に進み、ダウンシフト変速用の吸気制御処理を実行する。この制御処理は、具体的には図６に示すように実行される。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ３０で、前述した主軸回転数センサ４７および副軸回転数センサ４８の検出信号に基づき、変速比ＧＲＡＴＩＯを算出する。

次に、ステップ３１に進み、ダウンシフト変速フラグの前回値Ｆ＿ＤＷＮＳＦＴｚが「０」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、後述するステップ３３に進む。

一方、ステップ３１の判別結果がＹＥＳで、今回の制御タイミングがダウンシフト変速制御の実行条件の成立直後であるときには、ステップ３２に進み、変速比ＧＲＡＴＩＯの開始判定値ＧＲ＿Ｓおよび終了判定値ＧＲ＿Ｅを算出する。これらの開始判定値ＧＲ＿Ｓおよび終了判定値ＧＲ＿Ｅはそれぞれ、ダウンシフト変速の開始および終了を判定するためのものであり、具体的には、変速比ＧＲＡＴＩＯ、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。

以上のステップ３１または３２に続くステップ３３で、変速比ＧＲＡＴＩＯが開始判定値ＧＲ＿Ｓ以下であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ３４に進み、変速比ＧＲＡＴＩＯが終了判定値ＧＲ＿Ｅ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＧＲ＿Ｅ≦ＧＲＡＴＩＯ≦ＧＲ＿Ｓのときには、ダウンシフト変速制御の実行中であると判定して、ステップ３５に進み、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳの算出に用いるマップを選択する。

具体的には、前述したステップ１２で比較した変速段値ＳＨとその前回値ＳＨｚとに基づき、今回のダウンシフト変速の開始前後における変速段の変化を判定し（例えば、３速段→１速段）、この判定結果に基づいて、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳの算出用マップとして、多数のマップの中から１つのマップを選択する。図７は、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳの算出用マップの一例を示しており、同図において、ｎ，ｍは正の整数を表している。このマップでは、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳは、車速ＶＰが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きい値に設定されている。また、このマップでは、アクセル開度ＡＰは、値０と、それより大きい正値との領域の値に設定されている。

次いで、ステップ３６に進み、目標スロットル弁開度のダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳを、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰに応じて、上記ステップ３５で選択したマップを検索することにより算出する。この場合、上述したように、このマップにおけるアクセル開度ＡＰは、値０と、それより大きい正値との領域の値に設定されているので、自動変速機１０がダウンシフト側への変速動作中であり、かつアクセルペダルが操作されているときには、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰに応じて、目標スロットル弁開度のダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳが算出されることになる。なお、本実施形態では、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳが目標出力パラメータに相当する。

次に、ステップ３７に進み、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳが実際のスロットル弁開度ＴＨ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ダウンシフト変速用の吸気制御を実行すべきであると判定して、ステップ３８に進み、それを表すために、ダウンシフト吸気制御フラグＦ＿ＤＢＷＤＳを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ３３，３４，３７のいずれかの判別結果がＮＯのとき、すなわち、ＧＲＡＴＩＯ＞ＧＲ＿Ｓ、ＧＲＡＴＩＯ＜ＧＲ＿ＥおよびＴＨＣＭＤ＿ＤＳ＜ＴＨのいずれかが成立しているときには、ダウンシフト変速用の吸気制御を実行すべきでないと判定して、ステップ３９に進み、それを表すために、ダウンシフト吸気制御フラグＦ＿ＤＢＷＤＳを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

図５に戻り、ステップ２２で、ダウンシフト変速用の吸気制御処理を以上のように実行した後、協調制御処理を終了する。

図３に戻り、ステップ６で、協調制御処理を以上のように実行した後、ステップ７に進み、ＬＣ領域判定処理を実行する。この処理では、走行路面の勾配、現在の変速段およびブレーキスイッチ４３のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて、前述したＬＣ圧制御を実行すべき領域にあるか否かが判定される。

次に、ステップ８で、ステップ７の判定結果に基づき、ＬＣ圧制御を実行すべき領域にあるときには、ＬＣ電磁弁３２を介して、ロックアップクラッチの締結力が制御される。以上のように、ステップ８でＬＣ圧制御を実行した後、変速制御処理を終了する。

次に、図８を参照しながら、ＦＩ・ＥＣＵ２ａによって実行される吸気制御処理について説明する。この制御処理は、スロットル弁機構４を介して、吸入空気量を制御するものであり、所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。

この処理では、まず、ステップ５０で、目標スロットル弁開度のエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩを算出する。このエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩは、例えば、エンジン始動時はエンジン水温に応じたマップ検索により算出され、エンジン３の通常運転中は、以下に述べるように算出される。すなわち、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＰＭＣＭＤを算出し、この要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、エンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩが算出される。

次いで、ステップ５１に進み、前述したダウンシフト吸気制御フラグＦ＿ＤＢＷＤＳが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ダウンシフト変速制御中であるときには、ステップ５２に進み、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを、前述したステップ３６で算出されたダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳに設定する。なお、本実施形態では、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤが目標出力パラメータに相当する。

一方、ステップ５１の判別結果がＮＯで、ダウンシフト変速制御中でないときには、ステップ５３に進み、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤをエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩに設定する。

以上のステップ５２または５３に続くステップ５４で、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、制御入力信号の値を算出し、この制御入力信号をＴＨアクチュエータ４ｂに供給することによって、ＴＨアクチュエータ４ｂを駆動する。その結果、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤになるように制御されることで、エンジン出力が制御される。以上のように、ステップ５４を実行した後、本処理を終了する。

次に、図９を参照しながら、本実施形態の制御装置１によって、変速制御処理および吸気制御処理を以上のように実行した場合の制御結果例について説明する。同図の各種パラメータにおいて、実線で示すデータが本実施形態の制御結果例を表しており、破線で示すデータは、比較のために、ダウンシフト変速制御中にＴＨＣＭＤ＿ＤＳ≧ＴＨが成立している場合でも、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳではなく、エンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩに設定したときの制御結果例（以下「比較例」という）を表している。

同図に示すように、本実施形態の制御装置１による制御結果例の場合、時刻ｔ１で、アクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度ＡＰが増大すると、変速段値ＳＨがより低速側の値すなわちより小さい値に設定される（図４のステップ１０）。これと同時に、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤが、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じて算出したエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩに設定される（図８のステップ５３）。その結果、エンジン回転数ＮＥが上昇するとともに、ダウンシフト変速制御が開始されることで、変速比ＧＲＡＴＩＯが、変速段値ＳＨの変化タイミングよりも遅いタイミングで低下し始める。

そして、時刻ｔ２で、ＧＲＡＴＩＯ≦ＧＲ＿Ｓが成立し、ダウンシフト吸気制御フラグＦ＿ＤＢＷＤＳが「１」に設定されると（図６のステップ３８）、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤがエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩよりも大きいダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳに設定される（図８のステップ５２）。その結果、時刻ｔ２以降、エンジン回転数ＮＥの上昇速度がより大きくなる。

その後、時刻ｔ３で、ＧＲＡＴＩＯ＜ＧＲ＿Ｅが成立し、ダウンシフト吸気制御フラグＦ＿ＤＢＷＤＳが「０」に設定されると（図６のステップ３９）、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤがダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳからエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩに切り換えられ、その後、変速比ＧＲＡＴＩＯがダウンシフト後の変速段に相当する値に達する（時刻ｔ４）。

これに対して、比較例の場合、変速段値ＳＨがより小さい値に設定された以降、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤがエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩに保持されることで、エンジン回転数ＮＥの上昇速度および変速比ＧＲＡＴＩＯの低下速度が、本実施形態の制御結果例よりも小さくなっており、その結果、ダウンシフト変速の終了タイミング（時刻ｔ５）が本実施形態の制御結果例よりも遅くなっていることが判る。すなわち、本実施形態の制御手法によって、ダウンシフト変速の開始から終了までに要する時間を短縮できることが判る。

以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、ダウンシフト変速制御の実行中、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰに応じて、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳが算出され、ＴＨＣＭＤ＿ＤＳ≧ＴＨが成立しているときに、このダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳを用いて、スロットル弁開度ＴＨが制御されることで、エンジン出力が制御される。この場合、車速ＶＰは変速動作中の車両Ｖの運動エネルギを表すものであるので、車両Ｖの運動エネルギを反映させながら、エンジン３の出力を制御することができる。それにより、ダウンシフト側への変速中における減速Ｇを適切に低減することができ、商品性を向上させることができる。

また、実際のスロットル弁開度ＴＨは、ＦＩ・ＥＣＵ２ａで算出されたエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩを用いたときの制御結果に相当するので、ＴＨＣＭＤ＿ＤＳ≧ＴＨが成立している場合、ＴＨＣＭＤ＿ＤＳ≧ＴＨＣＭＤ＿ＦＩが成立することになる。それにより、ダウンシフト側への変速制御中、自動変速機１０の副軸１３すなわち出力軸側の慣性抵抗ではなく、自動変速機１０の主軸１２すなわち入力軸側のトルク上昇によって、自動変速機１０の主軸１２の回転を上昇させることができ、自動変速機１０の主軸１２側の回転抵抗を低減できる。その結果、自動変速機１０の入力軸と出力軸との間の回転速度比すなわち変速比ＧＲＡＴＩＯを、ダウンシフト後の変速段の変速比に相当する値に迅速に近づけることができ、変速時間を短縮することができる。以上のように、ダウンシフト側への変速動作の際、減速Ｇの低減および変速時間の短縮をいずれも実現することができ、商品性をさらに向上させることができる。

さらに、自動変速機１０のダウンシフト変速制御の開始以降に検出された変速比ＧＲＡＴＩＯと２つの判定値ＧＲ＿Ｓ，ＧＲ＿Ｅとの比較結果に基づいて、ダウンシフト変速動作の開始および終了が判定されるので、ダウンシフト変速制御中における実際の変速比ＧＲＡＴＩＯに基づいて、ダウンシフト変速動作の開始および終了を精度よく判定することができる。それにより、変速動作中でないときの、不要な出力上昇を回避することができ、制御性を向上させることができる。

なお、実施形態は、自動変速機としてトルクコンバータ付き有段式の自動変速機１０を用いた例であるが、本発明の自動変速機はこれに限らず、有段の自動変速機であればよい。例えば、自動変速機として、自動ＭＴ（アクチュエータによって、クラッチの接続・遮断動作および変速動作を実行する有段自動変速機）を用いてもよい。さらに、自動変速機の前進側の変速段の数を、実施形態の４個に代えて、３個以下や５個以上に構成してもよい。

さらに、実施形態は、ステップ４の変速段決定処理において、ステップ３で選択されたシフトマップを用いてダウンシフト変速制御の実行条件が成立したか否かを判定した例であるが、ダウンシフト変速制御の実行条件の判定手法はこれに限らない。例えば、パドルシフト付きの自動変速機のように、マニュアルシフト操作が可能な自動変速機の場合、運転者のシフト操作によってダウンシフト変速が選択されたときに、ダウンシフト変速制御の実行条件が成立したと判定して、ダウンシフト変速制御を実行するように構成してもよい。

また、ダウンシフト変速用の吸気制御処理を、実施形態の図６に示すものに代えて、 図１０に示すように構成してもよい。同図に示すように、このダウンシフト変速用の吸気制御処理は、前述した図６の制御処理と比べて、ステップ６５〜６９のみが異なっており、それら以外の点は同じように構成されているので、以下、ステップ６５〜６９を中心に説明する。

この処理では、ステップ６４の判別結果がＹＥＳで、ＧＲ＿Ｅ≦ＧＲＡＴＩＯ≦ＧＲ＿Ｓのときに、ステップ６５に進み、アクセル開度ＡＰが値０より大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが操作されているときには、ステップ６６に進み、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳの算出に用いるマップを選択する。具体的には、前述したステップ３５と同様に、変速段値ＳＨとその前回値ＳＨｚとに基づき、今回のダウンシフト変速の開始前後における変速段の変化を判定し、この判定結果に基づいて、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳの算出用マップとして、多数のマップの中から１つのマップを選択する。このダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳの算出用マップでは、アクセル開度ＡＰは値０より大きい領域の値に設定されている。

次いで、ステップ６７に進み、目標スロットル弁開度のダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳを、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰに応じて、上記ステップ６６で選択したマップを検索することにより算出する。一方、ステップ６５の判別結果がＮＯで、アクセルペダルが操作されていないときには、ステップ６８に進み、目標スロットル弁開度のダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳを、車速ＶＰに応じて、図示しないマップを検索することにより算出する。

以上のステップ６７または６８に続くステップ６９で、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳがエンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＴＨＣＭＤ＿ＤＳ≧ＴＨＣＭＤ＿ＦＩのときには、ダウンシフト変速用の吸気制御を実行すべきであると判定して、ステップ７０に進み、それを表すために、ダウンシフト吸気制御フラグＦ＿ＤＢＷＤＳを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ６９の判別結果がＮＯで、ＴＨＣＭＤ＿ＤＳ＜ＴＨＣＭＤ＿ＦＩのときには、ダウンシフト変速用の吸気制御を実行すべきでないと判定して、ステップ７１に進み、それを表すために、ダウンシフト吸気制御フラグＦ＿ＤＢＷＤＳを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。以上のように、図１０に示すダウンシフト変速用の吸気制御処理を、実施形態の図６に示す制御処理に代えて実行した場合でも、実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、以上のように構成した場合、ＦＩ・ＥＣＵ２ａが操作量パラメータ検出手段、機関回転数検出手段、第２目標スロットル弁開度設定手段および出力制御手段に相当し、ＡＴ・ＥＣＵ２ｂが車速検出手段、変速比検出手段、第１判定手段、変速制御手段、第２判定手段、第１目標スロットル弁開度設定手段および出力制御手段に相当する。また、クランク角センサ４０が機関回転数検出手段に相当し、アクセル開度センサ４２が操作量パラメータ検出手段に相当し、車輪速度センサ４４が車速検出手段に相当し、主軸回転数センサ４７および副軸回転数センサ４８が変速比検出手段に相当する。さらに、エンジン回転数ＮＥが機関回転数に相当し、ダウンシフト変速用値ＴＨＣＭＤ＿ＤＳが第１目標スロットル弁開度に相当し、エンジン制御用値ＴＨＣＭＤ＿ＦＩが第２目標スロットル弁開度に相当する。

１ 制御装置
２ａ ＦＩ・ＥＣＵ（操作量パラメータ検出手段、機関回転数検出手段、第２目標スロ ットル弁開度設定手段、出力制御手段）
２ｂ ＡＴ・ＥＣＵ（車速検出手段、変速比検出手段、第１判定手段、変速制御手段、 第２判定手段、第１目標スロットル弁開度設定手段、出力制御手段）
Ｖ 車両
３ 内燃機関
４ａ スロットル弁
８ 駆動輪
１０ 自動変速機
４０ クランク角センサ（機関回転数検出手段）
４２ アクセル開度センサ（操作量パラメータ検出手段）
４４ 車輪速度センサ（車速検出手段）
４７ 主軸回転数センサ（変速比検出手段）
４８ 副軸回転数センサ（変速比検出手段）
ＮＥ エンジン回転数（機関回転数）
ＡＰ アクセル開度（操作量パラメータ）
ＶＰ 車速
ＧＲＡＴＩＯ 変速比
ＧＲ＿Ｓ 開始判定値
ＧＲ＿Ｅ 終了判定値
ＴＨＣＭＤ＿ＤＳ ダウンシフト変速用値（第１目標スロットル弁開度）
ＴＨＣＭＤ＿ＦＩ エンジン制御用値（第２目標スロットル弁開度）

Claims (1)

1. 動力源として車両に搭載されるとともに有段の自動変速機を介して当該車両の駆動輪に連結された内燃機関において、当該内燃機関の出力を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記車両の速度を車速として検出する車速検出手段と、
   前記車両のアクセルペダルの操作量を表す操作量パラメータを検出する操作量パラメータ検出手段と、
   前記内燃機関の回転数を機関回転数として検出する機関回転数検出手段と、
   前記自動変速機の変速比を検出する変速比検出手段と、
   前記自動変速機のダウンシフト側への変速動作の制御であるダウンシフト変速制御の実行条件が成立しているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記ダウンシフト変速制御の実行条件が成立していると判定されているときに、前記ダウンシフト変速制御を実行する変速制御手段と、
   前記ダウンシフト変速制御の実行条件の成立以降に検出された変速比に基づき、前記ダウンシフト変速制御の開始および終了を判定する第２判定手段と、
   前記ダウンシフト側への変速動作の実行前後の変速段、前記車速および前記操作量パラメータに応じて、前記内燃機関のスロットル弁開度の目標となる第１目標スロットル弁開度を設定する第１目標スロットル弁開度設定手段と、
   前記機関回転数および前記操作量パラメータに応じて、前記スロットル弁開度の目標となる第２目標スロットル弁開度を設定する第２目標スロットル弁開度設定手段と、
   前記ダウンシフト変速制御の実行条件が成立していると判定され、前記ダウンシフト変速制御の開始以降で終了前であると判定され、かつ前記アクセルペダルが操作されている場合において、前記第１目標スロットル弁開度が前記第２目標スロットル弁開度以上のときに、前記第１目標スロットル弁開度に応じて、前記内燃機関の前記出力を制御する出力制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images