JP4957314B2

JP4957314B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP4957314B2
Application number: JP2007078895A
Authority: JP
Inventors: 圭太郎江角; 秀樹山田; 剛豊伊藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP2008240784A

Description

本発明は、エンジンと無段変逸機とを備えた車両の制御装置に関するものである。

一般に、車両用のエンジンにおいては、低回転時、例えば車両の登板時には、高回転時に比べて燃料の燃焼時間が長くなるので、ノッキング限界が低くなり、ノッキングが発生しやすくなる。そこで、車両用のエンジンでは、通常、低回転時には、点火時期を遅角（リタード）させることにより、ノッキングの発生を防止するようにしている。

また、車両には、エンジンの出力トルクを変速する変速機が設けられるが、このような変速機の１つとして、変速比を一定の範囲内で任意の値に設定することができる無段変速機が知られている。かかる無段変速機は、変速比を連続的に自在に変化させることができるので、車両の運転状態に最も適した変速比を得ることができる。そして、無段変速機を備えた車両では、一般に、燃費性能の向上を図るため、車両の走行に支障をきたさない限り、エンジン回転数ができるだけ低くなるように変速比が設定されるようになっている。このため、無段変速機を備えた車両では、とくに点火時期を遅角させることが多くなる。

ところで、点火時期を遅角させると排気ガス温度が高くなるので、車両の運転状態によっては排気ガス温度が過上昇することがある。そこで、エンジンの運転状態が高排気温領域にあるときには、燃料噴射量を増量補正することにより、排気ガス温度の過上昇ないしは排気系の過熱を防止するようにしたエンジンの燃料噴射制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−５００８１号公報（段落［００３８］、図１）

しかしながら、このように燃料噴射量を増量補正した場合、排気ガス温度の過上昇は防止することができるものの、燃費性能の低下を招くといった問題が生じる。本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、無段変速機を備えた車両において、排気ガス温度が上昇する運転状況下で、燃費性能の低下を招くことなく排気ガス温度の過上昇を有効に防止又は抑制することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る車両の制御装置は、エンジンと無段変逸機とを備えた車両の制御装置であって、車両が登坂走行状態にあり、かつエンジンがその排気ガス温度が上昇する運転状態にあると判定されたときに、エンジンの運転状態がノック限界の高い高回転領域へ移行するよう目標エンジン回転数を上昇させ、エンジン回転数が上記目標エンジン回転数となるように無段変速機の変速比を変更し、エンジンの点火時期の遅角量を変速比の変更前より小さくするエンジン回転数補正手段を備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る車両の制御装置においては、上記運転状態は、吸気温度及び／又はエンジン水温がそれぞれの所定の基準値以上となっていることであるのが好ましい。また、エンジン回転数補正手段は、アクセル開度、車速及び路面勾配のうちの少なく１つに基づいて無段変速機の変速比を変更するようになっているのが好ましい。

前記のとおり、無段変速機を備えた車両の登板時には、エンジンが低回転となり点火時期が遅角される頻度が高く、排気ガス温度が過上昇する可能性が高い。しかしながら、本発明に係る車両の制御装置では、エンジンがその排気ガス温度が上昇する運転状態にあるときには、無段変速機の変速比を変更することによりエンジン回転数が上昇補正され、エンジン回転数はノック限界の高い高回転領域側に移行され、これに伴って点火時期が進角（アドバンス）される。このため、燃費性能の低下を招くことなく、点火時期の遅角を抑制することができ、排気ガス温度の過上昇を有効に防止又は抑制することができる。

本発明に係る車両の制御装置において、エンジンの排気ガス温度が上昇する運転状態が、吸気温度及び／又はエンジン水温が所定の基準値以上あることである場合は、排気ガス温度が高くなりやすい高吸気温時又は高水温時に点火遅角量を低減する（進角させる）ことができ、排気ガス温度の上昇をより有効に抑制することができる。

また、本発明に係る車両の制御装置において、エンジン回転数補正手段がアクセル開度、車速及び路面勾配のうちの少なく１つに基づいて無段変速機の変速比を変更するようになっている場合は、排気ガス温度の上昇度合に応じて変速比を変更することができ、エンジンの排気ガス温度が上昇する運転条件下において、排気ガス温度の上昇を一層有効に抑制することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態（本発明を実施するための最良の形態）を具体的に説明する。
図１に示すように、本発明に係る車両Ｗ（自動車）の動力生成・伝達機構は、エンジン１と、トルクコンバータ２と、前後進切換機構３と、ベルト式の無段変速機４(以下「ＣＶＴ４」という。）と、減速歯車機構５と、ディファレンシャル装置６とを備えている。なお、以下では、便宜上、エンジン１とトルクコンバータ２と前後進切換機構３とが並ぶ方向（図１中では左右方向）にみて、エンジン側を「前」といい、前後進切換機構側を「後」という。なお、この便宜的に定義された「前」及び「後」は、車両Ｗの進行方向（前進及び後進）を意味するものではない。

エンジン１は、４気筒のガソリンエンジンであって、エンジン本体部７に設けられた各気筒の燃焼室８に、１つの共通吸気通路９とこの共通吸気通路９から分岐する４つの分岐吸気通路１０とを介して、燃料燃焼用の空気が供給されるようになっている。ここで、共通吸気通路９には、空気の流れ方向にみて上流側から順に、エンジン１の燃焼室８に吸入される空気（以下「吸入空気」という。）からダスト等の異物を除去するエアクリーナ１１と、吸入空気量（吸入空気の流量）を検出するエアフローセンサ１２と、アクセル（図示せず）の踏込量（アクセル開度）に応じて吸入空気量ひいてはエンジン出力を制御するエレキ式のスロットル弁１３と、吸気温度（吸入空気の温度）を検出する吸気温センサ１４とが設けられている。さらに、共通吸気通路９（ないしはいずれか１つの分岐吸気通路１０）には、吸気圧（吸入空気の圧力）を検出する吸気圧センサ１５が設けられている。また、各分岐吸気通路１０には、それぞれ、吸入空気中に燃料を噴射して混合気を生成する燃料噴射弁１６が設けられている。

各気筒の燃焼室８には、それぞれ、対応する分岐吸気通路１０から混合気を吸入され、この混合気は点火プラグ１７により点火されて燃焼させられる。混合気の燃焼により生成された熱エネルギは、詳しくは図示していないが、ピストン、コンロッド、クランクアーム、クランクピン等からなる連結機構を介して力学的エネルギに変換され、この力学的エネルギは回転エネルギの形態でクランクシャフト１８から取り出される。燃焼室８内の燃焼ガス（排気ガス）は、排気通路１９を介して大気中に排出される。クランクシャフト１８の回転エネルギないしはトルク（エンジントルク）はトルクコンバータ２に出力される。さらに、エンジン１には、エンジン水温を検出する水温センサ２０と、クランク角ないしはエンジン回転数を検出するクランク角センサ２１と、ノッキングの有無ないしは状態を検出するノックセンサ２２と、排気ガス温度を検出する排気温センサ２３とが設けられている。

トルクコンバータ２は、クランクシャフト１８からトルク（エンジントルク）が入力される入力軸２５と、ポンプカバー２６を介して入力軸２５に連結されたポンプ２７と、連結部材２８を介してタービンシャフト２９に連結されたタービン３０と、ステータ３１とを備えている。ここで、タービン３０は、ポンプ２７から吐出される作動油によって回転駆動される。また、ステータ３１は、タービン３０からポンプ２７に還流する作動油をポンプ２７の回転を助勢する方向に整流する。そして、トルクコンバータ２は、入力軸２５のトルクを、ポンプ２７とタービン３０との間の速度比(タービン回転数／ポンプ回転数)に対応する変速比で変速してタービンシャフト２９に出力する。なお、ステータ３１は、ワンウェイクラッチ３２とステータ軸３３とを介して、変速機ケース３４(固定部)に取り付けられている。

さらに、トルクコンバータ２には、燃費性能を高めるために、所定の運転領域で入力軸２５とタービンシャフト２９とをロックアップ（直結)させるロックアップクラッチ３５が設けられている。このロックアップクラッチ３５は、タービンシャフト２９に固定されたロックアップピストン３６と前記のポンプカバー２６の一部とで構成されている。そして、後側油室３７に油圧がかけられたときには、ロックアップピストン３６とポンプカバー２５とが締結され、トルクコンバータ２はロックアップされる。他方、前側油室３８に油圧がかけられたときには、ロックアップピストン３６とポンプカバー２５との締結が解除され、トルクコンバータ２のロックアップが解除される。

前後進切換機構３は、ダブルピニオン式のプラネタリギヤシステムであって、トルクコンバータ２のタービンシャフト２９の回転をそのままの状態でＣＶＴ４に伝達する前進状態と、回転方向を逆転させた状態でＣＶＴ４に伝達する後進状態とを切り換える。この前後進切換機構３においては、タービンシャフト２９にスプライン結合されたキャリア４０に、第１ピニオンギヤ４１と第２ピニオンギヤ４２とが回転可能に取り付けられている。第１、第２ピニオンギヤ４１、４２は、いずれも、サンギヤ４３及びリングギヤ４４の両ギヤと噛み合っている。ここで、サンギヤ４３は、ＣＶＴ４のプライマリシャフト４５にスプライン結合されている。さらに、リングギヤ４４とキャリア４０との間には、これらを継断するクラッチ４６が設けられている。また、リングギヤ４４と変速機ケース３４との間には、リングギヤ４４を変速機ケース３４に固定し、又はリングギヤ４４を変速機ケース３４から解放するブレーキ４７が設けられている。

この前後進切換機構３において、クラッチ４６を締結してブレーキ４７を解放したときには、リングギヤ４４とキャリア４０とが一体化されるとともに、リングギヤ４４が変速機ケース３４に対して回転可能となる。したがって、タービンシャフト２９の回転はそのままの状態でサンギヤ４３からプライマリシャフト４５に出力され、車両Ｗは前進が可能な状態となる。他方、クラッチ４６を解放してブレーキ４７を締結したときには、リングギヤ４４が変速機ケース３４に固定されるとともに、リングギヤ４４とキャリア４０とが互いに相対回転可能となる。したがって、タービンシャフト２９の回転は、第１、第２ピニオンギヤ４３、４４を介して、反転された状態で、サンギヤ４３からプライマリシャフト４５に出力され、車両Ｗは後進が可能な状態となる。このようにして、前後進切換機構３は、車両Ｗの前進と後進とを切り換える。

ＣＶＴ４は、前後進切換機構３の後方に同軸状に配置されたプライマリプーリ５０（駆動プーリ）と、このプライマリプーリ５０と平行に配置されたセカンダリプーリ５１（従動プーリ）と、両プーリ５０、５１間に巻き掛けられたベルト５２（Ｖベルト）とを備えている。ここで、プライマリプーリ５０は、プライマリシャフト４５に固定された固定円錐板５３と、プライマリシャフト４５に外嵌され該プライマリシャフト４５に沿って前後方向に移動することができる可動円錐板５４とを備えている。なお、プライマリシャフト４５の前端部は、前後進切換機構３のサンギヤ４３にスプライン結合されている。そして、固定円錐板５３の円錐状摩擦面と可動円錐板５４の円錐状摩擦面とは、略Ｖ字状の断面を有するベルト受溝５５を形成している。

可動円錐板５４の後側（外側）には、円筒状のシリンダ５６が同軸状に固定して設けられ、このシリンダ５６の内部には、ピストン５７が密接して嵌挿されている。このピストン５７は、プライマリシャフト４５の後端部に固定されている。ここで、ピストン５７とシリンダ５６と可動円錐板５４とによってプライマリ油室５８が形成されている。このプライマリ油室５８には、油圧回路（図示せず）から第１油圧制御弁５９を介して作動油が導入されるようになっている。この作動油の油圧（以下「プライマリ油圧」という）を増減することにより、可動円錐板５４をプライマリシャフト４５に沿って前後方向に移動させることができる。この移動に伴って、可動円錐板５４と固定円錐板５３との間隔が増減し、これによりベルト５２に対するプライマリプーリ５０の有効径が変化させられる。また、プライマリ油圧によって固定円錐板５３と可動円錐板５４とがベルト５２を挟圧し、この挟圧力によってベルト５２の滑りが防止ないしは抑制される。

セカンダリプーリ５１は、基本的には、プライマリプーリ５０と同様の構造を有している。具体的には、セカンダリプーリ５１には、プライマリシャフト４５と平行に配置されたセカンダリシャフト６０が設けられ、このセカンダリシャフト６０の後端部に固定円錐板６１が固定されている。さらに、セカンダリプーリ５１は、セカンダリシャフト６０に外嵌され該セカンダリシャフト６０に沿って前後方向に移動することができる可動円錐板６２を備えている。そして、互いに対向する固定円錐板６１の円錐状摩擦面と可動円錐板６２の円錐状摩擦面とは略Ｖ字状断面を有するベルト受溝６３を形成している。

また、可動円錐板６２の前側（外側）には、円筒状のシリンダ６４が同軸状に固定して設けられ、このシリンダ６４の内部に、ピストン６５が密接して嵌挿されている。このピストン６５は、セカンダリシャフト６０に固定されている。ここで、ピストン６５とシリンダ６４と可動円錐板６２とによりセカンダリ油室６６が形成されている。セカンダリ油室６６には、プライマリプーリ５０の場合と同様に、油圧回路（図示せず）から第２油圧制御弁６７を介して作動油が導入されるようになっている。そして、セカンダリプーリ５１も、プライマリプーリ５０と同様に、作動油の油圧（以下「セカンダリ油圧」という。）を増減することにより、可動円錐板６２をセカンダリシャフト６０に沿って前後方向に移動させることができる。この移動に伴って、可動円錐板６２と固定円錐板６１との間隔が増減し、これによりベルト５２に対するセカンダリプーリ５１の有効径が変化させられる。また、セカンダリ油圧によって固定円錐板６１と可動円錐板６２とがベルト５２を挟圧し、この挟圧力によってベルト５２の滑りが防止ないしは抑制される。

ＣＶＴ４のセカンダリシャフト６０の回転ないしはトルクは、この後、減速歯車機構５とディファレンシャル装置６とを介して駆動輪（図示せず）に伝達される。なお、減速歯車機構５及びディファレンシャル装置６は、一般に用いられている普通のものであるので、その詳しい説明は省略する。なお、車両Ｗには、アクセル（図示せず）の踏込量すなわちアクセル開度を検出するアクセル開度センサ７０と、車速を検出する車速センサ７１と、路面勾配を検出するＧセンサ７２とが設けられている（図２参照）。

以下、車両Ｗの制御システムを説明する。
図２は、エンジン１とトルクコンバータ２と前後進切換機構３とＣＶＴ４とで構成される車両Ｗのパワートレインを制御するパワートレイン・コントロール・モジュール８０（以下「ＰＣＭ８０」という。）の構成を示すブロック図である。ＰＣＭ８０は、車両Ｗのパワートレインの動作等を総合的に制御する制御モジュールであって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータを有している。そして、ＰＣＭ８０は、ＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されているプログラムをＣＰＵにより実行することによって、パワートレイン各部の動作等を制御する。

まず、ＰＣＭ８０による車両Ｗないしはそのパワートレインの一般的な制御の制御手法を説明する。図２に示すように、ＰＣＭ８０には、エアフローセンサ１２によって検出される吸入空気量と、スロットル開度（エンジン負荷）と、吸気温センサ１４によって検出される吸気温度と、吸気圧センサ１５によって検出される吸気圧と、水温センサ２０によって検出されるエンジン水温と、クランク角センサ２１によって検出されるクランク角ないしはエンジン回転数と、ノックセンサ２２によって検出されるノッキングの有無ないしは状態と、排気温センサ２３によって検出される排気ガス温度と、アクセル開度センサ７０によって検出されるアクセル開度と、車速センサ７１によって検出される車速と、Ｇセンサ７２によって検出される路面勾配とが、制御情報として入力される。

そして、ＰＣＭ８０は、これらの制御情報に基づいて、エンジン１とトルクコンバータ２と前後進切換機構３とＣＶＴ４とを制御する。なお、ＰＣＭ８０は、機能的にみれば、エンジン１を制御するための吸気量制御部８１、燃料噴射制御部８２及び点火時期制御部８３と、トルクコンバータ２を制御するためのロックアップ制御部８４と、前後進切換機構３を制御するための前後進切換制御部８５と、ＣＶＴ４を制御するためのプーリ制御部８６とに分けられる。なお、プーリ制御部８６は、さらに変速比設定部８６ａと、挟圧力設定部８６ｂと、駆動部８６ｃとに分けられる。

このＰＣＭ８０において、吸気量制御部８１は、エンジン回転数、アクセル開度等の運転状態に基づいて適切な吸入空気量を設定し、この吸入空気量に応じてスロットル弁１３の開度ひいてはエンジン出力を調節する。燃料噴射制御部８２は、吸入空気量に応じた適切な燃料噴射量を設定し、エンジン１の各気筒に対して適切な噴射時期に、吸入空気量に応じて、各燃料噴射弁１６から燃料を噴射させる。点火時期制御部８３は、適切な点火時期を設定し、エンジン１の各気筒の点火プラグ１７に電気火花を発生させる。ロックアップ制御部８４は、ロックアップクラッチ３５の継断を制御する。前後進切換部８５は、クラッチ４６の継断及びブレーキ４７の固定・解法を切り換えることにより、車両Ｗの前進と後進とを切り換える。

プーリ制御部８６は、ＣＶＴ４の変速比を制御する。具体的には、プーリ制御部８６は、運転状態に応じた変速比及び挟圧力を設定し、これらを実現するために、プライマリプーリ５０の第１油圧制御弁５９とセカンダリプーリ５１の第２油圧制御弁６７とに駆動信号を出力する。

プーリ制御部８６の変速比設定部８６ａは、目標変速比ないしは目標プーリ比を設定する。ここで、プーリ比とは、プライマリシャフト４５の回転速度（プライマリ回転速度）とセカンダリシャフト６０の回転速度（セカンダリ回転速度）との比である。目標プーリ比の設定にあたり、まず目標プライマリ回転速度が設定される。これは、予め設定された、車速とスロットル開度とをパラメータとする変速マップに基づいて設定される。次に、この目標プライマリ回転速度と現在のセカンダリ回転速度との比として目標プーリ比が演算される。なお、現在のプライマリ回転速度及びセカンダリ回転速度は、プライマリ回転速度センサ（図示せず）及びセカンダリ回転速度センサ（図示せず）によって検出され、ＰＣＭ８０に入力される。

目標プーリ比に対して、現在のプライマリ回転速度と現在のセカンダリ回転速度との比として実プーリ比が演算される。目標プーリ比と実プーリ比とが等しい場合、又は所定の偏差内である場合、変速は行われない。すなわち、現在の実プーリ比が維持される。他方、目標プーリ比と実プーリ比との偏差が所定以上である場合は、実プーリ比が目標プーリ比に追従するように変速が行われる。この場合、必要に応じてプーリ比の変更速度も適宜設定される。

挟圧力設定部８６ｂは、プライマリプーリ５０及びセカンダリプーリ５１におけるベルト５２の挟圧力を設定する。この挟圧力は、エンジントルクに基づいて設定される。なお、エンジントルクが大きいほど大きな挟圧力が設定される。駆動部８６ｃは、プーリ比が変速比設定部８６ａで設定された目標プーリ比となるように、かつ挟圧力が挟圧力設定部８６ｂで設定された挟圧力となるように、第１油圧制御弁５９と第２油圧制御弁６７とを駆動制御する。

例えばプーリ比を増加させるには、プライマリ油圧がセカンダリ油圧に対して相対的に低下する方向に第１油圧制御弁５９と第２油圧制御弁６７とを駆動制御する。この場合、プライマリプーリ５０では、可動円錐板５４が固定円錐板５３から離反する方向（後方）に移動し、ベルト受溝５５の溝幅が拡大する。このため、ベルト５２のプライマリプ−リ５０と係合している部分が、固定円錐板５３及び可動円錐板５４の円錐状摩擦面に沿って内径側に移動する。すなわち有効径が小さくなり、相対的にプライマリシャフト４５の回転速度が増加する。

他方、セカンダリプーリ５１では、可動円錐板６２が固定円錐板６１側（後方）に移勤し、ベルト受溝６３の溝幅が狭くなる。このため、ベルト５２のセカンダリプーリ５１と係合している部分が、固定円錐板６１及び可動円錐板６２の円錐状摩擦面に沿って外径側に移動する。すなわち有効径が大きくなり、相対的にセカンダリシャフト６０の回転速度が低下する。このように、プライマリシャフト４５とセカンダリシャフト６０との速度差が拡大するので、両輪の速度比であるプーリ比が増大する。プーリ比を低減させる場合は、この逆の制御を行う。

また、挟圧力を増加させる場合は、プライマリ油室５８の油圧とセカンダリ油室６６の油圧とがともに増加する方向に第１油圧制御弁５９と第２油圧制御弁６７とを駆動制御する。例えば、変速を伴わず、プーリ比を固定した状態で挟圧力のみを増加させる場合は、まずセカンダリプーリ５１を基準としてセカンダリ油圧を増加させる。そして、これに追随させてプーリ比が変動しないようにプライマリプーリ５０のプライマリ油圧を増大させる。挟圧力を低減させる場合は、この逆の制御を行う。

以下、図３及び図４に示すフローチャートに従って、本発明の要旨に係る、登板時における排気ガス温度の過上昇を防止するための、エンジン１の点火時期制御とＣＶＴ４の変速比制御（ないしはエンジン回転数制御）とを含む車両制御を説明する。
図３及び図４に示すように、この車両制御においては、まずステップＳ１で、吸入空気量、スロットル開度、吸気温度、吸気圧、エンジン水温、クランク角ないしはエンジン回転数、排気ガス温度、アクセル開度、車速、路面勾配等（各種信号）を制御情報として読み込む。

続いて、ステップＳ２で基本点火時期を演算する。この基本点火時期は、以下のような手順で設定する。すなわち、エンジン１の通常運転時においては、点火時期は、圧縮上死点よりも所定の進角量だけ早い時期に設定する。この進角量は、時々刻々の運転状態において最も高いエンジントルク（以下「ベストトルク」という。）が得られるように設定する（以下、この進角量を「ベストトルク進角量」という。）。ベストトルク進角量は、予め実験等によって求められ、運転状態に応じたマップデータとして、点火時期制御部８３に記憶されている。マップデータは、例えば、エンジン回転数とスロットル開度（エンジン負荷）とをパラメータとする２次元マップの形態で記憶されている。そして、点火時期制御部８３は、エンジン回転数とスロットル開度とに基づいて、２次元マップから対応するベストトルク進角量の値を読み込むことにより、時々刻々のベストトルク進角量を演算（設定）する。

そして、点火時期制御部８３は、車両Ｗないしはエンジン１の運転状態に応じて、点火時期を、ベストトルク進角量に対応する点火時期よりも遅角させる。具体的には、エンジン回転数が低いとき（低回転時）には、エンジン回転数が高いとき（高回転時）に比べてノッキング限界が低くなるので、エンジン回転数が低いときほど遅角量を大きくし、ノッキングの発生を防止するようにしている。

また、点火時期制御部８３は、冷間時、すなわちエンジン１が十分に暖気されていないときには、温間時に比べて点火時期の遅角量を大きくする。具体的には、例えば、水温センサ２０によって検知されるエンジン水温が６０℃以下のときには、エンジン水温が低いほど遅角量が大きくなるようにしている。なお、エンジン水温が６０℃を超えるときには、エンジン水温に基づく遅角は行わない。冷間時に点火時期を遅角させると、排気ガス温度が上昇するので、エンジン水温（エンジン温度）が適温にまで上昇する時間を短縮することができる。また、排気ガス浄化触媒（図示せず）の温度を迅速に活性化温度まで高めることができる。

さらに、点火時期制御部８３は、アクセル（図示せず）が比較的急峻に踏み込まれる加速時、すなわち、アクセル開度センサ７０によって検出されるアクセル開度の変化速度が所定の基準値以上のときには、点火時期を遅角させる。この遅角により、エンジントルクの増大速度が適度に抑制され、過渡的変化に伴う振動を緩和することができる。なお、点火時期制御部８３は、ノックセンサ２２によってノッキングが検知されたときには、ノッキングを抑制するために点火時期を遅角させる。

かくして、点火時期制御部８３は、時々刻々のベストトルク進角量と、車両Ｗないしはエンジン１の運転状態に応じた上記各遅角量とに基づいて、基本点火時期を演算ないしは設定する。なお、点火時期制御部８３は、エンジン回転数、エンジン水温、アクセル開度の変化速度等の所定の状態量をパラメータとするマップの形態で点火時期制御部８３内に記憶されている数値データを読み取ることにより、上記各遅角量を演算する。

ステップＳ２で基本点火時期を演算した後、ステップＳ３で、点火時期の吸気温度補正量（遅角量）を演算する。吸気温度が高いときにはノッキングが発生しやすいので、点火時期を遅角させることによりノッキングの発生を抑制するようにしている。続いて、ステップＳ４で、ステップＳ２で演算した基本点火時期とステップＳ３で演算した点火時期の吸気温度補正量（遅角量）とに基づいて、最終点火時期を演算する。

次に、ステップＳ５で目標エンジン回転数を演算する。具体的には、例えば車両がＤレンジ（ドライブレンジ）で走行しているときには、図５に示すようなアクセル開度と車速とをパラメータとする２次元の目標エンジン回転数マップを用いて、アクセル開度と車速とに基づいて目標エンジン回転数を演算する。なお、目標エンジン回転数マップは、レンジ毎（Ｒレンジ、２レンジ、１レンジ等）に設けられている。

続いて、ステップＳ６で、目標エンジン回転数と車速とに基づいて、ＣＶＴ４の変速比を演算する。車両Ｗにおいては、基本的には（トルクコンバータ２の変速作用を除外すれば）、駆動輪の回転数はエンジン回転数とＣＶＴ４の変速比（プーリ比）とによって決まる。すなわち、車両Ｗがある時点においてある車速で走行しているときに、目標エンジン回転数が決められると、この時点において車速と目標エンジン回転数とを両立させることができるＣＶＴ４の変速比は一義的に決まる。したがって、この目標エンジン回転数を実現するには、ＣＶＴ４の変速比をこのように一義的に決まる変速比に保持しなければならない。そこで、このステップＳ６では、このように一義的に決まる変速比を演算する。

このように、目標エンジン回転数とＣＶＴ４の変速比とを演算した後、ステップＳ７〜Ｓ１１で、車両Ｗないしはエンジン１の運転状態が、登板時においてエンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にあるか否かを判定する。なお、この実施の形態では、Ｇセンサ７２によって検出される路面勾配が、所定時間継続して、予め設定された基準値（以下「基準勾配」という。）以上であれば登板時であると判定するようにし、この基準勾配を４％に設定している。しかしながら、登板基準値は４％に限定されるわけではなく、車両Ｗないしはエンジン１の仕様に応じて好ましく設定することができる（例えば、３％、５％等）。

また、この実施の形態では、吸気温度が所定の基準値（以下「基準吸気温」という。）以上であり、エンジン水温が所定の基準値（以下「基準水温」という。）以上であり、かつ車速が所定の基準値（以下「基準車速」という。）以上であるときに、エンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にあると判定するようにしている。しかしながら、基準吸気温、基準水温及び基準車速のうちの任意の１つ又は２つにより、エンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にあるか否かを判定するようにしてもよい。また、この実施の形態では、基準吸気温を４０℃に設定し、基準水温を１０６℃に設定し、基準車速を２０ｋｍ／ｈに設定している。しかしながら、基準吸気温、基準水温又は基準車速はこれらの値に限定されるわけではなく、車両Ｗないしはエンジン１の仕様に応じて好ましく設定することができる。

具体的には、ステップＳ７とステップＳ８とで、路面勾配が４％以上である状態が所定期間（例えば、３０秒、１分、２分等）継続したか否かを判定する。そして、路面勾配が４％以上である状態が所定期間継続していなければ（ステップＳ７又はステップＳ８がＮＯ）、登板時ではないと判定し、後で説明するステップＳ１５を実行する。他方、路面勾配が４％以上である状態が所定期間継続していれば（ステップＳ７及びステップＳ８がＹＥＳ）、登板時であると判定し、ステップＳ９〜Ｓ１１で、車両Ｗが、エンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にあるか否かを判定する。

そして、ステップＳ９〜Ｓ１１で、吸気温度が４０℃以上であり、エンジン水温が１０６℃以上であり、かつ、車速が２０ｋｍ／ｈ以上であれば（ステップＳ９〜Ｓ１１がすべてＹＥＳ）、エンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にあると判定し、ステップＳ１２〜Ｓ１４で、目標エンジン回転数を上昇方向に補正（上昇補正）する。他方、吸気温度が４０℃未満であるか、エンジン水温が１０６℃未満であるか、又は、車速が２０ｋｍ／ｈ未満であれば（ステップＳ９〜Ｓ１１のうちの少なくとも１つがＮＯ）、エンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にないと判定し、後で説明するステップＳ１５を実行する。

以下、ステップＳ１２〜Ｓ１４で実行される目標エンジン回転数の上昇補正を説明する。ステップＳ１２〜Ｓ１４が実行される場合は、エンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にあるので、排気ガス温度が過上昇するおそれがある。そこで、ＣＶＴ４の変速比（プーリ比）を変更することにより、エンジン回転数を上昇方向に補正するようにしている。なお、ここで、変速比（プーリ比）は回転比であり、（駆動側のプライマリプーリ５０の有効径）／（被駆動側のセカンダリプーリ５１の有効径）であらわされる。つまり、ステップＳ１２〜Ｓ１４は、ＣＶＴ４の変速比を小さくすることにより、同一の車速に対してエンジン回転数を上昇させる。このように、エンジン回転数を上昇させると、エンジン回転数に基づく点火時期の遅角量が小さくなり、点火時期は相対的に進角させられることになる。その結果、排気ガス温度の上昇が抑制され、その過上昇が防止される。

具体的には、ステップＳ１２で、例えば図６に示すような路面勾配と車速とをパラメータとする２次元の補正目標エンジン回転数マップを用いて、路面勾配と車速とに基づいて補正目標エンジン回転数を演算する。つまり、前記の図５に示す目標エンジン回転数マップに代えて、図６に示す補正目標エンジン回転数マップを用いる。なお、図６に示す補正目標エンジン回転数マップ中において、「−」は、目標エンジン回転数の上昇補正を行わないことを意味する。すなわち、図６に示す補正目標エンジン回転数マップ中において「−」で示す運転状態では、図５に示す目標エンジン回転数マップを用いて目標エンジン回転数を演算することになる。

さらに、この補正目標エンジン回転数を、例えば図７に示すような路面勾配とアクセル開度とをパラメータとする２次元のアクセル開度補正マップを用いて、路面勾配とアクセル開度とに基づいて補正する。つまり、補正目標エンジン回転数をアクセル開度に応じて補正する。図７に示すアクセル開度補正マップでは、アクセル開度が５％以下のときには、エンジン１が生成する燃焼熱が比較的少ないので、エンジン回転数の上昇補正を１００％未満にして、エンジン回転数の上昇補正を緩和するようにしている。なお、図７に示すアクセル開度補正マップ中において、「−」は、目標エンジン回転数の上昇補正を行わないことを意味する。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２における目標エンジン回転数の変更に対応して、ＣＶＴ４の変速比を変更する。すなわち、ステップＳ１２で変更された目標エンジン回転数を実現することができるＣＶＴ４の変速比を演算する。続いて、ステップＳ１４で、ＣＶＴ４の変速比を、変更後の変速比となるまで徐々に変更する。なお、変速比を徐々に変更するのは変速比の急変により車両Ｗの乗員に違和感が生じるのを防止するためである。この後、制御ルーチンはステップＳ１に復帰する（リターン）。

前記のステップＳ７〜Ｓ１１で、車両Ｗないしはエンジン１の運転状態が、登板時においてエンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下にないと判定した場合は（ステップＳ７〜Ｓ１１のうちの少なくとも１つがＮＯ）、ステップＳ１５で、ＣＶＴ４の変速比が変更された状態にあるか否かを判定する。ここで、ＣＶＴ４の変速比が変更されていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１６〜Ｓ１８で、変更されている変速比を元の変速比に復帰させる。なお、ＣＶＴ４の変速比が変更されていなければ（ＮＯ）、ステップＳ１６〜Ｓ１８をスキップして、ステップＳ１に復帰する（リターン）。

具体的には、ステップＳ１６で、ステップＳ１２において変更された目標エンジン回転数を、元の目標エンジン回転数に変更する（元の状態に復帰させる）。続いて、ステップＳ１７で、ステップＳ１６における目標エンジン回転数の復帰に対応して、ＣＶＴ４の変速比を変更する（元の状態に復帰させる）。すなわち、ステップＳ１６において変更された（復帰させられた）目標エンジン回転数を実現することができるＣＶＴ４の変速比を演算する。続いて、ステップＳ１８で、ＣＶＴ４の変速比を変更後の変速比まで徐々に変更する（復帰させる）。この後、制御ルーチンはステップＳ１に復帰する（リターン）。

以上、この車両制御によれば、車両Ｗの登板時においてエンジン１の排気ガス温度が上昇する運転条件下では、ＣＶＴ４の変速比を変更することによりエンジン回転数を上昇補正するので、エンジン回転数はノック限界の高い高回転領域側に移行され、これに伴って点火時期が進角される。このため、燃費性能の低下を招くことなく、点火時期の遅角を抑制することができ、排気ガス温度の過上昇を有効に防止又は抑制することができる。

本発明に係る制御装置を備えた車両の動力生成・伝達機構の構成を示す模式図である。図１に示す車両のパワートレインを制御するパワートレイン・コントロール・モジュール（ＰＣＭ）の構成を示すブロック図である。図１に示す車両における、登板時の排気ガス温度の過上昇を防止するための車両制御の制御手順を示すフローチャートの一部である。図１に示す車両における、登板時の排気ガス温度の過上昇を防止するための車両制御の制御手順を示すフローチャートの一部である。目標エンジン回転数を演算するためのマップを示す図である。補正目標エンジン回転数を演算するためのマップを示す図である。補正目標エンジン回転数のアクセル開度補正を行うためのマップを示す図である。

符号の説明

Ｗ車両、１エンジン、２トルクコンバータ、３前後進切換機構、４ＣＶＴ、５減速歯車機構、６ディファレンシャル装置、７エンジン本体、８燃焼室、９共通吸気通路、１０分岐吸気通路、１１エアクリーナ、１２エアフローセンサ、１３スロットル弁、１４吸気温センサ、１５吸気圧センサ、１６燃料噴射弁、１７点火プラグ、１８クランクシャフト、１９排気通路、２０水温センサ、２１クランク角センサ、２２ノックセンサ、２３排気温センサ、２５入力軸、２６ポンプカバー、２７ポンプ、２８連結部材、２９タービンシャフト、３０タービン、３１ステータ、３２ワンウェイクラッチ、３３ステータ軸、３４変速機ケース、３５ロックアップクラッチ、３６ロックアップピストン、３７後側油室、３８前側油室、４０キャリア、４１第１ピニオンギヤ、４２第２ピニオンギヤ、４３サンギヤ、４４リングギヤ、４５プライマリシャフト、４６クラッチ、４７ブレーキ、５０プライマリプーリ、５１セカンダリプーリ、５２ベルト、５３固定円錐板、５４可動円錐板、５５ベルト受溝、５６シリンダ、５７ピストン、５８プライマリ油室、５９第１油圧制御弁、６０セカンダリシャフト、６１固定円錐板、６２可動円錐板、６３ベルト受溝、６４シリンダ、６５ピストン、６６セカンダリ油室、６７第２油圧制御弁、７０アクセル開度センサ、７１車速センサ、７２Ｇセンサ、８０ＰＣＭ、８１吸気量制御部、８２燃料噴射制御部、８３点火時期制御部、８４ロックアップ制御部、８５前後進切換制御部、８６プーリ制御部、８６ａ変速比設定部、８６ｂ挟圧力設定部、８６ｃ駆動部。

Claims

エンジンと無段変逸機とを備えた車両の制御装置であって、
車両が登坂走行状態にあり、かつエンジンがその排気ガス温度が上昇する運転状態にあると判定されたときに、エンジンの運転状態がノック限界の高い高回転領域へ移行するよう目標エンジン回転数を上昇させ、エンジン回転数が上記目標エンジン回転数となるように無段変速機の変速比を変更し、エンジンの点火時期の遅角量を変速比の変更前より小さくするエンジン回転数補正手段を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
上記運転状態が、吸気温度及びエンジン水温の少なくとも一方がそれぞれの所定の基準値以上となっていることであることを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
上記エンジン回転数補正手段は、アクセル開度、車速及び路面勾配のうちの少なく１つに基づいて上記無段変速機の変速比を変更することを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両の制御装置。