JP5350652B2 - エンジンの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機を介して駆動輪に駆動力を伝達するエンジンの制御装置及び制御方法に関する。

例えば、特許文献１には、トルクコンバータが入出力要素間が直結されたロックアップ状態ではないコンバータ状態（非ロックアップ状態）である間の変速に伴うイナーシャトルクを算出し、このイナーシャトルクをエンジン出力あるいは無段変速機の伝動系に設けた可逆モータのモータトルクへ反映させて、変速ショックの軽減を図る変速ショック軽減装置が開示されている。

また、特許文献２には、変速比無限大無段変速機付きの車両において、後退から低速前進を実現する動力循環モードと高速前進を実現する直結モードとのモード切り替え時に発生するイナーシャトルクをエンジントルクで補正するエンジントルク制御装置が開示されている。
特開平１１−２０５１２号公報 特開２００２−２６４６９８号公報

しかしながら、上述したこれら従来の装置においては、エンジントルクの具体的な制御方法が開示されていない。そのため、仮にスロットルでトルク補正を実施することになると、指令トルクを指示しても実トルクが発生するまでに吸入空気量の応答遅れが発生し、変速が速いほどその遅れの影響を受け、正確な補正が困難になってしまう虞がある。

そこで、本発明は、無段変速機のダウンシフトに伴って発生するイナーシャトルクをエンジントルクで補正するエンジンの制御装置において、運転状態に応じてスロットル開度目標値を算出するスロットル開度目標値算出手段と、上記無段変速機のダウンシフトに伴うイナーシャトルクを算出するイナーシャトルク算出手段と、イナーシャトルクに応じて上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正するイナーシャトルク相当補正量を算出するイナーシャトルク相当補正量算出手段と、上記イナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きく、かつ上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正する大開度補正量を算出する大開度補正量算出手段と、所定条件が成立している状態で運転者からのダウンシフト指令がなされた時刻から始まる上記無段変速機のダウンシフト開始初期の段階に上記大開度補正量を用いて上記スロットル開度目標値を補正するダウンシフト時スロットル開度目標値補正手段と、上記大開度補正量により上記スロットル開度目標値が補正される際に、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期もしくは燃料噴射量の少なくとも一方を補正するエンジントルク補正手段と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、吸気の応答遅れ等に伴う、補正の遅れを回避しつつ、トルクショックをできるだけ抑えた速やかな変速を実現することができる。

また、スロットルをイナーシャトルクを補うスロットル開度以上に開く際には、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期もしくは燃料噴射量の少なくとも一方を補正するので、スロットル開度を、イナーシャトルクを補うスロットル開度以上に開くことによって余剰トルクが発生することを防止することができる。

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、本実施形態における車両の動力系のシステム構成を模式的に示した説明図である。

エンジン１には、発進クラッチ（例えば湿式多板クラッチ）２を介して無段変速機（ＣＶＴ）３が接続されている。

エンジン１のクランクシャフト４は、発進クラッチ２の入力側に連結されており、無段変速機３の入力軸５は、発進クラッチ２の出力側に結合されている。

無段変速機３の出力軸６は、プロペラシャフト７、ファイナルギヤ８及びディファレンシャルギヤ９を介して車輪駆動軸１０及び駆動輪１１に連結されている。

発進クラッチ２は、発進クラッチ２の入力側と出力側とを接断する内側クラッチ板１２と、発進クラッチ２の入力側と出力側との間に介装される遊星ギヤ機構１３の中間ギヤ１３ａの支軸と、クラッチケース１４とを接断する外側クラッチ板１５と、を有している。

内側クラッチ板１２及び外側クラッチ板１５は、それぞれ油圧シリンダのピストン（図示せず）によって駆動されて係合状態（締結力）が制御されている。そして、車両の前進時は、内側クラッチ板１２を解放状態から締結力を増大させていくことで前進駆動力が増大され、後進時は、外側クラッチ板１５を解放状態から締結力を増大させていくことで後進駆動力が増大される。また、前記発進クラッチ２の入力側に設けられるトーショナルダンパ１６により、捩れ振動が抑制されるようになっている。

無段変速機３は、一対の可変溝幅プーリとこれらに巻回されるべルトを用いる無段変速機であり、入力軸５側に設けられるプライマリプーリ１７と、出力軸６側に設けられるセカンダリプーリ１８と、プライマリプーリ１７、セカンダリプーリ１８の溝幅（有効径）をそれぞれに変更させる油圧シリンダ１９、２０と、プライマリプーリ１７とセカンダリプーリ１８に巻回される金属ベルト２１と、を有している。

そして、無段変速機３では、油圧シリンダ１９、２０の油圧を制御することで、プーリ比が変化し、プーリ比の変化に応じて変速比が無段階に変化する。

エンジン１における吸入空気量、燃料噴射量、点火時期などは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（以下、単にＥＣＵと記す）２２によって制御される。

また、発進クラッチ２の動作、及び無段変速機３における油圧シリンダ１９、２０の動作は、マイクロコンピュータを内蔵するトランスミッションコントロールユニット（以下、単にＴＣＵと記す）２３によって制御される。尚、ＥＵＣ２２とＴＣＵ２３とは相互に通信可能に接続されており、互いに所定信号のやりとりが可能になっている。

ＥＣＵ２２には、エンジン回転数、車速、エンジンの油温、水温、等の各種信号が入力されている。ＴＣＵ２３には、ドライバーからのダウンシフト指令、車速等の各種信号が入力されている。また、ＴＣＵ２３は、実変速比や目標変速比を算出する機能（変速判定部）を有している
そして、ＥＣＵ２２は、エンジン１の運転状態に応じたエンジン制御を行い、ＴＣＵ２３は、これらの入力信号に基づいて、発進クラッチ２の油圧シリンダ、無段変速機３の油圧シリンダ１９、２０の油圧を制御して、クラッチ制御と変速制御を行っている。

また、ＥＣＵ２２は、所定条件（詳細は後述する）が成立している状態でドライバーからのダウンシフト指令により無段変速機３がダウンシフトを開始する際に、無段変速機３のダウンシフトに伴うイナーシャトルクを補うスロットル開度よりも大きいスロットル開度でスロットル開度目標値を補正すると共に、この補正の際に（イナーシャトルクを補うスロットル開度よりも大きいスロットル開度でスロットル開度目標値を補正する際に）、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期を補正する機能（エンジントルク補正制御部）を有している。

詳述すると、ＥＣＵ２２は、運転状態に応じてスロットル開度目標値を算出する機能と、無段変速機３のダウンシフトに伴うイナーシャトルクを算出する機能と、イナーシャトルクに応じて上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正するイナーシャトルク相当補正量を算出する機能と、上記イナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きく、かつ上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正する大開度補正量を算出する機能と、所定条件が成立した無段変速機３のダウンシフトの開始時には、上記大開度補正量を用いて上記スロットル開度目標値を補正する機能と、上記大開度補正量により上記スロットル開度目標値が補正される際に、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期を補正する機能と、を有している。

図２は、上記所定条件が成立したか否かを判定する際の制御の流れを示すフローチャートである。

Ｓ１１では、トルクコントロールシステムが正常であるか否かを判定し、正常であればＳ１２へ進み、そうでない場合にはＳ１７へ進む。

Ｓ１２では、エンジン回転数と負荷に応じて設定される変速マップ等により変速許可条件が成立しているか否かを判定し、変速許可条件が成立している場合にはＳ１３へ進み、そうでない場合にはＳ１７へ進む。

Ｓ１３では、エンジン回転数が所定範囲内にあるか否かを判定し、エンジン回転数が所定範囲内にある場合にはＳ１４へ進み、そうでない場合にはＳ１７へ進む。

Ｓ１４では、車速が所定範囲内にあるか否かを判定し、車速が所定範囲内にある場合にはＳ１５へ進み、そうでない場合にはＳ１７へ進む。

Ｓ１５では、水温、油温が所定範囲内にあるか否かを判定し、水温、油温が所定範囲内にある場合にはＳ１６へ進み、そうでない場合にはＳ１７へ進む。

Ｓ１６では、上述した所定条件が成立していると判定し、ドライバーからのダウンシフト指令により無段変速機３がダウンシフトを開始する際には、無段変速機３のダウンシフトに伴うイナーシャトルクを補うスロットル開度よりも大きいスロットル開度でスロットル開度目標値を補正するトルク補正を許可する（許可フラグＦ＝１）。つまり、この状態で無段変速機３のダウンシフトが開始されると、当初は上記大開度補正量を用いて上記スロットル開度目標値が補正され、その後所定時間が経過すると後述するようにイナーシャトルク相当補正量を用いて上記スロットル開度目標値が補正される。

一方、Ｓ１７では、上述した所定条件が成立していないと判定し、ドライバーからのダウンシフト指令により無段変速機３がダウンシフトする際に、上記大開度補正量あるいは上記イナーシャトルク相当補正量を用いてスロットル開度目標値を補正するトルク補正が禁止される（許可フラグＦ＝０）。

図３は、無段変速機３がダウンシフトする際の制御の流れを示すフローチャートである。

Ｓ２１では、許可フラグＦ＝１であるか否かを判定し、許可フラグＦ＝１である場合はＳ２２へ進み、許可フラグＦ＝１でない場合は今回のルーチンを終了する。

Ｓ２２では、スロットル要求トルクタイマが所定時間経過しているか否かを判定し、所定時間経過していない場合はＳ２３へ進み、所定時間経過している場合はＳ２８へ進む。尚、スロットル要求トルクタイマは、無段変速機３のダウンシフトの開始時にカウントが始まるものであり、無段変速機３のダウンシフトが終了するとクリア（０になる）されるものである。

Ｓ２３では、無段変速機３の目標変速比と無段変速機３の出力軸回転数から回転変化量を算出する。

Ｓ２４では、回転変化量に無段変速機３の慣性モーメント（ＩＰ）を乗算し、イナーシャトルクを算出する。

Ｓ２５では、スロットル要求トルクにイナーシャトルク＋αのトルク要求を加算して指示する。すなわち、運転状態に応じて算出されるスロットル開度目標値を、イナーシャトルクに応じて算出されるイナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きい大開度補正量を用いて補正する。

Ｓ２６では、スロットル要求トルクと、イナーシャトルクとの差から、余剰トルクを算出する。

Ｓ２７では、Ｓ２６で算出された余剰トルク分に対して点火時期をトルクダウンする方向に制御することで相殺する。つまり、イナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きい大開度補正量でスロットル開度目標値を補正することで増加する余剰トルク分だけエンジントルクがダウンするように点火時期を補正する。

Ｓ２８では、上記イナーシャトルク相当補正量を用いて上記スロットル開度目標値を補正する。つまり、上述した所定条件が成立した状態（許可フラグＦ＝１）で無段変速機３のダウンシフトを行う際には、スロットル要求トルクタイマが所定時間経過すると、上記イナーシャトルク相当補正量を用いて上記スロットル開度目標値が補正される。

図４は、無段変速機３のダウンシフト時の各種パラメータの状態を示すタイミングチャートである。

所定条件が成立している状態（許可フラグＦ＝１）でドライバー操作によるダウンシフト指令が入ると（時刻ｔ１）、このタイミングからイナーシャトルクを補うスロットル開度以上にスロットル開度を大きくする。本実施形態においては、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、イナーシャトルクを補うスロットル開度以上にスロットル開度が補正される。時刻ｔ２以降は、スロットル開度をイナーシャトルクを補うスロットル開度（運転状態に応じて算出されるスロットル開度目標値をイナーシャトルク相当補正量で補正した開度）とする。尚、本実施形態において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間が上述したスロットル要求タイマの所定時間に相当する。

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、イナーシャトルクを補うスロットル開度以上にスロットル開度を大きくしていることによって生じる余剰トルク分だけエンジントルクをダウンさせるように点火時期を制御する。イナーシャトルク相当補正量のみを与えた場合のスロットル指令トルクならびに点火時期は、点線のように与えられる。これに対して、本実施形態では、よりスロットル開度を開く方向に制御している。これにより、無段変速機３のダウンシフト開始初期の段階で、実際に必要とされる以上の空気を筒内に供給する（通常よりスロットルを開く）ことで、スロットル開度をイナーシャトルクを補うスロットル開度とした場合（運転状態に応じて算出されるスロットル開度目標値をイナーシャトルク相当補正量で補正した場合）に比べて、トルクの応答性を向上させることができる。

以上説明してきたように、本実施形態においては、所定条件が成立した無段変速機３のダウンシフトの開始時に、イナーシャトルクを補うスロットル開度以上にスロットル開度を大きくする。これによって、吸気の応答遅れ等に伴う、補正の遅れを回避しつつ、トルクショックをできるだけ抑えた速やかな変速を実現することができる。

特に、燃料カット状態からのエンジントルク補正においては、イナーシャトルク相当分を目標とするトルク以上にスロットルを開くことで、短時間でより多くの空気をシリンダ内に送ることが可能となり、トルクに初期応答性が向上する。

また、スロットルをイナーシャトルクを補うスロットル開度以上に開く際には、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期を補正するので、スロットル開度を、イナーシャトルクを補うスロットル開度以上に開くことによって発生する余剰トルクを抑制することができ、ドライバーに対して押出されるような感覚（押し出され感）与えることや、アクセル操作を伴わない急加速を防止することができる。

尚、上述した実施形態においては、スロットルをイナーシャトルクを補うスロットル開度以上に開く際に、点火時期をエンジンのトルクを減少させる方向に補正しているが、点火時期の換わりに燃料噴射量をエンジンのトルクを減少させる方向に補正することも可能であり、点火時期及び燃料噴射量の双方をエンジンのトルクを減少させる方向に補正することも可能である。

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） 無段変速機を介して駆動輪に駆動力を伝達するエンジンであって、上記無段変速機のダウンシフトに伴って発生するイナーシャトルクをエンジントルクで補正するエンジンの制御装置において、運転状態に応じてスロットル開度目標値を算出するスロットル開度目標値算出手段と、上記無段変速機のダウンシフトに伴うイナーシャトルクを算出するイナーシャトルク算出手段と、イナーシャトルクに応じて上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正するイナーシャトルク相当補正量を算出するイナーシャトルク相当補正量算出手段と、上記イナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きく、かつ上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正する大開度補正量を算出する大開度補正量算出手段と、所定条件が成立した上記無段変速機のダウンシフトの開始時には、上記大開度補正量を用いて上記スロットル開度目標値を補正するダウンシフト時スロットル開度目標値補正手段と、上記大開度補正量により上記スロットル開度目標値が補正される際に、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期もしくは燃料噴射量の少なくとも一方を補正するエンジントルク補正手段と、を有する。

すなわち、所定条件が成立した上記無段変速機のダウンシフトの開始時には、イナーシャトルクを補うスロットル開度以上にスロットル開度を大きくする。これによって、吸気の応答遅れ等に伴う、補正の遅れを回避しつつ、トルクショックをできるだけ抑えた速やかな変速を実現することができる。

また、スロットルをイナーシャトルクを補うスロットル開度以上に開く際には、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期もしくは燃料噴射量の少なくとも一方を補正するので、スロットル開度を、イナーシャトルクを補うスロットル開度以上に開くことによって余剰トルクが発生することを防止することができる。

（２） 無段変速機を介して駆動輪に駆動力を伝達するエンジンであって、
上記無段変速機のダウンシフトに伴って発生するイナーシャトルクをエンジントルクで補正するエンジンの制御方法において、上記イナーシャトルクに応じて上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正するイナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きく、かつ上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正する大開度補正量を算出し、所定条件が成立した上記無段変速機のダウンシフトの開始時には、上記大開度補正量を用いて上記スロットル開度目標値を補正すると共に、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期もしくは燃料噴射量の少なくとも一方を補正する。

本実施形態における車両の動力系のシステム構成を模式的に示した説明図。 所定条件が成立したか否かを判定する際の制御の流れを示すフローチャート。 無段変速機がダウンシフトする際の制御の流れを示すフローチャート。 無段変速機のダウンシフト時の各種パラメータの状態を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…エンジン
３…無段変速機
２２…ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
２３…ＴＣＵ（トランスミッションコントロールユニット）

Claims (2)

1. 無段変速機を介して駆動輪に駆動力を伝達するエンジンであって、
   上記無段変速機のダウンシフトに伴って発生するイナーシャトルクをエンジントルクで補正するエンジンの制御装置において、
   運転状態に応じてスロットル開度目標値を算出するスロットル開度目標値算出手段と、
   上記無段変速機のダウンシフトに伴うイナーシャトルクを算出するイナーシャトルク算出手段と、
   イナーシャトルクに応じて上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正するイナーシャトルク相当補正量を算出するイナーシャトルク相当補正量算出手段と、
   上記イナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きく、かつ上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正する大開度補正量を算出する大開度補正量算出手段と、
   所定条件が成立している状態で運転者からのダウンシフト指令がなされた時刻から始まる上記無段変速機のダウンシフト開始初期の段階に上記大開度補正量を用いて上記スロットル開度目標値を補正するダウンシフト時スロットル開度目標値補正手段と、
   上記大開度補正量により上記スロットル開度目標値が補正される際に、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期もしくは燃料噴射量の少なくとも一方を補正するエンジントルク補正手段と、を有することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 無段変速機を介して駆動輪に駆動力を伝達するエンジンであって、
   上記無段変速機のダウンシフトに伴って発生するイナーシャトルクをエンジントルクで補正するエンジンの制御方法において、
   上記イナーシャトルクに応じてスロットル開度目標値を開弁方向に補正するイナーシャトルク相当補正量よりも相対的に大きく、かつ上記スロットル開度目標値を開弁方向に補正する大開度補正量を算出し、
   所定条件が成立している状態で運転者からのダウンシフト指令がなされた時刻から始まる上記無段変速機のダウンシフト開始初期の段階に上記大開度補正量を用いて上記スロットル開度目標値を補正する際には、エンジンのトルクを減少させる方向に点火時期もしくは燃料噴射量の少なくとも一方を補正することを特徴とするエンジンの制御方法。

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