JP5901139B2 - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御方法に関するものである。

従来、例えば自動車に搭載されるエンジンにおいては、トルクコンバータを有する自動変速機を接続するものが普及している。このような自動変速機にあっては、トルクコンバータにおけるトルク伝達ロスを最少にするために、ロックアップクラッチを採用するものが知られている。ロックアップクラッチは、トルクコンバータの入力側と出力側とを直結可能にする機構で、燃費の改善のためにエンジンが定常状態で運転されている場合等一定の条件下で作動、つまり入力側と出力側とを直結するように制御される。

また同じく、燃費を改善するために、エンジンが減速運転時に設定した回転数（以下、燃料カット回転数と称する）以上であれば、燃料の供給を中止する燃料カット制御を実施し、エンジン回転数が設定された復帰回転数以下になった時点で燃料の供給を再開する燃料カット復帰制御を実施している。

ところで、ロックアップクラッチを備える自動変速機付のエンジンにおいて燃料カット制御を実施するものにあっては、燃料カット制御を実施している時間をできるだけ長く維持して燃費の向上を図っている。しかも、燃料カット復帰制御を実施する際に、ロックアップクラッチの係合によるショックを抑制するために、燃料カット復帰制御の実施前にロックアップクラッチを解放するように制御するものが知られている（例えば、特許文献１）。

燃料カット制御を実施するエンジンでは、燃料カット復帰回転数をエンジンの冷却水温に対応して設定している。すなわち、燃料カット復帰回転数は、冷却水温が高くなるほど低く設定してある。これに対して、ロックアップクラッチの解除回転数は、通常、冷却水温に依存して変化するものではなく、一定値に設定してある。

このため、ある冷却水温以下では、エンジン回転数が解除回転数になるより以前に、燃料カット復帰回転数となって燃料カット制御から燃料を供給する燃料カット復帰制御に移ることがある。この場合、エンジン回転数が解除回転数になっていないので、ロックアップクラッチが解放されない。つまり、ロックアップクラッチが作動していることにより、エンジン回転数の下降が大きく、復帰回転数に達するまでの時間が短くなる。その結果、燃料カット制御を実施している時間が短縮され、燃費を低下させることになる。しかも、燃料の供給を再開したことにより、トルクが上昇することでショックが生じ、ドライバビリティが低下するとともに、耐ストール性が低下した。

特開平５‐１３３４６８号公報

そこで本発明は以上の点に着目し、ロックアップクラッチ機構付の自動変速機を備え、機関温度によって燃料カット復帰回転数を変更する内燃機関において、燃費及びドライバビリティの改善を図ることを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関の制御方法は、油圧により制御されるロックアップクラッチ機構を有する自動変速機を備える内燃機関の制御方法であって、燃料カット復帰回転数を機関温度が低くなるほど高く設定し、ロックアップ解除回転数を燃料カット復帰回転数よりも所定回転数高く設定し、ロックアップクラッチ機構の作動油の油温を検出し、所定回転数をそのロックアップクラッチ機構の作動油の油温が低くなるほど小さく設定することを特徴とする。

このような構成によれば、ロックアップ解除回転数が燃料カット復帰回転数より所定回転数だけ高く設定されるので、ロックアップの解除は、燃料カット復帰よりも前に実施することになる。機関温度が低い場合、ロックアップクラッチ機構の制御を行う油圧を発生させる作動油の油温が低いので、作動油の粘性が高くなり、ロックアップクラッチ機構に油圧が伝達しやすい状態であり、所定回転数を機関温度が低くなるほど小さく設定しているので、ロックアップ解除開始から解除完了までの時間が短くなる。このように、ロックアップの解除を迅速に実施できるので、ロックアップ解放開始タイミングを燃料カット復帰のタイミング近くまで遅らせることが可能になり、燃費を向上させることが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、ロックアップ状態を維持したままで燃料カット復帰までの期間を長くすることができるので、燃費を向上させることができる。

本発明の実施形態を実施する制御システムの構成を示すブロック図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の燃料カット復帰回転数とロックアップ解除回転数との関係を示すグラフ。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態の車両すなわち自動車は、図１に示すように、例えば火花点火式の多気筒の内燃機関（以下、エンジンと称する）１と、エンジン１に接続される自動変速機である無段変速機（以下、ＣＶＴと称する）２と、エンジン１の運転を制御する電子制御装置３とを搭載している。このような自動車自体の構成は、この分野でよく知られているものを適用するものであってよい。

エンジン１には、その運転状態を検出するために、各種のセンサが取り付けてある。具体的には、図示しないアイドルスイッチ、Ｏ₂センサ、クランク角センサなどを備えるとともに、エンジン回転数を検出する回転数センサ５、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ６、機関温度である冷却水の温度を検出する水温センサ９を備える。又、車体には、車速を検出するための車速センサ７が、例えばプロペラシャフトの基端側に取り付けてあり、アクセルペダルにはその操作量を検出するアクセルセンサ８がそれぞれ取り付けてある。このようなエンジン１及び車体におけるそれぞれのセンサ自体の構成は、この分野でよく知られているものを適用するものであってよい。

ＣＶＴ２は、ロックアップクラッチ機構１０を備えるトルクコンバータ１１と、ベルト、チェーンあるいはローラを使用した連続可変変速機構１２をトルクコンバータ１１の出力側に備える。ロックアップクラッチ機構１０自体は、この分野で公知のものであってよく、トルクコンバータ１１の入力側と出力側とをロックアップするロックアップクラッチと、そのロックアップクラッチを駆動するための油圧を制御するロックアップソレノイド弁１３とを備えている。ロックアップクラッチ機構１０は、例えば低速走行時や所定速度以上の走行時など、車速が設定された車速域となった際に、ロックアップソレノイド弁１３を作動させて、作動油の油圧によりロックアップクラッチを接続することで作動して、ロックアップを実施する。

電子制御装置３は、マイクロコンピュータ３ａを中心として構成してあり、入力インターフェース３ｂとメモリ３ｃと出力インターフェース３ｄとを備えている。入力インターフェース３ｂには、上述した回転数センサ５、吸気圧センサ６、車速センサ７、アクセルセンサ８、水温センサ９から出力される信号が入力され、エンジン１の運転に必要な情報が入力される。又、出力インターフェース３ｄからは、燃料噴射弁を制御する噴射信号、点火プラグに対する点火信号、ロックアップ装置１０のロックアップソレノイド弁１３の作動を制御するためのロックアップ信号などが出力される。なお図示しないが、ＣＶＴ２を制御するために、ＣＶＴ２の変速比等を検出するためのセンサから、電子制御装置３に対して信号が出力される構成である。このようなＣＶＴ２を制御するための構成は、この分野で広く知られているものを適用することができる。

電子制御装置３のメモリ３ｃには、エンジン１の運転を制御するためのプログラム、自動変速機２の制御プログラム及びそれらのための各種データが格納してある。また、電子制御装置３のメモリ３ｃには、燃料カット復帰回転数とロックアップクラッチ機構１０のロックアップ解除回転数との設定を実行するための設定プログラムが格納してある。設定プログラムの制御手順を、図２により説明する。この設定プログラムは、エンジン１が減速状態になった場合に所定時間毎に繰り返し実行される。

まずステップＳ１では、冷却水温を測定する。冷却水温の測定は、水温センサ９から出力される信号に基づいて行う。

次に、ステップＳ２では、測定した冷却水温に基づいて燃料カット復帰回転数を設定する。燃料カット復帰回転数は、図３に示すように、冷却水温が低くなるほど高く設定する。すなわち、燃料カット復帰回転数は、低い冷却水温に対して高い値が設定され、冷却水温が上昇するに従って、低い回転数に設定する。このように、冷却水温の変化に対応して変化する燃料カット復帰回転数は例えば、マップにより設定するものであってよく、又、初期値を設定しておき、その初期値に対して、温度補正値を加算又は減算あるいは補正係数を乗じて算出するものであってよい。

ステップＳ３では、測定した冷却水温に基づいて所定回転数を設定する。所定回転数は、冷却水温が低くなるほど小さく設定してある。所定回転数は、ロックアップクラッチ機構１０を油圧により作動させているために、油圧を発生させる作動油の粘性によりロックアップクラッチ機構１０が作動するまでの時間が異なることを考慮して設定する。すなわち、作動油は、冷却水温が低い場合、従って作動油の温度が低い場合は粘性が高い。それゆえ、ロックアップソレノイド弁１３を開閉した場合に、ロックアップクラッチに油圧が迅速に伝達でき、ロックアップ解除開始から解除完了までの時間が短くなる。これに対して、冷却水温が高い場合は、同様に作動油の温度も高いため、作動油の粘性が低い。従って、ロックアップクラッチに油圧が伝達されるに際して、冷却水温が低い場合に比較して応答が遅くなり、ロックアップ解除開始から解除完了までの時間が長くなる。

このような温度に応じて変化する作動油の粘性とその粘性により変化する油圧の伝達特性との関係に鑑みて、所定回転数を設定するものである。すなわち、所定回転数は、冷却水温が低くなるほど小さく、高くなるほど大きく設定するものである。この所定回転数は、燃料カット復帰回転数と同様に、マップにより設定する、もしくは初期値を設定しておき、その初期値に対して上記とは異なる温度補正値を加算又は減算あるいは補正係数を乗じて算出するものであってよい。

ステップＳ４では、演算した燃料カット復帰回転数と所定回転数とに基づいてロックアップ解除回転数を設定する。ロックアップ解除回転数は、燃料カット復帰回転数と同様に、冷却水温に依存して変化するもので、燃料カット復帰回転数に対して、所定回転数だけ高い回転数に設定する。具体的には、ロックアップ解除回転数は、燃料カット復帰回転数に所定回転数を加えて算出して設定する。

このような構成において、アクセルペダルを戻してスロットル弁がほぼ全閉にすると、エンジン１が減速運転となる。この減速状態において、エンジン回転数が、燃料の供給を中止する燃料カット制御の際の燃料カット条件をなす燃料カット回転数以上であると、燃料の供給を中止、つまり燃料カットを開始する。燃料カットの開始後、ＣＶＴ２においては変速比を漸次ローギヤ側にシフト（変速）していく。これは、エンジン回転数が、ロックアップクラッチ機構１０を作動させている時間、つまりロックアップクラッチを係合させている時間を、できるだけ長くするためである。これにより、エンジン回転数が、ロックアップ解除回転数を上回っている時間を、可能な限り長時間にすることができる。

燃料カットの開始後、エンジン１が減速運転を継続している間は、時間の経過とともにエンジン回転数が下降し車速が下降する。この運転状態において、ステップＳ１〜ステップＳ４を実行して、上記したように燃料カット復帰回転数、所定回転数及びロックアップ解除回転数をその時の冷却水温に応じて設定するこの後、エンジン回転数が、ロックアップ解除回転数以下になった時点で、ロックアップソレノイド弁１３を作動させてロックアップを解除する。ロックアップ解除時点においては、エンジン回転数がロックアップ解除回転数以下にはなるものの、燃料カット復帰回転数との間には、所定回転数だけの差があることにより、燃料カット制御が維持される。

そして、エンジン回転数が、ロックアップ解除回転数からさらに所定回転数以上下降して、燃料カット復帰回転数以下になると、燃料カット復帰制御に移行して燃料の供給を再開する。この時、すでにロックアップクラッチは解放されているので、燃料の供給を再開することにより変化するトルクによるショックは生じない。

以上において、冷却水温が低い運転状態つまり冷機時にあっては、所定回転数が小さくロックアップ解除回転数と燃料カット復帰回転数とが接近するものであるので、ロックアップ解除に要する作動時間が短い。その結果、ロックアップ解除の開始タイミングを遅くすることができ、ロックアップを解除するまでの期間を長くすることができる。従って、ロックアップを実施している状態、つまりロックアップクラッチを作動（係合）させている状態で燃料カットを維持しているので、燃料カットを実施している期間が長くなり、燃費を向上させることができる。

しかも、燃料カット復帰制御を実施する前にロックアップクラッチを解放しているので、燃料カット復帰制御により燃料の供給を再開してトルクが発生しても、復帰時のショックを抑制することができ、ドライバビリティを改善することができる。

またこの間、オルタネータを作動させることができ、オルタネータの作動効率を高くすることができる。しかも、ロックアップ状態を維持することにより、トルクコンバータをスリップ制御させることで無駄にエネルギを消費することを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態にあっては、燃料カット復帰回転数を先に設定し、設定した燃料カット復帰回転数に所定回転数を加算してロックアップ解除回転数を演算して設定するものを説明したが、ロックアップ解除回転数を先に設定し、その後に所定回転数を設定したロックアップ解除回転数から減算して燃料カット復帰回転数を演算して設定するものであってもよい。

機関温度としては、冷却水温以外に、エンジン１やＣＶＴ２の潤滑油温度、あるいはロックアップクラッチ機構の作動油の油温であってもよい。機関温度として、直接に測定したエンジン１やＣＶＴ２の温度であってよいことは、言うまでもない。

又、ＣＶＴ２以外に、ロックアップクラッチ機構を有するトルクコンバータを備える有段の自動変速機であってよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の活用例として、自動車等に搭載される、ロックアップクラッチ機構付の自動変速機を備えて減速時に燃料カット制御を実施する内燃機関への適用が挙げられる。

１…エンジン
２…無段変速機
３…電子制御装置
１０…ロックアップクラッチ機構

Claims (1)

1. 油圧により制御されるロックアップクラッチ機構を有する自動変速機を備える内燃機関の制御方法であって、
   燃料カット復帰回転数を機関温度が低くなるほど高く設定し、
   ロックアップ解除回転数を燃料カット復帰回転数よりも所定回転数高く設定し、
   ロックアップクラッチ機構の作動油の油温を検出し、所定回転数をそのロックアップクラッチ機構の作動油の油温が低くなるほど小さく設定する内燃機関の制御方法。