JP6076754B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械式自動変速機（ＡＭＴ）等の自動変速機を用いて自動発進するときの、例えばエンジントルク等の内燃機関トルクを制御する内燃機関制御装置の技術分野に関するものである。

従来、機械式自動変速機を搭載したバスやトラック等の大型車両においては、機械式自動変速機を用いて自動発進するときに内燃機関であるエンジンの出力制御（以下、エンジントルク制御ともいう）が種々行われている。この種の機械式自動変速機には、発進操作や変速操作にともないクラッチの切断および接続（断接）を自動的に行うオートクラッチ機構を備えた機械式自動変速機が多々開発されている。

このようなオートクラッチ機構によるクラッチの断接に伴って車両のエンジンの出力制御を行う従来のエンジン制御装置として、自動発進時のオートクラッチ機構によるクラッチ接続完了（完接）時に車両前後加速度の落ち込みを改善して滑らかな加速性を実現するエンジン制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のエンジン制御装置では、クラッチ完接前においてエンジン回転角速度とクラッチ回転角速度とが互いに独立して制御される。したがって、エンジン回転角速度とクラッチ回転角速度との間に大きな差が生じてしまう。このため、クラッチ接続完了（完接）によりエンジン回転角速度とクラッチ回転角速度とが同期する時、エンジンの慣性モーメントがクラッチに対して大きく影響するようになる。

そこで、クラッチ接続完接時以後にエンジントルク制御を開始するにあたり、特許文献１の図１を記載した図４に示すようにクラッチ完接時のエンジントルクにクラッチ回転角加速度とエンジン回転慣性モーメントの乗算値を加算したエンジントルク、つまり、エンジン回転角速度とクラッチ回転角速度とが同期した時のエンジントルクに、エンジンの回転慣性モーメント分の補償トルクを単純に上乗せしたエンジントルクを初期値とし、この初期値からアクセル開度で要求された目標エンジントルクへ徐変させることで、自動発進時のオートクラッチ機構によるクラッチ完接時に車両前後加速度が落ち込みを抑制している。

特許第４５４４９２０号公報。

しかしながら、特許文献１に記載のエンジン制御装置では、自動発進時にクラッチ接続完接時以後にエンジントルク制御を開始するにあたり、前述のようにエンジン回転角速度とクラッチ回転角速度とが同期した時のエンジントルクに、エンジンの回転慣性モーメント分の補償トルクを単純に上乗せしたのでは、図４に示すようにエンジントルクがクラッチ接続完接時のエンジントルクとクラッチ接続完接時以後におけるエンジントルク制御開始時のエンジントルクとの間で不連続となる。そして、補償トルクの大きさによっては、エンジントルクが急に上昇する場合がある。このようにエンジントルクが急に上昇すると、車両前後加速度の落ち込みはある程度抑制できるものの、図４に示すように車両前後加速度の変化が大きくなって過剰な加速が発生し、ドライバーによっては車両が押し出され
た感じを抱くことになり、走行フィーリングが良好でなくなるという問題が考えられる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、自動発進におけるクラッチ完接時に発生する車両前後加速度の変化をできるだけ抑制しつつ、しかも加速性を向上することのできる内燃機関制御装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、本発明に係る内燃機関制御装置は、チェンジレバーのシフト位置を判定してシフト位置信号を出力するシフト信号生成手段と、クラッチの断接を制御するクラッチ断接制御信号を出力するクラッチ制御手段と、クラッチのトランスミッション側のクラッチ回転角速度を検出してクラッチ回転角速度信号を出力するクラッチ回転角速度出力手段と、前記シフト信号生成手段からのシフト位置信号、クラッチ制御手段からのクラッチ断接制御信号、および前記クラッチ回転角速度出力手段からのクラッチ回転角速度信号に基づいて、クラッチ完接前のエンジン回転角速度をクラッチ回転角速度の増加分に応じて増加させるように内燃機関トルク指示値を出力して内燃機関トルク制御を行う内燃機関出力制御手段と、内燃機関トルクが前記内燃機関出力制御手段で出力された内燃機関トルク指示値となるように内燃機関を制御する内燃機関制御部とを少なくとも備えることを特徴としている。

また、本発明に係る内燃機関制御装置は、前記内燃機関出力制御手段が、クラッチ完接時以後の内燃機関トルク制御においてクラッチ完接時の内燃機関トルク指示値を初期値として内燃機関トルク指示値を設定することを特徴としている。

このように構成された本発明に係る内燃機関制御装置によれば、内燃機関出力制御手段により、クラッチ完接前において、内燃機関回転角速度がクラッチ回転角速度の増加分に応じて増加されて増加するクラッチ回転角速度に近づくように内燃機関トルク指示値が適切に制御される。したがって、クラッチ完接直前では、内燃機関回転角速度とクラッチ回転角速度との差を効果的に小さくすることが可能となる。これにより、クラッチの係合度合いが強い状態でもエンジン回転が落ち込むことなく、エンジントルク値が高い状態が維持されるため、クラッチ完接時には、クラッチに対する内燃機関の慣性モーメントの影響が抑制されるので、クラッチ完接時に過剰な加速が発生することはなく、良好な走行フィーリングを得ることができる。こうして、自動発進におけるクラッチ完接時に車両前後加速度の変化を抑制できるとともに、適切に制御された内燃機関トルク指示値により車両の加速性を効果的に向上させることができる。

特に、クラッチに対する内燃機関の慣性モーメントの影響を抑制できることで、クラッチ完接時以後の内燃機関トルク制御を、クラッチ完接時の内燃機関トルク指示値を初期値として行うことができるので、内燃機関トルク指示値をクラッチ完接前後で連続的に設定可能となる。これにより、車両前後加速度の変化を更に一層効果的に抑制できる。

本発明に係る内燃機関制御装置であるエンジン制御装置の実施の形態の一例を模式的に示すブロック図である。 図１に示す例のエンジン制御装置によるエンジントルク制御を説明する図である。 図２に示す例のエンジントルク制御のフローを示す図である。 特許文献１に記載の従来のエンジン制御装置によるエンジントルク制御を説明する図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明に係る内燃機関制御装置であるエンジン制御装置の実施の形態の一例を模式的に示すブロック図である。
図１に示すように、この例の内燃機関制御装置であるエンジン制御装置１は、車両の自動変速機を制御する変速機ＥＣＵ２（ＴＣＵ；本発明の自動変速機制御装置に相当）、エンジントルクを発生するエンジン３を制御するエンジンＥＣＵ４（本発明の内燃機関制御部に相当）、チェンジレバーシフト位置検出センサ５、アクセルスイッチ６、および車両走行状態検出センサ７を有する。また、エンジン制御装置１とともに用いられる自動変速機は、変速を行うトランスミッション８、このトランスミッション８の変速シフトを制御するためにトランスミッション８のギヤ入れおよびギヤ抜きを行うシフトアクチュエータ９、動力伝達をオンオフするクラッチ１０、このクラッチ１０の切断および接続（断接）を行うためにクラッチ１０を作動制御するクラッチアクチュエータ１１を有する。

チェンジレバーシフト位置検出センサ５は、チェンジレバーユニット（ＣＬＵ）におけるチェンジレバーのシフト位置を検出してレバーシフト位置検出信号を出力する。また、アクセルスイッチ６はアクセルペダルの踏み込み開始およびアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）を検出してアクセル開度信号を出力する。更に、車両走行状態検出センサ７は、車両速度やエンジン負荷等の車両の走行時における車両走行状態情報を検出して車両走行状態検出信号を出力する。

変速機ＥＣＵ２は、シフト信号生成手段１２、ギヤシフト制御手段１３、クラッチ制御手段１４、エンジン出力制御手段１５、およびクラッチ回転数出力手段１６を有する。

シフト信号生成手段１２は、チェンジレバーシフト位置検出センサ５からのレバーシフト位置検出信号に基づいてチェンジレバーのシフト位置を判定し、その位置が自動変速モードである場合は、アクセル開度および車両走行状態からシフト位置判定信号（目標ギヤ位置）の切り替えの必要性を判断し、手動変速モードである場合は、運転者のレバー操作に応じてシフト位置判定信号を切り替えるとともに、アクセルスイッチ６からのアクセル開度信号に基づいてクラッチ断接信号とレバーシフト位置検出信号およびアクセル開度信号に基づいてエンジントルク制御信号とを出力し、更に、車両走行状態検出センサ７からの車両走行状態検出信号に基づいて、車両速度やエンジン負荷等の車両走行時における車両走行状態情報を判定して車両走行状態判定信号を出力する。

ギヤシフト制御手段１３は、シフト信号生成手段１２からのシフト位置判定信号に基づいてシフトアクチュエータ９の作動制御条件を設定し、設定した作動制御条件に基づいたシフトアクチュエータ作動制御信号をシフトアクチュエータ９に出力する。シフトアクチュエータ９はシフトアクチュエータ作動制御信号に基づいて対応するトランスミッション８のギヤ入れまたはギヤ抜きを行うことで、トランスミッション８をシフト信号生成手段１２からのシフト位置判定信号に基づいたギヤ位置に設定する。その場合、ギヤ位置設定のフィードバック信号がシフトアクチュエータ９からギヤシフト制御手段１３へ出力される。

クラッチ制御手段１４は、シフト信号生成手段１２からのシフト位置判定信号および車両走行状態判定信号に基づいてクラッチアクチュエータ１１の作動制御条件を設定し、設定した作動制御条件に基づいたクラッチアクチュエータ作動制御信号をクラッチアクチュエータ１１に出力する。クラッチアクチュエータ１１はクラッチアクチュエータ作動制御信号に基づいてクラッチ１０の断接制御を行う。その場合、クラッチ１０の断接制御のフィードバック信号がクラッチアクチュエータ１１からクラッチ制御手段１４へ出力される。

エンジン出力制御手段１５はシフト信号生成手段１２からのレバーシフト位置検出信号、シフト信号生成手段１２からのエンジントルク制御信号、および車両走行状態検出信号に基づいてエンジン出力指示値（エンジントルク指示値）を設定し、設定したエンジントルク指示値に基づいたエンジン出力信号をエンジンＥＣＵ４に出力する。そして、エンジンＥＣＵ４はエンジン出力制御手段１５からのエンジン出力信号に基づいたエンジントルク指示値でエンジン３を駆動制御する。

クラッチ回転数出力手段１６は、クラッチ１０の従動側（トランスミッション側）のクラッチ回転数を検出し、そのクラッチ回転数信号をエンジン出力制御手段１５にフィードバック出力する。そして、エンジン出力制御手段１５はこのクラッチ回転数信号に基づいてエンジントルク指示値（エンジントルク指示値）を再設定し、再設定したエンジントルク指示値に基づいたエンジン出力信号をエンジンＥＣＵ４に再出力する。

この例のエンジン制御装置１のエンジン出力制御手段１５は次のようにエンジントルク指示値を決定してエンジンＥＣＵ４に出力するとともに、エンジンＥＣＵ４は決定したエンジントルク指示値となるようにエンジン３を駆動制御している。すなわち、エンジン出力制御手段１５は、エンジントルク指示値を決定する際に、エンジン回転角速度とクラッチ１０の従動側（出力側）のクラッチ回転角速度とを使用しこれらの２つの回転角速度を互いに関連づけてエンジントルク指示値を決定するようにしている。その場合、エンジン回転角速度はエンジンＥＣＵ４からのエンジン回転数に基づいて求められるとともに、クラッチ回転角速度はクラッチ回転数出力手段１６からのクラッチ１０の従動側（出力側）のクラッチ回転数に基づいて求められる。

すなわち、エンジン出力制御手段１５は、クラッチ完接前にエンジン回転角速度をクラッチ回転角速度の増加分に応じて増加させて、クラッチ完接時にはエンジン回転角速度をクラッチ回転角速度との差をできるだけ小さくしてクラッチに対してエンジン慣性モーメント分の不足トルクを補うように、エンジン回転角速度指示値をエンジンＥＣＵ４に出力している。そして、エンジンＥＣＵ４はエンジン出力制御手段１５からのエンジン回転角速度指示値に基づいてエンジン４の回転角速度を制御する。これにより、クラッチ完接時に車両前後加速度の変化が抑制される。

次に、この例のエンジン制御装置による具体的なエンジントルク制御を説明する。図２は、この例のエンジン制御装置によるエンジントルク制御を説明する図である。
図２に示すように、車両の発進のためアクセルペダルが踏み込まれてアクセルスイッチがオンすると、アクセルペダル開度に応じてエンジン回転角速度指示値をエンジンＥＣＵ４に対して指示することにより、エンジンの回転角速度が徐々に所定の増加率で増加するとともに、クラッチ接続制御が開始される。このとき、エンジントルク値は車両を停車状態から発進させるために必要な駆動力を発生させるため、比較的大きく立ち上がる。クラッチ接続制御が進んでクラッチ１０の従動側が回転開始するとともに、クラッチ１０の係合度合いに応じて回転角速度が徐々に増加する。すると、エンジン回転角速度がクラッチ回転角速度の増加分に応じて増加するようにエンジン３を制御する。より具体的には、このときのエンジン回転角速度は、クラッチ１０が回転開始する前のエンジン回転角速度の増加よりも緩やかに増加する。このとき、エンジントルク値は車両を停車状態から発進させるために大きく立ち上がった以後は緩やかに増加する。

更に、クラッチの係合度合いが大きくなってクラッチ回転角速度の増加率が大きくなると、エンジン回転角速度の増加率をこのクラッチ回転角速度の増加率の増大分大きくなるように設定する。このとき、クラッチの係合度合いの増大にともない、エンジン３に掛かる負荷が増大するため、エンジン回転角速度が落ち込みそうになる。このため、図２に示
すようにエンジン出力制御手段１５は、このようにエンジン負荷が増大しても、エンジン回転角速度が落ち込まないようにエンジントルク指示値をエンジンＥＣＵ４に出力する。このとき、アクセル開度の大きさにも依存することになるが、車両前後加速度は比較的大きく増大する。

こうして、クラッチ完接直前では、エンジン回転角速度とクラッチ回転角速度とが次第に互いにより一層近づくようになる。これにより、クラッチの係合度合いが強い状態でもエンジンの回転の落ち込みがなく、エンジントルク値が高い状態が維持されるため、クラッチ完接時以後のエンジントルク制御において前述の従来のようなエンジン回転慣性モーメント分の補償トルクを上乗せする必要がなくなる。

次に、この例のエンジン制御装置１によるエンジントルク制御の具体的な一例について説明する。図３はこの例のエンジントルク制御のフローを示す図である。
図３に示すように、ステップＳ１でアクセルスイッチがオンされたか否かが判断される。ステップＳ１でアクセルスイッチがオンされたと判断されると、ステップＳ２でクラッチ接続制御が開始される。次いで、ステップＳ３でクラッチ１０のクラッチ回転角速度が０より大きいか否か、つまりクラッチ１０の従動側が回転開始されたか否かが判断される。クラッチ１０がある程度係合されてクラッチ１０のクラッチ回転角速度が０より大きい、つまりクラッチ１０が回転を開始したと判断されると、ステップＳ４でエンジン出力制御手段１５によりトルククラッチ回転角速度に応じてエンジン回転角速度を増加させるようにエンジントルク指示値が設定され、設定されたエンジントルク指示値がエンジンＥＣＵ４に出力される。すると、エンジンＥＣＵ４はエンジントルクがこのエンジントルク指示値となるようにエンジン３を駆動制御する。

次いで、ステップＳ５でクラッチ１０の接続が完了したか否かが判断される。クラッチ１０が接続完了したと判断されると、ステップＳ６でクラッチ接続完了時のエンジントルク値を初期値としかつドライバー要求トルク値（アクセル開度値に対応）からエンジントルクの増加率を決定し、決定したエンジントルクの増加率に基づいて時間積分によりエンジントルク値を増加させる。そして、ステップＳ７でエンジントルク値がドライバー要求トルク値以上である否かが判断される。エンジントルク指示値がドライバー要求トルク値以上であると判断されると、自動発進時のエンジントルク制御が終了する。

ステップＳ７でエンジントルク値がドライバー要求トルク値以上でないと判断されると、ステップＳ６に移行し、ステップＳ６以降の処理が実行される。また、ステップＳ５でクラッチ１０が接続完了していないと判断されると、ステップＳ４に移行し、ステップＳ４以降の処理が実行される。更に、ステップＳ３でクラッチ回転角速度が０以下であると判断されると、そのままステップＳ３の処理が繰り返し実行される。更に、ステップＳ１でアクセルスイッチがオンされていないと判断されると、そのままステップＳ１の処理が繰り返し実行される。

この例のエンジン制御装置１によれば、エンジン出力制御手段１５により、クラッチ完接前において、エンジン回転角速度がクラッチ回転角速度の増加分に応じて増加されて増加するクラッチ回転角速度に近づくようにエンジントルク指示値が適切に制御される。したがって、クラッチ完接直前では、エンジン回転角速度とクラッチ回転角速度との差を効果的に小さくすることが可能となる。これにより、クラッチの係合度合いが強い状態でもエンジンの回転が落ち込むことなく、エンジントルク値が高い状態が維持されるため、クラッチ１０に対するエンジン３の慣性モーメントの影響が抑制されるので、クラッチ完接時に過剰な加速が発生することはなく、良好な走行フィーリングを得ることができる。

特に、クラッチ１０に対するエンジン３の慣性モーメントの影響を抑制できることで、
クラッチ完接時以後のエンジントルク制御を、クラッチ完接時のエンジントルク指示値を初期値として行うことができるので、エンジントルク指示値をクラッチ完接前後で連続的に設定可能となる。これにより、車両前後加速度の変化を更に一層効果的に抑制できる。

なお、本発明は前述の例に限定されることはなく、種々の設計変更が可能である。例えば、前述の図２に示す例では、クラッチ完接前のエンジン回転角速度およびクラッチ回転角速度がいずれも直線状にかつ折れ線で増加するものとしているが、これらの回転角速度はともに折れ線のない１つの直線状に増加させることもできる。また、エンジン回転角速度およびクラッチ回転角速度が、いずれも直線状に増加するものとしているが、これらの回転角速度はいずれも二次曲線状に増加させることもできる。
要は。本発明は前述の例に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の設計変更が可能である。

本発明に係る内燃機関制御装置は、機械式自動変速機（ＡＭＴ）等の自動変速機を用いて自動発進するときの、例えばエンジントルク等の内燃機関トルクを制御する内燃機関制御装置に好適に利用可能である。

１…エンジン制御装置、２…変速機ＥＣＵ（ＴＣＵ）、３…エンジン、４…エンジンＥＣＵ、５…チェンジレバーシフト位置検出センサ、６…アクセルスイッチ、７…車両走行状態検出センサ、８…トランスミッション、９…シフトアクチュエータ、１０…クラッチ、１１…クラッチアクチュエータ、１２…シフト信号生成手段、１３…ギヤシフト制御手段、１４…クラッチ制御手段、１５…エンジン出力制御手段、１６…クラッチ回転角速度出力手段

Claims (2)

1. チェンジレバーのシフト位置を判定してシフト位置信号を出力するシフト信号生成手段と、
   クラッチの断接を制御するクラッチ断接制御信号を出力するクラッチ制御手段と、
   クラッチのトランスミッション側のクラッチ回転角速度を検出してクラッチ回転角速度信号を出力するクラッチ回転角速度出力手段と、
   前記シフト信号生成手段からのシフト位置信号、クラッチ制御手段からのクラッチ断接制御信号、および前記クラッチ回転角速度出力手段からのクラッチ回転角速度信号に基づいて、クラッチ完接前のエンジン回転角速度をクラッチ回転角速度の増加分に応じて増加させるように内燃機関トルク指示値を出力して内燃機関トルク制御を行う内燃機関出力制御手段と、
   内燃機関トルクが前記内燃機関出力制御手段で出力された内燃機関トルク指示値となるように内燃機関を制御する内燃機関制御部とを備え、
   前記内燃機関出力制御手段は、
   前記内燃機関トルク指示値の出力に際し、
   前記クラッチ回転角速度の増加分に応じて増加させたエンジン回転角速度信号と、前記クラッチ回転角速度信号とを互いに関連付けて両者の差が小さくなるように前記内燃機関トルク指示値を決定し、該内燃機関トルク指示値を出力する
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記内燃機関出力制御手段は、
   クラッチ完接時以後の内燃機関トルク制御においてクラッチ完接時の内燃機関トルク指示値を初期値として内燃機関トルク指示値を設定し、かつ、ドライバー要求トルク値から内燃機関トルクの増加率を決定し、該内燃機関トルクの増加率に基づいて時間積分により前記内燃機関トルク値を増加させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。

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