車両の制御装置
【課題】
ＭＴ車において、不特定多数のドライバーがラフな発進操作を行っても、エンストなどを起こさずに、スムーズな発進を可能とすると共に、アクセル操作に対し違和感の無いエンジントルク操作を実施できることを目的とする。
【解決手段】
クラッチ締結に伴うエンジンの回転数落ちを検出して、制御開始のトリガとするとともに、トリガ発令時のエンジン回転数を目標回転数とし、エンジントルクを操作量とした回転数フィードバック制御を実施する。エンジントルクの操作手段としては、電制スロットルによる吸気量操作の他、点火リタードや燃料カットを用いる。
【効果】
回転数Ｆ／Ｂ制御の適用により、クラッチ締結時に、エンジン回転数の落ち込みを最小に抑えるための、過不足無いトルクアシストが可能となる。
ＭＴ車において、不特定多数のドライバーがラフな発進操作を行っても、エンストなどを起こさずに、スムーズな発進を可能とすると共に、アクセル操作に対し違和感の無いエンジントルク操作を実施できることを目的とする。
【解決手段】
クラッチ締結に伴うエンジンの回転数落ちを検出して、制御開始のトリガとするとともに、トリガ発令時のエンジン回転数を目標回転数とし、エンジントルクを操作量とした回転数フィードバック制御を実施する。エンジントルクの操作手段としては、電制スロットルによる吸気量操作の他、点火リタードや燃料カットを用いる。
【効果】
回転数Ｆ／Ｂ制御の適用により、クラッチ締結時に、エンジン回転数の落ち込みを最小に抑えるための、過不足無いトルクアシストが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを搭載する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の手動変速機搭載車（以下ＭＴ車とする）における発進時において、ドライバーがラフな発進操作（クラッチ操作またはアクセル操作）を行った場合、エンジン回転数の極端な落ち込みやエンジンストールエンスト（エンスト）が発生する場合がある。これは、クラッチの締結が進むにつれてクラッチトルク（エンジン側から見た場合の負荷トルクに相当する）が増大し、クラッチトルクがエンジンの軸トルク上回り始めると、エンジン回転数が低下することに起因する。従って、クラッチ締結時のエンジン回転数の低下を抑えるためには、ドライバーが適切なタイミングにてアクセルの踏み増しを行い、負荷トルクに打ち勝つ様に、エンジントルクの調整を行う必要がある。
【０００３】
本操作はベテランドライバーであれば、長年の経験の積み重ねより比較的容易に実行可能であるが、経験の浅いドライバーにおいては、本操作を毎回的確に実行することは困難である。従って前記エンジントルク操作は、ドライバーの技量を補うべく、車両側で行うことが望ましい。しかし、従来の機械式スロットルを用いたエンジン制御システムでは、主要なトルク制御デバイスであるスロットルバルブがアクセルペダルと連動しているため、エンジントルク制御の自由度は低く、発進時におけるエンジン側でのトルク操作は困難であった。
【０００４】
一方、近年では、従来の機械式スロットルに替えて電子制御式スロットル（以下、電制スロットルとする）を使用したエンジン制御システムが実用化されている。本システムでは、アクセル開度に対しスロットル開度を自由に設定可能なため、エンジントルクの制御自由度が高い。従って、前記電制スロットルを用いたシステムにおいて、ドライバーの発進操作をアシストする様に、エンジンのトルク制御を実施する技術が幾つか公開されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、通常は線形的に設定される「アクセル開度−スロットル開度」の関係を、ある車速以下では、非線形な関係に切り替える技術が記載されている。本技術の特徴は、発進操作が予想される車速領域の場合、クラッチ締結に常用されるアクセル開度付近において、アクセル開度に対し通常よりもスロットル開度を開き側に設定するものである。本設定によって、前記発進時における負荷トルクに打ち勝つためのエンジントルク調整が、ドライバーがアクセルを深く踏み込まずとも実施可能であり、ドライバーの負担を軽減することができることとなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７３８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、アクセル開度を入力としたフィードフォーワード制御によってスロットル開度の増加分を算出している。しかしながら、ＭＴ車の発進時における、ドライバーのアクセル操作やクラッチ操作は十人十色であり、ドライバーによっては、発進時に常用するアクセル開度領域と、スロットル開度の増加領域が必ずしも一致せず、トルクアシスト効果が十分に得られないケースがあった。
【０００８】
また、アクセル開度に対しスロットル開度を大きめに設定した前記領域では、アクセル操作に対するスロットル開度変化が敏感なため、クラッチ締結前のエンジン回転数調整が困難となる、あるいは空吹かし時にエンジン回転数がリニアに吹け上がらない等の課題があった。
【０００９】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、ＭＴ車において、不特定多数のドライバーがラフな発進操作を行っても、エンストなどを起こさずに、スムーズな発進を可能とすると共に、アクセル操作に対し違和感の無いエンジントルク操作を実施できることを目標とした、車両制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、エンジンとクラッチを有する車両の制御装置において、前記車両のクラッチ締結時に目標エンジン回転数を定めると共に、クラッチ締結期間中は、エンジン回転数が前記目標エンジン回転数に一致するように、エンジントルクを操作量とする回転数フィードバック制御を行うことを特徴とする車両の制御装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１１】
以上示した様に、回転数Ｆ／Ｂ制御の適用により、クラッチ締結時に、エンジン回転数の落ち込みを最小に抑えるための、過不足無いトルクアシストが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず図１を用い、車両全体構成について説明する。車両１はフロントエンジン・リアドライブの所謂ＦＲ車両の例であり、エンジン２および手動変速機６は車両１に対し、縦方向に直列に配置されている。車内には、アクセルペダル３とクラッチペダル４が設置され、エンジン２の出力は、ドライバーのアクセルペダル操作にて調整される。また、エンジン２と手動変速機６の間には乾式クラッチ５が設置され、ドライバーのクラッチペダル操作に応じて、エンジンと変速機間の動力伝達が調整される。エンジン２から前記乾式クラッチ５を経て手動変速機６に伝達された動力は、プロペラシャフト７，ディファレンシャルギア８，左右のドライブシャフト（図示せず）を経て、後輪９に伝えられる。
【００１３】
次に図２を用いて、エンジン２のハード構成について説明する。ドライバーが操作したアクセルペダル３の踏み込み量によって、エンジンコントロールユニット１１６では、電子制御スロットルバルブ（以下、「電制スロットル」とする）１０３の目標バルブ開度を決定し、電制スロットル１０３に開度指令値を送信する。前記指令値に従い、電制スロットル１０３が目標バルブ開度を実現すると、吸気管負圧が発生して、吸気管内に空気が取り込まれる。
【００１４】
吸気管入口より取り込まれた空気は、エアクリーナー１００を通過し、吸気管１０１の途中に設けられたエアフロセンサ１０２によって吸入空気量が計測された後に、電制スロットル１０３入口へ導入される。なお、エアフロセンサ１０２の計測値はエンジンコントロールユニット１１６（以下、ＥＣＵ）に送信され、その値を基に空燃比が理論空燃比となるようなインジェクタ１０５の燃料噴射パルス幅が演算される。電制スロットル１０３を通過した吸入空気は、コレクタ１０４を通過した後にインテークマニホールド内に導入され、前記燃料噴射パルス幅信号に従ってインジェクタ１０５より噴射されたガソリン噴霧と混合して混合気となり、吸気バルブ１０６の開閉に同期してシリンダ１０９に導入される。その後、吸気バルブ１０６が閉じ、ピストン１１０の上昇の過程で圧縮された混合気は、圧縮上死点直前付近において、ＥＣＵで指令された点火時期に従って点火プラグ
１０７により着火し、急速に膨張してピストン１１０を押し下げ、エンジントルクを発生させる。
【００１５】
その後ピストン１１０が上昇し、排気バルブ１０８が開いた瞬間から排気工程が始まり、排気ガスは排気マニホールド１１１へ排出される。排気マニホールド１１１の下流には排気を浄化するための三元触媒１１３が設けられ、排ガスが三元触媒１１３を通過する際にＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排気成分は、Ｈ2Ｏ ，ＣＯ2 ，Ｎ2 へ変換される。なお、三元触媒入口と出口には、それぞれ広域空燃比センサ１１２とＯ2 センサ１１４が設置されており、前記センサにより計測されたそれぞれの空燃比情報はＥＣＵ１１６へ送信される。
ＥＣＵ１１６では、それらの情報を基に空燃比が理論空燃比近傍となる様に、燃料噴射量調整による空燃比フィードバック制御を実施する。
【００１６】
なお、上記電子制御スロットルバルブ開度の指令値は、後述するＥＣＵ内で演算される目標エンジントルクに基づいて設定される。また前記燃料噴射パルス幅は、前記目標エンジントルクに応じて、気筒番号によっては０に設定される場合がある（燃料カット）。同じく前記点火時期についても、通常はＭＢＴ(最もエンジントルクが発生できる点火時期)に設定されるが、前記目標エンジントルクに応じて遅延側に設定される場合がある（点火リタード）。
【００１７】
次に図３を用いて、前記エンジン構成に対応したトルクベース型エンジン制御の全体制御ブロックを説明する。本エンジン制御ブロックは、主に目標トルク演算手段２０１と目標トルク実現手段２０２から構成されている。前記目標エンジントルク演算手段２０１内には、ドライバーのアクセル操作に対応した、最も基本的な要求トルクを演算するドライバー要求トルク演算手段２０３と、運転状態判定手段２１０が設置される。
【００１８】
ドライバー要求トルク演算手段２０３では、アクセル開度の他、エンジン回転数，最大トルクおよびアイドル要求トルクを基に、ドライバーが要求するエンジントルクを算出する。具体的には図４に示す様に、機械式スロットル＋ＩＳＣバルブシステムとほぼ同等のトルク特性を実現するような、要求トルクの演算が実行される。即ち、アクセル全閉時にはアイドル要求トルクを算出し、アクセル開度増加と共に上に凸となる様に要求トルクを除々に増大させ、最終的にアクセル全開時には、そのエンジン回転数における最大トルクが算出されるものである。
【００１９】
運転状態判定手段２１０では、アクセル開度や車速，外部要求トルク２０９の有無などから、その状況下における運転状態を判定する。前記ドライバー要求トルク演算手段203の後段には、ドライバー要求トルクを基に演算される、発進時要求トルク，加速時要求トルク，減速時要求トルク，燃料カット時要求トルク，燃料カットリカバー時要求トルク等の、過渡時の運転性を向上させるための要求トルク演算手段群が設置される。更にその後段には、目標トルク選択手段２１１が設置され、前記要求トルク群およびトラクションコントロールやクルーズコントロール等の外部要求トルク２０９の中から、前記運転状態判定手段２１０の判定結果に従って、本車両において最適な要求トルクを選択し、目標エンジントルク２種（低応答目標トルク２１２，高応答目標トルク２１３）と、吸気制御のみを実施したと仮定した際のエンジントルクの推定値である、吸気相当分推定トルク２１４を出力する。
【００２０】
目標トルク実現手段２０２内には、電制スロットルによる低速なトルク制御を実現するために必要な低応答目標トルク実現手段２１５と、点火リタードや燃料カットに高速なトルク制御を実現するために必要な高応答目標トルク実現手段２１６が存在する。低応答目標トルク実現手段２１５内には、目標吸気量演算手段２１７が設置され、前記低応答目標トルク２１２を実現するのに必要な目標吸気量を算出する。その後段には、前記目標吸気量を実現するための目標スロットル開度演算手段２１８が設置され、所望の目標スロットル開度２１９が演算された後、電制スロットル１０３へ送信される。
【００２１】
一方、高応答目標トルク実現手段２１６では、高応答目標トルク２１３を吸気相当分推定トルク２１４で除算して求めたトルク補正率２２０を基に、トルク操作量振分け演算手段２２１によって所望のトルク操作割合が算出され、その目標とすべきトルク操作割合が、点火リタード量演算手段２２２ならびに燃料カット気筒数演算手段２２４に送信される。
【００２２】
点火リタード量演算手段２２２では、送信された点火負担分トルク操作割合に応じて点火リタード量２２３を演算し、演算結果を点火時期制御演算手段へ送信する。具体的には、図５に示すような特性を基に、前記点火負担分トルク操作割合から、点火リタード量を算出する。
【００２３】
一方、燃料カット気筒数演算手段２２４では、同じく送信された燃料負担分トルク操作割合に応じて燃料カット気筒数２２５を演算し、演算結果を燃料噴射制御演算手段へ送信する。具体的には、図６に示すような特性を基に、前記燃料負担分トルク操作割合から、燃料カット気筒数を算出する。なお、前記トルク操作割合の点火と燃料への負担割合は、前記運転状態判定手段２１０に応じて決定される。
【００２４】
次に本発明の第１の実施例について、図７〜図１０を用いて説明する。図７は、前記運転状態判定手段２１０によって発進判定がなされ、発進時要求トルク演算手段２０４が選択された場合の、発進時要求トルク演算手段２０４内における各パラメータ演算の詳細を示すものである。発進時要求トルク演算手段２０４内に設置された主要演算手段は、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１，目標回転数演算手段３０２，発進時低応答要求トルク演算手段３０３，発進時高応答要求トルク演算手段３０６である。
【００２５】
回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１では、クラッチ締結中か否かを判定し、締結中と判定した際には、後述する回転数Ｆ／Ｂ制御の実施許可判定フラグを出力するものである。目標回転数演算手段３０２は、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＮの状態にて、回転数Ｆ／Ｂ制御実施するのに適正な、目標エンジン回転数を算出するものである。
【００２６】
また、電制スロットル制御などの低応答トルク制御に必要な、発進時低応答要求トルクの演算については、発進時低応答要求トルク演算手段３０３内にて実施される。具体的には、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＦＦの状態の場合には、前記ドライバー要求トルクをそのまま発進時低応答要求トルクとして出力する。一方、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＮ状態の場合には、前記ドライバー要求トルクをベースとし、低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４から算出されるトルク操作量を付加し、後段にて前記ドライバー要求トルクとのセレクトハイ処理を行った後、発進時低応答要求トルクとして出力する。なお、低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４では、前記目標回転数演算手段３０２にて演算された目標回転数と、実回転数の差分を基に、PID制御等に代表されるＦ／Ｂ演算を実施する。
【００２７】
次に、点火リタードや燃料カット等の高応答トルク制御に必要な、吸気相当分推定トルク演算手段と発進時高応答要求トルク演算手段の演算内容について説明する。吸気相当分推定トルクについては、吸気相当分推定トルク演算手段３０５にて、電制スロットルの動作遅れや吸気管ボリュームに起因する吸気の充填・放出の遅れを考慮し、前記発進時低応答要求トルクに対し、遅れ処理を行うことで吸気相当分推定トルクを算出している。具体的な遅れ処理法として、本実施例では実機データに基づいた無駄時間＋一次遅れ処理を行っているが、電制スロットルや吸気管の物理モデルを構築し、それらを用いて理論的に遅れを算出しても良い。
【００２８】
次に発進時高応答要求トルク演算手段３０６では、前記発進時低応答要求トルク演算手段３０３と同様に、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＦＦの状態の場合には、前記吸気相当分推定トルクをそのまま発進時高応答要求トルクとして出力する。一方、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＮの状態の場合には、前記吸気相当分推定トルクをベースとし、高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０７から算出されるトルク操作量を付加し、後段にて吸気相当分推定トルクとのセレクトロー処理を行った後、発進時高応答要求トルクとして出力する。なお、高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器
３０７では、前記低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４と同様に、前記目標回転数演算手段３０２にて演算された目標回転数と、実回転数の差分を基に、ＰＩＤ制御等に代表されるＦ／Ｂ演算を実施する。
【００２９】
次に図８を用いて、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の説明を行う。回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１内には、ニュートラル判定手段４０１，低車速判定手段４０２，エンジン回転数低下判定手段４０３，アクセル開度増加減判定手段４０４，補機起動判定手段４０５，Ｆ／Ｂ制御経過時間判定手段４０６などの判定結果を基に、Ｆ／Ｂ制御実施許可総合判定手段４０９にて、Ｆ／Ｂ制御実施の許可判定フラグを出力する。具体例としては、
・ニュートラル判定手段４０１において、ニュートラルＳＷ情報より、ニュートラル判定 フラグがＯＮ
・低車速判定手段４０２において、車速パルス情報より、低車速判定フラグがＯＮ
・エンジン回転数低下判定手段４０３において、単位時間当たりの回転数低下量がしきい 値を超え、エンジン回転数低下判定フラグがＯＮ
・アクセル開度増加減判定手段４０４において、単位時間当たりのアクセル開度増加量が しきい値を上回り、アクセル開度低下フラグがＯＦＦ
・補機起動判定手段４０５において、エアコンやパワステ等の起動情報より、補機起動フ ラグがＯＦＦ
・Ｆ／Ｂ制御経過時間判定手段４０６において、タイマー情報により、Ｆ／Ｂ制御経過時 間超過判定がＯＦＦ
等が同時に成立した場合、エンジン回転数の低下の要因は、発進時におけるドライバーのクラッチ締結操作による負荷トルクの増大と判定し、Ｆ／Ｂ制御実施の許可判定フラグを出力する。また、上記判定条件の幾つかが不成立となった場合、前記Ｆ／Ｂ制御実施許可総合判定手段４０９にて、Ｆ／Ｂ制御実施の許可判定フラグがＯＦＦとなる。
【００３０】
次に図９を用いて、目標回転数演算手段３０２について説明する。目標回転数演算手段３０２には、目標回転数ホールド判定手段５０１および目標回転数ホールド手段５０２が内包されている。目標回転数ホールド判定手段５０１では、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグを入力とし、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグのＯＦＦ→ＯＮを検出した時点より、解除条件が入力されるまで目標回転数ホールド判定フラグをＯＮとする。また、目標回転数ホールド手段５０２では、前記目標回転数ホールド判定フラグを基に、以下の演算を行う。
・目標回転数ホールド判定フラグがＯＦＦの場合
目標回転数＝エンジン回転数
・目標回転数ホールド判定フラグがＯＮの場合
目標回転数＝前回演算時の目標回転数
次に本車両システムにおける発進動作時のシーケンスの一例を図１０に示す。時刻ｔ０（初期）では、クラッチペダルは踏み込まれておらず、ギアはニュートラル、エンジン回転数はアイドル状態にある。時刻ｔ１にて、ドライバーがクラッチペダルを踏み込み、時刻ｔ２にて、ドライバーがギアをニュートラル位置から１速ギアに入れる。次に時刻ｔ３にて、ドライバーがアクセルペダルを適度に踏み込み、エンジン回転数をクラッチ締結に適した回転数に合わせる。次に時刻ｔ４にて、ドライバーがクラッチペダルを戻し始め、時刻ｔ５にてクラッチの締結が始まると、エンジン回転数が低下し始める。ここで前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１が、前記エンジン回転数の低下量に対し、しきい値との比較を行う。ここで、前記回転数低下量がしきい値を越えた際には、時刻ｔ６にて回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可フラグがＯＮ状態となり、時刻ｔ７にて回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可条件が不成立となるまで、フラグＯＮの状態が継続される。
【００３１】
ここで、前記目標回転数ホールド判定手段５０１では、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグのＯＦＦ→ＯＮを検出すると同時に、時刻ｔ７までの期間、目標回転数ホールド判定フラグをＯＮ状態とする。これにより、時刻ｔ６〜ｔ７の期間において、前記目標回転数演算手段３０２では、時刻ｔ６時点のエンジン回転数が目標回転数として出力される。
【００３２】
また時刻ｔ６〜ｔ７の期間中は、前記目標回転数を目標制御量とする、回転数Ｆ／Ｂ制御が実施される。具体的には、発進時低応答要求トルク演算手段３０３内の低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４、および発進時高応答要求トルク演算手段３０６内の高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０７にてＦ／Ｂ制御が実施され、図１０に示す様に、発進時低応答要求トルク、および発進時高応答要求トルク共に回転数偏差に応じて増加する。また、低応答要求トルクに連動してスロットル開度も増加するため、エンジントルクが増大して、クラッチ締結による負荷増量に起因するエンジン回転数の低下を最小に抑えることが可能となる。その際、回転数の低下率を一定の基準以下にするためにＦ／Ｂ制御時に必要となるエンジントルクは、車重と排気量との関係などによって決るが、小排気量かつ車重が比較的重い車両の場合、最大エンジントルクの５０％以上に達することがある。
【００３３】
なお、エンジン回転数が増加に転じて目標エンジン回転数との偏差が小さくなると、低応答・高応答要求トルク共に減少するが、その際、高応答要求トルクと吸気量相当分推定トルクとの間に差分が生じると、前記高応答目標トルク実現手段２１６が起動し、前記差分を解消する様に点火リタード、あるいは燃料カットを実施する。通常のケースの場合、前記差分は比較的小さいため、高応答目標トルク実現手段としては点火リタードが選択され、図１０下部に示すようなタイミングで実施される。
【００３４】
次に第２の実施例として、何らかの理由により、ドライバーが発進操作を途中で止めた際の、各パラメータの挙動について図１１を用いて説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ６までは第１の実施例と同じ動作であるが、回転数Ｆ／Ｂ実施期間中の時刻ｔ７にて、ドライバーが発進操作を中止するためにクラッチを踏み込むと、エンジン負荷が急激に軽くなることから、エンジン回転数が吹け上がり始める。回転数が吹け上がり、目標エンジン回転数を超過すると、回転数Ｆ／Ｂ制御の作用によって、低応答・高応答要求トルク共に大きく低下する。低応答要求トルクに従ってスロットルを閉じたのみでは、時刻ｔ７以前に吸気管に蓄積された吸気量が直ぐには解消されず、しばらくの期間は実発生トルクが大きい状態となり、吹け上がりが収まりにくい。しかしながら、本発明の構成では、高応答要求トルクも大きく低下し、第１の実施例と同様に、高応答要求トルクと吸気量相当分推定トルクとの間に差分が生じると、前記高応答目標トルク実現手段２１６が起動し、前記差分を解消する様に点火リタード、あるいは燃料カットを実施する。本ケースの場合、差分は比較的大きいため、高応答目標トルク実現手段としては燃料カットが選択され、図１１下部に示すようなタイミングで実施される。これにより、前記高応答目標トルクまで急速にトルクダウンさせることが可能であり、何らかの理由でドライバーが発進操作を中止した場合でも、エンジン回転数の吹け上がりを最小に抑えることができる。なお、本ケースの高応答目標トルク実現手段は、燃料カットに限られるものではなく、点火リタード、あるいは燃料カットと点火リタードの組み合わせでも構わない。
【００３５】
以上示した実施例１〜２では、クラッチ締結に伴う僅かな回転数低下分を検出し、回転数Ｆ／Ｂ制御の起動条件とするため、誤判定のポテンシャルが高く、起動条件の信頼性向上策が必要となる。そこで第３の実施例では、図１２に示す様に、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１内に、クラッチＳＷ ＯＮ→ＯＦＦ判定手段４０７を追加している。一部の車両では、クラッチを奥まで踏み込んだ際に、スイッチがＯＮとなるクラッチＳＷを設置しており、例えばクラッチＳＷ ＯＮ→ＯＦＦ成立後のある一定期間以外は、回転数Ｆ／Ｂ制御の実施を許可しない等の対策を講じることにより、第１〜２の実施例と比較して誤判定の確率を下げることが可能である。
【００３６】
さらに第４の実施例では、図１３に示す様に、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１内に、クラッチストローク判定手段４０８を追加している。クラッチ締結開始時のクラッチストローク位置は、ある範囲内で規定されるため、クラッチストローク位置が前記規定範囲付近に到達した場合のみ、回転数Ｆ／Ｂ制御の実施を許可する等のロジックを追加することにより、第１〜３の実施例と比較して、更に誤判定の確率を下げることが可能となる。
【００３７】
また、実施例１〜４においては、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定時のエンジン回転数を記憶して目標回転数に設定していたが、第５の実施例では図１４に示す様に、目標回転数演算手段内３０２に、エンジン軸トルク推定手段５０３およびエンジン負荷推定手段504を設け、アクセル開度を起点として目標エンジン回転数を演算している。ここで、エンジン負荷推定手段５０４では、ニュートラルＳＷやギアポジションなどの情報を基に、クラッチ締結前およびクラッチ締結期間中は、フライホイール相当のエンジン負荷を演算し、クラッチ締結後はフライホイール＋車両相当のエンジン負荷を演算する。
【００３８】
次に本実施例における、発進時の各パラメータの挙動について図１５を用いて説明する。上記演算ロジックに従い、クラッチ締結前および締結期間中の目標エンジン回転数は、ニュートラル状態でのアクセル開度に対応したエンジン回転数を算出するため、時刻ｔ５までのニュートラル状態では、目標エンジン回転数とエンジン回転数がほぼ一致する。クラッチ締結が開始される時刻ｔ５以降では、エンジン回転数と目標エンジン回転数に偏差が生じ始め、実施例１〜４と同様に回転数Ｆ／Ｂ制御が実施される。
【００３９】
第５の実施例では、目標エンジン回転数とエンジン回転数の偏差が生じた時点から前記回転数Ｆ／Ｂ制御が実施されるため、実施例１〜４の様にクラッチ締結に起因する微小な回転数落ち込み量を検出する必要が無い利点を有している。しかしながら、前記エンジン軸トルク推定手段５０３およびエンジン負荷推定手段５０４の演算精度が不良の場合、クラッチ締結以外の期間においても、目標エンジン回転数と回転数との間に偏差が生じ、不要な回転数Ｆ／Ｂ制御が実施されることになるため、前記エンジン軸トルク推定手段503およびエンジン負荷推定手段５０４の演算精度を高めるための施策（各種学習制御など）が必要となる。
【００４０】
上述のように本願発明によればクラッチ締結に伴うエンジンの回転数落ちを検出して、制御開始のトリガとするとともに、トリガ発令時のエンジン回転数を目標回転数とし、エンジントルクを操作量とした回転数フィードバック制御（以下Ｆ／Ｂ制御とする）を実施する。エンジントルクの操作手段としては、電制スロットルによる吸気量操作の他、点火リタードや燃料カットを用いる。
【００４１】
クラッチ締結が進むにつれて、前記目標エンジン回転数に対しエンジン回転数が低下していくが、その際にはＦ／Ｂ制御によって電制スロットルを開き側に操作して、エンジンの発生トルクを増大させる。一方、クラッチ締結時の前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施期間中において、ドライバーがクラッチを再び踏み込んで発進操作を停止した場合には、エンジンの負荷トルクが急激に減少することから、エンジン回転数が急激に吹け上がる傾向にある。この際には、回転数の吹け上がりを抑え、前記目標回転数に一致させるべく、Ｆ／Ｂ制御に従って電制スロットルの閉じ操作を行う。また本操作のみでは、吸気量増大時の吸気管充填分によって吹け残りが発生することから、点火リタードや燃料カットも併用して急速なトルクダウン操作を行う。
【００４２】
本ＭＴ車対応発進時エンジントルク制御は、電制スロットルを用いた従来型のエンジン制御においても実現可能であるが、近年実用化されたトルクベース（トルクデマンド）型エンジン制御にて実施するのが望ましい。トルクベース型エンジン制御とは、アクセル開度とエンジン回転数を基に目標エンジントルクを演算し、目標エンジントルクと目標空燃比の双方を実現する様に、スロットル制御，燃料制御，点火制御等を行うエンジン制御である。従来型のエンジン制御では、ドライバビリティーの改善の目的で前記の様なトルク制御を実施する際、スロットル開度や点火時期等のトルク操作量を、直接且つ個別に調整する必要があった。トルクベース型エンジン制御に関しては、目標エンジントルクを忠実に発生する様に、スロットル開度や点火時期を自動的に演算するトルク発生機能が生来備わっている。従って、ドライバビリティーの改善を行う際には、前記目標エンジントルクを演算する演算手段を中心に適合すれば良いため、適合作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】車両全体構成を示す図。
【図２】トルクベース型エンジン制御システムのハード構成を示す図。
【図３】トルクベース型エンジン制御の全体制御ブロック図。
【図４】アクセル開度とドライバー要求トルクの関係について示す図。
【図５】点火リタード量と点火負担分トルク操作率の関係について示す図。
【図６】燃料カット気筒数と燃料負担分トルク操作率の関係について示す図。
【図７】第１の実施例における、発進時要求トルク演算手段２０４の演算内容を示す図。
【図８】第１の実施例における、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の内容を示す図。
【図９】第１の実施例における、目標回転数演算手段３０２の内容を示す図。
【図１０】第１の実施例における、発進時の各演算パラメータの挙動を示す図。
【図１１】第２の実施例における、発進時の各演算パラメータの挙動を示す図。
【図１２】第３の実施例における、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の内容を示す図。
【図１３】第４の実施例における、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の内容を示す図。
【図１４】第５の実施例における、目標回転数演算手段３０２の内容を示す図。
【図１５】第５の実施例における、発進時の各演算パラメータの挙動を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１ 車両
２ エンジン
３ アクセルペダル
４ クラッチペダル
５ 乾式クラッチ
６ 変速機
７ プロペラシャフト
８ ディファレンシャルギア
９ 後輪
１００ エアクリーナー
１０１ 吸気管
１０２ エアフロセンサ
１０３ 電制スロットル
１０４ コレクタ
１０５ インジェクタ
１０６ 吸気バルブ
１０７ 点火プラグ
１０８ 排気バルブ
１０９ シリンダ
１１０ ピストン
１１１ 排気マニホールド
１１２ 広域空燃比センサ
１１３ 三元触媒
１１４ Ｏ2 センサ
１１５ アクセルペダルセンサ
１１６ エンジンコントロールユニット
２０１ 目標トルク演算手段
２０２ 目標トルク実現手段
２０３ ドライバー要求トルク演算手段
２０４ 発進時要求トルク演算手段
２０５ 加速時要求トルク演算手段
２０６ 減速時要求トルク演算手段
２０７ 燃料カット時要求トルク演算手段
２０８ 燃料カットリカバー時要求トルク演算手段
２０９ 外部要求トルク
２１０ 運転状態判定手段
２１１ 目標トルク選択手段
２１２ 低応答目標トルク
２１３ 高応答目標トルク
２１４ 吸気相当分推定トルク
２１５ 低応答目標トルク実現手段
２１６ 高応答目標トルク実現手段
２１７ 目標吸気量演算手段
２１８ 目標スロットル開度演算手段
２１９ 目標スロットル開度
２２０ トルク補正率
２２１ トルク操作量振分け演算手段
２２２ 点火リタード量演算手段
２２３ 点火リタード量
２２４ 燃料カット気筒数演算手段
２２５ 燃料カット気筒数
３０１ 回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段
３０２ 目標回転数演算手段
３０３ 発進時低応答要求トルク演算手段
３０４ 低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器
３０５ 吸気相当分推定トルク演算手段
３０６ 発進時高応答要求トルク演算手段
３０７ 高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器
４０１ ニュートラル判定手段
４０２ 低車速判定手段
４０３ エンジン回転数低下判定手段
４０４ アクセル開度増加減判定手段
４０５ 補機起動判定手段
４０６ Ｆ／Ｂ制御経過時間判定手段
４０７ クラッチＳＷ ＯＮ→ＯＦＦ判定手段
４０８ クラッチストローク判定手段
４０９ Ｆ／Ｂ制御実施許可総合判定手段
５０１ 回転数ホールド判定手段
５０２ 回転数ホールド手段
５０３ エンジン軸トルク推定手段
５０４ エンジン負荷推定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを搭載する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の手動変速機搭載車（以下ＭＴ車とする）における発進時において、ドライバーがラフな発進操作（クラッチ操作またはアクセル操作）を行った場合、エンジン回転数の極端な落ち込みやエンジンストールエンスト（エンスト）が発生する場合がある。これは、クラッチの締結が進むにつれてクラッチトルク（エンジン側から見た場合の負荷トルクに相当する）が増大し、クラッチトルクがエンジンの軸トルク上回り始めると、エンジン回転数が低下することに起因する。従って、クラッチ締結時のエンジン回転数の低下を抑えるためには、ドライバーが適切なタイミングにてアクセルの踏み増しを行い、負荷トルクに打ち勝つ様に、エンジントルクの調整を行う必要がある。
【０００３】
本操作はベテランドライバーであれば、長年の経験の積み重ねより比較的容易に実行可能であるが、経験の浅いドライバーにおいては、本操作を毎回的確に実行することは困難である。従って前記エンジントルク操作は、ドライバーの技量を補うべく、車両側で行うことが望ましい。しかし、従来の機械式スロットルを用いたエンジン制御システムでは、主要なトルク制御デバイスであるスロットルバルブがアクセルペダルと連動しているため、エンジントルク制御の自由度は低く、発進時におけるエンジン側でのトルク操作は困難であった。
【０００４】
一方、近年では、従来の機械式スロットルに替えて電子制御式スロットル（以下、電制スロットルとする）を使用したエンジン制御システムが実用化されている。本システムでは、アクセル開度に対しスロットル開度を自由に設定可能なため、エンジントルクの制御自由度が高い。従って、前記電制スロットルを用いたシステムにおいて、ドライバーの発進操作をアシストする様に、エンジンのトルク制御を実施する技術が幾つか公開されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、通常は線形的に設定される「アクセル開度−スロットル開度」の関係を、ある車速以下では、非線形な関係に切り替える技術が記載されている。本技術の特徴は、発進操作が予想される車速領域の場合、クラッチ締結に常用されるアクセル開度付近において、アクセル開度に対し通常よりもスロットル開度を開き側に設定するものである。本設定によって、前記発進時における負荷トルクに打ち勝つためのエンジントルク調整が、ドライバーがアクセルを深く踏み込まずとも実施可能であり、ドライバーの負担を軽減することができることとなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７３８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、アクセル開度を入力としたフィードフォーワード制御によってスロットル開度の増加分を算出している。しかしながら、ＭＴ車の発進時における、ドライバーのアクセル操作やクラッチ操作は十人十色であり、ドライバーによっては、発進時に常用するアクセル開度領域と、スロットル開度の増加領域が必ずしも一致せず、トルクアシスト効果が十分に得られないケースがあった。
【０００８】
また、アクセル開度に対しスロットル開度を大きめに設定した前記領域では、アクセル操作に対するスロットル開度変化が敏感なため、クラッチ締結前のエンジン回転数調整が困難となる、あるいは空吹かし時にエンジン回転数がリニアに吹け上がらない等の課題があった。
【０００９】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、ＭＴ車において、不特定多数のドライバーがラフな発進操作を行っても、エンストなどを起こさずに、スムーズな発進を可能とすると共に、アクセル操作に対し違和感の無いエンジントルク操作を実施できることを目標とした、車両制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、エンジンとクラッチを有する車両の制御装置において、前記車両のクラッチ締結時に目標エンジン回転数を定めると共に、クラッチ締結期間中は、エンジン回転数が前記目標エンジン回転数に一致するように、エンジントルクを操作量とする回転数フィードバック制御を行うことを特徴とする車両の制御装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１１】
以上示した様に、回転数Ｆ／Ｂ制御の適用により、クラッチ締結時に、エンジン回転数の落ち込みを最小に抑えるための、過不足無いトルクアシストが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず図１を用い、車両全体構成について説明する。車両１はフロントエンジン・リアドライブの所謂ＦＲ車両の例であり、エンジン２および手動変速機６は車両１に対し、縦方向に直列に配置されている。車内には、アクセルペダル３とクラッチペダル４が設置され、エンジン２の出力は、ドライバーのアクセルペダル操作にて調整される。また、エンジン２と手動変速機６の間には乾式クラッチ５が設置され、ドライバーのクラッチペダル操作に応じて、エンジンと変速機間の動力伝達が調整される。エンジン２から前記乾式クラッチ５を経て手動変速機６に伝達された動力は、プロペラシャフト７，ディファレンシャルギア８，左右のドライブシャフト（図示せず）を経て、後輪９に伝えられる。
【００１３】
次に図２を用いて、エンジン２のハード構成について説明する。ドライバーが操作したアクセルペダル３の踏み込み量によって、エンジンコントロールユニット１１６では、電子制御スロットルバルブ（以下、「電制スロットル」とする）１０３の目標バルブ開度を決定し、電制スロットル１０３に開度指令値を送信する。前記指令値に従い、電制スロットル１０３が目標バルブ開度を実現すると、吸気管負圧が発生して、吸気管内に空気が取り込まれる。
【００１４】
吸気管入口より取り込まれた空気は、エアクリーナー１００を通過し、吸気管１０１の途中に設けられたエアフロセンサ１０２によって吸入空気量が計測された後に、電制スロットル１０３入口へ導入される。なお、エアフロセンサ１０２の計測値はエンジンコントロールユニット１１６（以下、ＥＣＵ）に送信され、その値を基に空燃比が理論空燃比となるようなインジェクタ１０５の燃料噴射パルス幅が演算される。電制スロットル１０３を通過した吸入空気は、コレクタ１０４を通過した後にインテークマニホールド内に導入され、前記燃料噴射パルス幅信号に従ってインジェクタ１０５より噴射されたガソリン噴霧と混合して混合気となり、吸気バルブ１０６の開閉に同期してシリンダ１０９に導入される。その後、吸気バルブ１０６が閉じ、ピストン１１０の上昇の過程で圧縮された混合気は、圧縮上死点直前付近において、ＥＣＵで指令された点火時期に従って点火プラグ
１０７により着火し、急速に膨張してピストン１１０を押し下げ、エンジントルクを発生させる。
【００１５】
その後ピストン１１０が上昇し、排気バルブ１０８が開いた瞬間から排気工程が始まり、排気ガスは排気マニホールド１１１へ排出される。排気マニホールド１１１の下流には排気を浄化するための三元触媒１１３が設けられ、排ガスが三元触媒１１３を通過する際にＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排気成分は、Ｈ2Ｏ ，ＣＯ2 ，Ｎ2 へ変換される。なお、三元触媒入口と出口には、それぞれ広域空燃比センサ１１２とＯ2 センサ１１４が設置されており、前記センサにより計測されたそれぞれの空燃比情報はＥＣＵ１１６へ送信される。
ＥＣＵ１１６では、それらの情報を基に空燃比が理論空燃比近傍となる様に、燃料噴射量調整による空燃比フィードバック制御を実施する。
【００１６】
なお、上記電子制御スロットルバルブ開度の指令値は、後述するＥＣＵ内で演算される目標エンジントルクに基づいて設定される。また前記燃料噴射パルス幅は、前記目標エンジントルクに応じて、気筒番号によっては０に設定される場合がある（燃料カット）。同じく前記点火時期についても、通常はＭＢＴ(最もエンジントルクが発生できる点火時期)に設定されるが、前記目標エンジントルクに応じて遅延側に設定される場合がある（点火リタード）。
【００１７】
次に図３を用いて、前記エンジン構成に対応したトルクベース型エンジン制御の全体制御ブロックを説明する。本エンジン制御ブロックは、主に目標トルク演算手段２０１と目標トルク実現手段２０２から構成されている。前記目標エンジントルク演算手段２０１内には、ドライバーのアクセル操作に対応した、最も基本的な要求トルクを演算するドライバー要求トルク演算手段２０３と、運転状態判定手段２１０が設置される。
【００１８】
ドライバー要求トルク演算手段２０３では、アクセル開度の他、エンジン回転数，最大トルクおよびアイドル要求トルクを基に、ドライバーが要求するエンジントルクを算出する。具体的には図４に示す様に、機械式スロットル＋ＩＳＣバルブシステムとほぼ同等のトルク特性を実現するような、要求トルクの演算が実行される。即ち、アクセル全閉時にはアイドル要求トルクを算出し、アクセル開度増加と共に上に凸となる様に要求トルクを除々に増大させ、最終的にアクセル全開時には、そのエンジン回転数における最大トルクが算出されるものである。
【００１９】
運転状態判定手段２１０では、アクセル開度や車速，外部要求トルク２０９の有無などから、その状況下における運転状態を判定する。前記ドライバー要求トルク演算手段203の後段には、ドライバー要求トルクを基に演算される、発進時要求トルク，加速時要求トルク，減速時要求トルク，燃料カット時要求トルク，燃料カットリカバー時要求トルク等の、過渡時の運転性を向上させるための要求トルク演算手段群が設置される。更にその後段には、目標トルク選択手段２１１が設置され、前記要求トルク群およびトラクションコントロールやクルーズコントロール等の外部要求トルク２０９の中から、前記運転状態判定手段２１０の判定結果に従って、本車両において最適な要求トルクを選択し、目標エンジントルク２種（低応答目標トルク２１２，高応答目標トルク２１３）と、吸気制御のみを実施したと仮定した際のエンジントルクの推定値である、吸気相当分推定トルク２１４を出力する。
【００２０】
目標トルク実現手段２０２内には、電制スロットルによる低速なトルク制御を実現するために必要な低応答目標トルク実現手段２１５と、点火リタードや燃料カットに高速なトルク制御を実現するために必要な高応答目標トルク実現手段２１６が存在する。低応答目標トルク実現手段２１５内には、目標吸気量演算手段２１７が設置され、前記低応答目標トルク２１２を実現するのに必要な目標吸気量を算出する。その後段には、前記目標吸気量を実現するための目標スロットル開度演算手段２１８が設置され、所望の目標スロットル開度２１９が演算された後、電制スロットル１０３へ送信される。
【００２１】
一方、高応答目標トルク実現手段２１６では、高応答目標トルク２１３を吸気相当分推定トルク２１４で除算して求めたトルク補正率２２０を基に、トルク操作量振分け演算手段２２１によって所望のトルク操作割合が算出され、その目標とすべきトルク操作割合が、点火リタード量演算手段２２２ならびに燃料カット気筒数演算手段２２４に送信される。
【００２２】
点火リタード量演算手段２２２では、送信された点火負担分トルク操作割合に応じて点火リタード量２２３を演算し、演算結果を点火時期制御演算手段へ送信する。具体的には、図５に示すような特性を基に、前記点火負担分トルク操作割合から、点火リタード量を算出する。
【００２３】
一方、燃料カット気筒数演算手段２２４では、同じく送信された燃料負担分トルク操作割合に応じて燃料カット気筒数２２５を演算し、演算結果を燃料噴射制御演算手段へ送信する。具体的には、図６に示すような特性を基に、前記燃料負担分トルク操作割合から、燃料カット気筒数を算出する。なお、前記トルク操作割合の点火と燃料への負担割合は、前記運転状態判定手段２１０に応じて決定される。
【００２４】
次に本発明の第１の実施例について、図７〜図１０を用いて説明する。図７は、前記運転状態判定手段２１０によって発進判定がなされ、発進時要求トルク演算手段２０４が選択された場合の、発進時要求トルク演算手段２０４内における各パラメータ演算の詳細を示すものである。発進時要求トルク演算手段２０４内に設置された主要演算手段は、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１，目標回転数演算手段３０２，発進時低応答要求トルク演算手段３０３，発進時高応答要求トルク演算手段３０６である。
【００２５】
回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１では、クラッチ締結中か否かを判定し、締結中と判定した際には、後述する回転数Ｆ／Ｂ制御の実施許可判定フラグを出力するものである。目標回転数演算手段３０２は、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＮの状態にて、回転数Ｆ／Ｂ制御実施するのに適正な、目標エンジン回転数を算出するものである。
【００２６】
また、電制スロットル制御などの低応答トルク制御に必要な、発進時低応答要求トルクの演算については、発進時低応答要求トルク演算手段３０３内にて実施される。具体的には、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＦＦの状態の場合には、前記ドライバー要求トルクをそのまま発進時低応答要求トルクとして出力する。一方、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＮ状態の場合には、前記ドライバー要求トルクをベースとし、低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４から算出されるトルク操作量を付加し、後段にて前記ドライバー要求トルクとのセレクトハイ処理を行った後、発進時低応答要求トルクとして出力する。なお、低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４では、前記目標回転数演算手段３０２にて演算された目標回転数と、実回転数の差分を基に、PID制御等に代表されるＦ／Ｂ演算を実施する。
【００２７】
次に、点火リタードや燃料カット等の高応答トルク制御に必要な、吸気相当分推定トルク演算手段と発進時高応答要求トルク演算手段の演算内容について説明する。吸気相当分推定トルクについては、吸気相当分推定トルク演算手段３０５にて、電制スロットルの動作遅れや吸気管ボリュームに起因する吸気の充填・放出の遅れを考慮し、前記発進時低応答要求トルクに対し、遅れ処理を行うことで吸気相当分推定トルクを算出している。具体的な遅れ処理法として、本実施例では実機データに基づいた無駄時間＋一次遅れ処理を行っているが、電制スロットルや吸気管の物理モデルを構築し、それらを用いて理論的に遅れを算出しても良い。
【００２８】
次に発進時高応答要求トルク演算手段３０６では、前記発進時低応答要求トルク演算手段３０３と同様に、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＦＦの状態の場合には、前記吸気相当分推定トルクをそのまま発進時高応答要求トルクとして出力する。一方、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグがＯＮの状態の場合には、前記吸気相当分推定トルクをベースとし、高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０７から算出されるトルク操作量を付加し、後段にて吸気相当分推定トルクとのセレクトロー処理を行った後、発進時高応答要求トルクとして出力する。なお、高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器
３０７では、前記低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４と同様に、前記目標回転数演算手段３０２にて演算された目標回転数と、実回転数の差分を基に、ＰＩＤ制御等に代表されるＦ／Ｂ演算を実施する。
【００２９】
次に図８を用いて、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の説明を行う。回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１内には、ニュートラル判定手段４０１，低車速判定手段４０２，エンジン回転数低下判定手段４０３，アクセル開度増加減判定手段４０４，補機起動判定手段４０５，Ｆ／Ｂ制御経過時間判定手段４０６などの判定結果を基に、Ｆ／Ｂ制御実施許可総合判定手段４０９にて、Ｆ／Ｂ制御実施の許可判定フラグを出力する。具体例としては、
・ニュートラル判定手段４０１において、ニュートラルＳＷ情報より、ニュートラル判定 フラグがＯＮ
・低車速判定手段４０２において、車速パルス情報より、低車速判定フラグがＯＮ
・エンジン回転数低下判定手段４０３において、単位時間当たりの回転数低下量がしきい 値を超え、エンジン回転数低下判定フラグがＯＮ
・アクセル開度増加減判定手段４０４において、単位時間当たりのアクセル開度増加量が しきい値を上回り、アクセル開度低下フラグがＯＦＦ
・補機起動判定手段４０５において、エアコンやパワステ等の起動情報より、補機起動フ ラグがＯＦＦ
・Ｆ／Ｂ制御経過時間判定手段４０６において、タイマー情報により、Ｆ／Ｂ制御経過時 間超過判定がＯＦＦ
等が同時に成立した場合、エンジン回転数の低下の要因は、発進時におけるドライバーのクラッチ締結操作による負荷トルクの増大と判定し、Ｆ／Ｂ制御実施の許可判定フラグを出力する。また、上記判定条件の幾つかが不成立となった場合、前記Ｆ／Ｂ制御実施許可総合判定手段４０９にて、Ｆ／Ｂ制御実施の許可判定フラグがＯＦＦとなる。
【００３０】
次に図９を用いて、目標回転数演算手段３０２について説明する。目標回転数演算手段３０２には、目標回転数ホールド判定手段５０１および目標回転数ホールド手段５０２が内包されている。目標回転数ホールド判定手段５０１では、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグを入力とし、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグのＯＦＦ→ＯＮを検出した時点より、解除条件が入力されるまで目標回転数ホールド判定フラグをＯＮとする。また、目標回転数ホールド手段５０２では、前記目標回転数ホールド判定フラグを基に、以下の演算を行う。
・目標回転数ホールド判定フラグがＯＦＦの場合
目標回転数＝エンジン回転数
・目標回転数ホールド判定フラグがＯＮの場合
目標回転数＝前回演算時の目標回転数
次に本車両システムにおける発進動作時のシーケンスの一例を図１０に示す。時刻ｔ０（初期）では、クラッチペダルは踏み込まれておらず、ギアはニュートラル、エンジン回転数はアイドル状態にある。時刻ｔ１にて、ドライバーがクラッチペダルを踏み込み、時刻ｔ２にて、ドライバーがギアをニュートラル位置から１速ギアに入れる。次に時刻ｔ３にて、ドライバーがアクセルペダルを適度に踏み込み、エンジン回転数をクラッチ締結に適した回転数に合わせる。次に時刻ｔ４にて、ドライバーがクラッチペダルを戻し始め、時刻ｔ５にてクラッチの締結が始まると、エンジン回転数が低下し始める。ここで前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１が、前記エンジン回転数の低下量に対し、しきい値との比較を行う。ここで、前記回転数低下量がしきい値を越えた際には、時刻ｔ６にて回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可フラグがＯＮ状態となり、時刻ｔ７にて回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可条件が不成立となるまで、フラグＯＮの状態が継続される。
【００３１】
ここで、前記目標回転数ホールド判定手段５０１では、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定フラグのＯＦＦ→ＯＮを検出すると同時に、時刻ｔ７までの期間、目標回転数ホールド判定フラグをＯＮ状態とする。これにより、時刻ｔ６〜ｔ７の期間において、前記目標回転数演算手段３０２では、時刻ｔ６時点のエンジン回転数が目標回転数として出力される。
【００３２】
また時刻ｔ６〜ｔ７の期間中は、前記目標回転数を目標制御量とする、回転数Ｆ／Ｂ制御が実施される。具体的には、発進時低応答要求トルク演算手段３０３内の低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０４、および発進時高応答要求トルク演算手段３０６内の高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器３０７にてＦ／Ｂ制御が実施され、図１０に示す様に、発進時低応答要求トルク、および発進時高応答要求トルク共に回転数偏差に応じて増加する。また、低応答要求トルクに連動してスロットル開度も増加するため、エンジントルクが増大して、クラッチ締結による負荷増量に起因するエンジン回転数の低下を最小に抑えることが可能となる。その際、回転数の低下率を一定の基準以下にするためにＦ／Ｂ制御時に必要となるエンジントルクは、車重と排気量との関係などによって決るが、小排気量かつ車重が比較的重い車両の場合、最大エンジントルクの５０％以上に達することがある。
【００３３】
なお、エンジン回転数が増加に転じて目標エンジン回転数との偏差が小さくなると、低応答・高応答要求トルク共に減少するが、その際、高応答要求トルクと吸気量相当分推定トルクとの間に差分が生じると、前記高応答目標トルク実現手段２１６が起動し、前記差分を解消する様に点火リタード、あるいは燃料カットを実施する。通常のケースの場合、前記差分は比較的小さいため、高応答目標トルク実現手段としては点火リタードが選択され、図１０下部に示すようなタイミングで実施される。
【００３４】
次に第２の実施例として、何らかの理由により、ドライバーが発進操作を途中で止めた際の、各パラメータの挙動について図１１を用いて説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ６までは第１の実施例と同じ動作であるが、回転数Ｆ／Ｂ実施期間中の時刻ｔ７にて、ドライバーが発進操作を中止するためにクラッチを踏み込むと、エンジン負荷が急激に軽くなることから、エンジン回転数が吹け上がり始める。回転数が吹け上がり、目標エンジン回転数を超過すると、回転数Ｆ／Ｂ制御の作用によって、低応答・高応答要求トルク共に大きく低下する。低応答要求トルクに従ってスロットルを閉じたのみでは、時刻ｔ７以前に吸気管に蓄積された吸気量が直ぐには解消されず、しばらくの期間は実発生トルクが大きい状態となり、吹け上がりが収まりにくい。しかしながら、本発明の構成では、高応答要求トルクも大きく低下し、第１の実施例と同様に、高応答要求トルクと吸気量相当分推定トルクとの間に差分が生じると、前記高応答目標トルク実現手段２１６が起動し、前記差分を解消する様に点火リタード、あるいは燃料カットを実施する。本ケースの場合、差分は比較的大きいため、高応答目標トルク実現手段としては燃料カットが選択され、図１１下部に示すようなタイミングで実施される。これにより、前記高応答目標トルクまで急速にトルクダウンさせることが可能であり、何らかの理由でドライバーが発進操作を中止した場合でも、エンジン回転数の吹け上がりを最小に抑えることができる。なお、本ケースの高応答目標トルク実現手段は、燃料カットに限られるものではなく、点火リタード、あるいは燃料カットと点火リタードの組み合わせでも構わない。
【００３５】
以上示した実施例１〜２では、クラッチ締結に伴う僅かな回転数低下分を検出し、回転数Ｆ／Ｂ制御の起動条件とするため、誤判定のポテンシャルが高く、起動条件の信頼性向上策が必要となる。そこで第３の実施例では、図１２に示す様に、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１内に、クラッチＳＷ ＯＮ→ＯＦＦ判定手段４０７を追加している。一部の車両では、クラッチを奥まで踏み込んだ際に、スイッチがＯＮとなるクラッチＳＷを設置しており、例えばクラッチＳＷ ＯＮ→ＯＦＦ成立後のある一定期間以外は、回転数Ｆ／Ｂ制御の実施を許可しない等の対策を講じることにより、第１〜２の実施例と比較して誤判定の確率を下げることが可能である。
【００３６】
さらに第４の実施例では、図１３に示す様に、前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１内に、クラッチストローク判定手段４０８を追加している。クラッチ締結開始時のクラッチストローク位置は、ある範囲内で規定されるため、クラッチストローク位置が前記規定範囲付近に到達した場合のみ、回転数Ｆ／Ｂ制御の実施を許可する等のロジックを追加することにより、第１〜３の実施例と比較して、更に誤判定の確率を下げることが可能となる。
【００３７】
また、実施例１〜４においては、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定時のエンジン回転数を記憶して目標回転数に設定していたが、第５の実施例では図１４に示す様に、目標回転数演算手段内３０２に、エンジン軸トルク推定手段５０３およびエンジン負荷推定手段504を設け、アクセル開度を起点として目標エンジン回転数を演算している。ここで、エンジン負荷推定手段５０４では、ニュートラルＳＷやギアポジションなどの情報を基に、クラッチ締結前およびクラッチ締結期間中は、フライホイール相当のエンジン負荷を演算し、クラッチ締結後はフライホイール＋車両相当のエンジン負荷を演算する。
【００３８】
次に本実施例における、発進時の各パラメータの挙動について図１５を用いて説明する。上記演算ロジックに従い、クラッチ締結前および締結期間中の目標エンジン回転数は、ニュートラル状態でのアクセル開度に対応したエンジン回転数を算出するため、時刻ｔ５までのニュートラル状態では、目標エンジン回転数とエンジン回転数がほぼ一致する。クラッチ締結が開始される時刻ｔ５以降では、エンジン回転数と目標エンジン回転数に偏差が生じ始め、実施例１〜４と同様に回転数Ｆ／Ｂ制御が実施される。
【００３９】
第５の実施例では、目標エンジン回転数とエンジン回転数の偏差が生じた時点から前記回転数Ｆ／Ｂ制御が実施されるため、実施例１〜４の様にクラッチ締結に起因する微小な回転数落ち込み量を検出する必要が無い利点を有している。しかしながら、前記エンジン軸トルク推定手段５０３およびエンジン負荷推定手段５０４の演算精度が不良の場合、クラッチ締結以外の期間においても、目標エンジン回転数と回転数との間に偏差が生じ、不要な回転数Ｆ／Ｂ制御が実施されることになるため、前記エンジン軸トルク推定手段503およびエンジン負荷推定手段５０４の演算精度を高めるための施策（各種学習制御など）が必要となる。
【００４０】
上述のように本願発明によればクラッチ締結に伴うエンジンの回転数落ちを検出して、制御開始のトリガとするとともに、トリガ発令時のエンジン回転数を目標回転数とし、エンジントルクを操作量とした回転数フィードバック制御（以下Ｆ／Ｂ制御とする）を実施する。エンジントルクの操作手段としては、電制スロットルによる吸気量操作の他、点火リタードや燃料カットを用いる。
【００４１】
クラッチ締結が進むにつれて、前記目標エンジン回転数に対しエンジン回転数が低下していくが、その際にはＦ／Ｂ制御によって電制スロットルを開き側に操作して、エンジンの発生トルクを増大させる。一方、クラッチ締結時の前記回転数Ｆ／Ｂ制御実施期間中において、ドライバーがクラッチを再び踏み込んで発進操作を停止した場合には、エンジンの負荷トルクが急激に減少することから、エンジン回転数が急激に吹け上がる傾向にある。この際には、回転数の吹け上がりを抑え、前記目標回転数に一致させるべく、Ｆ／Ｂ制御に従って電制スロットルの閉じ操作を行う。また本操作のみでは、吸気量増大時の吸気管充填分によって吹け残りが発生することから、点火リタードや燃料カットも併用して急速なトルクダウン操作を行う。
【００４２】
本ＭＴ車対応発進時エンジントルク制御は、電制スロットルを用いた従来型のエンジン制御においても実現可能であるが、近年実用化されたトルクベース（トルクデマンド）型エンジン制御にて実施するのが望ましい。トルクベース型エンジン制御とは、アクセル開度とエンジン回転数を基に目標エンジントルクを演算し、目標エンジントルクと目標空燃比の双方を実現する様に、スロットル制御，燃料制御，点火制御等を行うエンジン制御である。従来型のエンジン制御では、ドライバビリティーの改善の目的で前記の様なトルク制御を実施する際、スロットル開度や点火時期等のトルク操作量を、直接且つ個別に調整する必要があった。トルクベース型エンジン制御に関しては、目標エンジントルクを忠実に発生する様に、スロットル開度や点火時期を自動的に演算するトルク発生機能が生来備わっている。従って、ドライバビリティーの改善を行う際には、前記目標エンジントルクを演算する演算手段を中心に適合すれば良いため、適合作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】車両全体構成を示す図。
【図２】トルクベース型エンジン制御システムのハード構成を示す図。
【図３】トルクベース型エンジン制御の全体制御ブロック図。
【図４】アクセル開度とドライバー要求トルクの関係について示す図。
【図５】点火リタード量と点火負担分トルク操作率の関係について示す図。
【図６】燃料カット気筒数と燃料負担分トルク操作率の関係について示す図。
【図７】第１の実施例における、発進時要求トルク演算手段２０４の演算内容を示す図。
【図８】第１の実施例における、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の内容を示す図。
【図９】第１の実施例における、目標回転数演算手段３０２の内容を示す図。
【図１０】第１の実施例における、発進時の各演算パラメータの挙動を示す図。
【図１１】第２の実施例における、発進時の各演算パラメータの挙動を示す図。
【図１２】第３の実施例における、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の内容を示す図。
【図１３】第４の実施例における、回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段３０１の内容を示す図。
【図１４】第５の実施例における、目標回転数演算手段３０２の内容を示す図。
【図１５】第５の実施例における、発進時の各演算パラメータの挙動を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１ 車両
２ エンジン
３ アクセルペダル
４ クラッチペダル
５ 乾式クラッチ
６ 変速機
７ プロペラシャフト
８ ディファレンシャルギア
９ 後輪
１００ エアクリーナー
１０１ 吸気管
１０２ エアフロセンサ
１０３ 電制スロットル
１０４ コレクタ
１０５ インジェクタ
１０６ 吸気バルブ
１０７ 点火プラグ
１０８ 排気バルブ
１０９ シリンダ
１１０ ピストン
１１１ 排気マニホールド
１１２ 広域空燃比センサ
１１３ 三元触媒
１１４ Ｏ2 センサ
１１５ アクセルペダルセンサ
１１６ エンジンコントロールユニット
２０１ 目標トルク演算手段
２０２ 目標トルク実現手段
２０３ ドライバー要求トルク演算手段
２０４ 発進時要求トルク演算手段
２０５ 加速時要求トルク演算手段
２０６ 減速時要求トルク演算手段
２０７ 燃料カット時要求トルク演算手段
２０８ 燃料カットリカバー時要求トルク演算手段
２０９ 外部要求トルク
２１０ 運転状態判定手段
２１１ 目標トルク選択手段
２１２ 低応答目標トルク
２１３ 高応答目標トルク
２１４ 吸気相当分推定トルク
２１５ 低応答目標トルク実現手段
２１６ 高応答目標トルク実現手段
２１７ 目標吸気量演算手段
２１８ 目標スロットル開度演算手段
２１９ 目標スロットル開度
２２０ トルク補正率
２２１ トルク操作量振分け演算手段
２２２ 点火リタード量演算手段
２２３ 点火リタード量
２２４ 燃料カット気筒数演算手段
２２５ 燃料カット気筒数
３０１ 回転数Ｆ／Ｂ制御実施許可判定手段
３０２ 目標回転数演算手段
３０３ 発進時低応答要求トルク演算手段
３０４ 低応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器
３０５ 吸気相当分推定トルク演算手段
３０６ 発進時高応答要求トルク演算手段
３０７ 高応答要求トルク用回転数Ｆ／Ｂ制御器
４０１ ニュートラル判定手段
４０２ 低車速判定手段
４０３ エンジン回転数低下判定手段
４０４ アクセル開度増加減判定手段
４０５ 補機起動判定手段
４０６ Ｆ／Ｂ制御経過時間判定手段
４０７ クラッチＳＷ ＯＮ→ＯＦＦ判定手段
４０８ クラッチストローク判定手段
４０９ Ｆ／Ｂ制御実施許可総合判定手段
５０１ 回転数ホールド判定手段
５０２ 回転数ホールド手段
５０３ エンジン軸トルク推定手段
５０４ エンジン負荷推定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとクラッチを有する車両の制御装置において、前記車両のクラッチ締結時に目標エンジン回転数を定めると共に、クラッチ締結期間中は、エンジン回転数が前記目標エンジン回転数に一致するように、エンジントルクを操作量とする回転数フィードバック制御を行うことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記回転数フィードバック制御の開始時期は、予め定める所定のエンジン回転数低下率に基づいて決定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記回転数フィードバック制御の開始時期は、クラッチのＯＮ・ＯＦＦスイッチ情報に基づいて決定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の回転数フィードバック制御の開始時期は、クラッチストローク情報に基づいて決定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記目標エンジン回転数は、前記回転数フィードバック制御開始時のエンジン回転数を記憶した値に基づいて演算することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記目標エンジン回転数は、アクセル開度情報に基づいて演算することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記エンジントルクは、電子制御スロットル，可変吸気バルブ，燃料カット，点火リタードのいずれかを、単独もしくは複数組み合わせて操作することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項８】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記回転数フィードバック制御において、エンジントルクの最大操作量は、そのエンジン回転数における最大エンジントルクの５０％以上に到達することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンとクラッチを有する車両の制御装置において、前記車両のクラッチ締結時に目標エンジン回転数を定めると共に、クラッチ締結期間中は、エンジン回転数が前記目標エンジン回転数に一致するように、エンジントルクを操作量とする回転数フィードバック制御を行うことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記回転数フィードバック制御の開始時期は、予め定める所定のエンジン回転数低下率に基づいて決定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記回転数フィードバック制御の開始時期は、クラッチのＯＮ・ＯＦＦスイッチ情報に基づいて決定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の回転数フィードバック制御の開始時期は、クラッチストローク情報に基づいて決定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記目標エンジン回転数は、前記回転数フィードバック制御開始時のエンジン回転数を記憶した値に基づいて演算することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記目標エンジン回転数は、アクセル開度情報に基づいて演算することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記エンジントルクは、電子制御スロットル，可変吸気バルブ，燃料カット，点火リタードのいずれかを、単独もしくは複数組み合わせて操作することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項８】
請求項１記載の車両の制御装置において、前記回転数フィードバック制御において、エンジントルクの最大操作量は、そのエンジン回転数における最大エンジントルクの５０％以上に到達することを特徴とする車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１２１６４７（Ｐ２００８−１２１６４７Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０９７８３（Ｐ２００６−３０９７８３）
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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