JP4941357B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジン制御装置に関し、特に、クラッチを解放して変速する際にエンジンの回転速度を変速機の入力回転速度に同期させるエンジン制御装置に関する。

手動変速機搭載車両において変速時にクラッチが解放されると、クラッチの入力回転速度はエンジンの回転速度に応じて変化し、クラッチの出力回転速度、すなわち変速機の入力回転速度は車速、変速機のギヤ位置に応じて変化する。このため、変速機のギヤ位置を変更した後にそのままクラッチを締結すると回転速度差により変速ショックが生じる。

変速ショックを低減するにはエンジンの回転速度を変速機の入力回転速度と同期させる必要があり、特許文献１では、変速時にエンジンの回転速度を変速後のギヤ位置に対応する回転速度となるように回転速度同期制御を行うことで変速ショックを抑えている。

回転速度同期制御はクラッチが締結されるまで継続され、クラッチが締結されているか解放されているかは、クラッチペダルに設けられているクラッチペダルスイッチで検出される。
特開昭５８−２０００５２号公報

クラッチペダルスイッチはクラッチペダルの踏込み量が所定踏込み量よりも大きくなるとＯＮになるスイッチであり、通常、所定踏込み量は、クラッチが確実に解放されていることを検出するために、クラッチの切れ位置に対応する踏込み量より大きな踏込み量に設定される。

しかしながら、所定踏込み量をこのように設定すると、クラッチが解放されているのにクラッチペダルスイッチがＯＮとならない領域が存在する。この領域では、クラッチペダルの踏込み量が十分でないものの、クラッチが解放されているので変速操作が可能であるが、クラッチペダルスイッチがＯＮになっていないので変速操作を行っても回転速度同期制御が行われず、変速ショックが生じてしまう。

本発明は、このような従来技術の技術的課題を鑑みてなされたもので、変速時のクラッチペダルの踏込み量が十分でない場合であっても回転速度同期制御が行われるようにし、これによって変速ショックを抑えることを目的とする。

本発明に係るエンジン制御装置は、シフト検出手段によって運転者のダウンシフト操作による目標ギア位置を実際のギア位置になるタイミングよりも早いタイミングで検出し、クラッチ踏込み量検出手段が、変速時のクラッチペダルの踏込み量が第１の所定踏込み量に等しいかまたは大きいことを検出した場合は、シフト検出手段によって検出された目標ギア位置に基づく変速比と車速に応じて決まる変速機回転速度を目標回転速度としてエンジンを制御し、クラッチ踏込み量検出手段が、変速時のクラッチペダルの踏込み量が第１の所定踏込み量よりも小さく、かつ、第２の所定踏込み量よりも大きいことを検出した場合は、シフト検出手段によって検出された目標ギア位置に基づく変速比と車速に応じて決まる変速機回転速度と、変速機入力側回転速度の検出値とのうち、小さい方を目標回転速度としてエンジンの回転速度を制御する。

本発明によれば、変速時のクラッチペダルの踏込み量が十分でない場合であっても、エンジン回転速度と、変速機側の回転速度との同期制御を速やかに行いつつ、変速ショックをより確実に抑えることができる。

さらに、第２の回転速度同期制御では、目標回転速度が前記シフト検出手段によって検出された目標ギア位置に基づく変速比と車速に応じて決まる変速機回転速度と変速機の入力回転速度の検出値のうち小さい方に設定されるので、運転者が意図しない加減速が生じてしまうこともない。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明に係るエンジン制御装置（エンジンコントローラ１）を備えた車両の概略構成を示している。

エンジン２の吸気通路３にはスロットル弁４が設けられている。スロットル弁４はアクセルペダル５の位置から独立して開度を制御することができる電子制御式のスロットル弁である。スロットル弁４には開度を制御するためのスロットルアクチュエータ６が取り付けられている。

エンジン２には回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ１０、冷却水温Ｔｗを検出する冷却水温センサ１１が取り付けられている。アクセルペダル５にはアクセルペダル位置ＡＰＰを検出するアクセルペダル位置センサ１２、スロットル弁４にはスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ１３が取り付けられている。

エンジン２の出力回転は変速機１５で変速されて変速機出力軸に伝達され、図示しない駆動輪へと伝達される。エンジン出力軸と変速機入力軸との間には、クラッチペダル１７の操作に応じて締結、解放するクラッチ１８が介装されている。変速機１５は、運転者によるシフトレバー１９の操作に応じてギヤ位置を切り換えることができる有段の手動変速機、例えば、前進６速、後進１速の手動変速機である。

変速機１５には変速機出力回転速度から車速ＶＳＰを検出する車速センサ２０及び変速機入力回転速度を検出する変速機入力回転速度センサ２５（変速機入力側回転速度検出手段）が取り付けられている。また、クラッチペダル１７には運転者によるクラッチ操作を検出する第１及び第２のクラッチペダルスイッチ２１、２２、シフトレバー１９には運転者によるシフトレバー１９の操作方向（シフト操作）を検出するシフト操作センサ２４（シフト検出手段）がそれぞれ取り付けられている。このシフト操作センサは、例えば、現在のシフト位置と、運転者によるシフトの操作方向を検知することで、運転者がどのシフト段へのシフト変更操作を行うかを検出することができ、実際の変速機の変速段が、シフトレバーの変更操作後の位置に対応する実際の変速段になるタイミングとは異なるタイミングで検出することが可能となるシフト検出手段である。

図２はクラッチ１８の締結解放状態と第１、第２のクラッチペダルスイッチ２１、２２（クラッチ踏込み量検出手段）の出力信号の関係を示した図である。「クラッチ切れ位置」は、クラッチ１８を踏み込んでいった場合にクラッチ１８が締結状態から解放状態に切り換わるところのクラッチペダル１７の踏込み量である。ここでは、クラッチペダルスイッチを用いているが、他にも、クラッチ踏込み量に応じた、リニアな出力が可能なセンサでも良い。

第１のクラッチペダルスイッチ２１は、クラッチ切れ位置に対応する踏込み量Ｄｃｒよりも大きいかまたは等しい第１の所定踏込み量Ｄ１よりもクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが大きいときにＯＮ、小さいときにＯＦＦとなるスイッチである。第１の所定踏込み量Ｄ１は、クラッチ１８が解放されたことを確実に判断できるようにするためのものであるので、クラッチ切れ位置に対応する踏込み量Ｄｃｒよりも大きな値に設定されることでより確実に、クラッチ１８が解放されたことを判断できる。

第２のクラッチペダルスイッチ２２は、クラッチ切れ位置に対応する踏込み量Ｄｃｒよりも小さな第２の所定踏込み量Ｄ２よりもクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが大きいときにＯＮ、小さいときにＯＦＦとなるスイッチである。第２の所定踏込み量Ｄ２がクラッチ切れ位置に対応する踏込み量Ｄｃｒよりも小さな値に設定されるのは、第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＦＦになったことをもってクラッチ１８が締結されたことを確実に判断できるようにするためである。また、第２のクラッチペダルスイッチ２２の信号によって、運転者が変速する可能性があるのとの判断を第１のクラッチスイッチの信号を待たずに検出することができる。

各種センサの検出値はエンジンコントローラ１に入力される。エンジンコントローラ１は入力された検出値に基づいてエンジン２の燃料噴射制御、点火時期制御を行う。

また、エンジンコントローラ１は、変速時にクラッチペダル１７が踏み込まれると、エンジン２の回転速度Ｎｅを目標回転速度ｔＮｅに同期させる回転速度同期制御を行う。回転速度同期制御は第１及び第２の回転速度同期制御からなり、クラッチペダル１７の踏込み量Ｄが十分で第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＮになっているときは第１の回転速度同期制御を行い、踏込み量Ｄが十分でなく第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＦＦになっているが第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＮになっているときは第２の回転速度同期制御を行う。

図３はエンジンコントローラ１の回転速度同期制御に関する部分の制御ブロック図である。

エンジンコントローラ１は、運転者のシフト操作から次の変速比のギヤ位置（目標ギヤ位置）を算出する（Ｂ１）。変速機１５の現在のギヤ位置を目標ギヤ位置に変更した場合の変速機１５の入力回転速度（以下、「変速後の変速機入力回転速度」）Ｎｉｎ＊を、検出されたシフト位置に基づく変速比のギア位置（目標ギア位置）と車速に応じて算出する（Ｂ２）。（変速機回転速度演算）
第１または第２の回転速度同期制御が許可されている場合は、エンジン２の回転速度Ｎｅが目標回転速度ｔＮｅになるようにスロットル開度ＴＶＯ、点火時期リタード量を制御する回転速度フィードバック制御を行う（Ｂ３）。

目標回転速度ｔＮｅの設定方法は、第１と第２の回転速度同期制御のいずれが許可されているかによって異なり、第１の回転速度同期制御が許可されている場合は変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊が目標回転速度ｔＮｅに設定され、第２の回転速度同期制御が許可されている場合は、変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊と変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎのうち小さい方が目標回転速度ｔＮｅに設定される。

第２の回転速度同期制御において目標回転速度ｔＮｅをこのように設定するのは、第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＦＦかつ第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＮの状態ではクラッチ１８が締結している可能性もあり（図２参照）、クラッチ１８が締結している場合に変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊を目標回転速度ｔＮｅとして回転速度同期制御を行うと、運転者が意図しない加減速が生じてしまうからである。

第１の回転速度同期制御は第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＮの間許可される。第２の回転速度同期制御は第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＦＦで、かつ、第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＮの間許可される（Ｂ４）。

図４はエンジンコントローラ１が行う回転速度同期制御の詳細を示したフローチャートである。これを参照しながら、回転速度同期制御についてさらに説明する。

ステップＳ１１では第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＮになっているか判断し、ＯＮになっている場合はステップＳ１２に進んで第１の回転速度同期制御を実行する。

第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＦＦであっても、第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＮになっている場合は、ステップＳ１３からステップＳ１４に進んで第２の回転速度同期制御を実行する。

第１及び第２のクラッチペダルスイッチ２１、２２がいずれもＯＦＦの場合はステップＳ１５に進んで第１、第２の回転速度同期制御を終了する。第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＦＦになっている場合はクラッチ１８が既に締結しているので、このような条件で回転速度同期制御を終了するようにすれば、クラッチ１８の締結前に回転速度同期制御が終了してしまうことによる変速ショックを抑えることができる。なお、第１、第２の回転速度同期制御を終了する条件はこれに限らず、いずれか一方のスイッチがＯＦＦになったら実行中の第１あるいは第２の回転速度同期制御を終了するようにしても構わない。

図５、図６は上記回転速度同期制御が行われるときの様子を示したタイムチャートである。

図５はクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが十分な状態（Ｄ＞Ｄ１）で変速操作が行われた場合を示す。

時刻ｔ１１で第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＮになると第２の回転速度同期制御が許可されるが、クラッチペダル１７がさらに踏み込まれ、時刻ｔ１２で第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＮになると、第２の回転速度同期制御に代えて、第１の回転速度同期制御が許可される。ただし、この時点ではシフトレバー１９が操作されておらず目標ギヤ位置に変化がないので、エンジン２の回転速度Ｎｅに変化はない。

その後、時刻ｔ１３でシフトレバー１９が操作され、目標ギヤ位置が３速から２速に変化すると目標回転速度ｔＮｅが増大し、エンジン２の回転速度Ｎｅが目標回転速度ｔＮｅとなるようにエンジントルクが増大する。このとき、第１の回転速度同期制御が許可されているので目標回転速度ｔＮｅは変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊に設定される。

時刻ｔ１４で第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＦＦになり、時刻ｔ１５で第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＦＦになると、第１、第２の回転速度同期制御が終了する。このときエンジン２の回転速度Ｎｅと変速機１５の入力回転速度は一致しており、クラッチ１８を締結しても変速ショックが生じることはない。

これに対し、図６はクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが不十分な状態（Ｄ１＞Ｄ＞Ｄ２）で変速操作が行われた場合を示す。

時刻ｔ２１で第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＮになるが、クラッチペダル１７の踏込み量Ｄが十分でないため第１のクラッチペダルスイッチ２１がＯＮにはなっていない。ただし、このような状況であってもクラッチ１８が解放されている可能性があり、クラッチ１８が解放されている場合は変速操作が可能である。第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＮになると第２の回転速度同期制御が許可されるが、目標ギヤ位置に変化がないためエンジン２の回転速度Ｎｅは変化しない。

その後、時刻ｔ２２でシフトレバー１９が操作され、目標ギヤ位置が３速から２速に変化しても、エンジン２の回転速度は直ちには増大しない。これは、エンジン２の目標回転速度ｔＮｅが、変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊と変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎのうち小さい方の回転速度である、変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎに設定されており、また、変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎは変速機１５のギヤ位置が実際に変更されるまで増大しないからである。

時刻ｔ２３で変速機１５のギヤ位置が実際に変更されると変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎが増大するため目標回転速度ｔＮｅも増大し、エンジン２の回転速度Ｎｅが目標回転速度ｔＮｅとなるようにエンジントルクが増大する。

時刻ｔ２４で第２のクラッチペダルスイッチ２２がＯＦＦになると、第２の回転速度同期制御が終了する。このときエンジン２の回転速度Ｎｅと変速機１５の入力回転速度は一致しており、クラッチ１８を締結しても変速ショックが生じることはない。

なお、このタイミングチャートのように、ダウンシフトの変速をする場合においては、目標回転速度ｔＮｅの設定方法は、第２の回転速度同期制御が許可されている場合に、変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊と変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎのうちエンジン２の回転速度Ｎｅとの偏差が小さい方を目標回転速度ｔＮｅに設定してもよい。

続いて本発明の作用効果について説明する。

本発明に係るエンジンコントローラ１は、変速時のクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが第１の所定踏込み量Ｄ１よりも大きいことが第１のクラッチペダルスイッチ２１により検出された場合は、変速後のギヤ位置と車速に応じて決まる変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊を目標回転速度ｔＮｅとして、エンジン２の回転速度Ｎｅが目標回転速度ｔＮｅとなるように制御する（第１の回転速度同期制御）。

また、エンジンコントローラ１は、変速時のクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが第１の所定踏込み量Ｄ１よりも小さいことが第１のクラッチペダルスイッチ２１により検出された場合であっても、変速時のクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが第２の所定踏込み量Ｄ２よりも大きいことが第２のクラッチペダルスイッチ２２により検出された場合には、変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊と変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎのうち小さい方を目標回転速度ｔＮｅとして、エンジン２の回転速度Ｎｅが目標回転速度ｔＮｅとなるように制御する（第２の回転速度同期制御）。

本発明によれば、変速時のクラッチペダル１７の踏込み量Ｄが十分でない場合であっても、運転者の変速可能性を想定して、第２の回転速度同期制御が行われるので、エンジン回転速度と変速機との回転同期制御を可能な限り開始することができるとともに、クラッチ締結時における変速ショックをより確実に抑えることができる。

さらに、第２の回転速度同期制御では、目標回転速度ｔＮｅが変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊と変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎのうち小さい方に設定されるので、クラッチ切断位置よりも手前でのクラッチ踏込み量に基づいて設定された第２のクラッチペダルスイッチの信号に基づいて、エンジン回転速度の回転同期制御を開始した場合において実際のクラッチが締結されたままの場合であっても運転者が意図しない加減速が生じてしまうこともない。

また、図６のタイミングチャートでは、減速時のダウンシフトを用いて説明したが、加速時のアップシフトの場面においても同様の効果が得られる。アップシフトの場面では、第２の回転速度同期制御では、エンジン回転速度は、高回転側から低回転側へとなるように同期制御を行うこととなる。このとき、エンジンの目標回転速度ｔＮｅが変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊と変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎのうち小さい方に設定されるので、クラッチ切断位置よりも手前でのクラッチ踏込み量に基づいて設定された第２のクラッチペダルスイッチの信号に基づいて、エンジン回転速度の回転同期制御を開始した場合において実際のクラッチが締結されたままの場合であっても、変速後の変速機入力回転速度Ｎｉｎ＊と変速機入力回転速度の検出値Ｎｉｎのうち小さい方に設定される。したがって、エンジン回転速度の低下を速やかに行うことができるので、クラッチ締結時において、変速機入力回転速度との回転速度差を抑えることができ、変速ショックをより確実に抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明に係るエンジン制御装置（エンジンコントローラ）を備えた車両の概略構成図である。 クラッチの締結解放状態と第１、第２のクラッチペダルスイッチの出力信号の関係を示した図である。 エンジンコントローラの回転速度同期制御に関する部分の制御ブロック図である。 エンジンコントローラが行う回転速度同期制御の内容を示したフローチャートである。 回転速度同期制御が行われるときの様子を示したタイムチャートであり、クラッチペダルの踏込み量が十分な状態で変速操作が行われた場合を示す。 回転速度同期制御が行われるときの様子を示したタイムチャートであり、クラッチペダルの踏込み量が不十分な状態で変速操作が行われた場合を示す。

符号の説明

１ エンジンコントローラ（エンジン制御装置）
２ エンジン
４ スロットル弁
５ アクセルペダル
６ スロットルアクチュエータ
１０ エンジン回転速度センサ
１２ アクセルペダル位置センサ
１３ スロットル開度センサ
１５ 変速機
１７ クラッチペダル
１８ クラッチ
１９ シフトレバー
２０ 車速センサ
２１ 第１のクラッチペダルスイッチ
２２ 第２のクラッチペダルスイッチ
２４ シフト操作センサ
２５ 変速機入力回転速度センサ

Claims (2)

1. エンジンと、前記エンジンに接続される手動変速機と、前記エンジンと前記手動変速機の間に設けられ、前記手動変速機の変速時に解放されて前記エンジンから入力される回転を遮断可能なクラッチとを備えた車両のエンジン制御装置において、
   前記エンジン制御装置はさらに、運転者のダウンシフト操作による目標ギア位置を実際のギア位置になるタイミングよりも早いタイミングで検出するシフト検出手段と、
   車両速度を検出する車速検出手段と、
   前記シフト検出手段によって検出された目標ギア位置に基づく変速比と車速に応じて決まる変速機回転速度を演算する手段と、
   前記変速機の入力軸側回転速度を検出する変速機入力側回転速度検出手段と、
   クラッチペダルの踏込み量を検出するクラッチ踏込み量検出手段とを備え、
   該クラッチ踏込み量検出手段は、前記クラッチペダルの踏込み量が前記クラッチの切れ位置に対応する踏込み量以上である第１の所定踏込み量よりも大きいか否かを検出可能であって、かつ、前記クラッチペダルの踏込み量が前記クラッチの切れ位置に対応する踏込み量よりも小さい第２の所定踏込み量よりも大きいか否かを検出可能であって、
   前記クラッチ踏込み量検出手段が、変速時の前記クラッチペダルの踏込み量が前記第１の所定踏込み量に等しいかまたは大きいことを検出した場合は、前記シフト検出手段によって検出された目標ギア位置に基づく変速比と車速に応じて決まる変速機回転速度を目標回転速度として前記エンジンを制御し、
   前記クラッチ踏込み量検出手段が、変速時の前記クラッチペダルの踏込み量が前記第１の所定踏込み量よりも小さく、かつ、前記第２の所定踏込み量よりも大きいことを検出した場合は、前記シフト検出手段によって検出された目標ギア位置に基づく変速比と車速に応じて決まる変速機回転速度と、前記変速機入力側回転速度の検出値とのうち、小さい方を目標回転速度として前記エンジンの回転速度を制御すること、
   を特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記クラッチ踏込み量検出手段は、
   クラッチペダルの踏込み量が前記クラッチの切れ位置に対応する踏込み量よりも大きいかまたは等しい第１の所定踏込み量よりも大きいか否かを検出する第１のクラッチペダルスイッチと、
   前記クラッチペダルの踏込み量が前記クラッチの切れ位置に対応する踏込み量よりも小さな第２の所定踏込み量よりも大きいか否かを検出する第２のクラッチペダルスイッチと、
   からなることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。

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