(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オートマチックトランスミッションによるギアシフト動作が行なわれるかが検出され、
ギアシフト動作が検出されない場合には、非ギアシフト運転用の目標エンジントルク（Ｍ＿SOLL＿Ｍ）が設定されて、その値に基づいて空気調量装置が調節され、
またギアシフト動作が検出される場合には、ギアシフト動作期間目標エンジントルクの特性が設定され、その場合ギアシフト動作の間にエンジントルクの減少が得られるように、点火角度（ＺＷ）が調節される、
各ステップを有する空気調量装置（１８）を備えた内燃機関（１３）（火花点火エンジン）のトルクを調節する方法において、
ギアシフト動作の間に給気の増大によって可能であるよりも早くエンジントルクの増大が行なわれるようにするために、以下のように処理されること、即ち、
目標エンジントルクが増大されるべき時点（T_AUF）の前（時点Ｔ＿VOR）においてすでに給気が増大され、かつ同時に点火角度が次のように、すなわち給気の増大によってもたらされるトルク上昇が点火角度の調節によってもたらされるトルク減少によって補償されて目標トルクが維持されるように、調節され、かつ、
目標トルクが増大される時点（Ｔ＿AUF）からは給気がさらに増大され、かつ実際エンジントルクの特性が目標エンジントルクの特性とほぼ一致するように点火角度変化が戻されることを特徴とするギアシフト動作の間に火花点火エンジンのトルクを調節する方法。
【請求項２】
ギアシフト動作を開始させるギアシフト条件検出器（１６）と、
非ギアシフト運転の間給気と点火角度を調節する装置（１０．１、１４．１）と、
ギアシフト動作の間給気と点火角度を調節する装置（１０．２、１４．２）とを備え、この装置は、点火角度を調節して、それによりギアシフト動作の間にエンジントルクの減少が得られるように構成されている、
空気調量装置（１８）を備えた内燃機関（１３）（火花点火エンジン）のトルクを調節する装置において、
ギアシフト動作の間給気と点火角度を調節する前記装置（１０．２、１４．２）が次のステップ、すなわち
目標エンジントルクが増大されるべき時点（T_AUF）の前（時点Ｔ＿VOR）においてすでに給気が増大され、かつ同時に点火角度が次のように、すなわち給気の増大によってもたらされるトルク上昇が点火角度の調節によってもたらされるトルク減少によって補償されて目標トルクが維持されるように、調節され、かつ、
目標トルクが増大される時点（Ｔ＿AUF）からは給気がさらに増大され、かつ実際エンジントルクの特性が目標エンジントルクの特性とほぼ一致するように点火角度変化が戻される、
ステップを実施するように構成されていることを特徴とするギアシフト動作の間に火花点火エンジンのトルクを調節する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ギアシフト動作の間に、空気調量装置を備えた内燃機関、即ち火花点火エンジン（オットーエンジン）のトルクを調節する方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ギアシフト動作の開始時点Ｔ＿Ａの前、ギアシフト動作の間並びにギアシフト動作の終了後時点Ｔ＿Ｅにおいてトランスミッション出力（出口側）において継続的に同一のトルクを得るための、オートマチックトランスミッション入力（入口側）におけるエンジントルクの特性が図３（ａ）に図示されている。車両の運転者が時点Ｔ＿Ａの前にアクセルペダルを操作して、それによって車両を加速させるようなエンジントルクが設定されると仮定する。その場合、回転数が増大し、所定の回転数に達したときに、ギアシフト条件検出器はより高速の変速段（ギヤ段）へ、例えば３速から４速へのギアシフト（ギア切り替え）を行うべきであることを検出する。その後検出器はギアシフト動作を開始させる信号を出力する。この時点が時点Ｔ＿Ａに相当する。
【０００３】
図３（ａ）の場合、トランスミッションは、まずエンジントルクが減少され、所定の時点Ｔ＿Konstまでに所定のエンジントルクに達し、そのトルクが時点Ｔ＿AUFまで一定に維持され、その時点からトルクは再び増大され、特にギアシフト動作前の前の値より大きな新しい値まで増大されるように構成されているものとする。増大比は２つの異なる変速段における変速比の逆数に対応する。
【０００４】
通常はトルク変化は給気（充填量）変化によって、すなわち空気調量装置の調節によって行われる。以下においては、空気調量装置が絞り弁であるとする。しかし、例えば吸気弁の可変制御によって空気を調量すること、あるいはギアシフト動作の間の給気変化を調節可能なバイパス装置を用いて行うことも可能である。通常は、ギアシフト動作用に設定されたトルク特性を実現するために必要となるような早さで給気を変化させることは不可能である。
【０００５】
従って、所望のトルク特性をできる限り正確に実現できるようにするためには、給気を変化させるだけでなく、点火角度も変化させなければならない。しかしこれには図４を用いて説明する問題が発生する。図４は回転数が一定の場合におけるエンジンのトルク特性を点火角度に従って概略図示したものである。図から明らかなように、所定の点火角度ＺＷ＿ＯＰＴの場合に最大トルクが得られ、このトルクは点火角度が増減するとほぼ放物線形状に減少する。通常は点火角度ＺＷ＿ＯＰＴにおいて出力も燃費も最適になり、従って好ましくはこの点火角度に調節される。しかしこれは、点火角度の変化によってトルク減少のみが可能で、トルク増大は不可能であることを意味している。
【０００６】
図３（ｂ）と（ｃ）には、従来技術においてギアシフト動作の間の給気と点火角度を変化させ、それにより図３（ａ）に示す目標値カーブにできるだけ正確に適合させた図３（ｄ）に示す実際値カーブを得る方法が図示されている。実際トルクは時点Ｔ＿AUFまでは、時点Ｔ＿Ａの前、従ってギアシフト動作の開始時に得られるような目標トルクに維持されることがわかる。それに対して点火角度は時点Ｔ＿ＡとＴ＿KONSTの間に、実際エンジントルクが、減少する目標エンジントルクに合うように変化される。時点Ｔ＿KONSTと時点Ｔ＿AUFの間は点火角度は一定に維持される。時点Ｔ＿AUFからは給気が増大され、かつ変化された点火角度が時点Ｔ＿Ｅまでに戻される。この点火角度変化を元に戻すことによって、実際エンジントルクは、給気の変化だけで可能であったよりも急速に増大される。しかし実際エンジントルクと目標エンジントルク間の偏差は相変わらず比較的大きいままである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は全ギアシフト過程の間実際エンジントルクを可能な限り目標エンジントルクに維持することのできる、ギアシフト動作の間に火花点火エンジンのトルクを調節する方法と装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明方法においては、
オートマチックトランスミッションによるギアシフト動作が行なわれるかが検出され、
ギアシフト動作が検出されない場合には、非ギアシフト運転用の目標エンジントルク（Ｍ＿SOLL＿Ｍ）が設定されて、その値に基づいて空気調量装置が調節され、
またギアシフト動作が検出される場合には、ギアシフト動作期間目標エンジントルクの特性が設定され、その場合ギアシフト動作の間にエンジントルクの減少が得られるように、点火角度（ＺＷ）が調節される、
各ステップを有する空気調量装置（１８）を備えた内燃機関（１３）（火花点火エンジン）のトルクを調節する方法において、
ギアシフト動作の間に給気の増大によって可能であるよりも早くエンジントルクの増大が行なわれるようにするために、以下のように処理されること、即ち、
目標エンジントルクが増大されるべき時点（T_AUF）の前（時点Ｔ＿VOR）においてすでに給気が増大され、かつ同時に点火角度が次のように、すなわち給気の増大によってもたらされるトルク上昇が点火角度の調節によってもたらされるトルク減少によって補償されて目標トルクが維持されるように、調節され、かつ、
目標トルクが増大される時点（Ｔ＿AUF）からは給気がさらに増大され、かつ実際エンジントルクの特性が目標エンジントルクの特性とほぼ一致するように点火角度変化が戻される構成を採用した。
【０００９】
さらに本発明装置は、
ギアシフト動作を開始させるギアシフト条件検出器（１６）と、
非ギアシフト運転の間給気と点火角度を調節する装置（１０．１、１４．１）と、
ギアシフト動作の間給気と点火角度を調節する装置（１０．２、１４．２）とを備え、この装置は、点火角度を調節して、それによりギアシフト動作の間にエンジントルクの減少が得られるように構成されている、
空気調量装置（１８）を備えた内燃機関（１３）（火花点火エンジン）のトルクを調節する装置において、
ギアシフト動作の間給気と点火角度を調節する前記装置（１０．２、１４．２）が次のステップ、すなわち
目標エンジントルクが増大されるべき時点（T_AUF）の前（時点Ｔ＿VOR）においてすでに給気が増大され、かつ同時に点火角度が次のように、すなわち給気の増大によってもたらされるトルク上昇が点火角度の調節によってもたらされるトルク減少によって補償されて目標トルクが維持されるように、調節され、かつ、
目標トルクが増大される時点（Ｔ＿AUF）からは給気がさらに増大され、かつ実際エンジントルクの特性が目標エンジントルクの特性とほぼ一致するように点火角度変化が戻される、
ステップを実施するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
【作用】
本発明方法においては、すでに時点Ｔ＿AUFの前、具体的には早められた時点Ｔ＿VORから、給気の増大が開始される。しかし要求に従い実際エンジントルクを時点Ｔ＿AUFまでほぼ一定に維持するために、点火角度は時点Ｔ＿VORからＴ＿AUFまでの期間に変化され、それによってもたらされるエンジントルクの減少が給気の増大によってもたらされるエンジントルクの増大をちょうど補償するようにされる。この方法によって時点Ｔ＿AUFには点火角度ＺＷ＿OPTに対する点火角度の変化は大きなものになる。この変化は急速に戻すことができ、それによって実際エンジントルクを目標エンジントルク特性が要求するように急速に増大させることができる。大きな点火角度変化幅が得られることにより、またエンジントルクの点火角度変化に対する応答特性が早いことによって、実質的に、多くのギアシフト動作において実際エンジントルクと目標エンジントルクを全ギアシフト過程の間で一致するようにさせることが可能になる。
【００１１】
原理的には、すでに時点Ｔ＿Ａから給気を増大させ、それに応じて目標エンジントルク特性が得られるように点火角度を変化させることもできる。しかし、エンジンをできる限り長く最適な点火角度で駆動することが望ましい。これは時点Ｔ＿VORをできるだけ時点Ｔ＿AUFの前におくべきであることを意味している。時点Ｔ＿VORとＴ＿AUF間の期間の長さは、以下のように選択される。即ち、この期間において給気増大が行なわれ、それにより必要あるいは可能な点火角度変化を行うことによってもたらされるエンジントルク減少を補償するエンジントルク増大がもたらされるように、選択される。
【００１２】
本発明装置は、上述の処理の流れを実現する装置を有する。これらの装置は実際においては然るべくプログラムされたマイクロプロセッサによって実現される。
【００１３】
【実施例】
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を説明する。
【００１４】
図２に示すブロック図は、本方法の機能図としても装置図としても考えることができる。「方法と装置」の統合概念として上記では「システム」という概念が使用されている。従って図２は本発明方法と本発明装置を示すものである。
【００１５】
装置としては、図２に示すブロック図には、非ギアシフト運転用のエンジントルクを設定する装置１０．１と、ギアシフト動作用のエンジントルクを設定する装置１０．２が図示されており、更に、サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１１、絞り弁角度マップ１２、エンジン１３、点火角度マップ１４．１、ギアシフト動作間の点火角度変化用の点火角度変化マップ１４．２、点火角度加算器１５、ギアシフト条件検出器１６およびギアシフト条件検出器１６によって作動されるスイッチング装置１７が図示されており、このスイッチング装置は、トルク切り替えスイッチ１７．１、点火角度切り替えスイッチ１７．２およびスイッチングリレー１７．３を備えている。エンジン１３は絞り弁１８、燃焼室１９、点火角度調節装置２０並びに回転数センサ２１．１とエンジン温度センサ２１．２を備えたデータ測定装置２１を有する。
【００１６】
この装置によって実施される方法を、図１と２を用いて説明する。図１に示すものは、図３の場合の目標エンジントルクの同一特性に基づくものである。すなわち図１（ａ）と図３（ａ）は互いに一致する。従って両図において時点Ｔ＿Ａ、Ｔ＿KONST、Ｔ＿AUFおよびＴ＿Ａは同一である。
【００１７】
車両の運転者が車両を加速するために、図１には不図示の時点でアクセルペダル角度ＦＰＷを増大させると、この値ＦＰＷはエンジン回転数ｎ、エンジン温度θ＿MOTおよび機器の機能に関する値と共に非ギアシフト運転間のエンジントルクを設定する装置１０．１に供給される。アクセルペダル角度によってまず車輪における所望の駆動トルクが設定される。この駆動トルクを実際に得るためには、エンジンは、特にどの機器がオンにされているか（例えば空調装置）およびどの摩擦力を温度に従って克服しなければならないか（例えば低温の場合の粘性のある潤滑剤）に関係するトルクを発生しなければならない。上述の装置１０．１は、エンジントルクを調節するのに重要な多数の異なる要因を考慮する主（マスター）装置に属するものであって、この装置は主目標エンジントルクＭ＿SOLL＿Ｍを出力する。
【００１８】
点火角度マップ１４．１から運転パラメータ、すなわち絞り弁角度αおよび回転数ｎの実際値に基づいて主点火角度ＺＷ＿Ｍが読み出される。
【００１９】
ギアシフト条件検出器１６はスイッチングリレー１７．３へ信号を出力し、その信号によってスイッチング装置１７が切り替わり、エンジン１３を調節するために、主目標エンジントルクと主点火角度が、上述の非ギアシフト運転用のエンジントルクを設定する装置１０．１、点火角度マップ１４．１およびギアシフト条件検出器１６の他に先に挙げた装置を有するエンジン制御装置２２内部で処理される。第１のスイッチング装置１７．１の後の目標エンジントルクはエンジン制御装置２２の内部ではＭ＿SOLLで示されており、一方第２のスイッチング装置１７．２と点火角度加算器１５の後の点火角度がＺＷで示されている。エンジン制御装置２２によって実際に用いられるこれらの目標値は、種々の主装置へ供給するために、外部へ出力されるが、それについては図示されていない。
【００２０】
絞り弁角度マップ１２により目標エンジントルクＭ_SOLLと回転数ｎの現在の値を用いて絞り弁角度αが決定される。このマップは通常所定の動的関数（機能）を有する。マップの他に、あるいはマップに加えてエンジン給気モデルを使用することもできる。エンジンを制御するこの種の手段自体は知られており、従ってここではそれについて詳しい説明はしない。
【００２１】
時点Ｔ＿Ａで、ギアシフト条件検出器１６によってギア切り替え（ギアシフト）が行われるべきことが検出される回転数に達した場合には、ギアシフト条件検出器はそれに応じて（不図示の）オートマチックトランスミッションを制御し、スイッチング装置１７を切り替え、かつギアシフト動作間のトルク設定を行う装置１０．２とギアシフト動作間の点火角度変化用点火角度変化マップ１４．２を駆動して、図１の（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すトルク特性が得られるようにする。さらに時点Ｔ＿Ａで主目標エンジントルクＭ＿SOLL＿Ｍの値がサンプル／ホールド装置１１によって検出され、前のトルクＭ＿ALTとして出力される。この前のトルクはギアシフト動作間のトルクを設定する装置１０．２によって上述のように定められる時点Ｔ＿VORまで保持される。それに対して点火角度変化マップ１４．２の出力信号からの主点火角度ＺＷ＿Ｍは点火角度加算器１５において点火角度変化値ΔＺＷにより補正され、図１（ｃ）に示すように点火角度に基づくトルクが減少するようにされる。それによって実際トルクが同一に減少される。というのは給気は不変なままになっているからであ。
【００２２】
時点Ｔ＿KONSTとＴ＿VORの間においては給気も点火角度も保持される。その後時点Ｔ＿vorにおいて、給気が増大され始め、かつ同時に、給気の増大にもかかわらず実際エンジントルクが一定に維持されるように点火角度が変化され始める。最終的に到達すべきトルクは、ギアシフト動作時エンジントルクを設定する装置１０．２によって前のトルクＭ_ALT並びに前のギヤ段の変速比（ギア比）ｒ＿ALTと新しいギア段の変速比ｒ＿NEUに基づいて決定される。シフトアップされる場合には、前のギヤ段の変速比は新しいギヤ段のそれより大きく、従って新しい目標エンジントルクＭ＿NEUは式Ｍ＿NEU＝Ｍ＿ALT（ｒ＿ALT／ｒ＿NEU）に従って前のトルクより大きくなる。
【００２３】
通常、車輪における駆動トルクが継続的に一定にされるときにこの新しいエンジントルクに達するためには、エンジントルクを急速に変化させる必要があるが、この変化は、給気の変化だけでは達成することができない。従って公知の方法においては、時点Ｔ＿AUFで絞り弁が全開される。本発明方法においては時点Ｔ＿VORで同様なことが行われる。その場合には給気は比較的著しく増大するが、しかし実際エンジントルクは時点Ｔ＿AUFまで一定に保持される。というのは点火角度変化マップ１４．２から対応する点火角度変化ΔＺＷが読み出され、それを用いて点火角度ＺＷが調節されて、点火角度に基づくトルク減少が給気に基づくトルク上昇を相殺するからである。
【００２４】
時点Ｔ＿AUFに達すると、点火角度変化は連続的に戻される。具体的には、給気に基づくトルク上昇と点火角度に基づくトルク上昇によって実際エンジントルクが増大して、それによってちょうどエンジントルクの目標特性が得られるような変化速度で戻される。時点Ｔ＿Ｅの前の時点Ｔ＿NULLにおいて点火角度変化ΔＺＷは値ゼロに達するので、残りのトルク上昇はさらに給気が増大されることによってのみもたらされる。この時点Ｔ＿NULLからは図１（ｄ）に示すカーブにおいて実際エンジントルクは目標エンジントルクに比べてやや下がっている。
【００２５】
時点Ｔ＿ＡとＴ＿Ｅ間のギアシフト動作内で時点Ｔ＿VORは種々の観点から定めることができる。すでに説明したように、好ましくはこの時点はできる限り時点Ｔ＿AUFの方向へずらされ、具体的には個々のギアシフト動作の場合上述の要因を考慮して実際の運転条件に従ってずらされる。しかしまた、最も早く必要とされる時点Ｔ＿VORを定めて、それを常に使用することも可能である。
【００２６】
図１（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の場合には点火角度は、それ以上変化すると点火ミスにつながるおそれのある値まで変化されるものと仮定されている。従って可能な限りの点火角度調節の全幅が利用される。しかしこの調節幅では図示の例においては、実際エンジントルクが目標エンジントルクの急な上昇についていくには十分ではない。しかしまた、トランスミッション、特に変速段と走行条件に従って、点火角度変化の可能な全幅を利用しなくても済むようにすることも可能である。その場合には時点Ｔ＿VORを遅い方向へ移動させることが可能であり、あるいはそれを維持することも可能である。その場合には、給気に基づくエンジントルクを時点Ｔ＿AUFまであまり急速に増大させないことが必要となり、あるいは依然として最大可能な速度で増大させてもよいが、それは、以下の値まで、即ち、時点Ｔ＿AUFとＴ＿NULL間の期間に実際エンジントルク特性を目標エンジントルク特性と一致させるために必要とされる点火角度の変化に基づくトルク変化が補償できる値までにすることが必要である。
【００２７】
上述の実施例においてはエンジントルクはフィードバックなしで制御される。しかしエンジントルクを閉ループ制御することも可能であって、それは好ましくは目標点火角度に基づいて規格化された給気に従ったトルクに基づいて行われる。それに相当する方法と装置は並行特許出願に詳細に記載されている。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、目標エンジントルクが増大されるべき時点の前においてすでに給気が増大され、かつ同時に給気の増大によってもたらされるトルク上昇が点火角度の調節によってもたらされるトルク減少によって補償されて目標トルクが維持され、また、目標トルクが増大される時点からは給気がさらに増大され、かつ実際エンジントルクの特性が目標エンジントルクの特性とほぼ一致するように点火角度変化が戻されるようにしているので、全ギアシフト動作の間実際エンジントルクをほぼ目標エンジントルクに制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）から（ｄ）は、本発明におけるトルク特性を示す線図である。
【図２】ギアシフト動作の間火花点火エンジンのトルクを調節するシステムの装置ないし機能を示すブロック図である。
【図３】（ａ）から（ｄ）は従来のトルク特性を示す線図である。
【図４】エンジン回転数が一定である場合のエンジントルクを点火角度に関して示す線図である。
【符号の説明】
１０．１  非ギアシフト運転用のトルク設定装置
１０．２  ギアシフト動作用のトルク設定装置
１２  絞り弁角度マップ
１３  エンジン
１４．１  点火角度マップ
１４．２  ギアシフト動作用の点火角度変化マップ
１６  ギアシフト条件検出器
１７  スイッチング装置
１８  絞り弁
１９  燃焼室
２０  点火角度調節装置
２１  データ測定装置
２２  エンジン制御装置
【図１】
0003686094.tif 000002
【図２】
0003686094.tif 000003
【図３】
0003686094.tif 000004
【図４】
0003686094.tif 000005