(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動変速機を有する車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、電磁クラッチを介して内燃機関からの駆動力が伝達される機械式の過給機を有し、前記手動変速機の変速比が大きくなるほど、前記電磁クラッチを締結して前記過給機を駆動させる締結機関回転数が低くなるよう設定された内燃機関の制御装置において、
前記手動変速機が変速中で、かつ機関回転数が予め設定された所定回転数よりも高くなると、前記電磁クラッチを締結し、
前記所定回転数は、前記手動変速機の変速比が最も大きいときに前記電磁クラッチを締結する最低締結機関回転数に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
車速を検出する車速検知手段を有し、
車速が予め設定された所定速度以下の場合には、車速が予め設定された所定速度よりも大きい場合に比べて、前記締結機関回転数を高回転側に変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
車速が予め設定された所定速度よりも大きい場合、前記手動変速機が変速中で、かつ機関回転数が予め設定された所定回転数よりも高くなると前記電磁クラッチを締結し、前記手動変速機が変速中でなければ、前記手動変速機の変速比が大きくなるほど、前記締結機関回転数が低くなるよう設定し、
車速が予め設定された所定速度以下の場合には、少なくとも機関回転数が、前記手動変速機の変速比が最も小さいときに前記電磁クラッチを締結する最高締結機関回転数以上となったときに前記電磁クラッチを締結することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電磁クラッチを介してクランクシャフトから駆動力が伝達された機械式の過給機を備え、機関回転数が高くなると前記電磁クラッチを締結して過給機を駆動する内燃機関において、変速機の変速段がローギヤ側（変速比が大きい側）にあるときほど、変速機の変速段がハイギヤ側（変速比が小さい側）にあるときに比べ、相対的に低い機関回転数（相対的に低い締結機関回転数）のときに前記電磁クラッチを締結するようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１５３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような特許文献１において、変速機を操作してダウンシフトするような場合、ダウンシフトにより変速比が大きくなると、ダウンシフト後の状態において電磁クラッチを締結すべき締結機関回転数が、ダウンシフト前の状態において電磁クラッチを締結すべき締結機関回転数よりも低くなってしまう。
【０００５】
そのため、ダウンシフトが終了した時点で機関回転数が締結機関回転数を大きく上回っていると、機関回転数が締結機関回転数よりも高い状態で電磁クラッチが締結されることになるため、機関回転数が締結機関回転数となったときに電磁クラッチを締結する場合に比べて、特に変速機が手動変変速機の場合に、電磁クラッチの締結時のイナーシャ変化によるトルク段差が大きくなり、運転性が悪化してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、電磁クラッチを介して内燃機関からの駆動力が伝達される機械式の過給機を有し、手動変速機の変速比が大きくなるほど、前記電磁クラッチを締結して前記過給機を駆動させる締結機関回転数が低くなるよう設定された内燃機関の制御装置において、前記手動変速機が変速中で、かつ機関回転数が予め設定された所定回転数よりも高くなると、前記電磁クラッチを締結し、前記所定回転数は、前記手動変速機の変速比が最も大きいときに前記電磁クラッチを締結する最低締結機関回転数に設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、手動変速機の変速中においては、機関回転数が所定回転数よりも高くなると電磁クラッチを締結するので、変速後に機関回転数が高い状態で電磁クラッチを締結する場合に比べ、電磁クラッチ締結時のイナーシャ変化によるトルク段差が原因となるショックの発生を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明が適用された内燃機関のシステム構成の概略を模式的に示した説明図。
【図２】電磁クラッチの作動領域を示した説明図。
【図３】変速時における各種パラメータの変化を示したタイミングチャート。
【図４】電磁クラッチの締結／解放に関する制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された内燃機関１のシステム構成の概略を模式的に示した説明図である。
【００１０】
乗用車に搭載される内燃機関１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続され、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。燃焼室２の中央頂上部には、点火プラグ７が配置されている。また、燃焼室２の吸気弁３側の側部には、この燃焼室２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁８が配置されている。この燃料噴射弁８には、高圧燃料ポンプ９等によって所定の圧力に調整された燃料が高圧燃料通路１０を介して供給されている。
【００１１】
排気通路６には、上流側から順に、触媒コンバータ１１、第２の触媒コンバータ１２、消音器（マフラー）１３が設けられている。
【００１２】
吸気通路４には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が配置されていると共に、このエアフローメータ１４の下流側となる位置にスロットル弁１５が配置されている。尚、図１中の１６は、スロットル弁１５の下流側に位置する吸気コレクタ、図１中の１７はエアフローメータ１４の上流に位置するエアクリーナである。
【００１３】
スロットル弁１５は、電気モータからなるアクチュエータ１５ａを備え、コントロールユニット３０から与えられる制御信号に応じてアクチュエータ１５ａを駆動することで目標とするスロットル開度が得られるように制御される。スロットル弁１５の弁開度（スロットル開度）は、本実施形態では、スロットル弁１５に内蔵されたスロットル弁開度センサ１５ｂによって検出されている。
【００１４】
また、吸気通路４には、エアフローメータ１４とスロットル弁１５との間に、上流側から順に、大気圧センサ１８、過給機１９、インタークーラ２０、過給圧センサ２１が配置されている。
【００１５】
大気圧センサ１８は、過給機１９の上流側に位置して大気圧を検出するものであり、過給圧センサ２１は、過給機１９の下流側に位置して、スロットル弁１５上流側の圧力（過給圧）を検出するものである。
【００１６】
過給機１９は、内燃機関１のクランクシャフト２２により駆動される機械式過給機（いわゆるスーパーチャージャー）であって、クランクシャフト２２からの駆動力を伝達／遮断するが電磁クラッチ２３を備えている。この電磁クラッチ２３は、運転状態に応じて締結／解放されるものであって、締結時にはクランクシャフト２２からの駆動力により過給機１９のロータ１９ａが回転して吸入空気を下流側に圧送し、解放時にはクランクシャフト２２からの駆動力が伝達されずロータ１９ａは回転しないようになっている。
【００１７】
吸気通路４には、過給機１９及びインタークーラ２０を迂回して吸気を流すバイパス通路２４が接続されている。バイパス通路２４は、過給機１９及びインタークーラ２０と並列に設けられたものであって、その一端がインタークーラ２０の下流側で吸気通路４に接続され、他端が過給機１９の上流側で吸気通路４に接続されている。このバイパス通路２４には、バイパス弁２５が配置されている。
【００１８】
バイパス弁２５は、電気モータからなるアクチュエータ２５ａを備え、コントロールユニット３０から与えられる制御信号に応じてこのアクチュエータ２５ａを駆動することで目標とするバイパス弁開度が得られるように制御される。なお、バイパス弁２５は、アクチュエータ２５ａへ車載バッテリ（図示せず）から電力供給が行なわれない状態では、バネの弾性力を利用してバイパス弁２５の弁開度（バイパス弁開度）が全開となるように構成されている。バイパス弁開度は、本実施形態では、バイパス弁２５に内蔵されたバイパス弁開度センサ２５ｂによって検出されている。
【００１９】
コントロールユニット３０は、上述したエアフローメータ１４、大気圧センサ１８及び過給圧センサ２１の検出信号のほか、機関回転数（エンジン回転数）及びクランク角位置を検出するクランク角センサ２６、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２７、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ２８等の各種センサ類の検出信号が入力されていると共に、車載バッテリ（図示せず）の電圧に関する情報等も入力されている。
【００２０】
そして、コントロールユニット３０は、これら入力される各種の検出信号等に基づいて、内燃機関１の燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等を制御すると共に、スロットル開度、バイパス弁開度、過給機１９の駆動／停止（電磁クラッチ２３の締結／解放）等を決定する。
【００２１】
また、この内燃機関１の出力側には、クラッチ（図示せず）を介して、手動変速機（図示せず）が接続されている。
【００２２】
前記クラッチは、運転者のクラッチぺダル（図示せず）の操作によって締結／解放され、前記クラッチペダルを踏み込んだときに解放される。クラッチペダル操作は、クラッチペダルスイッチ３２によって検出されている。クラッチペダルスイッチ３２は、前記クラッチペダルの位置に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を出力するものであり、前記クラッチの解放時（前記クラッチペダルの踏み込み時）にＯＮとなり、それ以外の状態でＯＦＦとなる。
【００２３】
前記手動変速機は、運転者のシフトレバー操作によって、ギヤ位置が変更される。シフトレバー（図示せず）の位置は、シフト位置センサ３３によって検出されており、このシフトレバー位置から前記手動変速機の変速比が判別される。また、ニュートラルスイッチ３４によって、前記シフトレバーがニュートラル位置であるか否かが判別可能になっている。
【００２４】
これらクラッチペダルスイッチ３２、シフト位置センサ３３、ニュートラルスイッチ３４からの信号も、コントロールユニット３０に入力されている。
【００２５】
本実施形態においては、過給機１９に電磁クラッチ２３を介してクランクシャフト２２から駆動力が伝達されているので、内燃機関１の運転状態が低回転低負荷で過給機１９を駆動させる必要がないときには、電磁クラッチ２３を解放することでフリクション低減による燃費の向上を図り、高負荷運転要求があるときや機関回転数が高くなったときには電磁クラッチ２３を締結させている。
【００２６】
ここで、電磁クラッチ２３を締結すると、過給機１９のロータ１９ａが回転することになりイナーシャが変化することになるが、変速機が手動変速機の場合、このイナーシャの変化によりトルク段差が原因となって運転性が悪化してしまう虞がある。
【００２７】
電磁クラッチ２３を締結する際に発生するトルク段差は、機関回転数が高くなるほど大きくなる傾向にあるため、運転性を改善するためには、機関回転数が低い時に電磁クラッチ２３を締結すればよいが、電磁クラッチ２３を締結させる機関回転数を低くすれば、電磁クラッチ２３を解放しておくことで得られるフリクション低減の効果が小さくなってしまう。
【００２８】
そこで、本実施形態では、トルク段差が発生しないように電磁クラッチ２３を締結する際の条件となる締結機関回転数Ｒを、前記手動変速比の変速比と、前記手動変速機における駆動力の伝達状態（変速中であるか否か）とに応じて決定する。
【００２９】
具体的には、図２に示すように、バイパス弁２５を全開とし、電磁クラッチ２３を解放した状態においてスロットル開度を全開としたときに得られる内燃機関１の最大トルク（図２中の特性線Ａ）よりも、内燃機関１に要求される出力（目標トルク）が小さくなるような運転領域（図２における特性線Ａより下側の領域）においては、前記手動変速機の変速比と、駆動力の伝達状態（変速中であるか否か）と、車速とを考慮して、締結機関回転数Ｒを決定する。目標トルクは、アクセル開度センサ２７の検出値等を用いて算出される。
【００３０】
目標トルクが図２における特性線Ａよりも大きくなる運転領域では、機関回転数の高低に関わらず、電磁クラッチ２３を締結して過給機１９を駆動する過給領域となる。図２の特性線Ｂは、バイパス弁２５を全閉とし、電磁クラッチ２３を締結した状態においてスロットル開度を全開としたときに得られる内燃機関１の最大トルクを表している。
【００３１】
内燃機関１の運転状態が、図２における特性線Ａより下側の領域にある場合は、車速が予め設定された所定速度以下となる低車速状態であれば、電磁クラッチ２３を締結することによるトルク段差が原因となって運転性が悪化することない（ショックが発生しない）ので、電磁クラッチ２３の部品耐久性を考慮して予め設定された所定回転数Ｒａを、締結機関回転数Ｒとして設定する。この所定回転数Ｒａ（締結機関回転数Ｒａ）は、少なくとも前記手動変速機の変速比が最も小さいときの締結機関回転数Ｒ（本実施形態形態では、後述する締結機関回転数Ｒ４）以上となるよう設定されるものであって、本実施形態では、前記手動変速機の変速比が最も小さいときの締結機関回転数Ｒ（本実施形態形態では、後述する締結機関回転数Ｒ４）となるよう設定されている。
【００３２】
低車速の場合、内燃機関１と前記手動変速機との間にある前記クラッチが締結されていれば機関回転数は低く、前記手動変速機の変速比に関わらず電磁クラッチ２３を締結した際に生じるトルク段差が小さくなる。また、低車速の場合、機関回転数が高い場合には、内燃機関１と前記手動変速機との間にある前記クラッチのスリップ量が大きくなるため、前記手動変速機の変速比に関わらず電磁クラッチ２３を締結した際に生じるトルク段差が小さくなる。
【００３３】
そして、内燃機関１の運転状態が、図２において特性線Ａより下側の領域にある場合において、上述した低車速状態ではないときには、前記手動変速機が変速中か否かによって締結機関回転数Ｒの算出方法を切り替える。
【００３４】
前記手動変速機が変速中か否かの判定は、本実施形態では、クラッチペダルスイッチ３２、ニュートラルスイッチ３４等からの信号に基づいて判定しており、例えば、クラッチペダルが踏み込まれていれば、変速中であると判定している。なお、機関回転数と車速から前記手動変速機の変速比を推定しているような場合には、前記手動変速機の変速比の推定が確定していない状態を変速中と判定するようにしてもよい。
【００３５】
前記手動変速機が変速中でなければ、締結機関回転数Ｒは、前記手動変速機の変速比が大きくなるほど低くなるよう設定されている。本実施形態において、前記手動変速機が前進側に４つの変速段を有し、変速段が１速のときの締結機関回転数をＲ１、変速段が２速のときの締結機関回転数をＲ２、変速段が３速のときの締結機関回転数をＲ３、変速段が４速のときの締結機関回転数をＲ４とすれば、Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４となっている。
【００３６】
そして、前記手動変速機が変速中であれば、締結機関回転数Ｒを変速段が１速のときの締結機関回転数Ｒ１に設定する。つまり、前記手動変速機が変速中であれば、締結機関回転数Ｒを該手動変速機の変速比が最も大きいときの締結機関回転数（変速段が１速のときの締結機関回転数Ｒ１）に設定する。
【００３７】
図３は、前記手動変速機の変速時における各種パラメータの変化を示したタイミングチャートであり、電磁クラッチ２３が解放された状態で走行中に前記手動変速機の変速段を３速から２速にシフトダウンした場合を示している。
【００３８】
タイミングｔ１以前は、変速段が３速のときの締結機関回転数Ｒ３よりも、機関回転数が低くなっており、電磁クラッチ２３へはクラッチ解放指令が出力されている。
【００３９】
運転者によりクラッチペダルを踏み込まれると、前記手動変速機が変速中になったと判定され（ｔ１のタイミング）、締結機関回転数Ｒが変速段が１速のときの締結機関回転数Ｒ１に切り替えられる。そして、ｔ１のタイミングで締結機関回転数Ｒが小さくなり、機関回転数が締結機関回転数Ｒよりも高くなるので電磁クラッチ２３へはクラッチ締結指令が出力される。
【００４０】
ｔ２のタイミングでは、運転者のシフトレバー操作によりギヤ位置がニュートラル位置となっている。ｔ３のタイミングでは、変速段が２速に切り替えられている。
【００４１】
そして、クラッチペダルを戻しながら、前記手動変速機のクラッチを徐々に締結していき、ｔ３のタイミングで前記クラッチペダルが踏み込まれていない状態となり、前記手動変速機が変速中ではないと判定され、締結機関回転数Ｒが、変速段が２速のときの締結機関回転数Ｒ２に切り替えられる。ｔ３以降も、機関回転数は、締結機関回転数Ｒ２よりも高い回転数であるので、電磁クラッチ２３はそのまま締結された状態を維持する。
【００４２】
なお、前記手動変速機の変速中に電磁クラッチ２３が締結されるものの前記手動変速機の変速終了後に、機関回転数が締結機関回転数Ｒよりも低くなった場合には、変速終了後に電磁クラッチ２３が解放されることになる。
【００４３】
図３中に一点鎖線で示すように、前記手動変速機の変速終了後のｔ３タイミングで電磁クラッチ２３を締結しようとすると、シフトダウンするような場合には、変速によって機関回転数が変速前より上昇すると共に、締結機関回転数Ｒも相対的に低くなるため、締結機関回転数Ｒに対して機関回転数が高く、かつその回転数差を大きくなってしまい、ｔ３のタイミングで電磁クラッチ２３を締結するとトルク段差が大きくなって運転性が悪化してしまうことになる。
【００４４】
それに対して、本実施形態では、前記手動変速機が変速中であれば、締結機関回転数Ｒを前記手動変速機の変速比が最も大きいときの締結機関回転数Ｒ１に設定しておくことにより、前記手動変速機の変速終了後に電磁クラッチ２３が締結されるような場合には、必ず前記手動変速機の変速中に電磁クラッチ２３が締結されることになる。
【００４５】
そのため、前記手動変速機の変速終了後に機関回転数が高い状態で電磁クラッチ２３を締結する場合に比べ、電磁クラッチ２３締結時のイナーシャ変化によるトルク段差が原因となるショックの発生を確実に抑制することができる。また、前記手動変速機の変速中であれば、内燃機関１と前記手動変速機との間にあるクラッチが解放となるので、電磁クラッチ２３締結時のイナーシャ変化によるトルク段差の運転性への影響も小さくなる。
【００４６】
そして、前記手動変速機が変速中か否かによって、締結機関回転数Ｒの算出方法が切り替えられているので、フリクション低減による燃費向上と、電磁クラッチ２３を締結する際の運転性の向上との両立を図ることができる。
【００４７】
また、車速が低車速状態のときに設定される締結機関回転数Ｒは、電磁クラッチ２３の耐久性を考慮して設定されている所定回転数Ｒａであり、前記手動変速機の変速比が最も小さいときの締結機関回転数Ｒ以上となるよう設定されるので、フリクション低減による燃費向上を得る上で有利である。
【００４８】
図４は、上述した本実施形態にコントロールユニット３０が実行する電磁クラッチ２３の締結／解放に関する制御の流れを示すフローチャートである。なお、コントロールユニット３０によるこの処理は、所定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返し実施されるものである。
【００４９】
Ｓ１では、アクセル開度が所定開度以上であるか否かを判定し、アクセル開度が所定開度以上であれば、運転者が要求する目標トルクを実現するために過給機１９を駆動する必要があるのでＳ２へ進んで電磁クラッチ２３を締結し、アクセル開度が所定開度以上でなければＳ３へ進む。
【００５０】
Ｓ３では、車速が予め設定された所定速度以下となる低車速状態であるか否かを判定し、低車速状態であればＳ４へ進み、そうでなければＳ７へ進む。
【００５１】
Ｓ４では、機関回転数が電磁クラッチ２３の部品耐久性を考慮して設定された締結機関回転数Ｒａよりも高い回転数であるか否かを判定し、高い場合はＳ５へ進んで電磁クラッチ２３を締結し、低い場合にはＳ６へ進み電磁クラッチ２３が締結された状態であれば電磁クラッチ２３を解放する。
【００５２】
Ｓ７では、前記手動変速機が変速中であるか否かを判定し、変速中であればＳ８へ進み、変速中でなければＳ１２へ進む。
【００５３】
Ｓ８では、前記手動変速機の変速比が最大のとき（変速段が１速のとき）の締結機関回転数Ｒ１を締結機関回転数Ｒとし、Ｓ９へ進む。
【００５４】
Ｓ９では、機関回転数が締結機関回転数Ｒ１よりも高い回転数であるか否かを判定し、高い場合はＳ１０へ進んで電磁クラッチ２３を締結し、低い場合にはＳ１１へ進み電磁クラッチ２３が締結された状態であれば電磁クラッチ２３を解放する。
【００５５】
Ｓ１２では、前記手動変速機の変速比に応じて締結機関回転数Ｒを算出し、Ｓ１３へ進む。
【００５６】
Ｓ１３では、機関回転数が前記手動変速機の変速比に応じて算出された締結機関回転数Ｒよりも高い回転数であるか否かを判定し、高い場合はＳ１４へ進んで電磁クラッチ２３を締結し、低い場合にはＳ１５へ進み電磁クラッチ２３が締結された状態であれば電磁クラッチ２３を解放する。
【符号の説明】
【００５７】
１…内燃機関
４…吸気通路
１５…スロットル弁
１５ａ…アクチュエータ
１５ｂ…スロットル弁開度センサ
１８…大気圧センサ
１９…過給機
２０…インタークーラ
２１…過給圧センサ
２２…クランクシャフト
２３…電磁クラッチ
２４…バイパス通路
２５…バイパス弁
２５ａ…アクチュエータ
２５ｂ…バイパス弁開度センサ
３０…コントロールユニット
【図１】
0005343987.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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