(57)【要約】【課題】点火時期適合値を決定するのに要する時間を短縮する。【解決手段】自動変速機３０の入力軸３２には内燃機関１０のクランクシャフト２６が連結され、自動変速機３０の出力軸３２にはダイナモメータ２が連結される。機関回転数が変更されてから自動変速機出力軸３２の軸トルクが収束するまでの過渡状態において、このときの軸トルクである過渡時軸トルクを検出し、このときの摩擦トルクである過渡時摩擦トルクを推定する。また、収束後の摩擦トルクである収束時摩擦トルクを推定する。これら過渡時軸トルク、過渡時摩擦トルク、及び収束時摩擦トルクに基づき、収束後の軸トルクである収束時軸トルクが推定される。複数の機関運転状態のそれぞれにおいて複数の点火時期における収束時軸トルクを推定し、推定結果に基づいて各運転状態における点火時期適合値を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機の出力軸の軸トルクを推定するための軸トルク推定装置において、変速機への入力回転数が変更され保持されると軸トルクが変動して収束時軸トルクに収束するようになっており、変速機への入力回転数が変更されてから軸トルクが収束するまでの過渡状態における軸トルクである過渡時軸トルクを検出し、該過渡時軸トルクに基づいて収束時軸トルクを推定するようにした軸トルク推定装置。
【請求項２】
軸トルクが収束した後の摩擦トルクである収束時摩擦トルクと、上記過渡状態における摩擦トルクである過渡時摩擦トルクとを推定し、上記過渡時軸トルクとこれら収束時摩擦トルク及び過渡時摩擦トルクとに基づいて上記収束時軸トルクを推定するようにした請求項１に記載の軸トルク推定装置。
【請求項３】
上記過渡時軸トルクと上記過渡時摩擦トルクとの和から上記収束時摩擦トルクを差し引くことにより上記収束時軸トルクを算出するようにした請求項２に記載の軸トルク推定装置。
【請求項４】
上記過渡状態における変速機の作動油温である過渡時作動油温を検出し、該過渡時作動油温に基づいて上記過渡時摩擦トルクを推定するようにした請求項１から３までのいずれか一項に記載の軸トルク推定装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の軸トルク推定装置を具備し、上記変速機の入力軸に内燃機関の出力軸を連結し、複数の機関運転状態のそれぞれにおいて少なくとも１つの点火時期における軸トルクを該軸トルク推定装置により推定し、該推定された軸トルクに基づいて各機関運転状態における点火時期適合値を求めるようにした適合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸トルク推定装置及び適合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、変速機の入力軸に内燃機関の出力軸を連結すると共に変速機の出力軸にダイナモメータを連結し、複数の機関運転状態のそれぞれにおいて複数の点火時期における変速機出力軸の軸トルクをダイナモメータにより検出し、各機関運転状態において例えば最大軸トルクを与える点火時期（ＭＢＴ）をこれら検出された軸トルクに基づいて決定し、この決定された点火時期を各機関運転状態における点火時期適合値に決定する適合装置が知られている。
【０００３】
この場合、各機関運転状態における軸トルクの検出回数が多くなると、点火時期適合値を決定するのに要する時間が長くなり労力が大きくなる。そこで、互いに異なる３つの点火時期における軸トルクを検出し、これら３つの軸トルクに基づき点火時期適合値を決定するようにした適合装置が公知である（特許文献１参照）。軸トルクの検出点数を少なくすれば、点火時期適合値を決定するのに要する時間を短くし労力を小さくできる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１７０５６３号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８２２９号公報
【特許文献３】特開平２−２１８８２７号公報
【特許文献４】特開平４−１３６４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
或る機関運転状態において軸トルクの検出が終わると、機関運転状態が別の運転状態に変更され保持される。例えば、機関回転数が変更され保持される。その結果、変速機出力軸の回転数や軸トルクが変動する。次いで、回転数や軸トルクが収束するとすなわち定常状態になると、別の運転状態における軸トルクの検出が開始される。言い換えると、定常状態になるのを待って別の運転状態における軸トルクの検出が行われるのが一般的である。しかしながら、機関回転数を変更してから軸トルクが収束するまでには長時間を要し、したがって点火時期適合値を決定するのに長時間を要するという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために１番目の発明によれば、変速機の出力軸の軸トルクを推定するための軸トルク推定装置において、変速機への入力回転数が変更され保持されると軸トルクが変動して収束時軸トルクに収束するようになっており、変速機への入力回転数が変更されてから軸トルクが収束するまでの過渡状態における軸トルクである過渡時軸トルクを検出し、該過渡時軸トルクに基づいて収束時軸トルクを推定するようにしている。
【０００７】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、軸トルクが収束した後の摩擦トルクである収束時摩擦トルクと、上記過渡状態における摩擦トルクである過渡時摩擦トルクとを推定し、上記過渡時軸トルクとこれら収束時摩擦トルク及び過渡時摩擦トルクとに基づいて上記収束時軸トルクを推定するようにしている。
【０００８】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、上記過渡時軸トルクと上記過渡時摩擦トルクとの和から上記収束時摩擦トルクを差し引くことにより上記収束時軸トルクを算出するようにしている。
【０００９】
また、４番目の発明によれば１から３番目の発明のいずれか一つにおいて、上記過渡状態における変速機の作動油温である過渡時作動油温を検出し、該過渡時作動油温に基づいて上記過渡時摩擦トルクを推定するようにしている。
【００１０】
また、上記課題を解決するために５番目の発明によれば、１から４番目の発明のいずれか一つの軸トルク推定装置を具備し、上記変速機の入力軸に内燃機関の出力軸を連結し、複数の機関運転状態のそれぞれにおいて少なくとも１つの点火時期における軸トルクを該軸トルク推定装置により推定し、該推定された軸トルクに基づいて各機関運転状態における点火時期適合値を求めるようにした適合装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
点火時期適合値を決定するのに要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、適合装置１は軸トルクを検出するためのダイナモメータ２と、コンピュータからなる適合制御装置３とを具備する。本発明による実施例では、車両用内燃機関１０を自動変速機３０と組み合わせたときの内燃機関１０の点火時期適合値が適合装置１により求められる。
【００１３】
内燃機関１０は例えば４つの気筒１１を具備する。各気筒１１は対応する吸気枝管１２を介して共通のサージタンク１３に連結され、サージタンク１３は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結される。吸気ダクト１４内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置される。各気筒１１はまた、共通の排気マニホルド１８及び排気管１９を介して触媒コンバータ２０に連結される。更に、各気筒１１には燃料噴射弁２１及び点火栓２２が設けられる。
【００１４】
内燃機関１０は更に、コンピュータからなる機関制御装置２３を具備する。吸気ダクト１４には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２４が取り付けられ、排気管１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２５が取り付けられる。また、クランクシャフト２６の一端には歯付きロータ２７が取り付けられ、このロータ２７に機関回転数ＮＥを検出するための回転数センサ２８が対面配置される。これらエアフローメータ２４、空燃比センサ２５、及び回転数センサ２８の出力は機関制御装置２３に入力される。一方、ステップモータ１６、燃料噴射弁２１、及び点火栓２２は機関制御装置２３に接続され、機関制御装置２３からの制御信号に基づいて制御される。
【００１５】
クランクシャフト２６の他端は自動変速機３０のトルクコンバータ３１を介し自動変速機３０の入力軸３２に連結され、自動変速機３０の出力軸３３は上述のダイナモメータ２に連結される。なお、自動変速機に代えて手動変速機を用いることもできる。この自動変速機３０には自動変速機３０の作動油温度を検出するための油温センサ３４が取り付けられる。これらダイナモメータ２及び油温センサ３４の出力は適合制御装置３に入力される。ダイナモメータ２及び機関制御装置２３は適合制御装置３に接続され、適合制御装置３からの制御信号に基づいて制御される。本発明による実施例では、ダイナモメータ２は内燃機関１０及び自動変速機３０が定常状態となるように制御される。
【００１６】
本発明による実施例では、例えば機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとにより定められる機関運転状態のうち図２において黒丸で示される各格子点における点火時期適合値が求められる。具体的に説明すると、各格子点における機関回転数ＮＥ及び機関負荷Ｌを保持した状態で、複数の点火時期における軸トルクがダイナモメータ２によりそれぞれ求められる。次いで、これら軸トルクに基づき当該格子点における点火時期適合値が求められる。この場合、適合値を、例えば最大トルクを与える点火時期ＭＢＴや、ノッキングが生じる限界点火時期であるトレースノック点火時期とすることができる。一つの格子点における点火時期適合値が求められると、機関運転状態が次の格子点の機関運転状態に変更され、この次の格子点における点火時期適合値が求められる。このようにして点火時期適合値が順次求められ、すべての格子点における点火時期適合値が求められると、適合作業が完了する。
【００１７】
このようにして求められた点火時期適合値は車両に搭載される内燃機関１０の機関制御装置２３に、図２に示されるマップの形で記憶され、例えば実際の点火時期が点火時期適合値に一致するように点火時期制御が行われる。
【００１８】
上述したように、或る一つの格子点における点火時期適合値が求められると、機関運転状態が次の格子点の機関運転状態に変更され保持される。機関運転状態が変更されると、自動変速機出力軸３３の回転数や軸トルクが変動する。次いで、回転数や軸トルクが収束するとすなわち定常状態になると、この次の格子点における軸トルクの検出が開始されるのが一般的である。
【００１９】
機関運転状態を変更するには、機関回転数ＮＥを保持しつつ機関負荷Ｌを変更する場合と、機関負荷Ｌを保持しつつ機関回転数ＮＥを変更する場合が考えられる（図２参照）。前者の場合には、定常状態になるまでに要する時間は数秒から十数秒程度であり、比較的短い。そこで本発明による実施例では、この場合には定常状態になるのを待って次の格子点における軸トルクの検出が行われる。
【００２０】
これに対し、後者の場合すなわち機関回転数ＮＥを変更する場合には状況がまったく異なる。このことを、図３を参照しながら詳しく説明する。
【００２１】
図３において矢印Ｘは機関負荷Ｌが保持されつつ機関回転数ＮＥが変更された時期を示している。図３に示される例では、機関回転数ＮＥが増大されると、自動変速機出力軸３３の軸トルクＴＱｂは、機関回転数ＮＥが変更された直後は別として、時間の経過と共に少しずつ増大する。次いで、図３において矢印Ｓで示される時期になると、軸トルクＴＱｂは収束時軸トルクＴＱｂｓに収束する。このように、機関回転数ＮＥが変更された場合には定常状態になるまでに例えば数十分といった長時間を要するのである。したがって、この場合に定常状態になるのを待って次の格子点における軸トルクの検出を開始するようにすると、適合作業に長時間を要することになる。
【００２２】
軸トルクＴＱｂがこのような挙動を示すのは次の理由によると考えられる。すなわち、自動変速機出力軸３３には軸トルクのほか摩擦トルクも作用しており、摩擦トルクが大きくなると軸トルクが小さくなり、摩擦トルクが小さくなると軸トルクが大きくなる。ここで、この摩擦トルクＴＱｆについて簡単に説明しておくと、摩擦トルクＴＱｆは図４（Ａ）に示されるように自動変速機作動油温Ｔｏｉｌが高くなるにつれて小さくなり、図４（Ｂ）に示されるように機関回転数ＮＥが高くなるにつれて大きくなる。なお、この摩擦トルクＴＱｆは自動変速機作動油温Ｔｏｉｌ及び機関回転数ＮＥの関数として図４（Ｃ）に示されるマップの形で予め求められており、適合制御装置３内に予め記憶されている。
【００２３】
自動変速機作動油温Ｔｏｉｌは機関回転数ＮＥが変更されても速やかに変化せず、ゆっくりと変化する。このため、摩擦トルクＴＱｆもゆっくりと変化し、軸トルクＴＱｂもゆっくりと変化する。図３に示される例では、自動変速機作動油温Ｔｏｉｌはゆっくりと上昇し、機関回転数ＮＥが変更された直後は別として摩擦トルクＴＱｆはゆっくりと減少し、その結果軸トルクＴＱｂはゆっくりと増大する。次いで、図３に矢印Ｓで示される時期になると、自動変速機作動油温Ｔｏｉｌが収束時作動油温Ｔｏｉｌｓに収束し、摩擦トルクＴＱｆが収束時摩擦トルクＴＱｆｓに収束し、その結果軸トルクＴＱｂが収束時軸トルクＴＱｂｓに収束する。
【００２４】
そこで、機関回転数ＮＥが変更されてから定常状態になるまでの過渡状態において軸トルクを検出し、この過渡状態における軸トルクに基づき収束時軸トルクＴＱｂｓを推定することができれば、定常状態になるのを待つ必要がなく、適合作業に要する時間を極めて短縮できる。これが本発明の基本的な考え方である。
【００２５】
なお、図３に矢印Ｔで示される時期では軸トルクＴＱｂなどが過渡状態にあり、このときの軸トルクを過渡時軸トルクＴＱｂｔと、摩擦トルクを過渡時摩擦トルクＴＱｆｔと、自動変速機作動油温を過渡時作動油温Ｔｏｉｌｔと、それぞれ称することにする。
【００２６】
次に、本発明による実施例の収束時軸トルクＴＱｂｓの推定方法を説明する。本願発明者らによれば、軸トルクＴＱｂと摩擦トルクＴＱｆとの和は、機関回転数ＮＥが変更された直後は別として、過渡状態であろうと収束後の定常状態であろうと、ほぼ一定に維持されることが確認されている。したがって、次式（１）が成立する。
【００２７】
ＴＱｂｓ＋ＴＱｆｓ＝ＴＱｂｔ＋ＴＱｆｔ      （１）
したがって、この式（１）を変形すれば次式（２）が得られる。
【００２８】
ＴＱｂｓ＝ＴＱｂｔ＋ＴＱｆｔ−ＴＱｆｓ      （２）
過渡状態の例えば時期Ｔ（図３）における過渡時軸トルクＴＱｂｔがダイナモメータ２により検出される。また、時期Ｔにおいて過渡時作動油温Ｔｏｉｌｔが検出され、検出された過渡時作動油温Ｔｏｉｌｔと図４（Ｃ）のマップとから過渡時摩擦トルクＴＱｆｔが算出される。更に、時期Ｔにおいて機関回転数ＮＥが検出され、検出された機関回転数ＮＥと図５のマップとから収束時作動油温Ｔｏｉｌｓが推定され、その上で、推定された収束時作動油温Ｔｏｉｌｓと図４（Ｃ）のマップとから収束時摩擦トルクＴＱｆｓが推定される。図５は機関回転数ＮＥと収束時作動油温Ｔｏｉｌｓとの関係を表している。この関係は予め実験により求められ、図５に示すマップの形で適合制御装置３内に予め記憶されている。
【００２９】
このようにして過渡時軸トルクＴＱｂｔ、過渡時摩擦トルクＴＱｆｔ、及び収束時摩擦トルクＴＱｆｓを求めれば、式（２）から収束時軸トルクＴＱｂｓを求めることができる。
【００３０】
或る点火時期における過渡時軸トルクＴＱｂｔ、過渡時作動油温Ｔｏｉｌｔ、及び機関回転数ＮＥの検出が完了すると、又は収束時軸トルクＴＱｂｓの推定が完了すると、機関回転数ＮＥ及び機関負荷Ｌを固定しつつ点火時期が別の点火時期に変更されて保持され、別の点火時期における過渡時軸トルクＴＱｂｔ、過渡時作動油温Ｔｏｉｌｔ、及び機関回転数ＮＥが検出される。
【００３１】
図６は本発明による実施例の適合ルーチンを示している。このルーチンは適合制御装置３において実行される。
【００３２】
図６を参照すると、まずステップ１００では、点火時期適合値を求めるべき機関運転状態が設定される。この機関運転状態には機関回転数ＮＥ及び機関負荷Ｌのほか、空燃比、吸気弁又は排気弁の開弁時期又は開弁期間、点火時期などが含まれる。内燃機関１０はこの設定された運転状態になるように運転される。続くステップ１０１では、過渡時軸トルクＴＱｂｔ、機関回転数ＮＥ、及び過渡時作動油温Ｔｏｉｌｔがそれぞれ検出される。続くステップ１０２では、検出された過渡時作動油温Ｔｏｉｌｔと検出された機関回転数ＮＥと図４（Ｃ）のマップから過渡時摩擦トルクＴＱｆｔが推定される。続くステップ１０３では、検出された機関回転数ＮＥと図５のマップとから収束時作動油温Ｔｏｉｌｓが推定される。続くステップ１０４では、推定された収束時作動油温Ｔｏｉｌｓと検出された機関回転数ＮＥと図４（Ｃ）のマップとから収束時摩擦トルクＴＱｆｓが推定される。続くステップ１０５では、収束時軸トルクＴＱｂｓが式（１）から推定される。
【００３３】
上述の本発明による実施例では、自動変速機入力軸３２に内燃機関１０のクランクシャフト２６が連結され、自動変速機３０への入力回転数が機関回転数ＮＥとなっている。しかしながら、自動変速機入力軸３２に例えば電動モータを連結したときの自動変速機出力軸３３の軸トルクを推定することもできる。
【００３４】
また、上述の本発明による実施例では、図４（Ｃ）に示されるマップを用いて摩擦トルクＴＱｆｓ，ＴＱｆｔを算出するようにしている。しかしながら、摩擦トルクＴＱｆを、機関回転数ＮＥ及び自動変速機作動油温Ｔｏｉｌの関数式又はモデル式の形で予め求めておき、この関数式又はモデル式を用いて摩擦トルクＴＱｆを算出するようにしてもよい。このようにすると、マップを作成する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】適合装置の全体図である。
【図２】点火時期適合値の求め方を説明するための図である。
【図３】本発明による実施例を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】摩擦トルクを示す線図である。
【図５】収束時作動油温を示す線図である。
【図６】適合ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１    適合装置
２    ダイナモメータ
３    適合制御装置
１０    内燃機関
３０    自動変速機
３３    自動変速機出力軸
【図１】
2007177825.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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