(57)【要約】【課題】  伝達効率を向上させつつ、振動発生を抑制することが可能なロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法を提供すること。【解決手段】  連続する爆発によって駆動力を発する内燃機関１から入力された駆動力を駆動輪４へと出力し、且つトルクコンバータおよびロックアップ機構を備えた自動変速機３のロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法であって、内燃機関１の爆発周期が、前記ロックアップ機構のロックアップ状態において駆動輪４を含む駆動系５の固有振動数における周期に合致する領域である共振周期領域にあるとき、内燃機関１の各気筒への燃料噴射をランダムに間引くことにより通常の爆発間隔とは異なるランダムな間隔で爆発させるランダム燃焼制御を行う。【選択図】  図１
2016050487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する爆発によって駆動力を発する内燃機関から入力された駆動力を駆動輪へと出力し、且つトルクコンバータおよびロックアップ機構を備えた自動変速機のロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法であって、
前記内燃機関の爆発周期が、前記ロックアップ機構のロックアップ状態において前記駆動輪を含む駆動系の固有振動数における周期に合致する領域である共振周期領域にあるとき、前記内燃機関の各気筒への燃料噴射をランダムに間引くことにより通常の爆発間隔とは異なるランダムな間隔で爆発させるランダム燃焼制御を行うことを特徴とする、ロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を駆動源とする自動車においては、内燃機関の駆動力を自動変速機を介して駆動輪へと伝達する方式が一般的である。前記内燃機関は、連続する爆発によって駆動力を発生させるため、トルク変動を伴い、これが前記駆動輪を含む駆動系を振動させる起振力となる。前記自動変速機は、トルクコンバータとロックアップ機構とを具備しており、トルクコンバータを介した非ロックアップ状態と、前記内燃機関側と前記駆動輪側とが直結されるロックアップ状態とをとる。特に、前記ロックアップ状態においては、前記自動変速機および前記駆動輪を含む前記駆動系の固有振動数における周期と前記内燃機関のトルク変動周期が合致すると共振により前記駆動系の振動や騒音が過大となり、乗員に不快感を与える。
【０００３】
従来においては、たとえば特許文献１に開示されたように、振動の発生が懸念される状態において、敢えて非ロックアップ状態をとることにより、振動の軽減を図ることが提案されている。しかし、このような方策によれば、非ロックアップ状態である時間（回転数域）をいたずらに増大させることとなり、前記内燃機関からの駆動力の伝達効率を不当に低下させ、燃費を悪化させてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１２９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ロックアップ状態の伝達効率を向上させつつ、振動発生を抑制することが可能なロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法は、連続する爆発によって駆動力を発する内燃機関から入力された駆動力を駆動輪へと出力し、且つトルクコンバータおよびロックアップ機構を備えた自動変速機のロックアップ状態における内燃機関の燃料噴射制御方法であって、前記内燃機関の爆発周期が、前記ロックアップ機構のロックアップ状態において前記駆動輪を含む駆動系の固有振動数における周期に合致する領域である共振周期領域にあるとき、前記内燃機関の各気筒への燃料噴射をランダムに間引くことにより通常の爆発間隔とは異なるランダムな間隔で爆発させるランダム燃焼制御を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、前記内燃機関の爆発周期が前記共振周期領域にあるとき、前記内燃機関をランダムに不等間隔で爆発させるランダム燃焼制御を行う。これにより、前記共振周期領域においては、トルク変動周期が、前記駆動系の固有振動数における周期に合致し、前記駆動系が共振現象によって過大に振動することを抑制することができる。また、前記駆動系の固有振動数における周期にトルク変動周期が合致する領域であっても、ロックアップ状態に切り替えることが可能であり、伝達効率を向上させつつ、振動発生を抑制することができる。
【０００８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に基づく内燃機関の燃料噴射制御方法における非ロックアップ状態のシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に基づく内燃機関の燃料噴射制御方法におけるロックアップ状態のシステム構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に基づく内燃機関の燃料噴射制御方法における回転数と速度の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に基づく内燃機関の燃料噴射制御方法における内燃機関の爆発力を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に基づく内燃機関の燃料噴射制御方法におけるロックアップ状態のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
図１および図２は、本発明の第１実施形態に基づく内燃機関の燃料噴射制御方法のシステム構成を示している。本システムは、内燃機関１、自動変速機３、駆動輪４、駆動系５および制御部６を備えている。なお、図１は、自動変速機３が非ロックアップ状態にある場合のシステム構成図であり、図２は、自動変速機３がロックアップ状態にある場合のシステム構成図である。
【００１２】
内燃機関１は、駆動輪４を駆動させる駆動力を発する駆動源である。内燃機関１は、シリンダー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、ピストン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、インジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃおよびクランクシャフト１４を備えている。本実施形態においては、内燃機関１が、三気筒のレシプロガソリンエンジンである場合を例に説明するが、内燃機関１は、連続した爆発によって駆動力を発生させるものであれば、その構成は特に限定されない。
【００１３】
シリンダー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、互いに直列に配置されており、ピストン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを収容し、インジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが取り付けられている。ピストン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、シリンダー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ内において燃料の燃焼による爆発力によって往復動する。インジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、シリンダー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃおよびピストン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによって形成される各燃焼室において所定のタイミングで燃料を噴射するものである。クランクシャフト１４は、ピストン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに連結されており、ピストン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの往復動を回転動に変換させる。クランクシャフト１４が回転することによって、内燃機関１からの駆動力が出力される。また、内燃機関１は、連続した爆発によってトルク変動Ｔｅを生じる。
【００１４】
自動変速機３は、入力された内燃機関１からの駆動力を駆動輪４へと出力するものである。自動変速機３は、トルクコンバータとロックアップ機構とを具備する（ともに図示略）。前記トルクコンバータは、流体などを介して入力側と出力側との間に回転数差を生じさせつつ、相応の駆動力を伝達するものである。前記ロックアップ機構は、入力側と出力側とを直結させるロックアップ状態（図２）と、これらが直結されず前記トルクコンバータを介して接続された非ロックアップ状態（図１）とを切り替える機構である。また、自動変速機３は、入力された駆動力を、その時の車速に応じた駆動力に変換して出力するための多段構成の歯車機構や金属ベルトによる無段変速機構等（図示略）を具備する。
【００１５】
駆動輪４は、道路上において転動することにより、自動車を走行させる部品である。駆動輪４は、自動変速機３にシャフトなどを介して連結されており、自動変速機３から駆動力が伝達される。
【００１６】
駆動系５は、内燃機関１から駆動輪４へと駆動力を伝えるための経路となるものであり、本発明においては、固有振動数において共振しうる構造体として観念される、各種機構や各種部品の集合体である。特に、本発明においては、自動変速機３がロックアップ状態において、内燃機関トルク変動Ｔｅによって生じる振動（騒音）Ｖｂが共振により特に顕著となりうることに注目する。このような観点から、本実施形態においては、駆動系５は、ロックアップ状態において直結されるクランクシャフト１４、自動変速機３および駆動輪４を含む集合体である。
【００１７】
制御部６は、内燃機関１の燃焼制御および自動変速機３の変速制御を行うものであり、たとえばＣＰＵを具備して構成される。内燃機関１の燃焼制御は、たとえば、インジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを所定のタイミングで順次噴射させる燃料噴射制御を含む。また、自動変速機３の変速制御は、回転数や車速に応じて非ロックアップ状態とロックアップ状態とを切り替えるロックアップ制御や、前記歯車機構を用いた変速多段選択制御などを含む。
【００１８】
次に、本実施形態の燃料噴射制御方法について、以下に説明する。
【００１９】
図３は、内燃機関１の回転数Ｎと自動車の速度Ｖｔとの関係を示している。自動変速機３が多段制御されることにより、回転数Ｎと速度Ｖｔとは単純比例の関係にはないが、本図においては理解の便宜により、ある変速段が選択された場合を例に説明する。回転数Ｎが比較的低い領域においては、自動変速機３の前記トルクコンバータを介して駆動力が伝達される。この領域を、トルクコンバータ領域Ｎｔと定義する。一方、回転数Ｎが比較的高い領域においては、自動変速機３の前記ロックアップ機構により、ロックアップ状態が取られる。この領域を、ロックアップ領域Ｎｌと定義する。トルクコンバータ領域Ｎｔとロックアップ領域Ｎｌとの境界にある回転数において、前記ロックアップ機構が非ロックアップ状態からロックアップ状態へと切り替える。
【００２０】
一方、駆動系５は、上述した通り複数の機械要素からなる集合体であるため、固有振動数を有する。この固有振動数に振動（騒音）Ｖｂの振動数が一致するもしくは近接すると、共振現象により振動（騒音）Ｖｂが乗員が不快に感じうる過大な振動レベルまで増幅される。
【００２１】
本実施形態においては、駆動系５の設計上の固有振動数は、２０〜３０Ｈｚ前後である。一方、内燃機関１からの駆動力を効率よく伝達する観点からは、本実施形態においてはたとえば回転数Ｎが１３００ｒｐｍにおいて、非ロックアップ状態からロックアップ状態へと切り替えることが好ましい。また、３気筒である内燃機関１の場合、回転数Ｎの１．５次の振動数における周期のトルク変動Ｔｅが駆動系５へと伝達される。このため、ロックアップ状態に切り替えられる際には、回転数Ｎ（１３００ｒｐｍ）の１．５次振動、すなわち１３００ｒｐｍｘ１．５／６０＝３２．５Ｈｚの振動数を有するトルク変動Ｔｅが駆動系５へ伝達され、回転数Ｎが１３００ｒｐｍにおいてロックアップ状態に切り替えた途端に、振動（騒音）Ｖｂが駆動系５の共振により乗員が不快に感じうるレベルまで増幅されるおそれがある。
【００２２】
そこで、制御部６は、図３に示す共振回転数領域Ｎｍにおいて、内燃機関１をランダムに不等間隔で爆発させるランダム燃焼制御を行う。共振回転数領域Ｎｍは、ロックアップ状態にある駆動系５を共振させうる固有振動数を含む回転数領域である。そして、共振回転数領域Ｎｍにおける爆発周期が、本発明で言う共振周期領域に相当する。具体例としては、共振回転数領域Ｎｍは、前述したロックアップ状態へ切り替える回転数Ｎである１３００ｒｐｍの前後５０ｒｐｍを含む領域とされる。ただし、共振回転数領域Ｎｍ（共振周期領域）の範囲（広さ）をどのように設定するかは、内燃機関１の構成や、駆動系５の振動モードなどに応じて適宜行われる。
【００２３】
図４は、共振回転数領域Ｎｍにおける前記ランダム燃焼制御の例を示している。同図の横軸は時間Ｔであり、縦軸は、内燃機関１のシリンダー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの各々における爆発力Ｅｘの大きさを概念的に示している。共振回転数領域Ｎｍ以外の通常の回転数領域においては、制御部６は、インジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを通常の爆発順に従い順次噴射し、スパークプラグで点火することにより、シリンダー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの順に、同図の実線および想像線で示された爆発力Ｅｘを規則的かつ連続して発生させる。一方、共振回転数領域Ｎｍにおいては、インジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃをランダムに間引いて同図において想像線で示された爆発力Ｅｘを生じさせない、いわゆる気筒休止を制御部６の燃料噴射制御により実行する。これにより、振動（騒音）Ｖｂを引き起こすトルク変動Ｔｅの元となる爆発力Ｅｘの爆発周期がランダムかつ不等間隔となり、トルク変動Ｔｅの振動数がランダムかつ一意的に決定され得ないものとなる。
【００２４】
図３に示すように回転数Ｎがトルクコンバータ領域Ｎｔのうち低回転域にあるときには、制御部６は、内燃機関１を通常の規則的な燃焼制御により動作させる。ついで、回転数Ｎが共振回転数領域Ｎｍに移行すると、制御部６は、内燃機関１の燃焼制御を上述した図４に示すランダム燃焼制御に切り替える。また、本実施形態においては共振回転数領域Ｎｍに含まれる回転数Ｎ（たとえば１３００ｒｐｍ）において、制御部６は、自動変速機３をロックアップ状態に切り替える。この後も、回転数Ｎが共振回転数領域Ｎｍにある間は、制御部６は、内燃機関１を前記ランダム燃焼制御によって駆動させる。そして、回転数Ｎが共振回転数領域Ｎｍを超えると、制御部６は、内燃機関１を規則的に燃焼させる制御に復帰する。
【００２５】
次に、本実施形態の燃料噴射制御方法の作用について説明する。
【００２６】
本実施形態によれば、内燃機関１の爆発周期が共振周期領域にあるとき、内燃機関１をランダムに不等間隔で爆発させるランダム燃焼制御を行う。これにより、共振周期領域においては、トルク変動周期が、駆動系５の固有振動数における周期に合致し、駆動系５が共振現象によって過大に振動することを抑制することができる。また、駆動系５の固有振動数における周期にトルク変動周期が合致する領域であっても、ロックアップ状態に切り替えることが可能であり、伝達効率を向上させつつ、振動発生を抑制することができる。
【００２７】
図３に示す例のように、トルクコンバータ領域Ｎｔにも共振回転数領域Ｎｍを設定し、ロックアップ領域Ｎｌへの移行に先立ってランダム燃焼制御を開始することが好ましい。これにより、ロックアップ領域Ｎｌに移行した際には、内燃機関１を十分にランダムな燃焼状態におくことが可能であり、共振現象をより確実に回避することができる。
【００２８】
なお、駆動系５の共振は、ロックアップ状態において顕著である。このため、図３においては、ロックアップ領域Ｎｌにおいてのみ共振回転数領域Ｎｍを設定し、上述したランダム燃焼制御を行ってもよい。また、駆動系５を共振させうる回転数Ｎが、ロックアップ状態への切り替え回転数よりも、明瞭に高回転側に存在する場合には、トルクコンバータ領域Ｎｔからロックアップ領域Ｎｌへと移行した後に、より高回転数側の領域において共振回転数領域Ｎｍを設定すればよい。
【００２９】
図４に示すように、気筒休止を用いたランダム燃焼制御は、通常の規則的な燃焼と比べて明確にランダムな燃焼間隔を生じさせることが可能であり、確実なランダム燃焼を実現することができる。
【００３０】
図５は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００３１】
図５は、本発明の第２実施形態に基づく燃料噴射制御方法を示している。本実施形態の燃料噴射制御方法は、振動検出手段７を用いる点が、上述した燃料噴射制御方法と異なっている。
【００３２】
振動検出手段７は、駆動系５の振動レベルを検出するものである。振動検出手段７としては、たとえば駆動系５自体、もしくは駆動系５からの振動が伝達されうる箇所に設けられた振動センサが挙げられる。あるいは、振動検出手段７の他の例としては、駆動系５の振動レベルに相関する音を検出するマイクなどが挙げられる。このように、振動検出手段７としては、駆動系５が共振状態にあることを検出しうる手段であれば、様々な構成が採用できる。
【００３３】
振動検出手段７の検出信号は、制御部６に入力される。制御部６は、この検出信号から、駆動系５の振動レベルを認識する。そして、制御部６は、駆動系５が共振する際の回転数Ｎを、共振回転数領域Ｎｍとして設定する。たとえば、初回もしくは初回を含む複数回の検出によって駆動系５が共振する回転数Ｎが特定されれば、制御部６は、その回転数Ｎを含む共振回転数領域Ｎｍを設定する。そして、制御部６は、以降の運転において、設定された共振回転数領域Ｎｍにおいて上述したランダム燃焼制御を行う。または、固定された共振回転数領域Ｎｍを設定することに代えて、あるいはそれに加えて、駆動系５の振動レベルが所定のレベル以上になった際に、その回転数Ｎを含む共振回転数領域Ｎｍを瞬時に設定し、ランダム燃焼制御を行う構成としてもよい。このような実施形態によっても、上述した伝達効率を向上させつつ、振動発生を抑制することができる。
【００３４】
本発明に係る燃料噴射制御方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る燃料噴射制御方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００３５】
１      内燃機関
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ      シリンダー
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ      ピストン
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ      インジェクタ
１４      クランクシャフト
３      自動変速機
５      駆動系
４      駆動輪
６      制御部
７      振動検出手段
Ｎ      回転数
Ｖｔ      速度
Ｎｍ      共振回転数領域
Ｎｔ      トルクコンバータ領域
Ｎｌ      ロックアップ領域
Ｔｅ      トルク変動
Ｖｂ      振動
Ｔ      時間
Ｅｘ      爆発力
【図１】
2016050487.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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