(57)【要約】【課題】変速ショックを緩和しつつ変速時の車両加速度の低下を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】互いに大きさの異なる複数の変速比に切り替え可能な自動変速機１２に連結された内燃機関１に適用され、自動変速機１２による変速比の切り替え開始から終了までのに内燃機関１に対する燃料噴射量を減量補正し、その減量補正量を自動変速機１２による切り替え後の変速比に応じて算出する。【選択図】図１
2009216032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに大きさの異なる複数の変速比に切り替え可能な自動変速機に連結された内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、
前記自動変速機による変速比の切り替え開始から終了までの間に前記内燃機関に対する燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、前記減量補正手段が補正する減量補正量を前記自動変速機による切り替え後の変速比に応じて算出する補正量算出手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記補正量算出手段は、前記自動変速比による切り替え後の変速比が大きいほど燃料噴射量の減量幅が大きくなるように前記減量補正量を算出する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記補正量算出手段は、前記自動変速比による切り替え後の変速比が同一の場合で比較したときに前記内燃機関の冷却水温が低いほど燃料噴射量の減量幅が小さくなるように前記減量補正量を算出する請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記補正量算出手段は、前記自動変速比による切り替え後の変速比が同一の場合で比較したときに前記内燃機関の負荷が低いほど燃料噴射量の減量幅が小さくなるように前記減量補正量を算出する請求項２に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機の変速時に燃料噴射量の減量補正を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機の変速時における変速ショックを緩和するため、変速の開始から終了までの間に内燃機関の出力トルクを低下させることが広く行われている。例えば、ディーゼル機関において自動変速機の変速開始から終了までの間に燃料噴射量を減量補正して出力トルクを低下させる制御装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１１５５１号公報
【特許文献２】特開平５−７１３８５号公報
【特許文献３】特開平８−５８４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は変速時の出力トルクの低下を燃料噴射量を所定値まで小さくすることにより実現しており、その所定値には出力トルクが０になるような値が採用されている。つまり、この装置は自動変速機のギア比（変速比）とは関わりなく変速時の燃料噴射量を一定値に補正する。
【０００５】
自動変速機の変速比の切り替えに伴う変速ショックは内燃機関の出力トルクが同じであっても切り替え後の変速比によってその大きさが相違する。換言すれば内燃機関の出力トルクが同じであっても変速比によって変速ショックに対する感度が相違する。変速時の車両加速度を維持するためには、変速時にできる限り出力トルクを低下させないことが好ましい。しかしながら、特許文献１の装置は変速比に拘わらず燃料噴射量を所定値に補正するので、変速ショックを緩和できても切り替え後の変速比によっては過剰に出力トルクを低下させる可能性がある。過剰な出力トルクの低下は変速時における車両加速度の落ち込みを招く。
【０００６】
そこで、本発明は変速ショックを緩和しつつ変速時の車両加速度の低下を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置は、互いに大きさの異なる複数の変速比に切り替え可能な自動変速機に連結された内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、前記自動変速機による変速比の切り替え開始から終了までの間に前記内燃機関に対する燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、前記減量補正手段が補正する減量補正量を前記自動変速機による切り替え後の変速比に応じて算出する補正量算出手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
この制御装置によれば、自動変速機にて切り替え後の変速比に応じた減量補正量が算出されるため、切り替え後の変速比に見合った減量補正を実現できる。これにより、自動変速機による変速時における変速ショックを緩和するために過剰な出力トルクの低下を防止できるようになる。従って、自動変速機による変速時における変速ショックを緩和しつつ出力トルクの低下を抑えることができる。
【０００９】
本発明の制御装置の一態様において、前記補正量算出手段は、前記自動変速比による切り替え後の変速比が大きいほど燃料噴射量の減量幅が大きくなるように前記減量補正量を算出してもよい（請求項２）。自動変速機による切り替え後の変速比が大きいほど、つまりローギアードなほど変速ショックに対する感度が増大する。この態様によれば、切り替え後の変速比が大きいほど燃料噴射量が減量されるため、過剰な減量補正を防止し得る効率的な変速ショックの緩和を実現できる。つまり、出力トルクの低下を食い止めつつ変速ショックを緩和することができるようになる。
【００１０】
この態様においては、前記補正量算出手段は、前記自動変速比による切り替え後の変速比が同一の場合で比較したときに前記内燃機関の冷却水温が低いほど燃料噴射量の減量幅が小さくなるように前記減量補正量を算出してもよい（請求項３）。内燃機関に生じるフリクションは冷却水温が低いほど大きくなる。このため、内燃機関の出力トルクは冷却水温が低いほどフリクション相当分減少する。従って、この場合のように、燃料噴射量の減量幅を冷却水温が低いほど小さくしても変速ショックを十分に緩和することが可能である。これにより、冷却水温が低い場合でも冷却水温が高い場合と同等の出力トルクを変速時に確保できるため出力トルクの低下を抑えることができる。
【００１１】
また、前記補正量算出手段は、前記自動変速比による切り替え後の変速比が同一の場合で比較したときに前記内燃機関の負荷が低いほど燃料噴射量の減量幅が小さくなるように前記減量補正量を算出してもよい（請求項４）。内燃機関の負荷が低いほど出力トルクが小さいため、この場合のように内燃機関の負荷が低いほど燃料噴射量の減量幅を小さくしても変速ショックを十分に緩和することが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、自動変速機にて切り替え後の変速比に応じた減量補正量が算出されるため、切り替え後の変速比に見合った減量補正を実現できる。これにより、自動変速機による変速時における変速ショックを緩和するために過剰な出力トルクの低下を防止できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一形態に係る制御装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は４つの気筒２が一列に並べられた直列型のディーゼルエンジンとして構成されている。内燃機関１は走行用動力源として不図示の自動車に搭載されている。各気筒２には燃料噴射弁３が一つずつ設けられており、これらの燃料噴射弁３は燃圧を調整するコモンレール４に接続されている。コモンレール４には不図示の燃料ポンプで加圧された高圧の燃料が供給される。
【００１４】
内燃機関１の吸気通路５には空気濾過用のエアフィルタ６が設けられている。吸気通路５は気筒２毎に分岐した吸気マニホールド７を有しており、吸気マニホールド７の分岐部は各気筒２の吸気ポートに接続されている。内燃機関１の排気通路８は各気筒２からの排気を集合させる排気マニホールド９を有している。その排気マニホールド９にて集合された排気はその下流に設けられた排気浄化装置１０に導かれ、排気中の有害物質が浄化されてから大気に放出される。
【００１５】
内燃機関１にはその動力を変速して自動車のプロペラシャフト１１に伝達する自動変速機１２が連結されている。内燃機関１のクランクシャフト１３からの出力は不図示のトルクコンバータを介して自動変速機１２に入力される。詳しい内部構造の説明は省略するが自動変速機１２は遊星歯車機構等の複数組のギア機構を備えている。自動変速機１２はそれらのギア機構にて構成される動力伝達経路をクラッチ、ブレーキ等の締結要素の作動にて変更することにより、互いに大きさの異なる複数のギア比（変速比）に切り替えることができる。自動変速機１２には変速比が最も大きい第１速から最も小さい第４速までの前進４段及び後進１段のシフトポジションが割り当てられている。
【００１６】
自動変速機１２による変速比の切り替え、つまりシフトポジションの切り替えは内燃機関１を適正に制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。なお、ＥＣＵ２０とは別に自動変速機１２の制御専用のコンピュータを設け、そのコンピュータとＥＣＵ２０との間で通信可能に接続する形式で実施することも可能である。
【００１７】
ＥＣＵ２０には各種センサからの信号に基づいて自動変速機１２に対する制御の他、内燃機関１に対する各種制御を実行する。本発明に関連するセンサとしては、クランクシャフト１１の回転位置に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ２１、内燃機関１が搭載された自動車の車速に応じた信号を出力する車速センサ２２、内燃機関１の冷却水温に応じた信号を出力する水温センサ２３、自動変速機１２のシフトポジションに応じた信号を出力するシフトポジションセンサ２４、アクセルペダル１５の踏み込み操作量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ２５が設けられている。
【００１８】
ＥＣＵ２０は運転状態に応じた適正な燃料噴射量を演算し、その燃料噴射量の燃料が噴射されるように各燃料噴射弁３の動作を制御する燃料噴射制御を実行する。本形態は、自動変速機１２によるシフトポジションの変更時、つまり変速比の切り替え時に燃料噴射量を減量補正することに特徴を有している。
【００１９】
図２は本形態の制御結果の一例を示した説明図である。図２には車両停止時から第１速、第２速及び第３速を経て第４速まで変速された際の、車両加速度、燃料噴射量及び機関回転数（回転速度）のそれぞれの推移が同一時間軸で示されている。また、比較のために燃料噴射量を変速時に一定値に減量補正する比較例の制御結果が示されている。
【００２０】
周知のように、自動変速機１２にて変速比が切り換えられる際にはその切り替え後に機関回転速度が駆動輪側の回転速度に合致することになるため変速ショックが発生し得る。その変速ショックを緩和するため、変速開始から終了までの間に燃料噴射量を減量することにより変速時における内燃機関１の出力トルクを低下させている。破線で示した比較例の場合、変速時の燃料噴射量が一定値ｑとなるように減量補正している。このため、変速ショックを緩和できるものの車両加速度は変速時に落ち込んでしまう。
【００２１】
一般に、変速ショックは切り替え後の変速比が大きいほど、つまりローギアードなほど大きくなる傾向を持っている。従って、比較例のように燃料噴射量を変速時に一定値ｑに減量補正すると、切り替え後の変速比が大きい場合に変速ショックを十分に緩和できるものの、切り替え後の変速比が小さい場合（ハイギアードな場合）には過剰な減量補正が行われるおそれがある。これに対し、本形態の制御では切り替え後の変速比に応じて減量補正量が算出される。つまり、図２から明らかなように、変速時における減量補正量は切り替え後の変速比が大きいほど燃料噴射量の減量幅ｄが大きくなるように算出される。これにより、ハイギアードな場合に過剰な減量補正を防止し得る効率的な変速ショックの緩和を実現できる。即ち、出力トルクの低下を食い止めて車両加速度の落ち込みを抑えつつ変速ショックを緩和することができるようになる。なお、図２の燃料噴射量の波形に示された点線は変速時に減量補正を行わない場合の燃料噴射量を意味している。
【００２２】
ＥＣＵ２０は以上の制御結果を得るために以下に説明する制御ルーチンを実行する。図３はＥＣＵ２０が実行する燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ２０のＲＯＭ等の記憶装置に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００２３】
図３に示すように、ＥＣＵ２０は、まずステップＳ１において自動変速機１２に対する変速要求の有無を判定する。この変速要求は図３のルーチンと並行して実施される自動変速機１２に対する制御ルーチンの処理結果を参照することによりその有無を判定できる。なお、自動変速機１２に対する制御ルーチンは公知のものであるのでその詳細な説明を省略するが、このルーチンでは車速センサ２２及びアクセル開度センサ２５からの信号に基づいて車速とアクセル開度と取得し、これらのパラメータに対応付けられた変速段へ切り換える制御が行われる。ステップＳ１において変速要求がない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。一方、変速要求がある場合には処理をステップＳ２に進める。
【００２４】
ステップＳ２では、ステップＳ１で判定した変速要求が変速比が大きいものから小さいものへ切り換えられるアップシフトか否かを判定する。アップシフトの場合はステップＳ３に進み、ダウンシフトの場合はステップＳ８に進む。
【００２５】
ステップＳ３では、アップシフトのシフトパターンを特定する。本形態の場合、自動変速機１２が前進４段のシフトポジションを持つため、第１速→第２速、第２速→第３速、及び第３速→第４速の３種類のアップシフトのシフトパターンが存在する。そこで、ステップＳ３ではこれらのシフトパターンの中から今回の変速要求に対応したシフトパターンを特定する。シフトパターンの特定はシフトポジションセンサ２４からの出力信号に基づいて行うことができる。
【００２６】
ステップＳ４では、燃料噴射量の減量補正量の基礎となる基礎補正量を算出する。この基礎補正量はシフトパターン毎に用意された基礎補正マップをＥＣＵ２０が参照することにより算出される。図４は基礎補正マップの内容を視覚的に示した説明図である。図４の基礎補正マップは第１速→第２速のシフトパターンに対応したものである。同様のマップがシフトパターン毎に用意されている。基礎補正マップは内燃機関１の機関回転速度及び負荷をそれぞれ変数として基礎補正量を与える構造を持っている。ＥＣＵ２０はクランクポジションセンサ２１の出力信号に基づいて現在の回転速度を演算するとともに、アクセル開度センサ２５の出力信号に基づいて負荷を演算し、現在の回転速度と負荷とを基礎補正マップに当てはめることにより基礎補正量を算出する。図４から明らかなように、マップが与える基礎補正量は、負荷が低いほど小さな値に、機関回転数が低いほど小さな値になっている。従って、算出される基礎補正量を切り替え後の変速比が同一の場合で比較すると内燃機関１の負荷が低いほど燃料噴射量の減量幅は小さくなる。
【００２７】
ステップＳ５では、内燃機関１の冷却水温を考慮した水温補正量を算出する。この水温補正量はアップシフトの場合とダウンシフトの場合とでそれぞれ用意された水温補正マップをＥＣＵ２０が参照することにより算出される。図５は水温補正マップの内容を視覚的に示した説明図である。図５の水温補正マップはアップシフトに対応したものであり、冷却水温を変数として水温補正量を与える構造を持っている。ＥＣＵ２０は水温センサ２３の出力信号に基づいて内燃機関１の現在の冷却水温を取得し、その冷却水温を水温補正マップに当てはめることにより水温補正量を算出する。図５から明らかなように、このマップが与える水温補正量は水温が低いほど小さな値になっている。従って、算出される水温補正量を切り替え後の変速比が同一の場合で比較すると、内燃機関１の冷却水温が低いほど燃料噴射量の減量幅は小さくなる。
【００２８】
ステップＳ６では、算出済の基礎補正量と水温補正量とを合算することにより減量補正量を算出する。
【００２９】
ステップＳ７では、算出された減量補正量にて変速の開始から終了までの間に減量補正を実施する。即ち、ＥＣＵ２０は算出された減量補正量が実現されるように各燃料噴射弁３を制御する。そして今回のルーチンを終了する。
【００３０】
ダウンシフトの場合におけるステップＳ８〜ステップＳ１１の処理内容は、上記ステップＳ３〜ステップＳ６までと同様である。但し、アップシフトとダウンシフトとの間では変速ショックの性状が相違するため、上述した基礎補正マップ及び水温補正マップに記述される具体的数値が相違している。但し、ダウンシフトの場合であっても各マップの傾向はアップシフトの場合と同一である。
【００３１】
図３の制御ルーチンをＥＣＵ２０が繰り返し実行することにより、ＥＣＵ２０は本発明に係る減量補正手段として、補正量算出手段としてそれぞれ機能する。
【００３２】
以上の形態によれば、上述したように過剰な減量補正を防止し得る効率的な変速ショックの緩和を実現できる他、内燃機関１の冷却水温及び負荷を考慮して減量補正量が算出されるため次の効果を得ることができる。内燃機関１に生じるフリクションは冷却水温が低いほど大きくなり、その出力トルクは冷却水温が低いほどフリクション相当分減少する。従って、燃料噴射量の減量幅を冷却水温が低いほど小さくしても変速ショックを十分に緩和することが可能である。そのため、本形態によれば、冷却水温が低い場合でも冷却水温が高い場合と同等の出力トルクを変速時に確保できるため出力トルクの低下を抑えることができる。また、内燃機関１の負荷が低いほど出力トルクが小さいため、本形態のように内燃機関１の負荷が低いほど燃料噴射量の減量幅を小さくしても変速ショックを十分に緩和することが可能である。
【００３３】
本発明は、以上の形態に限定されることなく本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。本発明は主として燃料噴射量の制御によって出力トルクを調整するディーゼル機関への適用が好ましいがディーゼル機関以外への適用を否定するものではない。従って例えば火花点火型内燃機関に対して本発明を適用する余地がある。また、本発明に係る自動変速機は電磁クラッチ等のクラッチ手段を介在させて内燃機関に接続される自動変速機であってもよい。また、上記形態のように、減量補正量の算出に当たり内燃機関１の冷却水温及び負荷を考慮することは必須ではなく、これらを考慮せずに減量補正量を算出する形態で本発明を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一形態に係る制御装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】本形態の制御結果の一例を示した説明図。
【図３】ＥＣＵが実行する燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図４】基礎補正マップの内容を視覚的に示した説明図。
【図５】水温補正マップの内容を視覚的に示した説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１  内燃機関
１２  自動変速機
２０  ＥＣＵ（減量補正手段、補正量算出手段）
【図１】
2009216032.tif 000003
【図２】
2009216032.tif 000004
【図３】
2009216032.tif 000005
【図４】
2009216032.tif 000006
【図５】
2009216032.tif 000007