JP2007192067A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ及び手動変速機を搭載した車両において、変速時の運転者の要求に応じた加速性能や減速性能を実現すること。
【解決手段】車両の情報に基づいて適正車軸トルクを算出し、適正クランク軸トルクに換算すると共に、運転者の要求に応じて要求クランク軸トルクを算出する。そして、加速中に変速時であると判定されたときには、適正クランク軸トルクを最小許容クランク軸トルクとし、最小許容クランク軸トルクと要求クランク軸トルクのうちの大きい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。また、減速中に変速時であると判定されたときには、適正クランク軸トルクを最大許容クランク軸トルクとし、最大許容クランク軸トルクと要求クランク軸トルクのうちの小さい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸の出力（動力）を動力伝達系を介して車軸に伝達する車両に適用される内燃機関の制御装置に関するものである。

従来より、クラッチ及び手動変速機（マニュアルトランスミッション：ＭＴ）を搭載したＭＴ車においては、走行中に変速段の切り換え（いわゆるギヤチェンジ）を行う際には、運転者がアクセルペダルを戻すと同時にクラッチペダルを踏み込んでクラッチを切った状態でシフトレバーを操作して変速段を変更した後、アクセルペダルを踏み込んでエンジン回転速度を合わせながらクラッチペダルを戻してクラッチを繋ぐ必要があり、このような一連の変速操作を上手に行うには、ある程度の熟練が必要で運転者の技量に委ねられていた。

一方、自動変速機（オートマチックトランスミッション：ＡＴ）を搭載したＡＴ車においては、特許文献１（特許第３４１５８６３号公報）に記載されているように、運転者の要求に応じて駆動ユニットの出力側目標トルクを算出して、この出力側目標トルクと変速比とコンバータゲイン等に基づいて目標エンジントルクを算出し、この目標エンジントルクを実現するようにエンジンを制御することで、運転者の要求に応じた出力側目標トルクを発生させるようにしたものがある。
特許第３４１５８６３号公報

前述したように、ＭＴ車の変速操作は、運転者の技量に委ねられているため、変速操作（特にアクセルペダルとクラッチペダルの連係操作）が下手な運転者の場合には、変速時に内燃機関のクランク軸から車軸に適正なトルクを伝達することができず、ドライバビリティが悪化したり、燃料を無駄に消費して燃費が悪化したりするという問題がある。このような問題は、上記特許文献１に記載されているようなＡＴ車の技術では、解決することができない。しかも、ＭＴ車では、運転者の要求（アクセル操作量）に応じた加速性能や減速性能を実現できなくなると、ＭＴ車の魅力が低減してしまう。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止しながら運転者の要求に応じた加速性能や減速性能を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランク軸の出力を動力伝達系を介して車軸に伝達する車両において、車両の情報に基づいて該車両の走行状態に適した適正車軸トルクを適正車軸トルク算出手段により算出し、この適正車軸トルクを動力伝達系の変速状態に基づいて適正クランク軸トルク算出手段により適正クランク軸トルクに換算すると共に、運転者の要求に基づいて要求クランク軸トルクを要求クランク軸トルク算出手段により算出する。そして、動力伝達系の情報に基づいて変速時であるか否かを変速時判定手段により判定して、変速時であると判定されたときに変速時目標クランク軸トルク設定手段により適正クランク軸トルクと要求クランク軸トルクとを比較して変速時の目標クランク軸トルクを設定し、この目標クランク軸トルクに基づいて内燃機関をトルク制御手段により制御するようにしたものである。

具体的には、加速時には、車両の走行状態（つまり加速状態）に適した適正車軸トルクから換算した適正クランク軸トルクをクランク軸トルクの最小許容値（以下「最小許容クランク軸トルク」という）とし（請求項２）、この最小許容クランク軸トルクと要求クランク軸トルクのうちの大きい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定するようにすると良い（請求項３）。

このようにすれば、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルクよりも小さい場合には、加速状態に適した最小許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じて内燃機関を制御することで、変速時にクラッチペダルを無造作に戻してクラッチを繋いでも、内燃機関の回転速度の不快な落ち込みやストール（いわゆるエンスト）を回避することができ、加速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止することができる。一方、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルク以上の場合には、運転者の要求に応じた要求クランク軸トルクをそのまま変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じて内燃機関を制御することで、運転者の加速要求に応答良く応じた加速性能を実現することができる。

また、減速時には、車両の走行状態（つまり減速状態）に適した適正車軸トルクから換算した適正クランク軸トルクをクランク軸トルクの最大許容値（以下「最大許容クランク軸トルク」という）とし（請求項４）、この最大許容クランク軸トルクと要求クランク軸トルクのうちの小さい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定するようにすると良い（請求項５）。

このようにすれば、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルクよりも大きい場合には、減速状態に適した最大許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じて内燃機関を制御することで、内燃機関の回転速度の不要な吹き上がりを回避することができ、減速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止することができる。一方、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルク以下の場合には、運転者の要求に応じた要求クランク軸トルクをそのまま変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じて内燃機関を制御することで、運転者の減速要求に応答良く応じた減速性能を実現することができる。

ところで、変速の際に、まだ、クラッチが動力伝達可能でない状態や手動変速機がニュートラル状態のときに変速時であると判定して、要求クランク軸トルクと適正クランク軸トルクのうちの一方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定すると、内燃機関の回転速度が吹き上って運転者に不快感を与えたり、手動変速機のギヤの係合が可能な回転速度範囲から逸脱してしまう可能性がある。

この対策として、請求項６のように、クラッチペダルの操作量が所定値以下（つまりクラッチが動力伝達可能な状態）で且つシフトレバーの操作により選択された今回の変速段が前回の変速段と異なり且つシフトレバーの操作位置がニュートラル位置以外（つまり手動変速機が動力伝達可能な状態）のときに変速時であると判定するようにすると良い。このようにすれば、変速時であると判定されたときに、要求クランク軸トルクと適正クランク軸トルクのうちの一方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定しても、既にクラッチ及び手動変速機が動力伝達可能な状態になっているため、内燃機関の回転速度が吹き上ることを防止できて運転者に不快感を与えないようにすることができると共に、手動変速機のギヤの係合が可能な回転速度範囲から逸脱すること防止することができる。

また、適正車軸トルクの算出に関しては、請求項７のように、車両重量と推定加速度と車輪半径に基づいて走行車軸トルクを算出すると共に、車速と車輪半径に基づいて走行負荷トルクを算出し、走行車軸トルクと走行負荷トルクに基づいて適正車軸トルクを算出するようにすると良い。

車両の走行に寄与する力（駆動力と走行抵抗との差）と車両重量と加速度との関係は次の運動方程式により表すことができる。
車両の走行に寄与する力＝車両重量×加速度

上式より車両重量に推定加速度を乗算すれば、車両の走行に寄与する力を算出することができ、この車両の走行に寄与する力に車輪半径を乗算すれば、車両の走行に寄与する走行車軸トルクを求めることができるため、車両重量と推定加速度と車輪半径を用いれば、走行車軸トルクを精度良く算出することができる。また、一般に、車速に応じて走行抵抗が変化し、この走行抵抗に車輪半径を乗算すれば、車軸における走行負荷トルクを求めることができるため、車速と車輪半径を用いれば、走行負荷トルクを精度良く算出することができる。この走行負荷トルクを走行車軸トルクに加算すれば、車両の走行状態に適した適正車軸トルクを精度良く算出することができる。

更に、請求項８のように、変速時判定手段の判定結果（つまり変速時であるか否かの判定結果）に拘らず常に適正車軸トルクを算出するようにしても良い。このようにすれば、車両の走行状態が刻々と変化するのに対応して該走行状態に適した適正車軸トルクひいては適正クランク軸トルクを随時更新することができる。

尚、前記請求項１に係る発明では、適正車軸トルクを適正クランク軸トルクに換算した上で、変速時であると判定されたときに適正クランク軸トルクと要求クランク軸トルクとを比較して変速時の目標クランク軸トルクを設定するようにしたが、請求項９のように、適正車軸トルクを適正クランク軸トルクに換算する処理（適正クランク軸トルク算出手段）を省略すると共に、要求クランク軸トルクの代わりに要求車軸トルクを算出し、変速時であると判定されたときに適正車軸トルクと要求車軸トルクとを比較して変速時の目標車軸トルクを設定し、この変速時の目標車軸トルクを動力伝達系の変速状態に基づいて変速時の目標クランク軸トルクに換算するようにしても良い。このようにしても、前記請求項１と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を２つの実施例１，２を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて車両の駆動システムの概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１のクランク軸１２が、クラッチ１３を介して手動変速機１４の入力軸１５に連結され、この手動変速機１４の出力軸１６が、デファレンシャルギヤ１７を介して車輪１９の車軸１８に連結されている。これらクラッチ１３、手動変速機１４、デファレンシャルギヤ１７等から動力伝達系が構成されている。エンジン１１のクランク軸１２の出力トルクは、手動変速機１４の複数のギヤで変速されて車軸１８に伝達され、この車軸１８により車輪１９が駆動される。また、クラッチ１３は、図示しないクラッチペダルの操作によって係合／遮断が操作され、手動変速機１４は、図示しないシフトレバーの操作によって変速段が切り換えられる。

エンジン１１には、クランク軸１２が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２０が取り付けられ、このクランク角センサ２０の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、クラッチ１３の係合／遮断を操作するクラッチペダルの操作量がクラッチスイッチ２１（クラッチ操作量検出手段）によって検出され、手動変速機１４の変速段を切り換え操作するシフトレバーの操作位置がシフトスイッチ２２（シフト操作位置検出手段）によって検出される。尚、クラッチスイッチ２１は、クラッチペダルの操作量に応じて出力信号の大きさが変化するものでも良いし、或は、クラッチペダルの操作量が所定値以下であるか否かによってオン／オフが切り換わるものでも良い。

また、アクセルセンサ２３によってアクセル開度（アクセルペダルの操作量）が検出され、車速センサ２４によって車速が検出される。また、車両の乗車人数、積載荷物量、燃料量等によって変化する車両重量が車両重量センサ２５によって検出される。この車両重量センサ２５は、例えば、サスペンション装置のストローク量を検出することで車両重量を検出する。尚、乗車人数を検出する乗車人数センサ、積載荷物量を検出する積載荷物量センサ、燃料タンク内の燃料量を検出する燃料センサ等のうちの少なくとも１つの出力信号に基づいて車両重量を判定するようにしても良い。

これら各種のセンサやスイッチの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２６に入力される。このＥＣＵ２６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、アクセル開度等に基づいて目標クランク軸トルクを算出し、この目標クランク軸トルクを実現するようにエンジン１１の燃料噴射量、吸入空気量、点火時期等を制御するトルク制御手段として機能する。

その際、ＥＣＵ２６は、後述する図２乃至４の目標クランク軸トルク設定用の各プログラムを実行することで、車両の情報（例えば車両重量、推定加速度、車輪１９の半径）に基づいて車両の走行状態に適した適正車軸トルクを算出し、この適正車軸トルクを動力伝達系の変速状態（トータルギア比）に基づいて適正クランク軸トルクに換算すると共に、アクセル開度（運転者の要求）とエンジン回転速度とに応じて要求クランク軸トルクを算出する。そして、動力伝達系の情報（例えばクラッチ１３や手動変速機１４の状態）に基づいて変速時であるか否かを判定し、変速時であると判定されたときに要求クランク軸トルクと適正クランク軸トルクとを比較して両者のうちの一方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。

具体的には、加速時には、車両の走行状態（つまり加速状態）に適した適正車軸トルクから換算した適正クランク軸トルクをクランク軸トルクの最小許容値（以下「最小許容クランク軸トルク」という）とし、この最小許容クランク軸トルクと要求クランク軸トルクのうちの大きい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。

これにより、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルクよりも小さい場合には、加速状態に適した最小許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定して、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態（例えば燃料噴射量、スロットル開度、点火時期等）を制御することで、変速時にクラッチペダルを無造作に戻してクラッチ１３を繋いでも、エンジン回転速度の不快な落ち込みやストール（いわゆるエンスト）を回避して、加速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止する。一方、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルク以上の場合には、運転者の要求に応じた要求クランク軸トルクをそのまま変速時の目標クランク軸トルクとして設定して、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御することで、運転者の加速要求に応答良く応じた加速性能を実現する。

また、減速時には、車両の走行状態（つまり減速状態）に適した適正車軸トルクから換算した適正クランク軸トルクをクランク軸トルクの最大許容値（以下「最大許容クランク軸トルク」という）とし、この最大許容クランク軸トルクと要求クランク軸トルクのうちの小さい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。

これにより、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルクよりも大きい場合には、減速状態に適した最大許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定して、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御することで、エンジン回転速度の不要な吹き上がりを回避して、減速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止する。一方、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルク以下の場合には、運転者の要求に応じた要求クランク軸トルクをそのまま変速時の目標クランク軸トルクとして設定して、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御することで、運転者の減速要求に応答良く応じた減速性能を実現する。

以下、ＥＣＵ２６が実行する図２乃至図４の目標クランク軸トルク設定用の各プログラムの処理内容を説明する。

［目標クランク軸トルク設定］
図２に示す目標クランク軸トルク設定プログラムは、ＥＣＵ２６の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、車速の挙動やエンジン回転速度の挙動等に基づいて推定加速度を算出する。尚、減速時には推定加速度が負の値となるように算出する。この後、ステップ１０２に進み、現在の推定加速度に基づいて車両の走行状態が加速状態と減速状態と定速状態のうちのいずれであるかを判定する。

この後、ステップ１０３に進み、現在の車両重量と推定加速度と車輪１９の半径に基づいて、車両の走行に寄与する走行車軸トルクをマップ又は数式等により算出する。
車両の走行に寄与する力（駆動力と走行抵抗との差）と車両重量と加速度との関係は次の運動方程式により表すことができる。
車両の走行に寄与する力＝車両重量×加速度

上式より車両重量に推定加速度を乗算すれば、車両の走行に寄与する力を算出することができ、この車両の走行に寄与する力に車輪１９の半径を乗算すれば、車両の走行に寄与する走行車軸トルクを求めることができるため、車両重量と推定加速度と車輪１９の半径を用いれば、走行車軸トルクを精度良く算出することができる。尚、車輪１９の半径はほぼ一定と見なせるため、車輪１９の半径を固定値に設定して、車両重量と推定加速度に基づいて走行車軸トルクを算出するようにしても良い。

この後、ステップ１０４に進み、車速と車輪１９の半径に基づいて車軸１８における走行負荷トルクをマップ又は数式等により算出する。一般に、車速に応じて走行抵抗が変化し、この走行抵抗に車輪１９の半径を乗算すれば、車軸１８における走行負荷トルクを求めることができるため、車速と車輪１９の半径を用いれば、走行負荷トルクを精度良く算出することができる。尚、車輪１９の半径はほぼ一定と見なせるため、車輪１９の半径を固定値に設定して、車速のみに応じて走行車軸トルクを算出するようにしても良い。

この後、ステップ１０５に進み、走行車軸トルクに走行負荷トルクを加算して、車両の走行状態（加速状態や減速状態）に適した適正車軸トルクを求める。
適正車軸トルク＝走行車軸トルク＋走行負荷トルク

これらのステップ１０３〜１０５の処理により変速時であるか否かに拘らず常に適正車軸トルクを所定の演算周期で算出する。これらのステップ１０３〜１０５の処理が特許請求の範囲でいう適正車軸トルク算出手段としての役割を果たす。

適正車軸トルクを算出した後、ステップ１０６に進み、アクセル開度（運転者の要求）とエンジン回転速度とに応じた要求クランク軸トルクをマップ又は数式等により算出する。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう要求クランク軸トルク算出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０７に進み、加速判定中であるか否か（上記ステップ１０２で加速状態と判定されたか否か）を判定し、加速判定中であると判定された場合には、ステップ１０９に進み、後述する図３の加速判定時処理プログラムを実行して、加速判定時の目標クランク軸トルクを設定する。

一方、上記ステップ１０７で、加速判定中ではないと判定された場合には、ステップ１０８に進み、減速判定中であるか否か（上記ステップ１０２で減速状態と判定されたか否か）を判定し、減速判定中であると判定された場合には、ステップ１１０に進み、後述する図４の減速判定時処理プログラムを実行して、減速判定時の目標クランク軸トルクを設定する。

また、上記ステップ１０７で加速判定中ではないと判定され、且つ、上記ステップ１０８で減速判定中ではないと判定された場合、つまり定速状態の場合には、ステップ１１１に進み、要求クランク軸トルクをそのまま目標クランク軸トルクとして設定する。
目標クランク軸トルク＝要求クランク軸トルク

［加速判定時処理］
図３に示す加速判定時処理プログラムは、前記図２の目標クランク軸トルク設定プログラムのステップ１０９で実行されるサブルーチンである。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、適正車軸トルクを動力伝達系の変速状態であるトータルギヤ比で除算して適正クランク軸トルクを求め、これを最小許容クランク軸トルクとする。
最小許容クランク軸トルク＝適正車軸トルク÷トータルギヤ比

ここで、トータルギヤ比は、クランク軸１２の回転速度と車軸１８の回転速度との比であり、手動変速機１４の変速比とデファレンシャルギヤ１７の減速比等に基づいて算出される。このステップ２０１の処理が特許請求の範囲でいう適正クランク軸トルク算出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ２０２〜２０４で、変速時であるか否かを、例えば、次の(1) 〜(3) の条件を全て満たすか否かによって判定する。
(1) クラッチペダルの操作量が所定値以下（つまりクラッチ１３が動力伝達可能な状態）であること（ステップ２０２）
ここで、クラッチ１３が動力伝達可能な状態とは、クラッチ１３が軽く繋がった半係合状態（いわゆる半クラッチ）を含むものとする。

(2) シフトレバーの操作により今回選択された変速段が前回選択された変速段と異なっていること（ステップ２０３）
(3) シフトレバーの操作位置がニュートラル位置以外（つまり手動変速機１４が動力伝達可能な状態）であること（ステップ２０４）

これら(1) 〜(3) の条件を全て満たせば、変速時であると判定するが、上記(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか１つでも満たさない条件があれば、変速時ではないと判定する。これらのステップ２０２〜２０４の処理が特許請求の範囲でいう変速時判定手段としての役割を果たす。

これらのステップ２０２〜２０４で、変速時であると判定された場合には、ステップ２０５に進み、要求クランク軸トルクと最小許容クランク軸トルク（適正クランク軸トルク）のうちの大きい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。

つまり、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルクよりも小さい場合には、最小許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。
目標クランク軸トルク＝最小許容クランク軸トルク

一方、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルク以上の場合には、要求クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。
目標クランク軸トルク＝要求クランク軸トルク
このステップ２０５の処理が特許請求の範囲でいう変速時目標クランク軸トルク設定手段としての役割を果たす。

その後、上記ステップ２０２〜２０４で、変速時ではないと判定されたときには、ステップ２０６に進み、要求クランク軸トルクをそのまま目標クランク軸トルクとして設定する。
目標クランク軸トルク＝要求クランク軸トルク

［減速判定時処理］
図４に示す減速判定時処理プログラムは、前記図２の目標クランク軸トルク設定プログラムのステップ１１０で実行されるサブルーチンである。本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１で、適正車軸トルクを動力伝達系の変速状態であるトータルギヤ比で除算して適正クランク軸トルクを求め、これを最大許容クランク軸トルクとする。
最大許容クランク軸トルク＝適正車軸トルク÷トータルギヤ比
このステップ３０１の処理も特許請求の範囲でいう適正クランク軸トルク算出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ３０２〜３０４で、変速時であるか否かを前記図３の加速判定時処理プログラムのステップ２０２〜２０４と同じ方法で判定する。これらのステップ３０２〜３０４の処理も特許請求の範囲でいう変速時判定手段としての役割を果たす。

これらのステップ３０２〜３０４で、変速時であると判定された場合には、ステップ３０５に進み、要求クランク軸トルクと最大許容クランク軸トルク（適正クランク軸トルク）のうちの小さい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。

つまり、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルクよりも大きい場合には、最大許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。
目標クランク軸トルク＝最大許容クランク軸トルク

一方、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルク以下の場合には、要求クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定する。
目標クランク軸トルク＝要求クランク軸トルク
このステップ３０５の処理も特許請求の範囲でいう変速時目標クランク軸トルク設定手段としての役割を果たす。

その後、上記ステップ３０２〜３０４で、変速時ではないと判定されたときには、ステップ３０６に進み、要求クランク軸トルクをそのまま目標クランク軸トルクとして設定する。
目標クランク軸トルク＝要求クランク軸トルク

以上説明した本実施例１では、加速中に変速時であると判定されたときには、要求クランク軸トルクと最小許容クランク軸トルク（適正クランク軸トルク）のうちの大きい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定するようにしたので、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルクよりも小さい場合には、加速状態に適した最小許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御することで、変速時にクラッチペダルを無造作に戻してクラッチ１３を繋いでも、エンジン回転速度の不快な落ち込みやストール（いわゆるエンスト）を回避することができ、加速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止することができる。一方、加速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最小許容クランク軸トルク以上の場合には、運転者の要求に応じた要求クランク軸トルクをそのまま変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御することで、運転者の加速要求に応答良く応じた加速性能を実現することができる。

また、減速中に変速時であると判定されたときには、要求クランク軸トルクと最大許容クランク軸トルク（適正クランク軸トルク）のうちの小さい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定するようにしたので、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルクよりも大きい場合には、減速状態に適した最大許容クランク軸トルクを変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御することで、エンジン回転速度の不要な吹き上がりを回避することができ、減速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止することができる。一方、減速中の変速時に、要求クランク軸トルクが最大許容クランク軸トルク以下の場合には、運転者の加速要求に応じた要求クランク軸トルクをそのまま変速時の目標クランク軸トルクとして設定することができ、この変速時の目標クランク軸トルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御することで、運転者の減速要求に応答良く応じた減速性能を実現することができる。

ところで、変速の際に、まだ、クラッチ１３が動力伝達可能でない状態や手動変速機１４がニュートラル状態のときに変速時であると判定して、要求クランク軸トルクと適正クランク軸トルク（最小許容クランク軸トルク又は最大許容クランク軸トルク）のうちの一方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定すると、エンジン回転速度が吹き上って運転者に不快感を与えたり、手動変速機１４のギヤの係合が可能な回転速度範囲から逸脱してしまう可能性がある。

この対策として、本実施例１では、クラッチペダルの操作量が所定値以下（つまりクラッチ１３が動力伝達可能な状態）で且つシフトレバーの操作により選択された今回の変速段が前回の変速段と異なり且つシフトレバーの操作位置がニュートラル位置以外（つまり手動変速機１４が動力伝達可能な状態）のときに変速時であると判定するようにしたので、変速時であると判定されたときに、要求クランク軸トルクと適正クランク軸トルク（最小許容クランク軸トルク又は最大許容クランク軸トルク）のうちの一方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定しても、既にクラッチ１３及び手動変速機１４が動力伝達可能な状態になっているため、エンジン回転速度が吹き上ることを防止できて運転者に不快感を与えないようにすることができると共に、手動変速機１４のギヤの係合が可能な回転速度範囲から逸脱すること防止することができる。

また、本実施例１では、変速時であるか否かに拘らず常に適正車軸トルクを算出するようにしたので、車両の走行状態が刻々と変化するのに対応して該走行状態に適した適正車軸トルクひいては適正クランク軸トルクを随時更新することができる。

次に、図５乃至図７を用いて本発明の実施例２を説明する。
前記実施例１では、適正車軸トルクを適正クランク軸トルクに換算した上で、変速時であると判定されたときに要求クランク軸トルクと適正クランク軸トルクとを比較して変速時の目標クランク軸トルクを設定するようにしたが、本実施例２では、適正車軸トルクを適正クランク軸トルクに換算する処理を省略すると共に、要求クランク軸トルクの代わりに要求車軸トルクを算出し、変速時であると判定されたときに要求車軸トルクと適正車軸トルクとを比較して変速時の目標車軸トルクを設定し、この変速時の目標車軸トルクを動力伝達系の変速状態（トータルギア比）に基づいて変速時の目標クランク軸トルクに換算するようにしている。

本実施例２では、図５に示す目標クランク軸トルク設定プログラムを所定周期で実行し、まず、車速の挙動やエンジン回転速度の挙動等に基づいて推定加速度を算出した後、この推定加速度に基づいて車両の走行状態が加速状態と減速状態と定速状態のうちのいずれであるかを判定する（ステップ４０１，４０２）。

この後、現在の車両重量と推定加速度と車輪１９の半径に基づいて走行車軸トルクをマップ又は数式等により算出すると共に、車速と車輪１９の半径に基づいて車軸１８における走行負荷トルクをマップ又は数式等により算出し、走行車軸トルクに走行負荷トルクを加算して、車両の走行状態（加速状態や減速状態）に適した適正車軸トルクを求める（ステップ４０３〜４０５）。

適正車軸トルクを算出した後、ステップ４０６に進み、アクセル開度と車速とに応じた要求車軸トルクをマップ又は数式等により算出する。このステップ４０６の処理が特許請求の範囲でいう要求車軸トルク算出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ４０７に進み、加速判定中であるか否かを判定し、加速判定中であると判定された場合には、ステップ４０９に進み、後述する図６の加速判定時処理プログラムを実行して、加速判定時の目標クランク軸トルクを算出する。

一方、上記ステップ４０７で、加速判定中ではないと判定された場合には、ステップ４０８に進み、減速判定中であるか否かを判定し、減速判定中であると判定された場合には、ステップ４１０に進み、後述する図７の減速判定時処理プログラムを実行して、減速判定時の目標クランク軸トルクを算出する。

また、上記ステップ４０７で加速判定中ではないと判定され、且つ、上記ステップ４０８で減速判定中ではないと判定された場合、つまり定速状態の場合には、ステップ４１１に進み、要求車軸トルクをそのまま目標車軸トルクとして設定する。
目標車軸トルク＝要求車軸トルク

この後、ステップ４１２に進み、目標車軸トルクを動力伝達系の変速状態であるトータルギヤ比で除算して目標クランク軸トルクを求める。
目標クランク軸トルク＝目標車軸トルク÷トータルギヤ比

図６に示す加速判定時処理プログラムでは、まず、ステップ５０１で、適正車軸トルクを最小許容車軸トルクとする。
最小許容車軸トルク＝適正車軸トルク

この後、ステップ５０２〜５０４で、変速時であるか否かを前記実施例１と同じ方法で判定する。これらのステップ５０２〜５０４で、変速時であると判定された場合には、ステップ５０５に進み、要求車軸トルクと最小許容車軸トルク（適正車軸トルク）のうちの大きい方を変速時の目標車軸トルクとして設定する。

つまり、加速中の変速時に、要求車軸トルクが最小許容車軸トルクよりも小さい場合には、最小許容車軸トルクを変速時の目標車軸トルクとして設定する。
目標車軸トルク＝最小許容車軸トルク

一方、加速中の変速時に、要求車軸トルクが最小許容車軸トルク以上の場合には、要求車軸トルクを変速時の目標車軸トルクとして設定する。
目標車軸トルク＝要求車軸トルク

この後、ステップ５０７に進み、目標車軸トルクを動力伝達系の変速状態であるトータルギヤ比で除算して目標クランク軸トルクを求める。
目標クランク軸トルク＝目標車軸トルク÷トータルギヤ比
これらのステップ５０５、５０７の処理が特許請求の範囲でいう変速時目標クランク軸トルク算出手段としての役割を果たす。

その後、上記ステップ５０２〜５０４で、変速時ではないと判定されたときには、ステップ５０６に進み、要求車軸トルクをそのまま目標車軸トルクとして設定した後、ステップ５０７に進み、目標車軸トルクをトータルギヤ比で除算して目標クランク軸トルクを求める。

図７に示す減速判定時処理プログラムでは、まず、ステップ６０１で、適正車軸トルクを最大許容車軸トルクとする。
最大許容車軸トルク＝適正車軸トルク

この後、ステップ６０２〜６０４で、変速時であるか否かを前記実施例１と同じ方法で判定する。これらのステップ６０２〜６０４で、変速時であると判定された場合には、ステップ６０５に進み、要求車軸トルクと最大許容車軸トルク（適正車軸トルク）のうちの小さい方を変速時の目標車軸トルクとして設定する。

つまり、減速中の変速時に、要求車軸トルクが最大許容車軸トルクよりも大きい場合には、最大許容車軸トルクを変速時の目標車軸トルクとして設定する。
目標車軸トルク＝最大許容車軸トルク

一方、減速中の変速時に、要求車軸トルクが最大許容車軸トルク以下の場合には、要求車軸トルクを変速時の目標車軸トルクとして設定する。
目標車軸トルク＝要求車軸トルク

この後、ステップ６０７に進み、目標車軸トルクを動力伝達系の変速状態であるトータルギヤ比で除算して目標クランク軸トルクを求める。
目標クランク軸トルク＝目標車軸トルク÷トータルギヤ比
これらのステップ６０５、６０７の処理も特許請求の範囲でいう変速時目標クランク軸トルク算出手段としての役割を果たす。

その後、上記ステップ６０２〜６０４で、変速時ではないと判定されたときには、ステップ６０６に進み、要求車軸トルクをそのまま目標車軸トルクとして設定した後、ステップ６０７に進み、目標車軸トルクをトータルギヤ比で除算して目標クランク軸トルクを求める。

以上説明した本実施例２では、加速中に変速時であると判定されたときには、要求車軸トルクと最小許容車軸トルク（適正車軸トルク）のうちの大きい方を変速時の目標車軸トルクとして選択して、この目標車軸トルクをトータルギヤ比に基づいて変速時の目標クランク軸トルクに換算するようにしたので、加速中の変速時に、要求車軸トルクが最小許容車軸トルクよりも小さい場合には、加速状態に適した最小許容車軸トルクに基づいて変速時の目標クランク軸トルクを設定することができ、加速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止することができる。一方、加速中の変速時に、要求車軸トルクが最小許容車軸トルク以上の場合には、運転者の要求に応じた要求車軸トルクに基づいて変速時の目標クランク軸トルクを設定することができ、運転者の加速要求に応答良く応じた加速性能を実現することができる。

また、減速中に変速時であると判定されたときには、要求車軸トルクと最大許容車軸トルク（適正車軸トルク）のうちの小さい方を変速時の目標車軸トルクとして選択して、この目標車軸トルクをトータルギヤ比に基づいて変速時の目標クランク軸トルクに換算するようにしたので、減速中の変速時に、要求車軸トルクが最大許容車軸トルクよりも大きい場合には、減速状態に適した最大許容車軸トルクに基づいて変速時の目標クランク軸トルクを設定することができ、減速中の変速時のドライバビリティや燃費の悪化を防止することができる。一方、減速中の変速時に、要求車軸トルクが最大許容車軸トルク以下の場合には、運転者の要求に応じた要求車軸トルクに基づいて変速時の目標クランク軸トルクを設定することができ、運転者の減速要求に応答良く応じた減速性能を実現することができる。

尚、上記各実施例１，２では、車速と車輪１９の半径に基づいて走行負荷トルクを算出するようにしたが、その走行負荷トルクをステアリング角や路面傾斜角に応じて補正するようにしても良い。ステアリング角に応じて車両進行方向に対する車輪の角度が変化してころがり抵抗が変化し、路面傾斜角に応じて勾配抵抗が変化するため、ステアリング角や路面傾斜角に応じて走行負荷トルクが変化する。従って、ステアリング角や路面傾斜角に応じて走行負荷トルクを補正すれば、走行負荷トルクひいては適正車軸トルクの算出精度を向上させることができる。

本発明の実施例１における車両の駆動システムの概略構成図である。 実施例１の目標クランク軸トルク設定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の加速判定時処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の減速判定時処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の目標クランク軸トルク設定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の加速判定時処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の減速判定時処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…クランク軸、１３…クラッチ、１４…手動変速機、１８…車軸、１９…車輪、２１…クラッチスイッチ（クラッチ操作量検出手段）、２２…シフトスイッチ（シフト操作位置検出手段）、２４…車速センサ、２５…車両重量センサ、２６…ＥＣＵ（適正車軸トルク算出手段，適正クランク軸トルク算出手段，要求クランク軸トルク算出手段，変速時判定手段，変速時目標クランク軸トルク設定手段，トルク制御手段，要求車軸トルク算出手段，変速時目標クランク軸トルク算出手段）

Claims (9)

1. 内燃機関のクランク軸の出力を動力伝達系を介して車軸に伝達する車両において、
   前記車両の情報に基づいて該車両の走行状態に適した適正車軸トルクを算出する適正車軸トルク算出手段と、
   前記適正車軸トルクを前記動力伝達系の変速状態に基づいて適正クランク軸トルクに換算する適正クランク軸トルク算出手段と、
   運転者の要求に基づいて要求クランク軸トルクを算出する要求クランク軸トルク算出手段と、
   前記動力伝達系の情報に基づいて変速時であるか否かを判定する変速時判定手段と、
   前記変速時判定手段により変速時であると判定されたときに前記適正クランク軸トルクと前記要求クランク軸トルクとを比較して変速時の目標クランク軸トルクを設定する変速時目標クランク軸トルク設定手段と、
   前記目標クランク軸トルクに基づいて内燃機関を制御するトルク制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記適正クランク軸トルク算出手段は、加速時に前記適正車軸トルクから換算した前記適正クランク軸トルクをクランク軸トルクの最小許容値（以下「最小許容クランク軸トルク」という）と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。
3. 前記変速時目標クランク軸トルク設定手段は、加速時に前記最小許容クランク軸トルクと前記要求クランク軸トルクのうちの大きい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定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。
4. 前記適正クランク軸トルク算出手段は、減速時に前記適正車軸トルクから換算した前記適正クランク軸トルクをクランク軸トルクの最大許容値（以下「最大許容クランク軸トルク」という）とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記変速時目標クランク軸トルク設定手段は、減速時に前記最大許容クランク軸トルクと前記要求クランク軸トルクのうちの小さい方を変速時の目標クランク軸トルクとして設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. クラッチを操作するクラッチペダルの操作量を検出するクラッチ操作量検出手段と、変速機を操作するシフトレバーの操作位置を検出するシフト操作位置検出手段とを備え、
   前記変速時判定手段は、前記クラッチペダルの操作量が所定値以下で且つ前記シフトレバーの操作により選択された今回の変速段が前回の変速段と異なり且つ前記シフトレバーの操作位置がニュートラル位置以外のときに変速時であると判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記適正車軸トルク算出手段は、車両重量と推定加速度と車輪半径に基づいて走行車軸トルクを算出すると共に、車速と車輪半径に基づいて走行負荷トルクを算出し、前記走行車軸トルクと前記走行負荷トルクに基づいて前記適正車軸トルクを算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記適正車軸トルク算出手段は、前記変速時判定手段の判定結果に拘らず常に前記適正車軸トルクを算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 内燃機関のクランク軸の出力を動力伝達系を介して車軸に伝達する車両において、
   前記車両の情報に基づいて該車両の走行状態に適した適正車軸トルクを算出する適正車軸トルク算出手段と、
   運転者の要求に基づいて要求車軸トルクを算出する要求車軸トルク算出手段と、
   前記動力伝達系の情報に基づいて変速時であるか否かを判定する変速時判定手段と、
   前記変速時判定手段により変速時であると判定されたときに前記適正車軸トルクと前記要求車軸トルクとを比較して変速時の目標車軸トルクを設定し、この変速時の目標車軸トルクを前記動力伝達系の変速状態に基づいて変速時の目標クランク軸トルクに換算する変速時目標クランク軸トルク算出手段と、
   前記目標クランク軸トルクに基づいて内燃機関を制御するトルク制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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