特許 7615922 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20250109BHJP

   F02D 29/00 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 368A

F02D29/00 F

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021109922

(22)【出願日】2021-07-01

(65)【公開番号】P2023006989

(43)【公開日】2023-01-18

【審査請求日】2024-02-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】麻生 紘司

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０８２２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１８５２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ２９／００ －２９／０６、 ４１／００－４５／００

Ｆ０２Ｐ ５／１４５－ ５／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関、及び前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた変速機、を有した車両の制御装置であって、
前記内燃機関でのノッキングを抑制可能な点火時期の遅角量を学習する学習制御を実行する学習制御部と、
前記変速機のギア段を変更する際に前記内燃機関をアイドル運転状態に制御して変速制御を実行する変速制御部と、
前記学習制御の実行中に前記変速制御が開始されたか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部により肯定判定がなされた場合には前記変速制御の実行中に前記遅角量を保持する保持部と、
前記変速制御が終了したか否かを判定する第２判定部と、を備え、
前記学習制御部は、前記第２判定部により肯定判定がなされた場合に、前記保持部に保持された前記遅角量から前記学習制御を継続し、
前記変速制御が開始されてから所定時間内に前記変速制御が終了しなかった否かを判定する第３判定部を備え、
前記学習制御部は、前記第３判定部により肯定判定がなされた場合に、前記保持部に保持された前記遅角量を初期値にリセットする、車両の制御装置。

【請求項2】

前記変速機は、手動変速機である、請求項１の車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関でのノッキングの発生状況に基づいて点火時期の遅角量を学習する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０７－２０８３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アイドル運転状態では、負荷が小さくノッキングが発生しにくく、回転速度の安定するように点火時期が制御されるため、上述した点火時期の遅角量の学習は実行されない。従って、負荷運転からアイドル運転に制御され、再び負荷運転に復帰した場合には、それまでに学習した遅角量を初期値にリセットして新たに学習し直すことが行われる。しかしながら、変速機による変速制御が実行されるたびに内燃機関がアイドル運転状態に制御されると、変速制御が実行されるたびに遅角量が初期値にリセットされ、学習の進行が遅れるおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、点火時期の遅角量の学習の遅れを抑制した車両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】

【0006】

上記目的は、内燃機関、及び前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた変速機、を有した車両の制御装置であって、前記内燃機関のノッキングの発生状況に基づいて点火時期の遅角量を学習する学習制御を実行する学習制御部と、前記変速機のギア段を変更する際に前記内燃機関をアイドル運転状態に制御して変速制御を実行する変速制御部と、前記学習制御の実行中に前記変速制御が開始されたか否かを判定する第１判定部と、前記第１判定部により肯定判定がなされた場合には前記変速制御の実行中に前記遅角量を保持する保持部と、前記変速制御が終了したか否かを判定する第２判定部と、を備え、前記学習制御部は、前記第２判定部により肯定判定がなされた場合に、前記保持部に保持された前記遅角量から前記学習制御を継続し、前記変速制御が開始されてから所定時間内に前記変速制御が終了しなかった否かを判定する第３判定部を備え、前記学習制御部は、前記第３判定部により肯定判定がなされた場合に、前記保持部に保持された前記遅角量を初期値にリセットする、車両の制御装置によって達成できる。

【0008】

上記構成において、前記変速機は、手動変速機である構成を採用してもよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、点火時期の遅角量の学習の遅れを抑制した車両の制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、車両の概略構成図である。

【図2】図２は、エンジンの概略構成図である。

【図3】図３は、学習制御による点火時期の設定方法を示したグラフである。

【図4】図４は、学習制御の一例を示したタイミングチャートである。

【図5】図５は、ＥＣＵが実行する学習制御の一例を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［車両の概略構成］
図１は、車両１の概略構成図である。車両１は、マニュアルトランスミッション車（ＭＴ車）として構成されており、図１に示すように、エンジン１０、クラッチ３０、手動変速機５０、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備える。エンジン１０は、火花点火式のガソリンエンジンである。

【0012】

手動変速機５０は、例えば６段変速機として構成されており、図１に示すように、入力軸がクラッチ３０を介してエンジン１０のクランクシャフトに接続されていると共に、出力軸が駆動軸７１に接続されている。駆動軸７１は、デファレンシャルギア７３を介して駆動輪７５に接続されている。手動変速機５０は、運転者のシフトレバー５２の操作に応じて、前進１～６速の各ギア段を形成したり、入力軸と出力軸とを接続したり、その接続を解除する。

【0013】

クラッチ３０は、エンジン１０と手動変速機５０の入力軸との間に設けられており、運転者によりクラッチペダル３２が踏み込まれていないときには係合状態となり、クラッチペダル３２が踏み込まれるとスリップ係合状態や解放状態となる。クラッチ３０が係合状態となると、エンジン１０の駆動力が手動変速機５０、駆動軸７１、デファレンシャルギア７３を介して駆動輪７５に伝達される。クラッチ３０が解放状態となると、エンジン１０の駆動力は手動変速機５０や駆動輪７５には伝達されない。クラッチ３０がスリップ係合状態となると、エンジン１０の出力軸と手動変速機５０の入力軸とが回転速度差を有して、一方から他方に動力が伝達される。

【0014】

ＥＣＵ１００は、車両１の各種制御を実行する。このＥＣＵ１００は、各種制御に関係する各種の演算処理を実行する中央処理装置、その演算に必要なプログラムやデータが記憶された不揮発性メモリ、中央処理装置の演算結果が一時的に記憶される揮発性メモリ、外部との間で信号を入力及び出力するための入力ポート及び出力ポート等を備えている。ＥＣＵ１００は、車両１の制御装置の一例である。また、ＥＣＵ１００は、学習制御部、変速制御部、保持部、第１、第２、及び第３判定部を機能的に実現する。

【0015】

ＥＣＵ１００の入力ポートには各種のセンサ類が接続されている。センサ類としては、例えば、エンジン１０の回転速度（以下、「エンジン回転速度ＮＥ」と称する）を検出するクランク角センサ２１、クラッチペダル３２のストローク（以下、クラッチストロークＣＳと称する）を検出するクラッチストロークセンサ２２、イグニッションのオンオフを検出するイグニッションスイッチ２３、アクセルペダル３４の開度（以下、「アクセル開度accp」）を検出するアクセル開度センサ２４、シフトレバー５２のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ２５、車速を検出する車速センサ２６等である。

【0016】

［エンジンの概略構成］
図２は、エンジン１０の概略構成を示した模式図である。図２に示すように、エンジン１０の燃焼室１１には、吸気通路１２を通じて空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁１３から噴射された燃料が供給される。そして、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ１４による点火が行われると、その混合気が燃焼してピストン１５が往復運動し、エンジン１０のクランクシャフト１６が回転する。燃焼後の混合気は排気としてエンジン１０の燃焼室１１から排気通路１７に送り出される。尚、図２では、エンジン１０のポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁を燃料噴射弁１３として例示しているが、燃料噴射弁１３はこれに限定されず、例えば燃焼室１１内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁であってもよいし、ポート噴射弁及び筒内噴射弁の双方を含んでもよい。

【0017】

ＥＣＵ１００の入力ポートには、上述したセンサに加え、エンジン１０におけるノッキングの発生を検出するノックセンサ２７、吸気通路１２に設けられたスロットルバルブ１９の開度を検出するスロットルセンサ２８、吸気通路１２を通過する空気の量を検出する空気量センサ２９が接続されている。

【0018】

ＥＣＵ１００は、各種センサ類の出力信号に基づき、エンジン回転速度ＮＥやエンジン負荷率ＫＬ等の運転状態を把握する。ＥＣＵ１００は、そのようにして把握した運転状態に応じて、出力ポートに接続された各種の駆動回路に指令信号を出力する。このようにしてＥＣＵ１００により行われる制御としては、スロットルバルブ１９の開度を調整するスロットル制御、燃料噴射弁１３の噴射量を調整する燃料噴射制御、ノッキングの発生状況に基づいてエンジン１０での点火時期の遅角量を学習する学習制御、及びシフトポジションとクラッチストロークＣＳに応じて手動変速機５０のギア段を制御する変速制御が挙げられる。

【0019】

［学習制御］
ＥＣＵ１００が実行する、ノッキングの発生状況に応じてエンジン１０での点火時期の遅角量を学習する学習制御について説明する。ＥＣＵ１００は、ノックセンサ２７の出力信号に基づいてノッキングの発生の有無を判定し、その判定結果に基づいて点火時期を所定時期から徐々に進角させることにより、ノッキングが発生しない範囲内でできる限り点火時期が進角側となるように点火時期を最適化するＫＳＣ（Knock Control System）制御を実行する。この際に、ＥＣＵ１００は所定時期からの点火時期の遅角量のなまし値を学習値として記憶、更新する学習制御を実行する。この遅角量は燃料のオクタン価に相関し、オクタン価が高い燃料ほど遅角量は減少する、即ち点火時期は進角側に設定される。このようにＥＣＵ１００は、学習制御部の一例である。遅角量の学習制御は、具体的には以下のようにして行われる。

【0020】

図３は、学習制御による点火時期の設定方法を示したグラフである。最初にＥＣＵ１００は、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬに基づき、最大遅角点火時期akmf及び基本点火時期abseがそれぞれ算出される。最大遅角点火時期akmfは、現在のエンジン１０の動作点において確実にノッキングが発生しない点火時期の進角限界の点火時期を示す。基本点火時期abseは、現在のエンジン１０の動作点において最大の燃焼トルクが得られる点火時期とノッキングを抑制可能な点火時期の進角限界の点火時期とのうち、遅角側の点火時期を示すものであり、エンジン１０の機種に応じて予め設定される点火時期である。

【0021】

次に、ＥＣＵ１００は基本点火時期abseからの遅角量akcsを算出する。遅角量akcsは、初期値（－ａ）［°ＣＡ］に、ノッキングが発生しなかった場合には所定の微小な進角量Δα［°ＣＡ］が所定時間毎に加算され、ノッキングが発生した場合にはその都度所定の遅角量（－Δβ）［°ＣＡ］が加算される。即ち、ノッキングが発生しない場合には、遅角量akcsは０に近づくように算出され、ノッキングが発生した場合には遅角量akcsは０から離れるように負の角度が増大する。進角量Δαの大きさは、遅角量（－Δβ）の大きさよりも小さい値に設定されている。ＥＣＵ１００は、このようにノッキングの発生状況に応じて算出される遅角量akcsに対してその増減速度を鈍化させる処理を施した値、いわゆる「なまし値」である、遅角量なまし値akcssmを算出する。ＥＣＵ１００は、この遅角量なまし値akcssmを学習値として記憶、更新し、遅角量なまし値akcssmが遅角要求量aknkとして算出される。遅角量なまし値akcssmが所定の値に収束すると、学習は完了したものとみなされる。遅角量なまし値akcssmが０になると、遅角要求量aknkも０となる。尚、遅角量なまし値akcssmの初期値は遅角量akcsの初期値と同じ値である。

【0022】

ここで、エンジン１０の運転状態がアイドル運転状態となった際には、上記の学習制御は停止され、遅角量なまし値akcssmは初期値にリセットされる。その後、エンジン１０がアイドル運転状態から負荷運転状態に復帰した際には、遅角量なまし値akcssmは初期値から学習制御が開始される。例えば、本実施例のように車両１がＭＴ車の場合には、手動変速機５０による変速時にアクセルオフがなされ、アクセルオフの際にはエンジン１０はアイドル運転状態に制御される。このため、例えば車両１が発進して手動変速機５０により変速を繰り返しながら加速するような場合には、手動変速機５０による変速が行われるたびに、遅角量なまし値akcssmが初期値にリセットされ、学習が遅れる。本実施例ではＥＣＵ１００は、変速制御中においては、遅角量なまし値akcssmをリセットせずに保持し、変速制御が終了すると、再び保持した遅角量なまし値akcssmから学習制御を継続する。

【0023】

次にＥＣＵ１００が実行する学習制御について説明する。図４は、学習制御の一例を示したタイミングチャートである。図４には、エンジン回転速度ＮＥ、クラッチストロークＣＳ、ギア段、アクセル開度accp、アイドル運転フラグXidle、ＫＣＳ制御実行フラグxkcs、ノックカウンタcsknk、遅角要求量aknk、遅角量なまし値akcssm、車速、変速制御実行フラグxmtsftの推移が示されている。尚、図４の例では、遅角要求量aknk及び遅角量なまし値akcssmについて、変速制御中に学習制御を停止して遅角量なまし値akcssmを初期値にリセットする比較例の場合を点線で示し、変速制御中に遅角量なまし値akcssmが保持され変速制御が終了すると保持された遅角量なまし値akcssmから学習制御が継続される本実施例の場合を実線で示している。図４の例では、遅角要求量aknk及び遅角量なまし値akcssmに関して、縦軸の上側が進角側を示し下側が遅角側を示す。また、図４の例では、ノッキングは発生せずにノックカウンタcsknkは０に維持されている状態を示している。

【0024】

時刻ｔ０では、車両１は停止しており、車速は０であり、アイドル運転フラグXidleがＯＮであるためＫＣＳ制御実行フラグxkcsはＯＦＦであり、また、アクセル開度accpも０％であり、エンジン回転速度ＮＥはアイドル回転速度に維持されている。また、クラッチストロークＣＳは０であってクラッチ３０は係合状態にありギア段は前進１速ギア段に制御され、変速制御実行フラグxmtsftはＯＦＦである。また、アイドル運転状態では、遅角要求量aknkは図３に示した基本点火時期abseに設定され、遅角量なまし値akcssmは初期値に設定されている。

【0025】

時刻ｔ１で、車両１を発進させるために運転者によりアクセルペダル３４が踏み込まれてアクセル開度accpが増大すると、エンジン回転速度ＮＥ及び車速は徐々に増大すると共にアイドル運転フラグXidleがＯＦＦとなる。アイドル運転フラグXidleがＯＦＦとなってから所定のディレイ時間経過後にＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＮとなって上述した学習制御が実行され、遅角量なまし値akcssmは徐々に進角側の値となり、遅角要求量aknkも徐々に進角側に制御される。

【0026】

時刻ｔ２で、変速するために運転者がアクセルペダル３４の踏込みを解除してクラッチペダル３２が踏み込まれると、アクセル開度accpが０にまで低下してクラッチストロークＣＳが増大し、変速制御実行フラグxmtsftがＯＮとなって変速制御が開始される。また、この際にアイドル運転フラグXidleがＯＮとなりＫＣＳ制御実行フラグxkcsはＯＦＦとなり、学習制御は停止される。

【0027】

その後に運転者はシフトレバー５２を操作してクラッチストロークＣＳを減少させ、時刻ｔ３でギア段が前進１速から前進２速に切り替えてアクセル開度accpが増大し、変速制御実行フラグxmtsftはＯＦＦとなって変速制御が終了し、アイドル運転フラグXidleがＯＦＦとなる。アイドル運転フラグXidleがＯＦＦとなってから所定のディレイ時間経過後にＫＣＳ制御実行フラグxkcsはＯＮとなって学習制御が開始される。

【0028】

ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ３の後までのＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＦＦである期間において、比較例での遅角量なまし値akcssmは初期値にリセットされているのに対して、本実施例での遅角量なまし値akcssmは、ＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＦＦの期間では、時刻ｔ２の時点での値に保持されている。また、ＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＮとなった後は、比較例では遅角量なまし値akcssmは初期値から学習が開始されるのに対して、本実施例では遅角量なまし値akcssmは保持された値から学習が継続される。

【0029】

同様に、時刻ｔ４で変速制御が開始され時刻ｔ５でギア段が３速に切り替えられて変速制御が終了すると、比較例での遅角量なまし値akcssmはＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＦＦの期間で初期値に再びリセットされ、ＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＮとなった後は再び初期値から学習が開始される。本実施例での遅角量なまし値akcssmは、ＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＦＦの期間では時刻ｔ４の時点での値に保持され、ＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＮとなった後は遅角量なまし値akcssmは保持された値から再び学習が継続される。

【0030】

以上のように、比較例では変速制御が実行されるたびに遅角量なまし値akcssmが初期値にリセットされため、学習に時間を要し、点火時期を最適な時期に制御するまでに時間を要する。このため、その間に燃費や出力が低下するおそれがある。本実施例では、変速制御が実行されても遅角量なまし値akcssmが保持され変速制御が終了してから学習制御が継続されるため、点火時期を早期に最適な点火時期に制御することができる。これにより、ノッキングを抑制しつつ燃費や出力を確保することができる。尚、図４の例では、ギア段がシフトアップする場合を例に説明したが、これに限定されず、ギア段がシフトダウンする場合も同様に変速制御実行フラグxmtsftがＯＮの期間中は、遅角量なまし値akcssmが保持される。

【0031】

図５は、ＥＣＵ１００が実行する学習制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ１００は、イグニッションがオンの間、本制御を繰り返し実行する。ＥＣＵ１００は、学習制御の実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。上述したようにＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＮの場合には学習制御の実行中であると判定され、ＫＣＳ制御実行フラグxkcsがＯＦＦの場合には学習制御は停止中であると判定される。ステップＳ１でＮｏの場合には、本制御は終了する。

【0032】

ステップＳ１でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００は変速制御が開始されたか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、車速が所定値Ｖα以上であってクラッチストロークＣＳが所定値Ｃα以上の場合に、ＥＣＵ１００は変速制御が開始されたと判定する。例えば所定値Ｖαは３［ｋｍ／ｈ］であり、所定値Ｃαは２０［％］であるがこれに限定されない。即ち、車両１が走行中であって運転者が変速操作を行ったことを判定できれば、所定値Ｖα及び所定値Ｃαは上記の値以外であってもよい。ステップＳ２は、第１判定部が実行する処理の一例である。ステップＳ２でＮｏの場合には、本制御は終了する。

【0033】

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は遅角量なまし値akcssmを例えば揮発性メモリに記憶することにより保持する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、保持部が実行する処理の一例である。

【0034】

次にＥＣＵ１００は、変速制御が終了したか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的には、シフトレバー５２が操作されてクラッチストロークＣＳが所定値Ｃα未満となった場合には、ＥＣＵ１００は変速制御が終了したと判定する。ステップＳ４は、第２判定部が実行する処理の一例である。

【0035】

ステップＳ４でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は保持された遅角量なまし値akcssmを用いて学習制御を継続する（ステップＳ５）。ステップＳ５は、学習制御が実行する処理の一例である。

【0036】

ステップＳ４でＮｏの場合には、変速制御が開始されてから所定期間経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。所定期間とは、例えば５秒である。ステップＳ６の処理は、第３判定部が実行する処理の一例である。

【0037】

ステップＳ６でＮｏの場合には、ステップＳ３の処理が実行される。ステップＳ６でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は遅角量なまし値akcssmを初期値にリセットする（ステップＳ７）。この場合、所定期間内に変速制御が終了しなかった場合であり、例えば運転者がクラッチペダル３２を踏み込んだが、所定期間内にシフトレバー５２を操作しなかったような場合である。この場合に、遅角量なまし値akcssmを長期間保持していると、変速終了後に点火時期が不安定となる恐れがあるからである。ステップＳ７の処理は、学習制御部が実行する処理の一例である。

【0038】

上記実施例では、手動変速機５０を備えたＭＴ車である車両１を例に説明したが、これに限定されない。例えば車両は、自動変速機を備えたオートマチックトランスミッション車（ＡＴ車）であってもよい。ＡＴ車であっても、変速制御の際にエンジンをアイドル運転状態に制御する場合や、変速制御の際に運転者によりアクセルオフがなされてアイドル運転状態に制御される場合には、変速制御が終了するまで遅角量を保持して変速制御が終了後に学習を継続することにより、学習の遅れを抑制することができる。

【0039】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0040】

１ 車両
１０ エンジン
１４ 点火プラグ
２７ ノックセンサ
３０ クラッチ
３２ クラッチペダル
３４ アクセルペダル
５０ 手動変速機
１００ ＥＣＵ（制御装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】