JP2002047989A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JP2002047989A JP2000238887A JP2000238887A JP2002047989A JP 2002047989 A JP2002047989 A JP 2002047989A JP 2000238887 A JP2000238887 A JP 2000238887A JP 2000238887 A JP2000238887 A JP 2000238887A JP 2002047989 A JP2002047989 A JP 2002047989A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の出力トルク変化要求に対する応答
性を向上させる。 【解決手段】 内燃機関1に電子制御ユニット(EC
U)30を設けて機関の出力トルクを制御する。ECU
は運転者の自動変速機40の操作、ブレーキペダル操
作、車速センサ24で検出した車両走行速度などに基づ
いて、運転者の機関出力トルク変更要求が発生すること
を事前に予測し、予め機関吸入空気量、スロットル弁開
度、回転数などの機関出力を決定する機関運転パラメー
タを、運転者の機関出力変更要求に応じて変化させる。
これにより、実際に運転者の機関出力変更要求が生じた
時点では、変化速度の遅い機関運転パラメータも機関出
力トルク変更後に近い値となっているため、運転者の機
関出力変更要求に応じて短時間で機関出力トルクが変化
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の制御装置
に関し、詳細には運転者の機関出力トルク要求に応じて
機関出力トルクを決定する機関運転パラメータを制御す
る内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】運転者のアクセル操作に基づいて、機関
が発生すべき目標出力トルクを算出し、この目標出力ト
ルクが得られるように、機関出力を決定する機関吸入空
気量、点火時期、燃料噴射量等の機関運転パラメータを
制御する、内燃機関のいわゆるトルクデマンド制御が知
られている。トルクデマンド制御では、機関出力トルク
に基づいて各機関運転パラメータが設定、制御されるた
め空燃比制御や機関出力トルク制御等の機関制御性が向
上する。
【0003】この種の制御を行う内燃機関の制御装置の
例としては、例えば特開平11−82090号公報に記
載されたものがある。同公報の制御装置は、運転者のア
クセル操作と機関の運転状態とに基づいて、まず機関の
目標出力トルクを計算し、この目標トルクになるように
吸入空気量、燃料噴射量、点火時期を後から定めるよう
にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
11−82090号公報のような従来のトルクデマンド
制御では、運転者がアクセル操作を行ってからそのアク
セル操作量に基づいてまず機関の目標出力トルクが計算
され、次に算出した目標出力トルクになるように機関吸
入空気量等の機関運転パラメータが制御されている。こ
のため、運転者がアクセル操作を行ってから実際に機関
出力トルクが生じるまでに多少の時間遅れが生じること
になる。特に、車両の発進や減速からの加速への移行な
どのように機関運転パラメータの変化が大きいような場
合には、運転者のアクセル操作から実際の機関出力トル
クの増大までの時間は遅れ時間も大きくなり、機関出力
トルク制御の応答性が悪化する場合がある。
【0005】本発明は、上記問題に鑑み運転者の機関出
力変更要求に対する実際の機関出力トルク変化の応答性
を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供す
ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、運転者の機関出力トルク要求に応じて、機関出
力トルクを決定する機関運転パラメータを変化させるこ
とにより、機関出力トルクを運転者の機関出力トルク要
求に応じて制御するトルク制御手段を備えた内燃機関の
制御装置において、機関運転状態に基づいて運転者の機
関出力トルク変更要求が発生することを事前に予測する
予測手段と、前記予測手段により運転者の機関出力トル
ク変更要求が予測されたときに、該出力トルク変更要求
が発生する前に、前記機関運転パラメータのうち少なく
とも1つの値を機関出力トルク変化に要する時間が短縮
されるように予め変化させる待機操作を行う待機操作手
段と、を備えた、内燃機関の制御装置が提供される。
【0007】すなわち、請求項1の発明では、予測手段
により運転者の機関出力トルク変更要求が発生すること
が予測された場合には、待機操作手段により機関運転パ
ラメータのうち少なくとも1つの値が、機関出力トルク
変化に要する時間が短縮されるように、予め実際に機関
出力トルク変更要求が発生する前に変更される。例え
ば、機関の出力トルクを増大する要求が運転者から出さ
れることが予測される場合には、例えば機関吸入空気量
等の運転パラメータがトルクが増大する方向(吸入空気
量増大方向)に予め変更される。これにより、実際に出
力トルク変化要求が発生した場合には、機関の運転パラ
メータはトルク変更後に近い状態になっているため、運
転者の出力変化要求が発生後短時間で要求に応じた値に
出力トルクを変化させることができ、トルク制御の応答
性が向上する。
【0008】請求項2に記載の発明によれば、前記機関
出力トルク変更要求は、機関出力トルク増大の要求であ
り、前記待機操作手段は、前記機関運転パラメータのう
ち、機関点火時期を遅角させるとともに機関吸入空気量
を増大させることにより前記待機操作を行う、請求項1
に記載の内燃機関の制御装置が提供される。すなわち、
請求項2の発明では運転者の機関出力トルク増大要求が
予測されると、実際に出力トルク増大要求が発生する前
に機関吸入空気量が増大されるとともに、機関点火時期
が遅角される。機関吸入空気量は変化に時間を要するた
め実際に出力トルク増大要求が発生してから吸入空気量
の変化を開始したのでは実際に機関の出力トルクが増大
するまでに時間を要する。しかし、本発明では出力トル
ク増大要求が発生することを予測して予め機関吸入空気
量を増大させるため、実際に出力トルク増大要求が発生
した後、短時間で機関トルクを増大させることが可能と
なる。また、出力トルク増大要求が発生する前に機関吸
入空気量を増大させると出力トルク増大要求が発生する
前に機関出力トルクが増大してしまうため、本発明の待
機操作では機関出力の増大とともに機関点火時期を遅角
する。これにより出力トルク増大要求発生前の出力トル
ク増大が防止される。なお、運転者の出力トルク増大要
求が発生した後は、機関点火時期も進角されるが、機関
点火時期は極めて短時間で変化させることができるた
め、運転者の出力トルク増大要求が発生した後に点火時
期の変化を開始した場合でも応答性の悪化は生じない。
【0009】請求項3に記載の発明によれば、前記機関
出力トルク変更要求は、機関出力トルク増大の要求であ
り、前記待機操作手段は、前記機関運転パラメータのう
ち、機関回転数を上昇させることにより前記待機操作を
行う、請求項1に記載の内燃機関の制御装置が提供され
る。すなわち、請求項3の発明では運転者の機関出力ト
ルク増大要求が予測されると、待機操作手段は機関回転
数を上昇させる。機関回転数を上昇させると同一スロッ
トル弁開度でも機関吸入空気量が増大するため、実際に
出力トルク増大要求が発生した後、短時間で機関トルク
を増大させることが可能となる。また、油圧駆動の可変
バルブタイミング装置を用いて機関バルブタイミングを
変更する機関では、機関回転数を上昇させることにより
機関駆動の油圧ポンプの吐出圧力と流量とが増大するた
め、可変バルブタイミング装置の作動速度が上昇する。
このため、バルブタイミングを出力トルク増大側に変化
させる際のバルブタイミングの変化速度が速くなり、短
時間で機関出力トルクを増大させることが可能となる。
【0010】請求項4に記載の発明によれば、前記機関
出力トルク変更要求は、機関出力トルク増大の要求であ
り、前記待機操作手段は、前記機関運転パラメータのう
ち、機関バルブタイミングを機関出力トルク増大時の値
に変化させることにより前記待機操作を行う、請求項1
に記載の内燃機関の制御装置が提供される。すなわち、
請求項4の発明では、運転者の機関出力トルク増大要求
が予測されると、待機操作手段は機関バルブタイミング
を機関出力トルク増大時の値に変化させる。 可変バルブ
タイミング装置を備えた機関では、機関バルブタイミン
グを変化させることにより機関出力トルクが変更される
が、通常可変バルブタイミング装置の作動速度はあまり
大きくないため実際に出力トルク増大要求が発生してか
ら機関バルブタイミングの変化を開始したのでは要求発
生後実際に機関出力トルクが増大するまでの時間が長く
なる。本発明では、出力トルク増大要求が発生したとき
には機関バルブタイミングはトルク増大側の値になって
いるため、出力トルク増大要求の発生後短時間で機関出
力を増大させることができる。
【0011】請求項5に記載の発明によれば、前記機関
出力トルク変更要求は、機関出力トルク増大の要求であ
り、前記待機操作手段は、機関への燃料供給を停止する
フュエルカット操作実行中に前記予測手段により運転者
の機関出力トルク変更要求が予測されたときに、前記機
関運転パラメータのうち、機関吸入空気量を増大させる
ことにより前記待機操作を行う、請求項1に記載の内燃
機関の制御装置が提供される。
【0012】すなわち、請求項5の発明では、機関減速
中などのフュエルカット運転時に運転者の機関出力トル
ク増大が予測された場合には、機関吸入空気量が増大さ
れる。このため、例えば機関減速から加速を再開するよ
うな場合にも、運転者の出力トルク増大要求が実際に発
生したときには予め機関吸入空気量が増大した状態にな
っているため、出力トルク増大要求発生後短時間で機関
出力トルクを増大させることができる。
【0013】請求項6に記載の発明によれば、前記内燃
機関は、車両に搭載されるとともに自動変速機を備え、
前記予測手段は、車両が停止中に、自動変速機が走行用
にセットされ、かつ車両のブレーキが解除されたときに
運転者の機関出力トルク変更要求が発生すると予測す
る、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の内燃
機関の制御装置が提供される。
【0014】すなわち、請求項6の発明では、車両の停
止状態から運転者が発進準備の操作を行った場合に、運
転者の機関出力トルク変更要求が発生すると予測する。
すなわち、自動変速機を有する車両では発進時に運転者
はまずブレーキを作動させた状態で自動変速機を走行用
にセットし、その後ブレーキを解除してアクセルペダル
の踏み込み操作を行う。このため、車両停止状態で自動
変速機が走行用にセットされ、かつブレーキが解除され
た場合には、その直後にアクセルペダルが踏み込まれる
こと、すなわち運転者の機関出力トルク増大要求が発生
することが予測できる。本発明では、上記により出力ト
ルク増大要求発生を予測することにより、発進時に短時
間で機関出力トルクを増大させ、良好な加速性を得るこ
とが可能となる。
【0015】請求項7に記載の発明によれば、前記待機
操作手段は、前記待機操作開始後予め定めた期間内に運
転者の実際の機関出力トルク変更要求が発生しなかった
場合には、待機操作により変更した機関運転パラメータ
の値を、待機操作開始前の値に復帰させる、請求項1か
ら請求項5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置
が提供される。
【0016】すなわち、請求項7の発明では、予測され
た機関出力トルク変更要求が予め定めた期間内に実際に
生じなかった場合には、待機操作が中止される。例え
ば、待機操作として機関吸入空気量の増大や点火時期の
遅角などを行うと待機操作を行わない場合に比べて機関
の燃費が悪化する場合がある。このため、実際の運転で
は待機操作を長時間継続することは好ましくない。そこ
で、本発明では所定の期間内に実際のトルク変更要求が
発生しなかった場合、すなわち所定時間待機操作が継続
した場合には待機操作を中止し、待機操作開始前の状態
で機関を運転することにより、機関の燃費悪化を防止し
ている。
【0017】請求項8に記載の発明によれば、運転者の
機関出力トルク変更要求に応じて、機関出力トルクを決
定する複数の機関運転パラメータを変化させることによ
り機関出力トルクを変更するトルク変更操作を行うトル
ク変更手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記
機関運転パラメータは、前記トルク変更手段の変更指令
に応じて比較的短時間で変化可能な第1の機関運転パラ
メータと、変化に比較的長時間を要する第2の機関運転
パラメータとを含み、前記トルク変更手段は、運転者の
機関出力トルク変更要求があったときに、前記トルク変
更操作開始前に予め、前記第2の機関運転パラメータの
運転者の機関出力トルク変更要求に応じた変化を開始さ
せる待機操作を行い、その後に前記第1の機関運転パラ
メータの変化を開始させるとともに、前記変更操作終了
時には前記第1の機関運転パラメータを変化させること
により前記トルク変更操作終了時の機関出力トルクを機
関出力トルク要求に応じた値に制御する内燃機関の制御
装置が提供される。
【0018】すなわち、請求項8の発明では、トルク変
更操作開始前にまず変化応答性の低い第2の機関運転パ
ラメータの変化を開始させる。これにより、実際にトル
ク変更制御が開始され、応答性の良い第1の機関運転パ
ラメータが変化を開始したときには第2の機関運転パラ
メータは既に変化を開始しているため、第1と第2の機
関運転パラメータにより短時間で機関出力トルクが変化
するようになる。また、トルク変更操作終了時には変化
応答性の高い第1の機関運転パラメータを変化させて機
関出力トルクを要求に応じた値に制御することにより、
出力トルクが高精度に制御される。
【0019】請求項9に記載の発明によれば、前記内燃
機関は、変速機を介して出力軸にトルクを伝達するとと
もに、前記トルク変更操作は、該変速機の変速操作時に
実行される、請求項8に記載の内燃機関の制御装置が提
供される。すなわち、請求項9の発明ではトルク変更操
作は変速機の変速操作時に実行されるため、変速操作実
行時に応答性良好で円滑な機関出力トルク制御が行われ
る。
【0020】請求項10に記載の発明によれば、前記第
1の機関運転パラメータは、機関点火時期と機関燃料噴
射量のいずれか一方または両方であり、前記第2の機関
運転パラメータは、機関吸入空気量と機関バルブタイミ
ングのいずれか一方または両方である、請求項8に記載
の内燃機関の制御装置が提供される。すなわち、請求項
10の発明では、応答性の高い第1の機関運転パラメー
タとしては、機関点火時期と機関燃料噴射量の一方また
は両方が使用され、応答性の低い第2の機関運転パラメ
ータとしては機関吸入空気量と機関バルブタイミングの
いずれか一方または両方が使用されるため、トルク変更
操作時に機関出力が良好な応答性で高精度に制御され
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図1は本発明を自動車用内
燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図で
ある。図1において1は内燃機関を示す。本実施形態で
は内燃機関1としてはガソリン機関が使用されている。
図1において、3は機関1の燃焼室、6は機関の吸気ポ
ート、8は排気ポートを示す。各吸気ポート6は吸気枝
管9を介してサージタンク10に接続されるとともに、
各枝管9にはそれぞれの吸気ポート6に燃料を噴射する
燃料噴射弁11が配置されている。なお、燃料噴射弁1
1は気筒燃焼室に直接燃料を噴射する形式の筒内燃料噴
射弁であっても良い。
【0022】また、サージタンク10は吸気通路12を
介してエアクリーナに接続され、吸気通路12内にはス
ロットル弁14が配置されている。本実施形態のスロッ
トル弁14は、後述する電子制御ユニット(ECU)3
0の指令に応じて動作するステッパモータ等の適宜な形
式のアクチュエータ20を備えECU30からの指令信
号に応じた開度をとる電子制御スロットル弁とされてい
る。
【0023】機関1の排気ポート8は排気マニホルド1
6を介して排気通路17に接続されている。また、吸気
通路12のスロットル弁14上流側には、機関吸入空気
量を検出するエアフローメータ13が設けられている。
エアフローメータ13は、ポテンショメータを備えたベ
ーン式のものの他、熱線流速計式、超音波式、カルマン
渦流速計式のものなど各種のものが使用可能である。
【0024】また、図1に40で示したのは機関1の出
力軸(図示せず)に接続された自動変速装置である。自
動変速装置40は、本実施形態では流体トルクコンバー
タと変速機とを備え、変速機の出力軸は図示しないディ
フアレンシャルギヤを介して車両の駆動輪に接続されて
いる。なお、自動変速機としては、流体トルクコンバー
タを備えた形式のもののほか、機械式の無段変速機(C
VT) 、運転者の変速レバー操作に応じて自動的に変速
段の切り替え操作を行うマルチモードトランスミッショ
ン(MMT)などが使用可能である。
【0025】また、本実施形態では運転中に機関1のバ
ルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング装置
50が設けられている。本実施形態では、可変バルブタ
イミング装置50としては、吸気カムまたは排気カムの
一方または両方の機関クランク軸に対する回転位相を変
化させることにより、吸気弁または排気弁の一方もしく
は両方のバルブタイミングを変化させる形式のものが使
用されているが、本発明では可変バルブタイミング装置
50の形式には特に制限はなく、機関運転中に吸気弁ま
たは排気弁の開閉タイミングを変化させることができる
ものであれば使用することができる。
【0026】図1に30で示すのは、機関1の電子制御
ユニット(ECU)である。ECU30はROM(リー
ドオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポ
ート35、出力ポート36をそれぞれ双方向性バス31
で接続した、公知の構成のマイクロコンピュータからな
り、機関1の燃料噴射量、点火時期、吸入空気量等の機
関出力トルクを決定する機関運転パラメータを制御し
て、機関出力トルクを目標出力トルクに制御するトルク
制御を行う他、車両の走行状態に応じて自動変速機40
の変速動作を制御する変速制御を行う。また、本実施形
態ではECU30は上記制御の他に、後述するように、
運転者の機関出力変更要求が生じることを予測し、実際
の要求が発生するまえに予め出力変更に合わせて機関運
転パラメータの値を変化させる待機操作を行う。
【0027】上記目的のため、制御回路30の入力ポー
ト35には、車速センサ24から車両走行速度を表す電
圧信号と、エアフローメータ13から機関吸入空気量を
表す電圧信号とがAD変換器37を介して入力されてい
る他、機関のクランク軸(図示せず)に設けられた回転
数センサ21から機関回転数を表すパルス信号がそれぞ
れ入力されている。また、本実施形態では運転席のアク
セルペダル (図示せず)近傍にはアクセル開度センサ2
2が設けられており、運転者のアクセルペダル操作量
(アクセル開度)に対応する電圧信号AD変換37を介
してECU30の入力ポートに供給されている。
【0028】また、制御回路30の出力ポート36は、
駆動回路38を介して自動変速機40の変速操作を制御
する制御弁に接続され変速操作を制御している他、それ
ぞれ対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁11と点
火プラグ、スロットル弁アクチュエータ20及び可変バ
ルブタイミング装置50に接続され、燃料噴射弁11か
らの燃料噴射量と機関の点火時期、スロットル弁14開
度及び機関バルブタイミングをそれぞれ制御している。
【0029】次に、本実施形態の機関出力トルク制御に
ついて説明する。本実施形態では、前述した特開平11
−82090号公報と同様の機関出力トルク制御が行わ
れる。すなわち、ECU30は機関運転中、アクセル開
度センサ20で検出した運転者のアクセルペダル踏み込
み量 (アクセル開度)に基づいて、機関1の目標出力ト
ルクを算出し、この目標出力トルクが得られるように、
機関吸入空気量、燃料噴射量、点火時期、バルブタイミ
ング等の機関運転パラメータを制御する。
【0030】このように、アクセル開度に基づいてまず
目標出力トルクを算出し、算出した目標出力トルクに基
づいて機関の運転パラメータを設定することにより、高
精度の機関出力トルクが可能となる。しかし、実際の運
転では、例えば車両の発進時や減速走行からの再加速や
自動変速機の変速操作時等のように、運転者が急激な機
関出力トルクの増大を要求するような場合には、機関出
力トルクが運転者が期待する通りに急速に増大せず、機
関出力トルクの応答性が悪化する場合がある。すなわ
ち、上述した車両発進時などでは、運転者はアクセルペ
ダルを踏み込むと同時に機関出力トルクが増大すること
を期待している。しかし、実際には上記トルク制御で
は、運転者がアクセルペダルを踏み込んでから(すなわ
ち、運転者の出力トルク増大要求が発生してから)目標
出力トルクの算出と、それに応じた機関運転パラメータ
の変更が開始されることになる。
【0031】この場合、機関点火時期、燃料噴射量など
の機関運転パラメータはECU30の制御指令に応じて
急速に変化して目標出力トルクに対応した値に短時間で
到達可能である。しかし、、機関吸入空気量や機関バル
ブタイミング等の運転パラメータは急速に変化すること
はできず、これらの運転パラメータが目標出力トルクに
対応した値に到達するまでに比較的長時間を要する。と
ころが、実際の機関出力トルクが目標トルクに到達する
ためには、全部の機関運転パラメータが目標出力トルク
に対応した値に変化する必要があるため、運転者の機関
出力増大要求(アクセルペダルの踏み込み操作)が発生
してから、実際に運転者の期待する機関出力トルクが得
られるまでに時間を要することになり、加速性能や応答
性の悪化が生じてしまう。
【0032】そこで、本実施形態では運転者の出力トル
ク変更要求が予期される場合には、少なくとも一部の機
関運転パラメータの値を予期される出力トルク変更要求
に応じて予め変化させておく待機操作を行うようにして
いる。これにより、実際に機関出力トルク変更要求が発
生した場合には全部の機関運転パラメータが変更要求に
応じた値に短時間で到達するようになるため、加速性や
応答性が向上するようになる。以下に説明する待機操作
の実施形態では、上述した機関吸入空気量やバルブタイ
ミングなどのように変化に時間を要する機関運転パラメ
ータの値を、実際の出力トルク変更要求が生じる前に変
化させておくことにより、出力トルク制御の応答性を大
幅に向上させている。
【0033】以下に、車両発進時、減速後の再加速時、
変速操作時に、それぞれ待機操作を行う場合の実施形態
についてそれぞれ説明する。 (1)車両発進時の待機操作 本実施形態では、運転者による車両の発進操作が行われ
ることを予期し、予め機関回転数、スロットル弁開度、
機関バルブタイミングなどの運転パラメータをトルク増
大側に設定する待機操作を行う。また、これらの運転パ
ラメータをトルク増大側に設定したことにより待機操作
中に運転者の予期しない機関出力トルクの増大が生じる
ことを防止するために同時に機関点火時期を遅角して、
出力トルクの増大を抑制している。
【0034】車両の発進操作では、運転者は機関のアイ
ドル運転から変速機を走行用レンジにセットし、車両ブ
レーキを解除した後アクセルペダルを踏み込む操作を行
う。この、アクセルペダルの操作が運転者の出力トルク
増大要求となる。そこで、本実施形態では、車両停止
時の機関アイドル運転時に、変速機が走行用レンジに
セットされ、かつ車両ブレーキが解除されたときに、
次にアクセルペダル操作(機関出力トルク増大要求)が
生じることを予期して待機操作を行うようにしている。
【0035】図2は、本実施形態の待機操作を説明する
フローチャートである。本操作は、ECU30により一
定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。図2の
操作がスタートすると、ステップ201では、現在機関
1がアイドル運転中か否かが判定される。本実施形態で
は、運転者のアクセルペダル操作量(アクセル開度)が
ゼロであり、かつスロットル弁開度がゼロのときに機関
がアイドル運転中と判定される。
【0036】ステップ201で現在機関がアイドル運転
中でない場合には、待機操作は行わず今回の本操作の実
行は終了する。ステップ201で、現在アイドル運転中
であった場合には、次にステップ203でアイドル運転
時の基本点火時IGBi 、基本スロットル弁開度θ
i 、目標回転数NETi 及びバルブタイミングVTi
が決定される。IGBi 、θBi 、NETi 、及びVT
i は予めECU30のROMに記憶されたアイドル運転
時に最適な機関運転パラメータの値である。
【0037】次に、ステップ205では、現在変速機が
走行レンジにセットされているか否かが、ステップ20
7では現在車両が停止中か否か(車速センサ24で検出
した現在の車両走行速度が予め定めた小さな値SPD0
(例えばSPD0 ≒2km/h)以下か否か)が、また
ステップ209では現在ブレーキペダルの操作量がゼロ
になっているか否か(車両ブレーキが解除されているか
否か)が判定される。
【0038】ステップ205から209で、現在変速機
が走行レンジにセットされていないとき(変速機がニュ
ートラル位置にセットされているとき)、または車両が
停止していないとき、ブレーキが解除されていないとき
のいずれか一つ以上の場合には、運転者は発進操作を行
おうとしておらず、直ちに運転者の機関出力トルク増大
要求は発生しないと考えられるため、待機操作は行わな
い。
【0039】すなわち、この場合にはステップ211か
ら217で基本点火時期IGB、基本スロットル弁開度
θB、機関目標回転数NET及びバルブタイミングVT
は、それぞれステップ203で設定した通常のアイドル
時の値IGBi 、θBi 、NETi 、VTi にそれぞれ
設定される。基本点火時期IGBと基本スロットル弁開
度θBとがステップ211、213でセットされると別
途ECU30により実行される図示しない点火時期設定
操作とスロットル弁開度設定操作では設定された基本点
火時期IGB、基本スロットル弁開度θBとにそれぞれ
機関の運転状態(暖機状態、補機の運転状態等)に応じ
た補正量を付加して実際の機関の点火時期とスロットル
弁開度とが算出される。また、機関目標回転数NETは
アイドル時の目標回転数NETi に、バルブタイミング
はアイドル時のバルブタイミングVTi にセットされ
る。
【0040】ステップ205からステップ209の全て
の条件が成立した場合、すなわちアイドル運転中であっ
て、車両が停止しており(ステップ207)、変速機が
走行レンジにセットされ (ステップ205)、ブレーキ
が解除された(ステップ209)場合には、引き続き運
転者によりアクセルペダルが踏み込まれること、すなわ
ち運転者による機関出力増大要求が生じることが予想さ
れる。したがって、この場合には、ステップ219から
225の待機操作が行われる。
【0041】本実施形態の待機操作では、ステップ21
9で機関基本点火時期IGBは、ステップ203で設定
したアイドル時の基本点火時期IGBi に対して所定値
ΔIGBだけ遅角した値(IGB=IGBi −ΔIG
B)にセットされる。また、ステップ221では基本ス
ロットル弁開度θBは、アイドル時の基本スロットル弁
開度θBi に対して所定値ΔθBだけ増大した値に設定
され、ステップ223では機関の目標回転数NETは、
通常アイドル時の目標回転数NETi に対して所定値Δ
NETだけ増大設定され、更にステップ225ではバル
ブタイミングVTは通常のアイドル時バルブタイミング
VTi に対して所定値ΔVTだけ進角設定される。
【0042】ここで、基本スロットル弁開度θBを増大
する(ステップ221)のは変化に比較的時間のかかる
吸入空気量を運転者の出力トルク増大要求が発生する前
に増大させておくためであり、バルブタイミングVTを
進角するのは(ステップ225)変化に時間を要するバ
ルブタイミングを予め出力トルクが増大する側に変化さ
せておくためである。また、機関回転数を上昇させてお
くのは機関吸入空気量を増大させるため、及び機関出力
軸駆動の油圧ポンプの回転数を上昇させて可変バルブタ
イミング装置駆動用の油圧を増大させることにより、可
変バルブタイミング装置の作動速度を増大させるためで
ある。
【0043】また、ステップ219で点火時期を遅角設
定するのは、機関吸入空気量と回転数の増大及びバルブ
タイミング変更により実際に機関出力トルク増大要求が
発生する前に出力トルクが増大してしまうことを防止す
るためである。上記により待機操作が行われた状態で運
転者がアクセルペダルを踏み込んで車両の発進を開始す
ると、別途ECU30により実行される図示しないトル
ク制御操作では、機関目標出力トルクが運転者のアクセ
ルペダル踏み込み量に応じた値に設定され、スロットル
弁開度、機関回転数、バルブタイミング等の運転パラメ
ータは運転者の目標出力トルクに応じた値に設定される
ようになる。この場合、待機操作を実施した結果、変化
に時間を要する吸入空気量やバルブタイミング等の運転
パラメータは運転者がアクセルペダルの操作を開始した
時点では既に機関出力トルクが増大する方向に変化して
おり、機関出力トルクが実際に増大するためには機関点
火時期のみを出力トルク増大側に進角させれば良い状態
になっている。しかも、機関点火時期は瞬時に変更可能
であるため、本実施形態では車両の発進時に運転者がア
クセルペダルを踏み込むと(機関出力トルクの増大を要
求すると)、直ちに機関出力トルクが増大するようにな
り、発進時のトルク増大の応答性が大幅に向上する。 (2)減速後再加速時の待機操作 本実施形態では、車両減速走行中(惰行中)に運転者の
再加速操作を予期して待機操作を行う。自動変速機を有
する車両では、ロックアップクラッチが係合した状態
(ロックアップクラッチオン状態)での減速走行とロッ
クアップクラッチが係合していない状態(ロックアップ
クラッチオフ状態)での減速走行との2種類の減速走行
がある。ロックアップクラッチオン状態の減速走行では
機関への燃料供給を停止するフュエルカットが行われ、
ロックアップクラッチオフ状態の減速走行では、機関は
アイドル状態で運転される。本実施形態では、ロックア
ップクラッチのオン(フュエルカット)及びオフ(アイ
ドル)両方の状態の減速走行に応じた待機操作を行う。
また、本実施形態では待機操作実行後所定の時間が経過
した場合には、待機操作を停止して通常の減速時フュエ
ルカット又はアイドル運転を行う。
【0044】図3は、本実施形態の待機操作を説明する
フローチャートである。本操作はECU30により一定
時間毎に実行されるルーチンにより行われる。図3の操
作がスタートすると、ステップ300では、現在車両が
減速走行中か否かが判定され、減速走行中でない場合に
は今回の本操作の実施は直ちに終了する。この場合に
は、機関運転パラメータは通常の走行時またはアイドル
時の値に設定される。本実施形態では、運転者のアクセ
ルペダル踏み込み量がゼロであり、かつ車両が停止中で
ない場合にはステップ300で現在減速走行中であると
判定される。
【0045】ステップ300で現在減速走行中であった
場合には、次いでステップ301で現在フュエルカット
がおこなわれているか否かが判定される。ステップ30
1で現在フュエルカットが実施されている場合には、す
なわち現在車両の減速(惰行)走行中であり、かつロッ
クアップクラッチがオンになっているため、ステップ3
03に進み、フュエルカット時の基本スロットル弁開度
θBFCと目標バルブタイミングVTFCが予め定めた関係
から算出される。次いで、ステップ305では車両走行
速度SPDが所定値SPD0 以上か否か、ステップ30
7では現在ブレーキが解除されているか否かが判定され
る。現在の車両走行速度SPDが所定値SPD0 より低
いか、またはブレーキが解除されていない場合には、す
なわち車両は減速後停止する途中であると考えられ、運
転者が再加速に移行する可能性は低い。そこで、この場
合にはステップ309に進み、ブレーキ解除後経過時間
カウンタCTの値をゼロにセットしてそのまま今回の操
作を終了する。後述するように、カウンタCTの値はス
テップ305から311の条件が成立した場合に、ステ
ップ313で図3の操作実行毎に1ずつ増大される。
【0046】一方、ステップ305で現在車両の走行速
度SPDが所定値SPD0 以上であり、かつステップ3
07でブレーキが解除されている場合には運転者が再加
速を行う可能性が高いため、ステップ311に進み、カ
ウンタCTの値が所定値CT 0 に到達したか否か、すな
わちステップ307でブレーキが解除された状態が所定
時間継続しているか否かが判定され、所定値CT0 に到
達していない場合にはステップ313から317のフュ
エルカット時の待機操作が実行される。
【0047】すなわち、ステップ313では、カウンタ
CTの値が1増大され、ステップ315では基本スロッ
トル弁開度θBの値が通常のフュエルカット時の基本ス
ロットル弁開度θBFCの値より所定値ΔθFCだけ増大し
た値に設定されるとともに、バルブタイミング目標値V
Tが通常のフュエルカット時の目標値VTFCに対して所
定値ΔVTFCだけ進角される。これにより、機関吸入空
気量が増大するとともに、バルブタイミングは出力増大
側に設定される。
【0048】一方、ステップ311で待機操作を開始し
てから所定時間CT0 が経過していた場合には、待機操
作をこれ以上継続することなくそのまま今回の操作を終
了する。これにより、基本スロットル弁開度θBとバル
ブタイミング目標値VTとはステップ303で設定した
通常のフュエルカット時の値に設定され、待機操作は終
了する。本実施形態でフュエルカット時の待機操作の継
続時間を所定時間CT 0 内に制限しているのは、フュエ
ルカット時の待機操作では機関吸入空気量が増大される
ため、長期にわたって待機操作を継続すると機関排気通
路に配置した排気浄化触媒の温度が低下してフュエルカ
ット終了時の排気浄化作用が低下してしまうためであ
る。
【0049】ステップ301で現在フュエルカット実施
中でない場合には、すなわち現在減速走行中であり、ロ
ックアップクラッチはオフにされている。従って、現在
機関はアイドル運転中であるため、ステップ319では
アイドル運転時の基本点火時期IGBi 、基本スロット
ル弁開度θBi 、目標回転数NETi 及びバルブタイミ
ングVTi が設定される。そして、ステップ321から
ステップ327では、フュエルカット時の操作(ステッ
プ305からステップ311)と同様の操作が行われ、
車両走行速度SPDが所定値SPD0 以下であり(ステ
ップ321)、ブレーキが解除されている場合(ステッ
プ323)には所定時間CT0 が経過するまでステップ
329からステップ337の待機操作が実行される。
【0050】すなわち、この場合には基本点火時期IG
Bはアイドル時の基本点火時期IGBi に対して所定値
ΔIGBだけ遅角されて待機操作中の機関出力が抑制さ
れ(ステップ331)、基本スロットル弁開度θBはア
イドル時の基本スロットル弁開度θBi に対して所定値
ΔθBだけ増大されて機関吸入空気量が増大される(ス
テップ333)。また、目標アイドル回転数NETi
通常のアイドル時の目標回転数より所定値ΔNETだけ
増大され、可変バルブタイミング装置駆動用の油圧が上
昇するとともに、機関吸入空気量が増大する(ステップ
335)。また、バルブタイミングVTは通常アイドル
時の目標値VTi に対してΔVTだけ進角され出力トル
ク増大側に変化する。
【0051】減速時のアイドル運転においても、ステッ
プ327でブレーキ解除後の状態が所定時間CT0 に到
達した場合には、ステップ329から337の待機操作
は停止される。この場合には機関の基本点火時期IG
B、基本スロットル弁開度θB、目標回転数NET及び
バルブタイミングVTは、それぞれステップ319で設
定された通常のアイドル運転時の値IGBi 、θBi
NETi 及びVTi に設定される。減速時のアイドル運
転においても待機操作の継続時間を制限するのは、待機
操作では高出力側に機関運転パラメータを制御しながら
点火時期を遅角させて出力トルクの増大を抑制する操作
を行うので、機関の燃料消費量が増大するため長時間待
機操作を継続することは好ましくないからである。
【0052】図3の待機操作を行うことにより、減速走
行時にロックアップクラッチがオン(フュエルカッ
ト)、オフ(アイドル)の状態にかかわらず再加速に備
えて機関運転パラメータが調節されるため、運転者がア
クセルペダルを踏み込んで再加速を開始した場合には極
めて応答性良く機関出力トルクを増大することが可能と
なる。 (3)変速操作時の待機操作 次に、変速操作時の待機操作について説明する。自動変
速機で変速操作が行われる際には変速操作の前後で機関
出力トルクを比較的急激に変化させることが必要とされ
る。本実施形態では、自動変速機の変速操作時に機関出
力トルクを変化させるトルク変更操作を行うが、変速操
作時に機関出力トルクを急激に変化させるために、変速
操作開始前に待機制御を行い変速操作時に短時間で機関
出力トルクを変化させるようにしている。すなわち、本
実施形態では自動変速機の変速操作実行条件が成立した
場合、直ちに変速操作を開始せず所定の時間変速操作開
始を遅延させてその間に待機操作を行う。これにより、
変速時の機関出力トルクの変化応答性が向上し、変速前
後のトルクショックや加速性の悪化が防止される。
【0053】図4は、本実施形態の変速操作時の待機操
作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU
30により一定時間毎に実行されるルーチンにより行わ
れる。図4の操作がスタートすると、ステップ401で
は現在自動変速機の変速操作実行条件が成立しているか
否かが判定される。本実施形態では、自動変速機の変速
操作は、例えば運転者のアクセルペダル踏み込み量と車
速とに基づいて行われ、アクセルペダル踏み込み量と車
両走行速度とが予め定めた関係になったときに変速操作
実行条件が成立する。ステップ401で変速操作実行条
件が成立していない場合には、ステップ403に進み、
後述する変速遅延カウンタCTRの値が0にセットされ
る。
【0054】一方、ステップ401で変速操作実行条件
が成立していた場合には、次にステップ405で前述の
変速遅延カウンタCTRがカウントアップされる。ステ
ップ401で変速操作実行条件が成立している限りステ
ップ405で変速操作遅延カウンタCTRの値は1ずつ
増大されるため、変速操作遅延カウンタCTRの値は変
速操作実行条件が成立してからの経過時間を表す値とな
る。
【0055】ステップ407では、カウンタCTRの値
が所定値CT0 に到達したか否か、すなわち変速操作実
行条件が成立してから所定の遅延時間が経過したか否か
が判定される。本実施形態では、ステップ407で所定
の遅延時間が経過していない場合には、ステップ409
が実行され、変速操作遅延フラグXDの値が1にセット
される。フラグXDが1にセットされると、別途ECU
30による変速制御操作では、自動変速機の変速操作実
行が禁止される。すなわち、この場合には変速操作実効
条件が成立していてもフラグXDの値が1にセットされ
ている間は実際の変速操作は実行されない。
【0056】次いで、ステップ411と413とでは変
速操作に備えた待機操作が行われる。本実施形態の待機
操作では、まずステップ411でスロットル弁開度θが
Δθだけ補正される。Δθはステップ401で成立した
変速操作実行条件における変速方向(シフトアップかシ
フトダウンか)と現在の機関回転数とに応じて予め定め
た関係に基づいて設定される補正量である。
【0057】また、同様にステップ413では機関の点
火時期IGがΔIGだけ補正される。ΔIGは、ステッ
プ411でスロットル弁開度θを補正したことによる吸
入空気量変化により生じる機関出力トルクの変動を抑制
するための点火時期補正量であり、例えばステップ41
3でスロットル弁開度θが増大補正されたときにはΔI
Gの値は吸入空気量の増大による出力トルクの増大を抑
制するためにΔθの値に応じた負の値(遅角)に設定さ
れる。
【0058】すなわち、ステップ411と413とでは
変化に時間を要する機関運転パラメータである吸入空気
量を変速操作終了後の機関出力トルク目標値に近づくよ
うに変化させるとともに、吸入空気量の変化に伴う機関
出力トルク変動を抑制する方向に機関点火時期が変更さ
れる。ステップ411と413の待機操作は、遅延カウ
ンタCTRの値がCTR0 に到達するまで実行される。
すなわち、本実施形態では変速操作実行条件が成立した
ときに直ちに変速操作を実行するのではなく、変速操作
を所定時間CTR0 だけ遅延させ、その間に機関吸入空
気量を変速後の状態に近づくように変化させている。
【0059】そして、待機操作実行中に所定の遅延時間
が経過すると(ステップ407)、ステップ415では
変速遅延フラグXDの値が0にセットされる。遅延フラ
グXDの値が0にセットされると、別途ECU30によ
り実行される変速制御操作では、自動変速機40に変速
指令信号が出力され、変速操作が実行される。ステップ
417から421は変速操作実行時のトルク制御を示
す。
【0060】この場合、まずステップ417では、変速
制御カウンタの値から実際に変速操作が開始されてから
の経過時間が算出され、この経過時間と変速モード(変
速段、シフトアップかシフトダウンか等)、機関回転数
に基づいて、変速操作中に必要とされる機関出力トルク
(変速時目標出力トルク)TRT が算出される。この変
速時目標トルクTRT は、例えば変速操作終了後の目標
トルクに変速操作に応じて機関回転数を増減するのに必
要なトルクを加えた値となる。
【0061】また、ステップ419では、上記により設
定された変速時の目標出力トルクTRT と機関回転数と
に基づいてスロットル弁開度θが設定されるとともに、
ステップ421では、機関点火時期が変速時目標出力ト
ルクTRT 、機関吸入空気量と回転数とに基づいて設定
される。すなわち、本実施形態では変速操作実行時に所
定の遅延時間だけ変速操作を遅延させて、その間に応答
性の低い機関吸入空気量を変化させておくため、変速操
作が開始されるときには機関吸入空気量は必要とされる
値に近い状態になっている。また、変速時には実際の機
関回転数、機関吸入空気量と目標出力トルクTR T とに
応じて目標出力トルクが得られるように応答性の高い点
火時期が制御されるため(ステップ421)、変速操作
終了時には機関出力トルクは目標出力トルクに高精度に
制御されるようになる。
【0062】なお、本実施形態では応答性の低い機関運
転パラメータとして機関吸入空気量を、応答性の高い機
関運転パラメータとして点火時期を、それぞれ用いて待
機操作を行っているが、応答性の低い機関運転パラメー
タとして機関吸入空気量に代えて、または機関吸入空気
量に加えて、機関バルブタイミングを用いるようにして
も良い。また、同様に応答性の高い機関運転パラメータ
として機関点火時期に代えて、または機関点火時期に加
えて、燃料噴射量を用いるようにすることも可能であ
る。
【0063】
【発明の効果】各請求項記載の発明によれば、機関出力
トルク変化要求が発生することを予期して機関運転パラ
メータを予め変化させておくことにより、実際に機関出
力トルク変化要求が発生したときに、要求に応じて短時
間で機関出力トルクを変化させることが可能となる共通
の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実
施形態の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の制御装置による待機操作の1実施形態
を説明するフローチャートである。
【図3】本発明の制御装置による待機操作の図2とは別
の実施形態を説明するフローチャートである。
【図4】本発明の制御装置による待機操作の図2、図3
とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1…内燃機関 40…自動変速機 13…エアフローメータ 14…スロットル弁 30…電子制御ユニット (ECU) 50…可変バルブタイミング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/04 330 F02D 41/04 330G 43/00 301 43/00 301B 301K 301H 301Z F02P 5/15 F02P 5/15 F Fターム(参考) 3G022 BA01 CA04 DA02 EA06 GA01 GA05 GA06 GA08 GA19 GA20 3G084 BA05 BA13 BA17 BA23 CA04 CA08 DA05 DA07 EA07 EC01 EC03 FA05 FA06 FA10 FA33 FA38 3G092 AA01 AA11 BA01 BA09 BB01 BB10 DA03 DC01 EA01 EA04 EA17 EC07 FA03 FA06 GA12 GB09 GB10 HE01Z HF08Z HF12Z HF21Z HF25Z 3G093 AA05 BA15 CB05 CB06 CB08 DA06 DB01 DB11 DB15 EA09 EA13 EA15 FB01 FB02 3G301 HA01 HA19 JA03 KA14 KA15 KB10 LA00 LA01 LA07 MA11 ND42 NE01 NE12 NE23 PE01Z PF01Z PF03Z PF05Z PF08Z

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 運転者の機関出力トルク要求に応じて、
    機関出力トルクを決定する機関運転パラメータを変化さ
    せることにより、機関出力トルクを運転者の機関出力ト
    ルク要求に応じて制御するトルク制御手段を備えた内燃
    機関の制御装置において、 機関運転状態に基づいて運転者の機関出力トルク変更要
    求が発生することを事前に予測する予測手段と、 前記予測手段により運転者の機関出力トルク変更要求が
    予測されたときに、該出力トルク変更要求が発生する前
    に、前記機関運転パラメータのうち少なくとも1つの値
    を機関出力トルク変化に要する時間が短縮されるように
    予め変化させる待機操作を行う待機操作手段と、 を備えた、内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記機関出力トルク変更要求は、機関出
    力トルク増大の要求であり、前記待機操作手段は、前記
    機関運転パラメータのうち、機関点火時期を遅角させる
    とともに機関吸入空気量を増大させることにより前記待
    機操作を行う、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 【請求項3】 前記機関出力トルク変更要求は、機関出
    力トルク増大の要求であり、前記待機操作手段は、前記
    機関運転パラメータのうち、機関回転数を上昇させるこ
    とにより前記待機操作を行う、請求項1に記載の内燃機
    関の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記機関出力トルク変更要求は、機関出
    力トルク増大の要求であり、前記待機操作手段は、前記
    機関運転パラメータのうち、機関バルブタイミングを機
    関出力トルク増大時の値に変化させることにより前記待
    機操作を行う、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記機関出力トルク変更要求は、機関出
    力トルク増大の要求であり、前記待機操作手段は、機関
    への燃料供給を停止するフュエルカット操作実行中に前
    記予測手段により運転者の機関出力トルク変更要求が予
    測されたときに、前記機関運転パラメータのうち、機関
    吸入空気量を増大させることにより前記待機操作を行
    う、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 【請求項6】 前記内燃機関は、車両に搭載されるとと
    もに自動変速機を備え、前記予測手段は、車両が停止中
    に、自動変速機が走行用にセットされ、かつ車両のブレ
    ーキが解除されたときに運転者の機関出力トルク変更要
    求が発生すると予測する、請求項1から請求項5のいず
    れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 【請求項7】 前記待機操作手段は、前記待機操作開始
    後予め定めた期間内に運転者の実際の機関出力トルク変
    更要求が発生しなかった場合には、待機操作により変更
    した機関運転パラメータの値を、待機操作開始前の値に
    復帰させる、請求項1から請求項5のいずれか1項に記
    載の内燃機関の制御装置。
  8. 【請求項8】 運転者の機関出力トルク変更要求に応じ
    て、機関出力トルクを決定する複数の機関運転パラメー
    タを変化させることにより機関出力トルクを変更するト
    ルク変更操作を行うトルク変更手段を備えた内燃機関の
    制御装置において、 前記機関運転パラメータは、前記トルク変更手段の変更
    指令に応じて比較的短時間で変化可能な第1の機関運転
    パラメータと、変化に比較的長時間を要する第2の機関
    運転パラメータとを含み、 前記トルク変更手段は、運転者の機関出力トルク変更要
    求があったときに、前記トルク変更操作開始前に予め、
    前記第2の機関運転パラメータの運転者の機関出力トル
    ク変更要求に応じた変化を開始させる待機操作を行い、
    その後に前記第1の機関運転パラメータの変化を開始さ
    せるとともに、前記トルク変更操作終了時には前記第1
    の機関運転パラメータを変化させることにより前記トル
    ク変更操作終了時の機関出力トルクを機関出力トルク要
    求に応じた値に制御する内燃機関の制御装置。
  9. 【請求項9】 前記内燃機関は、変速機を介して出力軸
    にトルクを伝達するとともに、前記トルク変更操作は、
    該変速機の変速操作時に実行される、請求項8に記載の
    内燃機関の制御装置。
  10. 【請求項10】 前記第1の機関運転パラメータは、機
    関点火時期と機関燃料噴射量のいずれか一方または両方
    であり、前記第2の機関運転パラメータは、機関吸入空
    気量と機関バルブタイミングのいずれか一方または両方
    である、請求項8に記載の内燃機関の制御装置。
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