JP2006336511A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両（自動車）の運転状況に応じた燃焼切換えを実施することにより、車両の運転性能と安全性能を確保する。
【解決手段】車間距離等の車両周辺状況や走行する地理的状態や車両の安定性を確保する条件等を取得し、これに応じて燃焼切換え、たとえば、圧縮着火式燃焼と火花点火式燃焼を切換える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、火花点火式燃焼と圧縮着火式燃焼等、燃焼方式を切替可能な車両用の内燃機関の燃焼方式を制御する制御装置に関する。

自動車等に使用される内燃機関（以下、エンジン）において、燃費性能の向上と排気性能の向上を両立するものとして、混合気を圧縮して自己着火燃焼（以下、圧縮着火式燃焼）させる圧縮着火式ガソリンエンジン（以下、圧縮着火エンジン）が注目されている。

圧縮着火式燃焼（第１の燃焼方式）を行う圧縮着火エンジンは、点火プラグの火花で混合気を着火、燃焼させる火花点火エンジンに比べて、高圧縮による高効率化とリーン燃焼によって燃費を低減して優れた燃料経済性を示し、また、混合気の低温燃焼によってNOx排出量を低減するため、燃費性能と排気性能の両立が実現可能である。

ガソリンエンジンにおける圧縮着火式燃焼は、低負荷・低回転数で成立可能である。このため、圧縮着火エンジンは圧縮着火式燃焼と火花点火式燃焼（第２の燃焼方式）を実施し、それらの燃焼状態の切換えが必要である。

従来技術における燃焼切換えは、エンジン負荷とエンジン回転数で決定されるマップに基づいて切換え可否を判断して実行される（例えば、特許文献１、２）。

また、エンジン負荷とエンジン回転数のマップだけではなく、車両の急制動を検出した際に、燃焼不安定に陥るのを防ぐために、圧縮着火式燃焼から火花点火式燃焼へと燃焼状態の切換えを実施することが提案されている（例えば、特許文献３）。

即ち、従来技術における燃焼切換えの判断は、主にエンジンの運転状態に基づくものであった。

特開２００３−２０１８７６号公報 特開２００４−２７９５９号公報 特開２００４−１１５３９号公報

しかしながら、従来技術を適用した車両は、安全性能と運転性能が確保されない場合がある。なぜなら、圧縮着火式燃焼と火花点火式燃焼の切換えは、エンジンの運転状態に基づいて判断・実施されるため、車両にとって最適な燃焼状態の切換えが実現できない場合があるためである。

例えば、圧縮着火式燃焼が可能なエンジン負荷範囲において頻繁な加速を実施する運転条件では、圧縮着火式燃焼の出力の低応答性が要因で、要求される負荷の応答を実現できず、運転性能を確保できない場合がある。

また、同様に、圧縮着火式燃焼の出力の低応答性が要因で、車両の安定性を向上させる制御装置からのエンジン負荷要求を実現できず、車両の安全性能を確保できない場合がある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車両の運転状況に応じた燃焼状態の切換えを実現することで、車両の安全性能と運転性能とを向上させることのできる車両用の内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明による内燃機関の制御装置は、複数の燃焼方式を実施する車両用の内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関を搭載した車両の動作に影響を及ぼす状況を直接的または間接的に検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行う燃焼切換手段とを有する。

本発明による車両用内燃機関の制御装置は、前記複数の燃焼方式として、燃焼安定性が低いが燃料経済性に優れた第１の燃焼方式と、前記第１の燃焼方式より燃料経済性については劣るが燃焼安定性が高い第２の燃焼方式を含み、前記燃焼切換手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御条件を有し、前記内燃機関が前記第１の燃焼方式を実施可能な運転状態であっても、前記検出手段による検出結果に基づいて前記第２の燃焼方式に前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行う。

本発明による内燃機関の制御装置は、複数の燃焼状態を実施する車両用の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関を搭載した車両の動作に影響を及ぼす状況を直接的または間接的に検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて前記車両の動作に及ぼす影響度を推定演算する車両影響度推定手段と、車両影響度推定手段によって推定演算された影響度に基づいて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行う燃焼切換手段とを有する。

本発明による内燃機関の制御装置は、前記複数の燃焼方式として、燃焼安定性が低いが燃料経済性に優れた第１の燃焼方式と、前記第１の燃焼方式より燃料経済性については劣るが燃焼安定性が高い第２の燃焼方式を含み、前記燃焼切換手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御条件を有し、前記内燃機関が前記第１の燃焼方式を実施可能な運転状態であっても、前記車両影響度推定手段による影響度に基づいて前記第２の燃焼方式に前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行う。

本発明による内燃機関の制御装置における前記車両の動作に影響を及ぼす状況は、車両の周辺情報、走行地理情報、車両安定性情報の少なくとも何れか一つに基づくものである。

本発明による内燃機関の制御装置を適用する内燃機関は、ガソリンエンジンであって、前記第１の燃焼方式が圧縮着火式燃焼であり、前記第２の燃焼方式が火花点火式燃焼と前記圧縮着火式燃焼である。

本発明による車両、ハイブリッド車両は、上述の発明による記内燃機関の制御装置を搭載している。

本発明によれば、例えば、車両に搭載される内燃機関（エンジン）において、車両の運転状況を検出した結果、または検出した結果が車両の動作に及ぼす影響度を推定した推定結果に基づき、エンジンの燃焼状態を切換えることが可能である。このような燃焼切換えを実施することによって、エンジンの運転状態に応じた燃焼切換えだけではなく、エンジンが搭載される車両の動作にとって最適な燃焼状態を保つように、エンジンの燃焼切換えを実施することが可能となる。これにより、エンジンの燃費性能と排気性能を確保しながら、同時に、車両の運転性能と安全性能を確保することが可能である。

（実施形態１）
本発明に係る車両用内燃機関の制御装置を、火花点火式燃焼（第２の燃焼方式）と圧縮着火式燃焼（第１の燃焼方式）の二つの燃焼方式を選択的に実施する圧縮着火ガソリンエンジンに適用した実施形態１を、図１を参照して説明する。

エンジン１００は、自動車等の車両２００に原動機として搭載されるものであり、吸気通路５の適宜位置に設けられて吸気流量を調整するスロットルバルブ１を有する。エンジン１００は、燃焼室７に燃料を直接噴射するインジェクタ２と、点火エネルギを供給する点火プラグ３と、燃焼室７に流入する吸入ガスと燃焼室７より排出される排気ガスおよび燃焼室７内のＥＧＲ量を調整するための可変吸気バルブ４Ａおよび可変排気バルブ４Ｂを各気筒ごとに有する。

エンジン１００を搭載される車両２００には、ドライバによるアクセル操作を検出するアクセルペダルセンサ８と、ドライバによるブレーキ操作を検出するブレーキペダルセンサ９と、ドライバによるステアリング操作を検出するステアリング舵角センサ１０が各々の適宜位置に備えられている。

さらに、車両２００には、エンジン１００を制御するエンジンコントロールユニット５０（以下、ＥＣＵ）と、車両２００の周辺の障害物までの距離等を検出する車両周辺情報検出装置１１と、車両２００の位置情報等を取得するナビゲーション装置１２と、車両２００の動作の安定性を確保する車両安定制御装置１３が各々の適宜位置に備えられている。

車両周辺情報検出装置１１は、車両２００の前方を走行する他の車両と車両２００との距離を検出する車間距離センサであったり、車両２００の周辺の障害物との距離を検出するセンサであったり、画像を解析して距離を測定するカメラセンサであり、検出または測定結果（信号１）をＥＣＵ５０に送信する。

ナビゲーション装置１２は、ＧＰＳ等による車両２００の位置情報や、走行経路の標高または傾斜角度や、車両２００の周辺の天候情報や、渋滞情報等を、車載の情報記憶手段や外部より取得または推定するものであり、ＥＣＵ５０にそれら情報（信号２）を送信する。

車両安定制御装置１３は、車両２００の横滑りを防止するために、図中には明記しないが、車両２００に搭載されたブレーキを操作したり、車輪の駆動力の配分率を変更したりして車両の走行安定性を確保するものであり、ＥＣＵ５０に対して車両２００の安定性を確保するために必要なエンジントルクを要求する（信号３）。

ＥＣＵ５０は、アクセルペダルセンサ８、ブレーキペダルセンサ９、ステアリング舵角センサ１０、周辺情報検出装置１１、ナビゲーション装置１２、車両安定制御装置１３および、図中には明記しないが、エンジン１００の適宜位置に配置され、エンジン１００の状態を検出する各種センサでの検出結果を入力とし、それらの入力に基づいて、スロットルバルブ１、インジェクタ２、点火プラグ３、可変吸気バルブ４Ａおよび可変排気バルブ４Ｂを制御し、エンジン１００の出力と回転数を制御する。

ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータ方式のものであり、ソウトウェア処理により燃焼切換制御部６０を具現化する。燃焼切換制御部６０は、図２に示されているように、燃焼切換判定部６１と、要求トルク切換部６２と、火花点火式燃焼制御部６３、圧縮着火式燃焼制御部６４を備えている。

燃焼切換判定部６１は、周辺情報検出装置１１の信号１と、ナビゲーション装置１２の信号２と、車両安定制御装置１３の信号３を入力とし、燃焼切換フラグにオン（＝１）またはオフ（＝０）をセットする。

燃焼切換判定部６１は、信号１と信号２と信号３の論理積（ＡＮＤ）をとって、いずれの信号もオン、且つ、図３に示すエンジントルクとエンジン回転数で規定される圧縮着火式燃焼が実施可能領域Ａに運転状態であると判断された場合にのみ、圧縮着火式燃焼制御が可能であるとして、燃焼切換フラグをオン・セットする。

なお、燃焼切換判定部６１は、信号１と信号２と信号３の論理和（ＯＲ）を取り、いずれかの出力信号がオンである場合には、圧縮着火式燃焼を実施可能であるとして、燃焼切換フラグをオン・セットするものであってもよい。

信号１は、周辺情報検出装置１１の出力信号であり、オンまたはオフをセットされる。周辺情報検出装置１１は、車両２００とそれ以外の車両または周辺障害物からの車間距離が所定値１以上の場合には、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判断し、信号１にオンをセットする。これに対し、車間距離が所定値１以下である場合には、車両２００が危険回避のために加速または減速が必要であるため、エンジン出力の応答性が高い火花点火式燃焼の実施が必要であると判断し、信号１にオフをセットする。

信号２は、ナビゲーション装置１２の出力信号であり、オンまたはオフをセットされる。ナビゲーション装置１２は、外部あるいは車載の情報記憶手段より地図（地理）情報を取得し、車両２００の走行経路を推定し、走行経路の標高または傾斜角度が所定値２以下であると判定した場合には、車両２００は主に定常走行を実施するために、圧縮着火可能であると判断し、信号２にオンをセットする。また、推定した走行経路では、ドライバがアクセル操作、ステアリング操作、ブレーキ操作が頻繁に実行されると判断した場合には、エンジンの出力が頻繁に変動すると予想し、火花点火式燃焼の実施が必要であると判断して、信号２にオフをセットする。また、外部から取得される天候情報によって信号２の出力を選択してもよいし、渋滞情報によって信号２の出力を選択してもよい。

信号３は、車両安定制御装置１３の出力信号であり、オンまたはオフをセットされる。車両安定制御装置１３は、車両２００の安定性を確保するためにエンジントルクを要求する際に、エンジン出力の高応答性が必要であるとし、火花点火式燃焼の実施が必要であると判断して、出力である信号３にオフをセットする。また、車両安定制御装置１３がエンジントルクを要求しない場合には、圧縮着火式燃焼制御が実施可能であると判断して、信号３にオンをセットする。

要求トルク切換部６２は、圧縮着火式燃焼が実施可能領域Ａに運転状態にあることにより、燃焼切換フラグがオンである場合には、ドライバのアクセル操作等から演算される要求エンジントルクを圧縮着火式燃焼制御部６４に入力し、火花点火式燃焼領域Ｂ（図３参照）に運転状態にあることにより、燃焼切換フラグがオフである場合には、要求エンジントルクを火花点火式燃焼制御部６３に入力する。

火花点火式燃焼制御部６３は、エンジン１００の運転状態が、火花点火式燃焼を実施すべきであると判断されている場合に、火花点火式燃焼で要求エンジントルクを実現するための操作量１を演算する。

圧縮着火式燃焼制御部６４は、エンジン１００の運転状態が、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判断されている場合に、圧縮着火式燃焼で要求トルクを実現する操作量２を演算する。

操作量１、操作量２とは、それぞれが火花点火式燃焼と圧縮着火式燃焼を実施しながら要求エンジントルクを実現できる、スロットルバルブ１、インジェクタ２、点火プラグ３、可変吸気バルブ４Ａおよび可変排気バルブ４Ｂへ指令される目標値である。

燃焼切換判定部６１は、図４に示されているように、車両周辺情報判定部６１１、地図情報（走行地理情報）判定部６１２、車両安定性判定部６１３を備えていてもよい。

車両周辺情報検出装置１１が出力する信号１は、車両２００の周辺物からの距離を示す信号であり、車両周辺情報判定部６１１は、信号１を入力し、信号１が示す距離が所定値１以上である場合には、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判断し、出力信号１にオンをセットする。これに対し、信号１が示す距離が所定値１以下である場合には、火花点火式燃焼の実施が必要であると判断し、出力信号１にオフをセットする。

ナビゲーション装置１２の出力である信号２は、車両２００の位置情報等を示す信号であり、地図情報判定部６１２は、信号２を入力し、信号２が示す位置情報に基づいて所定値４以内の車両２００の走行経路を推定し、走行経路の標高または傾斜角度が所定値２以下である場合には、圧縮着火式燃焼が可能であると判断し、出力信号２にオンをセットする。これに対し、標高または傾斜角度が所定値２以上である場合には、エンジンの高出力が必要であるため、火花点火式燃焼の実施が必要であると判断して、出力信号２にオフをセットする。

車両安定制御装置１３の出力である信号３が、車両の安定性を確保するために必要なエンジントルクである場合、車両安定性判定部６１３は、信号３を入力し、車両２００の安定性を確保するためにエンジントルク（要求エンジントルク１）を要求した際、そのエンジントルクが出力された際には車両２００の安定性を確保するためには、火花点火式燃焼の実施が必要であると判断し、出力信号３にオフをセットする。車両安定制御装置１３からエンジントルクが要求されない場合には、圧縮着火燃焼制御が可能であると判断し、出力信号３にオンをセットする。

燃焼切換フラグセット部６１４は、出力信号１、出力信号２、出力信号３に基づいて、燃焼切換フラグをセットする。

例えば、出力信号１と出力信号２と出力信号３の論理和（ＯＲ）を取り、いずれかの出力信号がオンである場合には、圧縮着火式燃焼を実施可能であるとして、燃焼切換フラグをオン・セットする構成であってもよい。

また、これらの出力信号の論理積（ＡＮＤ）をとって、いずれの出力信号もオンである場合にのみ、圧縮着火式燃焼制御が可能であるとして、燃焼切換フラグをオン・セットする構成であってもよい。

図５は、従来技術を圧縮着火エンジンに適用した場合の、アクセル開度、目標燃焼状態、エンジントルクの時系列を示す。図６は、本発明の実施形態を圧縮着火エンジンに適用した場合の、アクセル開度、目標燃焼状態、エンジントルクの時系列を示す。

図中において、アクセル開度、エンジントルクは、図中、上方に従ってアクセル開度大、エンジントルク増大であるものとし、目標燃焼状態に関しては、図中、上方が火花点火式燃焼を示し、図中、下方が圧縮着火式燃焼を示す。但し、図５、図６では、車両が頻繁に加速を実施する地形領域であることを前提とする。

図５に示す従来技術の場合には、アクセル開度が大きい場合に火花点火式燃焼を実施することで、要求エンジントルクと実発生エンジントルクがほぼ一致するが、要求エンジントルクが圧縮着火式燃焼実施可能領域以内に入ると、圧縮着火式燃焼を実施するため、エンジントルクの応答性が低い圧縮着火式燃焼では、要求エンジントルクと実発生エンジントルクが一致するまでに時間を要する。これにより、車両の運転性能が低下する。

これに対し、図６に示す本発明の実施形態１では、ナビゲーション装置により頻繁に加速を実施する地形領域であると判定されていることから、要求エンジントルクが圧縮着火式燃焼実施可能領域であっても、火花点火式燃焼を継続するため、要求エンジントルクと実発生トルクをほぼ一致させることが可能である。これにより、車両の運転性能が向上する。

つぎに、図７のフローチャートを参照して、燃焼切換制御部６０の燃焼切換制御の処理フローについて説明する。

まず、エンジン１００の運転状態が、圧縮着火式燃焼成立可能領域内にあるか否かを図３のマップに基づいて判断する（ステップＳ７０１）。圧縮着火式燃焼が実施不可能である場合には、火花点火式燃焼制御を実施する処理を実行し（ステップＳ７０５）、一連の処理を終了する。

これに対し、圧縮着火式燃焼が実施可能である場合には、燃焼切換判定処理を実行し、燃焼切換フラグをオンあるいはオフにセットする（ステップＳ７０２）。

つぎに、燃焼切換フラグがオンであるか否かを判定する（ステップＳ７０３）。燃焼切換フラグがオンである場合には、圧縮着火式燃焼制御を実施し（ステップＳ７０４）、一連の処理を終了する。これに対し、燃焼切換フラグがオフである場合には、火花点火式燃焼制御を実施し（ステップＳ７０５）、一連の処理を終了する。

つぎに、燃焼切換判定処理（ステップＳ７０２）の詳細を、図８のフローチャートを参照して説明する。

まず、車両安定制御装置１３の出力信号である信号３がオンであるか否かを判定する（ステップＳ８０１）。信号３がオフである場合には、次に、ナビゲーション装置１２の出力信号である信号２がオンであるか否かを判定する（ステップＳ８０３）。信号２がオフである場合には、次に、車両周辺情報検出装置１１の出力信号である信号１がオンであるか否かを判定する（ステップＳ８０４）。信号１がオフである場合には、火花点火式燃焼の実施が必要であると判定して燃焼切換フラグをオフにセットし（ステップＳ８０２）、一連の動作を終了する。

これに対し、信号１、２、３の何れか一つでもが、オンであれば、燃焼切換フラグをオンにセットする（ステップＳ８０２）。つまり、信号１と信号２と信号３の論理和（ＯＲ）を取り、いずれかの信号がオンである場合には、圧縮着火式燃焼を実施可能であるとして、燃焼切換フラグをオン・セットし、一連の動作を終了する。

なお、図８に示されているフローチャートでは、信号１と信号２と信号３の論理和（ＯＲ）を取って燃焼切換フラグをオン・セットするが、圧縮着火式燃焼の性能や要求仕様等に応じて信号１と信号２と信号３の論理積（ＡＮＤ）を取って燃焼切換フラグをオン・セットしてよい。

この場合の処理フローを図９に示す。まず、車両安定制御装置１３の出力信号である信号３がオフであるか否かを判定する（ステップＳ８１１）。信号３がオンである場合には、ナビゲーション装置１２の出力信号である信号２がオフであるか否かを判定する（ステップＳ８１３）。信号２がオンである場合には、次に、車両周辺情報検出装置１１の出力信号である信号１がオフであるか否かを判定する（ステップＳ８１４）。信号１がオンである場合には、つまり、信号１、信号２、信号３の何れもがオンであれば、燃焼切換フラグをオンにセットする（ステップＳ８１２）。

これに対し、信号１、２、３の何れか一つでもが、オフであれば、燃焼切換フラグをオフにセットする（ステップＳ８１５）。

本実施形態１を適用することにより、走行環境を含む車両の走行状態に応じた適切な燃焼切換えが実施可能であることから、車両の運転性能と安全性能を向上させることが可能となる。

（実施形態２）
本発明に係る車両用内燃機関の制御装置を、火花点火式燃焼と圧縮着火式燃焼の二つの燃焼方式を選択的に実施する圧縮着火ガソリンエンジンに適用した実施形態２を、図１０を参照して説明する。この実施形態２の車両は、原動機として、内燃機関と、電動モータとを有するハイブリッド車両である。

車両９００は、ドライバの車両への要求を検出するために、アクセルペダルセンサ９０１と、ブレーキペダルセンサ９０２と、ステアリング舵角センサ９０３と、シフト位置センサ９０４を、各々の適宜位置に有する。

車両９００は、更に、車両９００の姿勢状態を検出する車両姿勢検出装置９０５と、車両９００の周辺状況を検出するための車両周辺情報検出装置９０６を各々の適宜位置に有する。

さらに、車両９００は、車両９００の動作を統合的に制御する車両統合制御装置９５０と、車両９００の位置情報等を取得するナビゲーション装置９０８と、エンジンを制御するＥＣＵ９７０と、変速機を制御する変速機制御装置９１０と、ブレーキを制御するブレーキ制御装置９１１と、車輪の駆動力の配分を制御する駆動配分制御装置９１２と、車輪の操舵角を制御するステアリング制御装置９１３と、車両に駆動力を供給するモータを制御するモータ制御装置９１４とを有する。

車両統合制御装置９５０と、ナビゲーション装置９０８と、ＥＣＵ９７０と、変速機制御装置９１０と、ブレーキ制御装置９１１と、駆動配分制御装置９１２と、ステアリング制御装置９１３と、モータ制御装置９１４は、ＣＡＮ等による通信ケーブル９１５によって双方向に通信可能に接続され、情報の授受をする。

図中には明記しないが、ＥＣＵ９７０、変速機制御装置９１０、ブレーキ制御装置９１１、駆動配分制御装置９１２、ステアリング制御装置９１３、モータ制御装置９１４のそれぞれの制御対象である、エンジン、変速機、ブレーキ、駆動配分装置、ステアリング装置、モータは、車両９００の適宜位置に備えられている。

車両統合制御装置９５０は車両影響度推定部９６０を有する。車両影響度推定部９６０は、図１１に示されているように、車両周辺情報判定部９６１と、ナビゲーション情報判定部９６２と、車両安定性判定部９６３と、燃焼切換フラグセット部９６４とを備えている。

車両周辺情報判定部９６１は、車両周辺情報検出装置９０６の出力信号である信号２１に基づいて、出力信号２１を演算する。

車両周辺情報検出装置９０６は、車両９００の前方を走行する車両と車両９００との距離を測定する車間距離センサや、車両９００の周辺の障害物との距離を測定する距離センサや、画像により車両９００の周辺の状況を計測するカメラであってもよく、これらのセンサの何れかの計測結果に基づいて、車両９００と周辺の障害物の距離を計測し、信号２１として出力する。

車両周辺情報判定部９６１は、信号２１とある所定値２１を比較し、信号２１が所定値２１以上であれば、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判断し、出力信号２１にオン（＝１）をセットする。これに対し、また、信号２１が所定値２１以下である場合には、圧縮着火式燃焼が実施不可能であると判断し、出力信号２１にオフ（＝０）をセットする。また、所定値２１よりも大きい所定値２１Ａに基づいて判断するものとし、車間距離が所定値２１Ａ以下、すなわち所定値２１以下になると予想された場合、出力信号２１をオフとするものであってもよい。

ナビゲーション情報判定部９６２は、ナビゲーション装置９０８の出力である信号２２に基づいて出力信号２２を演算する。

ナビゲーション装置９０８は、地図（地理）情報に基づいて、車両９００の走行経路、路面状況、渋滞状況を演算または推定し、信号２２として出力する。

ナビゲーション情報判定部９６２は、信号２２が走行経路情報である場合、走行経路の標高または傾斜角度が所定値２２以上である場合、またはある所定時間内に所定値２２以上になると予想される場合に、エンジンには高出力が要求される、またはエンジンには高応答性の出力が要求されると判断し、エンジンは圧縮着火式燃焼が実施不可能であり、火花点火式燃焼を実施する必要があるものとして、出力信号２２にオフをセットする。これに対し、走行経路の標高または傾斜角度が所定値２２以下である場合には、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判断し、出力信号２２にオンをセットする。

また、ナビゲーション情報（走行地理情報）判定部９６２は、所定値２２よりも小さい所定値２２Ａを用いて判断するものとし、走行経路の標高または傾斜角度が所定値２２Ａ以上となる、即ち所定値２２以上となると予想されると判定した場合には、出力信号２２をオフとしてもよい。また、信号２２が渋滞情報を含む場合、その渋滞状況と車両９００の走行状態に応じて、燃費低減を目的として、圧縮着火式燃焼を優先的に実施するために、出力信号２２をオンとしてもよい。

車両安定性判定部９６３は、ナビゲーション装置９０８の出力である信号２２と、車両姿勢検出装置９０５の出力である信号２３と、要求エンジントルク２に基づいて出力信号２３を演算する。車両姿勢検出装置９０５は、車両９００のロール、ピッチ、ヨーのそれぞれを検出可能であるジャイロセンサ等であり、車両９００の姿勢情報を信号２３として出力する。

車両安定性判定部９６３は、信号２２に含まれる走行経路の傾斜角度やカーブの曲率等と、信号２３に含まれる車両の姿勢情報、および車両９００の走行状態に基づいて、現状の走行状態（要求エンジントルク２）で車両９００が安定して走行可能であるか否かを判断し、安定して走行可能であると判定した場合には、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判断して、出力信号２３にオンをセットする。これに対し、車両９００が安定した走行ができないと判断した場合には、車両９００に備えられているエンジン、ブレーキ、変速機、駆動力配分を制御する装置によって車両９００の安定性を確保するためのエンジン出力確保のためには、火花点火式燃焼が必要であると判断し、出力信号２３にオフをセットする。

また、車両安定性判定部６６３が車両モデルを備えている場合には、その車両モデルを用いてドライバの要求する車両９００の運転状態である要求運転状態と、センサ等から演算または推定される実際の運転状態との差である運動状態差が所定値２３以上である場合に、出力信号２３をオフとしてもよい。他の例では、所定値値２３より小さい所定値２３Ａを用いて判断するものとし、運転状態差が所定値２３Ａ以上となる、すなわち、所定値２３以上となると予想された場合に出力信号２３をオフとするものであってもよい。

燃焼切換フラグセット部９６４は、出力信号２１、出力信号２２、出力信号２３に基づいて、燃焼切換フラグをセットする。例えば、出力信号２１と出力信号２２と出力信号２３と論理積（ＡＮＤ）をとるものであり、且つ圧縮着火式燃焼が実施可能領域Ａ（エンジントルクとエンジン回転数より規定される運転領域であり、図３参照）の運転状態であると予め判断されている場合には、燃焼切換フラグにオンをセットする。これに対し、出力信号２１、出力信号２２、出力信号２３のいずれかの出力信号がオフ、あるいは圧縮着火式燃焼が実施不可能であると判断された場合（運転状態が圧縮着火式燃焼が実施可能領域Ａ領域＝火花点火式燃焼領域Ｂ）には、燃焼切換フラグにオフをセットする。

ＥＣＵ９７０は燃焼切換制御部９８０を有する。燃焼切換制御部９８０は、図１２に示されているように、要求トルク切換部９８１と、火花点火式燃焼制御部９８２と、圧縮着火式燃焼制御部９８３を備えている。

要求トルク切換部９８１は、車両統合制御装置９５０の車両影響度推定部９６０の燃焼切換フラグセット部９６４より燃焼切換フラグを入力する。要求トルク切換部９８１は、燃焼切換フラグセット部９６４よりの燃焼切換フラグがオフ（＝０）の場合には、要求エンジントルクを火花点火式燃焼制御部９８２に入力し、燃焼切換フラグがオン（＝１）の場合には、要求エンジントルクを圧縮着火式燃焼制御部９８３に入力する。

火花点火式燃焼制御部９８２は、要求エンジントルクに基づき、火花点火式燃焼で要求エンジントルクを実現する操作量３を演算する。

圧縮着火式燃焼制御部９８３は、要求エンジントルクに基づいて、圧縮着火式燃焼を実施して要求エンジントルクを実現する操作量４を演算する。

ここで、操作量とは、図中には明記しないが、気筒内に燃料を供給するインジェクタ、気筒内に流入する空気量を調整するスロットル、気筒内の空気量と排気量を調整する可変バルブ、気筒内の混合気を着火させる点火プラグ等に指令される信号である。

エンジンが圧縮着火式燃焼を実施中である場合に、燃焼切換フラグがオフとなると、圧縮着火式燃焼を停止し、すみやかに火花点火式燃焼へ切換えることが行われ。

また、火花点火式燃焼を実施中である場合に、図３に示されるマップで圧縮着火式燃焼が可能であると判断され、燃焼切換フラグがオンである場合には、圧縮着火式燃焼を実施する。また、火花点火燃焼を実施中である場合に、図３に示されるマップで圧縮着火式燃焼が実施不可能であると判断されたときには、火花点火式燃焼を継続する。

アクセル開度、目標燃焼状態、エンジントルクの時系列に関しては、実施形態１と同様となり、従来技術適用時には図５に示すように目標エンジントルクを実現不可能であるが、本発明の実施形態２を適用した場合も、図６に示すように目標エンジントルクを実施可能である。

つぎに、図１３のフローチャートを参照して、車両影響度推定部９６０の処理フローについて説明する。

まず、車両周辺信号判定処理を行い、信号２１に基づいて出力信号２１をセットする（ステップＳ１２０１）。

つぎに、ナビゲーション情報判定処理を行い、信号２２に基づいて出力信号２２をセットする（ステップＳ１２０２）。

つぎに、車両安定性判定処理を行い、信号２３に基づいて出力信号２３をセットする（ステップＳ１２０３）。

つぎに、燃焼切換フラグセット処理として、出力信号２１、出力信号２２、出力信号２３に基づいて燃焼切換フラグをセットし（ステップＳ１２０４）、一連の動作を終了する。

車両周辺情報判定処理（ステップＳ１２０１）の詳細を、図１４のフローチャートを参照して説明する。

まず、信号２１が所定値２１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０１）。

信号２１が所定値２１以上である場合には、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判定し、その結果として出力信号２１をオンにセットし（ステップＳ１３０２）、一連の動作を終了する。

これに対し、信号２１が所定値２１以下である場合には、火花点火式燃焼の実施が必要であると判定し、その結果として出力信号２１にオフをセットし（ステップＳ１３０３）、一連の動作を終了する。

ナビゲーション情報判定処理（ステップＳ１２０２）の詳細を、図１５のフローチャートを参照して説明する。

まず、信号２２が所定値２２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４０１）。

信号２２が所定値２２以下である場合には、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判定し、その結果として出力信号２２をオンにセットし（ステップＳ１４０２）、一連の動作を終了する。

これに対し、信号２２が所定値２２以上である場合には、火花点火式燃焼の実施が必要であると判定し、その結果として出力信号２２にオフをセットし（ステップＳ１４０３）、一連の動作を終了する。

車両安定性判定処理（ステップＳ１２０３）の詳細を、図１６のフローチャートを参照して説明する。

まず、車両モデルを用いてドライバの要求する車両９００の運転状態である要求運転状態と、センサ等から演算または推定される実際の運転状態との差である運動状態差が所定値２３以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５０１）。

所定値２３以下である場合には、圧縮着火式燃焼が実施可能であると判定し、その結果として出力信号２３にオンをセットし（ステップＳ１５０２）、一連の動作を終了する。 これに対し、信号２３が所定値２３以上である場合には、火花点火式燃焼の実施が必要であると判定し、その結果として出力信号２３にオフをセットし（ステップＳ１５０３）、一連の動作を終了する。

燃焼切換フラグセット処理（ステップＳ１２０４）の詳細を、図１７のフローチャートを参照して説明する。

まず、車両安定判定処理の出力信号２３がオンであるか否かを判定する（ステップＳ１６０１）。出力信号２３がオフである場合には、次に、ナビゲーション情報判定処理の出力信号２２がオンであるか否かを判定する（ステップＳ１６０３）。出力信号２２がオフである場合には、次に、車両周辺情報判定処理の出力信号２１がオンであるか否かを判定する（ステップＳ１６０４）。出力信号２１がオフであれば、火花点火式燃焼の実施が必要であると判定して燃焼切換フラグをオフにセットし（ステップＳ１６０５）、一連の動作を終了する。

これに対し、出力信号２１、２２、２３の何れか一つでもが、オンであれば、燃焼切換フラグをオンにセットする（ステップＳ１６０２）。つまり、出力信号１と出力信号２と出力信号３の論理和（ＯＲ）を取り、いずれかの信号がオンである場合には、圧縮着火式燃焼を実施可能であるとして、燃焼切換フラグをオン・セットし、一連の動作を終了する。

上述した図１７に示されているフローチャートでは、出力信号１と出力信号２と出力信号３の論理和（ＯＲ）を取って燃焼切換フラグをオン・セットするが、この実施形態でも、圧縮着火式燃焼の性能や要求仕様等に応じて出力信号１と出力信号２と出力信号３の論理積（ＡＮＤ）を取って燃焼切換フラグをオン・セットしてよい。

この場合の処理フローを図１９に示す。まず、車両安定制御装置処理の出力信号２３がオフであるか否かを判定する（ステップＳ１６１１）。出力信号２３がオンである場合には、ナビゲーション情報判定処理の出力信号２２がオフであるか否かを判定する（ステップＳ１６１３）。出力信号２３がオンである場合には、次に、車両周辺情報処理の出力信号２１がオフであるか否かを判定する（ステップＳ８１４）。出力信号２１がオンである場合には、つまり、出力信号２１、出力信号２２、出力信号２３の何れもがオンであれば、燃焼切換フラグをオンにセットする（ステップＳ１６１２）。

これに対し、出力信号２１、２２、２３の何れか一つでもが、オフであれば、燃焼切換フラグをオフにセットする（ステップＳ８１５）。

つぎに、図１９のフローチャートを参照して、車両影響度推定部９６０の動作フローについて説明する。

まず、燃焼切換フラグがオンであるか否かを判定する（ステップＳ１７０１）。燃焼切換フラグがオンである場合には、圧縮着火式燃焼制御を実施し（ステップＳ１７０２）、一連の動作を終了する。これに対し、燃焼切換フラグがオフである場合には、火花点火式燃焼制御を実施し（ステップＳ１７０３）、一連の動作を終了する。

上述の通り、本実施形態２により、車両９００の走行状況に応じて燃焼切換えを実施することが可能であるため、従来技術に比べて車両９００の運転性能および安全性能を向上させることが可能である。

他の実施形態では、車両影響度推定部９６０に備えられる燃焼切換フラグセット部９６４が、ＥＣＵ９７０に備えられる燃焼切換制御部９８０に備えられてもよい。また、燃焼切換フラグのセットは、車両周辺情報、ナビゲーション情報、車両姿勢情報だけではなく、エンジンの制御装置の内部または外部で取得されるあらゆる情報に基づいて実施するものであってもよい。例えば、ＥＣＵ９７０にて実施されるエンジンの診断結果や、ＥＣＵ９７０以外の装置での診断結果に基づいて、燃焼切換フラグをセットするものであってもよい。

さらに、車両９００に搭載されるエンジンが、筒内噴射エンジンであって火花点火式燃焼のみを実施するものあり、燃焼状態として火花点火式成層燃焼と火花点火式成層燃焼を実施する場合でも、同様の制御装置の構成となる。また、車両９００に搭載されるエンジンがディーゼルエンジンであって圧縮着火式燃焼を実施するものであり、燃焼状態として圧縮着火式成層燃焼と圧縮着火式均質燃焼を実施する場合でも、同様の制御装置の構成となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想から逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴った内燃機関の制御装置、その制御手段、およびそのような内燃機関を備えた車両もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明に係る車両用の内燃機関の制御装置を、火花点火式燃焼と圧縮着火式燃焼の二つの燃焼方式を選択的に実施する圧縮着火ガソリンエンジンに適用した実施形態１の構成を示すシステム構成図。 本発明の実施形態１における燃焼切換制御部の詳細構成例を示すブロック図。 火花点火式燃焼と圧縮着火式燃焼の成立可能領域を示すマップ図。 実施形態１における燃焼切換制御部の燃焼切換判定部の一例を示すブロック図。 従来技術適用時のアクセル開度、目標燃焼状態、エンジントルクを示すタイムチャート。 本発明の実施形態１の適用時のアクセル開度、目標燃焼状態、エンジントルクを示すタイムチャート。 本発明の実施形態１の燃焼切換制御の処理フローを示すフローチャート。 本発明の実施形態１の燃焼切換制御における燃焼切換判定の処理フローの一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態１の燃焼切換制御における燃焼切換判定の処理フローの他の例を示すフローチャート。 本発明に係る車両用の内燃機関の制御装置を、火花点火式燃焼と圧縮着火式燃焼の二つの燃焼方式を選択的に実施する圧縮着火ガソリンエンジンに適用した実施形態２の構成を示すシステム構成図。 本発明の実施形態２における車両影響度推定部の詳細構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態２における燃焼切換制御部の詳細構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態２における車両影響度推定部の処理フローを示すフローチャート。 本発明の実施形態２における車両周辺情報判定処理のフローチャート。 本発明の実施形態２におけるナビゲーション情報判定処理のフローチャート。 本発明の実施形態２における車両安定判定処理のフローチャート。 本発明の実施形態２における燃焼切換フラグセット処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態２における燃焼切換フラグセット処理の他の例を示すフローチャート。 本発明の実施形態２における燃焼切換制御部の処理フローを示すフローチャート。

符号の説明

１ スロットルバルブ
２ インジェクタ
３ 点火プラグ
４Ａ 可変吸気バルブ
４Ｂ 可変排気バルブ
５ 吸気通路
７ 燃焼室
８ アクセルペダルセンサ
９ ブレーキペダルセンサ
１０ ステアリング舵角センサ
１１ 車両周辺情報検出装置
１２ ナビゲーション装置
１３ 車両安定制御装置
５０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
６０ 燃焼切換制御部
６１ 燃焼切換判定部
６２ 要求トルク切換部
６３ 火花点火式燃焼制御部
６４ 圧縮着火式燃焼制御部
１００ エンジン
２００、９００ 車両
９０１ アクセルペダルセンサ
９０２ ブレーキペダルセンサ
９０３ ステアリング舵角センサ
９０４ シフト位置センサ
９０５ 車両姿勢検出装置
９０６ 車両周辺情報検出装置
９０８ ナビゲーション装置
９１０ 変速機制御装置
９１１ ブレーキ制御装置
９１２ 駆動配分制御装置
９１３ ステアリング制御装置
９１４ モータ制御装置
９１５ 通信ケーブル
９５０ 車両統合制御装置
９６０ 車両影響度推定部
９６１ 車両周辺情報判定部
９６２ ナビゲーション情報判定部
９６３ 車両安定性判定部
９６４ 燃焼切換フラグセット部
９７０ ＥＣＵ
９８０ 燃焼切換制御部
９８１ 要求トルク切換部
９８２ 火花点火式燃焼制御部
９８３ 圧縮着火式燃焼制御部

Claims (10)

1. 複数の燃焼方式を実施する車両用の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関を搭載した車両の動作に影響を及ぼす状況を直接的または間接的に検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行う燃焼切換手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記車両の動作に影響を及ぼす状況は、車両の周辺情報、走行地理情報、車両安定性情報の少なくとも何れか一つに基づくものであ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. 前記複数の燃焼方式は、燃焼安定性が低いが燃料経済性に優れた第１の燃焼方式と、前記第１の燃焼方式より燃料経済性については劣るが燃焼安定性が高い第２の燃焼方式を含み、
   前記燃焼切換手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御条件を有し、前記内燃機関が前記第１の燃焼方式を実施可能な運転状態であっても、前記検出手段による検出結果に基づいて前記第２の燃焼方式に前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行う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。
4. 前記内燃機関は、ガソリンエンジンであって、前記第１の燃焼方式が圧縮着火式燃焼であり、前記第２の燃焼方式が火花点火式燃焼と前記圧縮着火式燃焼であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 複数の燃焼状態を実施する車両用の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関を搭載した車両の動作に影響を及ぼす状況を直接的または間接的に検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいて前記車両の動作に及ぼす影響度を推定演算する車両影響度推定手段と、
   車両影響度推定手段によって推定演算された影響度に基づいて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行う燃焼切換手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 前記車両の動作に影響を及ぼす状況は、前記車両の周辺情報、走行地理情報、車両安定性情報の少なくとも何れか一つに基づくものであることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記複数の燃焼方式は、燃焼安定性が低いが燃料経済性に優れた第１の燃焼方式と、前記第１の燃焼方式より燃料経済性については劣るが燃焼安定性が高い第２の燃焼方式を含み、
   前記燃焼切換手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御条件を有し、前記内燃機関が前記第１の燃焼方式を実施可能な運転状態であっても、前記車両影響度推定手段による影響度に基づいて前記第２の燃焼方式に前記内燃機関の燃焼状態を切換える制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関は、ガソリンエンジンであって、前記第１の燃焼方式が圧縮着火式燃焼であり、前記第２の燃焼方式が火花点火式燃焼と前記圧縮着火式燃焼であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
9. 請求項１又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置を搭載することを特徴とする車両。
10. 請求項１又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置を搭載したことを特徴とするハイブリッド車両。

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