JP2012193648A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費性能を維持しながら、断続的な燃料カットによる振動が運転者に不快感を与える問題を解消する。
【解決手段】燃料カットの実行に伴い燃料カット許可回転数をより高い値に嵩上げし、燃料カットの終了からディレイ時間が経過した後に嵩上げしていた燃料カット許可回転数を通常の値に戻すとともに、前記ディレイ時間を、車速が低いほど長く、車速が高いほど短く設定することとした。即ち、高速走行時には燃料カットに突入する機会を増す一方、エンジントルクの変動が運転者に伝わりやすい低速走行時にはディレイ時間を長くしてエンジントルクの変動を抑制するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御装置に関する。

現在の自動車では、運転者がアクセルペダルが踏み込んでおらず、エンジン回転数が燃料カット許可回転数以上であるときに、気筒への燃料供給を停止する燃料カットを実行することが通例となっている。

燃料カット許可回転数が固定であると、エンジン回転数が当該回転数近傍で増減した場合に燃料供給の停止と再開とが繰り返されることになり、エンジントルクがハンチングして運転者に振動として知覚される。この問題を回避するために、一旦燃料カットに突入した後は一定期間燃料カット許可回転数を嵩上げし、燃料カットからの復帰後すぐに燃料カットに再突入してしまうことを防止している（例えば、下記特許文献を参照）。

嵩上げした燃料カット許可回転数を元の数値に戻すまでのディレイ時間が長いと、アクセルペダルを踏み続けてエンジン回転数を高めない限り燃料カットが許可されず、自動変速機のトルクコンバータのロックアップが解除される等もあって、燃費を大きく損なう。逆に、ディレイ時間が短いと、断続的な燃料カットによる振動が運転者に不快感を与えるという従前の問題が解消されない。

特開昭６０−１６６７２７号公報

本発明は、燃費性能を維持しながら、断続的な燃料カットによる振動が運転者に不快感を与える問題を解消することを所期の目的としている。

本発明では、アクセルペダルが踏み込まれておらずエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上であるときに気筒への燃料供給を停止する燃料カットを行い、その後アクセルペダルが踏み込まれまたはエンジン回転数が燃料カット復帰回転数以下となったときに燃料カットを終了して気筒への燃料供給を再開する内燃機関の制御装置において、燃料カットの実行に伴い前記燃料カット許可回転数をより高い値に嵩上げし、燃料カットの終了からディレイ時間が経過した後に嵩上げしていた燃料カット許可回転数を通常の値に戻すとともに、前記ディレイ時間を、車速が低いほど長く、車速が高いほど短く設定することとした。

燃料供給の停止と再開との繰り返しによってエンジントルクが変動しても、高速走行中であれば運転者がこれを認知しにくい。そこで、車速が高いほどディレイ時間を短くして高速走行時に燃料カットに突入する機会を増す一方、エンジントルクの変動が運転者に伝わりやすい低速走行時にはディレイ時間を長くしてエンジントルクの変動を抑制するようにしたのである。

本発明によれば、燃費性能を維持しつつ、断続的な燃料カットによる振動が運転者に不快感を与える問題を解消することが可能となる。

本発明の一実施形態における内燃機関の構成を示す図。 同実施形態における自動変速機の構成を示す図。 同実施形態における燃料カットの際の燃料カット許可回転数の嵩上げの模様を示すタイミングチャート。 同実施形態における車速とディレイ時間との関係を示す図。 本発明の変形例における車速及び変速比とディレイ時間との関係を示す図。 上記実施形態及び変形例において制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、車両に搭載される内燃機関０の一気筒の構成を示すものである。この内燃機関０は、例えば車両に搭載されるものである。内燃機関０の吸気系１には、アクセルペダルの踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ（特に、電子スロットルバルブ）１１を設けており、スロットルバルブ１１の下流にはサージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２を取り付けている。サージタンク１３には、吸気管内圧力（吸気負圧または過給圧）を検出する圧力センサを配している。

排気系５には、排気マニホルド５１を取り付け、排出ガス浄化用の三元触媒５２を装着している。そして、触媒５２の上流にフロントＯ₂センサを、下流にリアＯ₂センサを、それぞれ配している。Ｏ₂センサは、排出ガスに接触して反応することにより、排出ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。

吸気系１と排気系５との間には、ＥＧＲ装置６を介設する。ＥＧＲ装置６は、始端が排気マニホルド５１に連通し終端がサージタンク１３に連通する外部ＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１上に設けた外部ＥＧＲバルブ６２とを要素としてなる。ＥＧＲバルブ６２を開放すれば、排出ガスを排気系５から吸気系１へと還流して吸気に混合する外部ＥＧＲを実現できる。

気筒２上部に形成される燃焼室の天井部（シリンダヘッド）には、吸気バルブ２１、排気バルブ２２、インジェクタ３及び点火プラグ２３を設ける。

近時の乗用車は、自動変速機を実装したＡＴ車であることが少なくない。車両用の自動変速機として、トルクコンバータ７及びベルト式連続可変変速機構（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を具備してなる無段変速機が周知である。図２に、この種の無段変速機を模式的に示している。内燃機関０が出力する駆動力は、トルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、遊星歯車機構を用いた前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５には出力ギヤ１０１を固設してあり、この出力ギヤ１０１はデファレンシャル装置のリングギヤ１０２と噛合して車軸１０３ひいては駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構（図示せず）を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とをロックアップするロックアップクラッチと、ロックアップクラッチを断接切替駆動するための油圧を制御するロックアップソレノイドバルブとを要素とする。ロックアップ機構は、自動変速機による変速比の変更を伴わない状況においてロックアップクラッチを接続、入力側と出力側とを締結する。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１が入力軸７３を介してタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な油圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、入力軸７３）との間にも、断接切換可能な油圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、入力軸７３の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、入力軸７３と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、リバースクラッチ８４、フォワードブレーキ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

内燃機関０及びＣＶＴ９の運転制御を司る電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４は、中央演算装置４１、記憶装置４２、入力インタフェース４３、出力インタフェース４４等を有するマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェース４３には、吸気管内圧力を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサ７３から出力される車速信号ｃ、アクセルペダルの踏込量（または、スロットルバルブ１１の開度）を検出するアクセル開度センサから出力されるアクセル開度信号ｄ、シフトレバーの位置（シフトレンジ）を検出するシフトポジションスイッチから出力されるシフトポジション信号ｅ、冷却水温を検出する水温センサから出力される水温信号ｆ、吸気カムシャフト９１の端部にあるタイミングセンサから出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｇ、排気カムシャフト９２の端部にあるタイミングセンサから所定クランク角度の回転毎に出力される排気カム信号ｈ、フロントＯ₂センサから出力される上流側空燃比信号ｉ、リアＯ₂センサから出力される下流側空燃比信号ｊ、ノッキングの発生状況を検出するノックセンサから出力されるノッキング信号ｋ等が入力される。アクセルペダルの踏込量は、運転者によって指令される要求負荷を示す。また、冷却水温は、内燃機関０の温度を示す。

出力インタフェース４４からは、インジェクタ３に対して燃料噴射信号ｎ、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、ＥＧＲバルブ６２に対してＥＧＲバルブ開度信号ｏ、ＣＶＴ９に対して変速比信号ｐ等を出力する。

中央演算装置４１は、記憶装置４２に予め格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関０の燃料噴射量や点火時期、ＥＧＲガスの還流量（吸気のＥＧＲ率）、変速比等の制御を遂行する。

内燃機関０の運転制御において、ＥＣＵ４は、内燃機関０の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋを入力インタフェース４３を介して取得し、現状の吸気量及び吸気のＥＧＲ率を推定して、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧＲバルブ６２の開度（ＥＧＲステップ数）、ＣＶＴ９の変速比等を演算する。変速比については、運転者によって指令される要求負荷即ち出力を達成しつつ燃費が最適化するよう、当該出力を具現するエンジン回転数及びトルクの組の中から最も燃費効率のよい組をマップデータから検索して知得する。

そして、演算した制御入力に対応した制御信号ｍ、ｎ、ｏ、ｐを、出力インタフェース４４を介して印加する。上記制御入力の算定手法は、既知の内燃機関０の運転制御と同様とすることができるので、詳細な解説は割愛する。

本実施形態における制御装置たるＥＣＵ４は、所定の燃料カット条件が成立したときに、インジェクタ３からの燃料噴射（及び点火プラグ２３による点火）を一時停止する燃料カットを開始する。燃料カット条件は、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となりかつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上ある、等である。

また、燃料カット中、所定の燃料カット終了条件が成立したときに、燃料カットから復帰してインジェクタ３からの燃料噴射（及び点火）を再開する。燃料カット終了条件は、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、または、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数にまで低下した、等である。

その上で、ＥＣＵ４は、図３に示しているように、一旦燃料カットに突入したならば、燃料カット条件の一である燃料カット許可回転数を通常の数値よりも嵩上げする。例えば、燃料カット前における通常の許可回転数が１１００ｒｐｍであるとして、燃料カット突入と同時に許可回転数を２０００ｒｐｍに引き上げる、というようにである。

嵩上げしていた燃料カット許可回転数は、燃料カット終了条件が成立して気筒２への燃料供給を再開した後、燃料カットに再突入することなくディレイ時間が経過した場合に元の通常の数値に戻す。このディレイ時間は、図４に示しているように、車速が低いほど長く、車速が高いほど短く設定する。例えば、車速に応じて、３００ｍｓないし２０００ｍｓの範囲で増減させる。

図６に、ＥＣＵ４がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ４は、燃料を噴射し燃焼させて走行中、燃料カット条件が成立したとき（ステップＳ１）に、燃料供給を停止する燃料カットに突入する（ステップＳ２）。ステップＳ１では、アクセルペダルの踏量が閾値以下でありかつエンジン回転数が燃料カット許可回転数（１１００ｒｐｍ）以上あることを条件とする。因みに、燃料カット中、ポンピングロス低減の目的で、電子スロットルバルブ１１を開弁する。その開度は、車速の高低に応じる。

並びに、燃料カットに伴い、燃料カット許可回転数を嵩上げする（ステップＳ３）。

燃料カット中、燃料カット終了条件が成立したとき（ステップＳ４）、燃料カットを終了して燃料供給を再開する（ステップＳ５）。そして、燃料カットからの経過時間を計数し、経過時間がディレイ時間を超えたならば（ステップＳ６）、燃料カット許可回転数を嵩上げした値から元の通常の値に戻す（ステップＳ７）。既に述べた通り、ステップＳ６にて経過時間と比較するディレイ時間は、そのときの車速が低いほど長く、車速が高いほど短い。

燃料供給再開からディレイ時間経過までの期間にも、燃料カット条件が成立した場合（ステップＳ８）には燃料カットに入る（ステップＳ２）ことは言うまでもない。ステップＳ８にてエンジン回転数と比較する燃料カット許可回転数は、通常の値（１１００ｒｐｍ）よりも嵩上げされた高い値（２０００ｒｐｍ）である。

本実施形態によれば、アクセルペダルが踏み込まれておらずエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上であるときに気筒２への燃料供給を停止する燃料カットを行い、その後アクセルペダルが踏み込まれまたはエンジン回転数が燃料カット復帰回転数以下となったときに燃料カットを終了して気筒２への燃料供給を再開する内燃機関０の制御装置において、燃料カットの実行に伴い前記燃料カット許可回転数をより高い値に嵩上げし、燃料カットの終了からディレイ時間が経過した後に嵩上げしていた燃料カット許可回転数を通常の値に戻すとともに、前記ディレイ時間を、車速が低いほど長く、車速が高いほど短く設定することとしたため、車速が高いほどディレイ時間を短くして高速走行時に燃料カットに突入する機会を増す一方、エンジントルクの変動が運転者に伝わりやすい低速走行時にはディレイ時間を長くしてエンジントルクの変動を抑制することができる。ひいては、燃費性能とドライバビリティとの両立を図ることができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、ステップＳ６にて経過時間と比較するディレイ時間を、車速の高低に応じて設定していたが、これに加えて、ディレイ時間を変速比の大小に応じて設定することとしてもよい。

変速機の変速比（減速比）が小さい、即ち高速段側にある状況では、燃料供給の停止と再開との繰り返しによってエンジントルクが変動しても、運転者がこれを認知しにくい。翻って、変速機の変速比が大きい、即ち低速段側にある状況では、エンジントルクの変動が運転者に近くされやすい。

そこで、図５に示しているように、変速比（ＣＶＴ９であれば、駆動プーリ９１のプーリ径と従動プーリ９２のプーリ径との比）が大きいほどディレイ時間を長く、変速比が小さいほどディレイ時間を短く補正する。図５中、破線は変速比の大きい低速段での車速とディレイ時間との関係を、鎖線は変速比の小さい高速段での車速とディレイ時間との関係を、実線は中間の変速段での車速とディレイ時間との関係を、それぞれ示している。

上記実施形態における自動変速機は、ベルト式ＣＶＴ９を具備する無段変速機であったが、ＣＶＴ以外の変速機構を採用したものであったとしても、当然に本発明を適用することができる。

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御に利用することができる。

０…内燃機関
４…ＥＣＵ（制御装置）
９…ＣＶＴ（無段変速機）

Claims (1)

1. アクセルペダルが踏み込まれておらずエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上であるときに気筒への燃料供給を停止する燃料カットを行い、その後アクセルペダルが踏み込まれまたはエンジン回転数が燃料カット復帰回転数以下となったときに燃料カットを終了して気筒への燃料供給を再開する内燃機関の制御装置であって、
   燃料カットの実行に伴い前記燃料カット許可回転数をより高い値に嵩上げし、燃料カットの終了からディレイ時間が経過した後に嵩上げしていた燃料カット許可回転数を通常の値に戻すとともに、
   前記ディレイ時間を、車速が低いほど長く、車速が高いほど短く設定することを特徴とする制御装置。

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