JP2013170515A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速時のドライバビリティをより向上させる。
【解決手段】内燃機関の負のトルクを発生させる負トルク発生装置と、アクセルオフ前の機関トルクに応じて、アクセルオフ後に発生させる負のトルクを変更する負トルク変更手段と、を備え、負トルク変更手段は、アクセルオフ前の機関トルクが大きいほど、アクセルオフ後に発生させる負のトルクを大きくする。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

アクセルオフ時において、アクセル開度及び機関回転数に基づいて目標となる減速トルクを算出し、算出された減速トルクに合致するように吸・排気弁の開閉時期またはリフト量の少なくとも一方を変更する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、アクセルオフ時において、機関回転数を低下させることにより、減速感を向上する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

しかし、アクセル開度や機関回転数のみに応じた減速を行うと、運転者が違和感を覚える虞がある。すなわち、要求される減速加速度よりも実際の減速加速度が大きくなったり、または、小さくなったりする虞がある。このため、ドライバビリティが悪化する虞がある。

特開２００１−２８９０７８号公報 特開２００７−００１４５１号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、減速時のドライバビリティをより向上させることを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の負のトルクを発生させる負トルク発生装置と、
アクセルオフ前の機関トルクに応じて、アクセルオフ後に発生させる負のトルクを変更する負トルク変更手段と、
を備え、
前記負トルク変更手段は、アクセルオフ前の機関トルクが大きいほど、アクセルオフ後に発生させる負のトルクを大きくする。

ここで、アクセルオフ前の加速の状態によっては、アクセルオフ後の負のトルクが同じであっても、運転者が必要と感じる減速の度合いが異なる。例えば、アクセルオフ後の内燃機関の負のトルクが同じであっても、アクセルオフ前に緩やかに加速していた場合（例えばアクセル踏込量２０％の場合）には、過大な減速と感じ、急加速していた場合（例えばアクセル踏込量１００％の場合）には、減速不足と感じることがある。これに対し、アクセルオフ前の機関トルク（加速度としてもよい）に応じて、負のトルクを変更すれば、アクセルオフ前の加速度に応じて減速させることができる。すなわち、運転者が必要と感じる減速の度合いで実際に減速させることができる。このようにして、加速と減速との調和を図ることができるため、ドライバビリティを向上させることができる。なお、加速及び減速は、内燃機関が搭載される車両の加速及び減速としてもよく、内燃機関の回転の加速及び減速としてもよい。

そして、運転者は、アクセルオフ前の機関トルクが大きいほど、アクセルオフ時に必要と感じる負のトルクが大きいため、これに応じて負のトルクを大きくすることで、ドライバビリティを向上させることができる。なお、アクセルオフ前の機関トルクは、アクセルオフ直前の機関トルクとしてもよく、アクセルオフ直前の所定期間の機関トルクの平均値としてもよく、アクセルオフ前の所定の時点における機関トルクとしてもよい。ここで、直前及び所定の時点は、アクセルオフの数秒前（ｓ）、又は数サイクル前若しくは所定サイクル前としてもよい。また、所定期間は、数秒間（ｓ）、又は数サイクル若しくは所定サイクルとしてもよい。

本発明によれば、減速時のドライバビリティをより向上させることができる。

実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。 ＥＣＵが内燃機関の負のトルクを調整しない場合における、アクセルオフ前からアクセルオフ後の、アクセル開度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。 ＥＣＵが内燃機関の負のトルクを調整する場合における、アクセルオフ前からアクセルオフ後の、アクセル開度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。 ＥＣＵが内燃機関の負のトルクを調整しない場合における、機関回転数と機関トルクとの関係を示した図である。 ＥＣＵが内燃機関の負のトルクを調整する場合における、機関回転数と機関トルクとの関係を示した図である。 実施例に係る内燃機関の負トルクの制御フローを示したフローチャートである。 アクセルオフ前のアクセル開度が２０％の場合における、アクセル開度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。 アクセルオフ前のアクセル開度が１００％の場合における、アクセル開度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。 ＥＣＵが内燃機関の負のトルクを調整する場合における、機関回転数と機関トルクとの関係を示した図である。

以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有するディーゼル機関である。なお、本実施例ではディーゼル機関を例に挙げて説明するが、ガソリン機関であっても同様に適用することができる。

内燃機関１には、吸気通路３および排気通路４が接続されている。この吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサ５１が設けられている。また、コンプレッサ５１よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ６が設けられている。このエアフローメータ６により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。

コンプレッサ５１よりも下流の吸気通路３には、吸気と外気とで熱交換を行うインター
クーラ７が設けられている。そして、インタークーラ７よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調整するスロットル８が設けられている。このスロットル８は、電動アクチュエータにより開閉される。

一方、排気通路４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービン５２が設けられている。また、タービン５２よりも下流の排気通路４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）９が設けられている。このフィルタ９には、例えば触媒を担持していても良い。

ここで、ターボチャージャ５は、可変ノズル型ターボチャージャとしてもよい。すなわち、ターボチャージャ５は、排気通路４に配置されるタービン５２と、吸気通路３に配置されるコンプレッサ５１と、タービン５２に吹き付けられる排気の流速を変更可能に開閉動作する可変ノズル５３と、を有していてもよい。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御装置であるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。

ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１１を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１２、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１３が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。なお、機関負荷は、エアフローメータ６により得られる吸入空気量に基づいて算出してもよい。

一方、ＥＣＵ１０には、スロットル８、可変ノズル５３が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。

そして、ＥＣＵ１０は、アクセルオフ時において、内燃機関１の負のトルクを制御する。この負のトルクは、減速トルク又は減速加速度としてもよい。内燃機関１の負トルクは、内燃機関１や車両を減速させるトルクである。なお、アクセルオフ時とは、アクセルペダル１１を踏み込んでいない時、又は、アクセルペダル１１の踏込量を減少させた時、アクセル開度が０％のときとすることができる。

ここで、内燃機関１の負のトルクは、例えば、スロットル８により調整できる。すなわち、スロットル８の開度を小さくするほど、ポンプ損失が大きくなるため、負のトルクが大きくなる。アクセルオフ時には燃料カットが実施されるため、吸入空気量を減少させたとしても、燃焼状態が悪化することはない。また、可変ノズル５３により、内燃機関１の負のトルクを調整することもできる。すなわち、可変ノズル５３の開度を小さくするほど、排気の圧力が高くなることにより排気圧縮端圧力が増加するので、負のトルクが大きくなる。なお、可変ノズル５３（ディフューザ翼）をコンプレッサ５１側に備えていてもよい。すなわち、吸気圧を増加させることにより、コンプレッサ５１の仕事が増加するので、負のトルクが大きくなる。

他に、吸気弁または排気弁の開弁特性を変更することによっても、内燃機関１の負のトルクを調整することができる。吸気弁または排気弁の開弁特性は、例えば、可変動弁機構により変更することができる。例えば、排気弁が閉じる時期を早めることにより、排気上死点での圧縮端圧力が増加するので、ポンプ損失が増加する。これにより、内燃機関１の負のトルクが大きくなる。さらに、機械式のスーパーチャージャであっても内燃機関１の負のトルクを調整することができる。このスーパーチャージャでは、駆動トルクをかけ（クラッチＯＮ）、バイパスバルブを閉じて過給圧を上昇させることにより、負トルクを発
生させることができる。なお、本実施例においてはスロットル８、ターボチャージャ５、可変動弁機構、又はスーパーチャージャが、本発明における負トルク発生装置に相当する。そして、これらの機器を操作して負トルクを変更するＥＣＵ１０が、本発明における負トルク変更手段に相当する。

ここで、図２は、ＥＣＵ１０が内燃機関の負のトルクを調整しない場合における、アクセルオフ前からアクセルオフ後の、アクセル開度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。実線は、低速トルクが比較的低い内燃機関であり、一点鎖線は、低速トルクが比較的高い内燃機関である。低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）では、低速運転時においても安定した運転が可能である。

アクセル開度を１００％とすることにより、内燃機関１は全負荷状態となる。これにより、機関トルクが大きくなり、車速が上昇する。ここで、低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）では、機関回転数が全体的に低い状態が維持される。

そして、Ａで示される時点において、アクセルオフとされる。すなわち、Ａで示される時点において、アクセル開度が１００％から０％となる。これに伴って機関トルクが低下する。ここで、低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）では、負のトルクが不足する。すなわち、車速が減少する度合い（減速加速度）は、低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）よりも、低速トルクが比較的低い内燃機関（実線）のほうが、低くなる。このため、低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）では、減速が緩やかになる。ここで、低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）では、低速トルクを向上させることで低い機関回転数でも安定して走行できるように設計されている。このような内燃機関では、低速トルクが向上することにより、低回転で運転していても、アクセルオフ後の減速度合いが小さい。

一方、図３は、ＥＣＵ１０が内燃機関の負のトルクを調整する場合における、アクセルオフ前からアクセルオフ後の、アクセル開度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。実線は、低速トルクが比較的低い内燃機関であり、一点鎖線は、低速トルクが比較的高い内燃機関である。図３において、車速及び機関トルクでは、実線と一点鎖線とが重なっている。図３においては、低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）の負のトルクを変更している。

図３に示すように、アクセルオフの後（Ａの時点よりも後）に、低速トルクが比較的高い内燃機関の負のトルクを大きくすることにより、該低速トルクが比較的高い内燃機関の機関トルクが小さくなる。このため、低速トルクが比較的低い内燃機関の機関トルクと、低速トルクが比較的高い内燃機関の機関トルクとが同じになる。これにより、車速をより速やかに低下させることができる。

図４は、ＥＣＵ１０が内燃機関の負のトルクを調整しない場合における、機関回転数と機関トルクとの関係を示した図である。一方、図５は、ＥＣＵ１０が内燃機関の負のトルクを調整する場合における、機関回転数と機関トルクとの関係を示した図である。図４，５は、アクセルオフ前の機関トルク（正の値）に対応した、アクセルオフ後の機関トルク（負の値）を、機関回転数に応じて示している。実線は、低速トルクが比較的低い内燃機関であり、一点鎖線は、低速トルクが比較的高い内燃機関である。正のトルクの実線及び一点鎖線は、全負荷（フルトルク）の値を示している。

図４において、例えば、アクセルオフ直前の機関トルク及び機関回転数がＢで示される点の場合には、アクセルオフ直後の内燃機関の負トルクがＴ１となる。また、アクセルオフ直前の機関トルク及び機関回転数がＣで示される点の場合には、アクセルオフ直後の内
燃機関の負トルクがＴ２となる。ここで、内燃機関１の負トルクがＴ１の場合には、両内燃機関とも十分な負のトルクが発生しており、要求される減速性能を満足する。しかし、内燃機関１の負トルクがＴ２の場合には、要求される減速性能を満足しない。すなわち、低速トルクが比較的高い内燃機関（一点鎖線）では、内燃機関の負トルクが不足するため減速性能が低い。

一方、図５においては、アクセルオフ直前の機関トルク及び機関回転数に応じて、アクセルオフ後の負のトルクが調整される。例えば、アクセルオフ直前の機関トルク及び機関回転数がＢの場合に発生する負トルクはＴ１であり、この負トルクＴ１を基準として、この負トルクＴ１と同じになるように、他の機関トルク及び機関回転数のときの負トルクを調整する。例えば、機関回転数がＢの場合よりも低いＣの場合には、負トルクを増加させ、機関回転数がＢの場合よりも高いＤの場合には、負トルクを減少させることで、負トルクをＴ１に合わせる。なお、アクセルオフ前の機関トルクまたは機関回転数に応じて、負トルクを調整してもよい。すなわち、全ての運転状態において同じ負トルクとする必要はない。アクセルオフ前の機関トルクまたは機関回転数と、アクセルオフ後の負トルクとの関係は、適正なドライバビリティが得られるように予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。

図６は、本実施例に係る内燃機関１の負トルクの制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。

ステップＳ１０１では、アクセルオフとなったか否か判定される。本ステップでは、アクセル開度センサ１２により得られるアクセル開度が、０％であるか否か判定される。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０２では、目標となる負トルクが算出される。この目標となる負トルクは、前回ルーチンのステップＳ１０３で検出された機関トルクに基づいて算出される。なお、目標となる負トルクは、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。また、目標となる負トルクを算出する式をＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。

そして、ステップＳ１０３では、機関トルクが検出される。機関トルクは、アクセル開度センサ１２により得られるアクセル開度に基づいて算出される。アクセル開度と機関トルクとの関係は、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。

ステップＳ１０４は、ステップＳ１０３で算出される負トルクを目標に、スロットル８等が制御される。例えば、目標負トルクと、機関回転数と、スロットル８の開度等と、の関係を予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。このマップと、ステップＳ１０２で得られる負トルクと、機関回転数と、から、スロットル８の開度等を得る。

このように、内燃機関の負のトルクを調整することにより、ドライバビリティを向上させることができる。

＜実施例２＞
本実施例においては、アクセルオフ前に緩やかに加速していた場合には、アクセルオフ後の負のトルクを比較的小さくし、アクセルオフ前に急加速していた場合には、アクセルオフ後の負のトルクを比較的大きくすることにより、ドライバビリティをさらに向上させる。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。

ここで、図７は、アクセルオフ前のアクセル開度が２０％の場合における、アクセル開
度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。また、図８は、アクセルオフ前のアクセル開度が１００％の場合における、アクセル開度、車速、機関トルク、機関回転数の推移を示したタイムチャートである。実線は、負のトルクを調整しない場合を示し、一点鎖線は、負のトルクを調整する場合を示している。なお、一点鎖線は、負のトルクが適正な場合を示しているとしてもよい。

図７では、アクセルオフ前の加速度が小さいために加速が緩やかであり、要求される減速度合い（減速加速度）は小さい。そうすると、負のトルクを制御しない場合には、負のトルクが過剰となり、減速加速度が大きくなりすぎる虞がある。このため、機関回転数の低下速度も速い。

一方、図８では、アクセルオフ前の加速度が大きいために加速が急であり、要求される減速加速度は大きい。そうすると、負のトルクを制御しない場合には、負のトルクが不足となり、減速加速度が小さくなりすぎる虞がある。このため、機関回転数の低下速度も遅い。

これに対し本実施例では、アクセルオフ前の機関トルクに応じて、アクセルオフ後の負のトルクを調整する。

図９は、ＥＣＵ１０が内燃機関の負のトルクを調整する場合における、機関回転数と機関トルクとの関係を示した図である。図９は、アクセルオフ前の機関トルク（正の値）に対応した、アクセルオフ後の機関トルク（負の値）を、機関回転数に応じて示している。実線は、低速トルクが比較的低い内燃機関であり、一点鎖線は、低速トルクが比較的高い内燃機関である。また、二点鎖線及び破線は、正のトルクカーブに応じて設定される負のトルクカーブである。

図９では、アクセルオフ直前の機関トルクに応じて、アクセルオフ直後の負のトルクが調整される。例えば、アクセルオフ直前の機関トルクが全負荷の場合（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの場合）には、同一の二点鎖線上の負のトルクとなるように、負のトルクを調整する。また、アクセルオフ直前の機関トルクがＦ，Ｇで示される値である場合には、同一の破線上の負のトルクとなるよう負のトルクを調整する。なお、アクセルオフ前の正トルクと、アクセルオフ後の負トルクとの関係は、適正なドライバビリティが得られるように、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。そして、図６に示したフローと同様にして、負トルクを制御する。

このように、アクセルオフ前の機関トルクに応じて、アクセルオフ後の負のトルクを調整することにより、全ての運転領域において、加速と減速との調和を図ることができるため、ドライバビリティを向上させることができる。

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
６ エアフローメータ
７ インタークーラ
８ スロットル
９ フィルタ
１０ ＥＣＵ
１１ アクセルペダル
１２ アクセル開度センサ
１３ クランクポジションセンサ
５１ コンプレッサ
５２ タービン
５３ 可変ノズル

Claims (1)

1. 内燃機関の負のトルクを発生させる負トルク発生装置と、
   アクセルオフ前の機関トルクに応じて、アクセルオフ後に発生させる負のトルクを変更する負トルク変更手段と、
   を備え、
   前記負トルク変更手段は、アクセルオフ前の機関トルクが大きいほど、アクセルオフ後に発生させる負のトルクを大きくする内燃機関の制御装置。

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