JP2014095358A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンブレーキによる車両の減速を運転者の減速意思に合致させる。
【解決手段】エンジン制御装置１０は、燃焼室内に空気を流入させるための吸気バルブ２３及び燃焼室から混合気を排出するための排気バルブ２５を有するエンジン２０と、燃焼室の吸気側から吸入される空気量を調整するスロットルバルブ２８とを有する車両の制御を行う装置であって、アクセルペダル操作状態検出部１１がアクセルペダルが操作されていないことを検出しかつブレーキペダル操作状態検出部１２がブレーキペダルが操作されていることを検出している場合、スロットルバルブ２８を閉じるとともに吸気バルブ２３及び排気バルブ２５の開閉タイミングをともに早くする補正を行うスロットルバルブ制御部１４、吸気バルブ制御部１５及び排気バルブ制御部１６を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両を制御する技術に関し、特に、車両における、スロットルバブル、吸気バルブ、及び排気バルブを制御する技術に関する。

一般に、内燃機関型エンジン（以下、単にエンジンという。）では、運転者がアクセルペダルの踏み込みを中止することで燃料噴射を中止する、いわゆるフューエルカットが行われる。
このフューエルカット時には、エンジンブレーキが作用することから、このエンジンブレーキを利用して車両を減速させることができる。しかし、従来では、運転者のエンジンブレーキ要求の有無に関係なくエンジンブレーキが作用していた。

このような問題に関連する従来技術として、特許文献１に開示されているバルブタイミング制御装置がある。
このバルブタイミング制御装置は、変速機のシフト位置、スロットルバルブの開度、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作状態の少なくとも一つの情報に基づき、運転者によるエンジンブレーキの要求の有無を判定する。そして、バルブタイミング制御装置は、エンジンブレーキの要求とそのときの車速とに応じて吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミング又はリフト量を変更して、車両へのエンジンブレーキの作用量を変更する。

特許第３４１４２５０号公報

ところで、特許文献１に開示されているバルブタイミング制御装置は、目標相対回転角ＶＶＴ（Variable Valve Timing）を遅角側に変化させることで、吸気バルブの開期間と排気バルブの開期間とのオーバラップを減少させてポンプ損失（又はポンピングロスともいう。）を増大させている。

しかし、オーバラップを減少させるために単に吸気バルブの開閉タイミングを遅角すると、圧縮行程中に吸気バルブが開いている時間が長くなり、これによって、圧縮行程中の燃焼室内の空気が吸気ポート側に流れやすくなる。この結果、吸気バルブの開閉タイミングを遅角しオーバラップを減少させることが、圧縮行程中のエンジンブレーキの低下に繋がってしまう。

また、運転者によるエンジンブレーキ要求がない場合にも、エンジンの回転数と吸気量から目標相対回転角を算出してバルブの開閉タイミングを変化させるため、不必要なエンジンブレーキによって車両を減速させてしまう恐れがある。
本発明の目的は、エンジンブレーキによる車両の減速を運転者の減速意思に合致させることである。

前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様は、燃焼室の吸気側に配置され前記燃焼室内に空気を流入させるための吸気バルブ及び前記燃焼室の排気側に配置され前記燃焼室から混合気を排出するための排気バルブを有する内燃機関と、前記燃焼室の吸気側から吸入される空気量を調整するスロットルバルブとを有する車両の制御を行う車両制御装置であって、アクセルペダルの操作状態を検出するアクセルペダル操作状態検出部と、車両への操作を基に当該車両を減速させる運転者の意思を検出する車両減速意思検出部と、前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていないことを検出しかつ前記車両減速意思検出部が車両を減速させる運転者の意思を検出している場合、前記スロットルバルブを閉じるとともに前記吸気バルブ及び前記排気バルブの開閉タイミングをともに早くする補正を行う制御部と、を有することを特徴とする車両制御装置を提供する。

（２）本発明の一態様では、前記制御部は、前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていないことを検出しかつ前記車両減速意思検出部が車両を減速させる運転者の意思を検出していない場合、前記スロットルバルブを開くとともに前記排気バルブの開閉タイミングを遅くする補正を行いかつ前記吸気バルブの開閉タイミングを早くする補正を行うことが好ましい。

（３）本発明の一態様では、前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていないことを検出している場合、前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方のリフト量を前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていることを検出している場合のリフト量と異なる値にすることが好ましい。

（４）本発明の一態様では、前記車両減速意思検出部は、ブレーキペダルの操作状態を基に車両を減速させる運転者の意思を検出することが好ましい。

（５）本発明の一態様では、前記ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダル操作量検出部をさらに有し、前記制御部は、前記ブレーキペダル操作量検出部が検出したブレーキペダルの操作量が少ないほど前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを遅くしかつ当該少なくとも一方のリフト量を多くすることが好ましい。

（１）の態様の発明によれば、アクセルペダルが操作されていない状態において運転者に減速の意思がある場合、車両へのエンジンブレーキの作用量を増大させることができる。これによって、エンジンブレーキによる車両の減速を運転者の減速意思に合致させることができる。

（２）の態様の発明によれば、アクセルペダル及びブレーキペダルがともに操作されていない場合には、車両へのエンジンブレーキの作用量を減少させることができる。

（３）の態様の発明によれば、吸気バルブや排気バルブのリフト量を変更することで、車両へのエンジンブレーキの作用量を変更できる。

（４）の態様の発明によれば、ブレーキペダルの操作状態から簡単に運転者の減速意思を検出できる。

（５）の態様の発明によれば、ブレーキペダルの操作量に応じて吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングの遅延時間やリフト量を変化させることによって、車両へのエンジンブレーキの作用量を変化させることができる。

図１は、本実施形態に係るエンジン制御装置の構成例を示す図である。 図２は、エンジン制御装置が行う処理例を示すフローチャートである。 図３は、排気バルブ及び吸気バルブそれぞれについて最進角又は最遅角されたときのリフト量遷移の一例を示す図である。 図４は、エンジン制御装置が行う処理の変形例を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、バルブ開閉制御を含むエンジン制御を行うエンジン制御装置を挙げている。
（構成）
図１には、エンジン制御装置１０の構成例を示す。エンジン制御装置１０は、内燃機関であるエンジン２０について各種の制御を行う。

ここで、図１に示すように、エンジン２０のシリンダヘッドには、エンジン２０の吸気側に配置され吸気ポート２１に対してシリンダ２２内（燃焼室内）を開閉可能にする吸気バルブ２３と、エンジン２０の排気側に配置され吸気ポート２４に対してシリンダ２２内を開閉可能にする排気バルブ２５とがそれぞれ設置されている。また、シリンダヘッドには、吸気ポート２１に、ポート噴射用に燃料噴射弁２６が設置されている。そして、吸気ポート２１に繋がる吸気路２７には、エンジン２０の吸気側から吸入される空気量を調整するスロットルバルブ２８が設置されている。

また、本実施形態では、吸気バルブ２３は、可変吸気バルブリフト機構によって、その開閉タイミング（いわゆる吸気ＶＶＴ（Variable Valve Timing））が制御される。また、排気バルブ２５は、可変排気バルブリフト機構によって、その開閉タイミング（いわゆる排気ＶＶＴ）が制御される。

エンジン制御装置１０は、このようなエンジン２０について各種制御を行う。すなわち例えば、エンジン制御装置１０は、スロットルバルブ２８を開いて空気をシリンダ２２内に送るとともに燃料噴射弁２６によってシリンダ２２内に燃料を噴射し、点火プラグ２９によってシリンダ２２内の混合気を点火する。そして、エンジン制御装置１０は、エンジン２０のサイクルに応じて、吸気バルブ２３及び排気バルブ２５を開閉する。

例えば、このエンジン制御装置１０は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）において構成されている。そのために、例えば、エンジン制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。ＲＯＭには、１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。

そして、本実施形態では、エンジン制御装置１０は、アクセルペダルやブレーキペダルの操作状態を基に、燃料噴射弁２６、スロットルバルブ２８、吸気バルブ２３、及び排気バルブ２５を制御する。そのために、図１に示すように、エンジン制御装置１０には、不図示のアクセルペダルの操作状態を検出するアクセルペダルセンサ３１の検出値が入力される。また、エンジン制御装置１０には、ブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキペダルセンサ３２の検出値が入力される。そして、このエンジン制御装置１０は、アクセルペダル操作状態検出部１１、ブレーキペダル操作状態検出部１２、燃料噴射弁制御部１３、スロットルバルブ制御部１４、吸気バルブ制御部１５、及び排気バルブ制御部１６を有している。

また、図２には、エンジン制御装置１０が行う処理例のフローチャートを示す。以下に、図２に示す処理手順に沿って、図１に示すエンジン制御装置１０の各部における処理内容を具体的に説明する。
図２に示すように、先ず、ステップＳ１では、アクセルペダル操作状態検出部１１は、アクセルペダルセンサ３１の検出値を基に、アクセルペダルがオフであるか否か（すなわち、アクセルペダルが踏まれていないか否か）を判定する。アクセルペダル操作状態検出部１１は、アクセルペダルがオフであると判定すると、ステップＳ２に進む。また、アクセルペダル操作状態検出部１１は、アクセルペダルがオンである（すなわち、アクセルペダルが踏まれている）と判定すると、当該図２に示す処理を終了する。

ステップＳ２では、ブレーキペダル操作状態検出部１２は、ブレーキペダルセンサ３２の検出値を基に、ブレーキペダルがオンであるか否か（すなわち、ブレーキペダルが踏まれているか否か）を判定する。ブレーキペダル操作状態検出部１２は、ブレーキペダルがオンであると判定すると、ステップＳ３に進む。また、ブレーキペダル操作状態検出部１２は、ブレーキペダルがオフである（すなわち、ブレーキペダルが踏まれていない）と判定すると、ステップＳ７に進む。

ステップＳ３では、燃料噴射弁制御部１３は、燃料噴射弁２６による燃料噴射を停止する（すなわち、フューエルカットを行う）。
次に、ステップＳ４では、スロットルバルブ制御部１４は、スロットルバルブ２８を全閉にする。

次に、ステップＳ５では、吸気バルブ制御部１５は、吸気バルブ２３を制御して、吸気ＶＶＴを最進角（すなわち、最大の進角）にする。
次に、ステップＳ６では、排気バルブ制御部１６は、排気バルブ２５を制御して、排気ＶＶＴを最進角にする。そして、エンジン制御装置１０は、当該図２に示す処理を終了する。

また、ステップＳ７では、燃料噴射弁制御部１３は、燃料噴射弁２６による燃料噴射を停止する（すなわち、フューエルカットを行う）。
次に、ステップＳ８では、スロットルバルブ制御部１４は、スロットルバルブ２８を全開にする。

次に、ステップＳ９では、吸気バルブ制御部１５は、吸気バルブ２３の開閉を制御して、吸気ＶＶＴを最進角にする。
次に、ステップＳ１０では、排気バルブ制御部１６は、排気バルブ２５の開閉を制御して、排気ＶＶＴを最遅角（すなわち、最大の遅角）にする。そして、エンジン制御装置１０は、当該図２に示す処理を終了する。

（動作、作用等）
次に、エンジン制御装置１０の一連の動作、及びその作用等の一例について説明する。
エンジン制御装置１０は、アクセルペダル及びブレーキペダルがともにオフである場合、フューエルカットを行い、かつスロットルバルブ２８を全開にし、かつ吸気ＶＶＴを最進角にし、かつ排気ＶＶＴを最遅角にする（前記ステップＳ１、前記ステップＳ２、前記ステップＳ７乃至前記ステップＳ１０）。

すなわち、エンジン制御装置１０は、運転者がアクセルペダルを戻しているだけでブレーキペダルを踏んでいない場合（すなわち、運転者が積極的に減速させることなく車両を惰性走行させる場合）、フューエルカットを行うと同時にスロットルバルブ２８を全開にする。さらに、エンジン制御装置１０は、吸気ＶＶＴを最進角させ（すなわち、吸気バルブ２３を早開き後に早閉じさせ)、排気ＶＶＴを最遅角させる（すなわち、排気バルブ２５を遅開き後に遅閉じさせる)。

ここで、図３には、吸気バルブ２３及び排気バルブ２５それぞれについて最進角又は最遅角されたときのリフト量遷移の一例を示す。
この図３に示すように、アクセルペダルを戻しただけでブレーキペダルを操作していない場合には、エンジン制御装置１０は、排気ＶＶＴを最遅角させ（図３中の実線の状態にし）、かつ吸気ＶＶＴを最進角させる（図３中の一点鎖線の状態にする）ことによって、排気バルブ２５を遅閉じし、吸気バルブ２３を早開きする。これによって、本実施形態では、排気バルブ２５は、吸気行程中にも開き、吸気バルブ２３は、排気行程中にも開くようになる。これによって、エンジン制御装置１０は、排気バルブ２５の開期間と吸気バルブ２３の開期間とのオーバラップ量（図３中で実線と一点鎖線とが重なる領域）を多くすることができる。この結果、エンジン制御装置１０は、ポンプ損失を低減して、車両へのエンジンブレーキの作用量を抑えて車両を走行させることができる。

また、エンジン制御装置１０は、スロットルバルブ２８を積極的に全開にしておくことでも、ポンプ損失を低減して、車両へのエンジンブレーキの作用量を抑えることができる。
一方、エンジン制御装置１０は、アクセルペダルがオフであり、かつブレーキペダルがオンである場合、フューエルカットを行い、かつスロットルバルブ２８を全閉にし、かつ吸気ＶＶＴ及び排気ＶＶＴに最進角にする（前記ステップＳ１乃至前記ステップＳ６）。

すなわち、エンジン制御装置１０は、運転者がアクセルペダルを戻す一方でブレーキペダルを踏んでいる場合には、車両に減速させることを運転者が要求しているものとして、積極的にエンジンブレーキによって車両を減速させる。そのために、エンジン制御装置１０は、フューエルカットを行うと同時にスロットルバルブ２８を全閉にする。さらに、エンジン制御装置１０は、吸気ＶＶＴ及び排気ＶＶＴをともに最進角させる（すなわち、吸気バルブ２３及び排気バルブ２５をともに早開き後に早閉じさせる)。

図３に示すように、エンジン制御装置１０は、このように排気ＶＶＴを最進角させ（図３中の点線の状態にし）、かつ吸気ＶＶＴを最進角させる（図３中の一点鎖線の状態にする）ことによって、排気バルブ２５を早閉じし、吸気バルブ２３を早開きする。これによって、本実施形態では、排気バルブ２５は、排気行程から吸気行程に移行する頃に閉じ、吸気バルブ２３は、排気行程中に開き吸気行程から圧縮行程に移行した直後に閉じる。これによって、エンジン制御装置１０は、排気バルブ２５の開期間と吸気バルブ２３の開期間とのオーバラップ量（図３中で点線と一点鎖線とが重なる領域）を少なくすることができる。この結果、エンジン制御装置１０は、ポンプ損失を増大させて、車両へのエンジンブレーキの作用量を増加させることができる。また、エンジン制御装置１０は、吸気バルブ２３を圧縮行程中の初期に閉じることで、圧縮行程時のポンプ損失を増大させて、車両のブレーキ作用量を更に増加させることができる。

また、エンジン制御装置１０は、スロットルバルブ２８を全閉にしておくことでも、ポンプ損失をより大きくし、車両へのエンジンブレーキの作用量を増加させることができる。
さらに、エンジン制御装置１０は、排気行程時（すなわち、ピストンの上昇時）に排気バルブ２５を早閉じすることでも、ポンプ損失をより大きくし、車両へのエンジンブレーキの作用量を増加させることができる。

なお、前述の実施形態の説明では、エンジン制御装置１０は、例えば、車両制御装置を構成する。また、ブレーキペダル操作状態検出部１２は、例えば、車両減速意思検出部を構成する。また、スロットルバルブ制御部１４、吸気バルブ制御部１５、及び排気バルブ制御部１６は、スロットルバルブ２８、吸気バルブ２３、及び排気バルブ２５を制御する制御部を構成する。

（本実施形態の変形例等）
例えば、本実施形態では、エンジン制御装置１０は、アクセルペダルがオフの場合の吸気バルブ２３及び排気バルブ２５の少なくとも一方のリフト量をアクセルペダルがオンの場合のリフト量と異なる値にしても良い。このとき、さらに、エンジン制御装置１０は、ブレーキペダルの操作状態を基に、吸気バルブ２３及び排気バルブ２５の少なくとも一方のリフト量を決定しても良い。

図４には、エンジン制御装置１０が行うそのような処理のフローチャートを示す。図４に示すように、エンジン制御装置１０は、ステップＳ２の判定処理でブレーキペダルがオンであると判定すると、吸気バルブ２３及び排気バルブ２５の少なくとも一方のリフト量を最小にする（ステップＳ２１）。また、エンジン制御装置１０は、ステップＳ２の判定処理でブレーキペダルがオフであると判定すると、吸気バルブ２３及び排気バルブ２５の少なくとも一方のリフト量を最小にする（ステップＳ２２）。

また、エンジン制御装置１０は、ブレーキペダルの操作量（すなわち、踏み込み量）が少ないほどリフト量を多くしても良い。これによって、エンジン制御装置１０は、ブレーキペダルの操作量が少ないほどポンプ損失を小さくして車両へのエンジンブレーキの作用量を少なくすることができる。

また、エンジン制御装置１０は、ブレーキペダルの操作量が少ないほど吸気バルブ２３及び排気バルブ２５の少なくとも一方の開閉タイミングを遅くしても良い（すなわち、進角量を少なくする、又は遅角量を多くする）。これによって、エンジン制御装置１０は、ブレーキペダルの操作量が少ないほどポンプ損失を小さくして車両へのエンジンブレーキの作用量を少なくすることができる。

また、本実施形態では、エンジン制御装置１０は、ブレーキペダルの操作状態に替えて、変速機のシフト位置を基に、運転者の減速意思を検出しても良い。すなわち、エンジン制御装置１０は、変速機のシフト位置が低速走行側となっている又はシフトダウンした場合、ブレーキペダルがオンであると判定した場合と同様な処理を行う（前記ステップＳ３乃至前記ステップＳ６（場合によっては前記ステップＳ２１も））。また、エンジン制御装置１０は、変速機のシフト位置が高速走行側となっている又はシフト位置が維持されている場合、ブレーキペダルがオフであると判定した場合と同様な処理を行う（前記ステップＳ７乃至前記ステップＳ１０（場合によっては前記ステップＳ２２も））。

また、本実施形態では、エンジン制御装置１０は、スロットルバルブ２８を全開又は全閉にしている。しかし、本実施形態は、これに限定されない。すなわち、エンジン制御装置１０は、前述したスロットルバルブ２８を全閉とするような条件下で、通常時のスロットルバルブ２８の開度よりも小さくする。また、エンジン制御装置１０は、前述したスロットルバルブ２８を全開とするような条件下で、必ずしも全開（１００％の開度）にするのではなく、通常時のスロットルバルブ２８の開度よりも大きくする（１００％未満の開度にする）。

また、本実施形態では、エンジン制御装置１０を、吸気バルブ２３及び排気バルブ２５を制御するバルブ制御装置と、その他の制御（燃料噴射制御等）を行う制御装置とに分けても良い。
また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１０ エンジン制御装置、１１ アクセルペダル操作状態検出部、１２ ブレーキペダル操作状態検出部、１４ スロットルバルブ制御部、１５ 吸気バルブ制御部、１６ 排気バルブ制御部、２３ 吸気バルブ、２５ 排気バルブ、２８ スロットルバルブ

Claims (5)

1. 燃焼室の吸気側に配置され前記燃焼室内に空気を流入させるための吸気バルブ及び前記燃焼室の排気側に配置され前記燃焼室から混合気を排出するための排気バルブを有する内燃機関と、前記燃焼室の吸気側から吸入される空気量を調整するスロットルバルブとを有する車両の制御を行う車両制御装置であって、
   アクセルペダルの操作状態を検出するアクセルペダル操作状態検出部と、
   車両への操作を基に当該車両を減速させる運転者の意思を検出する車両減速意思検出部と、
   前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていないことを検出しかつ前記車両減速意思検出部が車両を減速させる運転者の意思を検出している場合、前記スロットルバルブを閉じるとともに前記吸気バルブ及び前記排気バルブの開閉タイミングをともに早くする補正を行う制御部と、
   を有することを特徴とする車両制御装置。
2. 前記制御部は、前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていないことを検出しかつ前記車両減速意思検出部が車両を減速させる運転者の意思を検出していない場合、前記スロットルバルブを開くとともに前記排気バルブの開閉タイミングを遅くする補正を行いかつ前記吸気バルブの開閉タイミングを早くする補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていないことを検出している場合、前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方のリフト量を前記アクセルペダル操作状態検出部が前記アクセルペダルが操作されていることを検出している場合のリフト量と異なる値にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記車両減速意思検出部は、ブレーキペダルの操作状態を基に車両を減速させる運転者の意思を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダル操作量検出部をさらに有し、
   前記制御部は、前記ブレーキペダル操作量検出部が検出したブレーキペダルの操作量が少ないほど前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを遅くしかつ当該少なくとも一方のリフト量を多くすることを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。

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