JP2014163317A - 車両駆動システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機付きの内燃機関と無段変速機とを備えた車両駆動システムにおいて、ストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替えた際のトルクショックを低減することができる車両駆動システムの制御装置を提供する。
【解決手段】運転者のアクセルの操作により得られる指示出力に基づいて指示トルクを算出する。ストイキ燃焼における最低トルクである理論空燃比最低トルクを算出する。リーン燃焼で出力可能な最大トルクであるリーン最大トルクを算出する。そして、前記指示トルクが前記リーン最大トルクより大きく、かつ前記理論空燃比最低トルクより小さい場合に、前記内燃機関に要求するトルクである要求トルクを前記理論空燃比最低トルクに設定し、前記指示トルクが前記リーン最大トルク以下の場合に、前記要求トルクを前記指示トルクに設定する。前記要求トルクに応じて前記無段変速機の変速比を制御する。
【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関と無段変速機とを備える車両駆動システムの制御装置に関し、より詳細には、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切り替えの際、内燃機関のトルクの制御を行う制御装置に関する。

従来、例えば引用文献１に開示されるように、燃焼モードをストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替えることができるリーン燃焼内燃機関が知られている。ここでいうストイキ燃焼とは、内燃機関に供給する混合気の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．６）になるように、空気と燃料とを混合して燃焼することをいう。また、リーン燃焼とは、内燃機関に供給する混合気の空燃比がリーン空燃比（例えばＡ／Ｆ＝２０〜２４）になるように、空気と燃料とを混合して燃焼することをいう。

特開平１０−０３７７９１号公報

上記の内燃機関では、燃焼モードの切り替えに際して、空燃比の段差によって出力に変化が生じることがある。図１０は、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際の車速の変化を示している。図１０に実線で示されるドライバーの減速要求に比して、図１０に一点鎖線で示される実際の速度変化は、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替わった時点において、急に低い値を示している。この急な減速により、ドライバビリティが悪化する可能性がある。この原因について、以下に図１１及び図１２を用いて詳述する。

図１１は、自然吸気の内燃機関において、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際のトルク及び空気量の変化を示している。図１１には、ストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替わった直後に、実トルクが要求トルクに比して低くなる現象（トルクショック）が示されている。このトルクショックが上記の急な減速を引き起こしている。さらに、このトルクショックは、過給機付きの内燃機関において顕著に表れる。

図１２は、過給機付きの内燃機関において、過給領域においてストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際のトルク及び過給圧の変化を示している。図１２に示すように、過給機付きの内燃機関では、過給機を備えていない内燃機関、例えば図１１において説明した内燃機関に比して、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際のトルクショックが大きい。これは、図１２に示すように、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際の要求過給圧に対して実過給圧が不足していることに起因する。この実過給圧の不足は、ストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替えた際の内燃機関の運転領域が過給領域である場合に引き起こされる。この場合、まず、要求過給圧を満たすためにウェイストゲートバルブが閉じる。その後、過給圧が上昇して実過給圧も増加する。ここで、ウェイストゲートバルブが閉じてから過給圧が上昇するまでにターボラグが生じる。このターボラグにより実過給圧が不足してトルクショックが引き起こされてしまう。従って、特に、過給機付きの内燃機関において、燃焼モードを切り替える際のトルクショックを低減させることが望まれる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過給機付きの内燃機関と無段変速機とを備えた車両駆動システムにおいて、過給領域においてストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替えた際のトルクショックを低減することができる車両駆動システムの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、車両駆動システムの制御装置であって、
排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機を備えた内燃機関と、
前記内燃機関に接続され、変速比制御により機関回転数を変更可能な無段変速機と、を備える車両駆動システムの制御装置において、
前記内燃機関のトルク及び機関回転数に応じて、ストイキ燃焼とリーン燃焼とを切り替える燃焼モード切替手段と、
運転者のアクセルの操作により得られる指示出力に基づいて指示トルクを算出する指示トルク算出手段と、
過給領域のストイキ燃焼における最低トルクである理論空燃比最低トルクを機関回転数に基づいて算出する理論空燃比最低トルク算出手段と、
過給領域のリーン燃焼での出力可能な最大トルクであるリーン最大トルクを内燃機関の運転状態に基づいて算出するリーン最大トルク算出手段と、
前記指示トルクが前記リーン最大トルクより大きく、かつ前記理論空燃比最低トルクより小さい場合に、前記内燃機関に要求するトルクである要求トルクを前記理論空燃比最低トルクに設定し、前記指示トルクが前記リーン最大トルク以下の場合に、前記要求トルクを前記指示トルクに設定する要求トルク設定手段と、
前記要求トルクに応じて前記指示出力が得られるように前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた場合の機関回転数を前記リーン最大トルク及び前記指示出力に基づいて予測機関回転数として算出する予測機関回転数算出手段を更に備え、
前記要求トルク設定手段は、前記予測機関回転数があらかじめ設定されている目標機関回転数以下の場合、前記要求トルクを前記予測機関回転数に対応したトルクに設定することを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、前記変速比制御手段は、前記要求トルク設定手段が前記要求トルクを前記予測機関回転数に対応したトルクに設定した後の減速中において、機関回転数を一定に制御することを特徴とする。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、前記要求トルク設定手段は、前記要求トルク設定手段が前記要求トルクを前記予測機関回転数に対応したトルクに設定した後の減速中に運転者のアクセルの操作による加速指示あった場合、前記要求トルクを前記指示トルクに設定することを特徴とする。

第１の発明によれば、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際に、過給圧不足により発生していたトルクショックを軽減することができる。この結果、切り替え時の急減速を抑制して、減速時の速度変化を運転者の要求に追従させることができるようになり、ドライバビリティが向上する。

第２の発明によれば、切り替えの指標としてエンジン回転数を用いるため、エンジン回転数に応じた燃焼モードの切り替えが可能になる。ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替える際のエンジン回転数が低いほど、エンジン回転数の変化を抑えられることがわかっている。このため、切り替えの目標エンジン回転数を低く設定することにより、切り替え時のエンジン回転数の変化を抑えることができる。この結果、運転者に違和感を与えることなく切り替えを行うことができる。

第３の発明によれば、燃焼モードの切り替え後に一定のエンジン回転数で減速できる。このため、エンジン回転数の変化を抑えることができる。

第４の発明によれば、運転者からのアクセル操作による加速指示があった場合、すぐに指示出力を出力することができる。

実施の形態１の制御の構成を表したブロック図である。 実施の形態１において、過給エンジンが定常状態であることを前提として設定された燃焼モードのマップのイメージを表した図である。 運転者の減速要求があった際に実施の形態１の協調制御を実施した場合のトルクとエンジン回転数との変化を表した図である。 実施の形態１において、ＰＴＭ１２が実行する協調制御のフローチャートである。 実施の形態１において、ＥＮＧ制御部２０が実行する協調制御のフローチャートである。 運転者の減速要求があった際に実施の形態１における協調制御を行った場合の各種パラメータの時系列の変化を表したイメージ図である。 運転者の減速要求があった際に実施の形態２の協調制御を実施した場合のトルクとエンジン回転数との変化を表した図である。 実施の形態２において、ＰＴＭ１２が実行する協調制御のフローチャートである。 運転者の減速要求があった際に実施の形態２における協調制御を行った場合の各種パラメータの時系列の変化を表したイメージ図である。 ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際の車速の変化を示している。 自然吸気の内燃機関において、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際のトルク及び空気量の変化を示している。 過給機付きの内燃機関において、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際のトルク及び過給圧の変化を示している。

実施の形態１．
実施の形態１に係る制御装置が適用される車両駆動システムは過給エンジンを備えている。過給エンジンは、ターボ過給機を備えた火花点火式の４サイクルレシプロエンジンである。ターボ過給機は、燃焼行程で発生した排気を利用して吸入空気を過給する。また、エンジンは、過給のために利用する排気量を調節するウェイストゲートバルブ（以下、ＷＧＶともいう。）を備えている。さらに、エンジンには、運転状態に応じた過給領域が設定してある。運転状態が過給領域に到達するとウェイストゲートバルブが閉じて過給が行われる。

エンジンには、無段変速機（以下、ＣＶＴともいう。）が接続されている。無段変速機は、連続的に変速比を制御することができる。このため、トルクとエンジン回転数とを制御して、運転状態に応じた最も効率の良いトルクを出力し、燃料の消費率を最小に抑えることができる。

エンジンには、２つの燃焼モードがある。２つの燃焼モードのうち、１つはストイキ燃焼であり、もう１つはリーン燃焼である。ストイキ燃焼では、エンジンの燃焼室に供給する混合気の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．６）になるように、吸入空気と燃料とが調節される。また、リーン燃焼では、理論空燃比に比べて空燃比が高く（例えばＡ／Ｆ＝２０〜２４）なるように、吸入空気と燃料とが調節される。

それぞれの燃焼モードにおける空燃比を比べると、リーン燃焼はストイキ燃焼よりも１サイクル当たりに要求する空気量が多いことがわかる。このため、エンジンにおいて燃焼モードが切り替わると要求空気量が変化する。例えば、車両が減速してストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替わったときに、その時点での要求空気量が急増する。さらに、その時点における運転状態が過給領域であれば、ＷＧＶが閉じられエンジンにおいて過給が行われる。しかしながら、ＷＧＶが閉じてから過給圧が立ち上がるまでの間に生じるターボラグにより、実際に供給される過給圧（以下、実過給圧という。）が急増した要求過給圧を満たせない。この結果、トルクショックが生じてしまう。

そこで、実施の形態１に係わる制御装置は、図１に示す構成を採用した。図１は、実施の形態１の制御の構成を表したブロック図である。図１に示すシステムは、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０内には、ＣＶＴ制御部１０、ＰＴＭ（Power Train Manager）１２、ＥＮＧ制御部２０が設けられている。ＣＶＴ制御部１０は、無段変速機の変速比を制御するために設けられている。ＰＴＭ１２は、エンジンとＣＶＴとを協調制御するために設けられている。ＥＮＧ制御部２０は、エンジンを制御するために設けられている。ＰＴＭ１２内には、要求トルク設定部１４及びＴＱＰＤＬ算出部１６が設けられている。ＴＱＰＤＬ算出部１６は、アクセルペダルセンサ１８と電気的に接続されている。

また、図示されていないが、ＥＮＧ制御部２０の入力部には、クランク角センサ、エアフローセンサなどの各種センサが接続されている。ＥＮＧ制御部２０は、各種センサが出力する信号からエンジンの運転状態を検出する。例えば、ＥＮＧ制御部２０は、クランク角センサからはエンジン回転数を、エアフローセンサからは吸入空気量をそれぞれ検出している。さらに、ＥＮＧ制御部２０の出力部には、スロットルバルブ、ウェイストゲートバルブ、燃料噴射弁などの各種アクチュエータが接続されている。ＥＮＧ制御部２０は、運転状態に応じて各種アクチュエータに信号を出力し、エンジンの制御を行なっている。

本発明の実施の形態１における制御装置は、車両を減速させるときの減速制御において、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替える際にトルクとエンジン回転数との協調制御を行う。ここでは、図１を用いて、実施の形態１の協調制御における各種信号の流れについて説明する。まず、アクセルペダルセンサ１８は、運転者のアクセルペダル操作量Ａｐを取得する。次に、アクセルペダルセンサ１８は、アクセルペダル操作量ＡｐをＰＴＭ１２内のＴＱＰＤＬ算出部１６に出力する。ＴＱＰＤＬ算出部１６は、アクセルペダル操作量Ａｐに基づいて指示出力を算出し、指示出力から指示トルク（以下、ＴＱＰＤＬという。）を算出する。ＴＱＰＤＬは、運転者からの指示出力に応じた運転者が要求する車速を得るために必要なトルクであり、かつ、エンジン回転数との関係において、エンジンに要求されている燃費性能及び排気ガス性能を満足することのできるトルクである。そして、ＴＱＰＤＬは、要求トルク設定部１４に入力される。以下に、ＥＮＧ制御部２０で算出するトルクに関して、図２を用いて説明する。

図２は、実施の形態１において、過給エンジンが定常状態であることを前提として設定された燃焼モードのマップのイメージを表した図である。図２には、ストイキ燃焼及びリーン燃焼のそれぞれの運転領域が表されている。図２に示すそれぞれの燃焼モードの運転領域をトルクについて比べると、リーン燃焼の方が出力できるトルクが低いことがわかる。さらに、リーン燃焼において出力できるトルクの大きさは、過給圧に依存している。このため、実過給圧が要求過給圧を満たせない過渡状態においてリーン燃焼が出力できるトルクは、定常状態におけるリーン燃焼が出力できるトルクの最大値よりも低い値になる。実施の形態１の過給エンジンにおいて、運転領域が過給領域の場合に現在の実過給圧においてリーン燃焼を選択できる最大トルクをリーン最大トルク（以下、ＴＱＬＥＭＡＸという。）とする。なお、定常状態とは、要求過給圧を実過給圧が満たしている状態をいう。

図２には、定常状態において、ストイキ燃焼の運転領域と、定常状態におけるリーン燃焼が出力できる最大のトルクとが交わる箇所がある。この箇所におけるトルクは、ストイキ燃焼で出力するトルクの最低値である。この最低値を理論空燃比最低トルク（以下、ＴＱＳＴＭＩＮという。）とする。ＴＱＳＴＭＩＮは、実施の形態１の過給エンジンにおいて、運転領域が過給領域の場合に現在のエンジン回転数でストイキ燃焼を選択する最低のトルクである。ＴＱＬＥＭＡＸは、定常状態ではＴＱＳＴＭＩＮと等しい値になる。

ＴＱＬＥＭＡＸ及びＴＱＳＴＭＩＮは、ＥＮＧ制御部２０において算出される。図１に示すように、ＥＮＧ制御部２０で算出されたＴＱＬＥＭＡＸ及びＴＱＳＴＭＩＮは、要求トルク設定部１４に入力される。

要求トルク設定部１４は、入力されたＴＱＰＤＬが、ＴＱＳＴＭＩＮ及びＴＱＬＥＭＡＸに対してどのような値をとっているか判定する。そして、要求トルク設定部１４は、その判定結果に基づいて、指示出力に応じた、エンジンに要求する要求トルク（以下、ＴＱＲＱという。）及びエンジン回転数を算出する。そして、要求トルク設定部１４は、ＴＱＲＱをＥＮＧ制御部２０に出力する。

ＥＮＧ制御部２０は、入力されたＴＱＲＱがＴＱＳＴＭＩＮに対してどのような値をとっているか判定する。その後、ＥＮＧ制御部２０は、その判定結果に基づいて、燃焼モードを切り替える。燃焼モードがストイキ燃焼に切り替えられた場合、ＥＮＧ制御部２０はＸＳＴＯＩＣフラグをＯＮにして、ＸＳＴＯＩＣがＯＮであるという信号をＰＴＭ１２に出力する。反対に、燃焼モードがリーン燃焼に切り替えられた場合、ＥＮＧ制御部２０はＸＳＴＯＩＣフラグをＯＦＦにして、ＸＳＴＯＩＣがＯＦＦであるという信号をＰＴＭ１２に出力する。そして、ＥＮＧ制御部２０は、現在選択されている燃焼モードに基づいて、スロットルバルブの開度ＴＡ、ウェイストゲートバルブの開度ＷＧＶ、そして燃料噴射弁からの噴射量Ｆｕｅｌなどを調節するための信号をそれぞれ出力する。

ＰＴＭ１２は、要求トルク設定部１４が設定したエンジン回転数を実現するための変速比をＣＶＴ制御部１０に出力する。ＣＶＴ制御部１０は、その変速比に応じてエンジン回転数を制御する。

図３は、運転者の減速要求があった際に実施の形態１の協調制御を実施した場合のトルクとエンジン回転数との変化を表した図である。図３には、ＴＱＰＤＬが実線で示されている。また、ＴＱＰＤＬとＴＱＳＴＭＩＮとの交点が動作点Ｂで、ＴＱＰＤＬとＴＱＬＥＭＡＸとの交点が動作点Ｄで示されている。なお、図３に示されている各種トルクであるＴＱＰＤＬ、ＴＱＳＴＭＩＮ、そしてＴＱＬＥＭＡＸは、軸トルクである。

運転者からの減速要求があると、トルクとエンジン回転数とは、図３における動作点Ａから減少する。動作点Ａから動作点Ｂまで変化する間はＴＱＰＤＬがＴＱＳＴＭＩＮより大きい。このため、要求トルク設定部１４は、ＴＱＲＱの値をＴＱＰＤＬに設定する。そして、要求トルク設定部１４は、ＥＮＧ制御部２０へＴＱＲＱを出力する。ＥＮＧ制御部２０は、入力されたＴＱＲＱの値がＴＱＳＴＭＩＮ以上であると判定する。そして、ＥＮＧ制御部２０は、ＸＳＴＯＩＣをＯＮにして、ストイキ燃焼を行うために各種アクチュエータへ信号を出力する。

次に、動作点Ｂから動作点Ｄまでの減速について詳述する。ここで、仮に動作点Ｂから動作点Ｃへ、つまりＴＱＰＤＬに応じて減速を行うとすると、トルクの大きさが動作点Ｂより小さくなった直後にリーン燃焼に切り替わるため、要求過給圧を満たせずトルクショックを引き起こす。このため、実施の形態１の協調制御では、要求トルク設定部１４は、ＴＱＰＤＬの値がＴＱＳＴＭＩＮより小さく、かつ、ＴＱＬＥＭＡＸより大きい範囲にある場合、ＴＱＲＱの値をＴＱＳＴＭＩＮに設定する。そして、要求トルク設定部１４からＥＮＧ制御部２０へＴＱＳＴＭＩＮの値に設定されたＴＱＲＱが出力されている間、ＥＮＧ制御部２０はストイキ燃焼を継続する。

ここで、エンジンがストイキ燃焼を継続し、かつ、運転者の指示出力を満たすためには、エンジン回転数を制御する必要がある。トルクがＴＱＳＴＭＩＮの場合に指示出力を満たすことのできるエンジン回転数は、要求トルク設定部１４により算出される。そして、ＰＴＭ１２からＣＶＴ制御部１０へ要求トルク設定部１４が算出したエンジン回転数を実現するための変速比が出力される。ＣＶＴ制御部１０は、入力された変速比に基づいて無段変速機を制御する。無段変速機によれば、図３に示されるような等出力線に沿って動作点を変化させることができる。ここでは、無段変速機が変速比を制御することで、ＢからＴＱＰＤＬのライン上の動作点Ｃではなく、トルクがＴＱＳＴＭＩＮとなる動作点Ｃ_１へ動作点を変化させることができる。このようにして、トルクをＴＱＳＴＭＩＮに一定に制御しながらエンジンの動作点をＢからＤ_１に変化させることができる。

次に、ＴＱＰＤＬの値がＴＱＬＥＭＡＸ以下になった場合について説明する。この場合、要求トルク設定部１４は、ＴＱＲＱをＴＱＰＤＬに設定し、ＴＱＲＱをＥＮＧ制御部２０へ出力する。ＥＮＧ制御部２０は、ＴＱＲＱの値がＴＱＳＴＭＩＮより小さいと判定する。そして、ＥＮＧ制御部２０は、ＸＳＴＯＩＣのフラグをＯＦＦにして、燃焼モードをストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替える。また、ＴＱＲＱがＴＱＰＤＬに設定された場合、ＰＴＭ１２は、ＴＱＰＤＬにおいて運転者の指示出力を満たすことのできるエンジン回転数を算出し、それに応じた変速比をＣＶＴ制御部１０に出力する。これは、図３において、動作点Ｄ_１から動作点Ｄへの矢印により示されている。

このようにＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸ以下になるまでストイキ燃焼を継続することで、リーン燃焼への切り替え時に要求過給圧の不足により引き起こされるトルクショックを抑制することができる。

図４は、実施の形態１において、ＰＴＭ１２が実行する協調制御のフローチャートである。図３を用いて説明した動作点の動きは、図４に示すルーチンを実行することで実現される。図４に示すルーチンでは、まず、ＴＱＰＤＬが算出される（Ｓ１００）。

次に、ＸＳＴＯＩＣがＯＮであるか否かが判定される（Ｓ１０２）。ＸＳＴＯＩＣがＯＮではないと判定された場合、リーン燃焼が行われていると判定され、ＴＱＲＱはＴＱＰＤＬに設定される（Ｓ１０４）。次に、無段変速機の変速比が変更なしとされる（Ｓ１０６）。具体的には、ＴＱＰＤＬに基づいて変速比が制御されることとなる。その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ１０２において、ＸＳＴＯＩＣがＯＮであると判定された場合、ストイキ燃焼が行われていると判定され、ＴＱＰＤＬがＴＱＳＴＭＩＮ以上であるか否かが判定される（Ｓ１０８）。ＴＱＰＤＬがＴＱＳＴＭＩＮ以上であると判定された場合、Ｓ１０４及びＳ１０６が実行され、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ１０８において、ＴＱＰＤＬがＴＱＳＴＭＩＮより小さいと判定された場合、ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸ以下であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸより大きいと判定された場合、ＴＱＲＱはＴＱＳＴＭＩＮに設定され、同時に、ＮＥＳＴＭＩＮが算出される（Ｓ１１２）。ＮＥＳＴＭＩＮとは、ストイキ燃焼継続時のエンジン回転数のことである。これは、等出力線上でトルクがＴＱＳＴＭＩＮとなる回転数のことである。次に、無段変速機の変速比制御により、ＴＱＳＴＭＩＮ、ＮＥＳＴＭＩＮに動作点が変更される（Ｓ１１４）。その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ１１０において、ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸ以下であると判定された場合、ＴＱＲＱはＴＱＰＤＬに設定される（Ｓ１１６）。次に、無段変速機の変速比制御により、本来の動作点に戻される（Ｓ１１８）。具体的には、ＴＱＰＤＬに基づいて変速比が制御されることとなる。その後、本ルーチンが繰り返される。

図５は、実施の形態１において、ＥＮＧ制御部２０が実行する協調制御のフローチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、ＴＱＳＴＭＩＮが算出される（Ｓ２００）。

次に、ＴＱＲＱがＴＱＳＴＭＩＮ以上か否かが判定される（Ｓ２０２）。ＴＱＲＱがＴＱＳＴＭＩＮより小さいと判定された場合、ＸＳＴＯＩＣがＯＮであるか否かが判定される（Ｓ２０４）。ＸＳＴＯＩＣがＯＮであると判定された場合、ＸＳＴＯＩＣがＯＦＦになる（Ｓ２０６）。次に、リーン燃焼に切り替え処理される（Ｓ２０８）。その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ２０４において、ＸＳＴＯＩＣがＯＮではないと判定された場合、リーン燃焼が継続される（Ｓ２１０）。その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ２０２において、ＴＱＲＱがＴＱＳＴＭＩＮ以上であると判定された場合、ＸＳＴＯＩＣがＯＦＦであるか否かが判定される（Ｓ２１２）。ＸＳＴＯＩＣがＯＦＦではないと判定された場合、ストイキ燃焼が継続される（Ｓ２１４）。次に、ＴＱＬＥＭＡＸが算出される（Ｓ２１６）。その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ２１２において、ＸＳＴＯＩＣがＯＦＦであると判定された場合、ＸＳＴＯＩＣがＯＮになる（Ｓ２１８）。次に、ストイキ燃焼に切り替え処理される（Ｓ２２０）。次に、Ｓ２１６が実行された後に本ルーチンは繰り返される。

図６は、運転者の減速要求があった際に実施の形態１における協調制御を行った場合の各種パラメータの時系列の変化を表したイメージ図である。図６の実線は、実施の形態１の協調制御を行った場合の変化であり、図６の一点鎖線は、常にＴＱＲＱ＝ＴＱＰＤＬとする比較例としての制御を行った場合の変化を示している。また、Ｂ及びＤ_１が示す破線は、図３における動作点Ｂ及び動作点Ｄ_１に相当している。

図６の（ａ）は、ＴＱＲＱの変化を示している。比較例では、ＴＱＰＤＬに合わせて単調に減少していたが、実施の形態１では、ＢからＤ_１の間、ＴＱＲＱはＴＱＳＴＭＩＮに設定されている。そして、Ｄ_１において、ＴＱＲＱがＴＱＬＥＭＡＸに設定される様子が示されている。

図６の（ｂ）は、エンジン回転数の変化を示している。比較例では、エンジン回転数は、単調に減少していた。これに対し、実施の形態１では、無段変速機による変速比の制御のため、Ｂからエンジン回転数が低下して、Ｄ_１の時点でエンジン回転数が高くなり、その後は比較例と同じ変化を示している。

図６の（ｃ）は、空燃比の切り替えを示している。比較例では、Ｂにおいてストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えが行われていた。これに対して、実施の形態１では、ＢからＤ_１の間はストイキ燃焼を継続して、Ｄ_１においてリーン燃焼に切り替えている。

図６の（ｄ）は、要求過給圧の変化を示している。比較例では、Ｂにおいてストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替わるため、要求過給圧が急に増加していた。これに対して、実施の形態１では、ＢからＤ_１の間にストイキ燃焼を行うため、要求過給圧は一定のままである。

図６の（ｅ）は、実際の過給圧の変化を示している。比較例では、図６の（ｄ）に示すような要求過給圧に対して、実際の過給圧が低い値を示していた。これはターボラグによるものである。これに対して、実施の形態１では、ＢからＤ_１の間、実際の過給圧が一定の値を示している。このため、要求過給圧と実際の過給圧との変化が同一のものになる。この結果、実施の形態１の制御により、エンジンの過給圧に対する応答性が向上したといえる。

図６の（ｆ）は、実トルクの変化を示している。比較例では、ＢからＤ_１の間に実際の過給圧が要求過給圧に対して不足していることが原因で要求トルクに対するトルクの不足が起きていた。これに対し、実施の形態１では、要求過給圧と実際の過給圧との変化が同一のものになるので、実トルクは図６の（ａ）に示す要求トルクと同じように変化する。

図６の（ｇ）はエンジンの出力の変化を表している。比較例では、図６の（ｆ）で説明したトルク不足により、Ｂにおいて急な出力の減少、つまり急な減速が起きていたが、実施の形態１では、トルクとエンジン回転数との協調制御により安定して出力が減少している。このため、実施の形態１の制御を行うことにより、ドライバビリティが向上したといえる。

なお、実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記Ｓ２０６及びＳ２１８を実行することにより前記第１発明における「燃焼モード切替手段」が、上記Ｓ１００を実行することにより前記第１発明における「指示トルク算出手段」が、上記Ｓ２００を実行することにより前記第１発明における「理論空燃比最低トルク算出手段」が、上記Ｓ２１６を実行することにより前記第１発明における「リーン最大トルク算出手段」が、上記Ｓ１０４、Ｓ１１２、そしてＳ１１６を実行することにより前記第１発明における「要求トルク設定手段」が、上記Ｓ１０６、Ｓ１１４、そしてＳ１１８を実行することにより前記第１発明における「変速比制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２を説明する。図７乃至図９では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態２における制御装置の構成は、実施の形態１の制御装置の構成と同一である。実施の形態２と実施の形態１との違いは、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切り替え条件の成立後、実際にストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えるタイミングをトルクではなくエンジン回転数を用いて判断することである。エンジン回転数を判定に使用するのは、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切り替えを実施の形態１に比べて低いエンジン回転数で確実に行うためである。燃焼モードの切り替えを行う際のエンジン回転数が低いほど、切り替え時のエンジン回転数の変化を抑えることができる。以下に、燃焼モードの切り替えを行う際のエンジン回転数が低いほど、切り替え時のエンジン回転数の変化を抑えられる理由について詳述する。

上記の理由のうち１つは、切り替えが等出力線に沿って行われることにある。等出力線は、エンジン回転数が低いほど傾きが大きくなる。このため、低いエンジン回転数で切り替えを行なうほど、切り替え時のエンジン回転数の変化が小さくなる。もう１つの理由は、低いエンジン回転数ほどＴＱＬＥＭＡＸが大きい値になることによる。これは、リーン燃焼時の最大図示トルクは過給圧によって決まる一方、フリクショントルクはエンジン回転数が低いほどフリクション（摩擦）が小さくなるため小さな値になるからである。これら２つの理由により、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替える際のエンジン回転数の変化は、エンジン回転数が低いほど小さくなる。切り替え時のエンジン回転数の変化が少ないほど、運転者の除々に減速したい要求に対して違和感を起こすことなく切り替えを行うことができる。

以下に、図７を参照して実施の形態２の協調制御について説明する。図７は、運転者の減速要求があった際に実施の形態２の協調制御を実施した場合のトルクとエンジン回転数との変化を表した図である。

まず、運転者からの減速要求があると、トルクとエンジン回転数とは、図７における動作点Ａから動作点Ｂへ向けて変化する。次に、実施の形態１と同じように、トルクとエンジン回転数とは、動作点Ｂから動作点Ｃではなく、動作点Ｂから動作点Ｃ_１に向けて変化する。

その後、実施の形態１であれば、ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸ以下になった場合、燃焼モードの切り替えが行われる。しかし、実施の形態２における協調制御では、ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸ以下になった場合、ＰＴＭ１２が予測機関回転数（以下、ＮＥＬＥという。）及び予測機関回転数に対応したトルク（以下、ＴＱＮＥＬＥという。）を算出する。ＮＥＬＥとは、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた際に予想されるエンジン回転数のことである。ＴＱＮＥＬＥとは、エンジン回転数がＮＥＬＥに維持されている場合に、運転者の指示出力を満たすことのできる軸トルクのことであり、ＴＱＰＤＬに応じて変化する。図７において、仮に現在の動作点が動作点Ｃ_１なら、等出力線上の動作点Ｃにおけるエンジン回転数及びトルクがＮＥＬＥ及びＴＱＮＥＬＥにあたる。図７において、減速により動作点Ｃ_１が動作点Ｄ_１へ変化する間、ＮＥＬＥ及びＴＱＮＥＬＥの算出が行われる。

次に、図７において、動作点が動作点Ｄ_１に変化する。動作点Ｄ_１において、ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えたときの等出力線上の動作点はＤ_２であり、動作点Ｄ_２におけるエンジン回転数が、動作点Ｄ_１で予想されるＮＥＬＥである。このＮＥＬＥが目標機関回転数（以下、ＮＥＳＴ２ＬＥという。）と等しくなった場合、ＰＴＭ１２はＴＱＲＱをＴＱＮＥＬＥに設定する。この時点でのＴＱＮＥＬＥは、図７における動作点Ｄ_２におけるエンジン回転数に対応したトルクであり、その値はＴＱＬＥＭＡＸである。以下にＮＥＳＴ２ＬＥについて詳述する。

ＮＥＳＴ２ＬＥとは、ＰＴＭ１２にあらかじめ設定されているストイキ燃焼からリーン燃焼への切り替えの目標エンジン回転数である。切り替えのエンジン回転数が低いほど、エンジン回転数の変化は小さくすることができる。しかしながら、切り替えのエンジン回転数が低いほど、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切り替えの条件の成立から、実際の切り替えまでに時間がかかりリーン燃焼のメリットを受けることができる時間が減少してしまう。よって、ＮＥＳＴ２ＬＥは、エンジン回転数の変化による違和感と、切り替えの遅れによる燃費の低下とのバランスを考慮して設定してある。

ＥＮＧ制御部２０は、ＴＱＲＱがＴＱＳＴＭＩＮよりも小さくなったことを判定し、燃焼モードをストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替える。また、ＴＱＲＱがＴＱＮＥＬＥに設定された場合、ＰＴＭ１２は、ＮＥＬＥ及びＴＱＮＥＬＥに応じた変速比をＣＶＴ制御部１０に出力する。これは、図７において、動作点Ｄ_１から動作点Ｄ_２への矢印により示されている。

図７に示すように、リーン燃焼へ切り替え後の動作点Ｄ_２は、ＴＱＰＤＬのライン上にないため、動作点Ｄ_２をＴＱＰＤＬのライン上へ変化させる必要がある。エンジン回転数の変化を抑える目的で、動作点Ｄ_２からＴＱＰＤＬ上のラインへの変化は、エンジン回転数をＮＥＬＥに維持したまま行われる。ＰＴＭ１２は、ＮＥＬＥがＮＥＳＴ２ＬＥと等しくなった場合に、ＸＮＥＣＯＮＳＴのフラグをＯＮにする。ＸＮＥＣＯＮＳＴとは、リーン燃焼切り替え直後のエンジン回転数制御中のフラグである。このフラグがＯＮになっていれば、ＰＴＭ１２からＣＶＴ制御部１０へエンジン回転数をＮＥＬＥにする変速比が出力される。ＣＶＴ制御部１０は、その変速比に基づいてエンジン回転数をＮＥＬＥに一定に制御する。図７には、動作点Ｄ_２から動作点Ｆへ、エンジン回転数がＮＥＬＥで一定のまま減速する様子が表されている。減速時に一定のエンジン回転数に制御しながらトルクを減少させることで、運転者に違和感を与えることなく減速することができる。

また、上記のエンジン回転数の制御をしているときに運転者からアクセルペダルによる加速指示があった場合、ＰＴＭ１２はＸＮＥＣＯＮＳＴのフラグをＯＦＦにする。そして、ＰＴＭ１２はＴＱＲＱをＴＱＰＤＬに設定する。ＴＱＲＱがＴＱＰＤＬに設定された場合、ＰＴＭ１２は、ＴＱＰＤＬにおいて運転者の指示出力を満たすことのできるエンジン回転数を算出し、それに応じた変速比をＣＶＴ制御部１０に出力する。図７において、仮に減速時の動作点が動作点Ｅ_１だったすると、アクセルペダル指示があった場合、動作点が動作点Ｅへ変化する。これにより、減速時に運転者がアクセルペダルを踏めば、すぐに指示出力を得ることができる。なお、アクセルペダルの指示は、アクセルペダルセンサ１８の出力により得るものとする。

図８は、実施の形態２において、ＰＴＭ１２が実行する協調制御のフローチャートである。図７を用いて説明した動作点の動きは、図８に示すルーチンを実行することで実現される。図８に示すルーチンでは、まず、ＴＱＰＤＬが算出される（Ｓ３００）。

次に、ＸＳＴＯＩＣがＯＮであるか否かが判定される（Ｓ３０２）。ＸＳＴＯＩＣがＯＮではないと判定された場合、ＸＮＥＣＯＮＳＴがＯＮであるか否かが判定される（Ｓ３０４）。

Ｓ３０４において、ＸＮＥＣＯＮＳＴがＯＮであると判定された場合、ＴＱＮＥＬＥが算出される（Ｓ３０６）。次に、ＴＱＰＤＬがＴＱＮＥＬＥより大きいか否かが判定される（Ｓ３０８）。ＴＱＰＤＬがＴＱＮＥＬＥ以下であると判定された場合、アクセル開度に変化があるか（加速指示があるか）否かが判定される（Ｓ３１０）。

Ｓ３１０において、アクセル開度に変化がないと判定された場合、ＴＱＲＱがＴＱＮＥＬＥに設定される（Ｓ３１２）。次に、無段変速機の変速比制御により、ＴＱＮＥＬＥ、ＮＥＬＥに動作点が変更される（Ｓ３１４）。その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ３０４において、ＸＮＥＣＯＮＳＴがＯＮではないと判定された場合、ＸＮＥＣＯＮＳＴがＯＦＦになる（Ｓ３１６）。

次に、ＴＱＲＱがＴＱＰＤＬに設定される（Ｓ３１８）。次に、無段変速機の変速比が変更なしとされる（Ｓ３２０）。その後、本ルーチンは繰り返される。

また、Ｓ３０８においてＴＱＰＤＬがＴＱＮＥＬＥより大きいと判定された場合、及び、Ｓ３１０においてアクセル開度に変化がある（加速指示がある）と判定された場合には、Ｓ３１６、Ｓ３１８、そしてＳ３２０が実行され、その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ３０２において、ＸＳＴＯＩＣがＯＮであると判定された場合、ＴＱＰＤＬがＴＱＳＴＭＩＮ以上か否かが判定される（Ｓ３２２）。ＴＱＰＤＬがＴＱＳＴＭＩＮ以上であると判定された場合、Ｓ３０４が実行される。Ｓ３０４において、ＸＮＥＣＯＮＳＴ＝ＯＮであると判定された場合はＳ３０６以降の処理が、またＸＮＥＣＯＮＳＴ＝ＯＮではないと判定された場合はＳ３１６以降の処理が実行される。

一方、Ｓ３２２において、ＴＱＰＤＬがＴＱＳＴＭＩＮより小さいと判定された場合、ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸ以下であるか否かが判定される（Ｓ３２４）。

Ｓ３２４において、ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸより大きいと判定された場合、ＮＥＳＴＭＩＮが算出され、同時に、ＴＱＲＱがＴＱＳＴＭＩＮに設定される（Ｓ３２６）。次に、無段変速機の変速比がＴＱＳＴＭＩＮ、ＮＥＳＴＭＩＮに動作点を変更する（Ｓ３２８）。

一方、Ｓ３２４において、ＴＱＰＤＬがＴＱＬＥＭＡＸ以下であると判定された場合、ＮＥＬＥ及びＴＱＮＥＬＥが算出される（Ｓ３３０）。次に、ＮＥＬＥがＮＥＳＴ２ＬＥより大きいか否かが判定される（Ｓ３３２）。

Ｓ３３２において、ＮＥＬＥがＮＥＳＴ２ＬＥより大きいと判定された場合、Ｓ３２６、Ｓ３２８が実行される。その後、本ルーチンは繰り返される。

一方、Ｓ３３２において、ＮＥＬＥがＮＥＳＴ２ＬＥ以下と判定された場合、ＸＮＥＣＯＮＳＴがＯＮになる（Ｓ３３４）。

次に、ＴＱＲＱがＴＱＮＥＬＥに設定される（Ｓ３３６）。次に、無段変速機の変速比制御により、ＴＱＮＥＬＥ、ＮＥＬＥに動作点が変更される（Ｓ３３８）。その後、本ルーチンは繰り返される。

実施の形態２において、ＥＮＧ制御部２０が行う協調制御は、実施の形態１の図５で説明したものと同一であるため説明を省略する。

図９は、運転者の減速要求があった際に実施の形態２における協調制御を行った場合の各種パラメータの時系列の変化を表したイメージ図である。図９の実線は、実施の形態２の協調制御を行った場合の変化であり、図６の一点鎖線は、常にＴＱＲＱ＝ＴＱＰＤＬとする比較例としての制御を行った場合の変化を示している。図９の破線Ｂ、Ｄ_１、そしてＦは、図７における動作点Ｂ、動作点Ｄ_１、そして動作点Ｆにそれぞれ対応している。なお、図９の（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）については、図６の（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）と同一の変化を示しているため、説明を省略する。

図９の（ａ）は、ＴＱＲＱの変化を示している。比較例では、ＴＱＰＤＬに合わせて単調に減少していたが、実施の形態２では、まず、ＢからＤ_１の間ＴＱＲＱはＴＱＳＴＭＩＮに設定されている。次に、Ｄ_１においてＴＱＲＱがＴＱＬＥＭＡＸに設定される様子が示されている。そして、Ｄ_１からＦまでの間ＴＱＲＱがＴＱＮＥＬＥに設定される様子が示されている。

図９の（ｆ）は、実トルクの変化を示している。比較例では、ＢからＤ_１の間に実際の過給圧が要求過給圧に対して不足していることが原因でトルク不足が起きていた。これに対し、実施の形態２では、実トルクが、図９の（ａ）に示す要求トルクと同じように変化しているため、トルク不足が起きていない。このように、実施の形態１と同様にトルク不足を抑制することができる。

図９の（ｂ）は、エンジン回転数の変化を示している。実施の形態２では、無段変速機による変速比の制御のため、ＢからＤ_１の間は減少の傾きが大きくなり、Ｄ_１においてエンジン回転数がＮＥＬＥに設定され、Ｄ_１からＦの間はＮＥＬＥに一定に制御されている。このため、図６の（ｂ）に示されるような実施の形態１における切り替え時のエンジン回転数の変化に比べて、エンジン回転数の変化が抑制されている。この結果、運転者に違和感を与えることなく減速をすることが可能になる。

なお、実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、Ｓ３３０を実行することにより前記第２発明における「予測機関回転数算出手段」が、実現されている。

１０ ＣＶＴ制御部
１２ ＰＴＭ
１４ 要求トルク設定部
１６ ＴＱＰＤＬ算出部
１８ アクセルペダルセンサ
２０ ＥＮＧ制御部
３０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機を備えた内燃機関と、
   前記内燃機関に接続され、変速比制御により機関回転数を変更可能な無段変速機と、を備える車両駆動システムの制御装置において、
   前記内燃機関のトルク及び機関回転数に応じて、ストイキ燃焼とリーン燃焼とを切り替える燃焼モード切替手段と、
   運転者のアクセルの操作により得られる指示出力に基づいて指示トルクを算出する指示トルク算出手段と、
   過給領域のストイキ燃焼における最低トルクである理論空燃比最低トルクを機関回転数に基づいて算出する理論空燃比最低トルク算出手段と、
   過給領域のリーン燃焼での出力可能な最大トルクであるリーン最大トルクを内燃機関の運転状態に基づいて算出するリーン最大トルク算出手段と、
   前記指示トルクが前記リーン最大トルクより大きく、かつ前記理論空燃比最低トルクより小さい場合に、前記内燃機関に要求するトルクである要求トルクを前記理論空燃比最低トルクに設定し、前記指示トルクが前記リーン最大トルク以下の場合に、前記要求トルクを前記指示トルクに設定する要求トルク設定手段と、
   前記要求トルクに応じて前記指示出力が得られるように前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
2. ストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えた場合の機関回転数を前記リーン最大トルク及び前記指示出力に基づいて予測機関回転数として算出する予測機関回転数算出手段を更に備え、
   前記要求トルク設定手段は、前記予測機関回転数があらかじめ設定されている目標機関回転数以下の場合、前記要求トルクを前記予測機関回転数に対応したトルクに設定することを特徴とする請求項１に記載の車両駆動システムの制御装置。
3. 前記変速比制御手段は、前記要求トルク設定手段が前記要求トルクを前記予測機関回転数に対応したトルクに設定した後の減速中において、機関回転数を一定に制御することを特徴とする請求項２に記載の車両駆動システムの制御装置。
4. 前記要求トルク設定手段は、前記要求トルク設定手段が前記要求トルクを前記予測機関回転数に対応したトルクに設定した後の減速中に運転者のアクセルの操作による加速指示があった場合、前記要求トルクを前記指示トルクに設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両駆動システムの制御装置。

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