JP2016180363A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気筒休止運転を実行可能なエンジンの燃料消費量の増加を抑制することができる車両制御装置を提供する。
【解決手段】複数の気筒を有し、一部の気筒で燃焼を休止する気筒休止運転および全ての気筒で燃焼を実行する全気筒運転が可能なエンジンと、エンジンを制御する制御部と、を備え、制御部は、エンジンのパワーが所定パワー未満となると気筒休止運転を開始し、制御部は、気筒休止運転の実行中（ステップＳ１０−Ｙ）にパワーが所定パワー以上（ステップＳ２０−Ｙ）となると、気筒休止運転を継続しながら、パワーが所定パワーとなった時点で全気筒運転に切り替えたと仮定した場合の燃料消費量の積算値を推定し（ステップＳ４０）、パワーが所定パワーとなってからの気筒休止運転による燃料消費量の積算値と推定値との差分が所定量以上（ステップＳ５０−Ｙ）となると全気筒運転に切り替える（ステップＳ６０）。
【選択図】図８

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、エンジンの一部の気筒で燃焼を休止する技術がある。このような運転を実行する車両制御装置として、特許文献１には、パワープラントトルクに対する目標トルクが休筒上限トルクを超えた場合であっても、車両の乗員が違和感を感じることがない程度の減速を許容することによって休筒運転を継続させ、休筒運転から全筒運転へと切り換えるタイミングを遅延させることによって燃費を向上させるハイブリッド車両の制御装置の技術が開示されている。

特開２００５−０４２６９９号公報

一部の気筒で燃焼を休止する気筒休止運転と、全ての気筒で燃焼を実行する全気筒運転との間で運転状態の切替えがなされる場合、トルク変動の抑制等のために一時的に燃料消費量が増加する。このため、運転状態の切替えが適切になされないと燃料消費量の増加を招く可能性がある。例えば、運転状態の切替えが繰り返されるハンチングが発生すると、燃料消費量の増加を招いてしまう。

本発明の目的は、気筒休止運転を実行可能なエンジンの燃料消費量の増加を抑制することができる車両制御装置を提供することである。

本発明の車両制御装置は、複数の気筒を有し、一部の気筒で燃焼を休止する気筒休止運転および全ての気筒で燃焼を実行する全気筒運転が可能なエンジンと、前記エンジンを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記エンジンのパワーが所定パワー未満となると前記気筒休止運転を開始し、前記制御部は、前記気筒休止運転の実行中に前記パワーが前記所定パワー以上となると、前記気筒休止運転を継続しながら、前記パワーが前記所定パワーとなった時点で前記全気筒運転に切り替えたと仮定した場合の燃料消費量の積算値を推定し、前記パワーが前記所定パワーとなってからの前記気筒休止運転による燃料消費量の積算値と前記推定値との差分が所定量以上となると前記全気筒運転に切り替えることを特徴とする。

上記車両制御装置は、気筒休止運転の実行中にパワーが所定パワー以上となると、気筒休止運転を継続しながら、パワーが所定パワーとなった時点で全気筒運転に切り替えたと仮定した場合の燃料消費量の積算値を推定し、パワーが所定パワーとなってからの気筒休止運転による燃料消費量の積算値と推定値との差分が所定量以上となると全気筒運転に切り替える。気筒休止運転を継続することによる燃料消費量の増分が所定量以上となってから全気筒運転への切替えがなされることで、運転状態のハンチング等が抑制される。よって、運転状態の切替えに伴う燃料消費量の増加が抑制される。

本発明に係る車両制御装置は、気筒休止運転の実行中にパワーが所定パワー以上となると、気筒休止運転を継続しながら、パワーが所定パワーとなった時点で全気筒運転に切り替えたと仮定した場合の燃料消費量の積算値を推定し、パワーが所定パワーとなってからの気筒休止運転による燃料消費量の積算値と推定値との差分が所定量以上となると全気筒運転に切り替える。これにより、運転状態のハンチング等が抑制されるため、運転状態の切替えに伴う燃料消費量の増加が抑制されるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両の概略構成図である。 図２は、全気筒運転から気筒休止運転への移行に係るタイムチャートである。 図３は、気筒休止運転から全気筒運転への移行に係るタイムチャートである。 図４は、全気筒運転に係る燃費マップを示す図である。 図５は、気筒休止運転に係る燃費マップを示す図である。 図６は、合成燃費マップを示す図である。 図７は、実施形態の気筒休止運転からの復帰条件を説明する図である。 図８は、実施形態の制御に係るフローチャートである。 図９は、実施形態の制御に係るタイムチャートである。 図１０は、実施形態の第１変形例に係るフローチャートである。 図１１は、実施形態の第１変形例に係るタイムチャートである。 図１２は、実施形態の第１変形例に係る他のタイムチャートである。 図１３は、低アクセル開度の場合の全気筒運転への移行を説明する図である。 図１４は、高アクセル開度の場合の全気筒運転への移行を説明する図である。 図１５は、実施形態の第２変形例に係るフローチャートである。 図１６は、実施形態の第２変形例に係るタイムチャートである。 図１７は、実施形態の第２変形例に係る他のタイムチャートである。 図１８は、実施形態の第３変形例における運転状態の切替えを説明する図である。 図１９は、実施形態の第３変形例に係るフローチャートである。 図２０は、実施形態の第３変形例に係るタイムチャートである。 図２１は、実施形態の第４変形例における運転状態の切替えを説明する図である。 図２２は、実施形態の第４変形例に係るフローチャートである。 図２３は、実施形態の第４変形例に係るタイムチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図９を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係る車両の概略構成図である。

図１に示すように、実施形態に係る車両１００は、車両制御装置１と、トルクコンバータ２０と、無段変速機３０とを含む。本実施形態の車両制御装置１は、エンジン１０と、ＥＣＵ５０とを含む。ＥＣＵ５０は、エンジン１０を制御する制御部としての機能を有している。

エンジン１０は、複数の気筒を有する多気筒エンジンである。本実施形態のエンジン１０は、４つの気筒を有している。エンジン１０の吸気通路１２には、スロットルバルブ１３が配置されている。スロットルバルブ１３によって、エンジン１０の各気筒に吸入される空気量が調節される。スロットルアクチュエータ１４は、スロットルバルブ１３の開度を調節する。

エンジン１０は、燃料の燃焼エネルギーをクランクシャフト６０の回転運動に変換する。本実施形態のエンジン１０は、気筒休止運転および全気筒運転をそれぞれ実行可能である。気筒休止運転は、エンジン１０において一部の気筒で燃焼を休止する運転制御である。一方、全気筒運転は、エンジン１０の全ての気筒で燃焼を実行する運転制御である。本実施形態のエンジン１０は、気筒休止運転において、４つの気筒のうち２つの気筒において燃焼を休止する。

エンジン１０のクランクシャフト６０は、トルクコンバータ２０を介して無段変速機３０の入力軸７０に接続されている。無段変速機３０は、プライマリプーリ３１と、セカンダリプーリ３２と、ベルト３３を有する。プライマリプーリ３１は、入力軸７０に接続されている。セカンダリプーリ３２は、無段変速機３０の出力軸８０に接続されている。無端のベルト３３は、プライマリプーリ３１およびセカンダリプーリ３２に巻き掛けられている。出力軸８０は、デファレンシャルギヤ１８およびドライブシャフト１９を介して左右の駆動輪９０に接続されている。

油圧制御装置４０は、プライマリプーリ３１に供給する油圧およびセカンダリプーリ３２に供給する油圧を制御する。油圧制御装置４０は、これらの油圧を制御することにより無段変速機３０の変速比を変化させる。

ＥＣＵ５０は、車両１００を制御する制御装置であり、例えば電子制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の燃料噴射制御、点火制御等を実行する。ＥＣＵ５０は、スロットルアクチュエータ１４にスロットルバルブ１３の開度制御を実行させる。また、ＥＣＵ５０は、油圧制御装置４０によって無段変速機３０の変速制御を実行させる。ＥＣＵ５０には、アクセルポジションセンサ１１、スロットルポジションセンサ１５、エンジン回転数センサ１７、車速センサ５１、および油温センサ５２が接続されている。アクセルポジションセンサ１１は、アクセル開度を検出する。スロットルポジションセンサ１５は、スロットルバルブ１３の開度を検出する。エンジン回転数センサ１７は、エンジン１０の回転数（回転速度）を検出する。車速センサ５１は、車両１００の走行速度を検出する。油温センサ５２は、エンジン１０の油温を検出する。各センサ１１，１５，１７，５１，５２の検出結果を示す信号は、ＥＣＵ５０に出力される。

本実施形態のＥＣＵ５０は、全気筒運転の実行中に予め定められた開始条件が成立すると、エンジン１０の運転状態を全気筒運転から気筒休止運転に切り替える。本実施形態の開始条件は、エンジン１０の運転状態に関するパラメータが所定値未満となる条件である。具体的には、エンジン１０の動作点を示すエンジン回転数ＮＥおよびエンジントルクＴＥに基づいて気筒休止運転への切り替え判断がなされる。本実施形態のＥＣＵ５０は、エンジン１０のパワーが所定パワー未満となると、開始条件が成立したと判断する。ＥＣＵ５０は、開始条件が成立すると、エンジン１０の気筒のうち、予め定められた２つの気筒の燃焼を休止させる。また、エンジン１０は、気筒休止運転の実行中に予め定められた復帰条件が成立すると、エンジン１０の運転状態を気筒休止運転から全気筒運転に切り替える。

ここで、以下に図２および図３を参照して説明するように、全気筒運転から気筒休止運転へ移行する場合、および気筒休止運転から全気筒運転へ移行する場合には、それぞれ一時的にエンジン１０の燃料消費量が増加する。本実施形態の車両制御装置１では、移行時の燃料消費量の増加量を考慮して復帰条件が定められており、燃費の低下を抑制することができる。

図２のタイムチャートには、全気筒運転から気筒休止運転へ移行する際の動作が示されている。図２には、（ａ）エンジントルク、（ｂ）１気筒当りの空気量、（ｃ）点火時期、および（ｄ）燃焼を行う気筒の合計空気量が示されている。合計空気量は、例えば、単位時間当りや１サイクル当りに燃焼気筒に吸入される空気量の合計である。

時刻ｔ１に全気筒運転から気筒休止運転への移行が開始される。ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ１３の開度を増加させて１気筒当りの空気量を増加させる。空気量の増加に応じて、燃料噴射量も増加する。ＥＣＵ５０は、エンジントルクＴＥの変動を抑制するために、点火時期を徐々に遅角させていく。ＥＣＵ５０は、時刻ｔ２に１気筒当りの空気量が目標空気量まで増加すると、２つの気筒の燃焼を休止させて気筒休止運転を開始する。目標空気量は、例えば、全気筒運転時の空気量の約２倍である。ＥＣＵ５０は、気筒休止運転の開始と同期して点火遅角制御を終了する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの切替え期間には、一時的にエンジン１０の燃料消費量が増加する。この増加量ΔＧｆａは、下記式（１）によって算出される。ここで、Ｇｆ１：時刻ｔ２における燃料噴射量の増加分である。
ΔＧｆａ ＝ ０．５×Ｇｆ１×（ｔ２−ｔ１）…（１）

図３のタイムチャートには、気筒休止運転から全気筒運転へ移行する際の動作が示されている。時刻ｔ３に気筒休止運転から全気筒運転への移行が開始される。ＥＣＵ５０は、時刻ｔ３にエンジン１０の全ての気筒で燃焼を開始させると共に、スロットルバルブ１３の開度を減少させて１気筒当りの空気量を減少させていく。時刻ｔ３に燃焼気筒数が２気筒から４気筒に変化することで、合計空気量および燃料消費量が急増する。ＥＣＵ５０は、燃焼気筒数の増加によるエンジントルクの変動を抑制するために点火時期を遅角させ、その後に徐々に進角させていく。時刻ｔ４に１気筒当りの空気量が目標値まで低下する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの切替え期間には、一時的にエンジン１０の燃料消費量が増加する。この増加量ΔＧｆｂは、下記式（２）によって算出される。ここで、Ｇｆ２：時刻ｔ３における燃料噴射量の増加分である。
ΔＧｆｂ ＝ ０．５×Ｇｆ２×（ｔ４−ｔ３）…（２）

本実施形態の車両制御装置１では、以下に説明するように、気筒休止運転から全気筒運転への切替えに必要となる燃料消費量の増加分ΔＧｆｂに基づいて、２つの運転状態の切替え判断にヒステリシスが設定されている。これにより、最適な切替え判断を行って燃料消費量を抑制することが可能となっている。

まず、図４に示す全気筒運転に係る燃費マップについて説明する。図４において、横軸はエンジン回転数ＮＥ、縦軸はエンジントルクＴＥを示す。等燃費線Ｌｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ３は、全気筒運転において燃費が等しくなる動作点を結んだ曲線である。等燃費線Ｌｃ３から等燃費線Ｌｃ１へ向けて中心側ほど単位時間当りの燃料消費量が少なくなる。エンジン１０には、全気筒運転の最適燃費線である第一最適燃費線Ｌｘ１が定められている。なお、等パワー線Ｌｐ１は、エンジン１０の出力パワーが等しくなる動作点を結んだものである。

図５には、気筒休止運転に係る燃費マップが示されている。破線Ｂ１で囲まれた領域Ｒｋは、気筒休止運転が許容される領域（以下、「休止許容領域」と称する。）である。休止許容領域Ｒｋは、中低トルクの領域である。等燃費線Ｌｃ４，Ｌｃ５，Ｌｃ６は、この順番で単位時間当りの燃料消費量が多くなる。エンジン１０には、気筒休止運転の最適燃費線である第二最適燃費線Ｌｘ２が定められている。

図６には、２つの燃費マップを合成した合成燃費マップが示されている。全気筒運転から気筒休止運転への移行は、第一移行線Ｌｓ１に沿って実行される。第一移行線Ｌｓ１は、等パワー線Ｌｐ１における第一最適燃費線Ｌｘ１との交点Ｃ１と、第二最適燃費線Ｌｘ２との交点Ｃ２との間の区間である。ＥＣＵ５０は、全気筒運転の実行中に、エンジン１０のパワー（以下、単に「エンジンパワー」と称する。）が等パワー線Ｌｐ１のパワーまで低下すると、気筒休止運転の開始条件が成立したと判定する。ＥＣＵ５０は、開始条件が成立すると、エンジン１０の動作点を交点Ｃ１から第一移行線Ｌｓ１に沿って交点Ｃ２まで変化させる。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の動作点の変化と同時に無段変速機３０をダウンシフトさせてエンジン回転数ＮＥを上昇させる。また、ＥＣＵ５０は、第一移行線Ｌｓ１上のいずれかの動作点、例えば交点Ｃ２において、エンジン１０の運転状態を全気筒運転から気筒休止運転に切替える。

本実施形態の車両制御装置１では、図７を参照して説明するように、気筒休止運転からの復帰条件にヒステリシスが設けられている。ＥＣＵ５０は、気筒休止運転の実行中にエンジンパワーが等パワー線Ｌｐ１のパワー（所定パワー）以上となると、気筒休止運転を継続しながら、燃料消費量の仮定積算値Ｘおよび実積算値Ｙを算出する。仮定積算値Ｘは、エンジンパワーが所定パワーとなった時点で気筒休止運転から全気筒運転に切替えたと仮定した場合の燃料消費量の推定値である。実積算値Ｙは、エンジンパワーが所定パワーとなってからの気筒休止運転による燃料消費量の積算値であり、実際にエンジン１０が消費した燃料消費量である。

エンジンパワーが所定パワー以上であると、気筒休止運転による燃料消費量が全気筒運転による燃料消費量よりも多くなりやすい。一方、気筒休止運転から全気筒運転へ移行する際には、一時的に燃料消費量が増加する。このため、エンジンパワーが所定パワー以上となったからといって即座に全気筒運転への切替えがなされてしまうと、燃費の低下につながる可能性がある。また、気筒休止運転と全気筒運転の間で頻繁に運転状態が切り替わるハンチングが発生することは好ましくない。

本実施形態のＥＣＵ５０は、実積算値Ｙと仮定積算値Ｘとの差分が所定量未満である間は気筒休止運転を継続し、当該差分が所定量以上となると全気筒運転に切替える。所定量は、気筒休止運転から全気筒運転へ移行する際の燃料消費量の増加量（以下、単に「復帰時の増加量」と称する。）ΔＧｆｂのＮ倍（Ｎは実数）である。所定量は、ヒステリシス領域で気筒休止運転を行うときの燃料悪化最大量である。所定量は、適合実験の結果等に基づいて、運転状態のハンチングを抑制しつつ最適なタイミングで全気筒運転に復帰させてエンジン１０の燃費を最大限向上させることができるように定められる。

ＥＣＵ５０は、以下の式（３）が成立すると、復帰条件が成立したと判定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、全気筒運転に復帰した場合と比較したときの気筒休止運転による燃料消費量の増加分が、燃料悪化最大量以上となると、気筒休止運転から全気筒運転に切替える。これにより、燃費の低下を抑制しつつ最適なタイミングで気筒休止運転を終了させることができる。例えば、気筒休止運転の実行中に一時的にエンジンパワーが所定パワーを超えた後ですぐにエンジンパワーが所定パワー未満に低下したとする。この場合、気筒休止運転を継続したままであれば、エンジン１０の運転状態の切替えに伴う燃料消費量の増加分（ΔＧｆｂ，ΔＧｆａ）を無駄に消費しなくて済む。一方で、エンジンパワーが所定パワーを超えた状態が続く場合は、下記式（３）が成立した時点で全気筒運転に復帰することで、それ以上の燃料消費量の増加を抑制することができる。
（Ｙ−Ｘ）≧Ｎ×ΔＧｆｂ…（３）

なお、本実施形態では、図７に示すように、気筒休止運転から全気筒運転への切替えを判断する動作点（以下、「切替え点」と称する。）Ｃ３が設けられている。切替え点Ｃ３は、気筒休止運転を継続した場合に上記式（３）の条件が成立する可能性が高い動作点として実験結果に基づいて定められている。交点Ｃ２から気筒休止運転による加速がなされた場合に、エンジン１０の動作点が切替え点Ｃ３まで変化すると、気筒休止運転による燃料消費量の増加分が、燃料悪化最大量以上となる可能性が高い。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の動作点が切替え点Ｃ３となると、動作点を第二移行線Ｌｓ２に沿って第一最適燃費線Ｌｘ１上の動作点Ｃ４まで変化させる。第二移行線Ｌｓ２は、例えば、等パワー線上に設定される。ＥＣＵ５０は、第二移行線Ｌｓ２上の何れかのタイミング、例えば動作点Ｃ４で全気筒運転への切替えを実行する。

図８および図９を参照して、実施形態の動作について説明する。図９のタイムチャートには、(ａ)エンジンパワー、（ｂ）エンジントルクＴＥ、（ｃ）エンジン回転数ＮＥ、（ｄ）積算燃料消費量の差分（Ｙ−Ｘ）、および（ｅ）運転状態切替えフラグが示されている。図８のフローチャートは、エンジン１０の運転中に所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転中であるか否かを判定する。ＥＣＵ５０は、例えば、運転状態切替えフラグの値を参照する。本実施形態の運転状態切替えフラグは、気筒休止運転を実行する場合にＯＦＦとされ、全気筒運転を実行する場合にＯＮとされるフラグである。ステップＳ１０で気筒休止運転中であると肯定判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、否定判定された場合（ステップＳ１０−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ５０は、エンジンパワーが所定パワー以上であるか否かを判定する。図９では、時刻ｔ１１にエンジンパワーが所定パワー以上となる。ステップＳ２０において肯定判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、否定判定された場合（ステップＳ２０−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ３０において、ＥＣＵ５０は、実積算値Ｙを算出する。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の現在の動作点と気筒休止運転に係る燃費マップ（図５）から現在の燃料消費量の瞬時値を算出する。ＥＣＵ５０は、この瞬時値を積算することにより、実積算値Ｙを求める。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０において、ＥＣＵ５０は、仮定積算値Ｘを算出する。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の現在のエンジンパワーから、現在全気筒運転を実行していると仮定した場合の動作点（以下、「仮定動作点」と称する。）を決定する。仮定動作点は、現在のエンジンパワーに対応する等パワー線と第一最適燃費線Ｌｘ１との交点である。ＥＣＵ５０は、仮定動作点と、全気筒運転に係る燃費マップ（図４）から燃料消費量の瞬時値を算出する。ＥＣＵ５０は、この瞬時値を積算することにより、仮定積算値Ｘを求める。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０において、ＥＣＵ５０は、実積算値Ｙと仮定積算値Ｘとの差分が燃料悪化最大量（Ｎ×ΔＧｆｂ）以上であるか否かを判定する。ステップＳ５０で肯定判定された場合（ステップＳ５０−Ｙ）にはステップＳ６０に進み、否定判定された場合（ステップＳ５０−Ｎ）にはステップＳ３０に移行する。

ステップＳ６０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転と全気筒運転の切替えを実施する。ＥＣＵ５０は、運転状態切替えフラグをＯＦＦからＯＮに切替え、気筒休止運転を終了して全気筒運転を開始する。図９では、時刻ｔ１２に気筒休止運転から全気筒運転への切替えが実行される。ステップＳ６０が実行されると今回の制御プロセスが終了する。

以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１のＥＣＵ５０は、気筒休止運転の実行中（ステップＳ１０−Ｙ）にエンジンパワーが所定パワー以上（ステップＳ２０−Ｙ）となると、気筒休止運転を継続しながら、エンジンパワーが所定パワーとなった時点で全気筒運転に切り替えたと仮定した場合の燃料消費量の積算値（仮定積算値Ｘ）を推定し（ステップＳ４０）、エンジンパワーが所定パワーとなってからの気筒休止運転による燃料消費量の積算値（実積算値Ｙ）と上記推定値（仮定積算値Ｘ）との差分が所定量以上（ステップＳ５０−Ｙ）となると全気筒運転に切り替える（ステップＳ６０）。本実施形態の車両制御装置１によれば、気筒休止運転の開始条件に係るパラメータの値と、気筒休止運転を終了する復帰条件に係るパラメータの値にヒステリシスが設けられている。また、このヒステリシスは、気筒休止運転を継続することによる燃料消費量の増分が所定量を超えないように、気筒休止運転から全気筒運転へ切替える際の復帰時の増加量ΔＧＦｂに基づいて設定されている。よって、本実施形態の車両制御装置１は、エンジン１０の燃料消費量の増加を抑制することができる。

なお、ドライバビリティの優先度合いを上げ、その分燃費向上の優先度合いを下げる場合、｜Ｙ−Ｘ｜＞（Ｎ×ΔＧｆｂ）として、全気筒運転中に第一最適燃費線Ｌｘ１から外れて低回転までヒス領域を広げ、全気筒運転から気筒休止運転に移行させるようにしてもよい。

［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。図１０は、実施形態の第１変形例に係るフローチャート、図１１は、実施形態の第１変形例に係るタイムチャートである。全気筒運転と気筒休止運転の切替え判断は、エンジンパワーに代えて、エンジン１０の運転状態に係る少なくとも１つのパラメータの値に基づいてなされてもよい。第１変形例のパラメータは、エンジントルクＴＥである。所定トルクＴＥ１よりも高トルク側の領域は基本的に全気筒運転のトルク領域であり、所定トルクＴＥ１以下の領域は、気筒休止運転のトルク領域である。従って、エンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１となると、全気筒運転と気筒休止運転の切替え判断がなされる。ただし、気筒休止運転から全気筒運転へ移行する場合には、エンジントルクＴＥにヒステリシスが設けられている。

図１１のタイムチャートには、（ａ）車速、（ｂ）エンジン回転数、（ｃ）エンジントルク、および（ｄ）加速度が示されている。図１１において、各欄の実線は本変形例の制御がなされた場合の値の推移を示し、破線は比較例の値の推移を示す。比較例では、ヒステリシスは設けられておらず、所定トルクＴＥ１を閾値として全気筒運転と気筒休止運転の切替えがなされる。

時刻ｔ２１の前にエンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１を超えると、比較例では全気筒運転への切替えがなされる。全気筒運転への切替え直後に減速操作がなされてエンジントルクＴＥが低下し、比較例では時刻ｔ２２に気筒休止運転への切替えがなされる。なお、このときの切替え判断は、現在のエンジンパワーと等パワーで全気筒運転から気筒休止運転へ移行した場合にエンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１となるか否かに基づく。気筒休止運転が開始されてから再加速の操作がなされて、時刻ｔ２３にエンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１を超え、比較例では再び全気筒運転への切替えがなされる。このように加減速が繰り返される場合、比較例では運転状態の切替えが頻繁に発生してしまう。

一方、本変形例の制御では、時刻ｔ２１にエンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１を超えても、全気筒運転への切替えはなされない。本変形例では、エンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１よりも大きい閾値ＴＥ２を超えるまで、全気筒運転への切替えが実行されない。図１１では、エンジントルクＴＥが閾値ＴＥ２を超えることなく所定トルクＴＥ１未満となることで、気筒休止運転が継続される。時刻ｔ２３にエンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１を超え、更に時刻ｔ２４に閾値ＴＥ２を超えると、全気筒運転への切替えが実行される。これにより、エンジン１０の運転状態のハンチングが抑制される。本変形例の制御によれば、比較例に比べて、全気筒運転と気筒休止運転の切替え頻度が低減する。よって、切替えに伴うエンジン回転数ＮＥの変化による騒音・振動の発生や、エンジン動作点の変化（加速度の変動）によるショックの発生が抑制される。

図１０を参照して、第１変形例の制御について説明する。図１０のフローチャートは、エンジン１０において気筒休止運転が実行されている場合に所定の間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１００において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転から全気筒運転への切替え判断が成立したか否かを判定する。ＥＣＵ５０は、エンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ１以上であると、ステップＳ１００で肯定判定する。ステップＳ１００において肯定判定された場合（ステップＳ１００−Ｙ）にはステップＳ１１０に進み、否定判定された場合（ステップＳ１００−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５０は、設定されたヒスを超えたか否かを判定する。第１変形例のヒステリシス幅は、閾値ＴＥ２と所定トルクＴＥ１との差分である。ＥＣＵ５０は、エンジントルクＴＥが閾値ＴＥ２を超えている場合にステップＳ１１０で肯定判定する。ステップＳ１１０で肯定判定された場合（ステップＳ１１０−Ｙ）にはステップＳ１２０に進み、否定判定された場合（ステップＳ１１０−Ｎ）にはステップＳ１１０の判定が繰り返される。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転から全気筒運転への切替えを実行する。ステップＳ１２０が実行されると、今回の制御プロセスが終了する。

なお、運転状態の切替え判断のためのパラメータは、エンジントルクＴＥに限らず、例えば、アクセル開度ＡＣＣ、エンジン回転数ＮＥ、車速ＳＰＤ、およびエンジン油温ＴＨＯ等であってもよい。また、図１２を参照して説明するように、パラメータにおいて、気筒休止運転が許可される下限値が設けられてもよい。図１２では、パラメータの一例として縦軸にエンジントルクＴＥが示されている。所定値ＴＥ３は、気筒休止運転が許可されるエンジントルクＴＥの下限値である。エンジントルクＴＥが所定値ＴＥ３以下となると、気筒休止運転から全気筒運転への切替えが実行される。また、全気筒運転の実行中にエンジントルクＴＥが所定値ＴＥ３を超えると、気筒休止運転への切替え判断がなされる。ただし、エンジントルクＴＥが所定値ＴＥ３よりも大きな閾値ＴＥ４以上となるまでは、全気筒運転への切替えは実行されない。

［実施形態の第２変形例］
実施形態の第２変形例について説明する。第２変形例において、上記実施形態と異なる点は、アクセル開度ＡＣＣに基づいて気筒休止運転から全気筒運転への切替え条件が変更される点である。図１３を参照して、アクセル開度ＡＣＣが低開度である場合の切替え判断について説明する。アクセル開度ＡＣＣが低開度であり、緩やかに加速している場合、エンジン１０の動作点の変動が小さい。このような走行状態では、動作点がいずれは切替え点Ｃ３に移動すると考えられるが、切替え点Ｃ３に到達するまでに多くの時間を要する可能性が高い。切替え点Ｃ３に到達するまでの気筒休止運転の実行時間が長くなると、実積算値Ｙと仮定積算値Ｘとの差分が大きくなり、燃料消費量が増加してしまう。

これに対して、第２変形例では、アクセル開度ＡＣＣが低開度である場合、ヒステリシス領域での気筒休止運転の実行時間が閾値以上となると全気筒運転への切替えが実行される。これにより、燃費の低下が抑制される。図１３では、動作点が交点Ｃ２と切替え点Ｃ３との間の点Ｃ５となったときに全気筒運転への切替え判断がなされる。動作点の移動は、点Ｃ５を通る等パワー線に沿って行われる。

図１４を参照して、アクセル開度ＡＣＣが高開度である場合について説明する。アクセル開度ＡＣＣが高開度であり、要求されるエンジンパワーが気筒休止運転で実現可能なパワーよりも大きな場合、即座に全気筒運転への切替えがなされる。例えば、動作点が図１４に示す点Ｃ６にある状態からアクセルペダルが踏み込まれ、要求エンジンパワーが気筒休止運転で実現可能なパワーを超えたとする。この場合、ＥＣＵ５０は、即座に気筒休止運転から全気筒運転への切替えを実行し、動作点を要求エンジンパワーに対応する点Ｃ７まで変化させる。このときの動作点の移動経路は、等パワー線に沿ったものではなく、最短経路とされる。これにより、加速応答性が向上する。

アクセル開度ＡＣＣが低開度と高開度との間の中開度である場合、上記実施形態と同様のヒステリシスによって全気筒運転への切替えがなされる。図１５から図１７を参照して、第２変形例の制御について説明する。図１５のフローチャートは、エンジン１０の運転中に所定の間隔で繰り返し実行される。図１６のタイムチャートには、（ａ）エンジンパワー、（ｂ）エンジントルクＴＥ、（ｃ）エンジン回転数ＮＥ、（ｄ）積算燃料消費量の差分（Ｙ−Ｘ）、（ｅ）ヒステリシス領域での運転継続時間、および（ｆ）運転状態切替えフラグが示されている。

ステップＳ２００において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転中であるか否かを判定する。ステップＳ２００で肯定判定された場合（ステップＳ２００−Ｙ）にはステップＳ２１０に進み、否定判定された場合（ステップＳ２００−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ２１０において、ＥＣＵ５０は、要求パワーが気筒休止運転で実現可能なパワー未満であるか否かを判定する。ＥＣＵ５０は、アクセル開度ＡＣＣや車速等から算出された要求パワーの値が、気筒休止運転で実現可能な最大パワー未満である場合にステップＳ２１０で肯定判定する。ステップＳ２１０で肯定判定された場合（ステップＳ２１０−Ｙ）にはステップＳ２２０に進み、否定判定された場合（ステップＳ２１０−Ｎ）にはステップＳ２７０に進む。

ステップＳ２２０において、ＥＣＵ５０は、実積算値Ｙを算出する。ＥＣＵ５０は、エンジンパワーが交点Ｃ２のパワー以上となると、実積算値Ｙの積算を開始する。実積算値Ｙの算出方法は、上記実施形態と同様である。ステップＳ２２０が実行されると、ステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２３０において、ＥＣＵ５０は、仮定積算値Ｘを算出する。ＥＣＵ５０は、エンジンパワーが交点Ｃ２のパワー以上となると、仮定積算値Ｘの積算を開始する。仮定積算値Ｘの算出方法は、上記実施形態と同様である。ステップＳ２３０が実行されると、ステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２４０において、ＥＣＵ５０は、実積算値Ｙと仮定積算値Ｘとの差分が燃料悪化最大量（Ｎ×ΔＧｆｂ）以上であるか否かを判定する。ステップＳ２４０で肯定判定された場合（ステップＳ２４０−Ｙ）にはステップＳ２６０に進み、否定判定された場合（ステップＳ２４０−Ｎ）にはステップＳ２５０に進む。

ステップＳ２５０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転の継続時間が閾値よりも大であるか否かを判定する。この継続時間は、実積算値Ｙおよび仮定積算値Ｘの積算を開始した時点からの経過時間である。図１６では、時刻ｔ３１に気筒休止運転の継続時間が計測され始める。ステップＳ２５０の閾値は、例えば、アクセル開度ＡＣＣが中開度である場合にエンジン１０の動作点が交点Ｃ２から切替え点Ｃ３まで変化するために要する時間あるいはこれよりもわずかに長い時間である。アクセル開度ＡＣＣが低開度である場合、図１６に示すように、実積算値Ｙと仮定積算値Ｘとの差分が燃料悪化最大量（Ｎ×ΔＧｆｂ）に達する前の時刻ｔ３２に継続時間が閾値に到達する。よって、積算燃料消費量に基づく判定方法よりも全気筒運転への切替えが先出しされる。ステップＳ２５０において肯定判定された場合（ステップＳ２５０−Ｙ）にはステップＳ２６０に進み、否定判定された場合（ステップＳ２５０−Ｎ）にはステップＳ２１０に移行する。

ステップＳ２６０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転と全気筒運転の切替えを実施する。アクセル開度ＡＣＣが中開度である場合、ステップＳ２４０で肯定判定がなされてステップＳ２６０へと進み、全気筒運転への切替えがなされる。ステップＳ２６０が実行されると、今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ２７０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転と全気筒運転の切替えを実施する。アクセル開度ＡＣＣが高開度である場合、ステップＳ２７０に進み、全気筒運転への切替えがなされる。図１７に示すように、気筒休止運転の実行中に要求エンジンパワーが気筒休止運転で実現可能な最大パワーＰmaxを超えると、即座に全気筒運転への切替えがなされる。ステップＳ２７０が実行されると、今回の制御プロセスが終了する。

［実施形態の第３変形例］
実施形態の第３変形例について説明する。第３変形例では、気筒休止運転の実行中に所定値以上の加速が要求されると、即座に全気筒運転への切替えがなされる。この場合に、全気筒運転から気筒休止運転への移行には燃料消費量に基づくヒステリシスが設けられる。これにより、燃費の悪化を抑制しつつ運転状態のハンチング抑制や加速応答性の向上によってドライバビリティを向上させることができる。

図１８に示すＣ８点においてアクセルが踏み込まれて所定値以上の加速が要求された場合、交点Ｃ２よりも低パワー側の動作点であっても、即座に全気筒運転への切替えがなされる。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の動作点を点Ｃ８から等パワー線に沿って第一最適燃費線Ｌｘ１上の点Ｃ９へ変化させる。ここで、すぐに気筒休止運転への移行判断がなされてしまうと、運転状態のハンチングが生じてしまう。本実施形態のＥＣＵ５０は、全気筒運転への切替えがなされると、全気筒運転で実際に消費した燃料の積算値である実積算値Ｗと、全気筒運転への切替えを行わずに気筒休止運転を継続したと仮定した場合の燃料消費量の積算値である仮定積算値Ｚを算出する。ＥＣＵ５０は実積算値Ｗと仮定積算値Ｚとの差分が、復帰時の増加量ΔＧＦｂのＮ’倍（ただし、Ｎ’は実数）よりも大となると、気筒休止運転への切替えを実行する。図１８では、点Ｃ１０において積算燃料消費量の差分が所定の値となり、気筒休止運転への切替えがなされる。

図１９および図２０を参照して、第３変形例の制御について説明する。図１９のフローチャートは、エンジン１０の運転中に所定の間隔で繰り返し実行される。図２０のタイムチャートには、（ａ）アクセル開度、（ｂ）要求エンジンパワー、（ｃ）運転状態切替えフラグ、（ｄ）実積算値Ｗと仮定積算値Ｚの差分、および（ｅ）加速度が示されている。なお、運転状態切替えフラグおよび加速度において、実線は第３変形例の制御に係る値の変化を示し、一点鎖線は、比較例に係る値の変化を示す。比較例は、例えば、従来の制御がなされた場合である。

ステップＳ３００において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転中であるか否かを判定する。ステップＳ３００で肯定判定された場合（ステップＳ３００−Ｙ）にはステップＳ３１０に進み、否定判定された場合（ステップＳ３００−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ３１０において、ＥＣＵ５０は、アクセルが踏み増しされたか否かを判定する。ステップＳ３１０で肯定判定された場合（ステップＳ３１０−Ｙ）にはステップＳ３２０に進み、否定判定された場合（ステップＳ３１０−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ３２０において、ＥＣＵ５０は、踏み増し分の要求パワーが所定の閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳ３２０で肯定判定された場合（ステップＳ３２０−Ｙ）にはステップＳ３３０に進み、否定判定された場合（ステップＳ３２０−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。図２０では、時刻ｔ４１にアクセル開度ＡＣＣに応じた要求エンジンパワーの増分が閾値を超えてステップＳ３２０で肯定判定がなされる。

ステップＳ３３０において、ＥＣＵ５０は、全気筒運転への切替えを実行する。ステップＳ３３０が実行されると、ステップＳ３４０に進む。

ステップＳ３４０において、ＥＣＵ５０は、実積算値Ｗを算出する。ＥＣＵ５０は、全気筒運転への切替えが実行されてからの全気筒運転による燃料消費量の積算値を算出する。ＥＣＵ５０は、例えば、現在の動作点に基づいて、燃費マップ（図４）から燃料消費量の瞬時値を算出する。ＥＣＵ５０は、この瞬時値を積算して実積算値Ｗを算出する。ステップＳ３４０が実行されると、ステップＳ３５０に進む。

ステップＳ３５０において、ＥＣＵ５０は、仮定積算値Ｚを算出する。ＥＣＵ５０は、全気筒運転への切替えを行わずに気筒休止運転を継続したと仮定した場合の燃料消費量の瞬時値を算出する。ＥＣＵ５０は、例えば、気筒休止運転を継続していたとすれば、現在のエンジン１０の動作点は、現在のエンジンパワーに対応する等パワー線と第二最適燃費線Ｌｘ２との交点であると仮定する。ＥＣＵ５０は、この交点における燃料消費量の瞬時値を積算して仮定積算値Ｚを算出する。ステップＳ３５０が実行されると、ステップＳ３６０に進む。

ステップＳ３６０において、ＥＣＵ５０は、現在のエンジン１０の動作点が最低燃費線上の点ではないかが判定される。ＥＣＵ５０は、現在の動作点が第一最適燃費線Ｌｘ１上の点でない場合にステップＳ３６０で肯定判定する。ステップＳ３６０で肯定判定された場合（ステップＳ３６０−Ｙ）にはステップＳ３７０に進み、否定判定された場合（ステップＳ３６０−Ｎ）には今回の制御プロセスが終了する。

ステップＳ３７０において、ＥＣＵ５０は、実積算値Ｗと仮定積算値Ｚとの差分が燃料悪化最大量（Ｎ’×ΔＧｆｂ）以上であるか否かを判定する。ステップＳ３７０で肯定判定された場合（ステップＳ３７０−Ｙ）にはステップＳ３８０に進み、否定判定された場合（ステップＳ３７０−Ｎ）にはステップＳ３４０へ移行する。図２０では、時刻ｔ４４にステップＳ３７０で肯定判定がなされて全気筒運転から気筒休止運転への切替えがなされる。

ステップＳ３８０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転への切替えを実行する。ステップＳ３８０が実行されると、今回の制御プロセスが終了する。

第３変形例の制御では、時刻ｔ４１に要求エンジンパワーが閾値を超えると、即座に全気筒運転への切替えがなされる。その後は、積算燃料消費量の差分（Ｗ−Ｚ）が燃料悪化最大量以上となるまで、気筒休止運転への切替えがなされない。これにより、エンジン１０の運転状態のハンチングが抑制され、加速応答性が向上することでドライバビリティが向上する。また、積算燃料消費量の差分を考慮して運転状態の切替えがなされることで、燃費の悪化が抑制される。これに対して、比較例では、エンジンパワーの大きさ等に基づいて時刻ｔ４２に全気筒運転への切替えが実行される。図２０に示すように、要求パワーがピークとなるところで運転状態の切替えがなされることで加速要求に対する応答遅れが発生し、ドライバビリティの低下につながる可能性がある。また、全気筒運転が開始された直後の時刻ｔ４３にアクセル開度や要求パワーの低下に応じて気筒休止運転への切替えがなされる。運転状態が短時間の間に頻繁に切り替わることで、ドライバビリティの低下を招く。

［実施形態の第４変形例］
実施形態の第４変形例について説明する。図２１は、実施形態の第４変形例における運転状態の切替えを説明する図である。第４変形例において、上記実施形態の第３変形例と異なる点は、全気筒運転においてエンジン１０の動作点が最適燃費線から外れた場合には、経過時間に基づいて気筒休止運転への切替えがなされる点である。例えば、アクセル踏み込み直後は加速要求が大きくとも、その後の要求パワーの変化によっては著しい燃料消費量の悪化はないものの動作点が最適燃費線からずれてしまうことがある。第４変形例では、最適燃費線からずれた点での運転時間が長くなると、気筒休止運転への切替えが実行される。これにより、燃費の悪化が抑制される。

第４変形例では、上記第３変形例と同様に、気筒休止運転の実行中に所定値以上の加速が要求されると、即座に全気筒運転への切替えがなされる。図２１では、点Ｃ１１で所定値以上の加速が要求されて即座に全気筒運転への切替えがなされる。全気筒運転への切替え後に、エンジン１０の動作点が第一最適燃費線Ｌｘ１から外れると、第一最適燃費線Ｌｘ１から外れた状態での経過時間がカウントされる。この経過時間が所定時間となると、図２１に矢印Ｙ１で示すように気筒休止運転への切替えが実行される。

図２２および図２３を参照して、実施形態の第４変形例の動作について説明する。図２３のタイムチャートには、（ａ）アクセル開度、（ｂ）要求エンジンパワー、（ｃ）運転状態切替えフラグ、（ｄ）実積算値Ｗと仮定積算値Ｚの差分、および（ｅ）最適燃費線から外れた動作点での経過時間が示されている。図２２のフローチャートは、エンジン１０の運転中に所定の間隔で繰り返し実行される。

図２２のフローチャートにおいて、ステップＳ３００からステップＳ３６０までの処理は、上記第３変形例（図１９）のステップＳ３００からステップＳ３６０までの処理と同様である。第４変形例では、ステップＳ３７０において肯定判定された場合（ステップＳ３７０−Ｙ）にはステップＳ３８０に進み、否定判定された場合（ステップＳ３７０−Ｎ）にはステップＳ３９０に進む。

ステップＳ３９０において、ＥＣＵ５０は、最適燃費線から外れた動作点で運転した経過時間が所定時間を超えたか否かを判定する。ステップＳ３９０において肯定判定された場合（ステップＳ３９０−Ｙ）にはステップＳ３８０に進み、否定判定された場合（ステップＳ３９０−Ｎ）にはステップＳ３４０へ移行する。

ステップＳ３８０において、ＥＣＵ５０は、気筒休止運転への切替えを実行する。ステップＳ３８０が実行されると、今回の制御プロセスが終了する。

［実施形態の第５変形例］
上記実施形態および各変形例の制御は、気筒休止運転と全気筒運転との切替え以外に適用されてもよい。例えば、過給リーンバーンエンジンにおいて、リーン燃焼モードとその他の燃焼モード（一例として、ストイキ燃焼モード）との切替えがなされてもよい。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 車両制御装置
１０ エンジン
５０ ＥＣＵ（制御部）
９０ 駆動輪
１００ 車両
Ｃ３ 切替え点
Ｌｐ１ 等パワー線
Ｌｓ１ 第一移行線
Ｌｓ２ 第二移行線
Ｌｘ１ 第一最適燃費線
Ｌｘ２ 第二最適燃費線
Ｒｋ 休止許容領域
Ｘ，Ｚ 仮定積算値
Ｙ，Ｗ 実積算値
ΔＧｆｂ 復帰時の増加量

Claims (1)

1. 複数の気筒を有し、一部の気筒で燃焼を休止する気筒休止運転および全ての気筒で燃焼を実行する全気筒運転が可能なエンジンと、
   前記エンジンを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記エンジンのパワーが所定パワー未満となると前記気筒休止運転を開始し、
   前記制御部は、前記気筒休止運転の実行中に前記パワーが前記所定パワー以上となると、前記気筒休止運転を継続しながら、前記パワーが前記所定パワーとなった時点で前記全気筒運転に切り替えたと仮定した場合の燃料消費量の積算値を推定し、前記パワーが前記所定パワーとなってからの前記気筒休止運転による燃料消費量の積算値と前記推定値との差分が所定量以上となると前記全気筒運転に切り替える
   ことを特徴とする車両制御装置。

Images