JP2018178919A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カット制御が実行される内燃機関が設けられた車両のドライバビリティを向上させることができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】車両の制御装置は、車両１、１’、１”に設けられた内燃機関２の機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構Ａと、可変圧縮比機構によって機械圧縮比を制御する圧縮比制御部３１と、車両が走行している路面の勾配を検出する勾配検出装置４１とを備える。圧縮比制御部３１は、内燃機関の燃焼室５への燃料供給が停止される燃料カット制御が実行されているとき、勾配検出装置４１によって検出された勾配に基づいて機械圧縮比を制御する。【選択図】図６

Description

本発明は車両の制御装置に関する。

従来、内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される燃料カット制御を実行することが知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両では、バッテリの充電量が多いときに車両を減速させる場合、モータジェネレータによって内燃機関を回転駆動するモータリング運転が行われる。モータリング運転では、内燃機関において燃料カット制御が実行されている。

燃料カット制御が実行されている場合、内燃機関の機械圧縮比が高いほど、ポンピングロスが大きくなり、車両に作用するエンジンブレーキが強くなる。このため、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、所望の減速トルクを得るべく、燃料カット制御中には可変圧縮比機構によって機械圧縮比が高圧縮比側に制御される。

特開２０１６−１１７４５１号公報

ところで、燃料カット制御中の車両の加速度は、車両が走行している路面の勾配に依存する。しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、燃料カット制御中には機械圧縮比が一律に高圧縮比側に制御され、車両が走行している路面の勾配が一切考慮されていない。このため、路面が下り坂である場合に車両の加速を抑制できたとしても、路面が上り坂である場合には車両が急激に減速する。したがって、路面の勾配に応じて燃料カット制御中の車両の加速度の変動が大きくなり、車両のドライバビリティが悪化する。

また、燃料カット制御が終了すると、内燃機関又はモータジェネレータの駆動力によって車両が加速されるため、トルク変動が生じる。燃料カット制御中の車両の加速度の変動が大きいと、燃料カット制御が終了するときのトルク変動のバラツキが大きくなり、車両のドライバビリティが悪化する。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、燃料カット制御が実行される内燃機関が設けられた車両のドライバビリティを向上させることができる車両の制御装置を提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）車両の制御装置であって、前記車両に設けられた内燃機関の機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、前記可変圧縮比機構によって前記機械圧縮比を制御する圧縮比制御部と、前記車両が走行している路面の勾配を検出する勾配検出装置とを備え、前記圧縮比制御部は、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される燃料カット制御が実行されているとき、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配に基づいて前記機械圧縮比を制御する、車両の制御装置。

（２）前記圧縮比制御部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が正である場合、前記機械圧縮比を最小にする、上記（１）に記載の車両の制御装置。

（３）前記圧縮比制御部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が予め定められた負の基準値よりも小さい場合、前記機械圧縮比を最大にする、上記（１）又は（２）に記載の車両の制御装置。

（４）前記勾配検出装置によって検出された前記勾配に基づいて前記車両の目標加速度を設定する目標加速度設定部と、前記車両の加速度を検出する加速度検出装置と
を更に備え、前記圧縮比制御部は、前記燃料カット制御が実行されているとき、前記加速度検出装置によって検出される前記車両の加速度が前記目標加速度に近付くように前記機械圧縮比を制御する、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の車両の制御装置。

（５）前記目標加速度設定部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が負である場合、該勾配が小さいほど前記目標加速度を大きくする、上記（４）に記載の車両の制御装置。

（６）前記目標加速度設定部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が正である場合、正の所定値に前記目標加速度を設定する、上記（４）又は（５）に記載の車両の制御装置。

（７）前記車両のドライバのブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出装置を更に備え、前記目標加速度設定部は、前記燃料カット制御が実行され且つ前記勾配が予め定められた負の中勾配領域にあるときに前記ブレーキ操作検出装置によって検出されたブレーキ操作に基づいて、前記勾配が負であるときの目標加速度を変更する、上記（４）から（６）のいずれか１つに記載の車両の制御装置。

本発明によれば、燃料カット制御が実行される内燃機関が設けられた車両のドライバビリティを向上させることができる車両の制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る車両の制御装置が適用される車両の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、内燃機関の概略的な側面断面図である。 図３は、可変圧縮比機構の分解斜視図である。 図４は、図解的に表した内燃機関の側面断面図である。 図５は、走行路面の勾配と目標機械圧縮比との関係を示すマップである。 図６は、本発明の第一実施形態における機械圧縮比設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図７は、本発明の第二実施形態に係る車両の制御装置が適用される車両の構成を概略的に示すブロック図である。 図８は、走行路面の勾配と目標加速度との関係を示すマップである。 図９は、本発明の第二実施形態における機械圧縮比設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図１０は、本発明の第三実施形態に係る車両の制御装置が適用される車両の構成を概略的に示すブロック図である。 図１１は、本発明の第三実施形態における目標加速度設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図１２は、走行路面の勾配と目標加速度との関係を示すマップである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第一実施形態＞
最初に図１〜図６を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。

＜車両全体の説明＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る車両の制御装置が適用される車両１の構成を概略的に示すブロック図である。車両１には、車両１を駆動する内燃機関２と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３とが設けられている。内燃機関２の詳細については後述する。

ＥＣＵ３は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなメモリ、入力ポート、出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ３は各種センサの出力に基づいて内燃機関２の各種アクチュエータを制御する。本実施形態では、一つのＥＣＵ３が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。

また、車両１には、車両１又は車両１の周辺環境の状態を検出するセンサが設けられている。具体的には、車両１には、負荷センサ４０及び勾配検出装置４１が設けられている。負荷センサ４０及び勾配検出装置４１はＥＣＵ３に接続されている。負荷センサ４０及び勾配検出装置４１の出力は、ＥＣＵ３に送信され、ＥＣＵ３の入力ポートに入力される。

負荷センサ４０は、車両１に設けられたアクセルペダル４８に接続され、アクセルペダル４８の踏込み量を検出する。アクセルペダル４８は車両１のドライバによって操作される。

勾配検出装置４１は、車両１が走行している路面（以下、「走行路面」という）の勾配を検出する。勾配検出装置４１は、例えば、車両１の傾斜を検出可能なＧセンサである。なお、勾配検出装置４１はＧＰＳセンサであってもよい。この場合、路面の勾配は、ＧＰＳセンサによって検出される車両１の高度に基づいて算出される。また、路面の勾配情報が含まれた地図情報が車両１のナビゲーションシステム等に記憶されている場合、この地図情報と、ＧＰＳセンサによって検出される車両１の位置情報とに基づいて路面の勾配が算出されてもよい。また、勾配検出装置４１は、車両１の前方を撮影する外部カメラであってもよい。この場合、路面の勾配は、外部カメラによって検出される車両１の位置情報と、路面の勾配情報が含まれた地図情報とに基づいて算出される。また、勾配検出装置４１として、上述したセンサが併用されてもよい。

＜内燃機関＞
以下、内燃機関２について説明する。図２は、内燃機関２の概略的な側面断面図である。本実施形態では、内燃機関２は火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関２は、クランクケース２５と、シリンダブロック２６と、シリンダヘッド２７とを備える。シリンダブロック２６の内部には、シリンダブロック２６の内部で往復運動するピストン４が配置されている。内燃機関２は複数の気筒を有する。本実施形態では、気筒の数は４つである。

燃焼室５が、それぞれの気筒ごとに、ピストン４とシリンダヘッド２７との間に形成されている。シリンダヘッド２７には、吸気ポート８及び排気ポート１０が形成されている。吸気ポート８及び排気ポート１０は燃焼室５に接続されている。吸気弁７が、吸気ポート８の端部に配置され、吸気ポート８を開閉可能に形成されている。排気弁９が、排気ポート１０の端部に配置され、排気ポート１０を開閉可能に形成されている。

内燃機関２は、燃焼室５に燃料を供給する燃料噴射弁１３と、燃焼室５において混合気を点火する点火プラグ６とを備える。燃料噴射弁１３は、吸気ポート８内に燃料を噴射するように吸気ポート８の周辺部に配置されている。すなわち、内燃機関２はポート噴射式内燃機関である。なお、内燃機関２は筒内噴射式内燃機関であってもよい。この場合、燃料噴射弁１３は、燃焼室５内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド２７の内壁面の周辺部に配置される。また、内燃機関２は、燃料として理論空燃比が１４．６であるガソリンを用いる。しかしながら、内燃機関２では、他の燃料を用いてもよい。

各気筒の吸気ポート８は、それぞれ、対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結されている。サージタンク１２は吸気管１４を介してエアクリーナ１５に連結されている。吸気ポート８、吸気枝管１１、吸気管１４等は、空気を燃焼室５に導く吸気通路を形成する。

サージタンク１２とエアクリーナ１５との間の吸気管１４の内部には、スロットル弁駆動アクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７が配置されている。スロットル弁１７は、スロットル弁駆動アクチュエータ１６によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更し、吸入空気量を変更することができる。

一方、各気筒の排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２２を介してケーシング２１に連結されている。ケーシング２１は排気浄化触媒２０を内蔵する。排気浄化触媒２０は例えば三元触媒である。排気ポート１０、排気マニホルド１９、排気管２２等は、混合気の燃焼によって生じた排気ガスを燃焼室５から排出する排気通路を形成する。

内燃機関２には、内燃機関２の運転状態を検出するための各種センサが設けられ、各種センサはＥＣＵ３に接続されている。例えば、内燃機関２は、吸入空気量を検出するエアフローメータ１８を備える。エアフローメータ１８はスロットル弁１７よりも上流側の吸気管１４の内部に配置されている。エアフローメータ１８の出力は、ＥＣＵ３に送信され、ＥＣＵ３の入力ポートに入力される。また、内燃機関２は、機関回転数を検出するクランク角センサ２９を備える。クランク角センサ２９は、例えば、内燃機関のクランクシャフトが１５°回転する毎に出力パルスを発生させる。

点火プラグ６、燃料噴射弁１３及びスロットル弁駆動アクチュエータ１６はＥＣＵ３に接続されている。ＥＣＵ３は、点火プラグ６の点火時期、燃料噴射弁１３の噴射時期及び噴射量、並びにスロットル弁１７の開度を制御する。

＜可変圧縮比機構＞
また、内燃機関２は、内燃機関２の機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構Ａを備える。可変圧縮比機構ＡはＥＣＵ３に接続されている。ＥＣＵ３は可変圧縮比機構Ａによって機械圧縮比を制御する。可変圧縮比機構Ａはクランクケース２５とシリンダブロック２６との連結部に設けられる。可変圧縮比機構Ａは、クランクケース２５とシリンダブロック２６との気筒軸線方向の相対位置を変化させることによって、ピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更して内燃機関２の機械圧縮比を変更する。

図３は図２に示す可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示しており、図４は図解的に表した内燃機関２の側面断面図を示している。図３を参照すると、シリンダブロック２６の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部５０が形成されており、各突出部５０内にはそれぞれ断面円形のカム挿入孔５１が形成されている。一方、クランクケース２５の上壁面上には互いに間隔を隔ててそれぞれ対応する突出部５０の間に嵌合せしめられる複数個の突出部５２が形成されており、各突出部５２内にもそれぞれ断面円形のカム挿入孔５３が形成されている。

図３に示されるように一対のカムシャフト５４、５５が設けられており、各カムシャフト５４、５５上には一つおきに各カム挿入孔５１内に回転可能に挿入される円形カム５６が固定されている。これら円形カム５６は各カムシャフト５４、５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム５６間には図４においてハッチングで示すように各カムシャフト５４、５５の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸５７が延びており、この偏心軸５７上に別の円形カム５８が偏心して回転可能に取付けられている。図３に示されるようにこれら円形カム５８は各円形カム５６間に配置されており、これら円形カム５８は対応する各カム挿入孔５３内に回転可能に挿入されている。

図４（Ａ）に示すような状態から各カムシャフト５４、５５上に固定された円形カム５６を図４（Ａ）において実線の矢印で示されるように互いに反対方向に回転させると偏心軸５７が下方中央に向けて移動するために円形カム５８がカム挿入孔５３内において図４（Ａ）の破線の矢印に示すように円形カム５６とは反対方向に回転し、図４（Ｂ）に示されるように偏心軸５７が下方中央まで移動すると円形カム５８の中心が偏心軸５７の下方へ移動する。

図４（Ａ）と図４（Ｂ）とを比較するとわかるようにクランクケース２５とシリンダブロック２６との相対位置は円形カム５６の中心と円形カム５８の中心との距離によって定まり、円形カム５６の中心と円形カム５８の中心との距離が大きくなるほどシリンダブロック２６はクランクケース２５から離れる。シリンダブロック２６がクランクケース２５から離れると、ピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大する。一方、シリンダブロック２６がクランクケース２５に近付くと、ピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は減少する。したがって各カムシャフト５４、５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更することができ、内燃機関２の機械圧縮比をリニアに（連続的に）変更することができる。

図４に示されるように各カムシャフト５４、５５をそれぞれ反対方向に回転させるために駆動モータ５９の回転軸にはそれぞれ螺旋方向が逆向きの一対のウォームギア６１、６２が取付けられており、これらウォームギア６１、６２と噛合する歯車６３、６４がそれぞれ各カムシャフト５４、５５の端部に固定されている。本実施形態では駆動モータ５９を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を広い範囲に亘って変更することができる。

＜燃料カット制御＞
本実施形態では、所定の条件が成立すると、内燃機関２の燃焼室５への燃料供給が停止される燃料カット制御が実行される。例えば、燃料カット制御は、アクセルペダル４８の踏込み量がゼロ又はほぼゼロ（すなわち、機関負荷がゼロ又はほぼゼロ）であり且つ機関回転数がアイドリング時の回転数よりも高い所定回転数以上であるときに実行される。

燃料カット制御が実行されると、内燃機関２の各気筒内に空気が流入し、各気筒から排気通路に空気が排出される。このため、燃料カット制御中には、車軸の回転力によって内燃機関２が駆動され、車両１にエンジンブレーキが作用する。このとき、内燃機関２の機械圧縮比が高いほど、ポンピングロスが大きくなり、車両１に作用するエンジンブレーキが強くなる。

また、燃料カット制御中の車両１の加速度は、走行路面の勾配に依存する。走行路面が上り坂である場合、すなわち走行路面の勾配が正である場合、勾配が大きいほど車両１の加速度は小さくなる傾向にある。一方、走行路面が下り坂である場合、すなわち走行路面の勾配が負である場合、勾配が小さいほど（勾配の絶対値が大きいほど）車両１の加速度は大きくなる傾向にある。このため、走行路面の勾配に関わらず燃料カット制御中の機械圧縮比を一律に設定した場合、燃料カット制御中の車両１の加速度の変動が大きくなり、車両１のドライバビリティが悪化する。

＜車両の制御装置＞
本実施形態では、燃料カット制御中の車両１の加速度を適切な値に近付けるべく、燃料カット制御が実行されているとき、走行路面の勾配に基づいて内燃機関２の機械圧縮比が制御される。本実施形態に係る車両の制御装置は、可変圧縮比機構Ａ、勾配検出装置４１及び圧縮比制御部３１を備える。本実施形態では、図１に示されるように、ＥＣＵ３が圧縮比制御部３１として機能する。

圧縮比制御部３１は可変圧縮比機構Ａによって内燃機関２の機械圧縮比を制御する。具体的には、圧縮比制御部３１は、燃料カット制御が実行されているとき、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配に基づいて内燃機関２の機械圧縮比を制御する。なお、圧縮比制御部３１は、燃料カット制御が実行されていないときには、内燃機関２の運転状態等に応じて機械圧縮比を制御する。

上述した制御によって、内燃機関２の機械圧縮比が走行路面の勾配に応じた値に制御されるため、車両１に作用するエンジンブレーキの強さが最適化される。この結果、燃料カット制御中の車両１の加速度を適切な値に近付けることができ、車両１のドライバビリティを向上させることができる。

例えば、圧縮比制御部３１は、図５に示したようなマップを用いて機械圧縮比を制御する。図５は、走行路面の勾配と目標機械圧縮比との関係を示すマップである。マップはＥＣＵ３のメモリに記憶されている。

走行路面の勾配に対する目標機械圧縮比（機械圧縮比の目標値）は予め定められている。走行路面の勾配が正である場合、エンジンブレーキを弱くして車両１の減速を抑制すべく、目標機械圧縮比は最小にされる。また、走行路面の勾配が負であっても、勾配の絶対値が小さいときには空気抵抗によって車両１が減速する。このため、走行路面の勾配が負の低勾配領域ＬＳにある場合にも、目標機械圧縮比は最小にされる。負の低勾配領域ＬＳは、予め定められ、ゼロと第１勾配Ｓ１との間の領域である。第１勾配Ｓ１は、予め定められた負の値である。したがって、圧縮比制御部３１は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が正である場合又は負の低勾配領域ＬＳにある場合、機械圧縮比を最小にする。言い換えれば、圧縮比制御部３１は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が負の第一基準値（第１勾配Ｓ１）以上である場合、機械圧縮比を最小にする。

一方、走行路面の勾配が負の高勾配領域ＨＳにある場合、エンジンブレーキを強くして車両１の加速を抑制すべく、目標機械圧縮比は最大にされる。負の高勾配領域ＨＳは、予め定められ、第２勾配Ｓ２未満の領域である。第２勾配Ｓ２は、予め定められた負の値であり、第１勾配Ｓ１よりも小さい。したがって、圧縮比制御部３１は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が負の高勾配領域ＨＳにある場合、機械圧縮比を最大にする。言い換えれば、圧縮比制御部３１は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が負の第二基準値（第２勾配Ｓ２）よりも小さい場合、機械圧縮比を最大にする。

また、走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにある場合、車両１の加速度を適切な値に制御すべく、走行路面の勾配が小さくなるにつれて、目標機械圧縮比が高くされる。負の中勾配領域ＭＳは、予め定められ、第１勾配Ｓ１と第２勾配Ｓ２との間の領域である。したがって、圧縮比制御部３１は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにある場合、走行路面の勾配が小さいほど機械圧縮比を高くする。言い換えれば、圧縮比制御部３１は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が負の第一基準値（第１勾配Ｓ１）と負の第二基準値（第２勾配Ｓ２）との間にある場合、走行路面の勾配が小さいほど機械圧縮比を高くする。

上述したように目標機械圧縮比を設定することによって、走行路面の勾配が正であり或いは負の低勾配領域ＬＳ又は負の中勾配領域ＭＳにあるときには、車両１が過剰に減速することを抑制することができ、燃料カット制御の継続時間を長くすることができる。このため、車両１の燃費を向上させることができる。また、上述したように目標機械圧縮比を設定することによって燃料カット制御中の車両１の加速度の変動を抑制することができる。このため、車両１のドライバビリティを向上させることができる。

＜機械圧縮比設定処理＞
以下、図６を参照して、本実施形態において燃料カット制御中に機械圧縮比を設定するための制御について説明する。図６は、本発明の第一実施形態における機械圧縮比設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関２の始動後、ＥＣＵ３によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ１０１において、圧縮比制御部３１は、燃料カット制御が実行されているか否かを判定する。燃料カット制御が実行されていないと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。この場合、圧縮比制御部３１は、内燃機関２の運転状態等に応じて機械圧縮比を制御する。一方、燃料カット制御が実行されていると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、圧縮比制御部３１は走行路面の勾配を取得する。走行路面の勾配は勾配検出装置４１によって検出される。次いで、ステップＳ１０３において、圧縮比制御部３１は、図５に示したようなマップを用いて走行路面の勾配に基づいて目標機械圧縮比を設定し、可変圧縮比機構Ａによって機械圧縮比を目標機械圧縮比に制御する。ステップＳ１０３の後、本制御ルーチンは終了する。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る車両の制御装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る車両の制御装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図７は、本発明の第二実施形態に係る車両の制御装置が適用される車両１’の構成を概略的に示すブロック図である。第二実施形態では、車両１’の状態を検出するセンサとして、車両１’に加速度検出装置４２が設けられている。加速度検出装置４２はＥＣＵ３に接続されている。加速度検出装置４２の出力は、ＥＣＵ３に送信され、ＥＣＵ３の入力ポートに入力される。

加速度検出装置４２は車両１’の加速度を検出する。加速度検出装置４２は、例えば、車両１’の速度を検出する車速センサであり、車両１’の加速度は車両１’の速度の時間変化として算出される。車速センサは、車両１’の車輪の回転速度に基づいて車両１’の速度を検出する。なお、加速度検出装置４２は、車両１’の位置情報と経過時間とから車両１’の速度を検出可能なＧＰＳセンサであってもよい。また、加速度検出装置４２として、車速センサ及びＧＰＳセンサが併用されてもよい。

第二実施形態に係る車両の制御装置は、可変圧縮比機構Ａ、勾配検出装置４１、加速度検出装置４２、圧縮比制御部３１及び目標加速度設定部３２を備える。本実施形態では、図７に示されるように、ＥＣＵ３が圧縮比制御部３１及び目標加速度設定部３２として機能する。

目標加速度設定部３２は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配に基づいて車両１’の目標加速度を設定する。また、圧縮比制御部３１は、燃料カット制御が実行されているとき、加速度検出装置４２によって検出される車両１’の加速度が目標加速度に近付くように機械圧縮比を制御する。なお、圧縮比制御部３１は、燃料カット制御が実行されていないときには、内燃機関２の運転状態等に応じて機械圧縮比を制御する。

第二実施形態では、車両１’の加速度が加速度検出装置４２によって検出され、検出された加速度が走行路面の勾配に応じた目標加速度に近付くように機械圧縮比が制御される。このため、フィードバック制御によって燃料カット制御中の車両１’の加速度を目標加速度に近付けることができ、車両１’のドライバビリティをより一層向上させることができる。

例えば、目標加速度設定部３２は、図８に示したようなマップを用いて目標加速度を設定する。図８は、走行路面の勾配と目標加速度との関係を示すマップである。マップはＥＣＵ３のメモリに記憶されている。参考のために、図８には、機械圧縮比が中程度の圧縮比に設定された場合に得られる車両１の実際の加速度が一点鎖線で示される。

走行路面の勾配に対する目標加速度（車両１’の加速度の目標値）の値は予め定められている。目標加速度設定部３２は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が正である場合、車両１’の減速を抑制すべく、目標加速度を正の所定値Ａｒｅｆに設定する。走行路面の勾配が正であるときの目標加速度は勾配の値に関わらず一定である。

一方、走行路面の勾配が負である場合、車両１’のドライバは、勾配が小さい（勾配の絶対値が大きい）ほど車両１’の加速度が大きくなるという感覚を有している。このため、ドライバに違和感を与えないように、目標加速度設定部３２は、勾配検出装置４１によって検出された走行路面の勾配が負である場合、勾配が小さいほど目標加速度を大きくする。なお、燃料カット制御中に走行路面の勾配に応じて車両１’の加速度が大きく変動することを抑制すべく、図８に示されるように、走行路面の勾配に対する目標加速度の変化率は、機械圧縮比が一定に維持されたときに得られる実際の加速度の変化率よりも小さくされる。

圧縮比制御部３１は、加速度検出装置４２によって検出された車両１’の加速度が目標加速度近傍領域ＴＡＲの値よりも小さいときには機械圧縮比を低くし、加速度検出装置４２によって検出された車両１’の加速度が目標加速度近傍領域ＴＡＲの値よりも大きいときには機械圧縮比を高くする。目標加速度近傍領域ＴＡＲは、目標加速度に所定値αを加算した値と目標加速度から所定値αを減算した値との間の領域である。所定値αは、圧縮比制御部３１によって機械圧縮比を高くすることと低くすることとが交互に繰り返し行われることを抑制すべく予め定められる。

＜機械圧縮比設定処理＞
以下、図９を参照して、第二実施形態において燃料カット制御中に機械圧縮比を設定するための制御について説明する。図９は、本発明の第二実施形態における機械圧縮比設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関２の始動後、ＥＣＵ３によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ２０１において、圧縮比制御部３１は、燃料カット制御が実行されているか否かを判定する。燃料カット制御が実行されていないと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。この場合、圧縮比制御部３１は、内燃機関２の運転状態等に応じて機械圧縮比を制御する。一方、燃料カット制御が実行されていると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、目標加速度設定部３２は走行路面の勾配を取得する。走行路面の勾配は勾配検出装置４１によって検出される。次いで、ステップＳ２０３において、目標加速度設定部３２は、図８に示したようなマップを用いて、走行路面の勾配に基づいて目標加速度ＴＡを設定する。

次いで、ステップＳ２０４において、圧縮比制御部３１は車両１’の加速度Ａを取得する。加速度Ａは加速度検出装置４２によって検出される。次いで、ステップＳ２０５において、圧縮比制御部３１は、加速度Ａが目標加速度ＴＡに所定値αを加算した値よりも大きいか否かを判定する。加速度Ａが目標加速度ＴＡに所定値αを加算した値以下である場合、本制御ルーチンはステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、圧縮比制御部３１は、加速度Ａが目標加速度ＴＡから所定値αを減算した値よりも小さいか否かを判定する。加速度Ａが目標加速度ＴＡから所定値αを減算した値以上である場合、本制御ルーチンは終了する。一方、加速度Ａが目標加速度ＴＡから所定値αを減算した値よりも小さい場合、本制御ルーチンはステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７では、圧縮比制御部３１は、現在の機械圧縮比が最小であるか否かを判定する。機械圧縮比が最小でない場合、本制御ルーチンはステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、圧縮比制御部３１は機械圧縮比を所定量低くする。ステップＳ２０８の後、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ２０７において機械圧縮比が最小である場合、本制御ルーチンは終了する。

また、ステップＳ２０５において、加速度Ａが目標加速度ＴＡに所定値αを加算した値よりも大きい場合、本制御ルーチンはステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、圧縮比制御部３１は、現在の機械圧縮比が最大であるか否かを判定する。機械圧縮比が最大でない場合、本制御ルーチンはステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、圧縮比制御部３１は機械圧縮比を所定量高くする。ステップＳ２１０の後、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ２０９において機械圧縮比が最大である場合、本制御ルーチンは終了する。

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る車両の制御装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第二実施形態に係る車両の制御装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第二実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１０は、本発明の第三実施形態に係る車両の制御装置が適用される車両１”の構成を概略的に示すブロック図である。第三実施形態では、車両１”の状態を検出するセンサとして、車両１”にブレーキ操作検出装置４３が設けられている。ブレーキ操作検出装置４３はＥＣＵ３に接続されている。ブレーキ操作検出装置４３の出力は、ＥＣＵ３に送信され、ＥＣＵ３の入力ポートに入力される。

ブレーキ操作検出装置４３は、車両１”に設けられたブレーキペダル４９に接続され、ドライバのブレーキ操作を検出する。ブレーキペダル４９は車両１”のドライバによって操作される。ブレーキ操作検出装置４３は、例えば、ドライバによってブレーキペダル４９が踏み込まれているか否かを検出するブレーキスイッチである。

第三実施形態に係る車両の制御装置は、可変圧縮比機構Ａ、勾配検出装置４１、加速度検出装置４２、ブレーキ操作検出装置４３、圧縮比制御部３１及び目標加速度設定部３２を備える。本実施形態では、図１０に示されるように、ＥＣＵ３が圧縮比制御部３１及び目標加速度設定部３２として機能する。

燃料カット制御中の車両１”の好適な加速度はドライバ毎に多少異なる。また、図８から分かるように、走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにあるときには、機械圧縮比を制御することによって車両１”の加速度を目標加速度近傍領域ＴＡＲ内に制御することができる。このため、燃料カット制御が実行され且つ走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにあるときに、ドライバがブレーキ操作を頻繁に行った場合には、ドライバが目標加速度の設定を好んでいないと考えられる。

このため、第三実施形態では、目標加速度設定部３２は、燃料カット制御が実行され且つ走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにあるときにブレーキ操作検出装置４３によって検出されたブレーキ操作に基づいて、走行路面の勾配が負であるときの車両１”の目標加速度を変更する。このことによって、燃料カット制御中の車両１”の加速度をドライバの好みに近付けることができ、車両１”のドライバビリティをより一層向上させることができる。

具体的には、目標加速度設定部３２は、ブレーキ操作の頻度が相対的に高い場合には、ブレーキ操作の頻度が相対的に低い場合に比べて、走行路面の勾配が負であるときの車両１”の目標加速度を小さくする。例えば、目標加速度設定部３２は、燃料カット制御が実行され且つ走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにある状態が所定時間維持された場合、所定時間内に行われたブレーキ操作の回数が第一閾値以上であるときに目標加速度を小さくし、所定時間内に行われたブレーキ操作の回数が第二閾値以下であるときに目標加速度を大きくする。第一閾値及び第二閾値は正の整数であり、第一閾値は第二閾値よりも大きい。

＜目標加速度設定処理＞
以下、図１１を参照して、第三実施形態において車両１”の目標加速度を設定するための制御について説明する。図１１は、本発明の第三実施形態における目標加速度設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関２の始動後、ＥＣＵ３によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ３０１において、目標加速度設定部３２は、燃料カット制御が実行されているか否かを判定する。燃料カット制御が実行されていると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、目標加速度設定部３２は、走行路面の勾配が中勾配領域ＭＳにあるか否かを判定する。走行路面の勾配は勾配検出装置４１によって検出される。次いで、ステップＳ３０３において、目標加速度設定部３２は、経過時間Ｔに微小時間Δｔを加算した値を新たな経過時間Ｔとする。微小時間Δｔは本制御ルーチンの実行間隔に相当する値である。また、経過時間Ｔの初期値はゼロである。

次いで、ステップＳ３０４において、目標加速度設定部３２は、微小時間Δｔの間にブレーキ操作が行われたか否かを判定する。ブレーキ操作はブレーキ操作検出装置４３によって検出される。ブレーキ操作が行われたと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、目標加速度設定部３２は、操作回数Ｃｏｕｎｔに１が加算された値を新たな操作回数Ｃｏｕｎｔとする。なお、操作回数Ｃｏｕｎｔの初期値はゼロである。一方、ステップＳ３０４においてブレーキ操作が行われていないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０５をスキップしてステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、目標加速度設定部３２は、経過時間Ｔが所定時間Ｔｒｅｆ以上であるか否かを判定する。所定時間Ｔｒｅｆは、予め定められ、例えば数秒〜数十秒である。経過時間Ｔｒｅｆが所定時間Ｔｒｅｆ未満であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、経過時間Ｔが所定時間Ｔｒｅｆ以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７では、目標加速度設定部３２は、操作回数Ｃｏｕｎｔが第一閾値Ｎ１以上であるか否かを判定する。操作回数Ｃｏｕｎｔが第一閾値Ｎ１以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、目標加速度設定部３２は車両１”の目標加速度を小さくする。例えば、目標加速度設定部３２は、図１２に一点鎖線で示されるように、走行路面の勾配が負であるときの目標加速度を所定量小さくする。また、目標加速度設定部３２は、図１２に二点鎖線で示されるように、走行路面の勾配が負であるときの勾配に対する目標加速度の変化率を小さくしてもよい。ステップＳ３０８の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ３０７において操作回数Ｃｏｕｎｔが第一閾値未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、目標加速度設定部３２は、操作回数Ｃｏｕｎｔが第二閾値Ｎ２以下であるか否かを判定する。第二閾値Ｎ２は第一閾値Ｎ１よりも小さい。操作回数Ｃｏｕｎｔが第二閾値Ｎ２以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、目標加速度設定部３２は車両１”の目標加速度を大きくする。例えば、目標加速度設定部３２は、図１２に一点鎖線で示されるように、走行路面の勾配が負であるときの目標加速度を所定量大きくする。また、目標加速度設定部３２は、図１２に二点鎖線で示されるように、走行路面の勾配が負であるときの勾配に対する目標加速度の変化率を大きくしてもよい。ステップＳ３１０の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ３０９において操作回数Ｃｏｕｎｔが第二閾値Ｎ２よりも多いと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。この場合、目標加速度の設定が維持される。

また、ステップＳ３０１において燃料カット制御が実行されていないと判定された場合、又はステップＳ３０２において走行路面の勾配が中勾配領域ＭＳにないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３１１に進む。ステップＳ３１１では、経過時間Ｔ及び操作回数Ｃｏｕｎｔがリセットされてゼロにされる。ステップＳ３１１の後、本制御ルーチンは終了する。

なお、ステップＳ３０９は省略されてもよい。また、目標加速度設定部３２は、燃料カット制御が実行され且つ走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにあるときにブレーキ操作が行われていない時間の合計が第一時間に達したときに目標加速度を大きくし、燃料カット制御が実行され且つ走行路面の勾配が負の中勾配領域ＭＳにあるときにブレーキ操作が行われている時間の合計が第二時間に達したときに目標加速度を小さくしてもよい。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、車両の制御装置が適用される車両は、車両の駆動源として内燃機関及びモータジェネレータが設けられたハイブリッド車両であってもよい。

また、可変圧縮比機構は、機械圧縮比を変更可能であれば、任意の構成を有することができる。例えば、可変圧縮比機構は、マルチリンク機構を用いてピストンの上死点位置を変更することで機械圧縮比を変更するマルチリンク式ピストンストローク機構であってもよい（特開２００５−６９０２７号公報、特開２００１−２２７３６７号公報等参照）。

また、可変圧縮比機構は、コンロッドの有効長さ（クランクピンを受容するクランク受容開口の中心と、ピストンピンを受容するピストンピン受容開口の中心との間の距離）を変更することで機械圧縮比を変更する可変長コンロッドであってもよい（特開２０１６−１４２１３７号公報、特開２０１６−１１８１８０号公報、特開２０１５−５２７５１８号公報等参照）。

１、１’、１” 車両
２ 内燃機関
３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５ 燃焼室
３１ 圧縮比制御部
３２ 目標加速度設定部
４１ 勾配検出装置
４２ 加速度検出装置
４３ ブレーキ操作検出装置
Ａ 可変圧縮比機構

Claims (7)

1. 車両の制御装置であって、
   前記車両に設けられた内燃機関の機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
   前記可変圧縮比機構によって前記機械圧縮比を制御する圧縮比制御部と、
   前記車両が走行している路面の勾配を検出する勾配検出装置と
   を備え、
   前記圧縮比制御部は、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される燃料カット制御が実行されているとき、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配に基づいて前記機械圧縮比を制御する、車両の制御装置。
2. 前記圧縮比制御部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が正である場合、前記機械圧縮比を最小にする、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記圧縮比制御部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が予め定められた負の基準値よりも小さい場合、前記機械圧縮比を最大にする、請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記勾配検出装置によって検出された前記勾配に基づいて前記車両の目標加速度を設定する目標加速度設定部と、
   前記車両の加速度を検出する加速度検出装置と
   を更に備え、
   前記圧縮比制御部は、前記燃料カット制御が実行されているとき、前記加速度検出装置によって検出される前記車両の加速度が前記目標加速度に近付くように前記機械圧縮比を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
5. 前記目標加速度設定部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が負である場合、該勾配が小さいほど前記目標加速度を大きくする、請求項４に記載の車両の制御装置。
6. 前記目標加速度設定部は、前記勾配検出装置によって検出された前記勾配が正である場合、正の所定値に前記目標加速度を設定する、請求項４又は５に記載の車両の制御装置。
7. 前記車両のドライバのブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出装置を更に備え、
   前記目標加速度設定部は、前記燃料カット制御が実行され且つ前記勾配が予め定められた負の中勾配領域にあるときに前記ブレーキ操作検出装置によって検出されたブレーキ操作に基づいて、前記勾配が負であるときの目標加速度を変更する、請求項４から６のいずれか１項に記載の車両の制御装置。

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