JP2020122412A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マニュアルトランスミッションを備えた車両がアイドル停車状態であるか走行状態であるかを精度よく判定して、その状態に応じて適切に動弁特性を制御できる車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動弁特性を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関とマニュアルトランスミッションとが搭載された車両の制御装置において、前記車両の車速が第１閾値未満であり且つ前記内燃機関に要求される要求トルクが第２閾値未満であるアイドル停車条件が成立する場合には、前記車両はアイドル停車状態であると判定し、前記アイドル停車条件が不成立の場合には、前記車両は走行状態であると判定する判定部と、前記車両は前記アイドル停車状態であると判定された場合には、前記可変動弁機構をアイドル停車モードで制御し、前記車両は前記走行状態であると判定された場合には、前記可変動弁機構を走行モードで制御する制御部と、を備えた車両の制御装置。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

吸気弁及び排気弁の少なくともの動弁特性を変更可能な可変動弁機構が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−２６１２６８号公報

一般的に、可変動弁機構により変更される動弁特性は、車両の状態に応じて変更され、例えば、車速センサにより検出される車速に応じて、動弁特性が制御される。ここで、マニュアルトランスミッションを備えた車両（以下、ＭＴ車と称する）では、シフトレバーの位置を認識するセンサ等が設けられていない場合が多い。このため、例えばＭＴ車が急勾配を登坂する際に、車速が遅いため車両はアイドル停車状態であるとして、動弁特性がアイドル停車状態に適した状態に制御される可能性がある。この場合、駆動トルクを確保できずに、ＭＴ車は発進できない可能性がある。

そこで本発明は、マニュアルトランスミッションを備えた車両がアイドル停車状態であるか走行状態であるかを精度よく判定して、その状態に応じて適切に動弁特性を制御できる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動弁特性を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関とマニュアルトランスミッションとが搭載された車両の制御装置において、前記車両の車速が第１閾値未満であり且つ前記内燃機関に要求される要求トルクが第２閾値未満であるアイドル停車条件が成立する場合には、前記車両はアイドル停車状態であると判定し、前記アイドル停車条件が不成立の場合には、前記車両は走行状態であると判定する判定部と、前記車両は前記アイドル停車状態であると判定された場合には、前記可変動弁機構をアイドル停車モードで制御し、前記車両は前記走行状態であると判定された場合には、前記可変動弁機構を走行モードで制御する制御部と、を備えた車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、マニュアルトランスミッションを備えた車両がアイドル停車状態であるか走行状態であるかを精度よく判定して、その状態に応じて適切に動弁特性を制御できる車両の制御装置を提供できる。

図１は、本実施例の車両の概略構成図である。 図２Ａは、比較例でのアイドル停車状態と判定される領域を示したマップであり、図２Ｂは、本実施例でのアイドル停車状態と判定される領域を示したマップである。 図３は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。

［車両の概略構成］
図１は、本実施例の車両（ＭＴ車）の概略構成図である。エンジン２０は、内燃機関の一例である。エンジン２０は、ピストン２４が収納されたシリンダブロック２１上に設置されたシリンダヘッド２２内の燃焼室２３内で混合気を燃焼させて、ピストン２４を往復動させる。ピストン２４の往復動は、クランクシャフト２６の回転運動に変換される。シリンダブロック２１の下部には、潤滑用のオイルを貯留したオイルパン２１ａが設けられている。尚、図示はしていないが、エンジン２０は４つの気筒を有した直列４気筒エンジンであるがこれに限定されない。エンジンは、ガソリンエンジンに限定されず、ディーゼルエンジンであってもよい。

エンジン２０のシリンダヘッド２２には、吸気ポート１０ｉを開閉する吸気弁４２と、排気ポート３０ｅを開閉する排気弁４４とが気筒ごとに設けられている。また、シリンダヘッド２２の頂部には、燃焼室２３内の混合気に点火するための点火プラグ２７が気筒ごとに取り付けられている。

また、エンジン２０は、排気弁４４の動弁特性を変更する可変動弁機構（以下、ＶＶＴと称する）５４を備えている。ＶＶＴ５４は、例えば１つの排気弁４４に対応して排気側カムシャフトに駆動カムが設けられており、駆動カムにより排気弁４４を開閉する。駆動カムは、排気側カムシャフトに対して位相を変更可能に連結されている。これにより、排気弁４４の開弁時期及び閉弁時期を進角又は遅角側に変更することができる。尚、排気側カムシャフトに対する駆動カムの位相は、オイルコントロールバルブにより調整される油圧に応じて切り替えられる。尚、油圧式のＶＶＴ５４の代わりに、電動式の動弁機構を採用してもよい。また、ＶＶＴ５４に加えて、吸気弁４２の動弁特性を変更する吸気動弁機構を備えていてもよいし、ＶＶＴ５４の代わりに吸気動弁機構を備えていてもよい。また、これらの可変動弁機構は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁時期、閉弁時期、作用角、リフト量の少なくとも一つを変更可能であればよい。

各気筒の吸気ポート１０ｉは気筒毎の枝管を介してサージタンク１８に接続されている。サージタンク１８の上流側には吸気通路１０が接続されており、吸気通路１０の上流端にはエアクリーナ１９が設けられている。そして吸気通路１０には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１５と、電子制御式のスロットル弁１３とが設けられている。

また、各気筒の吸気ポート１０ｉには、燃料を吸気ポート１０ｉ内に噴射するポート噴射弁１２が設置されている。ポート噴射弁１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁４２の開弁時に燃焼室２３に吸入され、ピストン２４で圧縮され、点火プラグ２７で点火燃焼させられる。

各気筒の排気ポート３０ｅは気筒毎の枝管を介して排気通路３０に接続されている。排気通路３０には、三元触媒３１が設けられている。三元触媒３１は、リーン雰囲気では酸素（Ｏ_２）を吸着しながらＮＯ_ｘを還元（Ｎ_２に浄化）する。他方、リッチ雰囲気では、酸素を放出しながらＨＣおよびＣＯを酸化（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２に浄化）する。三元触媒３１の上流側には、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３３が設置されている。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を備える。ＥＣＵ６０は、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによりエンジン２０を制御する。ＥＣＵ６０は、エンジン２０の車両の制御装置の一例である。

ＥＣＵ６０には、上述の点火プラグ２７、スロットル弁１３及びポート噴射弁１２が電気的に接続されている。またＥＣＵ６０には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１、スロットル弁１３のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１４、吸入空気量を検出するエアフローメータ１５、空燃比センサ３３、クランクシャフト２６のクランク角を検出するクランク角センサ２５、車両の走行速度を検出する車速センサ２９や、その他の各種センサが電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ２７、スロットル弁１３、ポート噴射弁１２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。

また、ＥＣＵ６０は、ＶＶＴ５４に供給される油圧を調整するオイルコントロールバルブに電気的に接続され、このオイルコントロールバルブを制御することによりＶＶＴ５４の駆動を制御し、排気弁４４の駆動を制御する。尚、油圧式のＶＶＴ５４の代わりに、電動式の動弁機構を用いた場合には、ＥＣＵ６０は、電動式の動弁機構に設けられたモータの駆動を制御することによって排気弁４４の駆動を制御してもよい。

ＥＣＵ６０は、車両が走行状態かアイドル停車状態かに応じて、排気弁４４の動弁特性が車両の状態に最適となるようにＶＶＴ５４を制御する。具体的には、車両が走行状態の場合には、ＶＶＴ５４を走行モードで制御され、吸気弁４２及び排気弁４４の開弁期間が一時的に重なるバルブオーバーラップが生じるように排気弁４４の位相が遅角される。これに対して、車両がアイドル停車状態の場合には、ＶＶＴ５４をアイドル停車モードで制御され、上述したバルブオーバーラップが生じないように排気弁４４の位相が進角される。即ち、走行モードでは、エンジン２０のトルクを確保しつつ燃費が向上するように排気弁４４の位相が制御される。一方、アイドル停車モードでは、エンジン２０の回転数が安定するように排気弁４４の位相が制御される。尚、走行モード及びアイドルモードのそれぞれで制御される動作特性は、上記に限定されない。本実施例のＥＣＵ６０は、詳しくは後述するが、車速に加えてエンジン２０への要求トルクに基づいて車両がアイドル停車状態であるか否かを精度よく判定できる。

［比較例］
図２Ａは、比較例でのアイドル停車状態と判定される領域を示したマップである。このマップでは、横軸は車速を示し、縦軸はエンジンに要求される要求トルクを示している。比較例では、車速のみに基づいて車両がアイドル停車状態であるか否かを判定する。具体的には、車速がα未満の場合に車両はアイドル停車状態にあると判定され、車速がα以上の場合に車両は走行状態にあると判定される。このため、例えば、急勾配を登坂する際に、車速のみの条件でアイドル停車状態であると判定されると、半クラッチを使いアクセルペダルを踏みこみ発進しようとしても、ＶＶＴがアイドルモードで制御され、平地での発進よりも駆動トルクが必要なため、発進できずに、ＶＶＴの制御モードがアイドルモードから走行モードに切り替えられずに、発進できない可能性がある。特に、排気量が小さいエンジンにおいてこのような事態が生じる可能性がある。

一方、オートマチックトランスミッションを備えた車両では、シフトレバーの位置を検出できるため、車速とシフト位置（ニュートラルレンジ、又はニュートラルレンジ以外）とに基づいて、上記のような問題は解消できると考えられるが、ＭＴ車においては、一般的にシフト位置を検出するものが用いられていない。

［本実施例］
図２Ｂは、本実施例でのアイドル停車状態と判定される領域を示したマップである。本実施例では、車速がα未満であって且つ要求トルクが（β＋γ）未満である場合にのみ、車両はアイドル停車状態であると判定され、それ以外では車両は走行状態であると判定される。ここで、βは、アイドル停車状態での要求トルクの大きさに設定されており、γはオフセット量を示している。γを設定することにより、アクセルペダルの微操作による車両状態の誤判定を抑制でき、これによりＶＶＴ５４の制御モードが不用意に切り替えられることも抑制でき、燃費の悪化を抑制できる。αは第１閾値の一例であり、（β＋γ）は第２閾値の一例である。

図３は、ＥＣＵ６０が実行する制御の一例を示したフローチャートである。車速センサ２９の検出結果に基づいて、車速がα未満であるか否かが判定される（ステップＳ１）。αは、例えば３ｋｍ／ｈであるが、これに限定されない。ステップＳ１で肯定判定の場合、要求トルクが（β＋γ）未満であるか否かが判定される（ステップＳ２）。要求トルクは、アクセル開度センサ１１により検出されるアクセル開度に基づいて、算出される。アクセル開度は、ドライバーのアクセルペダルへの操作量が反映されるため、要求トルクの大きさを検出することにより、ドライバーの発進意思の有無を判定することができる。ステップＳ２で肯定判定の場合、車両はアイドル停車状態と判定され（ステップＳ３）、ＶＶＴ５４はアイドルモードで制御される（ステップＳ４）。

ステップＳ１及びＳ２の何れか一方で否定判定の場合、車両は走行状態であると判定され（ステップＳ５）、ＶＶＴ５４は走行モードで制御される（ステップＳ６）。ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ５の処理は、車両の車速がα未満であり且つ要求トルクが（β＋γ）であるアイドル停車条件が成立する場合には、車両はアイドル停車状態であると判定し、アイドル停車条件が不成立の場合には、車両は走行状態であると判定する判定部が実行する処理の一例である。ステップＳ４及びＳ６の処理は、車両はアイドル停車状態であると判定された場合には、ＶＶＴ５４をアイドル停車モードで制御し、車両は走行状態であると判定された場合には、ＶＶｔ５４を走行モードで制御する制御部が実行する処理の一例である。

このように車両がアイドル停車状態であるか走行状態であるが精度よく判定できるため、アイドル停車状態でのエンジン２０の安定化と走行状態での燃費の向上とを両立しつつ、登坂でのスムーズな発進を実現できる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１１ アクセル開度センサ
２０ エンジン
２９ 車速センサ
４４ 排気弁
５４ 排気動弁機構（可変動弁機構）
６０ ＥＣＵ（内燃機関の制御装置）

Claims (1)

1. 吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の動弁特性を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関とマニュアルトランスミッションとが搭載された車両の制御装置において、
   前記車両の車速が第１閾値未満であり且つ前記内燃機関に要求される要求トルクが第２閾値未満であるアイドル停車条件が成立する場合には、前記車両はアイドル停車状態であると判定し、前記アイドル停車条件が不成立の場合には、前記車両は走行状態であると判定する判定部と、
   前記車両は前記アイドル停車状態であると判定された場合には、前記可変動弁機構をアイドル停車モードで制御し、前記車両は前記走行状態であると判定された場合には、前記可変動弁機構を走行モードで制御する制御部と、を備えた車両の制御装置。
   

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