JP2022044378A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カットから復帰する際の車両の振動を抑制する。【解決手段】内燃機関における燃料噴射を停止する燃料カットを実行しているときには、吸入空気量が、内燃機関を良好な燃費でアイドル運転可能な回転数としての第１回転数で内燃機関をアイドル運転する際の吸入空気量としての第１空気量より大きい第２空気量となるように内燃機関を制御し、燃料カットから復帰して燃料噴射を再開するときには、回転数を第１回転数から第１回転数より高い第２回転数に増加させつつ、且つ、吸入空気量を第２空気量として内燃機関をアイドル運転する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に関し、詳しくは、内燃機関を備える車両に関する。

従来、この種の車両としては、内燃機関を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、燃料噴射を停止する燃料カット中は、内燃機関をアイドル運転（自立運転）する際の目標アイドル回転数（アイドル回転数の目標値）を目標回転数に設定し、燃料カットから復帰（燃料噴射を再開）した後において、内燃機関の回転数がアイドル回転数より大きい所定回転数であるときには、燃料カットを一時的に実行する。これにより、内燃機関の回転数の急増（吹き上がり）を抑制している。

特開２０１０－１８５３１５号公報

上述の車両では、車両振動の悪化の抑制のため、目標アイドル回転数を高くする場合がある。この場合、燃料カットから復帰する際の回転数が高くなり、燃費が悪化してしまう。こうした燃費の悪化を抑制する手法として、燃料カットから復帰する際には、低い目標アイドル回転数、吸入空気量で内燃機関のアイドル運転を開始した後に目標アイドル回転数および吸入空気量を高くする手法が考えられる。しかしながら、この手法では、燃料カットから復帰する際の吸入空気量が低くなるため、その後、高い目標アイドル回転数に対応する吸入空気量となるのに時間を要し、過渡的に内燃機関の回転数が下がって、振動が増加する場合がある。

本発明の車両は、燃料カットから復帰する際の車両の振動を抑制することを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
前記内燃機関を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、
前記内燃機関における燃料噴射を停止する燃料カットを実行しているときには、吸入空気量が、前記内燃機関を良好な燃費でアイドル運転可能な回転数としての第１回転数で前記内燃機関をアイドル運転する際の吸入空気量としての第１空気量より大きい第２空気量となるように前記内燃機関を制御し、
前記燃料カットから復帰して前記燃料噴射を再開するときには、回転数を前記第１回転数から前記第１回転数より高い第２回転数に増加させつつ、且つ、吸入空気量を前記第２空気量として前記内燃機関をアイドル運転する
ことを要旨とする。

この本発明の車両では、内燃機関における燃料噴射を停止する燃料カットを実行しているときには、吸入空気量が、内燃機関の目標アイドル回転数を内燃機関を良好な燃費でアイドル運転可能な回転数としての第１回転数で内燃機関をアイドル運転する際の吸入空気量としての第１空気量より大きい第２空気量となるように内燃機関を制御し、燃料カットから復帰して燃料噴射を再開するときには、回転数を第１回転数から第１回転数より高い第２回転数に増加させつつ、且つ、吸入空気量を第２空気量として内燃機関をアイドル運転する。これにより、燃料カットから復帰して内燃機関をアイドル運転する際に、内燃機関の回転数が過渡的に低下することを抑制できる。この結果、燃料カットから復帰する際の車両の振動を抑制できる。

こうした本発明の車両において、前記第２回転数は、前記内燃機関をアイドル運転したときに前記車両の振動が抑制される回転数であり、前記第２空気量は、前記内燃機関をアイドル運転したときに前記車両の振動が抑制される吸入空気量としてもよい。こうすれば、内燃機関をアイドル運転する際の車両の振動をより適正に抑制できる。

本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵにより実行される燃料カット時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵにより実行される復帰時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 車速Ｖ，燃料カットの状態、エンジン２２の回転数Ｎｅ，目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊、目標吸入空気量Ｑａ＊の時間変化の一例を説明するための説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、トルクコンバータ２８と、前後進切換機構２９と、変速機３０と、ギヤ機構３６と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するＥＣＵ５０により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。

トルクコンバータ２８は、一般的な流体式の伝導装置として構成されており、エンジン２２のクランクシャフト２３の動力を変速機３０の入力軸３２にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。トルクコンバータ２８は、エンジン２２のクランクシャフト２３に接続されたポンプインペラと、入力軸３２に接続されたタービンランナと、タービンランナからポンプインペラへの作動油の流れを整流するステータと、ステータの回転方向を一方向に制限するワンウェイクラッチと、ポンプインペラとタービンランナとを連結する油圧駆動のロックアップクラッチと、を備える。ロックアップクラッチは、ＥＣＵ５０により駆動制御されている。

前後進切換機構２９は、サンギヤ２９Ｓと、リングギヤ２９Ｒと、第１、第２ピニオンギヤ２９Ｐ１、２９Ｐ２と、キャリア２９Ｃと、クラッチＣ１と、ブレーキＢ１と、を備える。サンギヤ２９Ｓは、ギヤ機構３６の駆動ギヤ３６０に噛合している。キャリア２９Ｃは、変速機３０の入力軸３２とクラッチＣ１とに接続されている。クラッチＣ１は、キャリア２９Ｃとギヤ機構３６との接続および接続の解除を行なう。ブレーキＢ１は、リングギヤ２９Ｒの回転を許容したり禁止したりする。クラッチＣ１、ブレーキＢ１は、図示しない油圧回路からの油圧で駆動する。これにより、ブレーキＢ１をオフすると共にクラッチＣ１をオフすることによりトルクコンバータ２８から入力軸３２に伝達された動力をそのまま変速機３０のプライマリプーリに伝達して車両を前進させることが可能となる。また、ブレーキＢ１をオンすると共にクラッチＣ１をオフすることにより入力軸３２の回転を逆方向に変換して変速機３０のプライマリプーリに伝達し、車両を後進させることが可能となる。さらに、ブレーキＢ１をオフすると共にクラッチＣ１をオンすることによりトルクコンバータ２８から入力軸３２に伝達された動力をギヤ機構３６に伝達させることが可能となる。

変速機３０は、ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）として構成されており、溝幅が変更可能で入力軸３２（インプットシャフト）に接続されたプライマリプーリと、同じく溝幅が変更可能でアウトプットシャフト３１に接続されたセカンダリプーリと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリの溝に架けられたベルトと、作動油を用いてプライマリプーリおよびセカンダリプーリの溝幅を変更する油圧回路と、を備える。変速機３０は、油圧回路を駆動してプライマリプーリおよびセカンダリプーリの溝幅を変更することにより入力軸３２（インプットシャフト）の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト３１に出力する。アウトプットシャフト３１は、クラッチＣ２を介して駆動軸３７に接続されている。これにより、クラッチＣ２をオンすることによりアウトプットシャフト３１と駆動軸３７とが接続され、アウトプットシャフト３１に出力された動力を駆動軸３７に伝達することが可能となる。そして、クラッチＣ２をオフすることによりアウトプットシャフト３１と駆動軸３７との接続が解除される。

ギヤ機構３６は、駆動ギヤ３６０と、カウンタギヤ機構３６２と、を備える。駆動ギヤ３６０は、前後進切換機構２９のサンギヤ２９Ｓに噛合している。カウンタギヤ機構３６２は、駆動ギヤ３６０に噛み合うカウンタドリブンギヤと、カウンタドリブンギヤと一体回転するカウンタシャフト３６４と、カウンタシャフト３６４の回転を駆動軸３７に伝達するギヤと、カウンタシャフト３６４とカウンタドリブンギヤとの接続および接続を解除するシンクロ機構３６６と、を備える。シンクロ機構３６６は、図示しない油圧回路からの油圧で駆動する。これにより、前後進切換機構２９のクラッチＣ１をオンすると共にシンクロ機構３６６をオンすることによりギヤ機構３６を介して入力軸３２と駆動軸３７とを接続し、入力軸３２に伝達された動力をギヤ機構３６を介して駆動軸３７に伝達する。また、前後進切換機構２９のクラッチＣ１をオフすると共にシンクロ機構３６６をオフすることにより入力軸３２と駆動軸３７との接続を解除する。

ＥＣＵ５０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。

ＥＣＵ５０には、エンジン２２の運転制御やロックアップクラッチ、変速機３０の制御に必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ５０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２２ａからのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温を挙げることができる。スロットルバルブのポジションを検出するスロットルポジションセンサからのスロットル開度や、吸気ポートに取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量も挙げることができる。入力軸３２に取り付けられた回転数センサからの入力軸３２の回転数Ｎｉなどが入力ポートを介して入力されている。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。さらに、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。

ＥＣＵ５０からは、エンジン２２の運転制御やトルクコンバータ２８のロックアップクラッチ２８ａ、前後進切換機構２９、変速機３０、ギヤ機構３６の制御に必要な各種制御信号が出力ポートを介して出力される。各種制御信号としては、例えば、スロットル開度を調節するスロットルモータや燃料噴射弁への駆動信号などを挙げることができる。また、トルクコンバータ２８のロックアップクラッチ２８ａへの制御信号や、前後進切換機構２９のクラッチＣ１、ブレーキＢ１の油圧回路への制御信号、変速機３０の油圧回路への制御信号、ギヤ機構３６のシンクロ機構３６６の油圧回路への制御信号などを挙げることができる。

ＥＣＵ５０は、クランクポジションセンサ２２ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

こうして構成された実施例の自動車２０では、エンジン２２からの動力を変速機３０を介して駆動軸３７に出力しながら走行するベルト駆動モードと、エンジン２２からの動力を変速機３０を介さずにギヤ機構３６を介して駆動軸３７に出力しながら走行するギヤ駆動モードと、を切り換えて走行する。ベルト駆動モードでは、前後進切換機構２９のクラッチＣ１をオフし、クラッチＣ２をオンし、シンクロ機構３６６をオフする。ギヤ駆動モードでは、前後進切換機構２９のクラッチＣ１をオンし、クラッチＣ２をオフし、シンクロ機構３６６をオンする。

実施例の自動車２０では、エンジン２２をアイドル運転（自立運転）するときには、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊、目標吸入空気量Ｑａ＊でアイドル運転するように、エンジン２２における燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を実行する。目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊、目標吸入空気量Ｑａ＊については、後述する。

次に、こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に、エンジン２２の燃料噴射を停止する燃料カット時および燃料カットからの復帰時（燃料噴射を再開する時）におけるエンジン２２の動作について説明する。最初に、燃料カット時の動作について説明する。図２は、ＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵにより実行される燃料カット時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、走行中にアクセルペダル６３がオフされたときに、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃなど）毎に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、ＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵは、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊を燃費要求回転数（第１回転数）Ｎｉｅｃｏに設定する（ステップＳ１００）。燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏは、エンジン２２を良好な燃費でアイドル運転可能な回転数として予め定められた回転数であり、例えば、８３０ｒｐｍ、８４０ｒｐｍ、８５０ｒｐｍなどに設定される。

続いて、目標吸入空気量Ｑａ＊に振動抑制空気量（第２空気量）Ｑａｉｎｖを設定する（ステップＳ１１０）。振動抑制空気量Ｑａｉｎｖは、エンジン２２を燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏでアイドル運転する際の吸入空気量としての燃費要求空気量（第１空気量）Ｑａｉｅｃｏより大きく、エンジン２２をアイドル運転したときに車両の振動を抑制可能な吸入空気量として予め設定された空気量である。

こうして目標吸入空気量Ｑａ＊を設定すると、エンジン２２の吸入空気量Ｑａが目標吸入空気量Ｑａ＊（＝振動抑制空気量Ｑａｉｎｖ）となるように図示しないスロットルモータを用いてスロットルバルブの開度（スロットル開度）を調整して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。これにより、燃料カット時にエンジン２２の吸入空気量Ｑａを振動抑制空気量Ｑａｉｎｖとすることができる。

次に、燃料カットからの復帰時の動作について説明する。図３は、ＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵにより実行される復帰時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、燃料カット中にアクセルペダル６３がオンされた後に、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃなど）毎に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、ＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵは、前回本ルーチンが実行されたときに設定されている目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ（前回Ｎｉｄｌ）に変化量ΔＮ（正の値）を加えた値と振動抑制回転数（第２回転数）Ｎｉｎｖとのうち小さいほうの値を目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊に設定する処理を実行する（ステップＳ２００）。本ルーチンが初めて実行される直前には、燃料カットが実行されていることから、前回Ｎｉｄｌには、燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏが設定されている。振動抑制回転数Ｎｉｎｖは、エンジン２２をアイドル運転したときに車両の振動を抑制可能な回転数として予め定められた回転数であり、車両に共振が生じるエンジン２２の回転数の範囲である共振回転数帯（例えば、８３０ｒｐｍ～８７０ｒｐｍなど）の上限より高く、例えば、８７５ｒｐｍ、８８０ｒｐｍ、８８５ｒｐｍなどに設定される。したがって、ステップＳ２００は、前回本ルーチンを実行したときより目標アイドル回転数Ｎｉｄｌを振動抑制回転数Ｎｉｎｖに向けて増加させる処理となっている。

続いて、目標吸入空気量Ｑａ＊に振動抑制空気量Ｑａｉｎｖを設定して（ステップＳ２００）、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊（＝Ｎｉｎｖ）、目標吸入空気量Ｑａ＊（＝Ｑａｉｎｖ）でアイドル運転するようにエンジン２２を制御して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。

図４は、車速Ｖ，燃料カットの状態、エンジン２２の回転数Ｎｅ，目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊、目標吸入空気量Ｑａ＊の時間変化の一例を説明するための説明図である。燃料カットを実行しているとき（燃料カットの状態がオンのとき）には、図示するように、エンジン２２のフリクションで、車速Ｖ、エンジン２２の回転数Ｎｅが徐々に低下する。目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊は、燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏに設定されている。目標吸入空気量Ｑａ＊が振動抑制空気量Ｑａｉｎｖに設定されている。

燃料カットからの復帰時（時間ｔｓ）には、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊は、燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏに設定され、時間の経過と共に振動抑制回転数Ｎｉｎｖに向かって増加し、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊、目標吸入空気量Ｑａ＊（＝Ｑａｉｎｖ）でアイドル運転するようにエンジン２２を制御する。実施例では、燃料カット中に目標吸入空気量Ｑａ＊を振動抑制空気量Ｑａｉｎｖとしていることから、燃料カットからの復帰時にエンジン２２の回転数Ｎｅが低下することを抑制できる。また、このとき、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊を燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏとしていることから、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊をただちに振動抑制回転数Ｎｉｎｖとするものに比して燃料噴射量を低くすることができる。これにより、車両の振動と燃費の悪化を抑制できる。さらに、その後、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊を燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏから振動抑制回転数Ｎｉｎｖに増加させるから、車両の振動を抑制できる。これにより、燃料カットから復帰する際の車両の振動を抑制できる。

なお、こうしてエンジン２２をアイドル運転した後に、所定の条件が成立したときには、エンジン２２からの動力を駆動軸３７に出力して走行するようにエンジン２２を制御する。

以上説明した実施例の自動車２０によれば、燃料カットを実行しているときには、吸入空気量Ｑａが、エンジン２２の目標アイドル回転数Ｎｉｄｌを燃費要求回転数（第１回転数）Ｎｉｅｃｏでエンジン２２をアイドル運転する際の吸入空気量Ｑａとしての燃費要求空気量（第１空気量）Ｑａｉｅｃｏより大きい振動抑制空気量（第２空気量）Ｑａｉｎｖとなるようにエンジン２２を制御し、燃料カットから復帰して燃料噴射を再開するときには、回転数を燃費要求回転数（第１回転数）Ｎｉｅｃｏから燃費要求回転数（第１回転数）Ｎｉｅｃｏより高い振動抑制回転数（第２回転数）Ｎｉｎｖに増加させつつ、且つ、吸入空気量Ｑａを振動抑制空気量（第２空気量）Ｑａｉｎｖとしてエンジン２２をアイドル運転することにより、燃料カットから復帰する際の車両の振動を抑制できる。

実施例の自動車２０では、図２の燃料カット時制御ルーチンのステップＳ１１０および図３の復帰時制御ルーチンのステップＳ２１０で、目標吸入空気量Ｑａ＊に振動抑制空気量Ｑａｉｎｖを設定している。しかしながら、目標吸入空気量Ｑａ＊に燃費良好空気量Ｑａｉｅｃｏより大きい空気量を設定すればよいから、例えば、振動抑制空気量Ｑａｉｎｖより大きい空気量を設定してもよい。

実施例の自動車２０では、図３の復帰時制御ルーチンのステップＳ２００で、振動抑制回転数Ｎｉｎｖまで増加するように目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊を設定している。しかしながら、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ＊を燃費要求回転数Ｎｉｅｃｏより高い回転数に設定すればよいから、例えば、振動抑制回転数Ｎｉｎｖより高い回転数に設定してもよい。

実施例の自動車２０では、ギヤ機構３６を備え、ベルト駆動モードとギヤ駆動モードとにより走行可能としている。しかしながら、ギヤ機構３６を備えずに、ベルト駆動モードのみにより走行可能としてもよい。

実施例の自動車２０では、変速機３０としてＣＶＴを用いているが、多段変速機を用いてもよい。

実施例では、本発明を自動車に適用する場合について例示している。しかしながら、本発明は列車や工作機械など他の車両に適用しても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、ＥＣＵ５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

２０ 自動車、２２ エンジン、２２ａ クランクポジションセンサ、２３ クランクシャフト、２８ トルクコンバータ、２９ 前後進切換機構、２９Ｃ キャリア、２９Ｐ１ 第１ピニオンギヤ、２９Ｐ２ 第２ピニオンギヤ、２９Ｒ リングギヤ、２９Ｓ サンギヤ、２９ｃ キャリア、３０ 変速機、３１ アウトプットシャフト、３２ 入力軸、３６ ギヤ機構、３７ 駆動軸、５０ ＥＣＵ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、３６０ 駆動ギヤ、３６２ カウンタギヤ機構、３６４ カウンタシャフト、３６６ シンクロ機構、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１、Ｃ２ クラッチ。

Claims (1)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関を制御する制御装置と、
   を備える車両であって、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関における燃料噴射を停止する燃料カットを実行しているときには、吸入空気量が、前記内燃機関を良好な燃費でアイドル運転可能な回転数としての第１回転数で前記内燃機関をアイドル運転する際の吸入空気量としての第１空気量より大きい第２空気量となるように前記内燃機関を制御し、
   前記燃料カットから復帰して前記燃料噴射を再開するときには、回転数を前記第１回転数から前記第１回転数より高い第２回転数に増加させつつ、且つ、吸入空気量を前記第２空気量として前記内燃機関をアイドル運転する
   車両。

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