JP2022142612A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンチサージ制御を適宜実施しつつも、必要なときにアンチサージ制御をキャンセルしてエンジントルクを増強し加速性能を確保できるようにする。【解決手段】車両に動力源として搭載される内燃機関を制御する制御装置であって、スロットルバルブの開度が縮小ないし全閉してエンジン回転数が減速する状態から、スロットルバルブの開度が拡開してエンジン回転数が加速する状態に切り替わる過渡期に、エンジン回転数の上昇に合わせて点火タイミングを遅角補正し、またエンジン回転数の低下に合わせて点火タイミングを進角補正するアンチサージ制御を実施するが、エンジントルクを速やかに増大させるべき所定の条件が成立する場合には、一時的に前記アンチサージ制御を実施しない内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図４

Description

本発明は、動力源として車両に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。

火花点火式内燃機関における、気筒に充填された混合気への点火タイミングは、原則として、そのときの内燃機関の運転領域に応じて設定する。そのベース点火タイミングは、当該運転領域におけるＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）と、当該運転領域においてノッキングが惹起されないと通常考えられる限界の点火タイミング（の進角量）との比較により定まる。低負荷ないし中負荷域では、点火タイミングをＭＢＴまで進角させてもノッキングは起こらず、故にベース点火タイミングをＭＢＴのタイミングとする。これに対し、高負荷域では、点火タイミングをＭＢＴまで進角させるとノッキングを起こすリスクがあるので、ベース点火タイミングをＭＢＴのタイミングよりも遅らせる必要がある。

その上で、気筒におけるノッキングの有無を判定し、その判定結果に応じて点火タイミングを調整する。ノッキングを感知したときには、以後ノッキングが起こらなくなるまで点火タイミングを徐々に遅角させる、即ちベース点火タイミングに加味する遅角補正量を徐々に増大させる。翻って、ノッキングを感知していないときには、ノッキングが起こらない限りにおいて点火タイミングを徐々に進角させる、即ちベース点火タイミングに加味する遅角補正量を減少させて、内燃機関の出力及び燃費の向上を図る。

点火タイミングをＭＢＴに近づけるほど内燃機関の熱機械変換効率が向上し、ＭＢＴから遠ざけるほど熱機械変換効率が低下する。これを利用して、内燃機関が出力するエンジントルクを増減調整し、以てエンジン回転数を制御することも周知である（以上、例えば下記特許文献を参照）。

特開２０１６－００８５７８号公報

内燃機関のスロットルバルブの開度が縮小ないし全閉してエンジン回転数が減速する状態から、スロットルバルブの開度が拡開してエンジン回転数が加速する状態に切り替わる過渡期に、エンジン回転数が瞬時的に急上昇するサージが発生して内燃機関が揺動することがある。その振動が車体に伝わり、運転者を含む車両の搭乗者に感じ取られると、ドライブフィーリングを損ねることになりかねない。

そこで、図３に示すように、エンジン回転数の上昇に対して点火タイミングを遅角補正してエンジントルクを低減し、その後のエンジン回転数の低落に対して点火タイミングを進角補正してエンジントルクを再び増大させることを反復するアンチサージ制御を実施することがある。このような制御により、減速から加速に切り替わる過渡期におけるエンジントルクの急増を抑制し、エンジン回転数のサージングを適切に防止することができる。

しかしながら、減速後の再加速時に常に必ずアンチサージ制御を実施することとすると、可及的速やかにエンジン回転を加速させたい状況下においてエンジントルクが必要十分に増大せず、加速の遅れ、もたつきを招く可能性がある。

上記の点に鑑みてなされた本発明は、アンチサージ制御を適宜実施しつつも、必要なときにアンチサージ制御をキャンセルしてエンジントルクを増強し加速性能を確保できるようにすることを所期の目的としている。

本発明では、車両に動力源として搭載される内燃機関を制御する制御装置であって、スロットルバルブの開度が縮小ないし全閉してエンジン回転数が減速する状態から、スロットルバルブの開度が拡開してエンジン回転数が加速する状態に切り替わる過渡期に、エンジン回転数の上昇に合わせて点火タイミングを遅角補正し、またエンジン回転数の低下に合わせて点火タイミングを進角補正するアンチサージ制御を実施するが、エンジントルクを速やかに増大させるべき所定の条件が成立する場合には、一時的に前記アンチサージ制御を実施しない内燃機関の制御装置を構成した。

前記所定の条件の具体例としては、内燃機関と車両の駆動輪との間に介在するトランスミッションの変速比が変更されることや、内燃機関の出力トルクを平時よりも増強する走行モードに移行したこと、等が挙げられる。

前記所定の条件が成立している場合において、一時的に前記アンチサージ制御を実施しないキャンセル時間の長さは、そのときのエンジン回転数に応じて変更することが好ましい。例えば、エンジン回転数がより低い値であるときのキャンセル時間を、エンジン回転数がより高い値であるときのキャンセル時間よりも長く設定する。既にエンジン回転数が高回転となっているならば、それ以上の加速が必要とされる度合いが相対的に小さいので、キャンセル時間を短縮して早期にアンチサージ制御を再開することが許される。

本発明によれば、アンチサージ制御を適宜実施しつつも、必要なときにアンチサージ制御をキャンセルしてエンジントルクを増強し加速性能を確保できるようになる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。 同実施形態における車両の駆動系の構成を例示する図。 同実施形態の制御装置による制御の内容を説明するタイミング図。 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。 同実施形態の制御装置による制御の内容を説明するタイミング図。 同実施形態の制御装置が決定する、アンチサージ制御のキャンセル時間の長さとそのときのエンジン回転数との関係を例示する図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関１００の概要を示す。本実施形態の内燃機関１００は、ポート噴射式の４ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を包有する。各気筒１の吸気ポートの近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１を気筒１毎に設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞り弁である電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、排気通路４と吸気通路３とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における触媒４１の下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所（特に、サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４）に接続している。

図２に、車両が備える駆動系のトランスミッションの一例を示す。このトランスミッションは、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を具備してなる。図示例のものは、内燃機関１００が出力するエンジントルクを二つの経路を介して車両の駆動輪に伝達することが可能な、いわゆる動力分割式（トルクスプリット式）変速機８、９である。その一方の伝達経路には、ベルト式の無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を配し、他方の伝達経路には、遊星歯車機構８１を含むスプリット変速機構８を配している。

内燃機関１００が出力するエンジントルクは、内燃機関１００の出力軸であるクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回転不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。車速がある程度以上に高い（例えば、約１０ｋｍ／ｈ以上）ときには、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。車速がそれ以下となれば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。翻って、非ロックアップ時には、トルクコンバータ７の速度比が、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。

タービンランナ７２に連結したインプット軸７５には、インプット軸ギア７６を固定している。インプット軸ギア７６は、これよりも大径で歯数の多いプライマリ軸ギア９５と噛合する。プライマリ軸ギア９５は、ＣＶＴ９のプライマリ軸９４に固定している。

ＣＶＴ９は、プライマリ軸９４に相対回転不能に支持させたプライマリプーリ９１と、プライマリ軸９４と平行に配されたセカンダリ軸９６に相対回転不能に支持させたセカンダリプーリ９２と、プライマリプーリ９１及びセカンダリプーリ９２に巻き掛けられたベルト９３とを備え、両プーリ９１、９２とベルト９３との摩擦により、プライマリ軸９４とセカンダリ軸９６との間でトルクを伝達する。

ベルト式ＣＶＴ９では、各プーリ９１、９２におけるベルト９３を挟む溝の幅が変更されることにより、セカンダリプーリ９２とプライマリプーリ９１とのプーリ比、換言すればＣＶＴ９が具現する変速比が連続的に無段階で変更される。

遊星歯車機構８１は、サンギア８１１、複数個のプラネタリギア８１４を有するプラネタリキャリア８１２、及びリングギア８１３を備える。サンギア８１１は、セカンダリ軸９６に相対回転不能に支持させてある。他方、プラネタリキャリア８１２は、アウトプット軸８４に対して相対的に回転可能であるように外嵌している。各プラネタリギア８１４は、サンギア８１１の外周の歯に噛合し、かつリングギア８１３の内周の歯に噛合する。

リングギア８１３には、アウトプット軸８４を連結している。アウトプット軸８４に固定したギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合する。アウトプット軸８４の回転は、デファレンシャル装置を介して車軸（ドライブシャフト）１０３に伝わり、車軸１０３に取り付けられた駆動輪を回転させる。

また、プラネタリキャリア８１２は、スプリットドリブンギア８２を相対回転不能に支持している。スプリットドリブンギア８２は、これよりも大径で歯数の多いスプリットドライブギア８３と噛合する。スプリットドライブギア８３は、インプット軸７５に対して相対的に回転可能であるように外嵌している。

インプット軸７５とスプリットドライブギア８３との間には、断接切換可能な液圧クラッチＣ１を介設している。クラッチＣ１は、作動液圧によりインプット軸７５とスプリットドライブギア８３とを直結、即ちこれらが一体となって回転するように結合することができる。

サンギア８１１とリングギア８１３との間にも、断接切換可能な液圧クラッチＣ２を介設している。クラッチＣ２は、作動液圧によりサンギア８１１とリングギア８１３とを直結、即ちこれらが一体となって回転するように結合することができる。

加えて、プラネタリキャリア８１２と変速機８のケースとの間に、断接切換可能な液圧クラッチであるブレーキＢ１を介設している。ブレーキＢ１は、作動液圧によりプラネタリキャリア８１２をケースに対して固定、即ちプラネタリキャリア８１２の回転を制動することができる。

この自動変速機８、９は、クラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１の各々の係合（締結）／非係合（切断、解放）の切り換えを通じて、複数の動力伝達モードを選択的にとることができる。車両の発進時、低車速域からの加速時や、低中車速域での巡航時等には、専らベルト式ＣＶＴ９のみによってエンジントルクを車軸１０３及び駆動輪に伝える「ベルトモード」を用いる。

ベルトモードでは、クラッチＣ２を係合し、クラッチＣ１及びブレーキＢ１を非係合とする。これにより、スプリットドライブギア８３がインプット軸７５から切り離され、遊星歯車機構８１のプラネタリキャリア８１２が自由回転状態となり、遊星歯車機構８１のサンギア８１１とリングギア８１３とが直結される。インプット軸７５に入力されるトルクは、噛合するギア７６、９５による減速を経てＣＶＴ９のプライマリ軸９４に伝達され、プライマリプーリ９１からベルト９３を介してセカンダリプーリ９２に伝達される。そして、セカンダリ軸９６、サンギア８１１、リングギア８１３及びアウトプット軸８４が一体となって回転する。

中高車速域での走行、特にオーバドライブ時には、ベルト式ＣＶＴ９及びスプリット変速機構８の双方にエンジントルクを分配し、これら両者から車軸１０３及び駆動輪に伝える「スプリットモード」を用いる。

スプリットモードでは、クラッチＣ１を係合し、クラッチＣ２及びブレーキＢ１を非係合とする。これにより、インプット軸７５とスプリットドライブギア８３とが直結され、インプット軸７５の回転がスプリットドライブギア８３及びスプリットドリブンギア８２を介して遊星歯車機構８１のプラネタリキャリア８１２に伝わるようになる。サンギア８１１とリングギア８１３とは、切り離される。インプット軸７５に入力されるトルクは、噛合するギア８３、８２による増速を経てプラネタリキャリア８１２に伝達され、さらにプラネタリキャリア８１２からサンギア８１１及びリングギア８１３に分割して伝達される。

サンギア８１１に与えられたトルクは、ＣＶＴ９のセカンダリ軸９６に伝達され、セカンダリプーリ９２からベルト９３を介してプライマリプーリ９１に伝達される。そして、プライマリ軸９４を介してプライマリ軸ギア９５に伝達され、プライマリ軸ギア９５からインプット軸ギア７６に伝達される。スプリットモードでは、プライマリ軸ギア９５が駆動側、これに対してインプット軸ギア７６が従動（被動）側となる。

ベルトモードからスプリットモードに移行、いわば変速機８、９を「シフトアップ」した当初、ＣＶＴ９が具現する変速比はベルトモードにおけるハイギア寄りとなっている、即ちプーリ比（＝プーリ９２の径／プーリ９１の径）が小さくなっている。このときには、ＣＶＴ９を介して多くの動力がインプット軸７５からアウトプット軸８４に伝達されており、スプリット変速機構８を介して伝達される動力は多くはない。

スプリットモードへの移行後、車速がさらに加速し上昇するにつれて、ＣＶＴ９が具現する変速比はローギア寄りに変化してゆく、即ちプーリ比が大きくなってゆく。その帰結として、遊星歯車機構８１のサンギア８１１の回転数がより低くなり、リングギア８１３及びアウトプット軸８４の回転数がより高くなる。それとともに、スプリット変速機構８を介してインプット軸７５からアウトプット軸８４に伝達される動力が増大する。最終的には、動力の大半がスプリット変速機構８経由で伝わるようになる。

ベルトモード及びスプリットモードは何れも、車両の運転者がシフトレバー（セレクタレバー）を操作して前進走行レンジ（Ｄポジション等）を選択しているときの動力伝達モードである。運転者が後進走行レンジ（Ｒポジション）を選択しているときには、ブレーキＢ１を係合し、クラッチＣ１、Ｃ２を非係合とする。これにより、スプリットドライブギア８３がインプット軸７５から切り離され、遊星歯車機構８１のサンギア８１１とリングギア８１３とが切り離され、かつプラネタリキャリア８１２の回転が制止される。インプット軸７５に入力されるトルクは、ベルトモードと同様、噛合するギア７６、９５による減速を経てＣＶＴ９のプライマリ軸９４に伝達され、プライマリプーリ９１からベルト９３を介してセカンダリプーリ９２に伝達される。

そして、セカンダリ軸９６及びサンギア８１１が回転するが、遊星歯車機構８１のプラネタリキャリア８１２が制動されているために、リングギア８１３がサンギア８１１とは逆方向に回転することになる。このリングギア８１３の回転方向は、ベルトモード及びスプリットモードにおけるリングギア８１３の回転方向とは逆である。結局、リングギア８１３及びアウトプット軸８４が一体となって逆回転し、車軸１０３及び駆動輪を逆回転させ、車両が後進走行する。

運転者が非走行レンジ（ＮポジションやＰポジション）を選択しているときには、クラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１の全てを非係合とする。クラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１を係合していない状態では、内燃機関１００の出力するエンジントルクがインプット軸７５に入力されたとしても、そのトルクはセカンダリ軸９６まで伝達され、遊星歯車機構８１のサンギア８１１及びプラネタリギア８１４を空転させるに止まる。つまり、エンジントルクはアウトプット軸８４には伝達されず、車軸１０３及び駆動輪は回転駆動されない。

上述したトランスミッション７、８、９の構成は、あくまでも具体的な一例である。よって、車両のトランスミッションの構成はこのようなものには限定されない。トランスミッションに、有段自動変速機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）や手動変速機（Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を採用することも当然に考えられる。

本実施形態にあって、内燃機関１００の運転制御を司る電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラがＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関１００のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、気筒１に連なる吸気通路３（スロットルバルブ３２の下流、特に、サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関１００の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、車両の加速度または車両が現在所在している路面の勾配を検出する加速度センサから出力される加速度信号ｆ、気筒１を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号ｇ、車両の運転者が操作するシフトレバーの位置を検出するシフトポジションスイッチから出力されるシフトポジション信号ｈ等が入力される。

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２に付随するイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、トルクコンバータ７のロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度操作信号ｔ、スプリット変速機構８のクラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度操作信号ｕ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｖ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、メモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に吸入される空気（新気）量を推算する。そして、吸入空気量に見合った（理論空燃比またはその近傍の目標空燃比を達成できるような）要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量、ＥＧＲガス分圧）、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、ＣＶＴ９が具現する変速比等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｔ、ｕ、ｖを出力インタフェースを介して印加する。

気筒１に充填された混合気への火花点火のタイミングを決定するにあたり、ＥＣＵ０は、現在の内燃機関１００の運転領域［エンジン回転数，サージタンク３３若しくは吸気マニホルド３４の吸気圧（または、アクセル開度、エンジン負荷率、エンジントルク、吸入空気量若しくは燃料噴射量）］に応じてベース点火タイミングを設定し、そのベース点火タイミングに、気筒１におけるノッキングの発生の有無に応じた遅角補正量を加える。

ベース点火タイミングは、人の聴覚に認識される程度のノッキングが起こる可能性が小さく、それでいて内燃機関１００の熱機械変換効率を最大化できるようなタイミングに定められる。アクセル開度が大きくない部分負荷領域におけるベース点火タイミングは、ＭＢＴまたはその近傍のタイミングとなる。アクセル開度が全開または全開に近い全負荷ないし高負荷領域におけるベース点火タイミングは、ＭＢＴよりも遅れる。ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関１００の運転領域を示すパラメータ［エンジン回転数，吸気圧等］とベース点火タイミングとの関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関１００の運転領域のパラメータをキーとしてマップデータを検索し、設定するべきベース点火タイミングを得る。

その上で、ＥＣＵ０は、ノックセンサの出力信号ｇを参照して各気筒１におけるノッキングの有無を判定し、その判定結果に応じた点火タイミングの調整を行うという、ノックコントロール制御を実施する。ＥＣＵ０は、気筒１またはシリンダブロックの振動の強度を示す振動信号ｇをサンプリングし、ノッキングに起因して生じる振動が持つ周波数成分（例えば、７ｋＨｚないし１５ｋＨｚの成分）を通過させつつ、この振動以外の成分を減衰させるバンドパスフィルタに入力する。しかして、バンドパスフィルタで処理した後の信号ｇの値をノック判定値と比較し、前者が後者を上回ったならば、膨脹行程を迎えた気筒１でノッキングが起こったと判定する。前者が後者以下であるならば、当該気筒１でノッキングは起こっていないと判定する。

気筒１におけるノッキングの発生を感知したときには、以後ノッキングが起こらなくなるまで点火タイミングを徐々に遅角させる、換言すればベース点火タイミングに加味する遅角補正量を徐々に増大させる。一方で、ノッキングの発生を感知していないときには、ノッキングが起こらない限りにおいて点火タイミングを徐々に進角させる、即ちベース点火タイミングに加味する遅角補正量を減少させて、内燃機関１００の出力及び燃費性能の向上を図る。ノッキングの有無の判定及び点火タイミングの補正は、各気筒１毎に個別に行うことが可能である。

また、ＥＣＵ０は、内燃機関１００の吸気通路３上のスロットルバルブ３２の開度が縮小ないし全閉してエンジン回転数が減速する状態から、スロットルバルブ３２の開度が拡開してエンジン回転数が加速する状態に切り替わる過渡期に、下記アンチサージ制御を実施する。

アンチサージ制御は、減速後の再加速時にエンジン回転数が瞬時的に急上昇するサージが発生することを防止するための措置である。直近まで閉じられていたスロットルバルブ３２が開き始めると、気筒１に吸入される空気量及び燃料噴射量が増加して内燃機関１００の出力トルクが増大し、また内燃機関１００のポンピングロスが低減する。それに伴い、エンジン回転数が加速する。それが急峻であると、サージングとなり、内燃機関１００及び車体を揺動させる懸念が生じる。

図３に示すように、アンチサージ制御では、スロットルバルブ３２が開き始めてからある程度の期間、エンジン回転数の上昇に合わせて点火タイミングを遅角補正し、エンジン回転数の低落に合わせて点火タイミングを進角補正することを、複数回繰り返す処理を行う。図３中、時点ｔ₀から時点ｔ₁までが、アンチサージ制御を実施している期間である。

エンジン回転数が上昇する区間では、ベース点火タイミングにノックコントロール制御による遅角補正量を加味した点火タイミングに、さらにアンチサージ制御による遅角補正量を加味する。最終的に決定する点火タイミングは、ベース点火タイミングにノックコントロール制御による遅角補正量を加味したタイミングよりも遅角する。

これに対し、エンジン回転数が下降する区間では、アンチサージ制御による遅角補正量をエンジン回転数が上昇する区間と比べて減少させるか、アンチサージ制御により遅角補正ではなく進角補正を（ベース点火タイミングにノックコントロール制御による遅角補正量を加味した点火タイミングに対して）加える。最終的に決定する点火タイミングは、エンジン回転数が上昇する区間よりも進角する。

このようなアンチサージ制御により、時点ｔ₀から時点ｔ₁までの期間、内燃機関１００が出力するエンジントルクが概ね一定化する、即ちエンジントルクが顕著に増大せずまたは微増し、エンジン回転のサージングが回避され、過渡期における内燃機関１００及び車体の揺動の発生を防止することができる。時点ｔ₁以降は、アンチサージ制御を終了、即ちアンチサージ制御による点火タイミングの遅角補正量を０とし、平常通り、ベース点火タイミングにノックコントロール制御による遅角補正量を加味したものを基に点火タイミングを決定することになる。時点ｔ₁以降は、エンジントルクが増大してエンジン回転数が加速してゆく。

だが、アンチサージ制御は、エンジントルクを抑制する方向に働く。それ故、減速後の再加速時に常に必ずアンチサージ制御を実施することとすると、可及的速やかにエンジン回転を加速させたい状況下においてエンジントルクが必要十分に増大せず、加速の遅れ、もたつきを招く可能性がある。

そこで、図４に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、エンジン回転数が減速する状態から加速する状態に切り替わる過渡期に（ステップＳ２）アンチサージ制御を実施する（ステップＳ３）ことを原則としつつも、エンジントルクを速やかに増大させるべき所定の条件が成立する場合には（ステップＳ１）、敢えてアンチサージ制御を実施せずにキャンセルする（ステップＳ４）。

ステップＳ１にいう所定の条件の具体例を、以下に列挙する。

［１］トランスミッション７、８、９の動力伝達モードが、スプリットモードからベルトモードに移行したとき
車両の運転者がアクセルペダルの踏み込みを緩めるかアクセルペダルから足を離し、それに呼応してスロットルバルブ３２の開度が縮小ないし全閉してエンジン回転数及び車速が低下すると、自動変速機８、９の動力伝達モードがスプリットモードからベルトモードに移行する、いわば変速機８、９を「シフトダウン」する。その状態で、運転者が再びアクセルペダルを強く踏み込んで車両の速やかなる加速を要求した場合、ベルトモードで車軸１０３及び駆動輪に必要十分なトルクを伝達し供給する必要がある。このような場合には、アンチサージ制御をキャンセルし、スロットルバルブ３２の開度の拡大に伴うエンジントルクの増大及びエンジン回転数の加速を容認する。

［２］トランスミッション７、８、９が具現する変速比または変速段位が変更される際のブリッピングを実行するとき
上記のベルト式ＣＶＴ９を含む動力分割式変速機８、９に限らず、他の形態のＣＶＴやＡＴ、ＭＴであっても、トランスミッション７、８、９の変速比または変速段位をハイギア側からローギア側へとシフトダウンする際には、空吹かしのようにエンジン回転数を上昇させるブリッピングを実行することが少なくない。アンチサージ制御は、そのようなブリッピングの妨げとなり得るので、変速比または変速段位の変更時には一時的にこれをキャンセルし、スロットルバルブ３２の開度の拡大に伴うエンジントルクの増大及びエンジン回転数の加速を容認する。

［３］特にトランスミッションとして手動変速機を搭載した車両において、シフトレバーがシフトダウン方向に操作されたとき
ＭＴ車では、ブリッピングを実行するか否かが運転者に委ねられているので、シフトレバーがシフトダウン方向に操作されてからある程度の時間、アンチサージ制御をキャンセルする。

［４］トランスミッションとして自動変速機７、８、９を搭載した車両において、運転者自身の手で変速比または変速段位を選択するモードに移行したとき
ＣＶＴ車やＡＴ車では、基本的にはＥＣＵ０が自動的に変速比または変速段位を決定または変更する。だが、近時では、運転者がシフトレバーやハンドルの近傍に設けられたパドル等を操作して変速比または変速段位を決定または変更できる「マニュアルモード」運転を行うことが可能な車両が増えつつある。そのような車両では、運転者が手ずから変速比または変速段位をシフダウンすることがあり、そのシフトダウン時にエンジン回転数を必要十分に加速できるよう、アンチサージ制御をキャンセルする。

［５］トルクコンバータ７のロックアップクラッチ７３が係合された直後の時期
車両が停車しまたは極低車速である状態で、運転者がアクセルペダルを踏み込み、スロットルバルブ３２の開度が拡大してエンジン回転数及び車速が上昇すると、それまでロックアップしていなかったトルクコンバータ７をロックアップするようになる。トルクコンバータ７をロックアップすると、トランスミッション７、８、９総体での変速比がロックアップ前から変化するとともに、トルクコンバータ７によるトルク増幅作用が営まれなくなり、その分車軸１０３及び駆動輪に伝達されるエンジントルクが小さくなる可能性がある。そこで、ロックアップ直後の時期には、アンチサージ制御をキャンセルし、スロットルバルブ３２の開度の拡大に伴うエンジントルクの増大を容認し、車両の加速レスポンスを高く維持できるようにする。

［６］内燃機関１００の出力トルクを平時よりも増強する走行モードに移行したとき
運転者がシフトレバーやコックピットに設置されたスイッチ等を操作して、車両の走行モードを、平時よりもスロットルバルブ３２の開度を拡大させる等して内燃機関１００の出力が増強される「パワーモード」や「登坂モード」に切り替えることがある。あるいは、ＥＣＵ０が、車両に実装した加速度センサを介して現在所在している路面の勾配を検出し、その勾配が所定以上の上り勾配である場合に、登坂路を円滑に走破できるよう、平時よりも内燃機関１００の出力が増強される登坂モードに自動的に切り替えることもあり得る。これらの場合には、アンチサージ制御をキャンセルし、スロットルバルブ３２の開度の拡大に伴うエンジントルクの増大及びエンジン回転数の加速を容認する。

図５に、アンチサージ制御を一時的にキャンセルする場合の、ＥＣＵ０による内燃機関１００の運転制御の模様を例示している。図５中、時点ｔ₂にて上掲の所定の条件が成立しており、時点ｔ₂から時点ｔ₃まで、時点ｔ₄から時点ｔ₅までのそれぞれの区間が、アンチサージ制御を実施しないキャンセル時間として設定されている。キャンセル時間中の点火タイミングは、アンチサージ制御による遅角補正（即ち、現在のエンジン回転数やその単位時間あたりの変化量（加速度または減速度）に応じた遅角補正）が加えられることなく、ベース点火タイミングにノックコントロール制御による遅角補正量を加味したものを基に決定する。

各キャンセル時間はそれぞれ、例えば約一秒ないし二秒程度の長さである。因みに、時点ｔ₃から時点ｔ₄までの中間の区間では、アンチサージ制御を実施しても構わない。アンチサージ制御のキャンセル時間の長さは、そのときのエンジン回転数の高低に応じて調整することが好ましい。例えば、図６に示すように、現在のエンジン回転数が低いほどキャンセル時間を延長し、現在のエンジン回転数が高いほどキャンセル時間を短縮することが考えられる。既にエンジン回転数が高回転となっているならば、それ以上の加速が必要とされる度合いが相対的に小さくなり、キャンセル時間を短縮して早期にアンチサージ制御を再開することが許される。

本実施形態では、車両に動力源として搭載される内燃機関１００を制御する制御装置であって、スロットルバルブ３２の開度が縮小ないし全閉してエンジン回転数が減速する状態から、スロットルバルブ３２の開度が拡開してエンジン回転数が加速する状態に切り替わる過渡期に、エンジン回転数の上昇に合わせて点火タイミングを遅角補正し、またエンジン回転数の低下に合わせて点火タイミングを進角補正するアンチサージ制御を実施するが、エンジントルクを速やかに増大させるべき所定の条件が成立する場合には、一時的に前記アンチサージ制御を実施しない内燃機関の制御装置０を構成した。

前記所定の条件とは、例えば、内燃機関１００と車両の駆動輪との間に介在するトランスミッション７、８、９の変速比が変更されること（上掲の［１］、［２］、［３］、［４］または［５］等）や、内燃機関１００の出力トルクを平時よりも増強する走行モードに移行したこと（上掲の［６］等）である。

本実施形態によれば、車両が減速から加速に移行する過渡期にアンチサージ制御を適宜実施してエンジン回転数のサージングを防止し、内燃機関１００及び車両の振動を抑制してドライバビリティ及びドライブフィーリングを高く保つことができる。それでありながら、必要なときには、アンチサージ制御をキャンセルして点火タイミングの遅角化を抑止し、エンジントルクを増強してエンジン回転及び車速の加速性能を必要十分に確保することが可能となる。

また、前記所定の条件が成立している場合において、一時的に前記アンチサージ制御を実施しないキャンセル時間の長さを、そのときのエンジン回転数に応じて変更するようにすれば、キャンセル時間が不必要に長くなったり短くなったりすることを回避できる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１００…内燃機関
１…気筒
１２…点火プラグ
３…吸気通路
３２…スロットルバルブ
７、８、９…トランスミッション（トルクコンバータ、スプリット変速機構、ベルト式ＣＶＴ）
０…内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）
ａ…車速信号
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｆ…加速度信号
ｇ…ノックセンサの出力信号
ｈ…シフトポジション信号
ｉ…点火信号
ｊ…燃料噴射信号
ｋ…スロットルバルブの開度操作信号
ｔ…ロックアップソレノイドバルブの開度操作信号
ｕ…クラッチ及びブレーキの断接切換用ソレノイドバルブの開度操作信号
ｖ…ＣＶＴの変速比制御信号

Claims (4)

1. 車両に動力源として搭載される内燃機関を制御する制御装置であって、
   スロットルバルブの開度が縮小ないし全閉してエンジン回転数が減速する状態から、スロットルバルブの開度が拡開してエンジン回転数が加速する状態に切り替わる過渡期に、エンジン回転数の上昇に合わせて点火タイミングを遅角補正し、またエンジン回転数の低下に合わせて点火タイミングを進角補正するアンチサージ制御を実施するが、
   エンジントルクを速やかに増大させるべき所定の条件が成立する場合には、一時的に前記アンチサージ制御を実施しない内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関と車両の駆動輪との間に介在するトランスミッションの変速比が変更されることを前記所定の条件とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関の出力トルクを平時よりも増強する走行モードに移行したことを前記所定の条件とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記所定の条件が成立している場合において、一時的に前記アンチサージ制御を実施しないキャンセル時間の長さを、そのときのエンジン回転数に応じて変更する請求項１、２または３記載の内燃機関の制御装置。

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