JP4101715B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数気筒を有する内燃機関の一部気筒の作動を休止させる気筒休止機構を備えた内燃機関により駆動される車両の制御装置に関し、特にロックアップ機構を有する自動変速機を備えた車両の制御装置に関する。

特許文献１には、軽負荷時や無負荷時に燃料供給を遮断して休止させる休止側気筒と、常時燃料が供給される稼働側気筒とを備える多気筒内燃機関が示されている。この機関は、ロックアップ機構を有する自動変速機に連結されており、休止側気筒の作動を休止させるとき、及び休止状態から作動状態に復帰させるときには、ロックアップ機構が非係合状態とされる。これにより、作動気筒数の変更に伴うショックが変速機側に直接的に伝わることが防止される。

実開昭５９−１５６１３５号公報

ロックアップ機構は、自動変速機の作動油を用いた油圧制御により、係合状態が制御される。そのため、作動油の状態によっては、ロックアップ機構を適切な係合状態に制御できず、ショックを有効に回避できないことがある。例えば、作動油温度が低い場合には、作動油の粘性が高くなり、オイルポンプでのリーク量が相対的に減少し、油圧が高くなることから、そのような事態が発生する。また、作動油温度が高い場合には、作動油の粘性が低下し、オイルポンプでのリーク量が相対的に増加し、ロックアップ機構の油圧が低くなることから、ロックアップ機構の係合状態の解除タイミングが遅れて、ショックを有効に低減できないことがある。
本発明はこの点に着目してなされたものであり、気筒休止機構を備えた内燃機関における作動気筒数の切換を適切に行い、自動変速機におけるショックの発生を防止することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数気筒を有し、前記複数気筒の全てを作動させる全筒運転と、前記複数気筒のうち一部気筒の作動を休止させる一部気筒運転とを切換える切換手段（３０）を備えた内燃機関により駆動される車両であって、前記機関に連結され、ロックアップ機構を備える自動変速機（４０）を備える車両の制御装置において、前記機関の運転パラメータを含む、前記機関により駆動される車両の運転パラメータ（ＴＷ，ＴＡ，ＴＨ，ＮＥ，ＧＰ，ＶＰ）を検出する運転パラメータ検出手段と、前記運転パラメータに応じて前記全筒運転または一部気筒運転を前記切換手段に指令する指令手段と、前記自動変速機の作動油温（ＴＡＴＦ）を検出する作動油温検出手段と、前記運転パラメータ及び前記指令手段による指令に応じて、前記ロックアップ機構を制御するロックアップ制御手段（４１）と、前記作動油温（ＴＡＴＦ）が所定下限油温（ＴＡＴＦＬ）より低いときまたは所定上限油温（ＴＡＴＦＨ）より高いとき、前記一部気筒運転を禁止する禁止手段（Ｓ２４）とを有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、自動変速機の作動油温が所定下限油温より低いときまたは所定上限油温より高いとき、一部気筒運転が禁止される。したがって、前記所定下限油温及び所定上限油温を適切に設定することにより、作動油の粘性が高くなる低温時あるいは粘性が低くなる高温時においては、一部気筒運転が禁止され、作動気筒数の切換によるショックの発生を防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。Ｖ型６気筒の内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、＃１，＃２及び＃３気筒が設けられた右バンクと、＃４，＃５及び＃６気筒が設けられた左バンクとを備え、右バンクには＃１〜＃３気筒を一時的に休止させるための気筒休止機構３０が設けられている。図２は、気筒休止機構３０を油圧駆動するための油圧回路とその制御系を示す図であり、この図も図１と合わせて参照する。

エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３には、スロットル弁３の開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が設けられており、その検出信号が電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給される。

燃料噴射弁６は図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。

スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＣＵ５に供給される。また、吸気管内絶対圧センサ７の下流には吸気温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号をＥＣＵ５に供給する。

エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（６気筒エンジンではクランク角１２０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）でＣＲＫパルスを発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

気筒休止機構３０は、エンジン１の潤滑油を作動油として使用し、油圧駆動される。オイルポンプ３１により加圧された作動油は、油路３２及び吸気側油路３３ｉ，排気側油路３３ｅを介して、気筒休止機構３０に供給される。油路３２と、油路３３ｉ及び３３ｅとの間に、吸気側電磁弁３５ｉ及び排気側電磁弁３５ｅが設けられており、これらの電磁弁３５ｉ，３５ｅはＥＣＵ５に接続されてその作動がＥＣＵ５により制御される。

油路３３ｉ，３３ｅには、作動油圧が所定閾値より低下するとオンする油圧スイッチ３４ｉ，３４ｅが設けられており、その検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。また、油路３２の途中には、作動油温ＴＯＩＬを検出する作動油温センサ３３が設けられており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。

気筒休止機構３０の具体的な構成例は、例えば特開平１０−１０３０９７号公報に示されており、本実施形態でも同様の機構を用いている。この機構によれば、電磁弁３５ｉ，３５ｅが閉弁され、油路３３ｉ，３３ｅ内の作動油圧が低いときは、各気筒（＃１〜＃３）の吸気弁及び排気弁が通常の開閉作動を行う一方、電磁弁３５ｉ，３５ｅが開弁され、油路３３ｉ，３３ｅ内の作動油圧が高くなると、各気筒（＃１〜＃３）の吸気弁及び排気弁が閉弁状態を維持する。すなわち、電磁弁３５ｉ，３５ｅの閉弁中は、全ての気筒を作動させる全気筒運転が行われ、電磁弁３５ｉ，３５ｅを開弁させると、＃１〜＃３気筒を休止させ、＃４〜＃６気筒のみ作動させる一部気筒運転が行われる。

エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ１２は、ＥＣＵ５に接続されており、点火プラグ１２の駆動信号、すなわち点火信号がＥＣＵ５から供給される。

エンジン１により駆動される車両には、エンジン１のクランク軸が連結された自動変速機４０が設けられている。自動変速機４０は、トルクコンバータ、ロックアップ機構、変速部及び油圧制御部を備えている。ロックアップ機構は、エンジン１のクランク軸を変速部の入力軸に直結する。油圧制御部は、入力される制御信号に応じて、作動油圧を制御する。自動変速機４０には、変速制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１が接続されている。ＥＣＵ４１は、自動変速機４０の油圧制御部に制御信号を出力し、自動変速機４０の変速制御及びロックアップ機構の係合状態の制御を行う。ＥＣＵ４１は、ＥＣＵ５と接続されており、必要な情報を相互に伝送するように構成されている。

ＥＣＵ５には大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ１４、エンジン１により駆動される車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ１５、自動変速機４０のギヤ位置ＧＰを検出するギヤ位置センサ１６、及び自動変速機４０の作動油温ＴＡＴＦを検出する作動油温センサ１７が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。ＥＣＵ５は、各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６の開弁時間、及び点火時期を制御するとともに、電磁弁３５ｉ，３５ｅの開閉を行って、エンジン１の全筒運転と、一部気筒運転との切り換え制御を行う。

ＥＣＵ４１は、車速ＶＰ、ギヤ位置ＧＰ、スロットル弁開度ＴＨなどの運転パラメータに応じて、変速制御及びロックアップ機構の係合状態の制御を行う。ＥＣＵ４１は、全筒運転から一部気筒運転への、またはその逆の切換時（作動気筒数の変更時）には、その切換の直前にロックアップ機構を非係合状態とし、切換に伴うトルク変化が変速部に伝達されないように制御する。

図３は、一部の気筒を休止させる気筒休止（一部気筒運転）の実行条件を判定する処理のフローチャートである。この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に実行される。
ステップＳ１１では、始動モードフラグＦＳＴＭＯＤが「１」であるか否かを判別し、ＦＳＴＭＯＤ＝１であってエンジン１の始動（クランキング）中であるときは、検出したエンジン水温ＴＷを始動モード水温ＴＷＳＴＭＯＤとして記憶する（ステップＳ１３）。次いで、始動モード水温ＴＷＳＴＭＯＤに応じて図４に示すＴＭＴＷＣＳＤＬＹテーブルを検索し、遅延時間ＴＭＴＷＣＳＤＬＹを算出する。ＴＭＴＷＣＳＤＬＹテーブルは、始動モード水温ＴＷＳＴＭＯＤが第１所定水温ＴＷ１（例えば４０℃）以下の範囲では、遅延時間ＴＭＴＷＣＳＤＬＹが所定遅延時間ＴＤＬＹ１（例えば２５０秒）に設定され、始動モード水温ＴＷＳＴＭＯＤが第１所定水温ＴＷ１（例えば４０℃）より高く第２所定水温ＴＷ２（例えば６０℃）以下の範囲では、始動モード水温ＴＷＳＴＭＯＤが高くなるほど遅延時間ＴＭＴＷＣＳＤＬＹが減少するように設定され、始動モード水温ＴＷＳＴＭＯＤが第２所定水温ＴＷ２より高い範囲では、遅延時間ＴＭＴＷＣＳＤＬＹは「０」に設定されている。

続くステップＳ１５では、ダウンカウントタイマＴＣＳＷＡＩＴを遅延時間ＴＭＴＷＣＳＤＬＹに設定してスタートさせ、気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰを「０」に設定する（ステップＳ２６）。これは気筒休止の実行条件が不成立であることを示す。

ステップＳ１１でＦＳＴＭＯＤ＝０であって通常運転モードであるときは、エンジン水温ＴＷが気筒休止判定温度ＴＷＣＳＴＰ（例えば７５℃）より高いか否かを判別する（ステップＳ１２）。ＴＷ≦ＴＷＣＳＴＰであるときは、実行条件不成立と判定し、前記ステップＳ１４に進む。エンジン水温ＴＷが気筒休止判定温度ＴＷＣＳＴＰより高いときは、ステップＳ１２からステップＳ１６に進み、ステップＳ１５でスタートしたタイマＴＣＳＷＡＩＴの値が「０」であるか否かを判別する。ＴＣＳＷＡＩＴ＞０である間は、前記ステップＳ２６に進み、ＴＣＳＷＡＩＴ＝０となると、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、車速ＶＰ及びギヤ位置ＧＰに応じて図５に示すＴＨＣＳテーブルを検索し、ステップＳ１８の判別に使用する上側閾値ＴＨＣＳＨ及び下側閾値ＴＨＣＳＬを算出する。図５において、実線が上側閾値ＴＨＣＳＨに対応し、破線が下側閾値ＴＨＣＳＬに対応する。ＴＨＣＳテーブルは、ギヤ位置ＧＰ毎に設定されており、各ギヤ位置（２速〜５速）において、大まかには車速ＶＰが増加するほど、上側閾値ＴＨＣＳＨ及び下側閾値ＴＨＣＳＬが増加するように設定されている。ただし、ギヤ位置ＧＰが２速のときは、車速ＶＰが変化しても上側閾値ＴＨＣＳＨ及び下側閾値ＴＨＣＳＬは一定に維持される領域が設けられている。またギヤ位置ＧＰが１速のときは、常に全筒運転を行うので、上側閾値ＴＨＣＳＨ及び下側閾値ＴＨＣＳＬは例えば「０」に設定される。また車速ＶＰが同一であれば、低速側ギヤ位置ＧＰに対応する閾値（ＴＨＣＳＨ，ＴＨＣＳＬ）の方が、高速側ギヤ位置ＧＰに対応する閾値（ＴＨＣＳＨ，ＴＨＣＳＬ）より大きな値に設定されている。

ステップＳ１８では、スロットル弁開度ＴＨが閾値ＴＨＣＳより小さいか否かの判別をヒステリシスを伴って行う。具体的には、気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰが「１」であるときは、スロットル弁開度ＴＨが増加して上側閾値ＴＨＣＳＨに達すると、ステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）となり、気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰが「０」であるときは、スロットル弁開度ＴＨが減少して下側閾値ＴＨＣＳＬを下回ると、ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）となる。

ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、大気圧ＰＡが所定圧ＰＡＣＳ（例えば８６．６ｋＰａ（６５０ｍｍＨｇ））以上であるか否かを判別し（ステップＳ１９）、その答が肯定（ＹＥＳ）であるとき、吸気温ＴＡが所定下限温度ＴＡＣＳＬ（例えば−１０℃）以上であるか否かを判別し（ステップＳ２０）、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、吸気温ＴＡが所定上限温度ＴＡＣＳＨ（例えば４５℃）より低いか否かを判別し（ステップＳ２１）、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン水温ＴＷが所定上限水温ＴＷＣＳＨ（例えば１２０℃）より低いか否かを判別し（ステップＳ２２）、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＣＳより低いか否かを判別する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３の判別は、ステップＳ１８と同様にヒステリシスを伴って行われる。すなわち、気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰが「１」であるときは、エンジン回転数ＮＥが増加して上側回転数ＮＥＣＳＨ（例えば３５００ｒｐｍ）に達すると、ステップＳ２３の答が否定（ＮＯ）となり、気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰが「０」であるときは、エンジン回転数ＮＥが減少して下側回転数ＮＥＣＳＬ（例えば３３００ｒｐｍ）を下回ると、ステップＳ２３の答が肯定（ＹＥＳ）となる。

ステップＳ１８〜Ｓ２３の何れかの答が否定（ＮＯ）であるときは、気筒休止の実行条件が不成立と判定し、前記ステップＳ２６に進む。一方ステップＳ１８〜Ｓ２３の答がすべて肯定（ＹＥＳ）であるときは、自動変速機の作動油温ＴＡＴＦが、所定下限油温ＴＡＴＦＬ（例えば４０℃）以上でかつ所定上限油温ＴＡＴＦＨ（例えば１２０℃）以下であるか否かを判別する（ステップＳ２４）。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ２６に進み、肯定（ＹＥＳ）であるときは、気筒休止の実行条件が成立していると判定し、気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰを「１」に設定する（ステップＳ２５）。

気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰが「１」に設定されているときは、＃１〜＃３気筒を休止させ、＃４〜＃６気筒を作動させる一部気筒運転が実行され、気筒休止フラグＦＣＹＬＳＴＰが「０」に設定されているときは、全気筒＃１〜＃６を作動させる全筒運転が実行される。

本実施形態では、自動変速機の作動油温ＴＡＴＦを検出し、作動油温ＴＡＴＦが、所定上下限油温ＴＡＴＦＨ及びＴＡＴＦＬの範囲内にあるときに、一部気筒運転を許可することとした。これにより、作動油の粘性が大きく変化する低温時及び高温時においては、作動気筒数の切換が行われなくなるので、作動油の粘性変化に起因して、ロックアップ機構の係合状態の制御が適切に行われないことによる切換ショックの発生を防止することができる。

例えば、エンジン１の冷間始動後、長時間に亘ってアイドリングを継続し、車両を走行させなかった場合には、エンジン水温ＴＷが十分高くなるが、自動変速機の作動油温ＴＡＴＦは低い状態を維持する。したがって、エンジン水温ＴＷに基づいて気筒休止条件を判定するのでは、不十分であり、検出した作動油温ＴＡＴＦが所定温度範囲にあること条件とすることにより、上記効果を確実に得ることができる。

本実施形態では、気筒休止機構３０が切換手段を構成し、スロットル弁開度センサ４、吸気温センサ８、エンジン水温センサ９、クランク角度位置センサ１０、車速センサ１５、及びギヤ位置センサ１６が運転パラメータ検出手段を構成し、作動油温センサ１７が作動油温検出手段を構成し、ＥＣＵ５が指令手段及び許可手段を構成し、ＥＣＵ４１がロックアップ制御手段を構成する。より具体的には、図３の処理が指令手段に相当し、図３のステップＳ２４が許可手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、６気筒のエンジンを示したが、本発明は、４気筒エンジンあるいは８気筒エンジンなどにも適用可能である。また、休止させる気筒数は、３気筒に限るものではなく、例えば４気筒エンジンでは１気筒あるいは２気筒を休止させ、８気筒エンジンでは４気筒を休止させるようにしてもよい。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 気筒休止機構の油圧制御系の構成を示す図である。 気筒休止条件を判定する処理のフローチャートである。 図３の処理で使用されるＴＭＴＷＣＳＤＬＹテーブルを示す図である。 図３の処理で使用されるＴＨＣＳテーブルを示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
４ スロットル弁開度センサ（運転パラメータ検出手段）
５ 電子制御ユニット（指令手段、許可手段）
８ 吸気温センサ（運転パラメータ検出手段）
９ エンジン水温センサ（運転パラメータ検出手段）
１０ クランク角度位置センサ（運転パラメータ検出手段）
１５ 車速センサ（運転パラメータ検出手段）
１６ ギヤ位置センサ（運転パラメータ検出手段）
１７ 作動油温センサ（作動油温検出手段）
３０ 気筒休止機構（切換手段）
４０ 自動変速機
４１ 電子制御ユニット（ロックアップ制御手段）

Claims (1)

1. 複数気筒を有し、前記複数気筒の全てを作動させる全筒運転と、前記複数気筒のうち一部気筒の作動を休止させる一部気筒運転とを切換える切換手段を備えた内燃機関により駆動される車両であって、前記機関に連結され、ロックアップ機構を備える自動変速機を備える車両の制御装置において、
   前記機関の運転パラメータを含む、前記車両の運転パラメータを検出する運転パラメータ検出手段と、
   前記運転パラメータに応じて前記全筒運転または一部気筒運転を前記切換手段に指令する指令手段と、
   前記自動変速機の作動油温を検出する作動油温検出手段と、
   前記運転パラメータ及び前記指令手段による指令に応じて、前記ロックアップ機構を制御するロックアップ制御手段と、
   前記作動油温が所定下限油温より低いときまたは所定上限油温より高いとき、前記一部気筒運転を禁止する禁止手段とを有することを特徴とする車両の制御装置。

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