JP5772713B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、動力源として内燃機関を搭載した車両においては、燃費を向上させる目的で、減速時等のように内燃機関の出力トルクを必要としないときに、内燃機関に対する燃料の供給を停止する燃料カットを実行する制御装置を備えたものが知られている。

このような車両において、燃料カットが実行されると、燃料カットの実行前に内燃機関が出力していた出力トルクと、燃料カットの実行後に内燃機関が出力する出力トルクとの差によって、車両にショックが生じてしまう。

このような車両のショックを抑制する内燃機関の制御装置として、所定の減速運転条件の成立時に内燃機関への燃料供給をカットする燃料カット手段と、燃料カット手段による燃料カットの開始を所定時間遅延させる燃料カットディレー手段と、燃料カットの遅延時間中に点火時期を遅角する点火時期遅角手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この構成により、特許文献１に開示された従来の内燃機関の制御装置は、燃料カットの実行前に点火時期を遅角させていくことによって内燃機関の出力トルクを減衰させることにより、燃料カットの実行前に内燃機関が出力していた出力トルクと、燃料カットの実行後に内燃機関が出力する出力トルクとの差を低減し、車両にショックが発生することを抑制していた。

特開平１０−０３０４７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力トルクを減衰させるときの減衰率について考慮されていなかった。具体的に説明すると、内燃機関の出力トルクを減衰させてから内燃機関に燃料が供給されなくなったときに、内燃機関と駆動輪との間に介在する動力伝達系の捩れトルクが解放されることにより、動力伝達系に捩れ振動が発生してしまうことがある。

この捩れ振動は、車両が前後方向に振動する所謂しゃくりを発生させてしまい、ドライバビリティを低下させてしまうことがあった。このしゃくりは、内燃機関の出力トルクを動力伝達系の固有周期の自然数倍の時間をかけて減衰させてから、動力伝達系の捩れトルクを解放することによって抑制することができる。

しかしながら、内燃機関の出力トルクの減衰率を高くし過ぎると、車両の走行状態によっては、内燃機関に燃料が供給されなくなったときに、内燃機関の出力トルクの減衰率が急激に変化してしまうことにより車両にショックが生じてしまい、ドライバビリティが低下してしまうことがあった。一方、内燃機関の出力トルクの減衰率を低くし過ぎると、燃料カットを実行するまでの時間がかかってしまうため、燃費が悪化してしまうことがあった。

このように、従来の内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力トルクを減衰させてから内燃機関の燃料供給を停止することにより、ドライバビリティを低下させてしまったり、燃費を悪化させてしまったりしてしまうことがあるといった課題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、内燃機関の出力トルクを減衰させてから内燃機関の燃料供給を停止することによるドライバビリティの低下および燃費の悪化および燃費の悪化を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の制御装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関の出力トルクを減衰させてから前記内燃機関に対する燃料供給を停止する内燃機関の制御装置において、予め定められた範囲内の減衰率で、前記内燃機関と駆動輪との間に介在する動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の時間をかけて、前記内燃機関の出力トルクを目標とする目標トルクまで減衰させる出力トルク減衰制御を実行する出力トルク減衰手段を備え、前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率が、前記内燃機関の出力トルクの減衰率が大幅に低下したときに車両にショックが発生し始める限界減衰率以上であることを条件として、前記限界減衰率より低い減衰率で前記動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の前記出力トルクと前記目標トルクとの差分に基づき算出した最短時間をかけて、前記出力トルク減衰制御を実行し、前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率が、予め定められた最小許容減衰率未満であることを条件として、前記最小許容減衰率以上の減衰率で前記動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の前記出力トルクと前記目標トルクとの差分に基づき算出した最長時間をかけて、前記出力トルク減衰制御を実行する構成を有している。

この構成により、本発明の内燃機関の制御装置は、車両にショックを生じさせず、かつ、所定の最小許容減衰率を下回らないように予め定められた範囲内の減衰率で、内燃機関と駆動輪との間に介在する動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の時間をかけて内燃機関の出力トルクを減衰させることにより、車両にショックを生じさせずにしゃくりを抑制するため、内燃機関の出力トルクを減衰させてから内燃機関の燃料供給を停止することによるドライバビリティの低下および燃費の悪化を抑制することができる。

なお、上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、（２）前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率が、前記内燃機関の出力トルクの減衰率が大幅に低下したときに車両にショックが発生し始める限界減衰率以上であることを条件として、前記限界減衰率より低い減衰率で前記動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の最短時間をかけて、前記出力トルク減衰制御を実行するようにしてもよい。

この構成により、本発明の内燃機関の制御装置は、車両にショックを生じさせない減衰率で、内燃機関と駆動輪との間に介在する動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の時間をかけて内燃機関の出力トルクを減衰させることにより、車両にショックを生じさせずにしゃくりを抑制することができる。

また、上記（１）または（２）に記載の内燃機関の制御装置において、（３）前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率が、予め定められた最小許容減衰率未満であることを条件として、前記最小許容減衰率以上の減衰率で前記動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の最長時間をかけて、前記出力トルク減衰制御を実行するようにしてもよい。

この構成により、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料カットを実行するまでに時間がかかることを防止することができる。

また、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、（４）前記出力トルク減衰手段は、駆動力を発生する駆動状態から駆動力を受ける被駆動状態に前記内燃機関の運転状態が切り替わる区間を含む運転状態切替期間においては、前記内燃機関の出力トルクの減衰率を負にならない程度まで低下させるようにしてもよい。

この構成により、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力トルクの減衰率を負にならない程度まで低下させることにより、内燃機関の運転状態が駆動状態から被駆動状態に切り替わるときに動力伝達系に発生するショックを防止するため、ドライバビリティの低下を抑制することができる。

また、上記（４）に記載の内燃機関の制御装置において、（５）前記出力トルク減衰手段は、前記内燃機関の出力トルクを減衰させ始めるときは、前記内燃機関の出力トルクを減衰させ始めるときの前記内燃機関の出力トルクから、前記運転状態切替期間の開始時におけるトルクを前記目標トルクとして、前記出力トルク減衰制御を実行するようにしてもよい。

この構成により、本発明の内燃機関の制御装置は、車両にショックを生じさせず、かつ、所定の最小許容減衰率を下回らないように予め定められた範囲内の減衰率で、内燃機関と駆動輪との間に介在する動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の時間をかけて内燃機関の出力トルクを減衰させるため、運転状態切替期間に内燃機関の出力トルクの減衰率が大幅に低下することによって発生するしゃくりを車両にショックを生じさせずに抑制することができ、燃費の悪化を抑制することができる。

また、上記（４）または（５）に記載の内燃機関の制御装置において、（６）前記出力トルク減衰手段は、前記運転状態切替期間の終了時における前記内燃機関の出力トルクから、前記内燃機関に対する燃料供給を停止するときの前記内燃機関のトルクを前記目標トルクとして、前記出力トルク減衰制御を実行するようにしてもよい。

この構成により、本発明の内燃機関の制御装置は、車両にショックを生じさせず、かつ、所定の最小許容減衰率を下回らないように予め定められた範囲内の減衰率で、内燃機関と駆動輪との間に介在する動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の時間をかけて内燃機関の出力トルクを減衰させるため、内燃機関に対する燃料供給を停止したことによって発生するしゃくりを車両にショックを生じさせずに抑制することができ、燃費の悪化を抑制することができる。

また、上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、（７）前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率に基づいて、前記内燃機関に対する吸入空気量および点火タイミングの少なくとも一方を変動させるようにしてもよい。

この構成により、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力トルクの減衰率を調整することができる。

本発明によれば、内燃機関の出力トルクを減衰させてから内燃機関の燃料供給を停止することによるドライバビリティの低下および燃費の悪化を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示すエンジンの概略断面図である。 図１に示すエンジンの概略斜視図である。 図１に示す自動変速機の骨子図である。 図１に示すエンジン用電子制御ユニットによる燃料カットを説明するためのグラフである。 本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置を構成するエンジン用電子制御ユニットによる出力トルク減衰制御の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、自動変速機を備えたＦＲ（Front engine Rear drive）車両に本発明に係る内燃機関の制御装置を適用した例を説明する。

図１に示すように、本実施の形態における車両１は、内燃機関を構成するエンジン２と、エンジン２から出力された出力トルクを増幅させるトルクコンバータ３と、トルクコンバータ３の出力軸の回転速度を変速した回転速度で出力軸４を回転させる変速機構５と、変速機構５の出力軸４の回転力をドライブシャフト６Ｌ、６Ｒに伝達するディファレンシャルギア７と、ドライブシャフト６Ｌ、６Ｒが回転させられることにより駆動する駆動輪８Ｌ、８Ｒとを備えている。ここで、トルクコンバータ３および変速機構５は、自動変速機９を構成する。

また、車両１は、エンジン２を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「ＥＧ−ＥＣＵ」という）１０と、自動変速機９を油圧によって制御する油圧制御回路１１と、油圧制御回路１１を電気的に制御する自動変速機用電子制御ユニット（以下、「ＴＭ−ＥＣＵ」という）１２とを備えている。

図２に示すように、エンジン２は、シリンダブロック２０と、シリンダブロック２０の上部に固定されたシリンダヘッド２１と、オイルを収納するオイルパン２２とを備え、シリンダブロック２０と、シリンダヘッド２１とによって複数の気筒２３が形成されている。

なお、本実施の形態において、エンジン２は、直列４気筒のエンジンによって構成されているものとするが、本発明においては、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジン等の種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。なお、図２に示すエンジン２は、直列に配置された４つの気筒のうちの１つの気筒２３が図示されている。

気筒２３には、ピストン２４が往復動可能に収納され、シリンダブロック２０、シリンダヘッド２１およびピストン２４によって、各気筒２３の燃焼室２５が形成されている。本実施の形態において、エンジン２は、ピストン２４が２往復する間に吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、４サイクルのエンジンによって構成されているものとして説明する。

各気筒２３に収納されたピストン２４は、コネクティングロッド２６を介してクランクシャフト２７に連結されている。コネクティングロッド２６は、ピストン２４の往復動をクランクシャフト２７の回転運動に変換するようになっている。

したがって、エンジン２は、燃焼室２５で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストン２４を往復動させ、コネクティングロッド２６を介してクランクシャフト２７を回転させることにより、トルクコンバータ３に動力を伝達するようになっている。

なお、エンジン２に用いられる燃料は、ガソリンとするが、ガソリンに代えて、軽油等の炭化水素系の燃料またはエタノール等のアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料であってもよい。

エンジン２には、空気を燃焼室２５に導入するためにシリンダヘッド２１に連結されている吸気管３０が設けられている。吸気管３０には、車外から流入した空気を清浄するエアクリーナ３１と、燃焼室２５に導入される空気の流量すなわち吸入空気量を検出するエアフローセンサ３２と、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ３３とが設けられている。

エアクリーナ３１は、例えば、内部に収容した紙または合成繊維の不織布のフィルターにより、吸入空気中の異物を除去するようになっている。エアフローセンサ３２は、スロットルバルブ３３の上流側に設けられ、吸入空気量を表す検出信号をＥＧ−ＥＣＵ１０に出力するようになっている。

スロットルバルブ３３は、薄い円板状の弁体によって構成され、この弁体の中央にシャフトを備えている。スロットルバルブ３３には、ＥＧ−ＥＣＵ１０の制御に応じてシャフトを回動させることによって弁体を回動させ、スロットルバルブ３３に吸入空気量を調整させるスロットルバルブアクチュエータ３４が設けられている。

また、エンジン２には、燃焼室２５のなかで混合気の燃焼によって発生した排気ガスを車外に排出するためにシリンダヘッド２１に連結されている排気管３５が設けられている。排気管３５には、排気ガス中の有害物質を酸化還元浄化するための触媒３６が設けられている。

触媒３６は、一般に、排気ガスに含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害物質を効率的に除去することができる三元触媒を備えている。この三元触媒は、好ましくはＮＯｘ含有率の高い排気ガスからでも、ＮＯｘを効率的に除去する機能を有するものが用いられる。

シリンダブロック２０には、冷却水が循環するウォータジャケット３７が形成され、ウォータジャケット３７内を循環する冷却水の水温を検知する水温センサ３８が設けられている。シリンダヘッド２１には、吸気管３０と燃焼室２５とを連通させる吸気ポート４０と、燃焼室２５と排気管３５とを連通させる排気ポート４１とが形成されている。

また、シリンダヘッド２１には、吸気管３０から燃焼室２５への燃焼用空気の導入を制御するための吸気バルブ４２と、燃焼室２５から排気管３５への排気ガスの排出を制御するための排気バルブ４３と、燃焼室２５内に燃料を噴射するためのインジェクタ４４と、燃焼室２５内の混合気に点火するための点火プラグ４５とが設けられている。

インジェクタ４４は、ＥＧ−ＥＣＵ１０によって制御されるソレノイドコイルおよびニードルバルブを有している。インジェクタ４４には、所定の圧力で燃料が供給されている。インジェクタ４４は、ＥＧ−ＥＣＵ１０によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、燃焼室２５に燃料を噴射するようになっている。

点火プラグ４５は、プラチナやイリジウム合金製の電極を有する公知の点火プラグによって構成されている。点火プラグ４５は、ＥＧ−ＥＣＵ１０によって電極が通電されることにより放電し、燃焼室２５内の混合気に点火するようになっている。

図３に示すように、エンジン２には、シリンダヘッド２１の上部に、吸気カムシャフト５０および排気カムシャフト５１が回転可能に設けられている。吸気カムシャフト５０には、吸気バルブ４２の上端に当接する吸気カム５２が設けられている。吸気カムシャフト５０が回転すると、吸気カム５２が吸気バルブ４２を開閉駆動し、吸気ポート４０と燃焼室２５との間が開閉されるようになっている。

排気カムシャフト５１には、排気バルブ４３の上端に当接する排気カム５３が設けられている。排気カムシャフト５１が回転すると、排気カム５３が排気バルブ４３を開閉駆動し、燃焼室２５と排気ポート４１との間が開閉されるようになっている。

吸気カムシャフト５０の一端部には、吸気カムスプロケット５４と、吸気カムシャフト５０を吸気カムスプロケット５４に対して回転させる吸気側回転位相コントローラ５５とが設けられている。

吸気側回転位相コントローラ５５は、ＥＧ−ＥＣＵ１０によって制御されることにより、吸気カムシャフト５０を吸気カムスプロケット５４に対して進角または遅角側に回転させるようになっている。

排気カムシャフト５１の一端部には、排気カムスプロケット５６と、排気カムシャフト５１を排気カムスプロケット５６に対して回転させる排気側回転位相コントローラ５７とが設けられている。

また、排気側回転位相コントローラ５７は、ＥＧ−ＥＣＵ１０によって制御されることにより、排気カムシャフト５１を排気カムスプロケット５６に対して進角または遅角側に回転させるようになっている。

クランクシャフト２７の一端部には、クランクスプロケット５８が設けられている。吸気カムスプロケット５４と、排気カムスプロケット５６と、クランクスプロケット５８とには、タイミングベルト５９が巻き掛けられている。タイミングベルト５９は、クランクスプロケット５８の回転を吸気カムスプロケット５４および排気カムスプロケット５６に伝達するようになっている。

したがって、タイミングベルト５９によってクランクシャフト２７の回転が吸気カムシャフト５０および排気カムシャフト５１に伝達されることにより、吸気カムシャフト５０および排気カムシャフト５１に駆動される吸気バルブ４２および排気バルブ４３は、クランクシャフト２７に同期して吸気ポート４０および排気ポート４１をそれぞれ開閉するようになっている。吸気カムシャフト５０および排気カムシャフト５１は、クランクシャフト２７が２周する間に１周するようになっている。

クランクシャフト２７には、クランクシャフト２７とともに回転するクランクロータ６０が設けられている。エンジン２は、クランクロータ６０の回転角を検出するためのクランク角センサ６１を備えている。

クランク角センサ６１は、磁気抵抗素子（ＭＲＥ：Magnetic Resistance Element）を有するＭＲＥセンサによって構成されている。クランクシャフト２７が回転すると、クランクロータ６０に設けられた歯の山と谷により、クランク角センサ６１にかかる磁界の方向、すなわち、磁気ベクトルが変化し、内部抵抗値が変化する。

クランク角センサ６１は、この抵抗値の変化を電圧に変換した上で出力される波形と、閾値とを比較することによりＨｉｇｈ状態とＬｏｗ状態とをとる矩形波に整形したクランク角信号を生成し、生成したクランク角信号をＥＧ−ＥＣＵ１０に出力するようになっている。

図４に示すように、トルクコンバータ３は、入力軸７０を介してエンジン２のクランクシャフト２７と連結されるポンプ翼車７１と、変速機構５の入力軸の一部を構成する出力軸７２を介して連結されるタービン翼車７３と、一方向クラッチ７４によって一方向の回転が阻止されているステータ翼車７５とを有している。ここで、ポンプ翼車７１とタービン翼車７３とは、流体を介して動力を伝達するようになっている。

また、トルクコンバータ３は、ポンプ翼車７１とタービン翼車７３との間を直結するためのロックアップクラッチ７６を有している。ロックアップクラッチ７６は、車両１の高速走行時等において、作動油により図示しないフロントカバーを掴み、ポンプ翼車７１とタービン翼車７３とを機械的に直結する係合状態をとることにより、ポンプ翼車７１とタービン翼車７３とを機械的に解放する解放状態と比較して、エンジン２から変速機構５への動力の伝達効率を上げるようになっている。

ポンプ翼車７１には、変速機構５を変速制御するための油圧および各部に潤滑油を供給するための油圧を発生する機械式のオイルポンプ７７が設けられている。

変速機構５は、第１遊星歯車装置７８と、第２遊星歯車装置７９と、第３遊星歯車装置８０とを備えている。第１遊星歯車装置７８のサンギヤＳ１は、クラッチＣ３を介して入力軸に連結可能であるとともに、一方向クラッチＦ２およびブレーキＢ３を介してハウジング８１に連結可能となっている。

第１遊星歯車装置７８のキャリアＣＡ１は、ブレーキＢ１を介してハウジング８１に連結可能となっている。第１遊星歯車装置７８のリングギヤＲ１は、第２遊星歯車装置７９のリングギヤＲ２と連結されており、ブレーキＢ２を介してハウジング８１に連結可能となっている。

第２遊星歯車装置７９のサンギヤＳ２は、第３遊星歯車装置８０のサンギヤＳ３と連結されており、クラッチＣ４を介して入力軸に連結可能となっている。また、サンギヤＳ２は、一方向クラッチＦ４およびクラッチＣ１を介して入力軸に連結可能となっている。

第２遊星歯車装置７９のキャリアＣＡ２は、第３遊星歯車装置８０のリングギヤＲ３と連結されており、クラッチＣ２を介して入力軸に連結可能であるとともに、ブレーキＢ４を介してハウジング８１に連結可能となっている。

また、キャリアＣＡ２は、ブレーキＢ４と並列に設けられた一方向クラッチＦ３により、入力軸の回転方向と反対方向への回転が阻止されるようになっている。また、第３遊星歯車装置８０のキャリアＣＡ３は、出力軸４に連結されている。

クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１〜Ｂ４は、多板式のクラッチやブレーキ等のように、油圧アクチュエータによって係合制御される油圧式摩擦係合装置により構成されている。

油圧制御回路１１は、トランスミッションソレノイドＳ１〜Ｓ４およびリニアソレノイドＳＬＴ、ＳＬＵを有している。トランスミッションソレノイドＳ１は、１速から２速への変速時に作動するようになっている。トランスミッションソレノイドＳ２は、２速から３速への変速時および５速から６速への変速時に作動するようになっている。

トランスミッションソレノイドＳ３は、３速から４速への変速時に作動するようになっている。トランスミッションソレノイドＳ４は、４速から５速への変速時に作動するようになっている。

リニアソレノイドＳＬＴは、ライン圧制御および図示しないアキュムレータの背圧制御を行うようになっている。リニアソレノイドＳＬＵは、主にロックアップクラッチ７６の状態を制御するようになっている。

このように、クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１〜Ｂ４は、トランスミッションソレノイドＳ１〜Ｓ４およびリニアソレノイドＳＬＴ、ＳＬＵの励磁、非励磁や図示しないマニュアルバルブの作動状態によって切り替えられる油圧回路に応じて、係合状態および解放状態のいずれか一方の状態をとるようになっている。

すなわち、変速機構５は、クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１〜Ｂ４の係合状態および解放状態の組み合わせに応じた変速段をとるようになっている。本実施の形態において、変速機構５は、１速〜６速により構成される６つの前進変速段および１つの後進変速段のうちいずれかの変速段を形成するものとする。

図１において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。

ＥＧ−ＥＣＵ１０のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをＥＧ−ＥＣＵ１０として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＥＧ−ＥＣＵ１０のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、ＥＧ−ＥＣＵ１０として機能する。

本実施の形態において、ＥＧ−ＥＣＵ１０の入力側には、クランク角センサ６１、エアフローセンサ３２、水温センサ３８に加えて、アクセルペダル９０の開度を表すアクセル開度を検出するアクセル開度センサ９１と、車速を検出する車速センサ９２とが接続されている。

アクセル開度センサ９１は、例えば、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されている。アクセルペダル９０が運転者により操作されると、アクセル開度センサ９１は、アクセルペダル９０の開度を示すアクセル開度を表す信号をＥＧ−ＥＣＵ１０に出力するようになっている。車速センサ９２は、ドライブシャフト６Ｌ、６Ｒの回転角を検出し、検出したドライブシャフト６Ｌ、６Ｒの回転角を平均化してＥＧ−ＥＣＵ１０に出力するようになっている。

ＥＧ−ＥＣＵ１０は、ＴＭ−ＥＣＵ１２等の他のＥＣＵと高速ＣＡＮを介して通信するようになっており、ＴＭ−ＥＣＵ１２等の他のＥＣＵと各種制御信号やデータのやりとりを行うようになっている。

例えば、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の運転状態を検出する各種センサから入力される検出信号等に基づいて、インジェクタ４４に対する燃料噴射制御、点火プラグ４５に対する点火制御およびスロットルバルブアクチュエータ３４に対する吸入空気量調節制御等のエンジン２の運転制御を行うとともに、必要に応じてエンジン２の運転状態に関するデータをＴＭ−ＥＣＵ１２に出力するようになっている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の運転状態に応じて吸気バルブ４２および排気バルブ４３の開閉タイミングを調整するために吸気側回転位相コントローラ５５および排気カムスプロケット５６を制御するＶＶＴ（Variable Valve Timing）制御を実行するようになっている。

ＴＭ−ＥＣＵ１２は、図示しないＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。ＴＭ−ＥＣＵ１２のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをＴＭ−ＥＣＵ１２として機能させるためのプログラムが記憶されている。

すなわち、ＴＭ−ＥＣＵ１２のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、ＴＭ−ＥＣＵ１２として機能する。

本実施の形態において、ＴＭ−ＥＣＵ１２の入力側には、シフトレバー９３によって選択されたシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ９４が接続されている。

ＴＭ−ＥＣＵ１２は、ＥＧ−ＥＣＵ１０等の他のＥＣＵと高速ＣＡＮを介して通信するようになっており、ＥＧ−ＥＣＵ１０等の他のＥＣＵと各種制御信号やデータのやりとりを行うようになっている。

例えば、ＴＭ−ＥＣＵ１２は、シフトポジションセンサ９４によって検出されたシフトポジションとＥＧ−ＥＣＵ１０から出力されたエンジン２の運転状態に基づいて、油圧制御回路１１を制御することによって、変速機構５にいずれかの変速段を形成させるとともに、変速機構５に形成させた変速段を表す情報をＥＧ−ＥＣＵ１０に出力するようになっている。

以下、本実施の形態におけるＥＧ−ＥＣＵ１０によって実行される燃料カットについて説明する。ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の出力トルクを減衰させてからエンジン２に対する燃料供給を停止する燃料カットを実行するようになっている。なお、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、本発明における出力トルク減衰手段を構成する。

具体的には、図５に示すように、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ０でアクセル開度センサ９１によってアクセルペダル９０の開度が０、すなわち、アクセルＯＦＦになったことを検出すると、予め定められたディレー区間、例えば、１００ｍｓ〜２００ｍｓ程度経過した時刻ｔ１になると、エンジン２の出力トルクを推定するようになっている。

ここで、ＥＧ−ＥＣＵ１０のＲＯＭには、エンジン２の機関回転数と、吸入空気量と、点火プラグ４５に対する点火タイミングとに対して、エンジン２の出力トルクが予め実験により対応付けられたマップが格納されている。

ＥＧ−ＥＣＵ１０は、クランク角センサ６１から出力された信号から得られるエンジン２の機関回転数と、エアフローセンサ３２から得られる吸入空気量と、点火プラグ４５に対する点火タイミングとに対して、マップに対応付けられたエンジン２の出力トルクを特定することにより、現在のエンジン２の出力トルク（以下、「現在トルクＴＱｃ」という）を推定するようになっている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の出力トルクを減衰させていくことによって、エンジン２の運転状態が、駆動力を発生する駆動状態から車両１の慣性力等による駆動力を受ける被駆動状態に切り替わるエンジン２の出力トルク（以下、「駆動切替トルクＴＱｅｘ」という）を推定するようになっている。

ここで、ＥＧ−ＥＣＵ１０のＲＯＭには、車速と、変速機構５に形成させた変速段と、エアーコンディショナ、オルタネータおよびオイルポンプ等の補機負荷と、エンジン２の冷却水の水温とに対して、駆動切替トルクＴＱｅｘが予め実験により対応付けられたマップが格納されている。

ＥＧ−ＥＣＵ１０は、車速センサ９２から得られる車両１の車速と、ＴＭ−ＥＣＵ１２から得られる変速機構５に形成させた変速段と、各補機の作動状態に応じた補機負荷と、水温センサ３８から得られる水温とに対して、マップに対応付けられた駆動切替トルクＴＱｅｘを特定することにより、駆動切替トルクＴＱｅｘを推定するようになっている。

時刻ｔ１において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の出力トルクを駆動切替トルクＴＱｅｘより予め定められた数Ｎ・ｍ程度の微小トルクＴＱｍ分だけ高いトルクＴＱｅｘ＋ＴＱｍを目標トルクとしてエンジン２の出力トルクを現在トルクＴＱｃから減衰させるようになっている。

具体的には、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、予め定められた範囲Ｒ内の減衰率ΔＴＱで、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕの自然数倍の時間をかけて、エンジン２の出力トルクを現在トルクＴＱｃから目標トルクＴＱｔまで減衰させる出力トルク減衰制御を実行するようになっている。ここで、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕは、変速機構５に形成された変速段毎に予め実験により定められている。

また、予め定められた範囲Ｒは、限界減衰率θａから最小許容減衰率θｂまでとする。限界減衰率θａは、エンジン２の出力トルクの減衰率が大幅に低下したときに、車両１にショックが発生し始める減衰率であり、予め実験により定められている。

すなわち、限界減衰率θａ以上の減衰率でエンジン２の出力トルクを減衰させていった場合、エンジン２の出力トルクの減衰率が大幅に低下したときに、車両１にショックが発生する。

一方、最小許容減衰率θｂは、予め定められた減衰率ΔＴＱのガード値である。すなわち、最小許容減衰率θｂ未満の減衰率でエンジン２の出力トルクを減衰させていった場合、エンジン２の出力トルクが目標トルクになるまでの時間が予め定められた許容時間より長くなる。

より具体的には、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕと予め定められた自然数Ｎとを乗じた時間をかけて、エンジン２の出力トルクを現在のトルクＴＱｃから目標トルクＴＱｔまで減衰させる減衰率ΔＴＱを算出するようになっている。

ここで、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、減衰率ΔＴＱが限界減衰率θａ以上であることを条件として、限界減衰率θａより低い減衰率で、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕの自然数倍の最短時間をかけて、エンジン２の出力トルクを現在のトルクＴＱｃから目標トルクＴＱｔまで減衰させるようになっている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、減衰率ΔＴＱが最小許容減衰率θｂ未満であることを条件として、最小許容減衰率θｂ以上の減衰率で、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕの自然数倍の最長時間をかけて、エンジン２の出力トルクを現在のトルクＴＱｃから目標トルクＴＱｔまで減衰させるようになっている。

なお、本実施の形態において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、図５に示すように、エンジン２に対する吸入空気量および点火タイミングを変動させることにより、エンジン２の出力トルクを減衰させるようになっている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ１で出力トルク減衰制御を実行し、エンジン２の出力トルクが時刻ｔ２で目標トルクになると、予め定められた運転状態切替期間においては、エンジン２の出力トルクの減衰率を負にならない程度まで低下させるようになっている。

ここで、運転状態切替期間は、エンジン２の運転状態が、駆動力を発生する駆動状態から車両１の慣性力等による駆動力を受ける被駆動状態に切り替わる期間を含んでいる。運転状態切替期間において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、駆動切替トルクＴＱｅｘより微小トルクＴＱｍ分だけ高いトルクＴＱｅｘ＋ＴＱｍから駆動切替トルクＴＱｅｘより微小トルクＴＱｍ分だけ低いトルクＴＱｅｘ−ＴＱｍまで、エンジン２の出力トルクを減衰させるようになっている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ２でエンジン２の出力トルクを減衰させ、エンジン２の出力トルクが時刻ｔ３でトルクＴＱｅｘ−ＴＱｍになると、エンジン２に対する燃料供給を停止するときのエンジン２のトルクＴＱｆｃを目標トルクとして、出力トルク減衰制御を実行するようになっている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ３で出力トルク減衰制御を実行し、エンジン２の出力トルクが時刻ｔ４で目標トルクになると、燃料を噴射させないようにインジェクタ４４を制御するようになっている。

このように、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、出力トルク減衰制御を実行することにより、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの運転状態切替期間において、エンジン２の出力トルクの減衰率が大幅に低下したことによって発生するしゃくりを車両１にショックを生じさせず、かつ、所定の最小許容減衰率θｂを下回らないように抑制するように構成されている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの運転状態切替期間において、エンジン２の出力トルクの減衰率を大幅に低下させることにより、エンジン２の運転状態が駆動状態から被駆動状態に切り替わるときに動力伝達系に発生するショックを防止するように構成されている。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、出力トルク減衰制御を実行することにより、時刻ｔ４でインジェクタ４４による燃料の噴射を停止させることによって発生するしゃくりを車両１にショックを生じさせず、かつ、所定の最小許容減衰率θｂを下回らないように抑制するように構成されている。

次に、ＥＧ−ＥＣＵ１０による出力トルク減衰制御における動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図６に示すフローチャートが示す出力トルク減衰制御における動作は、図５に示す時刻ｔ１および時刻ｔ３にスタートする。

まず、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の出力トルクを減衰させる減衰率ΔＴＱ（＝Ｔｕ×Ｎ）を算出し（ステップＳ１）、現在のトルクＴＱｃを推定し（ステップＳ２）、目標トルクＴＱｔを決定する（ステップＳ３）。

次に、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、目標トルクＴＱｔと現在のトルクＴＱｃの差分、すなわち、現在のトルクＴＱｃから目標トルクＴＱｔを減じた差分トルクＴＱｓｕｂを算出する（ステップＳ４）。

ここで、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、減衰率ΔＴＱが限界減衰率θａ以上であるか否かを判断し（ステップＳ５）、減衰率ΔＴＱが限界減衰率θａ以上でないと判断した場合には、減衰率ΔＴＱが最小許容減衰率θｂ未満であるか否かを判断する（ステップＳ６）。ここで、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、減衰率ΔＴＱが最小許容減衰率θｂ未満でないと判断した場合には、出力トルク減衰制御をステップＳ１１までスキップする。

ステップＳ５において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、減衰率ΔＴＱが限界減衰率θａ以上であると判断した場合には、差分トルクＴＱｓｕｂと、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕと、限界減衰率θａとを用いて、ｎ＞ＴＱｓｕｂ／（Ｔｕ×θａ）を満たす最小の自然数ｎを算出する（ステップＳ７）。

また、ステップＳ６において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、減衰率ΔＴＱが最小許容減衰率θｂ未満であると判断した場合には、差分トルクＴＱｓｕｂと、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕと、最小許容減衰率θｂとを用いて、ｎ≦ＴＱｓｕｂ／（Ｔｕ×θｂ）を満たす最大の自然数ｎを算出する（ステップＳ８）。

自然数ｎを算出すると、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の出力トルクを減衰させる時間Ｔｒ（＝Ｔｕ×ｎ）を算出し（ステップＳ９）、エンジン２の出力トルクを減衰させる減衰率ΔＴＱ（＝ＴＱｓｕｂ／Ｔｒ）を算出する（ステップＳ１０）。

ＥＧ−ＥＣＵ１０は、このように算出した減衰率ΔＴＱでエンジン２の出力トルクを減衰させ（ステップＳ１１）、エンジン２の出力トルクが目標トルクＴＱｔになったときに、出力トルク減衰制御を完了する。

以上のように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、車両１にショックを生じさせず、かつ、所定の最小許容減衰率θｂを下回らないように予め定められた範囲Ｒ内の減衰率ΔＴＱで、エンジン２と駆動輪８Ｌ、８Ｒとの間に介在する動力伝達系の固有振動周期Ｔｕの自然数倍の時間をかけてエンジン２の出力トルクを減衰させることにより、車両１にショックを生じさせずにしゃくりを抑制するため、エンジン２の出力トルクを減衰させてからエンジン２の燃料供給を停止することによるドライバビリティの低下および燃費の悪化を抑制することができる。

なお、本実施の形態において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２に対する吸入空気量および点火タイミングを変動させることにより、エンジン２の出力トルクを減衰させるものとして説明したが、本発明において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２に対する吸入空気量および点火タイミングのいずれか一方を変動させることにより、エンジン２の出力トルクを減衰させるようにしてもよい。

また、本実施の形態において、自動変速機を備えた車両に本発明に係る内燃機関の制御装置を適用した例を説明したが、本発明に係る内燃機関の制御装置は、手動変速機を備えた車両に適用してもよく、無段変速機を備えた車両に適用してもよい。

また、本実施の形態において、ＦＲ車両に本発明に係る内燃機関の制御装置を適用した例を説明したが、本発明に係る内燃機関の制御装置は、ＦＦ（Front engine Front drive）車両に適用してもよく、四輪駆動車両に適用してもよい。

また、本実施の形態において、本発明に係る内燃機関としてガソリンを燃料とするガソリンエンジンを適用した例について説明したが、本発明に係る内燃機関としてディーゼルエンジンを適用してもよい。

なお、本発明に係る内燃機関としてディーゼルエンジンを適用した場合には、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２に対する燃料噴射量を変動させることにより、エンジン２の出力トルクを減衰させるように構成する。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、動力分割式のハイブリッド車両に適用してもよい。この場合には、エンジン２によって発生された動力が分配される回転電機によって消費される動力を変動させることにより、エンジン２の出力トルクを減衰させるように構成する。

また、本実施の形態において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の機関回転数と、吸入空気量と、点火プラグ４５に対する点火タイミングとに対して、エンジン２の出力トルクが対応付けられたマップに基づいて、エンジン２の出力トルクを推定するものとして説明した。

これに対し、本発明におけるＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の機関回転数と、吸入空気量と、点火プラグ４５に対する点火タイミングとに加えて、排気管３５内の排気ガスの一部を吸気管３０内に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置におけるＥＧＲ率、水温センサ３８から得られる水温、および、ＶＶＴ制御における位相角の少なくとも１つに対して、エンジン２の出力トルクが対応付けられたマップに基づいて、エンジン２の出力トルクを推定するようにしてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力トルクを減衰させてから内燃機関の燃料供給を停止することによるドライバビリティの低下および燃費の悪化を抑制することができるという効果を奏するものであり、内燃機関の出力トルクを減衰させてから前記内燃機関に対する燃料供給を停止する内燃機関の制御装置に有用である。

２ エンジン（内燃機関）
８Ｌ、８Ｒ 駆動輪
１０ ＥＧ−ＥＣＵ（出力トルク減衰手段）

Claims (5)

1. 内燃機関の出力トルクを減衰させてから前記内燃機関に対する燃料供給を停止する内燃機関の制御装置において、
   予め定められた範囲内の減衰率で、前記内燃機関と駆動輪との間に介在する動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の時間をかけて、前記内燃機関の出力トルクを目標とする目標トルクまで減衰させる出力トルク減衰制御を実行する出力トルク減衰手段を備え、
   前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率が、前記内燃機関の出力トルクの減衰率が大幅に低下したときに車両にショックが発生し始める限界減衰率以上であることを条件として、前記限界減衰率より低い減衰率で前記動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の前記出力トルクと前記目標トルクとの差分に基づき算出した最短時間をかけて、前記出力トルク減衰制御を実行し、
   前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率が、予め定められた最小許容減衰率未満であることを条件として、前記最小許容減衰率以上の減衰率で前記動力伝達系の固有振動周期の自然数倍の前記出力トルクと前記目標トルクとの差分に基づき算出した最長時間をかけて、前記出力トルク減衰制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記出力トルク減衰手段は、駆動力を発生する駆動状態から駆動力を受ける被駆動状態に前記内燃機関の運転状態が切り替わる期間を含む運転状態切替期間においては、前記内燃機関の出力トルクの減衰率を負にならない程度まで低下させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記出力トルク減衰手段は、前記内燃機関の出力トルクを減衰させ始めるときは、前記内燃機関の出力トルクを減衰させ始めるときの前記内燃機関の出力トルクから、前記運転状態切替期間の開始時におけるトルクを前記目標トルクとして、前記出力トルク減衰制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記出力トルク減衰手段は、前記運転状態切替期間の終了時における前記内燃機関の出力トルクから、前記内燃機関に対する燃料供給を停止するときの前記内燃機関のトルクを前記目標トルクとして、前記出力トルク減衰制御を実行することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記出力トルク減衰手段は、前記減衰率に基づいて、前記内燃機関に対する吸入空気量および点火タイミングの少なくとも一方を変動させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。

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