JP6252994B2 - 車両用挙動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用挙動制御装置に係わり、特に、複数の気筒の全てにおいて混合気の燃焼が実施される全筒運転と、上記複数の気筒のうち一部の気筒において混合気の燃焼が停止される減筒運転との間で、運転モードを切替可能なエンジンを搭載した車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置に関する。
従来、スリップ等により車両の挙動が不安定になった場合に安全方向に車両の挙動を制御するもの（横滑り防止装置等）が知られている。具体的には、車両のコーナリング時等に、車両にアンダーステアやオーバーステアの挙動が生じたことを検出し、それらを抑制するように車輪に適切な減速度を付与するようにしたものが知られている。
一方、上述したような車両の挙動が不安定になるような走行状態における安全性向上のための制御とは異なり、通常の走行状態にある車両のコーナリング時におけるドライバによる一連の操作（ブレーキング、ステアリングの切り込み、加速、及び、ステアリングの戻し等）が自然で安定したものとなるように、コーナリング時に減速度を調整して操舵輪である前輪に加わる荷重を調整するようにした車両運動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
更に、ドライバのステアリング操作に対応するヨーレート関連量（例えばヨー加速度）に応じて車両の駆動力を低減させることにより、ドライバがステアリング操作を開始したときに減速度を迅速に車両に生じさせ、十分な荷重を操舵輪である前輪に迅速に加えるようにした車両用挙動制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この車両用挙動制御装置によれば、ステアリング操作の開始時に荷重を前輪に迅速に加えることにより、前輪と路面との間の摩擦力が増加し、前輪のコーナリングフォースが増大するので、カーブ進入初期における車両の回頭性が向上し、ステアリングの切り込み操作に対する応答性が向上する。これにより、ドライバが意図したとおりの車両挙動を実現する。
特開２０１１−８８５７６号公報 特開２０１４−１６６０１４号公報
上述した特許文献２に記載の車両用挙動制御装置により、ドライバのステアリング操作に応じて車両の駆動力を低減させるためにエンジンの出力トルクを低減させる場合、ドライバのステアリング操作に応じてトルク低減の要求が発生した直後に燃焼タイミングが到来する気筒から順に、トルクを低減するための制御（例えば点火時期の遅角化や燃料噴射量の低減等）が行われる。
ところで、複数の気筒を有する多気筒エンジンにおいては、燃費を向上させるために、車両の運転状態に応じて、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち一部の気筒内で混合気の燃焼が停止される減筒運転との間で運転モードを切り替える技術が知られている。
このように減筒運転が可能な気筒休止エンジンの減筒運転時には、燃焼順序が連続しない気筒において燃焼が禁止され、残りの気筒において順次燃焼が行われる。すなわち、減筒運転時の燃焼間隔は、全筒運転時と比較して長くなる。
即ち、気筒休止エンジンにおいて、上述した特許文献２に記載の車両用挙動制御装置により、ドライバのステアリング操作に応じて車両の駆動力を低減させるために出力トルクを低減させる場合、全筒運転時と減筒運転時とでは、トルク低減要求が発生してから気筒の燃焼タイミングが最初に到来しトルクを低減するための制御が開始されるまでの時間に差が生じる場合がある。したがって、全筒運転と減筒運転との間で運転モードの切替が行われたとき、出力トルクの低減により前輪のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングの反力が増大するタイミングに差が生じ、車両の挙動が異なるものとなったり、ドライバに違和感を与えたりする可能性がある。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、気筒休止エンジンにおいて全筒運転と減筒運転との切替を行った場合においてもドライバに違和感を与えることなく、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御することができる、車両用挙動制御装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の車両用挙動制御装置は、複数の気筒の全てにおいて混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち一部の気筒において混合気の燃焼が停止される減筒運転との間で、運転モードを切替可能なエンジンを搭載した車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置であって、車両のヨーレートに関連するヨーレート関連量が予め定めた閾値を超えている場合において、車両の操舵角が増大し且つヨーレート関連量が増大している場合、ヨーレート関連量が増大するほどエンジンの出力トルクを低減させ、ヨーレート関連量が閾値以下である場合、出力トルクの低減を停止するように制御するエンジン制御手段と、エンジンの運転モードが全筒運転である場合、閾値を第１の閾値に設定し、エンジンの運転モードが減筒運転である場合、閾値を第１の閾値よりも小さい第２の閾値に設定する閾値設定手段と、を有することを特徴とする。
このように構成された本発明においては、エンジン制御手段は、ヨーレート関連量が予め定めた閾値を超えている場合において、車両の操舵角が増大し且つヨーレート関連量が増大している場合、ヨーレート関連量が増大するほど車両のトルク低減量を増大させ、ヨーレート関連量が閾値以下である場合、トルクの低減を停止するように制御するので、ヨーレート関連量が閾値を超えている場合には、そのヨーレート関連量に応じたトルク低減量によって車両に減速度を付加し、荷重を迅速に車両に加えることにより、ドライバによる意図的なステアリング操作に対して良好な応答性で車両の挙動を制御することができ、ヨーレート関連量が閾値以下である場合には、微小なステアリング操作に対して車両が過剰に反応することを抑制でき、これにより、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御することができる。
そして、閾値設定手段は、エンジン制御手段がヨーレート関連量に応じたトルクの低減を実行又は停止するときの境界となるヨーレート関連量の閾値として、エンジンの運転モードが全筒運転である場合には第１の閾値を設定し、エンジンの運転モードが減筒運転である場合には第１の閾値よりも小さい第２の閾値を設定するので、操舵が開始されたときにトルク低減量が立ち上がるタイミングは、減筒運転時の方が全筒運転時よりも早くなる。したがって、減筒運転時において、ヨーレート関連量に応じて出力トルクを低減するようにエンジンの制御を行う場合、全筒運転時よりも燃焼順序が前の気筒からエンジンの制御を開始することができ、これにより、出力トルクの低減により前輪のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングの反力が増大するタイミングの遅れを防止できる。また、減筒運転時の第２の閾値を全筒運転時の第１の閾値よりも小さくしたことにより、減筒運転時においてヨーレート関連量に応じた出力トルクの低減を行う頻度を、全筒運転時よりも高くすることができ、これにより、減筒運転時において、ヨーレート関連量に応じて出力トルクを低減するための制御を実行可能な気筒の数が全筒運転時よりも少ないことによる影響を、ヨーレート関連量に応じた出力トルクの低減を行う頻度の増大により補償することができ、ドライバに違和感を与えることを抑制できる。
これにより、全筒運転と減筒運転との切替を行った場合においてもドライバに違和感を与えることなく、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御することができる。
また、本発明において、好ましくは、ヨーレート関連量は車両の操舵速度であり、第１の閾値は、３ｄｅｇ／ｓ以上５ｄｅｇ／ｓ以下の範囲に設定されている。
このように構成された本発明においては、閾値を３ｄｅｇ／ｓ以上５ｄｅｇ／ｓ以下の範囲に設定することにより、直進時のステアリング操作に対する車両の挙動が過敏であり直進性が悪化したと感じることや、直進時のステアリング操作に対する車両の応答性が低く頼りないと感じることを防止でき、更に、ステアリングホイールの操作感が重過ぎたり不連続性を感じさせたりすることを防止でき、これにより、直進時の車両挙動についてドライバに違和感を与えることを確実に防止しつつ、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御することができる。
また、本発明において、好ましくは、第１の閾値は、４ｄｅｇ／ｓに設定されている。
このように構成された本発明においては、閾値を４ｄｅｇ／ｓに設定することにより、直進時のステアリング操作に対する車両の挙動が過敏であり直進性が悪化したと感じることや、直進時のステアリング操作に対する車両の応答性が低く頼りないと感じることをより確実に防止でき、更に、ステアリングホイールの操作感が重過ぎたり不連続性を感じたりすることをより確実に防止でき、これにより、直進時の車両挙動についてドライバに違和感を与えることを一層確実に防止しつつ、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御することができる。
また、本発明において、好ましくは、第２の閾値は、第１の閾値より１ｄｅｇ／ｓ小さい。
このように構成された本発明においては、減筒運転時において、操舵速度に応じて出力トルクを低減するようにエンジンの制御を行う場合、エンジンの制御を、全筒運転時よりも早い適当なタイミングで開始することができ、これにより、出力トルクの低減により前輪のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングの反力が増大するタイミングの遅れを適切に防止できる。
また、本発明において、好ましくは、閾値設定手段は、エンジンの運転モードが減筒運転である場合に混合気の燃焼が停止される気筒数が多いほど第２の閾値を小さくする。
このように構成された本発明においては、減筒運転時の休止気筒数が多くなり燃焼間隔が長くなるほど、操舵が開始されたときにトルク低減量が立ち上がるタイミングを早くすると共に、操舵速度に応じた出力トルクの低減を行う頻度を高くすることができ、これにより、減筒運転時の休止気筒数が増大した場合でも、出力トルクの低減により前輪のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングの反力が増大するタイミングの遅れを確実に防止できると共に、ドライバに違和感を与えることを確実に抑制できる。
本発明による車両用挙動制御装置によれば、気筒休止エンジンにおいて全筒運転と減筒運転との切替を行った場合においてもドライバに違和感を与えることなく、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御することができる。
本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるエンジンの概略平面図である。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がエンジンを制御するエンジン制御処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がトルク低減量を決定するトルク低減量決定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が決定する目標付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両が旋回を行う場合における、車両用挙動制御装置によるエンジン制御に関するパラメータの時間変化を示す線図であり、図７（ａ）は右旋回を行う車両を概略的に示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示したように右旋回を行う車両の操舵角の変化を示す線図、図７（ｃ）は図７（ｂ）に示したように右旋回を行う車両の操舵速度の変化を示す線図、図７（ｄ）は、図７（ｃ）に示した操舵速度に基づき決定された付加減速度の変化を示す線図、図７（ｅ）は図７（ｄ）に示した付加減速度に基づいて決定されたトルク低減量の変化を示す線図、図７（ｆ）は基本目標トルクとトルク低減量とに基づき決定された最終目標トルクの変化を示す線図、図７（ｇ）は図７（ｆ）に示した最終目標トルクに基づきエンジンの制御を行った場合に車両に発生するヨーレート（実ヨーレート）の変化と、トルク低減量決定部が決定したトルク低減量に基づくエンジンの制御を行わなかった場合の実ヨーレートの変化とを示す線図である。 閾値ＴSを変化させた場合における直進時の車両の挙動に対するドライバの主観評価を示す線図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を説明する。
まず、図１及び図２により、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両の全体構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の実施形態によるエンジンの概略平面図である。
図１において、符号１は、本実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両を示す。車両１の車体前部には、駆動輪（図１の例では左右の前輪２）を駆動するエンジン４が搭載されている。
本実施形態のエンジン４は、図２に示すように、直線状に並ぶ４つの気筒６Ａ〜６Ｄを備えた直列４気筒型のガソリンエンジンである。このエンジン４は、各気筒６Ａ〜６Ｄの燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁８と、燃焼室内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ１０と、燃焼室内での混合気の燃焼により往復運動するピストンと、ピストンの往復運動により回転されるクランクシャフトとを有する。
気筒６Ａ〜６Ｄに設けられた各ピストンは、クランク角において１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって往復動する。これに対応して、各気筒６Ａ〜６Ｄにおける点火時期は、１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。
本実施形態のエンジン４は、４つの気筒６Ａ〜６Ｄのうちの２つを休止させ、残りの２つの気筒を稼動させる運転、つまり減筒運転が可能な気筒休止エンジンである。エンジン４の運転状態が、相対的にエンジン回転数が低く且つ負荷が低い減筒運転領域にある場合に減筒運転が行われ、エンジン４の運転状態が、減筒運転領域を除く範囲に設定された全筒運転領域にある場合に全筒運転が行われる。
具体的には、図２の左側から順に、気筒６Ａを第１気筒、気筒６Ｂを第２気筒、気筒６Ｃを第３気筒、気筒６Ｄを第４気筒とすると、４つの気筒６Ａ〜６Ｄの全てを稼働させる全筒運転時には、第１気筒６Ａ→第３気筒６Ｃ→第４気筒６Ｄ→第２気筒６Ｂの順に点火が行われる。
また、減筒運転時には、点火順序が連続しない２つの気筒（本実施形態では第１気筒６Ａおよび第４気筒６Ｄ）において点火プラグ８の点火動作が禁止され、残りの２つの気筒（即ち第３気筒６Ｃ及び第２気筒６Ｂ）において交互に点火が行われる。
また、図１に示すように、車両１は、ステアリングホイール１２の回転角度を検出する操舵角センサ１４、アクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１６、及び、車速を検出する車速センサ１８を有する。これらの各センサは、それぞれの検出値をＰＣＭ（Power-train Control Module）２０に出力する。
次に、図３により、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の電気的構成を説明する。図３は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態によるＰＣＭ２０（車両用挙動制御装置）は、上述したセンサ８〜１２の検出信号の他、エンジン４の運転状態を検出する各種センサが出力した検出信号に基づいて、エンジン４の各部（例えば、スロットルバルブ、ターボ過給機、可変バルブ機構、点火装置、燃料噴射弁、ＥＧＲ装置等）に対する制御を行うべく、制御信号を出力する。
ＰＣＭ２０は、アクセルペダルの操作を含む車両１の運転状態に基づき基本目標トルクを決定する基本目標トルク決定部２２と、車両１のヨーレート関連量に基づき車両１に減速度を付加するためのトルク低減量を決定するトルク低減量決定部２４と、車両１のヨーレート関連量に応じたトルク低減の実行と停止の境界となるヨーレート関連量の閾値Ｔｓを設定する閾値設定部２６と、基本目標トルクとトルク低減量とに基づき最終目標トルクを決定する最終目標トルク決定部２８と、最終目標トルクを出力させるようにエンジン４を制御するエンジン制御部３０とを有する。本実施形態では、トルク低減量決定部２４は、ヨーレート関連量として車両１の操舵速度を用いる場合を説明する。
これらのＰＣＭ２０の各構成要素は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。
次に、図４乃至図６により、車両用挙動制御装置が行う処理について説明する。
図４は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がエンジン４を制御するエンジン制御処理のフローチャートであり、図５は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がトルク低減量を決定するトルク低減量決定処理のフローチャートであり、図６は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が決定する目標付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。
図４のエンジン制御処理は、車両１のイグニッションがオンにされ、車両用挙動制御装置に電源が投入された場合に起動され、繰り返し実行される。
エンジン制御処理が開始されると、図４に示すように、ステップＳ１において、ＰＣＭ２０は車両１の運転状態に関する各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ２０は、操舵角センサ１４が検出した操舵角、アクセル開度センサ１６が検出したアクセル開度、車速センサ１８が検出した車速、車両１の変速機に現在設定されているギヤ段、エンジン４の運転モード（全筒運転又は減筒運転）等を含む、上述した各種センサが出力した検出信号を運転状態に関する情報として取得する。
次に、ステップＳ２において、ＰＣＭ２０の基本目標トルク決定部２２は、ステップＳ１において取得されたアクセルペダルの操作を含む車両１の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、基本目標トルク決定部２２は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。
次に、ステップＳ３において、基本目標トルク決定部２２は、ステップＳ２において決定した目標加速度を実現するためのエンジン４の基本目標トルクを決定する。この場合、基本目標トルク決定部２２は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジン４が出力可能なトルクの範囲内で、基本目標トルクを決定する。
また、ステップＳ２及びＳ３の処理と並行して、ステップＳ４において、閾値設定部２６は、ステップＳ１において取得した運転モードに基づき、車両１の操舵速度に応じたトルク低減の実行と停止の境界となる操舵速度の閾値を設定する。具体的には、閾値設定部２６は、エンジン４の運転モードが全筒運転である場合、第１の閾値ＴS1を設定し、エンジン４の運転モードが減筒運転である場合、第１の閾値ＴS1よりも小さい第２の閾値ＴS2を設定する。（なお、以下の説明において、第１の閾値ＴS1及び第２の閾値ＴS2を区別する必要がない場合には、両者を合わせて閾値ＴSと呼ぶ。）
次に、ステップＳ５において、トルク低減量決定部２４は、ステアリング操作に基づき車両１に減速度を付加するためのトルク低減量を決定するトルク低減量決定処理を実行する。このトルク低減量決定処理について、図５を参照して説明する。
図５に示すように、トルク低減量決定処理が開始されると、ステップＳ２１において、トルク低減量決定部２４は、ステップＳ１において取得した操舵角の絶対値が増大中か否かを判定する。その結果、操舵角の絶対値が増大中である場合、ステップＳ２２に進み、トルク低減量決定部２４は、ステップＳ１において取得した操舵角に基づき操舵速度を算出する。
次に、ステップＳ２３において、トルク低減量決定部２４は、操舵速度の絶対値が減少しているか否かを判定する。
その結果、操舵速度の絶対値が減少していない場合、即ち操舵速度の絶対値が増大している又は操舵速度の絶対値が変化していない場合、ステップＳ２４に進み、トルク低減量決定部２４は、操舵速度に基づき目標付加減速度を取得する。この目標付加減速度は、ドライバの意図した車両挙動を正確に実現するために、ステアリング操作に応じて車両１に付加すべき減速度である。
具体的には、トルク低減量決定部２４は、図６のマップに示した目標付加減速度と操舵速度との関係に基づき、ステップＳ２２において算出した操舵速度に対応する目標付加減速度を取得する。
図６における横軸は操舵速度を示し、縦軸は目標付加減速度を示す。また、図６における実線は全筒運転時の目標付加減速度を示し、一点鎖線は減筒運転時の目標付加減速度を示している。
図６に示すように、操舵速度が閾値ＴS1又はＴS2以下である場合、対応する目標付加減速度は０である。即ち、全筒運転時に操舵速度が第１の閾値ＴS1以下である場合、又は、減筒運転時に操舵速度が第２の閾値ＴS2以下である場合、ＰＣＭ２０は、ステアリング操作に基づき車両１に減速度を付加するための制御（具体的にはエンジン４の出力トルクの低減）を停止する。
一方、全筒運転時に操舵速度が第１の閾値ＴS1を超えている場合、又は、減筒運転時に操舵速度が第２の閾値ＴS2を超えている場合には、操舵速度が増大するに従って、この操舵速度に対応する目標付加減速度は、所定の上限値Ｄmax（例えば１ｍ／ｓ2）に漸近する。即ち、操舵速度が増大するほど目標付加減速度は増大し、且つ、その増大量の増加割合は小さくなる。
次に、ステップＳ２５において、トルク低減量決定部２４は、付加減速度の増大率が上限値Ｒｍａｘ（例えば０．５ｍ／ｓ3）以下となる範囲で今回の処理における付加減速度を決定する。
具体的には、トルク低減量決定部２４は、前回の処理において決定した付加減速度から今回の処理のステップＳ２４において決定した目標付加減速度への増大率がＲｍａｘ以下である場合、ステップＳ２４において決定した目標付加減速度を今回の処理における付加減速度として決定する。
一方、前回の処理において決定した付加減速度から今回の処理のステップＳ２４において決定した目標付加減速度への変化率がＲｍａｘより大きい場合、トルク低減量決定部２４は、前回の処理において決定した付加減速度から今回の処理時まで増大率Ｒｍａｘにより増大させた値を今回の処理における付加減速度として決定する。
また、ステップＳ２３において、操舵速度の絶対値が減少している場合、ステップＳ２６に進み、トルク低減量決定部２４は、前回の処理において決定した付加減速度を今回の処理における付加減速度として決定する。即ち、操舵速度の絶対値が減少している場合、操舵速度の最大時における付加減速度（即ち付加減速度の最大値）が保持される。
また、ステップＳ２１において、操舵角の絶対値が増大中ではない（一定又は減少中である）場合、ステップＳ２７に進み、トルク低減量決定部２４は、前回の処理において決定した付加減速度を今回の処理において減少させる量（減速度減少量）を取得する。この減速度減少量は、例えば、予めメモリ等に記憶されている一定の減少率（例えば０．３ｍ／ｓ3）に基づき算出される。あるいは、ステップＳ１において取得された車両１の運転状態やステップＳ２２において算出した操舵速度に応じて決定された減少率に基づき算出される。
そして、ステップＳ２８において、トルク低減量決定部２４は、前回の処理において決定した付加減速度からステップＳ２７において取得した減速度減少量を減算することにより、今回の処理における付加減速度を決定する。
ステップＳ２５、Ｓ２６、又はＳ２８の後、ステップＳ２９において、トルク低減量決定部２４は、ステップＳ２５、Ｓ２６、又はＳ２８において決定した今回の付加減速度に基づき、トルク低減量を決定する。具体的には、トルク低減量決定部２４は、今回の付加減速度を実現するために必要となるトルク低減量を、ステップＳ１において取得された現在の車速、ギヤ段、路面勾配等に基づき決定する。このステップＳ２９の後、トルク低減量決定部２４はトルク低減量決定処理を終了し、メインルーチンに戻る。
図４に戻り、ステップＳ３の処理及びステップＳ５のトルク低減量決定処理を行った後、ステップＳ６において、最終目標トルク決定部２８は、ステップＳ３において決定した基本目標トルクから、ステップＳ５のトルク低減量決定処理において決定したトルク低減量を減算することにより、最終目標トルクを決定する。
次に、ステップＳ７において、エンジン制御部３０は、ステップＳ６において設定した最終目標トルクを出力させるようにエンジン４を制御する。具体的には、エンジン制御部３０は、ステップＳ６において設定した最終目標トルクと、エンジン回転数とに基づき、最終目標トルクを実現するために必要となる各種状態量（例えば、空気充填量、燃料噴射量、吸気温度、酸素濃度等）を決定し、それらの状態量に基づき、エンジン４の各構成要素のそれぞれを駆動する各アクチュエータを制御する。この場合、エンジン制御部３０は、状態量に応じた制限値や制限範囲を設定し、状態値が制限値や制限範囲による制限を遵守するような各アクチュエータの制御量を設定して制御を実行する。
ステップＳ７の後、ＰＣＭ２０は、エンジン制御処理を終了する。
次に、図７により、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の作用を説明する。図７は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両１が旋回を行う場合における、車両用挙動制御装置によるエンジン制御に関するパラメータの時間変化を示す線図である。
図７（ａ）は、右旋回を行う車両１を概略的に示す平面図である。この図７（ａ）に示すように、車両１は、位置Ａから右旋回を開始し、位置Ｂから位置Ｃまで操舵角一定で右旋回を継続する。
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したように右旋回を行う車両１の操舵角の変化を示す線図である。図７（ｂ）における横軸は時間を示し、縦軸は操舵角を示す。
この図７（ｂ）に示すように、位置Ａにおいて右向きの操舵が開始され、ステアリングの切り足し操作が行われることにより右向きの操舵角が徐々に増大し、位置Ｂにおいて右向きの操舵角が最大となる。その後、位置Ｃまで操舵角が一定に保たれる（操舵保持）。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示したように右旋回を行う車両１の操舵速度の変化を示す線図である。図７（ｂ）における横軸は時間を示し、縦軸は操舵速度を示す。
車両１の操舵速度は、車両１の操舵角の時間微分により表される。即ち、図７（ｃ）に示すように、位置Ａにおいて右向きの操舵が開始された場合、右向きの操舵速度が生じ、位置Ａと位置Ｂとの間において操舵速度がほぼ一定に保たれる。その後、右向きの操舵速度は減少し、位置Ｂにおいて右向きの操舵角が最大になると、操舵速度は０になる。更に、位置Ｂから位置Ｃまで右向きの操舵角が保持される間、操舵速度は０のままである。
図７（ｄ）は、図７（ｃ）に示した操舵速度に基づき決定された付加減速度の変化を示す線図である。図７（ｄ）における横軸は時間を示し、縦軸は付加減速度を示す。また、図７（ｄ）における実線は、図５のトルク低減量決定処理において決定された付加減速度の変化を示し、一点鎖線は、操舵速度に基づく目標付加減速度の変化を示す。この一点鎖線により示す目標付加減速度は、図７（ｃ）に示した操舵速度が閾値ＴSを超えたときに増大し始め、位置Ａと位置Ｂとの間においてほぼ一定に保たれ、その後減少して位置Ｂにおいて０になる。
図５を参照して説明したように、トルク低減量決定部２４は、ステップＳ２３において操舵速度の絶対値が減少していない場合、即ち操舵速度の絶対値が増大している又は操舵速度の絶対値が変化していない場合、ステップＳ２４において操舵速度に基づき目標付加減速度を取得する。続いて、ステップＳ２５において、トルク低減量決定部２４は、付加減速度の増大率が上限値Ｒｍａｘ以下となる範囲で各処理サイクルにおける付加減速度を決定する。
図７（ｄ）では、操舵速度が閾値ＴSを超えたときから増大を開始した目標付加減速度の増大率が上限値Ｒｍａｘを上回っている場合を示している。この場合、トルク低減量決定部２４は、増大率＝Ｒｍａｘとなるように（即ち一点鎖線で示した目標付加減速度よりも緩やかな増大率で）付加減速度を増大させる。また、位置Ａと位置Ｂとの間において目標付加減速度がほぼ一定に保たれている場合、トルク低減量決定部２４は、付加減速度＝目標付加減速度として決定する。
上述したように、減筒運転時の第２の閾値ＴS2は全筒運転時の第１の閾値ＴS1よりも小さい。したがって、操舵が開始されたときに操舵速度が閾値ＴSを超えるタイミングは、減筒運転時の方が全筒運転時よりも早い。すなわち、操舵が開始されたときに目標付加減速度が立ち上がるタイミングは、減筒運転時の方が全筒運転時よりも早い。
また、減筒運転時の第２の閾値ＴS2は全筒運転時の第１の閾値ＴS1よりも小さいので、操舵速度が閾値ＴS以下となる頻度（すなわち、目標付加減速度が０になる頻度）は、減筒運転時の方が全筒運転時よりも低い。
また、上述したように、図５のステップＳ２３において操舵速度の絶対値が減少している場合、トルク低減量決定部２４は、操舵速度の最大時における付加減速度を保持する。図７（ｄ）では、位置Ｂに向かって操舵速度が減少している場合、それに伴って一点鎖線により示す目標付加減速度も減少するが、実線により示す付加減速度は最大値を位置Ｂまで維持する。
更に、上述したように、図５のステップＳ２１において、操舵角の絶対値が一定又は減少中である場合、トルク低減量決定部２４は、ステップＳ２７において減速度減少量を取得し、その減速度減少量により付加減速度を減少させる。図７（ｄ）では、トルク低減量決定部２４は、付加減速度の減少率が徐々に小さくなるように、即ち付加減速度の変化を示す実線の傾きが徐々に緩やかになるように、付加減速度を減少させる。
図７（ｅ）は、図７（ｄ）に示した付加減速度に基づき決定されたトルク低減量の変化を示す線図である。図７（ｅ）における横軸は時間を示し、縦軸はトルク低減量を示す。
トルク低減量決定部２４は、付加減速度を実現するために必要となるトルク低減量を、現在の車速、ギヤ段、路面勾配等のパラメータに基づき決定する。従って、これらのパラメータが一定である場合、トルク低減量は、図７（ｄ）に示した付加減速度の変化と同様に変化するように決定される。
また、上述したように、操舵が開始されたときに目標付加減速度が立ち上がるタイミングは、減筒運転時の方が全筒運転時よりも早い。したがって、操舵が開始されたときにトルク低減量が立ち上がるタイミングは、減筒運転時の方が全筒運転時よりも早い。また、目標付加減速度が０になる頻度は減筒運転時の方が全筒運転時よりも低いので、操舵速度に応じた出力トルクの低減を停止する頻度は、減筒運転時の方が全筒運転時よりも低い。言い換えると、操舵速度に応じた出力トルクの低減を行う頻度は、減筒運転時の方が全筒運転時よりも高い。
図７（ｆ）は基本目標トルクとトルク低減量とに基づき決定された最終目標トルクの変化を示す線図である。図７（ｆ）における横軸は時間を示し、縦軸はトルクを示す。また、図７（ｆ）における点線は基本目標トルクを示し、実線は最終目標トルクを示す。
図４を参照して説明したように、最終目標トルク決定部２８は、ステップＳ３において決定した基本目標トルクから、ステップＳ５のトルク低減量決定処理において決定したトルク低減量を減算することにより、最終目標トルクを決定する。
図７（ｇ）は、図７（ｆ）に示した最終目標トルクに基づきエンジン４の制御を行った場合に車両１に発生するヨーレート（実ヨーレート）の変化と、トルク低減量決定部が決定したトルク低減量に基づくエンジン４の制御を行わなかった場合（即ち図７（ｆ）に点線で示した基本目標トルクを実現するようにエンジン４の制御を行った場合）の実ヨーレートの変化とを示す線図である。図７（ｇ）における横軸は時間を示し、縦軸はヨーレートを示す。また、図７（ｇ）における実線は、最終目標トルクを実現するようにエンジン４の制御を行った場合の実ヨーレートの変化を示し、点線は、トルク低減量に対応する制御を行わなかった場合の実ヨーレートの変化を示す。
位置Ａにおいて右向きの操舵が開始され、操舵速度が閾値ＴSを超えたときから右向きの操舵速度が増大するにつれて図７（ｅ）に示したようにトルク低減量を増大させると、車両１の操舵輪である前輪２の荷重が増加する。その結果、前輪２と路面との間の摩擦力が増加し、前輪２のコーナリングフォースが増大するため、車両１の回頭性が向上する。即ち、図７（ｇ）に示すように、位置Ａと位置Ｂとの間において、トルク低減量に対応する制御を行わなかった場合（点線）よりも、トルク低減量を反映した最終目標トルクを実現するようにエンジン４の制御を行った場合（実線）の方が、車両１に発生する時計回り（ＣＷ）のヨーレートが大きくなる。
上述したように、減筒運転時の第２の閾値ＴS2が全筒運転時の第１の閾値ＴS1よりも小さいことにより、操舵が開始されたときにトルク低減量が立ち上がるタイミングは、減筒運転時の方が全筒運転時よりも早くなっている。したがって、減筒運転時において、トルク低減量の立ち上がりに対応する最終目標トルクの減少を実現するようにエンジン４の制御を行う場合、全筒運転時よりも点火順序が前の気筒６からエンジン４の制御を開始することができ、これにより、出力トルクの低減により前輪のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングの反力が増大するタイミングの遅れを防止できる。
また、減筒運転時の第２の閾値ＴS2が全筒運転時の第１の閾値ＴS1よりも小さいことにより、操舵速度に応じた出力トルクの低減を行う頻度は、減筒運転時の方が全筒運転時よりも高くなっている。これにより、減筒運転時において、操舵速度に応じて出力トルクを低減するための制御を実行可能な気筒６（本実施形態では即ち第３気筒６Ｃ及び第２気筒６Ｂ）の数が全筒運転時よりも少ないことによる影響を、操舵速度に応じた出力トルクの低減を行う頻度の増大により補償することができ、ドライバに違和感を与えることを抑制できる。
また、図７（ｄ）、（ｅ）に示したように、位置Ｂに向かって操舵速度が減少するとき目標付加減速度も減少するが、トルク低減量を最大値のまま維持しているので、操舵の切り込みが継続されている間は前輪２に付加した荷重が維持され、車両１の回頭性が保たれる。
更に、位置Ｂから位置Ｃにおいて操舵角の絶対値が一定である場合、トルク低減量を滑らかに減少させるので、操舵の切り込みの終了に応じて徐々に前輪２に付加した荷重を低減し、前輪２のコーナリングフォースを減少させることにより車体を安定させつつ、エンジン４の出力トルクを回復させる。
次に、上述したエンジン制御処理においてＰＣＭ２０がステアリング操作に基づき車両１に減速度を付加するための制御（即ちエンジン４の出力トルクの低減）を実行又は停止するときの境界となる閾値ＴSについて説明する。
本発明者らは、第１の閾値ＴS1の適切な設定値を見出すため、上述の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両１において、第１の閾値ＴS1を１ｄｅｇ／ｓ〜８ｄｅｇ／ｓの範囲で１ｄｅｇ／ｓずつ変更し、それぞれの第１の閾値ＴS1の下で車両１に直線路を走行させた場合における車両１の挙動に対するドライバの主観評価を取得する実験を行った。実験は、複数のドライバにより複数回ずつ実施し、主観評価による評価点の平均値を取得した。実験条件は以下の通りである。
車両：マツダ アクセラ（２０１４年モデル、前輪駆動、１．５Ｌガソリンエンジン及びオートマチックトランスミッション搭載）
車重：１２２６ｋｇ
トー角：０．１１°±０°２０′
ステアリングホイール径：３６ｃｍ
実験コース：全長１．４ｋｍの直線路
車速：８０〜１００ｋｍ／ｈ
実験結果を図８に示す。図８は、第１の閾値ＴS1を変化させた場合における直進時の車両１の挙動に対するドライバの主観評価を示す線図である。図８において、横軸は第１の閾値ＴS1を示し、縦軸は車両１の挙動に対する評価点を示す。主観評価は、ステアリングホイール１２の操作感や車両１の挙動（応答性や安定性）をドライバが採点することにより行った。評価点の５点は、例えば市場において不評が出ても少数であるレベル、６点は不評及び好評共にほとんど出ないレベル、７点以上はかなり好評されるレベルである。
図８に示すように、第１の閾値ＴS1が３ｄｅｇ／ｓ未満の値に設定した場合、第１の閾値ＴS1を小さくするほど評価点は徐々に低下し、６点前後に留まっている。これは、この範囲の第１の閾値ＴS1を用いた場合、ゆっくりとした微小なステアリング操作を行った場合でも、ＰＣＭ２０によりトルク低減が行われ、車両１の回頭性が向上したことにより、ドライバは、直進時のステアリング操作に対する車両１の挙動が過敏であり直進性が悪化したと感じることがあったからである。また、トルク低減により車両１のコーナリングフォースが増大し、それに応じてステアリングの反力が増大したことにより、ステアリングホイール１２のセンター付近で抵抗力を感じるので、ドライバが違和感を覚えたケースもあった。
また、第１の閾値ＴS1が５ｄｅｇ／ｓを上回る値に設定した場合には、第１の閾値ＴS1を大きくするほど評価点は急激に低下し、５点程度に留まっている。これは、この範囲の第１の閾値ＴS1を用いた場合、ＰＣＭ２０がトルク低減を停止する操舵速度の範囲が広く、ドライバがステアリング操作を開始した後にＰＣＭ２０がトルクの低減を行うようになるまでに遅れが生じるので、直進時の車両１の応答性が低く頼りないと感じたり、ステアリングホイール１２の操作感に不連続性を感じたりするケースがあったからである。
一方、第１の閾値ＴS1が３ｄｅｇ／ｓ以上５ｄｅｇ／ｓ以下の範囲に設定した場合、評価点が７点を上回る高い評価が得られた。この範囲の第１の閾値ＴS1を用いた場合、直進時のステアリング操作に対する車両１の応答性と、ステアリングホイール１２の操作感とのバランスが良好であったことにより、高い評価が得られた。特に、第１の閾値ＴS1を４ｄｅｇ／ｓに設定した場合、直進時の微小なステアリング操作に対して車両１が過剰に反応することはないが、直進状態を維持するためのステアリング操作に対しては良好な応答性で車両１の挙動が制御されるので、ドライバにとっては直進状態を維持し易く、また、ステアリングホイール１２の操作感も安定感がありつつ重過ぎないことにより、最も高い評価が得られた。
また、上記のように第１の閾値ＴS1を３ｄｅｇ／ｓ以上５ｄｅｇ／ｓ以下の範囲、より好ましくは４ｄｅｇ／ｓに設定した場合、第２の閾値ＴS2は第１の閾値より１ｄｅｇ／ｓ小さい値（すなわち２ｄｅｇ／ｓ以上４ｄｅｇ／ｓ以下の範囲、より好ましくは３ｄｅｇ／ｓ）に設定することが望ましい。
次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
上述した実施形態においては、トルク低減量決定部２４は、ヨーレート関連量としての操舵速度に基づき目標付加減速度を取得し、この目標付加減速度に基づいてトルク低減量を決定すると説明したが、アクセルペダルの操作以外の車両１の運転状態（操舵角、ヨーレート、スリップ率等）に基づきトルク低減量を決定するようにしてもよい。
例えば、トルク低減量決定部２４は、操舵角及び車速から算出した目標ヨーレートや、ヨーレートセンサから入力されたヨーレートに基づき、車両１に発生させるべき目標ヨー加速度をヨーレート関連量として算出し、その目標ヨー加速度に基づき目標付加減速度を取得して、トルク低減量を決定するようにしてもよい。この場合、全筒運転時に目標ヨー加速度が第１の閾値以下である場合、又は、減筒運転時に目標ヨー加速度が第１の閾値より小さい第２の閾値以下である場合、ＰＣＭ２０は、目標ヨー加速度に応じたエンジン４の出力トルクの低減を停止する。
一方、全筒運転時に目標ヨー加速度が第１の閾値を超えている場合、又は、減筒運転時に目標ヨー加速度が第２の閾値を超えている場合には、ＰＣＭ２０は、目標ヨー加速度が増大するほど目標付加減速度を増大させ、且つ、その増大量の増加割合を小さくする。
あるいは、加速度センサにより、車両１の旋回に伴って発生する横加速度をヨーレート関連量として検出し、この横加速度に基づきトルク低減量を決定するようにしてもよい。この場合、全筒運転時に横加速度が第１の閾値以下である場合、又は、減筒運転時に横加速度が第１の閾値より小さい第２の閾値以下である場合、ＰＣＭ２０は、横加速度に応じたエンジン４の出力トルクの低減を停止する。
一方、全筒運転時に横加速度が第１の閾値を超えている場合、又は、減筒運転時に横加速度が第２の閾値を超えている場合には、ＰＣＭ２０は、横加速度が増大するほど目標付加減速度を増大させ、且つ、その増大量の増加割合を小さくする。
また、上述した実施形態においては、エンジン４は減筒運転が可能な直列４気筒型のガソリンエンジンであり、減筒運転時には４つの気筒６Ａ〜６Ｄのうちの２つを休止させ、残りの２つの気筒を稼動させると説明したが、直列４気筒型とは異なる形式（例えばＶ型６気筒等）の多気筒ガソリンエンジンでもよく、多気筒ディーゼルエンジンを搭載した車両にも本発明を適用できる。
例えば、エンジン４が６気筒型エンジンである場合、閾値設定部２６は、エンジン４の運転モードが全筒運転である場合、第１の閾値ＴS1を設定し、エンジン４の運転モードが減筒運転である場合、休止させる気筒数が多いほど第２の閾値ＴS2を設定する。例えば、閾値設定部２６は、全筒運転時の第１の閾値ＴS1が４ｄｅｇ／ｓである場合、減筒運転時に２気筒を休止させるときの第２の閾値ＴS2を３ｄｅｇ／ｓ、４気筒を休止させるときの第２の閾値ＴS2を２ｄｅｇ／ｓに設定する。
次に、上述した本発明の実施形態及び本発明の実施形態の変形例による車両用挙動制御装置の効果を説明する。
まず、エンジン制御部３０は、操舵速度が予め定めた閾値ＴSを超えている場合において、車両１の操舵角が増大し且つ操舵速度が増大している場合、操舵速度が増大するほど車両１のトルク低減量を増大させ、操舵速度が閾値ＴS以下である場合、トルクの低減を停止するように制御するので、操舵速度が予め定めた閾値ＴSを超えている場合には、その操舵速度に応じたトルク低減量によって車両１に減速度を付加し、荷重を迅速に車両１に加えることにより、ドライバによる意図的なステアリング操作に対して良好な応答性で車両１の挙動を制御することができ、操舵速度が閾値ＴS以下である場合には、微小なステアリング操作に対して車両１が過剰に反応することを抑制でき、これにより、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両１の挙動を制御することができる。
そして、閾値設定部２６は、エンジン制御部３０が操舵速度に応じたトルクの低減を実行又は停止するときの境界となる操舵速度の閾値ＴSとして、エンジン４の運転モードが全筒運転である場合には第１の閾値ＴS1を設定し、エンジン４の運転モードが減筒運転である場合には第１の閾値ＴS1よりも小さい第２の閾値ＴS2を設定するので、操舵が開始されたときにトルク低減量が立ち上がるタイミングは、減筒運転時の方が全筒運転時よりも早くなる。したがって、減筒運転時において、操舵速度に応じて出力トルクを低減するようにエンジン４の制御を行う場合、全筒運転時よりも点火順序が前の気筒６からエンジン４の制御を開始することができ、これにより、出力トルクの低減により前輪２のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングの反力が増大するタイミングの遅れを防止できる。また、減筒運転時の第２の閾値ＴS2を全筒運転時の第１の閾値ＴS1よりも小さくしたことにより、減筒運転時において操舵速度に応じた出力トルクの低減を行う頻度を、全筒運転時よりも高くすることができ、これにより、減筒運転時において、操舵速度に応じて出力トルクを低減するための制御を実行可能な気筒６の数が全筒運転時よりも少ないことによる影響を、操舵速度に応じた出力トルクの低減を行う頻度の増大により補償することができ、ドライバに違和感を与えることを抑制できる。
これにより、気筒休止エンジンにおいて全筒運転と減筒運転との切替を行った場合においてもドライバに違和感を与えることなく、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御することができる。
特に、第１の閾値ＴS1は、３ｄｅｇ／ｓ以上５ｄｅｇ／ｓ以下の範囲に設定され、より好ましくは４ｄｅｇ／ｓに設定されているので、直進時のステアリング操作に対する車両１の挙動が過敏であり直進性が悪化したと感じることや、直進時のステアリング操作に対する車両１の応答性が低く頼りないと感じることを防止でき、更に、ステアリングホイール１２の操作感が重過ぎたり不連続性を感じさせたりすることを防止でき、これにより、直進時の車両挙動についてドライバに違和感を与えることを確実に防止しつつ、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両１の挙動を制御することができる。
また、第２の閾値ＴS2は、第１の閾値ＴS1より１ｄｅｇ／ｓ小さいので、減筒運転時において、操舵速度に応じて出力トルクを低減するようにエンジン４の制御を行う場合、エンジン４の制御を、全筒運転時よりも早い適当なタイミングで開始することができ、これにより、出力トルクの低減により前輪２のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングホイール１２の反力が増大するタイミングの遅れを適切に防止できる。
また、閾値設定部２６は、は、エンジン４の運転モードが減筒運転である場合に混合気の燃焼が停止される気筒数が多いほど第２の閾値ＴS2を小さくするので、減筒運転時の休止気筒数が多くなり燃焼間隔が長くなるほど、操舵が開始されたときにトルク低減量が立ち上がるタイミングを早くすると共に、操舵速度に応じた出力トルクの低減を行う頻度を高くすることができ、これにより、減筒運転時の休止気筒数が増大した場合でも、出力トルクの低減により前輪２のコーナリングフォースが増大するタイミングや、コーナリングフォースの増大に応じてステアリングの反力が増大するタイミングの遅れを確実に防止できると共に、ドライバに違和感を与えることを確実に抑制できる。
１ 車両
２ 前輪
４ エンジン
６ 気筒
８ 燃料噴射弁
１０ 点火プラグ
１２ ステアリングホイール
１４ 操舵角センサ
１６ アクセル開度センサ
１８ 車速センサ
２０ ＰＣＭ
２２ 基本目標トルク決定部
２４ トルク低減量決定部
２６ 閾値設定部
２８ 最終目標トルク決定部
３０ エンジン制御部

Claims (5)

  1. 複数の気筒の全てにおいて混合気の燃焼が実施される全筒運転と、上記複数の気筒のうち一部の気筒において混合気の燃焼が停止される減筒運転との間で、運転モードを切替可能なエンジンを搭載した車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置であって、
    車両のヨーレートに関連するヨーレート関連量が予め定めた閾値を超えている場合において、車両の操舵角が増大し且つヨーレート関連量が増大している場合、上記ヨーレート関連量が増大するほどエンジンの出力トルクを低減させ、上記ヨーレート関連量が上記閾値以下である場合、上記出力トルクの低減を停止するように制御するエンジン制御手段と、
    エンジンの運転モードが全筒運転である場合、上記閾値を第１の閾値に設定し、エンジンの運転モードが減筒運転である場合、上記閾値を上記第１の閾値よりも小さい第２の閾値に設定する閾値設定手段と、
    を有することを特徴とする車両用挙動制御装置。
  2. 上記ヨーレート関連量は上記車両の操舵速度であり、
    上記第１の閾値は、３ｄｅｇ／ｓ以上５ｄｅｇ／ｓ以下の範囲に設定されている請求項１に記載の車両用挙動制御装置。
  3. 上記第１の閾値は、４ｄｅｇ／ｓに設定されている請求項２に記載の車両用挙動制御装置。
  4. 上記第２の閾値は、上記第１の閾値より１ｄｅｇ／ｓ小さい、請求項２又は３に記載の車両用挙動制御装置。
  5. 上記閾値設定手段は、エンジンの運転モードが減筒運転である場合に混合気の燃焼が停止される気筒数が多いほど上記第２の閾値を小さくする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用挙動制御装置。
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