JP6398654B2 - 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。

一般に、駆動源として内燃機関を備えた車両においては、ドライバ（運転者）によるアクセルペダルの踏み込み量が「０」になるなどして所定の燃料カット実行条件が成立した際、内燃機関への燃料供給を停止する所謂燃料カットが実行される。これにより、燃料消費量の削減を図っている。ところが、内燃機関の発生トルクが比較的大きい状態から燃料カットを開始した場合には、この発生トルクが短時間のうちに大幅に低下することになり、トルク段差に起因したトルクショックが発生してしまう。

このトルクショックの軽減を目的とした内燃機関の制御として、燃料カット実行条件が成立した際、点火時期を徐々に遅角させることにより内燃機関の発生トルクを減少（以下、減衰という場合もある）させ、その後に、燃料カットを開始することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この内燃機関の制御によれば、燃料カットを開始した際のトルク段差が小さくなり、トルクショックを軽減できる。

ところで、前述の如く点火時期を徐々に遅角させることにより内燃機関の発生トルクを減少させていく際、ある時点で、内燃機関が駆動状態（内燃機関の発生トルクによって駆動輪を駆動する状態）から被駆動状態（駆動輪から入力されたトルクによって内燃機関が駆動される状態）へ切り替わることになる。この駆動状態から被駆動状態への切り替わりに際し、動力伝達系に備えられたギヤ同士のバックラッシに起因するガタ詰め方向が反転してショック（所謂歯打ちによるショック）が生じてしまうといった課題がある。

特開２０１３−１４２３０７号公報

内燃機関が駆動状態から被駆動状態へ切り替わる際におけるショックの軽減を目的とした制御として、前記内燃機関の発生トルクを減少させていく期間のうち、駆動状態から被駆動状態への切り替わりタイミングを含む所定期間において、内燃機関の発生トルクの単位時間当たりの減少量を特に小さくすることが行われている。以下、この期間をトルク保持制御期間と呼ぶ。また、このトルク保持制御期間の前後の期間では内燃機関の発生トルクの単位時間当たりの減少量を大きくしている。これにより、燃料カット実行条件が成立してから燃料カットが開始されるまでの期間の短縮化を図っている。

そして、前記トルク保持制御期間における制御として、所定の処理タイミング毎（例えばエンジンの各サイクル毎）に現時点での実トルクに基づいて次回の処理タイミングにおける要求トルクを指示する（例えば要求トルクが得られるように点火時期を指示する）ことが挙げられる。つまり、現時点での実トルクと、トルク保持制御期間の終了時点の目標トルクとを繋ぐように（現時点での実トルクと目標トルクとの間でのトルク減少速度が一定となるように）次回の処理タイミングにおける要求トルクを求め、この要求トルクが得られるように次回の処理タイミングでの制御を行うものである。

しかしながら、前記トルク保持制御期間において、前記アクセルペダルの踏み込み量が「０」になったことに伴うＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構の制御やスロットルバルブ開度の制御によって吸気量が大幅に減少した場合には、その吸気量の減少分だけ、要求トルクよりも実トルクが低くなってしまうことがある。このような状況では、要求トルクよりも低下した実トルクに基づいて次回の処理タイミングでの要求トルクが求められることになるので、前記実トルクが適正なトルク（前記要求トルク）として得られている場合に比べて、次回の処理タイミングでの要求トルクが低い値として求められてしまうことになる。

図６は、この場合における、目標トルクＴｔ、各処理タイミングにおける実トルクＴｎおよび要求トルクＴｒの一例を示している。吸気量が大幅に減少したことに起因してタイミングｔｂでの実トルクＴｎｂが要求トルクＴｒｂに対して低下した場合（図中の矢印Ｉを参照）、このタイミングｔｂでの実トルクＴｎｂと目標トルクＴｔとを繋ぐように次回の処理タイミング（タイミングｔｃ）での要求トルクＴｒｃが求められることになる。ここで求められるタイミングｔｃでの要求トルクＴｒｃは、タイミングｔｂでの実トルクが適正に得られた場合（要求トルクＴｒｂが得られた場合）に求められる要求トルクＴｒｃ’に比べて低くなってしまう。吸気量が大幅に減少する状況が継続すると、このような動作が処理タイミング毎に繰り返されることになり（要求トルクＴｒを求める度に、前回処理タイミングにおいて低くなっている実トルクＴｎの影響を受けることで要求トルクＴｒが低い値として求められてしまい）、前記要求トルクＴｒと実トルクＴｎとの差分の積み重ねが増大することになって、内燃機関の出力トルクの減少速度が極端に高くなってしまう。その結果、内燃機関が駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングでのトルク変化が大きくなって、前述したギヤ同士のバックラッシに起因するガタ詰め方向の反転によるショックが大きくなってしまう可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料カット実行条件の成立に伴って内燃機関の発生トルクを減少させていく際、内燃機関が駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングにおけるショックを軽減できる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の解決手段は、所定の燃料カット実行条件が成立した際、内燃機関の出力トルクを減少させた後に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を前提とする。この内燃機関の制御装置に対し、前記内燃機関の出力トルクを減少させる期間のうち、前記内燃機関が駆動状態から被駆動状態に切り替わるタイミングを含む所定期間を求め、この所定期間の開始時における内燃機関の出力トルクと、この所定期間の終了時における内燃機関の目標トルクとに応じて、この所定期間中における内燃機関の各サイクル毎の要求トルクを、各サイクル毎に内燃機関の出力トルクが一定の偏差で減少していくように算出して各サイクル毎に割り当てて記憶し、各サイクル毎に、そのサイクルに対応して割り当てて記憶された前記要求トルクを読み出し、該要求トルクが得られるように内燃機関の制御パラメータの制御値を指示する構成としている。

この特定事項により、燃料カット実行条件が成立した場合の制御として、内燃機関が駆動状態から被駆動状態に切り替わるタイミングを含む所定期間の開始時における内燃機関の出力トルクと、この所定期間の終了時における内燃機関の目標トルクとに応じて、この所定期間中における内燃機関の各サイクル毎の要求トルクを設定する。そして、各サイクル毎に、そのサイクルに対応して設定された要求トルクが得られるように内燃機関の制御パラメータの制御値を指示する。この制御により、前記所定期間中に、吸気量が大幅に減少するなどして要求トルクに対して実トルクが低くなったとしても、次回のサイクル（例えば次回燃焼行程を迎えるサイクル）では、前記所定期間の開始時における内燃機関の出力トルクと、この所定期間の終了時における内燃機関の目標トルクとに応じて設定された要求トルクが得られるように指示された制御パラメータの制御値による制御が行われることになる。このように、前記実トルクが低くなったことの影響を受けることなく設定された次回のサイクルでの要求トルクが得られるように制御パラメータの制御値が指示されることになる。従って、要求トルクと実トルクとの差分の積み重ねが増大するといったことは回避され、内燃機関の出力トルクの減少速度が極端に高くなってしまうことはない。その結果、内燃機関が駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングでのトルク変化が大きくなってしまうことを回避でき、ショックの軽減を図ることができる。

本発明では、内燃機関が駆動状態から被駆動状態に切り替わるタイミングを含む所定期間の開始時における内燃機関の出力トルクと、この所定期間の終了時における内燃機関の目標トルクとに応じて設定された各サイクル毎の要求トルクが得られるように内燃機関の制御パラメータの制御値を指示するようにしている。このため、要求トルクと実トルクとの差分の積み重ねが増大するといったことは回避され、内燃機関の出力トルクの減少速度が極端に高くなってしまうことがなく、内燃機関が駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングでのショックを軽減できる。

実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。 エンジンの概略構成を示す図である。 燃料カット実行時における吸入空気量、点火タイミング、エンジン出力トルクの変化の一例を示すタイミングチャート図である。 トルク保持制御の手順を示すフローチャート図である。 トルク保持制御期間における目標トルク、各サイクルにおける実トルクおよび要求トルクの一例を示す図である。 従来技術における目標トルク、各サイクルにおける実トルクおよび要求トルクの一例を示す図である。

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場合について説明する。

−車両の構成−
図１に示すように、本実施の形態における車両１は、内燃機関で成るエンジン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ヤ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。前記トルクコンバータ３および変速機構５によって自動変速機９が構成されている。

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、このシリンダブロック２０の上部に取り付けられたシリンダヘッド２１と、潤滑油を貯留するオイルパン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が形成されている。

なお、本実施形態に係るエンジン２は直列４気筒エンジンであるが、本発明は、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンおよび水平対向６気筒エンジン等、種々の型式のエンジンに適用可能である。なお、図２は、直列に配置された４つの気筒のうちの１つの気筒を示している。

各気筒には、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、各気筒の燃焼室２５が形成されている。本実施形態に係るエンジン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ストローク１サイクルエンジンによって構成されている。

各気筒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。

従って、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、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に連結された吸気管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。

スロットルバルブ３３は、スロットルバルブアクチュエータ３４が設けられ、ＥＧ−ＥＣＵ１０からの指令信号に応じて吸入空気量を調整する。

また、エンジン２には、燃焼室２５での混合気の燃焼によって発生した排気ガスを排出するためにシリンダヘッド２１に連結された排気管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浄化するための触媒（三元触媒）３６が設けられている。

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への吸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に向けて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に向けて燃料を噴射するようになっている。

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１に示すように、ＥＧ−ＥＣＵ１０の入力側には、エンジン２の機関回転数を算出するためのクランク角センサ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、本実施形態のエンジン２は、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のＶＶＴ機構（図示省略）が設けられており、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の運転状態に応じてＶＶＴ機構を制御して吸気バルブ４２および排気バルブ４３の開閉タイミングを調整する。

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成立させるとともに、変速機構５で成立している変速段を表す情報をＥＧ−ＥＣＵ１０に出力するようになっている。

−燃料カット制御−
以下、前記ＥＧ−ＥＣＵ１０によって実行される燃料カット制御について説明する。ＥＧ−ＥＣＵ１０は、燃料カット実行条件が成立した際、エンジン２の出力トルクを減少させた後に、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。

具体的には、図３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、エンジン２の機関回転数が所定回転数以上であることを条件に、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において、エンジン２の出力トルクを推定する。

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に指示されている点火タイミングとに対して、前記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、エンジン２の出力トルクを推定する。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、エンジン２の出力トルクを減少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（エンジン２の発生トルクによって駆動輪８Ｌ、８Ｒを駆動する状態）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（駆動輪８Ｌ、８Ｒから入力されたトルクによってエンジン２が駆動される状態）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で成立している変速段と、ディファレンシャルギヤ７のデフ比と、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、走行抵抗と、エンジントルクと、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の変速段と、予め設定されているデフ比と、各補機の作動状態に応じた補機負荷と、車両走行状態（指令トルク値、車体前後加速度、路面の傾斜等）に基づいて求められる走行抵抗と、エンジン２の作動状態に基づいて求められるエンジントルクと、水温センサ３８から得られる水温とに対して、前記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。

図３における時刻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（トルク保持制御開始トルク）としてエンジン２の出力トルクを減少させるようになっている。

具体的には、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、予め定められた減衰率θより低い減衰率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の自然数倍の時間をかけて、エンジン２の出力トルクを目標トルク（トルク保持制御開始トルク）まで減少（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、減衰率θ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。また、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は、変速機構５で成立する変速段毎に予め実験により定められている。

本実施の形態において、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、図３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の出力トルクを減少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開始し、エンジン２の出力トルクが時刻ｔ２でトルク保持制御開始トルク（ＴＱｅｘ＋ＴＱｍ）になると、予め定められたトルク保持制御期間（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間）において、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。以下、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間を第１出力トルク減衰期間と呼ぶ。

ここで、トルク保持制御期間は、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。つまり、このトルク保持制御期間が、本発明でいう「内燃機関が駆動状態から被駆動状態に切り替わるタイミングを含む所定期間」に相当する。トルク保持制御期間において、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の出力トルクを減少させるようになっている。

このトルク保持制御期間の長さは、変速機構５において成立している変速段等に応じて設定される。例えば、変速段がローギヤ側であるほど（変速比が大きいほど）トルク保持制御期間の長さとしては長く設定される。また、前記微小トルクＴＱｍは、前記設定されたトルク保持制御期間の間にＴＱｅｘ＋ＴＱｍからＴＱｅｘ−ＴＱｍまで一定割合でエンジン２の出力トルクを減少させていった場合に、エンジン２が駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングにおいてギヤ同士のバックラッシに起因するガタ詰め方向の反転によるショックが発生しない、または、このショックが許容範囲内となるように、予め実験またはシミュレーションによって設定されている。この微小トルクＴＱｍとして具体的には２．５Ｎ・ｍが挙げられる。この値はこれに限定されるものではなく、前述した如く適宜設定される。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ２からエンジン２の出力トルクを減少させ、エンジン２の出力トルクが時刻ｔ３でトルクＴＱｅｘ−ＴＱｍ（トルク保持制御終了トルク）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（燃料カット実行トルク）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開始し、エンジン２の出力トルクが時刻ｔ４で目標トルク（燃料カット実行トルク）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。以下、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間を第２出力トルク減衰期間と呼ぶ。

このように、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの第１出力トルク減衰期間では前記出力トルク減衰制御（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の出力トルクを減少させる制御）を実行する。これにより、時刻ｔ２から時刻ｔ３までのトルク保持制御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起因して発生するしゃくり（車両の前後方向の振動）を車両１にショックを生じさせず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までのトルク保持制御期間において、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軽減するように構成されている。このトルク保持制御期間における出力トルクの制御の詳細については後述する。

また、ＥＧ−ＥＣＵ１０は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの第２出力トルク減衰期間では前記出力トルク減衰制御（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の出力トルクを減少させる制御）を実行する。これにより、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起因して発生するしゃくりを車両１にショックを生じさせずに抑制するように構成されている。

前述したように、第１出力トルク減衰期間および第２出力トルク減衰期間では、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の自然数倍の時間をかけて、エンジン２の出力トルクを目標トルクまで減少させる出力トルク減衰制御を実行している。このような出力トルク減衰制御を行うことによって前記しゃくりを抑制できる理由としては、例えば特開２０１３−１５１９００号公報に開示されているとおりである。

−トルク保持制御期間でのトルク制御−
次に、本実施形態の特徴である前記トルク保持制御期間（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間）に実施されるトルク制御（トルク保持制御）について説明する。先ず、このトルク保持制御の概要について説明する。

前記トルク保持制御期間において、現時点での実トルクと、トルク保持制御期間の終了時点の目標トルクとを繋ぐように次回の処理タイミングにおける要求トルクを求め、この要求トルクが得られるように次回の処理タイミングでの制御を行うようにした従来の制御の場合、以下の課題がある。

つまり、アクセルペダルの踏み込み量が「０」になったことに伴うＶＶＴ機構の制御やスロットルバルブ開度の制御によって吸気量が大幅に減少した場合には、その吸気量の減少分だけ、要求トルクよりも実トルクが低くなってしまうことがある。このような状況で、要求トルクよりも低下した実トルクに基づいて次回の処理タイミングでの要求トルクを求めてしまうと、図６を用いて前述したように、実トルクが適正なトルク（前記要求トルク）として得られている場合に比べて、次回の処理タイミングでの要求トルクが低い値として求められてしまうことになる。そして、吸気量が大幅に減少する状況が継続すると、このような動作が処理タイミング毎に繰り返されることになり、前記要求トルクと実トルクとの差分の積み重ねが増大することになって、エンジンの出力トルクの減少速度が極端に高くなってしまう。その結果、エンジンが駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングでのトルク変化が大きくなってショックが発生してしまう可能性がある。特に、吸気ボリュームが比較的小さいエンジン（過給機付きエンジンやハイブリッド車に搭載されるエンジン等）では、吸気量の減少速度が高くなりやすいため、このような状況が顕著に発生する。

この点に鑑み、本実施形態では、前記トルク保持制御期間の開始時におけるエンジン２の出力トルク（前記トルク保持制御開始トルク）と、このトルク保持制御期間の終了時におけるエンジン２の目標トルク（前記トルク保持制御終了トルク）とに応じて、このトルク保持制御期間中におけるエンジン２の各サイクル毎の要求トルクを設定し、各サイクル毎に、そのサイクルに対応して設定された要求トルクが得られるように点火プラグ４５の点火時期（内燃機関の制御パラメータの制御値）を指示するようにしている。

これにより、トルク保持制御期間中に、吸気量が大幅に減少するなどして要求トルクに対して実トルクが低くなったとしても、次回のサイクル（次回燃焼行程を迎えるサイクル）では、トルク保持制御期間の開始時におけるエンジン２の出力トルクと、このトルク保持制御期間の終了時におけるエンジン２の目標トルク（前記トルク保持制御終了トルク）とに応じて設定された要求トルクが得られるように指示された点火時期による制御が行われることになる。このように、前記実トルクが低くなったことの影響を受けることなく設定された次回のサイクルでの要求トルクが得られるように点火時期が指示されることになる。従って、要求トルクと実トルクとの差分の積み重ねが増大するといったことは回避され、エンジン２の出力トルクの減少速度が極端に高くなってしまうことはない。その結果、エンジン２が駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングでのトルク変化が大きくなってしまうことを回避でき、ショックの軽減を図ることができる。

以下、このトルク保持制御期間におけるトルク保持制御の具体的な手順について図４のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートに示すトルク保持制御は、前記燃料カット実行条件が成立した時点からＥＧ−ＥＣＵ１０において実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、トルク保持制御期間が開始されるタイミングとなったか否かを判定する。この判定は、エンジン２の出力トルクが、前記トルク保持制御開始トルク（ＴＱｅｘ＋ＴＱｍ）まで低下したか否かを判定するものである。

エンジン２の出力トルクがトルク保持制御期間開始トルク（ＴＱｅｘ＋ＴＱｍ）まで低下しておらず、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、未だ前記第１出力トルク減衰期間にあるとして、エンジン２の出力トルクがトルク保持制御期間開始トルク（ＴＱｅｘ＋ＴＱｍ）まで低下するのを待つ。

一方、エンジン２の出力トルクが、前記トルク保持制御期間開始トルク（ＴＱｅｘ＋ＴＱｍ）まで低下し、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、現在の実トルク（トルク保持制御開始トルク；ＴＱｅｘ＋ＴＱｍ）、および、前記トルク保持制御終了トルク（ＴＱｅｘ−ＴＱｍ）から、このトルク保持制御期間におけるトルクラインを設定する。このトルクラインは、トルク保持制御期間の開始時点から終了時点までの要求トルクの推移を規定するためのラインであって、トルク保持制御期間の開始時点から終了時点までの間でのトルク減少速度が一定となるように設定される。

図５は、このトルク保持制御期間における目標トルク、各サイクルにおける実トルクおよび要求トルクの一例を示す図である。この図５におけるタイミングＴ１〜Ｔ７はそれぞれ各サイクルでの要求トルクを規定するタイミングであって、例えば各サイクルの燃焼行程においてトルクが最大になるタイミング（または、ピストン２４が圧縮上死点にある時期から所定期間（例えばクランク角度で３０°）だけ遅角側のタイミング）である。具体的には、例えば、第１番気筒→第３番気筒→第４番気筒→第２番気筒の順で燃焼行程を迎えるエンジン２では、トルク保持制御期間において最初に燃焼行程を迎える気筒が第１番気筒であった場合、タイミングＴ１，Ｔ５が第１番気筒の燃焼行程でトルクが最大になるタイミングであり、タイミングＴ２，Ｔ６が第３番気筒の燃焼行程でトルクが最大になるタイミングであり、タイミングＴ３，Ｔ７が第４番気筒の燃焼行程でトルクが最大になるタイミングであり、タイミングＴ４，ｔ３が第２番気筒の燃焼行程でトルクが最大になるタイミングである。また、この図５では、８つのサイクルが実施される長さとしてトルク保持制御期間が設定された場合を示している。つまり、トルク保持制御期間中にクランクシャフト２７が４回転するものとしてトルク保持制御期間が設定された場合を示している。

この図５における直線Ｌが前記トルクライン（トルク保持制御期間の開始時点から終了時点までの要求トルクの推移を規定するためのライン）となっている。このようにしてトルクラインＬが設定されることにより、各サイクル毎に、要求トルクＴｒ１〜Ｔｒ７が規定されることになる。

ここで規定される要求トルクＴｒ１〜Ｔｒ７は、前述した如くトルク保持制御期間の開始時点から終了時点までの間でのトルク減少速度が一定となるように設定されるものである。このため、各サイクル同士の間の要求トルクの偏差ｄＴＱは以下の式（１）によって算出されることになる。

ｄＴＱ＝２ＴＱｍ／Ｎｓ …（１）
ここで、ｄＴＱは前回サイクルの要求トルクに対するトルク偏差、Ｎｓはトルク保持制御期間中におけるサイクル数である。

例えば、図５のタイミングＴ１に対して設定される要求トルクＴｒ１は、トルク保持制御期間開始トルク（ＴＱｅｘ＋ＴＱｍ）からトルク偏差ｄＴＱを減算することにより求められる。また、タイミングＴ２に対して設定される要求トルクＴｒ２は、タイミングＴ１に対して設定されている要求トルクＴｒ１からトルク偏差ｄＴＱを減算することにより求められる。その他のタイミングＴ３〜Ｔ７に対して設定される要求トルクＴｒ３〜Ｔｒ７も同様にして求められる。

このようにして規定された各要求トルクＴｒ１〜Ｔｒ７は、各サイクルに割り当てられてＥＧ−ＥＣＵ１０のＲＡＭに記憶される。

このようにしてトルクラインＬを設定した後、ステップＳＴ３に移り、次回サイクル（次回燃焼行程を迎えるサイクル）に割り当てられている要求トルクを読み出す。例えば、現在がトルク保持制御期間の開始時点（タイミングｔ２）である場合、次回サイクルに対応するタイミングは図５におけるタイミングＴ１であるので、次回サイクル（次回燃焼行程を迎えるサイクル）の要求トルクとしてタイミングＴ１での要求トルクＴｒ１が読み出されることになる。

その後、ステップＳＴ４に移り、次回サイクルにおける要求トルクが得られる点火時期を算出する。例えば、現在のエンジン運転状態において点火時期以外の制御パラメータを一定とした場合におけるエンジン２の出力トルクと点火時期との関係を規定した点火時期マップがＥＧ−ＥＣＵ１０のＲＯＭに格納されており、この点火時期マップから、次回サイクルにおける要求トルクが得られる点火時期が求められることになる。

このようにして点火時期が算出された後、ステップＳＴ５に移り、この設定された点火時期のタイミングに達したか否かを判定する。つまり、次回サイクルにおける点火時期のタイミングに達したか否かを判定する。この判定は、クランク角センサ６１から出力された信号に基づいてクランクシャフト２７の回転角度位置を検出し、この回転角度位置が、次回サイクルにおける点火時期のタイミングに一致したか否かを判定するものである。

そして、点火時期のタイミングに達するまで、ステップＳＴ５ではＮＯ判定され、点火時期のタイミングに達するのを待機する。そして、点火時期のタイミングに達してステップＳＴ５でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ６に移り、点火プラグ４５の点火を実行する。これにより、前記要求トルクが得られる点火時期での点火が実行されたことになる。

その後、ステップＳＴ７に移り、前記要求トルク（ステップＳＴ３で読み出されていた要求トルク）は前記トルク保持制御終了トルク（ＴＱｅｘ−ＴＱｍ）に一致したものであったか否かを判定する。つまり、要求トルクがトルク保持制御終了トルクに一致した場合、トルク保持制御期間は終了し、前記第２出力トルク減衰期間が開始されることになるので、このステップＳＴ７では、トルク保持制御を終了すべきタイミングとなったか否かを判定するものとなっている。

要求トルクが未だトルク保持制御終了トルクに一致しておらず、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合にはステップＳＴ３に戻り、再び、次回サイクルの要求トルクを読み出す。例えば、今回のサイクルが図５におけるタイミングＴ１でトルクが最大になるサイクルであった場合には、次回サイクルの要求トルクとして、タイミングＴ２でトルクが最大になるサイクルでの要求トルクＴｒ２が読み出されることになる。そして、前述した場合と同様に、次回サイクルにおける要求トルクが得られる点火時期を算出し（ステップＳＴ４）、その点火時期に達した時点（ステップＳＴ５でＹＥＳ判定）で点火プラグ４５の点火を実行する（ステップＳＴ６）。

このような動作が繰り返され、図５におけるタイミングＴ１〜Ｔ７それぞれにおいて各タイミングに対応して設定された要求トルクＴｒ１〜Ｔｒ７が得られるように点火時期制御が行われる。その後、ステップＳＴ７では、要求トルク（ステップＳＴ３で読み出されていた要求トルク）がトルク保持制御終了トルク（ＴＱｅｘ−ＴＱｍ）に一致することになり、このステップＳＴ７でＹＥＳ判定されることで、本トルク保持制御が終了する。その後は、前記第２出力トルク減衰期間においてエンジン２の出力トルクが減少されていき、出力トルクが前記燃料カット実行トルクＴＱｆｃになると、インジェクタ４４からの燃料噴射が停止されることになる。

このようなトルク保持制御が行われるため、前記ＥＧ−ＥＣＵ１０によって本発明に係る内燃機関の制御装置が構成される。この制御装置は、エンジン２の出力トルクを推定するためのセンシング値（エンジン２の機関回転数や吸入空気量等）、および、駆動切替トルクＴＱｅｘを推定するためのセンシング値（車速や、変速段や、補機負荷等）の各信号を入力信号として受信する構成となっている。また、この制御装置は、点火プラグ４５の点火時期指令信号を出力信号として出力する構成となっている。

以上説明したように、本実施形態では、燃料カット実行条件が成立した場合における前記トルク保持制御期間でのトルク保持制御として、トルク保持制御期間の開始時におけるエンジン２の出力トルクと、このトルク保持制御期間の終了時におけるエンジン２の目標トルク（トルク保持制御終了トルク）とに応じて、このトルク保持制御期間中におけるエンジン２の各サイクル毎の要求トルクを設定し、各サイクル毎に、そのサイクルに対応して設定された要求トルクが得られるように点火プラグ４５の点火時期を指示するようにしている。この制御により、前記トルク保持制御期間中に、吸気量が大幅に減少するなどして要求トルクに対して実トルクが低くなったとしても（図５における矢印IIを参照）、次回のサイクル（次回燃焼行程を迎えるサイクル）では、トルク保持制御期間の開始時におけるエンジン２の出力トルクと、このトルク保持制御期間の終了時におけるエンジン２の目標トルク（トルク保持制御終了トルク）とに応じて設定された要求トルク（図５における要求トルクＴｒ３参照）が得られるように指示された点火プラグ４５の点火時期による制御が行われることになる。このように、前記実トルクが低くなったことの影響を受けることなく設定された次回のサイクルでの要求トルクが得られるように点火時期が指示されることになる。従って、要求トルクと実トルクとの差分の積み重ねが増大するといったことは回避され、エンジン２の出力トルクの減少速度が極端に高くなってしまうことはない。その結果、エンジン２が駆動状態から被駆動状態へ切り替わるタイミングでのトルク変化が大きくなってしまうことを回避でき、ショックの軽減を図ることができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態では、トルク保持制御期間におけるエンジン２の制御パラメータの制御値としては点火プラグ４５の点火時期としていた。本発明はこれに限らず、他の制御パラメータを制御するようにしてもよいし、複数の制御パラメータを制御するようにしてもよい。例えば、本発明をディーゼルエンジンに適用した場合、燃料噴射量を変動させることにより、エンジンの出力トルクを減少させることになる。

また、前記実施形態では、有段式の自動変速機９を備えた車両１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、前記実施形態では、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、エンジンの出力トルクを減少させるように構成する。

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。

本発明は、燃料カット実行条件が成立した際に、内燃機関の出力トルクを減少させた後に燃料カットを実行する内燃機関の制御装置に適用可能である。

２ エンジン（内燃機関）
１０ ＥＧ−ＥＣＵ
４４ インジェクタ
４５ 点火プラグ

Claims (1)

1. 所定の燃料カット実行条件が成立した際、内燃機関の出力トルクを減少させた後に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、
   前記内燃機関の出力トルクを減少させる期間のうち、前記内燃機関が駆動状態から被駆動状態に切り替わるタイミングを含む所定期間を求め、この所定期間の開始時における内燃機関の出力トルクと、この所定期間の終了時における内燃機関の目標トルクとに応じて、この所定期間中における内燃機関の各サイクル毎の要求トルクを、各サイクル毎に内燃機関の出力トルクが一定の偏差で減少していくように算出して各サイクル毎に割り当てて記憶し、各サイクル毎に、そのサイクルに対応して割り当てて記憶された前記要求トルクを読み出し、該要求トルクが得られるように内燃機関の制御パラメータの制御値を指示する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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