JP6399476B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の制御装置に係わり、特に、エンジン制御を行って所望の車両姿勢(車両挙動)を実現する車両の制御装置に関する。
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両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。
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(トルク)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1参照)。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(つまり操安性)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2014−166014号公報
ところで、従来から、複数の気筒を有する多気筒エンジンにおいて、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。そのため、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。
したがって、気筒休止エンジンにおいて、上述した特許文献1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減速度を生じさせるようにエンジントルクを低減させる制御(車両姿勢制御)を行う場合、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車両姿勢制御が実際に開始されるまでの時間に差が生じる場合がある。よって、減筒運転中に車両姿勢制御が行われた場合には、全筒運転中に車両姿勢制御が行われた場合よりも、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性が悪化する傾向にある。その結果、エンジン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などが遅れて、旋回時に所望の車両の挙動が実現されずに、ドライバに違和感を与えることとなる。
なお、上記では、気筒休止エンジンにおける減筒運転時に、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性が悪化することを述べたが、このような問題は、気筒休止エンジンにおける減筒運転時に限らず、単位時間あたりの燃焼回数が比較的小さいエンジンの運転条件(例えばエンジンの低回転数領域)において生じる傾向にある。結局のところ、減筒運転時やエンジンの低回転時などにおいては、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が小さくなり、そのように燃焼回数が小さい運転条件において車両姿勢制御を行うと、トルク低減の応答性が悪化する傾向にあるのである。
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、車両姿勢制御中に単位時間あたりの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制することで、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性悪化を適切に抑制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。
上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンと、該エンジンの生成トルクを制御するためのエンジン制御機構と、車両が走行中であり、且つ、操舵装置の操舵角に関連する操舵角関連値が増大するという条件が成立したときに、エンジンの生成トルクを低下させるようにエンジン制御機構を制御することにより、車両減速度を生じさせる車両姿勢制御を実行する車両姿勢制御手段と、を有する車両の制御装置であって、該車両の制御装置は、更に、車両姿勢制御手段が車両姿勢制御を実行している間、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する抑制手段を有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、操舵角関連値に応じてエンジントルクを低下させて車両減速度を生じさせるようにする車両姿勢制御が実行されている間、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制するようにする。これにより、車両姿勢制御中にエンジンの燃焼回数が小さくなることで、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性が悪化してしまうことを抑制することができる、つまり車両姿勢制御によるトルク低減を適切に確保することができる。したがって、本発明によれば、車両姿勢制御中にエンジンの燃焼回数が小さくなることに起因して、旋回時に所望の車両挙動が実現されずにドライバに違和感を与えてしまうことを適切に抑制することができる。
本発明において、好ましくは、エンジンは、複数気筒を備え、この複数気筒のうちで一部の気筒の燃焼を休止する減筒運転と、複数気筒の全てで燃焼を行う全筒運転とを切り替え可能であり、抑制手段は、エンジンが減筒運転を行っているときには、エンジンが全筒運転を行っているときよりも所定回数を大きくする。
このように構成された本発明によれば、車両姿勢制御中に減筒運転を行ったとしても、エンジンの燃焼回数の低下を効果的に抑制することができ、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性悪化を抑制可能となる。
本発明において、好ましくは、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を更に有し、抑制手段は、回転数検出手段によって検出された回転数が所定回転数未満となることを抑制することにより、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する。
このように構成された本発明によれば、車両姿勢制御中にエンジン回転数が低下することに起因して、旋回時に所望の車両挙動が実現されずにドライバに違和感を与えてしまうことを適切に抑制することができる。
本発明において、好ましくは、エンジンは、複数気筒を備え、この複数気筒のうちで一部の気筒の燃焼を休止する減筒運転が可能であり、抑制手段は、エンジンが減筒運転を行うことを抑制することにより、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する。
このように構成された本発明によれば、車両姿勢制御中に減筒運転を行うことに起因して、旋回時に所望の車両挙動が実現されずにドライバに違和感を与えてしまうことを適切に抑制することができる。
本発明において、好ましくは、抑制手段は、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを禁止すること、及び、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が所定回数未満となるような運転状態への移行を抑制すること、のうちのいずれかを行ってもよい。
本発明において、好ましくは、エンジンと車輪との動力伝達経路上に設けられた自動変速機を更に有し、抑制手段は、自動変速機がアップシフトすることを抑制することで、単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する。
このように構成された本発明によれば、車両姿勢制御中に自動変速機がアップシフトすることに起因して、旋回時に所望の車両挙動が実現されずにドライバに違和感を与えてしまうことを適切に抑制することができる。
本発明において、好ましくは、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサを更に有し、車両姿勢制御手段は、操舵角センサによって検出された操舵角の変化速度が所定速度以上であるときに、操舵角関連値が増大すると判断してもよい。
他の観点では、本発明は、エンジンと、該エンジンの生成トルクを制御するためのエンジン制御機構と、車両が走行中であり、且つ、操舵装置の操舵角に関連する操舵角関連値が増大するという条件が成立したときに、エンジンの生成トルクを低下させるようにエンジン制御機構を制御することにより、車両減速度を生じさせる車両姿勢制御を実行する車両姿勢制御手段と、を有する車両の制御装置であって、該車両の制御装置は、更に、車両姿勢制御手段が車両姿勢制御を実行している間、エンジンの回転数が所定回転数未満となることを抑制する抑制手段を有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、車両姿勢制御中にエンジン回転数が低下することに起因して、旋回時に所望の車両挙動が実現されずにドライバに違和感を与えてしまうことを適切に抑制することができる。
更に他の観点では、本発明は、エンジンと、該エンジンの生成トルクを制御するためのエンジン制御機構と、車両が走行中であり、且つ、操舵装置の操舵角に関連する操舵角関連値が増大するという条件が成立したときに、エンジンの生成トルクを低下させるようにエンジン制御機構を制御することにより、車両減速度を生じさせる車両姿勢制御を実行する車両姿勢制御手段と、を有する車両の制御装置であって、エンジンは、複数気筒を備え、この複数気筒のうちで一部の気筒の燃焼を休止する減筒運転が可能であり、車両の制御装置は、更に、車両姿勢制御手段が車両姿勢制御を実行している間、エンジンが減筒運転を行うことを抑制する抑制手段を有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、車両姿勢制御中に減筒運転を行うことに起因して、旋回時に所望の車両挙動が実現されずにドライバに違和感を与えてしまうことを適切に抑制することができる。
本発明の車両の制御装置によれば、車両姿勢制御中に単位時間あたりの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制することで、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性悪化を適切に抑制することができる。
本発明の実施形態による車両の制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 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の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おいて運転モードを切り替えるエンジンの運転領域を概念的に示したマップである。 本発明の実施形態によ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の制御装置の作用効果を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態の変形例による自動変速機の変速段を決定するための変速マップである。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置について説明する。
<システム構成>
まず、図1乃至図3により、本発明の実施形態による車両の制御装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図1は、本発明の実施形態による車両の制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。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3は、本発明の実施形態による車両の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
図1及び図3に示すように、エンジンシステム100は、主に、外部から導入された吸気(空気)が通過する吸気通路1と、この吸気通路1から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁13から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン10(具体的にはガソリンエンジン)と、このエンジン10内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路25と、エンジンシステム100に関する各種の状態を検出するセンサ30〜40と、エンジンシステム100全体を制御するPCM(Power-train Control Module)50と、を有する。
吸気通路1には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ3と、通過する吸気の量(吸入空気量)を調整するスロットルバルブ5と、エンジン10に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク7と、が設けられている。
本実施形態のエンジン10は、図2に示すように、直線状に並ぶ4つの気筒2(2A〜2D)を備えた直列4気筒型のエンジンである。このエンジン10は、主に、吸気通路1から供給された吸気を燃焼室11内に導入する吸気バルブ12と、燃焼室11に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁13と、燃焼室11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14と、燃焼室11内での混合気の燃焼により往復運動するピストン15と、ピストン15の往復運動により回転されるクランクシャフト16と、燃焼室11内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路25へ排出する排気バルブ17と、を有する。
気筒2A〜2Dに設けられた各ピストン15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2A〜2D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10は、4つの気筒2A〜2D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。
具体的には、図2の左側から順に、気筒2Aを第1気筒、気筒2Bを第2気筒、気筒2Cを第3気筒、気筒2Dを第4気筒とすると、4つの気筒2A〜2Dの全てを稼働させる全筒運転時(全筒運転モード時)には、第1気筒2A→第3気筒2C→第4気筒2D→第2気筒2Bの順に点火が行われる。
また、減筒運転時(減筒運転モード時)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2Aおよび第4気筒2D)において点火プラグ14の点火動作が禁止され、残りの2つの気筒(即ち第3気筒2C及び第2気筒2B)において交互に点火が行われる。
また、エンジン10は、吸気バルブ12及び排気バルブ17のそれぞれの動作タイミング(バルブの位相に相当する)を、可変バルブタイミング機構(Variable Valve Timing Mechanism)としての可変吸気バルブ機構18及び可変排気バルブ機構19によって可変に構成されている。可変吸気バルブ機構18及び可変排気バルブ機構19としては、公知の種々の形式を適用可能であるが、例えば電磁式又は油圧式に構成された機構を用いて、吸気バルブ12及び排気バルブ17の動作タイミングを変化させることができる。
更に、エンジン10は、減筒運転時に第1気筒2Aおよび第4気筒2Dの吸気バルブ12及び排気バルブ17の開閉動作を停止させるバルブ停止機構20を有している。このバルブ停止機構20は、例えば、カムとバルブとの間に介在し、カムの駆動力がバルブに伝達されるのを有効又は無効にするいわゆるロストモーション機構を含んで構成されている。あるいは、バルブ停止機構20は、バルブを開閉動作させるカム山を有する第1カムと、バルブの開閉動作を停止させる第2カムとの、カムプロフィールの異なる2種類のカム、及び、その第1及び第2カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的にバルブに伝達するいわゆるカムシフティング機構を含んで構成されてもよい。
排気通路25には、主に、例えばNOx触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する排気浄化触媒26a、26bが設けられている。以下では、排気浄化触媒26a、26bを区別しないで用いる場合には、単に「排気浄化触媒26」と表記する。
また、エンジンシステム100には、当該エンジンシステム100に関する各種の状態を検出するセンサ30〜40が設けられている。これらセンサ30〜40は、具体的には以下の通りである。アクセル開度センサ30は、アクセルペダルの開度(ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ量に相当する)であるアクセル開度を検出する。エアフローセンサ31は、吸気通路1を通過する吸気の流量に相当する吸入空気量を検出する。スロットル開度センサ32は、スロットルバルブ5の開度であるスロットル開度を検出する。圧力センサ33は、エンジン10に供給される吸気の圧力に相当するインマニ圧(インテークマニホールドの圧力)を検出する。クランク角センサ34は、クランクシャフト16におけるクランク角を検出する。水温センサ35は、エンジン10を冷却する冷却水の温度である水温を検出する。温度センサ36は、エンジン10の気筒2内の温度である筒内温度を検出する。カム角センサ37、38は、それぞれ、吸気バルブ12及び排気バルブ17の閉弁時期を含む動作タイミングを検出する。車速センサ39は、車両の速度(車速)を検出する。操舵角センサ40は、ステアリングホイールの回転角度を検出する。これらの各種センサ30〜40は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号S130〜S140をPCM50に出力する。
PCM50は、上述した各種センサ30〜40から入力された検出信号S130〜S140に基づいて、エンジンシステム100内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、図3に示すように、PCM50は、スロットルバルブ5に制御信号S105を供給して、スロットルバルブ5の開閉時期やスロットル開度を制御し、燃料噴射弁13に制御信号S113を供給して、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ14に制御信号S114を供給して、点火時期を制御し、可変吸気バルブ機構18及び可変排気バルブ機構19のそれぞれに制御信号S118、S119を供給して、吸気バルブ12及び排気バルブ17の動作タイミングを制御し、バルブ停止機構20に制御信号S120を供給して、第1気筒2Aおよび第4気筒2Dの吸気バルブ12及び排気バルブ17の開閉動作の停止/作動を制御する。なお、これらスロットルバルブ5、燃料噴射弁13、点火プラグ14、可変吸気バルブ機構18及び可変排気バルブ機構19は、それぞれ、本発明における「エンジン制御機構」の一例に相当する。
本実施形態では、PCM50は、以下のような機能的な構成要素を有する。まず、PCM50は、車両が走行中であり、且つ、ステアリングホイールの操舵角に関連する操舵角関連値(典型的には操舵速度)が増大するという条件(車両姿勢制御開始条件/実行条件)が成立したときに、エンジントルクを低下させて車両減速度を生じさせることにより、車両姿勢を制御するための車両姿勢制御を実行する車両姿勢制御部51を有する。この車両姿勢制御部51は、更に、車両姿勢制御を終了させる所定の条件(車両姿勢制御終了条件)が成立したときに、エンジントルクを当該車両姿勢制御の実行前のトルクに復帰させるようエンジン10を制御する。なお、以下では、車両姿勢制御を適宜「トルク低減制御」と言い換える。
また、PCM50は、上記の車両姿勢制御部51が車両姿勢制御を実行している間、単位時間あたりのエンジン10の燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する抑制部53を有する。本実施形態では、抑制部53は、車両姿勢制御中にエンジン10が減筒運転を行うことを抑制することで(典型的には減筒運転を禁止する)、単位時間あたりのエンジン10の燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する。
これらのPCM50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。
ここで、図4を参照して、本発明の実施形態において減筒運転及び全筒運転のそれぞれを行う運転領域について説明する。図4は、本発明の実施形態において運転モード(全筒運転モード及び減筒運転モード)を切り替えるエンジンの運転領域を概念的に示したマップである。図4は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。
この図4に示すように、相対的にエンジン回転数が低く且つエンジン負荷が低い範囲に、減筒運転を行う減筒運転領域Aが設定されており、この減筒運転領域を除く範囲に、全筒運転を行う全筒運転領域Bが設定されている。PCM50は、このようなマップを参照して、エンジン回転数及びエンジン負荷が減筒運転領域A及び全筒運転領域Bのいずれに含まれるかを判定して、その判定結果に応じて減筒運転及び全筒運転のいずれかを実行するように、第1気筒2Aおよび第4気筒2Dの吸気バルブ12及び排気バルブ17の開閉動作の停止/作動を制御する。
<本実施形態による制御内容>
次に、図5乃至図7を参照して、本発明の実施形態において車両の制御装置が行う制御について説明する。
図5は、本発明の実施形態によるエンジン制御処理のフローチャートである。図6は、本発明の実施形態によるトルク低減量決定処理のフローチャートである。図7は、本発明の実施形態によ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5のエンジン制御処理は、車両のイグニッションがオンにされ、エンジンの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。また、このエンジン制御処理は、基本的には、車両の走行中に実行される。
エンジン制御処理が開始されると、図5に示すように、ステップS1において、PCM50は車両の運転状態を取得する。具体的には、PCM50は、アクセル開度センサ30が検出したアクセル開度、車速センサ39が検出した車速、操舵角センサ40が検出した操舵角、車両の自動変速機に現在設定されているギヤ段等を含む、上述した各種センサ30〜40が出力した検出信号S130〜S140を運転状態として取得する。また、PCM50は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づき、エンジン10が減筒運転及び全筒運転のいずれの運転モードを実行しているかを判断し、この運転モードについても運転状態として取得する。この場合、PCM50は、図4のマップを参照して、運転モードを判断する。
次いで、ステップS2において、PCM50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の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、PCM50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。
次いで、ステップS3において、PCM50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10の基本目標トルクを決定する。この場合、PCM50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10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〜S3の処理と並行して、ステップS4の処理が行われる。ステップS4において、PCM50は、操舵角センサ40によって検出されたステアリングホイールの操舵角に基づき、上記したトルク低減制御(車両姿勢制御)においてトルク低減量を決定するための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は、詳細は後述する。
次いで、ステップS5において、PCM50は、現在、トルク低減制御(車両姿勢制御)の実行中であるか否かを判定する。つまり、PCM50の車両姿勢制御部51がトルク低減制御を行っているか否かを判定する。その結果、トルク低減制御の実行中である場合(ステップS5:Yes)、PCM50は、ステップS6に進んで、エンジン10が減筒運転を行うことを禁止する。つまり、PCM50は、エンジン10の運転モードが全筒運転から減筒運転に切り替わることを禁止する。そして、ステップS7に進む。こうすることで、トルク低減制御中に減筒運転を行うことに起因する、トルク低減制御におけるトルク低減の応答性悪化を抑制するようにする。
他方で、トルク低減制御の実行中でない場合(ステップS5:No)、PCM50は、ステップS6の処理を行わずに、ステップS7に進む。この場合には、トルク低減制御をそもそも行っていないので、上記のような不具合は生じないので、PCM50は、エンジン10が減筒運転を行うことを許可する。
次いで、ステップS7において、PCM50は、ステップS3において決定した基本目標トルクと、ステップS4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とに基づき、最終目標トルクを決定する。具体的には、PCM50は、トルク低減量決定処理においてトルク低減量を決定した場合(トルク低減制御を実行する場合に相当する)には、基本目標トルクから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。これに対して、PCM50は、トルク低減量決定処理においてトルク低減量を決定しなかった場合(トルク低減制御を実行しない場合に相当する)には、基本目標トルクをそのまま最終目標トルクとして決定する。
次いで、ステップS8に進み、PCM50は、ステップS7において決定した最終目標トルクをエンジン10により出力させるための目標空気量及び目標燃料量を決定する。ここで、「空気量」とは、エンジン10の燃焼室11内に導入される空気の量である。なお、この空気量を無次元化した充填効率を用いてもよい。具体的には、PCM50は、最終目標トルクにフリクションロスやポンピングロスによる損失トルクを加味した目標図示トルクを算出し、この目標図示トルクを発生させるために必要な目標燃料量を算出し、この目標燃料量と目標当量比とに基づき、目標空気量を決定する。
次いで、ステップS9において、PCM50は、ステップS8において決定した目標空気量の空気がエンジン10に導入されるように、エアフローセンサ31が検出した空気量を考慮して、スロットルバルブ5の開度と、可変吸気バルブ機構18を介した吸気バルブ12の開閉時期とを決定する。
次いで、ステップS10において、PCM50は、ステップS9において設定したスロットル開度及び吸気バルブ12の開閉時期に基づき、スロットルバルブ5及び可変吸気バルブ機構18を制御するとともに、ステップS8において算出した目標燃料量に基づき燃料噴射弁13を制御する。
次いで、ステップS11において、PCM50は、ステップS7において決定した最終目標トルクと、ステップS9におけるスロットルバルブ5及び可変吸気バルブ機構18の制御により実際に燃焼室11に導入された実空気量とに基づき、最終目標トルクをエンジン10により出力させるように点火時期を設定し、その点火時期に点火が行われるように点火プラグ14を制御する。ステップS11の後、PCM50は、エンジン制御処理を終了する。
次に、図6に示すトルク低減量決定処理について説明する。このトルク低減量決定処理は、図5のステップS4で実行される。
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、PCM50は、現在、車両姿勢制御が実行されていないか否かを判定する。その結果、車両姿勢制御が実行されていない場合(ステップS21:Yes)、ステップS22に進み、PCM50は、車両姿勢制御開始条件が成立したか否かを判定する。具体的には、PCM50は、操舵角の変化速度が(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ればよい)、所定の開始閾値以上であるか否かを判定する。その結果、操舵角の変化速度が開始閾値以上である場合、つまり車両姿勢制御開始条件が成立した場合(ステップS22:Yes)、ステップS23に進む。これに対して、操舵角の変化速度が開始閾値未満である場合、つまり車両姿勢制御開始条件が成立していない場合(ステップS22:No)、処理は終了する。
次いで、ステップS23では、PCM50は、操舵速度(操舵角の変化速度)が増加しているか否かを判定する。その結果、操舵速度が増加している場合(ステップS23:Yes)、ステップS24に進み、PCM50は、操舵速度に基づき目標付加減速度を設定する。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に付加すべき減速度である。
基本的には、PCM50は、図7のマップに示す目標付加減速度と操舵速度との関係に基づき、現在の操舵速度に対応する目標付加減速度を取得する。図7において、横軸は操舵速度を示し、縦軸は目標付加減速度を示す。図7に示すように、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(例えば1m/s2)に漸近する。具体的には、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。
他方で、ステップS23の判定の結果、操舵速度が増加していない場合(ステップS23:No)、つまり操舵速度が減少している場合又は変化していない場合、ステップS25に進む。ステップS25では、PCM50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。
他方で、ステップS21の判定の結果、車両姿勢制御が既に実行されている場合(ステップS21:No)、ステップS26に進む。ステップS26では、PCM50は、車両姿勢制御終了条件が成立したか否かを判定する。具体的には、PCM50は、操舵角の変化速度が所定の終了閾値未満であるか否かを判定する。その結果、操舵角の変化速度が終了閾値以上である場合、つまり車両姿勢制御終了条件が成立していない場合(ステップS26:No)、ステップS23に進む。この場合には、PCM50は、車両姿勢制御を継続すべく、上記したステップS23以降の処理を行う。
これに対して、操舵角の変化速度が終了閾値未満である場合、つまり車両姿勢制御終了条件が成立した場合(ステップS26:Yes)、ステップS27に進む。ステップS27では、PCM50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。1つの例では、PCM50は、目標付加減速度と同様にして、図7に示したようなマップを用いて、操舵速度に応じた減少率に基づき、減速度減少量を算出する。他の例では、PCM50は、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、減速度減少量を算出する。
次いで、ステップS28において、PCM50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S24、S25、又はS28の後、ステップS29において、PCM50は、ステップS24、S25、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、PCM50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、PCM50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。
なお、図6のステップS24において目標付加減速度を決定する場合、付加減速度の増大率が所定の閾値(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のがよい。具体的には、PCM50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閾値以下である場合、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閾値より大きい場合、PCM50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閾値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。
<作用効果>
次に、図8を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置の作用効果について説明する。図8は、本発明の実施形態による車両の制御装置を搭載した車両がステアリングホイールの操作により旋回を行う場合における、エンジン制御に関するパラメータの時間変化を示したタイムチャートである。ここでは、車両が右旋回を行う状況を例示する。
図8(a)は、エンジン10の運転モードの変化を示す線図である。図8(a)における横軸は時間を示し、縦軸はエンジン10の運転モード(減筒運転モード又は全筒運転モード)を示す。また、図8(a)において、実線は本実施形態において適用する運転モードを示し、破線は比較例において適用する運転モードを示している。
図8(a)に示すように、エンジン10が全筒運転を行っている最中の時刻t1において、エンジン10の運転モードを全筒運転から減筒運転へ切り替える要求が発せられたものとする。例えば、エンジン10の運転状態が全筒運転領域Bから減筒運転領域Aへと移行したものとする(図4参照)。この場合、比較例では、時刻t1において、切り替え要求に応じて、運転モードを全筒運転から減筒運転へと切り替える(図8(a)の破線参照)。これに対して、本実施形態では、PCM50は、時刻t1において車両姿勢制御を既に実行していることから(図8(d)〜(g)参照)、減筒運転の実行を禁止して、全筒運転を維持する。
図8(b)は、右旋回を行う車両の操舵角の変化を示す線図である。図8(b)における横軸は時間を示し、縦軸は操舵角を示す。図8(b)に示すように、右向きの操舵が開始された後、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、右向きの操舵角が最大となる。
図8(c)は、図8(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である。図8(c)における横軸は時間を示し、縦軸は操舵速度を示す。車両の操舵速度は、車両の操舵角の時間微分により表される。即ち、図8(c)に示すように、右向きの操舵が開始されると右向きの操舵速度が生じ、その後、操舵速度がほぼ一定に保たれる。
図8(d)は、図8(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8(d)における横軸は時間を示し、縦軸は付加減速度を示す。図8(d)において、実線は本実施形態において適用する付加減速度を示し、破線は上記した比較例において適用する付加減速度を示している(後述する図8(e)〜(g)も同様とする)。
図8(d)に示すように、本実施形態及び比較例の両方とも、PCM50は、操舵角の変化速度が開始閾値以上であるという車両姿勢制御開始条件が成立したときに車両姿勢制御(トルク低減制御)を開始して、付加減速度(絶対値)を増大させる。そして、PCM50は、操舵速度がほぼ一定になると付加減速度を保持する。この後、PCM50は、操舵角の変化速度が終了閾値未満であるという車両姿勢制御終了条件が成立したときに、車両姿勢制御を終了すべく、付加減速度(絶対値)を減少させる(図示せず)。
図8(e)は、図8(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8(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。PCM50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、本実施形態及び比較例のそれぞれ、図8(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(図8(e)の実線及び破線を参照)。
図8(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8(f)における横軸は時間を示し、縦軸はトルクを示す。PCM50は、基本目標トルクから(ここでは基本目標トルクはほぼ一定であるものとする)、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。これにより、本実施形態及び比較例のそれぞれ、図8(e)に示したトルク低減量の変化が最終目標トルクに反映される(図8(f)の実線及び破線を参照)。
図8(g)は、図8(b)に示したように操舵が行われる車両において、最終目標トルクを実現するようにエンジン10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)の変化を示している。図8(g)における横軸は時間を示し、縦軸はヨーレートを示す。
基本的には、右向きの操舵が開始され、右向きの操舵速度が増大するにつれてトルク低減量を増大させると(図8(e)参照)、車両の操舵輪である前輪の荷重が増加する。その結果、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ため、車両の回頭性が向上する。すなわち、図8(g)に示すように、時計回り(CW)の比較的大きなヨーレートが車両に発生する。
この場合、比較例によれば、車両姿勢制御を行っている最中(詳しくは車両姿勢制御によるトルク低減量の増大中)の時刻t1において、全筒運転から減筒運転へと切り替えられる。減筒運転では、エンジン10の燃焼間隔が比較的長いため、トルク低減量に応じて決定された最終目標トルクをエンジン10において適切に実現することができなくなる。すなわち、減筒運転時では、全筒運転時よりも、トルク低減要求が発生してから気筒2の燃焼タイミングが最初に到来するまでの時間が長くなるため、車両姿勢制御による実際のトルク低減の応答性が悪化してしまう。したがって、このように車両姿勢制御中に減筒運転を行う比較例では、車両姿勢制御中における減筒運転を禁止する本実施形態と比較して、時刻t1以降において車両に発生するヨーレートが小さくなる、具体的にはヨーレートの変化率が緩やかになる(図8(g)の実線及び破線参照)。よって、比較例によれば、旋回時に所望の車両挙動が実現されずに、ドライバに違和感を与えることとなる。
これに対して、本実施形態によれば、車両姿勢制御中には減筒運転を禁止して全筒運転を維持するので、車両姿勢制御によるトルク低減を適切に確保することができる。よって、本実施形態によれば、比較例のような、車両姿勢制御中に減筒運転を行うことによるトルク低減の応答性悪化を抑制することができる。具体的には、本実施形態によれば、車両姿勢制御中に減筒運転を行うことに起因して、旋回時に所望の車両挙動が実現されずにドライバに違和感を与えてしまうことを適切に抑制することができる。
<変形例>
次に、上述した実施形態の種々の変形例について説明する。
上記した実施形態では、車両姿勢制御時に減筒運転を禁止していたが、車両姿勢制御時に減筒運転を完全に禁止しなくてもよい。要は、車両姿勢制御中において減筒運転が抑制されるようにすればよい。例えば、車両姿勢制御が実行されているときには、車両姿勢制御が実行されていないときよりも、減筒運転領域Aを全体的又は部分的に狭めるように運転領域のマップを変更することで(図4参照)、エンジン10の運転状態が全筒運転領域Bから減筒運転領域Aに移行しにくくなるようにしてもよい。
上記した実施形態では、本発明を、減筒運転及び全筒運転の2つの運転モードのみを有するエンジン10(4気筒エンジン)に適用していた。このエンジン10では、減筒運転の運転モードは、気筒2A〜2Dのうちの2つを休止させ、残りの2つを稼動させるモードのみから成る。他の例では、本発明を、減筒運転として2以上の運転モードを有するエンジンに適用してもよい。例えば、6気筒エンジンにおいては、6つ全ての気筒を稼働させる全筒運転のモードに加えて、2つの気筒を休止させて残りの4つの気筒を稼働させるモードと、3つの気筒を休止させて残りの3つの気筒を稼働させるモードとから成る2つの減筒運転のモードを、運転モードとして実現可能である。
このような2以上の運転モードを減筒運転として有するエンジンに本発明を適用する場合には、車両姿勢制御時に、休止する気筒数を制限すればよい。1つの例では、車両姿勢制御時には、2つの気筒のみの休止を許可することとし、3つ以上の気筒の休止を禁止してもよい。
上記のように車両姿勢制御時にエンジン10の減筒運転を抑制することに限定はされず、他の例では、エンジン10の運転モードを加味せずに、車両姿勢制御時にエンジン10の燃焼回数を制限してもよい。この例では、エンジン10の燃焼回数をカウントし(例えば筒内圧センサなどを用いて燃焼回数をカウントことができる)、車両姿勢制御時には、カウントされた燃焼回数が所定回数未満となることを抑制すればよい。1つの例では、燃焼回数を制限するための所定回数には、減筒運転が行われるエンジン10の運転領域(図4の領域A)にて用いられる燃焼回数を適用してもよい。他の例では、減筒運転が行われる運転領域の中で特に低回転側の領域(図4の領域Aの低回転側の領域)にて用いられる燃焼回数を、燃焼回数を制限するための所定回数に適用してもよい。こうするのは、特に、低回転側において減筒運転が行われるときに、エンジン10の燃焼間隔がかなり長くなり、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性悪化が顕著になるからである。
また、別の例では、上記のような燃焼回数を制限するための所定回数を、減筒運転時と全筒運転時とで異なる回数に設定してもよい(この例では、車両姿勢制御時に減筒運転を完全に禁止せずに、減筒運転を許容することとする)。具体的には、減筒運転時には全筒運転時よりも所定回数を大きくしてもよい。これにより、車両姿勢制御時に減筒運転を行ったとしても、エンジン10の燃焼回数の低下を適切に抑制することができ、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性悪化を抑制可能となる。
また、更に別の例では、エンジン10の運転モードや燃焼回数の代わりに、車両姿勢制御時においてエンジン回転数を制限してもよい。この例では、車両姿勢制御時に、クランク角センサ34により検出されたエンジン回転数が所定回転数未満となることを抑制すればよい。1つの例では、エンジン回転数を制限するための所定回転数には、減筒運転が行われるエンジン10の運転領域(図4の領域A)に対応するエンジン回転数を適用してもよい。他の例では、減筒運転が行われる運転領域の中で特に低回転側の領域(図4の領域Aの低回転側の領域)に対応するエンジン回転数を、所定回転数に適用してもよい。こうする理由は上記した通りである。
更に他の例では、車両姿勢制御時に、AT車の自動変速機のアップシフトを抑制してもよい。これは、変速機がアップシフトしたときにも単位時間あたりのエンジンの燃焼回数が低下するので、車両姿勢制御時にアップシフトさせるとトルク低減の応答性悪化が生じる傾向にあるからである。1つの例では、車両姿勢制御が実行されているときには、車両姿勢制御が実行されていないときよりも、アップシフトする変速条件を強化してもよい。この変形例について、図9を参照して具体的に説明する。
図9は、本発明の実施形態の変形例による自動変速機の変速段を決定するための変速マップである。図9は、横軸に車速を示し、縦軸にアクセル開度を示して、アップシフト時に使用する変速マップを表している(ダウンシフト時に使用する変速マップについては図示せず)。図9において、実線は、車両姿勢制御が実行されていないときに適用する通常の変速マップ(変更前の変速マップ)を示している。また、破線は、車両姿勢制御が実行されているときに適用する変形例に係る変速マップ(変更後の変速マップ)を示している。変形例では、通常の変速マップを高車速側及び小アクセル開度側にシフトさせた変速マップ、つまりアップシフトされにくくなる方向に変更した変速マップを、車両姿勢制御中に使用するようにする。このような変形例によれば、車両姿勢制御中に自動変速機のアップシフトが実行されにくくなるので、車両姿勢制御によるトルク低減の応答性悪化を適切に抑制することができる。
なお、図9に示したように車両姿勢制御時にアップシフトの変速条件を強化することに限定はされず、車両姿勢制御時にアップシフトを完全に禁止してもよい。また、このように車両姿勢制御時に自動変速機のアップシフトを抑制する構成は、AT車におけるパドルシフトによるアップシフトや、AT車における手動変速モードによるアップシフトや、MT車における手動変速機のアップシフトなどの、ドライバ操作による変速機のアップシフトにも適用可能である。具体的には、車両姿勢制御時においてドライバが変速機のアップシフト操作を行った場合には、変速機の実際のアップシフトを遅延させることで、車両姿勢制御時におけるアップシフトを抑制すればよい。
上記した実施形態では、操舵角及び操舵速度に基づき車両姿勢制御を実行していたが、他の例では、操舵角及び操舵速度の代わりに、ヨーレート又は横加速度に基づき車両姿勢制御を実行してもよい。これらの操舵角、操舵速度、ヨーレート及び横加速度は、本発明における「操舵角関連値」の一例に相当する。
1 吸気通路
2(2A〜2D) 気筒
5 スロットルバルブ
10 エンジン
13 燃料噴射弁
14 点火プラグ
18 可変吸気バルブ機構
20 バルブ停止機構
30 アクセル開度センサ
39 車速センサ
50 PCM
51 車両姿勢制御部
53 抑制部
100 エンジンシステム

Claims (9)

  1. エンジンと、
    該エンジンの生成トルクを制御するためのエンジン制御機構と、
    車両が走行中であり、且つ、操舵装置の操舵角に関連する操舵角関連値が増大するという条件が成立したときに、前記エンジンの生成トルクを低下させるように前記エンジン制御機構を制御することにより、車両減速度を生じさせる車両姿勢制御を実行する車両姿勢制御手段と、
    を有する車両の制御装置であって、
    該車両の制御装置は、更に、前記車両姿勢制御手段が前記車両姿勢制御を実行している間、単位時間あたりの前記エンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する抑制手段を有する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記エンジンは、複数気筒を備え、この複数気筒のうちで一部の気筒の燃焼を休止する減筒運転と、複数気筒の全てで燃焼を行う全筒運転とを切り替え可能であり、
    前記抑制手段は、前記エンジンが前記減筒運転を行っているときには、前記エンジンが前記全筒運転を行っているときよりも前記所定回数を大きくする、
    請求項1に記載の車両の制御装置。
  3. 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を更に有し、
    前記抑制手段は、前記回転数検出手段によって検出された回転数が所定回転数未満となることを抑制することにより、単位時間あたりの前記エンジンの燃焼回数が所定回数未満となることを抑制する、
    請求項1に記載の車両の制御装置。
  4. 前記エンジンは、複数気筒を備え、この複数気筒のうちで一部の気筒の燃焼を休止する減筒運転が可能であり、
    前記抑制手段は、前記エンジンが前記減筒運転を行うことを抑制することにより、単位時間あたりの前記エンジンの燃焼回数が前記所定回数未満となることを抑制する、
    請求項1に記載の車両の制御装置。
  5. 前記抑制手段は、単位時間あたりの前記エンジンの燃焼回数が前記所定回数未満となることを禁止すること、及び、単位時間あたりの前記エンジンの燃焼回数が前記所定回数未満となるような運転状態への移行を抑制すること、のうちのいずれかを行う、
    請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  6. 前記エンジンと車輪との動力伝達経路上に設けられた自動変速機を更に有し、
    前記抑制手段は、前記自動変速機がアップシフトすることを抑制することで、単位時間あたりの前記エンジンの燃焼回数が前記所定回数未満となることを抑制する、
    請求項1に記載の車両の制御装置。
  7. 前記操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサを更に有し、
    前記車両姿勢制御手段は、前記操舵角センサによって検出された操舵角の変化速度が所定速度以上であるときに、前記操舵角関連値が増大すると判断する、
    請求項1乃至6のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  8. エンジンと、
    該エンジンの生成トルクを制御するためのエンジン制御機構と、
    車両が走行中であり、且つ、操舵装置の操舵角に関連する操舵角関連値が増大するという条件が成立したときに、前記エンジンの生成トルクを低下させるように前記エンジン制御機構を制御することにより、車両減速度を生じさせる車両姿勢制御を実行する車両姿勢制御手段と、
    を有する車両の制御装置であって、
    該車両の制御装置は、更に、前記車両姿勢制御手段が前記車両姿勢制御を実行している間、前記エンジンの回転数が所定回転数未満となることを抑制する抑制手段を有する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  9. エンジンと、
    該エンジンの生成トルクを制御するためのエンジン制御機構と、
    車両が走行中であり、且つ、操舵装置の操舵角に関連する操舵角関連値が増大するという条件が成立したときに、前記エンジンの生成トルクを低下させるように前記エンジン制御機構を制御することにより、車両減速度を生じさせる車両姿勢制御を実行する車両姿勢制御手段と、
    を有する車両の制御装置であって、
    前記エンジンは、複数気筒を備え、この複数気筒のうちで一部の気筒の燃焼を休止する減筒運転が可能であり、
    前記車両の制御装置は、更に、前記車両姿勢制御手段が前記車両姿勢制御を実行している間、前記エンジンが前記減筒運転を行うことを抑制する抑制手段を有する、
    ことを特徴とする車両の制御装置。
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