JP7156845B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関する。

エンジンと自動変速機との間で動力伝達する動力伝達装置としてトルクコンバータを備えた車両がある。トルクコンバータは流体を介して動力伝達を行うものであり、動力の伝達効率が低くなることが知られている。このため、エンジン側に接続された回転要素と変速機側に接続された回転要素とを直結するロックアップ状態とすることが可能なロックアップクラッチを備えたトルクコンバータが多用されている。ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを備えた車両では、アクセル開度が全閉となって惰性走行（コースト走行）が行われるときにロックアップ状態とされて、燃料消費量を低減することが行われる（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００５－１７２０７８号公報

ところで、エンジンを備えた車両では、コースト走行時にロックアップ状態とすることにより、車輪の回転力によってエンジンの回転が維持されるが、ロックアップ状態を維持したままで車両が停止すると、エンジンも停止することになる。その場合、ドライバがエンジンの始動操作を行わない限り、車両を発進させることができなくなる。このため、ロックアップ状態での減速時には、変速機側の回転数の低下に伴ってエンジンストールが生じないようにロックアップ状態が解放される。

しかし、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータでは、ロックアップ状態を解放した場合であっても、エンジン側に接続された回転要素が変速機側に接続された回転要素に連れ回される。このため、ロックアップ状態の解放時に、変速機側の回転数がエンジン回転数よりも大幅に小さい場合には、エンジン回転数が変速機側の回転数に追従するように低下してエンジンストールを生じるおそれがある。したがって、ロックアップ状態の解放後のエンジンストールを防ぐためには、エンジン回転数が変速機側の回転数以下を維持しつつアイドル回転数へと収束するようにエンジンの制御が行われることが望ましい。

エンジンは、空燃比を理論空燃比（ストイキオメトリ）よりも燃料リーンで制御するリーン制御を行うことによって燃料消費量を低減することができる。車両の減速時においてもリーン制御が行われ得るが、アイドル回転数近傍でリーン制御が行われる場合、燃焼成立点が乏しくエンジンの出力を正確に制御することは容易ではない。これは、リーン制御においては、燃焼室内での燃焼成立点が空気によって左右され、エンジンの出力の応答性が低いことによる。このため、アイドル回転数近傍でのリーン制御によって、エンジンストールを生じたりエンジン回転数の吹け上がりを生じたりするおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両の減速時におけるエンジンの運転状態を安定化させること可能な、エンジンの空燃比制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間で動力伝達する動力伝達装置を備えた車両に搭載され、エンジンの空燃比をリーンに制御するリーン制御を行うエンジンの空燃比制御装置において、車両の減速時に動力伝達装置が解放された後、空燃比がリーン目標値となるように燃料噴射量をフィードバック制御するエンジン制御部と、動力伝達装置が解放された状態で、燃料噴射量のフィードバック制御が実行されている状態で、車両の減速度に相関する減速度指標に基づいてエンジンのストールを予測するエンジンストール予測部と、エンジンがストールすると予測された場合にリーン制御を解除するリーン制御解除部と、を備えた、エンジンの空燃比制御装置が提供される。

減速度指標が、エンジンの吸入空気量、エンジンの目標トルク、車両の減速度、ブレーキペダルの操作量又は車両のブレーキ圧であってもよい。

エンジンストール予測部は、動力伝達装置が解放された状態でのエンジンの吸入空気量が所定の基準値以下、エンジンの目標トルクの低下速度が所定の基準値以上、車両の減速度が所定の基準値以上、ブレーキペダルの操作量が所定の基準値以上又は車両のブレーキ圧が所定の基準圧以上のときに、エンジンがストールすると予測してもよい。

リーン制御解除部は、動力伝達装置が解放された状態で、さらにエンジンの要求トルクがエンジンのアイドルトルクを下回った場合にリーン制御を解除してもよい。

エンジンの出力軸の回転数は、動力伝達装置の解放により一旦低下した後、再上昇する挙動を示し、リーン制御解除部は、さらに再上昇後のエンジンの出力軸の回転数が変速機の入力軸の回転数に所定のヒステリシス値を足した値を上回った場合にリーン制御を解除してもよい。

エンジンの出力軸の回転数は、動力伝達装置の解放により一旦低下した後、再上昇する挙動を示し、リーン制御解除部は、さらに再上昇後のエンジンの出力軸の回転数に所定のヒステリシス値を足した値が変速機の入力軸の回転数を下回る場合にリーン制御を解除してもよい。

リーン制御解除部は、動力伝達装置が解放された状態で、さらに変速機の入力軸の回転数の低下速度が所定の閾値を超える場合にリーン制御を解除してもよい。

動力伝達装置は、エンジンの出力軸に接続された第１の回転要素と、変速機の入力軸に接続された第２の回転要素と、を備え、動力伝達装置の解放状態においても第１の回転要素及び第２の回転要素が互いの回転により連れ回る形式の装置であってもよい。

以上説明したように本発明によれば、車両の減速時におけるエンジンの運転状態を安定化させて、エンジンストールやエンジン回転数の吹け上がりを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るエンジンの空燃比制御装置を適用可能な車両の駆動システムの構成例を示す模式図である。 同実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御装置の主たる制御対象を示す説明図である。 車両の減速時の理想的なエンジン回転数の挙動を示す説明図である。 車両の減速時にエンジンストールが懸念されるエンジン回転数の挙動を示す説明図である。 車両の急減速時のエンジン回転数の挙動を示す説明図である。 車両の減速時のエンジン回転数の挙動のばらつきを説明するための図である。 車両の減速時のエンジン回転数の挙動のばらつきを説明するための図である。 同実施形態に係るエンジンの空燃比制御方法の一例を示すフローチャートである。 ヒステリシス値の設定例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．車両の駆動システムの全体構成＞
まず、本発明の実施の形態に係るエンジンの空燃比制御装置を適用可能な車両の駆動システムの構成例を説明する。以下、駆動力源としてエンジンを備えた車両を例に採って説明する。ただし、車両は、駆動力源としてエンジン及び駆動用モータを備えたハイブリッド車両であってもよい。

図１は、駆動システム１の全体構成の一例を示す模式図である。以下、パワーユニット１０と制御装置（電子制御系）１００とに分けて、駆動システム１の全体構成例を説明する。図１に示す駆動システム１は、前輪５３及び後輪５１が駆動輪とされた四輪駆動の車両に適用されるシステムであるが、前輪又は後輪が駆動輪とされた二輪駆動の車両であってもよい。

（１－１．パワーユニット）
駆動システム１のパワーユニット１０は、駆動力源としてエンジン１１を備える。また、パワーユニット１０は、プライマリプーリ３１及びセカンダリプーリ３５を有する無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）３０を備える。エンジン１１とＣＶＴ３０との間にはトルクコンバータ２０が設けられる。エンジン１１から出力される駆動力は、トルクコンバータ２０を介してＣＶＴ３０に伝達される。

トルクコンバータ２０は、ポンプインペラ２２とタービンライナ２１とを備える。ポンプインペラ２２は、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１１ａにフロントカバー２３を介して連結される。タービンライナ２１は、ポンプインペラ２２に対向するとともにＣＶＴ３０の入力軸としても機能するタービン軸２４に連結される。

トルクコンバータ２０内には作動油が供給されており、作動油を介して、ポンプインペラ２２からタービンライナ２１にエンジン１１の駆動力が伝達される。また、トルクコンバータ２０には、エンジン１１のクランクシャフト１１ａとタービン軸２４とを直結するロックアップクラッチ２５が設けられる。

ＣＶＴ３０は、プライマリプーリ３１と、セカンダリプーリ３５と、プライマリプーリ３１とセカンダリプーリ３５との間で動力を伝達する動力伝達部材としての駆動ベルト３４とを備える。プライマリプーリ３１のプライマリ室３３及びセカンダリプーリ３５のセカンダリ室３７に供給される油圧を制御することによって、各プーリのシーブ幅が変化する。

駆動ベルト３４は、プライマリプーリ３１及びセカンダリプーリ３５に巻き掛けられる。プライマリプーリ３１及びセカンダリプーリ３５のシーブ幅を変化させて駆動ベルト３４の巻き付け径を変化させることによって、プライマリプーリ３１からセカンダリプーリ３５に伝達される回転の無段変速が可能となる。

ＣＶＴ３０の出力軸３９にはギヤ列４１を介して前輪出力軸４５が連結されている。前輪出力軸４５の端部（図中の左端）には、フロントデファレンシャル機構４７を介して前輪（駆動輪）５３が連結されている。また、出力軸３９にはトランスファクラッチ４０を介して後輪出力軸４３が連結されている。トランスファクラッチ４０は、後輪出力軸４３への駆動力の伝達の可否を切り替える。後輪出力軸４３には、図示しないプロペラシャフトやリヤデファレンシャル機構を介して後輪（駆動輪）５１が連結されている。

トルクコンバータ２０、プライマリ室３３、セカンダリ室３７及びトランスファクラッチ４０には、オイルポンプ１７の駆動により生成される油圧が供給される。オイルポンプ１７は、エンジン１１のクランクシャフト１１ａに連結された機械式のポンプであって、エンジン１１の駆動力を用いて駆動される。オイルポンプ１７により圧送される作動油は、バルブユニット６０を介して各作動部へと供給される。バルブユニット６０には、電磁弁等の制御弁が備えられ、各作動部の作動状態に応じて、各作動部へと供給される作動油の量が制御される。バルブユニット６０に備えられた各制御弁は、ミッションコントローラ７５により制御される。

この他、パワーユニット１０は、図示しない前後進切換クラッチ又はセンターデファレンシャル機構の少なくとも一つを備えてもよい。前後進切換クラッチは、ＣＶＴ３０から出力される回転の方向を、前進方向又は後退方向に切り換える機能を有する。センターデファレンシャル機構は、前輪５３及び後輪５１に対して駆動力を分配する。

（１－２．電子制御系）
次に、駆動システム１の制御装置（電子制御系）１００の全体構成を説明する。図１に示すように、駆動システム１は、パワーユニット１０の作動状態を制御するため、マイクロコンピュータ等を備える各種コントローラを備える。駆動システム１は、各種コントローラとして、メインコントローラ７１、エンジンコントローラ７３及びミッションコントローラ７５を備える。

それぞれのコントローラの一部又は全部は、例えばマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサユニット等で構成されていてもよい。また、それぞれのコントローラの一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。

また、それぞれのコントローラは、マイクロコンピュータ等により実行されるプログラムや種々の演算に用いるパラメータ、検出データ、演算結果の情報等を記憶する図示しない記憶装置を備える。記憶装置は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶素子であってもよく、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＣＤ－ＲＯＭ、ストレージ装置等の記憶装置であってもよい。

エンジンコントローラ７３はエンジン１１を制御する。ミッションコントローラ７５はＣＶＴ３０及びトルクコンバータ２０等を制御する。メインコントローラ７１はこれらのコントローラを統合的に制御する。これらのコントローラは、ＣＡＮ（Controller Area Network）又はＬＩＮ（Local InterNet）等の一つ又は複数の車載ネットワーク７０を介して互いに通信可能に接続されている。

メインコントローラ７１は、それぞれのコントローラに制御信号を出力し、パワーユニット１０を構成するエンジン１１やＣＶＴ３０等を互いに協調させて制御する。メインコントローラ７１には、アクセルセンサ８１、ブレーキセンサ８３、車速センサ８５、エンジン回転数センサ８７、タービン回転数センサ８９及び酸素センサ９１が接続されている。

アクセルセンサ８１は、アクセルペダルの操作量を検出する。ブレーキセンサ８３は、ブレーキペダルの操作量を検出する。車速センサ８５は、車速を検出する。エンジン回転数センサ８７は、クランクシャフト１１ａの回転速度であるエンジン回転数を検出する。タービン回転数センサ８９は、タービン軸２４の回転速度であるタービン回転数を検出する。酸素センサ９１は、エンジン１１の排気通路に設けられて排気中の酸素濃度を検出する。酸素センサ９１は、ラムダセンサであってもよく、その他の酸素濃度を検出可能なセンサに置き換えられてもよい。

メインコントローラ７１は、それぞれのセンサやコントローラから送信される情報に基づいてエンジン１１やＣＶＴ３０の制御目標を設定し、設定された制御目標に基づいてそれぞれのコントローラに制御信号を出力する。メインコントローラ７１から制御信号を受信したそれぞれのコントローラは、以下のようにエンジン１１やＣＶＴ３０等を制御する。

エンジンコントローラ７３は、スロットルバルブ１３やインジェクタ１５等に制御信号を出力し、エンジントルクやエンジン回転数等を制御する。ミッションコントローラ７５は、作動油を調圧するバルブユニット６０に制御信号を出力し、ＣＶＴ３０及びトルクコンバータ２０等の作動状態を制御する。このように、各コントローラによって、エンジン１１及びＣＶＴ３０等が制御される。

＜２．エンジンの空燃比制御装置＞
次に、本実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置として機能する制御装置（電子制御系）１００の具体例を説明する。なお、本実施形態においては、複数のコントローラを含む電子制御系がエンジンの空燃比制御装置として機能するが、例えばエンジンコントローラ７３等の一つのコントローラがエンジンの空燃比制御装置として機能してもよい。

図２は、図１に示した複数のコントローラにより構成される制御装置１００のうち、エンジン１１の空燃比制御に関連する部分の機能構成を示す説明図である。制御装置１００は、減速判定部１１１、目標トルク設定部１１３、エンジン制御部１１５、トランスミッション制御部１１７、エンジンストール予測部１１９及びリーン制御解除部１２１を備える。

また、制御装置１００は、アクセルセンサ８１、ブレーキセンサ８３、車速センサ８５、エンジン回転数センサ８７、タービン回転数センサ８９及び酸素センサ９１から出力される信号を取得する。取得された信号が示す各種情報は、図示しない記憶装置に記憶される。

なお、図１に示した例では、各種センサはメインコントローラ７１に直接接続されているが、他のコントローラに接続されてもよく、複数のコントローラに分けて接続されてもよい。この場合、それぞれのコントローラは、車載ネットワーク７０を介して、他のコントローラから各種センサの信号が示す情報を取得する。

（減速判定部）
例えばメインコントローラ７１が減速判定部１１１として機能する。減速判定部１１１は、車両が減速状態になったか否かを判定する。例えば、減速判定部１１１は、少なくともアクセル開度が全閉に切り替えられた場合に、車両が減速状態になったと判定してもよい。このとき、減速判定部１１１は、吸入空気量の低下速度、ブレーキペダルの操作量、ブレーキ圧又は車速の低下速度（減速度）に応じて減速度合いを切り分けてもよい。

（目標トルク設定部）
例えばメインコントローラ７１が目標トルク設定部１１３として機能する。目標トルク設定部１１３は、エンジン１１の目標トルクを算出する。例えば、目標トルク設定部１１３は、あらかじめ記憶装置に格納されたトルクマップを参照して、アクセル開度に基づいて目標トルクを算出する。

（エンジン制御部）
例えばエンジンコントローラ７３がエンジン制御部１１５として機能する。エンジン制御部１１５は、目標トルク設定部１１３により設定された目標トルクに基づいてスロットルバルブ１３の開度及びインジェクタ１５に供給する電力を制御することにより、エンジントルク又はエンジン回転数を制御する。

エンジン制御部１１５は、少なくとも空燃比を理論空燃比に制御するストイキ制御、及び、空燃比を燃料リーンに制御するリーン制御を実行可能になっている。リーン制御は、燃料消費量の低減に有利な制御である一方、目標トルクが小さい場合には燃焼成立点に乏しくエンジンストールやエンジン回転数の吹け上がりを生じやすい制御である。これに対して、ストイキ制御は、エンジンストールやエンジン回転数の吹け上がりを生じにくい制御である。

エンジン制御部１１５は、ストイキ制御及びリーン制御を実行する際に、酸素センサ９１から出力される信号から推定されるエンジン１１の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量のフィードバック制御を実行可能になっている。エンジン制御部１１５は、少なくとも車両の減速時において、エンジン１１のリーン制御を実行可能になっている。この場合、エンジン制御部１１５は、リーン制御解除部１２１からリーン制御の解除指令が生成されたときに、エンジン１１のリーン制御を解除してストイキ制御を行う。

（トランスミッション制御部）
例えばミッションコントローラ７５がトランスミッション制御部１１７として機能する。トランスミッション制御部１１７は、バルブユニット６０を制御することにより、車速及び目標トルクに応じてあらかじめ設定された変速線にしたがってＣＶＴ３０を制御する。

また、トランスミッション制御部１１７は、バルブユニット６０を制御することにより、トルクコンバータ２０のロックアップクラッチ２５の締結又は解放を切り替える。トランスミッション制御部１１７は、少なくとも減速判定部１１１により車両が減速状態になったと判定されたときにロックアップクラッチ２５を締結するとともに、エンジン回転数が所定の基準回転数を下回ったときにロックアップクラッチ２５を解放する。

（エンジンストール予測部）
例えばメインコントローラ７１がエンジンストール予測部１１９として機能する。エンジンストール予測部１１９は、エンジン１１のリーン制御中にトルクコンバータ２０のロックアップクラッチ２５が解放された場合に、ロックアップクラッチ２５が解放されたときの車両の減速度に相関する減速度指標に基づいてエンジンストールを予測する。つまり、エンジンストール予測部１１９は、エンジン１１のリーン制御中にロックアップクラッチ２５が解放されときの車両の減速度に応じてエンジンストールを予測する。

減速度指標は、例えば、車両の減速度自体であってもよく、エンジン１１の目標トルク、吸入空気量、車両のブレーキ圧又はブレーキペダルの操作量であってもよい。

また、本実施形態において、エンジンストール予測部１１９は、目標トルク設定部１１３で設定された目標トルクとエンジン回転数をアイドル回転数に維持するアイドルトルクとを比較することにより、エンジンストールを予測する。具体的に、エンジンストール予測部１１９は、目標トルクがアイドルトルクを下回る場合に、エンジン１１がストールすると予測する。

（リーン制御解除部）
例えばメインコントローラ７１がリーン制御解除部１２１として機能する。リーン制御解除部１２１は、エンジン１１のリーン制御中における車両の減速時に、リーン制御を解除すべき状態になった場合、リーン制御を解除させる。リーン制御解除部１２１は、エンジンストール予測部１１９によりエンジン１１がストールすると予測された場合にリーン制御を解除させる。

また、本実施形態においてリーン制御解除部１２１は、エンジンストール予測部１１９の予測結果にしたがう他、エンジン回転数及びタービン回転数の挙動に基づいてリーン制御を解除するか否かを判定する。さらに、リーン制御解除部１２１は、タービン回転数の低下速度が所定の閾値を超えた場合、つまり、単位時間当たりのタービン回転数の変化の割合が所定の閾値を超えたときにリーン制御を解除する。ここで、単位時間当たりのタービン回転数の変化の割合が所定の閾値を超える点を「タービン回転数の低下速度増加点」という。

＜３．制御装置の動作例＞
ここまで、制御装置１００の構成例を説明した。以下、制御装置１００の動作例を説明する。

（３－１．概略）
まず、制御装置１００によるエンジン１１の空燃比制御処理の概略を説明する。
図３は、本実施形態に係る制御装置１００の主な制御対象となる車両の減速挙動を示す説明図である。エンジン１１がリーン制御されている状態での車両の減速時において、燃料消費量を低減するために、ロックアップクラッチ２５が締結される。また、車速の低下に伴ってエンジン回転数が所定の基準回転数を下回ると、エンジンストールを生じないようにロックアップクラッチ２５が解放される。ロックアップクラッチ２５の解放後は、エンジン回転数が例えばアイドル回転数で維持されるように、エンジン１１の制御が行われる。

車両が急減速している場合、ロックアップクラッチ２５の締結又は解放にかかわらず、駆動輪の回転数の急減少によるタービン回転数の急低下につられてエンジン回転数も急低下してエンジンストールを生じるおそれがある。このような車両の急減速時におけるエンジンストールは、車両の減速度が、車両の急減速を判定可能な第１の閾値を超えるか否かによって予測可能である。車両の急減速時においては、エンジン１１のリーン制御を解除してストイキ制御に戻すことによって、エンジン１１の運転状態を安定化させてエンジンストールを抑制する。

一方、車両が急減速していない場合であっても、エンジン１１のリーン制御中においては、ロックアップクラッチ２５の解放後にエンジン回転数がアイドル回転数に近づくにつれて燃焼成立点が乏しくなることによりエンジンストール又はエンジン回転数の吹け上がりを生じやすくなる。このため、本実施形態に係る制御装置１００は、主に車両の急減速状態でない減速時（以下、単に「減速」というときには、急減速状態でない減速状態をいう。）に行われるエンジン１１の運転状態を安定化させるためのエンジン１１の空燃比制御を実行する。

図４は、エンジン１１のリーン制御中に車両が減速した場合の理想的なエンジン回転数の挙動を示す。時刻ｔ０でロックアップクラッチ２５が解放されると、ＣＶＴ３０を介して駆動輪５１，５３側からエンジン１１に伝達される回転力が減少することから、エンジン回転数は一旦低下する。その後は、空燃比が目標リーン空燃比となるように燃料噴射量のフィードバック制御が行われ、エンジン回転数はタービン回転数を下回りつつ所定の目標回転数に収束する。この目標回転数は、代表的にはアイドル回転数である。このようにして、車両が停止し、タービン回転数がゼロになる一方で、エンジン１１はストールすることなく運転を継続する。

図５は、エンジン１１のリーン制御中に車両が減速した場合にエンジンストールが懸念されるエンジン回転数の挙動を示す。時刻ｔ０でロックアップクラッチ２５が解放されてエンジン回転数が一旦低下した後、空燃比が目標リーン空燃比となるように燃料噴射量のフィードバック制御が行われたときに、エンジン回転数がタービン回転数を上回っている。この状態では、エンジン回転数はタービン回転数に引っ張られて低下し、エンジンストールを生じるおそれがある。

図６は、エンジン１１のリーン制御中に車両が急減速した場合のエンジン回転数の挙動を示す。車両が急減速した場合においては、エンジン回転数はよりタービン回転数に引っ張られやすく、タービン回転数の低下に伴ってエンジンストールを生じやすくなる。

図７及び図８は、エンジン１１のリーン制御中に車両が減速した場合のエンジン回転数の挙動であって、車両ごとのばらつきによって異なるエンジン回転数の挙動を示す。図７に示す例では、時刻ｔ０でロックアップクラッチ２５が解放されてもエンジン回転数は低下することなくタービン回転数に引っ張られて低下している。また、空燃比が目標リーン空燃比となるように燃料噴射量のフィードバック制御が行われたときには、エンジン回転数がタービン回転数を大幅に上回るようになる。その結果、エンジン回転数がタービン回転数に引っ張られて低下し、エンジンストールを生じるおそれがある。

図８に示す例では、時刻ｔ０でロックアップクラッチ２５が解放されてエンジン回転数が一旦低下した後、空燃比が目標リーン空燃比となるように燃料噴射量のフィードバック制御が開始されると、エンジン回転数が不安定に変動している。特に、タービン回転数の低下速度増加点を向かえる前からエンジン回転数の吹け上がりが見られる。エンジン回転数の吹け上がりは、燃料消費量の増大にもつながる。

図５～図８に示したエンジン回転数の挙動を正して、エンジン１１の運転状態を安定化させるために、制御装置１００は、エンジン１１の運転状態を判定し、エンジンストール又はエンジン回転数の吹け上がりを生じるおそれがある場合にリーン制御を解除して、ストイキ制御に復帰する。

（３－２．フローチャート）
図９は、制御装置１００によるエンジン１１の空燃比制御処理の一例を示すフローチャートである。

まず、リーン制御解除部１２１は、現在エンジン１１のリーン制御中であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。エンジン１１のリーン制御中でない場合（Ｓ１１／Ｎｏ）、リーン制御解除部１２１は、エンジン１１のリーン制御が開始されるまでステップＳ１１の判定を繰り返す。

一方、エンジン１１のリーン制御中である場合（Ｓ１１／Ｙｅｓ）、エンジンストール予測部１１９は、車両の減速度が第１の閾値を超えているか否かを判別する（ステップＳ１３）。第１の閾値は、車両の急減速を判定するための閾値であって、あらかじめ適切な値に設定される。例えば、第１の閾値は、車両のアンチロックブレーキシステムが作動し得る減速度の値に設定されてもよい。具体的に、第１の閾値は、例えば１０ｍ／ｓ²とすることができる。

車両の減速度が第１の閾値を超える場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、タービン回転数の低下速度がエンジン回転数の低下速度を上回り、エンジン回転数がタービン回転数に引っ張られて低下して、エンジンストールを生じるおそれがある。このため、リーン制御解除部１２１は、エンジン１１のリーン制御を解除してストイキ制御に復帰させてエンジン１１の運転状態を安定化させる（ステップＳ２５）。これにより、図６に示したような、車両の急減速時におけるエンジンストールを回避することができる。

一方、車両の減速度が第１の閾値以下の場合（Ｓ１３／Ｎｏ）、エンジンストール予測部１１９は、ロックアップクラッチ２５が解放され、かつ、車両の減速度が第２の閾値を超えているか否かを判別する（ステップＳ１５）。第２の閾値は、急減速を判定するための第１の閾値よりも小さい適切な値に設定される。例えば、第２の閾値は、リーン制御からストイキ制御への切り換えを、タービン回転数が低下速度増加点に低下するまでに完了できるような減速度の値に設定される。具体的に、第２の閾値は、例えば４ｍ／ｓ²とすることができる。

ロックアップクラッチ２５が解放され、かつ、車両の減速度が第２の閾値を超えている場合（Ｓ１５／Ｙｅｓ）、リーン制御中においてはエンジン回転数が低い領域での燃焼成立点が乏しいために、エンジン回転数の低下に伴ってエンジンストールを生じるおそれがある。このため、リーン制御解除部１２１は、エンジン１１のリーン制御を解除してストイキ制御に復帰させてエンジン１１の運転状態を安定化させる（ステップＳ２５）。

ステップＳ１５において、車両の減速度が第２の閾値を超えているか否かを判定する代わりに、吸気量が所定の基準値を下回っているか否か、あるいは、目標トルクの低下速度が所定の基準値を下回っているか否かを判定してもよい。また、ステップＳ１５において、車両の減速度が第２の閾値を超えているか否かを判定する代わりに、車両のブレーキ圧が所定の基準圧（例えば、５ＭＰａ）を超えているか否かを判定してもよく、ブレーキペダルの操作量が所定の基準値を超えているか否かを判定してもよい。

一方、ステップＳ１５において否定判定された場合（Ｓ１５／Ｎｏ）、エンジンストール予測部１１９は、目標トルク設定部１１３で設定された目標トルクが、エンジン回転数をアイドル回転数に維持するアイドルトルクを下回っているか否かを判別する（ステップＳ１７）。

目標トルクがアイドルトルクを下回っている場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、リーン制御中においてはエンジン回転数が低い領域での燃焼成立点が乏しいためにエンジンストールを生じるおそれがある。このため、リーン制御解除部１２１は、エンジン１１のリーン制御を解除してストイキ制御に復帰させてエンジン１１の運転状態を安定化させる（ステップＳ２５）。

目標トルクがアイドルトルク以上である場合（Ｓ１７／Ｎｏ）、リーン制御解除部１２１は、エンジン回転数が、タービン回転数に所定のヒステリシス値を足した値を上回っているか否かを判別する（ステップＳ１９）。ヒステリシス値は、車両やエンジンごとのばらつきを加味してエンジン回転数の低下を予測するために設定される。図１０に示すように、ヒステリシス値は、エンジン回転数が大きいほど大きい値に設定されてもよく、例えばエンジン回転数の５～１５％の範囲内の値がヒステリシス値とされてもよい。

図４等に示したように、エンジン回転数は、ロックアップクラッチ２５の解放後に一旦低下して再上昇する挙動を示す。このため、ステップＳ１９の判定がエンジン回転数の再上昇後に行われるように、ロックアップクラッチ２５の解放後、所定時間経過時又はエンジン１１が所定回転したときのいずれかの時点でのエンジン回転数及びタービン回転数を用いてステップＳ１９の判定が行われてもよい。

エンジン回転数が、タービン回転数に所定のヒステリシス値を足した値を上回っている場合（Ｓ１９／Ｙｅｓ）、エンジン回転数がタービン回転数に引っ張られて低下してエンジンストールを生じるおそれがあることから、リーン制御解除部１２１は、エンジン１１のリーン制御を解除してストイキ制御に復帰させてエンジン１１の運転状態を安定化させる（ステップＳ２５）。これにより、図７に示したような、車両の減速時におけるエンジンストールや、図８に示したような、エンジン回転数の吹け上がりを回避することができる。

一方、エンジン回転数が、タービン回転数に所定のヒステリシス値を足した値以下の場合（Ｓ１９／Ｎｏ）、リーン制御解除部１２１は、エンジン回転数に所定のヒステリシス値を足した値がタービン回転数を下回っているか否かを判別する（ステップＳ２１）。ヒステリシス値は、ステップＳ１９で用いるヒステリシス値（図１０を参照）と同じであってもよく、異なる値であってもよい。また、ステップＳ２１の判定がエンジン回転数の再上昇後に行われるように、ロックアップクラッチ２５の解放後、所定時間経過時又はエンジン１１が所定回転したときのいずれかの時点でのエンジン回転数及びタービン回転数を用いてステップＳ２１の判定が行われてもよい。

エンジン回転数に所定のヒステリシス値を足した値がタービン回転数を下回っている場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、エンジン回転数が吹け上がっている状態と判断できるため、リーン制御解除部１２１は、エンジン１１のリーン制御を解除してストイキ制御に復帰させてエンジン１１の運転状態を安定化させる（ステップＳ２５）。

一方、エンジン回転数に所定のヒステリシス値を足した値がタービン回転数以上の場合（Ｓ２１／Ｎｏ）、リーン制御解除部１２１は、車両が停止する直前に発現されるタービン回転数の低下速度増加点（図４を参照）でリーン制御を解除してストイキ制御に復帰させてエンジン１１の運転状態を安定化させる（ステップＳ２３）。つまり、リーン制御解除部１２１は、タービン回転数の低下速度が、低下速度増加点を判定可能な閾値を超える場合にリーン制御を解除させる。これにより、タービン回転数に引っ張られてエンジン回転数が低下するおそれが低減され、エンジンストールを回避することができる。

このようにして、制御装置１００は、車両の減速時においてリーン制御を解除してストイキ制御に復帰させて、エンジン１１の運転状態を安定化させる。これにより、エンジンストールやエンジン回転数の吹け上がりを抑制することができる。したがって、車両の商品性が向上するとともに、エンジン回転数の吹け上がりによる燃料消費量の低下のおそれを低減することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において車両の制御装置１００は５つのコントローラを備えているが、本発明はかかる例に限定されない。上記のコントローラの一部又は全部の機能が１つのコントローラに統合されていてもよく、さらに複数のコントローラに分かれていてもよい。

また、上記実施形態においてエンジンとＣＶＴとの間で動力伝達する動力伝達装置はロックアップクラッチ付きのトルクコンバータであったが、本発明はかかる例に限定されない。本発明は、例えば流体クラッチ等の、クラッチ解放後であってもエンジン側の回転要素と変速機側の回転要素とが互いに連れ回る形式の動力伝達装置を備える車両であれば適用することができる。

１ 車両の駆動システム
１０ パワーユニット
１１ エンジン
１１ａ クランクシャフト（出力軸）
２０ トルクコンバータ（動力伝達装置）
２４ タービン軸（入力軸）
２５ ロックアップクラッチ
３０ ＣＶＴ（変速機）
７１ メインコントローラ
７３ エンジンコントローラ
７５ ミッションコントローラ
１００ 制御装置（空燃比制御装置）
１１１ 減速判定部
１１３ 目標トルク設定部
１１５ エンジン制御部
１１７ トランスミッション制御部
１１９ エンジンストール予測部
１２１ リーン制御解除部

Claims (8)

1. エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間で動力伝達する動力伝達装置を備えた車両に搭載され、前記エンジンの空燃比をリーンに制御するリーン制御を行うエンジンの空燃比制御装置において、
   前記車両の減速時に前記動力伝達装置が解放された後、空燃比がリーン目標値となるように燃料噴射量をフィードバック制御するエンジン制御部と、
   前記動力伝達装置が解放され、前記燃料噴射量のフィードバック制御が実行されている状態で、前記車両の減速度に相関する減速度指標に基づいて前記エンジンのストールを予測するエンジンストール予測部と、
   前記エンジンがストールすると予測された場合に前記リーン制御を解除するリーン制御解除部と、
   を備えた、エンジンの空燃比制御装置。
2. 前記リーン制御解除部は、前記動力伝達装置が解放された状態で、さらに前記エンジンの要求トルクが前記エンジンのアイドルトルクを下回った場合に前記リーン制御を解除する、
   請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置。
3. 前記エンジンの出力軸の回転数は、前記動力伝達装置の解放により一旦低下した後、再上昇する挙動を示し、
   前記リーン制御解除部は、さらに前記再上昇後の前記エンジンの出力軸の回転数が前記変速機の入力軸の回転数に所定のヒステリシス値を足した値を上回った場合に前記リーン制御を解除する、
   請求項１又は２に記載のエンジンの空燃比制御装置。
4. 前記エンジンの出力軸の回転数は、前記動力伝達装置の解放により一旦低下した後、再上昇する挙動を示し、
   前記リーン制御解除部は、さらに前記再上昇後の前記エンジンの出力軸の回転数に所定のヒステリシス値を足した値が前記変速機の入力軸の回転数を下回る場合に前記リーン制御を解除する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの空燃比制御装置。
5. 前記リーン制御解除部は、前記動力伝達装置が解放された状態で、さらに前記変速機の入力軸の回転数の低下速度が所定の閾値を超える場合に前記リーン制御を解除する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの空燃比制御装置。
6. 前記減速度指標が、前記エンジンの吸入空気量、前記エンジンの目標トルク、前記車両の減速度、ブレーキペダルの操作量又は前記車両のブレーキ圧である、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジンの空燃比制御装置。
7. 前記エンジンストール予測部は、前記動力伝達装置が解放された状態での前記エンジンの吸入空気量が所定の基準値以下、前記エンジンの目標トルクの低下速度が所定の基準値以上、前記車両の減速度が所定の基準値以上、前記ブレーキペダルの操作量が所定の基準値以上又は前記車両のブレーキ圧が所定の基準圧以上のときに、前記エンジンがストールすると予測する、
   請求項６に記載のエンジンの空燃比制御装置。
8. 前記動力伝達装置は、前記エンジンの出力軸に接続された第１の回転要素と、前記変速機の入力軸に接続された第２の回転要素と、を備え、
   前記動力伝達装置の解放状態においても前記第１の回転要素及び前記第２の回転要素が互いの回転により連れ回る形式の装置である、
   請求項１～７のいずれか１項に記載のエンジンの空燃比制御装置。

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