JP4807448B2 - 内燃機関の出力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の出力制御装置に関する。

内燃機関の出力制御として、運転者によるアクセルペダルの操作量等に基づいて機関の目標出力トルクを算出し、この目標出力トルクに基づいて吸入空気量等を調量することにより機関の出力トルクを制御する、いわゆるトルクデマンド制御が知られている。

例えば、特許文献１に記載の制御装置では、アクセル操作量及び車速に基づいて目標駆動軸トルクを求め、この目標駆動軸トルクをファイナルギヤ比で除して、変速機の目標出力軸トルクを算出するようにしている。そして、この目標出力軸トルクを変速機とトルクコンバータでのトルク倍増率で除してエンジンの目標出力トルクを算出し、この目標出力トルクと機関回転速度とに基づいてスロットルバルブの開度を設定するようにしている。

この文献に記載されるように、変速機でのトルク変換を考慮してエンジンの目標出力トルクを算出するようにすれば、変速機の変速比（入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）に対応させて目標出力トルクを算出することが可能になる。

特開平８−２１８９１９号公報

ところで、上述したように、変速機でのトルク変換を考慮してエンジンの目標出力トルクを算出する場合には、次のような不都合が発生するおそれがある。
すなわち、自動変速機を備える車両では、定常走行中においてアクセルペダルが踏み込まれて加速状態に移行すると、自動変速機の変速比は小さい状態（いわゆるハイギヤの状態）から大きい状態（いわゆるローギヤの状態）に変更される。

こうした加速中の目標出力トルクは定常走行中よりも大きくされるのであるが、特に加速初期にあって変速比が小さくなっているときには加速力が不足しやすい。そのため、たとえアクセルペダルの踏み込み量が小さくても、その踏み込み直後の目標出力トルクは急激に大きくされ、変速比が大きくなっていくに従って急増された目標出力トルクは小さくされていく。

このように変速比に合わせて目標出力トルクを変化させることにより、変速比が小さくなっている加速初期でも十分な加速力が得られるとともに、加速初期から加速完了にかけて滑らかな加速力を得ることも可能となる。

ここで、加速初期などにおいて、目標出力トルクが急激に大きくされると、その目標出力トルクの変更に合わせてスロットルバルブの開度も急激に大きくされ、吸入空気量は急増するようになる。このように吸入吸気量が急増すると、その急増した吸入空気量に対する燃料噴射量の変更遅れ、あるいは急増した吸入空気量に対するノッキング制御の遅れ等に起因してノッキングが発生しやすくなる。特に、変速比が小さい状態では、内燃機関の出力軸から自動変速機の入力軸への駆動抵抗が大きくなっているため、機関の実出力トルクが急増してもその増大分を速やかに車輪側に伝達することができない。そのため、機関の出力トルクが急増した直後には、一時的ではあるものの機関負荷が増大し、さらにノッキングが発生しやすくなる。

また、変速比が小さい状態では上記駆動抵抗が大きくなっているため、機関の出力トルクが急増した直後には、一時的ではあるものの車両の駆動系にショックが発生するおそれもある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動変速機の変速比が小さくなっているときに目標出力トルクが急増することにより生じるおそれのあるノッキングや駆動系でのショックを好適に抑制することのできる内燃機関の出力制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、自動変速機を備える車両に載置されるとともに吸入空気量を調量する空気量調量手段を備える内燃機関に適用されて、アクセルペダルの操作量、車速、及び前記自動変速機の変速比の状態に基づいて機関の目標出力トルクを算出し、その目標出力トルクに基づいて前記空気量調量手段の目標駆動量を算出する内燃機関の出力制御装置において、前記自動変速機の入力軸と出力軸とが同じ方向に回転しているときの前記自動変速機の変速比についてその現状値が所定値よりも小さいときには、前記目標出力トルクに基づいて算出される前記目標駆動量を予め設定された上限値以下の値に制限することをその要旨とする。

同構成では、アクセルペダルの操作量、車速、及び自動変速機の変速比の状態に基づいて機関の目標出力トルクを算出し、その目標出力トルクに基づき、吸入空気量を調量する空気量調量手段の目標駆動量を算出するようにしている。

ここで、同構成によれば、可変とされる自動変速機の変速比の現状値が予め設定された所定値よりも小さいときに、目標出力トルクに基づいて算出される上記目標駆動量が予め設定された上限値以下の値となるように制限される。このように変速比が小さい状態では、吸入空気量を調量する空気量調量手段の駆動量が制限されるため、変速比が小さい状態で目標出力トルクが急増したとしても、吸入空気量の急激な増大は抑えられるようになり、もって実際の出力トルクの急増も抑えられるようになる。従って、変速比が小さい状態において目標出力トルクが急増し、これにより吸入空気量が急激に増大することで生じやすくなるノッキング、あるいは目標出力トルクの急増による出力トルクの急激な増大によって生じやすくなる駆動系でのショックを好適に抑えることができるようになる。

なお、請求項１に記載の構成において、自動変速機の変速比の現状値が大きいか小さいかを判定するための上記所定値としては、目標出力トルクが急増したときに上記ノッキングや駆動系のショックが発生する可能性のある変速比を設定することが望ましい。

上記上限値の設定については、請求項２に記載の発明によるように、機関回転速度に応じた最大出力トルクに対して所定割合だけ機関の出力トルクが小さくなる前記空気量調量手段の駆動量を設定することにより、機関の出力トルクの急増を同駆動量の制限を通じて適切に抑えることができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の出力制御装置において、前記所定割合だけ小さい機関の出力トルクは、前記駆動量の変化量に対する出力トルクの変化量が大きい領域から小さい領域に変化するときの変化領域内の出力トルクであることをその要旨とする。

吸入空気量を調量する空気量調量手段の駆動量が小さく、吸入空気量が少ない状態では、同駆動量の変化量に対する吸入空気量の変化割合が大きく、機関の出力トルクの変化割合も大きくなる傾向にある。一方、同駆動量が大きく、吸入空気量が多い状態では、同駆動量の変化量に対する吸入空気量の変化割合は小さく、機関の出力トルクの変化割合も小さくなる傾向がある。そこで、同構成によるように、空気量調量手段の駆動量についてその変化量に対する出力トルクの変化割合が大きい領域から小さい領域に変化するときの変化領域内の出力トルクを、上記所定割合だけ小さい機関の出力トルクとして設定することにより、上記上限値にて空気量調量手段の駆動量を制限するようにしても、ある程度高い出力トルクを得ることができるようになる。そのため、吸入空気量の急増を抑えるべく上記上限値を設定する場合でも、運転者の加速要求を好適に満たすことができるようになる。

なお、上記空気量調量手段としては、請求項４に記載の発明によるように、機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブであるといった構成や、請求項５に記載の発明によるように、機関の吸気バルブについてその最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方を変更することにより吸入空気量を調量するバルブ特性可変機構であるといった構成を採用することができる。

本発明にかかる出力制御装置を具体化した第１実施形態について、これが適用される車両とその車両に載置される内燃機関の概略構成を示す模式図。 同実施形態における統合制御の概念図。 燃費最適線を示すグラフ。 加速要求に対応した出力制御を行うときの吸入空気量の変化態様を示すタイミングチャート。 同実施形態におけるスロットル開度の修正処理についてその手順を示すフローチャート。 スロットル開度と出力トルクとの関係を示すグラフ。 同修正処理が実行されるときの目標スロットル開度及び吸入空気量の変化態様を示すタイミングチャート。 第２実施形態におけるスロットル開度の修正処理についてその手順を示すフローチャート。 同修正処理が実行されるときの目標スロットル開度の設定態様を示すタイミングチャート。 第３実施形態におけるスロットル開度の修正処理についてその手順を示すフローチャート。 同修正処理が実行されるときの目標スロットル開度の設定態様を示すタイミングチャート。 同修正処理が実行されるときの目標スロットル開度の設定態様を示すタイミングチャート。 各実施形態の変形例における内燃機関の概略構成を示す模式図。 バルブ特性可変機構の駆動を通じた吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の変化態様を示すグラフ。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る内燃機関の出力制御装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。

図１に示されるように、この車両には内燃機関１０が載置されている。この内燃機関１０には燃焼室に空気を送るための吸気通路１３が接続されており、同吸気通路１３の途中には、吸入空気量を調量する空気量調量手段としてのスロットルバルブ１４が設けられている。このスロットルバルブ１４は電動モータにてその開度が制御される。そして、調量された吸入空気に対してその量に応じた燃料が燃料噴射弁から噴射され、空気と燃料との混合体である混合気が燃焼室で燃焼されることにより、内燃機関１０から出力が得られる。

内燃機関１０のクランクシャフト１２は、トルクコンバータ２０に接続されており、同トルクコンバータ２０の出力軸は、遊星歯車機構２２の入力軸に接続されている。この遊星歯車機構２２によって車両の前進及び後退が切り替えられる。そして、遊星歯車機構２２の出力軸は、自動変速機である無段変速機構（以下、ＣＶＴ（：Continuously Variable Transmission）という）３０の入力軸３２に接続されており、同ＣＶＴ３０の出力軸３４は車両の駆動輪に接続されている。このＣＶＴ３０には、入力軸３２と一体回転する第１プーリ３０ａ、出力軸３４と一体回転する第２プーリ３０ｂ、第１プーリ３０ａの回転力を第２プーリ３０ｂに伝達するベルト３０ｃ等が設けられている。そして、第１プーリ３０ａ及び第２プーリ３０ｂのプーリ幅が連続可変されることにより、上記入力軸３２の回転速度Ｎｉｎを出力軸３４の回転速度Ｎｏｕｔで除した商（Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ）、すなわち変速比Ｒが連続可変される。このＣＶＴ３０による変速では、有段の変速機と比較して、変速比Ｒを幅広く変更することができ、また変速比Ｒを連続可変させることができるため、内燃機関１０の運転を燃費最適線に近い部分で行うことができる。

上記トルクコンバータ２０には、ＣＶＴ３０の制御油圧を発生させるオイルポンプが備えられている。そして、上記第１プーリ３０ａ及び第２プーリ３０ｂは、油圧制御回路５０による油圧制御を通じてそれぞれのプーリ幅が制御される。

また、この車両や内燃機関１０には、その走行状態や機関運転状態を検出する各種センサが設けられている。例えば、運転者によって操作されるアクセルペダル６０には、その操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルセンサ７０が設けられている。また、車両の車輪には車速ＳＰＤを検出する車速センサ７１が設けられており、内燃機関１０のクランクシャフト１２の近傍には機関回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ７２が設けられている。そして、スロットルバルブ１４にはその開度であるスロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ７３が設けられており、ＣＶＴ３０の入力軸３２には同入力軸３２の回転速度である入力回転速度Ｎｉｎを検出する回転速度センサ７４が設けられている。

内燃機関１０やＣＶＴ３０の各種制御は、電子制御装置４０によって行われる。電子制御装置４０は、各種制御にかかる演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

そして、電子制御装置４０は、上述した各種センサにて検出される機関運転状態や車両の走行状態に基づき、内燃機関１０の吸入空気量制御や燃料噴射制御といった出力制御、あるいはＣＶＴ３０の変速制御等を行う。

より具体的には、運転者によるアクセルペダル６０の操作量等に基づいて内燃機関１０の目標出力トルクＴｐを算出し、この目標出力トルクＴｐに基づいて吸入空気量等を調量することにより同機関の出力トルクを制御する、いわゆるトルクデマンド制御が行われる。また、そうした出力制御とＣＶＴ３０の変速制御とが統合制御されて、内燃機関１０は燃費最適線に近い部分で運転される。

図２に、上記統合制御の概要を示す。この統合制御では、まず、アクセル操作量ＡＣＣＰ及び車速ＳＰＤに基づいて運転者が要求している目標エンジン出力Ｐｐが算出される。
そして、この目標エンジン出力Ｐｐに基づいて変速制御及び出力制御が行われる。

変速制御では、設定された目標エンジン出力Ｐｐを内燃機関１０の燃費最適線上で実現できるように第１プーリ３０ａの目標入力回転速度Ｎｉｎｐが設定される。なお、燃費最適線とは、図３に示すように、燃料消費量を最も抑えることのできるエンジン出力Ｐと機関回転速度ＮＥとの対応関係を示す線である。そして、第１プーリ３０ａと一体回転する入力軸３２は、トルクコンバータ２０と遊星歯車機構２２を介してクランクシャフト１２に接続されている。従って、燃料消費量を最も抑えた状態で目標エンジン出力Ｐｐが得られるときの目標入力回転速度Ｎｉｎｐも同燃費最適線に基づいて算出される。

次に、目標入力回転速度Ｎｉｎｐに基づいてＣＶＴ３０の制御量が算出され、その制御量に基づいてＣＶＴ３０の変速が行われる。ここでは、回転速度センサ７４によって検出される入力軸３２の入力回転速度Ｎｉｎと目標入力回転速度Ｎｉｎｐとが一致するように、第１プーリ３０ａ及び第２プーリ３０ｂの各プーリ幅が調整される。

一方、出力制御では、上記算出される目標エンジン出力Ｐｐと第１プーリ３０ａの実際の回転速度、すなわち入力回転速度Ｎｉｎに基づいて目標出力トルクＴｐが算出される。この目標出力トルクＴｐは、次式（１）に基づいて算出される。

Ｔｐ＝（Ｐｐ×Ｋ）／Ｎｉｎ …（１）
Ｔｐ：目標出力トルク［Ｎ・ｍ］
Ｐｐ：目標エンジン出力Ｐｐ［ｋＷ］
Ｎｉｎ：入力回転速度［ｒｐｍ］
Ｋ：定数＝９５４９．３

そして、目標出力トルクＴｐに基づいて目標スロットル開度ＴＡｐが算出され、その目標スロットル開度ＴＡｐと上記スロットルセンサ７３によって検出されるスロットル開度ＴＡとが一致するようにスロットルバルブ１４の開度が調整される。このようにスロットルバルブ１４の開度が調整されることにより、目標出力トルクＴｐに応じた吸入空気量が燃焼室に導入されるとともに、その吸入空気量に応じた燃料が燃料噴射弁から噴射され、内燃機関１０の出力トルクＴは目標出力トルクＴｐに調整される。

また、車両の加速時にあっては、運転者による加速要求に対応した以下のような出力制御が行われる。
すなわち、車両の定常走行中においてアクセルペダル６０が踏み込まれ、車両が加速状態に移行すると、そうした加速要求に対応するべく、ＣＶＴ３０の変速比Ｒは小さい状態（いわゆるハイギヤの状態）から大きい状態（いわゆるローギヤの状態）に変更される。

こうした加速中の目標出力トルクＴｐは、アクセル操作量ＡＣＣＰの増大により、定常走行中よりも大きくされるのであるが、特に加速初期にあって変速比Ｒが小さくなっているときには加速力が不足しやすい状態にある。そこで、たとえアクセルペダル６０の踏み込み量が小さくても、その踏み込み直後の目標出力トルクＴｐは急激に大きくされ、変速比Ｒが大きくなっていくに従って急増された目標出力トルクＴｐは小さくされていく。

このように変速比Ｒの状態に合わせて目標出力トルクＴｐが変更されることにより、変速比Ｒが小さくなっている加速初期でも十分な加速力が得られるとともに、加速初期から加速完了にかけて滑らかな加速力を得ることができる。

ところで、加速要求に対応した上記出力制御を行うと、次のような不都合が生じるおそれがある。
例えば図４に示すように、時刻ｔ１において、変速比Ｒが小さくなっている状態でアクセルペダル６０が踏み込まれると、そのアクセル操作量ＡＣＣＰが比較的小さい場合であっても、目標出力トルクＴｐは急激に大きくされる。そしてこの目標出力トルクＴｐの急増に合わせてスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度ＴＡ）も急激に大きくされ、吸入空気量は急増するようになる。このように吸入吸気量が急増すると、その急増した吸入空気量に対する燃料噴射量の変更遅れ、あるいは急増した吸入空気量に対するノッキング制御の遅れ等に起因してノッキングが発生しやすくなる。特に、変速比Ｒが小さい状態では、内燃機関のクランクシャフト１２からＣＶＴ３０の入力軸３２への駆動抵抗が大きくなっているため、実際の出力トルクＴが急増してもその増大分を速やかに車輪側に伝達することができない。そのため、機関の出力トルクＴが急増した直後には、一時的ではあるものの機関負荷が増大し、さらにノッキングが発生しやすくなる。

また、変速比Ｒが小さい状態では上記駆動抵抗が大きくなっているため、出力トルクＴが急増した直後には、一時的ではあるものの車両の駆動系にショックが発生するおそれもある。

そこで、本実施形態では、以下に説明するスロットル開度の修正処理を通じて吸入空気量や出力トルクＴの急増を抑えることにより、そうした不都合、すなわち、ＣＶＴ３０の変速比Ｒが小さくなっているときに目標出力トルクＴｐが急増することにより生じるおそれのあるノッキングや駆動系でのショックの発生を抑制するようにしている。

図５に、上記修正処理の処理手順を示す。なお、この処理は電子制御装置４０によって、所定時間毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、現在の変速比Ｒが判定値Ａ以下であるか否かが判定される（Ｓ１００）。この判定値Ａには、目標出力トルクＴｐが急増したときに上記ノッキングや駆動系のショックが発生するおそれのある変速比Ｒが設定されている。

そして、現在の変速比Ｒが判定値Ａを越えている場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、現在の変速比Ｒが大きく上記不都合が発生するおそれはないとして、本処理は一旦終了される。この場合には、上記目標出力トルクＴｐに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＡｐに向けてスロットルバルブ１４の開度が調整される。

一方、現在の変速比Ｒが判定値Ａ以下である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、現在の変速比Ｒが小さく上記不都合が発生するおそれがあるとして、以下の処理が引き続き行われる。

まず、現在の機関回転速度ＮＥが読み込まれ（Ｓ１１０）、その機関回転速度ＮＥに基づいて目標スロットル開度ＴＡｐの最大値を制限するガード値Ｇが設定される（Ｓ１２０）。このガード値Ｇは、機関回転速度ＮＥに応じた最大出力トルクＴｍａｘに対して所定割合だけ機関の出力トルクＴが小さくなるスロットル開度ＴＡであり、より詳細には、次の原理に基づいて設定される値である。

図６に、スロットル開度ＴＡと機関の出力トルクＴとの関係を示す。この図６に示しように、スロットル開度ＴＡの変化に対する機関の出力トルクＴの変化は、機関回転速度毎に異なっている。そして、スロットル開度ＴＡが小さく、吸入空気量が少ない状態では、スロットル開度ＴＡの変化量に対する吸入空気量の変化割合が大きく、出力トルクＴの変化割合も大きくなる傾向にある（例えばＮＥ＝１０００ｒｐｍのときには図６に示す領域Ｌ）。一方、スロットル開度ＴＡが大きく、吸入空気量が多い状態では、スロットル開度ＴＡの変化量に対する吸入空気量の変化割合は小さく、機関の出力トルクＴの変化割合も小さくなる傾向がある（例えばＮＥ＝１０００ｒｐｍのときには図６に示す領域Ｓ）。そこで、本実施形態では、スロットル開度ＴＡの変化量に対する出力トルクＴの変化割合が大きい領域（例えば上記領域Ｌ）から小さい領域（例えば上記領域Ｓ）に変化するときの変化領域（例えばＮＥ＝１０００ｒｐｍのときには図６に示す領域Ｍ）内の出力トルクＴを、上記所定割合だけ小さい機関の出力トルクＴとして設定するようにしている。そして、その変化領域内の出力トルクＴに対応したスロットル開度ＴＡが上記ガード値Ｇとして設定される。なお、上記変化領域は機関回転速度毎に異なるため、機関回転速度ＮＥに基づいてガード値Ｇは可変設定される。そして、このようにガード値Ｇを設定することにより、同ガード値Ｇにて目標スロットル開度ＴＡｐを制限する、即ちスロットル開度ＴＡを制限するようにしても、ある程度高い出力トルクＴを得ることができ、吸入空気量の急増を抑えるべく同ガード値Ｇを設定しても、運転者の加速要求を満たすことができる。

ちなみに、本実施形態における内燃機関１０では、機関回転速度毎に異なる最大出力トルクＴｍａｘに対して、その９０％程度の出力トルクＴが上記変化領域内に入っている。そこで、最大出力トルクＴｍａｘの９０％の出力トルクＴに対応するスロットル開度ＴＡを機関回転速度毎に求めておき、その機関回転速度毎に求められたスロットル開度ＴＡをガード値Ｇとして設定するようにしている。例えば、先の図６に示すように、機関回転速度ＮＥが１０００ｒｐｍのときには、その回転速度に対応するガード値Ｇとして「Ｇ＝Ｇ（１０００）」が設定される。また、機関回転速度ＮＥが２０００ｒｐｍのときには、その回転速度に対応するガード値Ｇとして、上記ガード値Ｇ（１０００）よりも大きい「Ｇ＝Ｇ（２０００）」が設定され、機関回転速度ＮＥが４０００ｒｐｍのときには、その回転速度に対応するガード値Ｇとして、上記ガード値Ｇ（２０００）よりも大きい「Ｇ＝Ｇ（４０００）」が設定される。そして、機関回転速度ＮＥが６０００ｒｐｍのときには、その回転速度に対応するガード値Ｇとして、上記ガード値Ｇ（４０００）よりも大きい「Ｇ＝Ｇ（６０００）」が設定される。

上記ステップＳ１２０にて、ガード値Ｇが設定されると、次に、現在設定されている目標スロットル開度ＴＡｐが同ガード値Ｇ以上であるか否かが判定される（Ｓ１３０）。そして、目標スロットル開度ＴＡｐが同ガード値Ｇ未満である場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、現在の目標スロットル開度ＴＡｐが比較的小さく上記不都合が発生するおそれはないとして、本処理は一旦終了される。この場合には、上記目標出力トルクＴｐに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＡｐに向けてスロットルバルブ１４の開度が調整される。

一方、目標スロットル開度ＴＡｐが同ガード値Ｇ以上である場合には（Ｓ１３０：ＹＥＡ）、目標スロットル開度ＴＡｐが同ガード値Ｇに修正されて、本処理は一旦終了される。

図７に、上記修正処理の実行による目標スロットル開度ＴＡｐの修正態様についてその一例を示す。
上述したように、変速比Ｒが小さくなっている状態でアクセルペダル６０が踏み込まれると（時刻ｔ１）、そのアクセル操作量ＡＣＣＰが比較的小さい場合であっても、目標出力トルクＴｐは急激に大きくされる。

このとき、変速比Ｒの現状値が判定値Ａ以下の場合、目標出力トルクＴｐに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＡｐは、ガード値Ｇ以下の値となるように制限される。この例にあっては、算出された目標スロットル開度ＴＡｐ（二点鎖線にて図示）がガード値Ｇを超えているため、実際の目標スロットル開度ＴＡｐはガード値Ｇに設定される。その結果、目標出力トルクＴｐが急増した直後の吸入空気量は、目標スロットル開度ＴＡｐの上限を制限しない場合（二点鎖線にて図示）と比較して、緩やかに増大する。

このように変速比Ｒが小さい状態では、吸入空気量を調量するスロットルバルブ１４の開度についてその上限値が制限されるため、変速比Ｒが小さい状態で目標出力トルクＴｐが急増したとしても、吸入空気量の急激な増大は抑えられるようになり、もって実際の出力トルクＴの急増も抑えられるようになる。従って、変速比Ｒが小さい状態において目標出力トルクＴｐが急増し、これにより吸入空気量が急激に増大することで生じやすくなるノッキング、あるいは目標出力トルクＴｐの急増による出力トルクＴの急激な増大によって生じやすくなる駆動系でのショックが抑えられる。

なお、本実施形態において、目標スロットル開度ＴＡｐをガード値Ｇで制限することにより、次のような効果も得られる。
一般に、内燃機関では、ノッキングが発生すると点火時期を遅角して同ノッキングの発生を抑えるといったノッキング制御が行われており、本実施形態の内燃機関１０でも、そうしたノッキング制御を行うようにしている。ところで、点火時期を遅角すると、排気温度が上昇したり、出力トルクＴが低下したりするといったデメリットがあるため、点火時期の遅角に際しては、排気温度の上昇や出力トルクＴの低下等に対して許容可能な限界点火時期が存在する。ここで、スロットル開度ＴＡが全開付近になっているときには、吸入空気量が多くなっており、実圧縮比は高くなるため、ノッキングが発生しやすくなる。従って、スロットル開度ＴＡが全開付近になっているときには、ノッキングの発生を抑えるべく遅角された点火時期が上記限界時期付近になることがある。さらに、場合によっては遅角された同点火時期が上記限界時期に達してしまい、点火時期の遅角だけではノッキングの発生を抑えることができなくなるおそれがある。この点、本実施形態では、目標スロットル開度ＴＡｐをガード値Ｇで制限するようにしており、スロットル開度ＴＡの最大開度もそのガード値Ｇに制限される。従って、スロットル開度ＴＡが制限されているときには、同スロットル開度ＴＡが全開付近になることはなく、実圧縮の増大もある程度抑えることができる。そのため、スロットル開度ＴＡが全開付近になる場合と比較して、点火時期は上記限界時期から離れた進角側の時期となり、ノッキング抑制のための点火時期遅角量を十分に確保することができる。従って、従来のノッキング制御でも、十分にノッキングの発生を抑えることができるようになる。

また、先の図６に示したように、スロットル開度ＴＡが大きく、吸入空気量が多い状態では、スロットル開度ＴＡの変化量に対する吸入空気量の変化割合は小さく、機関の出力トルクＴの変化割合も小さくなる傾向がある。従って、例えば運転者がアクセルペダル６０の操作量を増減させた場合にあって、そのときの目標出力トルクＴｐの変動が、出力トルクＴの変化割合が小さい領域内で起きたときには、たとえ目標出力トルクＴｐの変化量が少なくても目標スロットル開度ＴＡｐの変化量は大きくなる。そのため、スロットルバルブ１４の開度も大きく変化しながら変動するようになり、その結果、同スロットルバルブ１４の開度調整を行う電動モータなどの駆動機構についてその耐久性が低下してしまうおそれがある。この点、本実施形態では、目標スロットル開度ＴＡｐをガード値Ｇで制限するようにしているため、スロットル開度ＴＡの最大開度がそのガード値Ｇ以下となるように制限されているときには、同スロットル開度ＴＡが出力トルクＴの変化割合が小さい領域内に入ることはない。従って、上記電動モータなどの駆動機構についてその耐久性を向上させることも可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の作用効果を得ることができる。
（１）可変とされるＣＶＴ３０の変速比Ｒについてその現状値が判定値Ａ以下のとき（ハイギアのとき）には、目標出力トルクＴｐに基づいて算出される目標スロットル開度ＴＡｐを予め設定された上限値であるガード値Ｇ以下となるように制限するようにしている。従って、変速比Ｒが小さい状態において目標出力トルクＴｐが急増し、これにより吸入空気量が急激に増大することで生じやすくなるノッキング、あるいは目標出力トルクＴｐの急増による出力トルクの急激な増大によって生じやすくなる駆動系でのショックを好適に抑えることができるようになる。

（２）上記ガード値Ｇとして、機関回転速度ＮＥに応じた最大出力トルクＴｍａｘに対して所定割合だけ機関の出力トルクＴが小さくなるスロットル開度ＴＡを設定するようにしており、これにより機関の出力トルクＴの急増をスロットル開度ＴＡの制限を通じて適切に抑えることができるようになる。

（３）上記所定割合だけ小さい機関の出力トルクＴとして、スロットル開度ＴＡの変化量に対する出力トルクＴの変化量が大きい領域から小さい領域に変化するときの変化領域内の出力トルクを設定するようにしている。そのため、吸入空気量の急増を抑えるべく上記ガード値Ｇを設定する場合でも、運転者の加速要求を好適に満たすことができるようになる。
（第２実施形態）
次に、本発明に係る内燃機関の出力制御装置を具体化した第２実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。

第１実施形態では、ＣＶＴ３０の変速比Ｒの現状値が判定値Ａ以下の場合に、目標出力トルクＴｐに基づいて算出される目標スロットル開度ＴＡｐがガード値Ｇ以下となるように制限するようにした。しかし、このように目標スロットル開度ＴＡｐを制限してしまうと、車両運転者の加速要求が高いときでも、出力トルクＴの増大は抑えられてしまうため、運転者の要求を適切に満たすことができなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、スロットル開度の修正処理として、以下の処理を行うようにしており、本実施形態の修正処理はその一部が第１実施形態と異なっている。そこで以下では、その相違点を中心に、本実施形態にかかる出力制御装置を説明する。

図８に、本実施形態におけるスロットル開度の修正処理についてその手順を示す。なお、この処理も電子制御装置４０によって、所定時間毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、現在の変速比Ｒが判定値Ａ以下であるか否かが判定される（Ｓ２００）。この判定値Ａには、目標出力トルクＴｐが急増したときに上記ノッキングや駆動系のショックが発生するおそれのある変速比Ｒが設定されている。

そして、現在の変速比Ｒが判定値Ａを越えている場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、現在の変速比Ｒが大きく、上記不都合の発生、すなわち目標出力トルクＴｐの急増に起因するノッキングや駆動系でのショックは発生するおそれがないとして、本処理は一旦終了される。この場合には、上記目標出力トルクＴｐに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＡｐに向けてスロットルバルブ１４の開度が調整される。

一方、現在の変速比Ｒが判定値Ａ以下である場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、所定時間内におけるアクセル操作量ＡＣＣＰの変化量であるアクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値αよりも小さいか否かが判定される（Ｓ２１０）。この判定値αは、アクセルペダル６０の操作量についてその増大量が大きいか小さいかを判定するための規定値であって、その値としては、運転者の加速要求が高いか低いかを適切に判定することのできる値が設定されている。

そして、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上である場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、運転者の加速要求が高いため、目標スロットル開度ＴＡｐはスロットルバルブ１４の最大駆動量である全開開度ＴＡｍａｘに修正されて（Ｓ２６０）、本処理は一旦終了される。この場合には、全開開度ＴＡｍａｘに向けてスロットルバルブ１４の開度が調整され、これにより内燃機関１０の出力トルクＴが最大出力トルクＴｍａｘになることにより、最大限の加速力が得られる。

一方、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α未満である場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、運転者の加速要求が低いため、加速力の確保よりも上記不都合の発生を抑えるべく、先の図５に示したステップＳ１１０〜ステップＳ１４０の処理が行われ、これにより上記第１実施形態と同様な作用効果が得られる。

図９に、上記修正処理の実行によって目標スロットル開度ＴＡｐが全開開度ＴＡｍａｘに修正されるときの態様についてその一例を示す。
上述したように、変速比Ｒが小さくなっている状態でアクセルペダル６０が踏み込まれると（時刻ｔ１）、目標出力トルクＴｐは急激に大きくされる。

このとき、変速比Ｒの現状値が判定値Ａ以下であって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上である場合には、目標出力トルクＴｐに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＡｐは、全開開度ＴＡｍａｘに修正される。その結果、アクセルペダル６０が踏み込まれた直後にあってスロットルバルブ１４は全開となり、吸入空気量は最大限に増量されて機関の出力トルクＴは最大出力トルクＴｍａｘになり、加速力が最大限に得られるようになる。このように、運転者による加速要求が高いときには、出力トルクＴが最大限に高められることにより、運転者による高い加速要求を適切に満たすことが可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態で得られる作用効果に加えて、更に次の作用効果を得ることもできる。
（４）可変とされるＣＶＴ３０の変速比Ｒについてその現状値が判定値Ａ以下のとき（ハイギアのとき）にあって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値αに満たないときには、目標出力トルクＴｐに基づいて算出される目標スロットル開度ＴＡｐを予め設定された上限値であるガード値Ｇ以下となるように制限するようにしている。従って、運転者による低い加速要求を満たしつつ、変速比Ｒが小さい状態において目標出力トルクＴｐが急増し、これにより吸入空気量が急激に増大することで生じやすくなるノッキング、あるいは目標出力トルクＴｐの急増による出力トルクの急激な増大によって生じやすくなる駆動系でのショックを好適に抑えることができるようになる。

（５）可変とされるＣＶＴ３０の変速比Ｒについてその現状値が判定値Ａ以下のとき（ハイギアのとき）にあって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上であるときには、目標出力トルクＴｐに基づいて算出される目標スロットル開度ＴＡｐを全開開度ＴＡｍａｘに変更するようにしている。従って、運転者による高い加速要求を適切に満たすことも可能となる。
（第３実施形態）
次に、本発明に係る内燃機関の出力制御装置を具体化した第３実施形態について、図１０〜図１２を参照して説明する。

第２実施形態では、運転者からの加速要求が高い場合には、その要求の度合にかかわらずスロットルバルブ１４が全開となるようにした。
一方、本実施形態では、第２実施形態で説明した修正処理に対して、さらに別の処理を追加することにより、運転者からの加速要求が高い場合にあって、その要求の度合に応じたスロットルバルブ１４の開度調整を可能としており、本実施形態の修正処理はその一部が第２実施形態と異なっている。そこで以下では、その相違点を中心に、本実施形態にかかる出力制御装置を説明する。

図１０に、本実施形態におけるスロットル開度の修正処理についてその手順を示す。なお、この処理も電子制御装置４０によって、所定時間毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、現在の変速比Ｒが判定値Ａ以下であるか否かが判定される（Ｓ２００）。この判定値Ａには、目標出力トルクＴｐが急増したときに上記ノッキングや駆動系のショックが発生するおそれのある変速比Ｒが設定されている。

そして、現在の変速比Ｒが判定値Ａを越えている場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。この場合には、上記目標出力トルクＴｐに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＡｐに向けてスロットルバルブ１４の開度が調整される。

一方、現在の変速比Ｒが判定値Ａ以下である場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、所定時間内におけるアクセル操作量ＡＣＣＰの変化量であるアクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値αよりも小さいか否かが判定される（Ｓ２１０）。この判定値αは、アクセルペダル６０の操作量についてその増大量が大きいか小さいかを判定するための規定値であって、その値としては、運転者の加速要求が高いか低いかを適切に判定することのできる値が設定されている。

そして、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α未満である場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、運転者の加速要求が低いため、加速力の確保よりも上記不都合の発生、すなわち目標出力トルクＴｐの急増に起因するノッキングや駆動系でのショックの発生を抑えるべく、先の図５に示したステップＳ１１０〜ステップＳ１４０の処理が行われる。そして、これにより上記第１実施形態と同様な作用効果が得られる。

一方、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上である場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、運転者の加速要求が高いため、そうした要求を満たすべく、以下の処理が引き続き行われる。

まず、現在の機関回転速度ＮＥにおける最大出力トルクＴｍａｘと目標出力トルクＴｐとの乖離度合を示すトルク差ΔＴが算出される（Ｓ３００）。このトルク差ΔＴは、次式（２）に基づいて算出される。

ΔＴ＝Ｔｍａｘ−Ｔｐ …（２）
ΔＴ：トルク差
Ｔｍａｘ：現在の機関回転速度ＮＥにおける最大出力トルク
Ｔｐ：現在の目標出力トルクＴｐ

そして、このトルク差ΔＴが判定値Ｃ未満であるか否かが判定される（Ｓ３１０）。ここで、トルク差ΔＴが小さいほど、最大出力トルクＴｍａｘと目標出力トルクＴｐとの乖離度合は小さく、目標出力トルクＴｐはより最大出力トルクＴｍａｘの近傍に設定されていることになるため、同トルク差ΔＴの値に基づいて運転者の加速要求の度合を推定することができる。そこで、上記判定値Ｃには、運転者の加速要求が高い場合にあってその要求の度合が非常高いか否かを判定することのできる値が適宜設定されている。

そして、トルク差ΔＴが判定値Ｃ未満である場合には（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、アクセル操作量ＡＣＣＰの増大量を示すアクセル変化量ＡＣＣＰＨは非常に大きくなっており、運転者による加速要求の度合が非常に高くなっていると推定することができる。そこで、この場合には、目標スロットル開度ＴＡｐがスロットルバルブ１４の最大駆動量である全開開度ＴＡｍａｘに修正されて（Ｓ３２０）、本処理は一旦終了される。そのステップＳ３２０の処理が行われた場合には、全開開度ＴＡｍａｘに向けてスロットルバルブ１４の開度が調整され、これにより内燃機関１０の出力トルクＴが最大出力トルクＴｍａｘになることにより、最大限の加速力が得られる。

一方、トルク差ΔＴが判定値Ｃ以上である場合には（Ｓ３１０：ＮＯ）、運転者による加速要求は高いものの、その度合は比較的低いと推定することができる。そこで、この場合には、目標スロットル開度ＴＡｐを修正することなく、本処理は一旦終了される。

図１１に、上記修正処理が実行されたときにあって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上であり、トルク差ΔＴが判定値Ｃ以上であるときの目標スロットル開度ＴＡｐの設定態様についてその一例を示す。

上述したように、変速比Ｒが小さくなっている状態でアクセルペダル６０が踏み込まれると（時刻ｔ１）、目標出力トルクＴｐは急激に大きくされる。
図１１に、上記修正処理の実行を通じた目標スロットル開度ＴＡｐの設定について、運転者による加速要求が非常に高い場合の一態様を示す。

上述したように、変速比Ｒが小さくなっている状態でアクセルペダル６０が踏み込まれると（時刻ｔ１）、目標出力トルクＴｐは急激に大きくされる。
このとき、変速比Ｒの現状値が判定値Ａ以下であって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上であり、さらにトルク差ΔＴが判定値Ｃ未満である場合には、目標出力トルクＴｐに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＡｐは、全開開度ＴＡｍａｘに修正される。その結果、アクセルペダル６０が踏み込まれた直後にあってスロットルバルブ１４は全開となり、吸入空気量は最大限に増量されて機関の出力トルクＴは最大出力トルクＴｍａｘになり、加速力が最大限に得られるようになる。このように、運転者による加速要求が非常に高いときには、出力トルクＴが最大限に高められることにより、運転者による非常に高い加速要求を適切に満たすことが可能になる。

また、図１２に、上記修正処理の実行を通じた目標スロットル開度ＴＡｐの設定について、運転者による加速要求が高いものの、その度合が比較的低い場合の一態様を示す。
時刻ｔ１において、変速比Ｒが小さくなっている状態でアクセルペダル６０が踏み込まれると、目標出力トルクＴｐは急激に大きくされる。

このとき、変速比Ｒの現状値が判定値Ａ以下であって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上であり、さらにトルク差ΔＴが判定値Ｃ以上である場合には、目標スロットル開度ＴＡｐが上記ガード値Ｇにて制限されることなく、上記目標出力トルクＴｐに基づいて算出された値に設定される。そのため、スロットルバルブ１４の開度は目標出力トルクＴｐが得られる開度に調整される。このように、変速比Ｒの現状値が判定値Ａ以下であって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上であるときには、ガード値Ｇによる目標スロットル開度ＴＡｐの制限が解除されて、運転者による比較的高い加速要求に応じた出力トルクＴが得られるようになる。そのため、運転者による加速要求を適切に満たすことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態及び第２実施形態で得られる作用効果に加えて、更に次の作用効果を得ることもできる。
（６）ＣＶＴ３０の変速比Ｒの現状値が判定値Ａ所定値以下であって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上であるときには、目標出力トルクＴｐに基づいて算出された値を目標スロットル開度ＴＡｐとして設定するようにしている。従って、運転者による比較的高い加速要求に応じた出力トルクＴが得られるようになる。そのため、そうした運転者による加速要求を適切に満たすことが可能になる。

さらに、ＣＶＴ３０の変速比Ｒの現状値が判定値Ａ所定値以下であって、アクセル変化量ＡＣＣＰＨが判定値α以上であり、かつ機関回転速度ＮＥに応じた最大出力トルクＴｍａｘと目標出力トルクＴｐとの乖離度合を示すトルク差ΔＴが判定値Ｃよりも小さいときには、目標スロットル開度ＴＡｐを全開開度ＴＡｍａｘに設定するようにしている。従って、運転者による非常に高い加速要求を適切に満たすことも可能となり、同実施形態によれば、第２実施形態と比較して、運転者による高い加速要求をその度合いに合わせてさらに適切に満たすことが可能になる。

なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ガード値Ｇを機関回転速度に基づいて可変設定するようにしたが、適宜設定される固定値としてもよい。例えば、各機関回転速度において最も小さいガード値Ｇを設定するようにしてもよい。

・最大出力トルクＴｍａｘの９０％の出力トルクＴに対応するスロットル開度ＴＡをガード値Ｇとして設定するようにしたが、ガード値Ｇの設定態様はこれに限定されるものではない。要は出力トルクＴの変化量についてこれが大きい領域から小さい領域に変化するときの変化領域内の出力トルクに対応するスロットル開度ＴＡをガード値Ｇとして設定するようにすれば、上記各実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

・また、ガード値Ｇとして、上記変化領域内の出力トルクに対応するスロットル開度ＴＡを設定するようにしたが、機関回転速度に応じた最大出力トルクＴｍａｘに対して所定の割合だけ機関の出力トルクＴが小さくなるスロットル開度ＴＡをガード値Ｇとして設定するようにしてもよい。この場合でも、機関の出力トルクＴの急増をスロットル開度ＴＡの制限を通じて適切に抑えることができるようになる。

・第２実施形態では、最大出力トルクＴｍａｘと目標出力トルクＴｐとの乖離度合が所定値未満であるか否かを判定するために、上記トルク差ΔＴを算出するようにしたが、この他の態様で同乖離度合が所定値未満であるか否かを判定するようにしてもよい。例えば最大出力トルクＴｍａｘに対する目標出力トルクＴｐの比率を求め、その比率が予め設定された値よりも大きい場合に、同乖離度合が所定値未満であると判定するようにしてよい。

・上記各実施形態における自動変速機は無段変速機であり、車両の加速時においてその変速比Ｒを小さい状態から大きい状態に変化させるときには、同変速比Ｒを連続的に変更することのできる変速機であった。他方、有段の自動変速機の場合には、車両の加速時において、その変速比が段階的に小さい状態から大きい状態に変更される点が異なるものの、その変速比が小さくなっているときに目標出力トルクＴｐが急増した場合には、上述したようなノッキングや駆動系でのショックが発生するといった点については、無段変速機の場合と同一である。従って、有段の自動変速機を備える車両に載置される内燃機関の出力制御装置にも、本発明は同様に適用することができ、この場合にも上記各実施形態に準ずる作用効果を得ることができる。

・上記各実施形態において、吸入空気量を調量する空気量調量手段はスロットルバルブ１４であったが、その他の空気量調量手段を備える内燃機関にも、本発明は同様に適用することができ、その場合にも上記各実施形態に準ずる作用効果を得ることができる。

例えば、図１３に示すような空気量調量手段を備える内燃機関１００の出力制御装置にも適用可能である。この図１３に示す空気量調量手段は、吸気カムシャフト１０１と吸気バルブ１０２との間に吸入空気量を調量する空気量調量手段としてのバルブ特性可変機構１０３を備えている。このバルブ特性可変機構１０３は、図１４に示すように、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間を可変とする機構であり、その最大リフト量及び開弁期間が大きくされることにより吸入空気量は増量される。こうしたバルブ特性可変機構１０３が空気量調量手段として備えられている場合には、同バルブ特性可変機構１０３にて可変とされる最大リフト量及び開弁期間といったバルブ特性の目標値が上記目標スロットル開度ＴＡｐに相当する値になる。なお、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方を変更することにより吸入空気量を調量するバルブ特性可変機構を備える場合にも、本発明は同様に適用することができる。

１０…内燃機関、１２…クランクシャフト、１３…吸気通路、１４…スロットルバルブ、２０…トルクコンバータ、２２…遊星歯車機構、３０…無段変速機（ＣＶＴ）、３０ａ…第１プーリ、３０ｂ…第２プーリ、３０ｃ…ベルト、３２…入力軸、３４…出力軸、４０…電子制御装置、５０…油圧制御回路、６０…アクセルペダル、７０…アクセルセンサ、７１…車速センサ、７２…クランク角センサ、７３…スロットルセンサ、７４…回転速度センサ、１００…内燃機関、１０１…吸気カムシャフト、１０２…吸気バルブ、１０３…バルブ特性可変機構。

Claims (5)

1. 自動変速機を備える車両に載置されるとともに吸入空気量を調量する空気量調量手段を備える内燃機関に適用されて、アクセルペダルの操作量、車速、及び前記自動変速機の変速比の状態に基づいて機関の目標出力トルクを算出し、その目標出力トルクに基づいて前記空気量調量手段の目標駆動量を算出する内燃機関の出力制御装置において、
   前記自動変速機の入力軸と出力軸とが同じ方向に回転しているときの前記自動変速機の変速比についてその現状値が所定値よりも小さいときには、前記目標出力トルクに基づいて算出される前記目標駆動量を予め設定された上限値以下の値に制限する
   ことを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
2. 前記上限値は、機関回転速度に応じた最大出力トルクに対して所定割合だけ機関の出力トルクが小さくなる前記空気量調量手段の駆動量が設定される
   請求項１に記載の内燃機関の出力制御装置。
3. 前記所定割合だけ小さい機関の出力トルクは、前記駆動量の変化量に対する出力トルクの変化量が大きい領域から小さい領域に変化するときの変化領域内の出力トルクである
   請求項２に記載の内燃機関の出力制御装置。
4. 前記空気量調量手段は、機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブである
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の出力制御装置。
5. 前記空気量調量手段は、機関の吸気バルブについてその最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方を変更することにより吸入空気量を調量するバルブ特性可変機構である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の出力制御装置。

Images