JP7708024B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御装置に関する。

車両に搭載されたエンジンの燃料カット中にエンジンの回転数が復帰回転数以下にまで低下した場合に、エンジンの出力トルクが目標トルクとなるようにエンジンを燃料カットから復帰させる制御が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７－１９８３１１号公報

燃料カット中のエンジンには、エンジンの回転方向とは反対方向のトルクである負トルクが作用する。負トルクの大きさは、種々の条件に応じて異なる。このため、燃料カットからの復帰時の目標トルクを、負トルクの大きさによらずに一律に設定すると、燃料カット中の負トルクと復帰時の目標トルクとの差にばらつきが生じる。この結果、燃料カットからの復帰時での車両へのショックにもばらつきが生じて、ドライバビリティが低下するおそれがある。

そこで本発明は、燃料カットからの復帰時の車両へのショックのバラつきが抑制されたエンジン制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、車両に搭載されたエンジンの燃料カット中に前記エンジンの回転数が復帰回転数以下にまで低下した場合に、前記エンジンの出力トルクが目標トルクとなるように前記エンジンを燃料カットから復帰させる復帰処理部と、燃料カット中において前記エンジンに作用する、前記エンジンの回転方向と反対方向のトルクである負トルクを算出する負トルク算出部と、前記目標トルクを算出するための、前記エンジンの回転方向のトルクである加算トルクを算出する加算トルク算出部と、前記負トルクに前記加算トルクを加算した値に基づいて前記目標トルクを算出する目標トルク算出部と、を備え、前記加算トルク算出部は、前記加算トルクを前記負トルクの大きさよりも小さい値として算出し、前記車両には、変速機、及び前記エンジンの出力トルクを前記変速機に伝達するロックアップクラッチを有したトルクコンバータが搭載されており、前記加算トルク算出部は、前記ロックアップクラッチがスリップ状態の場合での前記加算トルクよりも前記ロックアップクラッチが係合状態での前記加算トルクを小さい値として算出し、前記変速機のギヤ段が低いほど前記加算トルクを小さい値として算出する、エンジン制御装置によって達成できる。

前記復帰処理部は、前記加算トルクが大きいほど、前記エンジンの燃料カットからの復帰時での点火時期の遅角量を減少させてもよい。

前記車両には、前記エンジンの回転に連動したオルタネータとエアコン用のコンプレッサとが搭載されており、前記負トルク算出部は、前記エンジンのフリクショントルク、前記エンジンのポンピングロストルク、前記オルタネータの負荷トルク、及び前記コンプレッサの負荷トルクに基づいて、前記負トルクを算出してもよい。

本発明によれば、燃料カットからの復帰時の車両へのショックのバラつきが抑制されたエンジン制御装置を提供できる。

図１は、車両の概略構成図である。 図２は、ＥＣＵが実行する燃料カット復帰制御を例示したフローチャートである。 図３Ａは、エンジンのフリクショントルクを規定したマップの一例であり、図３Ｂは、エンジンのポンピングロストルクを規定したマップの一例である。 図４Ａは、オルタネータの負荷トルクを規定したマップの一例であり、図４Ｂは、コンプレッサの負荷トルクを規定したマップの一例である。 図５は、加算トルクを規定したマップの一例である。

［車両の概略構成］
図１は、車両１の概略構成図である。車両１は、エンジン１０、トルクコンバータ２０、ロックアップクラッチ（以下、ＬＵクラッチと称する）３０、変速機４０、デファレンシャル装置５０、駆動輪６０、油圧制御回路７０、オルタネータ８０、コンプレッサ８５、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１００等を備えている。

エンジン１０は、走行用の駆動力源であり、多気筒ガソリンエンジンであるがこれに限定されず、例えばディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１１はトルクコンバータ２０に連結されている。

トルクコンバータ２０は、入力軸側のポンプインペラ２１と、出力軸側のタービンランナ２２と、トルク増幅機能を発現するステータ２３と、ワンウェイクラッチ２４とを備え、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間で流体を介して動力伝達を行う。トルクコンバータ２０には、ＬＵクラッチ３０が設けられている。ＬＵクラッチ３０は、トルクコンバータ２０の入力側と出力側とを直結またはスリップ状態で連結する単板式或いは多板式の油圧式摩擦クラッチである。

変速機４０は、有段式の自動変速機であり、複数の油圧式の摩擦係合要素及び遊星歯車装置を含んでいる。変速機４０では、複数の摩擦係合要素が選択的に係合されることにより、複数のギヤ段を選択的に成立可能である。図１に示すように、変速機４０の入力軸４１はトルクコンバータ２０のタービン軸２６に連結されている。タービン軸２６はトルクコンバータ２０の出力軸に相当する。変速機４０の出力軸４２は、デファレンシャル装置５０等を介して駆動輪６０に連結されている。

変速機４０のシフトレンジが駐車レンジ、後進走行レンジ、ニュートラルレンジ、及び前進走行レンジに応じて、複数の摩擦係合要素の係合・解放が制御される。また、前進走行レンジの場合には、アクセル開度や車速等に応じて前進８段の各ギヤ段のうちの一が選択的に成立するように複数の摩擦係合要素の係合、解放が制御される。前進８段のうち、変速比が最大の最低速ギヤ段が第１速ギヤ段であり、変速比が最小の最高速ギヤ段が第８速ギヤ段である。複数の摩擦係合要素は、具体的には複数のクラッチと複数のブレーキである。尚、変速機４０は自動変速機に限定されず、例えば手動変速機であってもよい。変速機４０で成立可能なギヤ段は、前進８段であるがこれに限定されず、変速比が異なる複数のギヤ段を成立可能であればよい。

油圧制御回路７０は、エンジン１０により駆動する機械式オイルポンプを油圧供給源とする公知の油圧制御回路であり、トルクコンバータ２０、ＬＵクラッチ３０、及び変速機４０に油圧を供給して、これらの各動作を制御する。また、ＥＣＵ１００から出力された油圧指令値が油圧制御回路７０に入力されることにより、トルクコンバータ２０、ＬＵクラッチ３０、及び変速機４０への各供給油圧が油圧指令値に基づいて制御される。また、ＬＵクラッチ３０は、供給される油圧に応じて、解放状態、スリップ状態、又は係合状態の何れかに切り替えられる。

オルタネータ８０及びコンプレッサ８５はエンジン１０の補機であり、エンジン１０の回転に連動する。詳細には、オルタネータ８０及びコンプレッサ８５のそれぞれは、クランクシャフト１１の回転力をプーリーとタイミングベルトを介して伝達されることにより駆動する。オルタネータ８０は、フィールドコイルを励磁状態で回転させることにより、ステータコイルに誘起電力を発生させ、誘起電流を整流器により直流電流に変換して不図示のバッテリに充電する。コンプレッサ８５は、エアコン用のコンプレッサであり、吐出容量を調整可能な可変容量タイプであり、例えば、ピストンを駆動する斜板の傾きを変化させることでピストンストロークを変化させて吐出容量を変化させる斜板式（両斜板式又は片斜板式）である。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、及びバックアップＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはイグニッションオフ時などにおいて保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びバックアップＲＡＭは、詳しくは後述する復帰処理部、負トルク算出部、加算トルク算出部、及び目標トルク算出部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００には、インマニ圧センサ９０、エンジン回転数センサ９１、タービン回転数センサ９２、出力軸回転数センサ９３、アクセル開度センサ９４、車速センサ９５、ギヤ段センサ９６、イグニッションスイッチ９７、冷媒圧センサ９８などの各種のセンサやスイッチが接続されており、これらのセンサやスイッチからの信号がＥＣＵ１００に入力される。ＥＣＵ１００は、各種センサの検出結果等に基づいて、エンジン１０の運転状態や変速機４０のギヤ段を制御する。ＥＣＵ１００は、エンジン１０を制御するエンジン制御装置の一例である。

インマニ圧センサ９０は、エンジン１０のスロットル弁よりも下流側の吸気管内の圧力を検出する。エンジン回転数センサ９１は、クランクシャフト１１の回転数（エンジン回転数と称する）を検出する。タービン回転数センサ９２は、トルクコンバータ２０のタービン軸２６の回転数（タービン回転数と称する）を検出する。出力軸回転数センサ９３は、変速機４０の出力軸４２の回転数（出力軸回転数と称する）を検出する。アクセル開度センサ９４は、アクセルペダルによって操作されるアクセル開度を検出する。車速センサ９５は、車両１の走行速度を検出する。ギヤ段センサ９６は、変速機４０で成立しているギヤ段を検出する。イグニッションスイッチ９７は、イグニッションのオン、オフを検出する。冷媒圧センサ９８は、車両１に搭載されたエアコンの冷媒圧を検出する。

ＥＣＵ１００は、アクセル開度が０又は閾値以下になると、エンジン１０への燃料供給を停止する燃料カットを実行する。これにより車両１が減速する。燃料カット中にアクセル開度が０又は閾値以下のままエンジン回転数が復帰回転数以下にまで低下すると、エンストを回避するためにＥＣＵ１００はエンジン１０への燃料供給を再開してエンジン１０を駆動する。このような燃料カットからの復帰を自然復帰と称する。また、燃料カット中に運転者によりアクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が閾値を超えると、運転者の要求に従ってＥＣＵ１００はエンジン１０への燃料供給を再開してエンジン１０を駆動する。このような燃料カットからの復帰を強制復帰と称する。

［燃料カット復帰制御］
図２は、ＥＣＵ１００が実行する燃料カット復帰制御を例示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの間、所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、燃料カット中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＮｏの場合には、本制御は終了する。ステップＳ１でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は自然復帰要求があるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００は強制復帰要求があるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３でＮｏの場合には、本制御を終了する。ステップＳ３でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はアクセル開度等に基づいて復帰時の目標トルクを算出する（ステップＳ４）。次にＥＣＵ１００は、エンジン１０の出力トルクが目標トルクに一致するように燃料噴射量や吸入空気量、及び点火時期等を制御して、エンジン１０への燃料供給を再開する復帰処理を実行する（ステップＳ８）。

ステップＳ２でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００は燃料カット中のエンジン１０の回転方向とは反対方向のトルクである負トルクを算出する（ステップＳ５）。ステップＳ５は、負トルク算出部が実行する処理の一例である。例えば負トルクは、エンジン１０のフリクショントルク、エンジン１０のポンピングロストルク、オルタネータ８０の負荷トルク、及びコンプレッサ８５の負荷トルクの合計である。これらのトルクは、いずれもエンジン１０の回転方向とは反対方向に作用する。ＥＣＵ１００は、以下のマップに基づいてこれらのトルクを算出する。

図３Ａは、エンジン１０のフリクショントルクを規定したマップの一例である。図３Ｂは、エンジン１０のポンピングロストルクを規定したマップの一例である。図４Ａは、オルタネータ８０の負荷トルクを規定したマップの一例である。図４Ｂは、コンプレッサ８５の負荷トルクを規定したマップの一例である。これらのマップは予め実験結果やシミュレーション結果に基づいて規定され、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。

図３Ａに示すようにエンジン回転数センサ９１により検出されたエンジン回転数［ｒｐｍ］が高いほど、フリクショントルク［Ｎ・ｍ］の大きさは増大する。図３Ｂに示すようにインマニ圧センサ９０により検出されたインマニ圧［Ｐａ］が低いほど、ポンピングロストルク［Ｎ・ｍ］の大きさは増大する。図４Ａに示すようにオルタネータ８０への要求発電電流［Ａ］が高いほど、オルタネータ８０の負荷トルク［Ｎ・ｍ］の大きさは増大する。図４Ｂに示すように冷媒圧センサ９８により検出されたエアコンの冷媒圧［Ｐａ］が高いほど、コンプレッサ８５の負荷トルク［Ｎ・ｍ］の大きさは増大する。尚、オルタネータ８０への発電要求がない場合やエアコンがオフの場合には、ＥＣＵ１００はオルタネータ８０及びコンプレッサ８５のそれぞれの負荷トルクをゼロとして算出する。以上のようなマップを用いてＥＣＵ１００は負トルクを算出する。

尚、ポンピングロストルクは、インマニ圧に加えて、エンジン回転数が高いほど増大するように算出してもよい。オルタネータ８０の負荷トルクは、オルタネータ８０への要求発電電流に加えて、エンジン回転数が高いほど増大するように算出してもよい。コンプレッサ８５の負荷トルクは、エアコンの冷媒圧に加えて、エンジン回転数が高いほど増大するように算出してもよい。また、エンジン回転数やインマニ圧、要求発電流、冷媒圧等を引数とした演算式により負トルクを算出してもよい。要求発電電流の代わりにオルタネータ８０の発電電流の検出値を用いてもよい。その他、エンジン１０のフリクショントルク、エンジン１０のポンピングロストルク、オルタネータ８０の負荷トルク、及びコンプレッサ８５の負荷トルクは、公知の方法により算出してもよい。

次にＥＣＵ１００は、目標トルクを算出するための加算トルクを算出する（ステップＳ６）。ステップＳ６は、加算トルク算出部が実行する処理の一例である。図５は、加算トルクを規定したマップの一例である。図５に示すように、ギヤ段が低いほど加算トルクは減少する。ギヤ段が低い方が、復帰時のエンジン１０の出力トルクの増大に対する車両１へのショックが大きいからである。また、ＬＵクラッチ３０がスリップ状態の場合での加算トルクよりもＬＵクラッチ３０が係合状態での加算トルクは小さい。ＬＵクラッチ３０がスリップ状態よりも係合状態の方が、復帰時のエンジン１０の出力トルクの増大に対する車両１へのショックが大きいからである。

尚、ギヤ段はギヤ段センサ９６により検出できる。ＬＵクラッチ３０の状態は、エンジン回転数とタービン回転数との差分回転数により判別できる。例えば、この差分回転数が閾値以下の場合には、エンジン回転数とタービン回転数とはほぼ一定しているものとみなしてＬＵクラッチ３０は係合状態と判定できる。また、差分回転数が閾値よりも大きい所定範囲内にある場合には、エンジン回転数とタービン回転数とは一致していないものとみなして、ＬＵクラッチ３０はスリップ状態であると判定できる。尚、ＬＵクラッチ３０の状態をその他公知の方法により検出してもよい。例えばＬＵクラッチ３０に供給される油圧を検出する油圧センサの検出値に基づいてＬＵクラッチ３０の状態を判別してもよい。

ここで、上述した加算トルクの大きさは、算出された負トルクの大きさよりも小さくなるように算出される。即ち、負トルクの最小値よりも加算トルクの最大値の方が小さい値に設定されている。

次にＥＣＵ１００は、負トルクに加算トルクを加算して目標トルクを算出する（ステップＳ７）。ステップＳ７は、目標トルク算出部が実行する処理の一例である。上述したように加算トルクの大きさは、算出された負トルクの大きさよりも小さい。このため、目標トルクは負の値として算出される。次にＥＣＵ１００は、上述したように算出された目標トルクに従って復帰処理を実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８は、復帰処理部が実行する処理の一例である。これにより、燃料カットからの復帰時の目標トルクが正の値として算出される場合と比較して、復帰時の車両１へのショックを抑制できる。

また、ＥＣＵ１００は自然復帰要求がある場合での復帰処理において、加算トルクが大きいほどエンジン１０の点火時期の遅角量を減少させる。詳細には、加算トルクが所定値以下の場合に、加算トルクが大きいほどエンジン１０の点火時期の遅角量を減少させる。これにより、加算トルクの大きさを確保し、点火時期の遅角による燃費の悪化を抑制できる。尚、点火時期の遅角量は、所定の点火時期からの遅角量であり、例えばＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）点火時期からの遅角量である。

以上のように自然復帰時の目標トルクは、燃料カット中の負トルクに所定の加算トルクを加算することにより算出される。このため、燃料カット中での負トルクと自然復帰時での目標トルクとの差を一定にすることができ、復帰時の車両１へのショックのバラつきも抑制される。

上述した本実施例では、エンジン１０のフリクショントルク、エンジン１０のポンピングロストルク、オルタネータ８０の負荷トルク、及びコンプレッサ８５の負荷トルクの合計を負トルクとして算出したがこれに限定されない。例えば、フリクショントルク及びポンピングロストルクの合計を負トルクとして算出してもよい。負トルクからオルタネータ８０やコンプレッサ８５の負荷トルクを除外したとしても、フリクショントルク及びポンピングロストルクを含む負トルクを基準として目標トルクを算出することにより、負トルクの大きさに関わらずに目標トルクを一律に設定する場合よりも、燃料カット復帰時でのショックの発生を抑制できる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 車両
１０ エンジン
２０ トルクコンバータ
３０ ロックアップクラッチ
４０ 変速機
８０ オルタネータ
８５ コンプレッサ
１００ ＥＣＵ（エンジン制御装置、復帰処理部、負トルク算出部、加算トルク算出部、目標トルク算出部）

Claims (3)

1. 車両に搭載されたエンジンの燃料カット中に前記エンジンの回転数が復帰回転数以下にまで低下した場合に、前記エンジンの出力トルクが目標トルクとなるように前記エンジンを燃料カットから復帰させる復帰処理部と、
   燃料カット中において前記エンジンに作用する、前記エンジンの回転方向と反対方向のトルクである負トルクを算出する負トルク算出部と、
   前記目標トルクを算出するための、前記エンジンの回転方向のトルクである加算トルクを算出する加算トルク算出部と、
   前記負トルクに前記加算トルクを加算した値に基づいて前記目標トルクを算出する目標トルク算出部と、を備え、
   前記加算トルク算出部は、前記加算トルクを前記負トルクの大きさよりも小さい値として算出し、
   前記車両には、変速機、及び前記エンジンの出力トルクを前記変速機に伝達するロックアップクラッチを有したトルクコンバータが搭載されており、
   前記加算トルク算出部は、前記ロックアップクラッチがスリップ状態の場合での前記加算トルクよりも前記ロックアップクラッチが係合状態での前記加算トルクを小さい値として算出し、前記変速機のギヤ段が低いほど前記加算トルクを小さい値として算出する、エンジン制御装置。
2. 前記復帰処理部は、前記加算トルクが大きいほど、前記エンジンの燃料カットからの復帰時での点火時期の遅角量を減少させる、請求項１のエンジン制御装置。
3. 前記車両には、前記エンジンの回転に連動したオルタネータとエアコン用のコンプレッサとが搭載されており、
   前記負トルク算出部は、前記エンジンのフリクショントルク、前記エンジンのポンピングロストルク、前記オルタネータの負荷トルク、及び前記コンプレッサの負荷トルクに基づいて、前記負トルクを算出する、請求項２のエンジン制御装置。