JP2017044136A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フューエルカット気筒数の変更に伴うトルク低減を変速時間に応じて実行することにより、変速応答性の低下や変速ショックを回避もしくは抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】変速比を低下させるアップシフトが実行される自動変速機７が出力側に連結された内燃機関２の制御装置１において、前記アップシフトの際に前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転とを連続して行い、前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転とによるトルク低減量Ｔ１，Ｔ２の総和が、前記アップシフトの際のイナーシャ相における必要トルク低減量Ｔとなり、かつ前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転との実行時間ｔ１，ｔ２を、前記アップシフトの時間ｔに基づいて決定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、変速時に内燃機関の出力トルクを低下させる制御装置に関し、特にフューエルカットを実行する気筒数を変更する制御装置に関するものである。

自動変速機での変速時に内燃機関の出力トルクを一時的に低下させるために、いわゆるフューエルカット制御を実行する装置が知られている。特許文献１には、原動機と自動変速機とを備え、自動変速機の変速中に原動機の一部気筒への燃料供給を停止して原動機の出力トルクを低下させるトルクダウン手段を設けた装置が記載されている。特許文献１に開示された装置では、運転状態に応じてフューエルカット制御をする気筒数を変更することにより、トルクの低下量を、変速ショックを防止するために必要なトルク低下量にマッチさせることができるとしている。

また、特許文献２には、変速時にフューエルカット制御を行う気筒数を、４気筒あるいは２気筒に切り替えるように構成された装置が開示されている。特許文献２に開示された装置では、フューエルカット制御を４気筒と２気筒とのどちらで実行するか切換えるときの判断を、タービン回転数に基づいて行うとされている。

特許文献３には、燃料カット処理を行う際に、変速機の変速比に基づいて、全気筒運転状態もしくは全気筒休止状態のいずれか一方の状態から、燃料供給気筒数を徐々に変化させて他方の状態に移行させる装置が開示されている。なお、特許文献４には、アップシフト時において、ロックアップクラッチの係合状態に応じてフューエルカット制御を実行するか否かを判断する装置が開示されている。

特開平０２−０４５６２７号公報 特開平０５−００１５８２号公報 特開２０１２−１９７７４７号公報 特開２００８−１２１５９１号公報

特許文献１に開示されている装置では、変速パターンやアクセル開度に応じてトルクダウンに必要なフューエルカット制御を実行する気筒数を決めている。そのため、選択される気筒数によっては、内燃機関の回転数が低回転の場合にトルクの変動幅が相対的に大きくなってしまい、車両に振動が生じる可能性がある。また、フューエルカットを行う気筒数が決まっているために、トルクダウン量が一定値に決まってしまい、変速パターンによっては変速時に必要とする低減するべきエネルギ量に対してトルク低減量に過不足が生じ、その結果、変速時間長くなったり、あるいは変速ショックが生じたりする可能性があった。

特許文献２に開示されている装置では、フューエルカットする気筒数を変更することにより、トルク低減量を変更することができる。しかしながら、特許文献２に記載された装置は、アップシフト時に必要とするエネルギ低減量にトルク低減量を合わせるためにフューエルカット気筒数を制御しているから、フューエルカット実行時間が変速に要求される時間に対して長くなったり、あるいは反対に短くなり、その結果、変速応答性が悪化し、あるいは変速ショックが生じる可能性があった。

なお、特許文献３あるいは４に記載されている装置は、トルク低減のためのフューエルカット気筒数の制御をアップシフトの進行に応じて実行するようには構成されていないので、上述した特許文献１や特許文献２に記載されている装置と同様に、変速応答性が悪化したり、あるいは変速ショックが生じたりする可能性があった。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、フューエルカット気筒数の変更に伴うトルク低減を変速時間に応じて実行することにより、変速応答性の低下や変速ショックを回避もしくは抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、この発明は、複数の気筒を備えるとともに、全ての気筒での燃焼を休止する全気筒休止運転と燃焼気筒を半数に制限した半気筒休止運転とが可能であり、かつ変速比を低下させるアップシフトが実行される自動変速機が出力側に連結された内燃機関の制御装置において、前記アップシフトの際に前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転とを連続して行い、前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転とによるトルク低減量の総和が、前記アップシフトの際のイナーシャ相における必要トルク低減量となり、かつ前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転との実行時間を、前記アップシフトの時間に基づいて決定するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、自動変速機のアップシフト時に気筒での燃焼を休止する気筒休止運転が、内燃機関における複数の気筒のうち、全気筒もしくは半気筒で実行されている。そのため、全気筒もしくは半気筒以外の気筒数に気筒休止運転を実行したときと比較して、変速ショックを回避もしくは抑制することができる。したがって、ドライバーや同乗者への不快感や違和感などにつながる要因を軽減することができ、いわゆるドライバビリティを向上させることができる。また、全気筒休止運転と半気筒休止運転との実行時間の配分は、内燃機関の変化に伴って生じる必要トルク低減量と、アップシフトの時間に基づいて配分されている。そのため、運転状態によってアップシフトの時間が変わる場合であっても、その変化に基づいて全気筒休止運転および半気筒休止運転のそれぞれの実行時間が決定される。したがって、変速に要求される時間に気筒休止運転を実行する時間を合わせることができ、変速応答性を向上させることができるため、アップシフト中やアップシフト完了時に車両にショックが生じることを回避もしくは抑制することができる。

この発明の実施例における内燃機関の制御装置によって行われる制御を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施例における駆動装置の全体構成を説明するための模式図である。 内燃機関の制御装置によって実行される変速中のトルクダウンを説明するための図である。 この発明の実施例における内燃機関の制御装置によるフューエルカット制御を説明するための図である。 内燃機関のフューエルカット制御時におけるトルクダウン量を説明するための図である。 アップシフトに伴う内燃機関の回転数とトルクダウン量との関係を説明するための図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施例における内燃機関２の制御装置１における好適な実施形態について説明する。図１に示すように、駆動装置２０は、内燃機関２と、内燃機関２を電気的に制御するための電子制御ユニットである内燃機関用コントローラ（以下、内燃機関用ＥＣＵと記す）３と、車両における現在の車速を感知する車速センサ４と、ドライバーの操作によるアクセルの開度を感知するアクセル開度センサ５とを備えている。すなわち、内燃機関用ＥＣＵ３は、この発明の実施例における内燃機関２の制御装置１を含んで構成されている。また、内燃機関２の出力軸６が接続される変速機であるトランスミッション７と、トランスミッション７に用いられる油圧を制御する油圧制御部８と、この油圧制御部８を電気的に制御する電子制御ユニットである変速用コントローラ（以下、変速用ＥＣＵと記す）９とを備えている。トランスミッション７の出力軸１０は、デファレンシャルギヤ１１に接続されている。さらに、このデファレンシャルギヤ１１は、ドライブシャフト１２を介して駆動輪１３に接続されている。

内燃機関２は、４つの気筒を備えるとともに、内燃機関用ＥＣＵ３によって電子制御されている。また、車速やアクセル開度に応じてトランスミッション７により回転数が変化されている。これらの情報は、車速センサ４やアクセル開度センサ５が感知した情報を内燃機関用ＥＣＵ３が収集することによって伝達される。また、内燃機関２は、図示は省略するが、従来知られている過給圧制御機構を備えて構成されている。過給圧制御機構とは、ターボチャージャーなどの過給機を用いて内燃機関２が吸入する空気に過給圧、ブースト圧等の圧力をかけて押し込むことにより、より多くの酸素を取り込み、それに見合った燃料を供給することで出力を増加供給する機構である。

トランスミッション７は、前後進切替機構やトルクコンバータを備え、内燃機関２の回転数を目標時間で自動かつ多段階的に変化させる有段変速機である。具体的には、車両の車速等の車両走行状態、運転状態およびアクセル開度に基づき、それらに適した値となるように自動的に変速比が変更される。この変速は、油圧制御部８によって油圧が制御されることで実行されるように構成されている。

各ＥＣＵ３，９は、上述したような車速センサ４やアクセル開度センサ５などの各種センサの検出信号を取り込むとともに、その検出信号を適宜変換する検出部や、演算部、記憶部、外部機器を駆動する駆動部を備えている。そして、内燃機関用ＥＣＵ３は、アップシフト等、所定の実行条件が成立すると、内燃機関２の気筒での燃焼を休止する気筒休止運転、いわゆるフューエルカット制御（以下、Ｆ／Ｃ制御と記す）を実行するように信号を出す。この実行条件は、例えば、トランスミッション７による、変速比を低下させるアップシフトが実行される時などが挙げられる。そして、Ｆ／Ｃ制御の実行中に所定の復帰条件が成立すると、Ｆ／Ｃ制御を停止し、再び各気筒に対して通常の燃料供給を開始するように制御している。

このときの内燃機関２の制御装置１、つまり内燃機関用ＥＣＵ３におけるＦ／Ｃ制御について図１および図３ないし図６を用いて具体的に説明する。以下の説明では、３速から４速へのアップシフトをするときの制御を説明する。すなわち、図５に示すイナーシャトルクのグラフは、図６に示すように、３−４変速のイナーシャトルクのグラフに基づくものである。また、このアップシフト時における内燃機関２の回転数と必要なトルクダウン量（トルク低減量）との関係は、図５に示すようなグラフによって表される。

まず、内燃機関用ＥＣＵ３は、アップシフトを実行するか、あるいはしないかの判断に必要な情報、例えば、スロットル開度、内燃機関２の回転数、内燃機関２の燃焼モード、内燃機関２の要求トルク、内燃機関２の出力推定トルクなどの情報を取得する（ステップＳ１）。内燃機関用ＥＣＵ３は、得られたこれらの情報に基づいて、アップシフトを開始するか否かを判断する（ステップＳ２）。アップシフトを開始しない場合（ステップＳ２のＮＯ）、再びステップＳ１に戻り、上述したスロットル開度や内燃機関２の回転数などの情報を取得する。例えば、車速が上がるなどの信号が内燃機関用ＥＣＵ３に入力され、アップシフトをする必要があると判断されると、変速用ＥＣＵ９から油圧制御部８が信号を受け、その油圧制御部８によって制御された油圧により、トランスミッション７においてアップシフトが開始される。

アップシフトを開始する場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、内燃機関用ＥＣＵ３は、イナーシャ相における必要なトルクダウン量（イナーシャトルク）を計算する（ステップＳ３）。ここで言うイナーシャ相とは、アップシフト時に、その変速が開始され、内燃機関２等の回転部材の回転数が変速終了後の回転数に向けて変化している期間である。イナーシャ相におけるイナーシャトルク（必要トルクダウン量）Ｔは、入力側イナーシャをＩ、アップシフト前の内燃機関２の回転数をＮｅ１、アップシフト後の内燃機関２の回転数をＮｅ２、アップシフトの実行時におけるアップシフトを完了するまでの適した時間である所望変速時間（アップシフトの目標時間）をｔとすると、以下の式によって求めることができる。
Ｔ＝Ｉ×（Ｎｅ２−Ｎｅ１）／ｔ・・・（１）

そして、上式（１）により内燃機関用ＥＣＵ３は、イナーシャ相におけるイナーシャトルクＴを求めたら、Ｆ／Ｃ制御を実行する内燃機関２における気筒数の配分を計算する（ステップＳ４）。このとき、実行されるＦ／Ｃ制御は、内燃機関２に備えられた気筒数のうち、４気筒Ｆ／Ｃ制御を実行した後、２気筒Ｆ／Ｃ制御を連続して実行する。言い換えれば、Ｆ／Ｃ制御は、内燃機関２における全ての気筒への燃料の供給を停止することで燃焼を休止する全気筒Ｆ／Ｃ制御と、内燃機関２における燃料を供給する気筒数を半数に制限する半気筒Ｆ／Ｃ制御とが連続して実行される。

したがって、図３もしくは図４に示すように、全気筒Ｆ／Ｃ制御を実行する時間である第１所定時間ｔ１と半気筒Ｆ／Ｃ制御を実行する時間である第２所定時間ｔ２との総和が、所望変速時間ｔとなるように決定されている。つまり、第２所定時間ｔ２は、所望変速時間ｔから第１所定時間ｔ１を引いた値、すなわち「ｔ−ｔ１」で表すことができる。また、図５に示すように、全気筒Ｆ／Ｃ制御によるトルクダウン量Ｔ１と半気筒Ｆ／Ｃによるトルクダウン量Ｔ２とは、内燃機関２の回転数に伴って決定される値である。そのため、イナーシャトルクＴを相殺するために、これらのトルクダウン量Ｔ１，Ｔ２の総和が、イナーシャトルクＴとなるように制御される必要がある。すなわち、全気筒Ｆ／Ｃ制御を実行する第１所定時間ｔ１と半気筒Ｆ／Ｃ制御を実行する第２所定時間ｔ２とは、アップシフトにより内燃機関２の回転数が変化することに伴って生じるイナーシャトルクＴと、アップシフトの所望変速時間ｔとに基づいて配分されている。

したがって、上式（１）で求められたイナーシャトルク（必要トルクダウン量）Ｔ、全気筒Ｆ／Ｃ制御によるトルクダウン量Ｔ１および半気筒Ｆ／Ｃ制御によるトルクダウン量Ｔ２と、所望変速時間ｔ、全気筒Ｆ／Ｃ制御を実行する時間である第１所定時間ｔ１および半気筒Ｆ／Ｃ制御を実行する時間である第２所定時間（ｔ−ｔ１）との間には、以下の式が成り立つ。
Ｔ×ｔ＝Ｔ１×ｔ１＋Ｔ２（ｔ−ｔ１）・・・（２）

内燃機関用ＥＣＵ３は、上式（１）および上式（２）に基づいて、全気筒Ｆ／Ｃ制御と半気筒Ｆ／Ｃ制御とを実行する第１所定時間ｔ１および第２所定時間ｔ２の配分が決定したら、まず第１所定時間ｔ１に基づいて全気筒Ｆ／Ｃ制御を開始する（ステップＳ５）。全気筒Ｆ／Ｃは、全気筒、つまり４気筒への燃料の供給が停止される。この全気筒Ｆ／Ｃ制御を第１所定時間ｔ１実行することにより、図３に示すように、第１エネルギ低減量Ｅ１だけエネルギを低減させることができる。

そして、内燃機関用ＥＣＵ３は、全気筒Ｆ／Ｃ制御を開始して第１所定時間ｔ１が経過したら、次に連続して半気筒Ｆ／Ｃ制御を開始する。半気筒Ｆ／Ｃ制御は、半気筒、つまり２気筒への燃料の供給が停止される。この半気筒Ｆ／Ｃ制御を第２所定時間ｔ２実行することにより、図３に示すように、第２エネルギ低減量Ｅ２だけエネルギを低減させることができる。さらに、半気筒Ｆ／Ｃ制御を開始して第２所定時間ｔ２が経過すると、その経過と同時に、所望変速時間ｔも経過し、また、第１エネルギ低減量Ｅ１と第２エネルギ低減量Ｅ２との総和が必要なエネルギ低減量Ｅに達する。したがって、アップシフトが完了するとともにＦ／Ｃ制御が完了し、内燃機関用ＥＣＵ３によるＦ／Ｃ制御が終了する。そして、Ｆ／Ｃ制御が終了すると、内燃機関用ＥＣＵ３は再び上述したような情報を取得してアップシフトを実行するか否かの判断を行う。

この構成によれば、トランスミッション７のアップシフト時に内燃機関２における気筒での燃焼を休止するＦ／Ｃ制御が、内燃機関２における複数の気筒のうち、全気筒もしくは半気筒で実行されている。そのため、全気筒もしくは半気筒以外の気筒数においてＦ／Ｃ制御を実行したときと比較して、アップシフトに伴うショックを回避もしくは抑制することができる。したがって、ドライバーや同乗者へ与えるショックや振動などの違和感を軽減することができ、いわゆるドライバビリティを向上させることができる。また、全気筒Ｆ／Ｃ制御と半気筒Ｆ／Ｃ制御とのそれぞれの所定時間ｔ１，ｔ２の配分は、内燃機関２の変化に伴って生じるイナーシャトルクＴと、アップシフト時の所望変速時間ｔに基づいて配分されている。そのため、運転状態によってアップシフト時の所望変速時間ｔが変わる場合であっても、その変化に基づいて全気筒Ｆ／Ｃ制御および半気筒Ｆ／Ｃ制御のそれぞれの所定時間ｔ１，ｔ２を決定することができる。したがって、変速に要求される時間にＦ／Ｃ制御を実行する時間を合わせることができ、変速応答性を向上させることができる。そのため、アップシフト中やアップシフト完了時に、車両にショックや振動が生じることを回避もしくは抑制することができる。

また、アップシフトの前期では全気筒Ｆ／Ｃ制御が実行され、アップシフトの後期には半気筒Ｆ／Ｃ制御が実行されるように制御されている。そのため、アップシフトの終期、つまり終わるときに行われているのが半気筒Ｆ／Ｃであるため、Ｆ／Ｃ制御を終了して内燃機関２が通常燃焼の状態に戻ったときに、Ｆ／Ｃ制御の完了およびアップシフト完了に伴って生じるショックを回避もしくは抑制することができる。したがって、ドライバーや同乗者の乗り心地などのいわゆるドライバビリティを向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な例について説明したが、本発明は上述した構成に限定されない。すなわち、上述した構成は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。また、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、この実施例における内燃機関の気筒数は４気筒であるが、気筒数はこの数に限らず、複数個であればいくつでもよい。

１…制御装置、 ２…内燃機関、 ３…内燃機関用ＥＣＵ、 ７…トランスミッション、 ８…油圧制御部、 ９…変速用ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 上記目的を達成するために、この発明は、複数の気筒を備えるとともに、全ての気筒での燃焼を休止する全気筒休止運転と燃焼気筒を半数に制限した半気筒休止運転とが可能であり、かつ変速比を低下させるアップシフトが実行される自動変速機が出力側に連結された内燃機関の制御装置において、
   前記アップシフトの際に前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転とを連続して行い、
   前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転とによるトルク低減量の総和が、前記アップシフトの際のイナーシャ相における必要トルク低減量となり、かつ
   前記全気筒休止運転と前記半気筒休止運転との実行時間を、前記アップシフトの時間に基づいて決定する
   ように構成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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