JP2017137813A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＣトルクダウン制御をシフトアップ変速中に実行する場合において、燃料噴射を精度よく実行することができ、良好な燃費性能及び排ガス特性を確保することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の制御装置はＥＣＵを備える。ＥＣＵは、自動変速機のシフトアップ変速の実行中、内燃機関の発生トルクが減少するように、燃料噴射弁による燃料噴射を停止するＦＣトルクダウン制御Ｓ４１を実行し、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、上限燃料圧ＰＦｌｍｔを算出し、シフトアップ変速中におけるＦＣトルクダウン制御の実行中において燃料圧ＰＦが上限燃料圧ＰＦｌｍｔを上回ったときには、ＦＣトルクダウン許可フラグＦ＿ＦＣ＿ＴＤを０とし、ＦＣトルクダウン制御を中止し、燃料噴射を行う通常制御Ｓ４２を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動変速機のシフトアップ変速中において、内燃機関の発生トルクが低減するように、燃料噴射を停止するＦＣトルクダウン制御を実行する内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、動力源として車両に搭載されたものであり、燃料を噴射する燃料噴射弁と、混合気の点火を実行する点火プラグと自動変速機などを備えている。

この制御装置では、同文献の図５に示すように、自動変速機の変速中におけるトルクダウン制御が実行される。すなわち、変速中において燃料増量制御中であるとき、すなわちシフトアップ変速中であるときには、遅角制御による燃料噴射量の増量係数の変化量αが所定変化量αｒｅｆ以上であるか否かを判別し（ステップ３０）、α≧αｒｅｆが成立しているときには、ＦＣトルクダウン制御が実行される（ステップ４０）。このＦＣトルクダウン制御は、燃料噴射を停止することで、内燃機関の発生トルクを減少させるものである。

特開２０１４−５８９０７号公報

上記特許文献１の制御装置によれば、ＦＣトルクダウン制御をシフトアップ変速中に実行する関係上、以下に述べるような問題が発生するおそれがある。すなわち、ＦＣトルクダウン制御の実行中は、燃料噴射が実行されないことで、燃料噴射弁の燃料圧がＦＣトルクダウン制御開始前の値に保持されることになる。すなわち、ＦＣトルクダウン制御中、制御開始前のアクセルペダルの開度などに応じた値に保持されることになる。

その状態で、ＦＣトルクダウン制御の実行中、運転者によるアクセルペダルの操作量が急減した場合、シフトアップ変速が終了したタイミングで、燃料噴射を再開しようとすると、過剰な燃料が燃料噴射弁から噴射されることによって、内燃機関の失火や、空燃比の制御精度の低下による燃費性能及び排ガス特性の悪化などを招くおそれがある。これは、燃料噴射弁の場合、その構造的な理由に起因して、１回の噴射動作で噴射可能な燃料量の最小値に限界があることによる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＦＣトルクダウン制御をシフトアップ変速中に実行する場合において、燃料噴射を精度よく実行することができ、良好な燃費性能及び排ガス特性を確保することが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。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）によって燃料が噴射されるとともに自動変速機４によって変速動作が実行される内燃機関３の制御装置１であって、自動変速機４のシフトアップ変速の実行中、内燃機関３の発生トルクが減少するように、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）による燃料噴射を停止するＦＣトルクダウン制御を実行するＦＣトルクダウン制御手段（ＥＣＵ２、ステップ４０，４１）と、内燃機関３の運転状態を表す運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）に応じて、内燃機関３で必要な燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）からの燃料噴射量である要求噴射量を表す要求噴射量パラメータ（上限燃料圧ＰＦｌｍｔ）を取得する要求噴射量パラメータ取得手段（ＥＣＵ２、ステップ２４）と、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）から実際に噴射可能な燃料噴射量の最小値である最小噴射可能量を表す最小噴射可能量パラメータ（燃料圧ＰＦ）を取得する最小噴射可能量パラメータ取得手段（ＥＣＵ２、燃料圧センサ２１）と、シフトアップ変速中におけるＦＣトルクダウン制御の実行中において最小噴射可能量パラメータが表す最小噴射可能量が要求噴射量パラメータが表す要求噴射量を上回ったときには、ＦＣトルクダウン制御を中止し、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２５，３０，４０，４２）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、自動変速機のシフトアップ変速の実行中、内燃機関の発生トルクが減少するように、燃料噴射装置による燃料噴射を停止するＦＣトルクダウン制御が実行され、内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて、内燃機関で必要な燃料噴射装置からの燃料噴射量である要求噴射量を表す要求噴射量パラメータが取得されるとともに、燃料噴射装置から実際に噴射可能な燃料噴射量の最小値である最小噴射可能量を表す最小噴射可能量パラメータが取得される。そして、シフトアップ変速中におけるＦＣトルクダウン制御の実行中において最小噴射可能量パラメータが表す最小噴射可能量が要求噴射量パラメータが表す要求噴射量を上回ったときには、ＦＣトルクダウン制御が中止され、燃料噴射装置による燃料噴射が実行される。それにより、シフトアップ変速が終了したタイミングでの燃料噴射の再開時、過剰な燃料が燃料噴射弁から噴射される特許文献１の場合と異なり、シフトアップ変速の終了後においても、内燃機関の良好な運転状態を確保でき、燃料噴射の制御精度、燃費性能及び排ガス特性をいずれも高いレベルで確保することができる（なお、本明細書における「要求噴射量パラメータを取得」及び「最小噴射可能量パラメータを取得」などの「取得」は、センサなどによりこれらを直接検出することに限らず、これらの値を他のパラメータに応じて算出することを含む）。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、運転状態パラメータとして、内燃機関３の吸入空気量の目標となる目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤを算出する目標空気量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ６０）をさらに備え、要求噴射量パラメータ取得手段は、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じ、要求噴射量パラメータとして、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）が要求噴射量を上回らないように要求噴射量分の燃料を噴射可能な燃料圧の上限値である上限燃料圧ＰＦｌｍｔを取得し、最小噴射可能量パラメータ取得手段は、最小噴射可能量パラメータとして、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）における燃料の実際の圧力である燃料圧ＰＦを取得し、燃料噴射制御手段は、ＦＣトルクダウン制御の実行中において燃料圧ＰＦが上限燃料圧ＰＦｌｍｔを上回っているときには、ＦＣトルクダウン制御を中止し、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）による燃料噴射を実行する（ステップ２５，３０，４０，４２）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、目標空気量に応じて、要求噴射量パラメータとして、燃料噴射装置が要求噴射量を上回らないように要求噴射量分の燃料を噴射可能な燃料圧の上限値である上限燃料圧が取得され、最小噴射可能量パラメータとして、燃料噴射装置における燃料の実際の圧力である燃料圧が取得されるとともに、ＦＣトルクダウン制御の実行中において燃料圧が上限燃料圧を上回っているときには、ＦＣトルクダウン制御が中止され、燃料噴射装置による燃料噴射が実行される。この場合、吸入空気量は、要求噴射量との相関性が極めて高いとともに、実際の吸入空気量ではなく目標空気量を用いることによって、吸入空気量が実際に減少する前に、ＦＣトルクダウン制御を中止することができる。さらに、燃料圧は、燃料噴射装置における燃料の実際の圧力であるので、燃料噴射装置から実際に噴射可能な最小噴射可能量を精度よく表すことになる。したがって、そのような燃料圧を上限燃料圧と比較することによって、ＦＣトルクダウン制御の中止の要否を精度よくかつ迅速に判定することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の制御装置１において、運転状態パラメータとして、内燃機関３の回転数である機関回転数ＮＥを取得する機関回転数取得手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０）をさらに備え、要求噴射量パラメータ取得手段は、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに加えて機関回転数ＮＥにさらに応じて、上限燃料圧ＰＦｌｍｔを取得することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、目標空気量に加えて機関回転数にさらに応じて、上限燃料圧が取得される。この場合、機関回転数は、要求噴射量との相関性が極めて高いので、目標空気量に加えて機関回転数にさらに応じて算出した上限燃料圧を用いることによって、ＦＣトルクダウン制御の中止の要否の判定精度をさらに向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、動力源として車両Ｖに搭載されており、車両Ｖのアクセルペダルの操作量を取得するアクセル操作量取得手段（ＥＣＵ２、アクセル開度センサ２２）をさらに備え、燃料噴射制御手段は、ＦＣトルクダウン制御の実行中においてアクセルペダルの操作量が所定判定値よりも小さくなったときには、燃料圧ＰＦと上限燃料圧ＰＦｌｍｔとの大小関係にかかわらず、ＦＣトルクダウン制御を中止し、燃料噴射装置（燃料噴射弁３ｂ）による燃料噴射を実行する（ステップ２２，３０，４０，４２）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、ＦＣトルクダウン制御の実行中においてアクセルペダルの操作量が所定判定値よりも小さくなったときには、燃料圧と上限燃料圧との大小関係にかかわらず、ＦＣトルクダウン制御が中止され、燃料噴射装置による燃料噴射が実行されるので、この所定判定値を適切に設定することによって、運転者がアクセルペダルを操作しなくなったことで、最小噴射可能量が要求噴射量を上回ることが確実であると予想されるときに、ＦＣトルクダウン制御の中止の要否をより迅速に判定することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、ＦＣトルクダウン制御が中止されたときに、内燃機関３の点火時期をＦＣトルクダウン制御の中止前よりも遅角側に制御する遅角トルクダウン制御を実行する遅角トルクダウン制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５０，５１）をさらに備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、ＦＣトルクダウン制御が中止されたときに、内燃機関の点火時期をＦＣトルクダウン制御の中止前よりも遅角側に制御する遅角トルクダウン制御が実行される。この場合、点火時期の遅角制御は、高い応答性を有しているので、ＦＣトルクダウン制御の中止以降、内燃機関のトルクダウン制御を迅速に実行することができ、高い制御性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置及びこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。 変速制御処理を示すフローチャートである。 シフトアップ時判定処理を示すフローチャートである。 上限燃料圧の算出に用いるマップの一例を示す図である。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 点火時期制御処理を示すフローチャートである。 吸気制御処理を示すフローチャートである。 制御結果の一例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の制御装置１は、車両Ｖの動力源である内燃機関（以下「エンジン」という）３を制御するものであり、ＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２によって、後述するように、各種の制御処理が実行される。

この車両Ｖでは、内燃機関３のクランクシャフト３ａが自動変速機４などを介して、駆動輪としての左右の前輪５，５に機械的に連結されている。この自動変速機４は、前進複数段（例えば前進８段）及び後進１段を有する自動ＭＴタイプのものであり、湿式多板クラッチタイプの第１及び第２クラッチ（図示せず）と、これらのクラッチをそれぞれ駆動する第１及び第２ＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂと、各変速段用のシンクロ機構（図示せず）を駆動する複数の変速アクチュエータ（図示せず）などを備えている。

これらの第１及び第２ＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、第１及び第２クラッチの締結・遮断状態を切り換える。また、複数の変速アクチュエータも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、各変速段用のシンクロ機構を駆動し、各変速段のインギヤ／ニュートラル状態を切り換える。すなわち、この自動変速機４の場合、第１及び第２ＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂ及び複数の変速アクチュエータが制御されることにより、その変速動作が制御される。

以上の構成により、車両Ｖの走行中、エンジン３の動力が自動変速機４で変速されながら前輪５，５に伝達される。また、車両Ｖは、遊動輪である左右の後輪（図示せず）を備えている。

エンジン３は、ガソリンを燃料とする多気筒内燃機関であり、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁３ｂ及び点火プラグ３ｃ（いずれも１つのみ図示）などを有している。各燃料噴射弁３ｂには、燃料ポンプによって、燃料タンクからの燃料が燃料供給路を介して供給される（いずれも図示せず）。

燃料噴射装置としての燃料噴射弁３ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２によって燃料噴射制御処理が実行され、燃料噴射弁３ｂによる燃料の噴射量及び噴射時期が制御される。また、点火プラグ３ｃも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２によって、点火時期制御処理が実行され、点火プラグ３ｃによる混合気の点火タイミングが制御される。

また、ＥＣＵ２には、クランク角センサ２０、燃料圧センサ２１、アクセル開度センサ２２、車速センサ２３、シフト位置センサ２４及び変速段センサ２５が電気的に接続されている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ａの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば２゜）ごとに１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の機関回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒のピストンが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに１パルスが出力される。なお、本実施形態では、クランク角センサ２０が機関回転数取得手段に相当し、エンジン回転数ＮＥが運転状態パラメータに相当する。

一方、燃料圧センサ２１は、燃料噴射弁３ｂに供給される燃料の実際の圧力である燃料圧ＰＦを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、燃料圧センサ２１が最小噴射可能量パラメータ取得手段に相当し、燃料圧ＰＦが最小噴射可能量パラメータに相当する。

また、アクセル開度センサ２２は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、車速センサ２３は、車両Ｖの車軸に取り付けられており、車両Ｖの走行速度（以下「車速」という）ＶＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、アクセル開度センサ２２がアクセル操作量取得手段に相当し、アクセル開度ＡＰがアクセル操作量に相当する。

また、シフト位置センサ２４は、自動変速機４のシフトレバー（図示せず）の位置であるシフト位置を表すシフト位置信号をＥＣＵ２に出力し、変速段センサ２５は、自動変速機４の各変速段ギヤがインギヤ状態にあるか否かを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号に応じて、以下に述べるように、変速制御処理及び燃料噴射制御処理などの各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、ＦＣトルクダウン制御手段、要求噴射量パラメータ取得手段、最小噴射可能量パラメータ取得手段、燃料噴射制御手段、目標空気量算出手段、機関回転数取得手段、アクセル操作量取得手段及び遅角トルクダウン制御手段に相当する。

次に、図２を参照しながら、変速制御処理について説明する。この変速制御処理は、以下に述べるように、前述した２つのＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂ及び複数の変速アクチュエータなどの動作を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。なお、以下の説明において算出される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。

同図に示すように、この制御処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、変速判定処理を実行する。この変速判定処理では、前述したシフト位置センサ２４及び変速段センサ２５の検出信号と、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥなどの運転状態パラメータと、車速ＶＰなどの走行状態パラメータに基づき、以下に述べるように、シフトアップフラグＦ＿ＵＰ、シフトダウンフラグＦ＿ＤＷＮ、リバースフラグＦ＿ＲＥＶ、ニュートラルフラグＦ＿ＮＴ及びトルクダウン条件フラグＦ＿ＴＲＱ＿ＤＷＮの値が設定される。

このシフトアップフラグＦ＿ＵＰは、現在の変速段をより高速側の変速段にシフトアップすべき条件（以下「シフトアップ条件」という）が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。また、シフトダウンフラグＦ＿ＤＷＮは、現在の変速段をより低速側の変速段にシフトダウンすべき条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。

さらに、リバースフラグＦ＿ＲＥＶは、現在変速段を後進段に変速すべき条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。一方、ニュートラルフラグＦ＿ＮＴは、現在変速段をニュートラル状態にすべき条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。

これに加えて、トルクダウン条件フラグＦ＿ＴＲＱ＿ＤＷＮは、シフトアップ変速中の第１及び第２クラッチの動作状態がイナーシャ相にある場合において、エンジン３の発生トルクを低下させるトルクダウン制御の実行条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。

ステップ１で、以上のように、変速判定処理を実行した後、ステップ２に進み、シフトアップフラグＦ＿ＵＰが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ３に進み、シフトアップ制御処理を実行する。

このシフトアップ制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂ及び複数の変速アクチュエータを制御することにより、変速段がより高速側の変速段にシフトアップされる。ステップ３で、以上のように、シフトアップ制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２の判別結果がＮＯのときには、ステップ４に進み、シフトダウンフラグＦ＿ＤＷＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５に進み、シフトダウン制御処理を実行する。

このシフトダウン制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂ及び複数の変速アクチュエータを制御することにより、変速段がより低速側の変速段にシフトダウンされる。ステップ５で、以上のように、シフトダウン制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４の判別結果がＮＯのときには、ステップ６に進み、リバースフラグＦ＿ＲＥＶが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ７に進み、リバース制御処理を実行する。

このリバース制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂ及び複数の変速アクチュエータを制御することによって、変速段が後進段に変更される。ステップ７で、以上のように、リバース制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ６の判別結果がＮＯのときには、ステップ８に進み、ニュートラルフラグＦ＿ＮＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９に進み、ニュートラル制御処理を実行する。

このニュートラル制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４ａ，４ｂ及び複数の変速アクチュエータを制御することによって、現在の変速段がニュートラル状態に変更される。ステップ９で、以上のように、ニュートラル制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ８の判別結果がＮＯで、４つのフラグＦ＿ＤＷＮ，Ｆ＿ＵＰ，Ｆ＿ＲＥＶ，Ｆ＿ＮＴがいずれも「０」のときには、変速を実行する必要がないと判定して、そのまま本処理を終了する。

次に、図３を参照しながら、シフトアップ時判定処理について説明する。このシフトアップ時判定処理は、シフトアップ変速中におけるＦＣトルクダウン制御又は遅角トルクダウン制御を実行するか否かを判定するものであり、ＥＣＵ２によって前述した所定の制御周期ΔＴで実行される。

同図に示すように、まず、ステップ２０で、前述したシフトアップフラグＦ＿ＵＰが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、シフトアップ制御を実行中であるときには、ステップ２１に進み、前述したトルクダウン条件フラグＦ＿ＴＲＱ＿ＤＷＮが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、トルクダウン制御の実行条件が成立しているときには、ステップ２２に進み、アクセル開度ＡＰが所定判定値ＡＰｒｅｆよりも大きいか否かを判別する。この所定判定値ＡＰｒｅｆは、アクセルペダルが操作されているか否かを判定するための判定値であり、ＡＰ≦ＡＰｒｅｆのときには、アクセルペダルが操作されておらず、ＡＰ≒０が成立していると見なすことができるような値に設定されている。

この判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが操作されているときには、ステップ２３に進み、ＲＡＭ内に記憶されているＦＣトルクダウン条件フラグＦ＿ＵＰＦＣ＿ＯＫが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、Ｆ＿ＵＰＦＣ＿ＯＫ＝１のときには、ステップ２４に進み、エンジン回転数ＮＥ及び目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて、図４に示すマップを検索することにより、上限燃料圧ＰＦｌｍｔ（要求噴射量パラメータ）を算出する。

この上限燃料圧ＰＦｌｍｔは、現在のエンジン３の運転条件下において、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに対応する燃料噴射量、すなわちエンジン３に要求されている要求噴射量を上回らないように、燃料噴射弁３ｂが要求噴射量分の燃料を噴射可能な燃料圧ＰＦの上限値に相当する。この目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤは、後述する吸気制御処理において算出される。同図において、ＮＥ１〜５は、ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３＜ＮＥ４＜ＮＥ５が成立するように設定されるエンジン回転数ＮＥの所定値である。

同図に示すように、上限燃料圧ＰＦｌｍｔは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、又は目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤが大きいほど、より高い値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、又は目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤが大きいほど、要求噴射量が増大することによる。

次いで、ステップ２５に進み、燃料圧ＰＦが上限燃料圧ＰＦｌｍｔより高いか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ＰＦ≦ＰＦｌｍｔが成立しているときには、ＦＣトルクダウン制御の実行条件が成立していると判定して、それを表すために、ステップ２６で、ＦＣトルクダウン条件フラグＦ＿ＵＰＦＣ＿ＯＫを「１」に設定する。

次いで、ステップ２７に進み、ＦＣトルクダウン制御を実行すべきであることを表すために、ＦＣトルクダウン許可フラグＦ＿ＦＣ＿ＴＤを「１」に設定する。

次に、ステップ２８で、遅角トルクダウン制御を禁止すべきであることを表すために、遅角トルクダウン許可フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２５の判別結果がＹＥＳで、ＰＦ＞ＰＦｌｍｔが成立しているときには、ＦＣトルクダウン制御の実行条件が不成立であると判定して、それを表すために、ステップ２９で、ＦＣトルクダウン条件フラグＦ＿ＵＰＦＣ＿ＯＫを「０」に設定する。

次いで、ステップ３０に進み、ＦＣトルクダウン制御を禁止すべきであることを表すために、ＦＣトルクダウン許可フラグＦ＿ＦＣ＿ＴＤを「０」に設定する。

ステップ３０に続くステップ３１で、遅角トルクダウン制御を実行すべきであることを表すために、遅角トルクダウン許可フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ２２又は２３の判別結果がＮＯのとき、すなわちＡＰ≦ＡＰｒｅｆ（ＡＰ≒０）が成立しているとき、又はシフトアップ変速制御中の前回以前の制御タイミングにおいてＰＦ＞ＰＦｌｍｔが成立していたときには、上述したように、ステップ３０，３１を実行した後、本処理を終了する。

さらに、前述したステップ２０又は２１の判別結果がＮＯのとき、すなわちシフトアップ制御を実行中でないとき、又はトルクダウン制御の実行条件が不成立であるときには、ステップ３２に進み、ＦＣトルクダウン条件フラグＦ＿ＵＰＦＣ＿ＯＫを「１」に設定した後、本処理を終了する。これは、次回以降の制御タイミングで、ステップ２０及び２１の判別結果がいずれもＮＯからＹＥＳに変化したときでも、前述したステップ２４，２５を実行するためである。

次に、図５を参照しながら、燃料噴射制御処理について説明する。この燃料噴射制御処理は、燃料噴射弁３ｂによる燃料噴射量及び噴射時期を制御するものであり、ＥＣＵ２によって前述したＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。

同図に示すように、まず、ステップ４０で、ＦＣトルクダウン許可フラグＦ＿ＦＣ＿ＴＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＦＣトルクダウン制御を実行すべきであるときには、ステップ４１に進み、ＦＣトルクダウン制御処理を実行する。

このＦＣトルクダウン制御処理では、ＥＣＵ２から燃料噴射弁３ｂへの制御入力信号の出力が停止され、燃料噴射弁３ｂによる燃料噴射が停止されることによって、エンジン３の発生トルクが減少する。以上のように、ステップ４１で、ＦＣトルクダウン制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４０の判別結果がＮＯで、ＦＣトルクダウン制御を禁止すべきであるときには、ステップ４２に進み、通常制御処理を実行する。

この通常制御処理の場合、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ、吸入空気量（図示しないエアフローセンサの検出信号により算出）、空燃比及びエンジン水温などの運転状態パラメータに基づいて、燃料噴射量ＴＯＵＴを算出し、この燃料噴射量ＴＯＵＴ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて、噴射時期θＩＮＪが算出される。

そして、これらの算出結果に対応する制御入力信号が、ＥＣＵ２から燃料噴射弁３ｂに供給されることにより、燃料噴射量ＴＯＵＴ及び噴射時期θＩＮＪになるように、燃料が燃料噴射弁３ｂから気筒内に噴射される。以上のように、ステップ４２で、通常制御処理を実行した後、本処理を終了する。

次に、図６を参照しながら、点火時期制御処理について説明する。この点火時期制御処理は、点火プラグ３ｃによる混合気の着火タイミングすなわち点火時期を制御するものであり、ＥＣＵ２によって前述した所定の制御周期ΔＴで実行される。

同図に示すように、まず、ステップ５０で、遅角トルクダウン許可フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、遅角トルクダウン制御を実行すべきであるときには、ステップ５１に進み、遅角トルクダウン制御処理を実行する。

この遅角トルクダウン制御処理では、ＥＣＵ２によって点火プラグ３ｃによる点火時期が、遅角トルクダウン制御処理の開始前と比べて、より遅角側に制御される。それにより、エンジン３の発生トルクが減少する。以上のように、ステップ５１で、遅角トルクダウン制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ５０の判別結果がＮＯのときには、ステップ５２に進み、ＦＣトルクダウン許可フラグＦ＿ＦＣ＿ＴＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＦＣトルクダウン制御の実行中であると判定して、ステップ５３に進み、点火プラグ３ｃによる点火を停止した後、本処理を終了する。

一方、ステップ５２の判別結果がＮＯのときには、ステップ５４に進み、通常制御処理を実行する。

この通常制御処理では、前述した燃料噴射量及び噴射時期に加えて、エンジン水温などの各種の運転条件に基づいて、点火プラグ３ｃによる点火時期が算出され、それに対応する制御入力信号がＥＣＵ２から点火プラグ３ｃに供給される。その結果、算出された点火時期で、点火プラグ３ｃにより気筒内の混合気が点火される。以上のように、ステップ５４で、通常制御処理を実行した後、本処理を終了する。

次に、図７を参照しながら、吸気制御処理について説明する。この吸気制御処理は、図示しないスロットル弁機構などを介して、吸入空気量を制御するものであり、ＥＣＵ２によって前述した所定の制御周期ΔＴで実行される。

同図に示すように、まず、ステップ６０で、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、前述した目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤを算出する。

次いで、ステップ６１に進み、吸入空気量の制御処理を実行する。具体的には、上記目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに基づき、スロットル弁機構などの動作を制御する。それにより、吸入空気量が目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤになるように制御される。以上のように、ステップ６１で、吸入空気量の制御処理を実行した後、本処理を終了する。

次に、図８を参照しながら、以上の各種の制御処理を実行したときの制御結果の一例（以下「制御結果例」という）について説明する。同図において、ＴＣＹＬは、実際の吸入空気量に基づいて算出した要求噴射量であり、ＴＣＹＬｌｍｔは、上限燃料圧ＰＦｌｍｔに基づいて算出した最小噴射可能量である。また、破線で示す最小噴射可能量ＴＣＹＬｌｍｔは、ＰＦ＞ＰＦｌｍｔが成立した場合でも、ＦＣトルクダウン制御を継続した場合のデータを表している。

同図に示すように、まず、時刻ｔ１で、シフトアップ条件が成立し、シフトアップフラグＦ＿ＵＰが「０」から「１」に設定されると、それ以降、シフトアップ制御が開始される。

そして、第１及び第２クラッチの動作状態がイナーシャ相に移行し、トルクダウン制御の実行条件が成立したタイミング（時刻ｔ２）で、トルクダウン条件フラグＦ＿ＴＲＱ＿ＤＷＮが「０」から「１」にセットされると同時に、ＦＣトルクダウン許可フラグＦ＿ＦＣ＿ＴＤが「０」から「１」にセットされる。それにより、時刻ｔ２以降、ＦＣトルクダウン制御が実行されるのに伴って、エンジン回転数ＮＥが低下する。

その後、ＦＣトルクダウン制御の実行中において、アクセルペダルが開放されると（時刻ｔ３）、それ以降、アクセル開度ＡＰが低下するのに伴って、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤも低下すると同時に、上限燃料圧ＰＦｌｍｔも低下する。

そして、ＰＦ＞ＰＦｌｍｔが成立し、前述したステップ２４の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ４）で、ＦＣトルクダウン条件フラグＦ＿ＵＰＦＣ＿ＯＫ及びＦＣトルクダウン許可フラグＦ＿ＦＣ＿ＴＤが「１」から「０」にリセットされると同時に、遅角トルクダウン許可フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤが「０」から「１」にセットされる。それにより、時刻ｔ４以降、遅角トルクダウン制御が実行される。

そして、時間の経過に伴い、シフトアップ制御が終了したタイミング（時刻ｔ５）で、３つのフラグＦ＿ＵＰ，Ｆ＿ＴＲＱ＿ＤＷＮ，Ｆ＿ＦＣ＿ＴＤが「１」から「０」にリセットされる。

以上の制御により、図８中に示すように、最小噴射可能量ＴＣＹＬｌｍｔは、シフトアップ変速の実行中、要求噴射量ＴＣＹＬよりも常に小さい値で推移する状態となり、シフトアップ変速終了後の燃料噴射の再開時、要求噴射量ＴＣＹＬを上回ることなく、要求噴射量ＴＣＹＬ分の燃料を適切に噴射できることが判る。

これに対して、ＰＦ＞ＰＦｌｍｔが成立した場合でも、ＦＣトルクダウン制御を継続したときには、図８中に破線で示す最小噴射可能量ＴＣＹＬｌｍｔのデータから明らかなように、時刻ｔｘから時刻ｔ５までの間、最小噴射可能量ＴＣＹＬｌｍｔが要求噴射量ＴＣＹＬを上回ってしまう状態となる。それに起因して、時刻ｔ５でのシフトアップ変速終了後の燃料噴射再開時、特許文献１の場合と同様に、過剰な燃料が燃料噴射弁３ｂから噴射されてしまうことになり、エンジン３の失火や、空燃比の制御精度の低下による燃費性能及び排ガス特性の悪化などを招くおそれがあることが判る。すなわち、本実施形態の制御手法によって、そのような問題の発生を回避できることが判る。

以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、シフトアップ変速の実行中、トルクダウン制御の実行条件が成立している場合において、燃料圧ＰＦが上限燃料圧ＰＦｌｍｔ以下のときには、ＦＣトルクダウン制御を実行し、燃料圧ＰＦが上限燃料圧ＰＦｌｍｔを上回ったときには、ＦＣトルクダウン制御を中止し、それ以降、遅角トルクダウン制御が実行される。この場合、上限燃料圧ＰＦｌｍｔは、現在のエンジン３の運転条件下において、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに対応する燃料噴射量、すなわちエンジン３に要求されている要求噴射量を上回らないように、燃料噴射弁３ｂが要求噴射量分の燃料を噴射可能な燃料圧ＰＦの上限値として算出されるので、シフトアップ変速が終了したタイミングでの燃料噴射の再開時、過剰な燃料が燃料噴射弁から噴射される特許文献１の場合と異なり、シフトアップ変速の終了後においても、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに対応する要求噴射量分の燃料を、燃料噴射弁３ｂから適切に噴射することができる。それにより、エンジン３の良好な運転状態を確保でき、燃料噴射の制御精度、燃費性能及び排ガス特性をいずれも高いレベルで確保することができる。

また、この上限燃料圧ＰＦｌｍｔは、エンジン回転数ＮＥ及び目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて算出される。この場合、エンジン回転数ＮＥ及び目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤは、要求噴射量との相関性が極めて高いので、燃料圧ＰＦｌｍｔを要求噴射量分の燃料を噴射可能な燃料圧ＰＦの上限値として精度よく算出することができる。これに加えて、実際の吸入空気量ではなく目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤを用いることによって、吸入空気量が実際に減少する前に、ＦＣトルクダウン制御を中止することができる。さらに、燃料圧ＰＦは、燃料噴射弁３ｂにおける燃料の実際の圧力であるので、燃料噴射弁３ｂから実際に噴射可能な最小噴射可能量を精度よく表すことになる。したがって、そのような燃料圧ＰＦを上限燃料圧ＰＦｌｍｔと比較することによって、ＦＣトルクダウン制御の中止の要否を精度よくかつ迅速に判定することができる。

また、ＦＣトルクダウン制御の実行中において、ＡＰ≦ＡＰｒｅｆすなわちＡＰ≒０が成立したときには、燃料圧ＰＦと上限燃料圧ＰＦｌｍｔとの大小関係にかかわらず、ＦＣトルクダウン制御を中止し、遅角トルクダウン制御及び燃料噴射制御が開始されるので、運転者がアクセルペダルを操作しなくなったことで、最小噴射可能量が要求噴射量を上回ることが確実であると予想されるときに、ＦＣトルクダウン制御の中止の要否をより迅速に判定することができる。

さらに、遅角トルクダウン制御すなわち点火時期の遅角制御は、高い応答性を有しているので、ＦＣトルクダウン制御の中止以降、エンジン３のトルクダウン制御を迅速に実行することができ、高い制御性を確保することができる。

なお、実施形態は、自動変速機として、ＤＣＴタイプの自動変速機４を用いた例であるが、本発明の自動変速機はこれに限らず、内燃機関の変速動作を実行可能なものであればよい。例えば、自動変速機として、シングルクラッチタイプの自動ＭＴ、トルクコンバータ付きの有段自動変速機、及び有段モード付きのＣＶＴ変速機などを用いてもよい。

また、実施形態は、運転状態パラメータとして、エンジン回転数ＮＥ及び目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤを用いた例であるが、本発明の運転状態パラメータはこれらに限らず、内燃機関の運転状態を表すものであればよい。例えば、運転状態パラメータとして、吸入空気量、アクセル開度ＡＰ及びスロットル弁の開度などを用いてもよい。

さらに、実施形態は、要求噴射量パラメータとして、上限燃料圧ＰＦｌｍｔを用いた例であるが、本発明の要求噴射量パラメータはこれに限らず、内燃機関で必要な燃料噴射量に相当するものであればよい。例えば、要求噴射量パラメータとして、要求噴射量ＴＣＹＬ自体を用いてもよい。

一方、実施形態は、最小噴射可能量パラメータとして、燃料圧ＰＦを用いた例であるが、本発明の最小噴射可能量パラメータはこれに限らず、燃料噴射装置から実際に噴射可能な燃料噴射量の最小値であればよい。例えば、最小噴射可能量パラメータとして、最小噴射可能量ＴＣＹＬｌｍｔを用いてよい。

また、実施形態は、上限燃料圧ＰＦｌｍｔをエンジン回転数ＮＥ及び目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて、マップ検索により算出した例であるが、上限燃料圧ＰＦｌｍｔを、これと目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤとの関係を定義したマップを用い、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤのみに応じて算出してもよい。また、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに代えて、エアフローセンサで検出した実際の吸入空気量に応じて、上限燃料圧ＰＦｌｍｔを算出してもよい。この場合、実際の吸入空気量は、目標空気量ＧＡＩＲＣＭＤに対して応答遅れ特性を示すので、応答性の観点からは、実施形態の手法が有効である。

さらに、実施形態は、燃料噴射装置として、燃料噴射弁３ｂを用いた例であるが、本発明の燃料噴射装置はこれに限らず、燃料噴射を実行可能なものであればよい。

一方、実施形態は、本発明の制御装置を車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能である。

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（ＦＣトルクダウン制御手段、要求噴射量パラメータ取得手段、最小噴射 可能量パラメータ取得手段、燃料噴射制御手段、目標空気量算出手段、機関回転 数取得手段、アクセル操作量取得手段、遅角トルクダウン制御手段）
３ 内燃機関
３ｂ 燃料噴射弁（燃料噴射装置）
４ 自動変速機
２０ クランク角センサ（機関回転数取得手段）
２１ 燃料圧センサ（最小噴射可能量パラメータ取得手段）
２２ アクセル開度センサ（アクセル操作量取得手段）
Ｖ 車両
ＮＥ 機関回転数（運転状態パラメータ）
ＡＰ アクセル開度（運転状態パラメータ、アクセルペダルの操作量）
ＧＡＩＲＣＭＤ 目標空気量
ＰＦ 燃料圧（最小噴射可能量パラメータ）
ＰＦｌｍｔ 上限燃料圧（要求噴射量パラメータ）

Claims (5)

1. 燃料噴射装置によって燃料が噴射されるとともに自動変速機によって変速動作が実行される内燃機関の制御装置であって、
   当該自動変速機のシフトアップ変速の実行中、当該内燃機関の発生トルクが減少するように、前記燃料噴射装置による燃料噴射を停止するＦＣトルクダウン制御を実行するＦＣトルクダウン制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて、前記内燃機関で必要な前記燃料噴射装置からの燃料噴射量である要求噴射量を表す要求噴射量パラメータを取得する要求噴射量パラメータ取得手段と、
   前記燃料噴射装置から実際に噴射可能な燃料噴射量の最小値である最小噴射可能量を表す最小噴射可能量パラメータを取得する最小噴射可能量パラメータ取得手段と、
   前記シフトアップ変速中における前記ＦＣトルクダウン制御の実行中において当該最小噴射可能量パラメータが表す最小噴射可能量が前記要求噴射量パラメータが表す要求噴射量を上回ったときには、前記ＦＣトルクダウン制御を中止し、前記燃料噴射装置による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記運転状態パラメータとして、前記内燃機関の吸入空気量の目標となる目標空気量を算出する目標空気量算出手段をさらに備え、
   前記要求噴射量パラメータ取得手段は、前記目標空気量に応じ、前記要求噴射量パラメータとして、前記燃料噴射装置が前記要求噴射量を上回らないように当該要求噴射量分の燃料を噴射可能な燃料圧の上限値である上限燃料圧を取得し、
   前記最小噴射可能量パラメータ取得手段は、前記最小噴射可能量パラメータとして、前記燃料噴射装置における燃料の実際の圧力である燃料圧を取得し、
   前記燃料噴射制御手段は、前記ＦＣトルクダウン制御の実行中において前記燃料圧が前記上限燃料圧を上回っているときには、前記ＦＣトルクダウン制御を中止し、前記燃料噴射装置による燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記運転状態パラメータとして、前記内燃機関の回転数である機関回転数を取得する機関回転数取得手段をさらに備え、
   前記要求噴射量パラメータ取得手段は、前記目標空気量に加えて前記機関回転数にさらに応じて、前記上限燃料圧を取得することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、動力源として車両に搭載されており、
   当該車両のアクセルペダルの操作量を取得するアクセル操作量取得手段をさらに備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記ＦＣトルクダウン制御の実行中において前記アクセルペダルの操作量が所定判定値よりも小さくなったときには、前記燃料圧と前記上限燃料圧との大小関係にかかわらず、前記ＦＣトルクダウン制御を中止し、前記燃料噴射装置による燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記ＦＣトルクダウン制御が中止されたときに、前記内燃機関の点火時期を当該ＦＣトルクダウン制御の中止前よりも遅角側に制御する遅角トルクダウン制御を実行する遅角トルクダウン制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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