JP2007023921A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 変速時に一旦解放したクラッチを再係合する際において、エンジン回転数ＮＥとトランスミッションの入力軸回転数ＮＩＮとの差が大きいことによる変速ショックの発生を抑制する。
【解決手段】 エンジンＥＣＵは、アクセル開度ＰＡがしきい値以下であり、かつエンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥが、判定値ＤＮＥ（０）以上であるという条件が満たされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、フューエルカットの指示を出力するステップ（Ｓ２００）と、スロットル開度を全閉にするステップ（Ｓ３００）と、点火プラグによる混合気への点火を停止するステップ（Ｓ５００）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、変速時に内燃機関の出力軸回転数を低くするように制御する技術に関する。

従来より、運転者によるクラッチペダルの操作によりクラッチを解放した状態で、手動で変速を行なうマニュアルトランスミッションを搭載した車両がある。このような車両においては、変速後、クラッチを再係合する際においてエンジンの出力軸回転数とトランスミッションの入力軸回転数とが同期していないと、ショックが発生し得る。そのため、マニュアルトランスミッションを搭載した車両において、変速時にエンジンの出力軸回転数とトランスミッションの入力軸回転数とを同期させる技術が提案されている。

特開２００１−７４１３５号公報（特許文献１）は、シフトチェンジ時のショック、つまり変速ショックの発生を抑制し得る変速制御装置を開示する。特許文献１に記載の変速制御装置は、エンジンとこのエンジンにクラッチを介して接続されるマニュアルトランスミッションとを搭載するマニュアルトランスミッション車において、マニュアルトランスミッションの入力軸側にマニュアルトランスミッションの入力軸回転数を検出するトランスミッション入力軸回転数検出部と、クラッチの切断（解放）時には、アクセル開度に拘わらず、トランスミッション入力軸回転数検出部からの検出信号によってマニュアルトランスミッションの入力軸回転数に同期させるべくエンジンのエンジン回転数を制御する制御部とを含む。制御部は、アップシフト時にマニュアルトランスミッションの入力軸回転数とエンジン回転数との差に応じた制御量を予め設定されるマップから決定し、この制御量に基づいてエンジン回転数を減少させるべく制御する。また、制御部は、マニュアルトランスミッションの入力軸回転数とエンジン回転数との差が所定値以下の場合に、予め設定されるマップから求められる制御量をゼロとし、エンジン回転数制御を行なわないように制御する。

この公報に記載の変速制御装置によれば、クラッチの切断時に、アクセル開度に拘わらず、トランスミッション入力軸回転数検出部からの検出信号によってマニュアルトランスミッションの入力軸回転数に同期させるべくエンジンのエンジン回転数を制御する機能を付加した制御部によって、シフトチェンジ時のショック、つまり変速ショックの発生を抑制することができる。また、制御部に、アップシフト時にマニュアルトランスミッションの入力軸回転数とエンジン回転数との差に応じた制御量を予め設定されるマップから決定し、この制御量に基づいてエンジン回転数を減少させるべく制御する機能を付加したことにより、ドライバがアクセルペダルを踏み続けている状態でアップシフトした場合においてもエンジン回転数とマニュアルトランスミッションの入力軸回転数との差を自動的に吸収することができ、変速制御を効率良く実施し得る。更にまた、制御部に、予め設定されるマップから求められる制御量をゼロとし、エンジン回転数制御を行なわないように制御する機能を付加したことにより、マニュアルトランスミッションの入力軸回転数とエンジン回転数との差が所定値以下の場合に、停車状態からの発進時にエンジン回転数制御を行なわず、半クラッチによる発進操作の妨げとなる因子を排除することができる。
特開２００１−７４１３５号公報

ところで、エンジンの出力を増大させる等の目的から、吸気ボリュームやフライホイールの慣性マスを大きくしたエンジンにおいては、アップシフトを行なうべくアクセル開度を全閉にした場合であっても、しばらくの間エンジン回転数が上昇し続ける場合がある。したがって、上記の公報に記載の変速制御装置のように、マニュアルトランスミッションの入力軸回転数とエンジン回転数との差が所定値以下の場合に、エンジン回転数制御を行なわないようにすると、変速開始時点における回転数差が小さくても、クラッチを再係合する際に回転数差が大きくなり得る。この状態でクラッチを係合すると、変速ショックが発生し得る。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、変速ショックを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、駆動力を伝達する摩擦係合要素を介して変速機に連結された内燃機関を制御する。この制御装置は、アクセル開度が予め定められた開度よりも小さい場合において、内燃機関の出力軸回転数の上昇率が、予め定められた判定値よりも大きい場合、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための制御手段を含む。

第１の発明によると、アクセル開度が予め定められた開度よりも小さい場合（たとえば全閉とみなせるような場合）において、内燃機関の出力軸回転数の上昇率が、予め定められた判定値よりも大きい場合、出力軸回転数が低くなるように内燃機関が制御される。これにより、変速時（特にアップシフト時）において、内燃機関の出力軸回転数が変速機の変速後の入力軸回転数に対して過度に高くなることを抑制することができる。そのため、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。その結果、変速ショックを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１の発明の構成に加え、制御手段は、摩擦係合要素が係合し、内燃機関から変速機に駆動力が伝達されている状態において、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、摩擦係合要素が係合し、内燃機関から変速機に駆動力が伝達されている状態において、内燃機関の出力軸回転数が低くなるように内燃機関が制御される。これにより、摩擦係合要素が解放される前、すなわち変速の開始前から速やかに出力軸回転数を低くすることができる。そのため、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。その結果、変速ショックを抑制することができる。

第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、判定値は、変速機のギヤ比および内燃機関の出力軸回転数に基づいて定められる値である。

第３の発明によると、判定値は、変速機のギヤ比および内燃機関の出力軸回転数に基づいて定められる。これにより、変速時の車両の走行状態に対応した適切な判定値を得ることができる。このような判定値と内燃機関の出力軸回転数の上昇率とが比較され、出力軸回転数を低くする制御を行なうか否かが判定される。そのため、変速時の車両の走行状態に応じて適切に内燃機関を制御して、変速ショックを抑制することができる。

第４の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、制御装置は、内燃機関の負荷率の変化度合に基づいて、判定値を補正するための補正手段をさらに含む。

第４の発明によると、内燃機関の負荷率の変化度合に基づいて、判定値が補正される。たとえば負荷率の変化度合が大きいほど、判定値が大きくなるように補正される。これは以下の理由による。特に低速ギヤ段（たとえば１速ギヤ段）で急加速した場合は、ギヤ比が高いために内燃機関の出力軸回転数が上昇し易く、アクセルペダルを全閉にした後の内燃機関の出力軸回転数の上昇率が高くなりやすい。また、特に低速ギヤ段で急減速した場合は、ギヤ比が高いために内燃機関の出力軸回転数が低下し易く、ＩＳＣ（Idle Speed Control）による制御に移行しやすい。このＩＳＣ制御に移行する際、内燃機関の出力が増大されるため、低下していた出力軸回転数が上昇に転ずる。このとき、ギヤ比が高いと、出力軸回転数の上昇率が高くなり易い。これらの場合、運転者に変速する意図がないにも関わらず、出力軸回転数が低くなるように内燃機関が制御されると、内燃機関の挙動が運転者の予想と異なるものとなり得る。そこで、負荷率の変化度合が大きいほど、判定値が大きくなるように補正される。すなわち、低速ギヤ段での急加速または急減速が行なわれたといえる場合には、判定値が大きくように補正される。これにより、車両の走行状態に応じて、判定値をより適切な値にし、出力軸回転数を低くする制御を行なうか否かの誤判定を抑制することができる。

第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第４の発明の構成に加え、補正手段は、判定値が大きくなるように、判定値を補正するための手段を含む。

第５の発明によると、判定値が大きくなるように補正される。たとえば負荷率の変化度合が大きいほど、判定値が大きくなるように補正される。これにより、低速ギヤ段での急加速または急減速が行なわれたといえる場合には、判定値を大きくしてより適切な値にし、出力軸回転数を低くする制御を行なうか否かの誤判定を抑制することができる。

第６の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第４または５の構成に加え、補正手段は、判定値の補正量が漸減するように、判定値を補正するための手段を含む。

第６の発明によると、低速ギヤ段での急加速または急減速が行なわれた場合における内燃機関の出力軸回転数の急上昇は、断続的に継続し得るので、判定値の補正量が漸減するように、判定値が補正される。すなわち、判定値が時間の経過とともに小さくなるように、しばらくの間判定値の補正が継続される。これにより、判定値をより適切な値にし、出力軸回転数を低くする制御を行なうか否かの誤判定を抑制することができる。

第７の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、内燃機関における点火の停止、内燃機関における燃料噴射の停止および内燃機関におけるスロットル開度の低減の少なくともいずれか一つを行なって、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための手段を含む。

第７の発明によると、内燃機関における点火や燃料噴射の停止により気筒内の燃焼を停止したり、スロットル開度の低減によりポンピングロスを大きくしたりして、内燃機関の出力軸回転数が低くされる。これにより、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。そのため、変速ショックを抑制することができる。

第８の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、内燃機関における点火を停止した後、内燃機関における燃料噴射を停止して、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための手段を含む。

第８の発明によると、内燃機関における点火を停止した後、燃料噴射が停止される。これは、以下の理由による。特に筒内に直接燃料を噴射する直噴エンジンにおいては、燃料を吸気行程または圧縮行程において噴射した後、空気と燃料との混合気を点火する。すなわち、燃料の噴射タイミングは点火タイミングよりも早い。そのため、燃料の噴射量やタイミングは、点火タイミングよりも早い段階で決定される。したがって、内燃機関の出力軸回転数を低下させる制御の実行を決定した段階では、燃料の噴射量やタイミングがすでに決定されており、燃料噴射を停止できない場合があり得る。一方、このような場合でも、点火タイミングは決定されておらず、点火を停止し得る場合が多い。そこで、燃料噴射を停止できない場合は、点火を先に停止して気筒内の燃焼を停止し、その後、燃料噴射を停止して、気筒内の燃焼を確実に停止する。これにより、内燃機関の出力軸回転数を速やかに低くすることができる。そのため、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。その結果、変速ショックを抑制することができる。

第９の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、内燃機関における点火時期を遅角した後、内燃機関における燃料噴射を停止して、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための手段を含む。

第９の発明によると、内燃機関における点火時期を遅角した後、燃料噴射が停止される。これは、以下の理由による。特に筒内に直接燃料を噴射する直噴エンジンにおいては、燃料を吸気行程または圧縮行程において噴射した後、空気と燃料との混合気を点火する。すなわち、燃料の噴射タイミングは点火タイミングよりも早い。そのため、燃料の噴射量やタイミングは、点火タイミングよりも早い段階で決定される。したがって、内燃機関の出力軸回転数を低下させる制御の実行を決定した段階では、燃料の噴射量やタイミングがすでに決定されており、燃料噴射を停止できない場合があり得る。一方、このような場合でも、点火タイミングは決定されておらず、点火時期の遅角を行ない得る場合が多い。そこで、燃料噴射を停止できない場合は、点火時期の遅角を先に行なって、内燃機関の出力を低下させ、その後、燃料噴射を停止して、気筒内の燃焼を停止する。これにより、内燃機関の出力軸回転数を速やかに低くすることができる。そのため、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。その結果、変速ショックを抑制することができる。

第１０の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、内燃機関におけるスロットル開度を低減した後、内燃機関における点火および燃料噴射の少なくともいずれか一つを停止して、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための手段を含む。

第１０の発明によると、先にスロットル開度を低減してポンピングロスを大きくした後、内燃機関における点火および燃料噴射の少なくともいずれか一つを停止して、気筒における燃焼を停止することにより、出力軸回転数が低くなるように内燃機関が制御される。これにより、これにより、内燃機関の出力軸回転数を速やかに低くすることができる。そのため、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。その結果、変速ショックを抑制することができる。

第１１の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜１０のいずれかの発明の構成に加え、内燃機関のアイドル状態とは異なる運転状態であって、アクセル開度が予め定められた開度よりも小さい運転状態において、スロットルバルブを開くように制御するためのスロットルバルブ制御手段と、スロットルバルブ制御手段によりスロットルバルブが開くように制御されている場合は、制御手段により内燃機関の出力軸回転数が低くされることを禁止するための禁止手段とをさらに含む。

第１１の発明によると、内燃機関のアイドル状態とは異なる運転状態であって、アクセル開度が予め定められた開度よりも小さい場合、スロットルバルブが開くように制御される。たとえば、設定された車速で車両を定常走行させるクルーズコントロールや、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）制御等によるスロットルバルブの開要求により、アクセル開度が全閉である運転状態において、スロットルバルブが開くように制御される。これらの制御によりスロットルバルブが開くように制御されている場合は、車両の走行状態を所望の状態にするために、内燃機関からの駆動力が要求されている状態であるといえる。したがって、このような場合、出力軸回転数が低くされるように内燃機関が制御されることが禁止される。これにより、不必要に出力軸回転数が低くされることを抑制することができる。そのため、車両を所望の走行状態にすることができる。

第１２の発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力軸回転数を低くするか否かを判別するための判別手段と、内燃機関の出力軸回転数を低くすると判別された場合、内燃機関における点火時期を遅角した後、内燃機関における燃料噴射を停止して、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための制御手段とを含む。

第１２の発明によると、内燃機関における点火時期を遅角した後、燃料噴射が停止される。これは、以下の理由による。特に筒内に直接燃料を噴射する直噴エンジンにおいては、燃料を吸気行程または圧縮行程において噴射した後、空気と燃料との混合気を点火する。すなわち、燃料の噴射タイミングは点火タイミングよりも早い。そのため、燃料の噴射量やタイミングは、点火タイミングよりも早い段階で決定される。したがって、内燃機関の出力軸回転数を低下させる制御の実行を決定した段階では、燃料の噴射量やタイミングがすでに決定されており、燃料噴射を停止できない場合があり得る。一方、このような場合でも、点火タイミングは決定されておらず、点火時期の遅角を行ない得る場合が多い。そこで、燃料噴射を停止できない場合は、点火時期の遅角を先に行なって、内燃機関の出力を低下させ、その後、燃料噴射を停止して、気筒内の燃焼を停止する。これにより、たとえば変速時（特にアップシフト時）などにおいて、アクセル開度が全閉であるにも関わらず、内燃機関の出力軸回転数の上昇率が大きいことにより、出力軸回転数を低くすると判別された場合に、内燃機関の出力軸回転数を速やかに低くし、内燃機関の出力軸回転数が変速機の変速後の入力軸回転数に対して過度に高くなることを抑制することができる。そのため、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。その結果、変速ショックを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

第１３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１２の発明の構成に加え、内燃機関の変速機に連結される。制御手段は、変速を行なう際に、内燃機関における点火時期を遅角した後、内燃機関における燃料噴射を停止して、内燃機関の出力軸回転数を低くするように内燃機関を制御するための手段を含む。

第１３の発明によると、変速を行なう際に、内燃機関における点火時期を遅角した後、燃料噴射が停止される。これにより、変速時（特にアップシフト時）において、たとえばアクセル開度が全閉であるにも関わらず、内燃機関の出力軸回転数の上昇率が大きいことにより、出力軸回転数を低くすると判別された場合に、内燃機関の出力軸回転数を速やかに低くし、内燃機関の出力軸回転数が変速機の変速後の入力軸回転数に対して過度に高くなることを抑制することができる。そのため、変速時に解放していた摩擦係合要素を再係合する際において、ショックの発生を抑制することができる。その結果、変速ショックを抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の制御装置で制御される直噴エンジンの全体構成図を示す。
エンジン本体１０は、シリンダブロック１００の上方にシリンダヘッド１１０が覆着されてなり、シリンダブロック１００に形成されたシリンダ１００Ａ内にピストン１２０が摺動自在に保持されている。シリンダ１００Ａ内におけるピストン１２０の上下往復動がクランク軸１３０の回転運動に変換され、トランスミッション３００等へと伝達されるようになっている。クランク軸１３０は、エンジン始動時にはフライホイール１４０を介してスタータ３０と接続される。フライホイール１４０とトランスミッション３００との間には、クラッチ３１０が設けられる。

本実施の形態において、トランスミッション３００は、運転者の手動操作により変速されるマニュアルトランスミッションである。クラッチ３１０は、運転者の操作により係合されたり解放されたりする。

ピストン１２０の上方にはシリンダブロック１００、シリンダヘッド１１０を室壁として燃焼室１０００が形成され、燃焼室１０００において燃料と空気との混合気の燃焼が行なわれ、その爆発力によりピストン１２０を上下往復動せしめる。混合気への点火はシリンダヘッド１１０を貫通し燃焼室１０００内に突出して設けられた点火プラグ１５０により行なわれる。

混合気を構成する空気の供給は、シリンダヘッド１１０およびこれと接続された吸気管内部に形成された吸気通路１０１０により行なわれる。また、燃焼室１０００からの排気は排気通路１０２０により行なわれる。シリンダヘッド１１０には、吸気通路１０１０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える吸気バルブ１６０、排気通路１０２０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える排気バルブ１７０が取り付けられている。

吸気管内にはフラップ状のスロットルバルブ１９０が設けられ、その開度に応じて吸気通路１０１０内の空気流を調整する。

混合気を構成する燃料の供給は、電磁式のインジェクタ２１０により行なわれる。インジェクタ２１０はシリンダヘッド１１０を貫通して設けられ、先端ノズル部から燃焼室１０００内（筒内）に燃料を噴射するようになっている。なお、インジェクタ２１０の代わりにあるいは加えて、吸気ポート内もしくは吸気通路１０１０内に燃料を噴射するインジェクタを設けるようにしてもよい。

インジェクタ２１０への燃料供給は、燃料タンク２５０から吸い上げた燃料を低圧ポンプ２４０および高圧ポンプ２３０により２段階に昇圧して供給される。高圧ポンプ２３０はエンジン本体１０のクランク軸１３０からベルト等を介して伝達される動力で駆動される。一方、低圧ポンプ２４０は電動駆動のもので、始動時には、インジェクタ２１０も低圧ポンプ２４０から燃料が供給される。

また、点火プラグ１５０、スロットルバルブ１９０、インジェクタ２１０等のエンジン各部を制御するエンジンコントロールコンピュータ（以下、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）と記載する）６０が設けられている。エンジンＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＯＭ(Read Only Memory)等からなる一般的な構成のもので、各種センサからの検知信号等に基づいて、点火プラグ１５０を作動せしめ、スロットルバルブ１９０に制御信号を出力してスロットルバルブ１９０の開度（スロットル開度）を調整し、インジェクタ２１０に、制御信号により通電し所定のタイミングで所定時間、インジェクタ２１０のノズルを開く。

エンジンＥＣＵ６０に入力するセンサには、エアフローメータ５１０、クランク角センサ５２０、Ａ／Ｆセンサ５３０、スロットル開度センサ５４０、アクセル開度センサ５５０、車速センサ５６０、冷却水温センサ等がある。

エアフローメータ５１０は、吸気通路１０１０内を流通する空気流量を測定する。クランク角センサ５２０は、エンジン回転数ＮＥを検知するためのパルス信号を出力する、Ａ／Ｆセンサ５３０は、排気通路１０２０内の空燃比を測定する。スロットル開度センサ５４０は、スロットルバルブ１９０の開度を検知する。アクセル開度センサ５５０は、アクセルペダル４２０の開度（踏込み量）を検知する。車速センサ５６０は、車速（車輪の回転）を検出するためのパルス信号を出力する。冷却水温センサは、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温を検出する。

また、エンジンＥＣＵ６０には、始動時に運転者がキーを操作すると、そのイグニッション（ＩＧ）オン信号およびスタータオン信号が入力される。クラッチペダル４３０のストローク量が最大になった場合は、ニュートラルスタートスイッチ５７０がオンになり、エンジンＥＣＵ６０にオン信号が入力される。

エンジンＥＣＵ６０は、エアフローメータ５１０等によって検知された吸入空気量に基づいて燃焼噴射量を制御する。このとき、エンジンＥＣＵ６０は、各センサからの信号に基づいて、最適な燃焼状態になるように、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた噴射量と噴射時期とを制御する。このエンジン本体１０においては、燃料を筒内に直接噴射するため、噴射時期制御と噴射量制御とを同時に行なう。また、エンジンＥＣＵ６０は、クランク角センサ５２０やカムポジションセンサ等によって検知された信号（ノッキングセンサ等も含む）に基づいて、最適な点火時期になるように点火時期制御が行なわれる。このような制御により、エンジン本体１０の高出力化および低エミッション化の両立を実現している。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０により実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ６０は、アクセル開度ＰＡがしきい値以下であり、かつエンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥが、判定値ＤＮＥ（０）以上であるという条件が満たされたか否かを判別する。ここで、アクセル開度ＰＡのしきい値は、たとえば「０°」である。判定値ＤＮＥ（０）は、後述する判定値算出ルーチンにより算出される値である。Ｓ１００において、エンジン回転数ＮＥを低下するか否か（トルクダウンを行なうか否か）が判別される。

アクセル開度ＰＡがしきい値以下であり、かつエンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥが、判定値ＤＮＥ（０）以上であるという条件が満たされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン回転数ＮＥを低くする（トルクダウン要求がある）と判別され、処理はＳ２００に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ６０は、フューエルカット（燃料噴射の停止）の指示を出力する。Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ６０は、スロットル開度を全閉にする。

Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ６０は、フューエルカットが開始したか否かを判別する。フューエルカットが開始したか否かは、たとえばＡ／Ｆセンサ５３０により検知される空燃比に基づいて判別すればよい。フューエルカットが開始した場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００に移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ５００に移される。

Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ６０は、点火プラグ１５０による混合気への点火を停止する。Ｓ６００にて、エンジンＥＣＵ６０は、点火プラグ１５０による混合気への点火の停止を終了する。なお、点火プラグ１５０による混合気への点火が停止されていない場合は、点火が継続される。

図３を参照して、判定値ＤＮＥ（０）を算出するために実行される判定値算出ルーチンのプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。

Ｓ１１００にて、エンジンＥＣＵ６０は、ＮＶ比（エンジン回転数／車速）とエンジン回転数とに基づいて、基準値ＤＮＥ（１）を算出する。基準値ＤＮＥ（１）は、実験等の結果に基づいて予め作成されたマップを用いて算出される。また、ＮＶ比を用いるのは、ギヤ比、すなわちギヤ段に応じて基準値ＤＮＥ（１）を算出するためである。

Ｓ１２００にて、エンジンＥＣＵ６０は、ＮＶ比とエンジンの負荷率の変化度合（変化率）ＤＫＬに基づいて、補正値ＤＮＥ（２）を算出する。補正値ＤＮＥ（２）は、実験等の結果に基づいて予め作成されたマップを用いて算出される。たとえばエンジンの負荷率の変化度合が大きいほど、補正値ＤＮＥ（２）は大きく算出される。

Ｓ１３００にて、エンジンＥＣＵ６０は、判定値ＤＮＥ（０）の下限ガード値ＤＮＥ（３）を算出する。下限ガード値ＤＮＥ（３）は、基準値ＤＮＥ（１）と補正値ＤＮＥ（２）との和として算出される。

Ｓ１４００にて、エンジンＥＣＵ６０は、ＮＶ比に基づいて、判定値ＤＮＥ（０）の減衰量ＤＮＥ（４）を算出する。減衰量ＤＮＥ（４）は、実験等の結果に基づいて予め作成されたマップを用いて算出される。

Ｓ１５００にて、エンジンＥＣＵ６０は、今回算出された下限ガード値ＤＮＥ（３）と、前回算出された判定値ＤＮＥ（０）から今回算出された減衰量ＤＮＥ（４）を減算した値のうち、大きい値を今回の判定値ＤＮＥ（０）として算出する。

以上のような構造、およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０の動作について説明する。

アクセル開度ＰＡがしきい値以下であり、全閉とみなせる状態である場合、運転者が変速（特にアップシフト）を行なうことを意図して、アクセルペダル４２０を戻すことにより、エンジン回転数ＮＥを低くしようとしているといえる。

しかしながら、吸気ボリュームやフライホイール１４０の慣性マスが大きいエンジンにおいては、アクセルペダル４２０を戻した後においても、エンジン回転数ＮＥがしばらくの間上昇する場合がある。この状態でアップシフトを行なうと、変速開始時にはエンジン回転数ＮＥとトランスミッション３００の入力軸回転数ＮＩＮとの差が小さくても、変速後のクラッチ３１０の再係合時には回転数差が大きくなり、変速ショックが発生し得る。

そこで、エンジン回転数ＮＥを速やかに低くするため、図４に示すように、アクセル開度ＰＡがしきい値以下であり、かつエンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥが、判定値ＤＮＥ（０）以上であるという条件が満たされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、フューエルカットの指示が出力される（Ｓ２００）。

フューエルカットが実行されると、気筒における混合気の燃焼が停止されるため、エンジン回転数ＮＥを速やかに低くすることができる。また、スロットル開度が全閉にされて（Ｓ３００）、ポンピングロスが大きくされることにより、エンジン回転数ＮＥがさらに速やかに低くされる。

ところで、特に筒内に直接燃料を噴射するインジェックタを備えた直噴エンジンにおいては、燃料が吸気行程または圧縮行程において噴射される。したがって、燃料の噴射量や噴射タイミングは、ＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）３６０°以前において決定しなければならない。

したがって、フューエルカットの指示が出力された時点で、燃料の噴射量や噴射タイミングがすでに決定されている気筒については、フューエルカットの指示が出力されても、そのサイクルにおいてフューエルカットを実行することができない。

一方、混合気への点火は、燃焼の噴射後において行なわれる。すなわち、燃料の噴射タイミングは点火タイミングよりも早い。そのため、図５に示すように、点火タイミングは、燃料の噴射量やタイミングよりも遅い段階で決定される。したがって、フューエルカットの指示が出力された時点で、燃料の噴射量やタイミングがすでに決定されていても、点火タイミングは未決定である場合が多く、点火を停止することが可能である。

そこで、フューエルカットの指示が出力（Ｓ２００）された後においても、たとえば、空燃比が理論空燃比よりもリーンにはならず、フューエルカットが開始したとはいえない場合（Ｓ４００にてＮＯ）には、点火プラグ１５０による混合気への点火が停止される（Ｓ５００）。これにより、気筒内における燃焼を停止して、エンジン回転数ＮＥを速やかに低くすることができる。

その後、フューエルカットの指示が出力（Ｓ２００）された時点で、燃料の噴射量や噴射タイミングが未決定であった気筒において、フューエルカットが開始した場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、点火プラグ１５０による混合気への点火の停止が終了される（Ｓ６００）。

このようにして、変速時においてエンジン回転数ＮＥを速やかに低くして、エンジン回転数ＮＥとトランスミッション３００の入力軸回転数ＮＩＮとの差を小さくし、変速ショックを抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、アクセル開度ＰＡとエンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥとから、フューエルカット等を行なうか否かを判別している。そのため、エンジン回転数ＮＥを低くするためのフューエルカット、点火の停止およびスロットル開度全閉は、クラッチ３１０が係合しており、エンジンからトランスミッション３００に駆動力が伝達されている状態においても行ない得る。これにより、実際にクラッチ３１０が解放されて変速が開始される前から速やかエンジン回転数ＮＥを低くすることができる。

ところで、ギヤ比に応じてエンジンにかかる反力が異なるため、エンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥは、ギヤ比に応じた値になる。また、エンジンの特性上、エンジン回転数ＮＥに応じてエンジンの出力が変化するため、エンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥはエンジン回転数ＮＥに応じた値になる。

したがって、判定値ＤＮＥ（０）を算出する際には、ギヤ比を得るためのＮＶ比とエンジン回転数とに基づいて、判定値ＤＮＥ（０）の基準値ＤＮＥ（１）が算出される（Ｓ１１００）。これにより、車両の走行状態に応じた適切な判定値を得ることができる。

ここで、図６に示すように、特に低速ギヤ段（たとえば１速ギヤ段）での走行中において急加速した場合、ギヤ比が高いために加速し易いので、エンジン回転数ＮＥが上昇し易い。そのため、アクセルペダルを全閉にした後のエンジン回転数ＮＥの上昇率が高くなりやすい。

さらに、特に低速ギヤ段で急減速した場合は、ギヤ比が高いためにエンジン回転数ＮＥが低下し易く、たとえばＩＳＣによる制御に移行しやすい。このＩＳＣ制御に移行する際、エンジンの出力が一時的に増大され得るため、低下していたエンジン回転数ＮＥが上昇に転ずる。このとき、ギヤ比が高いためにエンジン回転数ＮＥの上昇率が高くなり易い。

これらの場合、運転者に変速する意図がないにも関わらず、エンジン回転数ＮＥが低くされると、エンジンの挙動が運転者の予想と異なるものとなり得る。

そこで、低速ギヤ段での急加速または急減速が行なわれたといえる場合には、より大きな判定値ＤＮＥ（０）を算出し、誤判定を防ぐために、ＮＶ比とエンジンの負荷率の変化度合ＤＫＬに基づいて、補正値ＤＮＥ（２）が算出される（Ｓ１２００）。この補正値ＤＮＥ（２）を基準値ＤＮＥ（１）に加算した値が、判定値ＤＮＥ（０）の下限ガード値ＤＮＥ（３）として算出される（Ｓ１３００）。

すなわち、判定値ＤＮＥ（０）は、基準値ＤＮＥ（１）を補正値ＤＮＥ（２）分だけかさ上げした下限ガード値ＤＮＥ（３）を下回らないように算出される。これにより、車両の走行状態に応じて、判定値ＤＮＥ（０）を大きくしてより適切な値にすることができる。そのため、エンジン回転数ＮＥを低くする制御を行なうか否かの誤判定を抑制することができる。

このとき、低速ギヤ段での急加速または急減速によるエンジン回転数ＮＥの上昇は、速やかには収束せず、図６に示すように断続的に発生し得る。すなわち、エンジン回転数ＮＥは増減を繰返す。

このとき、下限ガード値ＤＮＥ（３）は、予め定められた周期で繰り返し算出されるので、エンジン回転数ＮＥが高い状態で下限ガード値ＤＮＥ（３）が算出され、大きな判定値ＤＮＥ（０）を得たとしても、その後、エンジン回転数ＮＥが変化した状態で下限ガード値ＤＮＥ（３）が再度算出され得る。このとき、小さい下限ガード値ＤＮＥ（３）が再算出される場合がある。このように小さい下限ガード値ＤＮＥ（３）を用いて判定値ＤＮＥ（０）を算出した場合、判定値ＤＮＥ（０）が適切な値とはいえない場合がある。

一方、図６に示すように、エンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥは、時間の経過とともに減衰していく傾向にあるため、最初に算出された下限ガード値ＤＮＥ（３）を継続して用いることは適切であるとはいえない。

そこで、得られた判定値ＤＮＥ（０）を緩やかに減衰させるために（漸減させるために）、ＮＶ比に基づいて、判定値ＤＮＥ（０）の減衰量ＤＮＥ（４）が算出される（Ｓ１４００）。この減衰量ＤＮＥ（４）を前回算出された判定値ＤＮＥ（０）から減算した値と、今回算出された下限ガード値ＤＮＥ（３）とのうちの大きい値が今回の判定値ＤＮＥ（０）として算出される（Ｓ１５００）。

すなわち、一旦、大きな下限ガード値ＤＮＥ（３）が算出されることにより、大きな判定値ＤＮＥ（０）が算出された後に、小さな下限ガード値ＤＮＥ（３）が算出されたとしても、判定値ＤＮＥ（０）から減衰量ＤＮＥ（４）を減算した値が新たに算出される下限ガード値ＤＮＥ（３）以上である限り、図６に示すように、算出される判定値ＤＮＥ（０）は減衰量ＤＮＥ（４）だけ周期的に減算されて緩やかに減衰する（漸減する）。これにより、車両の挙動に応じた適切な判定値ＤＮＥ（０）を得ることができる。そのため、エンジン回転数ＮＥを低くする制御を行なうか否かの誤判定を抑制することができる。

逆に、新たに算出される下限ガード値ＤＮＥ（３）が判定値ＤＮＥ（０）から減衰量ＤＮＥ（４）を減算した値よりも大きくなれば、その下限ガード値ＤＮＥ（３）が判定値ＤＮＥ（０）として算出され、大きな判定値ＤＮＥ（０）が得られる。これにより、車両の走行状態に応じて、判定値ＤＮＥ（０）を大きくしてより適切な値にすることができる。そのため、エンジン回転数ＮＥを低くする制御を行なうか否かの誤判定を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによれば、アクセル開度ＰＡがしきい値以下である場合において、エンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥが判定値ＤＮＥ（０）よりも大きい場合、フューエルカットが実行されたり、混合気への点火が停止されたり、スロットル開度が全閉にされたりする。フューエルカットや点火の停止により、混合気の燃焼が停止される。スロットル開度が全閉にされることにより、ポンピングロスが大きくされる。これにより、エンジン回転数ＮＥが低くされる。そのため、変速時に一旦解放したクラッチを再係合する際において、エンジン回転数ＮＥとトランスミッションの入力軸回転数ＮＩＮとの差を小さくすることができる。そのため、変速ショックを抑制することができる。

なお、ニュートラルスタートスイッチ５７０がオンである場合、クラッチ３１０が解放されており、後にクラッチ３１０を再係合する必要があるため、アクセル開度ＰＡやエンジン回転数ＮＥの上昇率ＤＮＥに関わらず、エンジン回転数ＮＥが低くなるようにエンジンを制御するようにしてもよい。

また、設定された車速で車両を定常走行させるクルーズコントロールや、ＶＳＣ制御等によるスロットルバルブの開要求により、アクセル開度が全閉である運転状態において、スロットルバルブ１９０が開くように制御されている場合は、車両の走行状態を所望の状態にするためにエンジンからの駆動力が要求されている状態であるといえる。したがって、このような場合、エンジン回転数ＮＥを低くするための制御（フューエルカット、点火の停止、スロットル開度全閉）を禁止するようにしてもよい。

さらに、フューエルカットの指示が出力された時点で、燃料の噴射量や噴射タイミングがすでに決定されている気筒について、点火プラグ１５０による混合気への点火を停止する代わりに、点火タイミングを遅角するようにしてもよい。点火タイミングを遅角するようにした場合は、エンジンの出力を低下させて、エンジン回転数ＮＥを速やかに低くすることができる。このとき、混合気は燃焼するので、燃料の未燃焼を抑制することができる。そのため、点火タイミングを遅角する場合は、排気エミッション性能を確保しつつ、エンジン回転数ＮＥを速やかに低くすることができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンの全体構成図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 フューエルカットの実行タイミングを示すタイミングチャートである。 燃料の噴射量および噴射タイミングを決定するタイミングと、点火タイミングを決定するタイミングとの関係を示すタイミングチャートである。 低速ギヤ段において急加速や急減速を行なった場合のエンジン回転数ＮＥの挙動を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０ エンジン本体、３０ スタータ、６０ エンジンＥＣＵ、１５０ 点火プラグ、１６０ 吸気バルブ、１７０ 排気バルブ、１９０ スロットルバルブ、２１０ インジェクタ、３００ トランスミッション、３１０ クラッチ、４２０ アクセルペダル、４３０ クラッチペダル、５２０ クランク角センサ、５３０ Ａ／Ｆセンサ、５４０ スロットル開度センサ、５５０ アクセル開度センサ、５６０ ニュートラルスタートスイッチ、５７０ 車速センサ、１０００ 燃焼室、１０１０ 吸気通路、１０２０ 排気通路。

Claims (13)

1. 駆動力を伝達する摩擦係合要素を介して変速機に連結された内燃機関の制御装置であって、
   アクセル開度が予め定められた開度よりも小さい場合において、前記内燃機関の出力軸回転数の上昇率が、予め定められた判定値よりも大きい場合、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための制御手段を含む、内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記摩擦係合要素が係合し、前記内燃機関から前記変速機に駆動力が伝達されている状態において、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記判定値は、前記変速機のギヤ比および前記内燃機関の出力軸回転数に基づいて定められる値である、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御装置は、前記内燃機関の負荷率の変化度合に基づいて、前記判定値を補正するための補正手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記補正手段は、前記判定値が大きくなるように、前記判定値を補正するための手段を含む、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記補正手段は、前記判定値の補正量が漸減するように、前記判定値を補正するための手段を含む、請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記制御手段は、前記内燃機関における点火の停止、前記内燃機関における燃料噴射の停止および前記内燃機関におけるスロットル開度の低減の少なくともいずれか一つを行なって、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記制御手段は、前記内燃機関における点火を停止した後、前記内燃機関における燃料噴射を停止して、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記制御手段は、前記内燃機関における点火時期を遅角した後、前記内燃機関における燃料噴射を停止して、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記制御手段は、前記内燃機関におけるスロットル開度を低減した後、前記内燃機関における点火および燃料噴射の少なくともいずれか一つを停止して、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記制御装置は、
    前記内燃機関のアイドル状態とは異なる運転状態であって、アクセル開度が前記予め定められた開度よりも小さい運転状態において、スロットルバルブを開くように制御するためのスロットルバルブ制御手段と、
    前記スロットルバルブ制御手段により前記スロットルバルブが開くように制御されている場合は、前記制御手段により前記内燃機関の出力軸回転数が低くされることを禁止するための禁止手段とをさらに含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
12. 内燃機関の出力軸回転数を低くするか否かを判別するための判別手段と、
    前記内燃機関の出力軸回転数を低くすると判別された場合、前記内燃機関における点火時期を遅角した後、前記内燃機関における燃料噴射を停止して、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための制御手段とを含む、内燃機関の制御装置。
13. 前記内燃機関は、変速機に連結され、
    前記制御手段は、変速を行なう際に、前記内燃機関における点火時期を遅角した後、前記内燃機関における燃料噴射を停止して、前記内燃機関の出力軸回転数を低くするように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１２に記載の内燃機関の制御装置。

Images