JP2010203318A - 駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンに燃料を供給する際に、排気ガスの有害成分の増加を抑制でき、かつ、エンジントルクの過大化を回避できる駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの燃焼室へ燃料を供給する制御と、燃焼室への燃料の供給を停止させ、かつ、燃焼室の吸入空気量を増大させてエンジンによる抵抗を低下させる制御とを切り替えておこなう駆動力制御装置において、燃焼室への燃料の供給を停止し、かつ、燃焼室における吸入空気量を増大させてエンジンによる抵抗を低下させている際に、燃焼室に燃料を供給する要求が発生したか否かを判断する要求判断手段（ステップＳ３）と、要求判断手段（ステップＳ３）により、燃焼室に燃料を供給する要求が発生した場合は、燃焼室で燃料が供給されている際に燃焼室から排出されていた排気ガスの一部を、燃焼室に還流させる還流手段（ステップＳ４）とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両がコースト状態にあるときに、エンジンへの燃料の供給を停止する制御をおこなう駆動力制御装置に関するものである。

従来、車両がコースト状態にあるときに、エンジンへの燃料の供給を停止する制御をおこなうことにより、燃料消費量を低減する技術が知られており、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、車両がコースト状態の時、燃料カット制御を実行するとともに、エンジンに吸入される空気量を増大する制御をおこなうことが記載されている。このとき、燃料カット制御を継続するために、エンジンに接続された自動変速機でダウンシフトをおこないエンジン回転数を上昇させると、エンジンブレーキ力が強められて瞬間的に減速されるため、乗員に不快感を与える。そこで、アイドルスピードコントロールバルブを開とすることにより吸入空気量を増大させて、エンジンブレーキ力を弱めることが記載されている。なお、車両に搭載された内燃機関の制御は、特許文献２ないし４にも記載されている。

特開平７−２２９４３２号公報 特開２００２−１４７２１７号公報 特開２００８−３０３７４３号公報 特開２００１−２７１６７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているエンジン制御装置のように、エンジンでの燃料カット中に吸入空気量を増大させると、その後に、エンジンで燃料の供給を開始したときに、吸入空気量に対して燃料が不足する。その結果、エンジンで発生する排気ガスに含まれる有害成分が増加する。一方、吸入空気量に見合った燃料が供給されると、エンジントルクが過大となる虞があった。

この発明は上記事情を背景としてなされたものであって、エンジンで燃料の供給を停止し、かつ、吸入空気量を増加させているときに、エンジンで燃料の供給を開始するにあたり、排気ガスに含まれる有害成分が増加することを抑制でき、かつ、エンジントルクが過大となることを回避できる駆動力制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため請求項１の発明は、エンジンの燃焼室に燃料を供給して燃焼させる制御と、前記燃焼室への燃料の供給を停止させ、かつ、前記燃焼室における吸入空気量を増大させて前記エンジンによる抵抗を低下させる制御とを切り替えておこなう駆動力制御装置において、前記燃焼室への燃料の供給を停止し、かつ、前記燃焼室における吸入空気量を増大させて前記エンジンによる抵抗を低下させる制御をおこなっている際に、前記燃焼室に燃料を供給する要求が発生したか否かを判断する要求判断手段と、前記要求判断手段により、前記燃焼室に燃料を供給する要求が発生したと判断された場合は、前記燃焼室で燃料が供給されている際に前記燃焼室から排出されていた排気ガスの一部を、前記燃焼室に還流させる還流手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記燃焼室に燃料が供給されて前記燃焼室から排出された排気ガスを保持する保持装置を有しており、前記保持装置で保持されている排気ガスの圧力が、予め定められた閾値未満であるか否かを判断する圧力判断手段と、前記保持装置で保持されている排気ガスの圧力が、予め定められた閾値未満である場合は、前記燃焼室への燃料の供給を停止する際に、前記燃焼室における吸入空気量を増大させる制御をおこなわない吸入空気量制御手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、エンジンで燃料の供給を停止し、かつ、燃焼室における吸入空気量を増大させてエンジンによる抵抗を低下させる制御をおこなっている際に、エンジンに燃料を供給する要求が発生した場合は、燃焼室から排出されていた排気ガスの一部を燃焼室に還流させる。したがって、燃焼室に排気ガス（不活性ガス）が吸入されることで、燃料の燃焼温度を相対的に低下させ有害成分の増加を抑制できる一方、空気量に対する燃料の割合が増加することを回避でき、エンジントルクが過大となることを抑制できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、燃焼室に燃料が供給されて燃焼室から排出された排気ガスが保持装置で保持される。そして、保持装置で保持されている排気ガスの圧力が、予め定められた閾値未満である場合は、その後にエンジンで燃料の供給を停止し、ついで、燃料の供給を開始するときに、有害成分の増加または過大トルクの抑制をおこなえない。そこで、エンジンで燃料供給を停止するときに、燃焼室における吸入空気量を増大させる制御をおこなわない。

この発明の駆動力制御装置の制御例を示すフローチャートである。 この発明の駆動力制御装置の対象となるエンジンの構成を示す模式図である。 この発明の駆動力制御装置の他の制御例を示すフローチャートである。 図１および図３の制御例に対応し、有段変速機の場合を示すタイムチャートである。 図１および図３の制御例に対応し、無段変速機の場合を示すタイムチャートである。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図２において、車両に搭載されたエンジン１は、燃焼室２で燃料を燃焼させて動力を発生する動力装置であり、そのエンジン１は燃焼室２に連通する吸気管３を備えている。また、吸気管３には、燃焼室２への吸入空気量を電気的に制御する電子スロットルバルブ４が設けられている。エンジン１のシリンダ５内にはピストン６が往復動可能に配置されて、前記燃焼室２が形成されている。また、燃焼室２と吸気管３との間に形成された吸気ポートを開閉する吸気バルブ７が設けられている。さらに、燃焼室２に供給する燃料を噴射する燃料噴射バルブ１５が設けられている。さらに、エンジン１がガソリンエンジンであれば、燃焼と空気との混合ガスに点火する点火装置（図示せず）が設けられている。さらに、燃焼室２内で燃料が燃焼して生成された排気ガスが、燃焼室２から排出される排気管８が設けられている。排気管８と燃焼室２とが排気ポートにより接続されており、その排気ポートを開閉する排気バルブ９が設けられている。

さらに、排気管８に排出された排気ガスの一部を、吸気管３に還流させるパイプ１０が設けられている。このパイプ１０における吸気管３側の端部は、電子スロットルバルブ４と吸気ポートとの間に接続されている。そして、パイプ１０と吸気管３とを接続および遮断するバルブ（ＥＧＲバルブ）１１が設けられている。このバルブ１１は、その開閉時期および開度を制御可能なソレノイドバルブにより構成されている。また、パイプ１０にはクーラー１２が設けられており、パイプ１０を通る排気ガスが冷却される。さらに、パイプ１０を通る排気ガスを吸気管３に還流させる前に一旦保持する蓄圧装置１３が設けられている。この蓄圧装置１３とクーラー１２との間には、さらに別のバルブ（図示せず）が設けられており、排気管８からパイプ１０に流れ込んだ排気ガスを蓄圧装置１３に保持するとともに、このバルブおよび前記バルブ１１の両方を閉じると、蓄圧装置１３内に保持された排気ガスが排気管８または吸気管３に送られることを防止できる。また、バルブを閉じ、かつ、バルブ１１を開放すると、蓄圧装置１３に保持された排気ガスを、排気管８に戻すことなく吸気管３に還流させることができる構成を有している。すなわち、パイプ１０および蓄圧装置１３およびバルブ１１により、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）が構成されている。

さらに、エンジン１には変速機１４が動力伝達可能に接続されている。この変速機１４は、入力回転数と出力回転数との比である変速比を変更可能なように構成されている。変速機１４としては、変速比を段階的に変更可能な有段変速機、または変速比を無段階に変更可能な無段変速機のいずれを用いてもよい。ここでは、変速機１４が第１速ないし第５速の変速段を選択可能な有段変速機である場合について説明する。この変速機１４では、ドライブ（Ｄ）ポジションが選択されると、車速およびアクセル開度に基づいて、第１速ないし第５速の変速段が選択的に切り替えられる。また、電子スロットルバルブ４および燃料噴射バルブ１５および点火装置およびバルブ１１および変速機１４を制御する電子制御装置１７が設けられており、その電子制御装置１７には、蓄圧装置１３内部の圧力、エンジン回転数、電子スロットルバルブ４の開度、車速、アクセル開度、変速機１４の入力回転数および出力回転数などを検知するセンサおよびスイッチの信号が入力される。

つぎに、図２に示された車両の制御を説明すると、アクセルペダルが踏み込まれているときに、吸気管３を経由して燃焼室２に空気が吸入され、かつ、燃料が燃焼室２に供給されるとともに、混合ガスに着火されて燃料が燃焼し、ピストン６が往復運動する。そのピストン６の往復運動がクランクシャフトの回転運動に変化されて、そのクランクシャフトのトルクが変速機１４に伝達される。この変速機１４から出力されたトルクが駆動輪に伝達されて駆動力が発生する。なお、燃焼室２で燃料が燃焼すると排気ガスが発生し、その排気ガスは排気ポートを経由して排気管８に排出される。排気管８に排出された排気ガスの一部は、パイプ１０を経由して蓄圧装置１３で保持される。

一方、電子制御装置１７では、車速およびアクセル開度に基づいて変速機１４の変速比が決定され、変速機１４の変速比が制御される。一方、ドライブポジションが選択されて車両が走行中に、アクセルペダルが戻されて車両が惰力走行する状態（コースト状態）では、燃焼室２への燃料の供給を停止する制御（フューエルカット制御）をおこなうことができる。なお、燃料の供給を再開する条件が成立すると、燃焼室２への燃料供給が再開される。燃料の供給を再開する条件には、アクアセルペダルが踏む込まれたこと、エンジン回転数が所定回転数（復帰回転数）まで低下したことなどが含まれる。この所定回転数は、点火装置で点火を行うとエンジン１が自律回転可能な回転数の下限に対応する値である。このため、フューエルカット制御を実行中は、そのフューエルカット制御の継続を目的として、変速機１４の変速比を相対的に大きくする制御をおこなう。

このフューエルカット制御に関連するエンジン１の制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、前記フューエルカット（Ｆ／Ｃ）制御を実行中であるか否かが判断される（ステップＳ１）。このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、エンジン１のフリクションを低減する制御を実行中であるか否かが判断される（ステップＳ２）。前記フューエルカット制御の継続を目的として、変速機１４の変速比を相対的に大きくする制御をおこなうと、エンジンブレーキ力が過度に強められて減速度が増大し、運転者が違和感を持つ可能性がある。そこで、電子スロットルバルブ４の開度を相対的に増加させることにより、エンジン１の回転にともなう抵抗を低下させる制御をおこなうことが可能である。このように、フューエルカット制御の実行中に、電子スロットルバルブ４の開度を相対的に増加（開放）させることにより、エンジン１による抵抗を低下させる制御が、エンジン１のフリクションを低減する制御である。

このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、フューエルカット制御から、燃料を供給する制御に復帰する要求が発生したか否かが判断される（ステップＳ３）。例えば、アクセルペダルが踏み込まれた場合、エンジン回転数が復帰回転数まで低下した場合は、ステップＳ３で肯定的に判断されて、燃焼室２への燃料供給および点火制御が再開され、かつ、バルブ１１を開放して排気ガスを吸気管３に還流させる制御を実行し（ステップＳ４）、リターンする。このステップＳ４において、吸気管３に還流される排気ガスは、蓄圧装置１３に保持されていた排気ガス、または、排気管８に残留していた排気ガスのいずれでもよく、吸気管３内とパイプ１０内との圧力差により、パイプ１０内の排気ガスが吸気管３に還流される。

このように、燃焼室２に燃料を供給するときに、排気ガスが吸気管３に還流されると、燃焼室２に供給される吸入空気量における不活性ガス率が増大する。すると、燃料の燃焼温度が相対的に低くなり、燃料の燃焼により発生する有害成分（Ｎｏｘ（窒素酸化物））の発生量の増加を抑制できる。また、吸入空気量に対する燃料の比率が相対的に少なくなるため、エンジントルクが過大となることを回避でき、急加速による運転性の悪化を回避できる。なお、ステップＳ１で否定的に判断された場合、または、ステップＳ２で否定的に判断された場合、またはステップＳ３で否定的に判断された場合はそのままリターンする。ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ３が、この発明の要求判断手段に相当し、ステップＳ４が、この発明の還流手段に相当する。

つぎに、この発明の他の制御例を図３に基づいて説明する。図３において、図１と同じ処理をおこなうステップについては、図１と同じステップ番号を付してある。この図３においては、まず、蓄圧装置１３の内部の圧力が、電子制御装置１７に予め記憶されている閾値以上であるか否かが判断される（ステップＳ５）。この閾値は、燃料の供給を再開したときに、エンジントルクが過大となることを抑制できる程度の不活性ガスを吸気管３に還流できるか否かを判断するための値である。そして、蓄圧装置１３の内部の圧力が閾値以上であれば、燃料の供給を再開したときに、エンジントルクが過大となることを抑制できることを意味する。そこで、ステップＳ５で肯定的に判断された場合はステップＳ１に進む。またステップＳ１からステップＳ２に進み、このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、フューエルカット制御の継続を目的として、変速機１４の変速比を相対的に大きくする制御をおこなう（ステップＳ６）。このステップＳ６についで、ステップＳ３およびステップＳ４に進む。したがって、より広範囲に亘りフューエルカット制御を継続でき、燃費の向上を図ることができる。

一方、ステップＳ５で否定的に判断されるということは、エンジントルクが過大となることを抑制できる程度に不活性ガスを供給できないことになる。そこで、ステップＳ７を経由してリターンする。このステップＳ７では、フューエルカット制御を実行するにあたり、エンジン１のフリクションを低減する制御をおこなわない。また、ステップＳ７では、「フューエルカット制御の継続を目的として変速機１４の変速比を相対的に大きくする変速制御」はおこなわず、車速およびアクセル開度を基準として変速比を決定する「通常変速制御」を実行する。つまり、車両が相対的に低車速で惰力走行するときに、相対的に低い変速段（大きな変速比）が選択されなくなる。したがって、エンジンブレーキ力が過度に強められて減速しすぎるという違和感を生じない。この図３に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ５が、この発明の圧力判断手段に相当し、ステップＳ７が、この発明の吸入空気量制御手段に相当する。図３のその他の機能的手段と、この発明の構成との対応関係は、図１に示された手段と、この発明の構成との対応関係と同じである。

図１および図３の制御例に対応するタイムチャートの一例を、図４に基づいて説明する。この図４は変速機１４が有段変速機である場合に相当する。まず、時刻ｔ１以前においてはアクセル操作量が零、つまり、アクセルペダルが踏み込まれていないとともに、フューエルカット制御が実行されている。また、時刻ｔ１以前では、車速が実線で示すように徐々に低下するとともに、エンジン回転数も実線で示すように徐々に低下している。そして、エンジン回転数が復帰回転数まで低下すると、変速機１４の変速比を大きくする制御（ダウンシフト）がおこなわれて一旦エンジン回転数が上昇し、その後は車速の低下によりエンジン回転数が再度低下している。この実施例では、時刻ｔ１以前において、変速機１４のダウンシフトが１回おこなわれている。さらに、時刻ｔ１以前におけるＥＧＲ率は零％である。このＥＧＲ率とは、燃焼室２に供給される空気量のうち、パイプ１０を経由して還流される不活性ガスの割合である。そして、時刻ｔ１でアクセル操作量が増加する（アクセルペダルが踏み込まれる）と、エンジン１で燃料供給が開始され、かつ、ＥＧＲ率が上昇し、かつ、車速が上昇し、かつ、エンジン回転数が上昇している。

つぎに、車両がコースト状態にあり、かつ、フューエルカット制御を実行中に、エンジンのフリクションを低減する制御をおこなわない比較例を、図４に破線で示す。この比較例では、エンジンのフリクションを低減する制御をおこなわないため、時刻ｔ１以前において、比較例におけるエンジン回転数の低下割合は、実施例におけるエンジン回転数の低下割合よりも大きい。このため、比較例では、時刻ｔ１以前において、変速機でダウンシフトが２回おこなわれている。さらに、比較例ではダウンシフト回数が実施例よりも１回多いため、車速の低下割合（減速度）は比較例の方が実施例よりも大きい。

図１および図３の制御例に対応するタイムチャートの一例を、図５に基づいて説明する。この図５は変速機１４が無段変速機である場合に対応している。図３および図５において、アクセル操作量、車速、Ｆ／Ｃ状態、ＥＧＲ率の経時変化は同じである。図５において、時刻ｔ１以前では車速が徐々に低下することに伴い、無段変速機の変速比が無段階に大きくなるようにダウンシフトされて、エンジン回転数はほぼ一定に制御されている。そして、時刻ｔ１でアクセル操作量が増加すると、無段変速機の変速比がステップ的に大きくなり、エンジン回転数がステップ的に上昇している。

さらに、図１に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン１が、この発明のエンジンに相当し、燃焼室２が、この発明の燃焼室に相当し、蓄圧装置１３が、この発明の保持装置に相当する。なお、図２の例では、エンジン１のフリクションを低減させるにあたり、吸気管３に設けられた電子スロットルバルブ４の開度を制御しているが、エンジン１のフリクションを低減させるにあたり、吸気管３と並列に設けられた補助吸気管（図示せず）のアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ・図示せず）の開度を増加して、吸入空気量を増加してもよい。なお、エンジン１がディーゼルエンジンである場合は、点火装置は設けられておらず、復帰回転数は、燃料を供給すると自己着火によりエンジン１が自律回転可能となる回転数の下限値である。

１…エンジン、 ２…燃焼室、 １３…蓄圧装置、 １７…電子制御装置。

Claims (2)

1. エンジンの燃焼室に燃料を供給して燃焼させる制御と、前記燃焼室への燃料の供給を停止させ、かつ、前記燃焼室における吸入空気量を増大させて前記エンジンによる抵抗を低下させる制御とを切り替えておこなう駆動力制御装置において、
   前記燃焼室への燃料の供給を停止し、かつ、前記燃焼室における吸入空気量を増大させて前記エンジンによる抵抗を低下させる制御をおこなっている際に、前記燃焼室に燃料を供給する要求が発生したか否かを判断する要求判断手段と、
   前記要求判断手段により、前記燃焼室に燃料を供給する要求が発生したと判断された場合は、前記燃焼室で燃料が供給されている際に前記燃焼室から排出されていた排気ガスの一部を、前記燃焼室に還流させる還流手段と
   を備えていることを特徴とする駆動力制御装置。
2. 前記燃焼室に燃料が供給されて前記燃焼室から排出された排気ガスを保持する保持装置を有しており、
   前記保持装置で保持されている排気ガスの圧力が、予め定められた閾値未満であるか否かを判断する圧力判断手段と、
   前記保持装置で保持されている排気ガスの圧力が、予め定められた閾値未満である場合は、前記燃焼室への燃料の供給を停止する際に、前記燃焼室における吸入空気量を増大させる制御をおこなわない吸入空気量制御手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。

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