(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関が搭載された車両の実際の走行時に発生するサージングを好適に抑制する。【解決手段】車両の加速度を検出する加速度センサの出力を参照してその出力が所定以上振動している場合に車両にサージングが発生していると判定し、並びに、内燃機関の回転速度を検出する回転センサの出力を参照してその出力が所定以上変動している場合に燃焼が不安定であると判定する。そして、車両にサージングが発生し、かつ内燃機関において燃焼が不安定であると判定したときに、車両の挙動を安定させるための補正制御を実施する。【選択図】図４
2014163350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が搭載された車両を制御するものであって、
車両の加速度を検出する加速度センサの出力を参照してその出力が所定以上振動している場合に車両にサージングが発生していると判定し、
並びに、内燃機関の回転速度を検出する回転センサの出力を参照してその出力が所定以上変動している場合に燃焼が不安定であると判定することとし、
車両にサージングが発生し、かつ内燃機関において燃焼が不安定であると判定したときに、車両の挙動を安定させるための補正制御を実施することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が定常走行中、または加速度がほぼ一定の緩加速／緩減速走行中に、内燃機関の気筒において混合気の燃焼が不安定になると、クランクシャフト及び車軸の回転が不均一となって車両が小刻みに振動し、やがて共振し大きな低周波数成分となるサージングが発生することがある。このようなサージングを防止するべく、車両の設計開発段階において、サージングの発生条件を突き止めてサージングの予防を図る適合を行うことが通例である（例えば、下記特許文献を参照）。
【０００３】
だが、個々の車両の構成部品の公差や、実際の走行時の路面の状況、タイヤの状態、駆動系の状態等の影響を受けて引き起こされるサージングを根絶することはできない。これらの要因は、設計開発段階の適合では完全には試験することができないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−１１８７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、車両の実際の走行時に発生するサージングを好適に抑制することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、内燃機関が搭載された車両を制御するものであって、車両の加速度を検出する加速度センサの出力を参照してその出力が所定以上振動している場合に車両にサージングが発生していると判定し、並びに、内燃機関の回転速度を検出する回転センサの出力を参照してその出力が所定以上変動している場合に燃焼が不安定であると判定することとし、車両にサージングが発生し、かつ内燃機関において燃焼が不安定であると判定したときに、車両の挙動を安定させるための補正制御を実施することを特徴とする制御装置を構成した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両の実際の走行時に発生するサージングを好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態の制御装置が参照する加速度センサの出力信号を例示する図。
【図３】同実施形態の制御装置が参照する回転センサの出力信号を例示する図。
【図４】同実施形態の制御装置が失火判定に際して実行する処理の手順例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１０】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１１】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１２】
図示例の内燃機関には、外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２が付帯している。外部ＥＧＲ装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。
【００１３】
内燃機関には、その吸気バルブ及び／または排気バルブの開閉タイミングを変化させることのできる可変バルブタイミング機構が付随することがある。可変バルブタイミング機構の態様としては、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を油圧により進角／遅角させるものの他、電磁ソレノイドバルブを採用したもの、バルブ駆動用のカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの等が知られている。
【００１４】
また、内燃機関のクランクシャフトには、巻掛伝動装置（ベルト及びプーリ、またはチェーン及びスプロケット）や歯車伝動装置等（図示せず）を介して発電機（オルタネータまたはモータジェネレータ。図示せず）を接続している。発電機は、クランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて発電し、車載のバッテリ（図示せず）を充電したり、車両に実装された照明灯やファン、ヒータ、ソレノイドバルブやマグネットクラッチ等の各種の電気負荷に給電したりする。
【００１５】
車内の空調を司るエアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ（図示せず）もまた、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて稼働する。クランクシャフトとコンプレッサとの間には、断接切換可能なマグネットクラッチ（図示せず）が介在している。
【００１６】
本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００１７】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、車両の加速度（または、車両が所在している路面の傾斜）を検出する加速度センサから出力される加速度信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｈ等が入力される。
【００１８】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、クランクシャフトと車軸との間に介在するトルクコンバータのロックアップクラッチ（図示せず）の締結／切断を切り換えるロックアップソレノイドバルブ（図示せず）に対して開度制御信号ｍ、吸気バルブ及び／または排気バルブのバルブタイミングを操作するオイルコントロールバルブ（図示せず）に対して開度制御信号ｎ、クランクシャフトと冷媒圧縮用コンプレッサとの間に介在するマグネットクラッチに通電する電気回路上のスイッチ（リレーまたは半導体スイッチング素子）に対してクラッチ締結信号ｏ、発電機が発電する電圧を制御する電圧レギュレータに対して電圧指示信号ｐ等を出力する。
【００１９】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ率、バルブタイミング、トルクコンバータのロックアップを行うか否か、発電機の出力電圧（発電量）といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐを出力インタフェースを介して印加する。
【００２０】
本実施形態のＥＣＵ０は、車両の加速度を計測し、その加速度の振動の度合いを判定閾値と比較することで、車両にサージングが発生しているか否かの判定を行う。
【００２１】
図２に示すように、ＥＣＵ０は、加速度センサの出力信号ｄを参照して当該出力信号ｄの極大値ｄ１及び極小値ｄ２を反復的に知得し、時間軸上で隣り合う極大値ｄ１と極小値ｄ２との差分（いわば、出力信号ｄの振幅）Δｄを演算する。Δｄが判定閾値を上回ったならば、車両にサージングが発生しているものと判定する。図示例では、ｔ１の時点でサージングが発生したと判定される。
【００２２】
あるいは、ＥＣＵ０が、直近の過去の一定個数の極大値ｄ１及び極小値ｄ２を基にそれらの標準偏差を算出し、この標準偏差が判定閾値を上回った場合に、車両にサージングが発生したと判定するようにしてもよい。
【００２３】
並びに、ＥＣＵ０は、内燃機関の所定回転角度あたりの回転速度を計測し、その回転速度の低下量（変化量）を判定閾値と比較することで、気筒１内での混合気の燃焼が不安定となっているか否かの判定を行う。
【００２４】
ＥＣＵ０は、クランクシャフトが所定回転角度、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）回転するために要した時間を、エンジン回転センサの出力信号ｂを参照して反復的に知得し、今回計測された所要時間から前回計測された所要時間を減算することで、３０°ＣＡ毎の回転速度の低下量の指標となる値、換言すれば３０°ＣＡの所要時間の変化量を得る。そして、その指標値を判定閾値と比較して、前者が後者を上回ったならば、気筒１内での燃焼が不安定ないし失火したものと判定する。
【００２５】
図３に、回転速度の低下量の指標値である、３０°ＣＡの所要時間の変化量の推移を例示する。図３中、実線の曲線が３０°ＣＡの所要時間の変化量を表し、破線が判定閾値を表している。３０°ＣＡの所要時間の変化量が正値であることは機関の回転速度が減速傾向にあることを意味し、負値であることは機関の回転速度が加速傾向にあることを意味する。何れかの気筒１において燃焼が不安定化し、または失火が発生すると、当該気筒１の膨張行程において加速が行われないことから、３０°ＣＡの所要時間の変化量（減少量）の値が逓増する。故に、この変化量を判定閾値と比較することで、燃焼不安定によるクランクシャフト及び車軸の回転変動を感知できる。図示例では、ｔ２の時点で失火が発生したと判定される。
【００２６】
しかして、本実施形態のＥＣＵ０は、加速度センサの出力ｄに基づいて車両にサージングが発生していると判定し、なおかつ回転センサの出力ｂに基づいて内燃機関における燃焼が不安定であると判定した場合に、車両の挙動を安定させるための補正制御を実施する。
【００２７】
加速度センサの出力ｄが振動しているというだけでは、車両のサージングの原因を把握することはできない。荒れた路面の凹凸により車両が振動している等、気筒１における混合気の燃焼状態とは無関係に発生するサージングもあり得る。このようなサージングをＥＣＵ０の制御によって鎮圧することは、困難である。
【００２８】
他方、混合気の燃焼が不安定であることに起因してサージングが発生しているのであれば、そのサージングをＥＣＵ０の制御により鎮圧することは可能である。
【００２９】
そこで、本実施形態では、エンジン回転センサの出力ｂに基づいて混合気の燃焼状態を併せて判定し、車両のサージングの原因を切り分けて特定する。そして、混合気の燃焼が不安定であることに起因したサージングである場合には、補正制御を実施してそのサージングの抑制を図ることとしている。
【００３０】
補正制御の例を、以下に列挙する；
（ｉ）駆動系のトルクコンバータのロックアップクラッチの締結の一時的解除。ロックアップを解除することで、内燃機関のクランクシャフトと車軸とが直結していない（流体クラッチを介して接続している）状態となる。内燃機関から見た駆動系及び車軸の機械的な負荷が軽減し、トルクコンバータによるトルク増幅作用も見込めるので、車軸の回転が安定する。
（ii）外部ＥＧＲバルブ２３の閉止または開度の縮小。気筒１に充填される吸気の外部ＥＧＲ率を減少させれば、失火リスクが低下し、燃焼が安定する。
（iii）バルブオーバラップ期間の縮小。吸気バルブまたは排気バルブのバルブタイミングを操作し、双方のバルブが同時に開弁しているバルブオーバラップ期間をなくすか短くすることで、気筒１に充填される吸気の内部ＥＧＲ率を減少させる。失火リスクが低下し、燃焼が安定する。
（iv）点火タイミングの進角補正。混合気の点火燃焼の改善に寄与する。
（ｖ）吸気量及び燃焼噴射量の増量補正。スロットルバルブ３２の開度を拡大する方向に補正して、気筒１に充填される吸気量及び燃焼噴射量を増加させれば、失火リスクが低下し、燃焼が安定する。但し、その分だけ内燃機関の出力トルクの増大を招くことから、不必要な車両の加速を抑止するべく、点火タイミングを遅角補正して出力トルクを敢えて低減するか、駆動系の変速機の変速比をローギア側に変更（減速比を大きく）するか、出力トルクの増大分を相殺するように補機の負荷を増大させる（発電機の出力電圧を高める、またはマグネットクラッチの締結時間を延長して冷媒圧縮用コンプレッサの稼働量を増す）かすることが望ましい。
ＥＣＵ０は、上掲の補正制御のうちの一つまたは複数を実行する。
【００３１】
図４に、ＥＣＵ０がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ０は、車両の加速度の極大値ｄ１及び極小値ｄ２を反復的に計測し（ステップＳ１）、それら極大値ｄ１及び極小値ｄ２を基に車両のサージングの有無を判定する（ステップＳ３）。
【００３２】
さらに、内燃機関のクランクシャフトの３０°ＣＡの回転の所要時間の変化量を反復的に演算し（ステップＳ２）、その変化量を基に混合気の燃焼不安定または失火の有無を判定する（ステップＳ４）。
【００３３】
車両のサージングが発生しており、なおかつ混合気の燃焼不安定または失火が発生していると判定したならば、車両のサージングを抑圧するための補正制御の実行を開始する（ステップＳ５）。
【００３４】
補正制御は、車両のサージングが鎮まった後に（ステップＳ６）終了する。ステップＳ６では、例えば、車両の加速度の極大値ｄ１と極小値ｄ２との差分Δｄが所定値よりも小さくなったとき、または、直近の過去の一定個数の極大値ｄ１及び極小値ｄ２の標準偏差が所定値よりも小さくなったときに、サージングが鎮まったと判断する。
【００３５】
本実施形態では、内燃機関が搭載された車両を制御するものであって、車両の加速度を検出する加速度センサの出力ｄを参照してその出力が所定以上振動している場合に車両にサージングが発生していると判定し、並びに、内燃機関の回転速度を検出する回転センサの出力ｂを参照してその出力が所定以上変動している場合に燃焼が不安定であると判定することとし、車両にサージングが発生し、かつ内燃機関において燃焼が不安定であると判定したときに、車両の挙動を安定させるための補正制御を実施することを特徴とする制御装置０を構成した。
【００３６】
本実施形態によれば、車両の実際の走行時に発生するサージングを好適に抑制することが可能となり、ドライバビリティ及びドライブフィーリングの良化に奏効する。
【００３７】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、車両のサージングにおける振動は、ある一定の周波数帯に属している。従って、加速度センサが出力する信号ｄを予めバンドパスフィルタ処理し、当該周波数帯以外の周波数成分を予め除去した出力信号ｄを参照して、車両のサージングの有無を判定するようにしてもよい。
【００３８】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
０…制御装置（ＥＣＵ）
ｂ…回転センサの出力
ｄ…加速度センサの出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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