(57)【要約】【課題】車両のドライバビリティの維持と燃費性能の向上との両立を図る。【解決手段】現在の内燃機関の運転領域に応じて、内燃機関の出力するエンジントルクに影響を及ぼす所定の付加装置を操作する制御装置において、直近の過去の一定期間内におけるアクセル開度の極大値と極小値との差分の絶対値が閾値以下に縮小していることを条件として、付加装置に与える操作量を内燃機関の運転領域の変動によらず一定に固定することを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図２
2018100632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在の内燃機関の運転領域に応じて、内燃機関の出力するエンジントルクに影響を及ぼす所定の付加装置を操作する制御装置において、
直近の過去の一定期間内におけるアクセル開度の極大値と極小値との差分の絶対値が閾値以下に縮小していることを条件として、付加装置に与える操作量を内燃機関の運転領域の変動によらず一定に固定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時の内燃機関には、吸気バルブ及び／または排気バルブの開閉タイミングを可変制御できる可変バルブタイミング（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）機構や、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に向けて還流させ吸気に混交する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置等の付加装置が付帯している（例えば、下記特許文献を参照）。
【０００３】
内燃機関の現在の運転領域に応じて、吸気バルブ及び／または排気バルブの開閉タイミングの進角量（若しくは、吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップの期間の長さ）や、気筒に充填される吸気に占めるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率の制御を最適化すれば、内燃機関の効率を大きく改善することができる。
【０００４】
だが、内燃機関の効率を最大化するように付加装置の操作量を設定しようとすると、図３に鎖線で描画しているように、エンジン負荷率（充填効率、または気筒に充填される新気量）が多少変動するだけでも付加装置の操作量を大きく増減させる必要が生じる。
【０００５】
具体例を挙げると、アイドル運転領域または低負荷運転領域から多少エンジン負荷が増加しただけで、吸気ＶＶＴの進角量やＥＧＲバルブの開度を急峻に増大させることになる。しかも、これらの操作によってエンジン負荷率がさらに変化し、それに応じて吸気ＶＶＴの進角量やＥＧＲバルブの開度をさらに増大または縮小させなければならなくなる。結果として、吸気ＶＶＴの進角量やＥＧＲバルブの開度が一定の状態に収束せず、頻々に変動するようになる。
【０００６】
つまり、内燃機関の効率を最大化するように付加装置の操作量を設定しようとすると、車両の運転者がアクセル開度を一定にして定常走行しようとしていても、僅かなアクセル開度の変化でＶＶＴ機構やＥＧＲバルブの動作のハンチングが起こり、車両のドライバビリティに悪影響を及ぼすようなサージが発生する懸念がある。
【０００７】
ぞこで、現状では、図３に実線で描画しているように、エンジン負荷率の変化量に対する付加装置の操作量の変化量を抑制した、換言すれば、内燃機関の効率を最大化し得る最適な操作量よりもスムージングした特性曲線に沿って、付加装置を操作制御している。
【０００８】
しかしながら、このことは、内燃機関の効率ひいては燃費性能の向上の余地が依然として残されていることを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１６−１２５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、車両のドライバビリティの維持と燃費性能の向上との両立を図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】
【００１１】
上述した課題を解決するべく、本発明では、現在の内燃機関の運転領域に応じて、内燃機関の出力するエンジントルクに影響を及ぼす所定の付加装置を操作する制御装置において、直近の過去の一定期間内におけるアクセル開度の極大値と極小値との差分の絶対値が閾値以下に縮小していることを条件として、付加装置に与える操作量を内燃機関の運転領域の変動によらず一定に固定することを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。
【００１２】
このようなものであれば、内燃機関の効率をより一層高めるように運転領域に対する付加装置の操作量を設定したとしても、僅かなアクセル開度の変化で付加装置の動作のハンチングが起こることが少なくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両のドライバビリティの維持と燃費性能の向上との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態の内燃機関の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。
【図３】エンジン回転数がある一定値である状況下でのエンジン負荷率と吸気ＶＶＴの進角量との関係を模式的に例示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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ストロークガソリンエンジンであり、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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ことで生じる排気を各気筒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。
【００１８】
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外部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、特にサージタンク３３に接続している。
【００１９】
また、本実施形態の内燃機関には、各気筒１の吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できるＶＶＴ機構６が付随している。吸気ＶＶＴ機構６は、例えば、各気筒１の吸気バルブを駆動する吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を電動機によって変化させる既知のもの（モータドライブＶＶＴ）である。周知の通り、内燃機関の吸気カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトと吸気カムシャフトとの間には、回転駆動力を伝達するための巻掛伝動装置（図示せず）が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット（または、プーリ）と、吸気カムシャフト側に設けたカムスプロケット（または、プーリ）と、これらスプロケット（または、プーリ）に巻き掛けるタイミングチェーン（または、ベルト）とを要素とする。ＶＶＴ機構６は、吸気カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブの開閉タイミングを変更する。
【００２０】
本実施形態の内燃機関の制御装置たる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。
【００２１】
ＥＣＵ０の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クランク角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、内燃機関に要求されるエンジン負荷）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、内燃機関の温度を示唆する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ｄ、気筒１を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号ｅ、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ｆ、吸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ｇ、ブレーキペダルが踏まれていることまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ（ブレーキスイッチやマスタシリンダ圧センサ等）から出力されるブレーキ信号ｈ等が入力される。
【００２２】
ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、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、ＶＶＴ機構６に対して吸気バルブタイミングの制御信号ｎ等を出力する。
【００２３】
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（ＥＧＲバルブ２３の開度）、吸気バルブの開閉タイミング等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、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００２４】
ＥＣＵ０は、通常、内燃機関に付帯する付加装置であるＶＶＴ機構６やＥＧＲ装置２を、現在の内燃機関の運転領域に応じて操作する。具体的には、予めＥＣＵ０のメモリに、内燃機関の運転領域［エンジン回転数，エンジン負荷率（または、気筒１に充填される新気量、燃料噴射量、サージタンク３３内吸気圧、若しくはアクセル開度）］と、ＶＶＴ機構６による吸気バルブタイミングの進角量及びＥＧＲ装置２におけるＥＧＲバルブ２３の開度との関係を規定したマップデータを格納しており、ＥＣＵ０が現在の内燃機関の運転領域を示すパラメータ［エンジン回転数，エンジン負荷率］をキーとして当該マップを検索し、現在具現するべき吸気バルブタイミング及びＥＧＲバルブ２３開度を知得する。そして、それに対応した制御信号ｌ、ｎをＶＶＴ機構６及びＥＧＲバルブ２３の各々に与える。
【００２５】
上記のマップデータは、内燃機関の効率を最大限に高めるように設定することが望ましい。そのためには、エンジン回転数または負荷率の変動に対して、吸気バルブタイミングの進角量やＥＧＲバルブ２３の開度を細かく増減調整することとなる。だが、その副作用として、車両の運転者がアクセル開度を一定にして定常走行しようとする際に、僅かなアクセル開度の変化に伴って吸気バルブタイミングの進角量やＥＧＲバルブ２３の開度が増減するハンチングが起こり、車両のドライバビリティに悪影響を及ぼすサージが発生する懸念がある。
【００２６】
そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、図２に示すように、内燃機関の気筒１に流入する吸気（または、新気）の流量が顕著に増減せずほぼ一定化した状態となった場合（ステップＳ１）には、内燃機関の運転領域の変動及びこれに対応するマップデータによらず、ＶＶＴ機構６が具現する吸気バルブタイミングの進角量及びＥＧＲ装置２におけるＥＧＲバルブ２３の開度をそのときの大きさに固定し続ける（ステップＳ３）。これにより、僅かなアクセル開度の変化に起因した吸気バルブタイミング及びＥＧＲバルブ２３開度の変動を抑制する。
【００２７】
ステップＳ１では、直近の過去の一定期間内におけるアクセル開度の極大値と極小値との差分の絶対値が閾値以下に縮小している、つまりはアクセル開度が一定期間概ね一定に維持されていることを条件として、気筒１に流入する吸気（または、新気）の流量がほぼ一定化した状態となったと判断する。
【００２８】
ステップＳ１の条件が成立しない場合、即ちアクセル開度が閾値の範囲を超えて拡大または縮小した場合には、既に述べた通り、そのときの内燃機関の運転領域に対応した吸気バルブタイミングの進角量及びＥＧＲバルブ２３の開度をマップデータから読み出し、これに従ってＶＶＴ機構６及びＥＧＲバルブ２３を操作する（ステップＳ４）。
【００２９】
但し、たとえステップＳ１の条件が成立しているとしても、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからトルクの伝達を受けて駆動される補機の負荷が増減した暁には（ステップＳ２）、吸気バルブタイミングの進角量及びＥＧＲバルブ２３の開度の固定を止めて、現在の内燃機関の運転領域に対応した吸気バルブタイミングの進角量及びＥＧＲバルブ２３の開度をマップデータから読み出し、これに従ってＶＶＴ機構６及びＥＧＲバルブ２３を操作する（ステップＳ４）。
【００３０】
ステップＳ２では、例えば、内燃機関により駆動される発電機の発電量（出力電圧または出力電流）が所定値以上増減したときや、内燃機関により駆動されるエアコンディショナの冷媒圧縮用コンプレッサの容量が所定値以上増減したとき、コンプレッサにより圧縮される冷媒の圧力が所定値以上増減したとき、または、停止していたコンプレッサを稼働させるとき、あるいは逆に稼働していたコンプレッサを停止するときに、補機の負荷が増減したものとして、現在の内燃機関の運転領域及びマップデータに基づく吸気バルブタイミングの進角量並びにＥＧＲバルブ２３の開度の制御を再開する。一般に、このような補機負荷の変動が生じた場合には、その負荷の変動に応じた吸気量（スロットルバルブ３２の開度）及び燃料噴射量の増減補正が行われ、その帰結として内燃機関の運転領域が遷移し、マップデータを参照した吸気バルブタイミングの進角量及びＥＧＲバルブ３２の開度の操作制御を実行することとなる。
【００３１】
本実施形態では、現在の内燃機関の運転領域に応じて、内燃機関の出力するエンジントルクに影響を及ぼす所定の付加装置（ＶＶＴ機構６、ＥＧＲ装置）を操作する制御装置０において、直近の過去の一定期間内におけるアクセル開度の極大値と極小値との差分の絶対値が閾値以下に縮小していることを条件として、付加装置に与える操作量（吸気バルブタイミングの進角量、ＥＧＲバルブ２３の開度）を内燃機関の運転領域の変動によらず一定に固定することを特徴とする内燃機関の制御装置０を構成した。
【００３２】
本実施形態によれば、内燃機関の効率をより一層高めるように運転領域に対する付加装置の操作量を設定した上で、僅かなアクセル開度の変化による付加装置の動作のハンチングを抑止することが可能となる。ひいては、車両のドライバビリティの維持と燃費性能の向上との両立を図ることができる。
【００３３】
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、内燃機関の各気筒１の吸気バルブの開弁タイミング及び／または閉弁タイミングを変化させるためのＶＶＴ機構６の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を進角／遅角させるもの以外にも、吸気バルブを開弁駆動する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、ロッカーアームのレバー比を電動機を介して変化させるもの、吸気バルブを電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。
【００３４】
また、付加装置として、各気筒１の排気バルブの開弁タイミング及び／または閉弁タイミングを変化させるための排気ＶＶＴ機構が内燃機関に付随している場合には、この排気ＶＶＴ機構が具現する排気バルブの開閉タイミングの操作について、本発明を適用することができる。
【００３５】
上記実施形態では、ＶＶＴ機構６とＥＧＲ装置２との双方の操作制御に本発明を適用していたが、何れか一方の操作制御にのみ本発明を適用することとしても構わない。
【００３６】
その他各部の具体的構成は、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】
【００３７】
本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
２…付加装置（ＥＧＲ装置）
２３…ＥＧＲバルブ
６…付加装置（ＶＶＴ機構）
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｆ…吸気温・吸気圧信号
ｌ…ＥＧＲバルブの開度操作信号
ｎ…吸気バルブタイミングの制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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