(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて駆動輪を駆動し、かつ機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置であって、負荷と回転速度とに基づいて目標圧縮比を設定し、負荷が高いほど低い目標空燃比とする内燃機関の制御装置において、
アクセル開度の減少による減速中の第１のタイミングにおいて、その後の再加速時に内燃機関に相対的に高いトルク応答が要求される所定の高トルク応答要求条件が成立しているか否かを判定して高トルク応答要求条件が成立していればフラグをＯＮとし、
上記フラグがＯＮであれば、上記第１のタイミングの後、内燃機関の回転速度がアイドル判定回転速度以下となったかあるいは車速が車両停止判定車速以下となった第２のタイミングにおいて、上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を高トルク応答に適した低い圧縮比とした圧縮比変更を開始し、この目標空燃比に達するまで圧縮比変更を継続する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記内燃機関は、少なくとも吸気弁閉時期を変更可能な吸気側可変動弁機構を備え、 
上記第２のタイミングにおいて、再加速時に高トルク応答を得るための付加的な制御として、吸気弁閉時期が下死点に近付くように上記吸気側可変動弁機構を制御する吸気弁閉時期制御を開始する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項３】
上記内燃機関は、少なくとも吸気弁開時期を変更可能な吸気側可変動弁機構を備え、 
上記第２のタイミングにおいて、再加速時に高トルク応答を得るための付加的な制御として、バルブオーバラップが縮小するように上記吸気側可変動弁機構を制御する吸気弁開時期制御を開始する、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項４】
上記内燃機関は、少なくとも排気弁閉時期を変更可能な排気側可変動弁機構を備え、 
上記第２のタイミングにおいて、再加速時に高トルク応答を得るための付加的な制御として、バルブオーバラップが縮小するように上記排気側可変動弁機構を制御する排気弁閉時期制御を開始する、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項５】
上記内燃機関は、ウェストゲートバルブを有するターボ過給機を備え、 
上記第２のタイミングにおいて、再加速時に高トルク応答を得るための付加的な制御として、上記ウェストゲートバルブの開度が小さくなるように制御するウェストゲートバルブ制御を開始する、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項６】
上記内燃機関は、変速比を制御可能な変速機を介して上記車両を駆動しており、 
上記第２のタイミングにおいて、再加速時に高トルク応答を得るための付加的な制御として、上記変速比が小さくなるように上記変速機の制御を開始する、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項７】
上記車両は、運転者によって選択操作される走行モード切替手段を備え、 
上記第１のタイミングにおいて、上記運転者が車両の走行モードとしてスポーツモードを選択していた場合に、高トルク応答要求条件が成立していると判定する、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項８】
上記車両は、路面の勾配を検出する手段を備え、 
上記第１のタイミングにおいて、上記路面の上り勾配が所定値以上であるときに、高トルク応答要求条件が成立していると判定する、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項９】
上記車両は、車両積載量を検出する手段を備え、 
上記第１のタイミングにおいて、上記車両積載量が所定値以上であるときに、高トルク応答要求条件が成立していると判定する、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 
【請求項１０】
上記車両は、他の物体を牽引している牽引走行を検出する手段を備え、 
上記第１のタイミングにおいて、上記牽引走行であるときに、高トルク応答要求条件が成立していると判定する、請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載された内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の発進加速性能は、車両を魅力あるものとするために必要な一つの品質と言える。本出願人が先に提案した特許文献１には、機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた車両用の内燃機関において、車両停止中に、運転者がブレーキペダルを解放したら発進要求があるものとして圧縮比を低圧縮比側へ変更させる技術が開示されている。つまり、ブレーキペダル解放時に、運転者によるアクセルペダルの踏込よりも先行して発進に適した圧縮比への変更を開始するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８５４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術は、発進の直前に圧縮比の変更が開始されるに過ぎず、例えば、運転者がブレーキペダルを解放するのとほぼ同時にアクセルペダルを踏み込んだような状況では、発進時に圧縮比の低下が十分でないことも生じ得る。従って、発進加速性能の点で、なお改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、車両に搭載されて駆動輪を駆動し、かつ機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置であって、負荷と回転速度とに基づいて目標圧縮比を設定し、負荷が高いほど低い目標空燃比とする内燃機関の制御装置において、
アクセル開度の減少による減速中の第１のタイミングにおいて、その後の再加速時に内燃機関に相対的に高いトルク応答が要求される所定の高トルク応答要求条件が成立しているか否かを判定して高トルク応答要求条件が成立していればフラグをＯＮとし、
上記フラグがＯＮであれば、上記第１のタイミングの後、内燃機関の回転速度がアイドル判定回転速度以下となったかあるいは車速が車両停止判定車速以下となった第２のタイミングにおいて、上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を高トルク応答に適した低い圧縮比とした圧縮比変更を開始し、この目標空燃比に達するまで圧縮比変更を継続するものである。
【０００６】
すなわち、減速中にその後の再加速時に高いトルク応答が要求されるかどうかを判定し、高いトルク応答が要求されると判定した場合には、減速後、内燃機関の回転速度がアイドル判定回転速度以下となったときあるい車速が車両停止判定車速以下となったときに、目標圧縮比を低圧縮比とした圧縮比変更を開始する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の減速後、内燃機関の回転速度がアイドル判定回転速度以下となったときあるいは車速が車両停止判定車速以下となったときに、低圧縮比化が開始されるので、機械的圧縮比の変更の応答遅れの問題がなく、その後の発進時に高い発進加速性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施例に係る制御装置のシステム構成を示す構成説明図。
【図２】車両減速・加速時における制御の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、この発明が適用された自動車用内燃機関１のシステム構成を示している。この内燃機関１は、例えば複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比機構２を備えた４ストロークサイクルのターボ過給機付きの筒内直接噴射式火花点火内燃機関であって、燃焼室３の天井壁面に、一対の吸気弁４および一対の排気弁５が配置されているとともに、これらの吸気弁４および排気弁５に囲まれた中央部に点火プラグ６が配置されている。
【００１１】
上記吸気弁４によって開閉される吸気ポート７には、吸気弁４へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁８が配置されている。上記燃料噴射弁８は、駆動パルス信号が印加されることによって開弁する電磁式ないし圧電式の噴射弁であって、この駆動パルス信号のパルス幅に実質的に比例した量の燃料を噴射する。なお、本発明においては、筒内に直接に燃料を噴射する筒内直接噴射式機関として構成したものであってもよい。
【００１２】
上記吸気ポート７に接続された吸気通路９のコレクタ部９ａ上流側には、エンジンコントローラ１０からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ１１が介装されており、さらにその上流側に、ターボ過給機１２のコンプレッサ１２Ａが配設されている。このコンプレッサ１２Ａの上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ１３ならびにエアクリーナ１４が配設されている。なお、コンプレッサ１２Ａとスロットルバルブ１１との間には、インタークーラ１６が設けられている。
【００１３】
上記吸気弁４は、該吸気弁４の開閉時期を可変制御できる吸気側可変動弁機構１５を備えている。この可変動弁機構１５は、開時期および閉時期を個々に独立して変更できるものであってもよく、開時期および閉時期が同時に遅進する構成のものであってもよい。本実施例では、吸気側カムシャフト（図示せず）のクランクシャフト３１に対する位相を遅進させる後者の形式のものが用いられている。
【００１４】
一方、排気弁５が開閉する排気ポート２１に接続された排気通路２２には、ターボ過給機１２のタービン１２Ｂが配置されており、このタービン１２Ｂの下流側に三元触媒からなる触媒装置２３が介装されている。上記タービン１２Ｂの入口部には、過給圧制御のために、排気の一部をタービン１２Ｂをバイパスして案内するウェストゲートバルブ２４が設けられている。このウェストゲートバルブ２４は、電動アクチュエータ２４ａによって開度が制御される電子制御型の構成である。
【００１５】
上記排気弁５は、該排気弁５の開閉時期を可変制御できる排気側可変動弁機構２６を備えている。この可変動弁機構２６は、開時期および閉時期を個々に独立して変更できるものであってもよく、開時期および閉時期が同時に遅進する構成のものであってもよい。本実施例では、吸気側可変動弁機構１５と同様に、吸気側カムシャフト（図示せず）のクランクシャフト３１に対する位相を遅進させる後者の形式のものが用いられている。
【００１６】
一方、可変圧縮比機構２は、特許文献１等に記載の公知の複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、クランクシャフト３１のクランクピン３１ａに回転自在に支持されたロアリンク３２と、このロアリンク３２の一端部のアッパピン３３とピストン３４のピストンピン３４ａとを互いに連結するアッパリンク３５と、ロアリンク３２の他端部のコントロールピン３６に一端が連結されたコントロールリンク３７と、このコントロールリンク３７の他端を揺動可能に支持するコントロールシャフト３８と、を主体として構成されている。上記クランクシャフト３１および上記コントロールシャフト３８は、シリンダブロック３９下部の軸受部４０において回転自在に支持されている。
【００１７】
上記コントロールシャフト３８は、該コントロールシャフト３８の回動に伴って位置が変化する偏心軸部３８ａを有し、上記コントロールリンク３７の端部は、詳しくは、この偏心軸部３８ａに回転可能に嵌合している。上記可変圧縮比機構２においては、上記コントロールシャフト３８の回動に伴ってピストン３４の上死点位置が上下に変位し、従って、機械的圧縮比が変化する。
【００１８】
また、上記可変圧縮比機構２の圧縮比を可変制御する駆動機構として、電動モータからなるアクチュエータ４１が設けられている。このアクチュエータ４１は、適宜な減速機構を介して上記コントロールシャフト３８を回転方向に駆動する。これによって、上述したように機械的圧縮比が目標圧縮比に制御される。
【００１９】
上記内燃機関１は、図示せぬトルクコンバータおよび有段もしくは無段の自動変速機（符号４２のブロックでもって模式的に示す）と組み合わされて車両に搭載されており、この変速機４２および図示せぬ終減速装置を介して車両の駆動輪を駆動している。なお、本発明においては、トルクコンバータを用いずに電磁アクチュエータによって発進クラッチの断接を行う構成であってもよい。
【００２０】
上記エンジンコントローラ１０には、上記のエアフロメータ１３のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ４５、車両の車速を検出する車速センサ４６、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ４７、等のセンサ類の検出信号が入力されている。また、上記の自動変速機４２の変速比制御等を行うＡＴコントローラ４３が、車内ネットワーク４４を介してエンジンコントローラ１０に接続されており、両者間で必要な情報・信号の授受を行っている。本発明に関しては、少なくとも現在の変速段の情報がＡＴコントローラ４３からエンジンコントローラ１０へ与えられ、逆にエンジンコントローラ１０からＡＴコントローラ４３へ変速指令を出力することが可能である。
【００２１】
エンジンコントローラ１０は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁８による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ６による点火時期、スロットルバルブ１１の開度、吸気弁４および排気弁５の開閉時期、ウェストゲートバルブ２４の開度、可変圧縮比機構２の目標圧縮比、等を最適に制御している。なお、可変圧縮比機構２の目標圧縮比は、主に内燃機関１の負荷と機関回転速度とに基づいて設定され、基本的には、負荷が高いほどノッキング回避のために低い目標圧縮比となる。
【００２２】
また、上記内燃機関１が搭載された車両は、車両の路面の勾配（車両の傾斜）を検出する重力センサ４９を備えており、さらに、運転者による走行モードの選択を行うための走行モード切替スイッチ５０を備えている。これらの検出信号もエンジンコントローラ１０へ入力されている。なお、走行モードとしては、例えば、ノーマルモード、燃料消費率の低減を優先したエコノミーモード、走行性能を優先したスポーツモード、があり、例えば自動変速機４２の変速特性やスロットルバルブ１１の開度特性等が各走行モードに応じて変更される。
【００２３】
次に、上記のように構成された内燃機関１の減速時ならびに再加速時の制御について、図２のタイムチャートに基づいて説明する。
【００２４】
図２の（ａ）は、アクセル開度センサ４７によって検出されるアクセル開度あるいはこれに連動して変化するスロットルバルブ１１の開度を示しており、この例では、時間ｔ０においてアクセルペダルを開放した減速操作がなされ、時間ｔ２においてアクセルペダルを踏み込んだ再加速操作がなされている。
【００２５】
（ｂ）は、クランク角センサ４５によって検出される機関回転速度もしくは車速センサ４６によって検出される車速の変化を示しており、運転者の減速操作に伴って機関回転速度もしくは車速は低下し、再加速操作に伴って機関回転速度もしくは車速は上昇する。
【００２６】
ここで、図中の線ＳＬで示す閾値は、減速時に機関回転速度もしくは車速と比較される所定のアイドル判定回転速度もしくは車両停止判定車速を示しており、機関回転速度がこのアイドル判定回転速度以下となったときは内燃機関１がアイドル状態（アイドルストップ状態を含む）にあると判定され、あるいは、車速がこの車両停止判定車速以下となったときは車両が実質的に停止しているものと判定される。図示例では、時間ｔ１において、アイドル判定回転速度もしくは車両停止判定車速以下となる。
【００２７】
図の（ｃ）は、減速後の再加速の際に高トルク応答要求例えば急加速の要求が予測されるか否かを示す急加速要求フラグを示している。この急加速要求フラグは、本実施例では、走行モードがスポーツモードであるか否か、路面の勾配が所定値以上（つまりいわゆる坂道発進）であるか否か、に基づいて、減速時の適宜なタイミング（請求項における「第１のタイミング」に相当する）で判定される。例えば、走行モードがスポーツモードであれば、急加速要求フラグはＯＮとなり、同じく、路面の勾配が所定値以上であれば、急加速要求フラグはＯＮとなる。その他の場合は、急加速要求フラグはＯＦＦとなる。図の例では、例えば走行モードがスポーツモードであることにより、急加速要求フラグがＯＮとなっている。
【００２８】
（ｄ）は、再加速時に備えたトルク上昇促進制御として、急加速（高トルク応答）に適した目標圧縮比への変更を許可するか否かを示す圧縮比遷移許可フラグを示しており、機関回転速度もしくは車速が閾値ＳＬ以下でかつ急加速要求フラグがＯＮである場合に、この圧縮比遷移許可フラグがＯＮとなる。従って、図示例では、時間ｔ１において圧縮比遷移許可フラグがＯＮとなる。この時間ｔ１が請求項における「第２のタイミング」に相当する。
【００２９】
この圧縮比遷移許可フラグがＯＮとなったことに伴い、可変圧縮比機構２は、（ｅ）に示すように、時間ｔ１において、急加速に適した目標圧縮比へ向けた圧縮比の変更を開始する。このときの目標圧縮比は、高負荷時のノッキング回避のために比較的低い圧縮比に設定され、例えば、制御可能な範囲内で最も低い圧縮比が用いられる。この圧縮比の変更は、例えば車両が停止した後あるいは内燃機関１がアイドルストップ状態となった後も、目標圧縮比に達するまで継続される。従って、目標圧縮比に達した状態で車両は停止状態を保つこととなる。
【００３０】
そのため、時間ｔ２において運転者がアクセルペダルを踏み込んだときには、可変圧縮比機構２は既に所定の低圧縮比状態となっており、応答遅れによる過渡的なノッキングの発生やノッキング検出に伴う点火時期リタードなどを生じることなく良好な発進加速性能が得られる。
【００３１】
本実施例では、トルク上昇促進制御として、圧縮比の低圧縮比化に加えて、（ｆ）〜（ｉ）に示すように、さらにいくつかの制御を付加的に行う。（ｆ）は、ターボ過給機１２のウェストゲートバルブ２４の開度を示しており、圧縮比遷移許可フラグがＯＮとなったことに伴い、やはり時間ｔ１において、予め開度が縮小補正される。従って、時間ｔ２において運転者がアクセルペダルを踏み込んだときに、高い過給圧が得られる。なお、このとき圧縮比は既に低圧縮比となっているので、高い過給圧であってもノッキングは回避される。
【００３２】
（ｇ）は、吸気側可変動弁機構１５による吸気弁閉時期の変化を示している。この例では、低負荷時（つまり時間ｔ０〜ｔ１の間）は、いわゆる遅閉じにより下死点よりも比較的大きく遅れた時期に吸気弁閉時期が設定されるが、圧縮比遷移許可フラグがＯＮとなったことに伴い、やはり時間ｔ１において、予め吸気弁閉時期が下死点側に進角補正される。従って、時間ｔ２において運転者がアクセルペダルを踏み込んだときに、加速初期から高い有効圧縮比が得られる。なお、低負荷時にいわゆる早閉じとして下死点よりも進角側に吸気弁閉時期が設定される場合は、下死点に向けて遅角補正されることとなる。
【００３３】
（ｈ）は、排気側可変動弁機構２６による排気弁閉時期と吸気側可変動弁機構１５による吸気弁開時期とから定まるバルブオーバラップの変化を示しており、圧縮比遷移許可フラグがＯＮとなったことに伴い、やはり時間ｔ１において、バルブオーバラップが縮小補正される。なお、この例では、（ｇ）に示したような吸気弁閉時期の進角に伴って吸気弁開時期も進角するので、バルブオーバラップの縮小は、主に排気弁閉時期の進角によって実現される。このようにバルブオーバラップを縮小することで、内部ＥＧＲが減少するため、発進加速時の新気量が実質的に増大し、トルク増加が図れる。
【００３４】
（ｉ）は、自動変速機４２の変速比の変化を示しており、圧縮比遷移許可フラグがＯＮとなったことに伴い、時間ｔ１において、エンジンコントローラ１０からＡＴコントローラ４３へ変速指令が出力され、「Ｈｉｇｈ」側の変速比つまり相対的に小さな変速比へと変速される。これにより、時間ｔ２において運転者がアクセルペダルを踏み込んだときに、ノッキングが発生しにくくなり、ノッキング検出に伴う点火時期リタードを回避できるため、動力性能が向上する。また、ターボ過給機１２のタービン１２Ｂに導入されるガス流量が増加するため、過給圧の立ち上がりが早くなり、発進加速性能が向上する。
【００３５】
なお、上述した種々のトルク上昇促進制御は、いずれか単独で、あるいは適宜に組み合わせて用いることができる。
【００３６】
上記実施例では、走行モードがスポーツモードである場合のほか、路面の勾配が所定値以上の場合に、高トルク応答要求が予測されるものとして予めトルク上昇促進制御を実行するので、坂道発進時のヘジテーションや車両のずり下がりが確実に防止される。
【００３７】
高トルク応答要求が予測される場合としては、上記のスポーツモードの選択および路面勾配のほか、下記のようないくつかの例が挙げられる。
【００３８】
一つの例では、車両が、車両積載量を検出する荷重センサ等の検出手段を備えており、車両積載量が所定値以上であるときに、高トルク応答要求があると予測する。
【００３９】
一つの例では、車両が、他の物体、例えばトレーラ等を牽引していることを検出する手段を備えており、このような牽引走行であるときに、高トルク応答要求があると予測する。
【００４３】
このように特定の条件を満たすときだけ上述したトルク上昇促進制御を行うことにより、動力性能向上と燃料消費低減とを両立させることができる。
【００５３】
以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、本発明は、上記実施例のように、ターボ過給機１２、吸気側可変動弁機構１５、排気側可変動弁機構２６、走行モードの切替機構、等を全て具備したものに限定される訳ではなく、これらの組み合わせは任意である。 
【符号の説明】
【００５４】
１…内燃機関
２…可変圧縮比機構
１０…エンジンコントローラ
１２…ターボ過給機
１５…吸気側可変動弁機構
２４…ウェストゲートバルブ
２６…排気側可変動弁機構
４２…自動変速機
４５…クランク角センサ
４６…車速センサ
４７…アクセル開度センサ
４９…重力センサ
５０…走行モード切替スイッチ
【図１】
0006835129.tif 000002
【図２】
0006835129.tif 000003