(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に直接的に燃料を噴射し、この燃料の噴射時期を圧縮行程に設定することで成層燃焼を行い、また吸気行程に設定することで均質ストイキ燃焼を行い、さらに成層燃焼域より均質ストイキ燃焼への切換時には、吸入空気量の応答遅れを考慮して目標当量比にこの吸入空気量の応答遅れと同じ応答遅れを持たせてトルク段差が生じないようにしている筒内直接噴射式火花点火エンジンを備える一方、駆動輪のスリップ状態を判定したとき、スリップ状態に応じた燃料カットによりエンジン出力トルクを低減させるようした車両用駆動力制御装置において、
成層燃焼域でスリップ状態を判定したとき、目標当量比をステップ的に切換えて成層燃焼から均質ストイキ燃焼に切換える手段と、
この燃焼切換時のスロットル開度の変化に伴って吸入空気量の応答遅れが生ずるあいだ、燃料カットの気筒数を、均質ストイキ燃焼域でスリップ状態を判定したときよりも増やす手段と
を設けたことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【請求項２】
スリップ状態に応じた燃料カットによりエンジン出力トルクを低減させるのに加えて、スリップ状態に応じたスロットル開度の減少によってもエンジン出力トルクを低減させることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動力制御装置。
【請求項３】
前記燃料カット気筒数増加手段は、燃焼域に応じた目標当量比を設定する手段と、非スリップ時に設定される目標当量比に基づいて燃料カット気筒数を修正する手段とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用駆動力制御装置。
【請求項４】
前記燃料カット気筒数の修正は、前記成層燃焼域でスリップ状態を判定したときの燃焼切換時に、非スリップ時に設定される、吸入空気量の応答遅れの時定数と同じ応答遅れで変化する目標当量比に応じて、この目標当量比が１．０より小さくなるほど大きくなる値である余剰トルクカット係数を演算し、燃料カット気筒数をこの余剰トルクカット係数により多くすることであることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内直接燃料噴射式の火花点火エンジンを備えるとともに、車輪のスリップ状態に応じて車輪駆動力を調整する車両用の駆動録制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平８−３１２４０４号公報にあるもあるように、圧縮行程の後半で燃料を直接にシリンダ内に噴射し、点火時に点火栓の近傍に可燃混合気層を形成し、いわゆる成層燃焼により、全体的には超希薄燃焼混合気でありながら、安定した燃焼を行い、燃費や排気組成を大幅に改善したエンジンが知られている。
【０００３】
このエンジンにあっては、高負荷時など高出力を発生させるため、燃料の噴射時期を吸気行程に移し、燃料と空気を予め混合しておき、理論空燃比付近の混合気による均質燃焼（この燃焼を以下、均質ストイキ燃焼という）を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車輪にスリップが発生したときなど、車輪の駆動力を下げ、スリップを回避する、いわゆるトラクション制御が知られている（特開平３−２４６３３５号公報参照）。車両の加速中など路面の状況などによって駆動輪にスリップが発生することがあり、このときスリップ率に応じてエンジンの出力トルクを一時的に低減することで、スリップを回避するのである。出力トルクを一時的に低減するため、一部気筒に対する燃料供給をカットしたり、ステップモータなどのアクチュエータに駆動されるスロットルバルブの開度を低減したりする。
【０００５】
こうしたトラクション制御と上記の筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンを組み合わせた場合、成層燃焼域では燃焼が安定せずトルク変動に対してエンジンの出力トルクを低減させることが困難であるため、成層燃焼域で駆動輪がスリップ状態になったときは、燃料カットが可能な均質ストイキ燃焼に移行させ、その移行した均質ストイキ燃焼域において従来と同様の燃料カットを行わせることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンにおいては均質ストイキ燃焼への移行時にトルクの大きさが同じになるようスロットルバルブ開度を所定値小さくする際、吸入空気量のほうはゆっくりとしか変化しないので、この吸入空気の応答遅れを考慮して図５第５段目の一点鎖線で示すように、目標当量比に遅れを持たせてトルク段差が生じないようにしている。このため、成層燃焼域から均質リーン燃焼を経て均質ストイキ燃焼へ移行する間に燃料がカットされると、燃焼が安定しないという問題が残ってしまう。この問題を解決するため目標当量比をステップ的に切換えて成層燃焼から即座にストイキ燃焼へと移行させると、スリップ抑制のためトルクダウンしなければならいのに、余剰トルクの発生によりスリップを十分に抑制できなくなるのである。
【０００７】
そこで本発明は、燃焼を不安定にすることなく、応答良くスリップを確実に抑制することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、気筒内に直接的に燃料を噴射し、この燃料の噴射時期を圧縮行程に設定することで成層燃焼を行い、また吸気行程に設定することで均質ストイキ燃焼を行い、さらに成層燃焼域より均質ストイキ燃焼への切換時には、吸入空気量の応答遅れを考慮して目標当量比にこの吸入空気量の応答遅れと同じ応答遅れを持たせてトルク段差が生じないようにしている筒内直接噴射式火花点火エンジンを備える一方、駆動輪のスリップ状態を判定したとき、スリップ状態に応じた燃料カットによりエンジン出力トルクを低減させるようした車両用駆動力制御装置において、成層燃焼域でスリップ状態を判定したとき、目標当量比をステップ的に切換えて成層燃焼から均質ストイキ燃焼に切換える手段と、この燃焼切換時のスロットル開度の変化に伴って吸入空気量の応答遅れが生ずるあいだ、燃料カットの気筒数を、均質ストイキ燃焼域でスリップ状態を判定したときよりも増やす手段とを設けた。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明においてスリップ状態に応じた燃料カットによりエンジン出力トルクを低減させるのに加えて、スリップ状態に応じたスロットル開度の減少によってもエンジン出力トルクを低減させる。
【００１０】
第３の発明では、第１または第２の発明において前記燃料カット気筒数増加手段が、燃焼域に応じた目標当量比を設定する手段と、非スリップ時に設定される目標当量比に基づいて燃料カット気筒数を修正する手段とからなる。
【００１１】
第４の発明では、第３の発明において前記燃料カット気筒数の修正が、前記成層燃焼域でスリップ状態を判定したときの燃焼切換時に、非スリップ時に設定される、吸入空気量の応答遅れの時定数と同じ応答遅れで変化する目標当量比に応じて、この目標当量比が１．０より小さくなるほど大きくなる値である余剰トルクカット係数を演算し、燃料カット気筒数をこの余剰トルクカット係数により多くすることである。
【００１２】
【発明の効果】
第１の発明では、成層燃焼域でスリップ状態になったときは、均質ストイキ燃焼に移行させ、その移行した均質ストイキ燃焼域において吸入空気の応答遅れが生ずるあいだ、成層ストイキ燃焼域でスリップ状態となったときより燃料カットの気筒数を増やすので、この燃料カット気筒数の増加で吸入空気の応答遅れに伴う余剰トルク分が吸収され、これによって応答性を確保しつつスリップを確実に抑制することができる。
【００１３】
第２の発明では、燃料カットによるエンジン出力トルクを低減させるのに加えて、スロットル開度によってもエンジン出力トルクを低減させるため、より確実にエンジン出力を低減させることができる。
【００１４】
第３の発明では、非スリップ時に設定される目標当量比に基づいて燃料カット気筒数を修正するため、スリップ状態のときの余剰トルクを算出でき、この余剰トルクに応じた燃料カット気筒数を求めることができる。
【００１５】
第４の発明では、エンジンに合わせて余剰トルクカット係数の特性を与えればよいので、チューニングの自由度が増す。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１において、１は車両、２はエンジン本体、３は吸気管、４はエンジン制御コントローラ１１からの信号により駆動される電子制御スロットル装置である。
【００１７】
エンジン制御コントローラ１１内にはスロットル制御に関わる主な機能をブロック１２、１３、１４で示しており、アクセル開度センサ５からの信号をアクセル開度相当値に換算し、この値とそのときの回転数（エンジン回転数センサ６により検出）に応じたエンジントルク定常値を、所定のマップを検索することなどにより求め、この定常トルクが得られる実スロットル開度（図では実ＴＶＯで略記）を演算し、この実スロットル開度をスロットル装置４のアクチュエータに与える。
【００１８】
こうしたスロットル装置４のほか、詳細は図示しないが、各気筒のシリンダに直接的に臨んで設けられる燃料噴射弁、頂面に点火栓位置を考慮したキャビティの形成されるピストン、スワールコントロールバルブなどから構成される筒内直接燃料噴射式の火花点火エンジンでは、図２にもあるとおり、エンジン低負荷域などにおいて燃料を圧縮行程の後半に噴射し、これにより圧縮上死点付近において、点火栓近傍のキャビティに可燃混合気を形成し、点火栓による点火に伴い燃料を成層燃焼させ、全体としては４０を超える空燃比による超希薄燃焼を行う。
【００１９】
また、エンジンの高負荷域では燃料を吸気行程で噴射し、燃料と空気の混合を早め、燃焼室の全域を均質的な混合気で満たし、理論空燃比付近の混合気による均質燃焼（均質ストイキ燃焼）を行う。さらに、成層燃焼域と均質ストイキ燃焼域との間の中間負荷域において、成層燃焼よりも空燃比としては濃いが、理論空燃比よりは薄い希薄燃焼（均質リーン燃焼）を行い、この均質リーン燃焼時には吸気行程と圧縮行程の２回に分けて燃料を噴射する。
【００２０】
エンジン制御コントローラ１１はまた、ＴＣＳコントローラ２１からの制御信号に基づき車両の加速中における駆動輪のスリップ状態に応じて、燃料カットとスロットルの絞り込みにより、駆動力の低減制御（トラクション制御）を行う。
【００２１】
このため、ＴＣＳコントローラ２１には、アクセル開度相当値、エンジン回転数、実スロットル開度相当値が、駆動輪（前輪）の回転数を検出する車輪速センサ７ＦＲ、７ＦＬ、従動輪（後輪）の回転数を検出する車輪速センサ７ＲＲ、７ＲＬからの信号とともに入力され、ＴＣＳコントローラ２１では駆動輪と従動輪の速度比に基づいて駆動輪のスリップ率を演算し、このスリップ率が所定値以上のときには、スリップ率に応じたトラクション制御信号（スロットル開度要求値、燃料カット要求気筒数、ＴＣＳ作動信号）をエンジン制御コントローラ１１に向けて出力する。
【００２２】
トラクション制御信号のうちスロットル開度要求値は、スロットル制御部１１Ａに属するセレクトロー部１５において、換算部１２からのアクセル開度相当値と比較され、小さい方がエンジントルク定常値演算部１３に入力される。たとえば、均質ストイキ燃焼域で駆動輪がスリップ状態になったときには、ＴＣＳコントローラ２１からのスロットル開度要求値のほうが小さくなり、スロットル開度要求値のほうが選択されるわけである。
【００２３】
また、燃料カット要求気筒数とＴＣＳ作動信号とは、燃料カット制御部１１Ｂ（燃料カット可否判定部１６、インターバルロジック１７、燃料カットパターン決定部１８から構成される）に入力され、燃料カットの継続時間を所定値（たとえば１秒）に制限するとともに、燃料カット後に燃料カットの禁止時間を設定した燃料カットパターンが決定される。なお、燃料カットの継続時間を制限するとともに燃料カットの禁止時間を設定するのは、触媒コンバータの劣化防止のためであり、この燃料カット制御の詳細は特願平８−１１９２３７号に開示しているが、本願と直接関係しないので、その説明は省略する。
【００２４】
さて、成層燃焼域では燃料カットを行わせることができないため、図５に示したように、成層燃焼域で駆動輪がスリップ状態となり、トラクション制御が作動（図ではＴＣＳ作動で略記）したときは、マップ切換フラグを均質ストイキ用のものに切換えるとともに、目標当量比を１．００に切換えることにより、即座に均質ストイキ燃焼に移行させ（第４段目、第５段目の実線参照）、その移行した均質ストイキ燃焼域において従来と同じに燃料カットを行ってトルクダウンさせる。
【００２５】
しかしながら、均質ストイキ燃焼への移行時に生じるトルク増の抑制分とスリップ率に対応するトルク抑制分とを合わせた値だけ実スロットル開度を小さくしているにも拘わらず（第２段目参照）、吸入空気量のほうはゆっくりとしか変化しないので（第３段目参照）、この吸入空気の応答遅れ分のトルクが余計に発生し（最下段の実線参照）、スリップを十分に抑制できない事態が生じる。
【００２６】
そこで本発明の第１実施形態では、この吸入空気の応答遅れに伴う余剰トルク分を吸収するため、トラクション制御の作動に伴う均質ストイキ燃焼への移行時には均質ストイキ燃焼域におけるトラクション制御の作動時よりも燃料カットの要求気筒数を多くする。
【００２７】
エンジン制御用コントローラ１１で実行されるこの制御の内容を、図３のフローチャートに従って説明する。
【００２８】
図３はＴＣＳコントローラ２１からの燃料カット要求気筒数を修正するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）またはＲＥＦ信号の入力毎に実行する。
【００２９】
ステップ１では成層燃焼域でトラクション制御が作動したかどうかみて、成層燃焼域でのトラクション制御の作動時であれば、ステップ２に進み、
Ｔｉ＝目標当量比×Ｔｐ                                   … （１）
の式により燃料噴射パルス幅Ｔｉを計算する。
【００３０】
ここで、基本噴射パルス幅Ｔｐはエアフローメータ出力を加重平均係数Ｆloadでなました値（すなわちシリンダ空気量）をエンジン回転数で割り、この値に定数を掛けた値である。このＴｐは図示しないマップ検索により求められる。
【００３１】
ステップ３では、図４を内容とするテーブルを検索することにより余剰トルクカット係数を求め、この係数をステップ４においてＴＣＳコントローラ２１からの燃料カット要求気筒数に乗算した値を、改めて燃料カット要求気筒数として置き直す。ただし、トラクション制御の作動開始タイミングで目標当量比がステップ的に変化するのに対して（図５第５段目の実線参照）、図４のテーブルで用いる目標当量比は吸入空気量の応答遅れの時定数と同じ応答遅れで変化する（図５第５段目の一点鎖線参照）。
【００３２】
図４に示したように、余剰トルクカット係数は、目標当量比が１．００未満のとき１．０を超える値であるから、目標当量比に応じて余剰トルクカット係数が変化し、トラクション制御が作動を開始した瞬間に最も大きくなり、吸入空気量の応答遅れがなくなったタイミングで最小の１．０になる。つまり、吸入空気の応答遅れのあいだ、余剰トルクカット係数により、燃料カット要求気筒数が多くされるのである（図５第６段目の一点鎖線参照）。言い換えると、吸入空気量の応答遅れの時定数と同じ応答遅れで変化する目標当量比（図５第５段目の一点鎖線参照）は、トルク段差が出ないようにしたものであるから、ステップ変化の目標当量比（図５第５段目の実線参照）との差分のトルクが生じることになるため、この差分に応じて燃料カット気筒数を増加させるようにしたものが図４である。
【００３３】
このようにして、本実施形態では、成層燃焼域で駆動輪がスリップ状態になったときは、均質ストイキ燃焼に移行させ、その移行した均質ストイキ燃焼域において均質ストイキ燃焼域でスリップ状態となったときよりも燃料カット要求気筒数を多くすることから、この燃料カット要求気筒数の増加で吸入空気の応答遅れに伴う余剰トルク分が吸収される（図５最下段の一点鎖線参照）。
【００３４】
この結果、成層燃焼域でスリップ状態になったときにも、燃料カットによりエンジントルクを即座に低減させることが可能となり、これによって応答性を確保しつつスリップを確実に抑制することができる。
【００３５】
図６のフローチャートは第２実施形態で、第１実施形態の図３に対応する。図３と同一部分には同一のステップ番号を付けている。
【００３６】
この実施形態は、成層燃焼域でトラクション制御が作動し、かつ目標当量比が１．００未満であるときは、吸入空気の応答遅れ期間中であると判断し、ＴＣＳコントローラ２１からの燃料カット要求気筒数に定数（ただし１．０より大きな値）を乗算した値を、改めて燃料カット要求気筒数として置き直すようにしたものである（ステップ１、１１、１２）。
【００３７】
第２実施形態は、第１実施形態の簡易版であり、システム構成が簡単で、メモリ容量を増加させることもない。ただし、チューニングの自由度は第１実施形態のほうが高いことはいうまでもない。
【００３８】
実施形態では、駆動輪がスリップ状態になったとき燃料カットとスロットルの絞り込みによりトラクション制御を行う場合で説明したが、燃料カットだけによりトラクション制御を行う場合や、スロットルの絞り込みに代わる他の制御によりトラクション制御を行う場合にも本発明の適用があることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図である。
【図２】運転条件に応じた燃焼の違いを示す領域図である。
【図３】燃料カット要求気筒数の修正を説明するためのフローチャートである。
【図４】余剰トルクカット係数の特性図である。
【図５】成層燃焼域でトラクション制御が作動したときの作用を説明するための波形図である。
【図６】第２実施形態の燃料カット要求気筒数の修正を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
４  スロットル装置
１１  エンジン制御コントローラ
１１Ａ  スロットル制御部
１１Ｂ  燃料カット制御部
２１  ＴＣＳコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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