内燃機関制御装置及び内燃機関制御システム
【課題】燃料の低残量状態時に内燃機関の運転状態を燃費優先モードに切り替えることを実行しつつも、ドライバビリティ向上及び機関回転速度の安定性向上を図った内燃機関制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの運転状態を、通常走行モードと、該通常走行モードに比べて燃費を向上させるエコモードとに切り替えるモード切替手段Ｓ１７，Ｓ１８と、燃料タンク内の燃料残量が予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する残量判定手段Ｓ１１と、車両走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であるか否かを判定する走行状態判定手段Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６と、を備える。そして、低残量状態かつ燃費優先許可走行状態であると判定された場合に、エコモードに切り替える。
【解決手段】エンジンの運転状態を、通常走行モードと、該通常走行モードに比べて燃費を向上させるエコモードとに切り替えるモード切替手段Ｓ１７，Ｓ１８と、燃料タンク内の燃料残量が予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する残量判定手段Ｓ１１と、車両走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であるか否かを判定する走行状態判定手段Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６と、を備える。そして、低残量状態かつ燃費優先許可走行状態であると判定された場合に、エコモードに切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内の燃料残量に応じて内燃機関の運転状態を通常走行モードと燃費優先モードとに切り替え可能な内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行中に燃料タンク内の燃料残量が所定値以下の状態（低残量状態）となった場合に、ガス欠により内燃機関が停止（エンスト）して走行不能状態になるおそれを低減すべく、従来より特許文献１等に記載の制御が知られている。すなわち、低残量状態となった場合に、燃料消費率（燃費）を向上させる燃費優先モードに切り替える制御である。
【特許文献１】特開２００６−６３９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、車両の走行状態によっては、低残量状態であっても燃費優先モードに切り替えない方が望ましい場合もあり、ドライバビリティ悪化や機関回転速度（エンジン回転速度）の不安定化に対して運転者が強い不満を抱く場合がある。
【０００４】
具体的には、運転者が加速要求するようアクセル操作しているにも拘わらず燃費優先モードに切り替っていると、運転操作内容に応じたドライバビリティが十分に発揮されないことに対して運転者が不満を抱くことが挙げられる。また、アイドル運転時のようにエンジン回転速度が不安定な状態（瞬時回転速度の変動が大きい状態）の時に燃費優先モードに切り替えてしまうと、エンジン回転速度がさらに不安定となり、運転者が不満を抱く程に内燃機関の振動が増大し、場合によっては内燃機関の停止状態（エンスト）を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料の低残量状態時に内燃機関の運転状態を燃費優先モードに切り替えることを実行しつつも、ドライバビリティ向上及び機関回転速度の安定性向上を図った内燃機関制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明では、
燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃焼室で燃焼させることにより得られた燃焼エネルギを駆動源として走行する車両に適用され、
前記内燃機関の運転状態を、通常走行モードと、該通常走行モードに比べて燃料消費率を向上させる燃費優先モードとに切り替えるモード切替手段と、
前記燃料タンク内の燃料残量が予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する残量判定手段と、
前記車両の走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であるか否かを判定する走行状態判定手段と、
を備え、
前記モード切替手段は、前記低残量状態かつ前記燃費優先許可走行状態であると判定された場合に、前記燃費優先モードに切り替えることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、低残量状態であるだけでは燃費優先モードに切り替えず、車両の走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であると判定されたことを条件として低残量状態の場合に燃費優先モードに切り替える。よって、ドライバビリティ悪化や機関回転速度（エンジン回転速度）の不安定化に対して運転者が強い不満を抱かないよう燃費優先許可走行状態を設定することで、低残量状態であるだけで燃費優先モードに切り替える特許文献１記載の制御に比べてドライバビリティ向上及び機関回転速度の安定性向上を図ることができる。
【０００９】
ここで、通常走行モードから燃費優先モードに切り替わると内燃機関の出力が低下することとなるが、このような出力低下が運転者の高負荷運転要求時に生じると、ドライバビリティ悪化に対する運転者の不満は大きい。この点を鑑み請求項２記載の発明では、前記走行状態判定手段は、所定値以上の高負荷で前記内燃機関を運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、運転者の高負荷運転要求時には、燃費優先モードへの切り替えが禁止されて内燃機関の出力低下が回避されるので、ドライバビリティ悪化に対する運転者の不満を回避できる。
【００１０】
上述の「高負荷運転要求状態」の具体例として以下の発明が挙げられる。すなわち、加速走行状態（請求項３記載の発明）、車速が所定値以上となる高速走行状態（請求項４記載の発明）、スロットルバルブの開度を大きくして前記燃焼室への吸気量を増大させるにあたり、前記開度の変化量が設定値より大きい状態（請求項５記載の発明）、スロットルバルブの開度が第１設定値より大きい状態（請求項６記載の発明）。
【００１１】
ここで、スロットルバルブの開度が小さい状態では、機関回転速度が不安定な状態（瞬時回転速度の変動が大きい状態）となりやすく、このような不安定状態時に通常走行モードから燃費優先モードに切り替わると、機関回転速度がさらに不安定となり、運転者が不満を抱く程に内燃機関の振動が増大し、場合によっては内燃機関の停止状態（エンスト）を招いてしまう。
【００１２】
この点を鑑み請求項７記載の発明では、前記走行状態判定手段は、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブの開度が第２設定値より小さい状態（例えば、低速走行運転やアイドル運転の状態）に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、スロットルバルブ開度が小さい時には、燃費優先モードへの切り替えが禁止されて機関回転速度の不安定化助長が回避されるので、機関回転速度の不安定化助長に対する運転者の不満を回避できる。
【００１３】
特に、走行が停止した状態でスロットルバルブ開度が小さくなっているアイドル運転時においては、同じバルブ開度であっても走行状態時に比べて失火にともなうエンストが生じやすい。この点を鑑み請求項８記載の発明では、アイドル運転状態に対しては前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、このようにエンストが生じやすいアイドル運転状態時には、燃費優先モードへの切り替えが禁止されて機関回転速度の不安定化の助長が回避されるので、機関回転速度の不安定化助長に起因したエンスト発生のおそれを回避できる。
【００１４】
請求項９記載の発明では、前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の暖機運転が完了した状態に対しては前記燃費優先許可走行状態であると判定することを特徴とする。そのため、暖機運転が完了していなければ燃費優先モードへの切り替えが禁止されるので、燃費優先モードへの切り替えによる暖機運転完了の遅延を回避できる。
【００１５】
請求項１０記載の発明では、前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度変動が所定変動より大きい状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、機関回転速度変動が大きい状態（不安定な状態）の時には燃費優先モードへの切り替えが禁止されて不安定化の助長が回避されるので、機関回転速度の不安定化助長に起因したエンスト発生のおそれを回避できる。
【００１６】
請求項１１記載の発明では、前記燃費優先モードは、燃料消費率を向上させる度合いが異なる複数のモードにレベル分けされており、前記燃費優先許可走行状態とは、複数の走行条件のうち少なくとも１つを満たしている状態であり、前記モード切替手段は、前記複数の走行条件のいずれを満たしているかに応じて、前記燃費優先モードのうち異なるレベルのモードに切り替えることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、走行条件毎に燃費向上度合い（燃費重要度）の異なる燃費優先モードに切り替えるので、燃費向上度合いを車両走行状態に応じてきめ細かく設定できる。しかも、燃費優先モードの中でも燃費向上度合いを多段階に切り替えるので、内燃機関の運転状態が急激に変化することを抑制できる。
【００１８】
燃費優先モードによる内燃機関の運転状態の具体例として、以上の如く非同期噴射の禁止、増量補正の禁止、空燃比のリーン化が挙げられ、これらを実行することで、燃費優先モードにおいて燃費を向上させることを容易に実現できる。
【００１９】
すなわち、請求項１２記載の発明では、前記通常走行モードでは、前記内燃機関のクランク角度に同期して燃料噴射を行う同期噴射に加え、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射を行う非同期噴射が実行可能であり、前記燃費優先モードでは、前記非同期噴射を禁止することを特徴とする。請求項１３記載の発明では、前記通常走行モードでは、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射量を増量補正する加速増量補正が実行可能であり、前記燃費優先モードでは、前記増量補正を禁止することを特徴とする。請求項１４記載の発明では、前記燃費優先モードでは、前記通常走行モードに比べて空燃比をリーンにすることを特徴とする。
【００２０】
請求項１５記載の発明では、前記燃費優先モードに切り替えた状態で前記内燃機関を運転している時に、その旨を運転者に報知する報知手段を備えることを特徴とする。これによれば、内燃機関の運転状態が自動的に切り替わることで運転者が違和感を覚えることを抑制できる。
【００２１】
請求項１６記載の発明では、上記内燃機関制御装置と、燃料タンク内の燃料残量を検出する残量検出手段、及び車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の少なくとも１つと、を備えることを特徴とする内燃機関制御システムである。この内燃機関制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、内燃機関であるガソリンエンジンを走行駆動源とした二輪車両を対象としており、はじめに、エンジン及び電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中心としたエンジン制御システムの全体概略構成図を、図１を用いて説明する。
【００２３】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、このエアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１３が設けられている。エアフローメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１４と、スロットルバルブ開度を検出するためのスロットルバルブ開度センサ１５とが設けられている。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、多気筒エンジンの場合には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８がサージタンク１６に接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００２４】
燃料噴射弁１９は、車両に搭載される燃料タンク３１から燃料ポンプ３２及び燃料配管３３を通じて燃料供給を受けている。燃料タンク３１は、所定量の燃料（ガソリン）を収容可能に構成されている。燃料タンク３１内には燃料ポンプ３２が備えられており、該ポンプ３２の吸込口３２ａは燃料タンク３１の下部に設定されている。燃料ポンプ３２は、燃料タンク３１の下部に位置する吸込口３２ａから燃料を吸い上げ、吸い上げた燃料を燃料配管３３に加圧供給している。
【００２５】
また、この燃料ポンプ３２は、フロート式燃料センサ３４を有している。フロート式燃料センサ３４は、燃料に浮くフロート部材の浮き位置に基づいて燃料残量を検出するものである。ＥＣＵ４０は、フロート式燃料センサ３４からの検出信号に基づいて燃料タンク３１内の燃料残量を算出する。
【００２６】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。
【００２７】
エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎にそれぞれ点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等よりなる点火装置２６を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
【００２８】
また、エンジン１０のシリンダブロックには、主にエンジン１０内を循環する冷却水の水温を検出するための冷却水温センサ２９や、クランク位置（回転角）やエンジン回転速度等を検出するために所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状となるクランク角信号を出力するクランク角度センサ３０が取り付けられている。
【００２９】
排気管２４には、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒装置２７が設けられ、この触媒装置２７の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ２８が設けられている。
【００３０】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ４０には、前記各種センサの他、車両に搭載される各種センサから随時入力される各種の検出信号等に基づいてエンジン運転状態や運転者の要求を把握し、それに応じた各種制御を制御プログラムに従って実行している。
【００３１】
具体的に、ＥＣＵ４０は、前記空燃比センサ２８からの検出信号に基づいて空燃比を検出している。この空燃比の検出に基づいて、ＥＣＵ４０は、通常、目標空燃比がストイキ（理論空燃比）であって、その都度の空燃比と目標空燃比との偏差に応じて空燃比補正係数ＦＡＦを算出し、算出した空燃比補正係数ＦＡＦをベース燃料噴射量に乗算して次の燃料噴射量を設定する空燃比フィードバック制御を行っている。すなわち、空燃比がリッチ側にシフトすると、ＥＣＵ４０は、空燃比をストイキに維持しようと空燃比補正係数ＦＡＦを小さくし、次の燃料噴射量を減少させる。空燃比がリーン側にシフトすると、ＥＣＵ４０は、空燃比をストイキに維持しようと空燃比補正係数ＦＡＦを大きくし、次の燃料噴射量を増量させる。
【００３２】
また、ＥＣＵ４０は、以下の如く基本噴射量に各種補正を行って目標燃料噴射量を算出する。すなわち、クランク角度センサ３０の検出値から算出されるエンジン回転速度と、エンジン負荷に基づいて基本噴射量を算出する。エンジン負荷は、スロットルバルブ開度センサ１５の検出値から算出されるスロットルバルブ開度や、エアフローメータ１３の検出値から算出される吸入空気量等から算出する。基本噴射量に対する補正には、加速応答性を向上させるための加速増量の他、始動後増量、暖気増量等が挙げられる。
【００３３】
また、減速走行時には燃料噴射量をゼロにする燃料カットを実行する。また、燃料の噴射タイミングに関し、通常走行時にはクランク角度に同期したタイミングで噴射する同期噴射を実行し、加速走行時等、エンジン負荷の大きい時にはクランク角度に拘わらず噴射する非同期噴射を実行する。
【００３４】
ところで、車両走行中に燃料タンク内の燃料残量が所定値以下の状態（低残量状態）となった場合に、ガス欠によりエンジンが停止（エンスト）して走行不能状態になるおそれが生じる。特に二輪車両においては、ユーザがこのようなガス欠状態に陥ってしまう頻度が四輪車両に比べて高い。このようなガス欠を回避すべく、本実施形態では以下のモード切替制御を実行する。
【００３５】
すなわち、燃料タンク３１内の燃料残量が予め設定された所定値より多い場合には通常走行モードにてエンジン制御を実行し、燃料残量が所定値以下となる低残量状態になると、後述する各種条件を満たす場合には、通常走行モードに比べて燃費を向上させるエコモード（燃費優先モード）に切り替えてエンジン制御を実行する。
【００３６】
次に、このようなモードの切替処理について、図２のフローチャートを用いて詳細に説明する。図２に示す一連の処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎にＥＣＵ４０のマイコンが繰り返し実行する処理である。
【００３７】
まずステップＳ１０において、通常走行モード及びエコモードのいずれか一方から他方に切り替えてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していないと判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、図２の一連の処理を一旦終了することでモードの切り替えを禁止し、所定時間が経過していると判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１以降の処理を実行する。これにより、頻繁にモードが切り替わって走行状態（モードの状態）が不安定になることを防止している。
【００３８】
続くステップＳ１１では、フロート式燃料センサ３４からの検出信号に基づいて算出した燃料残量が、予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する。低残量状態ではないと判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、ステップＳ１８（モード切替手段）にて通常走行モードへ切り替え、低残量状態であると判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、以降のステップＳ１２〜Ｓ１６（走行状態判定手段）の条件を全て満たした車両走行状態である場合にステップＳ１７（モード切替手段）にてエコモードに切り替える。
【００３９】
以下、エコモードへの切り替え条件である各ステップＳ１２〜Ｓ１６の内容について説明する。ステップＳ１２では、エンジン始動後に実行される暖機運転が完了したことをエコモードへの切り替え条件とする。これにより、暖機運転中にエコモードに切り替えることを禁止して、暖機運転の早期完了を図る。換言すれば、低残量状態時であっても、暖機運転の早期完了を低燃費化よりも優先させる。なお、暖機運転完了の判定は、例えばエンジン冷却水温が所定値以上まで上昇したことをもって暖機運転完了と判定してもよいし、エンジン始動後、予め設定した時間（例えば１００００ｍｓ）が経過したことをもって暖機運転完了と判定してもよい。
【００４０】
ステップＳ１３〜Ｓ１６では、所定値以上の高負荷でエンジンを運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態である場合に、エコモードへの切り替えを禁止する。これにより、低残量状態時であっても、運転者による高負荷運転要求を低燃費化よりも優先させる。よって、高負荷運転要求時において、エコモード切り替えによるドライバビリティ悪化に対する運転者の不満を回避できる。
【００４１】
以下、各条件を具体的に説明すると、ステップＳ１３では、スロットルバルブ開度が、予め設定された第１開度ＴＨ１（第１設定値）よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。なお、スロットルバルブ開度に替えて、運転者が操作するアクセル操作量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００４２】
ステップＳ１４では、スロットルバルブ１４の開度を大きくして吸入空気量を増大させるにあたり、スロットルバルブ開度の変化量が、予め設定された第１開度変化量ΔＴＨ１よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。なお、スロットルバルブ開度変化量に替えて、アクセル操作変化量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００４３】
ステップＳ１５では、車両が加速走行している場合において、車両の加速度ΔＶが、予め設定された第１加速度ΔＶ１より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。ステップＳ１６では、車速Ｖが、予め設定された第１速度Ｖ１より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。
【００４４】
ステップＳ１７にてエコモードに切り替えられると、エコモードに切り替えて制御している旨を運転者に報知するモード状態表示装置５０（報知手段）を点灯又は点滅させる。なお、当該報知手段として、表示の他に警告音を発するようにしてもよい。また、本実施形態では、運転者により手動操作される走行モード切替スイッチ５１を備えている。当該スイッチ５１による操作内容は図２に示すモード切替処理に優先され、ＥＣＵ４０は、スイッチ５１の操作内容に基づき通常走行モードとエコモードとを切り替える。
【００４５】
エコモードに切り替えられると、通常走行モードに比べて燃費を向上させるようエンジン制御内容が変更されるが、本実施形態に係るエコモードは、燃費を向上させる度合いが異なる複数のモードにレベル分けされている。具体的には、車両走行状態に応じて、燃費向上度合いの小さいレベル１と燃費向上度合いの大きいレベル２とに切り替える（レベルの切替条件については後に詳述する）。
【００４６】
そして、エコモードでは通常走行モードに比べて燃費を向上させるようエンジン制御内容が変更されるが、レベル１のエコモード時におけるエンジン制御変更点として、前述した非同期噴射の禁止と、加速増量補正の禁止又は加速増量の減量とを実施している。さらにレベル２では、レベル１の変更点に加え、目標空燃比のリーン側への変更（空燃比のリーン化）を実施している。
【００４７】
ここで、空燃比をリーン化すると、燃費を向上できるものの、その背反として、大きな出力トルクを得ることができないとともに、アイドル運転時のようにエンジン回転速度が不安定な状態（燃焼が不安定な状態）においてはその不安定状態を助長してしまう。そこで、後に詳述する如く、大きな出力トルクを要しないことやエンジン回転速度が安定していること等を条件として、燃費向上度合いの大きいレベル２に切り替えている。
【００４８】
以下、エコモードのレベルを切り替える処理について、図３のフローチャートを用いて詳細に説明する。図３に示す一連の処理は、図２のステップＳ１７の処理によりエコモードへ切り替えられている期間中、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎にＥＣＵ４０のマイコンが繰り返し実行する処理である。
【００４９】
まずステップＳ２０において、レベル１及びレベル２のいずれか一方から他方に切り替えてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していないと判定された場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、図３の一連の処理を一旦終了することでレベルの切り替えを禁止し、所定時間が経過していると判定された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２１以降の処理を実行する。これにより、頻繁にエコレベルが切り替わって走行状態が不安定になることを防止している。
【００５０】
そして、以降のステップＳ２１〜Ｓ２７（走行状態判定手段）の条件を全て満たした車両走行状態である場合にステップＳ２８にてエコモードのレベルをレベル２に切り替え、ステップＳ２１〜Ｓ２７の条件を１つでも満たしていない場合にはステップＳ２９にてエコモードのレベルをレベル１に切り替える。なお、モード状態表示装置５０（報知手段）により、エコモード時においてレベル１及びレベル２のいずれでエコモードが実行されているかを表示するようにしてもよい。また、走行モード切替スイッチ５１の操作内容に基づきレベル１とレベル２とを切り替えるように構成してもよい。
【００５１】
以下、エコモードへの切り替え条件である各ステップＳ２１〜Ｓ２７の内容について説明する。ステップＳ２１では、アクセル操作量ゼロ及び車速ゼロの状態でエンジンを運転するアイドル運転状態でないことをレベル２への切り替え条件とし、エンジン回転速度が不安定となっているアイドル運転中にレベル２に切り替えることを禁止している。このようなアイドル運転中であれば上述した不安定状態を助長するおそれがあるため、その場合にはレベル１に切り替えて、低燃費化よりもエンジン回転速度の安定性を優先させている。
【００５２】
ステップＳ２２では、車速が所定値以上の中高速で加速及び減速のない安定した走行（定常走行）の状態であることをレベル２への切り替え条件とし、加減速のある通常走行状態ではレベル１に切り替える。このような定常走行状態でなければ上述した不安定状態を助長するおそれがあるため、その場合にはレベル１に切り替えて、低燃費化よりもエンジン回転速度の安定性を優先させている。
【００５３】
ステップＳ２３では、エンジン回転速度の１燃焼サイクル中に生じる変動が所定変動より大きい状態でないことをレベル２への切り替え条件とし、変動が大きい場合にはレベル１に切り替える。このような変動が大きい状態では上述した不安定状態を助長するおそれがあるため、その場合にはレベル１に切り替えて、低燃費化よりもエンジン回転速度の安定性を優先させている。
【００５４】
ステップＳ２４〜Ｓ２７では、所定値以上の高負荷でエンジンを運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態である場合に、レベル２への切り替えを禁止する。これにより、運転者による高負荷運転要求をある程度満足させつつ低燃費化を図る。よって、高負荷運転要求時において、レベル２への切り替えによるドライバビリティ悪化に対する運転者の不満を抑制できる。
【００５５】
以下、各条件を具体的に説明すると、ステップＳ２４では、スロットルバルブ開度が、予め設定された第２開度ＴＨ２（第２設定値）よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてレベル２への切り替えを禁止する。この第２開度ＴＨ２の値は、図２のステップＳ１３に係る第１開度ＴＨ１の値に比べて小さい値に設定されている。なお、スロットルバルブ開度に替えて、運転者が操作するアクセル操作量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００５６】
ステップＳ２５では、スロットルバルブ１４の開度を大きくして吸入空気量を増大させるにあたり、スロットルバルブ開度の変化量が、予め設定された第２開度変化量ΔＴＨ２よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてレベル２への切り替えを禁止する。この第２開度変化量ΔＴＨ２の値は、図２のステップＳ１４に係る第１開度変化量ΔＴＨ１の値に比べて小さい値に設定されている。なお、スロットルバルブ開度変化量に替えて、アクセル操作変化量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００５７】
ステップＳ２６では、車両が加速走行している場合において、車両の加速度ΔＶが、予め設定された第２加速度ΔＶ２より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてレベル２への切り替えを禁止する。この第２加速度ΔＶ２の値は、図２のステップＳ１５に係る第１加速度ΔＶ１の値に比べて小さい値に設定されている。ステップＳ２７では、車速Ｖが、予め設定された第２速度Ｖ２より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。この第２速度Ｖ２の値は、図２のステップＳ１６に係る第１速度Ｖ１の値に比べて小さい値に設定されている。
【００５８】
以上により、本実施形態によれば、燃料タンク３１の燃料が低残量状態である場合において、このような低残量状態であるだけではエコモードに切り替えず、車両の走行状態がステップＳ１２〜Ｓ１６の条件を満たした場合にエコモードに切り替える。そして、これらの条件は、ドライバビリティ悪化やエンジン回転速度の不安定化に対して運転者が強い不満を抱かないよう設定されているので、ドライバビリティ向上及びエンジン回転速度の安定性向上を図ることができる。
【００５９】
さらに本実施形態では、エコモードを実施するにあたり、燃費向上度合いの小さいレベル１と燃費向上度合いの大きいレベル２とにレベル分けして切り替えられるので、走行条件毎に燃費向上度合い（燃費優先度合い）が切り替えられる。よって、燃費向上度合いを車両走行状態に応じてきめ細かく設定できる。
【００６０】
また、本実施形態において、通常走行モードからエコモードに切り替える場合には、レベル２への切り替えを禁止してレベル１への切り替えのみを許可するように制御すれば、ドラビリ性が急激に低下することを抑制できるので、運転者に与える違和感を低減でき、好適である。同様にして、レベル２から通常走行モードへの切り替えを禁止して、レベル２からはレベル１への切り替えのみを許可するように制御すれば、ドラビリ性が急激に向上することを抑制できるので、運転者に与える違和感を低減でき、好適である。
【００６１】
（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００６２】
・エコモード時におけるエンジン制御変更点として次の制御を行ってもよい。すなわち、エコモードでは、スロットルバルブ開度の応答性を遅くさせる加速なましを実施するようにしてもよい。また、所定の上限値を超えないよう加速制限を実施するにあたり、その上限値を低くするようにしてもよい。また、所定の上限値を超えないよう車速制限を実施するにあたり、その上限値を低くするようにしてもよい。また、クランクシャフトの回転速度を減速する減速ギアのギア比を設定するにあたり、低速側にシフトするように設定変更してもよい。
【００６３】
・エコモードを実施するにあたり、レベル１での運転状態が所定時間以上継続した場合には、レベル２の条件を満たしていなくてもレベル２に自動的に切り替えて、燃費向上度合いの大きいレベルでの運転を促すようにしてもよい。なお、このようにレベル２に自動的に切り替わった場合には、運転者がスロットル操作量を大きくするよう操作したことを条件としてレベル１に戻すようにすればよい。
【００６４】
・本発明が適用されるエンジンは多気筒エンジンに限らず単気筒エンジンであってもよい。また、二輪車両に限らず四輪車両に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態におけるエンジン制御システムの全体概略を示す構成図である。
【図２】図１のＥＣＵが実行するモード切替処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】図１のＥＣＵが実行するエコモードのレベル切替処理の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１０…エンジン（内燃機関）、３１…燃料タンク、Ｓ１１…残量判定手段、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６…走行状態判定手段、Ｓ１７，Ｓ１８…モード切替手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内の燃料残量に応じて内燃機関の運転状態を通常走行モードと燃費優先モードとに切り替え可能な内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行中に燃料タンク内の燃料残量が所定値以下の状態（低残量状態）となった場合に、ガス欠により内燃機関が停止（エンスト）して走行不能状態になるおそれを低減すべく、従来より特許文献１等に記載の制御が知られている。すなわち、低残量状態となった場合に、燃料消費率（燃費）を向上させる燃費優先モードに切り替える制御である。
【特許文献１】特開２００６−６３９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、車両の走行状態によっては、低残量状態であっても燃費優先モードに切り替えない方が望ましい場合もあり、ドライバビリティ悪化や機関回転速度（エンジン回転速度）の不安定化に対して運転者が強い不満を抱く場合がある。
【０００４】
具体的には、運転者が加速要求するようアクセル操作しているにも拘わらず燃費優先モードに切り替っていると、運転操作内容に応じたドライバビリティが十分に発揮されないことに対して運転者が不満を抱くことが挙げられる。また、アイドル運転時のようにエンジン回転速度が不安定な状態（瞬時回転速度の変動が大きい状態）の時に燃費優先モードに切り替えてしまうと、エンジン回転速度がさらに不安定となり、運転者が不満を抱く程に内燃機関の振動が増大し、場合によっては内燃機関の停止状態（エンスト）を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料の低残量状態時に内燃機関の運転状態を燃費優先モードに切り替えることを実行しつつも、ドライバビリティ向上及び機関回転速度の安定性向上を図った内燃機関制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明では、
燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃焼室で燃焼させることにより得られた燃焼エネルギを駆動源として走行する車両に適用され、
前記内燃機関の運転状態を、通常走行モードと、該通常走行モードに比べて燃料消費率を向上させる燃費優先モードとに切り替えるモード切替手段と、
前記燃料タンク内の燃料残量が予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する残量判定手段と、
前記車両の走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であるか否かを判定する走行状態判定手段と、
を備え、
前記モード切替手段は、前記低残量状態かつ前記燃費優先許可走行状態であると判定された場合に、前記燃費優先モードに切り替えることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、低残量状態であるだけでは燃費優先モードに切り替えず、車両の走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であると判定されたことを条件として低残量状態の場合に燃費優先モードに切り替える。よって、ドライバビリティ悪化や機関回転速度（エンジン回転速度）の不安定化に対して運転者が強い不満を抱かないよう燃費優先許可走行状態を設定することで、低残量状態であるだけで燃費優先モードに切り替える特許文献１記載の制御に比べてドライバビリティ向上及び機関回転速度の安定性向上を図ることができる。
【０００９】
ここで、通常走行モードから燃費優先モードに切り替わると内燃機関の出力が低下することとなるが、このような出力低下が運転者の高負荷運転要求時に生じると、ドライバビリティ悪化に対する運転者の不満は大きい。この点を鑑み請求項２記載の発明では、前記走行状態判定手段は、所定値以上の高負荷で前記内燃機関を運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、運転者の高負荷運転要求時には、燃費優先モードへの切り替えが禁止されて内燃機関の出力低下が回避されるので、ドライバビリティ悪化に対する運転者の不満を回避できる。
【００１０】
上述の「高負荷運転要求状態」の具体例として以下の発明が挙げられる。すなわち、加速走行状態（請求項３記載の発明）、車速が所定値以上となる高速走行状態（請求項４記載の発明）、スロットルバルブの開度を大きくして前記燃焼室への吸気量を増大させるにあたり、前記開度の変化量が設定値より大きい状態（請求項５記載の発明）、スロットルバルブの開度が第１設定値より大きい状態（請求項６記載の発明）。
【００１１】
ここで、スロットルバルブの開度が小さい状態では、機関回転速度が不安定な状態（瞬時回転速度の変動が大きい状態）となりやすく、このような不安定状態時に通常走行モードから燃費優先モードに切り替わると、機関回転速度がさらに不安定となり、運転者が不満を抱く程に内燃機関の振動が増大し、場合によっては内燃機関の停止状態（エンスト）を招いてしまう。
【００１２】
この点を鑑み請求項７記載の発明では、前記走行状態判定手段は、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブの開度が第２設定値より小さい状態（例えば、低速走行運転やアイドル運転の状態）に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、スロットルバルブ開度が小さい時には、燃費優先モードへの切り替えが禁止されて機関回転速度の不安定化助長が回避されるので、機関回転速度の不安定化助長に対する運転者の不満を回避できる。
【００１３】
特に、走行が停止した状態でスロットルバルブ開度が小さくなっているアイドル運転時においては、同じバルブ開度であっても走行状態時に比べて失火にともなうエンストが生じやすい。この点を鑑み請求項８記載の発明では、アイドル運転状態に対しては前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、このようにエンストが生じやすいアイドル運転状態時には、燃費優先モードへの切り替えが禁止されて機関回転速度の不安定化の助長が回避されるので、機関回転速度の不安定化助長に起因したエンスト発生のおそれを回避できる。
【００１４】
請求項９記載の発明では、前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の暖機運転が完了した状態に対しては前記燃費優先許可走行状態であると判定することを特徴とする。そのため、暖機運転が完了していなければ燃費優先モードへの切り替えが禁止されるので、燃費優先モードへの切り替えによる暖機運転完了の遅延を回避できる。
【００１５】
請求項１０記載の発明では、前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度変動が所定変動より大きい状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする。そのため、機関回転速度変動が大きい状態（不安定な状態）の時には燃費優先モードへの切り替えが禁止されて不安定化の助長が回避されるので、機関回転速度の不安定化助長に起因したエンスト発生のおそれを回避できる。
【００１６】
請求項１１記載の発明では、前記燃費優先モードは、燃料消費率を向上させる度合いが異なる複数のモードにレベル分けされており、前記燃費優先許可走行状態とは、複数の走行条件のうち少なくとも１つを満たしている状態であり、前記モード切替手段は、前記複数の走行条件のいずれを満たしているかに応じて、前記燃費優先モードのうち異なるレベルのモードに切り替えることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、走行条件毎に燃費向上度合い（燃費重要度）の異なる燃費優先モードに切り替えるので、燃費向上度合いを車両走行状態に応じてきめ細かく設定できる。しかも、燃費優先モードの中でも燃費向上度合いを多段階に切り替えるので、内燃機関の運転状態が急激に変化することを抑制できる。
【００１８】
燃費優先モードによる内燃機関の運転状態の具体例として、以上の如く非同期噴射の禁止、増量補正の禁止、空燃比のリーン化が挙げられ、これらを実行することで、燃費優先モードにおいて燃費を向上させることを容易に実現できる。
【００１９】
すなわち、請求項１２記載の発明では、前記通常走行モードでは、前記内燃機関のクランク角度に同期して燃料噴射を行う同期噴射に加え、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射を行う非同期噴射が実行可能であり、前記燃費優先モードでは、前記非同期噴射を禁止することを特徴とする。請求項１３記載の発明では、前記通常走行モードでは、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射量を増量補正する加速増量補正が実行可能であり、前記燃費優先モードでは、前記増量補正を禁止することを特徴とする。請求項１４記載の発明では、前記燃費優先モードでは、前記通常走行モードに比べて空燃比をリーンにすることを特徴とする。
【００２０】
請求項１５記載の発明では、前記燃費優先モードに切り替えた状態で前記内燃機関を運転している時に、その旨を運転者に報知する報知手段を備えることを特徴とする。これによれば、内燃機関の運転状態が自動的に切り替わることで運転者が違和感を覚えることを抑制できる。
【００２１】
請求項１６記載の発明では、上記内燃機関制御装置と、燃料タンク内の燃料残量を検出する残量検出手段、及び車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の少なくとも１つと、を備えることを特徴とする内燃機関制御システムである。この内燃機関制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、内燃機関であるガソリンエンジンを走行駆動源とした二輪車両を対象としており、はじめに、エンジン及び電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中心としたエンジン制御システムの全体概略構成図を、図１を用いて説明する。
【００２３】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、このエアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１３が設けられている。エアフローメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１４と、スロットルバルブ開度を検出するためのスロットルバルブ開度センサ１５とが設けられている。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、多気筒エンジンの場合には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８がサージタンク１６に接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００２４】
燃料噴射弁１９は、車両に搭載される燃料タンク３１から燃料ポンプ３２及び燃料配管３３を通じて燃料供給を受けている。燃料タンク３１は、所定量の燃料（ガソリン）を収容可能に構成されている。燃料タンク３１内には燃料ポンプ３２が備えられており、該ポンプ３２の吸込口３２ａは燃料タンク３１の下部に設定されている。燃料ポンプ３２は、燃料タンク３１の下部に位置する吸込口３２ａから燃料を吸い上げ、吸い上げた燃料を燃料配管３３に加圧供給している。
【００２５】
また、この燃料ポンプ３２は、フロート式燃料センサ３４を有している。フロート式燃料センサ３４は、燃料に浮くフロート部材の浮き位置に基づいて燃料残量を検出するものである。ＥＣＵ４０は、フロート式燃料センサ３４からの検出信号に基づいて燃料タンク３１内の燃料残量を算出する。
【００２６】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。
【００２７】
エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎にそれぞれ点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等よりなる点火装置２６を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
【００２８】
また、エンジン１０のシリンダブロックには、主にエンジン１０内を循環する冷却水の水温を検出するための冷却水温センサ２９や、クランク位置（回転角）やエンジン回転速度等を検出するために所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状となるクランク角信号を出力するクランク角度センサ３０が取り付けられている。
【００２９】
排気管２４には、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒装置２７が設けられ、この触媒装置２７の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ２８が設けられている。
【００３０】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ４０には、前記各種センサの他、車両に搭載される各種センサから随時入力される各種の検出信号等に基づいてエンジン運転状態や運転者の要求を把握し、それに応じた各種制御を制御プログラムに従って実行している。
【００３１】
具体的に、ＥＣＵ４０は、前記空燃比センサ２８からの検出信号に基づいて空燃比を検出している。この空燃比の検出に基づいて、ＥＣＵ４０は、通常、目標空燃比がストイキ（理論空燃比）であって、その都度の空燃比と目標空燃比との偏差に応じて空燃比補正係数ＦＡＦを算出し、算出した空燃比補正係数ＦＡＦをベース燃料噴射量に乗算して次の燃料噴射量を設定する空燃比フィードバック制御を行っている。すなわち、空燃比がリッチ側にシフトすると、ＥＣＵ４０は、空燃比をストイキに維持しようと空燃比補正係数ＦＡＦを小さくし、次の燃料噴射量を減少させる。空燃比がリーン側にシフトすると、ＥＣＵ４０は、空燃比をストイキに維持しようと空燃比補正係数ＦＡＦを大きくし、次の燃料噴射量を増量させる。
【００３２】
また、ＥＣＵ４０は、以下の如く基本噴射量に各種補正を行って目標燃料噴射量を算出する。すなわち、クランク角度センサ３０の検出値から算出されるエンジン回転速度と、エンジン負荷に基づいて基本噴射量を算出する。エンジン負荷は、スロットルバルブ開度センサ１５の検出値から算出されるスロットルバルブ開度や、エアフローメータ１３の検出値から算出される吸入空気量等から算出する。基本噴射量に対する補正には、加速応答性を向上させるための加速増量の他、始動後増量、暖気増量等が挙げられる。
【００３３】
また、減速走行時には燃料噴射量をゼロにする燃料カットを実行する。また、燃料の噴射タイミングに関し、通常走行時にはクランク角度に同期したタイミングで噴射する同期噴射を実行し、加速走行時等、エンジン負荷の大きい時にはクランク角度に拘わらず噴射する非同期噴射を実行する。
【００３４】
ところで、車両走行中に燃料タンク内の燃料残量が所定値以下の状態（低残量状態）となった場合に、ガス欠によりエンジンが停止（エンスト）して走行不能状態になるおそれが生じる。特に二輪車両においては、ユーザがこのようなガス欠状態に陥ってしまう頻度が四輪車両に比べて高い。このようなガス欠を回避すべく、本実施形態では以下のモード切替制御を実行する。
【００３５】
すなわち、燃料タンク３１内の燃料残量が予め設定された所定値より多い場合には通常走行モードにてエンジン制御を実行し、燃料残量が所定値以下となる低残量状態になると、後述する各種条件を満たす場合には、通常走行モードに比べて燃費を向上させるエコモード（燃費優先モード）に切り替えてエンジン制御を実行する。
【００３６】
次に、このようなモードの切替処理について、図２のフローチャートを用いて詳細に説明する。図２に示す一連の処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎にＥＣＵ４０のマイコンが繰り返し実行する処理である。
【００３７】
まずステップＳ１０において、通常走行モード及びエコモードのいずれか一方から他方に切り替えてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していないと判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、図２の一連の処理を一旦終了することでモードの切り替えを禁止し、所定時間が経過していると判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１以降の処理を実行する。これにより、頻繁にモードが切り替わって走行状態（モードの状態）が不安定になることを防止している。
【００３８】
続くステップＳ１１では、フロート式燃料センサ３４からの検出信号に基づいて算出した燃料残量が、予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する。低残量状態ではないと判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、ステップＳ１８（モード切替手段）にて通常走行モードへ切り替え、低残量状態であると判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、以降のステップＳ１２〜Ｓ１６（走行状態判定手段）の条件を全て満たした車両走行状態である場合にステップＳ１７（モード切替手段）にてエコモードに切り替える。
【００３９】
以下、エコモードへの切り替え条件である各ステップＳ１２〜Ｓ１６の内容について説明する。ステップＳ１２では、エンジン始動後に実行される暖機運転が完了したことをエコモードへの切り替え条件とする。これにより、暖機運転中にエコモードに切り替えることを禁止して、暖機運転の早期完了を図る。換言すれば、低残量状態時であっても、暖機運転の早期完了を低燃費化よりも優先させる。なお、暖機運転完了の判定は、例えばエンジン冷却水温が所定値以上まで上昇したことをもって暖機運転完了と判定してもよいし、エンジン始動後、予め設定した時間（例えば１００００ｍｓ）が経過したことをもって暖機運転完了と判定してもよい。
【００４０】
ステップＳ１３〜Ｓ１６では、所定値以上の高負荷でエンジンを運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態である場合に、エコモードへの切り替えを禁止する。これにより、低残量状態時であっても、運転者による高負荷運転要求を低燃費化よりも優先させる。よって、高負荷運転要求時において、エコモード切り替えによるドライバビリティ悪化に対する運転者の不満を回避できる。
【００４１】
以下、各条件を具体的に説明すると、ステップＳ１３では、スロットルバルブ開度が、予め設定された第１開度ＴＨ１（第１設定値）よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。なお、スロットルバルブ開度に替えて、運転者が操作するアクセル操作量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００４２】
ステップＳ１４では、スロットルバルブ１４の開度を大きくして吸入空気量を増大させるにあたり、スロットルバルブ開度の変化量が、予め設定された第１開度変化量ΔＴＨ１よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。なお、スロットルバルブ開度変化量に替えて、アクセル操作変化量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００４３】
ステップＳ１５では、車両が加速走行している場合において、車両の加速度ΔＶが、予め設定された第１加速度ΔＶ１より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。ステップＳ１６では、車速Ｖが、予め設定された第１速度Ｖ１より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。
【００４４】
ステップＳ１７にてエコモードに切り替えられると、エコモードに切り替えて制御している旨を運転者に報知するモード状態表示装置５０（報知手段）を点灯又は点滅させる。なお、当該報知手段として、表示の他に警告音を発するようにしてもよい。また、本実施形態では、運転者により手動操作される走行モード切替スイッチ５１を備えている。当該スイッチ５１による操作内容は図２に示すモード切替処理に優先され、ＥＣＵ４０は、スイッチ５１の操作内容に基づき通常走行モードとエコモードとを切り替える。
【００４５】
エコモードに切り替えられると、通常走行モードに比べて燃費を向上させるようエンジン制御内容が変更されるが、本実施形態に係るエコモードは、燃費を向上させる度合いが異なる複数のモードにレベル分けされている。具体的には、車両走行状態に応じて、燃費向上度合いの小さいレベル１と燃費向上度合いの大きいレベル２とに切り替える（レベルの切替条件については後に詳述する）。
【００４６】
そして、エコモードでは通常走行モードに比べて燃費を向上させるようエンジン制御内容が変更されるが、レベル１のエコモード時におけるエンジン制御変更点として、前述した非同期噴射の禁止と、加速増量補正の禁止又は加速増量の減量とを実施している。さらにレベル２では、レベル１の変更点に加え、目標空燃比のリーン側への変更（空燃比のリーン化）を実施している。
【００４７】
ここで、空燃比をリーン化すると、燃費を向上できるものの、その背反として、大きな出力トルクを得ることができないとともに、アイドル運転時のようにエンジン回転速度が不安定な状態（燃焼が不安定な状態）においてはその不安定状態を助長してしまう。そこで、後に詳述する如く、大きな出力トルクを要しないことやエンジン回転速度が安定していること等を条件として、燃費向上度合いの大きいレベル２に切り替えている。
【００４８】
以下、エコモードのレベルを切り替える処理について、図３のフローチャートを用いて詳細に説明する。図３に示す一連の処理は、図２のステップＳ１７の処理によりエコモードへ切り替えられている期間中、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎にＥＣＵ４０のマイコンが繰り返し実行する処理である。
【００４９】
まずステップＳ２０において、レベル１及びレベル２のいずれか一方から他方に切り替えてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していないと判定された場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、図３の一連の処理を一旦終了することでレベルの切り替えを禁止し、所定時間が経過していると判定された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２１以降の処理を実行する。これにより、頻繁にエコレベルが切り替わって走行状態が不安定になることを防止している。
【００５０】
そして、以降のステップＳ２１〜Ｓ２７（走行状態判定手段）の条件を全て満たした車両走行状態である場合にステップＳ２８にてエコモードのレベルをレベル２に切り替え、ステップＳ２１〜Ｓ２７の条件を１つでも満たしていない場合にはステップＳ２９にてエコモードのレベルをレベル１に切り替える。なお、モード状態表示装置５０（報知手段）により、エコモード時においてレベル１及びレベル２のいずれでエコモードが実行されているかを表示するようにしてもよい。また、走行モード切替スイッチ５１の操作内容に基づきレベル１とレベル２とを切り替えるように構成してもよい。
【００５１】
以下、エコモードへの切り替え条件である各ステップＳ２１〜Ｓ２７の内容について説明する。ステップＳ２１では、アクセル操作量ゼロ及び車速ゼロの状態でエンジンを運転するアイドル運転状態でないことをレベル２への切り替え条件とし、エンジン回転速度が不安定となっているアイドル運転中にレベル２に切り替えることを禁止している。このようなアイドル運転中であれば上述した不安定状態を助長するおそれがあるため、その場合にはレベル１に切り替えて、低燃費化よりもエンジン回転速度の安定性を優先させている。
【００５２】
ステップＳ２２では、車速が所定値以上の中高速で加速及び減速のない安定した走行（定常走行）の状態であることをレベル２への切り替え条件とし、加減速のある通常走行状態ではレベル１に切り替える。このような定常走行状態でなければ上述した不安定状態を助長するおそれがあるため、その場合にはレベル１に切り替えて、低燃費化よりもエンジン回転速度の安定性を優先させている。
【００５３】
ステップＳ２３では、エンジン回転速度の１燃焼サイクル中に生じる変動が所定変動より大きい状態でないことをレベル２への切り替え条件とし、変動が大きい場合にはレベル１に切り替える。このような変動が大きい状態では上述した不安定状態を助長するおそれがあるため、その場合にはレベル１に切り替えて、低燃費化よりもエンジン回転速度の安定性を優先させている。
【００５４】
ステップＳ２４〜Ｓ２７では、所定値以上の高負荷でエンジンを運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態である場合に、レベル２への切り替えを禁止する。これにより、運転者による高負荷運転要求をある程度満足させつつ低燃費化を図る。よって、高負荷運転要求時において、レベル２への切り替えによるドライバビリティ悪化に対する運転者の不満を抑制できる。
【００５５】
以下、各条件を具体的に説明すると、ステップＳ２４では、スロットルバルブ開度が、予め設定された第２開度ＴＨ２（第２設定値）よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてレベル２への切り替えを禁止する。この第２開度ＴＨ２の値は、図２のステップＳ１３に係る第１開度ＴＨ１の値に比べて小さい値に設定されている。なお、スロットルバルブ開度に替えて、運転者が操作するアクセル操作量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００５６】
ステップＳ２５では、スロットルバルブ１４の開度を大きくして吸入空気量を増大させるにあたり、スロットルバルブ開度の変化量が、予め設定された第２開度変化量ΔＴＨ２よりも大きい場合には、高負荷運転要求状態であるとみなしてレベル２への切り替えを禁止する。この第２開度変化量ΔＴＨ２の値は、図２のステップＳ１４に係る第１開度変化量ΔＴＨ１の値に比べて小さい値に設定されている。なお、スロットルバルブ開度変化量に替えて、アクセル操作変化量が設定値よりも大きい場合に高負荷運転要求状態であるとみなしてもよい。
【００５７】
ステップＳ２６では、車両が加速走行している場合において、車両の加速度ΔＶが、予め設定された第２加速度ΔＶ２より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてレベル２への切り替えを禁止する。この第２加速度ΔＶ２の値は、図２のステップＳ１５に係る第１加速度ΔＶ１の値に比べて小さい値に設定されている。ステップＳ２７では、車速Ｖが、予め設定された第２速度Ｖ２より大きい場合に、高負荷運転要求状態であるとみなしてエコモードへの切り替えを禁止する。この第２速度Ｖ２の値は、図２のステップＳ１６に係る第１速度Ｖ１の値に比べて小さい値に設定されている。
【００５８】
以上により、本実施形態によれば、燃料タンク３１の燃料が低残量状態である場合において、このような低残量状態であるだけではエコモードに切り替えず、車両の走行状態がステップＳ１２〜Ｓ１６の条件を満たした場合にエコモードに切り替える。そして、これらの条件は、ドライバビリティ悪化やエンジン回転速度の不安定化に対して運転者が強い不満を抱かないよう設定されているので、ドライバビリティ向上及びエンジン回転速度の安定性向上を図ることができる。
【００５９】
さらに本実施形態では、エコモードを実施するにあたり、燃費向上度合いの小さいレベル１と燃費向上度合いの大きいレベル２とにレベル分けして切り替えられるので、走行条件毎に燃費向上度合い（燃費優先度合い）が切り替えられる。よって、燃費向上度合いを車両走行状態に応じてきめ細かく設定できる。
【００６０】
また、本実施形態において、通常走行モードからエコモードに切り替える場合には、レベル２への切り替えを禁止してレベル１への切り替えのみを許可するように制御すれば、ドラビリ性が急激に低下することを抑制できるので、運転者に与える違和感を低減でき、好適である。同様にして、レベル２から通常走行モードへの切り替えを禁止して、レベル２からはレベル１への切り替えのみを許可するように制御すれば、ドラビリ性が急激に向上することを抑制できるので、運転者に与える違和感を低減でき、好適である。
【００６１】
（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００６２】
・エコモード時におけるエンジン制御変更点として次の制御を行ってもよい。すなわち、エコモードでは、スロットルバルブ開度の応答性を遅くさせる加速なましを実施するようにしてもよい。また、所定の上限値を超えないよう加速制限を実施するにあたり、その上限値を低くするようにしてもよい。また、所定の上限値を超えないよう車速制限を実施するにあたり、その上限値を低くするようにしてもよい。また、クランクシャフトの回転速度を減速する減速ギアのギア比を設定するにあたり、低速側にシフトするように設定変更してもよい。
【００６３】
・エコモードを実施するにあたり、レベル１での運転状態が所定時間以上継続した場合には、レベル２の条件を満たしていなくてもレベル２に自動的に切り替えて、燃費向上度合いの大きいレベルでの運転を促すようにしてもよい。なお、このようにレベル２に自動的に切り替わった場合には、運転者がスロットル操作量を大きくするよう操作したことを条件としてレベル１に戻すようにすればよい。
【００６４】
・本発明が適用されるエンジンは多気筒エンジンに限らず単気筒エンジンであってもよい。また、二輪車両に限らず四輪車両に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態におけるエンジン制御システムの全体概略を示す構成図である。
【図２】図１のＥＣＵが実行するモード切替処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】図１のＥＣＵが実行するエコモードのレベル切替処理の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１０…エンジン（内燃機関）、３１…燃料タンク、Ｓ１１…残量判定手段、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６…走行状態判定手段、Ｓ１７，Ｓ１８…モード切替手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃焼室で燃焼させることにより得られた燃焼エネルギを駆動源として走行する車両に適用され、
前記内燃機関の運転状態を、通常走行モードと、該通常走行モードに比べて燃料消費率を向上させる燃費優先モードとに切り替えるモード切替手段と、
前記燃料タンク内の燃料残量が予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する残量判定手段と、
前記車両の走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であるか否かを判定する走行状態判定手段と、
を備え、
前記モード切替手段は、前記低残量状態かつ前記燃費優先許可走行状態であると判定された場合に、前記燃費優先モードに切り替えることを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記走行状態判定手段は、所定値以上の高負荷で前記内燃機関を運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記高負荷運転要求状態とは加速走行状態であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記高負荷運転要求状態とは車速が所定値以上となる高速走行状態であることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記高負荷運転要求状態とは、スロットルバルブの開度を大きくして前記燃焼室への吸気量を増大させるにあたり、前記開度の変化量が設定値より大きい状態であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項６】
前記高負荷運転要求状態とは、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブの開度が第１設定値より大きい状態であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項７】
前記走行状態判定手段は、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブの開度が第２設定値より小さい状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項８】
前記走行状態判定手段は、アイドル運転状態に対しては前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関制御装置。
【請求項９】
前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の暖機運転が完了した状態に対しては前記燃費優先許可走行状態であると判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１０】
前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度変動が所定変動より大きい状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１１】
前記燃費優先モードは、燃料消費率を向上させる度合いが異なる複数のモードにレベル分けされており、
前記燃費優先許可走行状態とは、複数の走行条件のうち少なくとも１つを満たしている状態であり、
前記モード切替手段は、前記複数の走行条件のいずれを満たしているかに応じて、前記燃費優先モードのうち異なるレベルのモードに切り替えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１２】
前記通常走行モードでは、前記内燃機関のクランク角度に同期して燃料噴射を行う同期噴射に加え、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射を行う非同期噴射が実行可能であり、
前記燃費優先モードでは、前記非同期噴射を禁止することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１３】
前記通常走行モードでは、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射量を増量補正する加速増量補正が実行可能であり、
前記燃費優先モードでは、前記増量補正を禁止することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１４】
前記燃費優先モードでは、前記通常走行モードに比べて空燃比をリーンにすることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１５】
前記燃費優先モードに切り替えた状態で前記内燃機関を運転している時に、その旨を運転者に報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置と、
燃料タンク内の燃料残量を検出する残量検出手段、及び車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の少なくとも１つと、
を備えることを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃焼室で燃焼させることにより得られた燃焼エネルギを駆動源として走行する車両に適用され、
前記内燃機関の運転状態を、通常走行モードと、該通常走行モードに比べて燃料消費率を向上させる燃費優先モードとに切り替えるモード切替手段と、
前記燃料タンク内の燃料残量が予め設定された所定値以下となる低残量状態であるか否かを判定する残量判定手段と、
前記車両の走行状態が予め設定された燃費優先許可走行状態であるか否かを判定する走行状態判定手段と、
を備え、
前記モード切替手段は、前記低残量状態かつ前記燃費優先許可走行状態であると判定された場合に、前記燃費優先モードに切り替えることを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記走行状態判定手段は、所定値以上の高負荷で前記内燃機関を運転させるよう運転者が要求する高負荷運転要求状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記高負荷運転要求状態とは加速走行状態であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記高負荷運転要求状態とは車速が所定値以上となる高速走行状態であることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記高負荷運転要求状態とは、スロットルバルブの開度を大きくして前記燃焼室への吸気量を増大させるにあたり、前記開度の変化量が設定値より大きい状態であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項６】
前記高負荷運転要求状態とは、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブの開度が第１設定値より大きい状態であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項７】
前記走行状態判定手段は、前記燃焼室への吸気量を調整するスロットルバルブの開度が第２設定値より小さい状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項８】
前記走行状態判定手段は、アイドル運転状態に対しては前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関制御装置。
【請求項９】
前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の暖機運転が完了した状態に対しては前記燃費優先許可走行状態であると判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１０】
前記走行状態判定手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度変動が所定変動より大きい状態に対しては、前記燃費優先許可走行状態でないと判定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１１】
前記燃費優先モードは、燃料消費率を向上させる度合いが異なる複数のモードにレベル分けされており、
前記燃費優先許可走行状態とは、複数の走行条件のうち少なくとも１つを満たしている状態であり、
前記モード切替手段は、前記複数の走行条件のいずれを満たしているかに応じて、前記燃費優先モードのうち異なるレベルのモードに切り替えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１２】
前記通常走行モードでは、前記内燃機関のクランク角度に同期して燃料噴射を行う同期噴射に加え、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射を行う非同期噴射が実行可能であり、
前記燃費優先モードでは、前記非同期噴射を禁止することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１３】
前記通常走行モードでは、運転者の加速要求タイミングで燃料噴射量を増量補正する加速増量補正が実行可能であり、
前記燃費優先モードでは、前記増量補正を禁止することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１４】
前記燃費優先モードでは、前記通常走行モードに比べて空燃比をリーンにすることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１５】
前記燃費優先モードに切り替えた状態で前記内燃機関を運転している時に、その旨を運転者に報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置と、
燃料タンク内の燃料残量を検出する残量検出手段、及び車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の少なくとも１つと、
を備えることを特徴とする内燃機関制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１２７５４８（Ｐ２００９−１２７５４８Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０４３２８（Ｐ２００７−３０４３２８）
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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