車両制御装置
【課題】燃費効率の悪化を抑制すると共に、燃料サイクル毎における燃料噴射弁からの燃料噴射量のバラつきを抑制することができる車両制御装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、内燃機関の運転領域を設定可能な運転領域設定手段と、内燃機関の運転領域に応じて一燃焼サイクル中における燃料噴射弁の噴射回数を設定可能な噴射回数設定手段と、内燃機関の運転領域に応じて自動変速機の変速比を設定可能な変速比設定手段と、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別可能な噴射バラつき判別手段と、を備え、噴射バラつき判別手段による判定結果に応じて、判定時における内燃機関の出力を維持した状態で内燃機関の運転領域を変更し、また、燃料噴射弁の噴射回数を変更し、さらに、変速比を変更する。
【解決手段】燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、内燃機関の運転領域を設定可能な運転領域設定手段と、内燃機関の運転領域に応じて一燃焼サイクル中における燃料噴射弁の噴射回数を設定可能な噴射回数設定手段と、内燃機関の運転領域に応じて自動変速機の変速比を設定可能な変速比設定手段と、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別可能な噴射バラつき判別手段と、を備え、噴射バラつき判別手段による判定結果に応じて、判定時における内燃機関の出力を維持した状態で内燃機関の運転領域を変更し、また、燃料噴射弁の噴射回数を変更し、さらに、変速比を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁と、自動変速機とを制御可能な車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、筒内噴射式の内燃機関において、一燃焼サイクル中に複数回に分けて燃料噴射を行うマルチパイロット噴射を行う場合、燃料噴射弁から噴射される一燃焼サイクル中あたりの燃料噴射量は、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついてしまう場合があった。燃料噴射量がバラつく原因として、燃料噴射弁の経年劣化や燃料噴射弁の噴射特性等があげられる。すなわち、分割された１回あたりの燃料噴射量を微少量とした場合、微少噴射領域における燃料噴射弁の噴射特性が非線形となるため、一定量の燃料を安定して噴射することが困難となり、燃料噴射量は不均一となってしまう。そして、不均一となった燃料噴射量が、一燃焼サイクル中における噴射回数分蓄積されることで、燃焼サイクル毎または気筒毎に燃料噴射量がバラついてしまう。
【０００３】
この問題を解消すべく、従来の車両制御装置として、燃料噴射弁からの燃料噴射を複数回に分割して行わせる燃料噴射制御手段を備えたエンジンの制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このエンジンの制御装置では、分割噴射時における燃料制御精度の低下（つまり、燃料噴射量のバラつき）を防ぐべく、上記燃料噴射制御手段と、燃料噴射弁の噴射特性に基づいて最小許容パルス幅を設定する最小許容パルス幅設定手段と、分割噴射時における噴射パルス幅が、最小許容パルス幅より小さくなった場合、噴射パルス幅を増大させるように補正する補正手段と、を備えている。このため、噴射パルス幅が増大されることにより、最小許容パルス幅より小さいパルス幅の使用が避けられるため、燃料制御精度の悪化が避けられる。このとき、噴射パルス幅の増大に伴って、吸入空気量を増大させるため、エンジントルクが上昇するが、トルク上昇分を相殺するように点火時期を遅角させてエンジントルクを低減している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２３８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のエンジンの制御装置では、噴射パルス幅が増大されることにより、噴射回数を変えることなく、分割された１回あたりの燃料噴射量が増えるため、一燃焼サイクルにおける燃料噴射量が増大し、燃焼室の内壁に燃料が付着しやすくなる。このため、燃焼室の内壁に付着した燃料がエンジンオイルに混入してオイル希釈が生じやすくなる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の車両制御装置は、オイル希釈の発生を抑制すると共に、燃料サイクル毎または気筒毎における燃料噴射弁からの燃料噴射量のバラつきを抑制することができる車両制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両制御装置は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、内燃機関の運転領域を設定可能な運転領域設定手段と、運転領域設定手段により設定される内燃機関の運転領域に応じて、一燃焼サイクル中における燃料噴射弁の噴射回数を設定可能な噴射回数設定手段と、運転領域設定手段により設定される内燃機関の運転領域に応じて、自動変速機の変速比を設定可能な変速比設定手段と、燃料噴射弁から噴射される一燃焼サイクルあたりの燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別可能な噴射バラつき判別手段と、を備え、噴射バラつき判別手段による判定結果に応じて、運転領域設定手段は、判定時における内燃機関の出力を維持した状態で内燃機関の運転領域を変更し、噴射回数設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、燃料噴射弁の噴射回数を変更し、変速比設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、変速比を変更することを特徴とする。
【０００８】
この場合、噴射バラつき判別手段により、燃料噴射量がバラついていると判定された場合、運転領域設定手段は、判定時における内燃機関の出力を維持しつつ、内燃機関の回転数を上昇させると共に内燃機関のトルクを低減させるように内燃機関の運転領域を変更し、噴射回数設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における燃料噴射弁の噴射回数よりも少ない噴射回数となるように変更し、変速比設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における変速比よりも大きい変速比となるように変更することが、好ましい。
【０００９】
これらの場合、バラつき判別手段は、燃焼室内の空燃比に基づいて、燃料噴射量がバラついているか否かを判別することが、好ましい。
【００１０】
また、これらの場合、運転領域設定手段は、内燃機関の等出力線上に沿って、内燃機関の運転領域を変更することが、好ましい。
【００１１】
また、これらの場合、自動変速機は、無段変速機であることが、好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる車両制御装置は、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量がバラついている場合、内燃機関の出力を維持しつつ、内燃機関の回転数を上昇させると共に内燃機関のトルクを低減させることで、燃料噴射弁からの噴射回数を減らし、これにより、燃費悪化を抑制しつつ、燃料噴射弁からの燃料噴射量のバラつきを抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して、本発明にかかる車両制御装置について説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１４】
ここで、図１は、エンジンおよび自動変速機の概略構成図であり、図２は、筒内噴射式のガソリンエンジンの概略構成図である。また、図３は、エンジンの運転領域に関するグラフであり、図４は、噴射バラつき制御に関する一連のフローチャート図である。
【００１５】
図１を参照して、車両制御装置５は、エンジンＥＣＵ２およびトランスミッションＥＣＵ４を有しており、エンジンＥＣＵ２は、内燃機関（以下、エンジン１という）を制御し、トランスミッションＥＣＵ４は、自動変速機を制御している。なお、自動変速機として、本実施例では、無段変速機３を用いている。また、エンジンＥＣＵ２およびトランスミッションＥＣＵ４は互いに通信可能となっている。このため、トランスミッションＥＣＵ４は、エンジンＥＣＵ２からの制御信号に基づいて、無段変速機３を制御可能に構成され、また、エンジンＥＣＵ２は、トランスミッションＥＣＵ４からの制御信号に基づいて、エンジン１を制御可能に構成されている。
【００１６】
ここで、図２を参照して、エンジンＥＣＵ２に制御されるエンジン１について説明する。このエンジン１は、多気筒の筒内噴射式ガソリンエンジンである。
【００１７】
エンジン１は、下部からクランクケース１０と、クランクケース１０の上部に設けられたシリンダブロック１１と、ヘッドガスケット（図示省略）を介してシリンダブロック１１の上部に設けられたシリンダヘッド１２とで外郭が形成されている。シリンダブロック１１の上部には、上下動可能にピストン１３が気筒数（図示では１つ）に応じて複数収容され、また、シリンダブロック１１の下部およびクランクケース１０により形成された収容部には、クランクシャフト１４が収容されている。各ピストン１３とクランクシャフト１４とは、コンロッド１５により連結されており、各ピストン１３の上下動作をクランクシャフト１４に伝達している。そして、上記シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３により、ペントルーフ型の燃焼室１６が気筒数に応じて複数形成されている。
【００１８】
クランクケース１０には、クランク角センサ２０が配設されており、クランクシャフト１４の回転角度を検知している。クランク角センサ２０は、エンジンＥＣＵ２に接続されており、エンジンＥＣＵ２は、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて、後述する点火プラグ４４による点火時期や、後述する燃料噴射弁４５による燃料の噴射時期を制御している。
【００１９】
シリンダブロック１１は、その内部に複数のピストン１３を収容するための複数のシリンダボア２４が形成されている。そして、各ピストン１３は、各シリンダボア２４に嵌合するように円柱状に形成されており、このシリンダボア２４内で上死点と下死点との間を上下動可能に支持されている。また、各ピストン１３のヘッド面には、ピストンキャビティ２５が没入形成されている。さらに、シリンダブロック１１の内部には、エンジン１を冷却する冷却水の冷却水循環通路となるウォータージャケット２６が形成されており、ウォータージャケット２６は各シリンダボア２４の周りを取り囲むように配設されている。そして、シリンダブロック１１には、冷却水の水温を検出するエンジン水温検出センサ２７が配設され、エンジン水温検出センサ２７は、エンジンＥＣＵ２に接続されている。
【００２０】
シリンダヘッド１２は、その内部の各燃焼室１６に連通する複数の吸気ポート３０（図示では１つ）と、各吸気ポート３０に対向配置され、各燃焼室１６に連通する複数の排気ポート３１（図示では１つ）とが形成されている。複数の排気ポート３１には、その下流側に排気通路３６が接続されており、排気通路３６には、空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサ３７という）が設けられている。このとき、Ａ／Ｆセンサ３７は、エンジン１の燃焼サイクル毎に空燃比を検出可能となっていると共に、気筒毎に空燃比を検出可能となっている。
【００２１】
また、燃焼室１６と吸気ポート３０との間の吸気側連通口３２には、吸気弁３４が配設され、また、燃焼室１６と排気ポート３１との間の排気側連通口３３には、排気弁３５が配設されている。
【００２２】
吸気弁３４および排気弁３５は、ラッパ形状をなす末広がりの円錐状に形成されており、吸気側連通口３２および排気側連通口３３を開放する開放位置（下降端位置）と、吸気側連通口３２および排気側連通口３３を閉塞する閉塞位置（上昇端位置）との間で移動自在に構成されている。そして、吸気弁３４の基端部には吸気側カムシャフト４０が、また、排気弁３５の基端部には排気側カムシャフト４１が、それぞれ配設されており、各カムシャフト４０，４１が回転することにより吸気弁３４および排気弁３５が開閉可能となっている。
【００２３】
また、燃焼室１６の頂部には、先端部が突出するように点火プラグ４４が配設され、また、シリンダヘッド１２の吸気ポート３０の下部には、燃焼室１６の壁面から燃料を噴射する燃料噴射弁４５が配設されている。
【００２４】
ここで、エンジン１の各気筒における一燃焼サイクルの燃焼動作について説明する。燃焼サイクルでは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程が順に行われている。
【００２５】
吸気行程では、ピストン１３が上死点から下死点へ向けて移動を開始すると共に、吸気弁３４を下降移動させて吸気側連通口３２を開放する。すると、燃焼室１６の負圧により空気が吸気側連通口３２を介して燃焼室１６内に吸入され、この後、吸気弁３４を上昇移動させて吸気側連通口３２を閉塞する。このとき、燃料噴射弁４５から燃料の噴射が開始され、吸入された空気と燃料とが混合して混合気となる。
【００２６】
圧縮行程では、ピストン１３が下死点から上死点へ向けて移動する。ピストン１３が上死点に移動すると、この移動に伴って混合気は圧縮される。そして、ピストン１３が上死点近傍に達すると、点火プラグ４４をスパークさせて、混合気に着火する。なお、燃料噴射弁４５からの燃料噴射は、点火プラグ４４の放電前に終了している。
【００２７】
膨張行程では、着火による混合気の燃焼により、混合気が膨張（爆発）して、ピストン１３を上死点から下死点へ向けて移動させる。
【００２８】
排気行程では、下死点へ到達したピストン１３が、慣性により再び上死点へ向けて移動する。このとき、排気弁３５を下降移動させて排気側連通口３３を開放し、ピストン１３の上死点への移動に伴って、燃焼後の排気ガスを排気側連通口３３から排出させる。排気ガスの排出後、排気弁３５を上昇移動させて排気側連通口３３を閉塞する。
【００２９】
以上の燃焼サイクルを繰り返し行うことで、各ピストン１３を上下動作させ、この動力をコンロッド１５を介してクランクシャフト１４に伝達することで、エンジン１は駆動力を得ることができる。
【００３０】
ここで、図１に示すように、クランクシャフト１４には、無段変速機３が連結されており、エンジン１の駆動力を無段変速機３に伝達している。
【００３１】
無段変速機３は、いわゆる公知のＣＶＴであり、クランクシャフト１４を介してエンジン１の駆動力が入力される入力軸と、入力軸から入力された駆動力をタイヤ側へ向けて出力する出力軸とを有している（いずれも図示省略）。そして、無段変速機３は、適宜変速比を変更することにより、入力軸回転数（エンジン回転数）に対する出力軸回転数の比率を変更している。また、無段変速機３は、トランスミッションＥＣＵ４により変速比が制御されており、トランスミッションＥＣＵ４は、エンジンＥＣＵ２により設定されたエンジン回転数およびエンジントルクに応じて、最適な変速比となるように制御している。このため、詳細は後述するが、エンジン１の等出力線上に沿ってエンジン回転数が変化したとしても、変化するエンジン回転数に合わせて変速比を適宜変更すれば、車両の速度を等速に維持することが可能となる。
【００３２】
次に、再び図２を参照して、エンジンＥＣＵ２について説明する。エンジンＥＣＵ２は、主としてＣＰＵ７０、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７２、入力ポート７３および出力ポート７４等により構成され、内部バス７５を介して互いに接続されている。ＣＰＵ７０は、各種センサ等から入力された各種検出信号に基づいて演算処理を行うものである。ＲＯＭ７１は、各種プログラムやデータを記憶している。ＲＡＭ７２は、各種プログラムを実行するための作業領域となっている。
【００３３】
エンジンＥＣＵ２には、上記の点火プラグ４４や燃料噴射弁４５が制御可能に接続されており、また、エンジンＥＣＵ２には、上記したクランク角センサ２０、エンジン水温検出センサ２７やＡ／Ｆセンサ３７の他、外部から吸入される吸入空気量を検出するエアフローセンサ７９等の各種センサが接続されている。
【００３４】
エンジンＥＣＵ２のＲＯＭ７１内には、燃料噴射制御プログラム８０、点火制御プログラム８１、運転領域設定プログラム８２、および噴射回数設定プログラム８３等の各種プログラムが記憶されており、ＣＰＵ７０が、ＲＯＭ７１内から、各種プログラムを読み出してＲＡＭ７２内に展開し、展開したプログラムを実行することにより、点火プラグ４４や燃料噴射弁４５を制御することが可能となっている。
【００３５】
点火制御プログラム８１は、クランク角センサ２０から入力されたクランク角度に基づいて、点火プラグ４４の点火時期を制御するものである。
【００３６】
運転領域設定プログラム８２は、エアフローセンサ７９により検出した吸入空気量、エンジン水温検出センサ２７により検出したエンジン水温およびエンジン負荷に基づいて、エンジン１の運転領域を設定するものである。具体的に、エンジンＥＣＵ２が運転領域設定プログラム８２を実行すると、エンジンＥＣＵ２は、エアフローセンサ７９およびエンジン水温検出センサ２７等の各種センサから検出された検出結果に基づいて、エンジン出力を設定すると共に、設定したエンジン出力となるようにエンジン回転数とエンジントルクとを、後述する運転制御マップＭ１、Ｍ２に基づいて設定する（運転領域設定手段）。
【００３７】
噴射回数設定プログラム８３は、運転領域設定プログラム８２により設定されたエンジン１の運転領域に応じて、一燃焼サイクル中における燃料噴射弁４５からの燃料の噴射回数を設定するものである。つまり、エンジンＥＣＵ２は、噴射回数設定プログラム８３を実行することにより、燃料噴射弁４５にシングル噴射またはマルチパイロット噴射を行わせることが可能となっている（噴射回数設定手段）。シングル噴射は、燃焼室１６に噴射する燃料を、一燃焼サイクル中に、一度に噴射するものである。また、マルチパイロット噴射は、燃焼室１６に噴射する燃料を、一燃焼サイクル中に、複数回に分けて噴射するものである。
【００３８】
燃料噴射制御プログラム８０は、クランク角センサ２０から入力されたクランク角度および上記噴射回数設定プログラム８３により設定された噴射回数に基づいて、燃料噴射弁４５の燃料噴射動作を制御するものである（燃料噴射制御手段）。
【００３９】
ここで、図３を参照して、エンジン１の運転領域について説明する。エンジン１の運転領域は、その横軸がエンジン回転数となっており、その縦軸がエンジントルクとなっている。そして、エンジン１の運転領域は、例えば、４つに区画されており、一燃焼サイクル中における燃料噴射弁４５からの燃料噴射を１回（シングル噴射）で行う第１運転領域Ｅ１と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を２回で行う第２運転領域Ｅ２と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を３回で行う第３運転領域Ｅ３と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を４回で行う第４運転領域Ｅ４と、から構成されている。
【００４０】
また、このエンジン１の運転領域には、少なくとも２種類の運転制御マップＭ１、Ｍ２が設定されており、一方の運転制御マップは低速高負荷の運転制御マップＭ１であり、他方の運転制御マップは高速軽負荷の運転制御マップＭ２である。このとき、低速高負荷の運転制御マップＭ１は、高速軽負荷の運転制御マップＭ２に比して、燃費の良い運転制御マップとなっている。このため、エンジン１の通常運転時においては、運転制御マップＭ１を使用している。
【００４１】
次に、図１を参照して、トランスミッションＥＣＵ４について説明する。トランスミッションＥＣＵ４は、エンジンＥＣＵ２と略同様の構成となっているため、図示は省略するが、主としてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポートおよび出力ポート等を有し、内部バスを介して互いに接続されている。トランスミッションＥＣＵ４のＲＯＭ内には、変速比を設定する変速比設定プログラム１００が記憶されており、変速比設定プログラム１００を実行することにより、トランスミッションＥＣＵ４は、無段変速機３の変速比を適宜設定することが可能となっている（変速比設定手段）。
【００４２】
ここで、運転制御マップＭ１を用いて、エンジン１の運転領域を設定する一連の制御について簡単に説明する。エンジンＥＣＵ２は、運転領域設定プログラム８２を実行すると、エアフローセンサ７９およびエンジン水温検出センサ２７等の各種センサの検出結果に基づいて、エンジン出力を設定する。この後、エンジンＥＣＵ２は、設定したエンジン出力および運転制御マップＭ１に基づいて、エンジン回転数およびエンジントルクを設定する。エンジンＥＣＵ２によりエンジン回転数およびエンジントルクが設定されると、トランスミッションＥＣＵ４は、設定したエンジン回転数およびエンジントルクに応じて、最適な変速比となるように無段変速機３を制御する。
【００４３】
ところで、上記燃料噴射弁４５からマルチパイロット噴射がなされると、燃料サイクル毎または気筒毎に燃料噴射量がバラつく場合がある。燃料噴射量が燃料サイクル毎あるいは気筒毎にバラついてしまうと、燃費が悪化したり、ノッキングが生じたりしてしまう。このため、本実施例では、エンジンＥＣＵ２が、燃料噴射量がバラついているか否かを判別し、燃料噴射量がバラついている場合には、判別時におけるエンジン出力を維持しつつ、エンジン回転数を上昇させると共にエンジントルクを低減させて、エンジン１の運転領域を設定変更する。そして、この設定変更により、判定時における燃料噴射弁４５の噴射回数よりも少ない噴射回数となるようにしている。このため、燃料噴射弁４５の噴射回数を減らすことにより、分割されたときの１回あたりの燃料噴射量を増やすことができる。これにより、微少噴射を行う必要がなくなり、一定量の燃料を安定して噴射することができるため、燃焼サイクル毎または気筒毎の燃料噴射量のバラつきを抑制することができる。以下、本発明の特徴部分である噴射バラつきを抑制する制御について詳細に説明する。
【００４４】
図２に示すように、エンジンＥＣＵ２のＲＯＭ７１内には、上記の各種プログラムのほか、噴射バラつき判別プログラム１１０と、マップ設定プログラム１１１とが記憶されている。
【００４５】
噴射バラつき判別プログラム１１０は、燃料噴射弁４５から噴射される燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別するものである。具体的には、Ａ／Ｆセンサ３７により検出された空燃比に基づいて、Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａ（ゲイン）を、燃焼サイクル毎または気筒毎に算出する。そして、算出したＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａと、予め設定した設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔとを比較して、ＧｔよりもＧａが小さい場合は、噴射バラつきがないと判定し、ＧｔよりもＧａが大きい場合は、噴射バラつきがあると判定する。
【００４６】
マップ設定プログラム１１１は、噴射バラつき判別プログラム１１０による判定結果に基づいて、上記２種類の運転制御マップＭ１、Ｍ２を設定するものである。つまり、噴射バラつき判別プログラム１１０により燃料噴射弁４５からの燃料の噴射がバラついていると判定されると、エンジンＥＣＵ２は、運転制御マップＭ２を設定する。一方、噴射バラつき判別プログラム１１０により燃料噴射弁４５からの燃料の噴射がバラついていないと判定されると、エンジンＥＣＵ２は、運転制御マップＭ１を設定する。
【００４７】
以下、図４のフローチャート図を参照して、燃料噴射弁４５から噴射される燃料噴射量のバラつきを判定に関する一連の制御フローについて説明する。先ず、運転制御マップＭ１が設定された状態において、エンジンＥＣＵ２が、噴射バラつき判別プログラム１１０を実行する。すると、エンジンＥＣＵ２は、Ａ／Ｆセンサ３７により検出される空燃比を、気筒毎または燃焼サイクル毎に計測する（Ｓ１）と共に、計測した空燃比に基づいて、Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａを気筒毎または燃焼サイクル毎に算出する（Ｓ２）。この後、エンジンＥＣＵ２は、算出した気筒毎または燃焼サイクル毎のＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａが、予め設定された設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔに比して、大きいか否かをそれぞれ判別する（Ｓ３）。
【００４８】
気筒毎または燃焼サイクル毎のＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａが、予め設定された設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔに比して、小さいと判定された場合、エンジンＥＣＵ２は、運転制御マップＭ１を切替えることなく、運転制御マップＭ１の設定を維持する（Ｓ４）。一方、気筒毎または燃焼サイクル毎のＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａが、予め設定された設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔに比して、大きいと判定された場合、エンジンＥＣＵ２は、マップ設定プログラム１１１に基づいて、運転制御マップＭ１を運転制御マップＭ２に設定変更する（Ｓ５）。この制御フローを繰り返し行って、運転制御マップを適宜切替えている。
【００４９】
上記制御フローにより、運転制御マップＭ１から運転制御マップＭ２へ設定変更されると、この設定変更に応じて、エンジンＥＣＵ２は、設定変更時（判定時）におけるエンジン出力を維持しつつ、エンジン回転数を上昇させると共にエンジントルクを低減させるようにエンジン１の運転領域を変更する。つまり、図３に示すエンジン１の等出力線上に沿って、エンジン１の動作点を変更する。また、運転制御マップＭ２への設定変更により、エンジンＥＣＵ２は、噴射回数設定プログラム８３に基づいて、燃料噴射弁４５からの噴射回数を減らすように設定変更する（本実施例では、シングル噴射に設定変更する）。さらに、エンジン１の運転領域の変更に伴い、エンジン回転数が等出力線上に沿って上昇するため、例えば、車両の速度を等速に維持したい場合、トランスミッションＥＣＵ４は、無段変速機３を制御して、上昇するエンジン回転数に応じて、変速比が大きくなるように変更してゆく。
【００５０】
一方、上記制御フローにより、運転制御マップＭ２から運転制御マップＭ１へ設定変更されると、この設定変更に応じて、エンジンＥＣＵ２は、設定変更時（判定時）におけるエンジン出力を維持しつつ、エンジン回転数を減少させると共にエンジントルクを上昇させるようにエンジン１の運転領域を変更する。また、運転制御マップＭ１への設定変更により、エンジンＥＣＵ２は、噴射回数設定プログラム８３に基づいて、燃料噴射弁４５からの噴射回数を設定変更、すなわち、マルチパイロット噴射が可能となるように設定する。さらに、エンジン１の運転領域の変更に伴い、エンジン回転数が等出力線上に沿って減少するため、例えば、車両の速度を等速に維持したい場合、トランスミッションＥＣＵ４は、無段変速機３を制御して、減少するエンジン回転数に応じて、変速比が小さくなるように変更してゆく。
【００５１】
以上の構成によれば、燃料噴射量がバラついていた場合に、運転制御マップＭ２を用いて、エンジン回転数を上昇させると共にエンジントルクを低減させることで、燃料噴射弁４５からの噴射回数を減らすことができる。噴射回数を減らすと、１回あたりの燃料噴射量を増やすことができ、微少噴射を行う必要がなくなる。このため、一定量の燃料を安定して噴射することができ、燃焼サイクル毎または気筒毎の燃料噴射量のバラつきを抑制することができる。また、１回あたりの燃料噴射量は増えるが、噴射回数が減っているため、一燃焼サイクル中の燃料噴射量を増大させることなく、これにより、オイル希釈の発生を抑制することができる。
【００５２】
なお、本実施例では、運転制御マップを２種類としたが、運転制御マップを３種類または４種類とし、燃料の噴射バラつきに応じて、運転制御マップを適宜設定変更してもよい。また、自動変速機として、無段変速機３を用いたが、これに変えて、多段変速機としてもよい。この場合も、多段変速機に係る運転制御マップを複数用意し、燃料の噴射バラつきに応じて運転制御マップを適宜設定変更する。さらに、本実施例では、変化するエンジン回転数に応じて、無段変速機３により変速比を適宜変更したが、無段変速機３に代えて、シリーズ・パラレルハイブリッドシステムに用いられる動力分割機構を適用してもよい。この構成によれば、例えば、運転制御マップの設定変更により、エンジン回転数が上昇しても、上昇分のエンジン回転数を動力分割機構を介して発電機に振り分けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる燃料噴射制御装置は、筒内噴射式のガソリンエンジンに有用であり、特に、燃料噴射弁からの燃料噴射量がバラつく場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】エンジンおよび自動変速機の概略構成図である。
【図２】筒内噴射式のガソリンエンジンの概略構成図である。
【図３】エンジンの運転領域に関するグラフである。
【図４】噴射バラつき制御に関する一連のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ エンジン
２ エンジンＥＣＵ
３ 無段変速機
４ トランスミッションＥＣＵ
５ 車両制御装置
１６ 燃焼室
３７ Ａ／Ｆセンサ
４５ 燃料噴射弁
８０ 燃料噴射制御プログラム
８２ 運転領域設定プログラム
８３ 噴射回数設定プログラム
１００ 変速比設定プログラム
１１０ 噴射バラつき判別プログラム
１１１ マップ設定プログラム
Ｍ１ 運転制御マップ
Ｍ２ 運転制御マップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁と、自動変速機とを制御可能な車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、筒内噴射式の内燃機関において、一燃焼サイクル中に複数回に分けて燃料噴射を行うマルチパイロット噴射を行う場合、燃料噴射弁から噴射される一燃焼サイクル中あたりの燃料噴射量は、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついてしまう場合があった。燃料噴射量がバラつく原因として、燃料噴射弁の経年劣化や燃料噴射弁の噴射特性等があげられる。すなわち、分割された１回あたりの燃料噴射量を微少量とした場合、微少噴射領域における燃料噴射弁の噴射特性が非線形となるため、一定量の燃料を安定して噴射することが困難となり、燃料噴射量は不均一となってしまう。そして、不均一となった燃料噴射量が、一燃焼サイクル中における噴射回数分蓄積されることで、燃焼サイクル毎または気筒毎に燃料噴射量がバラついてしまう。
【０００３】
この問題を解消すべく、従来の車両制御装置として、燃料噴射弁からの燃料噴射を複数回に分割して行わせる燃料噴射制御手段を備えたエンジンの制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このエンジンの制御装置では、分割噴射時における燃料制御精度の低下（つまり、燃料噴射量のバラつき）を防ぐべく、上記燃料噴射制御手段と、燃料噴射弁の噴射特性に基づいて最小許容パルス幅を設定する最小許容パルス幅設定手段と、分割噴射時における噴射パルス幅が、最小許容パルス幅より小さくなった場合、噴射パルス幅を増大させるように補正する補正手段と、を備えている。このため、噴射パルス幅が増大されることにより、最小許容パルス幅より小さいパルス幅の使用が避けられるため、燃料制御精度の悪化が避けられる。このとき、噴射パルス幅の増大に伴って、吸入空気量を増大させるため、エンジントルクが上昇するが、トルク上昇分を相殺するように点火時期を遅角させてエンジントルクを低減している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２３８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のエンジンの制御装置では、噴射パルス幅が増大されることにより、噴射回数を変えることなく、分割された１回あたりの燃料噴射量が増えるため、一燃焼サイクルにおける燃料噴射量が増大し、燃焼室の内壁に燃料が付着しやすくなる。このため、燃焼室の内壁に付着した燃料がエンジンオイルに混入してオイル希釈が生じやすくなる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の車両制御装置は、オイル希釈の発生を抑制すると共に、燃料サイクル毎または気筒毎における燃料噴射弁からの燃料噴射量のバラつきを抑制することができる車両制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両制御装置は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、内燃機関の運転領域を設定可能な運転領域設定手段と、運転領域設定手段により設定される内燃機関の運転領域に応じて、一燃焼サイクル中における燃料噴射弁の噴射回数を設定可能な噴射回数設定手段と、運転領域設定手段により設定される内燃機関の運転領域に応じて、自動変速機の変速比を設定可能な変速比設定手段と、燃料噴射弁から噴射される一燃焼サイクルあたりの燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別可能な噴射バラつき判別手段と、を備え、噴射バラつき判別手段による判定結果に応じて、運転領域設定手段は、判定時における内燃機関の出力を維持した状態で内燃機関の運転領域を変更し、噴射回数設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、燃料噴射弁の噴射回数を変更し、変速比設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、変速比を変更することを特徴とする。
【０００８】
この場合、噴射バラつき判別手段により、燃料噴射量がバラついていると判定された場合、運転領域設定手段は、判定時における内燃機関の出力を維持しつつ、内燃機関の回転数を上昇させると共に内燃機関のトルクを低減させるように内燃機関の運転領域を変更し、噴射回数設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における燃料噴射弁の噴射回数よりも少ない噴射回数となるように変更し、変速比設定手段は、内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における変速比よりも大きい変速比となるように変更することが、好ましい。
【０００９】
これらの場合、バラつき判別手段は、燃焼室内の空燃比に基づいて、燃料噴射量がバラついているか否かを判別することが、好ましい。
【００１０】
また、これらの場合、運転領域設定手段は、内燃機関の等出力線上に沿って、内燃機関の運転領域を変更することが、好ましい。
【００１１】
また、これらの場合、自動変速機は、無段変速機であることが、好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる車両制御装置は、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量がバラついている場合、内燃機関の出力を維持しつつ、内燃機関の回転数を上昇させると共に内燃機関のトルクを低減させることで、燃料噴射弁からの噴射回数を減らし、これにより、燃費悪化を抑制しつつ、燃料噴射弁からの燃料噴射量のバラつきを抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して、本発明にかかる車両制御装置について説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１４】
ここで、図１は、エンジンおよび自動変速機の概略構成図であり、図２は、筒内噴射式のガソリンエンジンの概略構成図である。また、図３は、エンジンの運転領域に関するグラフであり、図４は、噴射バラつき制御に関する一連のフローチャート図である。
【００１５】
図１を参照して、車両制御装置５は、エンジンＥＣＵ２およびトランスミッションＥＣＵ４を有しており、エンジンＥＣＵ２は、内燃機関（以下、エンジン１という）を制御し、トランスミッションＥＣＵ４は、自動変速機を制御している。なお、自動変速機として、本実施例では、無段変速機３を用いている。また、エンジンＥＣＵ２およびトランスミッションＥＣＵ４は互いに通信可能となっている。このため、トランスミッションＥＣＵ４は、エンジンＥＣＵ２からの制御信号に基づいて、無段変速機３を制御可能に構成され、また、エンジンＥＣＵ２は、トランスミッションＥＣＵ４からの制御信号に基づいて、エンジン１を制御可能に構成されている。
【００１６】
ここで、図２を参照して、エンジンＥＣＵ２に制御されるエンジン１について説明する。このエンジン１は、多気筒の筒内噴射式ガソリンエンジンである。
【００１７】
エンジン１は、下部からクランクケース１０と、クランクケース１０の上部に設けられたシリンダブロック１１と、ヘッドガスケット（図示省略）を介してシリンダブロック１１の上部に設けられたシリンダヘッド１２とで外郭が形成されている。シリンダブロック１１の上部には、上下動可能にピストン１３が気筒数（図示では１つ）に応じて複数収容され、また、シリンダブロック１１の下部およびクランクケース１０により形成された収容部には、クランクシャフト１４が収容されている。各ピストン１３とクランクシャフト１４とは、コンロッド１５により連結されており、各ピストン１３の上下動作をクランクシャフト１４に伝達している。そして、上記シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３により、ペントルーフ型の燃焼室１６が気筒数に応じて複数形成されている。
【００１８】
クランクケース１０には、クランク角センサ２０が配設されており、クランクシャフト１４の回転角度を検知している。クランク角センサ２０は、エンジンＥＣＵ２に接続されており、エンジンＥＣＵ２は、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて、後述する点火プラグ４４による点火時期や、後述する燃料噴射弁４５による燃料の噴射時期を制御している。
【００１９】
シリンダブロック１１は、その内部に複数のピストン１３を収容するための複数のシリンダボア２４が形成されている。そして、各ピストン１３は、各シリンダボア２４に嵌合するように円柱状に形成されており、このシリンダボア２４内で上死点と下死点との間を上下動可能に支持されている。また、各ピストン１３のヘッド面には、ピストンキャビティ２５が没入形成されている。さらに、シリンダブロック１１の内部には、エンジン１を冷却する冷却水の冷却水循環通路となるウォータージャケット２６が形成されており、ウォータージャケット２６は各シリンダボア２４の周りを取り囲むように配設されている。そして、シリンダブロック１１には、冷却水の水温を検出するエンジン水温検出センサ２７が配設され、エンジン水温検出センサ２７は、エンジンＥＣＵ２に接続されている。
【００２０】
シリンダヘッド１２は、その内部の各燃焼室１６に連通する複数の吸気ポート３０（図示では１つ）と、各吸気ポート３０に対向配置され、各燃焼室１６に連通する複数の排気ポート３１（図示では１つ）とが形成されている。複数の排気ポート３１には、その下流側に排気通路３６が接続されており、排気通路３６には、空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサ３７という）が設けられている。このとき、Ａ／Ｆセンサ３７は、エンジン１の燃焼サイクル毎に空燃比を検出可能となっていると共に、気筒毎に空燃比を検出可能となっている。
【００２１】
また、燃焼室１６と吸気ポート３０との間の吸気側連通口３２には、吸気弁３４が配設され、また、燃焼室１６と排気ポート３１との間の排気側連通口３３には、排気弁３５が配設されている。
【００２２】
吸気弁３４および排気弁３５は、ラッパ形状をなす末広がりの円錐状に形成されており、吸気側連通口３２および排気側連通口３３を開放する開放位置（下降端位置）と、吸気側連通口３２および排気側連通口３３を閉塞する閉塞位置（上昇端位置）との間で移動自在に構成されている。そして、吸気弁３４の基端部には吸気側カムシャフト４０が、また、排気弁３５の基端部には排気側カムシャフト４１が、それぞれ配設されており、各カムシャフト４０，４１が回転することにより吸気弁３４および排気弁３５が開閉可能となっている。
【００２３】
また、燃焼室１６の頂部には、先端部が突出するように点火プラグ４４が配設され、また、シリンダヘッド１２の吸気ポート３０の下部には、燃焼室１６の壁面から燃料を噴射する燃料噴射弁４５が配設されている。
【００２４】
ここで、エンジン１の各気筒における一燃焼サイクルの燃焼動作について説明する。燃焼サイクルでは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程が順に行われている。
【００２５】
吸気行程では、ピストン１３が上死点から下死点へ向けて移動を開始すると共に、吸気弁３４を下降移動させて吸気側連通口３２を開放する。すると、燃焼室１６の負圧により空気が吸気側連通口３２を介して燃焼室１６内に吸入され、この後、吸気弁３４を上昇移動させて吸気側連通口３２を閉塞する。このとき、燃料噴射弁４５から燃料の噴射が開始され、吸入された空気と燃料とが混合して混合気となる。
【００２６】
圧縮行程では、ピストン１３が下死点から上死点へ向けて移動する。ピストン１３が上死点に移動すると、この移動に伴って混合気は圧縮される。そして、ピストン１３が上死点近傍に達すると、点火プラグ４４をスパークさせて、混合気に着火する。なお、燃料噴射弁４５からの燃料噴射は、点火プラグ４４の放電前に終了している。
【００２７】
膨張行程では、着火による混合気の燃焼により、混合気が膨張（爆発）して、ピストン１３を上死点から下死点へ向けて移動させる。
【００２８】
排気行程では、下死点へ到達したピストン１３が、慣性により再び上死点へ向けて移動する。このとき、排気弁３５を下降移動させて排気側連通口３３を開放し、ピストン１３の上死点への移動に伴って、燃焼後の排気ガスを排気側連通口３３から排出させる。排気ガスの排出後、排気弁３５を上昇移動させて排気側連通口３３を閉塞する。
【００２９】
以上の燃焼サイクルを繰り返し行うことで、各ピストン１３を上下動作させ、この動力をコンロッド１５を介してクランクシャフト１４に伝達することで、エンジン１は駆動力を得ることができる。
【００３０】
ここで、図１に示すように、クランクシャフト１４には、無段変速機３が連結されており、エンジン１の駆動力を無段変速機３に伝達している。
【００３１】
無段変速機３は、いわゆる公知のＣＶＴであり、クランクシャフト１４を介してエンジン１の駆動力が入力される入力軸と、入力軸から入力された駆動力をタイヤ側へ向けて出力する出力軸とを有している（いずれも図示省略）。そして、無段変速機３は、適宜変速比を変更することにより、入力軸回転数（エンジン回転数）に対する出力軸回転数の比率を変更している。また、無段変速機３は、トランスミッションＥＣＵ４により変速比が制御されており、トランスミッションＥＣＵ４は、エンジンＥＣＵ２により設定されたエンジン回転数およびエンジントルクに応じて、最適な変速比となるように制御している。このため、詳細は後述するが、エンジン１の等出力線上に沿ってエンジン回転数が変化したとしても、変化するエンジン回転数に合わせて変速比を適宜変更すれば、車両の速度を等速に維持することが可能となる。
【００３２】
次に、再び図２を参照して、エンジンＥＣＵ２について説明する。エンジンＥＣＵ２は、主としてＣＰＵ７０、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７２、入力ポート７３および出力ポート７４等により構成され、内部バス７５を介して互いに接続されている。ＣＰＵ７０は、各種センサ等から入力された各種検出信号に基づいて演算処理を行うものである。ＲＯＭ７１は、各種プログラムやデータを記憶している。ＲＡＭ７２は、各種プログラムを実行するための作業領域となっている。
【００３３】
エンジンＥＣＵ２には、上記の点火プラグ４４や燃料噴射弁４５が制御可能に接続されており、また、エンジンＥＣＵ２には、上記したクランク角センサ２０、エンジン水温検出センサ２７やＡ／Ｆセンサ３７の他、外部から吸入される吸入空気量を検出するエアフローセンサ７９等の各種センサが接続されている。
【００３４】
エンジンＥＣＵ２のＲＯＭ７１内には、燃料噴射制御プログラム８０、点火制御プログラム８１、運転領域設定プログラム８２、および噴射回数設定プログラム８３等の各種プログラムが記憶されており、ＣＰＵ７０が、ＲＯＭ７１内から、各種プログラムを読み出してＲＡＭ７２内に展開し、展開したプログラムを実行することにより、点火プラグ４４や燃料噴射弁４５を制御することが可能となっている。
【００３５】
点火制御プログラム８１は、クランク角センサ２０から入力されたクランク角度に基づいて、点火プラグ４４の点火時期を制御するものである。
【００３６】
運転領域設定プログラム８２は、エアフローセンサ７９により検出した吸入空気量、エンジン水温検出センサ２７により検出したエンジン水温およびエンジン負荷に基づいて、エンジン１の運転領域を設定するものである。具体的に、エンジンＥＣＵ２が運転領域設定プログラム８２を実行すると、エンジンＥＣＵ２は、エアフローセンサ７９およびエンジン水温検出センサ２７等の各種センサから検出された検出結果に基づいて、エンジン出力を設定すると共に、設定したエンジン出力となるようにエンジン回転数とエンジントルクとを、後述する運転制御マップＭ１、Ｍ２に基づいて設定する（運転領域設定手段）。
【００３７】
噴射回数設定プログラム８３は、運転領域設定プログラム８２により設定されたエンジン１の運転領域に応じて、一燃焼サイクル中における燃料噴射弁４５からの燃料の噴射回数を設定するものである。つまり、エンジンＥＣＵ２は、噴射回数設定プログラム８３を実行することにより、燃料噴射弁４５にシングル噴射またはマルチパイロット噴射を行わせることが可能となっている（噴射回数設定手段）。シングル噴射は、燃焼室１６に噴射する燃料を、一燃焼サイクル中に、一度に噴射するものである。また、マルチパイロット噴射は、燃焼室１６に噴射する燃料を、一燃焼サイクル中に、複数回に分けて噴射するものである。
【００３８】
燃料噴射制御プログラム８０は、クランク角センサ２０から入力されたクランク角度および上記噴射回数設定プログラム８３により設定された噴射回数に基づいて、燃料噴射弁４５の燃料噴射動作を制御するものである（燃料噴射制御手段）。
【００３９】
ここで、図３を参照して、エンジン１の運転領域について説明する。エンジン１の運転領域は、その横軸がエンジン回転数となっており、その縦軸がエンジントルクとなっている。そして、エンジン１の運転領域は、例えば、４つに区画されており、一燃焼サイクル中における燃料噴射弁４５からの燃料噴射を１回（シングル噴射）で行う第１運転領域Ｅ１と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を２回で行う第２運転領域Ｅ２と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を３回で行う第３運転領域Ｅ３と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を４回で行う第４運転領域Ｅ４と、から構成されている。
【００４０】
また、このエンジン１の運転領域には、少なくとも２種類の運転制御マップＭ１、Ｍ２が設定されており、一方の運転制御マップは低速高負荷の運転制御マップＭ１であり、他方の運転制御マップは高速軽負荷の運転制御マップＭ２である。このとき、低速高負荷の運転制御マップＭ１は、高速軽負荷の運転制御マップＭ２に比して、燃費の良い運転制御マップとなっている。このため、エンジン１の通常運転時においては、運転制御マップＭ１を使用している。
【００４１】
次に、図１を参照して、トランスミッションＥＣＵ４について説明する。トランスミッションＥＣＵ４は、エンジンＥＣＵ２と略同様の構成となっているため、図示は省略するが、主としてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポートおよび出力ポート等を有し、内部バスを介して互いに接続されている。トランスミッションＥＣＵ４のＲＯＭ内には、変速比を設定する変速比設定プログラム１００が記憶されており、変速比設定プログラム１００を実行することにより、トランスミッションＥＣＵ４は、無段変速機３の変速比を適宜設定することが可能となっている（変速比設定手段）。
【００４２】
ここで、運転制御マップＭ１を用いて、エンジン１の運転領域を設定する一連の制御について簡単に説明する。エンジンＥＣＵ２は、運転領域設定プログラム８２を実行すると、エアフローセンサ７９およびエンジン水温検出センサ２７等の各種センサの検出結果に基づいて、エンジン出力を設定する。この後、エンジンＥＣＵ２は、設定したエンジン出力および運転制御マップＭ１に基づいて、エンジン回転数およびエンジントルクを設定する。エンジンＥＣＵ２によりエンジン回転数およびエンジントルクが設定されると、トランスミッションＥＣＵ４は、設定したエンジン回転数およびエンジントルクに応じて、最適な変速比となるように無段変速機３を制御する。
【００４３】
ところで、上記燃料噴射弁４５からマルチパイロット噴射がなされると、燃料サイクル毎または気筒毎に燃料噴射量がバラつく場合がある。燃料噴射量が燃料サイクル毎あるいは気筒毎にバラついてしまうと、燃費が悪化したり、ノッキングが生じたりしてしまう。このため、本実施例では、エンジンＥＣＵ２が、燃料噴射量がバラついているか否かを判別し、燃料噴射量がバラついている場合には、判別時におけるエンジン出力を維持しつつ、エンジン回転数を上昇させると共にエンジントルクを低減させて、エンジン１の運転領域を設定変更する。そして、この設定変更により、判定時における燃料噴射弁４５の噴射回数よりも少ない噴射回数となるようにしている。このため、燃料噴射弁４５の噴射回数を減らすことにより、分割されたときの１回あたりの燃料噴射量を増やすことができる。これにより、微少噴射を行う必要がなくなり、一定量の燃料を安定して噴射することができるため、燃焼サイクル毎または気筒毎の燃料噴射量のバラつきを抑制することができる。以下、本発明の特徴部分である噴射バラつきを抑制する制御について詳細に説明する。
【００４４】
図２に示すように、エンジンＥＣＵ２のＲＯＭ７１内には、上記の各種プログラムのほか、噴射バラつき判別プログラム１１０と、マップ設定プログラム１１１とが記憶されている。
【００４５】
噴射バラつき判別プログラム１１０は、燃料噴射弁４５から噴射される燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別するものである。具体的には、Ａ／Ｆセンサ３７により検出された空燃比に基づいて、Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａ（ゲイン）を、燃焼サイクル毎または気筒毎に算出する。そして、算出したＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａと、予め設定した設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔとを比較して、ＧｔよりもＧａが小さい場合は、噴射バラつきがないと判定し、ＧｔよりもＧａが大きい場合は、噴射バラつきがあると判定する。
【００４６】
マップ設定プログラム１１１は、噴射バラつき判別プログラム１１０による判定結果に基づいて、上記２種類の運転制御マップＭ１、Ｍ２を設定するものである。つまり、噴射バラつき判別プログラム１１０により燃料噴射弁４５からの燃料の噴射がバラついていると判定されると、エンジンＥＣＵ２は、運転制御マップＭ２を設定する。一方、噴射バラつき判別プログラム１１０により燃料噴射弁４５からの燃料の噴射がバラついていないと判定されると、エンジンＥＣＵ２は、運転制御マップＭ１を設定する。
【００４７】
以下、図４のフローチャート図を参照して、燃料噴射弁４５から噴射される燃料噴射量のバラつきを判定に関する一連の制御フローについて説明する。先ず、運転制御マップＭ１が設定された状態において、エンジンＥＣＵ２が、噴射バラつき判別プログラム１１０を実行する。すると、エンジンＥＣＵ２は、Ａ／Ｆセンサ３７により検出される空燃比を、気筒毎または燃焼サイクル毎に計測する（Ｓ１）と共に、計測した空燃比に基づいて、Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａを気筒毎または燃焼サイクル毎に算出する（Ｓ２）。この後、エンジンＥＣＵ２は、算出した気筒毎または燃焼サイクル毎のＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａが、予め設定された設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔに比して、大きいか否かをそれぞれ判別する（Ｓ３）。
【００４８】
気筒毎または燃焼サイクル毎のＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａが、予め設定された設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔに比して、小さいと判定された場合、エンジンＥＣＵ２は、運転制御マップＭ１を切替えることなく、運転制御マップＭ１の設定を維持する（Ｓ４）。一方、気筒毎または燃焼サイクル毎のＡ／Ｆフィードバック補正係数Ｇａが、予め設定された設定Ａ／Ｆフィードバック補正係数Ｇｔに比して、大きいと判定された場合、エンジンＥＣＵ２は、マップ設定プログラム１１１に基づいて、運転制御マップＭ１を運転制御マップＭ２に設定変更する（Ｓ５）。この制御フローを繰り返し行って、運転制御マップを適宜切替えている。
【００４９】
上記制御フローにより、運転制御マップＭ１から運転制御マップＭ２へ設定変更されると、この設定変更に応じて、エンジンＥＣＵ２は、設定変更時（判定時）におけるエンジン出力を維持しつつ、エンジン回転数を上昇させると共にエンジントルクを低減させるようにエンジン１の運転領域を変更する。つまり、図３に示すエンジン１の等出力線上に沿って、エンジン１の動作点を変更する。また、運転制御マップＭ２への設定変更により、エンジンＥＣＵ２は、噴射回数設定プログラム８３に基づいて、燃料噴射弁４５からの噴射回数を減らすように設定変更する（本実施例では、シングル噴射に設定変更する）。さらに、エンジン１の運転領域の変更に伴い、エンジン回転数が等出力線上に沿って上昇するため、例えば、車両の速度を等速に維持したい場合、トランスミッションＥＣＵ４は、無段変速機３を制御して、上昇するエンジン回転数に応じて、変速比が大きくなるように変更してゆく。
【００５０】
一方、上記制御フローにより、運転制御マップＭ２から運転制御マップＭ１へ設定変更されると、この設定変更に応じて、エンジンＥＣＵ２は、設定変更時（判定時）におけるエンジン出力を維持しつつ、エンジン回転数を減少させると共にエンジントルクを上昇させるようにエンジン１の運転領域を変更する。また、運転制御マップＭ１への設定変更により、エンジンＥＣＵ２は、噴射回数設定プログラム８３に基づいて、燃料噴射弁４５からの噴射回数を設定変更、すなわち、マルチパイロット噴射が可能となるように設定する。さらに、エンジン１の運転領域の変更に伴い、エンジン回転数が等出力線上に沿って減少するため、例えば、車両の速度を等速に維持したい場合、トランスミッションＥＣＵ４は、無段変速機３を制御して、減少するエンジン回転数に応じて、変速比が小さくなるように変更してゆく。
【００５１】
以上の構成によれば、燃料噴射量がバラついていた場合に、運転制御マップＭ２を用いて、エンジン回転数を上昇させると共にエンジントルクを低減させることで、燃料噴射弁４５からの噴射回数を減らすことができる。噴射回数を減らすと、１回あたりの燃料噴射量を増やすことができ、微少噴射を行う必要がなくなる。このため、一定量の燃料を安定して噴射することができ、燃焼サイクル毎または気筒毎の燃料噴射量のバラつきを抑制することができる。また、１回あたりの燃料噴射量は増えるが、噴射回数が減っているため、一燃焼サイクル中の燃料噴射量を増大させることなく、これにより、オイル希釈の発生を抑制することができる。
【００５２】
なお、本実施例では、運転制御マップを２種類としたが、運転制御マップを３種類または４種類とし、燃料の噴射バラつきに応じて、運転制御マップを適宜設定変更してもよい。また、自動変速機として、無段変速機３を用いたが、これに変えて、多段変速機としてもよい。この場合も、多段変速機に係る運転制御マップを複数用意し、燃料の噴射バラつきに応じて運転制御マップを適宜設定変更する。さらに、本実施例では、変化するエンジン回転数に応じて、無段変速機３により変速比を適宜変更したが、無段変速機３に代えて、シリーズ・パラレルハイブリッドシステムに用いられる動力分割機構を適用してもよい。この構成によれば、例えば、運転制御マップの設定変更により、エンジン回転数が上昇しても、上昇分のエンジン回転数を動力分割機構を介して発電機に振り分けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる燃料噴射制御装置は、筒内噴射式のガソリンエンジンに有用であり、特に、燃料噴射弁からの燃料噴射量がバラつく場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】エンジンおよび自動変速機の概略構成図である。
【図２】筒内噴射式のガソリンエンジンの概略構成図である。
【図３】エンジンの運転領域に関するグラフである。
【図４】噴射バラつき制御に関する一連のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ エンジン
２ エンジンＥＣＵ
３ 無段変速機
４ トランスミッションＥＣＵ
５ 車両制御装置
１６ 燃焼室
３７ Ａ／Ｆセンサ
４５ 燃料噴射弁
８０ 燃料噴射制御プログラム
８２ 運転領域設定プログラム
８３ 噴射回数設定プログラム
１００ 変速比設定プログラム
１１０ 噴射バラつき判別プログラム
１１１ マップ設定プログラム
Ｍ１ 運転制御マップ
Ｍ２ 運転制御マップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関の運転領域を設定可能な運転領域設定手段と、
前記運転領域設定手段により設定される前記内燃機関の運転領域に応じて、一燃焼サイクル中における前記燃料噴射弁の噴射回数を設定可能な噴射回数設定手段と、
前記運転領域設定手段により設定される前記内燃機関の運転領域に応じて、自動変速機の変速比を設定可能な変速比設定手段と、
前記燃料噴射弁から噴射される一燃焼サイクルあたりの燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別可能な噴射バラつき判別手段と、を備え、
前記噴射バラつき判別手段による判定結果に応じて、前記運転領域設定手段は、判定時における前記内燃機関の出力を維持した状態で前記内燃機関の運転領域を変更し、前記噴射回数設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、前記燃料噴射弁の噴射回数を変更し、前記変速比設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、変速比を変更することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記噴射バラつき判別手段により、前記燃料噴射量がバラついていると判定された場合、前記運転領域設定手段は、判定時における前記内燃機関の出力を維持しつつ、前記内燃機関の回転数を上昇させると共に前記内燃機関のトルクを低減させるように前記内燃機関の運転領域を変更し、前記噴射回数設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における前記燃料噴射弁の噴射回数よりも少ない噴射回数となるように変更し、前記変速比設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における変速比よりも大きい変速比となるように変更することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記バラつき判別手段は、前記燃焼室内の空燃比に基づいて、前記燃料噴射量がバラついているか否かを判別することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記運転領域設定手段は、前記内燃機関の等出力線上に沿って、前記内燃機関の運転領域を変更することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記自動変速機は、無段変速機であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関の運転領域を設定可能な運転領域設定手段と、
前記運転領域設定手段により設定される前記内燃機関の運転領域に応じて、一燃焼サイクル中における前記燃料噴射弁の噴射回数を設定可能な噴射回数設定手段と、
前記運転領域設定手段により設定される前記内燃機関の運転領域に応じて、自動変速機の変速比を設定可能な変速比設定手段と、
前記燃料噴射弁から噴射される一燃焼サイクルあたりの燃料噴射量が、燃焼サイクル毎または気筒毎にバラついているか否かを判別可能な噴射バラつき判別手段と、を備え、
前記噴射バラつき判別手段による判定結果に応じて、前記運転領域設定手段は、判定時における前記内燃機関の出力を維持した状態で前記内燃機関の運転領域を変更し、前記噴射回数設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、前記燃料噴射弁の噴射回数を変更し、前記変速比設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、変速比を変更することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記噴射バラつき判別手段により、前記燃料噴射量がバラついていると判定された場合、前記運転領域設定手段は、判定時における前記内燃機関の出力を維持しつつ、前記内燃機関の回転数を上昇させると共に前記内燃機関のトルクを低減させるように前記内燃機関の運転領域を変更し、前記噴射回数設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における前記燃料噴射弁の噴射回数よりも少ない噴射回数となるように変更し、前記変速比設定手段は、前記内燃機関の運転領域の変更に伴って、判定時における変速比よりも大きい変速比となるように変更することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記バラつき判別手段は、前記燃焼室内の空燃比に基づいて、前記燃料噴射量がバラついているか否かを判別することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記運転領域設定手段は、前記内燃機関の等出力線上に沿って、前記内燃機関の運転領域を変更することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記自動変速機は、無段変速機であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−９７３５４（Ｐ２００９−９７３５４Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６７１６３（Ｐ２００７−２６７１６３）
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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