駆動力制御装置
【課題】吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させることが可能な駆動力制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】駆動力制御装置５は、アトキンソンサイクル運転時（ＶＶＴ遅角）および通常運転時（ＶＶＴ進角）で燃料消費率を算出し、アトキンソンサイクル運転時の燃料消費率と、通常運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、選択された運転状態のエンジン回転速度となるように無段変速機２の変速比を制御する。
【解決手段】駆動力制御装置５は、アトキンソンサイクル運転時（ＶＶＴ遅角）および通常運転時（ＶＶＴ進角）で燃料消費率を算出し、アトキンソンサイクル運転時の燃料消費率と、通常運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、選択された運転状態のエンジン回転速度となるように無段変速機２の変速比を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動力制御装置に関し、特に、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無段変速機は、無段階に変速比を変化させることが可能に構成されている。このため、無段変速機が搭載された車両の駆動力を制御する場合に、無段変速機の変速比を無段階に調節することにより、運転者の加速要求等に応じて比例的に駆動力を変化させることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、バルブタイミングと無段変速機の変速比とを協調制御して加速応答性と燃費との両立を図るために、出力要求量が所定値以上であることが出力要求判定手段で判定された場合に、吸気バルブの動作状態を高出力トルク側に制御するとともに、無段変速機の変速比を内燃機関の回転数が増大する方向に変更する出力増大手段と、吸気バルブの動作状態と無段変速機の変速比とが出力増大手段で制御されて車両の走行状態が所定の状態になった後、吸気バルブの動作状態を燃費効率に基づいて予め定められた動作状態に制御し、かつ無段変速機の変速比を内燃機関の回転数が燃費を考慮して予め定められた回転数となる変速比に制御する復帰手段とを備えた駆動力制御装置が開示されている。
【０００４】
上記特許文献１は、吸気バルブの動作状態および無段変速機の変速比を出力要求量に基づいて決定する構成であるが、吸気バルブの動作状態によりエンジン効率が異なるため、必ずしもエンジンの効率（燃費）の良い状態で運転できていないという問題がある。すなわち、従来、エンジン単体に対して最も燃費率の良い条件を予め実験的に決定した結果に基づいて動作点を決定していたが、エンジンの効率特性はバルブタイミングの位相により異なる点について十分考慮されていないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２９８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させることが可能な駆動力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置において、前記吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率を算出する第１の燃料消費率算出手段と、前記吸気バルブの進角運転時の燃料消費率を算出する第２の燃料消費率算出手段と、前記算出された吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率と、前記算出された吸気バルブの進角運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記変速比制御手段は、燃料消費率の比較結果から遅角運転から進角運転への移行条件が成立する場合、運転状態の移行によって、目標エンジン回転速度が現在エンジン回転速度よりも相対的に低下する場合は、遅角運転から進角運転へ移行しないことが望ましい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記吸気バルブの遅角運転は、アトキンソンサイクル運転であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置において、前記吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率を算出する第１の燃料消費率算出手段と、前記吸気バルブの進角運転時の燃料消費率を算出する第２の燃料消費率算出手段と、前記算出された吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率と、前記算出された吸気バルブの進角運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、を備えているので、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させることが可能な駆動力制御装置を提供することが可能にな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】
【００１１】
以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る駆動力制御装置を適用した車両の駆動系の概略構成を示す図である。同図において、エンジン１の出力トルクは、無段変速機２へ伝達される。無段変速機２は、変速比を無段階（連続的）に制御するものであり、エンジン１の出力を図示しない駆動軸へ伝達する。エンジン１の出力軸（図示せず）は、無段変速機２の入力軸（図示せず）と連結可能に構成されており、無段変速機２の入力回転数（入力軸回転数）は、エンジン１の回転数（出力軸回転数）と対応している。
【００１３】
エンジン１および無段変速機２が搭載された車両（図示せず）には、車両の駆動力を制御する駆動力制御装置５が設けられている。駆動力制御装置５は、目標駆動力算出部６と、目標出力算出部７と、目標制御量算出部８と、制御部９とを備えている。駆動力制御装置５は、周知のマイクロコンピュータによって構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力ポート、出力ポート、及びコモンバスを備えている。
【００１４】
目標駆動力算出部６は、アクセル開度（アクセル操作量）ａｃｃｐおよび車速ｓｐｄに基づいて、目標駆動力Ｆｔａｇ［Ｎ］を算出する。目標駆動力算出部６には、アクセル開度検出手段３、および車速検出手段４が接続されている。アクセル開度検出手段３は、図示しないアクセルに対する運転者の操作量であるアクセル操作量を検出する。なお、アクセルとは、所謂アクセルペダルに限らず、運転者が要求する加速度（駆動力）を車両に指示する操作機器のことである。アクセル操作に基づいて、運転者の加速要求の大きさが検出（推定）される。アクセル開度検出手段３は、アクセルが全開とされた場合のアクセル開度を１００％とするアクセル開度ａｃｃｐを検出し、検出結果に対応する信号を目標駆動力算出部６に出力する。目標駆動力算出部６は、アクセル開度検出手段３から取得した信号に基づいてアクセル開度ａｃｃｐを検出する。
【００１５】
車速検出手段４は、車両の速度である車速ｓｐｄを検出するものである。車速検出手段４は、例えば、車速ｓｐｄに比例する無段変速機２の出力軸の回転数を検出し、検出結果に対応する信号を目標駆動力算出部６に出力する。目標駆動力算出部６は、車速検出手段４から取得した信号に基づいて車速ｓｐｄを検出する。
【００１６】
目標駆動力算出部６は、検出されたアクセル開度ａｃｃｐおよび車速ｓｐｄに基づいて、図２に示すマップを参照して目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）を算出する。図２において、横軸は車速ｓｐｄ、縦軸は駆動力ｆｏｒｃｅをそれぞれ示す。符号ａｃｃｐ１、ａｃｃｐ２、およびａｃｃｐ３は、アクセル開度ａｃｃｐの大きさに応じた車速ｓｐｄと目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）との関係を示す曲線である。ａｃｃｐ１からａｃｃｐ３の順でアクセル開度ａｃｃｐが大きな値となっている。図２に示すように、所定の車速ｓｐｄに対して、アクセル開度ａｃｃｐが大きな値となるほど、目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）が大きな値として算出される。目標駆動力算出部６は、算出された目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）および車速ｓｐｄを目標出力算出部７に出力する。
【００１７】
目標出力算出部７は、目標駆動力算出部６から取得した目標駆動力Ｆｔａｇおよび車速ｓｐｄに基づいて、エンジン１の目標パワー（目標出力）Ｐ（ｋＷ）を算出する。目標出力算出部７は、目標駆動力Ｆｔａｇと車速ｓｐｄの乗算により目標パワーＰ（ｋＷ）を算出する。
【００１８】
目標制御量算出部８は、目標出力算出部７で算出された目標パワーＰ（ｋＷ）に基づいて、目標制御量を算出する。ここで、目標制御量は、エンジン１の回転速度Ｎｅの目標値である目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ、および、エンジン１の出力トルクＴｅの目標値である目標エンジントルクＴｅｔａｇである。目標制御量算出部８は、目標パワーＰおよび燃費最適線に基づいて、目標制御量（目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ、目標エンジントルクＴｅｔａｇ）を算出する。
【００１９】
図３は、目標パワーＰと燃費最適線に基づいて、目標制御量（目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ、目標エンジントルクＴｅｔａｇ）を算出する方法を説明するための図である。図３において、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸はエンジン１の出力トルクＴｅをそれぞれ示す。符号Ｐ１，Ｐ２，およびＰ３は、エンジン１の出力（パワー）が等しくなる等パワー線を示す。エンジン１の動作点（回転速度Ｎｅと出力トルクＴｅの組み合わせ）が同一の等パワー線上にある場合には、エンジン１の出力（パワー）が等しくなる。符号Ｐ１で示す等パワー線から符号Ｐ３で示す等パワー線の順でエンジン１の出力が大きな値となる。
【００２０】
符号６０は、エンジン１の燃費最適線を示す。燃費最適線６０は、エンジン１を最適な燃費で（効率良く）運転できる運転領域を示す。エンジン１の動作点が燃費最適線６０上にある場合には、燃費を優先してエンジン１を運転することができる。本実施形態では、必要なパワー（目標パワーＰ）と燃費最適線６０とから目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇを算出する制御を基本とする。例えば、目標パワーＰに対応する等パワー線が符号Ｐ２で示す等パワー線である場合について説明すると、等パワー線Ｐ２と燃費最適線６０との交点（動作点）Ｘ２を求める。符号Ｘ２で示す動作点と現在の動作点との関係に基づいて、動作点Ｘ２を目標の動作点として設定可能である場合には、動作点Ｘ２に対応する回転速度Ｎｅ２および出力トルクＴｅ２が、目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇとしてそれぞれ設定される。
【００２１】
本実施の形態では、駆動力制御装置５は、図４に示すように、アトキンソンサイクル運転用（吸気バルブの開閉タイミングが遅角している状態）燃費マップ１００と、通常運転用（吸気バルブの開閉タイミングが進角している状態）燃費マップ２００を備えている。アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００において、符号１０１は燃費最適線、符号１０２は等燃費線、符号１０３は、エンジン最大出力を示している。また、通常運転用燃費マップ２００において、符号２０１は燃費最適線、符号２０２は等燃費線、符号２０３はエンジン最大出力を示している。
【００２２】
目標制御量算出部８は、目標パワーＰに基づき、アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００の燃費最適線１０１上の動作点を算出し、当該動作点での燃料消費率τａを算出する。また、目標制御量算出部８は、目標パワーＰに基づき、通常運転用燃費マップ２００の燃費最適線２０１上の動作点を算出し、当該動作点での燃料消費率τｂを算出する。目標制御量算出部８は、算出したアトキンソンサイクル運転状態と通常運転状態の燃料消費率を比較し、燃料消費率の低い方の運転状態を選択する。選択された運転状態、並びに選択された運転状態の動作点（目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇ）は、目標制御量算出部８から制御部９へ出力される。なお、アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００と通常運転用燃費マップ２００をそれぞれ備えることにしてもよいが、これらのマップを統合した統合マップ３００を備えることにしてもよい。
【００２３】
図５を参照して、アトキンソンサイクル運転および通常運転の動作点の遷移の一例を説明する。図５において、アトキンソンサイクル運転では、動作点がアトキンソンサイクル運転用の燃費最適線１０１上に位置するように、エンジントルクおよびエンジン回転速度（変速比）が制御される。出力要求量が増大する以前の状態、すなわち加速要求前の初期状態はＡ１点で示され、この状態でアクセルが踏み込まれ、所定値以上の出力要求があると、エンジントルクを急峻に増大させると共に、エンジン回転速度（変速比）を増大させて達成された運転点がＡ２点である。ここで、通常運転に切り替えられ、エンジン回転速度（変速比）を増大させると、目標出力を超えたＡ３点となる。その後、アトキンソンサイクル運転用の燃費最適線１０１を目標とする動作点（Ａ４点）に向けてエンジン１の運転状態が変更される。
【００２４】
図１に戻り、算出された目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇは、目標制御量算出部８から制御部９へ出力される。制御部９は、エンジン１に接続されており、制御部９からエンジン１へ、エンジン１の運転状態を制御するための指令値が出力される。制御部９は、選択された運転状態に応じた吸気バルブの開閉タイミングでエンジン１を制御すると共に、目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇを実現するようにエンジン１を制御する。また、制御部９は、無段変速機２に接続されており、制御部９から無段変速機２へ変速比の目標値を示す信号が出力される。制御部９は、エンジン回転速度Ｎｅ（無段変速機２の入力回転数）を目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇとするように無段変速機２の変速比の目標値を決定する。無段変速機２は、制御部９から取得した変速比の目標値に従って変速を実行する。
【００２５】
ここで、図６を参照して、駆動力制御装置５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。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。
【００２６】
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、駆動力制御装置５に接続されており、駆動力制御装置５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。
【００２７】
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、駆動力制御装置５に接続されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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、吸気バルブ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、排気バルブ３５が配設されている。
【００３０】
吸気バルブ３４および排気バルブ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、吸気バルブ３４の基端部には吸気側カムシャフト４０が、また、排気バルブ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バルブ３４および排気バルブ３５が開閉可能となっている。また、このエンジン１の動弁機構は、運転状態に応じて吸気バルブ３４及び排気バルブ３５を最適な開閉タイミングに制御する可変動弁機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ-ｉｎＴｅｌｌｉｇｅｎｔ）５０となっている。この可変動弁手段としての可変動弁機構５０は、カムスプロケットに対するカムシャフト４０，４１の位相を変更し、吸気バルブ３４及び排気バルブ３５の開閉時期を進角又は遅角することができるものである。駆動力制御装置５は、可変動弁機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ-ｉｎＴｅｌｌｉｇｅｎｔ）５０の動作を制御する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、吸気バルブ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、吸気バルブ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、排気バルブ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、排気バルブ３５を上昇移動させて排気側連通口３３を閉塞する。
【００３７】
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、この動力は、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。
【００３８】
また、このエンジン１は、上述したように、圧縮比より膨張比が大きいアトキンソンサイクル（高膨張比サイクル）を実行可能なエンジンであり、そのアトキンソンサイクルは、吸気バルブ３４の閉じ時期を遅らせることにより達成される。可変動弁機構５０によって吸気バルブ３４の閉じ時期を変えることにより、膨張比が変化する。エンジン１では、可変動弁機構５０によって吸気バルブ３４の閉じ時期が制御され、図７に示すように、通常運転では、吸気バルブ３４の開閉タイミングが進角され、アトキンソンサイクル運転では、吸気バルブ３４の開閉タイミングが遅角される。
【００３９】
図８は、上記駆動力制御装置５の駆動力制御を説明するためのフローチャートである。同図において、まず、目標駆動力算出部６は、検出されたアクセル開度ａｃｃｐおよび車速ｓｐｄに基づいて、図２に示すマップを参照して目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）を算出して、目標出力算出部７に出力する（ステップＳ１）。目標出力算出部７は、目標駆動力算出部６から取得した目標駆動力Ｆｔａｇおよび車速ｓｐｄに基づいて、エンジン１の目標パワー（目標出力）Ｐ（ｋＷ）を算出し、目標制御量算出部８に出力する（ステップＳ２）。
【００４０】
目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰとアトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００に基づいて、定常目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ａを算出する（ステップＳ３）。つぎに、目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰと現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎに基づいて、目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ａを算出する（ステップＳ４）。目標制御量算出部８は、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎと目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ａとに基づいて、アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００を参照して、燃料消費率τａを算出する（ステップＳ５）。
【００４１】
また、目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰと通常運転用燃費マップ２００に基づいて、定常目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂを算出する（ステップＳ６）。つぎに、目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰと現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎに基づいて、目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ｂを算出する（ステップＳ７）。目標制御量算出部８は、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎと目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ｂとに基づいて、通常運転用燃費マップ２００を参照して、燃料消費率τｂを算出する（ステップＳ８）。
【００４２】
つづいて、目標制御量算出部８は、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂであるか否かを判定する（ステップＳ９）。燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂである場合には（ステップＳ９の「Ｙｅｓ」）、目標エンジン回転速度を定常運転目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂとし（ステップＳ１０）、制御部９は、通常運転（ＶＶＴを進角）を行うと共に（ステップＳ１１）、通常運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。
【００４３】
他方、目標制御量算出部８は、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂでない場合には（ステップＳ９の「Ｎｏ」）、目標エンジン回転速度を目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ａとし（ステップＳ１３）、制御部９は、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行うと共に（ステップＳ１４）、アトキンソンサイクル運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。これにより、最も燃費率の良い動作点に対してエンジントルクを高めている状態においては、アトキンソンサイクル運転状態を維持して高負荷にて運転するか、または通常運転状態に変更して低負荷にて運転するかを決定して、高効率な運転を行うことが可能となり、結果として加速感を損なうことなく燃費向上を図ることが可能となる。
【００４４】
図９は、本実施形態の駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。同図において、（Ａ）はアクセル開度、（Ｂ）はエンジントルク、（Ｃ）はエンジン回転速度、（Ｄ）は燃料消費率、（Ｅ）はＶＶＴ進角量の推移の一例を示している。
【００４５】
同図において、ｔ０〜ｔ１の定常運転状態では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。また、アクセルが踏み込まれても、ｔ１〜ｔ２間では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。ｔ２〜ｔ３では、通常運転の方がアトキンソンサイクル運転よりも燃料消費率が小さいので、通常運転（ＶＶＴ進角）を行う。この後、ｔ３〜ｔ４では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さくなるので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態１によれば、アトキンソンサイクル運転時（ＶＶＴ遅角）および通常運転時（ＶＶＴ進角）で燃料消費率を算出し、アトキンソンサイクル運転時の燃料消費率と、通常運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、選択された運転状態のエンジン回転速度となるように無段変速機２の変速比を制御することとしたので、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させることが可能となる。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、アトキンソンサイクル運転状態と通常運転状態における最も燃費率の良い動作点をそれぞれ算出して、アトキンソンサイクル運転と通常運転の燃料消費率を比較して、燃料消費率の低い方を選択して、吸気バルブ３４の開閉タイミングおよび無段変速機２の変速比を決定している。しかるに、アトキンソンサイクル運転状態から通常運転状態へ移行する条件において、目標回転速度が相対的に低下する条件が存在するが、これが加速中に生じると、車速が上昇しているにも拘わらず、エンジン回転速度が低下することになるため加速感を損なう。そこで、実施の形態２では、アトキンソンサイクル運転状態から通常運転状態へ移行する条件に合致した場合は、現在のエンジン回転速度とエンジン運転状態移行後の目標エンジン回転速度との差からエンジン運転状態の移行を判断して、エンジン回転速度の低下を回避し、加速感が損なわれることを防止する。
【００４８】
図１０は、上記駆動力制御装置５の実施の形態２に係る制御を説明するためのフローチャートである。図１０において、図８と同様の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して、共通する部分の説明を省略する。
【００４９】
図１０のステップＳ９では、目標制御量算出部８は、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂであるか否かを判定する（ステップＳ９）。燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂでない場合には（ステップＳ９の「Ｎｏ」）、ステップＳ１３に移行する一方、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂである場合には（ステップＳ９の「Ｙｅｓ」）、目標エンジン回転速度を定常運転目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂとし（ステップＳ１０）、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎ−目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂ＞αであるか否かを判断する（ステップＳ２０）。現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎ−目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂ＞αでない場合には（ステップＳ２０の「Ｎｏ」）、ステップＳ１３に移行する一方、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎ−目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂ＞αである場合には（ステップＳ２０の「Ｙｅｓ」）、制御部９は、通常運転（ＶＶＴを進角）を行うと共に（ステップＳ１１）、通常運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。
【００５０】
ステップＳ１３では、目標エンジン回転速度を目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ａとし（ステップＳ１３）、制御部９は、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行うと共に（ステップＳ１４）、アトキンソンサイクル運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。
【００５１】
図１１は、本実施形態の駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。同図において、（Ａ）はアクセル開度、（Ｂ）はエンジントルク、（Ｃ）はエンジン回転速度、（Ｄ）は燃料消費率、（Ｅ）はＶＶＴ進角量の推移の一例を示している。
【００５２】
同図において、ｔ０〜ｔ１の定常運転状態では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。また、アクセルが踏み込まれても、ｔ１〜ｔ２間では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。ｔ２〜ｔ３では、通常運転の方がアトキンソンサイクル運転よりも燃料消費率が小さいので、通常運転（ＶＶＴ進角）を行う。この後、ｔ３〜ｔ５では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さくなるので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。
【００５３】
ｔ５では、通常運転の方がアトキンソンサイクル運転よりも燃料消費率が小さくなるので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）から通常運転に切り替えた方が、燃費がよくなるが、エンジン回転速度が低下してしまうため、アトキンソンサイクル運転を継続する。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態２によれば、燃料消費率の比較結果から遅角運転から進角運転への移行条件が成立する際、運転状態の移行によって、目標エンジン回転速度が現在エンジン回転速度よりも相対的に低下する場合は、遅角運転から進角運転へ移行しないこととしたので、ドライバの加速要求に対しては良好な加速を保ち、それ以外の場合では燃費向上を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る駆動力制御装置は、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させる場合に有用であり、各種車両で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る駆動力制御装置を適用した車両の駆動系の概略構成を示す図である。
【図２】アクセル開度および車速と目標駆動力との対応関係を示す図である。
【図３】目標パワーと目標制御量との対応関係を示す図である。
【図４】アトキンソンサイクル運転用燃費マップと、通常運転用燃費マップを説明するための図である。
【図５】アトキンソンサイクル運転および通常運転の動作点の遷移の一例を説明するための図である。
【図６】エンジンの概略構成を示す図である。
【図７】アトキンソンサイクル運転および通常運転の吸気バルブの開閉タイミングの一例を示す図である。
【図８】駆動力制御装置の実施の形態１に係る駆動力制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態１に係る駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】駆動力制御装置の実施の形態２に係る制御を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態２に係る駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１ エンジン
２ 無段変速機
３ アクセル開度検出手段
４ 車速検出手段
５ 駆動力制御装置
６ 目標駆動力算出部
７ 目標出力算出部
８ 目標制御量算出部
９ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動力制御装置に関し、特に、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無段変速機は、無段階に変速比を変化させることが可能に構成されている。このため、無段変速機が搭載された車両の駆動力を制御する場合に、無段変速機の変速比を無段階に調節することにより、運転者の加速要求等に応じて比例的に駆動力を変化させることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、バルブタイミングと無段変速機の変速比とを協調制御して加速応答性と燃費との両立を図るために、出力要求量が所定値以上であることが出力要求判定手段で判定された場合に、吸気バルブの動作状態を高出力トルク側に制御するとともに、無段変速機の変速比を内燃機関の回転数が増大する方向に変更する出力増大手段と、吸気バルブの動作状態と無段変速機の変速比とが出力増大手段で制御されて車両の走行状態が所定の状態になった後、吸気バルブの動作状態を燃費効率に基づいて予め定められた動作状態に制御し、かつ無段変速機の変速比を内燃機関の回転数が燃費を考慮して予め定められた回転数となる変速比に制御する復帰手段とを備えた駆動力制御装置が開示されている。
【０００４】
上記特許文献１は、吸気バルブの動作状態および無段変速機の変速比を出力要求量に基づいて決定する構成であるが、吸気バルブの動作状態によりエンジン効率が異なるため、必ずしもエンジンの効率（燃費）の良い状態で運転できていないという問題がある。すなわち、従来、エンジン単体に対して最も燃費率の良い条件を予め実験的に決定した結果に基づいて動作点を決定していたが、エンジンの効率特性はバルブタイミングの位相により異なる点について十分考慮されていないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２９８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させることが可能な駆動力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置において、前記吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率を算出する第１の燃料消費率算出手段と、前記吸気バルブの進角運転時の燃料消費率を算出する第２の燃料消費率算出手段と、前記算出された吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率と、前記算出された吸気バルブの進角運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記変速比制御手段は、燃料消費率の比較結果から遅角運転から進角運転への移行条件が成立する場合、運転状態の移行によって、目標エンジン回転速度が現在エンジン回転速度よりも相対的に低下する場合は、遅角運転から進角運転へ移行しないことが望ましい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記吸気バルブの遅角運転は、アトキンソンサイクル運転であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置において、前記吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率を算出する第１の燃料消費率算出手段と、前記吸気バルブの進角運転時の燃料消費率を算出する第２の燃料消費率算出手段と、前記算出された吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率と、前記算出された吸気バルブの進角運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、を備えているので、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させることが可能な駆動力制御装置を提供することが可能にな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】
【００１１】
以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る駆動力制御装置を適用した車両の駆動系の概略構成を示す図である。同図において、エンジン１の出力トルクは、無段変速機２へ伝達される。無段変速機２は、変速比を無段階（連続的）に制御するものであり、エンジン１の出力を図示しない駆動軸へ伝達する。エンジン１の出力軸（図示せず）は、無段変速機２の入力軸（図示せず）と連結可能に構成されており、無段変速機２の入力回転数（入力軸回転数）は、エンジン１の回転数（出力軸回転数）と対応している。
【００１３】
エンジン１および無段変速機２が搭載された車両（図示せず）には、車両の駆動力を制御する駆動力制御装置５が設けられている。駆動力制御装置５は、目標駆動力算出部６と、目標出力算出部７と、目標制御量算出部８と、制御部９とを備えている。駆動力制御装置５は、周知のマイクロコンピュータによって構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力ポート、出力ポート、及びコモンバスを備えている。
【００１４】
目標駆動力算出部６は、アクセル開度（アクセル操作量）ａｃｃｐおよび車速ｓｐｄに基づいて、目標駆動力Ｆｔａｇ［Ｎ］を算出する。目標駆動力算出部６には、アクセル開度検出手段３、および車速検出手段４が接続されている。アクセル開度検出手段３は、図示しないアクセルに対する運転者の操作量であるアクセル操作量を検出する。なお、アクセルとは、所謂アクセルペダルに限らず、運転者が要求する加速度（駆動力）を車両に指示する操作機器のことである。アクセル操作に基づいて、運転者の加速要求の大きさが検出（推定）される。アクセル開度検出手段３は、アクセルが全開とされた場合のアクセル開度を１００％とするアクセル開度ａｃｃｐを検出し、検出結果に対応する信号を目標駆動力算出部６に出力する。目標駆動力算出部６は、アクセル開度検出手段３から取得した信号に基づいてアクセル開度ａｃｃｐを検出する。
【００１５】
車速検出手段４は、車両の速度である車速ｓｐｄを検出するものである。車速検出手段４は、例えば、車速ｓｐｄに比例する無段変速機２の出力軸の回転数を検出し、検出結果に対応する信号を目標駆動力算出部６に出力する。目標駆動力算出部６は、車速検出手段４から取得した信号に基づいて車速ｓｐｄを検出する。
【００１６】
目標駆動力算出部６は、検出されたアクセル開度ａｃｃｐおよび車速ｓｐｄに基づいて、図２に示すマップを参照して目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）を算出する。図２において、横軸は車速ｓｐｄ、縦軸は駆動力ｆｏｒｃｅをそれぞれ示す。符号ａｃｃｐ１、ａｃｃｐ２、およびａｃｃｐ３は、アクセル開度ａｃｃｐの大きさに応じた車速ｓｐｄと目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）との関係を示す曲線である。ａｃｃｐ１からａｃｃｐ３の順でアクセル開度ａｃｃｐが大きな値となっている。図２に示すように、所定の車速ｓｐｄに対して、アクセル開度ａｃｃｐが大きな値となるほど、目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）が大きな値として算出される。目標駆動力算出部６は、算出された目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）および車速ｓｐｄを目標出力算出部７に出力する。
【００１７】
目標出力算出部７は、目標駆動力算出部６から取得した目標駆動力Ｆｔａｇおよび車速ｓｐｄに基づいて、エンジン１の目標パワー（目標出力）Ｐ（ｋＷ）を算出する。目標出力算出部７は、目標駆動力Ｆｔａｇと車速ｓｐｄの乗算により目標パワーＰ（ｋＷ）を算出する。
【００１８】
目標制御量算出部８は、目標出力算出部７で算出された目標パワーＰ（ｋＷ）に基づいて、目標制御量を算出する。ここで、目標制御量は、エンジン１の回転速度Ｎｅの目標値である目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ、および、エンジン１の出力トルクＴｅの目標値である目標エンジントルクＴｅｔａｇである。目標制御量算出部８は、目標パワーＰおよび燃費最適線に基づいて、目標制御量（目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ、目標エンジントルクＴｅｔａｇ）を算出する。
【００１９】
図３は、目標パワーＰと燃費最適線に基づいて、目標制御量（目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ、目標エンジントルクＴｅｔａｇ）を算出する方法を説明するための図である。図３において、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸はエンジン１の出力トルクＴｅをそれぞれ示す。符号Ｐ１，Ｐ２，およびＰ３は、エンジン１の出力（パワー）が等しくなる等パワー線を示す。エンジン１の動作点（回転速度Ｎｅと出力トルクＴｅの組み合わせ）が同一の等パワー線上にある場合には、エンジン１の出力（パワー）が等しくなる。符号Ｐ１で示す等パワー線から符号Ｐ３で示す等パワー線の順でエンジン１の出力が大きな値となる。
【００２０】
符号６０は、エンジン１の燃費最適線を示す。燃費最適線６０は、エンジン１を最適な燃費で（効率良く）運転できる運転領域を示す。エンジン１の動作点が燃費最適線６０上にある場合には、燃費を優先してエンジン１を運転することができる。本実施形態では、必要なパワー（目標パワーＰ）と燃費最適線６０とから目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇを算出する制御を基本とする。例えば、目標パワーＰに対応する等パワー線が符号Ｐ２で示す等パワー線である場合について説明すると、等パワー線Ｐ２と燃費最適線６０との交点（動作点）Ｘ２を求める。符号Ｘ２で示す動作点と現在の動作点との関係に基づいて、動作点Ｘ２を目標の動作点として設定可能である場合には、動作点Ｘ２に対応する回転速度Ｎｅ２および出力トルクＴｅ２が、目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇとしてそれぞれ設定される。
【００２１】
本実施の形態では、駆動力制御装置５は、図４に示すように、アトキンソンサイクル運転用（吸気バルブの開閉タイミングが遅角している状態）燃費マップ１００と、通常運転用（吸気バルブの開閉タイミングが進角している状態）燃費マップ２００を備えている。アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００において、符号１０１は燃費最適線、符号１０２は等燃費線、符号１０３は、エンジン最大出力を示している。また、通常運転用燃費マップ２００において、符号２０１は燃費最適線、符号２０２は等燃費線、符号２０３はエンジン最大出力を示している。
【００２２】
目標制御量算出部８は、目標パワーＰに基づき、アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００の燃費最適線１０１上の動作点を算出し、当該動作点での燃料消費率τａを算出する。また、目標制御量算出部８は、目標パワーＰに基づき、通常運転用燃費マップ２００の燃費最適線２０１上の動作点を算出し、当該動作点での燃料消費率τｂを算出する。目標制御量算出部８は、算出したアトキンソンサイクル運転状態と通常運転状態の燃料消費率を比較し、燃料消費率の低い方の運転状態を選択する。選択された運転状態、並びに選択された運転状態の動作点（目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇ）は、目標制御量算出部８から制御部９へ出力される。なお、アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００と通常運転用燃費マップ２００をそれぞれ備えることにしてもよいが、これらのマップを統合した統合マップ３００を備えることにしてもよい。
【００２３】
図５を参照して、アトキンソンサイクル運転および通常運転の動作点の遷移の一例を説明する。図５において、アトキンソンサイクル運転では、動作点がアトキンソンサイクル運転用の燃費最適線１０１上に位置するように、エンジントルクおよびエンジン回転速度（変速比）が制御される。出力要求量が増大する以前の状態、すなわち加速要求前の初期状態はＡ１点で示され、この状態でアクセルが踏み込まれ、所定値以上の出力要求があると、エンジントルクを急峻に増大させると共に、エンジン回転速度（変速比）を増大させて達成された運転点がＡ２点である。ここで、通常運転に切り替えられ、エンジン回転速度（変速比）を増大させると、目標出力を超えたＡ３点となる。その後、アトキンソンサイクル運転用の燃費最適線１０１を目標とする動作点（Ａ４点）に向けてエンジン１の運転状態が変更される。
【００２４】
図１に戻り、算出された目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇは、目標制御量算出部８から制御部９へ出力される。制御部９は、エンジン１に接続されており、制御部９からエンジン１へ、エンジン１の運転状態を制御するための指令値が出力される。制御部９は、選択された運転状態に応じた吸気バルブの開閉タイミングでエンジン１を制御すると共に、目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇを実現するようにエンジン１を制御する。また、制御部９は、無段変速機２に接続されており、制御部９から無段変速機２へ変速比の目標値を示す信号が出力される。制御部９は、エンジン回転速度Ｎｅ（無段変速機２の入力回転数）を目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇとするように無段変速機２の変速比の目標値を決定する。無段変速機２は、制御部９から取得した変速比の目標値に従って変速を実行する。
【００２５】
ここで、図６を参照して、駆動力制御装置５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。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。
【００２６】
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、駆動力制御装置５に接続されており、駆動力制御装置５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。
【００２７】
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、駆動力制御装置５に接続されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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、吸気バルブ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、排気バルブ３５が配設されている。
【００３０】
吸気バルブ３４および排気バルブ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、吸気バルブ３４の基端部には吸気側カムシャフト４０が、また、排気バルブ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バルブ３４および排気バルブ３５が開閉可能となっている。また、このエンジン１の動弁機構は、運転状態に応じて吸気バルブ３４及び排気バルブ３５を最適な開閉タイミングに制御する可変動弁機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ-ｉｎＴｅｌｌｉｇｅｎｔ）５０となっている。この可変動弁手段としての可変動弁機構５０は、カムスプロケットに対するカムシャフト４０，４１の位相を変更し、吸気バルブ３４及び排気バルブ３５の開閉時期を進角又は遅角することができるものである。駆動力制御装置５は、可変動弁機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ-ｉｎＴｅｌｌｉｇｅｎｔ）５０の動作を制御する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、吸気バルブ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、吸気バルブ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、排気バルブ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、排気バルブ３５を上昇移動させて排気側連通口３３を閉塞する。
【００３７】
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、この動力は、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。
【００３８】
また、このエンジン１は、上述したように、圧縮比より膨張比が大きいアトキンソンサイクル（高膨張比サイクル）を実行可能なエンジンであり、そのアトキンソンサイクルは、吸気バルブ３４の閉じ時期を遅らせることにより達成される。可変動弁機構５０によって吸気バルブ３４の閉じ時期を変えることにより、膨張比が変化する。エンジン１では、可変動弁機構５０によって吸気バルブ３４の閉じ時期が制御され、図７に示すように、通常運転では、吸気バルブ３４の開閉タイミングが進角され、アトキンソンサイクル運転では、吸気バルブ３４の開閉タイミングが遅角される。
【００３９】
図８は、上記駆動力制御装置５の駆動力制御を説明するためのフローチャートである。同図において、まず、目標駆動力算出部６は、検出されたアクセル開度ａｃｃｐおよび車速ｓｐｄに基づいて、図２に示すマップを参照して目標駆動力Ｆｔａｇ（Ｎ）を算出して、目標出力算出部７に出力する（ステップＳ１）。目標出力算出部７は、目標駆動力算出部６から取得した目標駆動力Ｆｔａｇおよび車速ｓｐｄに基づいて、エンジン１の目標パワー（目標出力）Ｐ（ｋＷ）を算出し、目標制御量算出部８に出力する（ステップＳ２）。
【００４０】
目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰとアトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００に基づいて、定常目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ａを算出する（ステップＳ３）。つぎに、目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰと現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎに基づいて、目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ａを算出する（ステップＳ４）。目標制御量算出部８は、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎと目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ａとに基づいて、アトキンソンサイクル運転用燃費マップ１００を参照して、燃料消費率τａを算出する（ステップＳ５）。
【００４１】
また、目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰと通常運転用燃費マップ２００に基づいて、定常目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂを算出する（ステップＳ６）。つぎに、目標制御量算出部８は、最終目標パワーＰと現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎに基づいて、目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ｂを算出する（ステップＳ７）。目標制御量算出部８は、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎと目標エンジントルクＴｅｔａｇ−ｂとに基づいて、通常運転用燃費マップ２００を参照して、燃料消費率τｂを算出する（ステップＳ８）。
【００４２】
つづいて、目標制御量算出部８は、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂであるか否かを判定する（ステップＳ９）。燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂである場合には（ステップＳ９の「Ｙｅｓ」）、目標エンジン回転速度を定常運転目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂとし（ステップＳ１０）、制御部９は、通常運転（ＶＶＴを進角）を行うと共に（ステップＳ１１）、通常運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。
【００４３】
他方、目標制御量算出部８は、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂでない場合には（ステップＳ９の「Ｎｏ」）、目標エンジン回転速度を目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ａとし（ステップＳ１３）、制御部９は、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行うと共に（ステップＳ１４）、アトキンソンサイクル運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。これにより、最も燃費率の良い動作点に対してエンジントルクを高めている状態においては、アトキンソンサイクル運転状態を維持して高負荷にて運転するか、または通常運転状態に変更して低負荷にて運転するかを決定して、高効率な運転を行うことが可能となり、結果として加速感を損なうことなく燃費向上を図ることが可能となる。
【００４４】
図９は、本実施形態の駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。同図において、（Ａ）はアクセル開度、（Ｂ）はエンジントルク、（Ｃ）はエンジン回転速度、（Ｄ）は燃料消費率、（Ｅ）はＶＶＴ進角量の推移の一例を示している。
【００４５】
同図において、ｔ０〜ｔ１の定常運転状態では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。また、アクセルが踏み込まれても、ｔ１〜ｔ２間では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。ｔ２〜ｔ３では、通常運転の方がアトキンソンサイクル運転よりも燃料消費率が小さいので、通常運転（ＶＶＴ進角）を行う。この後、ｔ３〜ｔ４では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さくなるので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態１によれば、アトキンソンサイクル運転時（ＶＶＴ遅角）および通常運転時（ＶＶＴ進角）で燃料消費率を算出し、アトキンソンサイクル運転時の燃料消費率と、通常運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、選択された運転状態のエンジン回転速度となるように無段変速機２の変速比を制御することとしたので、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させることが可能となる。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、アトキンソンサイクル運転状態と通常運転状態における最も燃費率の良い動作点をそれぞれ算出して、アトキンソンサイクル運転と通常運転の燃料消費率を比較して、燃料消費率の低い方を選択して、吸気バルブ３４の開閉タイミングおよび無段変速機２の変速比を決定している。しかるに、アトキンソンサイクル運転状態から通常運転状態へ移行する条件において、目標回転速度が相対的に低下する条件が存在するが、これが加速中に生じると、車速が上昇しているにも拘わらず、エンジン回転速度が低下することになるため加速感を損なう。そこで、実施の形態２では、アトキンソンサイクル運転状態から通常運転状態へ移行する条件に合致した場合は、現在のエンジン回転速度とエンジン運転状態移行後の目標エンジン回転速度との差からエンジン運転状態の移行を判断して、エンジン回転速度の低下を回避し、加速感が損なわれることを防止する。
【００４８】
図１０は、上記駆動力制御装置５の実施の形態２に係る制御を説明するためのフローチャートである。図１０において、図８と同様の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して、共通する部分の説明を省略する。
【００４９】
図１０のステップＳ９では、目標制御量算出部８は、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂであるか否かを判定する（ステップＳ９）。燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂでない場合には（ステップＳ９の「Ｎｏ」）、ステップＳ１３に移行する一方、燃料消費率τａ＞燃料消費率τｂである場合には（ステップＳ９の「Ｙｅｓ」）、目標エンジン回転速度を定常運転目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂとし（ステップＳ１０）、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎ−目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂ＞αであるか否かを判断する（ステップＳ２０）。現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎ−目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂ＞αでない場合には（ステップＳ２０の「Ｎｏ」）、ステップＳ１３に移行する一方、現在エンジン回転速度Ｎｅｉｎ−目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ｂ＞αである場合には（ステップＳ２０の「Ｙｅｓ」）、制御部９は、通常運転（ＶＶＴを進角）を行うと共に（ステップＳ１１）、通常運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。
【００５０】
ステップＳ１３では、目標エンジン回転速度を目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇ−ａとし（ステップＳ１３）、制御部９は、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行うと共に（ステップＳ１４）、アトキンソンサイクル運転に応じた変速制御を行う（ステップＳ１２）。
【００５１】
図１１は、本実施形態の駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。同図において、（Ａ）はアクセル開度、（Ｂ）はエンジントルク、（Ｃ）はエンジン回転速度、（Ｄ）は燃料消費率、（Ｅ）はＶＶＴ進角量の推移の一例を示している。
【００５２】
同図において、ｔ０〜ｔ１の定常運転状態では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。また、アクセルが踏み込まれても、ｔ１〜ｔ２間では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さいので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。ｔ２〜ｔ３では、通常運転の方がアトキンソンサイクル運転よりも燃料消費率が小さいので、通常運転（ＶＶＴ進角）を行う。この後、ｔ３〜ｔ５では、アトキンソンサイクル運転の方が通常運転よりも燃料消費率が小さくなるので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）を行う。
【００５３】
ｔ５では、通常運転の方がアトキンソンサイクル運転よりも燃料消費率が小さくなるので、アトキンソンサイクル運転（ＶＶＴ遅角）から通常運転に切り替えた方が、燃費がよくなるが、エンジン回転速度が低下してしまうため、アトキンソンサイクル運転を継続する。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態２によれば、燃料消費率の比較結果から遅角運転から進角運転への移行条件が成立する際、運転状態の移行によって、目標エンジン回転速度が現在エンジン回転速度よりも相対的に低下する場合は、遅角運転から進角運転へ移行しないこととしたので、ドライバの加速要求に対しては良好な加速を保ち、それ以外の場合では燃費向上を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る駆動力制御装置は、吸気バルブの動作状態によらずに、燃費を向上させる場合に有用であり、各種車両で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る駆動力制御装置を適用した車両の駆動系の概略構成を示す図である。
【図２】アクセル開度および車速と目標駆動力との対応関係を示す図である。
【図３】目標パワーと目標制御量との対応関係を示す図である。
【図４】アトキンソンサイクル運転用燃費マップと、通常運転用燃費マップを説明するための図である。
【図５】アトキンソンサイクル運転および通常運転の動作点の遷移の一例を説明するための図である。
【図６】エンジンの概略構成を示す図である。
【図７】アトキンソンサイクル運転および通常運転の吸気バルブの開閉タイミングの一例を示す図である。
【図８】駆動力制御装置の実施の形態１に係る駆動力制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態１に係る駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】駆動力制御装置の実施の形態２に係る制御を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態２に係る駆動力制御が行われた場合の効果を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１ エンジン
２ 無段変速機
３ アクセル開度検出手段
４ 車速検出手段
５ 駆動力制御装置
６ 目標駆動力算出部
７ 目標出力算出部
８ 目標制御量算出部
９ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置において、
前記吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率を算出する第１の燃料消費率算出手段と、
前記吸気バルブの進角運転時の燃料消費率を算出する第２の燃料消費率算出手段と、
前記算出された吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率と、前記算出された吸気バルブの進角運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、
を備えたことを特徴とする駆動力制御装置。
【請求項２】
前記変速比制御手段は、燃料消費率の比較結果から遅角運転から進角運転への移行条件が成立する場合、運転状態の移行によって、目標エンジン回転速度が現在エンジン回転速度よりも相対的に低下する場合は、遅角運転から進角運転へ移行しないことを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記吸気バルブの遅角運転は、アトキンソンサイクル運転であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動力制御装置。
【請求項１】
吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な内燃機関に、無段変速機が連結された車両の駆動力制御装置において、
前記吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率を算出する第１の燃料消費率算出手段と、
前記吸気バルブの進角運転時の燃料消費率を算出する第２の燃料消費率算出手段と、
前記算出された吸気バルブの遅角運転時の燃料消費率と、前記算出された吸気バルブの進角運転時の燃料消費率とを比較して、燃料消費率が小さい運転状態を選択し、前記無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、
を備えたことを特徴とする駆動力制御装置。
【請求項２】
前記変速比制御手段は、燃料消費率の比較結果から遅角運転から進角運転への移行条件が成立する場合、運転状態の移行によって、目標エンジン回転速度が現在エンジン回転速度よりも相対的に低下する場合は、遅角運転から進角運転へ移行しないことを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記吸気バルブの遅角運転は、アトキンソンサイクル運転であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−４７１２８（Ｐ２０１０−４７１２８Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３３３４（Ｐ２００８−２１３３３４）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【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２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【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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