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JP6732852B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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JP6732852B2
JP6732852B2 JP2018184945A JP2018184945A JP6732852B2 JP 6732852 B2 JP6732852 B2 JP 6732852B2 JP 2018184945 A JP2018184945 A JP 2018184945A JP 2018184945 A JP2018184945 A JP 2018184945A JP 6732852 B2 JP6732852 B2 JP 6732852B2
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Description

本発明は、車両に搭載される車両用制御装置に関する。
自動車等の車両に搭載されるエンジンにおいては、吸入空気量やエンジン回転数等に応じて点火時期が制御されている。また、エンジンの点火時期については所謂ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）で制御することが望ましいが、エンジンからノッキングの兆候が検出された場合には、ノッキングを回避するために点火時期を遅らせる点火リタード制御を実行することが一般的である（特許文献１参照）。
特開２０１５−２２２０３３号公報
ところで、点火リタード制御によってエンジントルクが低下するため、燃料噴射再開時のトルク変動を抑制する観点から、燃料噴射再開時に点火リタード制御を実行することが考えられる。また、点火リタード制御は熱効率を低下させる要因であるため、燃料噴射再開時に点火リタード制御を実行した後には、点火時期を素早く進角させて通常制御に戻すことが重要である。しかしながら、エンジンの点火時期を急速に変化させることは、エンジンのトルク変動を招いてショックを発生させる要因であるため、ショックの発生を抑制しつつ点火時期を素早く変化させることが求められている。
本発明の目的は、ショックの発生を抑制しつつ点火時期を素早く変化させることにある。
本発明の車両用制御装置は、車両に搭載される車両用制御装置であって、エンジンと変速機構との間の動力伝達径路に設けられる入力側回転要素と、前記変速機構と車輪との間の動力伝達径路に設けられる出力側回転要素と、前記車両の減速走行時にアクセル操作が実施された場合に、前記エンジンを燃料カット状態から燃料噴射状態に制御する燃料噴射制御部と、前記エンジンが燃料カット状態から燃料噴射状態に制御される場合に、前記エンジンの点火時期を第１時期に制御した後に、リタード解除制御として点火時期を前記第１時期から前記第１時期よりも進角側の第２時期に変化させる点火時期制御部と、を有し、前記点火時期制御部は、前記リタード解除制御を開始してから前記出力側回転要素の回転加速度が０以上の閾値に達するまで、第１変化速度で前記点火時期を前記第２時期に向けて変化させる一方、前記出力側回転要素の回転加速度が前記閾値に達した後に前記リタード解除制御を終了するまで、前記第１変化速度よりも遅い一定の第２変化速度で前記点火時期を前記第２時期に向けて変化させる。
本発明によれば、出力側回転要素の回転加速度が閾値に達するまで、第１変化速度で点火時期を第２時期に向けて変化させる一方、出力側回転要素の回転加速度が閾値に達した後に、第１変化速度よりも遅い第２変化速度で点火時期を第２時期に向けて変化させる。これにより、ショックの発生を抑制しつつ点火時期を素早く変化させることができる。
本発明の一実施の形態である車両用制御装置が搭載された車両の構成例を示す概略図である。 トランスミッションの内部構造の一例を示す図である。 電源回路の一例を簡単に示した回路図である。 車両用制御装置が備える制御系の一例を示す概略図である。 スタータジェネレータを燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 回生発電制御におけるパワートレインの作動状態を示す概略図である。 リタード解除制御における点火時期の推移の一例を示すタイミングチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、リタード解除制御におけるパワートレインの作動状況の一例を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０が搭載された車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、エンジン１２およびトランスミッション１３からなるパワートレイン１４が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１５には、ベルト機構１６を介してスタータジェネレータ（発電機）１７が連結されている。また、エンジン１２に連結されるトランスミッション１３には、プロペラ軸１８、リヤデファレンシャル機構１９および後輪駆動軸２０を介して後輪（車輪）２１が連結されており、前輪駆動軸２２を介して前輪（車輪）２３が連結されている。
図２はトランスミッション１３の内部構造の一例を示す図である。図２に示すように、トランスミッション１３には、ロックアップクラッチ２４を備えたトルクコンバータ２５が設けられている。また、トランスミッション１３には、前後進切替機構２６および無段変速機構（変速機構）２７が設けられている。無段変速機構２７は、プライマリプーリ３１およびセカンダリプーリ３２を有している。これらのプーリ３１，３２には油圧室３１ａ，３２ａが区画されており、油圧制御によってプーリ溝幅を変化させることが可能である。また、プライマリプーリ３１およびセカンダリプーリ３２には、動力を伝達する駆動チェーン３３が巻き掛けられている。さらに、プライマリプーリ３１にはプライマリ軸３４が接続されており、セカンダリプーリ３２にはセカンダリ軸３５が接続されている。
プライマリプーリ３１には、プライマリ軸３４、前後進切替機構２６およびトルクコンバータ２５を介してエンジン１２が連結されている。つまり、エンジン１２と無段変速機構２７との間には、プライマリ軸３４、前後進切替機構２６およびトルクコンバータ２５等からなる入力側動力伝達径路（動力伝達径路）３６が設けられている。すなわち、プライマリ軸３４、前後進切替機構２６およびトルクコンバータ２５等のそれぞれは、入力側動力伝達径路３６に設けられる入力側回転要素である。
また、セカンダリプーリ３２には、セカンダリ軸３５およびギヤ列３７を介して前輪出力軸３８が連結されている。さらに、前輪出力軸３８には、フロントデファレンシャル機構３９および前述した前輪駆動軸２２を介して前輪２３が連結されている。つまり、無段変速機構２７と前輪２３との間には、セカンダリ軸３５、ギヤ列３７、前輪出力軸３８、フロントデファレンシャル機構３９および前輪駆動軸２２等からなる出力側動力伝達径路（動力伝達径路）４０が設けられている。すなわち、セカンダリ軸３５、ギヤ列３７、前輪出力軸３８、フロントデファレンシャル機構３９および前輪駆動軸２２等のそれぞれは、出力側動力伝達径路４０に設けられる出力側回転要素である。
また、前輪出力軸３８には、ギヤ列４１およびトランスファクラッチ４２を介して後輪出力軸４３が連結されている。さらに、後輪出力軸４３には、前述したプロペラ軸１８、リヤデファレンシャル機構１９および後輪駆動軸２０を介して後輪２１が連結されている。つまり、無段変速機構２７と後輪２１との間には、セカンダリ軸３５、ギヤ列３７、前輪出力軸３８、ギヤ列４１、トランスファクラッチ４２、後輪出力軸４３、プロペラ軸１８、リヤデファレンシャル機構１９および後輪駆動軸２０等からなる出力側動力伝達径路（動力伝達径路）４４が設けられている。すなわち、セカンダリ軸３５、ギヤ列３７、前輪出力軸３８、ギヤ列４１、トランスファクラッチ４２、後輪出力軸４３、プロペラ軸１８、リヤデファレンシャル機構１９および後輪駆動軸２０等のそれぞれは、出力側動力伝達径路４４に設けられる出力側回転要素である。
トランスミッション１３には、プライマリ軸３４の回転速度を検出するプライマリ回転センサ４５が設けられており、セカンダリ軸３５の回転速度を検出するセカンダリ回転センサ４６が設けられている。また、図１に示すように、トランスミッション１３に設けられる無段変速機構２７やトルクコンバータ２５等を油圧制御するため、トランスミッション１３には電磁バルブや油路等からなるバルブユニット４７が接続されている。さらに、バルブユニット４７には、マイコン等からなるミッションコントローラ４８が接続されている。ミッションコントローラ４８によってバルブユニット４７の作動状態を制御することにより、無段変速機構２７の変速比やトルクコンバータ２５の作動状態等を制御することができる。
エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１７は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。スタータジェネレータ１７は、クランク軸１５に駆動される発電機として機能するだけでなく、クランク軸１５を駆動する電動機として機能する。例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合や、発進時や加速時においてエンジン１２を補助する場合に、スタータジェネレータ１７は力行状態に制御され、スタータジェネレータ１７は電動機として駆動される。
スタータジェネレータ１７は、ステータコイルを備えたステータ５０と、フィールドコイルを備えたロータ５１と、を有している。また、スタータジェネレータ１７には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ、レギュレータ、マイコンおよび各種センサ等からなるＩＳＧコントローラ５２が設けられている。ＩＳＧコントローラ５２によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態を制御することにより、スタータジェネレータ１７の発電電圧、発電トルク、力行トルク等を制御することができる。
エンジン１２の吸気系５３を構成する吸気マニホールド５４には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ５５が設けられている。このスロットルバルブ５５を開くことにより、エンジン１２の吸入空気量を増やすことができる一方、スロットルバルブ５５を閉じることにより、エンジン１２の吸入空気量を減らすことができる。また、エンジン１２には、吸気ポートやシリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ５６が設けられている。インジェクタ５６から燃料を噴射させることにより、エンジン１２は燃料噴射状態に制御される一方、インジェクタ５６からの燃料噴射を停止させることにより、エンジン１２は燃料カット状態に制御される。さらに、エンジン１２には、イグナイタや点火プラグ等からなる点火装置５７が設けられている。点火装置５７によってエンジン１２の点火時期を制御することにより、エンジン１２のトルクや燃焼温度等を制御することができる。なお、スロットルバルブ５５、インジェクタ５６および点火装置５７には、マイコン等からなるエンジンコントローラ５８が接続されている。
［電源回路］
車両１１に搭載される電源回路６０について説明する。図３は電源回路６０の一例を簡単に示した回路図である。図３に示すように、電源回路６０は、スタータジェネレータ１７に電気的に接続される鉛バッテリ６１と、これと並列にスタータジェネレータ１７に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ６２と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ６２を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ６２の端子電圧は、鉛バッテリ６１の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ６２を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ６２の内部抵抗は、鉛バッテリ６１の内部抵抗よりも小さく設計されている。
スタータジェネレータ１７の正極端子１７ａには正極ライン６３が接続され、リチウムイオンバッテリ６２の正極端子６２ａには正極ライン６４が接続され、鉛バッテリ６１の正極端子６１ａには正極ライン６５を介して正極ライン６６が接続される。これらの正極ライン６３，６４，６６は、接続点６７を介して互いに接続されている。また、スタータジェネレータ１７の負極端子１７ｂには負極ライン６８が接続され、リチウムイオンバッテリ６２の負極端子６２ｂには負極ライン６９が接続され、鉛バッテリ６１の負極端子６１ｂには負極ライン７０が接続される。これらの負極ライン６８，６９，７０は、基準電位点７１を介して互いに接続されている。
図１に示すように、鉛バッテリ６１の正極ライン６５には、正極ライン７２が接続されている。この正極ライン７２には、各種アクチュエータや各種コントローラ等の電気機器７３からなる電気機器群７４が接続されている。また、鉛バッテリ６１の負極ライン７０には、バッテリセンサ７５が設けられている。バッテリセンサ７５は、鉛バッテリ６１の充放電電流や端子電圧を検出する機能を有するとともに、充放電電流等から鉛バッテリ６１の充電状態であるＳＯＣ（State Of Charge）を検出する機能を有している。なお、バッテリセンサ７５は、図示しない通電ラインを介して鉛バッテリ６１の正極端子６１ａにも接続されている。
電源回路６０には、鉛バッテリ６１および電気機器７３からなる第１電源系８１が設けられており、リチウムイオンバッテリ６２およびスタータジェネレータ１７からなる第２電源系８２が設けられている。そして、第１電源系８１と第２電源系８２との間に設けられる正極ライン６６を介して、鉛バッテリ６１とリチウムイオンバッテリ６２とは互いに並列接続されている。この正極ライン６６には、過大電流によって溶断する電力ヒューズ８３が設けられるとともに、オン状態とオフ状態とに制御される第１スイッチＳＷ１が設けられている。また、リチウムイオンバッテリ６２の正極ライン６４には、オン状態とオフ状態とに制御される第２スイッチＳＷ２が設けられている。
スイッチＳＷ１をオン状態に制御することにより、第１電源系８１と第２電源系８２とを互いに接続することができる一方、スイッチＳＷ１をオフ状態に制御することにより、第１電源系８１と第２電源系８２とを互いに切り離すことができる。また、スイッチＳＷ２をオン状態に制御することにより、スタータジェネレータ１７とリチウムイオンバッテリ６２とを互いに接続することができる一方、スイッチＳＷ２をオフ状態に制御することにより、スタータジェネレータ１７とリチウムイオンバッテリ６２とを互いに切り離すことができる。
これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであっても良く、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン状態とは、電気的に接続される通電状態や導通状態を意味しており、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオフ状態とは、電気的に切断される非通電状態や遮断状態を意味している。なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、リレーやコンタクタ等とも呼ばれている。
図１に示すように、電源回路６０には、バッテリモジュール８４が設けられている。このバッテリモジュール８４は、リチウムイオンバッテリ６２を有するとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を有している。また、バッテリモジュール８４は、マイコンや各種センサ等からなるバッテリコントローラ８５を有している。さらに、バッテリモジュール８４には、リチウムイオンバッテリ６２の充放電電流、端子電圧および温度等を検出するバッテリセンサ８６が設けられている。また、バッテリコントローラ８５は、バッテリセンサ８６から送信される充放電電流等に基づいて、リチウムイオンバッテリ６２の充電状態であるＳＯＣ（State Of Charge）を算出する機能を有している。また、バッテリコントローラ８５は、リチウムイオンバッテリ６２のＳＯＣ等に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する機能を有している。
なお、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１のＳＯＣとは、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１の電気残量を示す比率であり、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１の満充電容量に対する蓄電量の比率である。例えば、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１が上限容量まで充電された場合には、ＳＯＣが１００％として算出され、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１が下限容量まで放電した場合には、ＳＯＣが０％として算出される。
［制御系］
図４は車両用制御装置１０が備える制御系の一例を示す概略図である。図１および図４に示すように、車両用制御装置１０は、パワートレイン１４や電源回路６０等を互いに協調させて制御するため、マイコン等からなるメインコントローラ９０を有している。メインコントローラ９０は、エンジン１２の運転状態を制御するため、インジェクタ５６を制御する燃料噴射制御部９１、点火装置５７を制御する点火時期制御部９２、およびスロットルバルブ５５を制御するスロットル制御部９３、を有している。また、メインコントローラ９０は、トランスミッション１３のバルブユニット４７を制御する変速制御部９４を有している。さらに、メインコントローラ９０は、スタータジェネレータ１７を制御するＩＳＧ制御部（発電制御部）９５、およびスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御するスイッチ制御部９６を有している。
メインコントローラ９０や前述した各コントローラ４８，５２，５８，８５は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク９７を介して互いに通信自在に接続されている。また、メインコントローラ９０には、車載ネットワーク９７を介して各種センサが接続されている。メインコントローラ９０に接続されるセンサとしては、前述したプライマリ回転センサ４５およびセカンダリ回転センサ４６がある。また、メインコントローラ９０に接続されるセンサとしては、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ１００、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ１０１、スロットルバルブ５５の開度を検出するスロットル開度センサ１０２、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１０３、および車両１１の走行速度を検出する車速センサ１０４等がある。
メインコントローラ９０は、各種コントローラや各種センサからの情報に基づいて、パワートレイン１４や電源回路６０等を制御する。なお、メインコントローラ９０は、ＩＳＧコントローラ５２を介してスタータジェネレータ１７を制御し、バッテリコントローラ８５を介してスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する。また、メインコントローラ９０は、エンジンコントローラ５８を介してインジェクタ５６、点火装置５７およびスロットルバルブ５５を制御する。
［スタータジェネレータ発電制御］
続いて、スタータジェネレータ１７の発電制御について説明する。メインコントローラ９０のＩＳＧ制御部９５は、ＩＳＧコントローラ５２に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１７を発電状態に制御する。例えば、ＩＳＧ制御部９５は、リチウムイオンバッテリ６２の充電状態ＳＯＣが低下すると、スタータジェネレータ１７の発電電圧を上げて燃焼発電状態に制御する一方、リチウムイオンバッテリ６２の充電状態ＳＯＣが上昇すると、スタータジェネレータ１７の発電電圧を下げて発電休止状態に制御する。
図５はスタータジェネレータ１７を燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。なお、スタータジェネレータ１７の燃焼発電状態とは、エンジン動力によってスタータジェネレータ１７を発電させる状態、つまりエンジン１２内で燃料を燃焼させてスタータジェネレータ１７を発電させる状態である。例えば、リチウムイオンバッテリ６２の充電状態ＳＯＣが所定値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ６２を充電するため、エンジン動力によってスタータジェネレータ１７を発電させる。このように、スタータジェネレータ１７を燃焼発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１７の発電電圧が、鉛バッテリ６１およびリチウムイオンバッテリ６２の端子電圧よりも上げられる。これにより、図５に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１７から、リチウムイオンバッテリ６２、電気機器群７４および鉛バッテリ６１等に対して電流が供給され、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１が緩やかに充電される。
図６はスタータジェネレータ１７を発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ６２の充電状態ＳＯＣが所定値を上回る場合には、リチウムイオンバッテリ６２を積極的に放電させるため、エンジン動力を用いたスタータジェネレータ１７の発電が休止される。このように、スタータジェネレータ１７を発電休止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１７の発電電圧が、鉛バッテリ６１およびリチウムイオンバッテリ６２の端子電圧よりも下げられる。これにより、図６に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ６２から電気機器群７４に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１７の発電を停止させることができ、エンジン負荷を軽減することができる。なお、発電休止状態におけるスタータジェネレータ１７の発電電圧としては、リチウムイオンバッテリ６２を放電させる発電電圧であれば良い。例えば、スタータジェネレータ１７の発電電圧を０Ｖに制御しても良く、スタータジェネレータ１７の発電電圧を０Ｖよりも高く制御しても良い。
前述したように、メインコントローラ９０のＩＳＧ制御部９５は、充電状態ＳＯＣに基づきスタータジェネレータ１７を燃焼発電状態や発電休止状態に制御しているが、車両減速時には多くの運動エネルギーを回収して燃費性能を高めることが求められる。そこで、車両減速時には、スタータジェネレータ１７の発電電圧が引き上げられ、スタータジェネレータ１７は回生発電状態に制御される。これにより、スタータジェネレータ１７の発電電力を増加させることができるため、運動エネルギーを積極的に電気エネルギーに変換して回収することができ、車両１１のエネルギー効率を高めて燃費性能を向上させることができる。このような回生発電を実行するか否かについては、アクセルペダルやブレーキペダルの操作状況等に基づき決定される。つまり、アクセルペダルの踏み込みが解除される減速走行時や、ブレーキペダルが踏み込まれる減速走行時には、スタータジェネレータ１７が回生発電状態に制御される。
ここで、図７はスタータジェネレータ１７を回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータ１７を回生発電状態に制御する際には、前述した燃焼発電状態よりもスタータジェネレータ１７の発電電圧が上げられる。これにより、図７に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１７から、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１に対して大きな電流が供給されるため、リチウムイオンバッテリ６２や鉛バッテリ６１は急速に充電される。また、リチウムイオンバッテリ６２の内部抵抗は、鉛バッテリ６１の内部抵抗よりも小さいことから、発電電流の大部分はリチウムイオンバッテリ６２に供給される。
なお、図５〜図７に示すように、スタータジェネレータ１７を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオン状態に保持されている。つまり、車両用制御装置１０においては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替制御を行うことなく、スタータジェネレータ１７の発電電圧を制御するだけで、リチウムイオンバッテリ６２の充放電を制御することが可能である。これにより、簡単にリチウムイオンバッテリ６２の充放電を制御することができるだけでなく、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の耐久性を向上させることができる。
［スタータジェネレータ力行制御］
続いて、スタータジェネレータ１７の力行制御について説明する。メインコントローラ９０のＩＳＧ制御部９５は、例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合に、スタータジェネレータ１７を力行状態に制御する。ここで、図８はスタータジェネレータ１７を力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。図８に示すように、アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動時に、スタータジェネレータ１７を力行状態に制御する際には、スイッチＳＷ１がオン状態からオフ状態に切り替えられる。これにより、リチウムイオンバッテリ６２からスタータジェネレータ１７に大電流が供給される場合であっても、電気機器群７４に対する瞬間的な電圧低下を防止することができ、電気機器群７４等を正常に機能させることができる。
なお、図８に示した例では、スタータジェネレータ１７を力行状態に制御する際に、スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替えているが、これに限られることはなく、スイッチＳＷ１をオン状態に保持したままスタータジェネレータ１７を力行状態に制御しても良い。例えば、発進時や加速時にエンジン１２を補助するモータアシスト制御においては、前述したエンジン再始動時に比べてスタータジェネレータ１７の消費電力が小さいため、スタータジェネレータ１７の力行時にはスイッチＳＷ１がオン状態に保持される。このように、消費電力の小さなモータアシスト制御においては、スイッチＳＷ１をオン状態に保持したとしても、鉛バッテリ６１からスタータジェネレータ１７に大電流が流れることはなく、電気機器群７４の電源電圧を安定させることができる。
［回生発電制御］
続いて、回生発電制御について詳細に説明する。前述したように、車両１１の減速走行時には、スタータジェネレータ１７が回生発電状態に制御される。なお、以下の説明では、前輪２３および後輪２１をまとめて車輪Ｗと記載する。図９は回生発電制御におけるパワートレイン１４の作動状態を示す概略図である。図９に示すように、アクセルペダルの踏み込みが解除される減速走行時には、エンジン１２が燃料カット状態に制御され、スタータジェネレータ１７が回生発電状態に制御され、ロックアップクラッチ２４が締結状態に制御される。このように、減速走行時にロックアップクラッチ２４を締結することにより、矢印α１で示すように、車輪Ｗからスタータジェネレータ１７に向けて効率良く動力を伝達することができる。これにより、スタータジェネレータ１７の回生トルク、つまりスタータジェネレータ１７の発電トルクを高めることができ、減速走行時の発電電力を増加させることができる。
また、回生発電が行われる減速走行時には、スロットルバルブ５５が全閉状態に制御されるのではなく、スロットルバルブ５５は所定の開度閾値を上回る開き側に制御される。このように、スロットルバルブ５５を開き側に制御することにより、白抜きの矢印で示すように、エンジン１２の吸入空気量を増加させることができ、エンジン１２のポンプ損失を減少させることができる。これにより、車両減速時のエンジンブレーキを減らすことができるため、車両減速度を過度に増加させずに発電トルクを増やすことができ、発電電力を増やして多くの運動エネルギーを回収することができる。なお、スロットルバルブ５５を開き側で制御する際には、図示しないバキュームブースタ等の負圧が不足しないようにスロットル開度が調整される。
［リタード解除制御］
ところで、車両１１の減速走行時にアクセル操作が実施された場合、つまり減速走行時にアクセルペダルが踏み込まれた場合には、エンジントルクを出力して車両１１を加速させる必要があるため、エンジン１２は燃料カット状態から燃料噴射状態に制御される。ここで、減速走行時の状況としては、前述したように、スロットルバルブ５５が開き側に制御される状況であり、エンジン１２の吸入空気量が増加している状況である。このように、吸入空気量が増加した状況のもとで燃料噴射を再開することは、エンジントルクを過度に出力させてしまう要因であるため、エンジントルクの出力を抑制する観点から点火時期を遅らせる点火リタード制御が実行される。これにより、エンジントルクを下げることができ、燃料噴射再開に伴うショックを抑制することができる。
また、減速走行時にアクセルペダルが踏み込まれる状況としては、運転手から加速走行が要求される状況であるため、点火リタード制御の実施後には点火時期を素早く進角させて通常制御に戻すことが必要である。しかしながら、点火時期を急速に変化させることは、エンジン１２のトルク変動を招いてショックを発生させる要因であるため、ショックの発生を抑制しつつ点火時期を素早く進角させることが求められる。そこで、メインコントローラ９０の点火時期制御部９２は、点火リタード制御の実施後において点火時期を進角させる際に、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａに基づき点火時期の変化速度を切り替えるリタード解除制御を実行する。
（タイミングチャート）
図１０はリタード解除制御における点火時期の推移の一例を示すタイミングチャートである。なお、図１０に示した「Ｓａ」とは、セカンダリ軸３５の回転加速度つまり出力側回転要素の回転加速度である。この角加速度である回転加速度Ｓａは、セカンダリ回転センサ４６の検出信号に基づきメインコントローラ９０によって演算される。また、図１０に示すように、アクセルセンサ１００が「ＯＦＦ」である状態とは、運転手によってアクセルペダルが踏まれていない状態であり、アクセルセンサ１００が「ＯＮ」である状態とは、運転手によってアクセルペダルが所定量を超えて踏まれる状態である。
図１０に時刻ｔ１で示すように、アクセルペダルの踏み込みが解除される減速走行時には、エンジン１２が燃料カット状態に制御される（符号ａ１）。続いて、時刻ｔ２で示すように、減速走行時にアクセルペダル踏み込まれると（符号ｂ１）、エンジン１２が燃料噴射状態に切り替えられる（符号ａ２）。このように、エンジン１２の燃料噴射が再開される際には、点火時期を第１時期ｉｔ１に制御する点火リタード制御が実行される（符号ｃ１）。この第１時期ｉｔ１は、クランク角が「０°」の上死点ＴＤＣよりも遅角側に設定されている。このように、点火時期を遅角側の第１時期ｉｔ１に制御することにより、エンジントルクを下げることができ、燃料噴射再開に伴うショックの発生を抑制することができる。
前述したように、点火リタード制御を実行した後には、点火時期を素早く進角させて通常制御に戻すことが必要である。しかしながら、エンジン１２の点火時期を急速に変化させることは、エンジン１２のトルク変動を招いてショックを発生させる要因である。このため、メインコントローラ９０の点火時期制御部９２は、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａに基づき点火時期の変化速度を切り替えている。すなわち、図１０に時刻ｔ２〜ｔ３の区間で示すように、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが所定の閾値Ｎｘに達する迄は、符号ｃ２で示すように、点火時期を第２時期ｉｔ２に向けて第１変化速度で進角させている。そして、時刻ｔ３〜ｔ４の区間で示すように、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが所定の閾値Ｎｘに達した後には、符号ｃ３で示すように、点火時期を第２時期ｉｔ２に向けて第１変化速度よりも遅い第２変化速度で進角させている。このように、リタード解除制御においては、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが所定の閾値Ｎｘに達すると（符号ｄ１）、点火時期を第２時期ｉｔ２に向けて進角させる際の変化速度が、速い第１変化速度から遅い第２変化速度に切り替えられる。なお、図１０に示すように、第２時期ｉｔ２は、クランク角が「０°」の上死点ＴＤＣよりも進角側に設定されている。
ここで、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが閾値Ｎｘに到達する迄の状況とは、動力伝達系１１０の遊びつまりバックラッシュが詰まっていない状況である。これに対し、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが閾値Ｎｘに到達した後の状況とは、動力伝達系１１０のバックラッシュが詰まっている状況である。このため、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが閾値Ｎｘに達する迄、つまり動力伝達系１１０のバックラッシュが詰まる迄は、エンジン１２のトルク変動が車輪Ｗに伝達され難いことから、速い第１変化速度で点火時期を急速に変化させている。一方、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが閾値Ｎｘに達した後、つまり動力伝達系１１０のバックラッシュが詰まった後には、エンジン１２のトルク変動が車輪Ｗに伝達され易いことから、遅い第２変化速度で点火時期を緩やかに変化させている。このように、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａに基づき点火時期の変化速度を切り替えることにより、ショックの発生を抑制しつつ点火時期を素早く進角させることができる。なお、動力伝達系１１０とは、エンジン１２から車輪Ｗまでの動力伝達径路を意味している。つまり、動力伝達系１１０には、前述した入力側動力伝達径路３６、無段変速機構２７および出力側動力伝達径路４０，４４が含まれている。
（パワートレインの作動状況）
続いて、リタード解除制御におけるパワートレイン１４の作動状況について説明する。図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、リタード解除制御におけるパワートレイン１４の作動状況の一例を示す模式図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）には、動力伝達系１１０の一部を構成するギヤ列Ｘが示されている。また、図１１（Ａ）には図１０に示した時刻ｔ１の状況が示され、図１１（Ｂ）には図１０に示した時刻ｔ２〜ｔ３の状況が示され、図１１（Ｃ）には図８にした時刻ｔ３〜ｔ４の状況が示されている。なお、図１１（Ｂ）には符号ｃ２を用いて図１０に示した点火時期が示され、図１１（Ｃ）には符号ｃ３を用いて図１０に示した点火時期が示されている。
図１１（Ａ）に示すように、アクセルペダルの踏み込みが解除される減速走行時には、エンジン１２が燃料カット状態に制御されるため、矢印α１で示すように、車輪Ｗからエンジン１２に向けて動力が伝達される。このとき、動力伝達系１１０の一部を構成するギヤ列Ｘについてはコースト側の歯面Ｃ１，Ｃ２が互いに噛み合っており、動力伝達系１１０のバックラッシュはコースト側に詰まった状態である。
続いて、図１１（Ｂ）に示すように、アクセルペダルの踏み込みによってエンジン１２が燃料噴射状態に制御されると、矢印β１で示すように、車輪Ｗに向けてエンジントルクが伝達され始める。このように、燃料噴射再開によってエンジントルクが出力された直後においては、ギヤ列Ｘについてはコースト側の歯面Ｃ１，Ｃ２からドライブ側の歯面Ｄ１，Ｄ２に噛み合いが切り替わる過程であり、動力伝達系１１０のバックラッシュはドライブ側に詰まっていない状態である。このように、動力伝達系１１０のバックラッシュが詰まっていない状況では、エンジン１２のトルク変動が車輪Ｗに伝達され難いことから、符号ｄ２で示すように、点火時期を第１変化速度で急速に変化させている。
続いて、図１１（Ｃ）に示すように、エンジン１２が燃料噴射状態に制御されてから所定時間が経過すると、矢印β２で示すように、エンジントルクが車輪Ｗに伝達される。このように、エンジントルクが出力されてから所定時間が経過すると、ギヤ列Ｘについてはドライブ側の歯面Ｄ１，Ｄ２が互いに噛み合っており、動力伝達系１１０のバックラッシュはドライブ側に詰まった状態である。このように、動力伝達系１１０のバックラッシュが詰まった状況では、エンジン１２のトルク変動が車輪Ｗに伝達され易いことから、符号ｄ２で示すように、点火時期を第２変化速度で緩やかに変化させている。
これまで説明したように、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが閾値Ｎｘに達する迄、つまり動力伝達系１１０のバックラッシュが詰まる迄は、エンジン１２のトルク変動が車輪Ｗに伝達され難いことから、点火時期を第１変化速度で急速に変化させている。一方、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａが閾値Ｎｘに達した後、つまり動力伝達系１１０のバックラッシュが詰まった後には、エンジン１２のトルク変動が車輪Ｗに伝達され易いことから、点火時期を第２変化速度で緩やかに変化させている。このように、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａに基づき点火時期の変化速度を切り替えることにより、ショックの発生を抑制しつつ点火時期を素早く進角させることができる。
前述の説明では、車両１１の減速走行時に、スタータジェネレータ１７を回生発電状態（発電状態）に制御しているが、これに限られることはない。例えば、スタータジェネレータ１７が発電休止状態や力行状態に制御される減速走行時であっても、アクセル操作によってエンジン１２が燃料噴射状態に切り替えられる場合に、点火リタード制御を実行してから前述したリタード解除制御を実行しても良い。また、前述の説明では、車両１１の減速走行時に、スロットルバルブ５５を開き側に制御しているが、これに限られることはない。例えば、スロットルバルブ５５が全閉状態に制御される減速走行時であっても、アクセル操作によってエンジン１２が燃料噴射状態に切り替えられる場合に、点火リタード制御を実行してから前述したリタード解除制御を実行しても良い。
セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａと比較される閾値Ｎｘとしては、セカンダリ軸３５の回転加速度が、減速側から加速側に転じたことを検出可能であれば良いため、図１０に示すように、０以上に設定されていれば良い。また、回転加速度Ｓａは角加速度［rad/s2］であるが、回転加速度Ｓａを前進方向の車両加速度［m/s2］に置き換えて使用しても良い。なお、回転加速度Ｓａを車両加速度［m/s2］に置き換えた場合には、閾値Ｎｘとして、例えば０．３［m/s2］を用いることができる。また、出力側回転要素の回転加速度として、セカンダリ軸３５の回転加速度Ｓａを用いているが、これに限られることはなく、出力側動力伝達径路４０，４４に設けられる他の出力側回転要素の回転加速度を使用しても良い。例えば、出力側回転要素である前輪駆動軸２２や後輪駆動軸２０の回転加速度を使用しても良く、出力側回転要素である前輪出力軸３８や後輪出力軸４３の回転加速度を使用しても良い。
図１０に示した例では、点火時期の変化速度を２段階に切り替えているが、これに限られることはなく、点火時期の変化速度を３段階以上に切り替えても良い。この場合には、点火時期が第２時期ｉｔ２に近づくにつれて、点火時期の変化速度が遅く設定される。また、点火時期の制御目標である第１時期ｉｔ１や第２時期ｉｔ２については、吸入空気量やエンジン回転数等に応じて設定される変動値であっても良く、予め設定される固定値であっても良い。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、変速機構として無段変速機構２７を例示しているが、変速機構としては、遊星歯車式や平行軸式の自動変速機構であっても良く、平行軸式の手動変速機構であっても良い。また、図示する車両１１は、前輪２３および後輪２１の双方を駆動する全輪駆動車であるが、これに限られることはなく、前輪２３を駆動する前輪駆動車であっても良く、後輪２１を駆動する後輪駆動車であっても良い。
前述の説明では、エンジン１２に連結される発電機として、電動機としても機能するスタータジェネレータ１７を設けているが、これに限られることはない。例えば、エンジン１２に連結される発電機として、電動機として機能しないオルタネータを採用しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ９０に、燃料噴射制御部９１、点火時期制御部９２、ＩＳＧ制御部９５、およびスロットル制御部９３等を設けているが、これに限られることはない。他のコントローラに、燃料噴射制御部９１、点火時期制御部９２、ＩＳＧ制御部９５、およびスロットル制御部９３等を設けても良い。
前述の説明では、スタータジェネレータ１７に対して２つの蓄電体を接続しているが、これに限られることはなく、スタータジェネレータ１７に対して１つの蓄電体を接続しても良い。また、前述の説明では、リチウムイオンバッテリ６２および鉛バッテリ６１を採用しているが、これに限られることはなく、他の種類のバッテリやキャパシタを採用しても良い。また、図１および図３に示した例では、リチウムイオンバッテリ６２の正極ライン６４にスイッチＳＷ２を設けているが、これに限られることはない。例えば、図２に一点鎖線で示すように、リチウムイオンバッテリ６２の負極ライン６９にスイッチＳＷ２を設けても良い。
１０ 車両用制御装置
１１ 車両
１２ エンジン
１７ スタータジェネレータ（発電機）
１８ プロペラ軸（出力側回転要素）
１９ リヤデファレンシャル機構（出力側回転要素）
２０ 後輪駆動軸（出力側回転要素）
２１ 後輪（車輪）
２２ 前輪駆動軸（出力側回転要素）
２３ 前輪（車輪）
２５ トルクコンバータ（入力側回転要素）
２６ 前後進切替機構（入力側回転要素）
２７ 無段変速機構（変速機構）
３４ プライマリ軸（入力側回転要素）
３５ セカンダリ軸（出力側回転要素）
３６ 入力側動力伝達径路（動力伝達径路）
３７ ギヤ列（出力側回転要素）
３８ 前輪出力軸（出力側回転要素）
３９ フロントデファレンシャル機構（出力側回転要素）
４０ 出力側動力伝達径路（動力伝達径路）
４１ ギヤ列（出力側回転要素）
４２ トランスファクラッチ（出力側回転要素）
４３ 後輪出力軸（出力側回転要素）
４４ 出力側動力伝達径路（動力伝達径路）
５３ 吸気系
５５ スロットルバルブ
９１ 燃料噴射制御部
９２ 点火時期制御部
９３ スロットル制御部
９５ ＩＳＧ制御部（発電制御部）
Ｓａ 回転加速度
Ｎｘ 閾値
ｉｔ１ 第１時期
ｉｔ２ 第２時期
ＴＤＣ 上死点
Ｗ 車輪

Claims (4)

  1. 車両に搭載される車両用制御装置であって、
    エンジンと変速機構との間の動力伝達径路に設けられる入力側回転要素と、
    前記変速機構と車輪との間の動力伝達径路に設けられる出力側回転要素と、
    前記車両の減速走行時にアクセル操作が実施された場合に、前記エンジンを燃料カット状態から燃料噴射状態に制御する燃料噴射制御部と、
    前記エンジンが燃料カット状態から燃料噴射状態に制御される場合に、前記エンジンの点火時期を第１時期に制御した後に、リタード解除制御として前記点火時期を前記第１時期から前記第１時期よりも進角側の第２時期に変化させる点火時期制御部と、
    を有し、
    前記点火時期制御部は、
    前記リタード解除制御を開始してから前記出力側回転要素の回転加速度が０以上の閾値に達するまで、第１変化速度で前記点火時期を前記第２時期に向けて変化させる一方、
    前記出力側回転要素の回転加速度が前記閾値に達した後に前記リタード解除制御を終了するまで、前記第１変化速度よりも遅い一定の第２変化速度で前記点火時期を前記第２時期に向けて変化させる、
    車両用制御装置。
  2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
    前記第１時期は、上死点よりも遅角側に設定される、
    車両用制御装置。
  3. 請求項１または２に記載の車両用制御装置において、
    前記第２時期は、上死点よりも進角側に設定される、
    車両用制御装置。
  4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用制御装置において、
    前記エンジンに連結される発電機と、
    前記エンジンの吸気系に設けられるスロットルバルブと、
    前記車両の減速走行時に、前記発電機を発電状態に制御する発電制御部と、
    前記車両の減速走行時に、前記スロットルバルブを開き側に制御するスロットル制御部と、
    を有する、車両用制御装置。
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