(57)【要約】【課題】低大気圧下でのアイドル回転数の低下を抑える。【解決手段】過給エンジンの始動時に、自然吸気でのアイドル運転時における過給エンジンの発生トルクの推定値である推定発生トルクＴＱＩを大気圧ＰＡに基づいて演算する（Ｓ１１０）とともに、過給エンジンの始動時における負荷トルクの推定値である推定負荷トルクＴＱＤを演算する（Ｓ１２０）。そして、推定発生トルクＴＱＩの値が推定負荷トルクＴＱＤの値よりも小さい値となる場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）には、過給エンジンの始動完了後（Ｓ１５０：ＹＥＳ）に、ターボチャージャを電動アシストにより駆動して過給するアシスト過給を開始する（Ｓ１６０）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて電動アシスト付きのターボチャージャを備えた過給エンジンに適用されるエンジン制御装置であって、
自然吸気でのアイドル運転時における前記過給エンジンの発生トルクを大気圧に基づいて推定するとともに、前記過給エンジンの始動時における負荷トルクを推定し、前記発生トルクの推定値が前記負荷トルクの推定値よりも小さい値となるときには、前記過給エンジンの始動後に、前記ターボチャージャを電動アシストにより駆動する始動後過給制御を行う
エンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて電動アシスト付きのターボチャージャを備えた過給エンジンに適用されるエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高地では大気圧が低い分、エンジンの吸入空気量が少なくなる。そのため、高地では、アイドル運転中のエンジンの発生トルクが減少してしまい、冷間始動時のような負荷トルクが大きい状態ではアイドル回転数の低下を招く虞がある。これに対して特許文献１には、ＧＰＳ情報から車両が高地に位置していることが確認されたときにはスロットル開度を拡大することで、低大気圧下での吸入空気量の減少を抑える技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８２２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ターボチャージャを備えた過給エンジンでも、アイドル運転中は、過給を行えるほどの排気流量が得られないため、自然吸気で運転されている。自然吸気運転中は、吸気圧を大気圧以上とすることはできないため、スロットル開度の拡大による吸入空気量の増大には限界がある。そのため、高地においてスロットル開度を拡大するだけでは、アイドル回転数の低下を抑えきれない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するエンジン制御装置は、車両に搭載されて電動アシスト付きのターボチャージャを備えた過給エンジンに適用される。同エンジン制御装置は、過給エンジンの自然吸気運転におけるアイドル運転時の発生トルクを大気圧に基づいて推定するとともに、同過給エンジンの始動時における負荷トルクを推定する。そして、同エンジン制御装置は、上記発生トルクの推定値が上記負荷トルクの推定値よりも小さい値となるときには、過給エンジンの始動後に、ターボチャージャを電動アシストにより駆動する始動後過給制御を行う。
【０００６】
過給エンジンの自然吸気運転におけるアイドル運転時の発生トルクは、大気圧が低いほど、小さくなる。一方、エンジンオイルや自動変速機の作動油（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）の温度が低く、それらの粘度が高いときには、過給エンジンの負荷トルクは大きくなる。そして、上記発生トルクが負荷トルクよりも小さくなるときには、自然吸気運転ではアイドル回転数を維持できなくなる。その点、上記エンジン制御装置では、そうした場合に電動アシストによりターボチャージャが駆動されて過給が行われるため、低大気圧下でのアイドル回転数の低下を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】エンジン制御装置の一実施形態の構成を示す模式図。
【図２】同エンジン制御装置が実行する始動後過給制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のエンジン制御装置が適用されるエンジン１０は、電動アシスト付きのターボチャージャを備えた過給エンジンとして構成されている。ターボチャージャは、吸気通路１１に設置されたコンプレッサ１３、排気通路１２に設置されたタービン１４、及びアシストモータ１５を備えている。コンプレッサ１３はタービン１４に連結されている。そして、排気通路１２の排気の流れを受けてタービン１４が回転すると、それに連動してコンプレッサ１３が回転して過給を行う。アシストモータ１５は、電力供給を受けてコンプレッサ１３及びタービン１４に対する回転力を発生する。
【０００９】
エンジン１０の吸気通路１１におけるコンプレッサ１３よりも上流側の部分には、同吸気通路１１に流入した吸気の温度（吸気温ＴＨＡ）を検出する吸気温センサ１６が設けられている。なお、本実施形態では、吸気温ＴＨＡの検出値を外気温の指標値として用いている。また、吸気通路１１におけるコンプレッサ１３よりも下流側の部分には、吸気を冷却するインタークーラ１７と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１８とが設けられている。また、吸気通路１１には、同吸気通路１１におけるスロットルバルブ１８よりも下流側の部分における吸気の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出する吸気圧センサ１９が設けられている。
【００１０】
一方、エンジン１０の排気通路１２には、タービン１４を迂回して排気を流すためのバイパス通路２０が設けられている。そして、バイパス通路２０には、同バイパス通路２０を通じた排気の流れを許容する状態と同流れを遮断する状態とを切り替えるウェイストゲートバルブ２１が設けられている。
【００１１】
エンジン１０は、トルク増幅作用を備えた流体継手であるトルクコンバータ２２を介して自動変速機２３に連結されている。さらに、自動変速機２３は、ディファレンシャル２４を介して左右の車輪軸２５に連結されている。
【００１２】
こうしたエンジン１０は、エンジン制御装置としての電子制御ユニット２６により制御されている。電子制御ユニット２６は、エンジン１０の制御にかかる各種の演算処理を行う演算処理装置と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット２６には、上述の吸気温センサ１６による吸気温ＴＨＡの検出結果や、吸気圧センサ１９による吸気圧ＰＭの検出結果が入力されている。また、電子制御ユニット２６には、クランク角センサ２７によるエンジン回転数ＮＥの検出結果、水温センサ２８によるエンジン冷却水の温度（エンジン水温ＴＨＷ）の検出結果が入力されている。さらに、電子制御ユニット２６には、ＡＴＦ温度センサ２９によるトルクコンバータ２２及び自動変速機２３の作動油（ＡＴＦ）の温度（ＡＴＦ温度ＴＨＯ）の検出結果や、シフトレバーセンサ３０によるシフトレバーの操作位置ＳＦＴの検出結果も入力されている。
【００１３】
電子制御ユニット２６は、車両の加速時に、アシストモータ１５によるコンプレッサ１３の駆動補助（電動アシスト）を実施することで、過給圧の立ち上がりの遅れ期間、いわゆるターボラグを短縮している。さらに電子制御ユニット２６は、エンジン１０の始動後、規定の条件が満たされた場合に電動アシストによる過給を実施するようにしている。
【００１４】
ちなみに、シフトレバーの操作位置ＳＦＴがパーキング（Ｐ）ポジション、及びニュートラル（Ｎ）ポジションにある場合には、エンジン１０と自動変速機２３との動力伝達が切断される。以下の説明では、こうした自動変速機２３との動力伝達が切断された状態におけるエンジン１０のアイドル運転をＮレンジ・アイドル運転と記載する。これに対して、シフトレバーの操作位置ＳＦＴがドライブ（Ｄ）ポジション、ローレンジ（Ｌ）ポジション、リバース（Ｒ）ポジション等にある場合の自動変速機２３との動力伝達が維持された状態におけるエンジン１０のアイドル運転をＤレンジ・アイドル運転と記載する。
【００１５】
図２には、こうしたエンジン始動後の電動アシスト過給にかかる始動後過給制御ルーチンのフローチャートを示す。電子制御ユニット２６は、エンジン１０の始動の直前より、本ルーチンの処理を開始する。
【００１６】
本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、大気圧ＰＡが規定の低大気圧判定値α未満であるか否かが判定される。ここで、大気圧ＰＡが低大気圧判定値α未満である場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１１０に処理が進められ、そうでない場合（ＮＯ）にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、低大気圧判定値αには、後述する推定発生トルクＴＱＩが、同じく後述する推定負荷トルクＴＱＤが取り得る値の範囲の最大値となるときの大気圧ＰＡが値として設定されている。ちなみに、エンジン１０の始動前の吸気圧ＰＭは大気圧ＰＡと同じ圧力となるため、本実施形態では、このときの判定に用いる大気圧ＰＡの値として、吸気圧センサ１９による吸気圧ＰＭの検出値を用いている。
【００１７】
続いてステップＳ１１０において、推定発生トルクＴＱＩの演算が行われる。推定発生トルクＴＱＩは、自然過給でのＤレンジ・アイドル運転におけるエンジン１０の発生トルクの推定値となっている。推定発生トルクＴＱＩの演算に際してはまず、エンジン水温ＴＨＷからＤレンジ・アイドル運転時のエンジン回転数の目標値である目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥが算出される。また、吸気圧ＰＭ及び吸気温ＴＨＡから、現在の大気圧ＰＡ（＝吸気圧ＰＭ）及び吸気温ＴＨＡのもとでＤレンジ・アイドル運転を行った場合のエンジン１０の負荷率ＫＬであるアイドル時負荷率ＫＬＳＴの値が演算される。そして、目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥ及びアイドル時負荷率ＫＬＳＴから推定発生トルクＴＱＩの値が演算されている。
【００１８】
なお、エンジン水温ＴＨＷが低いほど、エンジンオイルの粘度が高くなって、エンジン１０の回転抵抗が増加するため、アイドル運転を維持可能なエンジン回転数ＮＥが高くなる。そのため、目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥの値は、エンジン水温ＴＨＷが低いほど、高い回転数となるように算出される。
【００１９】
また、ここでの負荷率ＫＬは、標準大気圧、標準気温の状態でスロットルバルブ１８を全開として運転が行われた場合のエンジン１０のシリンダに導入される空気の質量（シリンダ流入空気量）を１００％としたときの、シリンダ流入空気量の比率（％）を表している。気筒に流入する吸気の密度が小さいほど、シリンダ流入空気量は減少する。そのため、アイドル時負荷率ＫＬＳＴの値は、吸気圧ＰＭ（このときにはＰＭ＝ＰＡ）に対しては同吸気圧ＰＭが低いほど小さい値となり、吸気温ＴＨＡに対しては同吸気温ＴＨＡが低いほど小さい値となるように算出される。
【００２０】
さらに、エンジン１０の発生トルクは、エンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとにより決まる。そこで、ここでは、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬと発生トルクとの関係から、エンジン回転数ＮＥが目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥとなり、且つ負荷率ＫＬがアイドル時負荷率ＫＬＳＴとなった状態でエンジン１０を運転したときの同エンジン１０の発生トルクを推定発生トルクＴＱＩの値として演算している。
【００２１】
推定発生トルクＴＱＩの演算後には、ステップＳ１２０において、推定負荷トルクＴＱＤの演算が行われる。推定負荷トルクＴＱＤの値は、現在の状態でＤレンジ・アイドル運転を行った場合に、回転抵抗としてエンジン１０に加わる負荷のトルクを表している。推定負荷トルクＴＱＤの演算に際してはまず、エンジン水温ＴＨＷと目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥから、現在の状態でＤレンジ・アイドル運転を行った場合のエンジン１０のフリクショントルクＦＲＣＴＱの値が求められる。続いて、ＡＴＦ温度ＴＨＯ及び目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥから、自動変速機２３の回転要素の回転に必要なトルクであるＡＴ引摺トルクＡＴＴＱの値が算出される。そして、フリクショントルクＦＲＣＴＱ、ＡＴ引摺トルクＡＴＴＱ、及びそれら以外の負荷トルク分を表す定数ＭＴＱを合計した値（＝ＦＲＣＴＱ＋ＡＴＴＱ＋ＭＴＱ）が推定負荷トルクＴＱＤの値として演算されている。
【００２２】
なお、ＡＴ引摺トルクＡＴＴＱは、トルクコンバータ２２内でのＡＴＦの撹拌抵抗や、同トルクコンバータ２２に設けられたロックアップクラッチの摺動抵抗、及び自動変速機２３に設けられたオイルポンプの駆動抵抗により生じるトルクを表している。これら抵抗は、ＡＴＦ温度ＴＨＯが低く、ＡＴＦの粘度が高いときには大きくなる。また、これら抵抗は、エンジン１０により連れ回されるトルクコンバータ２２や自動変速機２３の回転要素の回転数が高いときにも大きくなる。そのため、ＡＴ引摺トルクＡＴＴＱの値は、ＡＴＦ温度ＴＨＯに対しては同ＡＴＦ温度ＴＨＯが低いほど大きい値となり、目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥに対しては同目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥが高いほど大きい値となるように算出される。
【００２３】
続くステップＳ１３０では、推定発生トルクＴＱＩの値が推定負荷トルクＴＱＤの値よりも小さい値であるか否かが判定される。すなわち、エンジン１０の始動直後に自然吸気のもとでＤレンジ・アイドル運転を行った場合に、エンジン回転数ＮＥを目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥに維持できない状態にあるか否かが判定される。そして、推定発生トルクＴＱＩの値が推定負荷トルクＴＱＤの値よりも小さい値である場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１４０に処理が進められ、そうでない場合（ＮＯ）にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００２４】
ステップＳ１４０に処理が進められると、そのステップＳ１４０において、吸気温ＴＨＡ、目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥ、及び推定負荷トルクＴＱＤに基づき、アイドル運転中のエンジン回転数ＮＥを目標アイドル回転数ＩＤＬＮＥに維持するために必要な吸気圧ＰＭが目標吸気圧ＰＭＲＥＱの値として演算される。
【００２５】
その後、エンジン１０の始動が完了すると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１６０において、電動アシストによる過給（以下、アシスト過給と記載する）が開始される。すなわち、ウェイストゲートバルブ２１を閉弁するとともに、アシストモータ１５への給電を開始する。このときのアシストモータ１５への給電量は、吸気圧ＰＭを目標吸気圧ＰＭＲＥＱとするために必要な回転数にコンプレッサ１３の回転数が維持されるように制御される。
【００２６】
アシスト過給の開始後に、シフトレバーの操作位置ＳＦＴがＤポジションに切り替えられるか（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、エンジン１０の始動後の経過時間ＴＣが規定時間βを超えるか（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、のいずれかとなるとステップＳ１９０に処理が進められる。なお、ここでのＤポジションへの切り替えとは、エンジン１０と自動変速機２３との動力伝達が切断されるＰポジション及びＮポジションから、それら以外のポジション（Ｄ、Ｌ、Ｒ等）にシフトレバーの操作位置ＳＦＴが切り替えられることを指す。
【００２７】
ステップＳ１９０に処理が進められると、そのステップＳ１９０において、目標吸気圧ＰＭＲＥＱの漸減処理が開始される。すなわち、目標吸気圧ＰＭＲＥＱの値が規定の制御周期毎に既定値ずつ減少される。
【００２８】
その後に目標吸気圧ＰＭＲＥＱの値が大気圧ＰＡ以下となるまで減少すると（Ｓ２００：ＹＥＳ）、ステップＳ２１０において、アシスト過給が終了される。すなわち、アシストモータ１５への給電が停止されるとともに、ウェイストゲートバルブ２１が開弁される。そして、これをもって、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００２９】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
エンジンオイルやＡＴＦの温度が低く、それらの粘度が高い場合には、エンジン１０の負荷トルクが大きくなる。そのため、低温環境下においてエンジン１０が冷間始動された場合には、エンジン１０の始動後、同エンジン１０や自動変速機２３の暖機が完了してエンジンオイルやＡＴＦが十分に温まるまで、負荷トルクが大きい状態が続くことになる。一方、高地では大気圧が低い分、エンジン１０の吸入空気量が少なくなり、その分、エンジン１０の発生トルクが減少する。そのため、高地のような低大気圧、且つ低温の環境下では、エンジン１０の始動後、ある程度の期間、アイドル運転中のエンジン１０の発生トルクが負荷トルクを下回ってアイドル回転数を維持できない状態となることがある。
【００３０】
ちなみに、過給エンジンでは、同排気量の自然吸気エンジンに比べて最大発生トルクが大きく、自動変速機のクラッチに加わるトルクも大きくなる。そのため、過給エンジンを搭載する車両では、自動変速機のクラッチとして、大トルクに耐えられるサイズの大きいクラッチが採用されており、同排気量の自然吸気エンジンを搭載する車両の場合よりも、Ｄレンジ・アイドル運転中の自動変速機２３の引摺トルクが大きくなっている。よって、過給エンジンを搭載する車両では、低大気圧、低温の環境下でのエンジンの始動直後のアイドル回転数の低下が生じ易い傾向がある。
【００３１】
これに対して本実施形態では、エンジン１０の始動時に、そのときの状態（大気圧ＰＡ、エンジン水温ＴＨＷ、ＡＴＦ温度ＴＨＯ等）でＤレンジ・アイドル運転を行った場合のエンジン１０の発生トルク及び負荷トルクの推定値である推定発生トルクＴＱＩ、及び推定負荷トルクＴＱＤを演算している。推定発生トルクＴＱＩの値が推定負荷トルクＴＱＤの値よりも小さい値である場合には、エンジン１０の始動直後にＤレンジ・アイドル運転が行われた場合にアイドル回転数を維持できなくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、推定発生トルクＴＱＩの値が推定負荷トルクＴＱＤの値よりも小さい値であった場合には、エンジン１０の始動完了後に、電動アシストによる過給を実施するようにしている。そのため、通常であれば過給が行われないアイドル運転時にも過給が行われて、低大気圧下での吸入空気量の減少が抑えられるようになる。したがって、低大気圧下でのアイドル回転数の低下が抑えられるようになる。
【００３２】
なお、エンジンオイルやＡＴＦが温まるにつれてエンジン１０の負荷トルクは減少していく。そのため、低大気圧、低温の環境下でも、エンジン１０の始動からある程度の時間が経過すれば、電動アシストによる過給（アシスト過給）を行わなくても、アイドル回転数を維持できる状態となる。本実施形態では、電動アシストによる過給の開始後、シフトレバーの操作位置ＳＦＴがＤポジションに切り替えられるか、始動後の経過時間ＴＣが規定時間βに達すると、目標吸気圧ＰＭＲＥＱが漸減されるようになる。そして、目標吸気圧ＰＭＲＥＱが大気圧ＰＡまで減少した時点でアシスト過給を終了するようにしている。そして、これにより、アシスト過給のための電力消費が過大とならないようにしている。
【００３３】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態での推定発生トルクＴＱＩや推定負荷トルクＴＱＤの演算ロジックの細部は、適宜に変更してもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、シフトレバーの操作位置ＳＦＴがＤポジションに切り替えられたとき、或いはエンジン始動から規定時間βが経過したときから目標吸気圧ＰＭＲＥＱの漸減処理を開始するとともに、その目標吸気圧ＰＭＲＥＱが大気圧ＰＡまで減少したときにアシスト過給を終了していた。こうしたアシスト過給の終了の条件は、適宜に変更してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０…エンジン（過給エンジン）、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…コンプレッサ（ターボチャージャ）、１４…タービン（ターボチャージャ）、１５…アシストモータ（ターボチャージャ）、１６…吸気温センサ、１７…インタークーラ、１８…スロットルバルブ、１９…吸気圧センサ、２０…バイパス通路、２１…ウェイストゲートバルブ、２２…トルクコンバータ、２３…自動変速機、２４…ディファレンシャル、２５…車輪軸、２６…電子制御ユニット（エンジン制御装置）、２７…クランク角センサ、２８…水温センサ、２９…ＡＴＦ温度センサ、３０…シフトレバーセンサ。
【図１】
2020029837.tif 000003
【図２】
2020029837.tif 000004