(57)【要約】      （修正有）【課題】スリップから復帰する再加速時におけるエンジン出力の応答性を効果的に向上させる。【解決手段】車両に搭載されたエンジンの排気バルブの少なくとも開弁時期を調整可能な可変バルブタイミング機構５０と、エンジンの排気により駆動されるタービン及び、該タービンと同軸に設けられて吸気を圧送するコンプレッサを含む過給機と、車両の駆動輪が路面に対して空転するスリップ状態を検出するスリップ状態検出部１１０と、スリップ状態が検出された場合に、排気バルブの開弁時期をエンジンの定常運転時の開弁時期よりも進角させて、エンジンの出力を低下させる進角制御を実施するトラクション制御部１２０とを備えるようにした。【選択図】図３
2018150856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの排気バルブの少なくとも開弁時期を調整可能な可変バルブタイミング機構と、
前記エンジンの排気により駆動されるタービン及び、該タービンと同軸に設けられて吸気を圧送するコンプレッサを含む過給機と、
前記車両の駆動輪が路面に対して空転するスリップ状態を検出するスリップ状態検出手段と、
前記スリップ状態が検出された場合に、前記排気バルブの開弁時期を前記エンジンの定常運転時の開弁時期よりも進角させて、前記エンジンの出力を低下させる進角制御を実施する制御手段と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの過給圧を取得する過給圧取得手段をさらに備え、
前記過給機は、前記タービンに設けられた可変翼を含む可変容量型過給機であり、
前記制御手段は、前記進角制御の実施時に、前記過給圧が所定の上限閾値以上となる場合に、前記上限閾値より低くなるように前記可変翼の開度を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記スリップ状態が検出されなくなった後、所定の閾値時間が経過するまで、前記進角制御の実施を維持する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記駆動輪及び従動輪の車輪速を取得する車輪速取得手段と、
前記車輪速に基づいてスリップ率を演算するスリップ率演算手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記スリップ率が大きくなるに従い前記排気バルブの開弁時期を大きく進角させる
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関し、特に、車両のトラクション制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の発進時や加速時等に、駆動輪が路面に対して空転する所謂スリップ状態になると、エンジンの燃料噴射量を減少させたり、或は排気バルブの開弁時期を膨張行程側に進角させたりすることによりエンジン出力を低下させ、駆動輪の空転を適正に制御するトラクション制御が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７３０３４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、過給機付きエンジンにおいて、スリップ時に燃料噴射量を減少させるトラクション制御を実施すると、排気エネルギの減少に伴い過給機の駆動も低下する。このため、車両がスリップから復帰する再加速時に、過給機に応答遅れ（ターボラグ）が生じやすくなり、エンジン出力を速やかに増加させることができず、車両の加速応答性を低下させる課題がある。また、スリップ時に排気バルブの開弁時期を進角させるトラクション制御を実施すると、高温排気ガスの排出により排気エネルギが増大し、タービンの駆動が上昇することで、過給機がサージ領域に入るおそれがある。
【０００５】
本開示の技術は、スリップから復帰する再加速時におけるエンジン出力の応答性を効果的に向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、車両に搭載されたエンジンの排気バルブの少なくとも開弁時期を調整可能な可変バルブタイミング機構と、前記エンジンの排気により駆動されるタービン及び、該タービンと同軸に設けられて吸気を圧送するコンプレッサを含む過給機と、前記車両の駆動輪が路面に対して空転するスリップ状態を検出するスリップ状態検出手段と、前記スリップ状態が検出された場合に、前記排気バルブの開弁時期を前記エンジンの定常運転時の開弁時期よりも進角させて、前記エンジンの出力を低下させる進角制御を実施する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記エンジンの過給圧を取得する過給圧取得手段をさらに備え、前記過給機は、前記タービンに設けられた可変翼を含む可変容量型過給機であり、前記制御手段は、前記進角制御の実施時に、前記過給圧が所定の上限閾値以上となる場合に、前記上限閾値より低くなるように前記可変翼の開度を制御することが好ましい。
【０００８】
さらに、前記制御手段は、前記スリップ状態が検出されなくなった後、所定の閾値時間が経過するまで、前記進角制御の実施を維持することが好ましい。
【０００９】
さらに、前記駆動輪及び従動輪の車輪速を取得する車輪速取得手段と、前記車輪速に基づいてスリップ率を演算するスリップ率演算手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記スリップ率が大きくなるに従い前記排気バルブの開弁時期を大きく進角させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の技術によれば、スリップから復帰する再加速時におけるエンジン出力の応答性を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジンの吸排気系を示す模式的な全体構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る排気バルブの開弁時期を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るトラクション制御処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の他実施形態に係るトラクション制御処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る制御装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１３】
[車両全体構成]
図１に示すように、車両１には、動力源の一例としてエンジン１０が搭載されている。エンジン１０には、クラッチ装置２を介して変速機３が接続されている。変速機３には、プロペラシャフト４、デファレンシャルギヤ５、左右の駆動軸６Ｌ，Ｒを介して左右後輪（左右駆動輪）７Ｌ，Ｒがそれぞれ接続されている。また、車両１には、左右前輪（左右従動輪）８Ｌ，Ｒ、各種センサ類９０〜９６、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００等が設けられている。
【００１４】
エンジン回転数センサ９０は、エンジン１０の図示しないクランクシャフトからエンジン回転数Ｎｅ（クランク角）を取得する。アクセル開度センサ９１は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量からエンジン１０の燃料噴射量Ｑを取得する。車速センサ９２は、プロペラシャフト４又は変速機３の図示しない出力シャフトから車両１の車速Ｖを取得する。左後車輪速センサ９３は、左後輪７Ｌの車輪速度（以下、左駆動輪速ＶＲＬ）を取得する。右後車輪速センサ９４は、右後輪７Ｒの車輪速度（以下、右駆動輪速ＶＲＲ）を取得する。左前車輪速センサ９５は、左前輪８Ｌの車輪速度（以下、左従動輪速ＶＦＬ）を取得する。右前車輪速センサ９６は、右前輪８Ｒの車輪速度（以下、右従動輪速ＶＦＲ）を取得する。これら各種センサ類９０〜９６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。
【００１５】
[エンジン吸排気系]
次に、図２に基づいて、本実施形態のエンジン吸排気系の詳細について説明する。エンジン１０のシリンダヘッド１１には、吸気バルブ１２、吸気マニホールド１３、排気バルブ１４、排気マニホールド１５、インジェクタ１６等が設けられている。なお、図示の関係上、図２にはエンジン１０の複数気筒のうち１気筒のみを示し、他の気筒については図示を省略している。
【００１６】
吸気マニホールド１３には吸気を導入する吸気通路２０が接続され、排気マニホールド１５には排気を大気に放出する排気通路２１が接続されている。吸気通路２０には、吸気上流側から順に、エアクリーナ２２、吸入空気流量センサ（以下、ＭＡＦセンサ）９７、可変容量型過給機３０のコンプレッサ３２、インタークーラ２３、ブースト圧センサ９８等が設けられている。排気通路２１には、排気上流側から順に、可変容量型過給機３０の可変翼３３を有するタービン３１、排気後処理装置２４等が設けられている。
【００１７】
可変容量型過給機３０は、排気により駆動するタービン３１と、タービン３１と同軸に設けられて吸気を圧送するコンプレッサ３２と、タービン３１に付設された可変翼３３と、可変翼３３のノズル開度を変化させるアクチュエータ３４とを備えている。アクチュエータ３４の作動は、ＥＣＵ１００から入力される指示信号に応じて制御される。可変容量型過給機３０は、ノズル開度を増加させるとタービン３１の開口面積が増加する一方、ノズル開度を減少させるとタービン３１の開口面積が減少する。これにより、ノズル開度を増加させた場合には排気圧が低下して過給量も減少する一方、ノズル開度を減少させた場合には排気圧が上昇して過給量も増加するように構成されている。
【００１８】
排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置）４０は、タービン３１よりも上流側の排気通路２１とコンプレッサ３２よりも下流側の吸気通路２０とを接続するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲバルブ４３とを備えている。
【００１９】
本実施形態のエンジン１０は、排気バルブ１４の開閉時期を任意の時期に調整可能な可変バルブタイミング機構５０を備えている。可変バルブタイミング機構５０としては、例えば、カムプロフィールの異なる複数のカム（不図示）を選択的に切り替え可能なカム切替式バルブタイミング機構や、電磁ソレノイドの電磁力により排気バルブ１４を直接的に開閉動作させる電磁駆動式バルブタイミング機構を用いることができる。可変バルブタイミング機構５０は、ＥＣＵ１００から入力される指示信号に応じて制御される。
【００２０】
ＭＡＦセンサ９７は、エアクリーナ２２から吸気通路２０に導入される吸入空気流量ｑを取得する。ブースト圧センサ９８は、コンプレッサ３２により圧送される吸気の圧力（以下、ブースト圧Ｐ）を取得する。これら各センサ９７，９８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。
【００２１】
[制御部]
次に、図３に基づいて、本実施形態のＥＣＵ１００の詳細について説明する。ＥＣＵ１００は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ１００には、各種センサ類９０〜９８のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ１００は、スリップ状態検出部１１０と、トラクション制御部１２０と、可変翼制御部１３０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００２２】
スリップ状態検出部１１０は、各車輪速センサ９３〜９６のセンサ値に基づいて、車両１の発進時・加速時等に各駆動輪７Ｌ，Ｒが路面に対して空転する「スリップ状態」を検出する。「スリップ状態」にあるか否かは、例えば、左右後車輪速センサ９３，９４から入力される左右駆動輪速ＶＲＬ，ＶＲＲと、左右前車輪速センサ９５，９６から入力される左右従動輪速ＶＦＬ，ＶＦＲとの差が所定の閾値以上に達しているか否かに基づいて検出すればよい。
【００２３】
トラクション制御部１２０は、スリップ状態検出部１１０により「スリップ状態」が検出されると、可変バルブタイミング機構５０の作動を制御して、排気バルブ１４の開弁時期を、エンジン１０の定常運転時の開弁時期（例えば、膨張行程の下死点近傍）よりも圧縮上死点ＴＤＣ側に進角させる「排気バルブ開弁時期進角制御」を実施する（図４参照）。このように、スリップ発生時に排気バルブ１４の開弁時期を進角して開弁期間を定常運転時よりも長くすると、膨張行程の短縮によりエンジン１０の出力が低下し、各駆動輪７Ｌ，Ｒの空転が抑制されるようになる。また、圧縮行程で昇温された未燃ガスが膨張行程で温度が下がりきる前に排気通路２１に排出され、タービン３１に付与される排気エネルギが増大することで、可変容量型過給機３０の駆動が効果的に維持されるようになる。
【００２４】
以下、本実施形態の「排気バルブ開弁時期進角制御」の詳細につき、電磁駆動式バルブタイミング機構を用いた場合及び、カム切替式バルブタイミング機構を用いた場合についてそれぞれ説明する。
【００２５】
[電磁駆動式バルブタイミング機構]
トラクション制御部１２０は、まず、スリップ状態検出部１１０により「スリップ状態」が検出されると、各車輪速センサ９３〜９６のセンサ値に基づいてスリップ率Ｓを演算する。スリップ率Ｓは、例えば、左右後車輪速センサ９３，９４により取得される左右駆動輪速ＶＲＬ，ＶＲＲの平均値から、左右前車輪速センサ９５，９６により取得される左右従動輪速ＶＦＬ，ＶＦＲの平均値を減算し、当該減算した値を左右従動輪速ＶＦＬ，ＶＦＲの平均値により除算することにより演算すればよい。
【００２６】
次いで、トラクション制御部１２０は、スリップ率Ｓに応じた排気バルブ１４の開弁時期進角量を設定する。より具体的には、ＥＣＵ１００のメモリには、予め実験等により作成した、スリップ率Ｓと排気バルブ１４の開弁時期進角量（定常運転時に対する進角量）との関係を規定する排気バルブ進角量マップＭ１が記憶されている。この排気バルブ進角量マップＭ１においては、スリップ率Ｓが大きくなるに従い開弁時期進角量も大きくなるように設定されている。トラクション制御部１２０は、排気バルブ進角量マップＭ１からスリップ率Ｓに応じた排気バルブ１４の開弁時期進角量を読み取る。そして、トラクション制御部１２０は、エンジン回転数センサ９０により取得されるクランク角に基づき、排気バルブ１４が設定された開弁時期進角量で開弁動作するように可変バルブタイミング機構５０の作動を制御する。
【００２７】
[カム切替式バルブタイミング機構]
トラクション制御部１２０は、カム切替式バルブタイミング機構が進角用カムを１個のみ備えている場合には、スリップ状態検出部１１０により「スリップ状態」が検出されると、カム切替式バルブタイミング機構のカムを該進角用カムに一義的に切り替える。一方、トラクション制御部１２０は、カム切替式バルブタイミング機構がカムプロフィールの異なる２個以上の進角用カムを備えている場合には、スリップ状態検出部１１０により「スリップ状態」が検出されると、各車輪速センサ９３〜９６のセンサ値に基づいてスリップ率Ｓを演算する。そして、トラクション制御部１２０は、スリップ率Ｓが大きくなるに従い、排気バルブ１４の開弁時期進角量を大きくする進角用カムに選択的に切り替える。
【００２８】
可変翼制御部１３０は、スリップ状態検出部１１０により「スリップ状態」が検出されると、ブースト圧センサ９８から入力されるブースト圧Ｐに基づいて、可変容量型過給機３０のアクチュエータ３４の作動を制御して、可変翼３３のノズル開度を変化させる可変翼制御を実施する。より詳しくは、可変翼制御部１３０は、ブースト圧Ｐが、可変容量型過給機３０がサージ領域に入るおそれのある所定の上限閾値以上となる場合に、ブースト圧Ｐが上限閾値より低くなるように可変翼３３のノズル開度を増加させる。これにより、ブースト圧Ｐが上限閾値以上となる場合に過給圧の上昇が抑止されるため、可変容量型過給機３０がサージ領域に入りサージ状態となるのを未然に防止することができる。
【００２９】
次に、図５のフローチャートに基づいて、本実施形態に係るトラクション制御処理について説明する。
【００３０】
ステップＳ１００では、各車輪速センサ９３〜９６のセンサ値に基づいて、スリップ状態が検出されているか否かが判定される。スリップ状態が検出されていれば（肯定）、本制御はステップＳ１１０に進む。一方、否定の場合、すなわち、スリップ状態が検出されていなければ、本制御はリターンされる。
【００３１】
ステップＳ１１０では、排気バルブ１４の開弁時期を、エンジン１０の定常運転時の開弁時期よりも圧縮上死点ＴＤＣ側に進角させる「排気バルブ開弁時期進角制御」が実施される。
【００３２】
ステップＳ１２０では、ブースト圧センサ９８のセンサ値に基づいて、ブースト圧Ｐが上限閾値以上であるか否かが判定される。上限閾値以上であれば（肯定）、本制御はステップＳ１３０に進む。一方、否定の場合、すなわち、上限閾値より低ければ、本制御はステップＳ１４０に進む。
【００３３】
ステップＳ１３０では、可変翼３３のノズル開度を変化させる「可変翼制御」が実施される。
【００３４】
ステップＳ１４０では、各車輪速センサ９３〜９６のセンサ値に基づいて、スリップ状態が検出されているか否かが判定される。スリップ状態が検出されていれば（肯定）、本制御はステップＳ１１０に戻される。一方、否定の場合、すなわち、スリップ状態が検出されていなければ、本制御はステップＳ１５０に進む。
【００３５】
ステップＳ１５０では、「排気バルブ開弁時期進角制御」の実施が終了される。
【００３６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、排気バルブ１４の開閉時期を任意の時期に調整可能な可変バルブタイミング機構５０と、可変翼３３を有するタービン３１及びコンプレッサ３２を含む可変容量型過給機３０とを備えており、スリップ状態が検出されると、可変バルブタイミング機構５０の作動を制御して、排気バルブ１４の開弁時期をエンジン１０の定常運転時の開弁時期よりも圧縮上死点ＴＤＣ側に進角させる。これにより、排気エネルギが増大され、かつ、過給圧が維持されるため、スリップから復帰する再加速時に、ターボラグの影響を受けることなく、エンジン出力の応答性を効果的に向上させることができる。
【００３７】
また、ブースト圧Ｐが上限閾値以上となる場合に、可変容量型過給機３０のアクチュエータ３４の作動を制御して、可変翼３３のノズル開度を変化させる。これにより、ブースト圧Ｐが上限閾値以上となる場合に過給圧の上昇が抑止されるため、可変容量型過給機３０がサージ領域に入りサージ状態となるのを未然に防止することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３９】
例えば、図６に示すように、図５のステップＳ１４０とステップＳ１５０との間に、ステップＳ１４５の判定を追加してもよい。この場合は、トラクション制御部１２０による「排気バルブ開弁時期進角制御」は、スリップ状態検出部１１０により「スリップ状態」が検出されなくなった後も、「スリップ状態」が検出されなくなってから所定の閾値時間が経過するまでの間は維持される。より詳しくは、トラクション制御部１２０は、ＥＣＵ１００に内蔵されているタイマにより、「スリップ状態」が検出されなくなってからの時間を計測し、所定の閾値時間が経過した場合に、「排気バルブ開弁時期進角制御」を終了する。したがって、「スリップ状態」が検出されなくなった後であっても、所定の閾値時間が経過するまで「排気バルブ開弁時期進角制御」を維持することで、各駆動輪７Ｌ，Ｒの空転が抑制された後に再び各駆動輪７Ｌ，Ｒが空転するのを有効に防止することができる。ステップＳ１４５では、所定の閾値時間を経過する前に再びスリップ状態が検出されたか否かが判定される。所定の閾値時間を経過する前に再びスリップ状態が検出されれば（肯定）、本制御はステップＳ１１０に戻される。一方、否定の場合、すなわち、所定の閾値時間が経過すれば、本制御はステップＳ１５０に進むようにすればよい。
【００４０】
また、可変バルブタイミング機構５０は、カム切替式バルブタイミング機構や電磁駆動式バルブタイミング機構に限定されず、排気バルブ１４の開弁時期を調整可能な機構であれば、公知のベーン式可変バルブタイミング機構等の位相変化式バルブタイミング機構や、位相変化式バルブタイミング機構とカム切替式バルブタイミング機構とを組み合わせた機構等、他の公知の機構を用いることができる。
【００４１】
さらに、過給機は、可変容量型過給機３０に限定されず、可変翼を有しない所謂コンベンショナルタイプの過給機であってもよい。
【００４２】
さらに、トラクション制御部１２０は、スリップ率Ｓを用いて排気バルブ１４の開弁時期を進角制御するものに限定されず、路面の摩擦係数μに基づいて排気バルブ１４の開弁時期を進角制御してもよい。
【００４３】
さらに、エンジン１０の気筒数は、単気筒又は複数気筒のいずれであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  車両
１０  エンジン
１４  排気バルブ
２０  吸気通路
２１  排気通路
３０  可変容量型過給機
３１  タービン
３２  コンプレッサ
３３  可変翼
５０  可変バルブタイミング機構
９３〜９６  車輪速センサ（車輪速取得手段）
９８  ブースト圧センサ（過給圧取得手段）
１００  ＥＣＵ
１１０  スリップ状態検出部
１２０  トラクション制御部（制御手段）
１３０  可変翼制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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