(57)【要約】【課題】本発明の目的は、自動変速機と過給手段とを備えた車両における変速ショックを効果的に低減させることのできる車両制御装置を提供すること。【解決手段】本発明の車両制御装置は、内燃機関１と、内燃機関１の出力を自動変速して駆動輪３１に伝達させる自動変速機３０と、内燃機関１の排気エネルギーを利用して過給を行う過給手段１１と、過給手段１１による過給圧を変更する過給圧変更手段１１ｂとを備え、過給圧変更手段１１ｂが、自動変速機３０の変速時に、過給圧を制御することで内燃機関１の出力トルクを制御して駆動輪３１に発生する車両駆動トルクの段差を低減させることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関の出力を自動変速して駆動輪に伝達させる自動変速機と、前記内燃機関の排気エネルギーを利用して過給を行う過給手段と、前記過給手段による過給圧を変更する過給圧変更手段とを備えた車両の制御装置であって、
前記過給圧変更手段が、前記自動変速機の変速時に、過給圧を制御することで前記内燃機関の出力トルクを制御して前記駆動輪に発生する車両駆動トルクの段差を低減させることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記過給手段がターボチャージャであり、前記過給圧変更手段が前記ターボチャージャのタービン／コンプレッサの回転軸を回転駆動させ得る電動機であり、
前記過給圧変更手段が、前記自動変速機の変速時に、前記電動機に供給する電力量を制御することで過給圧を制御して車両駆動トルクの段差を低減させることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機と過給機とを有する車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、車両の変速機として自動変速機（オートマチックトランスミッション）がごく一般的になっている。自動変速機としては流体継手を用いたものが広く用いられているが、従来のマニュアルトランスミッションにおけるクラッチ操作を自動化したオートクラッチとも言うべき自動変速機も実用化されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２２９４３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自動変速機では、その変速時に車両の駆動トルクに段差が生じ、運転者に対して違和感を与えてしまうという傾向があった（いわゆる変速ショックと呼ばれるものである）。このため、上述した［特許文献１］などでは吸入空気量を調節して変速ショックを低減している。しかし、内燃機関が過給機を備えている場合、吸入空気量を調節して変速ショックを低減しようとすると、空入空気量が変化することで排気エネルギーも変化するので、過給によって吸入空気量がさらに変化してしまう。即ち、過給機を備えている場合は、吸入空気量によって安定的に変速ショックを低減させることが困難であった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、自動変速機と過給手段とを備えた車両における変速ショックを効果的に低減させることのできる車両制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の車両制御装置は、内燃機関と、内燃機関の出力を自動変速して駆動輪に伝達させる自動変速機と、内燃機関の排気エネルギーを利用して過給を行う過給手段と、過給手段による過給圧を変更する過給圧変更手段とを備え、過給圧変更手段が、自動変速機の変速時に、過給圧を制御することで内燃機関の出力トルクを制御して駆動輪に発生する車両駆動トルクの段差を低減させることを特徴としている。なお、ここに言う過給圧変更手段とは、過給手段による過給圧を能動的に変更し得るものを指す。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両制御装置において、過給手段がターボチャージャであり、過給圧変更手段がターボチャージャのタービン／コンプレッサの回転軸を回転駆動させ得る電動機であり、過給圧変更手段が、自動変速機の変速時に、電動機に供給する電力量を制御することで過給圧を制御して車両駆動トルクの段差を低減させることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の制御装置の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の制御装置を有する車両の構成図（主としてエンジン周辺）を図１に示す。
【０００９】
本実施形態の車両に搭載されたエンジン１は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが断面図として図１に示されている。エンジン１は、インジェクタ２によってシリンダ３内のピストン４の上面に燃料を噴射するタイプのエンジンである。このエンジン１は、成層燃焼が可能であり、いわゆるリーンバーンエンジンである。後述するターボチャージャによってより多くの吸入空気を過給してリーンバーンを行うことによって、低燃費化に加えて高出力化も実現し得るものである。
【００１０】
エンジン１は、吸気通路５を介してシリンダ３内に吸入した空気をピストン４によって圧縮し、ピストン４の上面に形成された窪みの内部に燃料を噴射して濃い混合気を点火プラグ７近傍に集め、これに点火プラグ７で着火させて燃焼させ得る（成層燃焼）。吸気行程に燃料噴射すれば、通常の均質燃焼も行える。シリンダ３の内部と吸気通路５との間は、吸気バルブ８によって開閉される。燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。シリンダ３の内部と排気通路６との間は、排気バルブ９によって開閉される。吸気通路５上には、上流側からエアクリーナ１０、エアフロメータ２７、ターボユニット１１、インタークーラー１２、スロットルバルブ１３などが配置されている。
【００１１】
エアクリーナ１０は、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。本実施形態のエアフロメータ２７は、ホットワイヤ式のものであり、吸入空気量を質量流量として検出するものである。ターボユニット１１は、排気エネルギーを利用して過給を行うものである。排気通路６内に配されたタービン側インペラーと吸気通路５内に配されたコンプレッサ側インペラーとは一つの回転軸で連結されており、以下、この部分を単にタービン／コンプレッサ１１ａと言うこととする。また、ここではこのターボチャージャが過給手段として機能している。
【００１２】
また、本実施形態のターボチャージャは、タービン／コンプレッサ１１ａの回転軸が出力軸となるようにターボモータ（電動機）１１ｂが組み込まれているモータ付ターボチャージャである。ターボモータ１１ｂを駆動することで、過給をアシストすることが可能である。また、ターボモータ１１ｂは、排気エネルギーを用いて発電する発電機としても機能し得るもので、モータと発電機の機能を備えているためにモータジェネレータと呼ばれることもある。また、ターボユニット１１は、ターボモータ１１ｂによってアシストすることなく、排気エネルギーのみによって過給を行う通常のターボチャージャとしても機能し得る。
【００１３】
ターボモータ１１ｂは、タービン／コンプレッサ１１ａの回転軸に固定されたロータと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部分として有している。なお、本実施形態のターボモータ１１ｂは電流制御型のものであるので、供給電力量を可変制御する場合に電流値を可変制御して制御される。モータの種類によっては、供給電力量を制御する場合に電圧値を用いて制御する場合や、交流電源の周波数を用いて制御する場合もあり得る。
【００１４】
吸気通路５上のターボユニット１１の下流側には、ターボユニット１１による過給で圧力上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空冷式インタークーラー１２が配されている。インタークーラー１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向上させる。インタークーラー１２の下流側には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１３が配されている。
【００１５】
本実施形態のスロットルバルブ１３は、いわゆる電子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル１４の操作量をアクセルポジショニングセンサ１５で検出し、この検出結果と他の情報量とに基づいてＥＣＵ１６がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたスロットルモータ１７によって開閉される。また、スロットルバルブ１３に付随して、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ１８も配設されている。
【００１６】
スロットルバルブ１３の下流側には、吸気通路５内の圧力（過給圧・吸気圧）を検出する圧力センサ１９が配設されている。これらのセンサ１５，１８，１９，２７はＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６に送出している。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１６には、上述したインジェクタ２、点火プラグ７や、ターボモータ１１ｂ、等が接続されており、これらはＥＣＵ１６からの信号によって制御されている。
【００１７】
ＥＣＵ１６には、このほかにも、吸気バルブ８の開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング機構２０の油圧や、ターボモータ１１ｂと接続されたコントローラ２１、バッテリ２２なども接続されている。コントローラ２１は、ターボモータ１１ｂの駆動を制御するだけでなく、バッテリ２２の直流電流を交流電流に変換してターボモータ１１ｂに印可するインバータとしての機能も有している。また、ターボモータ１１ｂが回生発電した電力の交流−直流変換を行う整流器としての機能も有している。これらのＥＣＵ１６及びコントローラ２１は、ターボモータの駆動及び発電を制御しており、過給圧制御手段として機能している。
【００１８】
排気通路６上には、ターボユニット１１の上流側に、排気空燃比を検出する空燃比センサ２８が配されている。本実施形態の空燃比センサ２８は、排気ガスの排気空燃比をリニアに検出し得る、いわゆるリニア空燃比センサである。空燃比センサ２８の上述したＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６に送出している。また、ターボユニット１１の下流側には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒２３が取り付けられている。そして、排気通路６（空燃比センサ２８の上流側）から吸気通路５（圧力センサ１９の下流側に形成されたサージタンク部）にかけて排気ガスを還流させるためのＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)通路２４が配設されている。
【００１９】
ＥＧＲ通路２４上には、排気ガス還流量を調節するＥＧＲバルブ２５が取り付けられている。ＥＧＲバルブ２５の開度制御も上述したＥＣＵ１６によって行われる。エンジン１のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジショニングセンサ２６が取り付けられている。クランクポジショニングセンサ２６は、クランクポジションの位置からエンジン回転数を検出することもできる。
【００２０】
エンジン１に付随して自動変速機３０が配設されており、エンジン１のクランクシャフトから出力される駆動力（駆動トルク）は、自動変速機３０によって変速された後、駆動輪３１に伝達される。駆動輪３１に伝達された駆動力（駆動トルク）によって車両は駆動される。本実施形態の自動変速機３０は、公知の一般的な流体継手を用いたものである。このため、自動変速機３０についてはその詳しい説明を省略する。なお、図示していないが、自動変速機３０の内部には、その入力側と出力側とのそれぞれに回転数センサが組み込まれている。また、自動変速機３０と駆動輪３１との間には、ディファレンシャルギアなども配設され得る。
【００２１】
上述した車両における変速ショックを低減させるための制御について説明する。図２に、この制御のフローチャートを示す。
【００２２】
まず、変速要求があるか否かを判定する（ステップ２００）。変速要求は、ＥＣＵ１６によって生成される。現在は、変速を車両が司るモードと運転者の操作にも付いて自動変速するモードとの二つのモードを有する車両がある。前者の場合は、アクセルポジショニングセンサ１５によって検出されるアクセルペダル１４の踏み込み量やクランクポジショニングセンサによって検出されるエンジン回転数などに基づいてＥＣＵ１６が変速の要否を判定し、必要であれば変速要求が生成される。後者の場合は、運転者の変速操作（ボタンやレバー操作）が行われたときに、ＥＣＵ１６によって変速要求が生成される。ただし、この場合、変速を禁止すべき状況である場合はＥＣＵ１６によって変速要求が生成されない場合もある（例えば、変速によってオーバーレブする可能性がある状況など）。
【００２３】
変速要求がなければ、変速自体が行われないので図２のフローチャートの制御を終える。一方、変速要求がある場合は、ターボモータ１１ｂによって実際に過給アシストが行われているか否かを判定する（ステップ２１０）。本実施形態では、過給アシストが実行中の場合のみ、ターボモータ１１ｂによる変速ショック低減制御を行うこととしている。このため、ステップ２１０でターボモータ１１ｂによる過給アシストが行われているか否かを判定している。
【００２４】
ここでは、ステップ２１０が否定される場合、即ち、ターボモータ１１ｂによる過給アシストが実行されていない場合は、図２のフローチャートの制御を終える。一方、ステップ２１０が肯定される場合は、マップから供給電流量の補正量を決定する（ステップ２２０）。このマップは、予め実験などに基づいて作成されてＥＣＵ１６内のＲＯＭに格納されており、例えば、変速前のギアと変速後のギアとスロットルバルブ開度とエンジン回転数に基づいて上述した補正量が決定される。ステップ２２０で補正量が決定された後は、ＥＣＵ１６からの指令に基づいて自動変速機３０内の変速用油圧バルブが制御されて実際に変速が行われる（ステップ２３０）。
【００２５】
これと同時に、決定された補正量を反映さるべく、ターボモータ１１ｂへの供給電流量が変更される（ステップ２４０）。供給電流量が変更されることで、吸入空気量が変わってエンジン１の出力トルク（即ち、自動変速機３０への入力トルク）が変わり、変速ショックが低減される。このようにすれば、過給アシスト（＝吸入空気量を増大）時に変速ショックを低減するためにスロットルバルブを閉じる（＝吸入空気量を減少）ような、相反する制御を同時に行わなくて済む。また、このようにするとターボモータ１１ｂのみの制御で良く、制御が容易である。
【００２６】
シフトアップ時には回転数が下がるが、空気量はすぐには減らないので空気過剰気味でエンジン１の出力トルクは増加する傾向となる。このため、ここでは、ターボモータ１１ｂへの供給電流量を減らして吸入空気量を減らし、エンジン１の出力トルクダウンを図る。即ち、補正量は供給電流量を減らす側に設定される。これによって、トルクの段差が低減（全くなくなる場合も含む）される。反対に、シフトダウン時は、ターボモータ１１ｂへの供給電流量を増やして吸入空気量を増やし、エンジン１の出力トルクアップ（及び回転数アップ）を図る。即ち、補正量は供給電流量を増やす側に設定される。これによって、トルクの段差が低減（全くなくなる場合も含む）される。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、ターボモータ１１ｂによって過給アシストを行っている場合にのみターボモータ１１ｂを用いた変速ショック低減制御を行った。しかし、ターボモータ１１ｂで過給アシストを行っていない場合（過給アシストも回生発電もしていない場合、及び、回生発電を行っている場合）に、ターボモータ１１ｂを制御して、変速ショックを低減させてもよい。過給アシストも回生発電もしていない場合は、ターボモータ１１ｂに電力を供給することで過給アシストを開始してエンジン１の出力トルク（自動変速機３０への入力トルク）を増大させたり、ターボモータ１１ｂによる回生発電を開始してエンジン１の出力トルク（自動変速機３０への入力トルク）を低減させることで車両駆動トルクを制御することができる。
【００２８】
また、既に回生発電を行っている場合は、回生発電量を低減させるか、回生発電から過給アシストに移行させることでエンジン１の出力トルク（自動変速機３０への入力トルク）を増大させたり、回生発電量を増大させてエンジン１の出力トルク（自動変速機３０への入力トルク）を低減させることで車両駆動トルクを制御することができる。このようにしても、過給圧を変更する（アシスト増減・回生発電量増減）ことで、変速ショックを効果的に低減させることができる。
【００２９】
なお、点火時期を制御することで変速ショックを低減させる手法もあり、これを併用することもできる。なお、点火時期だけで変速ショックを低減させると燃費性能や排ガス浄化性能上からは好ましくない。本発明のように、ターボモータ１１ｂを制御して変速ショックを低減させる場合は、燃費性能や排ガス浄化性能に悪影響を与えることがなく、この点からも好ましい。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、過給手段がターボチャージャであったが、過給機としてはターボチャージャ以外にも内燃機関の出力を用いて過給を行うものもあり、このようなものも過給手段として採用し得る。なお、内燃機関の出力を用いるものは、ターボチャージャに対比させてスーパーチャージャーと呼ばれる場合が多い（一方、ターボチャージャを含めた過給機全体をスーパーチャージャーと呼ぶこともある）。
【００３１】
さらに、上述した実施形態では過給圧変更手段がターボモータであった。しかし、過給手段がターボチャージャである場合の過給圧変更手段として、他の機構によって実現されるもの、例えば、バリアブルジオメトリターボ（流路断面積を可変制御してＡ／Ｒを変えるものやバリアブルノズルターボなど）などを採用することもできる。また、自動変速機としては、上記実施形態のような流体継手を用いたもの以外のもの（上述したオートクラッチ式のものなど）であっても良い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の車両制御装置は、過給圧変更手段によって過給圧を制御して吸入空気量を増減させることで内燃機関の出力トルクを増減させ、その結果、変速時の車両駆動トルクの段差（変速ショック）を安定的に低減させることができる。また、過給圧を制御するため、その制御幅が広く、効果的に変速ショックを低減させることができる。ここで、過給圧手段をターボチャージャとし、過給圧変更手段をターボチャージャに付随して配設した電動機（ターボモータ）とすることで、広い範囲での過給圧（吸入空気量）制御を応答性良く実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置の一実施形態を有する車両の構成（主として内燃機関周辺）を示す構成図である。
【図２】本発明の制御装置の一実施形態による変速ショック低減のための制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン、２…インジェクタ、３…シリンダ、４…ピストン、５…吸気通路、６…排気通路、７…点火プラグ、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、１０…エアクリーナ、１１…ターボユニット、１１ａ…タービン、１１ｂ…ターボモータ、１２…インタークーラー、１３…エアクリーナ、１３…スロットルバルブ、１４…アクセルペダル、１５…アクセルポジショニングセンサ、１６…ＥＣＵ、１７…スロットルモータ、１８…スロットルポジショニングセンサ、１９…圧力センサ、２０…可変バルブタイミング機構、２１…コントローラ、２２…バッテリ、２３…排気浄化触媒、２４…ＥＧＲ通路、２５…ＥＧＲバルブ、２６…クランクポジショニングセンサ、２７…エアフロメータ、２８…空燃比センサ、３０…自動変速機、３１…駆動輪。
【図１】
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【図２】
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