(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力回転を変速して駆動輪に伝達する自動変速機と、排気エネルギーを利用して過給を行う過給機と、を備える車両の制御装置において、
内燃機関のブースト圧を検出するブースト検出手段と、
上記ブースト圧が負圧領域における所定の協調ブースト領域にあるかを判定するブースト領域判定手段と、
加速要求を検出する加速要求検出手段と、
上記加速要求に基づいて、所定の協調加速領域にあるかを判定する加速領域判定手段と、
上記ブースト圧を制御するブースト制御手段と、
上記自動変速機の変速比を制御する変速制御手段と、
上記協調ブースト領域で、かつ、協調加速領域である場合に、上記ブースト圧を協調ブースト領域内に維持するように、上記ブースト圧と変速比とを協調制御する協調制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記協調制御手段は、加速要求に応じて変速比を低速側へ制御しつつ、上記ブースト圧を協調ブースト領域内に維持するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記協調加速領域が、一定速走行及び緩加速運転に対応する領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ブースト圧制御手段が、吸気通路を開閉する電制のスロットルバルブを備え、
上記協調制御手段が、上記スロットルバルブの開度を制御することにより、ブースト圧を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記ブースト圧制御手段が、過給機のタービンをバイパスするバイパス通路を開閉する電制のウエイストゲートバルブを備え、
上記協調制御手段が、上記ウエイストゲートバルブの開度を制御することにより、ブースト圧を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記協調制御手段が、上記ブースト検出手段の検出信号に基づいて、上記スロットルバルブ又はウエイストゲートバルブの開度をフィードバック制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記自動変速機が、内燃機関の出力回転を無段階に変速する無段変速機であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボ過給機と自動変速機とを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の出力回転を無段階に変速して駆動輪に伝達する無段変速機と、排気エネルギーを利用して過給を行うターボ過給機と、を備える車両の制御装置が開示されている。この装置では、加速時に過給圧の立ち上がりを早めるために無段変速機の変速速度を増大させている。
【特許文献１】特開２００３−３９９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したようなターボ過給機を備える車両では、ブースト圧が大気圧（０ｋＰａ）よりも低い負圧領域では、一般的に、燃費を重視して空燃比がリーン側に設定される。一方、ブースト圧が大気圧（０ｋＰａ）を越える過給領域では、過給による排気温度の過度な上昇やノッキングの発生を回避するために、燃料噴射量の増量が行われ、上記の負圧領域に比して空燃比がリッチ寄りに設定される。従って、実用走行中に、負圧領域から過給領域へ頻繁に切り替わると、その度に燃料増量が行われ、燃料消費量が増大してしまう。特に、内燃機関の小型化・排気量の低減化を図るためにターボ過給機を用いる燃費重視の過給機付車両にあっては、比較的低い負荷領域から過給が行われることから、一定走行運転や緩加速運転のように実用走行中に良く用いられる運転領域であっても、負圧領域から過給領域へ頻繁に切り替わる傾向にあり、本来の目的である機関小型化による燃費向上効果が目減りすることから、その対策が望まれていた。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ドライバビリティを損ねることなく、燃料増量が行われる過給領域へ切り替わる頻度を抑制して燃費性能を向上し得る新規な車両の制御装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
内燃機関の出力回転を変速して駆動輪に伝達する自動変速機と、排気エネルギーを利用して過給を行う過給機と、を備える車両の制御装置において、内燃機関のブースト圧を検出するブースト検出手段と、上記ブースト圧が所定の協調ブースト領域にあるかを判定するブースト領域判定手段と、加速要求を検出する加速要求検出手段と、上記加速要求に基づいて、所定の協調加速領域にあるかを判定する加速領域判定手段と、上記ブースト圧を制御するブースト制御手段と、上記自動変速機の変速比を制御する変速制御手段と、上記協調ブースト領域で、かつ、協調加速領域である場合に、上記ブースト圧を協調ブースト領域内に維持するように、上記ブースト圧と変速比とを協調制御する協調制御手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、変速比とブースト圧とを協調制御することにより、ドライバビリティを損ねることなくブースト圧を所定の協調ブースト領域に維持して、燃料増量が行われる過給領域にブースト圧が切り替わる頻度を抑制し、燃料消費量を有効に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る車両のシステム構成の一例を示している。この車両は、燃料を燃焼することにより回転動力を発生する内燃機関１０と、この内燃機関１０の出力回転を変速して駆動輪１２に伝達する自動変速機１１と、排気エネルギーを利用して過給を行うターボ過給機１３と、を備えている。内燃機関１０は、点火プラグを備えた火花点火式のガソリンエンジンである。但し、圧縮自己着火方式のディーゼルエンジンを用いても良い。自動変速機１１は、好ましくは周知のベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機のように変速比を無段階・連続的に変化させることのできる無段変速機である。過給機１３は、周知のように、排気通路１４に設けられたタービン１５と、吸気通路１６に設けられた圧縮機１７と、両者１５，１７を一体回転するように連結する回転軸１８と、を有しており、排気量（排気エネルギー）に応じてタービン１５が回転すると、回転軸１８を介して圧縮機１７が回転駆動されて、吸入空気量の過給を行うものである。
【０００８】
吸気通路１６には、吸気通路１６を開閉する電子制御式のスロットルバルブ２０が圧縮機１７よりも上流側に設けられているとともに、内燃機関１０の各シリンダへ接続する複数の吸気分岐通路１６Ａに、シリンダ内へ流入する吸気のタンブル流動やスワール流動を制御する吸気流動制御バルブ２１が設けられている。また、排気通路１４には、タービン１５をバイパスするバイパス通路２２が設けられるともに、このバイパス通路２２を開閉する電子制御式のウエイストゲートバルブ２３が設けられている。
【０００９】
また、車両運転状態を検出する各種センサ類として、スロットルバルブ２０よりも下流側の吸気通路１６内の圧力つまりブースト圧（ｂｏｏｓｔ）を検出するブースト圧センサ２４、運転者の加速要求・加速意図に対応するアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ２５の他、油温センサや水温センサ等が設けられている。制御部（コントロールユニット：Ｃ／Ｕ）３０は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、上記の各種センサ類からの検出信号に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御等の機関制御処理の他、スロットルバルブ２０の開度、ウエイストゲートバルブ２３の開度、吸入流動制御バルブ２１の開度、及び無段変速機１１の変速比などの制御処理を記憶及び実行するものである。
【００１０】
図２は、機関（エンジン）回転数とブースト圧との関係を示す特性図である。後述する図３のステップＳ１４での通常制御では、燃費が最小となるようにブースト圧（吸入空気量）や変速比が制御される。具体的には、ブースト圧が大気圧相当の０ｋＰａよりも低い負圧領域Ｉ，ＩＩでは、空燃比がリーン側に設定される。但し、ブースト圧が０ｋＰａを越える過給領域ＩＩＩでは、過給による排気温度の過度な上昇やノッキングの発生を回避するために、燃料の増量が行われ、負圧領域Ｉ，ＩＩに比して空燃比がリッチ寄りに設定される。このため、負圧領域Ｉ，ＩＩから過給領域ＩＩＩへ頻繁に切り替わると、その度に燃料の増量が行われるために、燃料消費量が増し、燃費性能を損ねてしまう。
【００１１】
特に、本実施例では、内燃機関１０の小型化・排気量の低減化を図るためにターボ過給機１３を用いた、いわゆる燃費重視の過給機付車両であり、比較的低い負荷領域から過給が行われることから、一定走行運転や緩加速運転のように実用走行中に良く用いられる運転領域であっても、負圧領域Ｉ，ＩＩから過給領域ＩＩＩへ頻繁に切り替わる傾向にあり、本来の目的である機関小型化による燃費向上効果が目減りするという特有の課題がある。
【００１２】
そこで本実施例では、過給領域ＩＩＩへの切換頻度を抑制するために、以下のような制御が行われる。図３〜５は、その制御例を示すフローチャートであり、本ルーチンは、例えば所定の短期間（１０ｍｓ・あるいは所定クランク角）毎に繰り返し実行される。また、図６及び図７は、本実施例に係る緩加速時のタイムチャートである。
【００１３】
ステップＳ１１では、ブースト圧が所定の協調ブースト領域ＩＩであるかを判定する。この協調ブースト領域ＩＩは、大気圧相当の０ｋＰａ近傍の負圧領域であり、つまり負圧領域Ｉ，ＩＩの中でも過給領域ＩＩＩに隣接する領域ＩＩであって、所定の基準ブースト圧（負圧）Ｂｔを中心とする所定幅２ｂの帯域である。
【００１４】
ステップＳ１２では、アクセル開度センサ２５により検出されるアクセル開度ＡＰＯに基づいて、運転者による加速要求に相当するアクセル開度変化率ΔＡＰＯを演算する。このΔＡＰＯは、例えば一演算前のアクセル開度ＡＰＯと今回のアクセル開度ＡＰＯとの差により求められる。
【００１５】
ステップＳ１３では、アクセル開度変化率ΔＡＰＯが０より大きく、かつ、所定の判定値ａ未満であるかを判定する。つまり、運転者の加速要求に相当するアクセル開度変化率ΔＡＰＯに基づいて、一定速走行及び緩加速運転に対応する協調加速領域であるかを判定する。
【００１６】
ステップＳ１１及びステップＳ１４の双方が肯定された場合、つまり、協調ブースト領域ＩＩで、かつ、協調加速領域である場合に限り、ステップＳ１５以降へ進み、ブースト圧を協調ブースト領域ＩＩ内に維持しつつ、所定の目標駆動力が得られるように、ブースト圧と変速比とが協調制御される。それ以外の運転域では、ステップＳ１４へ進み、上述した通常制御が行われる。
【００１７】
ステップＳ１５では、アクセル開度ＡＰＯに基づいて、目標駆動力が算出される。ステップＳ１６では、目標駆動力を確保しつつ、ブースト圧を上記の協調ブースト領域ＩＩ内に維持するように、無段変速機１１の目標変速比を演算する。より具体的には、緩加速時にも運転者の加速要求に応じた加速感が得られるように、目標変速比を低速側、つまり機関回転数が増加する最ロー側に補正する。
【００１８】
ステップＳ１７では、上記の目標変速比が設定可能であるか否かを判定する。具体的には、目標変速比が設定可能な範囲、つまり最ローよりも高速側であり、かつ、この目標変速比に設定した場合にブースト圧を協調ブースト領域ＩＩ内に維持できるかを判定する。目標変速比の設定が不可能であれば、ステップＳ１７からステップＳ１４へ進み、上記の通常制御が行われる。
【００１９】
目標変速比の設定が可能であれば、ステップＳ１７からステップＳ１８へ進み、ステップＳ１６で設定された目標変速比に応じた指令信号を無段変速機１１へ出力し、変速比を目標変速比へ向けて低速側へ制御する（ローギヤ化）。ステップＳ１９のサブルーチンでは、ブースト圧を上記の協調ブースト領域ＩＩ内に維持するように制御する。
【００２０】
図４は、図３のステップＳ１９のブースト圧制御のサブルーチンの一例を示している。この例では、ブースト圧センサ２４の検出信号に基づいて、ブースト圧を上記の基準ブースト圧である目標値Ｂｔ（負の値）の近傍に維持するように、スロットルバルブ２０の開度ＴＶＯをフィードバック制御している（図７参照）。詳しくは、ステップＳ２１では、ブースト圧センサ２４から出力される検出信号に基づいて、実ブースト圧Ｂ０を演算する。ステップＳ２２では、目標値Ｂｔに対する実ブースト圧Ｂ０の偏差ΔＢ（Ｂｔ−Ｂ０）を算出する。ステップＳ２３及びステップＳ２４では、上記の偏差ΔＢが協調ブースト領域ＩＩの帯域２ｂから外れているかを判定する。実ブースト圧Ｂ０が協調ブースト領域ＩＩより低ければステップＳ２３からステップＳ２５へ進み、スロットル開度ＴＶＯが所定値ΔＴＶＯだけ増大され、実ブースト圧Ｂ０が協調ブースト領域ＩＩより高ければステップＳ２４からステップＳ２６へ進み、スロットル開度ＴＶＯが所定値ΔＴＶＯだけ減少される。
【００２１】
図５は、図３のステップＳ１９のブースト圧制御のサブルーチンの他の例を示している。この例では、ブースト圧センサ２４の検出信号に基づいて、ブースト圧を上記の基準ブースト圧である目標値Ｂｔ（負の値）の近傍に維持するように、ウエイストゲートバルブ２３の開度ＷＧＶＯをフィードバック制御している（図７参照）。具体的には、ステップＳ２１では、ブースト圧センサ２４から出力される検出信号に基づいて、実ブースト圧Ｂ０を演算する。ステップＳ２２では、目標値Ｂｔに対する実ブースト圧Ｂ０の偏差ΔＢ（Ｂｔ−Ｂ０）を算出する。ステップＳ２３及びステップＳ２４では、上記の偏差ΔＢが協調ブースト領域ＩＩの帯域２ｂから外れているかを判定する。実ブースト圧Ｂ０が協調ブースト領域ＩＩより低ければステップＳ２３からステップＳ２５Ａへ進み、開度ＷＧＶＯが所定値ΔＷＧＶＯだけ減少され、実ブースト圧Ｂ０が協調ブースト領域ＩＩより高ければステップＳ２４からステップＳ２６Ａへ進み、開度ＷＧＶＯが所定値ΔＷＧＶＯだけ増加される。
【００２２】
以上のような本実施例によれば、一定走行や緩加速運転のような協調加速領域で、ブースト圧と変速比とを協調制御することにより、運転者による加速要求に応じた加速感を与えつつ、ブースト圧を協調ブースト領域ＩＩ内に維持することができる。従って、ドライバビリティを損ねることなく、燃料増量が行われる過給領域ＩＩＩへの切換頻度を抑制して、燃費性能を向上することができる。
【００２３】
次に、本発明の技術的特徴及びその作用効果について、上記実施例を参照して説明する。但し本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では協調ブースト領域ＩＩを簡易的に大気圧近傍の一定幅２ｂの負圧領域としているが、これに限られるものではなく、燃料増量が行われる過給領域よりもブースト圧の低い領域であれば良い。
【００２４】
（１）内燃機関１０の出力回転を変速して駆動輪１２に伝達する自動変速機１１と、排気エネルギーを利用して過給を行う過給機１３と、を備える車両の制御装置において、内燃機関１０のブースト圧を検出するブースト検出手段（ブースト圧センサ２４）と、上記ブースト圧が所定の協調ブースト領域ＩＩにあるかを判定するブースト領域判定手段（ステップＳ１１）と、加速要求を検出する加速要求検出手段（アクセル開度センサ２５）と、上記加速要求に基づいて、所定の協調加速領域にあるかを判定する加速領域判定手段（ステップＳ１３）と、上記ブースト圧を制御するブースト制御手段と、上記自動変速機１１の変速比を制御する変速制御手段と、上記協調ブースト領域ＩＩで、かつ、協調加速領域である場合に、上記ブースト圧を協調ブースト領域ＩＩ内に維持するように、上記ブースト圧と変速比とを協調制御する協調制御手段（ステップＳ１５〜Ｓ１９）と、を有している。
【００２５】
このような構成によれば、変速比とブースト圧とを協調制御することにより、ドライバビリティを損ねることなく、ブースト圧を協調ブースト領域ＩＩ内に維持して、燃料増量が行われる過給領域ＩＩＩへの切換頻度を低減し、燃費性能を向上することができる。
【００２６】
（２）好ましくは、上記協調制御手段は、上記変速比を低速側へ制御しつつ（ステップＳ１５〜Ｓ１８）、上記ブースト圧を協調ブースト領域ＩＩ内に維持するように制御する。このように変速比を低速側へ制御することによって、運転者の加速要求に応じた加速感を適切に与えることができる。
【００２７】
（３）典型的には上記協調ブースト領域ＩＩが大気圧近傍の負圧領域である。つまり、協調ブースト領域ＩＩは、負圧領域Ｉ，ＩＩの中で、燃料増量が行われる過給領域ＩＩＩの近傍の帯域に対応している。
【００２８】
（４）特に、上記実施例の燃費重視車両のように、協調加速領域が実用走行中に頻繁に表われる一定速走行運転及び緩加速運転に対応している場合、上記の協調制御を行うことによる燃費向上効果が極めて有効である。
【００２９】
（５）吸気通路１６を開閉する電制のスロットルバルブ２０を備える場合、このスロットルバルブ２０の開度ＴＶＯを制御することにより、ブースト圧を制御することができる。
【００３０】
（６）あるいは、過給機１３のタービン１５をバイパスするバイパス通路２２を開閉する電制のウエイストゲートバルブ２３を備える場合、このウエイストゲートバルブ２３の開度ＷＧＶＯを制御することにより、ブースト圧を制御することができる。
【００３１】
（７）そして好ましくは、ブースト検出手段の検出信号（Ｂ０）に基づいて、上記スロットルバルブ又はウエイストゲートバルブの開度をフィードバック制御する。このようにフィードバック制御を行うことにより、ブースト圧を精度良く協調ブースト領域ＩＩ内に維持することができる。
【００３２】
（８）上記自動変速機は、好ましくは、内燃機関１０の出力回転を無段階に変速する無段変速機１１である。この場合、変速比を無段階に制御できるので、上述した協調制御をより一層精度良く行うことができる。但し、周知の有段変速機を搭載した車両に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例が適用された車両のシステム構成図。
【図２】機関回転数とブースト圧に応じた領域を示す特性図。
【図３】本実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図４】図３のブースト制御サブルーチンの一例を示すフローチャート。
【図５】図３のブースト制御サブルーチンの他の例を示すフローチャート。
【図６】本実施例に係る緩加速時のタイムチャート。
【図７】同じく緩加速時のタイムチャート。
【符号の説明】
【００３４】
１０…内燃機関
１１…無段変速機（自動変速機）
１２…駆動輪
１３…過給機
１４…排気通路
１５…タービン
１６…吸気通路
２０…スロットルバルブ（ブースト制御手段）
２２…バイパス通路
２３…ウエイストゲートバルブ（ブースト制御手段）
２４…ブースト圧センサ（ブースト検出手段）
２５…アクセル開度センサ（加速要求検出手段）
３０…制御部
【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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【図７】
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