(57)【要約】【課題】  トルクコンバータと連結された過給機付き内燃機関において、加速要求時における加速応答の連続性を向上し、ドライバビリティを向上できる技術を提供する。【解決手段】  内燃機関の低速度領域からの加速時において、トルクコンバータの入出力のトルク比が大きい期間に（Ｓ１０４）、内燃機関の機関トルクを低下させ、且つ低下した分のエネルギーを排気に与えることにより過給機の応答を早くする（Ｓ１０８）。【選択図】図４
2007064172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気によって作動し前記内燃機関への吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関のクランク軸の回転を入力とし、該回転を駆動輪に出力として伝達するとともに、前記入力に対する前記出力の速度比が大きくなるにつれて前記入力に対する出力のトルク比が小さくなり略１に漸近するトルクコンバータと、
前記内燃機関の加速時に、略最大のトルクが得られるべく空燃比または点火タイミングを制御するトルク制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関が、前記トルクコンバータへの入力に対する出力のトルク比が所定値より大きい状態から加速する場合には、前記トルクコンバータへの入力に対する出力のトルク比が前記所定値以下となるまでの期間中の少なくとも一部において、前記トルク制御手段によって前記内燃機関の機関トルクを制御した場合と比較して機関トルクを低下させるとともに前記内燃機関からの排気のエネルギーを上昇させる、トルク低減過給促進制御を実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記トルク低減過給促進制御は、前記トルク制御手段によって前記内燃機関の機関トルクを制御した場合と比較して、前記内燃機関の気筒における点火時期を遅角させる制御であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトルクコンバータと連結された過給機付き内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関においては、排気のエネルギーを利用してコンプレッサを作動させ内燃機関への吸気を過給する過給機を装備し、その高出力化を図ることが行われている。一方車両においては、変速操作の簡便化を図るという観点から、トルクコンバータ付きの自動変速機を備えることが試みられており、自動変速機と過給機とを組合わせた技術が提案されている。
【０００３】
例えば、トルクコンバータへの入力回転数が低く、トルクコンバータのトルク容量が小さい低速高負荷域では、エネルギーの無駄を抑制するために、過給機を迂回するバイパス通路を通過する排気の量を増加させる技術などが公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、上記の技術では、内燃機関の加速時における過給機の応答遅れ期間中は、内燃機関の機関回転数が充分に増加せずトルクコンバータへの入力回転数が相対的に低くなるために、トルクコンバータへの入力に対する出力の速度比が相対的に大きくなる場合があった。そうするとトルクコンバータへの入力に対する出力のトルク比が減少して１に漸近し、トルクコンバータからの出力トルクが減少する場合があった。
【０００５】
このような状況においては、内燃機関の加速要求時に車両の加速度が一旦上昇した後に、前記過給機の応答遅れ期間中に低下し、過給機による過給圧の上昇ととともに車両の加速度が再度上昇するという現象が生じる場合があった。その結果、内燃機関の加速要求時における加速応答の連続性が損なわれ、ドライバビリティが悪化する場合があった。
【特許文献１】特開平７−１５０９６０号公報
【特許文献２】特許第２７６３５５４号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的とするところは、トルクコンバータと連結された過給機付き内燃機関において、加速要求時における加速応答の連続性を向上し、ドライバビリティを向上できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の低速度領域からの加速の初期段階において、内燃機関の機関トルクを低下させ、且つ低下した分のエネルギーを排気に与えることにより過給機の応答を早くすることを最大の特徴とする。
【０００８】
より詳しくは、内燃機関からの排気によって作動し前記内燃機関への吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関のクランク軸の回転を入力とし、該回転を駆動輪に出力として伝達するとともに、前記入力に対する前記出力の速度比が大きくなるにつれて前記入力に対する出力のトルク比が小さくなり略１に漸近するトルクコンバータと、
前記内燃機関の加速時に、略最大のトルクが得られるべく空燃比または点火タイミングを制御するトルク制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関が、前記トルクコンバータへの入力に対する出力のトルク比が所定値より大きい状態から加速する場合には、前記トルクコンバータへの入力に対する出力のトルク比が前記所定値以下となるまでの期間中の少なくとも一部において、前記トルク制御手段によって前記内燃機関の機関トルクを制御した場合と比較して機関トルクを低下させるとともに前記内燃機関からの排気のエネルギーを上昇させる、トルク低減過給促進制御を実施することを特徴とする。
【０００９】
ここで、トルクコンバータには、入力に対する出力の速度比（以下、単に速度比という）が小さく０に近い場合には入力に対する出力のトルク比（以下、単にトルク比という）が１より大きく、速度比が大きくなり１に近づくにつれてトルク比が減少し略１に漸近するという性質がある。
【００１０】
また、内燃機関の低速度領域からの加速の初期段階においては、トルクコンバータの速度比が小さく０に近い。この時点ではトルクコンバータのトルク比が比較的大きいので、加速の初期段階における車両トルクは比較的大きくなる。その後加速要求が継続すると、過給機の応答遅れによって機関トルク自体の増加は鈍る一方、加速によってトルクコンバータの速度比が大きくなるのでトルクコンバータのトルク比が低下し、一旦増加した車両トルクは減少する。
【００１１】
そして、さらに加速要求が継続すると、過給機の回転数が上昇するとともに過給圧も上昇し、車両トルクは再び急速に上昇する。このように、トルクコンバータと連結された過給機付き内燃機関においては、低速度領域から加速要求があった場合に、加速応答の連続性が損なわれ、ドライバビリティが悪化する場合があった。
【００１２】
そこで、本発明においては、前記内燃機関が、前記トルクコンバータのトルク比が所定値より大きい状態から加速する場合には、前記トルクコンバータのトルク比が所定値以下となるまでの期間の少なくとも一部において、トルク低減過給促進制御を実施することとした。
【００１３】
ここで、トルク低減過給促進制御とは、前記トルク制御手段によって機関トルクを制御した場合と比較して前記内燃機関の機関トルクを低下させるとともに、このことによって生じた余剰エネルギーを排気に供給することにより過給機による吸気の過給を促進する制御である。
【００１４】
この制御を行うことにより、加速の初期段階における機関トルクの増大を抑制することができるとともに、その後の過給機の応答遅れを改善することができる。従って、加速期間中の車両トルクを連続的に増加させることができ、加速要求に応じた円滑なトルクの変化を実現することができる。結果として、加速応答の連続性が改善されドライバビリティを向上させることができる。
【００１５】
また、本発明においては、前記トルク低減過給促進制御は、前記トルク制御手段によって機関トルクを制御した場合と比較して前記内燃機関の気筒における点火時期を遅角させる制御であるようにしてもよい。
【００１６】
すなわち、点火時期を前記トルク制御手段による制御と比較して遅角させることにより、遅角制御中の燃焼室における燃焼効率を低下させることができ、機関トルクを低下することができる。同時に、混合気が燃焼室から排出された後の燃焼を促進させることができ、排気エネルギーを増大させ、過給機による過給圧上昇を促進させることができる。
【００１７】
そうすれば、簡単な制御によって、トルク制御手段によって機関トルクを制御した場合と比較して、前記内燃機関の機関トルクを低下させるとともに排気のエネルギーを上昇させるトルク低減過給促進制御を実現することができる。
【００１８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にあっては、トルクコンバータと連結された過給機付き内燃機関において、加速要求時時における加速応答の連続性を向上させ、ドライバビリティを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系、動力伝達系及び制御系の概略構成を示す図である。図１において、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の上流側は、さらに吸気管９と接続されている。この吸気管９には、吸気管９を通過して内燃機関１に流入する吸入空気量を制御するスロットル弁１０が備えられている。
【００２２】
また、吸気管９のさらに上流側には、遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａと、該コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６とが取り付けられている。
【００２３】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、この排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。また、該タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続されている。
【００２４】
また、内燃機関１の出力軸には自動変速機２が結合されており、内燃機関１の出力軸の回転は、この自動変速機２で変速された後、駆動輪３に伝達される。また、自動変速機２はトルクコンバータ２ａとトランスミッション２ｂによって構成されている。
【００２５】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５
は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００２６】
ＥＣＵ３５には、スロットル弁１０の開度を検出するスロットルポジションセンサ１１や、内燃機関１のクランク軸の回転数の検出するクランクポジションセンサ３３などのセンサ類が電気配線を介して接続され出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、内燃機関１に備えられて図示しない点火栓の他、スロットル弁１０等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００２７】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述する、本発明における加速時トルク制御ルーチンも、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。
【００２８】
ここで、内燃機関１に対する加速要求がＥＣＵ３５によって出された場合の、車両の加速度は、以下のようなトルクコンバータ２ａ及び過給機１５の性質の影響を受けることが分かっている。
【００２９】
図２には、トルクコンバータ２ａにおける速度比とトルク比との関係を示す。図２に示すように、トルクコンバータ２ａは、速度比が低く０に近い場合にはトルク比が高く、速度比が高くなるにつれてトルク比が低下して１に漸近する性質を有する。
【００３０】
一方、過給機１５の作動に関しては、過給遅れの現象が知られている。すなわち過給機１５は、内燃機関１に加速要求が出された後に内燃機関１からの排気流量が増加し、過給機１５の作動による過給圧の上昇が顕著になるまでにはタイムラグが生じるという性質を有する。
【００３１】
このトルクコンバータ２ａと過給機１５の性質によって、内燃機関１の低速度領域からの加速時においては以下のような現象が生じる。図３には、内燃機関１の低速度領域からの加速時における各パラメータの変化を示したグラフを示す。
【００３２】
まずトルクコンバータ２ａのトルク比の変化について説明する。内燃機関１の低速度領域において加速要求が出された場合、加速の初期段階においてはトルクコンバータ２ａにおける速度比が低く零に近いため、トルク比が大きくなっている。そして、車両の加速に伴ってトルクコンバータ２ａにおける速度比が増加するのでトルク比は減少し、１に漸近する。
【００３３】
過給機１５の回転数については、加速要求の後は内燃機関１からの排気流量の増加に伴って直線的に増加する。
【００３４】
次に、内燃機関１の機関トルクの変化について説明する。内燃機関１においては加速要求の後、過給機１５による過給圧の上昇が顕著になるまでは、各時点の運転状態において最大のトルクを発生すべく空燃比及び点火タイミングが制御される。従って、内燃機関１に対する加速要求が出された後、機関トルクはその時点の機関回転数に対して発生可能な最大トルクまで急速に増加する。なおここで、各時点の運転状態において最大のトルクを発生すべく空燃比及び点火タイミングを制御するのはＥＣＵ３５であり、ＥＣＵ３５は本実施例におけるトルク制御手段を構成する。
【００３５】
そして、過給機１５による過給圧の上昇が顕著になるまではその状態が維持され、過給圧の上昇効果が現れた時点でさらに機関トルクが急速に増大する。
【００３６】
次に、結果として得られる車両の加速度の変化について説明する。車両の加速度は、内燃機関１に加速要求が出された直後には、機関トルクの上昇とトルクコンバータ２ａによるトルク増幅効果により、一旦急激に増加する。しかし、その後、機関トルクは過給機１５による過給圧の上昇が顕著になるまでの間は略一定値に維持される一方、トルクコンバータ２ａによるトルク増幅効果が減少するので車両の加速度は減少する。
【００３７】
そして、その後過給機１５による過給圧の上昇が顕著になった際に、車両の加速度は再び増加を開始する。
【００３８】
このように、内燃機関１における低速度領域で、内燃機関１に対して加速要求が出された場合、車両の加速度は一旦増加したのち減少し、その後再び増加するといった挙動を示す。そうすると、加速要求に対する加速応答の連続性が損なわれ、ドライバビリティを確保することが困難な場合があった。
【００３９】
そこで、本実施例においては、内燃機関１の運転状態における低速度領域で加速要求が出された場合には、内燃機関１の気筒における点火時期の遅角制御を実施することにした。そうすれば、加速の初期段階において、内燃機関１の気筒における燃焼効率を低下させることができ、機関トルク及び車両加速度の過度に急峻な増加を抑制することができる。
【００４０】
また、その際の余剰のエネルギーは排気に与えられることになり排気のエネルギーが増加する。そして、排気のエネルギーが増加することにより過給機１５のタービン回転数の増加が促進され、過給機１５の応答遅れが改善される。
【００４１】
図４には、本実施例における加速時トルク制御ルーチンを示す。本ルーチンはＥＣＵ３５によって実行されるプログラムであり、アクセルが踏み込まれることにより内燃機関１に加速要求が出された場合に実行される。
【００４２】
本ルーチンが実行されるとまずＳ１０１において、クランクポジションセンサ３３、スロットルポジションセンサ１１からの出力がＥＣＵ３５に取り込まれ、内燃機関１の機関回転数及びスロットル開度が取得される。
【００４３】
次に、Ｓ１０２においては、Ｓ１０１において取得された機関回転数及びスロットル開度の値から収束過給圧ＰＭｒｅｆの値が導出される。ここで、内燃機関１の機関回転数とスロットル開度とが決まれば、その際に過給機１５が正常に作動していれば収束する筈の収束過給圧が決まることが分かっている。本実施例においては、機関回転数及びスロットル開度と収束過給圧との関係を格納した収束過給圧マップが予め準備されている。そして、収束過給圧ＰＭｒｅｆの値は、Ｓ１０１において取得された機関回転数及びスロットル開度に対応する収束過給圧ＰＭｒｅｆの値を収束過給圧マップから読み出すことにより導出する。図５には収束過給圧マップの一例を示す。
【００４４】
Ｓ１０３においては、図示しない過給圧センサの出力をＥＣＵ３５に取り込むことにより、内燃機関１における実際の過給圧ＰＭが取得される。
【００４５】
Ｓ１０４においては、Ｓ１０２において導出されたＰＭｒｅｆの値と、Ｓ１０３で取得された実際の過給圧ＰＭとの差分が計算され、その差分が１０ＫＰａ以上かどうかが判定される。ここで、ＰＭｒｅｆ−ＰＭの値が１０ＫＰａ以上であると判定された場合には、収束過給圧に対して実際の過給圧が低すぎ、過給遅れ状態となっていると判断されるのでＳ１０５に進む。一方、ＰＭｒｅｆ−ＰＭの値が１０ＫＰａ未満であると判定された場合には、実際の過給圧が収束過給圧と同等であり、過給遅れ状態でないと判断されるのでＳ１０９に進む。
【００４６】
次にＳ１０５においては、トルクコンバータ２ａにおける速度比が算出される。具体的には過給機１５のタービン回転数と機関回転数との比である速度比eが算出される。ここ
でタービン回転数は、過給機１５に備えられた図示しないタービン回転数センサの出力がＥＣＵ３５に取り込まれることによって取得される。機関回転数としては、Ｓ１０１において取得した値を用いても良い。そして速度比ｅは、速度比ｅ＝タービン回転数／機関回転数なる演算によって算出される。
【００４７】
Ｓ１０６においては、図２に示したトルクコンバータ２ａにおける速度比とトルク比との関係を格納したマップより、速度比ｅに対応するトルク比ｔｒが導出される。
【００４８】
Ｓ１０７においては、Ｓ１０６において導出されたトルク比ｔｒがｒ１より大きいかどうかが判定される。ここでｒ１は、内燃機関１に加速の要求が出されてから、トルクコン
バータ２ａのトルク比がこの値に減少する時まで点火遅角制御を実施することにより、加速の初期段階における車両の加速度の過度に急峻な増加を充分に抑制でき、さらに過給機１５の過給遅れを充分に改善できる閾値として実験的に定められたトルク比の値である。ｒ１としては、速度比の増加に伴ってトルク比が漸近する値である略１以上の値を採用することができる。
【００４９】
ここでトルク比ｔｒがｒ１より大きいと判定された場合には、内燃機関１の気筒における点火遅角制御を行うことにより車両の急激な加速度の増加を抑制する必要があると判断されるので、Ｓ１０８に進む。一方トルク比ｔｒがｒ１以下であると判定された場合には、Ｓ１０９に進む。
【００５０】
Ｓ１０８においては、内燃機関１の気筒における点火遅角制御が実施または継続される。このことにより内燃機関１の気筒における燃焼効率が低下し、内燃機関１のトルク及び車両の加速度の過度に急峻な増加が抑制される。また、その際の余剰エネルギーが排気に与えられ、排気エネルギーが増加するために過給機１５の過給遅れが改善される。
【００５１】
ここで、トルク比及び収束過給圧の値と、加速の初期段階における車両加速度の急峻な増加を充分に抑制でき過給機１５の過給遅れを改善できる点火遅角量と、の関係を格納した点火遅角量マップ点が予め準備されている。そして点火遅角量は、この点火遅角量マップから、Ｓ１０２及びＳ１０６で導出されたトルク比ｔｒ及び収束過給圧ＰＭｒｅｆの値に対応する点火遅角量を読み出すことによって導出される。そして内燃機関１の気筒における点火栓の点火時間を、導出された点火遅角量だけ遅角させる。図６には点火遅角量マップの例を示す。
【００５２】
Ｓ１０９においては、点火遅角制御を停止し、あるいは停止した状態を維持する。Ｓ１０８またはＳ１０９の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５３】
図７には、上述した加速時トルク制御ルーチンを実施した場合の、内燃機関１の低速度領域からの加速時における各パラメータの変化について示す。
【００５４】
図７の最も下のグラフに示すように加速開始後、トルクコンバータ２ａにおけるトルク比ｔｒがｒ１になるまでの期間は内燃機関１の気筒における点火遅角制御を行う。そうすると、内燃機関１の気筒における燃焼効率が低下するとともに排気エネルギーが増加するので、点火遅角制御実施中はターボ回転数の増加速度が速くなる。
【００５５】
また、機関トルクについては、燃焼効率が低下した分、加速開始後トルク比ｔｒがｒ１になるまでの期間における増加が抑制される。すなわち、加速開始後に、運転状態に応じた最大トルクまで機関トルクが急激に増加するというような挙動は示さず、徐々に機関トルクが増加する。そして、過給機１５の過給遅れが改善されているので、トルク比ｔｒがｒ１になった以降の機関トルクの増加は早くなる。
【００５６】
結果として、車両の加速度については、加速開始後トルク比ｔｒがｒ１になるまでの期間において、過度に急峻な増加が抑制され、トルク比ｔｒがｒ１になった以降は早期に増加するようになる。その結果、図７の最も上のグラフに示すように、加速応答の連続性を向上させることができ、ドライバビリティを向上させることができる。
【００５７】
上記の実施例において、点火遅角制御はトルク低減過給促進制御の一例である。このトルク低減過給促進制御の例としてはその他、内燃機関１の気筒における排気行程で、排気弁の開弁時期を進角する制御などを挙げることができる。
【００５８】
また、上記の実施例においては、内燃機関１に加速要求が出されてから、トルクコンバータ２ａのトルク比ｔｒがｒ１になるまでの期間の全てに亘って点火遅角制御を行うこととしている。しかし、内燃機関１に加速要求が出されてから、トルクコンバータ２ａのトルク比ｔｒがｒ１になるまでの期間の一部において点火遅角制御を行ってもよい。その場合でも、加速応答の連続性を向上させることができ、ドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例における内燃機関と、その吸排気系、動力伝達系及び制御系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例におけるトルクコンバータへの入力に対する出力の速度比とトルク比との関係を示すグラフである。
【図３】従来の制御を行った場合の内燃機関の加速時における各パラメータの変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例における加速時トルク制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例における機関回転数とスロットル開度と収束過給圧との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例におけるトルク比と収束過給圧と点火遅角量との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例における点火遅角制御がある場合とない場合の、内燃機関の加速時における各パラメータの変化の違いを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・内燃機関
２・・・自動変速機
２ａ・・・トルクコンバータ
２ｂ・・・トランスミッション
３・・・駆動輪
８・・・吸気枝管
９・・・吸気管
１０・・・スロットル弁
１１・・・スロットルポジションセンサ
１５・・・過給機（ターボチャージャ）
１５ａ・・・コンプレッサハウジング
１５ｂ・・・タービンハウジング
１６・・・インタークーラ
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
３３・・・クランクポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ
【図１】
2007064172.tif 000003
【図２】
2007064172.tif 000004
【図３】
2007064172.tif 000005
【図４】
2007064172.tif 000006
【図５】
2007064172.tif 000007
【図６】
2007064172.tif 000008
【図７】
2007064172.tif 000009