特許 6403102 ターボ過給機付きエンジンの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6403102

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】ターボ過給機付きエンジンの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/02 20060101AFI20181001BHJP

   F16H 59/18 20060101ALN20181001BHJP

   F16H 59/74 20060101ALN20181001BHJP

   F02D 29/00 20060101ALN20181001BHJP

【ＦＩ】

   F16H61/02

   !F16H59/18

   !F16H59/74

   !F02D29/00 C

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-67440(P2016-67440)

(22)【出願日】2016年3月30日

(65)【公開番号】特開2017-180627(P2017-180627A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2017年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100059959

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100168871

【弁理士】

【氏名又は名称】岩上 健

(72)【発明者】

【氏名】赤星 尚幸

(72)【発明者】

【氏名】大久 千華子

(72)【発明者】

【氏名】柴田 哲孝

(72)【発明者】

【氏名】大谷 正人

【審査官】 岡澤 洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２１００４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１４０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０３７９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３７３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４３５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１１７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２３９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１７４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４８１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２６５２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ５９／００−６１／１２

Ｆ１６Ｈ ６１／１６−６１／２４

Ｆ１６Ｈ ６１／６６−６１／７０

Ｆ１６Ｈ ６３／４０−６３／５０

Ｆ０２Ｄ ２９／００−２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動変速機とターボ過給機とを有するエンジンを、目標トルクを出力させるように制御するターボ過給機付きエンジンの制御装置であって、
アクセルペダルの操作を含む車両の運転状態に基づき、ドライバが要求するドライバ要求駆動力を決定するドライバ要求駆動力決定手段と、
上記エンジンの現在の運転状態に基づき、上記自動変速機による変速後の変速段において上記エンジンが出力可能な上限トルクを予測する上限トルク予測手段と、
上記ドライバ要求駆動力を上記自動変速機による変速後に上記上限トルクにより実現可能である場合、上記自動変速機に変速を実行させ、上記ドライバ要求駆動力を上記自動変速機による変速後に上記上限トルクにより実現可能ではない場合、上記自動変速機に現在の変速段を保持させる変速制御手段と、
種々のエンジン回転数に対応する、上記ターボ過給機による過給圧と、上記エンジンの出力トルクと、の関係を示す過給圧マップを記憶しているメモリと、
を有し、
現在の車両の運転状態に基づいて上記エンジンが出力可能なトルクの範囲内で上記目標トルクを決定し、
現在のエンジン回転数に対応する上記過給圧マップを参照し、上記目標トルクに対応する過給圧を目標過給圧として算出し、
現在の上記ターボ過給機による過給圧と上記目標過給圧との間の値を変速後の予測過給圧として算出し、
変速後の変速段におけるエンジン回転数に対応する上記過給圧マップを参照し、上記予測過給圧に対応する上記エンジンの出力トルクを上記上限トルクとして算出することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボ過給機付きエンジンの制御装置に係わり、特に、自動変速機とターボ過給機とを有するエンジンを、目標トルクを出力させるように制御するターボ過給機付きエンジンの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、前進多段の自動変速機を備え、車速やアクセル開度に基づき設定された目標駆動力が得られるようにエンジンの出力を制御する制御装置において、自動変速機の変速段毎に用意されたマップから目標駆動力を算出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１６４１５８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、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのような内燃エンジンにおいて、エンジンの出力を向上させるべくターボ過給機を設け、車両の運転状態（例えばドライバによるアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリング等の各種操作や、車速、気温、気圧、道路勾配、路面μ等の走行環境等）に基づいて決定した目標トルクに応じて、ターボ過給機による過給圧を制御することが行われている。ターボ過給機は、エンジンの排気ガスによりタービンを回転させ、この回転によってエンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動し、エンジンの各気筒に供給される空気を過給する。

【0005】

特許文献１に記載されているようなエンジンの制御装置を、上記のようなターボ過給機付きエンジンに適用した場合、ターボ過給機のタービン及びコンプレッサの回転慣性などに起因して過給圧の変化が遅れることにより、目標トルクに対して実際の出力トルクの過不足が生じ、変速後の変速段において目標駆動力が得られないことがある。この場合、変速前後においてショックが生じてしまう。

【0006】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、変速ショックを引き起こすことなく、スムーズな変速が行われるようにエンジンを制御することができる、ターボ過給機付きエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明のエンジンの制御装置は、自動変速機とターボ過給機とを有するエンジンを、目標トルクを出力させるように制御するターボ過給機付きエンジンの制御装置であって、アクセルペダルの操作を含む車両の運転状態に基づき、ドライバが要求するドライバ要求駆動力を決定するドライバ要求駆動力決定手段と、エンジンの現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジンが出力可能な上限トルクを予測する上限トルク予測手段と、ドライバ要求駆動力を自動変速機による変速後に上限トルクにより実現可能である場合、自動変速機に変速を実行させ、ドライバ要求駆動力を自動変速機による変速後に上限トルクにより実現可能ではない場合、自動変速機に現在の変速段を保持させる変速制御手段と、を有し、現在の車両の運転状態に基づいてエンジンが出力可能なトルクの範囲内で目標トルクを決定し、現在のエンジン回転数に対応する前記過給圧マップを参照し、目標トルクに対応する過給圧を目標過給圧として算出し、現在のターボ過給機による過給圧と目標過給圧との間の値を変速後の予測過給圧として算出し、変速後の変速段におけるエンジン回転数に対応する過給圧マップを参照し、予測過給圧に対応するエンジンの出力トルクを上限トルクとして算出することを特徴とする。

【0009】

本発明によるターボ過給機付きエンジンの制御装置によれば、変速ショックを引き起こすことなく、スムーズな変速が行われるようにエンジンを制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態によるエンジン制御処理のフローチャートである。

【図4】本発明の実施形態による変速制御処理のフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態による自動変速機の変速制御マップの一例である。

【図6】本発明の実施形態による変速制御処理を実行した場合のタイムチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置を説明する。

【0012】

＜システム構成＞
まず、図１及び図２により、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図であり、図２は、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

【0013】

図１及び図２に示すように、エンジンシステム１００は、主に、外部から導入された吸気（空気）が通過する吸気通路１と、この吸気通路１から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁１３から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン１０（具体的にはガソリンエンジン）と、このエンジン１０内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路２５と、エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５４と、エンジンシステム１００全体を制御するＰＣＭ６０（ターボ過給機付きエンジンの制御装置）とを有する。

【0014】

吸気通路１には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を昇圧させる、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ５と、通過する吸気の量（吸入空気量）を調整するスロットルバルブ６と、エンジン１０に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク７と、が設けられている。

【0015】

また、吸気通路１には、コンプレッサ４ａによって過給された吸気の一部を、コンプレッサ４ａの上流側に還流するためのエアバイパス通路８が設けられている。具体的には、エアバイパス通路８の一端は、コンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ６の上流側の吸気通路１に接続され、エアバイパス通路８の他端は、エアクリーナ３の下流側で且つコンプレッサ４ａの上流側の吸気通路１に接続されている。

【0016】

このエアバイパス通路８には、エアバイパス通路８を流れる吸気の流量を開閉動作により調節するエアバイパスバルブ９が設けられている。エアバイパスバルブ９は、エアバイパス通路８を完全に閉じる閉状態と完全に開く開状態とに切り換え可能な、いわゆるオンオフバルブである。

【0017】

エンジン１０は、主に、吸気通路１から供給された吸気を燃焼室１１内に導入する吸気バルブ１２と、燃焼室１１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１３と、燃焼室１１内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ１４と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により往復運動するピストン１５と、ピストン１５の往復運動により回転されるクランクシャフト１６と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路２５へ排出する排気バルブ１７と、を有する。

【0018】

また、エンジン１０は、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７のそれぞれの動作タイミング（バルブの開閉時期に相当する）を、可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing Mechanism）としての可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９によって可変に構成されている。可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９としては、公知の種々の形式を適用可能であるが、例えば電磁式又は油圧式に構成された機構を用いて、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを変化させることができる。

【0019】

排気通路２５には、上流側から順に、通過する排気ガスによって回転され、この回転によってコンプレッサ４ａを駆動する、ターボ過給機４のタービン４ｂと、例えばＮＯｘ触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する触媒装置３５ａ、３５ｂが設けられている。以下では、これらの触媒装置３５ａ、３５ｂを区別しないで用いる場合には、単に「触媒装置３５」と表記する。

【0020】

また、排気通路２５上には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１に還流させるＥＧＲ装置２６が設けられている。ＥＧＲ装置２６は、一端がタービン４ｂの上流側の排気通路２５に接続され、他端がコンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ１１の下流側の吸気通路１に接続されたＥＧＲ通路２７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２８と、ＥＧＲ通路２７を流れるＥＧＲガス量（流量）を制御するＥＧＲバルブ２９と、を有する。このＥＧＲ装置２６は、いわゆる高圧ＥＧＲ装置（ＨＰＬ（High Pressure Loop）ＥＧＲ装置）に相当する。

【0021】

また、排気通路２５には、排気ガスを、ターボ過給機４のタービン４ｂを通過させずに迂回させるタービンバイパス通路３０が設けられている。このタービンバイパス通路３０には、タービンバイパス通路３０を流れる排気ガスの流量を制御するウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧバルブ」と称する）３１が設けられている。

【0022】

また、排気通路２５においては、ＥＧＲ通路２７の上流側の接続部分とタービンバイパス通路３０の上流側の接続部分との間の通路が、第１通路２５ａと第２通路２５ｂとに分岐されている。第１通路２５ａは第２通路２５ｂよりも径が大きく、換言すると第２通路２５ｂは第１通路２５ａよりも径が小さく、第１通路２５ａには開閉バルブ２５ｃが設けられている。開閉バルブ２５ｃが開いている場合には、排気ガスは基本的には第１通路２５ａに流れ、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、排気ガスは第２通路２５ｂにのみ流れる。そのため、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、開閉バルブ２５ｃが開いている場合よりも、排気ガスの流速が大きくなる。開閉バルブ２５ｃは低回転数領域において閉じられ、流速が上昇された排気ガスをターボ過給機４のタービン４ｂに供給して、低回転域でもターボ過給機４による過給が行えるようになっている。

【0023】

エンジンシステム１００には、当該エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５４が設けられている。これらセンサ４０〜５４は、具体的には以下の通りである。アクセル開度センサ４０は、アクセルペダルの開度（ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ量に相当する）であるアクセル開度を検出する。エアフローセンサ４１は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の流量に相当する吸入空気量を検出する。温度センサ４２は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の温度を検出する。圧力センサ４３は、過給圧を検出する。スロットル開度センサ４４は、スロットルバルブ６の開度であるスロットル開度を検出する。圧力センサ４５は、エンジン１０に供給される吸気の圧力に相当するインマニ圧（サージタンク７内の圧力）を検出する。クランク角センサ４６は、クランクシャフト１６におけるクランク角を検出する。吸気側カム角センサ４７は、吸気カムシャフトのカム角を検出する。排気側カム角センサ４８は、排気カムシャフトのカム角を検出する。温度センサ４９は、エンジン１０の冷却水の温度（水温）を検出する。ＷＧ開度センサ５０は、ＷＧバルブ３１の開度を検出する。Ｏ₂センサ５１は、触媒装置３５ａの上流側の排気ガス中の酸素濃度を検出し、Ｏ₂センサ５２は、触媒装置３５ａと触媒装置３５ｂとの間の排気ガス中の酸素濃度を検出する。車速センサ５３は、車両の速度（車速）を検出する。ノックセンサ５４は、例えばエンジン１０のシリンダブロックに設けられ、エンジン１０のノッキングによる振動を検出する。これらの各種センサ４０〜５４は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５４をＰＣＭ６０に出力する。

【0024】

また、ＰＣＭ６０には、車両の自動変速機を制御するＴＣＭ７０（Transmission Control Module）から自動変速機に関する各種情報（例えば現在の変速段、変速を行う変速点に達したか否か、次変速段に変速したときのエンジン回転数など）が入力される。

【0025】

ＰＣＭ６０は、上述した各種センサ４０〜５４から入力された検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５４、及び、ＴＣＭ７０から入力された自動変速機に関する各種情報に基づいて、エンジンシステム１００内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、図２に示すように、ＰＣＭ６０は、スロットルバルブ６に制御信号Ｓ１０６を供給して、スロットルバルブ６の開閉時期やスロットル開度を制御し、エアバイパスバルブ９に制御信号Ｓ１０９を供給して、エアバイパスバルブ９の開閉を制御し、ＷＧバルブ３１に制御信号Ｓ１３１を供給して、ＷＧバルブ３１の開度を制御し、燃料噴射弁１３に制御信号Ｓ１１３を供給して、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ１４に制御信号Ｓ１１４を供給して、点火時期を制御し、可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９のそれぞれに制御信号Ｓ１１８、Ｓ１１９を供給して、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを制御し、ＥＧＲバルブ２９に制御信号Ｓ１２９を供給して、ＥＧＲバルブ２９の開度を制御する。

【0026】

特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、エンジン１０の現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジン１０が出力可能な上限トルクを予測し、ドライバが要求する駆動力を変速後の変速段において上限トルクにより実現可能である場合、ＴＣＭ７０により自動変速機に変速を実行させ、ドライバ要求駆動力を実現可能ではない場合、自動変速機に現在の変速段を保持させることにより、変速後にドライバ要求駆動力が得られない場合には変速点に到達した場合でも現在の変速段を保持し、変速ショックの発生を防止する。ＰＣＭ６０は、本発明における「ターボ過給機付きエンジンの制御装置」に相当し、本発明における「ドライバ要求駆動力決定手段」、「上限トルク予測手段」及び「変速制御手段」として機能する。

【0027】

ＰＣＭ６０の各構成要素は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

【0028】

＜エンジン制御処理＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態において行われるエンジン１０の基本制御について説明する。図３は、本発明の実施形態によるエンジン制御処理のフローチャートである。このエンジン制御処理は、車両のイグニッションがオンにされ、ＰＣＭ６０に電源が投入された場合に起動され、繰り返し実行される。

【0029】

エンジン制御処理が開始されると、図３に示すように、ステップＳ１において、ＰＣＭ６０は車両の運転状態に関する各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、アクセル開度センサ４０が検出したアクセル開度、エアフローセンサ４１が検出した吸入空気量、車速センサ５３が検出した車速、ノックセンサ５４が検出したノッキングの有無、車両の変速機に現在設定されている変速段等を取得する。

【0030】

次に、ステップＳ２において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１において取得された車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々の車速及び種々の変速段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及び変速段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して、アクセル開度センサ４０によって検出されたアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。

【0031】

次に、ステップＳ３において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２において決定した目標加速度を実現するためのエンジン１０の目標トルクを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、現在の車速、変速段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジン１０が出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。

【0032】

また、ステップＳ２〜Ｓ３の処理と並行して、ステップＳ４において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１においてノックセンサ５４から取得した検出信号に基づき、ノッキングが検出されたか否かを判定する。
その結果、ノッキングが検出された場合、ステップＳ５に進み、ＰＣＭ６０は、ノッキングを抑制するために点火時期を遅角側に補正するときの補正量（点火リタード量）を増大させる。一方、ノッキングが検出されなかった場合、ステップＳ６に進み、ＰＣＭ６０は、点火リタード量を減少させる。これにより、ノックセンサ５４によりノッキングが検出される度に点火時期は徐々に遅角側に補正され、ノッキングが検出されない場合、点火時期は進角側に戻される。ただし、点火リタード量は、燃焼効率の著しい悪化や失火を考慮した燃焼安定性の観点から予め実験により定められたリタード限界を超えないように設定される。

【0033】

ステップＳ３、及び、ステップＳ５又はＳ６の後、ステップＳ７に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１において取得した現在のエンジン回転数及びステップＳ３において決定した目標トルクを含むエンジン１０の運転状態に応じて、点火プラグ１４による基準点火時期を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、目標トルクにフリクションロスやポンピングロスによる損失トルクを加味した目標図示トルクを算出し、種々の充填効率及び種々のエンジン回転数について点火時期と図示トルクとの関係を規定した点火進角マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在のエンジン回転数に対応し且つノッキングが発生しない範囲（各点火進角マップにおいて予め設定されたノック限界点火時期よりも遅角側の範囲）で可能な限りＭＢＴに近い点火時期の場合に目標図示トルクが得られる点火進角マップを選択し、選択した点火進角マップを参照して、目標図示トルクに対応する点火時期を基準点火時期として設定する。そして、ＰＣＭ６０は、設定した基準点火時期を、ステップＳ５又はＳ６において設定した点火リタード量だけ遅角側に補正する。

【0034】

次に、ステップＳ８において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３により決定された目標トルクをエンジン１０に出力させるための目標充填効率を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、目標図示トルクを出力するために必要な熱量（要求熱量）を求め、この要求熱量を発生させるために必要な目標充填効率を求める。ＰＣＭ６０は、ステップＳ７において基準点火時期をステップＳ５又はＳ６において設定した点火リタード量だけ遅角させる場合には、この点火リタード量に応じて目標充填効率を増大させ、目標トルクがエンジン１０から適切に出力されるようにする。

【0035】

次に、ステップＳ９において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ８において設定した目標充填効率に相当する空気がエンジン１０に導入されるように、エアフローセンサ３１が検出した空気量を考慮して、スロットルバルブ６の開度と、可変吸気バルブ機構１８を介した吸気バルブ１２の開閉時期とを決定する。

【0036】

次に、ステップＳ１０において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０において決定したスロットル開度及び吸気バルブ１２の開閉時期に基づき、スロットルバルブ６及び可変吸気バルブ機構１８を制御するとともに、エンジン１０の運転状態等に応じて決定された目標当量比と、エアフローセンサ４１の検出信号Ｓ１４１等に基づき推定した実空気量とに基づき、燃料噴射弁１３を制御する。

【0037】

また、ステップＳ９〜Ｓ１０の処理と並行して、ステップＳ１１において、ＰＣＭ６０は、ターボ過給機４による目標過給圧を取得する。例えば、種々のエンジン回転数について目標トルクと目標過給圧との関係を示すマップが予めメモリ等に記憶されており、ＰＣＭ６０は、そのマップを参照し、現時点でのエンジン回転数及びステップＳ３において決定した目標トルクに対応する目標過給圧を取得する。

【0038】

次に、ステップＳ１２において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１において取得した目標過給圧を実現するための、ＷＧバルブ３１の開度を決定する。

【0039】

次に、ステップＳ１３において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１２において設定した開度に基づき、ＷＧバルブ３１のアクチュエータを制御する。この場合、ＰＣＭ１０は、ステップＳ１２において設定した開度に応じてＷＧバルブ３１のアクチュエータを制御すると共に、圧力センサ４３により検出される過給圧を、ステップＳ１１において取得した目標過給圧に近づけるようにアクチュエータをフィードバック制御する。

【0040】

また、ステップＳ９〜Ｓ１０及びステップＳ１１〜Ｓ１３の処理と並行して、ステップＳ１４において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７において設定した点火時期に点火が行われるように、点火プラグ１４を制御する。
ステップＳ１０、Ｓ１３及びＳ１４の後、ＰＣＭ６０は、エンジン制御処理を終了する。

【0041】

＜変速制御処理＞
次に、図４を参照して、本発明の実施形態において行われる自動変速機の変速制御処理について説明する。図４は、本発明の実施形態による変速制御処理のフローチャートである。この変速制御処理は、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行され、また、図３に示したエンジン制御処理と並行して実行される。

【0042】

変速制御処理が開始されると、まず、ステップＳ２１において、ＰＣＭ６０は、アクセル開度センサ４０、クランク角センサ４６、圧力センサ４３などから入力された検出信号に基づき、現時点のアクセル開度、エンジン回転数及び過給圧を取得する。

【0043】

次に、ステップＳ２２において、ＰＣＭ６０は、現在の車速において自動変速機が変速段を現変速段から次変速段に変速した場合における変速直後のエンジン回転数（以下、必要に応じて「次変速段エンジン回転数」を呼ぶ）をＴＣＭ７０から取得する。この次変速段エンジン回転数は、現在の車速と次変速段の減速比とに基づいて求められる。

【0044】

次に、ステップＳ２３において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２１において取得したアクセル開度及び過給圧と、ステップＳ２２において取得した次変速段エンジン回転数に基づき、エンジン１０が次変速段エンジン回転数において所定の予測時間先に出力可能な上限トルクを算出する。なお、予測時間は、目標トルクに基づきスロットルバルブ６や可変吸気バルブ機構１８を制御した場合にエンジン１０の出力トルクが応答するまでの時間であり、例えば２００ｍｓである。
例えば、ＰＣＭ６０は、図３に例示したエンジン制御処理のステップＳ３において決定した目標トルクを取得する。そして、種々のエンジン回転数について過給圧と出力トルクとの関係を示す過給圧マップ（予め作成されてメモリ等に記憶されている）の中から現在のエンジン回転数に対応するマップを参照し、目標トルクに対応する過給圧を目標過給圧として算出する。さらに、現在の過給圧と目標過給圧との間の値（例えば、現在の過給圧と目標過給圧との間を１：９に内分した点の値）を、２００ｍｓ先の予測過給圧として算出し、次変速段エンジン回転数に対応する過給圧マップにおいて予測過給圧に対応する出力トルクを、次変速段エンジン回転数において２００ｍｓ先に出力可能な上限トルクとして算出する。

【0045】

次に、ステップＳ２４において、ＰＣＭ６０は、ＴＣＭ７０から入力された情報に基づき、車両の運転状態が、自動変速機による変速を実行する変速点に到達したか否かを判定する。
図５は、ＴＣＭ７０が自動変速機の制御を行うときに参照する変速制御マップの一例である。この変速制御マップにおいて、横軸は車速を示し、縦軸はアクセル開度を表している。ＴＣＭ７０は、図５に例示したような変速制御マップを参照し、現在の車速及びアクセル開度に対応する変速段を目標変速段として設定する。そして、ＴＣＭ７０は、車速やアクセル開度の変化により目標変速段が変化した場合、車両の運転状態が変速点に到達したことを示す信号をＰＣＭ６０に出力する。

【0046】

ステップＳ２４において、車両の運転状態が変速点に到達した場合、ステップＳ２５に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２３において算出した上限トルクにより、ドライバが要求する駆動力を自動変速機による変速後に実現できるか否かを判定する。
具体的には、ＰＣＭ６０は、図３に例示したエンジン制御処理のステップＳ２において決定した目標加速度を実現するために必要な駆動力を、アクセルペダルを操作したドライバが要求する駆動力（ドライバ要求駆動力）として決定する。また、ステップＳ２３において算出した上限トルクと次変速段の減速比に基づき、変速後に出力可能な予測駆動力を算出する。そして、算出した予測駆動力がドライバ要求駆動力以上であればドライバ要求駆動力を変速後に実現できると判定し、予測駆動力がドライバ要求駆動力未満であればドライバ要求駆動力を変速後に実現とできない判定する。

【0047】

その結果、ステップＳ２３において算出した上限トルクにより、ドライバ要求駆動力を変速後に実現できる場合、ステップＳ２６に進み、ＰＣＭ６０は、変速制御の開始を指示する旨の信号をＴＣＭ７０に出力する。
一方、ステップＳ２４において車両の運転状態が変速点に到達していない場合、又は、ステップＳ２５において、上限トルクによりドライバ要求駆動力を変速後に実現できない場合、ステップＳ２７に進み、ＰＣＭ６０は、変速制御を行わずに現変速段を保持することを指示する旨の信号をＴＣＭ７０に出力する。
ステップＳ２６又はＳ２７の後、ＰＣＭ６０は変速制御処理を終了する。

【0048】

＜エンジンの動作＞
次に、図６を参照して、本発明の実施形態による変速制御処理を実行した場合のエンジンの動作を説明する。図６は、本発明の実施形態による変速制御処理を実行した場合のタイムチャートの一例である。具体的には、図６では、上から順に、アクセル開度、エンジン回転数、現過給圧、出力トルク、変速段、次変速段エンジン回転数、次変速段での上限トルクを示している。

【0049】

図６に示すように、時刻ｔ０においてアクセル開度が増大し始めると、それに応じて出力トルクを増大させるようにエンジン１０の制御が行われ、エンジン回転数も徐々に増大する。また、次変速段エンジン回転数（図６では現在の車速において自動変速機が変速段を１速から２速に変速した場合における変速直後のエンジン回転数）も現変速段（図６では１速）でのエンジン回転数と同じように増大する。

【0050】

時刻ｔ１において車両の運転状態が変速点に到達した場合、ＰＣＭ６０は、時刻ｔ１の車速における次変速段エンジン回転数ＮｅａをＴＣＭ７０から取得し、時刻ｔ１でのアクセル開度ＡＰＯ及び過給圧Ｐｎに基づき、次変速段エンジン回転数Ｎｅａで２００ｍｓ先に出力可能な上限トルクＴｑａを算出する。そして、上限トルクＴｑａと次変速段（２速）の減速比に基づき、変速後に出力可能な予測駆動力を算出し、予測駆動力がドライバ要求駆動力以上か否かを判定する。

【0051】

予測駆動力がドライバ要求駆動力以上である場合、ＰＣＭ６０は変速制御の開始を指示する旨の信号をＴＣＭ７０に出力する。ＴＣＭ７０は自動変速機の変速制御を開始し、時刻ｔ２において変速段が次変速段（２速）に切り替わる。この場合、変速直後にエンジン１０が出力可能な駆動力はドライバ要求駆動力以上であるので、駆動力不足により変速ショックが生じることはない。

【0052】

一方、予測駆動力がドライバ要求駆動力未満である場合、ＰＣＭ６０は変速制御を行わずに現変速段を保持することを指示する旨の信号をＴＣＭ７０に出力する。したがって、ＴＣＭ７０は自動変速機の変速制御を行わず、時刻ｔ２においても変速段は現変速段（１速）に保持される。すなわち、過給圧の上昇遅れ等により変速後の変速段においてドライバ要求駆動力が得られない場合には変速を行わないので、駆動力不足により変速ショックが生じることを防止できる。

【0053】

＜作用効果＞
次に、上述した本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置の作用効果を説明する。

【0054】

まず、ＰＣＭ６０は、エンジン１０の現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジン１０が出力可能な上限トルクを予測し、アクセルペダルの操作を含む車両の運転状態に基づき決定したドライバ要求駆動力を、自動変速機による変速後に上限トルクにより実現可能である場合、自動変速機に変速を実行させ、ドライバ要求駆動力を変速後に上限トルクにより実現可能ではない場合、自動変速機に現在の変速段を保持させるので、過給圧の上昇遅れ等により変速後の変速段においてドライバ要求駆動力が得られない運転状態であるにも関わらず変速を実行して変速ショックを引き起こすことを防止することができ、スムーズな変速が行われるようにエンジンを制御することができる。

【0055】

また、ＰＣＭ６０は、変速後の変速段におけるエンジン回転数とターボ過給機４による現在の過給圧とに基づき、上限トルクを予測するので、例えばエンジン回転数が低く十分な過給圧が得られない場合でも、その状態を反映してエンジン１０が出力可能な上限トルクを正確に予測することができ、これにより、ドライバ要求駆動力を自動変速機による変速後に上限トルクにより実現可能か否かを正確に判定して、変速ショックを引き起こすことなくスムーズな変速が行われるようにエンジンを制御することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ 吸気通路
４ ターボ過給機
４ａ コンプレッサ
４ｂ タービン
６ スロットルバルブ
１０ エンジン
１３ 燃料噴射弁
１４ 点火プラグ
１８ 可変吸気バルブ機構
２５ 排気通路
３１ ＷＧバルブ
４０ アクセル開度センサ
４３ 圧力センサ
５３ 車速センサ
６０ ＰＣＭ
７０ ＴＣＭ
１００ エンジンシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】