特許 7574777 自動車

(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】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】自動車

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/18 20060101AFI20241022BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

F02B37/18 A

F02D23/00 N

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021173826

(22)【出願日】2021-10-25

(65)【公開番号】P2023063804

(43)【公開日】2023-05-10

【審査請求日】2023-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】溝口 紘晶

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１３１９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８３５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３２７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１３７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１７４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２９８３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｄ ２３／００

Ｆ０２Ｄ ４１／００－４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

過給機を有するエンジンと、
前記エンジンからの動力を変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力する自動変速装置と、
前記エンジンと前記自動変速装置とを制御する制御装置と、
を備える自動車であって、
前記過給機は、吸気管内に取り付けられたコンプレッサと、排気管内に取り付けられたタービンと、前記排気管に前記タービンをバイパスするように取り付けられたバイパス管と、前記バイパス管に取り付けられたウエストゲートバルブと、を有し、
前記制御装置は、
大気圧が小さいときには大きいときに比して温度閾値が大きくなるように設定し、
前記エンジンおよび前記自動変速装置の潤滑油としての作動油の温度が前記温度閾値未満のときには前記ウエストゲートバルブを閉成するバルブ閉成制御を実行する、
ことを特徴とする自動車。

【請求項2】

請求項１記載の自動車であって、
前記制御装置は、前記バルブ閉成制御を実行しているときに、前記バルブ閉成制御を開始してから所定時間が経過した条件、前記エンジンへの要求負荷が所定負荷以上に至った条件、前記作動油の温度が前記温度閾値以上に至った条件のいずれか１つの条件が成立したときには、前記バルブ閉成制御を終了する、
自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車に関し、詳しくは、過給機を有するエンジンと自動変速装置とを備える自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の自動車としては、シフトレバーにより非駆動レンジから駆動レンジに切り替えられたときに生じ得るエンジンのエンストを抑制するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、非駆動レンジから駆動レンジに切り替えられたときに、トルクコンバータにモジュレータバルブによって調圧されたモジュレータ圧を供給する。これにより、トルクコンバータにライン圧などの高圧の油圧が供給される場合に比べてロックアップクラッチで発生する引き摺りトルクを低減し、非駆動レンジか駆動レンジへの切替中に発生するエンジンのエンストを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２０３５２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

過給機を有するエンジンと自動変速装置とを備える自動車では、高地における低温時には非駆動レンジから駆動レンジに切り替えたときにエンジンにエンストが生じる場合がある。過給機を有するエンジンでは、同出力の過給機を有しないエンジンに比して排気量が小さいため、高地ではアイドリング運転しているエンジンに吸入される空気が少なくなる。このため、アイドリング運転しているエンジンからの出力トルクは小さくなる。また、低温時には、自動変速装置におけるトルクコンバータのフリクショントルクが大きくなる。このため、高地における低温時では、過給機を有するエンジンをアイドリング運転している最中に非駆動レンジから駆動レンジにシフトポジションを切り替えると、エンジンからの出力トルクがトルクコンバータのフリクショントルクを十分に上回ることができず、エンジンがエンストしてしまう場合が生じる。

【0005】

本発明の自動車は、高地における低温時に非駆動レンジから駆動レンジにシフトポジションを切り替えた際にエンジンがエンストするのを抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明の自動車は、
過給機を有するエンジンと、
前記エンジンからの動力を変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力する自動変速装置と、
前記エンジンと前記自動変速装置とを制御する制御装置と、
を備える自動車であって、
前記過給機は、吸気管内に取り付けられたコンプレッサと、排気管内に取り付けられたタービンと、前記排気管に前記タービンをバイパスするように取り付けられたバイパス管と、前記バイパス管に取り付けられたウエストゲートバルブと、を有し、
前記制御装置は、作動油の温度が温度閾値未満のときには前記ウエストゲートバルブを閉成するバルブ閉成制御を実行する、
ことを特徴とする。

【0008】

本発明の自動車では、過給機は、吸気管内に取り付けられたコンプレッサと、排気管内に取り付けられたタービンと、排気管にタービンをバイパスするように取り付けられたバイパス管と、バイパス管に取り付けられたウエストゲートバルブと、を有する。そして、作動油の温度が温度閾値未満のときにはウエストゲートバルブを閉成するバルブ閉成制御を実行する。ウエストゲートバルブを閉成すると、排気がバイパス管に流れなくなり、排気によりタービンを回転させ、このタービンに連結されたコンプレッサの回転により、吸入空気量を多くする。これにより、アイドリング運転しているエンジンの出力トルクが大きくなり、自動変速装置が有するトルクコンバータのフリクショントルクを十分に上回るようになる。この結果、エンジンをアイドリング運転している状態で非駆動レンジから駆動レンジに切り替えたときに生じ得るエンジンのエンストを抑制することができる。

【0009】

本発明の自動車において、前記制御装置は、大気圧が小さいときには大きいときに比して前記温度閾値が大きくなるように前記温度閾値を設定するものとしてもよい。こうすれば、高地における低温時にも大気圧に応じて対応することができる。

【0010】

本発明の自動車において、前記制御装置は、前記バルブ閉成制御を実行しているときに、前記バルブ閉成制御を開始してから所定時間が経過した条件、前記エンジンへの要求負荷が所定負荷以上に至った条件、前記作動油の温度が前記温度閾値以上に至った条件のいずれか１つの条件が成立したときには、前記バルブ閉成制御を終了するものとしてもよい。こうすれば、過剰なバルブ閉成制御を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】電子制御ユニット５０により実行されるウエストゲートバルブ処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】温度閾値設定用マップの一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

【実施例】

【0013】

図１は、本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の自動車２０は、エンジン２２と、自動変速装置３０と、電子制御ユニット５０と、空調装置７２と、ナビゲーションシステム７４と、を備える。

【0014】

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料を用いて駆動する内燃機関として構成されており、その出力軸２３は自動変速装置３０に接続されている。このエンジン２２は、排気のエネルギを用いて過給するターボタイプの過給機（いわゆるターボチャージャー）２７を備える。

【0015】

過給機２７は、エアクリーナ２５に接続された吸気管２４に配置されたコンプレッサ２７ｂと、排気管２６に配置されたタービン２７ａと、コンプレッサ２７ｂとタービン２７ａとを連結する連結軸２７ｃと、排気管２６におけるタービン２７ａの上流側と下流側とを連絡するバイパス管２７ｄに設けられたウエストゲートバルブ２７ｅとを備える。この過給機２７では、ウエストゲートバルブ２７ｅの開度を調整することにより、バイパス管２７ｄを通流する排気の量とタービン２７ａに通流する排気の量との分配比が調整され（ウエストゲートバルブ２７ｅの開度が小さいほど、バイパス管２７ｄを通流する排気の量が少なくなると共にタービン２７ａに通流する排気の量が多くなるように調整され）、タービン２７ａの回転駆動力が調整され、コンプレッサ２７ｂによる圧縮空気量が調整され、エンジン２２の過給圧（吸気圧）が調整されるようになっている。なお、エンジン２２は、ウエストゲートバルブ２７ｅが全開のときには、過給機２７を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。

【0016】

自動変速装置３０は、トルクコンバータ３２と、自動変速機３４と、を備える。トルクコンバータ３２は、例えば流体式のロックアップクラッチ付きの周知のトルクコンバータとして構成されている。自動変速機３４は、例えば油圧駆動の前進６段で後進１段の変速機として構成されている。自動変速機３４の出力軸はデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに連結されている駆動軸３６に接続されている。

【0017】

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５１を中心として構成されたマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ５１の他に、プログラムなどを記憶するＲＯＭ５２や、データを一時的に記憶するＲＡＭ５２、データなど記憶するフラッシュメモリ５４、図示しない入出力ポートを備える。

【0018】

電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。入力ポートを介して電子制御ユニット５０に入力される信号としては、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号、シフトレバー６１のポジションを検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキポジションＢＰなどを挙げることができる。また、車速センサ６８からの車速Ｖや、大気圧センサ６９からの大気圧Ｐａ、エンジン２２や自動変速装置３０を潤滑する潤滑油が貯められるオイルパン４０に取り付けられた温度センサ４２からの油温Ｔｏｉｌなども挙げることができる。

【0019】

電子制御ユニット５０からは各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。出力ポートを介して電子制御ユニット５０から出力される制御信号としては、エンジン２２を運転制御するためのスロットル制御信号や燃料噴射制御、点火制御信号などの制御信号、ウエストゲートバルブ２７ｅへの駆動制御信号、自動変速装置３０への駆動制御信号などを挙げることができる。また、運転席近傍に取り付けられた表示装置７０への表示制御信号や、乗員室の空気を調和する空調装置７２への空調制御信号なども挙げることができる。

【0020】

次に、こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に高地における低温時の動作について説明する。なお、低温時としては、例えば０℃以下や－１０℃以下、あるいは－２０℃以下のときをいう。図２は、電子制御ユニット５０により実行されるウエストゲートバルブ処理の一例を示すフローチャートである。この処理は所定時間毎に繰り返し実行される。

【0021】

ウエストゲートバルブ処理が実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、エンジン２２がアイドリング運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。エンジン２２がアイドリング運転中であると判定したときには、バルブ閉成フラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。バルブ閉成フラグＦは、このウエストゲートバルブ処理により設定されるフラグであり、ウエストゲートバルブ２７ｅを閉成する制御（バルブ閉成制御）を実行していないときに値０が設定され、バルブ閉成制御を実行しているときに値１が設定されるフラグである。なお、バルブ閉成フラグＦは、初期値としては値０が設定されている。

【0022】

ステップＳ１１０でバルブ閉成フラグＦが値０であると判定したときには、温度センサ４２からの油温Ｔｏｉｌや大気圧センサ６９からの大気圧Ｐａなどの処理に必要なデータを入力する（ステップＳ１２０）。続いて、大気圧Ｐａに基づいて温度閾値Ｔｒｅｆを設定する（ステップＳ１３０）。温度閾値Ｔｒｅｆは，実施例では大気圧Ｐａと温度閾値Ｔｒｅｆとの関係を予め定めて温度閾値設定用マップとしてＲＯＭ５２などに記憶しておき、大気圧Ｐａが与えられるとマップから対応する温度閾値Ｔｒｅｆを導出することにより設定するものとした。図３に温度閾値設定用マップの一例を示す。図示するように、温度閾値Ｔｒｅｆは、実施例では、大気圧Ｐａが小さいほど温度閾値Ｔｒｅｆが高くなる傾向に設定される。これは、大気圧Ｐａが小さいほどエンジン２２に吸入される空気量が少なくなることに基づいている。なお、閾値温度Ｔｒｅｆとしては、例えば０℃以下の温度を用いることができる。

【0023】

温度閾値Ｔｒｅｆを設定すると、油温Ｔｏｉｌが温度閾値Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する(ステップＳ１４０）。、油温Ｔｏｉｌが温度閾値Ｔｒｅｆ未満ではない（温度閾値Ｔｒｅｆ以上である）と判定したときには、ウエストゲートバルブ２７ｅを閉成する制御（バルブ閉成制御）は不要と判断し、本処理を終了する。一方、油温Ｔｏｉｌが温度閾値Ｔｒｅｆ未満であると判定したときには、ウエストゲートバルブ２７ｅを閉成するバルブ閉成制御を実行し（ステップＳ１５０）、バルブ閉成フラグＦに値１をセットして（ステップＳ１６０）、本処理を終了する。このようにウエストゲートバルブ２７ｅを閉成することにより、排気がバイパス管２７ｄに流れなくなるようにし、排気によりタービン２７ａを回転させ、このタービン２７ａに連結されたコンプレッサ２７ｂの回転を促し、エンジン２２に吸入される空気量を多くする。このため、アイドリング運転しているエンジン２２の出力トルクが大きくなり、エンジン２２の出力トルクが自動変速装置３０が有するトルクコンバータ３２のフリクショントルクに比して十分に大きくなる。これにより、エンジン２２をアイドリング運転している最中にシフトレバー６１を非駆動レンジ（駐車ポジション（Ｐレンジ）やニュートラルポジション（Ｎレンジ））から駆動レンジ（後進ポジション（Ｒレンジ）やドライブポジション（Ｄレンジ））に切り替えたときに生じ得るエンジン２２のエンストを抑制する。

【0024】

ステップＳ１００でエンジン２２はアイドリング運転中ではないと判定したときには、バルブ閉成フラグＦが値１であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。バルブ閉成フラグＦが値１ではない（値０である）と判定したときには、バルブ閉成制御は実行されていないと判断し、本処理を終了する。

【0025】

一方、ステップＳ１７０でバルブ閉成フラグＦが値１であると判定したときには、バルブ閉成制御を解除する解除条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１８０）。バルブ閉成制御の解除条件としては、例えば、バルブ閉成制御を開始してから所定時間（例えば、油温Ｔｏｉｌが温度閾値Ｔｒｅｆを上回るのに十分な時間など）が経過した条件や、エンジン２２への要求負荷が所定負荷（最大負荷の５０％や６０％など）以上に至った条件、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが温度閾値Ｔｒｅｆ以上に至った条件などを挙げることができ、これの条件のいずれか一つが成立したときにバルブ閉成制御の解除条件が成立したと判断することができる。バルブ閉成制御を解除する解除条件が成立していないと判定したときには、本処理を終了する。一方、バルブ閉成制御を解除する解除条件が成立していると判定したときには、ウエストゲートバルブ２７ｅを閉成する制御（バルブ閉成制御）を解除（終了）し（ステップＳ１９０）、バルブ閉成フラグＦに値０をセットして（ステップＳ２００）、本処理を終了する。これにより、過剰なバルブ閉成制御を抑制することができる。

【0026】

ステップＳ１１０でバルブ閉成フラグＦが値０ではない（値１である）と判定したときには、バルブ閉成制御を解除する解除条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１８０）、バルブ閉成制御を解除する解除条件が成立していると判定したときには本処理を終了し、バルブ閉成制御を解除する解除条件が成立していると判定したときには、バルブ閉成制御を解除（終了）し（ステップＳ１９０）、バルブ閉成フラグＦに値０をセットして（ステップＳ２００）、本処理を終了する。これにより、エンジン２２をアイドリング運転中であっても過剰なバルブ閉成制御を抑制することができる。

【0027】

以上説明した実施例の自動車２０では、エンジン２２をアイドリング運転している最中に油温Ｔｏｉｌが大気圧Ｐａに基づいて設定された温度閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、ウエストゲートバルブ２７ｅを閉成するバルブ閉成制御を実行する。これにより、高地における低温時にエンジン２２をアイドリング運転している状態でシフトレバー６１を非駆動レンジから駆動レンジに切り替えたときに生じ得るエンジン２２のエンストを抑制することができる。また、バルブ閉成制御を実行している最中にバルブ閉成制御を解除する解除条件が成立したときには、ウエストゲートバルブ２７ｅを閉成するバルブ閉成制御を解除する。これにより、過剰なバルブ閉成制御を抑制することができる。

【0028】

実施例の自動車２０では、エンジン２２をアイドリング運転している最中に油温Ｔｏｉｌが大気圧Ｐａに基づいて設定された温度閾値Ｔｒｅｆ未満のときにウエストゲートバルブ２７ｅを閉成するバルブ閉成制御を実行するものとした。しかし、エンジン２２をアイドリング運転している最中に油温Ｔｏｉｌが閾値未満で、且つ、大気圧Ｐａが閾値未満のときにウエストゲートバルブ２７ｅを閉成するバルブ閉成制御を実行するものとしてもよし、、エンジン２２をアイドリング運転している最中に油温Ｔｏｉｌが閾値未満のときには大気圧Ｐａに拘わらずにウエストゲートバルブ２７ｅを閉成するバルブ閉成制御を実行するものとしてもよい。

【0029】

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、過給機２７が「過給機に相当し、エンジン２２が「エンジン」に相当し、自動変速装置３０が「自動変速装置」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。

【0030】

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

【0031】

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0033】

２０ 自動車、２２ エンジン、２３ 出力軸、２４ 吸気管、２５ エアクリーナー、２６ 排気管、２７ 過給機、２７ａ タービン、２７ｂ コンプレッサ、２７ｃ 連結軸、２７ｄ バイパス館、２７ｅ ウエストゲートバルブ、３０ 自動変速装置、３２ トルクコンバータ、３４ 自動変速機、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、５０ 電子制御ユニット、５１ ＣＰＵ、５２ ＲＯＭ、５３ ＲＡＭ、５４ フラッシュメモリ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、６９ 大気圧センサ、７０ 表示装置、７２ 空調装置、７４ ナビゲーションシステム。

【図1】

【図2】

【図3】