JP2008232032A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パワートレインの耐久性を効率的且つ効果的に担保する。
【解決手段】エタノール混合燃料を使用可能なエンジン２００を搭載するＦＦＶたる車両１０において、ＥＣＵ１００は、パワートレイン保護処理を実行する。当該処理においては、変速機たるＥＣＴ４００において実現されている変速比に応じて、エンジン２００の出力トルクＴＥの上限値たる上限トルクＴＥＭＡＸが設定される。一方、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の負荷率ＫＬから算出した基準トルクＴＥＫＬに対し、エタノール濃度ＤＥに応じた補正を施すことにより推定トルクＴＥＥＳＴを算出する。ここで、推定トルクＴＥＥＳＴが上限トルクＴＥＭＡＸよりも大きい場合、出力トルクＴＥが上限トルクＴＥＭＡＸとなるように点火時期又はスロットル開度或いはその両方が設定され、出力トルクＴＥが制限される。
【選択図】図５

Description

本発明は、アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、変速ショックの防止を図るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたエンジンの制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、アルコール含有燃料のアルコール濃度に応じてエンジン出力低下の補正量を増量することにより、十分なトルクダウンを行うことが可能であるとされている。

尚、アルコール濃度により変化するエンジン出力性能に基づいて無段変速機のプライマリ圧及びセカンダリ圧を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−２９６０７１号公報 特開平４−３１６７５９号公報

従来の技術では、限定された状況でのみアルコール濃度に応じた出力調整が図られるため、物理的或いは機械的な衝撃等に対する変速機の耐久性を、内燃機関の全ての動作条件（少なくとも日常的に使用されるものと判断される程度の動作条件）において少なくとも不足が生じない程度に担保するためには、変速機の容量を内燃機関の最大出力に適合させる必要がある。内燃機関の出力は、燃料中のアルコール濃度が高い程大きくなるから、結局変速機の容量は、燃料の採り得る最大のアルコール濃度に適合したものとせざるを得ない。

ところが、燃料中のアルコール濃度は常に最大値を採る訳ではないから、変速機の耐久性は必要以上に高くなり易い。一方、相対的に大容量の変速機は、小容量の変速機と較べてトルク損失が大きくなり易く、動力の伝達効率が低下し易い。また、同時に変速機が大型化し、重量も増加するため、燃費等、経済性能の点からも不利となり易い。

一方で、アルコール濃度に応じて常に内燃機関の出力を制限し、変速機の保護を図ろうとした場合、出力の向上による車両の動力性能の向上といった、アルコール混合燃料を使用することによってもたらされ得る利益が消失しかねない。

即ち、従来の技術には、アルコール混合燃料を使用する内燃機関を搭載する車両において、変速機を含むパワートレインの耐久性を効率的且つ効果的に担保することが困難であるという技術的な問題点がある。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、パワートレインの耐久性を効率的且つ効果的に担保し得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関と、変速機を含むパワートレインとを備えた車両において該内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記変速機の変速比を特定する変速比特定手段と、前記特定された変速比に基づいて前記内燃機関の出力トルクを制限すべきか否かの判別を行う判別手段と、前記出力トルクを制限すべき旨の前記判別が行われた場合に、前記出力トルクが制限されるように前記内燃機関を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る車両に備わる「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該気筒各々の燃焼室において、燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する爆発力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等を適宜介して動力として取り出すことが可能に構成された、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を包括する概念であり、本発明では特に、燃料としてエタノールやメタノール等の各種アルコールとガソリンとを混合してなるアルコール混合燃料を使用可能に構成された機関を包括する概念である。尚、本発明に係る内燃機関は、燃料中のアルコール濃度が少なくとも単一な値に限定されない、好適な一形態としては当該アルコール濃度が例えば０％から１００％の範囲で変化しても動作に支障のない、所謂ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）用の内燃機関として構成される。

また、本発明に係る車両には、ＡＴ（Automatic Transmission：自動変速機）、ＭＴ（Manual Transmission：手動変速機）又はＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：連続式無段変速機）等の各種態様を採り得る変速機を含み、更には例えばデファレンシャル等の減速機、プロペラシャフト或いはアクスルシャフト等の車軸を適宜含み、内燃機関から出力される動力を駆動輪に対し物理的及び機械的に伝達する物理的、機械的、機構的及び電気的なシステムを包括する概念としてのパワートレインが備わる。

ここで、このような内燃機関においては、アルコールがガソリンと較べて大きい気化潜熱を有することに起因して、燃料中のアルコール濃度が高い程、気筒内に吸入される吸入空気が冷却され、気筒内部への充填効率が増大する傾向がある。このため、総体的にみれば、燃料中のアルコール濃度が高い程、内燃機関の出力トルクは増大することになる。

一方、上述した変速機を含むパワートレインの耐久性を規定する物理的又は機械的な強度（以下、適宜「強度」と略称する）は、少なくとも内燃機関の最大出力に対しても物理的又は機械的な不具合（例えば、損壊、損傷或いは故障等に起因する不具合）の顕在化を阻止し得る程度に担保されている必要がある。従って、必然的に、パワートレインの強度は、アルコール濃度が内燃機関毎に採り得る範囲で最高である場合（典型的には、１００％）における内燃機関の出力特性に適合するように設定される必要がある。即ち、総じて、アルコール混合燃料を使用可能に構成された内燃機関に連結されるパワートレインの強度は、例えば燃料としてガソリンのみを使用するように構成された内燃機関に連結されるパワートレインと較べて高い。言い換えれば、パワートレインは、より大きい入力を許容し得るように、例えば、シャフト径の拡大、構成部材の使用量の増加、より頑強な構成の採用或いは構成部材の厚みや強度の増加等を適宜に介することによって大容量化される。

他方、燃料中のアルコール濃度は、経時的に、例えば顕著な一例としては給油を実行する毎に変化するから、常に内燃機関が採り得る最高濃度（例えば、１００％）に維持されることは稀である。アルコール濃度が最高濃度よりも低ければ、内燃機関の最大出力も全体的に低下の傾向を示すから、上述したようにパワートレインの強度を最高濃度に適合させた場合には、必然的にパワートレインの強度が必要以上に担保されることになる。

ここで特に、パワートレインを大容量化した場合、耐久性が担保される反面、トルクの損失が大きくなり易く、総じて動力の伝達効率が低下し易い。従って、必要以上にパワートレインの強度が担保されている場合、このような動力の伝達効率の低下に、更にパワートレイン全体の重量増加や巨大化に係る燃費の悪化や搭載性の悪化も加わって、内燃機関を効率的に動作させる観点からは各種の不利益が生じ得る。

このような、パワートレインの耐久性が効率的且つ効果的に担保されないことによる不利益を解消することを目的の一として、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る変速比特定手段によって、変速機の変速比が特定される。

ここで、本発明に係る「特定」とは、例えば、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択又は推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従った論理演算や数値演算の結果として導出すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。係る概念の範囲内において、変速比特定手段は、例えば変速機が有段変速装置であれば、予め変速段毎に規定される変速比の中から、例えばシフト位置センサ等の検出手段から供給されるシフト位置の情報に基づいて、或いは変速機を物理的に、機械的に又は電気的に制御するコントローラや制御装置等から供給される現時点で実現されている変速段の情報等に基づいて、該当する変速比を選択的に取得することによって変速比を特定する。或いは、無段変速機等の場合には、回転センサ等の検出手段によって検出される、入力軸の回転速度及び出力軸の回転速度相互間の比を算出することによって、変速比を特定してもよい。

一方、このように変速比が特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段が、この特定された変速比に基づいて内燃機関の出力トルクを制限すべきか否かの判別を行う。

ここで特に、パワートレインの耐久性を担保する観点からは、パワートレインに入力される駆動力（以下、単に「駆動力」と称する）が重要となる。駆動力は、内燃機関の出力トルクに変速機の変速比を乗じた値と少なくとも相関する値（単に当該乗算の結果が駆動力として利用されてもよい）であり、内燃機関の出力トルクが等しければ、変速機が有段（即ち、変速比として複数且つ段階的な値を採る）であるか、無段（即ち、変速比は連速的に変化し得る）であるかにかかわらず、変速比が大きい程（即ち、より低速側の変速比程）大きくなる。

従って、判別手段は、特定された変速比に基づいて、その時点のアルコール濃度及びエンジンの動作条件、並びに予め設定されたパワートレインの強度等を考慮し、出力トルクを制限すべきか否かについての総合的な判断を、個々のタイミングで的確に行うことができる。

この際、判別手段が行う判別に係る判別基準は、少なくとも、過大な駆動力が入力として供給されることによるパワートレインの耐久性の低下、及びそれに伴って生じ得るパワートレインの物理的又は機械的な不具合が実践上顕在化することのないように定められる限りにおいて、何ら限定されない趣旨である。

このような判別が行われた結果、出力トルクを制限すべき旨の判別が行われた場合、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段によって、当該出力トルクが制限されるように内燃機関が制御される。

この際、出力トルクを制限するための制御プロセスは、出力トルクを制限し得る限りにおいて限定されない趣旨であるが、好適な一形態としては、点火時期の遅角又はスロットル開度の減少或いはその両方等により出力トルクが制限される。尚、出力トルクが制限される限りにおいて、パワートレインに入力される駆動力は幾らかなり減少するのであり、出力トルクの制限量や制限率等、その度合いは必ずしも限定されないが、好適な一形態として、出力トルクは、その時点でパワートレインに入力される駆動力が、パワートレイン毎に、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、パワートレインに物理的な不具合を生じさせることのないように定められ得る許容値を超えることのないように制限される。

このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、変速機の変速比に基づいて内燃機関の出力トルクを制限すべきか否かに係る判別がなされ、真に出力トルクを制限すべき場合に限って出力トルクを制限することが可能となる。従って、パワートレインの耐久性が十分に担保された状態で、アルコール混合燃料を使用することによって得られる出力向上に係る利益と、パワートレインの相対的な小容量化による伝達効率の低下抑制及び燃費悪化抑制に係る利益とを、可及的に両立しつつ享受することが可能となる。即ち、パワートレインの耐久性が効率的且つ効果的に担保されるのである。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記出力トルクを特定するトルク特定手段と、前記特定された変速比に応じて前記出力トルクの上限を規定する第１の上限値を設定する第１の上限値設定手段とを更に具備し、前記判別手段は、前記特定された出力トルクと前記設定された第１の上限値との比較に基づいて前記判別を行い、前記制御手段は、前記出力トルクを制限すべき旨の判別が行われた場合に、前記出力トルクが前記設定された第１の上限値以下となるように前記内燃機関を制御する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得るトルク特定手段が、例えば負荷率及び機関回転速度等、内燃機関の動作条件及び燃料中のアルコール濃度等に基づいて、出力トルクを特定する。一方で、この出力トルクの上限を規定する第１の上限値が、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の上限値設定手段によって、例えば、予め然るべき記憶手段に記憶されるマップ等からその時点の変速比に対応する或いは更にその時点の内燃機関の運転条件等に対応する一の値が選択的に取得される等して設定される。

ここで、判別手段は、この第１の上限値と、特定されたトルクとの比較に基づいて、前述した判別を行う。従って、出力トルクを制限すべきか否かに係る判別基準が明確且つ簡便に与えられ、判別手段の処理上の負荷が軽減される。一方で、制御手段は、出力トルクを制限すべき旨の判別がなされた場合には、出力トルクがこの第１の上限値以下となるように内燃機関を制御する。従って、この態様によれば、出力トルクを制限すべき場合に、パワートレインを過大な入力から好適に保護することが可能となり、実践上有益である。

尚、この態様では、前記判別手段は、前記特定された出力トルクが前記設定された第１の上限値より大きい場合に前記出力を制限すべき旨の判別を行ってもよい。

このようにすれば、出力トルクを制限すべきか否かに係る判別基準がより一層明確となり、判別手段の処理負荷を軽減し得る。

第１の上限値設定手段を備える本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記第１の上限値設定手段は、前記特定された変速比が大きい程小さくなるように前記第１の上限値を設定する。

上述したように、変速比が大きい程パワートレインに入力される駆動力は大きくなる。従って、第１の上限値を、変速比が大きい程小さく設定することによって、駆動力に基づいた出力トルク制限の要否を、より正確に判別することが可能となり、実践上有益である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記出力トルクを特定するトルク特定手段と、前記特定された出力トルク及び変速比に基づいて前記パワートレインに加わる駆動力を特定する駆動力特定手段と、前記駆動力の上限を規定する第２の上限値を設定する第２の上限値設定手段とを更に具備し、前記判別手段は、前記特定された駆動力と前記第２の上限値との比較に基づいて前記判別を行い、前記制御手段は、前記出力トルクを制限すべき旨の判別が行われた場合に、前記出力トルクが制限されることにより前記駆動力が前記設定された第２の上限値以下となるように前記内燃機関を制御する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る駆動力特定手段により、前述した態様と同様の構成を採り得るトルク特定手段によって特定される出力トルク及び変速機の変速比に基づいて駆動力が特定される。

一方、この態様によれば、この駆動力の上限を規定する第２の上限値が、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の上限値設定手段によって、例えば、予め然るべき記憶手段に記憶されるマップ等からその時点の変速比に対応する或いは更にその時点の内燃機関の運転条件等に対応する一の値が選択的に取得される等して設定される。

ここで、判別手段は、この第２の上限値と、特定された駆動力との比較に基づいて、前述した判別を行う。従って、出力トルクを制限すべきか否かに係る判別基準が明確且つ簡便に与えられ、判別手段の処理上の負荷が軽減される。一方で、制御手段は、出力トルクを制限すべき旨の判別がなされた場合には、駆動力がこの第２の上限値以下となるように出力トルクが制限される。従って、この態様によれば、出力トルクを制限すべき場合に、パワートレインを過大な入力から好適に保護することが可能となり、実践上有益である。

ここで特に、本態様によれば、パワートレインの耐久性を規定する駆動力そのものに基づいて、出力トルクを制限すべきか否かに係る判別を行うことができる。駆動力の上限値は、パワートレインに固有の値であり、変速比によって変化しない（別言すれば、駆動力の概念に変速比が含まれている）から、有段の変速機（例えば、前進の変速段が概ね４〜７個程度である変速機）と較べて十分に多数の変速比を実現することが可能なＣＶＴ等においては、このように駆動力自体の比較により判別手段に係る判別プロセスの煩雑化を緩和することも可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置に対応する車両１０の要部構成を概念的且つ模式的に表してなる概略構成図である。

図１において、車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、トルクコンバータ３００、ＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission：電子制御式自動変速装置）４００、ＥＣＴ駆動部５００及び油圧コントローラ６００を備え、特に、エンジン２００の燃料としてエタノールとガソリンとを混合してなるエタノール混合燃料（即ち、本発明に係る「アルコール混合燃料」の一例である）を使用可能に構成された、ＦＦＶである。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、車両１０の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するパワートレイン保護処理を実行することが可能に構成されている。

エンジン２００は、車両１０の動力源として機能するように構成されたエンジンである。ここで、図２を参照して、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２はエンジン２００の模式図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図２において、エンジン２００は、シリンダ２０１内にその一部たる点火プラグの一部が露出してなる点火装置２０２の点火動作により混合気を爆発させると共に、その爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランクシャフト２０５の回転位置に基づいて、点火装置２０２の点火時期等を制御するように構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の機関回転数ＮＥを算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。

シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１３において、インジェクタ２１４から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。ここで、燃料は、燃料タンク２１５に貯留されており、図示せぬ低圧ポンプの作用によりデリバリパイプ２１６を介してインジェクタ２１４に圧送供給されている。インジェクタ２１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気ポート２１３に噴射することが可能に構成されている。尚、デリバリパイプ２１６には、燃料中のエタノール濃度ＤＥを検出するためのアルコールセンサ２１７が設置されている。アルコールセンサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエタノール濃度ＤＥは、ＥＣＵ１００により常に或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

シリンダ２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１９の開弁時に排気ポート２２０を介して排気管２２１に導かれる。

吸気管２０７上には、クリーナ２０８が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。クリーナ２０８の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２０９が配設されている。エアフローメータ２０９は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、シリンダ２０１内部へ吸入される空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１０が配設されている。このスロットルバルブ２１０には、スロットルポジションセンサ２１２が電気的に接続されており、その開度たるスロットル開度を検出することが可能に構成されている。また、スロットルバルブ２１０の近傍には、スロットルバルブモータ２１１が設置されている。スロットルバルブモータ２１１は、スロットルバルブ２１０の物理的な開閉動作を制御可能に構成されたモータであり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。

ＥＣＵ１００は、図２において不図示のアクセル開度センサによって検出されるアクセル開度に基づいて、このスロットルバルブモータ２１１の駆動状態を制御する。その結果、スロットルバルブ２１０は、係るスロットルバルブモータ２１１の駆動力によって駆動される。尚、スロットルバルブ２１０は、ＥＣＵ１００により制御されたスロットルバルブモータ２１１の駆動力により駆動される電子制御式のスロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００によって、運転者の意思（即ち、アクセル開度）とは無関係に制御され得る。

排気管２２１には、三元触媒２２３が設置されている。三元触媒２２３は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。排気管２２１における三元触媒２２３の上流側には、空燃比センサ２２２が配設されている。空燃比センサ２２２は、排気ポート２２０を介して排出される排気ガスからエンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロック（符号省略）に設けられた冷却水の流路たるウォータージャケットには、当該冷却水の温度を検出することが可能に構成された水温センサ２２４が設置されている。水温センサ２２４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水の温度は、ＥＣＵ１００によって常に、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

図１に戻り、トルクコンバータ３００は、エンジン２００における前述したクランクシャフト２０５の後段に接続された、流体伝達装置である。トルクコンバータ３００は、クランクシャフト２０５を介して伝達されるエンジン２００の回転動力を、ＥＣＴ４００に伝達することが可能に構成されている。尚、トルクコンバータ３００の詳細な構成については後述する。

タービン回転センサ３０１は、トルクコンバータ３００の後述するタービンランナ３２０の回転速度（以下、適宜「タービン回転速度」と称する）を検出可能に構成されたセンサである。タービン回転センサ３０１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたタービン回転速度ＮＴは、ＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

ＥＣＴ４００は、クラッチ要素、ブレーキ要素及びワンウェイクラッチ要素等、不図示の油圧アクチュエータによって駆動される油圧式摩擦係合装置を複数備えた、本発明に係る「変速機」の一例たる電子制御式自動変速装置である。ＥＣＴ４００では、これら各油圧式摩擦係合装置各々の係合状態が変化することによって、相互に異なる複数の変速比を得ることが可能に構成される。尚、ＥＣＴ４００の詳細な構成については、トルクコンバータ３００と併せ、後に図３を参照する形で説明する。

車両１０には更に、デファレンシャル１１、左駆動軸ＳＦＬ、右駆動軸ＳＦＲ、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、車速センサ１２、シフトレバー１３、シフト位置センサ１４、アクセル開度センサ１５及びアクセルペダル１６が備わる。

デファレンシャル１１は、ＥＣＴ４００の出力回転軸に接続された差動ギアであり、駆動輪且つ操舵輪たる左前輪ＦＬおよび右前輪ＦＲ相互間の回転差を吸収することが可能に構成されている。尚、デファレンシャル１１は、ＥＣＴ４００の出力回転軸の回転速度を固有の変速比に従って減速する最終減速機として機能するように構成されている。

左駆動軸ＳＦＬ及び右駆動軸ＳＦＲは、夫々左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲに連結された回転軸であり、夫々がデファレンシャル１１に連結される構成となっている。従って、車両１０において、エンジン２００から発せられる動力は、クランクシャフト２０５、トルクコンバータ３００、ＥＣＴ４００、デファレンシャル１１及び当該左右の駆動軸を介して駆動輪たる左右の前輪に伝達される構成となっている。ここで特に、ＥＣＴ４００、デファレンシャル１１、左駆動軸ＳＦＬ及び右駆動軸ＳＦＲは、全体として、車両１０のパワートレイン（符号省略）を構成している。尚、以下の説明においては、ＥＣＴ４００、デファレンシャル１１、左駆動軸ＳＦＬ及び右駆動軸ＳＦＲを包括する呼称として適宜「パワートレイン」なる言葉を使用することとする。

車速センサ１２は、車両１０の速度たる車速Ｖを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ１２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

シフトレバー１３は、車両１０のドライバによる操作が可能に構成された変速用の操作手段である。本実施形態において、シフトレバー１３には、１レンジ、２レンジ、Ｄレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ、及びＰレンジの計６種類のシフト位置が用意されており、当該シフト位置の各々に応じて前述したＥＣＴ４００の変速比が変化する構成となっている。

シフト位置センサ１４は、シフトレバー１３のシフト位置を検出可能に構成されたセンサである。シフト位置センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたシフト位置は、ＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この検出されたシフト位置に応じてＥＣＴ４００を制御する構成となっている。

アクセル開度センサ１５は、図２において述べたように、ドライバにより操作されるアクセルペダル１６の開度たるアクセル開度Ａｃｃを検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ａｃｃは、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

ＥＣＴ駆動部５００は、ＥＣＴ４００を物理的、機械的、電気的及び磁気的に駆動することが可能に構成された、より具体的には、上述した複数の摩擦係合装置の係合状態を変化させることが可能に構成された駆動ユニットである。ＥＣＴ駆動部５００は、複数のリニアソレノイド及びソレノイドを備え、各々が後述するＥＣＴ４００の油圧式摩擦係合装置の各々を駆動する油圧アクチュエータを駆動する構成となっている。

油圧コントローラ６００は、上述したＥＣＴ駆動部５００におけるリニアソレノイドの励磁状態制御（例えばデューティ比制御）及びソレノイドの励磁状態制御（例えば、励磁及び非励磁の切り替え制御）等により、ＥＣＴ４００における各摩擦係合装置に対応する油圧アクチュエータの油圧を制御可能に構成された制御ユニットである。油圧コントローラ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態がＥＣＵ１００によって上位に制御される構成となっている。

次に、図３を参照し、トルクコンバータ３００及びＥＣＴ４００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、トルクコンバータ３００及びＥＣＴ４００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、トルクコンバータ３００は、ポンプインペラ３１０、タービンランナ３２０、ステータ３３０、ワンウェイクラッチ３４０及びロックアップクラッチ３５０を備える。

ポンプインペラ３１０は、エンジン２００のクランクシャフト２０５と連結され、クランクシャフト２０５の回転に同期して回転可能に構成されている。

タービンランナ３２０は、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を介してポンプインペラ３１０と対向配置されると共に、ＥＣＴ４００の入力軸４０１に連結されている。従って、このタービンランナ３２０の回転速度は、ＥＣＴ４００の入力軸４０１の回転速度と等価である。尚、既に説明したように、係るタービンランナ３２０の回転速度たるタービン回転速度ＮＴは、タービン回転センサ３０１によって検出される構成となっている。

ステータ３３０は、ワンウェイクラッチ３４０を介して非回転部材であるハウジング（符号省略）に連結され、タービンランナ３２０からポンプインペラ３１０へ還流するＡＴＦの方向を変換することが可能に構成されたトルク増幅手段である。

ロックアップクラッチ３５０は、その係合状態に応じて、クランクシャフト２０５から伝達される回転動力を、トルクコンバータ３００を介することなく入力軸４０１に直接伝達することが可能に構成されたクラッチである。

一方、図３において、ＥＣＴ４００は、入力軸４０１上に同軸に配設されると共にキャリアとリングギアとが夫々相互に連結されることにより所謂ＣＲ−ＣＲ結合の遊星歯車機構を構成するシングルピニオン型の一対の第１遊星歯車機構４３０及び第２遊星歯車機構４４０と、入力軸４０１と平行なカウンタ軸４０２に同軸に配置された一組の第３遊星歯車機構４５０と、カウンタ軸４０２の軸端に固定されて、前述したデファレンシャル１１と噛み合う出力ギア４０３とを備える。

これら第１遊星歯車機構４３０、第２遊星歯車機構４４０及び第３遊星歯車機構４５０の各構成要素、即ちサンギア、リングギア及びそれらに噛み合う遊星ギアを回転可能に支持するキャリアは、４つのクラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３により相互に選択的に連結され、また３つのブレーキＢ１、Ｂ２及びＢ３によって非回転部材であるハウジングに選択的に連結され、或いは二つのワンウェイクラッチＦ１及びＦ２により相互に又はハウジングと係合させられる構成となっている。

これら各クラッチ及び各ブレーキは、多板式のクラッチやバンドブレーキ等、油圧アクチュエータによりその係合状態が制御される油圧式摩擦係合装置であり、既に述べたように、油圧コントローラ６００によって制御されるＥＣＴ駆動部５００により駆動制御され、その係合力を規定する油圧が変化する構成となっている。

このような構成の下、入力軸４０１と同軸上に配置された一対の第１遊星歯車機構４３０、第２遊星歯車機構４４０、クラッチＣ０、クラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２及びワンウェイクラッチＦ１によって、前進四段後進一段の変速段を備えた主変速部４１０が構成される。また、カウンタ軸４０２上に配置された一組の遊星歯車機構４５０、クラッチＣ３、ブレーキＢ３及びワンウェイクラッチＦ２によって、補助変速部４２０が構成される。尚、この補助変速部４２０によって前進二段の変速段が実現されることにより、ＥＣＴ４００全体としては前進五段の変速段が実現されている。

＜実施形態の動作＞
＜ＥＣＴ４００の動作＞
ここで、図４を参照し、これら油圧式摩擦係合装置の係合状態とＥＣＴ４００の変速段との関係について説明する。ここに、図４は、ＥＣＴ４００における油圧式摩擦係合装置各々の係合状態とＥＣＴ４００の変速段との対応関係を説明する表である。

図４において、縦の系列には、シフトレバー１３によって選択されるシフト位置及びそれに対応する変速段が順次配されており、横の系列には、前述した各油圧式摩擦係合装置が配されている。図４において「○」は係合していることを表し、「×」は解放されていることを表している。また、「△」は、駆動時のみ係合することを表している。

尚、図４では、Ｒレンジ（後進用の変速段に相当）、Ｐレンジ及びＮレンジ（動力遮断時の変速段に相当）並びにＤレンジ（前進用の変速段（５段）に相当）に対応する係合状態のみが示される。即ち、１ｓｔレンジ及び２ｎｄレンジに相当する係合状態は、Ｄレンジにおいて実現される１ｓｔ及び２ｎｄの変速段に相当する係合状態と等価であるため、その図示が省略されている。

図示するように、ＥＣＴ４００では、シフト位置がＤレンジである場合に、図示「１ｓｔ」、「２ｎｄ」、「３ｒｄ」、「４ｔｈ」及び「５ｔｈ」に相当する前進５段の変速段が実現される。尚、これら前進用変速段の変速比は、「１ｓｔ」、「２ｎｄ」、「３ｒｄ」、「４ｔｈ」及び「５ｔｈ」の順で小さくなる。即ち、「１ｓｔ」が最大であり、「５ｔｈ」が最小となる。尚、これ以降の説明では、「１ｓｔ」、「２ｎｄ」、「３ｒｄ」、「４ｔｈ」及び「５ｔｈ」を、夫々適宜「１速」、「２速」、「３速」、「４速」及び「５速」等と称することとする。また、シフトレバー１３のシフト位置がＤレンジである場合、変速段は、ＥＣＵ１００の制御により、例えばＲＯＭに格納された変速用のマップに基づいて自動的に切り替えられる。従って、ＥＣＴ４００において、その時点で如何なる変速段が選択されているかについては、ＥＣＵ１００により絶えず把握されている。

＜パワートレイン保護処理＞
エンジン２００は、ＦＦＶ用のエンジンであり、燃料として使用されるエタノール混合燃料中のエタノール濃度ＤＥは、０％〜１００％の間で変化し得る。一方、エタノールは、ガソリンと較べて大きい気化潜熱を有するから、燃料中のエタノール濃度ＤＥが高い程、シリンダ２０１内に吸入される吸入空気は冷却され得、その充填効率が増大する傾向がある。このため、例えば同一の動作条件で比較した場合、エンジン２００の負荷率ＫＬは、或いは出力トルクは、燃料としてガソリンのみが使用される場合（即ち、エタノール濃度ＤＥがゼロである場合と等価）と較べて大きくなり易い。従って、定性的にみて、エタノール濃度ＤＥが高い程、エンジン２００の出力トルクＴＥは増大し易い。

このように燃料性状によって出力トルクＴＥが変化し得る構成であることに鑑みれば、ＥＣＴ４００を含むパワートレインの耐久性を担保する観点からは、当該パワートレインの物理的な強度は、本来、エンジン２００が出力し得る最大の出力、即ち、エタノール濃度ＤＥが１００％である場合に整合させるべきであるが、そのように構成すれば、必然的にエタノール濃度が低い場合に過剰品質となり、トルク損失による動力の伝達効率低下、燃費の悪化及び搭載性の悪化等といった不利益が顕在化し易い。そこで、車両１０では、ＥＣＵ１００が、パワートレイン保護処理を実行することによって、パワートレインの耐久性を効率的且つ効果的に担保することを可能としている。

ここで、図５を参照し、パワートレイン保護処理の詳細について説明する。ここに、図５は、パワートレイン保護処理のフローチャートである。

図５において、ＥＣＵ１００は、予め設定された車両１０の動作状態に関連する各種信号を取得する（ステップＳ１０１）。具体的に、ＥＣＵ１００は、エタノール濃度センサ２１７により検出されるエタノール濃度ＤＥ、クランクポジションセンサ２０６により検出されるクランクシャフト２０５の回転位相を時間処理して得られる機関回転速度ＮＥ、アクセル開度センサ１５により検出されるアクセル開度Ａｃｃ、スロットルポジションセンサ２１２により検出されるスロットル開度Ｔｈｒ、及びＥＣＴ４００の現時点の変速比ｉを取得する。この際、変速比ｉは、シフト位置センサ１４により検出されるシフトレバー１３のシフト位置、又はＥＣＵ１００自身が把握する、ＥＣＴ４００において現在選択されている前進用の変速段（即ち、前述した１速乃至５速のいずれかの変速段）の情報に基づいて取得される。ＥＣＵ１００のＲＯＭ内には、予めＥＣＴ４００の採り得る変速比ｉの情報が、変速段の各々に対応付けられる形で記憶されており、ＥＣＵ１００は、記憶された変速比の中から、現時点で動作に供されている変速段に対応する変速比を選択的に取得することによって、変速比ｉを取得する。即ち、ステップＳ１０１に係る処理によって、本発明に係る「変速比を特定する」処理の一例が実現される。

次に、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の上限トルクＴＥＭＡＸを設定する（ステップＳ１０２）。上限トルクＴＥＭＡＸは、ＥＣＴ４００の採り得る変速比毎に、機関回転速度ＮＥに対応付けられる形で予めマップとして記憶されており、ＥＣＵ１００は、変速比ｉ及び機関回転速度ＮＥに対応する一の値を当該マップから選択的に取得することにより上限トルクＴＥＭＡＸを設定する。尚、上限トルクＴＥＭＡＸは、本発明に係る「第１の上限値」の一例である。

次にＥＣＵ１００は、エンジン２００の負荷率ＫＬを算出する（ステップＳ１０３）。この際、ＥＣＵ１００は、負荷率ＫＬと、機関回転速度ＮＥ及びスロットル開度Ｔｈｒとを相互に対応付けてなるマップから、一の値を選択的に取得することによって、負荷率ＫＬを算出する。但し、負荷率ＫＬを算出する手法としては公知の各種形態を採ることが可能であり、例えば、下記（１）式に準じた数値演算が実行されてもよい。

ＫＬ＝Ｍｃ／（ＤＳＰ／ＮＣＹＬ）／ρａｓｔｄ×１００・・・（１）
ここで、Ｍｃは、吸気工程完了時において各シリンダ内に充填されている空気の量として規定される筒内充填空気量（単位はｇ）を、ＤＳＰは、エンジン２００の排気量（単位はＬ）を、ＮＣＹＬはシリンダ数を、ρａｓｔｄは標準状態（例えば、１気圧、２５℃）における空気の密度（例えば、約１，２ｇ／Ｌ）を夫々表す。この際、Ｍｃは、スロットル開度Ｔｈｒ及び機関回転速度ＮＥに応じて定まる、シリンダ２０１内に流入する空気の流量ｍｃ（単位はｇ／ｓｅｃ）と、吸気工程１回に要する時間（即ち、機関回転速度ＮＥに応じて定まる）との積として扱うことができる。従って、機関回転速度ＮＥ及びスロットル開度Ｔｈｒ、或いは更にエアフローメータ２０９により検出される吸入空気量Ｇに基づいて、負荷率ＫＬを数値演算の結果として求めることも可能となる。

負荷率ＫＬを算出すると、ＥＣＵ１００は、算出された負荷率ＫＬからエンジン２００の基準トルクＴＥＫＬを算出する（ステップＳ１０４）。ここで、基準トルクＴＥＫＬとは、燃料がガソリンである場合（即ち、エタノール濃度ＤＥがゼロである場合）のトルクＴＥの値を表す。基準トルクＴＥＫＬは、予め機関回転速度ＮＥ及び負荷率ＫＬに対応付ける形で予めマップとして記憶されており、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３に係る処理で算出された負荷率ＫＬと、機関回転速度ＮＥとに基づいて、当該マップから一の値を選択的に取得することによって、基準トルクＴＥＫＬを算出する。

基準トルクＴＥＫＬを算出すると、ＥＣＵ１００は更に、この基準トルクＴＥＫＬを補正するためのトルク補正値ＫＡＬを取得する（ステップＳ１０５）。ここで、トルク補正値ＫＡＬは、上述したようにエンジン出力がエタノール濃度に応じて変化することを補正するための補正係数であり、本実施形態では、基準トルクＴＥＫＬに対し乗じるべき値として設定される。ここで、図６を参照し、トルク補正値ＫＡＬについて説明する。ここに、図６は、トルク補正値ＫＡＬの特性を表す模式図である。

図６において、トルク補正値ＫＡＬは、エタノール濃度ＤＥに対しリニアな関数として設定される。ここで、エタノール濃度ＤＥがゼロ、即ち燃料がガソリンである場合には、トルク補正値ＫＡＬは１である。ＥＣＵ１００は、このような特性を有するトルク補正値ＫＡＬを、エタノール濃度ＤＥに対応付ける形で予めＲＯＭに記憶している。

図５に戻り、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５に係る処理において、ステップＳ１０１において取得されたエタノール濃度ＤＥに基づいてトルク補正値ＫＡＬを選択的に取得する。

トルク補正値ＫＡＬを取得すると、ＥＣＵ１００は、推定トルクＴＥＥＳＴを算出する（ステップＳ１０６）。即ち、エンジン２００の出力トルクＴＥを推定する。推定トルクＴＥＥＳＴは、現時点の動作条件において実際にエンジン２００が出力し得る出力トルクＴＥの値であり、基準トルクＴＥＫＬに対しトルク補正値ＫＡＬを乗じることにより算出される。

こうして推定トルクＴＥＥＳＴが算出されると、即ち、エンジン２００の出力トルクＴＥが推定されると、ＥＣＵ１００は、この推定トルクＴＥＥＳＴが、先に求めた上限トルクＴＥＭＡＸ未満（上限トルクの設定如何により、容易に「以下」と置換し得る）であるか否かを判別する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７に係る処理は、即ち、ＥＣＵ１００が本発明に係る「判別手段」として機能する際の処理の一例である。

ステップＳ１０７に係る判別の結果、推定トルクＴＥＥＳＴが上限トルクＴＥＭＡＸ未満である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、出力トルクＴＥを推定トルクＴＥＥＳＴに制御するための制御量、より具体的には、スロットル開度Ｔｈｒ及び点火装置２０２に係る点火時期を設定する（ステップＳ１０８）。

一方、推定トルクＴＥＥＳＴが上限トルクＴＥＭＡＸ以上である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、出力トルクＴＥを上限トルクＴＥＭＡＸに制御するための制御量、より具体的にはスロットル開度Ｔｈｒ及び点火装置２０２に係る点火時期を設定する（ステップＳ１０９）。ここで、推定トルクＴＥＥＳＴが上限トルクＴＥＭＡＸよりも大きい場合には、ステップＳ１０９に係る処理において設定される制御量は、エンジン２００の出力トルクＴＥを制限するためのものとなる。より具体的には、点火時期は遅角側で設定され、スロットル開度Ｔｈｒは減少側で設定される。

ステップＳ１０８又はステップＳ１０９により、制御量が決定されると、ＥＣＵ１００は、当該決定された制御量に基づいてエンジン動作条件を制御する（ステップＳ１１０）。ここで、ステップＳ１０８に係る処理により制御量が設定された場合には、エンジン２００の出力トルクＴＥは、何ら制限されることなく出力されるが、ステップＳ１０９に係る処理により制御量が設定された場合には、エンジン２００の出力トルクＴＥは、上限トルクＴＥＭＡＸに制限される。即ち、推定トルクＴＥＥＳＴが上限トルクＴＥＭＡＸよりも大きい場合に限って、エンジン２００の出力トルクＴＥは上限トルクＴＥＭＡＸに制限される。ステップＳ１１０に係る処理が実行されると、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。パワートレイン保護処理は以上の如く遂行される。

ここで、図７を参照し、パワートレイン保護処理の効果について説明する。ここに、図７は、パワートレイン保護処理の効果を説明する模式図である。

図７において、縦軸及び横軸に夫々出力トルクＴＥ及び機関回転速度ＮＥが表されてなる座標平面が規定される。当該座標平面上で、エタノール濃度ＤＥが０％及び１００％である場合の二条件について、エンジン２００の最大トルク（即ち、ＷＯＴ（Wide Open Throttle）トルク）を規定すると、夫々図示ＰＲＦ＿０ＷＯＴ１（破線参照）及びＰＲＦ＿１００ＷＯＴ１（一点鎖線参照）となる。

当該座標平面上で、上限トルクＴＥＭＡＸを表すと、ＥＣＴ４００が１速に制御されている場合、即ち、１速の変速比ｉに対応する上限トルクＴＥＭＡＸは、図示ＰＲＦ＿ＴＥＭＡＸ１ｓｔ（実線参照）となる。ここで、エタノール濃度ＤＥが０％である場合、機関回転速度ＮＥ全域でＷＯＴトルクが１速の上限トルクＴＥＭＡＸを超えることはない。従って、図５のステップＳ１０６に係る処理において算出される推定トルクＴＥＥＳＴが上限トルクＴＥＭＡＸを超えることはなく、出力トルクＴＥの制限は行われない。

一方、エタノール濃度ＤＥが１００％である場合、機関回転速度ＮＥ１において出力トルクＴＥが上限トルクＴＥＭＡＸ１ｓｔ１に到達するまでは、ＷＯＴトルクであっても推定トルクＴＥＥＳＴが上限トルクＴＥＭＡＸ以下となり、出力トルクＴＥの制限は行われない。ところが、機関回転速度ＮＥ１よりも高回転領域においては、ＷＯＴトルクが上限トルクＴＥＭＡＸを超えるため、出力トルクＴＥの制限がなされる。例えば、機関回転速度ＮＥがＮＥ２（ＮＥ２＞ＮＥ１）である場合、エンジン２００の出力トルクＴＥは、本来図示ＴＥ２（即ち、推定トルクＴＥＥＳＴ）であるが、当該制限により、上限トルクＴＥＭＡＸ１ｓｔ２（ＴＥＭＡＸ１ｓｔ２＜ＴＥ２）に制限される。

ここで、ＥＣＴ４００が２速乃至５速に制御される場合、上限トルクＴＥＭＡＸは図示ＰＲＦ＿ＴＥＭＡＸ２ｎｄ〜５ｔｈ（二点鎖線参照）によって固定値として規定され、機関回転速度ＮＥ全域でＰＲＦ＿１００ＷＯＴ１によって規定される値よりも大きいＴＥＭＡＸ２／５を採る。即ち、本実施形態に係るＥＣＴ４００は、その強度が、２速乃至５速の変速段に対してはエンジン２００の最大出力に十分耐え得るように担保されており、如何なるアルコール濃度ＤＥであっても、また如何なるスロットル開度Ｔｈｒであっても、更には如何なる機関回転速度ＮＥであっても、出力トルクＴＥの制限はなされない。
即ち、上限トルクＴＥＭＡＸが図７に示すような特性を採るとすれば、ＥＣＴ４００の変速段が１速に制御される場合であって、且つエタノール濃度ＤＥが少なくとも０％以外の値を採る少なくとも一部の場合に限って（図７から推察すれば、概ね５０％以上のエタノール濃度ＤＥに対して）、スロットル開度Ｔｈｒに応じて（即ち、図７に示されるのはＷＯＴトルクであり、スロットル開度Ｔｈｒが小さければ、特性は全体的に下方にシフトし得る）、更には機関回転速ＮＥに応じて、適宜出力トルクＴＥの制限が行われることになる。

このように、本実施形態によれば、変速比ｉに応じて設定される上限トルクＴＥＭＡＸによって、ＥＣＴ４００を含むパワートレインの耐久性を、動力の伝達効率を可及的に維持しつつ担保し、エタノール混合燃料を使用することによる出力向上に係る利益を可及的に享受することが可能となる。図７を参照する形で具体的に言えば、パワートレインは、変速段が１速に制御される場合の一部において出力トルクＴＥが制限されることによって、その物理的な強度自体は、入力され得る駆動力の全域にわたって担保されている必要がなくなり（入力され得る駆動力の全域にわたって十分な強度を有さずともよいように出力トルクＴＥが制限される、と言い換えてもよい）、相対的に小容量に構成することが可能となる。従って、パワートレインの耐久性が十分に担保された状態で、エタノール混合燃料を使用することによる動力性能の向上に係る利益と、パワートレインを小容量化することによる動力伝達損失の低減及び燃費の向上といった利益とを可及的に両立することが可能となる。即ち、効率的且つ効果的にパワートレインの耐久性が担保されるのである。

また、このように変速比毎に上限トルクＴＥＭＡＸを設定し得ることに鑑みれば、パワートレインの耐久性は常に担保されるのであり、小容量化による伝達効率及び搭載性の向上を重視するか、或いは大容量化によってエンジンの出力向上を図るかについて、車両の仕様、仕向け及び要求性能等に応じて最適化することが可能となり、実践上極めて有益である。

ここで、例えば、エタノール濃度ＤＥに応じて出力トルクＴＥの抑制を図る旨の技術を比較例として用いると、図７を参照した場合、エタノール濃度ＤＥが１００％である場合には、出力トルクＴＥの制限を行う必要が生じる。然るに、上述したように、出力トルクＴＥの制限が必要となるのは本来、パワートレインに入力される駆動力、言い換えれば変速比に応じて定まる、上限トルクＴＥＭＡＸを超える範囲のみであり、例えばエタノール濃度ＤＥが１００％であったとしても、スロットル開度ＴｈｒがＷＯＴ未満の領域や、機関回転速度ＮＥが低い領域等では、必ずしも出力トルクＴＥの制限を必要としない。従って、このような比較例では、明らかに不要な出力トルクの制限が行われることとなり、アルコール混合燃料を使用することによる動力性能向上の利益が明らかに消失してしまう。即ち、本実施形態に係るパワートレイン保護処理は、このような比較例に対して明らかに高い利益を提供し得る。

尚、予め図７に示すような変速比ｉに応じた上限トルクＴＥＭＡＸの特性が判明している場合、或いは、少なくともエンジン２００の動作条件（エタノール濃度ＤＥを含む）によらず耐久性を担保し得る変速段が決まっている場合等には、ステップＳ１０１に係る処理において得られる変速比ｉ次第で、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０７に係る処理を省略し、ステップＳ１０８に係る処理を実行して、速やかにエンジン２００の動作状態を制御してもよい。
＜第２実施形態＞
＜実施形態の構成＞
本発明に係るパワートレインの構成は第１実施形態のものに限定されない。ここで、図８を参照し、本発明の第２実施形態に係る車両２０の構成について説明する。ここに、図８は、本発明に係る内燃機関の制御装置に対応する車両２０の要部構成を概念的且つ模式的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図８において、車両２０は、本発明に係る「変速機」の一例として、ＥＣＴ４００の代わりにＣＶＴ７００を備える点において、第１実施形態に係る車両１０と顕著に異なっている。ＣＶＴ７００は、二個のプーリを備え、当該プーリ各々において無端状のベルトを巻回するためのＶ溝の溝幅を可変とすることにより変速比を連続的に変化させることが可能に構成された、本発明に係る「変速機」の他の一例たる電子制御式自動変速機である。

ここで、図９を参照し、ＣＶＴ７００の構成について説明する。ここに、図９は、ＣＶＴ７００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、ＣＶＴ７００は、入力回転軸７１０、前後進切替装置７２０、変速部７３０、出力回転軸７４０及び油圧制御部７５０を備える。

入力回転軸（プライマリシャフトとも称される）７１０は、トルクコンバータ３００のタービンランナ３２０と連結されたシャフト（符号省略）と前後進切替装置７２０を介して連結された回転軸である。

前後進切替装置７２０は、出力側に入力回転軸７１０が、また入力側にトルクコンバータ３００側のシャフトが連結されてなり、当該シャフトに対する入力回転軸７１０の回転方向を正逆の間で切り替えることが可能に構成されたプラネタリギアユニットである。前後進切換装置７２０は、差動回転可能な３つの回転要素を有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素の回転を停止させるブレーキと、回転要素同士を選択的に連結するクラッチとを有しており、当該ブレーキ及びクラッチ各々の締結解放の状態に応じて、シャフトの回転方向に対する入力回転軸７１０の回転方向が切り替わる構成となっている。

変速部７３０は、駆動プーリ（プライマリプーリとも称される）７３１、無端ベルト７３２及び従動プーリ（セカンダリプーリとも称される）７３３、油圧アクチュエータ７３４、回転センサ７３５及び７３６を含んで構成され、ＣＶＴ７００の変速比を物理的機械的に規定してなるユニットである。駆動プーリ７３１と従動プーリ７３３とは、夫々の中心軸線を互いに平行にし、且つ所定の間隔を隔てて配置されている。

駆動プーリ７３１は、入力回転軸７１０と一体に回転し、且つ軸線方向に固定された固定プーリ片７３１ａと、入力回転軸７１０と一体回転し、且つ軸線方向に動作可能に構成された可動プーリ片７３１ｂとを有している。この可動プーリ片７３１ｂの背面側には、可動プーリ片７３１ｂを軸線方向に動作させるための油圧アクチュエータ７３４が設けられている。油圧アクチュエータ７３４は更に、可動プーリ片７３１ｂに軸線方向の推力を与える油圧室（不図示）を有している。一方、これら固定プーリ片７３１ａと可動プーリ片７３１ｂとの対向面は、テーパ角を一定とするテーパ面を形成しており、当該テーパ面によって断面視Ｖ字型の溝（以下、適宜「Ｖ溝」と称する）が形成されている。駆動プーリ３３１は、このＶ溝に係る溝幅を変更することが可能に構成されている。

一方、従動プーリ７３３は、出力回転軸７４０と一体に回転し、且つ軸線方向に固定された固定プーリ片７３３ａと、出力回転軸７４０と一体に回転し、且つ軸線方向に動作可能な可動プーリ片７３３ｂとを有している。この可動プーリ片７３３ｂの背面側には、可動プーリ片７３３ｂを軸線方向に動作させるための油圧アクチュエータ（不図示）が設けられている。当該油圧アクチュエータは更に、可動プーリ片７３３ｂに軸線方向の推力を与える油圧室を有している。一方、これら固定プーリ片７３３ａと可動プーリ片７３３ｂとの対向面は、テーパ角を一定とするテーパ面を形成しており、当該テーパ面によって、駆動プーリ７３１と同様にＶ溝が形成されている。

無端ベルト７３２は、駆動プーリ７３１と従動プーリ７３３との間の動力伝達を行うことが可能に構成された金属製且つ無端状のベルトである。無端ベルト７３２は、上述した各プーリのＶ溝に挟み込まれる形状の多数の金属片が環状に配列してなると共に、それらの金属片がフープと称される環状の金属バンドによって結束された構成を有している。

係る構成において、無端ベルト７３２の全長は、当該フープによって制限される。従って、各プーリによって無端ベルト７３２を挟み付けると、Ｖ溝のテーパ面（傾斜面）によって無端ベルト７３２を半径方向で外側に押し出す向きの力が作用し、その結果、無端ベルト７３２に張力が加えられるとともに、無端ベルト７３２と各プーリとの接触圧力が発生し、その接触圧力と摩擦係数とで決まる摩擦力によって、無端ベルト７３２と各プーリとの間で出力トルクが伝達される。このように無端ベルト７３２を挟み付ける圧力として規定される挟圧力は、例えば、従動プーリ７３３側の油圧アクチュエータ（不図示）の油圧室の油圧に応じて制御される。

これに対し、いずれか一方のプーリにおいて無端ベルト７３２を挟み付ける圧力が相対的に増大し、あるいは低下すると、無端ベルト７３２の張力に抗して無端ベルト７３２が当該一方のプーリで半径方向で外側に押し出され、或いは反対に半径方向で内側に入り込み、同時に他方のプーリでは無端ベルト７３２が半径方向で内側に入り込み、或いは半径方向で外側に押し出される。その結果、無端ベルト７３２の巻き掛け半径の変化が生じ、変速が実行される。この際、例えば、駆動プーリ７３１側の油圧アクチュエータの油圧室に供給される作動油の流量が制御されることによって、当該変速に係る変速比が制御される。このように、ＣＶＴ７００における変速は、駆動プーリ７３１における上述した溝幅を変化させて、無端ベルト７３２の各プーリに対する巻き掛け半径を変更することにより実行される。

回転センサ７３５は、入力回転軸７１０の回転速度、即ち、入力回転速度Ｖｉｎを検出することが可能に構成されたセンサである。回転センサ７３５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された入力回転速度Ｖｉｎは、ＥＣＵ１００によって常に、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

回転センサ７３６は、出力回転軸７４０の回転速度、即ち、出力回転速度Ｖｏｕｔを検出することが可能に構成されたセンサである。回転センサ７３６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された出力回転速度Ｖｏｕｔは、ＥＣＵ１００によって常に、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

油圧制御部７５０は、駆動プーリ７３１側の油圧アクチュエータ７３４の油圧室に供給される作動油の油圧を制御するための制御ユニットであり、当該油圧室に対し相互に並列して配置されたアップシフト制御弁７５１及びダウンシフト制御弁７５３を備える。

アップシフト制御弁７５１は、駆動プーリ７３１側の油圧アクチュエータ７３４の油圧室に対する作動油の供給を制御するバルブであり、電気的に接続された第１ソレノイド７５２から出力される信号によって動作するように構成されている。具体的には、アップシフト制御弁７５１は、第１ソレノイド７５２における駆動デューティ比に応じて油圧アクチュエータ７３４の油圧室に作動油を供給するように構成されている。

ダウンシフト制御弁７５３は、油圧アクチュエータ７３４の油圧室から作動油を排出するためのバルブであり、第２ソレノイド７５４から出力される信号によって動作するように構成されている。具体的には、ダウンシフト制御弁７５３は、第２ソレノイド７５４における駆動デューティ比に応じて油圧アクチュエータ７３４の油圧室から作動油を排出する構成となっている。

尚、油圧制御部７５０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態、例えば、第１ソレノイド７５２及び第２ソレノイド７５４各々における駆動デューティ比等は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。例えば、ＥＣＵ１００は、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ、機関回転速度ＮＥ等の入力信号に基づいて変速の要否を判断するとともに、当該変速の要否に基づいて、第１ソレノイド７５２及び第２ソレノイド７５４の通電状態を制御するための駆動デューティ比等を演算し、その駆動デューティ比に応じた制御信号を出力するように構成されている。また、ＥＣＵ１００は、従動プーリ７３３が無端ベルト７３２を挟み付けることによって生じる上述した挟圧力を制御し、ＣＶＴ７００における伝達出力トルク容量を制御することも可能に構成されている。

このような構成の下、ＣＶＴ７００は、ＥＣＵ１００により、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ等の車両の走行状態に基づいて、目標変速比又は目標入力回転速度が設定され、変速比（即ち、出力回転速度Ｖｏｕｔと入力回転速度Ｖｉｎとの比）又は入力回転速度Ｖｉｎがその目標値に一致するように制御される。この際、第１ソレノイド７５２又は第２ソレノイド７５４が、ＥＣＵ１００から入力された駆動デューティ比に応じた信号を出力することにより、アップシフト制御弁７５１から駆動プーリ７３１側の油圧アクチュエータに作動油が供給されてアップシフトが実行される。アップシフトとは、ＣＶＴ７００変速比を減少側に制御することを指す。これに対して、油圧アクチュエータからダウンシフト制御弁７５３を介して作動油が排出させられてダウンシフトが実行される。ダウンシフトとは、ＣＶＴ７００の変速比を増加側に制御することを指す。尚、アップシフト制御弁７５１及びダウンシフト制御弁７５３を制御することにより、ＣＶＴ７００の変速比を略一定に制御することも可能である。

＜実施形態の動作＞
車両２０において、ＥＣＵ１００は、第１実施形態と同様に、パワートレイン保護処理を実行する。ここで、図１０を参照し、本発明の第２実施形態に係るパワートレイン保護処理について説明する。ここに、図１０は、パワートレイン保護処理のフローチャートである。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１０において、ステップＳ１０１に係る処理により各種信号を取得すると、ＥＣＵ１００は、上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸを設定する（ステップＳ２０１）。ここで、上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸは、ＣＶＴ７００を含むパワートレインの物理的な強度に鑑み、当該パワートレインの耐久性を担保し得る入力の上限を規定するものとして定められた駆動力であり、本発明に係る「第２の上限値」の一例である。上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸは、第１実施形態に係る上限トルクＴＥＭＡＸと異なり、変速比を包含する概念であるから、パワートレイン毎に固定値を採る。

一方、上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸを設定すると、ＥＣＵ１００は、変速比ｉを取得する（ステップＳ２０２）。ここで、変速比ｉは、ＣＶＴ７００の入力回転速度Ｖｉｎと出力回転速度Ｖｏｕｔとの比であり、回転センサ７３５及び７３６により検出される各回転速度に基づいて取得される。変速比ｉを取得すると、ＥＣＵ１００は、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０３からステップＳ１０６に係る処理を実行し、推定トルクＴＥＥＳＴを算出する。

ＥＣＵ１００は、次に、算出した推定トルクＴＥＥＳＴと変速比ｉとに基づいて、推定駆動力ＦＯＵＴＥＳＴを算出する（ステップＳ２０３）。ここで、推定駆動力ＦＯＵＴＥＳＴは、推定トルクＴＥＥＳＴに変速比ｉを乗じた値として算出される。

このようにして推定駆動力ＦＯＵＴＥＳＴ及び上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸが導かれると、ＥＣＵ１００は、推定駆動力ＦＯＵＴＥＳＴが上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸ未満であるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。推定駆動力ＦＯＵＴＥＳＴが上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸ未満である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の出力トルクＴＥを制限することなく、推定トルクＴＥＥＳＴに応じた制御量を設定する（ステップＳ１０８）。

一方、推定駆動力ＦＯＵＴＥＳＴが上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸ以上である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、先に取得された変速比ｉと上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸとに基づいて、即ち、上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸを変速比ｉにより除することによって、上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸに対応する上限トルクＴＥＭＡＸを算出し（ステップＳ２０５）、算出された上限トルクＴＥＭＡＸに対応する制御量を設定する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０８又はステップＳ１０９に係る処理が実行されると、第１実施形態と同様にエンジン動作条件が制御され（ステップＳ１１０）、処理はステップＳ１０１に戻される。第２実施形態に係るパワートレイン保護処理は以上のように実行される。

ここで、このようにパワートレイン毎に、少なくとも耐久性を担保し得る限りにおいて自由に設定可能な上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸによれば、予め変速比の概念を含むため、変速比毎に上限トルクＴＥＭＡＸを設定する必要がなく、ＥＣＵ１００の処理負荷が軽減される。尚、このように、推定トルクＴＥＥＳＴではなく推定駆動力ＦＯＵＴＥＳＴに基づいて出力トルクＴＥを制限すべきか否かを判別する態様も、駆動力が変速比の関数であることに鑑みれば、「変速比に基づいて出力トルクを制限すべきか否かを判別する」範疇である。

ここで、第２実施形態の効果について、図１１を参照して説明する。ここに、図１１は、第２実施形態に係るパワートレイン保護処理の効果を説明する模式図である。

図１１において、縦軸及び横軸には夫々駆動力ＦＯＵＴ及び出力回転速度Ｖｏｕｔが表される。ここで、横軸に表される出力軸回転速度Ｖｏｕｔは、ＣＶＴ７００の出力軸７４０の回転速度であるから、結局は車速Ｖの関数である。従って、横軸には車速Ｖが表されても、概ね同様の特性を得ることができる。

ここで、上述したように、パワートレインに入力することが許容される上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸは、図示ＰＲＦ＿ＦＯＵＴＭＡＸ（二点鎖線参照）として表され、図示ＦＯＵＴ１を採る。ここで、エタノール濃度ＤＥが０％である場合のＷＯＴ駆動力（即ち、ＷＯＴトルクに対応する駆動力）が図示ＰＲＦ＿０ＷＯＴ２（破線参照）、１００％である場合のＷＯＴ駆動力が図示ＰＲＦ＿１００ＷＯＴ２（一点鎖線参照）として規定されるものとする。

この場合、エタノール濃度ＤＥが０％である場合には、出力回転速度Ｖｏｕｔの全域で駆動力ＦＯＵＴは上限駆動力ＦＯＵＴ１を下回り、出力トルクＴＥの制限は行われない。一方、エタノール濃度ＤＥが１００％である場合、出力回転速度ＶｏｕｔがＶｏｕｔ１未満となる範囲で駆動力ＦＯＵＴが上限駆動力ＦＯＵＴＭＡＸを超えるため、当該範囲でエンジン２００の出力トルクＴＥが制限される。

このように、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、ＣＶＴ７００を含むパワートレインの耐久性を、動力の伝達効率を可及的に維持しつつ担保し、エタノール混合燃料を使用することによる出力向上に係る利益を可及的に享受することが可能となる。即ち、効率的且つ効果的にパワートレインの耐久性が担保されるのである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係り、本発明に係る内燃機関の制御装置に対応する車両の要部構成を概念的且つ模式的に表してなる概略構成図である。 図１の車両におけるエンジンの模式図である。 図１の車両に備わるトルクコンバータ及びＥＣＴの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 ＥＣＴにおける油圧式摩擦係合装置各々の係合状態とＥＣＴの変速段との対応関係を説明する表である。 ＥＣＵにより実行されるパワートレイン保護処理のフローチャートである。 図５のパワートレイン保護処理において参照されるトルク補正値ＫＡＬの特性を表す模式図である。 図５のパワートレイン保護処理の効果を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態に係り、本発明に係る内燃機関の制御装置に対応する車両の要部構成を概念的且つ模式的に表してなる概略構成図である。 図８の車両に備わるＣＶＴの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 第２実施形態に係るパワートレイン保護処理のフローチャートである。 図１０のパワーとレイン保護処理の効果を説明する模式図である。

符号の説明

１０…車両、１２…車速センサ、１４…シフト位置センサ、１５…アクセル開度センサ、２０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２１０…スロットルバルブ、３００…トルクコンバータ、３０１…タービン回転センサ、４００…ＥＣＴ、５００…ＥＣＴ駆動部、６００…油圧コントローラ、７００…ＣＶＴ。

Claims (5)

1. アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関と、変速機を含むパワートレインとを備えた車両において該内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記変速機の変速比を特定する変速比特定手段と、
   前記特定された変速比に基づいて前記内燃機関の出力トルクを制限すべきか否かの判別を行う判別手段と、
   前記出力トルクを制限すべき旨の前記判別が行われた場合に、前記出力トルクが制限されるように前記内燃機関を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記出力トルクを特定するトルク特定手段と、
   前記特定された変速比に応じて前記出力トルクの上限を規定する第１の上限値を設定する第１の上限値設定手段と
   を更に具備し、
   前記判別手段は、前記特定された出力トルクと前記設定された第１の上限値との比較に基づいて前記判別を行い、
   前記制御手段は、前記出力トルクを制限すべき旨の判別が行われた場合に、前記出力トルクが前記設定された第１の上限値以下となるように前記内燃機関を制御する
   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。
3. 前記判別手段は、前記特定された出力トルクが前記設定された第１の上限値より大きい場合に前記出力を制限すべき旨の判別を行う
   ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記第１の上限値設定手段は、前記特定された変速比が大きい程小さくなるように前記第１の上限値を設定する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記出力トルクを特定するトルク特定手段と、
   前記特定された出力トルク及び変速比に基づいて前記パワートレインに加わる駆動力を特定する駆動力特定手段と、
   前記駆動力の上限を規定する第２の上限値を設定する第２の上限値設定手段と
   を更に具備し、
   前記判別手段は、前記特定された駆動力と前記第２の上限値との比較に基づいて前記判別を行い、
   前記制御手段は、前記出力トルクを制限すべき旨の判別が行われた場合に、前記出力トルクが制限されることにより前記駆動力が前記設定された第２の上限値以下となるように前記内燃機関を制御する
   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。

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