JP2010024967A

JP2010024967A - 車両の運転制御方法およびその装置

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Publication number: JP2010024967A
Application number: JP2008187346A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sadakane; 伸治定金
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】吸排気弁の開弁期間を部分的にオーバーラップさせてターボ過給機のターボラグを軽減させようとしても、可変動弁機構での機械的な制御遅れが発生する。
【解決手段】車両の加速時に吸排気弁１６，１７の少なくとも一方を開閉するカムの回転位相を変更し、吸排気弁１６，１７の開弁期間の一部をオーバーラップさせて吸気の一部を排気通路３２側に導く本発明による車両の運転制御方法は、必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出し、算出された駆動トルクと内燃機関のクランク軸１９の回転速度とに基づいて吸排気弁１６，１７の開弁期間のオーバーラップ量の目標値を設定し、吸排気弁１６，１７の少なくとも一方を開閉するためのカムの回転位相をこの目標値となるように変更し、目標値に対応したカムの回転位相と実際の回転位相との差に基づいてターボ過給機４３のタービン４９よりも上流側の排気通路３２内に加圧気体を吹き込むようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変動弁機構を用いて吸排気弁の開弁期間の一部をオーバーラップさせることにより、ターボ過給機のターボラグを軽減させるようにした車両の運転制御方法およびその装置に関する。

ターボ過給機が組み込まれた車両においては、運転者の加速要求に伴うアクセルペダルの踏み込みに対し、ターボ過給機のタービンの慣性運動による加速遅れが存在し、乗り心地を低下させる一因となっている。このようないわゆるターボラグを解消するため、特許文献１に開示された可変動弁機構を利用した技術が提案されている。これは、車両の加速時に吸気弁および排気弁の開弁期間を部分的にオーバーラップさせることにより、このオーバーラップ期間中にターボ過給機のコンプレッサ側の高圧となった吸気の一部をそのまま排気通路側に導くようにしたものである。これにより、吸気の一部をターボ過給機のタービンを加速させるための回転エネルギーとして用いることができ、ターボラグをより少なくさせることが可能となる。

特開２００６−３２２３３５号公報

可変動弁機構により吸気弁および排気弁の開弁期間を部分的にオーバーラップさせてターボ過給機のターボラグを軽減させるようにした特許文献１に開示された装置においては、可変動弁機構の駆動をエンジンの回転によって発生する油圧を利用している。このため、可変動弁機構に対する電気的な制御を開始してから、実際に可変動弁機構が作動し、吸排気弁の開閉期間の変更が終了するまで、ある程度の時間が必要であり、制御遅れにつながってしまう。特に、エンジンの運転状態が低回転領域にある場合、可変動弁機構を駆動するための油圧も低圧となっているため、さらなる制御遅れが発生することとなる。また、この制御遅れは、製品の個体差や油温あるいはその劣化の進行状態によっても微妙に変動する。これらの制御遅れは、先のターボラグほどではないにしても、乗り心地の改善を損なう要因となることは容易に想像し得よう。

本発明の目的は、車両の加速時に吸気弁および排気弁の開弁期間を部分的にオーバーラップさせてターボ過給機のターボラグを軽減させる場合、可変動弁機構の機械的な制御遅れを改善して乗り心地のさらなる向上を企図した装置を提供することにある。

本発明の第１の形態は、可変動弁機構およびターボ過給機が組み込まれた内燃機関を搭載する車両の加速時に可変動弁機構を駆動し、吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するためのカムの回転位相を変更して吸気弁および排気弁の開弁期間の一部をオーバーラップさせ、吸気の一部を排気通路側に導いてターボ過給機のタービンに対して回転エネルギーを付与する車両の運転制御方法であって、運転者のアクセル操作に応じて必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出するステップと、算出された必要とされる駆動トルクと内燃機関のクランク軸の回転速度とに基づいて吸気弁および排気弁の開弁期間のオーバーラップ量の目標値を設定するステップと、設定されたオーバーラップ量の目標値となるように、可変動弁機構を駆動して吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するためのカムの回転位相を変更するステップと、前記オーバーラップ量の目標値に対応したカムの回転位相と、このカムの実際の回転位相との差を検出するステップと、前記カムの回転位相の差に基づいてターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路内に加圧気体を吹き込むステップとを具えたことを特徴とするものである。

本発明において、オーバーラップ量の目標値に対応したカムの回転位相に対して実際の回転位相がずれている場合、ターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路内に加圧気体を吹き込むことにより、ターボ過給機のタービンの回転上昇が早まる。

本発明の第１の形態による車両の運転制御方法において、運転者のアクセル操作に応じて必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出するステップは、運転者により操作されるアクセル開度を検出するステップと、内燃機関のクランク軸の回転速度を検出するステップとを含み、アクセル開度とクランク軸の回転速度とに基づいて必要とされる内燃機関の駆動トルクが算出されるものであってよい。

カムの回転位相の差に基づいてターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路内に加圧気体を吹き込むステップは、カムの回転位相の差に応じて排気通路内に加圧気体を吹き込まれる加圧気体の圧力を調整するステップを含むものであってよい。

本発明の第２の形態は、吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するためのカムの回転位相を変更してこれら吸気弁および排気弁の開弁期間の一部をオーバーラップさせ、吸気の一部を排気通路側に導いてターボ過給機のタービンに対して回転エネルギーを付与し得る可変動弁機構が組み込まれた車両の運転制御装置であって、前記ターボ過給機のタービンよりも上流側の前記排気通路に放圧通路を介して連通する加圧気体の供給源と、前記放圧通路の途中に設けられてこの放圧通路の開閉を行い、前記加圧気体の供給源から前記排気通路内への加圧気体の供給を制御するための開閉手段と、内燃機関のクランク軸の回転位相に対し、前記カムの回転位相を検出するカム位相検出センサと、前記クランク軸の回転速度と運転者によって操作されるアクセル開度とに基づき、必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出する目標駆動トルク算出手段と、この目標駆動トルク算出手段によって算出された目標駆動トルクと前記クランク軸の回転速度とに基づいて前記吸気弁および排気弁の開弁期間の目標オーバーラップ量を設定するオーバーラップ量設定手段と、このオーバーラップ量設定手段により設定された目標オーバーラップ量に対応する前記カムの回転位相と、このカムの実際の回転位相との差に基づき、前記開閉弁の開閉を制御する制御手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明においては、クランク軸の回転速度とアクセル開度とに基づき、目標駆動トルク算出手段が運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じて必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出する。オーバーラップ量設定手段は、目標駆動トルク算出手段によって算出された目標駆動トルクとクランク軸の回転速度とに基づいて吸気弁および排気弁の開弁期間の目標オーバーラップ量を設定する。制御手段は、オーバーラップ量設定手段により設定された目標オーバーラップ量に対応するカムの回転位相と、このカムの実際の回転位相との差に基づき、加圧気体供給源から排気通路内への加圧気体の供給を開閉弁の開閉によって制御する。

本発明の第２の形態による車両の運転制御装置において、ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路を開閉し得るシャッタを有する排気ブレーキ装置をさらに具え、加圧気体供給源は、蓄圧タンクがこの排気ブレーキ装置のシャッタとターボ過給機のタービンとの間の排気通路に蓄圧通路を介して連通する蓄圧タンクを有し、排気通路から蓄圧タンクへの排気を導くための逆止め弁が蓄圧通路の途中に組み込まれているものであってよい。

なお、吸排気弁のオーバーラップ量に応じてエアーアシスト量を調整せず、内燃機関の加速時に蓄圧タンクから常に最大圧力の空気（排気）をターボ過給機のタービンに供給することも可能である。しかしながら、このような制御方法では種々のアクセル開度の変化状況に適合した車両の自然な加速フィーリングを得ることができず、乗り心地の低下や制御の違和感を招来することに注意されたい。

本発明の車両の運転制御方法によると、可変動弁機構の機械的な作動遅れに基づくターボラグを回避することができる。この効果は、本発明の車両の運転制御装置においても同様に得ることが可能である。

カムの回転位相の差に応じて排気通路に吹き込まれる加圧気体の圧力を調整するようにした場合、運転者の加速要求に応じたターボ過給機のタービンの増速を行うことができ、加速応答性の改善を企図することができる。

加圧気体供給源が排気ブレーキ装置のシャッタとターボ過給機のタービンとの間の排気通路に逆止め弁を組み込んだ蓄圧通路を介して連通する蓄圧タンクを有する場合、排気ブレーキ装置の作動時に発生する高圧の排気を蓄圧タンクに蓄えることが可能となる。この結果、加圧気体供給源としてコンプレッサなどの補助機器を新たに搭載する必要がなくなり、部品コストの増大を抑制することができる。

本発明を圧縮点火方式の内燃機関が搭載された車両に応用した実施形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、その精神に帰属する他の任意の類似技術にも応用することができることは言うまでもない。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料として点火プラグを用いる火花点火式内燃機関に対しても本発明は有効である。

本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図１に示し、エンジンの部分の断面構造を模式的に図２に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図３に示す。本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒（図示例では４気筒）内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。

燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１３および排気ポート１４が形成されたシリンダヘッド１５には、吸気ポート１３を開閉する吸気弁１６および排気ポート１４を開閉する排気弁１７を含む可変動弁機構１８が組み込まれている。この可変動弁機構１８は、シリンダヘッド１５に回転自在に取り付けられ、クランク軸１９と同期回転するカム軸２０に対する図示しないカムの相対回転位置、つまり回転位相が油圧を用いて機械的に変更可能となっている。カムの回転位相は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)２１の運転状態判定部２２に判定される車両の運転状態に基づき、予め設定されたプログラムに従って図示しない油圧制御回路を介して切り換えられる。これにより、吸気弁１６および排気弁１７の各開弁期間および閉弁期間がエンジン１０の運転中に自動的に変更でき、本実施形態では車両の加速時に吸排気弁１６，１７の開弁期間の一部をオーバーラップさせることが可能となっている。

なお、カム軸２０に対するカムの相対回転位置を変更する具体的な構成に関し、本実施形態の如き油圧を用いるもの以外に、例えば電動式のアクチュエータを用いたものを採用することも当然可能である。

ＥＣＵ２１は、上述した可変動弁機構１８の作動を制御するため、目標駆動トルク算出部２３と、本発明のオーバーラップ量設定手段としての弁開閉時期設定部２４と、カム駆動部２５とを有する。

目標駆動トルク算出部２３は、図４および図５に示すようなマップを保有しており、運転者によるアクセル操作と車両の走行速度とから、運転者の要求に応じて車両を走行させるために必要とされる駆動力、つまり目標駆動力を算出する。さらに、エンジン回転速度と目標駆動力とから運転者の要求に応じた必要とされる駆動力、つまり目標駆動トルクを算出する。

弁開閉時期設定部２４は、図６に示すようなマップを保有しており、エンジン回転数と目標駆動トルクとから吸気弁１６および排気弁１７の開弁期間のオーバーラップ量の目標値を設定する。なお、吸気弁１６および排気弁１７の開弁期間のオーバーラップ量の目標値は、吸排気弁１６，１７を駆動するための各カムのカム軸２０に対する相対回転位置、つまり目標回転位置とそれぞれ言い換えることができる。

カム駆動部２５は、弁開閉時期設定部２４にて設定された吸気弁１６および排気弁１７の開弁期間のオーバーラップ量の目標値、つまりカムが目標回転位置となるように、油圧制御回路を介してカムをカム軸２０に対して所定量相対回転させる。

このため、ＥＣＵ２１の運転状態判定部２２には、アクセル開度センサ２６と、車速センサ２７と、クランク角センサ２８と、本発明におけるカム位相検出センサとしてのカム位相センサ２９とが接続している。

アクセル開度センサ２６は、運転者によって操作されるアクセルペダル３０の踏み込み量を検出してこれをＥＣＵ２１に出力する。運転状態判定部２２は、アクセル開度センサ２６の検出信号に基づき、アクセル開度の変化率が予め設定された正の所定値以上の場合、運転者が車両の加速を希望している、つまり車両が加速中であると判定する。この場合、吸気弁１６および排気弁１７の開弁期間のオーバーラップ量の目標値を設定し、後述する蓄圧タンク３１内の高圧の排気を排気通路３２内に導く本発明に係る制御が実行される。

車速センサ２７は、図示しない車両の従動輪の車軸の回転速度を検出してこれをＥＣＵ２１に出力する。

クランク角センサ２８は、ピストン３３が往復動するシリンダブロック３４に取り付けられ、連接棒３５を介してピストン３３が連結されるクランク軸１９の回転位置、つまりクランク角位相を検出してこれをＥＣＵ２１に出力する。このクランク角センサ２８からの出力信号によってクランク軸１９の回転速度がＥＣＵ２１の運転状態判定部２２にて算出される。

カム位相センサ２９は、カム軸２０に対するカムの回転位相を先のクランク角センサ２８により検出されるクランク軸１９の回転位相に関連付けて検出し、これをＥＣＵ２１に出力する。本実施形態では、吸排気弁１６，１７を開閉するための個々のカムに対してそれぞれカム位相センサ２９を取り付け、個々のカムの回転位相を検出するようにしている。しかしながら、何れか一方のカムの回転位相を検出するようにしてもよい。例えば、オーバーラップ状態において吸気弁１６の開弁時期および排気弁１７の閉弁時期が同時の場合には、何れか一方にのみカム位相センサ２９を取り付ければよい。あるいは、吸気弁１６の開弁時期と排気弁１７の閉弁時期とが同時ではない場合、遅くなる方にのみカム位相センサ２９を取り付けることも有効である。

また、これら吸気弁１６および排気弁１７に挟まれるように燃焼室１２の上端中央に臨む先の燃料噴射弁１１もシリンダヘッド１５に組み込まれている。燃料噴射弁１１には、図示しない燃料タンク内に貯溜された燃料が燃料供給管３６を介して供給され、その作動がＥＣＵ２１の噴射弁駆動部３７により制御されるようになっている。

車両の運転中に上述した燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量や噴射期間などを適切に制御するため、吸気管３８の途中には、吸気通路３９内を通過する吸気流量を検出してこれをＥＣＵ２１に出力するエアフローメータ４０が取り付けられている。

ＥＣＵ２１は、先のアクセル開度センサ２６およびクランク角センサ２８ならびにエアフローメータ４０などからの検出信号に基づき、燃料噴射量設定部４１にて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量および噴射期間を設定する。先の噴射弁駆動部３７は、この燃料噴射量設定部４１にて設定された燃料の噴射量および噴射期間に従って燃料噴射弁１１の作動を制御する。

吸気ポート１４に連通するようにシリンダヘッド１５に連結されて吸気ポート１４と共に吸気通路３９を画成する吸気管３８の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路３９に導くためのエアクリーナ４２が設けられている。また、後述するターボ過給機４３のコンプレッサ４４よりも下流側の吸気管３８の途中には、このコンプレッサ４４を通過した吸気を冷却して吸気の充填効率を向上させるためのインタークーラ４５が介装されている。なお、先のエアフローメータ４０は、エアクリーナ４２と、吸気管３８の途中に形成されたサージタンク４６との間の吸気管３８の部分に取り付けられている。

エンジン１０には、排気通路３２内を流れる排気の一部を吸気通路３９内に導く図示しない排気還流（ＥＧＲ）装置と、ターボ過給機４３と、排気ブレーキ装置４７と、蓄圧タンク３１と、触媒装置４８とが組み込まれている。

ターボ過給機４３は、排気通路３２内を流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１２への過給を行うものであり、コンプレッサ４４とこのコンプレッサ４４と一体に回転するタービン４９とで主要部が構成されている。コンプレッサ４４は、サージタンク４６よりも下流側に位置する吸気管３８の途中に組み込まれている。タービン４９は、排気ポート１４に連通するようにシリンダヘッド１５に連結されて排気ポート１４と共に排気通路３２を画成する排気管５０の途中に組み込まれている。

排気ブレーキ装置４７は、ターボ過給機４３のタービン４９よりも下流側の排気通路３２を開閉し得るシャッタ板５１と、このシャッタ板５１の開閉を行うシャッタアクチュエータ５２と、ブレーキスイッチ５３とを含む。ブレーキスイッチ５３は、ＥＣＵ２１の運転状態判定部２２に接続し、運転者による図示しないブレーキペダルの踏み込み動作に連動してオン信号を運転状態判定部２２に出力する。なお、ブレーキペダルが踏み込まれていない場合、ブレーキスイッチ５３はオフ状態となっている。シャッタアクチュエータ５２は、ＥＣＵ２１のシャッタ板駆動部５４を介してその開閉作動が制御され、基本的にはブレーキスイッチ５３のオン信号が生成している間、シャッタ板５１が排気通路３２を塞ぐようにシャッタアクチュエータ５２が駆動される。なお、上述したブレーキスイッチ５３がオンの場合、先の噴射弁駆動部３７が燃料噴射弁１１からの燃料の噴射を停止するようになっている。

蓄圧タンク３１には、蓄圧通路５５および放圧通路５６の一端部がそれぞれ連結されている。蓄圧通路５５の他端は、ターボ過給機４３のタービン４９と排気ブレーキ装置４７のシャッタ板５１との間の排気通路３２に連通している。蓄圧通路５５の途中には、蓄圧タンク３１から蓄圧通路５５を通って排気通路３２への排気の逆流を阻止する逆止め弁５７が組み込まれている。この逆止め弁５７の作用により、排気ブレーキ装置４７の作動時に高圧となる排気通路３２内の排気を蓄圧タンク３１内に取り込み、蓄圧タンク３１から蓄圧通路５５を通って排気通路３２への排気の逆流を阻止することができる。放圧通路５６の他端は、ターボ過給機４３のタービン４９よりも上流側の排気通路３２に連通している。放圧通路５６の途中には、蓄圧タンク３１内の高圧の排気を所望の圧力に調整した状態でターボ過給機４３のタービン４９よりも上流側の排気通路３２側に供給するための調圧開閉弁５８が組み込まれ、ＥＣＵ２１の開閉弁駆動部５９によりその作動が制御される。

上述したように、本実施形態では排気ブレーキ装置４７を利用して蓄圧タンク３１内に高圧の排気を蓄圧するようにしている。しかしながら、このような排気ブレーキ装置４７を搭載していない車両の場合、例えばコンプレッサ４４などを用いて蓄圧タンク３１内に高圧の空気を蓄えるようにしてもよい。

燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための触媒装置４８は、排気ブレーキ装置４７よりも下流側の排気管５０の途中に組み込まれ、ここを通過した排気のみ大気中に放出されるようになっている。

可変動弁機構１８においては、ＥＣＵ２１のカム駆動部２５が実際に制御を開始してからカムが目標回転位置に達するまで、油圧制御回路を流れる作動油のライン圧や油温などの状態に応じて時間的な遅れが発生する。この遅れは、運転者の加速要求に対する制御遅れにつながるので、本実施形態では上述した蓄圧タンク３１内の高圧の排気を排気通路３２に導き、ターボ過給機４３のタービン４９に回転エネルギーを与えるようにしている。これにより、コンプレッサ４４による過給を促進させて運転者の加速要求に対する制御遅れを緩和させることができる。

調圧開閉弁５８の作動を制御するため、本実施形態におけるＥＣＵ２１は、カム位相差算出部６０と、補助圧力設定部６１とをさらに有する。

カム位相差算出部６０は、先の弁開閉時期設定部２４にて設定された目標オーバーラップ量に対応するカムの回転位相（目標回転位置）と、カム位相センサ２９により検出されるカムの実際の回転位相との差Δθを算出する。

補助圧力設定部６１は、図７に示すようなマップを保有しており、カム位相差算出部６０にて算出されたカム位相差Δθに応じた排気の補助圧力を設定する。

従って、先の開閉弁駆動部５９は、この補助圧力設定部６１にて設定された補助圧力の排気が蓄圧タンク３１から放圧通路５６を介して排気通路３２へと供給されるように、調圧開閉弁５８の作動を制御する。

このような本実施形態における車両の制御手順を図８に示す。まず、Ｓ１１のステップにて車両が加速中であるか否かを運転状態判定部２２が判定する。ここで車両が加速中である、つまり本発明に係る制御を実行する必要があると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行して目標駆動トルク算出部２３が目標駆動トルクを算出する。そして、Ｓ１３のステップにて弁開閉時期設定部２４が吸気弁１６および排気弁１７の開弁期間のオーバーラップ量、つまり吸気弁１６および排気弁１７をそれぞれ開閉するカムの相対回転位置を設定する。次いで、Ｓ１４のステップにてカム駆動部２５が設定された相対回転位置にカムをそれぞれ駆動する。この時、カム位相差算出部６０がカム位相センサ２９によって検出されるカムの実際の回転位置と目標とする相対回転位置との差Δθを算出し、このカム位相差Δθが０以上であるか否かをＳ１６のステップにて判定する。ここでカム位相差Δθが０以上である、すなわち蓄圧タンク３１内の排気を排気通路３２に供給してターボ過給機４３のタービン４９の回転の立ち上がりを補助する必要があると判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行する。そしてＳ１７のステップにて補助圧力設定部６１が調圧開閉弁５８から供給される排気の補助圧力を算出する。次いで、Ｓ１８のステップにて開閉弁駆動部５９が調圧開閉弁５８を駆動し、補助圧力に調圧された蓄圧タンク３１内の排気を排気通路３２に供給し、ターボ過給機４３のタービン４９に対して回転エネルギーを付与する。しかる後、Ｓ１５のステップに戻り、上述した処理が繰り返される。

これにより、運転者によりアクセルペダル３０が踏み込まれてアクセル開度の急激な増大があった場合、図９の実線で示すような過給圧の立ち上がりが鋭い良好な特性が得られる。図中の破線は吸排気弁の開弁期間のオーバーラップ量を変更できる可変動弁機構１８を搭載していない場合であり、図中の二点鎖線は本実施形態のような可変動弁機構１８を搭載しているけれども、排気通路３２への加圧気体の補給を行っていない場合である。

先のＳ１１のステップにて車両が加速中ではない、つまり本発明に係る制御を実行する必要がないと判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行して調圧開閉弁５８を閉止し、蓄圧タンク３１内の排気を排気通路３２へは供給しない。また、Ｓ１６のステップにてΔθが負の値となった場合も同様にＳ１９のステップに移行して調圧開閉弁５８を閉止する。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

本発明を圧縮点火内燃機関が搭載された車両に適用した一実施形態における主要部の概念図である。図１に示した実施形態における内燃機関の部分を模式的に表す断面図である。図１に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。アクセル開度と車速と目標駆動力との関係を表すマップである。エンジン回転速度と目標駆動力と目標駆動トルクとの関係を表すマップである。エンジン回転速度と目標駆動トルクと吸排気弁の開弁時期のオーバーラップ量との関係を模式的に表すマップである。カム位相差と補助圧力との関係を表すグラフである。車両の加速時に行われる調圧開閉弁の駆動制御手順を表すフローチャートである。車両の加速時におけるアクセル開度の変化と過給圧の変化との関係を模式的に表すタイムチャートである。

符号の説明

１０エンジン
１１燃料噴射弁
１２燃焼室
１３吸気ポート
１４排気ポート
１５シリンダヘッド
１６吸気弁
１７排気弁
１８可変動弁機構
１９クランク軸
２０カム軸
２１ＥＣＵ
２２運転状態判定部
２３目標駆動トルク算出部
２４弁開閉時期設定部
２５カム駆動部
２６アクセル開度センサ
２７車速センサ
２８クランク角センサ
２９カム位相センサ
３０アクセルペダル
３１蓄圧タンク
３２排気通路
３３ピストン
３４シリンダブロック
３５連接棒
３６燃料供給管
３７噴射弁駆動部
３８吸気管
３９吸気通路
４０エアフローメータ
４１燃料噴射量設定部
４２エアクリーナ
４３ターボ過給機
４４コンプレッサ
４５インタークーラ
４６サージタンク
４７排気ブレーキ装置
４８触媒装置
４９タービン
５０排気管
５１シャッタ板
５２シャッタアクチュエータ
５３ブレーキスイッチ
５４シャッタ板駆動部
５５蓄圧通路
５６放圧通路
５７逆止め弁
５８調圧開閉弁
５９開閉弁駆動部
６０カム位相差算出部
６１補助圧力設定部

Claims

可変動弁機構およびターボ過給機が組み込まれた内燃機関を搭載する車両の加速時に可変動弁機構を駆動し、吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するためのカムの回転位相を変更して吸気弁および排気弁の開弁期間の一部をオーバーラップさせ、吸気の一部を排気通路側に導いてターボ過給機のタービンに対して回転エネルギーを付与する車両の運転制御方法であって、
運転者のアクセル操作に応じて必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出するステップと、
算出された必要とされる駆動トルクと内燃機関のクランク軸の回転速度とに基づいて吸気弁および排気弁の開弁期間のオーバーラップ量の目標値を設定するステップと、
設定されたオーバーラップ量の目標値となるように、可変動弁機構を駆動して吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するためのカムの回転位相を変更するステップと、
前記オーバーラップ量の目標値に対応したカムの回転位相と、このカムの実際の回転位相との差を検出するステップと、
前記カムの回転位相の差に基づいてターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路内に加圧気体を吹き込むステップと
を具えたことを特徴とする車両の運転制御方法。
運転者のアクセル操作に応じて必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出するステップは、運転者により操作されるアクセル開度を検出するステップと、内燃機関のクランク軸の回転速度を検出するステップとを含み、アクセル開度とクランク軸の回転速度とに基づいて必要とされる内燃機関の駆動トルクが算出されることを特徴とする請求項１に記載の車両の運転制御方法。
前記カムの回転位相の差に基づいてターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路内に加圧気体を吹き込むステップは、前記カムの回転位相の差に応じて排気通路内に加圧気体を吹き込まれる加圧気体の圧力を調整するステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の運転制御方法。
吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するためのカムの回転位相を変更してこれら吸気弁および排気弁の開弁期間の一部をオーバーラップさせ、吸気の一部を排気通路側に導いてターボ過給機のタービンに対して回転エネルギーを付与し得る可変動弁機構が組み込まれた車両の運転制御装置であって、
前記ターボ過給機のタービンよりも上流側の前記排気通路に放圧通路を介して連通する加圧気体の供給源と、
前記放圧通路の途中に設けられてこの放圧通路の開閉を行い、前記加圧気体の供給源から前記排気通路内への加圧気体の供給を制御するための開閉手段と、
内燃機関のクランク軸の回転位相に対し、前記カムの回転位相を検出するカム位相検出センサと、
前記クランク軸の回転速度と運転者によって操作されるアクセル開度とに基づき、必要とされる内燃機関の駆動トルクを算出する目標駆動トルク算出手段と、
この目標駆動トルク算出手段によって算出された目標駆動トルクと前記クランク軸の回転速度とに基づいて前記吸気弁および排気弁の開弁期間の目標オーバーラップ量を設定するオーバーラップ量設定手段と、
このオーバーラップ量設定手段により設定された目標オーバーラップ量に対応する前記カムの回転位相と、このカムの実際の回転位相との差に基づき、前記開閉弁の開閉を制御する制御手段と
を具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
前記ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路を開閉し得るシャッタを有する排気ブレーキ装置をさらに具え、前記加圧気体供給源は、この排気ブレーキ装置のシャッタと前記ターボ過給機のタービンとの間の排気通路に蓄圧通路を介して連通する蓄圧タンクを有し、前記蓄圧通路の途中に前記排気通路から前記蓄圧タンクへの排気を導くための逆止め弁が組み込まれていることを特徴とする車両の運転制御装置。