JP2010025231A - 蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄圧タンクにおける蓄圧ガスの圧力の高さの如何にかかわらず一定の加速感が得られ、運転性能を改善することのできる蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】ターボチャージャ（２０）と、該ターボチャージャのタービンの上流に蓄圧されたガスを供給可能な蓄圧アシスト機構（４０、４１，４３）と、可変容量トルクコンバータ（７０）とを備える蓄圧アシスト付過給エンジンにおいて、蓄圧アシスト機構における蓄圧手段の蓄圧ガス圧力を検出する蓄圧ガス圧力検出手段（５６）と、エンジンにおける加速要求時に、蓄圧ガス圧力検出手段（５６）により検出された蓄圧ガス圧力に基づき、可変容量トルクコンバータのトルク容量係数を変更するトルク容量係数変更手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、過給エンジンの制御装置、特に、ターボチャージャと、タービンの上流に蓄圧されたガスを供給する蓄圧アシスト機構と、可変容量トルクコンバータとを備える蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置に関する。

一般に、ターボチャージャ等の過給器を備え出力の向上を図るようにしたエンジンは広く知られている。また、かかるターボチャージャにおいては、特に、その加速初期におけるいわゆるターボラグを改善する目的で、タービンの上流に蓄圧された空気などを供給する蓄圧アシスト機構を設けるようにした提案が、種々、なされている。

このうち、特許文献１には、過給器と排気タービンに補助空気を供給する蓄圧タンクとを備えるエンジンにおいて、加速要求判定手段が加速要求有りと判定したときに、蓄圧タンクから排気経路に補助空気を供給するようにした内燃機関用過給制御装置が開示されている。

特開２００６−１０５０２６号公報

ところで、特許文献１に開示された内燃機関用過給制御装置では、蓄圧タンクにおける補助空気の圧力の高さの如何にかかわらず補助空気を単に供給するようにしている。したがって、補助空気の圧力が所定圧力以上のときは問題ないが、所定圧力以上でないときには、排気タービンの回転上昇を促すのに十分なアシストが得られず、過給器の過給応答時間がより長くなってしまう。この結果、運転者には通常と異なる不十分な加速感を与え、運転者の期待する加速感との間の乖離から、運転性能上好ましくないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、かかる従来の問題を解消し、蓄圧タンクにおける蓄圧ガスの圧力の高さの如何にかかわらず一定の加速感が得られ、運転性能を改善することのできる蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の一形態に係る蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置は、ターボチャージャと、該ターボチャージャのタービンの上流に蓄圧されたガスを供給可能な蓄圧アシスト機構と、可変容量トルクコンバータとを備える蓄圧アシスト付過給エンジンにおいて、前記蓄圧アシスト機構における蓄圧手段の蓄圧ガス圧力を検出する蓄圧ガス圧力検出手段と、前記エンジンにおける加速要求時に、前記蓄圧ガス圧力検出手段により検出された蓄圧ガス圧力に基づき、前記可変容量トルクコンバータのトルク容量係数を変更するトルク容量係数変更手段と、を備えることを特徴とする。

この一形態によれば、前記エンジンにおける加速要求時には、蓄圧ガス圧力検出手段により蓄圧アシスト機構における蓄圧手段の蓄圧ガス圧力が検出され、この検出された蓄圧ガス圧力に基づき、トルク容量係数変更手段によって前記可変容量トルクコンバータのトルク容量係数が変更される。したがって、蓄圧アシスト機構によってこの検出された蓄圧ガス圧力のアシストガスが供給されても、この蓄圧ガス圧力に基づき可変容量トルクコンバータのトルク容量係数が変更されるので、エンジンの回転数もこの変更に伴い変わる。この結果、単位時間当たりの吸入空気量も変わり、ターボチャージャの過給応答時間も変わるので、蓄圧タンクにおける蓄圧ガスの圧力の高さの如何にかかわらず一定の加速感が得られて運転性能を改善することができる。

ここで、前記トルク容量係数変更手段は、前記蓄圧ガス圧力検出手段により検出された蓄圧ガス圧力が所定値より低いとき、当該検出された蓄圧ガス圧力の前記所定値に対して低下する割合に応じてトルク容量係数が小さくなるように、変更することが好ましい。

この形態によれば、蓄圧ガス圧力検出手段により検出された蓄圧ガス圧力が所定値より低いときに、トルク容量係数変更手段によって、トルク容量係数が検出された蓄圧ガス圧力の前記所定値に対して低下する割合に応じて小さくなるように変更される。したがって、蓄圧アシスト機構によって所定値より低い蓄圧ガス圧力のアシストガスが供給されても、可変容量トルクコンバータのトルク容量係数が所定値に対して低下する割合に応じて小さくなるように変更されるので、エンジンの回転数もこの変更に伴い上昇する。この結果、単位時間当たりの吸入空気量も増大し、ターボチャージャの過給応答時間も短縮されるので、蓄圧ガス圧力が所定値以上のときと同様な加速感、換言すると、蓄圧タンクにおける蓄圧ガスの圧力の高さの如何にかかわらず一定の加速感が得られて運転性能を改善することができる。

以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明が適用された可変容量トルクコンバータを備える蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置の概要を示すシステム図であり、１０はエンジン本体である。

このエンジン１０の吸気系としては、上流端にエアクリーナ１１が設けられた吸気通路１２、この吸気通路１２に連通された不図示のサージタンク、さらに吸気マニフォルド１３を備え、この吸気マニフォルド１３のそれぞれの枝管が吸気ポートに連通されている。そして、吸気マニフォルド１３の上流の吸気通路１２に吸気絞り弁１４が設けられ、該吸気絞り弁１４の上流の吸気通路１２には、インタークーラ１５及び可変ノズル機構付ターボチャージャ２０のコンプレッサ２０Ｃが配設されている。なお、コンプレッサ２０Ｃ下流の吸気通路１２を、以下、吸気管とも称す。さらに、各気筒の吸気ポートの直上流には、不図示の燃料噴射弁が配設され、また、シリンダヘッドの気筒毎に不図示の点火プラグが配設されている。

一方、エンジン１０の排気系としては、排気ポートにそれぞれの枝管が連通する排気マニフォルド３１により排気が合流され、排気マニフォルド３１に排気通路３２が接続されている。そして、排気通路３２には可変ノズル機構付ターボチャージャ２０のタービン２０Ｔが配設され、その下流に、三元触媒などを内蔵する上流側及び下流側の触媒コンバータ３３、３４及び排気絞り弁３５が配設されている。

ここで、排気絞り弁３５は、本実施の形態では、タービン２０Ｔの下流側の、上流側及び下流側の触媒コンバータ３３、３４の下流側に設けられているが、排気通路３２の他の箇所に設けられてもよい。なお、本実施の形態では、排気絞り弁３５はバタフライ弁であり、例えば、電動モータである不図示のアクチュエータにより駆動される。排気絞り弁３５は、その閉弁時には排気通路３２を流れる排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体を効果的にせき止め、排気絞り弁３５よりも下流側へのそのような流体の流れを概ね遮断する遮断弁として機能する。なお、排気絞り弁３５は、閉弁時に、排気通路の流路断面積を５０％程度減少させるような構成を有する弁であってもよく、あるいは、閉弁時に、排気通路３２を完全に閉塞するような構成を有する弁であってもよい。

ターボチャージャ２０は、タービン２０Ｔに導入される排気のエネルギーによりコンプレッサ２０Ｃが回転駆動され、空気を吸入、加圧して過給するものであり、タービン２０Ｔの入口ノズル部に流量可変機構としての可変ノズル２０ＶＮを有している。この可変ノズル２０ＶＮは、例えば直流モータ等の電動アクチュエータからなる可変ノズル作動用アクチュエータ２２により駆動されて、その「全閉」、「全開」およびそれらの間の中間位置をとる。なお、可変ノズルの「全閉」とは、可変ノズルを形成する可動ベーンにより、ノズルが最小流路面積に絞られた状態、可変ノズルの「全開」とは、同じく、ノズルが最大流路面積に開けられた状態を意味する。

さらに、本実施の形態における、蓄圧アシスト機構の一部を構成する蓄圧タンク４０は、その一端が、蓄圧バルブ４１が介設された入口通路４２を介して排気通路３２に接続されると共に、その他端が、アシストバルブ４３が介設された出口通路４４を介してタービン２０Ｔの上流側の排気マニフォルド３１又は排気通路３２に接続されている。なお、蓄圧バルブ４１及びアシストバルブ４３は共に、例えば、ポペット弁であり、電動モータからなる不図示のアクチュエータにより駆動される。

ここで、排気通路３２の圧力（圧力エネルギー）は、アシストバルブ４３が閉じられた状態で蓄圧バルブ４１を開くことにより、入口通路４２を介してアシストガス（排気ガス又は空気）の移動を伴いつつ蓄圧タンク４０内に回収される。他方、蓄圧タンク４０内に蓄えられた圧力は、蓄圧バルブ４１が閉じられた状態でアシストバルブ４３を開くことにより、出口通路４４を介して排気マニフォルド３１又は排気通路３２にアシストガスが放出されて利用に供される。すなわち、本実施の形態では、蓄圧タンク４０内への圧力回収及びそこからの圧力放出が、それぞれ、入口通路４２及び出口通路４４という別々の通路を介して行われる。なお、この蓄圧タンク４０内への圧力回収及びそこからの圧力放出は、排気通路３２への開口が一つであり一つのバルブが設けられた一つの通路を用いて行うようにしてもよい。

また、エンジン１０には、エンジン１０の回転数を求めるためのクランク角センサ５１、要求負荷を検出するためのアクセルペダルの踏み込み量に比例した信号を出力するアクセル開度センサ５２が設けられている。さらに、エンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ５３や過給圧を制御するのに用いられる吸気圧センサ５４、吸気絞り弁１４の開度を検出するスロットル開度センサ５５、蓄圧タンク４０内の圧力を検出する蓄圧タンク圧力センサ５６、排気通路３２の排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体の背圧を検出するための背圧センサ、及び吸入空気量を検出するためのエアフローメーターなどが設けられ、上述のセンサと共に、これらの各種センサの出力がＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータや、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等で構成される電子式コントロールユニット（ＥＣＵ）６０に送られるようになっている。

さらに、本実施の形態において、エンジン１０には、可変容量トルクコンバータ７０を介してＣＶＴを含むオートマチックトランスミッション８０が連結されている。この可変容量トルクコンバータ７０は、エンジン１０のクランクシャフトに連結されているポンプインペラ７１、該ポンプインペラ７１に対向して配置され、オートマチックトランスミッション８０の入力軸に連結されているタービンランナ７２、及びこれらの間に配置された第１及び第２のステータ７３Ａ、７３Ｂを備えている。この第１及び第２のステータ７３Ａ、７３Ｂは、整列時において周方向の断面が連続する円弧を描くように、その羽根形状が設定されている。そして、第１のステータ７３Ａは第１のワンウエイクラッチ７４Ａ及び制御クラッチ７５を介して、また、第２のステータ７３Ｂは、第２のワンウエイクラッチ７４Ｂを介して、それぞれ、固定部に連結されている。なお、第１及び第２のワンウエイクラッチ７４Ａ、７４Ｂは、第１及び第２のステータ７３Ａ、７３Ｂが、ポンプインペラ７１及びタービンランナ７２と逆方向に回転するのを阻止するように設けられている。また、制御クラッチ７５はクラッチコントローラ７６により、後述するように、その締結及び非締結状態ないしはその中間の滑り状態が得られるべく、制御可能に構成されている。

ＥＣＵ６０は、各センサから送られてきた出力値に応じて、燃料噴射量、点火時期、過給圧等を制御する。なお、燃料噴射量、点火時期、過給圧等の制御のために使用される制御値は、例えば縦軸にエンジンの負荷をとり、横軸にエンジン回転数をとったエンジン１０の運転状態を表すマップに、エンジン１０の要求特性等に合わせて実験的に求めた最適値が制御値として設定されており、これらのマップはＥＣＵ６０のテーブルに保存されている。

ここでまず、上述の構成になる本発明の可変容量トルクコンバータ７０を備える蓄圧アシスト付過給エンジン１０の制御装置における、蓄圧タンク４０内へ蓄圧するための圧力回収制御ルーチンの一例について、図２のフローチャートを参照して簡単に説明することにする。なお、この圧力回収制御ルーチンは所定周期（例えば、約２０ｍｓ毎）で実行される。また、この場合、以下の説明から明らかになるように、蓄圧タンク４０内に回収される排気ガスは概ね空気である。

そこで、エンジン１０が始動され制御が開始されると、まずＥＣＵ６０は、ステップＳ２０１において、回収フラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かを判定する。ここで、回収フラグが「１」とは、圧力回収が行われる所定条件が満たされていることを表す。これに対してそれが「０」ということは、圧力回収が行われる所定条件が満たされていないことを表す。制御開始の初期状態では同回収フラグはリセットされているため、ここでは否定判定される。なお、本実施形態において、圧力回収のための所定条件が満たされるとは、以下の記載から明らかなように、フュエルカットの実行中であること、および、蓄圧タンク４０内の圧力が所定圧以下であることの２つが満たされることである。

そこで、ステップＳ２０１で否定判定されると、次のステップＳ２０３で、フュエルカット（実行）中か否かが判定される。具体的には、フュエルカット中か否かは、燃料噴射量が「０」とされているか否かで判定される。そして、上記ステップＳ２０３でフュエルカット中であるとして肯定判定されると、次のステップＳ２０５に進み、蓄圧タンク４０内の圧力が、蓄圧タンク４０に許容される上限圧以下か否かが判定される。蓄圧タンク４０内に十分な圧力の排気ガスが蓄えられているのに、さらに圧力回収が行われることを防ぐためである。蓄圧タンク４０内の圧力は蓄圧タンク圧力センサ５６からの出力信号に基づいて導出される。なお、上記ステップＳ２０３及びこのステップＳ２０５で否定判定されると、該ルーチンは一旦終了される。なお、上限圧としては、例えば、ゲージ圧で４００ｋＰａという値が設定されている。

ここで、上述のフュエルカットにおいては、例えば、エンジン回転数が所定回転数（フュエルカット回転数）以上であり、且つ、アクセル開度が０％、すなわちアクセルペダルが踏まれていない車両の減速ないしは航続走行状態のときに、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止（フュエルカット）するように設定されている。なお、このようなフュエルカット状態が続いて、エンジン回転数が低下して別の所定回転数（フュエルカット復帰回転数）に達すると、燃料噴射は再開される。また、このようにフュエルカット状態のときは、吸気絞り弁１４が閉じ側に制御されるように、プラグラムは設定されているが、後述する圧力回収のときには、強制的に吸気絞り弁１４は開状態になるように制御される。

さらに、上記図２のフローチャートのステップＳ２０５で肯定判定されると、圧力回収の所定条件が満たされているとして、次のステップＳ２０７で、回収フラグが「１」にセットされる。これにより、エンジン１０の通常の制御よりも、圧力回収用の制御が優先して行われることになる。そして、ステップＳ２０９に進み、排気絞り弁３５がアクチュエータに作動信号が出力されて閉弁制御され、また、次のステップＳ２１１で吸気絞り弁１４が開弁制御される。なお、このように回収フラグが「１」の間は、吸気絞り弁１４が開弁するように制御される。これは、吸入空気量を増大し、圧力回収用に排気ガスの圧力を高めるためである。

そして、次のルーチンのステップＳ２０１では回収フラグが「１」であるので肯定判定され、次のステップＳ２１３で、再度、フュエルカット中か否かが判定される。ここで肯定判定されると次のステップＳ２１５に進み、再度、蓄圧タンク４０内の圧力が上記上限圧以下か否か判定される。なお、ステップＳ２１３およびステップＳ２１５での判定が再度行われるのは、ステップＳ２０７で回収フラグが「１」にされた後に、圧力回収の所定条件が満たされなくなった場合に、圧力回収を終了させるためである。

さて、ステップＳ２１５で肯定判定されると次のステップＳ２１７で、蓄圧タンク４０内の圧力が、排気通路３２の圧力（背圧）以下か否かが判定される。このとき既に、排気絞り弁３５が閉弁制御されているので、時間の経過につれて、排気絞り弁３５によってせき止められた排気ガスの圧力（圧力エネルギー）は高くなる。そして、その圧力が回収可能な程度にまで高まっているかを調べるために、ステップＳ２１７での判定が行われる。ステップＳ２１７で否定判定される場合にはステップＳ２１９に進み、蓄圧バルブ４１が閉弁ないしは閉弁状態に維持される。すなわち、蓄圧バルブ４１が既に閉じられている場合には、その状態が維持されることを意味している。他方、ステップＳ２１７で肯定判定される場合にはステップＳ２２１に進み、蓄圧バルブ４１が開弁制御される。これにより、排気通路３２の高められた圧力は、入口通路４２を介した排気ガスの移動を伴いつつ、蓄圧タンク４０内に回収される。

上述のように、高い圧力すなわち高い圧力エネルギーを有する排気ガス（ここでは主に空気）が回収されることで、蓄圧タンク４０内の圧力は増す。こうした圧力回収は、上記ステップＳ２１３あるいはステップＳ２１５で否定判定されない限りは概ね続けて行われる。

そして、上述の圧力回収中に、運転状態が変化したことなどに伴い、ステップＳ２１３あるいはステップＳ２１５で否定判定されるに至ると、圧力回収を終了させるための制御が行われる。すなわち、それらのいずれかで否定判定されるとステップＳ２２３に進み、蓄圧バルブ４１が閉弁制御されると共に、排気絞り弁３５が開弁制御される。そして、次のステップＳ２２５で回収フラグが「０」にリセットされる。この結果、エンジン１０は圧力回収を行わない通常の制御状態に復帰され、吸気絞り弁１４はエンジン運転状態に基づいて制御されるようになる。

次に、本実施の形態における蓄圧アシスト制御ルーチンの一例について、図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。なお、この蓄圧アシスト制御ルーチンも所定周期（例えば、２０ｍｓ毎）で実行される。

そこで、制御がスターとすると、ステップＳ３０１において、アシストフラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かが判定される。ここで、アシストフラグが「１」であるとは、ターボチャージャ２０の作動をアシストし過給応答時間を短縮する必要があることを表し、これに対してそれが「０」であるということは、そのような必要がないことを表わしている。初期状態ではアシストフラグは「０」にリセットされているので、ここでは否定判定される。

ステップＳ３０１において否定判定されると、次のステップＳ３０３に進みエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔ以下か否かが判定される。エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔより高いときには、ターボチャージャ２０の作動に関してアシストの必要がないことから、ステップＳ３０３で否定判定されて、当該ルーチンは一旦終了される。他方、ステップＳ３０３でエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔ以下であるとして肯定判定されると、ステップＳ３０５へ進む。

そして、次のステップＳ３０５では、加速要求の有無が判定される。この加速要求の有無の判定は、本実施の形態では、アクセル開度Ａｐに基づいて、すなわち、アクセル開度Ａｐが所定値Ａｐｔ以上であるか否かにより行われる。これは、アクセル開度Ａｐが所定値Ａｐｔ以上であるにもかかわらず、ステップＳ３０３の判定でエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔ以下であることは、加速要求があるにもかかわらず、エンジン１０の回転上昇が遅れていることを意味するからである。なお、この加速要求の有無は、ある開度を超えると共に、単位時間当たりのアクセル開度Ａｐの変化量、すなわち、その開き速度（アクセル開度Ａｐ開き速度）が所定速度を超えたときに加速要求有りと判定するようにしてもよい。

上記ステップＳ３０３及びステップＳ３０５で肯定判定されると、次のステップＳ３０７において、アシストフラグが「１」にセットされ、本ルーチンは一旦終了される。そして、次のルーチンにおけるステップＳ３０１において、アシストフラグが、「１」か否かが判定される。ここでは、肯定判定される結果、次のステップＳ３０９に進み、再度、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔ以下か否かが判定される。そして、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔ以下であるとして肯定判定されると、ステップＳ３１１へ進みアクセル開度Ａｐが所定値Ａｐｔ以上であるか否かにより、再度、加速要求の有無ないしは加速要求が継続しているが否かが判定される。

そして、上記ステップＳ３０９及びステップＳ３１１で肯定判定されると、次のステップＳ３１３に進む。このステップＳ３１３では、ステップＳ３０９で用いたエンジン回転数Ｎｅ及びステップＳ３１１で用いたアクセル開度Ａｐに基づいて目標過給圧Ｐｔ及び目標トルク容量係数τｔが算出される。この目標過給圧Ｐｔに関しては、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｐをパラメータとして、予め実験などにより求められた目標過給圧Ｐｔの値が、ＥＣＵ６０に保管されているマップから読み出される。

また、目標トルク容量係数τｔに関しては、蓄圧アシスト制御ルーチンのサブルーチンとして実行される、図４に示すトルク容量係数設定ルーチンに従って、目標トルク容量係数τｔが求められる。すなわち、ステップＳ４０１において、蓄圧タンク４０内のガス圧力Ｐtankが蓄圧タンク圧力センサ５６からの出力信号により求められ、さらに、これに対応する過給応答時間Ｔが求められる。ここで、過給応答時間Ｔとは、エンジン１０の吸気圧が大気圧から目標過給圧Ｐｔに到達するのに要する時間をいう。

この過給応答時間Ｔと蓄圧タンク４０内のガス圧力Ｐtankとは、図５に示すような関係にあることが実験的に求められている。すなわち、蓄圧タンク４０内のガス圧力が所定値Ｐtankｘ以上（以下、この領域を標準領域と称す）のときは、過給応答時間がほぼ一定のＴｓ（以下、これを標準過給応答時間と称す）であるのに対し、この蓄圧ガス圧力が所定値Ｐtankｘより低いときは、この所定値Ｐtankｘに対して圧力の低下する割合に応じて長くなるのである。より詳細に説明するに、今、蓄圧ガス圧力がＰtankｙであるとし、これが所定値Ｐtankｘに対し例えばＸ％低い割合であるとすれば、過給応答時間はＴａとなり、この過給応答時間Ｔａは標準領域における標準過給応答時間Ｔｓに対し、Ｘ％長く、すなわち、Ｘ％悪化するのである。かくて、本実施の形態では、ステップＳ４０１において、蓄圧タンク４０内の検出ガス圧力Ｐtankｙに対応して過給応答時間Ｔａが求められる。

そして、次のステップＳ４０３に進み、このＸ％の悪化に対応する過給応答時間Ｔａと、標準過給応答時間Ｔｓとの差である過給応答時間差Ｔｄが求められ、さらに次のステップＳ４０５で、この過給応答時間差Ｔｄに応じて、加速初期の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが求められる。これは、上述した過給応答時間がＸ％長く、すなわち、Ｘ％悪化するのに対する改善処置としてなされる。より詳細に説明すると、過給応答時間Ｔと加速初期のエンジン回転数Ｎｅとの間には、図６に示すような関係があり、加速初期のエンジン回転数Ｎｅが高い程、過給応答時間Ｔは短くなる。したがって、上述のＸ％の悪化を回復させるべく過給応答時間ＴをＸ％短くするために、より高い加速初期の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔが求められるのである。

また、トルクコンバータ７０のポンプインペラ７１を回転させるのに必要な入力トルクとエンジン回転数Ｎｅ及びトルク容量係数τとの間には、図７に示すような関係があり、所定の入力トルクに関して、トルク容量係数τが小さくなるにつれ、エンジン回転数Ｎｅは高くなることが知られている。そこで、本実施の形態では、ステップＳ４０７において、ステップＳ４０５で求めた加速初期の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔに応じて、目標トルク容量係数τｔが求められる。なお、ステップＳ４０７においては、まず、上記入力トルクが、スロットル開度センサ５５の出力信号から得られる吸気絞り弁１４の開度とステップＳ３０９で得られているエンジン回転数Ｎｅとから推定される。そして、この推定された入力トルク（例えば、図７にaで示す）に関して、加速初期の目標エンジン回転数Ｎｅｔｇｔに対応する目標トルク容量係数τｔが求められるのである。なお、上記においては、目標トルク容量係数τｔを求める実行手順をも含めて説明したが、これは、蓄圧タンク４０内のガス圧力Ｐtankの高さに対応させて予め実験などにより求められた目標トルク容量係数τｔの値を、ＥＣＵ６０のマップに保管しておき、これを読み出すようにしてもよい。

かくて、サブルーチンにおいて目標トルク容量係数τｔが求められると、図３の蓄圧アシスト制御ルーチンにおけるステップＳ３１５に進み、トルクコンバータ７０のトルク容量係数が当該目標値τｔになるように、クラッチコントローラ７６が制御される。その制御の詳細については後述する。

そこで、トルクコンバータ７０のトルク容量係数がステップＳ３１５における目標トルク容量係数τｔに制御されると、ステップＳ３１７に進み、アシストバルブ４３が開かれて作動アシストが開始される。作動アシストが開始されると、この作動アシストの終了時期を得るためにステップＳ３１９に進み、吸気圧センサ５４で検出される実過給圧Ｐａが上述の目標過給圧Ｐｔと比較され、目標過給圧Ｐｔに到達したか否かが判定される。そして、実過給圧Ｐａが目標過給圧Ｐｔに到達せず否定判定される限りにおいて、本ルーチンは一旦終了される。なお、目標過給圧Ｐｔに到達し肯定判定されると、ステップＳ３２１に進むことになる。なお、このアシストバルブ４３が全閉に閉制御されるステップＳ３２１に対しては、上述のステップＳ３０９及びステップＳ３１１において否定判定、換言すると、加速要求が継続していないと判定された場合も進み、同様に、アシストバルブ４３が全閉に閉制御される。そして、その後、ステップＳ３２３に進みアシストフラグが「０」にリセットされる。

ここで、本実施形態による上述したクラッチコントローラ７６によるトルク容量係数τの制御について説明する。まず、クラッチコントローラ７６により、制御クラッチ７５が締結状態に制御されると、第１のワンウエイクラッチ７４Ａは第１のステータ７３Ａの逆方向への回転を阻止することになる。この状態では、ポンプインペラ７１から放出されてタービンランナ７２に衝突した作動流体が第１及び第２のステータ７３Ａ、７３Ｂに案内されてポンプインペラ７１に戻る間に、第１及び第２のステータ７３Ａ、７３Ｂは共に、第１及び第２のワンウエイクラッチ７４Ａ、７４Ｂによって逆方向への回転が阻止されるので、作動流体に反力を与え、ポンプインペラ７１からタービンランナ７２への動力伝達が第１及び第２のステータ７３Ａ、７３Ｂの反力分のトルク増大作用を伴って行われる。他方、制御クラッチ７５が非締結状態に制御されると、第１のワンウエイクラッチ７４Ａがその機能を失い、第１のステータ７３Ａは逆方向への回転も可能となる。この状態では、第１のステータ７３Ａからの反力を得ることができなくなり、ポンプインペラ７１からタービンランナ７２への動力伝達が第２のステータ７３Ｂの反力分のみのトルク増大作用を伴って行われることになる。

図８は、横軸にタービンランナ７２とポンプインペラ７１との速度比eを、縦軸にトルク容量係数τを採って、トルク容量係数曲線を示すグラフであり、制御クラッチ７５が締結状態に制御されているときが破線（トルク容量係数τが小）で、非締結状態に制御されているときが実線（トルク容量係数τが大）で示されている。このトルク容量係数τが大の状態から小の状態に変化させるには、前述のように、クラッチコントローラ７６により制御クラッチ７５をその中間の滑り状態に制御すればよい。

さらに、上述した本実施形態による、蓄圧ガス圧力の大きさに応じてトルク容量係数を変更し、過給応答時間を変えるようにした制御の様子を図９のタイムチャートに示す。なお、図９では、蓄圧ガス圧力Ｐtankが所定値Ｐtankｘ程度に高い時を破線、これより低い時を実線で示している。

ここで、時刻ｔ０において、アクセル開度Ａｐが所定値Ａｐｔ以上になったとき、蓄圧ガス圧力Ｐtankが低いＰtankｙ（実線）の場合、可変容量トルクコンバータ７０のトルク容量係数τは蓄圧ガス圧力Ｐtankｙに応じて小さい目標トルク容量係数τｔに制御される。すると、このトルク容量係数τが、蓄圧ガス圧力Ｐtankが所定値Ｐtankｘ程度に高い時のτ０よりも小さく（＝τｔ）制御されたのに伴い、エンジンの回転数Ｎｅも時刻ｔ０を経て目標エンジンの回転数Ｎｅtgtに向けて上昇する。換言すると、蓄圧ガス圧力Ｐtankが所定値Ｐtankｘ程度に高い時のエンジンの回転数Ｎｅ０（例えば、１０００ｒｐｍ）よりも高い目標エンジンの回転数Ｎｅtgt（例えば、１２００ｒｐｍ）に向けて上昇する。この結果、単位時間当たりの吸入空気量も増大し、延いては、吸気管圧力Ｐも上昇し、ターボチャージャ２０の過給応答時間はＴｔ（＝ｔ２−ｔ１）となる。このことは、蓄圧ガス圧力Ｐtankが低いＰtankｙのときで、トルク容量係数τが変更されずにτ０のまま維持された場合の、過給応答時間Ｔ０（＝ｔ３−ｔ１）に比べて、過給応答時間がＴｔに短縮されることを意味する。かくて、本実施形態によれば、蓄圧ガス圧力Ｐtankが所定値Ｐtankｘのときと同様な加速感、換言すると、蓄圧タンク４０における蓄圧ガス圧力Ｐtankの高さの如何にかかわらず一定の加速感が得られて、運転性能が改善されるのである。

なお、上記においては、本発明をガソリンエンジンに適用した実施形態につき説明したが、本発明はこれに限られず、ディーゼルエンジンにも適用できることは言うまでもない。

また、上記実施形態では、フュエルカット実行中に蓄圧タンクに回収された排気ガスすなわち空気をターボチャージャのタービンの上流に供給するようにしたが、蓄圧タンクに蓄えられるのは、このようなガスに限定されない。例えば、フュエルカット実行中以外のとき、例えば、排気ブレーキ時に排気通路から排気ガスの圧力エネルギーが蓄圧タンクに回収されて蓄えられ、それがターボチャージャに供給されてもよい。あるいは、別に設けたエアコンプレッサなどの駆動により加圧された大気を蓄圧タンクに蓄えるようにしてもよい。この場合、このエアコンプレッサは電動モータあるいはクランクシャフトの回転力を用いて駆動され得る。

さらに、トルクコンバータにおけるトルク容量を変える手段としては、上述した分割式ステータによるものに限られず、公知の任意の形式のものを用いることも可能である。

本発明が適用された可変容量トルクコンバータを備える蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置の概要を示すシステム図である。 本発明の制御装置による圧力回収制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の制御装置による蓄圧アシスト制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の制御装置によるトルク容量係数設定制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 過給応答時間Ｔと蓄圧タンク内のガス圧力Ｐtankとの関係を示すグラフである。 過給応答時間Ｔと加速初期のエンジン回転数Ｎｅとの間の関係を示すグラフである。 トルクコンバータのポンプインペラを回転させるのに必要な入力トルクとエンジン回転数Ｎｅ及びトルク容量係数τとの間の関係を示すグラフである。 タービンランナとポンプインペラとの速度比eとトルク容量係数τとの関係を示すグラフである。 本発明の制御装置の一実施形態による、蓄圧ガス圧力の大きさに応じてトルク容量係数を変更し、過給応答時間を変えるようにした制御の様子を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０ エンジン
１２ 吸気通路
１３ 吸気マニフォルド
１４ 吸気絞り弁
２０ ターボチャージャ
２０Ｃ コンプレッサ
２０Ｔ タービン
３１ 排気マニフォルド
３２ 排気通路
３５ 排気絞り弁
４０ 蓄圧タンク
４１ 蓄圧バルブ
４２ 入口通路
４３ アシストバルブ
４４ 出口通路
５１ クランク角センサ
５２ アクセル開度センサ
５６ 吸気圧センサ
６０ ＥＣＵ
７０ トルクコンバータ
７１ ポンプインペラ
７２ タービンランナ
７３Ａ 第１ステータ
７３Ｂ 第２ステータ
７４Ａ 第１ワンウエイクラッチ
７４Ｂ 第２ワンウエイクラッチ
７５ 制御クラッチ
７６ クラッチコントローラ

Claims (2)

1. ターボチャージャと、該ターボチャージャのタービンの上流に蓄圧されたガスを供給可能な蓄圧アシスト機構と、可変容量トルクコンバータとを備える蓄圧アシスト付過給エンジンにおいて、
   前記蓄圧アシスト機構における蓄圧手段の蓄圧ガス圧力を検出する蓄圧ガス圧力検出手段と、
   前記エンジンにおける加速要求時に、前記蓄圧ガス圧力検出手段により検出された蓄圧ガス圧力に基づき、前記可変容量トルクコンバータのトルク容量係数を変更するトルク容量係数変更手段と、
   を備えることを特徴とする蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置。
2. 前記トルク容量係数変更手段は、前記蓄圧ガス圧力検出手段により検出された蓄圧ガス圧力が所定値より低いとき、当該検出された蓄圧ガス圧力の前記所定値に対して低下する割合に応じてトルク容量係数が小さくなるように、変更することを特徴とする請求項１に記載の蓄圧アシスト付過給エンジンの制御装置。

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