JP2010190053A

JP2010190053A - 内燃機関の過給システム

Info

Publication number: JP2010190053A
Application number: JP2009032575A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugiyama; 怜杉山; Osamu Igarashi; 修五十嵐; Naruto Yamane; 成人山根
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】過給モードの切り替えが制限され又は不可能な場合でも出力低下を抑制できる内燃機関の過給システムを提供する。
【解決手段】過給システムは、シングル過給モードからツイン過給モードへ切り替えるべき領域であるモード切替領域へ進入した際に、排気切替弁２１及び吸気切替弁２２を操作することによりシングル過給モードからツイン過給モードへ過給モードを切り替える。そして、各切替弁２１、２２の凍結が推定され、かつ回転数の増加に伴ってモード切替領域への進入が予測された場合に自動変速機３をシフトアップする。
【選択図】図１

Description

本発明は、二つのターボ過給機を運転状態に応じて使い分ける内燃機関の過給システムに関する。

二つのターボ過給機を利用して内燃機関に過給を行う場合は単独のターボ過給機を利用する場合に比べて排気系の熱容量が大きくなるので、内燃機関の暖機運転中には一つのターボ過給機のみを利用するようにした過給システムが知られている（特許文献１、２）。また、一つのターボ過給機のみを利用するシングル過給モードから、二つのターボ過給機を利用するツイン過給モードへ切り替えるべき場合であっても、暖機が不足している場合はシングル過給モードからツイン過給モードへの切り替えを禁止する過給システムも知られている（特許文献３）。

特開平３−２３３１３２号公報特開平３−２１３６１９号公報特開平５−２８８０６０号公報

これらの文献に記載された過給システムは、暖機が不足している場合には過給モードの切り替えを制限するため、その制限下では内燃機関の要求出力を達成できないおそれがある。また、これらの過給システムは、過給モードの切り替えのために排気及び吸気を切り替える切替弁を操作するが、その切替弁が凍結等により操作できない場合には過給モードを切り替えることができないので、こうした場合にも内燃機関の要求出力を達成することができない。

そこで、本発明は、過給モードの切り替えが制限され又は不可能な場合でも内燃機関の出力低下を抑制できる内燃機関の過給システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の過給システムは、自動変速機に連結された状態で車両に搭載された内燃機関に適用され、第１ターボ過給機と第２ターボ過給機とを有し、前記第１ターボ過給機のみを利用するシングル過給モードから、前記第１ターボ過給機及び前記第２ターボ過給機の両者を利用するツイン過給モードへ切り替えるべき領域として、前記内燃機関の負荷及び回転数に基づいて設定されたモード切替領域に進入した際に、前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへ過給モードが切り替えられるように前記内燃機関の排気及び吸気の少なくとも一方の経路を切り替える内燃機関の過給システムにおいて、前記内燃機関の回転数の増加に伴う前記モード切替領域への進入を予測する切替予測手段と、前記内燃機関の機関温度が所定値以下の場合で、かつ前記切替予測手段にて前記モード切替領域への進入が予測された場合に、前記自動変速機の変速比を高速側へ変化させる変速制御手段と、を備えるものである（請求項１）。

この過給システムによれば、機関温度が所定値以下の状態で、シングル過給モードからツイン過給モードへの切り替えが予測された場合に自動変速機の変速比が高速側へ変化するため内燃機関の回転数が低下する。これにより、機関回転数の増加に伴うモード切替領域への進入が回避されてツイン過給モードへの切り替えが抑えられる。言い換えれば、機関温度が所定値以下の場合にシングル過給モードに滞在する期間が長くなる。従って、各ターボ過給機の下流に設けられた排気浄化触媒の暖機が促進される。しかも、単純にツイン過給モードへの切り替えを制限するだけでなく、自動変速比の変速比を高速側に変化させているため加速を継続することができ、その制限に伴う内燃機関の出力低下を抑えることができる。

第１の過給システムの一態様においては、前記内燃機関の排気及び吸気の少なくとも一方の経路を切り替える弁手段と、前記内燃機関の機関温度に基づいて前記弁手段が凍結しているか否かを推定する凍結推定手段と、を備え、前記変速制御手段は、前記凍結推定手段にて前記弁手段が凍結していると推定された場合を、前記内燃機関の機関温度が前記所定値以下の場合として扱ってもよい（請求項２）。この態様によれば、弁手段が凍結して過給モードの切り替えが不可能な場合にツイン過給モードへの切り替えが制限されることになるので、凍結した弁手段を無理に動かすことを回避できる。

切替予測手段の予測方法は適宜定めてよいが、例えば、前記切替予測手段は、前記モード切替領域の低回転側に隣接して設定された切替前領域に進入したか否かを判定することにより、前記モード切替領域への進入を予測してもよい（請求項３）。この場合には、モード切替領域の低回転側に隣接する切替前領域を利用しているため、モード切替領域への進入を確実に予測できる。

本発明の第２の過給システムは、自動変速機に連結された状態で車両に搭載された内燃機関に適用され、第１ターボ過給機と第２ターボ過給機と、前記内燃機関の排気及び吸気の少なくとも一方の経路を切り替える弁手段と、を有し、前記内燃機関の負荷及び回転数に基づいて設定された所定領域に進入した場合に前記弁手段を操作することにより、前記第１ターボ過給機のみを利用するシングル過給モードと、前記第１ターボ過給機及び前記第２ターボ過給機の両者を利用するツイン過給モードとの間で過給モードを切り替える内燃機関の過給システムにおいて、前記内燃機関の機関温度に基づいて前記弁手段が凍結しているか否かを推定する凍結推定手段と、前記凍結推定手段にて前記弁手段が凍結していると推定され、かつ前記内燃機関の回転数の増加に伴う前記所定領域への進入が予測された場合に、前記自動変速機の変速比を高速側へ変化させる変速制御手段と、を備えるものである（請求項４）。

この過給システムによれば、過給モードの切り替えに用いる弁手段の凍結が推定され、かつ内燃機関の回転数の増加に伴う所定領域への進入が予測された場合に自動変速機の変速比が高速側に変化するため内燃機関の回転数が低下する。これにより、弁手段の凍結が予測される場合に所定領域への進入が回避されて過給モードの切り替えが抑えられる。これにより、凍結した弁手段を無理に動かすことを回避できる。しかも、単純に過給モードの切り替えを制限するだけでなく、自動変速比の変速比を高速側に変化させているため加速を継続することができ、その制限に伴う出力低下を抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、自動変速機の変速比を高速側に変化させることにより過給モードの切り替えが制限されるので、その制限に伴う出力低下を抑えることができる。

第１の形態に係る過給システムが適用された内燃機関の要部を模式的に示した図。第１の形態に係る過給モードの切替制御の概要を説明する説明図。第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。第２の形態に係る過給システムが適用された内燃機関の要部を模式的に示した図。第２の形態に係る過給モードの切替制御の概要を説明する説明図。第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る過給システムが適用された内燃機関の要部を模式的に示している。内燃機関１Ａは一方向に並ぶ４つの気筒２を有した直列４気筒型の多気筒内燃機関として構成されている。内燃機関１Ａは自動変速機３に連結された状態で不図示の車両に搭載されており、これにより内燃機関１Ａは車両の走行用動力源として機能する。自動変速機３は変速比が互いに異なる前進５段及び後進１段の変速段を設定可能に構成された周知のトルクコンバータ型の自動変速機として構成されている。

各気筒２には吸気通路４と排気通路５とがそれぞれ接続されている。吸気通路４は機関本体６に接続された吸気マニホールド７を含んでおり、排気通路５は機関本体６に接続された排気マニホールド８を含んでいる。内燃機関１Ａの排気は排気通路５に設けられた排気浄化触媒９にて浄化されてから大気に放出される。

内燃機関１Ａには、排気エネルギーを利用して過給を行うため二つのターボ過給機１１、１２が設けられている。これらターボ過給機１１、１２は並列的に配置されており、いわゆるパラレル型のシーケンシャルターボ過給システムとして構成される。第１ターボ過給機としてのプライマリターボ過給機１１は排気通路５に設けられたタービン１１ａと、吸気通路４に設けられてタービン１１ａと一体回転するコンプレッサ１１ｂとを有している。第２ターボ過給機としてのセカンダリターボ過給機１２はタービン１２ａとコンプレッサ１２ｂとを有している。セカンダリターボ過給機１２のタービン１２ａは、プライマリターボ過給機１１のタービン１１ａの上流から分岐して、そのタービン１１ａの下流に合流する並列排気通路１５に設けられており、コンプレッサ１２ｂは、エアクリーナ１６の下流でかつプライマリターボ過給機１１のコンプレッサ１１ｂの上流から分岐して、そのコンプレッサ１１ｂの下流に合流する並列吸気通路１７に設けられている。並列吸気通路１７の合流位置の下流にはインタークーラ１８が設けられている。また、並列吸気通路１７には、コンプレッサ１２ｂを迂回するバイパス通路１９が設けられている。

プライマリターボ過給機１１のみを利用するシングル過給モードと、プライマリターボ過給機１１及びセカンダリターボ過給機１２の両者を利用するツイン過給モードとを選択的に実行可能とするため、並列排気通路１５には排気側切替弁２１が、並列吸気通路１７には吸気側切替弁２２がそれぞれ設けられている。排気側切替弁２１は並列排気通路１５を閉鎖する閉鎖位置とこれを開通する開通位置との２位置間で動作する電磁弁として構成されている。吸気側切替弁２２も同様に並列吸気通路１７を閉鎖する閉鎖位置とこれを開通する開通位置との２位置間で動作する電磁弁として構成されている。

排気側切替弁２１及び吸気側切替弁２２がともに閉鎖位置に保持されると、並列排気通路１５及び並列吸気通路１７がそれぞれ閉鎖される。これにより、セカンダリターボ過給機１２の機能が停止し、プライマリターボ過給機１１のみが機能するためシングル過給モードが実行される。一方、排気側切替弁２１及び吸気側切替弁２２がともに開通位置に保持されると、並列排気通路１５及び並列吸気通路１７がそれぞれ開通して、プライマリターボ過給機１１及びセカンダリターボ過給機１２の両者が機能するためツイン過給モードが実行される。これにより各切替弁２１、２２は本発明に係る弁手段として機能する。各過給モードの切替制御それ自体に関する詳細な説明は省略するが、内燃機関１Ａの運転状態が低回転低負荷側ではシングル過給モードが実行され、他方、高回転高負荷側ではツイン過給モードが実行される。各過給モードを切り替えるための切替領域は内燃機関１Ａの性能を考慮して負荷及び回転数に基づいて設定される。なお、ツイン過給モードの実行中に過給圧を調整するため、バイパス通路１９を流れるガスの流量を調整するバイパス弁２５が設けられている。

図２は各過給モードの切替制御の概要を説明する説明図である。図示するように、内燃機関１Ａの負荷及び回転数に基づいた運転領域には、シングル過給モードからツイン過給モードへ切り替えるべき領域としてモード切替領域ＡＲ１が設定されている。例えば、シングル過給モードの実行中に低回転低負荷側から回転数及び負荷が増加してモード切替領域ＡＲ１に進入した場合には各切替弁２１、２２が開通位置に操作されて過給モードがシングル過給モードからツイン過給モードへ切り替えられる。一方、ツイン過給モードの実行中に高回転高負荷側から回転数及び負荷が減少してモード切替領域ＡＲ１に進入した場合には各切替弁２１、２２が閉鎖位置に操作されて過給モードがツイン過給モードからシングル過給モードへ切り替えられる。

こうした過給モードの切り替えを実現するため、各切替弁２１、２２の動作は内燃機関１Ａの運転状態を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は主として内燃機関１Ａの燃料噴射量や点火時期等の各種運転パラメータを制御するための種々の制御ルーチンを実行するが、ここでは本発明に関連する制御を説明し、その他の制御については説明を省略する。なお、本形態においては、ＥＣＵ３０が自動変速機３の変速比の切替制御も行うように構成されている。ＥＣＵ３０には制御に利用する各種センサが接続されているが、本発明に関連するセンサとしては、内燃機関１Ａの回転数（回転速度）に応じた信号を出力するクランク角センサ３１、冷却水温に応じた信号を出力する水温センサ３２、潤滑油温に応じた信号を出力する油温センサ３３及び外気温に応じた信号を出力する外気温センサ３４がそれぞれ設けられている。

図３はＥＣＵ３０が実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。この制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０のＲＯＭ等の記憶装置に保持されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１では、各切替弁２１、２２の凍結判定条件の成否を判定する。この凍結判定条件は外気温、水温及び油温の各条件に基づいて設定されている。これらの温度は外気温センサ３４、水温センサ３２及び油温センサ３３からの各信号に基づいて取得される。この凍結判定条件を満たすことにより排気側切替弁２１及び吸気側切替弁２２の少なくともいずれか一方が凍結していることが推定される。本形態では以下の（ａ）〜（ｃ）の各条件が全て成立した場合に凍結判定条件が成立したこととしている。

即ち、各条件は、（ａ）外気温Ｔａが、各切替弁２１、２２が凍結する外気温Ｔａｆと同一又はこれよりも低い場合（Ｔａ≦Ｔａｆ）、（ｂ）冷却水温Ｔｗが、各切替弁２１、２２が凍結なく動かせる最低水温Ｔｗｍと同一又はこれよりも低い場合（Ｔｗ≦Ｔｗｍ）、（ｃ）潤滑油温Ｔｏが、各切替弁２１、２２が凍結なく動かせる最低油温Ｔｏｍと同一又はこれよりも低い場合（Ｔｏ≦Ｔｏｍ）、である。これらの温度Ｔａｆ、Ｔｗｍ、Ｔｏｍの値は実機の試験結果に基づいて設定される。凍結判定条件は、外気温の他に水温及び油温に代表される機関温度が考慮されているため、外気温が極低温であっても暖気完了後であれば凍結が推定されないから、誤判定が抑止される。なお、凍結判定条件の判定要素としては、凍結判定の精度を高めるためこれら温度の他に各種物理量を追加してもよい。また、（ａ）〜（ｃ）のいずれか一つ又はいずれか２つを判定要素から除外することも可能である。

凍結判定条件が成立した場合には各切替弁２１、２２の凍結が推定されるため、ステップＳ２に進み過給モードの切り替えができないことを示す凍結フラグＦをセットする（Ｆ←１）。一方、凍結判定条件が不成立の場合は各切替弁２１、２２の操作が可能であるからステップＳ５に進み凍結フラグＦをクリアする（Ｆ←０）。その後、今回のルーチンを終える。なお、凍結フラグＦは図３のルーチンの他に各種制御で利用することも可能である。

ステップＳ３では、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給モードの切り替えを予測するため、図２に示したモード切替領域ＡＲ１の低回転側に隣接して設定された切替前領域ＡＲ２に進入したか否かを判定する。切替前領域ＡＲ２がモード切替領域ＡＲ１の低回転側に設けられているため、内燃機関１Ａの回転数の増加に伴うモード切替領域ＡＲ１への進入を確実に予測できる。切替前領域ＡＲ２への進入が判定された場合はステップＳ４に進み、その領域ＡＲ２への進入が否定された場合はステップＳ４をスキップしてルーチンを終える。

ステップＳ４では、自動変速機３の変速比が高速側に変化するように変速段を現在よりも高速側の変速段に切り替えて、即ちシフトアップさせて、その後今回のルーチンを終了する。例えば、シングル過給モードで第２速で運転中の場合は、ステップＳ４によって第２速よりも一段高速側の第３速に変更される。なお、必ずしも一段刻みで高速側に変更しなくてもよい。

本制御ルーチンによれば、図２に示したように、内燃機関１Ａの回転数が起点ｔ１から増加して切替前領域ＡＲ２に進入した場合にシフトアップされるので、切替前領域ＡＲ２に進入した時点ｔ２から回転数が低下して時点ｔ３に変化する。そのため、モード切替領域ＡＲ１への進入が回避され、その後時点ｔ３から矢印方向に加速を続けることが可能になる。つまり、モード切替領域ＡＲ１への進入が回避されることによりシングル過給モードに維持されてツイン過給モードへの切り替えが制限されるが、その制限に伴う出力の低下を抑えることができる。出力低下を抑えながらツイン過給モードへの切り替えが制限されるのでタービン１１ｂの下流に設けられた排気浄化触媒９の暖機が促進される。また、凍結した各切替弁２１、２２を無理に動かすことを回避できる。

本形態において、ＥＣＵ３０は、図３のステップＳ１を実行することにより本発明に係る凍結推定手段として、ステップＳ３を実行することにより本発明に係る切替予測手段として、ステップＳ４を実行することにより本発明に係る変速制御手段として、それぞれ機能する。また、本形態のモード切替領域ＡＲａは、各切替弁２１、２２の凍結が推定されたときにその侵入が回避されるので本発明に係る所定領域にも相当する。

本形態において、各切替弁２１、２２の凍結をシフトアップを行う条件とする代わりに、内燃機関１Ａの始動後暖機完了前の場合、排気浄化触媒９の暖機完了前のように機関温度が所定値以下の場合であることをシフトアップを行う条件とすることも可能である。この場合でも、上述したツイン過給モードへの切り替えの制限により、出力低下を抑えつつ暖機を促進することができる。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態について説明する。なお、以下の説明においては、第１の形態と共通する部材には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。図４は第２の形態に係る過給システムが適用された内燃機関の要部を模式的に示している。内燃機関１Ｂには、排気エネルギーを利用して過給を行うため二つのターボ過給機４１、４２が設けられている。これらターボ過給機４１、４２は直列的に配置されており、いわゆるシリーズ型のシーケンシャルターボ過給システムとして構成されている。周知のようにシリーズ型のシーケンシャルターボ過給システムは、互いに容量の異なるターボ過給機を設け、これらのターボ過給機による全体としての過給効率が高効率に維持されるように適当な分配率で過給仕事を各ターボ過給機に分担させるものである。

第１ターボ過給機としての低圧ターボ過給機４１は、内燃機関１Ｂの高回転時に効率が高くなるように、第２ターボ過給機としての高圧ターボ過給機４２よりも容量が大きくなっている。一方、高圧ターボ過給機４２は低圧ターボ過給機４１よりも低容量であって内燃機関１Ｂの低回転時に効率が高い。排気通路５には、高圧ターボ過給機４２のタービン４２ａが設けられ、このタービン４２ａの下流側に低圧ターボ過給機４１の９のタービン４１ａが設けられている。吸気通路４には、低圧ターボ過給機４１のコンプレッサ４１ｂが設けられ、このコンプレッサ４１ｂの下流側に高圧ターボ過給機４２のコンプレッサ４２ｂが設けられている。

また、排気通路５には、高圧ターボ過給機４２のタービン４２ａを迂回する排気側バイパス通路４５が設けられている。排気側バイパス通路４５には、各ターボ過給機４１、４２に対する排気の配分を変化させるために、排気側バイパス通路４５へ流入する排気の流量を調整する排気切替弁４６が設けられている。排気切替弁４６は排気側バイパス通路４５への排気の流入を遮断して排気の全量をタービン４２ａに導く全閉位置から、タービン４２ａを迂回して低圧ターボ過給機４１のタービン４１ａに排気の全量を導く全開位置までの間で、その開度を連続的に調整することができる。従って、排気切替弁４６が全閉位置から全開位置に達する手前までの開度に保持されている場合には、各ターボ過給機４１、４２の両者を適当な配分で利用するツイン過給モードが実行され、排気切替弁４６が全開位置に保持されることにより、低圧ターボ過給機４２のみを利用するシングル過給モードが実行される。一方、吸気通路４には、高圧ターボ過給機４２のコンプレッサ４２ｂを迂回するように低圧ターボ過給機４１のコンプレッサ４１ｂの下流とインタークーラ１８の上流とを結ぶ吸気側バイパス通路４８が設けられている。また、ツイン過給モードの実行中に過給圧を調整又は高圧ターボ過給機４２の仕事の配分を変化させるため、吸気側バイパス通路１９を流れるガスの流量を調整する開度調整自在な吸気バイパス弁４９が設けられている。

図５は各過給モードの切替制御の概要を説明する説明図である。図示するように、内燃機関１Ａの負荷及び回転数に基づいた運転領域には、低圧ターボ過給機４１に対する高圧ターボ過給機４２の仕事の配分を、内燃機関１Ｂの回転数の増加に応じて徐々に減少させるように設定された排気切替弁調整領域ＡＲａ及び吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂがそれぞれ設けられている。排気切替弁調整領域ＡＲａに進入した場合は、排気切替弁４６の開度を全閉位置から回転数の応じて拡大させて排気側バイパス通路４５への流量を増やして高圧ターボ過給機４２の仕事を減らして行く。そして、回転数が更に増加して吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂに進入すると吸気バイパス弁４９の開度を全閉位置から拡大させて低圧ターボ過給機４１の下流の吸気を吸気側バイパス通路１９に逃がして高圧ターボ過給機４２の仕事を更に減らして行く。吸気バイパス弁４９が全開位置に保持されると高圧ターボ過給機４２の機能は停止して、低圧ターボ過給機４１のみを利用したシングル過給モードへ切り替えられる。

こうした過給モードの切り替えは、ＥＣＵ３０が排気切替弁４６及び吸気バイパス弁４９の各動作を制御することにより実現される。ところで、吸気バイパス弁４９は吸気側に設けられている関係上、凍結により不動状態に陥った場合には排気側の排気切替弁４６に比べて可動状態に復帰するまでの時間が長くかかる。そのため、本形態では、図６に示した制御ルーチンを実行することにより、吸気バイパス弁４９の凍結が推定された場合に回転数の増加に伴う吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂへの進入を予測し、その進入が予測された場合に自動変速機３をシフトアップして当該領域ＡＲｂへの進入を回避して凍結した吸気バイパス弁４９の無理な操作を回避させている。

図６は第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。この制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０のＲＯＭ等の記憶装置に保持されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ２１では、吸気バイパス弁４９の凍結判定条件の成否を判定する。この凍結判定条件は外気温、水温及び油温の各条件に基づいて設定されている。この凍結判定条件を満たすことにより吸気バイパス弁４９の凍結が推定される。本形態の凍結判定条件は第１の形態と同様である。即ち、上述した（ａ）〜（ｃ）の条件が全て成立した場合に凍結判定条件が成立したこととしている。また、この形態においても、凍結判定条件の判定要素としては、凍結判定の精度を高めるためこれら温度の他に各種物理量を追加してもよいし、（ａ）〜（ｃ）のいずれか一つ又はいずれか２つを判定要素から除外することも可能である。

凍結判定条件が成立した場合には吸気バイパス弁４９の凍結が推定されるため、ステップＳ２２に進み凍結フラグＦをセットする（Ｆ←１）。一方、凍結判定条件が不成立の場合は吸気バイパス弁４９の操作が可能であるからステップＳ２５に進み凍結フラグＦをクリアする（Ｆ←０）。その後、今回のルーチンを終える。

ステップＳ２３では、吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂへの進入、即ち、ツイン過給モードからシングル過給モードへの切り替えを予測するため、調整領域ＡＲｂの低回転側に隣接して設定された調整前領域ＡＲｃに進入したか否かを判定する。この調整前領域ＡＲｃが吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂの低回転側に設けられているため、内燃機関１Ｂの回転数の増加に伴う吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂへの進入を確実に予測できる。調整前領域ＡＲｃへの進入が判定された場合はステップＳ２４に進み、その領域ＡＲｃへの進入が否定された場合はステップＳ２４をスキップしてルーチンを終える。

ステップＳ２４では、自動変速機３の変速比が高速側に変化するようにシフトアップさせて、その後今回のルーチンを終了する。

本制御ルーチンによれば、図５に示したように、内燃機関１Ｂの回転数が起点ｔ１から増加して調整前領域ＡＲｃに進入した場合にシフトアップされるので、調整前領域ＡＲｃに進入した時点ｔ２から回転数が低下して時点ｔ３に変化する。そのため、吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂへの進入が回避され、その後時点ｔ３から矢印方向に加速を続けることが可能になる。これにより、出力低下を抑えつつ、凍結した吸気バイパス弁４９を無理に動かすことを回避できる。

本形態において、ＥＣＵ３０は、図６のステップＳ２１を実行することにより本発明に係る凍結推定手段として、ステップＳ２４を実行することにより本発明に係る変速制御手段として、それぞれ機能する。また、本形態の吸気バイパス弁調整領域ＡＲｂが本発明に係る所定領域に相当する。但し、本形態においては、吸気バイパス弁４９の凍結推定に代えて又はこの推定とともに排気切替弁４６の凍結を推定し、排気切替弁４６の凍結が推定された状態で排気切替弁調整領域ＡＲａへの進入が予測される場合に、自動変速機３をシフトアップして当該調整領域ＡＲａへの進入を回避するようにしてもよい。このように変更した場合には、排気切替弁４６が本発明に係る弁手段に相当し、排気切替弁調整領域ＡＲａが本発明に係る所定領域に相当する。

本発明は上記各形態に限定されず、種々の形態にて実施することができる。本発明を適用できる内燃機関の形式には特段の制限はない。従って、火花点火式の内燃機関はもとより、圧縮自着火式の内燃機関に対しても本発明を適用することができる。また、自動変速機の構成は多段階に変速比を変化させるものに限らず、ベルト式或いはトロイダル式等の無段変速機に連結された内燃機関の過給システムとして本発明を実施することもできる。この場合にはシフトアップの概念が存在しないが、上述した各条件が成立した場合に変速比を高速側に変化させることにより上記各形態と同様の効果を得ることができる。その変速比の変化幅は適宜設定すればよい。

上記各形態では、過給モードの切り替えのために吸気側及び排気側の弁をそれぞれ操作しているが、吸気側又は排気側のいずれか一方の経路を切り替えることで過給モードを切り替えることができるものに本発明を適用することもできる。このような実施の形態においては、吸気側又は排気側の一方の弁が本発明の弁手段に相当することになる。

１Ａ、１Ｂ内燃機関
３自動変速機
１１プライマリターボ過給機（第１ターボ過給機）
１２セカンダリターボ過給機（第２ターボ過給機）
２１排気側切替弁（弁手段）
２２吸気側切替弁（弁手段）
３０ＥＣＵ（切替予測手段、変速制御手段、凍結推定手段）
４１低圧ターボ過給機（第１ターボ過給機）
４２高圧ターボ過給機（第２ターボ過給機）
４６排気切替弁（弁手段）
４９吸気バイパス弁（弁手段）
ＡＲ１モード切替領域
ＡＲ２切替前領域
ＡＲａ排気切替弁調整領域（所定領域）
ＡＲｂ吸気バイパス弁調整領域（所定領域）

Claims

自動変速機に連結された状態で車両に搭載された内燃機関に適用され、第１ターボ過給機と第２ターボ過給機とを有し、前記第１ターボ過給機のみを利用するシングル過給モードから、前記第１ターボ過給機及び前記第２ターボ過給機の両者を利用するツイン過給モードへ切り替えるべき領域として、前記内燃機関の負荷及び回転数に基づいて設定されたモード切替領域に進入した際に、前記シングル過給モードから前記ツイン過給モードへ過給モードが切り替えられるように前記内燃機関の排気及び吸気の少なくとも一方の経路を切り替える内燃機関の過給システムにおいて、
前記内燃機関の回転数の増加に伴う前記モード切替領域への進入を予測する切替予測手段と、前記内燃機関の機関温度が所定値以下の場合で、かつ前記切替予測手段にて前記モード切替領域への進入が予測された場合に、前記自動変速機の変速比を高速側へ変化させる変速制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の過給システム。
前記内燃機関の排気及び吸気の少なくとも一方の経路を切り替える弁手段と、前記内燃機関の機関温度に基づいて前記弁手段が凍結しているか否かを推定する凍結推定手段と、を備え、
前記変速制御手段は、前記凍結推定手段にて前記弁手段が凍結していると推定された場合を、前記内燃機関の機関温度が前記所定値以下の場合として扱う、請求項１に記載の内燃機関の過給システム。
前記切替予測手段は、前記モード切替領域の低回転側に隣接して設定された切替前領域に進入したか否かを判定することにより、前記モード切替領域への進入を予測する請求項１又は２に記載の過給システム。
自動変速機に連結された状態で車両に搭載された内燃機関に適用され、第１ターボ過給機と第２ターボ過給機と、前記内燃機関の排気及び吸気の少なくとも一方の経路を切り替える弁手段と、を有し、前記内燃機関の負荷及び回転数に基づいて設定された所定領域に進入した場合に前記弁手段を操作することにより、前記第１ターボ過給機のみを利用するシングル過給モードと、前記第１ターボ過給機及び前記第２ターボ過給機の両者を利用するツイン過給モードとの間で過給モードを切り替える内燃機関の過給システムにおいて、
前記内燃機関の機関温度に基づいて前記弁手段が凍結しているか否かを推定する凍結推定手段と、前記凍結推定手段にて前記弁手段が凍結していると推定され、かつ前記内燃機関の回転数の増加に伴う前記所定領域への進入が予測された場合に、前記自動変速機の変速比を高速側へ変化させる変速制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の過給システム。