JP2015113715A - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機付き内燃機関の制御装置において、燃費の悪化を抑えつつトルクダウンからの機関トルク上昇の応答性を向上させる。【解決手段】目標トルクＴｅｔに一致するように機関トルクＴｅを調整するトルク制御と、目標過給圧Ｐｔに一致するように過給圧Ｐを調整する過給圧制御とを行う、過給機付き内燃機関の制御装置である。エンジンのトルクダウンが要求された場合には、変速時目標トルクＴｅｃｔに一致するように機関トルクＴｅを一時的に低下させるトルクダウン制御を行う一方、トルクダウン制御中には、アクセル開度θACCに基づいて設定される目標過給圧Ｐｃｔに過給圧Ｐが一致するように過給圧制御を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関し、特に、機関トルク応答性を向上させることが可能な過給機付き内燃機関の制御装置に関するものである。

従来から、排気ガスの内部エネルギーによって駆動するターボ式過給機や、クランクシャフトからの動力などによって駆動する機械式過給機を備えた内燃機関（過給機付き内燃機関）が種々提案されている。

かかる過給機付き内燃機関では、吸気効率を改善することで出力向上が図れるものの、特にターボ式過給機では、内燃機関の出力トルク（以下、機関トルクともいう）を低下させる必要が生じた場合にスロットル弁を閉じても、直ちに過給圧が低下せず、トルクダウンの応答性が悪いという問題がある。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、ターボ式過給機付き内燃機関において、トルクダウン制御により機関トルクを低下させるときに、吸気の過給圧が低下するようにウェイストゲート弁を制御する技術が開示されている。

特開平５−１８００２７号公報

上記特許文献１のものでは、スロットル弁の制御に加えて過給機をも制御することで、トルクダウンの応答性を向上させることができる。もっとも、ターボ式過給機付き内燃機関では、過給圧が上昇するまでに一定の時間を要するため、低回転領域や低トルク状態においては、十分な機関トルク応答性を確保することが困難であることが知られている。それ故、上記特許文献１のものでは、トルクダウンからの機関トルク上昇の応答性が悪化するおそれがある。

一方、低回転領域や低トルク状態における機関トルク応答性を高めるべく、過給圧を予め昇圧させておくことも考えられるが、過給圧を要求もないのに長時間昇圧させておくことは、排気抵抗が増大し、燃費の悪化を招くことから好ましくない。また、運転者からのトルク要求（要求タイミングや要求量）を予測して、過給圧を事前に昇圧させることも考えられるが、いつ何時どの程度発せられるか分からない運転者からのトルク要求を見極めることは困難である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、過給機付き内燃機関の制御装置において、燃費の悪化を抑えつつトルクダウンからの機関トルク上昇の応答性を向上させる技術を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る過給機付き内燃機関の制御装置では、機関トルクを一時的に低下させた後、再び機関トルクを上昇（復帰）させるようなシチュエーションにおいて、機関トルク上昇の応答性を向上させることが可能な過給圧を担保するようにしている。

具体的には、本発明は、目標トルクに一致するように機関トルクを調整するトルク制御と、目標過給圧に一致するように過給圧を調整する過給圧制御とを行う、過給機付き内燃機関の制御装置を対象としている。

そして、前記制御装置は、内燃機関のトルクダウンが要求された場合には、目標トルクに一致するように機関トルクを一時的に低下させるトルクダウン制御を行う一方、当該トルクダウン制御中には、運転者のアクセル操作に基づいて設定される目標過給圧に過給圧が一致するように過給圧制御を行うことを特徴とするものである。

この構成によれば、トルクダウンが要求された場合には、運転者がアクセルペダルを踏み込んでも、目標トルクに従って機関トルクを低下させることから、例えば変速時における変速ショック等を抑えることができる。

一方、トルクダウン制御中には、運転者のアクセル操作に基づいて目標過給圧を設定することから、例えば運転者がアクセルペダルの踏込量を維持した場合やアクセルペダルを更に踏み込んだ場合には、トルクダウン制御中も、過給圧をトルクダウン要求前の過給圧以上に維持することができる。すなわち、この構成によれば、過給圧の事前の昇圧を短時間（トルクダウンの間）に抑えつつ、トルクダウン制御後の機関トルクを、運転者の意思に基づく（運転者のアクセル操作に基づいて設定される）目標トルクに速やかに一致させるのに必要な過給圧を、トルクダウン制御中も担保することが可能となる。

また、この構成によれば、機関トルク上昇の高い応答性が要求されない場合（例えばトルクダウン制御中に運転者がアクセルペダルから足を離した場合）には、目標過給圧が低下するので、過給圧の不必要な昇圧を抑制して、燃費の悪化を抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、燃費の悪化を抑えつつトルクダウンからの機関トルク上昇の応答性を向上させることができる。

また、前記制御装置では、前記トルクダウン制御は、前記内燃機関への吸入空気量を調整するスロットルバルブの開度を低減することによって行われることが好ましい。

この構成によれば、点火遅角によるトルクダウンとは異なり、過給圧の低下が生じる吸気系トルクダウンにおいて、トルクダウン制御中も目標過給圧に一致するように過給圧を調整することから、吸気系トルクダウンからの機関トルク上昇の応答性を向上させることができる。また、点火遅角によるトルクダウンよりもトルクダウン幅が大きい吸気系トルクダウンを採用することで、運転者のアクセル操作に応じて過給圧を昇圧させた場合でも、目標トルクに応じたトルクダウン量を容易に実現することができる。

なお、この構成では、スロットルバルブの開度を低減することのみによってトルクダウン制御を行ってもよいし、トルクダウンの応答性を高めるために、点火遅角によるトルクダウン制御を併用してもよい。

さらに、前記過給機は、排気通路に設けられたタービンホイールを有し、前記内燃機関は、前記排気通路における前記タービンホイールの上流側と下流側とをバイパスさせるバイパス通路上に設けられたウェイストゲートバルブをさらに備え、前記過給圧制御は、前記ウェイストゲートバルブの開度を変更することによって行われることが好ましい。

この構成によれば、ウェイストゲートバルブの開度を低減して、バイパス通路側に流れる排気量を減らす（タービンホイール側へ流れる排気量を増やす）ことで、過給圧を容易に昇圧させることができる。

また、前記トルクダウン要求は、変速時、四輪駆動車における少なくとも一つの駆動輪の空転時、車両安定化制御時のうち少なくともいずれか一つの場合に発せられることが好ましい。

この構成によれば、変速ショックを小さくした後や、四輪駆動車において駆動輪の空転を抑えて接地性を確保した後や、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）において車両の安定性を確保した後に、速やかに機関トルクを上昇させて加速性を向上させることができる。

以上、説明したように本発明に係る過給機付き内燃機関の制御装置によれば、燃費の悪化を抑えつつトルクダウンからの機関トルク上昇の応答性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置が搭載される車両を示す概略構成図である。 エンジンおよびその吸排気系の概略構成図である。 トルクダウン時における本実施形態の過給圧制御を模式的に示すタイミングチャート図である。 過給圧制御の動作手順を示すフローチャート図である。 トルクダウン時における従来の過給圧制御を模式的に示すタイミングチャート図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に本発明を適用した場合について説明する。

図１は、本実施形態に係る制御装置が搭載される車両を示す概略構成図である。この車両は、図１に示すように、エンジン１と、トルクコンバータ３０と、自動変速機１０と、差動歯車装置３８と、駆動輪（前輪）４０と、ＰＴＭ（Power Train Manager）６と、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）９と、ＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission）−ＥＣＵ７とを備えている。以下、エンジン１の全体構成、自動変速機１０を含む動力伝達装置、および、ＰＴＭ６とエンジンＥＣＵ９とＥＣＴ−ＥＣＵ７を中心とした制御系などについて説明する。

−エンジンの全体構成−
図２は、エンジン１およびその吸排気系の概略構成図である。なお、図２ではエンジン１の１気筒の構成のみを示している。エンジン１は、例えば４気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室１１を形成するピストン１２および出力軸であるクランクシャフト１３を備えている。ピストン１２はコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１３に連結されており、ピストン１２の往復運動がコネクティングロッド１４によってクランクシャフト１３の回転へと変換されるようになっている。

クランクシャフト１３には、外周面に複数の突起（歯）１６を有するシグナルロータ１５が取り付けられている。シグナルロータ１５の側方近傍にはクランクポジションセンサ８１が配置されている。クランクポジションセンサ８１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１３が回転する際にシグナルロータ１５の突起１６に対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。

シリンダブロック１７には、エンジン水温（冷却水温）Ｔｗを検出する水温センサ８２が配置されている。燃焼室１１には点火プラグ２が配置されている。点火プラグ２の点火タイミングはイグナイタ２１によって調整される。イグナイタ２１はエンジンＥＣＵ９によって制御される。

燃焼室１１には吸気通路３と排気通路４とが接続されている。吸気通路３と燃焼室１１との間には吸気バルブ３１が設けられている一方、排気通路４と燃焼室１１との間には排気バルブ４１が設けられている。吸気バルブ３１を開閉駆動することにより、吸気通路３と燃焼室１１とが連通または遮断される一方、排気バルブ４１を開閉駆動することにより、排気通路４と燃焼室１１とが連通または遮断される。これら吸気バルブ３１および排気バルブ４１の開閉駆動は、クランクシャフト１３の回転が伝達される吸気カムシャフト（図示せず）および排気カムシャフト４１ａの各回転によって行われる。

吸気通路３には、エアクリーナ３２、熱線式のエアフロメータ８３、吸気温センサ８４（エアフロメータ８３に内蔵）、吸気圧センサ８０、および、エンジン１の吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ３３が配置されている。スロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動される。スロットルバルブ３３は、運転者のアクセルペダル７３操作とは独立して、その開度（スロットル開度θｔｈ）を電子的に制御することが可能であり、スロットル開度θｔｈはスロットル開度センサ８５によって検出される。

また、吸気通路３には燃料噴射用のインジェクタ３５が配置されている。インジェクタ３５には燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、インジェクタ３５の開弁に伴って吸気通路３に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合され、混合気となって燃焼室１１に導入される。燃焼室１１に導入された混合気は、圧縮行程を経た後、点火プラグ２にて点火されて燃焼する。この燃焼室１１内での混合気の燃焼によりピストン１２が往復運動してクランクシャフト１３が回転する。

排気通路４には２つの三元触媒４２，４３が配設されている。これら三元触媒４２，４３は、酸素を吸蔵するＯ2ストレージ機能を有しており、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘを浄化することが可能となっている。排気通路４における上流側の三元触媒４２の上流側には空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）８６が、また、下流側の三元触媒４３の上流側には酸素センサ（Ｏ2センサ）８７がそれぞれ配置されている。

さらに、このエンジン１には、ターボチャージャ（過給機）５が設けられている。ターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２およびコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は吸気通路３内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気通路４内部に臨んで配置されている。このため、ターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。

吸気通路３におけるスロットルバルブ３３の上流側には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ３６が設けられている。一方、排気通路４には、タービンホイール５２の上流側と下流側とをバイパスさせる排気バイパス通路４７が設けられている。この排気バイパス通路４７にはウェイストゲートバルブ４８が設けられている。ウェイストゲートバルブ４８の開度はエンジンＥＣＵ９によって制御される。ウェイストゲートバルブ４８が開放されると、排気ガスがタービンホイール５２をバイパスして排気バイパス通路４７に流れることで過給圧が低下する一方、ウェイストゲートバルブ４８が閉じられると、排気ガスがタービンホイール５２側に流れることで過給圧が上昇する。

また、吸気通路３と排気通路４とはＥＧＲ通路４４によって接続されている。このＥＧＲ通路４４は、排気の一部を適宜吸気通路３に還流させて燃焼室１１へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。ＥＧＲ通路４４には、電子制御によって無段階に開閉されて、ＥＧＲ通路４４を流れる排気流量を調整することが可能なＥＧＲバルブ４５と、ＥＧＲ通路４４を還流する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４６とが設けられている。

−動力伝達装置−
車両に搭載された動力伝達装置は、トルクコンバータ３０と自動変速機１０とを備えている。トルクコンバータ３０は、エンジン１により発生した動力を流体を介して自動変速機１０へ伝達する流体伝動装置であり、クランクシャフト１３に連結されたポンプインペラ（図示せず）と、タービンランナ（図示せず）と、ステータ（図示せず）とを備えている。ポンプインペラとタービンランナとの間には、直結クラッチであるロックアップクラッチ（図示せず）が設けられており、このロックアップクラッチが完全係合状態とされた場合には、ポンプインペラおよびタービンランナが一体回転する。

自動変速機１０は、第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置１９および第３遊星歯車装置２０を有している。自動変速機１０は、エンジン１によって回転駆動されるトルクコンバータ３０のタービン軸である入力軸（図示せず）の回転を変速して、差動歯車装置３８に動力を伝達するための出力回転部材（図示せず）から出力する。これにより、エンジン１の出力は、トルクコンバータ３０、自動変速機１０、差動歯車装置３８、および車軸３９を介して一対の駆動輪４０へ伝達される。

自動変速機１０は、多板式のクラッチやブレーキなど油圧アクチュエータによって係合制御される油圧式摩擦係合要素を有しており、これらのクラッチおよびブレーキは、油圧制御回路３７のリニアソレノイドバルブの励磁、非励磁や電流制御により、係合状態と解放状態とが切り換えられるようになっている。

この自動変速機１０では、クラッチやブレーキなどが、所定の状態に係合または解放されることによって、第１〜第６変速段（ギヤ段）の６つの前進変速段が成立されるとともに、後進変速段が設定される。各変速段の変速比は、第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置１９、および第３遊星歯車装置２０の各ギヤ比（＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）ρ１、ρ２、ρ３によって適宜定められる。

また、入力軸の回転数（タービン回転数）はタービン回転数センサ７０によって検出される。一方、自動変速機１０の出力回転部材の回転数は車速センサ５８によって検出される。これらタービン回転数センサ７０および車速センサ５８の出力信号から得られる回転数の比（出力回転数／入力回転数）に基づいて、自動変速機１０の現在の変速段を判定することができる。

−制御系−
図１に示す制御系統において、エンジンＥＣＵ９の上位にはパワートレイン全体を総合的に制御するＰＴＭ６が設けられている。ＰＴＭ６とエンジンＥＣＵ９とＥＣＴ−ＥＣＵ７とは、互いに信号を送受信可能に構成されている。ＰＴＭ６には、アクセルペダル７３の操作を通じた運転者からのトルク要求の他、例えばＥＣＴ−ＥＣＵ７からのトルク要求や、不図示のＶＳＣ（Vehicle Stability Control）−ＥＣＵ、ＴＲＣ（Traction Control）−ＥＣＵ、ＣＲＣ（Cruise Control System）、ＡＢＳ（Antilock Brake System）等からのトルク要求が入力される。ＰＴＭ６は、入力される各種のトルク要求を集約し、集約したトルク要求の性質に応じてエンジン１の目標トルクを設定し、それをデジタル信号化した目標トルク信号をエンジンＥＣＵ９に供給する。

図１および図２に示すように、エンジンＥＣＵ９には、吸気圧センサ８０と、クランクポジションセンサ８１と、水温センサ８２と、エアフロメータ８３と、吸気温センサ８４と、スロットル開度センサ８５と、空燃比センサ８６と、酸素センサ８７と、アクセル開度センサ８８とが接続されている。

吸気圧センサ８０は、吸気通路３内の吸気圧を検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。水温センサ８２は、エンジン水温Ｔｗを検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。エアフロメータ８３は、エンジン１に吸入される空気量を検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。吸気温センサ８４は、エンジン１に吸入される空気の温度（吸気温）を検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。スロットル開度センサ８５は、スロットルモータ３４により開度が調整されるスロットルバルブ３３の開度を検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。空燃比センサ８６は、排気の酸素濃度から燃焼した混合気の空燃比を検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。酸素センサ８７は、三元触媒４２から流出する排気の空燃比を検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。アクセル開度センサ８８は、アクセルペダル７３の踏込量（アクセル開度θ_ACC）を検出し、検出信号をエンジンＥＣＵ９に送信する。また、エンジンＥＣＵ９は、クランクポジションセンサ８１からのパルス状の信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを算出する。

エンジンＥＣＵ９は、これら各種センサの検出信号に基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。例えば、周知の点火プラグ２の点火タイミング制御、インジェクタ３５の燃料噴射制御（空燃比センサ８６および酸素センサ８７の各出力に基づいた空燃比フィードバック制御）、予め記憶された関係から実際のアクセル開度θ_ACC等に基づいてスロットル開度θｔｈを制御するスロットルモータ３４の駆動制御等が実行される。

一方、ＥＣＴ−ＥＣＵ７には、図１に示すように、車速センサ５８と、タービン回転数センサ７０と、シフトレバー７１のポジションスイッチ９０と、ブレーキペダル７２の踏力センサ９１と、油温センサ８９とが接続されている。

車速センサ５８は、自動変速機１０の出力回転部材の回転数を検出し、検出信号をＥＣＴ−ＥＣＵ７に送信する。タービン回転数センサ７０は、自動変速機１０の入力軸の回転数（タービン回転数）を検出し、検出信号をＥＣＴ−ＥＣＵ７に送信する。ポジションスイッチ９０は、シフトレバー７１の位置（ポジション）を検出し、検出信号をＥＣＴ−ＥＣＵ７に送信する。踏力センサ９１は、ブレーキペダル７２の踏力（運転者がブレーキペダル７２を踏む力）を検出し、検出信号をＥＣＴ−ＥＣＵ７に送信する。油温センサ８９は、自動変速機１０の作動や潤滑に用いられるオイル（ＡＴＦ）の温度（油温）を検出し、検出信号をＥＣＴ−ＥＣＵ７に送信する。

本実施形態において、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、シフトレバー７１がＤ（ドライブ）ポジションへ操作されることにより、Ｄ（ドライブ）レンジが選択されると、第１変速段〜第６変速段のうちのいずれかの変速段が形成されるように、自動変速機１０を制御する。具体的には、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、車速センサ５８の出力信号から車速Ｖを算出するとともに、エンジンＥＣＵ９からアクセル開度θ_ACCを取得し、それら車速Ｖおよびアクセル開度θ_ACCに基づいて、ＲＯＭ（図示せず）等に記憶された変速線図を参照して目標ギヤ段を算出する。そうして、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、タービン回転数センサ７０および車速センサ５８の出力信号から得られる回転数の比（出力回転数／入力回転数）を求めて現在ギヤ段を判定し、その現在ギヤ段と目標ギヤ段とを比較して変速操作が必要であるか否かを判定する。

この判定の結果、変速の必要がない場合には、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、現在ギヤ段を維持するソレノイド制御信号を油圧制御回路３７に出力する一方、現在ギヤ段と目標ギヤ段とが異なる場合には、目標ギヤ段を設定するソレノイド制御信号を油圧制御回路３７に出力する変速制御を行う。

−通常時におけるトルク制御および過給圧制御−
ＰＴＭ６は、通常時（後述するトルクダウンが要求されない場合）には、運転者のアクセルペダル７３の踏込量（アクセル開度θ_ACC）に基づき、予め定められたマップ（又は関数式）を用いて目標トルクＴｅｔを設定し、設定した目標トルクＴｅｔをエンジンＥＣＵ９に出力する。そうして、エンジンＥＣＵ９は、例えば、予め実験により準備された、エンジン回転数Ｎｅと目標トルクＴｅｔとを変数とした目標スロットル開度θｔｈｔのデータを用いて目標スロットル開度θｔｈｔを設定し、目標スロットル開度θｔｈｔと実際のスロットル開度θｔｈとが一致するようにスロットルモータ３４を駆動して、エンジン１の出力トルクＴｅを調整するトルク制御を行う。

これと並行して、エンジンＥＣＵ９は、目標トルクＴｅｔに応じて（基づいて）設定される目標過給圧Ｐｔと実際の過給圧Ｐとが一致するようにウェイストゲートバルブ４８の開度を制御する過給圧制御を行う。具体的には、エンジンＥＣＵ９のＲＯＭ（図示せず）には、前記目標トルクＴｅｔをパラメータとして、当該目標トルクＴｅｔの実現に必要な過給圧（目標過給圧）を運転条件ごとに計測し、その計測結果に基づいて、目標トルクＴｅｔと目標過給圧Ｐｔとの関係が規定された目標過給圧マップが記憶されている。エンジンＥＣＵ９は、かかる目標過給圧マップを参照し、アクセル開度θ_ACCに基づいて設定された目標トルクＴｅｔから目標過給圧Ｐｔを求める。そうして、エンジンＥＣＵ９は、実際の過給圧Ｐ（吸気圧センサ８０によって検出される吸気圧）と目標過給圧Ｐｔとを比較し、両者が一致するようにウェイストゲートバルブ４８の開度を制御する。

−変速時のトルクダウン制御−
上述の如く、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、現在ギヤ段と目標ギヤ段とが異なる場合には、変速操作を行うが、自動変速機１０の変速時には、自動変速機１０に伝達されるトルクが急激に変化することにより、変速ショックが生ずるおそれがある。より詳しくは、自動変速機１０の変速は、自動変速機１０の回転メンバが変速のための回転速度変化を行っておらず、入力回転数と出力回転数とがギヤ比によって規定される変速前半のトルク相から、ギヤ比を変更するために回転メンバに回転速度変化が生じている変速後半のイナーシャ相の過程を経て終了する。そうして、変速ショックは、エンジン回転数Ｎｅが変化する際のエンジン１の回転慣性トルク（イナーシャトルク）が、エンジン１の出力トルクＴｅに重畳して自動変速機１０の入力軸に伝達されることによりが生ずる。

このため、本実施形態の制御装置（ＰＴＭ６、ＥＣＴ−ＥＣＵ７およびエンジンＥＣＵ９）は、エンジン１の回転慣性トルクの影響を低減させることで変速ショックを低減すべく、回転速度変化が生じるイナーシャ相においてエンジン１の出力トルクＴｅを一時的に低下させるトルクダウン制御を行うように構成されている。

具体的には、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、現在ギヤ段と目標ギヤ段とを比較して変速操作が必要であると判定すると、車両の運転状態に基づいて目標トルクダウン量Ｔｅｄを算出するように構成されている。より詳しくは、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、例えばＲＯＭに記憶されたマップを参照して、エアフロメータ８３により検出される吸入空気量から換算されるエンジン１の出力トルクＴｅと、車速センサ５８の出力信号から得られる出力回転数とに基づいて目標トルクダウン量Ｔｅｄを算出する。そうして、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、エンジン１の出力トルクＴｅから目標トルクダウン量Ｔｅｄを引いて変速時目標トルクＴｅｃｔ（絶対値）を算出し、この変速時目標トルクＴｅｃｔを、トルク要求としてＰＴＭ６に出力する。

このとき、ＰＴＭ６には、ＥＣＴ−ＥＣＵ７からのトルク要求の他、アクセルペダル７３の踏み込み操作を通じた運転者からのトルク要求も入力される。上述の如く、ＰＴＭ６は、トルク要求の性質に応じて、エンジン１において優先すべき性能を決定するが、この場合には、ＥＣＴ−ＥＣＵ７からのトルク要求を優先して、変速時目標トルクＴｅｃｔをエンジンＥＣＵ９に出力する。

ＰＴＭ６から指令を受けたエンジンＥＣＵ９は、スロットルモータ３４を駆動させてスロットル開度θｔｈを低減させることによって、変速時目標トルクＴｅｃｔに一致するようにエンジン１の出力トルクＴｅを一時的に低下させる。

なお、スロットル開度θｔｈを低減させるのに加えて、点火プラグ２の点火タイミングを遅角させることによって、エンジン１の出力トルクＴｅを一時的に低下させる場合には、ＥＣＴ−ＥＣＵ７は、変速時目標トルクＴｅｃｔとは別に点火遅角用の変速時目標トルクを算出してＰＴＭ６に出力する。この場合には、ＰＴＭ６から指令を受けたエンジンＥＣＵ９は、イグナイタ２１を制御して点火タイミングを遅角させる。

｛自動変速機１０の入力軸の回転数−（自動変速機１０の出力回転部材の回転数×自動変速機１０のギヤ比）｝が所定の閾値よりも小さくなってトルクダウンが終了すると、ＰＴＭ６は、アクセルペダル７３の踏み込み操作を通じた運転者からのトルク要求に基づいて目標トルクＴｅｔを設定し、エンジンＥＣＵ９に出力する。ＰＴＭ６から指令を受けたエンジンＥＣＵ９は、スロットルモータ３４を駆動させてスロットル開度θｔｈを増大させることによって、目標トルクＴｅｔに一致するようにエンジン１の出力トルクＴｅを上昇させる。

−トルクダウン時における過給圧制御−
図５は、トルクダウン時における従来の過給圧制御を模式的に示すタイミングチャート図である。図５（ａ）はＰＴＭ６からエンジンＥＣＵ９へ出力される目標トルク（変速時目標トルクＴｅｃｔ）を、同図（ｂ）はエンジンＥＣＵ９にて設定される目標スロットル開度θｔｈｔ（実線）と実際のスロットル開度θｔｈ（破線）とを、同図（ｃ）はエンジンＥＣＵ９にて設定される目標過給圧Ｐｔ（実線）と実際の過給圧Ｐ（破線）とを、同図（ｄ）は実現されるエンジン１の出力トルクＴｅをそれぞれ示している。

ＥＣＴ−ＥＣＵ７からトルクダウン要求が発せられると、ＰＴＭ６は、図５（ａ）に示すような変速時目標トルクＴｅｃｔをエンジンＥＣＵ９へ出力する。エンジンＥＣＵ９は、予め実験により準備された、エンジン回転数Ｎｅと変速時目標トルクＴｅｃｔとを変数とした目標スロットル開度θｔｈｔのデータを用いて、図５（ｂ）に示すような目標スロットル開度θｔｈｔを設定し、これに基づき、スロットルモータ３４を駆動してスロットルバルブ３３を閉じ側に制御する。

ここで、トルクダウンを行う場合には、過給圧Ｐを昇圧させる必要性は低く、高い過給圧は寧ろトルクダウンの応答性を悪化させることから、エンジンＥＣＵ９は、前記目標過給圧マップを参照し、変速時目標トルクＴｅｃｔを目標過給圧マップにおける目標トルクＴｅｔとして、図５（ｃ）に示すような目標過給圧Ｐｔを設定する。そうして、エンジンＥＣＵ９は、吸気圧センサ８０によって検出される過給圧Ｐと目標過給圧Ｐｔとを比較し、過給圧Ｐが目標過給圧Ｐｔよりも高ければ、ウェイストゲートバルブ４８を開き側に制御して、排気ガスを排気バイパス通路４７に流すことで過給圧Ｐを低下させ、これにより、トルクダウンの応答性を向上させる。

このように、従来の過給圧制御では、スロットルバルブ３３の制御に加えて過給圧Ｐをも制御することで、トルクダウンの応答性を向上させることができる。もっとも、低下した過給圧Ｐが上昇するまでには一定の時間を要するため、ターボチャージャ５を備えたエンジン１では、低回転領域や低トルク状態においては、十分な機関トルク応答性を確保することが困難であることが知られている。それ故、従来の過給圧制御では、トルクダウンからの機関トルク上昇の応答性が悪化するおそれがある。すなわち、トルクダウンが終了した後にスロットルバルブ３３を開き側に制御している（図５（ｂ）参照）にも拘わらず、過給圧Ｐの上昇が遅れるため（図５（ｃ）参照）、図５（ｄ）に示すように、エンジンの出力トルクＴｅの上昇（復帰）が遅れるという問題がある。

ここで、低トルク状態における機関トルク応答性を高めるべく、過給圧Ｐを予め昇圧させておくことも考えられるが、過給圧Ｐを要求もないのに長時間昇圧させておくことは、排気抵抗が増大し、燃費の悪化を招くことから好ましくない。また、運転者からのトルク要求（要求タイミングや要求量）を予測して、過給圧Ｐを事前に昇圧させることも考えられるが、いつ何時どの程度発せられるか分からない運転者からのトルク要求を見極めることは困難である。

そこで、本実施形態では、エンジン１の出力トルクＴｅ（機関トルク）を一時的に低下させた後、再び機関トルクを上昇（復帰）させるようなシチュエーションにおいて、機関トルク上昇の応答性を向上させることが可能な過給圧を担保するようにしている。具体的には、ＰＴＭ６およびエンジンＥＣＵ９は、ＥＣＴ−ＥＣＵ７からトルクダウン要求が発せられた場合には、運転者のアクセルペダル７３の踏込量（アクセル開度θ_ACC）に基づかずに設定される変速時目標トルクＴｅｃｔ（第１の目標トルク）に一致するようにエンジン１の出力トルクＴｅを一時的に低下させるトルクダウン制御を行う。一方、ＰＴＭ６およびエンジンＥＣＵ９は、当該トルクダウン制御中には、運転者のアクセル操作に基づいて設定される目標過給圧Ｐｃｔに過給圧Ｐが一致するように過給圧制御を行うように構成されている。具体的には、ＰＴＭ６およびエンジンＥＣＵ９は、運転者のアクセルペダル７３の踏込量（アクセル開度θ_ACC）に基づいて設定される過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔ（第２の目標トルク）に応じて設定される目標過給圧Ｐｃｔに一致するように過給圧Ｐを調整する過給圧制御を行うように構成されている。

より詳しくは、ＰＴＭ６は、ＥＣＴ−ＥＣＵ７からトルクダウン要求が発せられた場合には、上述の如く変速時目標トルクＴｅｃｔをエンジンＥＣＵ９へ出力するとともに、変速時目標トルクＴｅｃｔとは独立した過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔを設定し、この過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔをエンジンＥＣＵ９へ出力する。この過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔは、トルクダウン制御中においても過給圧を維持するために、例えば、トルクダウン制御中における運転者のアクセルペダル７３の踏込量（アクセル開度θ_ACC）に基づき、予め定められたマップ（又は関数式）を用いて求められる目標値である。そうして、エンジンＥＣＵ９は、前記目標過給圧マップを参照し、過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔを目標過給圧マップにおける目標トルクＴｅｔとして目標過給圧Ｐｔを求め、これをトルクダウン制御中における目標過給圧Ｐｃｔとする。このとき、例えば、運転者がトルクダウン要求前のアクセルペダル７３の踏込量を維持した場合や、運転者がアクセルペダル７３を更に踏み込んだ場合には、目標過給圧Ｐｃｔはトルクダウン要求前の目標過給圧以上に設定される。エンジンＥＣＵ９は、トルクダウン要求前の目標過給圧以上に設定された目標過給圧Ｐｃｔと実際の過給圧Ｐとが一致するようにウェイストゲートバルブ４８を閉じ側に制御し、トルクダウン終了後の機関トルク上昇に備えて、過給圧Ｐを維持する（または上昇させる）。これにより、本実施形態では、トルクダウン制御後の機関トルクＴｅを運転者の意思に基づく（運転者のアクセル操作に基づいて設定される）目標トルクＴｅｔに速やかに一致させるのに必要な過給圧Ｐを、トルクダウン制御中も担保することが可能となる。

一方、機関トルク上昇の高い応答性が要求されない場合、例えば、トルクダウン制御中に運転者がアクセルペダル７３から足を離した場合には、目標過給圧Ｐｃｔが低下するので、過給圧Ｐの不必要な昇圧を抑制して、燃費の悪化を抑えることができる。

このように、本実施形態では、アクセルペダル７３が踏み込まれた状態におけるアップシフトの際のトルクダウン時という、限られたシチュエーションにおいて、過給圧Ｐを事前に昇圧させることから、燃費の悪化を抑えることができるとともに、トルクダウン制御中も過給圧Ｐを昇圧させることから、トルクダウンからの機関トルク上昇（復帰）の応答性を向上させることができる。

図３は、トルクダウン時における本実施形態の過給圧制御を模式的に示すタイミングチャート図である。図３（ａ）はＰＴＭ６からエンジンＥＣＵ９へ出力される変速時目標トルクＴｅｃｔ（実線）および過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔ（破線）を、同図（ｂ）はエンジンＥＣＵ９にて設定される目標スロットル開度θｔｈｔ（実線）と実際のスロットル開度θｔｈ（破線）とを、同図（ｃ）はエンジンＥＣＵ９にて設定される目標過給圧Ｐｃｔ（破線）と実際の過給圧Ｐ（実線）とを、同図（ｄ）は実現されるエンジン１の出力トルクＴｅをそれぞれ示している。

アクセルペダル７３が踏み込まれた状態におけるアップシフトの際、ＥＣＴ−ＥＣＵ７からトルクダウン要求が発せられると、ＰＴＭ６は、図３（ａ）に示すような変速時目標トルクＴｅｃｔ（実線）をエンジンＥＣＵ９へ出力するとともに、これとは別にアクセル開度θ_ACCに基づいて設定された過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔ（破線）をエンジンＥＣＵ９へ出力する。エンジンＥＣＵ９は、例えば、予め実験により準備された、エンジン回転数Ｎｅと変速時目標トルクＴｅｃｔとを変数とした目標スロットル開度θｔｈｔのデータを用いて、図３（ｂ）に示すような目標スロットル開度θｔｈｔを設定し、これに基づき、スロットルモータ３４を駆動してスロットルバルブ３３を閉じ側に制御する。

また、エンジンＥＣＵ９は、目標過給圧マップを参照し、過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔを目標過給圧マップにおける目標トルクＴｅｔとして、図３（ｃ）に示すような目標過給圧Ｐｃｔを求め、これに基づき、ウェイストゲートバルブ４８の開度を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ９は、ウェイストゲートバルブ４８を閉じ側に制御して、排気ガスをタービンホイール５２側に流すことで高い過給圧Ｐを維持させる。なお、過給圧Ｐが維持されると、過給圧Ｐが低減される場合よりも、同じスロットル開度θｔｈでも吸入空気量が増えることから、エンジンＥＣＵ９は、過給圧Ｐの相対的な上昇分を加味して、目標スロットル開度θｔｈｔを補正する。

このように、本実施形態によれば、アクセルペダル７３が踏み込まれた状態におけるアップシフトにおいてイナーシャトルクに見合う分のエンジン１の出力トルクＴｅを下げることで、変速ショックを小さくすることができるとともに、トルクダウン制御中も過給圧Ｐを高く維持させておくことで、図３（ｄ）に示すように、トルクダウン終了後のエンジン１の出力トルク（実現トルク）Ｔｅを速やかに目標トルクＴｅｔに一致させることが可能となる。

−過給圧制御ルーチン−
次に、本実施形態に係る過給圧制御の手順を図４のフローチャートに沿って説明する。

先ず、ステップＳ１では、ＰＴＭ６、ＥＣＴ−ＥＣＵ７およびエンジンＥＣＵ９が、例えば、アクセル開度θ_ACC（アクセル開度センサ８８により検出）、車速Ｖ（車速センサ５８により検出）、入力軸の回転数（タービン回転数センサ７０により検出）、吸入空気量（エアフロメータ８３により検出）、エンジン回転数Ｎｅ（クランクポジションセンサ８１からの信号に基づき算出）等の、車両の運転状態に関するパラメータを取得する。

次のステップＳ２では、ＰＴＭ６がステップＳ１で取得したアクセル開度θ_ACCに基づいて目標トルクＴｅｔを設定する。次のステップＳ３では、エンジンＥＣＵ９が、目標過給圧マップを参照し、ステップＳ２で設定された目標トルクＴｅｔに基づいて目標過給圧Ｐｔを設定する。

次のステップＳ４では、ＰＴＭ６が、ＥＣＴ−ＥＣＵ７からトルクダウン要求が発せられたか否かを判定する。このステップＳ４の判定がＮＯの場合には、通常時であることからステップＳ７に進み、エンジンＥＣＵ９が目標トルクＴｅｔに基づくトルク制御と、目標過給圧Ｐｔに基づく過給圧制御とを実行し、その後リターンする。具体的には、エンジンＥＣＵ９は、エンジン回転数Ｎｅと目標トルクＴｅｔとに基づいて目標スロットル開度θｔｈｔを設定し、これに基づいてスロットルモータ３４を駆動してスロットル開度θｔｈを調整するとともに、目標過給圧Ｐｔに基づいてウェイストゲートバルブ４８の開度を制御して、過給圧Ｐを上昇または低減させる。

一方、ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ５に進み、ＥＣＴ−ＥＣＵ７がエンジン１の出力トルクＴｅから目標トルクダウン量Ｔｅｄを引いて変速時目標トルクＴｅｃｔを設定し、その後ステップＳ６に進む。

なお、ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ２で設定された目標トルクＴｅｔは、トルクダウン制御中における運転者のアクセルペダル７３の踏込量に基づいて設定された目標トルクとなることから、ステップＳ２で設定された目標トルクＴｅｔがそのまま過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔとなる。それ故、ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ３で設定された目標過給圧Ｐｔが、トルクダウン制御中における目標過給圧Ｐｃｔとなる。

次のステップＳ６では、エンジンＥＣＵ９が、ステップＳ５で設定された変速時目標トルクＴｅｃｔに基づくトルクダウン制御と、ステップＳ３で設定された目標過給圧Ｐｔ（＝目標過給圧Ｐｃｔ）に基づく過給圧制御とを実行し、その後リターンする。具体的には、エンジンＥＣＵ９は、エンジン回転数Ｎｅと変速時目標トルクＴｅｃｔとに基づいて目標スロットル開度θｔｈｔを設定し、これに基づき、スロットルモータ３４を駆動してエンジン１の出力トルクＴｅを低減する。また、エンジンＥＣＵ９は、目標過給圧Ｐｔに基づいてウェイストゲートバルブ４８を閉じ側に制御して、過給圧Ｐを上昇（または維持）させる。

（変形例１）
次に、本実施形態の変形例について説明する。上述した実施の形態では、ＥＣＴ−ＥＣＵ７からトルクダウン要求が発せられたときに、トルク制御用および過給圧制御用の２つの目標トルクを設定するようにしたが、これに代えて、四輪駆動車における少なくとも一つの駆動輪の空転時に、トルク制御用（第１）および過給圧制御用（第２）の２つの目標トルクを設定して、運転者のアクセル操作に基づいて設定される目標過給圧Ｐｃｔに過給圧Ｐが一致するように過給圧制御を行うようにしてもよい。

図示省略するが、例えば、車輪の回転状態を検出する車輪速センサを四輪駆動車における４つの駆動輪４０にそれぞれ取り付け、車輪速センサの検出結果がＴＲＣ−ＥＣＵに送信されるようにする。そうして、車速センサ５８により検出された車速Ｖと車輪速センサの検出結果とを比較し、車速Ｖに対して車輪速が所定の閾値以上に速い場合には、車輪が空転状態であると判定し、ＰＴＭ６にトルク要求を出力するように、ＴＲＣ−ＥＣＵを構成する。この変形例１によれば、四輪駆動車において駆動輪４０が空転した際、エンジン１の出力トルクＴｅを下げることで、駆動輪４０の空転を抑えて接地性を確保することができるとともに、接地性を確保した後、エンジン１の出力トルクＴｅを速やかに上昇させることができる。

（変形例２）
また、車両安定化制御（ＶＳＣ）を行う際に、換言すると、ＶＳＣ−ＥＣＵからトルクダウン要求が発せられたときに、トルク制御用および過給圧制御用の２つの目標トルクを設定して、運転者のアクセル操作に基づいて設定される目標過給圧Ｐｃｔに過給圧Ｐが一致するように過給圧制御を行うようにしてもよい。

周知のように、ＶＳＣは、前後輪が横滑りしそうな状態をセンサが検出した場合に、各輪のブレーキ油圧および要求トルクなどの最適値を自動的に設定し、車両の安定性を確保する制御である。そこで、例えば、ＶＳＣ−ＥＣＵからＰＴＭ６へトルクダウン要求が発せられたときに、トルク制御用および過給圧制御用の２つの目標トルクを設定するようにすれば、例えば滑りやすい路面でのコーナリング中などに発生する車両の横滑りを検知した際、エンジン１の出力トルクＴｅを下げることで、車両の安定性を確保することができるとともに、車両の安定性を確保した後、速やかにトルクを上昇させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、ＦＦ型車両に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両に本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、有段自動変速機１０におけるトルクダウン制御に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば手動変速機や無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）におけるトルクダウン制御に本発明を適用してもよい。

さらに、上記実施形態では、エンジン１を制御するエンジンＥＣＵ９や、自動変速機１０を制御するＥＣＴ−ＥＣＵ７のように、制御される機能ごとに個別に制御装置を設ける構成としているが、制御装置の構成はこれに限定されず、例えばＥＣＵとして１つの制御装置を設ける構成としてもよい。

また、上記実施形態では、ターボチャージャ５はウェイストゲートバルブ４８付きターボチャージャであったが、これに限らず、例えばタービンホイール５２に可変ノズルベーンを備えたターボチャージャであってもよい。この場合には、ノズルベーンの開度を変更することで、過給圧Ｐを容易に昇圧させることができる。

さらに、上記実施形態では、ターボチャージャ５を備えたエンジン１に本発明を適用したが、これに限らず、例えばスーパーチャージャーを備えたエンジンに本発明を適用し、トルクダウン時にも電磁クラッチを繋いで過給圧Ｐを高く維持するようにしてもよい。

また、上記実施形態におけるフローチャートでは、目標トルクＴｅｔおよび過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔを共に、アクセル開度θ_ACCのみに基づいて設定する場合を想定したが、これに限らず、例えば、トルクダウン制御中にはアクセル開度θ_ACCのみならず他のパラメータも加味して過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔを設定するようにしてもよい。この場合には、トルクダウン要求が発せられると、ステップＳ２の目標トルクＴｅｔとは別に過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔを設定するとともに、ステップＳ３の目標過給圧Ｐｔとは別に目標過給圧Ｐｃｔを設定する。

さらに、上記実施形態では、運転者のアクセルペダル７３の踏込量に基づいて過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔを設定し、当該過給圧制御用目標トルクＴｅｐｔ応じて目標過給圧Ｐｃｔを設定するようにしたが、例えば、予め定められたマップ等を用いて、運転者のアクセルペダル７３の踏込量から直接またはトルク以外のパラメータを経由して、目標過給圧Ｐｃｔを設定するようにしてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、燃費の悪化を抑えつつトルクダウンからの機関トルク上昇の応答性を向上させることができるので、過給機付き内燃機関の制御装置に適用して極めて有益である。

１ エンジン（内燃機関）
４ 排気通路
５ ターボチャージャ（過給機）
６ ＰＴＭ（制御装置）
７ ＥＣＴ−ＥＣＵ（制御装置）
９ エンジンＥＣＵ（制御装置）
１０ 自動変速機
３３ スロットルバルブ
４０ 駆動輪
４７ 排気バイパス通路
４８ ウェイストゲートバルブ
５２ タービンホイール
７３ アクセルペダル

Claims (4)

1. 目標トルクに一致するように機関トルクを調整するトルク制御と、目標過給圧に一致するように過給圧を調整する過給圧制御とを行う、過給機付き内燃機関の制御装置であって、
   内燃機関のトルクダウンが要求された場合には、目標トルクに一致するように機関トルクを一時的に低下させるトルクダウン制御を行う一方、当該トルクダウン制御中には、運転者のアクセル操作に基づいて設定される目標過給圧に過給圧が一致するように過給圧制御を行うことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
   前記トルクダウン制御は、前記内燃機関への吸入空気量を調整するスロットルバルブの開度を低減することによって行われることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
   前記過給機は、排気通路に設けられたタービンホイールを有し、
   前記内燃機関は、前記排気通路における前記タービンホイールの上流側と下流側とをバイパスさせるバイパス通路上に設けられたウェイストゲートバルブをさらに備え、
   前記過給圧制御は、前記ウェイストゲートバルブの開度を変更することによって行われることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
   前記トルクダウン要求は、変速時、四輪駆動車における少なくとも一つの駆動輪の空転時、車両安定化制御時のうち少なくともいずれか一つの場合に発せられることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。

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