JP2017180626A - ターボ過給機付きエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルの操作以外の運転状態に基づき車両の速度制御が行われている場合において、自動変速機による変速が頻繁に行われることを防止し、乗員に不快感を与えないようにエンジンを制御することができる、ターボ過給機付きエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】ターボ過給機付きエンジン(10)の制御装置は、アクセルペダルの操作以外の車両の運転状態に基づき要求駆動力を決定し、エンジンの現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジンが出力可能な最大トルクを推定し、変速後の変速段において推定した最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力以上である場合、自動変速機に変速を実行させ、変速後の変速段において推定した最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力未満である場合、自動変速機に現在の変速段を保持させるＰＣＭ(60)を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、ターボ過給機付きエンジンの制御装置に係わり、特に、自動変速機とターボ過給機とを有するエンジンを、目標トルクを出力させるように制御するターボ過給機付きエンジンの制御装置に関する。

従来、自動変速機を備えた車両の制御装置において、変速機をシフトアップさせた場合の燃費率を演算し、現在の燃費率よりもシフトアップさせた場合の燃費率の方が小さい場合に変速機を自動的にシフトアップさせることにより、燃費の向上を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３１５６０６号公報

ところで、近年では、自車両が前方を走行する先行車両に追従したり、あるいは予め設定された車速を維持したりするように自車両の速度制御を行ういわゆるクルーズコントロールシステムが用いられている。クルーズコントロールシステムによる速度制御が行われている場合には、車速に対するドライバの操作意図を考慮する必要がないので、自動変速機の変速段をできる限り高速段に設定して燃費の向上及びエンジン騒音の低減を図ることが望ましい。

しかしながら、燃費の向上及びエンジン騒音の低減を目的として自動変速機による変速を頻繁に繰り返すと、変速に伴うショックにより乗員に不快感を与えてしまう。特に、ターボ過給機を有するエンジンにおいては、大気圧や吸気温度等の運転環境に応じてターボ過給機による過給圧上限値が変動するので、上記の特許文献１に記載された制御装置のように単に燃費率に基づいてシフトアップを行うと、変速後において過給圧の不足により自車両の速度制御のために必要な駆動力を得ることができず、すぐにシフトダウンを行わざるを得ないこともある。この場合、シフトアップとシフトダウンとが繰り返され、乗員に不快感を与えてしまう。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、アクセルペダルの操作以外の運転状態に基づき車両の速度制御が行われている場合において、自動変速機による変速が頻繁に行われることを防止し、乗員に不快感を与えないようにエンジンを制御することができる、ターボ過給機付きエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のエンジンの制御装置は、自動変速機とターボ過給機を有するエンジンを、目標トルクを出力させるように制御するターボ過給機付きエンジンの制御装置であって、アクセルペダルの操作以外の車両の運転状態に基づき要求駆動力を決定する要求駆動力決定手段と、エンジンの現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジンが出力可能な最大トルクを推定する最大トルク推定手段と、変速後の変速段において推定した最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力以上である場合、自動変速機に変速を実行させ、変速後の変速段において推定した最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力未満である場合、自動変速機に現在の変速段を保持させる変速制御手段とを有することを特徴とする。
このように構成された本発明においては、最大トルク推定手段は、エンジンの現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジンが出力可能な最大トルクを推定し、変速制御手段は、変速後の推定最大トルクにより得られる駆動力がアクセルペダルの操作以外の車両の運転状態に基づき決定された要求駆動力以上である場合に自動変速機に変速を実行させ、変速後の推定最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力未満である場合には現在の変速段を保持させるので、変速後において過給圧の不足などにより駆動力が不足し、再び変速をせざるを得ないような状態が生じることを防止でき、これにより、自動変速機による変速が頻繁に行われることを防止し、乗員に不快感を与えないようにエンジンを制御することができる。

また、本発明において、好ましくは、最大トルク推定手段は、車速に基づき変速後の変速段におけるエンジン回転数を取得し、変速後の変速段におけるエンジン回転数とターボ過給機の運転環境とに基づき変速後の変速段におけるターボ過給機の最大過給圧を推定し、変速後の変速段におけるエンジン回転数及び最大過給圧に基づき最大トルクを推定する。
このように構成された本発明においては、最大トルク推定手段は、変速後の変速段におけるエンジン回転数とターボ過給機の運転環境とに基づき変速後の変速段におけるターボ過給機の最大過給圧を推定し、その最大過給圧に基づき最大トルクを推定するので、吸気温度や大気圧等の運転環境も考慮に入れて変速後の最大過給圧を正確に推定し、その最大過給圧に応じて変速後に得られる駆動力を正確に推定することができ、これにより、変速後の推定最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力を満たすか否かを適切に判定し、変速後において過給圧の不足などにより駆動力が不足し再び変速をせざるを得ないような状態が生じることを確実に防止することができる。

本発明によるターボ過給機付きエンジンの制御装置によれば、アクセルペダルの操作以外の運転状態に基づき車両の速度制御が行われている場合において、自動変速機による変速が頻繁に行われることを防止し、乗員に不快感を与えないようにエンジンを制御することができる。

本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるエンジン制御処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による変速制御処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による変速制御処理を実行した場合のタイムチャートの一例である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置を説明する。

＜システム構成＞
まず、図１及び図２により、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図であり、図２は、本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、エンジンシステム１００は、主に、外部から導入された吸気（空気）が通過する吸気通路１と、この吸気通路１から供給された吸気と、後述する燃料噴射弁１３から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン１０（具体的にはガソリンエンジン）と、このエンジン１０内の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気通路２５と、エンジン１０の出力を駆動輪に伝達する図外の自動変速機と、エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５４と、エンジンシステム１００全体を制御するＰＣＭ６０（ターボ過給機付きエンジンの制御装置）と、自動変速機を制御するＴＣＭ（Transmission Control Module）７０と、自車両を先行車両に追従走行させたり、あるいは予め設定された車速を維持したりするように速度制御を行うＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）８０とを有する。

吸気通路１には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を昇圧させる、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ５と、通過する吸気の量（吸入空気量）を調整するスロットルバルブ６と、エンジン１０に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク７と、が設けられている。

また、吸気通路１には、コンプレッサ４ａによって過給された吸気の一部を、コンプレッサ４ａの上流側に還流するためのエアバイパス通路８が設けられている。具体的には、エアバイパス通路８の一端は、コンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ６の上流側の吸気通路１に接続され、エアバイパス通路８の他端は、エアクリーナ３の下流側で且つコンプレッサ４ａの上流側の吸気通路１に接続されている。

このエアバイパス通路８には、エアバイパス通路８を流れる吸気の流量を開閉動作により調節するエアバイパスバルブ９が設けられている。エアバイパスバルブ９は、エアバイパス通路８を完全に閉じる閉状態と完全に開く開状態とに切り換え可能な、いわゆるオンオフバルブである。

エンジン１０は、主に、吸気通路１から供給された吸気を燃焼室１１内に導入する吸気バルブ１２と、燃焼室１１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１３と、燃焼室１１内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ１４と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により往復運動するピストン１５と、ピストン１５の往復運動により回転されるクランクシャフト１６と、燃焼室１１内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路２５へ排出する排気バルブ１７と、を有する。

また、エンジン１０は、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７のそれぞれの動作タイミング（バルブの開閉時期に相当する）を、可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing Mechanism）としての可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９によって可変に構成されている。可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９としては、公知の種々の形式を適用可能であるが、例えば電磁式又は油圧式に構成された機構を用いて、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを変化させることができる。

排気通路２５には、上流側から順に、通過する排気ガスによって回転され、この回転によってコンプレッサ４ａを駆動する、ターボ過給機４のタービン４ｂと、例えばＮＯｘ触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気ガスの浄化機能を有する触媒装置３５ａ、３５ｂが設けられている。以下では、これらの触媒装置３５ａ、３５ｂを区別しないで用いる場合には、単に「触媒装置３５」と表記する。

また、排気通路２５上には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１に還流させるＥＧＲ装置２６が設けられている。ＥＧＲ装置２６は、一端がタービン４ｂの上流側の排気通路２５に接続され、他端がコンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ１１の下流側の吸気通路１に接続されたＥＧＲ通路２７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２８と、ＥＧＲ通路２７を流れるＥＧＲガス量（流量）を制御するＥＧＲバルブ２９と、を有する。このＥＧＲ装置２６は、いわゆる高圧ＥＧＲ装置（ＨＰＬ（High Pressure Loop）ＥＧＲ装置）に相当する。

また、排気通路２５には、排気ガスを、ターボ過給機４のタービン４ｂを通過させずに迂回させるタービンバイパス通路３０が設けられている。このタービンバイパス通路３０には、タービンバイパス通路３０を流れる排気ガスの流量を制御するウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧバルブ」と称する）３１が設けられている。

また、排気通路２５においては、ＥＧＲ通路２７の上流側の接続部分とタービンバイパス通路３０の上流側の接続部分との間の通路が、第１通路２５ａと第２通路２５ｂとに分岐されている。第１通路２５ａは第２通路２５ｂよりも径が大きく、換言すると第２通路２５ｂは第１通路２５ａよりも径が小さく、第１通路２５ａには開閉バルブ２５ｃが設けられている。開閉バルブ２５ｃが開いている場合には、排気ガスは基本的には第１通路２５ａに流れ、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、排気ガスは第２通路２５ｂにのみ流れる。そのため、開閉バルブ２５ｃが閉じている場合には、開閉バルブ２５ｃが開いている場合よりも、排気ガスの流速が大きくなる。開閉バルブ２５ｃは低回転数領域において閉じられ、流速が上昇された排気ガスをターボ過給機４のタービン４ｂに供給して、低回転域でもターボ過給機４による過給が行えるようになっている。

エンジンシステム１００には、当該エンジンシステム１００に関する各種の状態を検出するセンサ４０〜５４が設けられている。これらセンサ４０〜５４は、具体的には以下の通りである。アクセル開度センサ４０は、アクセルペダルの開度（ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ量に相当する）であるアクセル開度を検出する。エアフローセンサ４１は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の流量に相当する吸入空気量を検出する。温度センサ４２は、エアクリーナ３とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１を通過する吸気の温度を検出する。圧力センサ４３は、過給圧を検出する。スロットル開度センサ４４は、スロットルバルブ６の開度であるスロットル開度を検出する。圧力センサ４５は、エンジン１０に供給される吸気の圧力に相当するインマニ圧（サージタンク７内の圧力）を検出する。クランク角センサ４６は、クランクシャフト１６におけるクランク角を検出する。吸気側カム角センサ４７は、吸気カムシャフトのカム角を検出する。排気側カム角センサ４８は、排気カムシャフトのカム角を検出する。温度センサ４９は、エンジン１０の冷却水の温度（水温）を検出する。ＷＧ開度センサ５０は、ＷＧバルブ３１の開度を検出する。Ｏ₂センサ５１は、触媒装置３５ａの上流側の排気ガス中の酸素濃度を検出し、Ｏ₂センサ５２は、触媒装置３５ａと触媒装置３５ｂとの間の排気ガス中の酸素濃度を検出する。車速センサ５３は、車両の速度（車速）を検出する。ノックセンサ５４は、例えばエンジン１０のシリンダブロックに設けられ、エンジン１０のノッキングによる振動を検出する。これらの各種センサ４０〜５４は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５４をＰＣＭ６０に出力する。

また、ＰＣＭ６０には、車両の自動変速機を制御するＴＣＭ７０から自動変速機に関する各種情報（例えば現在の変速段、変速を行う変速点に達したか否か、次変速段に変速したときのエンジン回転数など）が入力される。
さらに、ＰＣＭ６０には、ＡＣＣ８０から車速制御に関する各種情報（例えば先行車両に追従するための目標車速や、予め設定された設定車速を特定する情報など）が入力される。

ＰＣＭ６０は、上述した各種センサ４０〜５４から入力された検出信号Ｓ１４０〜Ｓ１５４、ＴＣＭ７０から入力された自動変速機に関する各種情報、及び、ＡＣＣ８０から入力された車速制御に関する各種情報に基づき、エンジンシステム１００内の構成要素に対する制御を行う。具体的には、図２に示すように、ＰＣＭ６０は、スロットルバルブ６に制御信号Ｓ１０６を供給して、スロットルバルブ６の開閉時期やスロットル開度を制御し、エアバイパスバルブ９に制御信号Ｓ１０９を供給して、エアバイパスバルブ９の開閉を制御し、ＷＧバルブ３１に制御信号Ｓ１３１を供給して、ＷＧバルブ３１の開度を制御し、燃料噴射弁１３に制御信号Ｓ１１３を供給して、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ１４に制御信号Ｓ１１４を供給して、点火時期を制御し、可変吸気バルブ機構１８及び可変排気バルブ機構１９のそれぞれに制御信号Ｓ１１８、Ｓ１１９を供給して、吸気バルブ１２及び排気バルブ１７の動作タイミングを制御し、ＥＧＲバルブ２９に制御信号Ｓ１２９を供給して、ＥＧＲバルブ２９の開度を制御する。

特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、エンジン１０の現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジン１０が出力可能な最大トルクを推定し、変速後の変速段において最大トルクにより得られる駆動力がＡＣＣ８０による要求駆動力以上である場合、ＴＣＭ７０により自動変速機の変速を実行させ、変速後の変速段において最大トルクにより得られる駆動力がＡＣＣ８０による要求駆動力未満である場合、自動変速機に現在の変速段を保持させる。このように構成されたＰＣＭ６０は、本発明における「ターボ過給機付きエンジンの制御装置」に相当し、本発明における「要求駆動力決定手段」、「最大トルク推定手段」及び「変速制御手段」として機能する。

ＰＣＭ６０の各構成要素は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

＜エンジン制御処理＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態において行われるエンジン１０の基本制御について説明する。図３は、本発明の実施形態によるエンジン制御処理のフローチャートである。このエンジン制御処理は、車両のイグニッションがオンにされ、ＰＣＭ６０に電源が投入された場合に起動され、繰り返し実行される。

エンジン制御処理が開始されると、図３に示すように、ステップＳ１において、ＰＣＭ６０は車両の運転状態に関する各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、アクセル開度センサ４０が検出したアクセル開度、エアフローセンサ４１が検出した吸入空気量、車速センサ５３が検出した車速、ノックセンサ５４が検出したノッキングの有無、ＴＣＭ７０から入力された自動変速機の現在の変速段、ＡＣＣ８０から入力された目標車速等を取得する。

次に、ステップＳ２において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１において取得された車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、ＡＣＣ８０による車速制御が実行されている場合（すなわちドライバによるアクセルペダルの操作が行われていない場合）、現在車速とＡＣＣ８０から入力された目標車速との差に応じて目標加速度を決定する。
また、ＡＣＣ８０による車速制御が実行されていない場合（すなわちドライバによるアクセルペダルの操作が行われている場合）、種々の車速及び種々の変速段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及び変速段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して、アクセル開度センサ４０によって検出されたアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。

次に、ステップＳ３において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２において決定した目標加速度を実現するためのエンジン１０の目標トルクを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、現在の車速、変速段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジン１０が出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。

また、ステップＳ２〜Ｓ３の処理と並行して、ステップＳ４において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１においてノックセンサ５４から取得した検出信号に基づき、ノッキングが検出されたか否かを判定する。
その結果、ノッキングが検出された場合、ステップＳ５に進み、ＰＣＭ６０は、ノッキングを抑制するために点火時期を遅角側に補正するときの補正量（点火リタード量）を増大させる。一方、ノッキングが検出されなかった場合、ステップＳ６に進み、ＰＣＭ６０は、点火リタード量を減少させる。これにより、ノックセンサ５４によりノッキングが検出される度に点火時期は徐々に遅角側に補正され、ノッキングが検出されない場合、点火時期は進角側に戻される。ただし、点火リタード量は、燃焼効率の著しい悪化や失火を考慮した燃焼安定性の観点から予め実験により定められたリタード限界を超えないように設定される。

ステップＳ３、及び、ステップＳ５又はＳ６の後、ステップＳ７に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１において取得した現在のエンジン回転数及びステップＳ３において決定した目標トルクを含むエンジン１０の運転状態に応じて、点火プラグ１４による基準点火時期を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、目標トルクにフリクションロスやポンピングロスによる損失トルクを加味した目標図示トルクを算出し、種々の充填効率及び種々のエンジン回転数について点火時期と図示トルクとの関係を規定した点火進角マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在のエンジン回転数に対応し且つノッキングが発生しない範囲（各点火進角マップにおいて予め設定されたノック限界点火時期よりも遅角側の範囲）で可能な限りＭＢＴに近い点火時期の場合に目標図示トルクが得られる点火進角マップを選択し、選択した点火進角マップを参照して、目標図示トルクに対応する点火時期を基準点火時期として設定する。そして、ＰＣＭ６０は、設定した基準点火時期を、ステップＳ５又はＳ６において設定した点火リタード量だけ遅角側に補正する。

次に、ステップＳ８において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３により決定された目標トルクをエンジン１０に出力させるための目標充填効率を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、目標図示トルクを出力するために必要な熱量（要求熱量）を求め、この要求熱量を発生させるために必要な目標充填効率を求める。ＰＣＭ６０は、ステップＳ７において基準点火時期をステップＳ５又はＳ６において設定した点火リタード量だけ遅角させる場合には、この点火リタード量に応じて目標充填効率を増大させ、目標トルクがエンジン１０から適切に出力されるようにする。

次に、ステップＳ９において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ８において設定した目標充填効率に相当する空気がエンジン１０に導入されるように、エアフローセンサ３１が検出した空気量を考慮して、スロットルバルブ６の開度と、可変吸気バルブ機構１８を介した吸気バルブ１２の開閉時期とを決定する。

次に、ステップＳ１０において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０において決定したスロットル開度及び吸気バルブ１２の開閉時期に基づき、スロットルバルブ６及び可変吸気バルブ機構１８を制御するとともに、エンジン１０の運転状態等に応じて決定された目標当量比と、エアフローセンサ４１の検出信号Ｓ１４１等に基づき推定した実空気量とに基づき、燃料噴射弁１３を制御する。

また、ステップＳ９〜Ｓ１０の処理と並行して、ステップＳ１１において、ＰＣＭ６０は、ターボ過給機４による目標過給圧を取得する。例えば、種々のエンジン回転数について目標トルクと目標過給圧との関係を示すマップが予めメモリ等に記憶されており、ＰＣＭ６０は、そのマップを参照し、現時点でのエンジン回転数及びステップＳ３において決定した目標トルクに対応する目標過給圧を取得する。

次に、ステップＳ１２において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１において取得した目標過給圧を実現するための、ＷＧバルブ３１の開度を決定する。

次に、ステップＳ１３において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１２において設定した開度に基づき、ＷＧバルブ３１のアクチュエータを制御する。この場合、ＰＣＭ１０は、ステップＳ１２において設定した開度に応じてＷＧバルブ３１のアクチュエータを制御すると共に、圧力センサ４３により検出される過給圧を、ステップＳ１１において取得した目標過給圧に近づけるようにアクチュエータをフィードバック制御する。

また、ステップＳ９〜Ｓ１０及びステップＳ１１〜Ｓ１３の処理と並行して、ステップＳ１４において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７において設定した点火時期に点火が行われるように、点火プラグ１４を制御する。
ステップＳ１０、Ｓ１３及びＳ１４の後、ＰＣＭ６０は、エンジン制御処理を終了する。

＜変速制御処理＞
次に、図４を参照して、本発明の実施形態において行われる自動変速機の変速制御処理について説明する。図４は、本発明の実施形態による変速制御処理のフローチャートである。この変速制御処理は、ＡＣＣ８０による車速制御が実行されている場合に、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行され、また、図３に示したエンジン制御処理と並行して実行される。

変速制御処理が開始されると、まず、ステップＳ２１において、ＰＣＭ６０は、現在の車速において自動変速機が変速段を現変速段から次変速段に変速した場合における変速後のエンジン回転数（以下、必要に応じて「次変速段エンジン回転数」を呼ぶ）をＴＣＭ７０から取得する。この次変速段エンジン回転数は、現在の車速と次変速段の減速比とに基づいて求められる。

次に、ステップＳ２２において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２１において取得した次変速段エンジン回転数に基づき、変速後の変速段におけるターボ過給機４の最大過給圧を取得する。例えば、ＰＣＭ６０は、エンジン回転数に応じてターボ過給機４が達成し得る最大過給圧を規定した最大過給圧マップ（予め作成されてメモリ等に記憶されている）を参照し、次変速段エンジン回転数に対応する最大過給圧を取得する。

次に、ステップＳ２３において、ＰＣＭ６０は、現在の大気圧及び吸気温度においてターボ過給機４に許容される過給圧の上限値を取得する。この過給圧上限値は、ターボ過給機４の構成部品保護の観点から、コンプレッサ４ａ及びタービン４ｂの過回転防止やサージング防止のために設定される値であり、現在の大気圧及び吸気温度に基づき算出される。

次に、ステップＳ２４において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２２において取得した最大過給圧が、ステップＳ２３において取得した過給圧上限値よりも大きいか否かを判定する。
その結果、最大過給圧が過給圧上限値よりも大きい場合、ステップＳ２５に進み、ＰＣＭ６０は、過給圧上限値を、自動変速機の変速後の変速段においてターボ過給機４により過給可能と推定される最大過給圧（推定最大過給圧）として設定する。
一方、最大過給圧が過給圧上限値以下である場合、ステップＳ２６に進み、ＰＣＭ６０は、最大過給圧を、推定最大過給圧として設定する。

ステップＳ２５又はＳ２６の後、ステップＳ２７に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２５又はＳ２６において設定した推定最大過給圧に基づき、次変速段において推定最大過給圧の下で実現可能と推定される最大充填効率（推定最大充填効率）を取得する。例えば、ＰＣＭ６０は、エンジン回転数及び過給圧と充填効率との関係を規定したマップ（予め作成されてメモリ等に記憶されている）を参照し、次変速段エンジン回転数及び推定最大過給圧に対応する充填効率を、推定最大充填効率として取得する。

次に、ステップＳ２８において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２７において取得した推定最大充填効率に基づき、次変速段においてエンジン１０が出力可能な最大トルクを推定する。例えば、ＰＣＭ６０は、点火進角マップの中から次変速段エンジン回転数及び推定最大充填効率に対応する点火進角マップを参照し、ノッキングが発生しない範囲で可能な限りＭＢＴに近い点火時期の場合に得られるトルクを、次変速段においてエンジン１０が出力可能な最大トルクとして推定する。

次に、ステップＳ２９において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２８において推定した最大トルクにより得られる加速度（すなわち次変速段において得られる最大加速度）が、図３のエンジン制御処理のステップＳ２において決定した目標加速度（ＡＣＣ８０による要求加速度）以上か否かを判定する。
具体的には、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２８において推定した最大トルクと次変速段の減速比とに基づき、次変速段において得られる最大の駆動力を推定するとともに、目標加速度と次変速段の減速比とに基づき、次変速段における要求駆動力を算出する。そして、推定した最大駆動力が要求駆動力以上である場合、次変速段において得られる最大加速度がＡＣＣ８０による要求加速度以上であると判定する。

その結果、次変速段において得られる最大加速度がＡＣＣ８０による要求加速度以上である場合（すなわち次変速段において得られる最大の駆動力が要求駆動力以上である場合）、ステップS３０に進み、ＰＣＭ６０は、自動変速機による変速を許可する旨の信号をＴＣＭ７０に出力する。
一方、次変速段において得られる最大加速度がＡＣＣ８０による要求加速度未満である場合（すなわち次変速段において得られる最大の駆動力が要求駆動力未満である場合）、ステップＳ３１に進み、ＰＣＭ６０は、変速制御を行わずに現変速段を保持することを指示する旨の信号をＴＣＭ７０に出力する。
ステップＳ３０又はＳ３１の後、ＰＣＭ６０は変速制御処理を終了する。

＜エンジンの動作＞
次に、図５を参照して、本発明の実施形態による変速制御処理を実行した場合のエンジンの動作を説明する。図５は、本発明の実施形態による変速制御処理を実行した場合のタイムチャートの一例である。具体的には、図５では、上から順に、車速、変速段、加速度を示している。なお、車速のタイムチャートにおける点線はＡＣＣ８０により設定された目標車速を示し、実線は車速センサ５３が検出した自車両の車速を示している。また、加速度のタイムチャートにおける点線はＡＣＣ８０による目標車速を達成するために決定された要求加速度を示し、実線及び一点鎖線は自動変速機の変速段が６速の場合において得られる最大加速度を示している。

図５の例では、ＡＣＣ８０により目標車速Ｖ_Dを維持するように車速制御が行われており、自動変速機の変速段が６速に設定されている状況を示している。この状況において、自車両が登り坂に進入したこと等により、目標車速Ｖ_Dを維持するために必要な要求加速度が上昇し、時刻ｔ１において変速段が６速の場合に得られる最大加速度を上回ると、ＡＣＣ８０は変速段を５速に変速し、必要な加速度が得られるようにする。

その後、加速度のタイムチャートにおいて実線により示すように、時刻ｔ２において、変速段が６速の場合に得られる最大加速度が要求加速度を十分上回ると、変速段のタイムチャートにおいて実線により示すように、ＡＣＣ８０は変速段を６速に変速する。この場合、変速段を６速に変速した後に得られる駆動力が要求駆動力以上であるので、変速後において過給圧の不足などにより駆動力が不足し、再び変速段を５速に変速するような状態が生じることはないので、変速が頻繁に行われることを防止できる。

また、加速度のタイムチャートにおいて一点鎖線により示すように、時刻ｔ２において、変速段が６速の場合に得られる最大加速度が要求加速度未満である場合には、変速段のタイムチャートにおいて一点鎖線により示すように、ＡＣＣ８０は変速段を５速のまま保持する。この場合、変速段を６速に変速した後に得られる駆動力が要求駆動力未満であるので、仮に変速段を６速に変速すると、駆動力の不足により再び変速段を５速に変速するような状態が生じ得るが、上記のように変速段を５速のまま保持することにより、変速が頻繁に行われることを防止できる。
この場合、時刻ｔ３において変速段が６速の場合に得られる最大加速度が要求加速度を上回ったときに、ＡＣＣ８０は変速段を６速に変速する。

＜作用効果＞
次に、上述した本発明の実施形態によるターボ過給機付きエンジンの制御装置の作用効果を説明する。

まず、ＰＣＭ６０は、エンジン１０の現在の運転状態に基づき、自動変速機による変速後の変速段においてエンジン１０が出力可能な最大トルクを推定し、変速後の推定最大トルクにより得られる駆動力がＡＣＣ８０による要求駆動力以上である場合に自動変速機に変速を実行させ、変速後の推定最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力未満である場合には現在の変速段を保持させるので、変速後において過給圧の不足などにより駆動力が不足し、再び変速をせざるを得ないような状態が生じることを防止でき、これにより、自動変速機による変速が頻繁に行われることを防止し、乗員に不快感を与えないようにエンジン１０を制御することができる。

特に、ＰＣＭ６０は、変速後の変速段におけるエンジン回転数とターボ過給機４の運転環境とに基づき変速後の変速段におけるターボ過給機４の最大過給圧を推定し、その最大過給圧に基づき最大トルクを推定するので、吸気温度や大気圧等の運転環境も考慮に入れて変速後の最大過給圧を正確に推定し、その最大過給圧に応じて変速後に得られる駆動力を正確に推定することができ、これにより、変速後の推定最大トルクにより得られる駆動力が要求駆動力を満たすか否かを適切に判定し、変速後において過給圧の不足などにより駆動力が不足し再び変速をせざるを得ないような状態が生じることを確実に防止することができる。

１ 吸気通路
４ ターボ過給機
４ａ コンプレッサ
４ｂ タービン
６ スロットルバルブ
１０ エンジン
１３ 燃料噴射弁
１４ 点火プラグ
１８ 可変吸気バルブ機構
２５ 排気通路
３１ ＷＧバルブ
４０ アクセル開度センサ
４３ 圧力センサ
５３ 車速センサ
６０ ＰＣＭ
７０ ＴＣＭ
８０ ＡＣＣ
１００ エンジンシステム

Claims (2)

1. 自動変速機とターボ過給機を有するエンジンを、目標トルクを出力させるように制御するターボ過給機付きエンジンの制御装置であって、
   アクセルペダルの操作以外の車両の運転状態に基づき要求駆動力を決定する要求駆動力決定手段と、
   上記エンジンの現在の運転状態に基づき、上記自動変速機による変速後の変速段において上記エンジンが出力可能な最大トルクを推定する最大トルク推定手段と、
   上記変速後の変速段において上記推定した最大トルクにより得られる駆動力が上記要求駆動力以上である場合、上記自動変速機に変速を実行させ、上記変速後の変速段において上記推定した最大トルクにより得られる駆動力が上記要求駆動力未満である場合、上記自動変速機に現在の変速段を保持させる変速制御手段と
   を有することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。
2. 上記最大トルク推定手段は、車速に基づき上記変速後の変速段におけるエンジン回転数を取得し、上記変速後の変速段におけるエンジン回転数と上記ターボ過給機の運転環境とに基づき上記変速後の変速段における上記ターボ過給機の最大過給圧を推定し、上記変速後の変速段におけるエンジン回転数及び最大過給圧に基づき上記最大トルクを推定する、請求項１に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置。

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