JP6176158B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、過給機が設けられる内燃機関を搭載した車両における過給機の過給圧制御に関する。
過給機が設けられる内燃機関を搭載した車両においては、目標トルクになるように内燃機関の出力トルクを制御するとともに、目標過給圧になるように過給機の過給圧を制御する技術が公知である。
たとえば、特開2000−110607号公報(特許文献1)は、トルクダウン要求による燃料カット、すなわち、トラクション制御から復帰するときに、過給圧を低く保持し、その後点火プラグのプラグコンディションが回復するタイミングで本来の目標過給圧をかける技術を開示する。
特開2000−110607号公報
ところで、自動変速機の自動変速時など車両の走行状態によっては、運転者の出力要求に対応する内燃機関の目標トルクよりも内燃機関の出力トルクを一時的に低下させる、いわゆる、トルクダウン制御を行なう場合がある。この場合に、内燃機関の出力トルクの低下とともに過給機の目標過給圧を低下させると、変速完了後に出力トルクを目標トルクに速やかに復帰させるときに、過給圧の応答性が悪いため、応答性よく出力トルクを復帰できない場合がある。一方、内燃機関の出力トルクを一時的に低下させる場合に目標過給圧を維持すると、変速完了後に出力トルクを目標トルクに緩やかに復帰させるときに、過給圧を不必要に高い状態で維持することとなり燃費が悪化する場合がある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクダウン制御後の出力トルクの応答性と燃費の悪化の抑制とを両立する、過給機が設けられる内燃機関を搭載した車両を提供することである。
この発明のある局面に係る車両は、内燃機関と、内燃機関に設けられる過給機と、運転者の要求による第1目標トルクよりも低い第2目標トルクまで内燃機関の出力トルクを低下させるトルクダウン制御の実行中において、第1目標トルクに基づいて決定される第1目標過給圧になるように過給機の過給圧を制御する制御装置とを備える。制御装置は、トルクダウン制御の終了後において、第2目標トルクを第1目標トルクまで増加させる際に、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも大きいときには、第1目標過給圧になるように過給圧を制御し、増加率がしきい値よりも小さいときには、第1目標過給圧よりも低い第2目標過給圧になるように過給圧を制御する。
この発明によると、トルクダウン制御の終了後において、低下させた第2目標トルクを第1目標トルクまで増加させる際に、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも大きいときには、第1目標過給圧になるように過給圧を制御するので、第1目標トルクまで速やかに復帰する場合には、過給圧を維持できるため、出力トルクを速やかに復帰させることができる。一方、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも小さいときには、第1目標過給圧よりも低い第2目標過給圧になるように過給圧を制御するので、不必要に過給圧を維持することが抑制されるため、燃費の悪化を抑制することができる。したがって、トルクダウン制御後の出力トルクの応答性と燃費の悪化の抑制とを両立する、過給機が設けられる内燃機関を搭載した車両を提供することができる。
車両の構成を示すブロック図である。 ECUで実行される制御処理を示すフローチャートである。 トルク復帰が速やかに行なわれる場合のECUの動作を示すタイミングチャートである。 トルク復帰が緩やかに行なわれる場合のECUの動作を示すタイミングチャートである。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
図1は、本実施の形態に係る車両1の構成を示すブロック図である。車両1は、エンジン500と、自動変速機600とを含む。
エンジン500は、インジェクタから噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフト(いずれも図示せず)が回転させられる。
エンジン500には排気タービン式の過給機300が設けられる。エンジン500における燃焼に必要な空気は、エアクリーナ100でろ過され、過給機300のコンプレッサ320で圧縮され、インタクーラ120で冷却され、吸気マニホールド140に導かれる。吸入空気の流量は、スロットルバルブ130によって調整される。
吸気マニホールド140で、吸入空気は、エンジン500の各気筒に分配される。各気筒において発生する排気ガスは、排気マニホールド160で集められ、過給機300のタービン340に通された後、触媒コンバータ700で浄化されて排出される。
過給機300においては、タービンロータ350が排気ガスにより回転せしめられる。コンプレッサ320のコンプレッサブレード330は、回転軸310によりタービンロータ350に接続されているため、タービンロータ350とともに回転して吸入空気を圧縮することにより過給する。
過給機300には、排気バイパス通路800およびウェイストゲートバルブ(以下、WGVと記載する)900が設けられる。排気バイパス通路800は、タービン340を迂回して排気マニホールド160と触媒コンバータ700とを接続する。WGV900は、排気バイパス通路800の途中に設けられ、開度を変化させることにより排気バイパス通路800を流通する排気ガスの流量を調整する。WGV900によって排気バイパス通路800を流通する排気ガスの流量が調整されることにより、タービン340内の圧力が調整され、その結果、過給圧が調整される。たとえば、WGV900の開度が小さくなることにより過給圧は増加し、WGV900の開度が大きくなることにより過給圧は低下する。
自動変速機600は、トルクコンバータ610を経由してエンジン500に連結される。自動変速機600は、前進走行ギヤ段(たとえば1速〜6速ギヤ段)および後進走行ギヤ段が形成されることにより、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速して、駆動輪(図示せず)に伝達する。なお、前進走行ギヤ段は、1速〜6速ギヤ段であることに限定されない。
ECU(Electronic Control Unit)200には、エアフローメータ110、車速センサ250、ペダルポジションセンサ252からの各信号が入力される。
エアフローメータ110は、吸入空気量を検出する。車速センサ250は、車速VSを検出する。ペダルポジションセンサ252は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)APを検出する。これらのセンサは、検出結果をECU200に出力する。
ECU200は、これらのセンサからの検出結果に基づいて、エンジン500のインジェクタを制御して燃料噴射量を調整したり、スロットルバルブ130を制御して吸入空気量を調整したり、WGV900を制御して過給圧を調整したり、自動変速機600で形成されるギヤ段を自動的に変更したりする。
ECU200は、車速VSとアクセルペダルの踏み込み量APとから決定される複数の変速線に基づいて、1速〜6速ギヤ段のうちのいずれかの変速ギヤ段が形成されるように、自動変速機600を制御する。
ECU200は、アクセルペダルの踏み込み量APから決定される第1目標トルクと、車両1の状態から決定される第2目標トルクとのうちの少なくともいずれかに基づいて点火時期、吸入空気量および燃料噴射量を調整してエンジン500の出力トルクを制御する。
本実施の形態においては、ECU200は、たとえば、自動変速機600の自動変速時である場合には、第2目標トルクを優先して選択し、自動変速時でない場合には、第1目標トルクを優先して選択するものとする。
ECU200は、たとえば、運転者の出力要求を示すアクセルペダルの踏み込み量APに基づいて第1目標トルクを決定する。ECU200は、アクセルペダルの踏み込み量APに加えて、車速VS、現在の変速段(変速比)、エンジン500の回転数等に基づいて第1目標トルクを決定してもよい。ECU200は、たとえば、マップ、数式あるいは表等を用いてアクセルペダルの踏み込み量APに基づいて第1目標トルクを決定する。第1目標トルクは、運転者が意図する車両1の駆動力を発生するためにエンジン500において発生すべき出力トルクの目標値である。
ECU200は、変速後の変速段および車速VSに基づいて第2目標トルクを決定する。ECU200は、変速後の変速段および車速VSに加えて、スロットルバルブ130の開度(吸入空気量)、エンジン500の回転数等に基づいて第2目標トルクを決定してもよい。ECU200は、たとえば、マップ、数式あるいは表等を用いて変速後の変速段および車速VSに基づいて第2目標トルクを決定する。第2目標トルクは、自動変速機600の自動変速時において変速が開始してから完了するまでの間に自動変速機600においてショックが発生しないようにするためにエンジン500において発生すべき出力トルクの目標値である。
ECU200は、たとえば、変速前に第1目標トルクを選択し、変速開始とともに第2目標トルクを選択し、変速が完了するとともに第1目標トルクを選択する。ECU200は、変速完了とともに第1目標トルクを選択する場合には、車両1にショックが発生しない範囲の変化量で第2目標トルクを第1目標トルクまで変化させる。
さらに、ECU200は、予告トルクに基づいて目標過給圧(具体的には、WGV900の開度の目標値)を決定し、決定された目標過給圧になるようにWGV900の開度を目標値に調整することにより過給機300の過給圧を制御する。予告トルクは、目標過給圧を決定するためのトルクである。そのため、ECU200は、たとえば、自動変速時でない場合には、第1目標トルクを予告トルクとして目標過給圧を決定する。
以上のような構成において、自動変速機600における自動変速時などの車両1の走行状態によっては、第1目標トルクから第1目標トルクよりも低い第2目標トルクまでエンジン500の出力トルクを一時的に低下させる場合がある(以下、このような制御をトルクダウン制御と記載する)。この場合に、エンジン500の出力トルクの低下とともに過給機300の目標過給圧(予告トルク)を低下させると、変速完了後に出力トルクを第2目標トルクから第1目標トルクに速やかに復帰させるときに、過給圧の応答性が悪いため、応答性よく出力トルクを復帰できない場合がある。一方、エンジン500の出力トルクを一時的に低下させる場合に目標過給圧を維持すると、変速完了後に出力トルクを第2目標トルクから第1目標トルクに緩やかに復帰させるときに、過給圧を不必要に高い状態で維持することとなり燃費が悪化する場合がある。
そこで、本実施の形態においては、ECU200が、トルクダウン制御の実行中において、第1目標トルクによって決定される目標過給圧(以下、第1目標過給圧と記載する)に基づいて過給機300の過給圧を制御するとともに、トルクダウン制御の終了後において、第2目標トルクを第1目標トルクまで増加させる際に、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも大きいときには、第1目標過給圧になるように過給圧を制御し、増加率がしきい値よりも小さいときには、第1目標過給圧よりも低い第2目標過給圧になるように過給圧を制御する点を特徴とする。
このようにすることによって、トルクダウン制御の終了後において、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも大きいときには、第1目標過給圧になるように過給圧を制御するので、第1目標トルクまで速やかに復帰する場合には、過給圧を維持できるため、出力トルクを速やかに復帰させることができる。一方、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも小さいときには、第1目標過給圧よりも低い第2目標過給圧になるように過給圧を制御するので、不必要に過給圧を維持することが抑制されるため、燃費の悪化を抑制することができる。
図2を参照して、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200で実行される制御処理について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU200は、トルクダウン要求があるか否かを判定する。ECU200は、たとえば、自動変速機600の変速時であって、かつ、第2目標トルクが第1目標トルクよりも所定値以上低い場合にトルクダウン要求があると判定する。トルクダウン要求があると判定された場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでない場合(S100にてNO)、処理は、S106に移される。
S102にて、ECU200は、制御モードを制御実施モードに切り替える。ECU200は、たとえば、制御実施モードに対応するフラグをオン状態にしてもよい。S104にて、ECU200は、予告トルクを算出する。ECU200は、制御実施モードにおいて、第1目標トルクを予告トルクとして算出する。
S106にて、ECU200は、制御モードが制御実施モードであるか否かを判定する。ECU200は、たとえば、制御実施モードに対応するフラグがオン状態であるか否かを判定する。制御モードが制御実施モードである場合(S106にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでない場合(S106にてNO)、処理はS100に戻される。
S108にて、ECU200は、制御モードを制御実施モードから終了スイープモードに切り替える。ECU200は、たとえば、終了スイープモードに対応するフラグをオン状態にしてもよい。
S110にて、ECU200は、トルク復帰が緩やかなトルク復帰であるか否かを判定する。ECU200は、たとえば、第2目標トルクが第1目標トルクになるまでの増加率がしきい値よりも小さい場合に、緩やかなトルク復帰であると判定してもよい。あるいは、ECU200は、たとえば、トルク偏差をトルク変化量で除算した値が予め定められた時間しきい値よりも大きいと、緩やかなトルク復帰であると判定してもよい。
トルク偏差は、予告トルクと第2目標トルクとの差を示す。トルク変化量は、第2目標トルクの時間変化量(増加率)を示す。
すなわち、トルク偏差をトルク変化量で除算した値は、当該トルク偏差が算出された時点からトルク偏差が解消するまでの時間を示す。トルク偏差をトルク変化量で除算した値が小さいほど、第2目標トルクが第1目標トルクまで増加する時間が短い、すなわち、トルク復帰が速やかであることを示す。トルク偏差をトルク変化量で除算した値が大きいほど、第2目標トルクが第1目標トルクまで増加する時間が長い、すなわち、トルク復帰が緩やかであることを示す。
緩やかなトルク復帰であると判定される場合(S110にてYES)、処理はS112に移される。もしそうでない場合(S110にてNO)、処理はS114に移される。
S112にて、ECU200は、予告トルクの低下処理を実行する。予告トルクの低下処理は、予告トルクの低下処理の開始時点の予告トルクを時間が経過するとともに予め定められた低下率で低下させる処理をいう。
具体的には、ECU200は、前回の予告トルクの値(初期値は、第1目標トルク)から予め定められた値を減算することによって今回の予告トルクを算出する。ECU200は、今回の予告トルクが算出される毎に、決定された予告トルクに応じた開度になるようにWGV900を制御する。
S114にて、ECU200は、終了スイープ処理を実行する。終了スイープ処理は、予告トルクを第2目標トルクに一致させる処理である。終了スイープ処理においては、たとえば、予告トルクと第2目標トルクとの差分を予告トルクに加算して予告トルクを要求トルクに一致させてもよいし、変化の大きさの上限を設けて緩やかに予告トルクを要求トルクに一致させるようにしてもよい。
S116にて、ECU200は、予告トルクと第2目標トルクとが一致するか否かを判定する。ECU200は、たとえば、予告トルクと第2目標トルクとの間に所定値以上の差がない場合に、予告トルクと第2目標トルクとが一致すると判定する。予告トルクと第2目標トルクとが一致すると判定された場合(S114にてYES)、この処理は終了する。もしそうでない場合(S114にてNO)、処理はS108に移される。
ECU200は、予告トルクと第2目標トルクとが一致したと判定された後においては、予告トルクを第2目標トルクと同様に第1目標トルクまで増加させる。ECU200は、第2目標トルクを第1目標トルクまで増加させた後に、制御モードを終了スイープモードから非制御モードに切り替える。ECU200は、非制御モードに切り替えるとともに、制御実施モードに対応するフラグおよび終了スイープモードに対応するフラグの両方をオフ状態にしてもよい。
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両に搭載されるECU500の動作について図3および図4を用いて説明する。
<トルクダウン制御後のトルク復帰が速やかに行なわれる場合>
図3の中段の実線に示すように、たとえば、時間t(0)にて、自動変速機600の変速が開始され、エンジン500の出力トルクが第1目標トルク(Tq(0))から第2目標トルク(Tq(1))に引き下げられるトルクダウン制御が実行される(S100にてYES)。このとき、トルクダウン制御において、エンジン500の出力トルクが第2目標トルクになるようにエンジン500の吸入空気量、燃料噴射量および点火時期等が調整される。
図3の上段に示すように、トルクダウン制御が実行されるとともに、制御モードが制御実施モードに切り替えられて(S102)、第1目標トルクが予告トルクとして算出される(S104)。算出された予告トルクに対応した開度になるように過給機300のWGV900の開度が制御される。
時間t(1)にて、自動変速機600の変速が完了するなどして、トルクダウン制御が終了する場合には(S100にてNO)、制御モードが制御実施モードであるため(S106にてYES)、制御実施モードから終了スイープモードに切り替えられる(S108)。このとき、車両1の状態に応じて第2目標トルクを第1目標トルクへと速やかに(ステップ的に)引き上げられる場合には、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも大きい、あるいは、トルク偏差をトルク変化量で除算した値が時間しきい値よりも小さいため、緩やかなトルク復帰でないと判定される(S110にてNO)。そのため、終了スイープ処理が実行され(S114)、予告トルクと引き上げられた第2目標トルクとが一致した状態となった後(S116にてYES)、時間t(2)にて、終了スイープモードから非制御モードに切り替えられる。この間、図3の中段の破線に示す予告トルクは、ほぼ一定の状態が維持されるため、過給機300の過給圧も維持されることとなる。そのため、トルクダウン制御の終了後にエンジン500の出力トルクが第1目標トルクへと応答性良く引き上げられる。
<トルクダウン制御後のトルク復帰が緩やかに行なわれる場合>
図4の中段の実線に示ように、たとえば、時間t(3)にて、自動変速機600の変速が開始され、エンジン500の出力トルクが第1目標トルク(Tq(0))から第2目標トルク(Tq(1))に引き下げられるトルクダウン制御が実行される(S100にてYES)。このとき、トルクダウン制御において、エンジン500の出力トルクが第2目標トルクになるようにエンジン500の吸入空気量等が調整される。図4の中段の一点鎖線に示すように、エンジン500の実出力トルクは、第2目標トルクの引き下げに追従するように変化する。
トルクダウン制御の実行中において、制御実施モードに切り替えられるとともに(S102)、第1目標トルクが予告トルクとして算出される(S104)。算出された予告トルクに対応した開度になるように過給機300のWGV900が制御される。
時間t(4)にて、自動変速機600の変速が完了するなどして、トルクダウン制御が終了する場合には(S100にてNO)、制御モードが制御実施モードであるため(S106にてYES)、制御実施モードから終了スイープモードに切り替えられる(S108)。このとき、車両1の状態に応じて第2目標トルクを第1目標トルクへと緩やかに引き上げられる場合には、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも小さい、あるいは、トルク偏差をトルク変化量で除算した値が時間しきい値よりも大きいため、緩やかなトルク復帰であると判定される(S110にてYES)。そのため、予告トルク低下処理が実行されるため(S110)、予告トルクは、図4の中段の破線に示すように、時間t(4)以降において、予め定められた低下率で低下していく。予告トルクの低下に応じて過給機300の過給圧も減少していくこととなる。
時間t(5)において、予告トルクと第2目標トルクとが一致した状態になると(S116にてYES)、予告トルクは第2目標トルクとともに第1目標トルクまで緩やかに引き上げられる。そして、時間t(6)において、第2目標トルクが第1目標トルクまで復帰し、その後、終了スイープモードから非制御モードに切り替えられる。このように、トルクダウン制御の実行後のトルク復帰が緩やかなトルク復帰であると判定された場合には、予告トルクが低下するため、過給機300の過給圧(図4の下段の実線)が低下される。
以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、トルクダウン制御の終了後において、低下させた第2目標トルクを第1目標トルクまで増加させる際に、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも大きいときには、第1目標トルクに応じた開度になるようにWGV900が制御されるので、出力トルクを第1目標トルクまで速やかに復帰する場合には、過給圧を維持できるため、エンジン500の出力トルクを速やかに復帰させることができる。一方、第2目標トルクの増加率がしきい値よりも小さいときには、第1目標トルクよりも低い予告トルクに応じた開度になるようにWGV900の開度が制御されるので、不必要に過給圧を維持することが抑制されるため、燃費の悪化を抑制することができる。したがって、トルクダウン制御後の出力トルクの応答性と燃費の悪化の抑制とを両立する、過給機が設けられる内燃機関を搭載した車両を提供することができる。
以下に変形例について記載する。本実施の形態においては、運転者の出力要求に応じた第1目標トルクから自動変速機600の変速時に対応した第2目標トルクへとトルクダウンする場合のトルク復帰時の過給圧の制御に本発明を適用する場合ついて説明したが、たとえば、第2目標トルクから第1目標トルクへとトルクダウンする場合のトルク復帰の過給圧の制御に本発明を適用してもよい。
本実施の形態においては、自動変速機600の変速時をトルクダウン制御の一例として説明したが、たとえば、車両1の駆動輪がスリップ状態になることを抑制するトラクションコントロール時にトルクダウン制御であってもよいし、車両1の横滑り等の不安定な挙動を解消する制御の実行時のトルクダウン制御であってもよいし、車両の駆動状態が変化する場合(たとえば、2WDと4WDとを切り替える場合)のトルクダウン制御であってもよい。
本実施の形態においては、自動変速機600として、有段式の自動変速機を一例として挙げたが特にこれに限定されるものではない。自動変速機600として、たとえば、無段変速機であってもよいし、手動変速機を自動化した自動変速機であってもよいし、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)であってもよいし、自動変速機600に代えて手動変速機であってもよい。
本実施の形態においては、WGV900の開度によって過給圧を制御するものとして説明したが、たとえば、コンプレッサ320の入口側と出口側とを接続するバイパス通路に設けられるエアバイパスバルブの開度によって過給圧を制御するものであってもよい。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 車両、100 エアクリーナ、110 エアフローメータ、120 インタクーラ、130 スロットルバルブ、140 吸気マニホールド、160 排気マニホールド、200 ECU、250 車速センサ、252 ペダルポジションセンサ、300 過給機、310 回転軸、320 コンプレッサ、330 コンプレッサブレード、340 タービン、350 タービンロータ、500 エンジン、600 自動変速機、610 トルクコンバータ、700 触媒コンバータ、800 排気バイパス通路。

Claims (2)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関に設けられる過給機と、
    運転者の要求による第1目標トルクよりも低い第2目標トルクまで前記内燃機関の出力トルクを低下させるトルクダウン制御の実行中において、前記第1目標トルクを予告トルクとして設定し、設定された前記予告トルクに基づいて決定される目標過給圧になるように前記過給機の過給圧を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記トルクダウン制御の終了後において、前記第2目標トルクを前記第1目標トルクまで増加させる際に、前記第2目標トルクの増加率がしきい値よりも大きいときには、前記目標過給圧になるように前記過給圧を制御し、前記増加率が前記しきい値よりも小さいときには、前記予告トルクを予め定められた低下率で低下させることによって、前記目標過給圧よりも低くなるように前記過給圧を制御する、車両。
  2. 前記制御装置は、前記予告トルクを低下させた後に、前記予告トルクと前記第2目標トルクとが一致する場合に、前記予告トルクを前記第1目標トルクになるまで増加させる、請求項1に記載の車両。
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