JP6331230B2 - ターボ過給機付きエンジンの制御装置 - Google Patents

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、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に関する。

従来、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのような内燃エンジンにおいて、エンジンの出力を向上させるべくターボ過給機を設け、車両の運転状態（例えばドライバによるアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリング等の各種操作や、車速、気温、気圧、道路勾配、路面μ等の走行環境等）に基づいて決定した目標トルクに応じて、ターボ過給機による過給圧を制御するものが知られている。

ターボ過給機は、エンジンの排気ガスによりタービンを回転させ、この回転によってエンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動し、エンジンの各気筒に供給される空気を過給する（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３５１０３０号公報

ところで、近年では、アクセルペダルの操作等の車両の運転状態に基づき目標トルクを設定し、その目標トルクを出力させるようにエンジンを制御する、いわゆるトルクベース制御が知られている。このトルクベース制御を適用したターボ過給機付きエンジンにおいて、目標トルクが急激に増大した場合、ターボ過給機のタービン及びコンプレッサの回転慣性などに起因して過給圧の上昇が遅れることにより、目標トルクに対して実際の出力トルクが不足する状態が生じる。このように実際の出力トルクが目標トルクを下回る状態においてアクセルペダルを戻す操作が行われた場合、アクセルペダルの操作に応じて減少する目標トルクが実際の出力トルクを下回るまでは、目標トルクに向かって出力トルクを増大させるようにエンジン制御が行われる。すなわち、ドライバはアクセルペダルを戻しているにも関わらず、エンジンの出力トルクは低下しないので、ドライバに空走感や違和感を覚えさせてしまう。
また、アクセルペダルを急激に戻す操作が行われた場合、目標トルクの急減に応じてエンジンの出力トルクを急減させると大きな減速ショックを引き起こす。

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、空走感や減速ショックを引き起こすことなく、目標トルクを出力させる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、ターボ過給機を有するエンジンを、所定の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、ターボ過給機付きエンジンの所定の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、ドライバの操作によるアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出手段と、このアクセルペダル開度検出手段により検出されるアクセルペダルの開度を含む車両の運転状態に基づきドライバ要求トルクを決定するドライバ要求トルク決定手段と、エンジンの現在の運転状態に基づき、エンジンが出力可能な上限トルクを予測する上限トルク予測手段と、を有し、目標トルク設定手段は、決定されたドライバ要求トルク及び予測された上限トルクの内、小さい方のトルクを所定の目標トルクとして設定し、且つ、アクセルペダル開度検出手段により検出されるアクセルペダルの開度の減少率が所定値以上となったとき、小さい方のトルクを目標トルクとして維持するよう設定し、さらに、目標トルク設定手段は、アクセルペダル開度検出手段により検出されるアクセルペダルの開度の減少率が所定値以上であり且つ決定されたドライバ要求トルクが予測された上限トルクを下回ったとき、予測された上限トルクを所定の目標トルクとして設定すると共にその目標トルクを上記決定されたドライバ要求トルクの減少率よりも小さい減少率で減少させるよう設定する、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、目標トルク決定手段は、アクセルペダルの操作を含む車両の運転状態に基づき決定したドライバ要求トルクと、エンジンが出力可能な上限トルクとの内、小さい方のトルクを目標トルクとして設定し、且つ、アクセルペダルの開度の減少率が所定値以上となったとき、小さい方のトルクを目標トルクとして維持するよう設定するので、上限トルクがドライバ要求トルクを下回る状態においてアクセルペダルを戻す操作が行われたとしても、小さい方の上限トルクを目標トルクとして維持するので、ドライバ要求トルクに向かって出力トルクを増大させるようにエンジン制御が行われることはなく、これにより、ドライバに空走感や違和感を覚えさせることなく、目標トルクを出力させるようにエンジンを制御することができる。
また、目標トルク決定手段は、アクセルペダルの開度の減少率が所定値以上であり且つドライバ要求トルクが予測された上限トルクを下回ったとき、上限トルクを所定の目標トルクとして設定すると共にその目標トルクをドライバ要求トルクの減少率よりも小さい減少率で減少させるので、アクセルペダルを戻す操作が行われた場合、ドライバ要求トルクの減少率よりも小さい減少率により目標トルクを減少させ、アクセルペダルの操作に応じてドライバ要求トルクが急減した場合においても、目標トルクを緩やかに減少させることができ、これにより、減速ショックを引き起こすことなく、目標トルクを出力させる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、上限トルク予測手段は、ターボ過給機による現在の過給圧に基づき、上限トルクを予測する。
このように構成された本発明においては、例えばエンジン回転数が低く十分な過給圧が得られない場合でも、その状態を反映してエンジンが出力可能な上限トルクを正確に予測することができ、これにより、上限トルクがドライバ要求トルクを下回るか否かを正確に判定して、ドライバに空走感や違和感を覚えさせることなく目標トルクを出力させるようにエンジンを制御することができる。

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、空走感や減速ショックを引き起こすことなく、目標トルクを出力させる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ターボ過給機付きエンジンの制御装置が目標トルクを決定する目標トルク決定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による目標トルク決定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。

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に基づいて、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、エンジン１０が出力可能な上限トルクを予測し、ドライバ要求トルクと上限トルクとの内、小さい方のトルクを目標トルクとして決定し、その目標トルクを出力させるようにエンジン１０を制御することにより、上限トルクを上回るトルクが目標トルクとして設定されることを防止する。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「ドライバ要求トルク決定手段」、「上限トルク予測手段」及び「目標トルク決定手段」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、車両の変速機に現在設定されているギヤ段等を取得する。

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、種々の車速及び種々のギヤ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、現在の車速及びギヤ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、ギヤ段、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。この目標トルクを決定する処理の詳細は後述する。

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。

＜目標トルク決定処理＞
次に、図４を参照して、空走感や減速ショックを引き起こすことのないように目標トルクを決定するための目標トルク決定処理について説明する。図４は、目標トルク決定処理のフローチャートである。

図３に示したエンジン制御処理のステップＳ３において目標トルク決定処理が開始されると、ステップＳ２１において、ＰＣＭ６０は、アクセル開度センサ４０、クランク角センサ４６、圧力センサ４３などから入力された検出信号に基づき、現時点のアクセル開度、エンジン回転数及び過給圧を取得する。

次に、ステップＳ２２において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２１において取得したアクセル開度、エンジン回転数及び過給圧に基づき、エンジン１０が所定の予測時間先に出力可能な予測トルクを算出する。なお、予測時間は、目標トルクに基づきスロットルバルブ６や可変吸気バルブ機構１８を制御した場合にエンジン１０の出力トルクが応答するまでの時間であり、例えば２００ｍｓである。
例えば、ＰＣＭ６０は、図３に例示した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を実現するために必要なトルクを、アクセルペダルを操作したドライバが要求するトルク（ドライバ要求トルク）として算出する。そして、種々のエンジン回転数について過給圧と出力トルクとの関係を示す過給圧マップ（予め作成されてメモリ等に記憶されている）の中から現在のエンジン回転数に対応するマップを参照し、ドライバ要求トルクに対応する過給圧を目標過給圧として算出する。さらに、現在の過給圧と目標過給圧との間の値（例えば、現在の過給圧と目標過給圧との間を１：９に内分した点の値）を、２００ｍｓ先の予測過給圧として算出し、現在のエンジン回転数に対応する過給圧マップにおいて予測過給圧に対応する出力トルクを、２００ｍｓ先に出力可能な予測トルクとして算出する。

次に、ステップＳ２３において、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２２において算出した予測トルクに所定のマージン（本実施形態では１０Ｎｍ）を上乗せした値を、エンジン１０が予測時間先に出力可能な上限トルクとして設定する。

次に、ステップＳ２４において、ＰＣＭ６０は、図３に例示した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を実現するために必要なトルクを、アクセルペダルを操作したドライバが要求するトルク（ドライバ要求トルク）として設定し、ドライバ要求トルクがステップＳ２３において設定した上限トルクよりも大きいか否かを判定する。

その結果、ドライバ要求トルクが上限トルクよりも大きい場合、ステップＳ２５に進み、ＰＣＭ６０は、上限トルクをエンジン１０の目標トルクとして設定する。一方、ドライバ要求トルクが上限トルクよりも大きくない（ドライバ要求トルクが上限トルク以下の場合）、ステップＳ２６に進み、ＰＣＭ６０は、ドライバ要求トルクをエンジン１０の目標トルクとして設定する。すなわち、ＰＣＭ６０は、ドライバ要求トルクと上限トルクとの内、小さい方のトルクを目標トルクとして決定する。

ステップＳ２５又はＳ２６の後、ステップＳ２７に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２１において取得したアクセル開度に基づき、アクセルペダルを戻す操作（アクセルオフ操作）が行われたか否かを判定する。例えば、ＰＣＭ６０は、アクセル開度の減少率が所定値以上であり且つアクセル開度が所定の閾値（例えば全開の５％）未満まで減少した場合に、アクセルオフ操作が行われたと判定する。

その結果、アクセルオフ操作が行われた場合、ステップＳ２８に進み、ＰＣＭ６０は、前回の目標トルク決定処理において決定した目標トルクを、アクセルオフ操作に応じたドライバ要求トルクの減少率よりも小さい減少率により減少させた値を、今回の処理における目標トルクとして決定する。例えば、ＰＣＭ６０は、前回の目標トルク決定処理において決定した目標トルクとドライバ要求トルクとの差が大きいほど目標トルクの減少率が大きくなるように、目標トルクを決定する。
その後、ＰＣＭ６０は目標トルク決定処理を終了し、メインルーチンに戻る。

一方、アクセルオフ操作が行われなかった場合、ＰＣＭ６０は、目標トルク決定処理を終了し、メインルーチンに戻る。すなわち、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２５又はＳ２６において設定した目標トルクを、今回の処理における目標トルクとして決定する。

＜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目標トルク決定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目標トルク決定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、アクセル開度、アクセル操作、エンジン回転数、現過給圧、エンジントルクを示している。なお、エンジントルクのタイムチャートにおいて、点線はドライバ要求トルク、一点鎖線は上限トルク、実線は目標トルクを示している。

まず、時刻ｔ１において、アクセル開度が最大となるまでアクセルペダルが踏み込まれると、アクセル開度と同じようにドライバ要求トルクが急増する。しかしながら、時刻ｔ１においてはまだエンジン回転数が低く、十分な過給圧が得られていないので、上限トルクはドライバ要求トルクよりも小さい。そこで、ＰＣＭ６０は、上限トルクを目標トルクとして設定し、この目標トルクをエンジン１０に出力させるように、スロットルバルブ６、可変吸気バルブ機構１８、ＷＧバルブ３１などを制御する。
このように、エンジン１０が出力可能な上限トルクがドライバ要求トルクを下回る状態においては、ドライバ要求トルクではなく上限トルクが目標トルクとして設定されるので、この状態においてアクセルペダルを戻す操作が行われたとしても、ドライバ要求トルクに向かって出力トルクを増大させるようにエンジン制御が行われることはない。したがって、ドライバに空走感や違和感を覚えさせることがない。

エンジン回転数の増大により過給圧が上昇すると、それに応じて上限トルクも上昇する。時刻ｔ２においては、上限トルクとドライバ要求トルクとが一致している。すなわち、時刻ｔ２においては、ドライバ要求トルクと目標トルクが一致している。

その後、時刻ｔ３においてアクセルオフ操作が行われると、アクセル開度と同じようにドライバ要求トルクが急減する。この場合、ＰＣＭ６０は、目標トルクを、アクセルオフ操作に応じたドライバ要求トルクの減少率よりも小さい減少率により減少させる。すなわち、図５に示すように、目標トルクは、ドライバ要求トルクが減少するときの減少率よりも緩やかに、且つ、目標トルクがドライバ要求トルクに近づくほど減少率が小さくなるように、ドライバ要求トルクに向かって減少する。これにより、アクセルオフ操作が行われたときの減速ショックが抑制される。

＜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、アクセルペダルの操作を含む車両の運転状態に基づき決定したドライバ要求トルクと、エンジン１０が出力可能な上限トルクとの内、小さい方のトルクを目標トルクとして決定するので、上限トルクがドライバ要求トルクを下回る状態においてアクセルペダルを戻す操作が行われたとしても、ドライバ要求トルクに向かって出力トルクを増大させるようにエンジン制御が行われることはなく、これにより、ドライバに空走感や違和感を覚えさせることなく、目標トルクを出力させるようにエンジンを制御することができる。
また、ＰＣＭ６０は、アクセルペダルを戻す操作が行われた場合、ドライバ要求トルクの減少率よりも小さい減少率により目標トルクを減少させるので、アクセルペダルの操作に応じてドライバ要求トルクが急減した場合においても、目標トルクを緩やかに減少させることができ、これにより、減速ショックを引き起こすことなく、目標トルクを出力させるようにエンジンを制御することができる。

また、ＰＣＭ６０は、ターボ過給機による現在の過給圧に基づき、上限トルクを予測するので、例えばエンジン回転数が低く十分な過給圧が得られない場合でも、その状態を反映してエンジン１０が出力可能な上限トルクを正確に予測することができ、これにより、上限トルクがドライバ要求トルクを下回るか否かを正確に判定して、ドライバに空走感や違和感を覚えさせることなく目標トルクを出力させるようにエンジンを制御することができる。

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
１００ エンジンシステム

Claims (2)

1. ターボ過給機を有するエンジンを、所定の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、
   ターボ過給機付きエンジンの上記所定の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
   ドライバの操作によるアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出手段と、
   このアクセルペダル開度検出手段により検出されるアクセルペダルの開度を含む車両の運転状態に基づきドライバ要求トルクを決定するドライバ要求トルク決定手段と、
   上記エンジンの現在の運転状態に基づき、上記エンジンが出力可能な上限トルクを予測する上限トルク予測手段と、を有し、
   上記目標トルク設定手段は、上記決定されたドライバ要求トルク及び上記予測された上限トルクの内、小さい方のトルクを上記所定の目標トルクとして設定し、且つ、上記アクセルペダル開度検出手段により検出されるアクセルペダルの開度の減少率が所定値以上となったとき、上記小さい方のトルクを上記目標トルクとして維持するよう設定し、
   さらに、上記目標トルク設定手段は、上記アクセルペダル開度検出手段により検出されるアクセルペダルの開度の減少率が所定値以上であり且つ上記決定された上記ドライバ要求トルクが上記予測された上限トルクを下回ったとき、上記予測された上限トルクを上記所定の目標トルクとして設定すると共にその目標トルクを上記決定されたドライバ要求トルクの減少率よりも小さい減少率で減少させるよう設定する、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. 上記上限トルク予測手段は、上記ターボ過給機による現在の過給圧に基づき、上記上限トルクを予測する請求項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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