JP3846223B2

JP3846223B2 - 過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置

Info

Publication number: JP3846223B2
Application number: JP2001135507A
Authority: JP
Inventors: 泰志伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: EP1255031A2; EP1255031A3; JP2002326526A; EP1255031B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の制御装置に関し、特に過給機を備えた内燃機関とその出力側に連結された変速機とを制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関および変速機を搭載した車両を加速させる場合、内燃機関に対する吸入空気量および燃料供給量を増大させてその出力を増大させ、また必要に応じて変速機での変速比を大きくするダウンシフトを実行することにより、駆動輪でのトルクすなわち駆動トルクを増大させている。したがって車両の加速性能を向上させるためには、内燃機関の出力を迅速に増大させ、かつ変速比を迅速に大きくすればよいが、例えば過給機を備えている内燃機関では、過給圧の上昇に不可避的な遅れがあり、また変速比を増大させれば、内燃機関などの回転部材の回転数の変化に伴う慣性力が大きくなって変速比の迅速な増大がそのまま駆動トルクの増大にはならない場合がある。さらに、内燃機関の出力を増大させるべく燃料の供給量（負荷）を増大させると、燃焼が適正に生じずに、スモークが発生するなどのこともある。
【０００３】
このように加速要求を満たすための内燃機関や変速機の制御には、種々の制約あるいは条件があり、それらの制約や条件を考慮した制御をおこなう必要がある。そこで例えば、特開平１１−３１００６２号公報に記載された発明では、加速時の内燃機関の出力トルクを、回転数の変化に起因する慣性トルクを考慮したトルクとすることにより、加速性を向上させるように構成している。具体的には、この公報に記載された発明は、変速機に許容される入力トルクの上限値を、回転部材の回転変化に起因する慣性トルクによって補正し、その補正した上限トルクを、内燃機関の出力トルク上限値として、加速時の内燃機関の出力トルクを制御するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の出力性能を向上させるために過給機が用いられることは周知のとおりである。その過給機による過給圧の高低によってその内燃機関の出力トルクが変化するが、その過給圧の変化やそれに伴う出力トルクの変化には不可避的な遅れがあり、またそのような遅れを伴って変化する内燃機関の出力トルクと変速機の出力トルクとは必ずしも一致しているわけではなく、さらには変速機の入力トルクは、内燃機関の出力トルクとは別に制御することもできる。しかしながら、上記の公報に記載された発明は、加速時の慣性トルクを考慮しているものの、過給圧などの他の要因を考慮した制御をおこなうようには構成されていない。そのため、上記の公報に記載された発明では、過給機をより効果的に使用した制御もしくは過給圧に応じた好適な制御が充分にはおこなわれず、その点で改良の余地があった。
【０００５】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、応答性や燃費などの条件を満たしつつ加速性を向上させることのできる過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、過給圧の上昇に応じて出力トルクが増大する内燃機関に、変速比に応じて前記内燃機関の回転数を変化させることのできる変速機が連結され、車両の加速時に前記内燃機関からのトルクが増加するときに、前記内燃機関から変速機に入力されるトルクが予め定めた許容トルク以下となるように制御する過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置において、前記内燃機関から出力されるトルクの一部を吸収して前記変速機への入力トルクを低下させるトルク低下制御を行う手段と、前記変速機に対する入力トルクが予め定められている上限値以下の範囲で、前記トルク低下制御を実行することによる、前記変速機に入力されるトルクの低下量を、前記過給機の過給圧が高いほど多くするトルク制御手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記トルク低下制御は、加速制御と前記内燃機関に連結された発電機の駆動制御と補機類の駆動制御とのいずれかであることを特徴とする過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置である。
【０００７】
したがって請求項１あるいは２の発明では、変速機に対する内燃機関からの入力トルクを上限値以下に制御するにあたり、過給圧に基づいてトルク低下制御で低下させるトルク量を設定し、内燃機関の出力トルクからそのトルク低下制御によるトルク低下量を減じたトルクが変速機に入力される。そのため、過給圧を考慮したトルク制御が可能になるので、過給機を使用した内燃機関の出力性能を充分生かすことができる。
【０００８】
さらに、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記トルク低下制御は、前記変速機による前記内燃機関の回転数を増大させることに伴う慣性トルクを生じる加速制御であり、前記トルク制御手段は、前記慣性トルクをその変速の際の変速速度を制御して前記変速機に入力されるトルクを低下させる手段であることを特徴とする過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置である。
【０００９】
したがって、請求項３の発明では、加速時に、変速機への入力トルクを許容トルクの範囲内に維持しつつ、内燃機関に対する過給および変速機での変速の各制御が実行される。そのため、内燃機関の出力性能および変速機の変速応答性を良好にして加速をおこなうことができる。
【００１０】
さらに、請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記トルク低下制御は、前記内燃機関に連結されている発電機もしくは補機類を前記内燃機関のトルクで駆動する制御であり、前記トルク制御手段は、前記発電機もしくは補機類によって吸収するトルクを制御して前記入力トルクを低下させる手段であることを特徴とする制御装置である。
【００１１】
したがって請求項４の発明では、変速機への入力トルクを許容トルクの範囲内に維持しつつ、内燃機関に対する過給および発電機もしくは補機類で吸収するトルクの各制御が実行される。そのため、内燃機関の出力性能を充分生かして走行し、かつ発電機もしくは補機類を充分に駆動することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。この発明で対象とする車両に搭載されている内燃機関は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する動力装置であり、特に過給機を備えた内燃機関である。図５に直噴式のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記す）１を車両の動力源として使用した例を模式的に示している。このエンジン１は、気筒（シリンダ）の内部に燃料を直接噴射する形式の内燃機関であって、高圧での燃料の噴射を可能にするために、コモンレール式の電子制御燃料噴射システム２が備えられている。この電子制御燃料噴射システム２は公知の構造のものを使用することができる。
【００１７】
また、図５に示すエンジン１には、過給機３が備えられている。その過給機３の一例は排気タービン式のターボチャージャであって、図５に示す例では、過給圧を変更できるように構成されたターボチャージャ３が用いられている。その過給圧はタービンに対する排気の噴射角度を変更する可変ノズルによって制御し、あるいはウエストゲートバルブ（図示せず）によって制御するようになっている。さらに、過給圧を検出して電気信号を出力する過給圧センサー（図示せず）が設けられている。
【００１８】
そのコンプレッサー４の吸入口にエアークリーナ５を介装した吸気パイプ６が接続されており、またそのコンプレッサー４の吐出口には吸気温度を下げるためのインタークーラ７を介してインテークマニホールド８が接続されている。
【００１９】
また、各シリンダに連通されているエキゾーストマニホールド９が、前記ターボチャージャ３におけるタービン１０の流入口に接続されている。さらにそのタービン１０における流出口には、排気浄化触媒を備えた触媒コンバータ１１が接続されている。この触媒コンバータ１１の上流側に、空燃比センサー１２と触媒コンバータ１１に流入する排気の圧力を検出する圧力センサー１３とが配置されている。さらに、触媒温度を検出するための温度センサー１４が設けられている。このエキゾーストマニホールド９から触媒コンバータ１１を経て大気への開放口（図示せず）までの経路が排気経路となっている。
【００２０】
なおここで、排気浄化触媒について説明すると、図５に示す例では、ＮＯx 吸蔵還元型触媒が使用されている。これは、酸化雰囲気において排気中の汚染物質の一つであるＮＯx を硝酸態窒素の形で吸蔵し、還元雰囲気において、その吸蔵している硝酸態窒素を還元して窒素ガスとして放出する機能を備えている。また、ＮＯx の吸蔵時および還元時に活性（発生期の）酸素を生じるので、その活性酸素および排気中の酸素によって、表面に付着している煤（ＰＭ：微粒子排出物）を酸化して除去する機能を備えている。したがってこの排気浄化触媒の雰囲気を、酸化雰囲気と還元雰囲気とに所定時間ごとに変化させる必要があり、このような雰囲気の変更を、空燃比を空気過剰なリーン空燃比（理論空燃比より大きい空燃比）と燃料の量を相対的に増大させたリッチ空燃比（理論空燃比より小さい空燃比）とに切り換えることにより実行するようになっている。なお、排気浄化触媒から窒素物を放出させるために空燃比をリッチにする制御は一時的で良く、このような空燃比の一時的なリッチ化を「リッチスパイク」と称している。
【００２１】
さらに、図５に示すエンジン１は、排気中のＮＯx を低減するために、排気再循環装置が設けられている。すなわち再循環させる排気を冷却するＥＧＲクーラー１５および再循環の実行・停止の制御と再循環率（ＥＧＲ率）を一定に維持する制御とをおこなうＥＧＲバルブ１６とを介して、前記エキゾーストマニホールド９とインテークマニホールド８とが接続されている。
【００２２】
このエンジン１の出力側に無段変速機（ＣＶＴ）１７が連結されている。この無段変速機１７は、要は、変速比を連続的に変化させることのできる変速機であって、ベルト式無段変速機やトラクション式（トロイダル型）無段変速機が採用されている。
【００２３】
上記のエンジン１における燃料噴射量やその噴射タイミング、排気再循環の実行・停止、スロットルバルブ（図示せず）の開度などを電気的に制御するためのエンジン用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）１８と、無段変速機１７を制御する変速機用電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）１９とが設けられている。これらの電子制御装置１８，１９は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、アクセル開度などで表される出力要求量や車速、エンジン水温、無段変速機１７の油温、前記各センサー１２，１３，１４の検出信号などに基づいて、スロットル開度や燃料噴射量（すなわちエンジン負荷）、あるいは無段変速機１７での変速比（すなわちエンジン回転数）などを制御するように構成されている。
【００２４】
そして、上記のエンジン１には、エンジン１の出力する動力によって駆動されて電力を発生する発電機２０が連結されている。この発電機２０は、インバータ２１を介してバッテリー２２に接続され、図示しないコントローラによってバッテリー２２の充電容量（ＳＯＣ：State of Charge）が検出され、かつ充放電の制御がおこなわれるようになっている。したがって発電機２０を動作させて発電をおこなうと、エンジン１の出力トルクの一部が発電のために消費され、無段変速機１７に入力されるトルクが、発電量に応じて低下する。
【００２５】
なお、この発電機２０およびバッテリー２２は、車両の各部に電力を供給するために使用され、あるいはモータをエンジン１以外の駆動力源とするハイブリッド車の場合には、そのモータを駆動するための電力源として使用される。
【００２６】
上記のエンジン１は、基本的には、要求駆動量に応じて燃費が最小となるように制御される。その制御の一例を簡単に説明すると、要求駆動量を表すアクセル開度と車速とに基づいて目標駆動力が求められ、その目標駆動力と車速とに基づいて目標出力が求められる。この目標出力に基づいて、一方では、目標エンジン回転数（基本目標エンジン回転数）が求められる。これは、例えば、各出力に対して燃費が最小となるエンジン回転数を予め求め、これをマップとして予め用意しておき、目標出力とそのマップとから目標エンジン回転数を求めることによりおこなえばよい。そして、その目標エンジン回転数を達成するように、上記の無段変速機１７の変速比が制御される。
【００２７】
他方、上記の目標出力とエンジン回転数とに基づいて目標エンジントルクが求められる。そして、その目標エンジントルクを出力するようにエンジン負荷（具体的にはスロットル開度もしくは燃料噴射量）が制御される。
【００２８】
一方、上述したエンジン用電子制御装置１８もしくは変速機用電子制御装置１９には、加速要求信号が入力されている。この加速要求信号は、例えばアクセルペダル（図示せず）の踏み込み角度（アクセル開度）に応じた信号であり、アクセル開度が増大することにより加速要求があったことが判定される。なお、これらの電子制御装置１８，１９には、アクセル開度以外に、車速、エンジン回転数、過給圧、無段変速機１７で設定されている変速比、燃料噴射量、バッテリー２２の充電状態、発電機２０の発電量などの各種の制御信号が入力されている。
【００２９】
上述した駆動機構を備えた車両では、加速要求に基づいてエンジン１の出力を増大させ、かつ変速比を増大させる場合、エンジン１を含む各回転要素の回転数の増大によって慣性トルクが生じ、エンジン１の出力トルクの一部がその慣性トルクとして吸収されるので、前記各電子制御装置１８，１９を主体とするこの発明の制御装置は、エンジン１の出力性能を充分生かすために、過給圧に基づいて以下のように制御する。
【００３０】
図１はその制御例を示すフローチャートであって、このフローチャートは加速時における出力トルクおよび無段変速機（ＣＶＴ）１７の入力軸目標回転数変化速度の処理をおこなうためのフローチャートであり、所定の短時間Δｔごとに実行される。図１において、先ず、過給圧センサ出力値が入力される（ステップＳ１）。すなわち、過給圧が検出される。その過給圧およびその時点のエンジン回転数とに基づいて最大出力トルクが演算される（ステップＳ２）。具体的には、例えば過給圧とエンジン回転数とをパラメータとした最大出力トルクマップを予め用意しておき、検出された過給圧およびエンジン回転数ならびにそのマップに基づいて、また必要に応じて補間をおこなって、最大出力トルクが求められる。また、これに替えて、予め用意した演算式に基づいて最大出力トルクを演算することもできる。
【００３１】
一方、無段変速機１７に対する入力トルクの上限が、機構上の強度あるいは耐久性などの観点から予め決められている。この入力制限トルクを前記エンジン１の最大出力トルクから減じたトルクが、加速時の慣性トルクとして消費（吸収）できるトルクである。言い換えれば、慣性トルクが、最大出力トルクから入力制限トルクを減じたトルクより大きくなれば、無段変速機１７に入力されるトルクが低下して車両の加速性が低下し、また反対に慣性トルクが小さくなれば、変速速度を減じていることにより変速応答性が低下するうえに、無段変速機１７の耐久性が低下するなどの不都合が生じる。
【００３２】
そこで、変速速度に相当する必要入力軸回転数変化速度が求められる（ステップＳ３）。これは、図１に示してあるように、その時点の過給圧およびエンジン回転数に基づいて求められた最大出力トルクからＣＶＴ入力制限トルクを減じた値を、変速比の増大に伴って無段変速機１７の入力トルクを減じるように慣性力を生じさせる慣性モーメントすなわちエンジン１およびＣＶＴ入力軸側慣性モーメントで除算し、かつ単位を合わせる処理をおこなって求められる。
【００３３】
また、無段変速機１７で実行する変速の速度は、その無段変速機１７の形式や油圧など、無段変速機１７の構成によって予め定まっているので、その入力回転数に基づいて最大可能回転数変化速度が求められる（ステップＳ４）。これは、一例として、予め用意したマップから求めることができる。
【００３４】
ついで、最大出力トルクから求まる必要入力軸回転数変化速度と無段変速機１７ごとに定まっている最大可能回転数変化速度とが比較される（ステップＳ５）。すなわち前者の変化速度が後者の変化速度より大きいか否かが判断される。このステップＳ５で肯定的に判断された場合、最大出力トルクに基づいて求められた必要入力軸回転数変化速度すなわち変速速度が、無段変速機１７で実行可能な変速速度すなわち最大可能回転数変化速度を超えていることになり、したがってこの場合は、機構上可能な変速速度すなわち最大可能回転数変化速度が目標回転数変化速度として採用される（ステップＳ６）。そして、加速要求に基づく変速が、機構上可能な変速速度で生じるように無段変速機１７が制御される。
【００３５】
その目標回転数変化速度となるように変速を実行すれば、それに伴う慣性トルクが、エンジン１から無段変速機１７に対して入力されるトルクを低下させるトルク低下要因となる。したがってその慣性トルクとＣＶＴ入力制限トルクとを加算したトルクが、その時点で許容されるエンジン１の出力トルクとなる（ステップＳ７）。なお、その慣性トルクは、図１に示すように、目標回転数変化速度と、エンジン１およびＣＶＴ入力軸側慣性モーメントとを掛け合わせ、かつ単位を揃える処理をおこなって求められる。そして、その出力トルクを発生するようにエンジン負荷が制御される。
【００３６】
これに対して、ステップＳ５で否定的に判断された場合、すなわち最大出力トルクから求まる必要入力軸回転数変化速度（変速速度）が、機構上定まる最大可能回転数変化速度（変速速度）以下の場合、その必要入力軸回転数変化速度が目標回転数変化速度として採用される（ステップＳ８）。この場合、前記最大出力トルクが過給圧に基づいて求められるので、目標回転数変化速度すなわち変速速度は加速要求があった時点の過給圧に基づいて求められることになる。
【００３７】
また、上記の最大出力トルクがエンジン１の出力トルクとして採用される（ステップＳ９）。無段変速機１７の入力トルク上限値からの制約を受けないためである。
【００３８】
そして、無段変速機１７がステップＳ８で求められた変速速度で変速を実行するように制御され、またエンジン負荷がステップＳ９で求められた出力トルクとなるように制御される。
【００３９】
したがって上記の図１に示す制御によれば、加速要求時の過給圧に応じて出力できる最大トルクを出力し、かつ無段変速機１７の入力トルクが上限値を超えないように変速に伴う慣性トルクを増大できる場合、その過給圧に応じた最大トルクを出力するようにエンジン１が制御され、かつ無段変速機１７の入力トルクが上限値を超えない範囲で最も速く変速が実行される。そのため、エンジン１の出力性能および無段変速機１７の変速性能を最大限生かした加速制御がおこなわれることにより、加速時の過渡的な変速応答性および加速応答性を向上させることができる。
【００４０】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上記の慣性トルクを生じる変速が請求項１におけるトルク低下制御に相当し、またその慣性トルクがトルク低下量に相当する。つまり、トルク低下量はエンジンの出力トルクと入力制限トルクとの差である。そしてステップＳ８の機能的手段もしくはそのステップＳ８で求められた目標回転数変化速度で変速を実行する手段が、請求項１および請求項３のトルク制御手段に相当する。
【００４１】
ところでエンジン１が出力したトルクの一部を吸収して無段変速機１７に入力されるトルクを低下させる要因は、上記の加速要求に伴う変速に限られないのであり、例えば前述した発電機２０もトルク低下要因となる。図２に示す制御例は、この発電機２０により吸収するトルクを考慮した制御例である。
【００４２】
図２に示すフローチャートは、最大トルク発生かつ最大発電時のエンジン目標トルクおよび発電機目標吸収トルクの処理のためのフローチャートであって、所定の短時間Δｔごとに実行される。先ず、上述した図１に示す制御例と同様に、過給圧センサの出力値を入力し（ステップＳ１１）、またその過給圧値およびエンジン回転数に基づいて最大出力トルクが求められる（ステップＳ１２）。これらの制御は、図１に示すステップＳ１およびステップＳ２と同様の制御である。
【００４３】
一方、その時点において発電機２０を駆動することにより吸収できる最大トルクが求められる（ステップＳ１３）。発電機２０で発生させた電力は、バッテリー２２に充電するから、バッテリー２２で受け容れることのできる電力によって発電機２０での発電電力が制限を受ける。したがって発電機２０で吸収できる最大トルクは、許容発電電力と発電機２０の回転数とに基づいて求めることができる。具体的には、予め用意したマップを利用し、また必要に応じて補間することにより求めることができる。
【００４４】
そして、上記の過給圧に基づいて求められた最大出力トルクと、ＣＶＴ入力制限トルクと発電機最大吸収トルクとの和とが比較される（ステップＳ１４）。すなわち、その時点の過給圧に応じてエンジン１が出力できる最大トルクが、発電機２０で最大限トルクを吸収しても、無段変速機１７の入力トルクが上限値を超えてしまうか否かが判断される。
【００４５】
このステップＳ１４で肯定的に判断された場合には、エンジン１の出力トルクを過給圧に応じた最大トルクに増大させることはできないので、ＣＶＴ入力制限トルクと発電機最大吸収トルクとの和をエンジン目標トルクとして設定する（ステップＳ１５）。また、ステップＳ１３で求めた発電機最大吸収トルクを、発電機目標吸収トルクに設定する（ステップＳ１６）。そして、エンジン１および発電機２０を、それぞれの目標値に基づいて制御する。
【００４６】
これに対して、ステップＳ１４で否定的に判断された場合、すなわち発電機２０で可能な限りトルクを吸収すれば、エンジン１が過給圧に応じた最大トルクを出力しても無段変速機１７の入力トルクが上限値を超えない場合には、その最大出力トルクがエンジン目標トルクに設定される（ステップＳ１７）。また併せて、その最大出力トルクからＣＶＴ入力制限トルクを減じたトルクが、発電機目標吸収トルクとして設定される（ステップＳ１８）。すなわち、エンジン１の出力トルクを過給圧に応じて最大限とし、かつ無段変速機１７に対する入力トルクが上限値となるように、発電機２０の吸収トルクが設定される。
【００４７】
したがって上記の図２に示す制御では、無段変速機１７に対する入力トルクが上限値となるようにエンジン１の出力トルクや発電機２０での吸収トルクが制御されるので、駆動トルクが最大限に大きくなって車両の加速性を向上させることができる。また、エンジン１の出力トルクは、その時点の過給圧に応じた最大限のトルクの範囲で可及的に増大させられるので、エンジン１の出力応答性が良好になると同時に、高過給高負荷の燃費の良い領域での運転が可能になる。
【００４８】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、発電機２０をエンジン１の出力で駆動する制御が請求項１におけるトルク低下制御に相当し、またその発電機２０で吸収するトルクがトルク低下量に相当する。つまり、トルク低下量はエンジンの出力トルクと入力制限トルクとの差である。また、図２におけるステップＳ１６およびステップＳ１８の機能的手段が、請求項１および請求項４におけるトルク制御手段に相当する。
【００４９】
上述したターボーチャージャ３で過給をおこなう場合、過給圧を高くすれば、それに応じて燃料供給量（燃料噴射量）を増加できるので、エンジントルクを大きくでき、車両の加速性能あるいは動力性能が向上する。その反面、エンジン１の背圧が高くなるので、過給圧を高くすることは、エンジン１のポンピングロスが増大して燃費が悪化する要因になる。
【００５０】
このような相反する条件を両立させるためにこの発明の制御装置は、図３に示す制御を実行するように構成されている。すなわち、図３は目標過給圧の処理をおこなうためのフローチャートであって、所定の短時間Δｔごとに実行される。先ず、現在のエンジン１の運転状態に基づいて仮目標過給圧を設定する（ステップＳ２１）。これは、例えば、エンジン負荷およびエンジン回転数をパラメータとしたマップを使用し、かつ必要に応じて補間をおこなってその時点のエンジン１の運転状態に応じた過給圧を設定することによりおこなわれる。
【００５１】
つぎに目標回転数変化速度がゼロより大きいか否かが判断される（ステップＳ２２）。走行中の目標回転数は、前述したように、アクセル開度などで表される出力要求量や車速などに基づいて、燃費が最小となる回転数として求められ、その目標回転数を達成するように変速が実行される。通常、無段変速機１７での変速は、その最終的な目標回転数に対して一次遅れの回転数を求め、その回転数となるように変速比を連続的に変化させる。その場合の回転数の時間当たりの変化量が目標回転数変化速度になる。
【００５２】
したがって、目標回転数（目標入力回転数）を増大させる加速時には、最終的な目標回転数が大きいほど、目標回転数変化速度が正の値で大きくなる。また、減速時にはその目標回転数変化速度が負の値となり、さらに変速のない定常走行時にはその目標回転数変化速度はゼロになる。そのため、ステップＳ２２で否定的に判断されれば、車両が変速のない定常走行をしている状態であり、あるいは減速状態であるから、この場合は、前記の仮目標過給圧を目標過給圧として設定する（ステップＳ２３）。
【００５３】
これに対して、ステップＳ２２で肯定的に判断された場合には、目標回転数変化速度に応じた過給圧増加量が求められる（ステップＳ２４）。これは、加速時の過給圧を高くしてエンジン１の出力トルクを増大させるためであり、したがって過給圧増加量は、一例として、図３に併記してあるように、目標回転数変化速度（ΔＮE ／ｔ）をパラメータとしたマップを使用して求められる。より具体的には、目標回転数変化速度が大きいほど、過給圧増加量（ΔＰ）が高くなる。
【００５４】
こうして求められた過給圧増加量が前述した仮目標過給圧に加算され、その加算値が目標過給圧として設定される（ステップＳ２５）。
【００５５】
そして、これらステップＳ２３あるいはステップＳ２５で設定された目標過給圧を達成するようにターボーチャージャ３が制御される。その過給圧の制御は、例えば可変ノズルターボを操作し、もしくはウエストゲートバルブを操作することにより実行される。
【００５６】
したがって、上記の図３に示す制御では、加速時に過給圧が相対的に高くなるので、エンジン１の出力トルクを増大させて加速性を向上させることができ、また非加速時には過給圧を相対的に低くするので、エンジン１の背圧が低下し、それに伴ってポンピングロスが少なくなって燃費を向上させることができる。すなわち、過給圧を高くすることによる加速性と燃費の向上との両立を図ることができる。
【００５８】
ところで過給圧を上昇させる場合、空気の圧縮を伴い、また過給機の回転数を増大させる際の慣性力が生じるので、不可避的な遅れがあり、前述したターボーチャージャ３ではその遅れが比較的大きい。これに対してエンジン１に対する燃料噴射量の増大や変速の遅れは、過給圧の上昇の遅れよりも少ない。そのために、加速要求があった場合には直ちにエンジン負荷を増大させた場合には、スモークが発生することがある。また、スモークの発生を避けるために、過給圧の上昇に合わせてエンジン負荷を次第に増大させ、また変速を実行したのでは、加速応答性が著しく低下する可能性がある。そこでこの発明に係る制御装置は、加速時の目標運転点を以下のようにして設定する。
【００５９】
図４はその制御例を示すフローチャートであって、所定の短時間Δｔごとに実行される。先ず、加速要求があった場合、その出力要求量に基づいて基本目標エンジン回転数を設定する（ステップＳ３１）。この基本目標エンジン回転数は、前述したように燃費が最小となるように設定される回転数である。
【００６０】
また、その時点の過給圧およびエンジン回転数に基づいてスモーク限界トルクが求められる（ステップＳ３２）。これは、エンジン１の排気量や形式、スモーク許容量などに応じて予め求められたデータを使用して求めることができる。
【００６１】
ついで、前記の出力要求量でそのスモーク限界トルクを発生するエンジン回転数（スモーク限界回転数）が求められる（ステップＳ３３）。その演算は、図４に示すように、要求出力をスモーク限界トルクで除算し、かつ単位を揃える処理をおこなって求められる。
【００６２】
そのスモーク限界回転数と前記基本目標エンジン回転数とが比較される（ステップＳ３４）。基本目標エンジン回転数がスモーク限界回転数より低回転数であることによりステップＳ３４で肯定的に判断された場合には、スモーク限界回転数が目標エンジン回転数とされる（ステップＳ３５）。すなわち、加速要求があっても過給圧が上昇していないことによりスモーク限界トルクが低く、それに伴ってスモーク限界回転数が高回転数になっている場合には、エンジン１の目標回転数をそのスモーク限界回転数に設定し、エンジン回転数を高くする。これは、無段変速機１７の変速比を大きく（ダウンシフト）することにより達成され、その結果、駆動トルクが加速要求に応じたトルクとなる。
【００６３】
これに対して、基本目標エンジン回転数がスモーク限界回転数以上であることによりステップＳ３４で否定的に判断された場合には、基本目標エンジン回転数が目標エンジン回転数とされる（ステップＳ３６）。すなわち、加速要求の後、過給圧が次第に上昇すると、それに伴ってスモーク限界トルクが次第に増大するので、それに応じてスモーク限界回転数が低下する。その結果、スモーク限界回転数が基本目標エンジン回転数に一致すると、ステップＳ３４で否定的に判断されて、それ以降は、基本目標エンジン回転数に従ってエンジン１が制御される。
【００６４】
このように、上記の図４に示す具体例では、加速の過渡状態では、過給圧の上昇に応じてエンジン１の運転状態が低回転高負荷側に移行させられる。そして、図４に示す制御では、過給圧が加速要求に応じた圧力に向けて上昇することに伴って、最適燃費となるように設定した基本目標エンジン回転数に向けてエンジン回転数を変化させるので、加速過渡状態を過ぎれば燃費が最小となるようにエンジン１を運転できる。その結果、加速性と燃費低減およびスモークの抑制との両立を図ることができる。
【００６５】
なお、上記の具体例では、変速機として無段変速機を連結したエンジン１を例にして説明したが、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、内燃機関に連結する変速機は有段式の変速機であってもよく、また無段変速機を有段式に制御するように構成した変速機であってもよい。また、トルク低下制御として、慣性トルクの生じる加速制御と発電機を駆動する発電状態とを挙げたが、この発明におけるトルク低下制御は、要は、エンジンの出力トルクの一部を使用して何らかの動作をおこない、それに伴って変速機への入力トルクが低下するものであればよく、したがって補機類を駆動することも含まれる。さらに、発電機で発生した電力を受容する手段は、上記のバッテリーに限られず、蓄電器などのキャパシターであってもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１あるいは２の発明によれば、変速機に対する内燃機関からの入力トルクを上限値以下に制御するにあたり、過給圧に基づいてトルク低下制御によるトルク低下量を設定し、内燃機関の出力トルクからそのトルク低下量を減じたトルクが変速機に入力されるように制御するので、過給圧を考慮したトルク制御が可能になり、その結果、過給機を使用した内燃機関の出力性能を充分生かすことができる。
【００６７】
また、請求項３の発明によれば、加速時に、変速機への入力トルクを許容トルクの範囲内に維持しつつ、内燃機関に対する過給および変速機での変速の各制御が実行されるため、内燃機関の出力性能および変速機の変速応答性を良好にして加速をおこなうことができる。
【００６８】
さらに、請求項４の発明によれば、変速機への入力トルクを許容トルクの範囲内に維持しつつ、内燃機関に対する過給と発電機もしくは補機類で吸収するトルクとの各制御が実行されるため、内燃機関の出力性能を充分生かして走行し、かつ発電機もしくは補機類を充分に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の制御装置による制御例を示すフローチャートである。
【図２】この発明の制御装置による他の制御例を示すフローチャートである。
【図３】この発明の制御装置による更に他の制御例を示すフローチャートである。
【図４】この発明の制御装置によるまた更に他の制御例を示すフローチャートである。
【図５】この発明で対象とする内燃機関を搭載した車両の動力系統の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン、１７…無段変速機、１８…エンジン用電子制御装置、１９…変速機用電子制御装置、２０…発電機、２２…バッテリー。

Claims

過給圧の上昇に応じて出力トルクが増大する内燃機関に、変速比に応じて前記内燃機関の回転数を変化させることのできる変速機が連結され、車両の加速時に前記内燃機関からのトルクが増加するときに、前記内燃機関から変速機に入力されるトルクが予め定めた許容トルク以下となるように制御する過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置において、
前記内燃機関から出力されるトルクの一部を吸収して前記変速機への入力トルクを低下させるトルク低下制御を行う手段と、
前記変速機に対する入力トルクが予め定められている上限値以下の範囲で、前記トルク低下制御を実行することによる、前記変速機に入力されるトルクの低下量を、前記過給機の過給圧が高いほど多くするトルク制御手段と
を備えていることを特徴とする過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置。
前記トルク低下制御は、加速制御と前記内燃機関に連結された発電機の駆動制御と補機類の駆動制御とのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置。
前記トルク低下制御は、前記変速機による前記内燃機関の回転数を増大させることに伴う慣性トルクを生じる加速制御であり、前記トルク制御手段は、前記慣性トルクをその変速の際の変速速度を制御して前記変速機に入力されるトルクを低下させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置。
前記トルク低下制御は、前記内燃機関に連結されている発電機もしくは補機類を前記内燃機関のトルクで駆動する制御であり、前記トルク制御手段は、前記発電機もしくは補機類によって吸収するトルクを制御して前記変速機に入力されるトルクを低下させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関と変速機とを有する車両の制御装置。