JP2017082600A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速変速時のトルクダウン制御がスロットル弁の閉方向の制御によって行われる場合において、加速変速時に十分な加速性能を確保でき、減速時にコンプレッサのサージを適切に防止することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】本発明による内燃機関の制御装置では、スロットル弁の開度の閉方向への変化状態に基づき、エアバイパス弁を開弁する（Ｓ１２）ことによって、減速時における過給機のコンプレッサのサージを防止する。また、有段の自動変速機である変速機の加速変速時には、スロットル弁を閉方向に制御することによって、内燃機関のトルクを減少させるトルクダウン制御を実行する。このトルクダウン制御の実行中には、スロットル弁の開度の閉方向への変化状態にかかわらず、エアバイパス弁を閉弁状態に維持する（Ｓ４、Ｓ５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸気通路に過給機のコンプレッサが設けられた内燃機関において、コンプレッサをバイパスするバイパス通路を開閉するエアバイパス弁を制御する内燃機関の制御装置に関する。

過給機を有する内燃機関では、過給運転から減速運転への移行時に、コンプレッサの下流側に配置されたスロットル弁が閉じられると、コンプレッサの下流側の過給圧がスロットル弁との間でさらに上昇するとともに、コンプレッサを通過する空気流量が減少するため、コンプレッサの下流側から上流側に向かって空気が逆流するサージ（以下「減速サージ」という）が発生し、異音・振動の発生やコンプレッサの部品への悪影響などの不具合の原因になる。

この減速サージを防止するための従来の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置では、スロットル弁の開度を検出するとともに、その変化量を算出する。そして、算出されたスロットル弁開度の閉方向の変化量が所定値よりも大きいときに、エアバイパス弁を開弁する。これにより、上昇したコンプレッサの下流側の圧力を、バイパス通路を介してコンプレッサの上流側に逃がし、低下させることによって、減速サージが防止される。

特開２００１−２８０１４４号公報

しかし、上述した従来の減速サージを防止するための制御を、有段の自動変速機が接続された内燃機関に用いた場合には、以下のような問題がある。すなわち、有段の自動変速機では、加速変速（シフトアップ）時に、変速機の入力側である内燃機関の回転数を、変速後の変速段のギヤ比に応じた回転数に合わせるように低下させることが必要であり、そのために内燃機関のトルクを一時的に減少させるトルクダウン制御が行われる。

また、このトルクダウン制御におけるトルクの減少を、スロットル弁を閉方向に制御し、吸入空気量を減少させることによって行う場合がある。このような場合、従来の制御装置では、トルクダウン制御のためのスロットル弁の閉方向制御により、スロットル弁開度の閉方向の変化量が所定値を上回ることがあり、そのときには、加速変速時に、コンプレッサにサージが発生する可能性が非常に低いにもかかわらず、エアバイパス弁が開弁されてしまう。その結果、加速変速時に十分な加速性能が得られないとともに、エアバイパス弁の開弁による異音が発生するなどの不具合が生じる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、加速変速時のトルクダウン制御がスロットル弁の閉方向の制御によって行われる場合において、加速変速時に十分な加速性能を確保でき、減速時にコンプレッサのサージを適切に防止することができる内燃機関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、請求項１に係る発明は、車両に搭載され、有段の自動変速機（実施形態における（以下、本項において同じ）変速機４）に接続されるとともに、吸気通路５に設けられた過給機（ターボチャージャ１２）のコンプレッサ１３と、コンプレッサ１３をバイパスするバイパス通路１６を開閉するエアバイパス弁１７とを有する内燃機関３の制御装置であって、吸気通路５のコンプレッサ１３よりも下流側に配置されたスロットル弁１５の開度（スロットル弁開度ＴＨＯ）を検出するスロットル弁開度検出手段（スロットル弁開度センサ３４）と、検出されたスロットル弁１５の開度の閉方向への変化状態に基づき、エアバイパス弁１７を開弁するエアバイパス弁制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１２）と、自動変速機の加速変速時に、スロットル弁１５を閉方向に制御することによって、内燃機関３のトルクを減少させるトルクダウン制御を実行するトルクダウン制御手段（ＥＣＵ２、図９のステップ２３）と、を備え、エアバイパス弁制御手段は、トルクダウン制御の実行中には、スロットル弁１５の開度の閉方向への変化状態にかかわらず、エアバイパス弁１７を閉弁状態に維持すること（図３のステップ４、５）を特徴とする。

この内燃機関は、車両に搭載され、有段の自動変速機に接続されるとともに、吸気通路に過給機のコンプレッサを有し、さらにコンプレッサをバイパスするエアバイパス通路を開閉するエアバイパス弁を有する。本発明の内燃機関の制御装置によれば、吸気通路のコンプレッサよりも下流側に配置されたスロットル弁の開度を検出し、検出されたスロットル弁開度の閉方向への変化状態に基づき、エアバイパス弁を開弁する。これにより、内燃機関の減速時、スロットル弁開度の減少に伴う空気流量の低下状態に応じて、エアバイパス弁を適切なタイミングで開弁することにより、コンプレッサの下流側の圧力をエアバイパス通路を介してコンプレッサの上流側に逃がし、減速サージを適切に防止することができる。

また、自動変速機の加速変速時には、スロットル弁を閉方向に制御することによって、内燃機関のトルクを減少させるトルクダウン制御が実行される。そして、トルクダウン制御の実行中には、スロットル弁開度の閉方向への変化状態にかかわらず、エアバイパス弁は閉弁状態に維持される。これにより、加速変速時に、トルクダウン制御として、スロットル弁が閉方向に制御されたとしても、エアバイパス弁は開弁されず、閉弁状態に維持されるので、加速変速時に十分な加速性能を確保することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置において、車両のドライバーから要求されるトルクを表すドライバー要求トルクパラメータ（第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣ）を算出するドライバー要求トルクパラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、ドライバーから要求されるトルクとトルクダウン制御のためのトルク減少分とを含めて内燃機関３に要求されるトルクを表す内燃機関要求トルクパラメータ（第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱ）を算出する内燃機関要求トルクパラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、自動変速機が変速中であり、かつ、ドライバー要求トルクパラメータが内燃機関要求トルクパラメータよりも大きいときに、トルクダウン制御の実行中であると判定するトルクダウン制御判定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ３、４）と、をさらに備えることを特徴とする。

上記のドライバー要求トルクパラメータには、ドライバーからの要求トルクが反映され、内燃機関要求トルクパラメータには、ドライバーからの要求トルクに加えて、トルクダウン制御のためのトルク減少分などが反映される。したがって、トルクダウン制御の実行中では通常、ドライバー要求トルクパラメータが内燃機関要求トルクパラメータよりも大きくなる。本発明によれば、自動変速機が変速中であるという条件と、ドライバー要求トルクパラメータが内燃機関要求トルクパラメータよりも大きいという条件が、同時に成立したときに、加速変速時におけるトルクダウン制御の実行中と判定するので、この判定を的確に行うことができる。したがって、この判定結果に基づき、加速運転時のトルクダウン制御中におけるエアバイパス弁の閉弁制御と、トルクダウン制御時以外の条件において減速サージを防止するためのエアバイパス弁の開弁制御を、適切に使い分けることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の制御装置において、自動変速機の減速変速時に、スロットル弁１５を開方向に制御することによって、内燃機関３のトルクを増加させるトルクアップ制御を実行するトルクアップ制御手段（ＥＣＵ２、図１０のステップ３３）と、自動変速機が変速中であり、かつ、ドライバー要求トルクパラメータが内燃機関要求トルクパラメータよりも小さいときに、トルクアップ制御の実行中であると判定するトルクアップ制御判定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６、７）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、自動変速機の減速変速時には、前述した加速変速時とは逆に、スロットル弁を開方向に制御することによって、内燃機関のトルクを増加させるトルクアップ制御が実行される。このトルクアップ制御によるトルク増加分は、内燃機関要求トルクパラメータに反映されるため、トルクアップ制御の実行中では通常、ドライバー要求トルクパラメータは内燃機関要求トルクパラメータよりも小さくなる。本発明によれば、自動変速機が変速中であるという条件と、ドライバー要求トルクパラメータが内燃機関要求トルクパラメータよりも小さいという条件が、同時に成立したときに、減速変速時におけるトルクアップ制御の実行中であると判定するので、この判定を的確に行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関３の制御装置において、内燃機関３の温度を表す温度パラメータ（エンジン水温ＴＷ）を検出する温度パラメータ検出手段（水温センサ３７）をさらに備え、トルクダウン制御手段は、検出された温度パラメータが所定値（所定温度Ｔ＿ＲＥＦ）よりも高いときには、トルクダウン制御として、点火時期ＩＧの遅角方向への制御を実行し（図９のステップ２２）、温度パラメータが所定値以下のときには、トルクダウン制御として、スロットル弁１５の閉方向への制御を実行する（図９のステップ２３）ことを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の温度を表す温度パラメータが所定値よりも高く、内燃機関が高温状態のときには、トルクダウン制御として、点火時期を遅角させるので、内燃機関のトルク減少を応答良く行うことができる。一方、このような点火時期の遅角制御を内燃機関の低温状態において行うと、燃焼状態が不安定になりやすい。このため、温度パラメータが所定値以下で、内燃機関が低温状態のときには、スロットル弁の閉方向への制御を実行することによって、トルクダウン制御を安定的に行うことができる。

本発明を適用した内燃機関の構成を概略的に示す図である。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 エアバイパス弁の制御処理を示すフローチャートである。 減速サージ制御の基本的な概念を説明するための図である。 スロットル弁の開度に応じて流量比率を算出するためのマップである。 エアバイパス弁制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。 エアバイパス弁制御処理によって得られる他の動作例を示すタイミングチャートである。 エアバイパス弁制御処理によって得られる別の動作例を示すタイミングチャートである。 トルクダウン制御処理を示すフローチャートである。 トルクアップ制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示すように、本発明が適用された内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば４つの気筒３ａを有する直列４気筒エンジンであり、その動作は、後述するＥＣＵ２によって制御される。エンジン３は、車両（図示せず）に搭載されており、出力軸であるクランクシャフト３ｂを介して、変速機４に接続されている。また、エンジン３には、気筒３ａごとに燃料噴射弁３ｃ及び点火プラグ３ｄが設けられており（図２参照）、燃料噴射弁３ｃの燃料噴射量及び点火プラグ３ｄの点火時期ＩＧは、ＥＣＵ２によって制御される。

各気筒３ａには、吸気マニホルド５ａを介して、吸気通路５が接続されている。吸気通路５には、上流側から順に、エアクリーナ１１、ターボチャージャ１２のコンプレッサ１３、インタークーラ１４及びスロットル弁１５が配置されている。コンプレッサ１３は、排気通路（図示せず）に配置されたターボチャージャ１２のタービン（図示せず）に機械的に連結されており、排気通路を流れる排ガスによりタービンが回転駆動されるのに伴い、これと一体に回転することによって、空気（新気）を過給する過給動作を行う。インタークーラ１４は、コンプレッサ１３の過給動作によって昇温した空気を冷却する。

スロットル弁１５は、吸気通路５内に回動自在に設けられている。スロットル弁１５の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨＯは、ＥＣＵ２からの制御信号に応じ、ＴＨアクチュエータ１５ａ（図２参照）を介して制御され、それにより、スロットル弁１５を通過する空気の量が制御される。

また、吸気通路５には、エアバイパス通路１６が接続されている。エアバイパス通路１６は、コンプレッサ１３の上流側とインタークーラ１４の下流側に、それらをまたぐように接続されている。エアバイパス通路１６には、これを開閉するエアバイパス弁１７が設けられている。また、エアバイパス弁１７には、その開閉を制御するための電磁式の制御弁１８が接続されている。

図示しないが、エアバイパス弁１７は、ダイヤフラムと、このダイヤフラムにロッドを介して連結された弁体と、ダイヤフラムの背面側に画成された圧力室と、この圧力室に配置され、ダイヤフラムを介して弁体を閉弁側に付勢する弁ばねなどで構成されている。

制御弁１８は、第１連通路１９を介して、吸気通路５のエアバイパス通路１６の下流側の接続部とスロットル弁１５との間に接続され、第２連通路２０を介して、吸気通路５のスロットル弁１５よりも下流側に接続され、第３連通路２１を介して、エアバイパス弁１７の圧力室に連通している。また、制御弁１８は、ソレノイド（図示せず）によって駆動される弁体１８ａを有する。制御弁１８のソレノイドのオン／オフ（励磁／非励磁）は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御され（図２参照）、それに応じて弁体１８ａが駆動され、エアバイパス弁１７の開閉が制御される。

例えば、エンジン３の過給運転時には、スロットル弁１５が開かれるとともに、制御弁１８のソレノイドがオンされることによって、弁体１８ａは、第１連通路１９を開放すると同時に第２連通路２０を閉鎖する第１位置（図１の実線位置）に駆動される。これにより、コンプレッサ１３の下流側から、高圧の過給圧Ｐ２が、開放された第１連通路１９、制御弁１８及び第３連通路２１を介して、エアバイパス弁１７の圧力室に導入され、その弁体を押圧し、閉弁位置に移動させることによって、エアバイパス弁１７が閉弁される。

一方、エンジン３の減速運転時には、スロットル弁１５が閉じられるとともに、制御弁１８のソレノイドがオフされることによって、弁体１８ａは、第１連通路１９を閉鎖すると同時に第２連通路２０を開放する第２位置（図１の点線位置）に駆動される。これにより、スロットル弁１５の下流側から、負圧の吸気圧ＰＢＡが、開放された第２連通路２０、制御弁１８及び第３連通路２１を介して、エアバイパス弁１７の圧力室に導入され、弁体を弁ばねの付勢力に抗して引き寄せ、開弁位置に移動させることによって、エアバイパス弁１７が開弁される。

吸気通路５には、エアクリーナ１１のすぐ下流側に、エアフローセンサ３０が設けられている。エアフローセンサ３０は、その設置部位を流れる空気の流量（空気流量）ＱＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、エアバイパス通路１６には、エアバイパス弁１７の両側に、上流圧センサ３１と過給圧センサ３２がそれぞれ設けられ、吸気通路５のスロットル弁１５よりも下流側には、吸気圧センサ３３が設けられている。これらの圧力センサ３１〜３３は、それぞれの設置部位における圧力を、コンプレッサ上流圧Ｐ１、過給圧Ｐ２及び吸気圧ＰＢＡとして検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、スロットル弁開度ＴＨＯは、スロットル弁開度センサ３４によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。さらに、エンジン３には、クランク角センサ３５が設けられている。クランク角センサ３５は、クランクシャフト３ｂの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号を、所定のクランク角ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力され、水温センサ３７から、エンジン３の冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が出力される。

エンジン３に接続された変速機４は、デュアルクラッチタイプの有段の自動変速機であり、エンジン３の動力の２つの入力系統を２つのクラッチで切り替えながら、複数の変速段から１つの変速段を設定するように構成されている。これらのクラッチの切替及び変速段の設定を含む変速機４の動作は、ＥＣＵ２によって制御される。

また、変速機４の機構上、その変速中に、入力側のエンジン回転数ＮＥを、変速後の変速段のギヤ比に応じた回転数に合わせることが必要である。このため、ＥＣＵ２の制御により、加速変速（シフトアップ）時には、エンジン３のトルクを減少させるトルクダウン制御が実行され、減速変速（シフトダウン）時には、エンジン３のトルクを増大させるトルクアップ制御が実行される。このトルクアップ制御は、スポーツモード運転では特に、エンジン回転数ＮＥを急激に上げる（あおる）ために、意図的に強く行われる。また、変速機４には、現在、設定されている実変速段ＳＨＡＣＴを検出する変速段センサ３８が設けられており、その検出信号は、ＥＣＵ２に出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ３０〜３８の検出信号などに応じて、エンジン３及び変速機４の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じ、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、エンジン３及び変速機４を対象とする各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、エアバイパス弁制御手段、トルクダウン制御手段、ドライバー要求トルクパラメータ算出手段、内燃機関要求トルクパラメータ算出手段、トルクダウン制御判定手段、トルクアップ制御手段、及びトルクアップ制御判定手段に相当する。

図３は、ＥＣＵ２によって実行される、エアバイパス弁１７の開閉を制御するエアバイパス弁制御処理を示すフローチャートである。このエアバイパス弁制御処理は、減速サージを防止するための減速サージ制御を含む。以下、図４を参照しながら、この減速サージ制御の基本的な概念について説明する。

減速サージは、コンプレッサ１３の下流側の圧力（過給圧Ｐ２）と上流側の圧力（コンプレッサ上流圧Ｐ１）との差が大きいほど、また、コンプレッサ１３を通過する空気の流量（以下「コンプレッサ流量）という）ＱＡＩＲＣＯＭが小さいほど、発生しやすい。したがって、横軸をコンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭとし、縦軸をコンプレッサ１３の前後圧力比Ｐ２／Ｐ１とする座標平面内では、減速サージが発生するサージ領域は、例えば図４のように表される。

また、内燃機関の減速時には、コンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭが低下することで、その動作点が、例えば矢印Ａのようにサージ領域に向かって移動する。本処理による減速サージ制御は、コンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭの変化率をスロットル弁開度ＴＨＯの変化状態から予測し、サージ領域の手前の動作点（例えば図４の×印）でエアバイパス弁１７を開弁することによって、動作点がサージ領域に突入しないようにし、減速サージを防止するものである。

図３のエアバイパス弁制御処理は、所定の周期で繰り返し実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、変速機４の目標変速段ＳＨＴＲＧが、変速段センサ３８で検出された実変速段ＳＨＡＣＴと一致しているか否かを判別する。この目標変速段ＳＨＴＲＧは、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥなどに基づいて設定される。このステップ１の答えがＮＯのときには、変速機４が変速中であると判定し、ステップ２に進む。

ステップ２では、第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣ及び第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱを算出する。第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣは、車両のドライバーが要求するドライバー要求トルクを表すパラメータであり、ドライバー要求トルクに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。ドライバー要求トルクは、アクセル開度ＡＰに基づいて算出される。

第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱは、エンジン３に要求されるエンジン要求トルクを表すパラメータであり、エンジン要求トルクに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。このエンジン要求トルクには、上記のドライバー要求トルクや、前述した変速機４の変速時におけるトルクダウン制御やトルクアップ制御のために増減されるトルクの他、例えばトラクションコントロールのために増減されるトルクなど、エンジン３に要求されるトルクがすべて含まれる。

次に、ステップ３では、第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣが第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱよりも大きいか否かを判別する。この答えがＹＥＳで、ＰＢＣＭＤＴＣ＞ＰＢＣＭＤＴＱのときには、変速機４の加速変速時におけるトルクダウン制御の実行中であると判定し、そのことを表すために、トルクダウン制御フラグＦ＿ＴＲＱＤＷＮを「１」にセットする（ステップ４）とともに、エアバイパス弁１７を閉弁し（ステップ５）、本処理を終了する。このエアバイパス弁１７の閉弁は、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬを「１」にセットし、それに応じて制御弁１８のソレノイドをオンし、弁体１８ａを第１位置（図１の実線位置）に駆動することによって行われる。

一方、ステップ３の答えがＮＯのときには、第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣが第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱよりも小さいか否かを判別する（ステップ６）。この答えがＹＥＳで、ＰＢＣＭＤＴＣ＜ＰＢＣＭＤＴＱのときには、変速機４の減速変速時におけるトルクアップ制御の実行中であると判定し、そのことを表すために、トルクアップ制御フラグＦ＿ＴＲＱＵＰを「１」にセットした（ステップ７）後、減速サージを判定するためのステップ８以降に進む。

また、ステップ６の答えがＮＯで、ＰＢＣＭＤＴＣ＝ＰＢＣＭＤＴＱのとき、又は前記ステップ１の答えがＹＥＳで、変速機４が変速中でないときにも、ステップ８以降に進む。このステップ８では、検出されたスロットル弁開度ＴＨＯに応じ、図５に示すマップを検索することによって、流量比率ＲＴＨＯを算出する。この流量比率ＲＴＨＯは、スロットル弁開度ＴＨＯにおいて得られる空気流量と、スロットル弁開度ＴＨＯが有効開度（この例では約８３ｄｅｇ）のときに得られる空気流量との比を表す。

次に、ステップ９において、上記ステップ８で算出した流量比率ＲＴＨＯとその前回値ＲＴＨＯＺとの差（ＲＴＨＯ−ＲＴＨＯＺ）を、流量変化率ＤＲＴＨＯとして算出する。以上の定義から、流量変化率ＤＲＴＨＯは、今回と前回との間の流量比率ＲＴＨＯの変化量に相当し、したがって、スロットル弁開度ＴＨＯが図４の矢印Ｂのように減少する場合には、負値になる。

次に、ステップ１０において、サージ判定用のしきい値ＤＲ＿ＲＥＦを算出する。このしきい値ＤＲ＿ＲＥＦは、流量変化率ＤＲＴＨＯとの比較によって、減速サージの発生を予測判定するのに用いられる。しきい値ＤＲ＿ＲＥＦの算出は、例えばコンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。コンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭは、エアフローセンサ３０で検出された空気流量ＱＡＩＲに基づいて算出される。

また、図示しないが、上記のマップでは、しきい値ＤＲ＿ＲＥＦは、負値として設定されるとともに、コンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭが大きいほど、減速サージが発生しにくいため（図４参照）、より小さな値（絶対値としてより大きな値）に設定されている。

次に、ステップ１１において、前記ステップ９で算出した流量変化率ＤＲＴＨＯがしきい値ＤＲ＿ＲＥＦよりも小さいか否かを判別する。この答えがＹＥＳで、ＤＲＴＨＯ＜ＤＲ＿ＲＥＦのときには、コンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭの減少方向への変化率が大きいため、減速サージが発生するおそれがあるとして、エアバイパス弁１７を開弁し（ステップ１２）、本処理を終了する。

このエアバイパス弁１７の開弁は、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬを「０」にセットし、それに応じて制御弁１８のソレノイドをオフし、弁体１８ａを第２位置（図１の点線位置）に駆動することによって行われる。エアバイパス弁１７の開弁により、コンプレッサ１３の下流側の圧力が、エアバイパス通路１６を介してコンプレッサ１３の上流側に逃がされることで、減速サージが防止される。

一方、上記ステップ１１の答えがＮＯで、ＤＲＴＨＯ≧ＤＲ＿ＲＥＦのときには、コンプレッサ流量ＱＡＩＲＣＯＭの減少方向への変化率が小さいため、減速サージが発生するおそれがないと判定し、ステップ１３において通常制御を実行した後、本処理を終了する。この通常制御によれば、前述したように、エアバイパス弁１７は、例えば過給運転時には閉弁され、減速運転時には開弁される。

次に、図６〜図８を参照しながら、上述したエアバイパス弁制御処理によって得られる動作例について説明する。図６は、ドライバーがトルクを要求している状態で（アクセル開度ＡＰ＝１００％）、変速機４の加速変速（シフトアップ）が行われる例である。本例では、トルクが要求されているため、通常制御により、原則として、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬを「１」にセットし、エアバイパス弁１７を閉弁した状態で、過給運転が行われる。

この状態から、時刻ｔａ１で目標変速段ＴＲＴＲＧが高速側に変更されると、目標変速段ＴＲＴＲＧが実変速段ＴＲＡＣＴに一致しなくなるとともに、変速機４の加速変速が開始される。また、この加速変速中、時刻ｔａ２〜ｔａ３の間で、スロットル弁１５の閉方向への制御によるトルクダウン制御が実行される。これに伴い、スロットル弁開度ＴＨＯが減少し、それに応じて流量変化率ＤＲＴＨＯが低下する。

一方、このトルクダウン制御中では、通常、エンジン要求トルクが減少するのに対し、ドライバー要求トルクは変化しないため、エンジン要求トルクに基づく第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱが、ドライバー要求トルクに基づく第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣよりも小さくなる。このため、図３のステップ１の答えがＮＯ、かつステップ３の答えがＹＥＳになり、それに応じてステップ４及び５が実行されることによって、トルクダウン制御フラグＦ＿ＴＲＱＤＷＮが「１」にセットされるとともに、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬは「１」に、エアバイパス弁１７は閉弁状態に維持される。

したがって、トルクダウン制御中、スロットル弁開度ＴＨＯの減少に伴って流量変化率ＤＲＴＨＯが低下し、しきい値ＤＲ＿ＲＥＦを下回ったとしても、エアバイパス弁１７は、開弁されることなく、閉弁状態に維持される。

加速変速が完了すると、実変速段ＴＲＡＣＴは目標変速段ＴＲＴＲＧと一致するようになる。その後、２回目のシフトアップが行われ（時刻ｔａ４〜ｔａ６）、その動作は、上述した１回目の動作と同じである。

図７は、ドライバーが減速（トルクの減少）を要求するとともに、変速機４の変速は行われない例である。減速要求が出される時刻ｔｂ１以前では、アクセル開度ＡＰはほぼ一定の１００％であり、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬを「１」とし、エアバイパス弁１７を閉弁した状態で、過給運転が行われている。また、スロットル弁１５は、ほぼ一定の全開状態になっており、それに応じて流量変化率ＤＲＴＨＯはほぼ０になっている。

この状態から、減速要求として、アクセル開度ＡＰが減少し始め（時刻ｔｂ１）、０まで減少すると、それに若干遅れてスロットル弁開度ＴＨＯが減少し、それに応じて流量変化率ＤＲＴＨＯは低下する。

一方、この場合のトルクの減少要求は、ドライバー要求トルク及びエンジン要求トルクの双方に反映されるため、エンジン３に他のトルクが要求されない限り、第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣと第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱは互いに等しいので、図３のステップ３の答えはＮＯになる。あるいは、エンジン３に他のトルクが要求されていることで、両目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣ、ＰＢＣＭＤＴＱが等しくない場合でも、本例では、変速機４の変速が行われないため、目標変速段ＴＲＴＲＧと実変速段ＴＲＡＣＴは常に等しく、図３のステップ１の答えがＹＥＳになる。以上の結果、ステップ４及び５は実行されず、ステップ８以降において減速サージの判定が行われる。

そして、スロットル弁開度ＴＨＯの減少に伴って低下した流量変化率ＤＲＴＨＯが、しきい値ＤＲ＿ＲＥＦを下回ったときに（時刻ｔｂ２）、ステップ１２が実行される。これにより、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬが「０」に切り替えられ、エアバイパス弁１７が開弁することによって、減速サージが防止される。その後、流量変化率ＤＲＴＨＯが回復し、時刻ｔｂ３でしきい値ＤＲ＿ＲＥＦ以上になった後にも、エアバイパス弁１７が開弁状態に維持され、減速運転が行われる。

図８は、ドライバーがトルクを要求していない状態で（ＡＰ＝０）、変速機４の減速変速（シフトダウン）が行われる例である。本例では、トルクが要求されていないため、通常制御により、原則として、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬを「０」にセットし、エアバイパス弁１７を開弁した状態で、減速運転が行われ、スロットル弁開度ＴＨＯは、０に近い小さな開度に制御される。

この状態から、時刻ｔｃ１で目標変速段ＴＲＴＲＧが低速側に変更されると、目標変速段ＴＲＴＲＧが実変速段ＴＲＡＣＴに一致しなくなるとともに、変速機４の減速変速が開始される。また、この減速変速中、時刻ｔｃ２〜ｔｃ４付近の間で、スロットル弁１５の開方向への制御によるトルクアップ制御が実行される。このため、時刻ｔｃ３で制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬが「１」に切り替えられ、エアバイパス弁１７が一時的に閉弁される。また、スロットル弁開度ＴＨＯが増加するのに伴い、流量変化率ＤＲＴＨＯが増大する。

一方、このトルクアップ制御中では、エンジン要求トルクが増加するのに対し、ドライバー要求トルクは変化しないため、第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱは第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣよりも大きくなる。その結果、図３のステップ３の答えがＮＯになることで、ステップ４及び５は実行されないとともに、ステップ６の答えがＹＥＳになることで、トルクアップ制御フラグＦ＿ＴＲＱＵＰが「１」にセットされた後、ステップ８以降において減速サージの判定が行われる。

その後、トルクアップ制御が終了に向かうにつれて、スロットル弁開度ＴＨＯが減少し、それに伴って低下した流量変化率ＤＲＴＨＯが、しきい値ＤＲ＿ＲＥＦを下回ったときに（時刻ｔｃ４）、図３のステップ１２が実行される。これにより、制御弁フラグＦ＿ＡＢＶＳＯＬが「０」に切り替えられ、エアバイパス弁１７が開弁することによって、減速サージが防止される。その後、流量変化率ＤＲＴＨＯが回復し、時刻ｔｃ５でしきい値ＤＲ＿ＲＥＦ以上になった後にも、エアバイパス弁１７は開弁状態に維持され、時刻ｔｃ６でシフトダウンが完了する。

次に、図９を参照しながら、加速変速時に実行されるトルクダウン制御処理について説明する。本処理では、まずステップ２１において、検出されたエンジン水温ＴＷが所定温度Ｔ＿ＲＥＦ（例えば６５℃）よりも高いか否かを判別する。この答えがＹＥＳで、エンジン３の温度が比較的高いときには、点火時期ＩＧを遅角側に制御し（ステップ２２）、本処理を終了する。一方、ステップ２１の答えがＮＯで、エンジン３の温度が比較的低いときには、スロットル弁開度ＴＨＯを減少側に制御し（ステップ２３）、本処理を終了する。

また、図１０は、減速変速時に実行されるトルクアップ制御処理を示す。本処理は、エンジン水温ＴＷに応じて、点火時期ＩＧ又はスロットル弁開度ＴＨＯを上述したトルクダウン制御と逆の方向に制御し、エンジン３のトルクを増加させるものである。すなわち、ステップ３１において、エンジン水温ＴＷが所定温度Ｔ＿ＲＥＦよりも高く（ステップ３１：ＹＥＳ）、エンジン３の温度が比較的高いときには、点火時期ＩＧを進角側に制御する（ステップ３２）。一方、ステップ３１の答えがＮＯで、エンジン３の温度が比較的低いときには、スロットル弁開度ＴＨＯを増加側に制御する（ステップ３３）。

以上のように、本実施形態によれば、変速機４の加速変速時に、スロットル弁１５を閉方向に制御することによりトルクダウン制御を実行するとともに、このトルクダウン制御の実行中には、スロットル弁開度ＴＨＯの閉方向への変化量にかかわらず、エアバイパス弁１７を閉弁状態に維持する。これにより、加速変速時、トルクダウン制御によってスロットル弁開度ＴＨＯが減少したとしても、エアバイパス弁１７は開弁されず、閉弁状態に維持されるので、加速変速時に十分な加速性能を確保することができる。

また、トルクダウン制御が実行されていない条件では、スロットル弁開度ＴＨＯの閉方向への変化に基づいて流量変化率ＤＲＴＨＯを算出し、流量変化率ＤＲＴＨＯがしきい値ＤＲ＿ＲＥＦを下回ったときに、減速サージが発生するおそれがあるとして、エアバイパス弁１７を開弁するので、減速時に減速サージを適切に防止することができる。

また、変速機４が変速中であるという条件と、ドライバー要求トルクに基づく第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣがエンジン要求トルクに基づく第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱよりも大きいという条件が、同時に成立したときに、加速変速時におけるトルクダウン制御の実行中であると判定するので、この判定を的確に行うことができる。したがって、この判定結果に基づき、加速変速時のトルクダウン制御中におけるエアバイパス弁１７の閉弁制御と、トルクダウン制御時以外の条件において減速サージを防止するためのエアバイパス弁１７の開弁制御を、適切に使い分けることができる。

また、変速機４が変速中であるという条件と、第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣが第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱよりも大きいという条件が、同時に成立したときに、減速変速時におけるトルクアップ制御の実行中であると判定するので、この判定を的確に行うことができる。

さらに、エンジン水温ＴＷが所定温度Ｔ＿ＲＥＦよりも高いときには、トルクダウン制御として、点火時期ＩＧの遅角制御を実行するので、エンジン３のトルク減少を応答良く行うことができる。一方、エンジン水温ＴＷが所定温度Ｔ＿ＲＥＦ以下のときには、トルクダウン制御として、スロットル弁開度ＴＨＯの閉方向制御を実行するので、低温状態において点火時期ＩＧを遅角させたときの燃焼状態の不安定化を回避し、トルクダウン制御を安定的に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、変速機４が変速中であるか否かの判定を、目標変速段ＳＨＴＲＧと実変速段ＳＨＡＣＴとの比較によって行っているが、他の適当な方法によって行ってもよい。

また、実施形態では、トルクダウン制御中又はトルクアップ制御中であるか否かを判定するためのドライバー要求トルクパラメータ及び内燃機関要求トルクパラメータとして、ドライバー要求トルクに基づく第１目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＣとエンジン要求トルクに基づく第２目標吸気圧ＰＢＣＭＤＴＱをそれぞれ用いているが、これに代えて、他の適当なパラメータを用いてもよい。例えば、ドライバー要求トルク及びエンジン要求トルクにそれぞれ基づく吸入空気量や燃料噴射量などを用いてもよく、あるいは、ドライバー要求トルク及びエンジン要求トルクをそのまま用いてもよい。

また、実施形態では、トルクダウン制御及びトルクアップ制御の手法を選択する際のエンジン３の温度パラメータとして、エンジン水温ＴＷを用いているが、他の適当なパラメータ、例えばエンジン３の油温を用いてもよい。また、これらの温度パラメータをセンサで検出するのに代えて、エンジンの運転状態などから推定してもよい。

さらに、実施形態では、変速機４はデュアルクラッチタイプのものであるが、有段の自動変速機である限り、他のタイプのものでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

２ ＥＣＵ（エアバイパス弁制御手段、トルクダウン制御手段、ドライバー要求トル クパラメータ算出手段、内燃機関要求トルクパラメータ算出手段、トルクダウン 制御判定手段、トルクアップ制御手段、トルクアップ制御判定手段）
３ エンジン
４ 変速機（自動変速機）
５ 吸気通路
６ スロットル弁
１２ ターボチャージャ（過給機）
１３ コンプレッサ
１５ スロットル弁
１６ エアバイパス通路
１７ エアバイパス弁
３４ スロットル弁開度センサ（スロットル弁開度検出手段）
３７ 水温センサ（温度パラメータ検出手段）
ＴＨＯ スロットル弁開度（スロットル弁の開度）
ＰＢＣＭＤＴＣ 第１目標吸気圧（ドライバー要求トルクパラメータ）
ＰＢＣＭＤＴＱ 第２目標吸気圧（内燃機関要求トルクパラメータ）
ＴＷ エンジン水温（温度パラメータ）
Ｔ＿ＲＥＦ 所定温度（所定値）
ＩＧ 点火時期

Claims (4)

1. 車両に搭載され、有段の自動変速機に接続されるとともに、吸気通路に設けられた過給機のコンプレッサと、当該コンプレッサをバイパスするバイパス通路を開閉するエアバイパス弁とを有する内燃機関の制御装置であって、
   前記吸気通路の前記コンプレッサよりも下流側に配置されたスロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、
   当該検出されたスロットル弁の開度の閉方向への変化状態に基づき、前記エアバイパス弁を開弁するエアバイパス弁制御手段と、
   前記自動変速機の加速変速時に、前記スロットル弁を閉方向に制御することによって、前記内燃機関のトルクを減少させるトルクダウン制御を実行するトルクダウン制御手段と、を備え、
   前記エアバイパス弁制御手段は、前記トルクダウン制御の実行中には、前記スロットル弁の開度の閉方向への変化状態にかかわらず、前記エアバイパス弁を閉弁状態に維持することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記車両のドライバーから要求されるトルクを表すドライバー要求トルクパラメータを算出するドライバー要求トルクパラメータ算出手段と、
   前記ドライバーから要求されるトルクと前記トルクダウン制御のためのトルク減少分とを含めて前記内燃機関に要求されるトルクを表す内燃機関要求トルクパラメータを算出する内燃機関要求トルクパラメータ算出手段と、
   前記自動変速機が変速中であり、かつ、前記ドライバー要求トルクパラメータが内燃機関要求トルクパラメータよりも大きいときに、前記トルクダウン制御の実行中であると判定するトルクダウン制御判定手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記自動変速機の減速変速時に、前記スロットル弁を開方向に制御することによって、前記内燃機関のトルクを増加させるトルクアップ制御を実行するトルクアップ制御手段と、
   前記自動変速機が変速中であり、かつ、前記ドライバー要求トルクパラメータが前記内燃機関要求トルクパラメータよりも小さいときに、前記トルクアップ制御の実行中であると判定するトルクアップ制御判定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関の温度を表す温度パラメータを検出する温度パラメータ検出手段をさらに備え、
   前記トルクダウン制御手段は、前記検出された温度パラメータが所定値よりも高いときには、前記トルクダウン制御として、点火時期の遅角方向への制御を実行し、前記温度パラメータが前記所定値以下のときには、前記トルクダウン制御として、前記スロットル弁の閉方向への制御を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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