JP6275179B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路内の吸入ガスの過給圧を変更可能な過給機と、吸入ガスの流量を変更可能な流量変更機構と、混合気を点火する点火装置と、自動変速機とを備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、車両に動力源として搭載されたものであり、過給機としてのターボチャージャと、流量変更機構としてのスロットル弁機構と、点火装置としての点火プラグと、自動変速機などを備えている。

この制御装置では、シフトアップ変速中において、以下に述べる手法によって、遅角トルクダウン制御、スロットルトルクダウン制御及び過給圧維持制御が実行される。すなわち、遅角トルクダウン制御では、吸入空気量に応じて、マップ検索により第１エンジントルク低下量ＤＴ１ｅを算出し、この第１エンジントルク低下量ＤＴ１ｅに応じて、マップ検索により点火時期の遅角量ＤＴｉｇを算出するとともに、この遅角量ＤＴｉｇ分だけ、点火時期がそれ以前よりも遅角側に制御される。

また、スロットルトルクダウン制御では、エンジン回転数及び変速機入力トルクに応じて、第２エンジントルク低下量ＤＴ２ｅを算出し、この第２エンジントルク低下量ＤＴ２ｅに応じて、マップ検索によりスロットル弁開度の減少量Ｄθｔｈを算出するとともに、この減少量Ｄθｔｈ分だけ、スロットル弁開度がそれ以前よりも閉じ側に制御される。さらに、過給圧維持制御では、スロットルトルクダウン制御の実行中、過給圧の低下を防止するために、ウェイストゲート弁開度がそれ以前よりも閉じ側に制御される。

特開２０１３−２３８１９５号公報

上記特許文献１の内燃機関の制御装置によれば、上述したように、遅角トルクダウン制御及びスロットルトルクダウン制御に加えて、過給圧維持制御が実行される関係上、以下に述べるような問題が発生するおそれがある。すなわち、遅角トルクダウン制御を実行した場合、排ガスの熱エネルギが上昇し、過給機のタービン仕事が上昇するの伴って、過給圧が上昇することになる。これに加えて、スロットルトルクダウン制御を実行した場合、スロットル弁開度が低下するのに伴って、吸気通路内の流路抵抗が上昇し、その分、過給圧が上昇することになる。

特許文献１の制御装置の場合、以上のように、遅角トルクダウン制御及びスロットルトルクダウン制御の実行によって、過給圧が上昇する状態にあるにもかかわらず、ウェイストゲート弁開度がそれ以前よりも閉じ側に制御されるため、過給圧が過度に上昇してしまうおそれがある。特に、このように過給圧が過度に上昇した際、過給圧を低下させようとしても、ウェイストゲート弁の開度制御は、遅角トルクダウン制御などと比べて応答遅れが大きい関係上、過給圧を迅速に低下させるのは困難である。それにより、スロットル弁機構の下流側における吸入ガスの圧力すなわち気筒内に流入する吸入ガスの圧力が高くなり過ぎることで、混合気の失火が発生するおそれがあり、その場合には、排気通路の排ガス浄化触媒の溶損によって、排ガス特性の悪化を招いてしまう可能性がある。

また、同じ理由により、過給圧が過給圧センサの検出範囲を一時的に超えてしまうことで、過給圧制御を適切に実行できなくなったり、吸気通路内の機器の動作不良を引き起こしたりする可能性があり、その結果、商品性が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、遅角トルクダウン制御を変速中に実行する場合において、気筒内に流入する吸入ガスの圧力及び過給圧が過度に上昇するのを回避でき、商品性を向上させ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。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、コンプレッサ５ａにより吸気通路４内の吸入ガスの過給圧を変更する過給機（ターボチャージャ５）と、吸気通路４のコンプレッサ５ａの下流側における吸入ガスの流量を変更する流量変更機構（スロットル弁機構８）と、混合気の点火を実行する点火装置（点火プラグ３ｃ）と、変速動作を実行する自動変速機４０とを有する内燃機関３の制御装置１であって、過給圧の実際値である実過給圧ＰＴＣを検出する実過給圧検出手段（ＥＣＵ２、過給圧センサ２３）と、過給圧の目標となる目標過給圧ＰＴＣｏｂｊを設定する目標過給圧設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２３）と、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊに応じて流量変更機構を制御する第１流量制御を実行する第１流量制御手段（ＥＣＵ２、ステップ６３〜６８）と、実過給圧ＰＴＣに応じて流量変更機構を制御する第２流量制御を実行する第２流量制御手段（ＥＣＵ２、ステップ６２，６４〜６８）と、自動変速機４０の変速実行中、内燃機関３の発生トルクが減少するように、点火装置による点火時期を遅角側に制御する変速時遅角トルクダウン制御を実行する変速時遅角トルクダウン制御手段（ＥＣＵ２、ステップ９０〜９１）と、変速時遅角トルクダウン制御が実行されていないときには、第１流量制御手段による第１流量制御を選択し、変速時遅角トルクダウン制御が実行されているときには、第２流量制御手段による第２流量制御を選択する制御選択手段（ＥＣＵ２、ステップ６１〜６３）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、過給圧の実際値である実過給圧が検出され、過給圧の過給圧の目標となる目標過給圧が設定され、目標過給圧に応じて流量変更機構を制御する第１流量制御が実行され、実過給圧に応じて流量変更機構を制御する第２流量制御が実行さるとともに、自動変速機の変速実行中、内燃機関の発生トルクが減少するように、点火装置による点火時期を遅角側に制御する変速時遅角トルクダウン制御が実行される。そして、変速時遅角トルクダウン制御が実行されていないときには、第１流量制御手段による第１流量制御が選択され、変速時遅角トルクダウン制御が実行されているときには、第２流量制御手段による第２流量制御が選択されるので、変速時遅角トルクダウン制御の実行中は、目標過給圧でなく、実過給圧に応じて流量変更機構が制御されることになる。このように、変速時遅角トルクダウン制御が実行され、実過給圧が上昇するような条件下では、実過給圧に応じて流量変更機構が制御されるので、特許文献１の場合と異なり、気筒内に流入する吸入ガスの圧力が過度に上昇するのを回避することができ、混合気の失火の発生を回避できることによって、排ガス浄化触媒の溶損や排ガス特性の悪化を回避できる。その結果、商品性を向上させることができる。

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１において、制御選択手段は、変速時遅角トルクダウン制御が実行されていない場合において、実過給圧ＰＴＣと目標過給圧ＰＴＣｏｂｊとの差分（過給圧偏差ＤＰＴＣ）が所定値（第１判定値ＤＲＥＦ１）を上回っているときには、第２流量制御手段による第２流量制御を選択する（ステップ４３，４５，６１，６２）ことを特徴とする。

例えば、変速時遅角トルクダウン制御の終了直後などの、実過給圧と目標過給圧との乖離度合いが大きい状態のときに、実過給圧から目標過給圧に切り換えて、流量変更機構を制御すると、流量変更機構の動作量が急変し、内燃機関の運転性が低下するおそれがある。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、変速時遅角トルクダウン制御が実行されていない場合においても、実過給圧と目標過給圧との差分が所定値を上回っているときに、第２流量制御が選択されるので、そのような流量変更機構の動作量の急変を回避でき、内燃機関の良好な運転性を確保することができる。その結果、商品性を向上させることができる。

請求項３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１において、過給機は、ウェイストゲート弁６ａ付きのターボチャージャ５であり、変速時遅角トルクダウン制御が実行されていない場合において、実過給圧ＰＴＣと目標過給圧ＰＴＣｏｂｊとの差分（過給圧偏差ＤＰＴＣ）が所定値（第１判定値ＤＲＥＦ１）を上回っており、かつウェイストゲート弁６ａが全開状態にあるときには、第２流量制御手段による第２流量制御を選択する（ステップ４３〜４５，６１，６２）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、変速時遅角トルクダウン制御が実行されていない場合において、実過給圧と目標過給圧との差分が所定値を上回っており、かつウェイストゲート弁が全開状態にあるときには、第２流量制御が選択される。すなわち、上述したように、実過給圧から目標過給圧に切り換えたときの、流量変更機構の動作量の急変が予測される条件下であって、かつ、ウェイストゲート弁が全開状態にあることで、ウェイストゲート弁の開度制御によって実過給圧を制御することが不可能な条件下にあるときに、第２流量制御を適切に選択することができる。それにより、上述したように、流量変更機構の動作量の急変を回避でき、内燃機関の良好な運転性を確保することができる。その結果、商品性を向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、流量変更機構は、吸気通路４に設けられたスロットル弁８ａを有するスロットル弁機構８であり、内燃機関３は、吸気通路４のコンプレッサ５ａとスロットル弁８ａとの間の吸入ガスの一部をコンプレッサ５ａの上流側に還流させるエアバイパス動作を実行するためのエアバイパス機構１０をさらに有しており、第２流量制御が選択されている場合において、所定のエアバイパス条件が成立したときに、エアバイパス動作を実行するように、エアバイパス機構１０を制御するエアバイパス制御手段（ＥＣＵ２、ステップ８０〜８２）をさらに備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、第２流量制御が選択されている場合において、所定のエアバイパス条件が成立したときに、エアバイパス動作を実行するように、エアバイパス機構が制御されるので、コンプレッサとスロットル弁との間の吸入ガスの一部がコンプレッサの上流側に還流されることになる。それにより、この所定のエアバイパス条件を、第２流量制御の実行に伴って実過給圧が上昇するような条件に設定することによって、実過給圧を確実に低下させることができ、コンプレッサにおけるサージの発生を回避することができる。その結果、商品性をさらに向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置、これを適用した内燃機関、及びこの内燃機関を搭載した車両の構成を模式的に示す図である。 制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。 変速制御処理を示すフローチャートである。 吸気制御処理を示すフローチャートである。 過給制御処理を示すフローチャートである。 過給切換判定処理を示すフローチャートである。 ＴＨ制御処理を示すフローチャートである。 流量関数Ψの算出に用いるマップの一例を示す図である。 目標開度ＴＨｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。 エアバイパス制御処理を示すフローチャートである。 点火時期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、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１及び図２に示す本実施形態の制御装置１は、車両Ｖの動力源である内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態及び自動変速機４０の変速状態を制御するものであり、ＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２によって、後述するように、各種の制御処理が実行される。

この車両Ｖでは、内燃機関３のクランクシャフト３ｄが自動変速機４０などを介して、駆動輪としての左右の前輪４１，４１に機械的に連結されている。この自動変速機４０は、前進複数段（例えば前進８段）及び後進１段を有する自動ＭＴタイプのものであり、湿式多板クラッチタイプの第１及び第２クラッチ（図示せず）と、これらのクラッチをそれぞれ駆動する第１及び第２ＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂと、各変速段用のシンクロ機構（図示せず）を駆動する複数の変速アクチュエータ４０ｃ（図２に１つのみ図示）などを備えている。

これらの第１及び第２ＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、第１及び第２クラッチの締結・遮断状態を切り換える。

複数の変速アクチュエータ４０ｃも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、各変速段用のシンクロ機構を駆動し、各変速段のインギヤ／ニュートラル状態を切り換える。すなわち、この自動変速機４０の場合、第１及び第２ＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂ及び複数の変速アクチュエータ４０ｃが制御されることにより、その変速動作が制御される。

以上の構成により、車両Ｖの走行中、エンジン３の動力が自動変速機４０で変速されながら前輪４１，４１に伝達される。また、車両Ｖは、遊動輪である左右の後輪（図示せず）を備えている。

エンジン３は、ガソリンを燃料とする４気筒タイプのものであり、気筒３ａごとに設けられた燃料噴射弁３ｂ及び点火プラグ３ｃ（いずれも図２に１つのみ図示）などを有している。各燃料噴射弁３ｂには、燃料ポンプによって、燃料タンクからの燃料が燃料供給路を介して供給される（いずれも図示せず）。

燃料噴射弁３ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２によって燃料噴射制御処理が実行され、燃料噴射弁３ｂによる燃料の噴射量及び噴射時期が制御される。また、点火プラグ３ｃ（点火装置）も、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２によって、点火時期制御処理が実行され、点火プラグ３ｃによる混合気の点火タイミングが制御される。

一方、エンジン３の吸気通路４には、上流側から順に、ターボチャージャ５、インタークーラ７及びスロットル弁機構８などが設けられている。

このターボチャージャ５（過給機）は、吸気通路４の途中に設けられたコンプレッサ５ａと、排気通路９の途中に設けられたタービン５ｂと、コンプレッサ５ａ及びタービン５ｂを一体に連結する軸５ｃと、ウェイストゲート弁機構６などを備えている。

このターボチャージャ５では、排気通路９内の排ガスによってタービン５ｂが回転駆動されると、コンプレッサ５ａもこれと一体に回転することにより、吸気通路４内の吸入ガスが加圧される。すなわち、過給動作が実行される。

また、ウェイストゲート弁機構６は、ウェイストゲート弁６ａと、これを駆動するＷＧアクチュエータ６ｂなどで構成されている。このウェイストゲート弁６ａは、排気通路９のタービン５ｂをバイパスするタービンバイパス路９ａを開閉するものであり、タービンバイパス路９ａの途中に設けられている。ウェイストゲート弁６ａは、その開度が変化することによって、タービン５ｂを迂回してタービンバイパス路９ａを流れる排ガスの流量、言い換えればタービン５ｂを駆動する排ガスの流量を変化させる。それにより、過給圧を変化させる。

さらに、ＷＧアクチュエータ６ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続された電動タイプのものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号が供給されることにより、ウェイストゲート弁６ａの開度を変化させる。その結果、過給圧が制御される。

また、排気通路９のタービン５ｂよりも下流側には、排ガス浄化触媒９ｃが設けられており、この排ガス浄化触媒９ｃによって、排気通路９内の排ガスが浄化される。

一方、インタークーラ７は、水冷式のものであり、その内部を吸入ガスが通過する際、ターボチャージャ５における過給動作によって温度が上昇した吸入ガスを冷却する。

また、スロットル弁機構８（流量変更機構）は、スロットル弁８ａ及びこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ８ｂなどを備えている。スロットル弁８ａは、吸気通路４の途中に回動自在に設けられており、回動に伴う開度の変化によりスロットル弁８ａを通過する吸入ガスの流量を変化させる。

ＴＨアクチュエータ８ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、スロットル弁８ａの開度を変化させる。

また、吸気通路４には、コンプレッサ５ａをバイパスして、その上流側と下流側の間に延びるエアバイパス路４ａと、エアバイパス機構１０とが設けられている。このエアバイパス機構１０は、吸気通路４のコンプレッサ５ａとスロットル弁８ａとの間の吸入ガスの一部を、コンプレッサ５ａの上流側に還流させるエアバイパス動作を実行するためものであり、エアバイパス弁１１、第１〜第３連通路１２ａ〜１２ｃ及びＡＢ電磁弁１３などを備えている。

エアバイパス弁１１は、エアバイパス路４ａの途中に設けられており、圧力室、ダイヤフラム及びスプリング（いずれも図示せず）などを備えている。エアバイパス弁１１の圧力室は、第１連通路１２ａを介して、ＡＢ電磁弁１３に接続されている。

また、ＡＢ電磁弁１３は、第２連通路１２ｂを介して、吸気通路４のエアバイパス路４ａの下流側の接続部とインタークーラ７の上流側との間に接続され、第３連通路１２ｃを介して、吸気通路４のスロットル弁８ａよりも下流側に接続されている。

このＡＢ電磁弁１３は、弁体１３ａと、ＥＣＵ２に電気的に接続されたＡＢソレノイド１３ｂ（図２参照）とを有している。このＡＢ電磁弁１３の場合、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＡＢソレノイド１３ｂが制御されることで、弁体１３ａが駆動され、それに伴って、第１連通路１２ａと、第２連通路１２ｂ又は第３連通路１２ｃとの間の連通／非連通が切り換えられることによって、エアバイパス弁１１が開閉される。

具体的には、エアバイパス弁１１の閉弁条件が成立しているときには、弁体１３ａが図１の実線で示す位置に駆動されることで、第１連通路１２ａと第２連通路１２ｂとの間が連通すると同時に、第１連通路１２ａと第３連通路１２ｃとの間が非連通状態となる。

その場合、例えば、ターボチャージャ５の動作中のときには、コンプレッサ５ａの上流側における吸入ガスの圧力よりも高い過給圧が、第１連通路１２ａ及び第２連通路１２ｂを介して、コンプレッサ５ａの下流側からエアバイパス弁１１の圧力室に導入されることで、エアバイパス弁１１が閉弁状態に保持される。その結果、コンプレッサ５ａの上流側の吸入ガスは、エアバイパス路４ａ側に流入することなく、コンプレッサ５ａ側に流入した後、インタークーラ７及びスロットル弁８ａに流入する。

一方、後述するように、切換時開弁条件や開弁条件が成立しているときには、弁体１３ａが図１の破線で示す位置に駆動されることで、第１連通路１２ａと第３連通路１２ｃとの間が連通すると同時に、第１連通路１２ａと第２連通路１２ｂとの間が非連通状態となる。

その場合、例えば、ターボチャージャ５の動作中のときには、過給圧よりも低い、スロットル弁８ａの下流側の吸入ガスの圧力が、第３連通路１２ｃ及び第１連通路１２ａを介して、エアバイパス弁１１の圧力室に導入されることで、エアバイパス弁１１が開弁する。その結果、コンプレッサ５ａとスロットル弁８ａとの間の吸入ガスの一部が、エアバイパス路４ａを介してコンプレッサ５ａの上流側に還流され、エアバイパス動作が実行される。それにより、過給圧が低下することになる。

また、図２に示すように、ＥＣＵ２には、クランク角センサ２０、大気圧センサ２１、吸気温センサ２２、過給圧センサ２３、吸気圧センサ２４、スロットル弁開度センサ２５、アクセル開度センサ２６、車速センサ２７、シフト位置センサ２８及び変速段センサ２９が電気的に接続されている。

このクランク角センサ２０は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば２゜）毎に１パルスが出力され、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、大気圧センサ２１は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、吸気温センサ２２及び過給圧センサ２３は、吸気通路４のインタークーラ７とスロットル弁８ａの間に配置されており、この吸気温センサ２２は、吸入ガスの温度である吸気温ＴＢを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。一方、過給圧センサ２３（実過給圧検出手段）は、コンプレッサ５ａによって過給された吸入ガスの実際の圧力である実過給圧ＰＴＣを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、吸気圧センサ２４は、吸気マニホールド内の吸入ガスの圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力し、スロットル弁開度センサ２５は、スロットル弁８ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを検出して、それを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

さらに、アクセル開度センサ２６は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。一方、車速センサ２７は、車両Ｖの車軸に取り付けられており、車両Ｖの走行速度（以下「車速」という）ＶＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、シフト位置センサ２８は、自動変速機４のシフトレバー（図示せず）の位置であるシフト位置を表すシフト位置信号をＥＣＵ２に出力し、変速段センサ２９は、自動変速機４の各変速段ギヤがインギヤ状態にあるか否かを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２９の検出信号などに応じて、車両Ｖの走行状態やエンジン３の運転状態を判別するとともに、これらの走行状態及び運転状態に応じて、以下に述べるように、各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、実過給圧検出手段、目標過給圧設定手段、第１流量制御手段、第２流量制御手段、変速時遅角トルクダウン制御手段、制御選択手段及びエアバイパス制御手段に相当する。

次に、図３を参照しながら、変速制御処理について説明する。この変速制御処理は、以下に述べるように、前述した２つのＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂ及び複数の変速アクチュエータ４０ｃなどの動作を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。なお、以下の説明において算出される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。

同図に示すように、この制御処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、変速判定処理を実行する。この変速判定処理では、前述したシフト位置センサ２８及び変速段センサ２９の検出信号と、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥなどの運転状態パラメータと、車速ＶＰなどの走行状態パラメータに基づき、以下に述べるように、シフトアップフラグＦ＿ＵＰ、シフトダウンフラグＦ＿ＤＷＮ、リバースフラグＦ＿ＲＥＶ、ニュートラルフラグＦ＿ＮＴ及び遅角トルクダウン制御フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤの値が設定される。

このシフトアップフラグＦ＿ＵＰは、現在の変速段をより高速側の変速段にシフトアップすべき条件（以下「シフトアップ条件」という）が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。また、シフトダウンフラグＦ＿ＤＷＮは、現在の変速段をより低速側の変速段にシフトダウンすべき条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。

さらに、リバースフラグＦ＿ＲＥＶは、現在の変速段を後進段に変速すべき条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。一方、ニュートラルフラグＦ＿ＮＴは、現在の変速段をニュートラル状態にすべき条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。

これに加えて、遅角トルクダウン制御フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤは、シフトアップ変速中の第１及び第２クラッチの動作状態がイナーシャ相にある場合において、後述する遅角トルクダウン制御処理の実行条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。この遅角トルクダウン制御処理は、点火時期のリタードによってエンジン３の発生トルクを低下させるものである。

ステップ１で、以上のように、変速判定処理を実行した後、ステップ２に進み、シフトアップフラグＦ＿ＵＰが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ３に進み、シフトアップ制御処理を実行する。

このシフトアップ制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂ及び複数の変速アクチュエータ４０ｃを制御することにより、変速段がより高速側の変速段にシフトアップされる。ステップ３で、以上のように、シフトアップ制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２の判別結果がＮＯのときには、ステップ４に進み、シフトダウンフラグＦ＿ＤＷＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５に進み、シフトダウン制御処理を実行する。

このシフトダウン制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂ及び複数の変速アクチュエータ４０ｃを制御することにより、変速段がより低速側の変速段にシフトダウンされる。ステップ５で、以上のように、シフトダウン制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４の判別結果がＮＯのときには、ステップ６に進み、リバースフラグＦ＿ＲＥＶが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ７に進み、リバース制御処理を実行する。

このリバース制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂ及び複数の変速アクチュエータ４０ｃを制御することによって、変速段が後進段に変更される。ステップ７で、以上のように、リバース制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ６の判別結果がＮＯのときには、ステップ８に進み、ニュートラルフラグＦ＿ＮＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９に進み、ニュートラル制御処理を実行する。

このニュートラル制御処理では、２つのＣＬアクチュエータ４０ａ，４０ｂ及び複数の変速アクチュエータ４０ｃを制御することによって、現在の変速段がニュートラル状態に変更される。ステップ９で、以上のように、ニュートラル制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ８の判別結果がＮＯで、４つのフラグＦ＿ＤＷＮ，Ｆ＿ＵＰ，Ｆ＿ＲＥＶ，Ｆ＿ＮＴがいずれも「０」のときには、変速を実行する必要がないと判定して、そのまま本処理を終了する。

次に、図４を参照しながら、吸気制御処理について説明する。この吸気制御処理は、前述したターボチャージャ５、スロットル弁機構８及びエアバイパス機構１０などを介して、吸入空気量を制御するものであり、ＥＣＵ２によって前述した所定の制御周期ΔＴで実行される。

同図に示すように、まず、ステップ１０で、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＴＲＱを算出する。この要求トルクＴＲＱは、エンジン３に要求されているトルクに相当する。

次いで、ステップ１１に進み、過給制御処理を実行する。この過給制御処理は、ターボチャージャ５を介して、実過給圧ＰＴＣを制御するものであり、具体的には、図５に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ２０で、エンジン３の運転域が過給域であるか否かを判別する。具体的には、図示しないマップを検索することにより、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱの組み合わせが所定の過給域にあるか否かが判別される。

このステップ２０の判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン３の運転域が過給域にないときには、エンジン３の自然吸気運転を実行すべきであると判定して、ステップ２７に進み、ウェイストゲート弁（図では「ＷＧＶ」と表記）６ａを全開状態に制御した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域が過給域にあるときには、ターボチャージャ５による過給動作を実行すべきであると判定して、ステップ２１に進み、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標吸気圧ＰＢｃｍｄを算出する。この目標吸気圧ＰＢｃｍｄは、吸気圧ＰＢの目標値に相当する。

次いで、ステップ２２に進み、目標吸気圧ＰＢｃｍｄに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊを算出する。

次に、ステップ２３で、過給切換判定処理を実行する。この過給切換判定処理は、後述するＴＨ制御処理において、スロットル弁開度ＴＨの制御に用いる過給圧を、目標過給圧ＰＴＣｏｂｊから実過給圧ＰＴＣに切り換える過給切換条件が成立しているか否かを判定するものであり、具体的には、図６に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ４０で、下式（１）により、過給圧偏差ＤＰＴＣを算出する。すなわち、過給圧偏差ＤＰＴＣは、実過給圧ＰＴＣと目標過給圧ＰＴＣｏｂｊとの差分として算出される。

次いで、ステップ４１に進み、第１判定値ＤＲＥＦ１（所定値）及び第２判定値ＤＲＥＦ２を算出する。これらの判定値ＤＲＥＦ１，ＤＲＥＦ２は、制御のハンチングを防止するために、ＤＲＥＦ１＞ＤＲＥＦ２が成立するように算出される。

次に、ステップ４２で、前述した遅角トルクダウン制御フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、後述する遅角トルクダウン制御処理を実行中であるときには、ステップ４３に進み、過給圧偏差ＤＰＴＣが第１判定値ＤＲＥＦ１よりも大きいか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、ＤＰＴＣ＞ＤＲＥＦ１が成立しているときには、ステップ４４に進み、ウェイストゲート弁６ａが全開状態であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、過給切換条件が成立していると判定して、それを表すために、ステップ４５に進み、過給切換条件フラグＦ＿ＣＨＡＮＧＥを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４３又は４４の判別結果がＮＯのとき、すなわちＤＰＴＣ≦ＤＲＥＦ１が成立しているとき、又はウェイストゲート弁６ａが全開状態にないときには、そのまま本処理を終了する。それにより、ＲＡＭ内の過給切換条件フラグＦ＿ＣＨＡＮＧＥは前回値に保持される。

一方、ステップ４２の判別結果がＮＯで、遅角トルクダウン制御処理が実行されていないときには、ステップ４６に進み、過給圧偏差ＤＰＴＣが第２判定値ＤＲＥＦ２よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＤＰＴＣ＜ＤＲＥＦ２が成立しているときには、過給切換条件が成立していないと判定して、それを表すために、ステップ４７に進み、過給切換条件フラグＦ＿ＣＨＡＮＧＥを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４６の判別結果がＮＯで、ＤＰＴＣ≧ＤＲＥＦ２が成立しているときには、そのまま本処理を終了する。それにより、ＲＡＭ内の過給切換条件フラグＦ＿ＣＨＡＮＧＥは前回値に保持される。

図５に戻り、ステップ２３で、過給切換判定処理を以上のように実行した後、ステップ２４に進み、遅角トルクダウン制御フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、後述する遅角トルクダウン制御処理を実行中であるときには、ステップ２５に進み、トルクダウン時制御処理を実行する。このトルクダウン時制御処理では、実過給圧ＰＴＣが前述した目標過給圧ＰＴＣｏｂｊになるようにフィードバック制御アルゴリズムを用いるとともに、遅角トルクダウン制御の実行によって排ガスの熱エネルギが上昇するのを補正するように、ウェイストゲート弁６ａの開度が制御される。それにより、実過給圧ＰＴＣが低下するように制御される。以上のように、ステップ２５で、過給切換時制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２４の判別結果がＮＯで、遅角トルクダウン制御処理を実行していないときには、ステップ２６に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、実過給圧ＰＴＣが目標過給圧ＰＴＣｏｂｊになるように、ウェイストゲート弁６ａが制御される。このように、ステップ２６で、通常制御処理を実行した後、本処理を終了する。

図４に戻り、ステップ１１で、過給制御処理を以上のように実行した後、ステップ１２に進み、ＴＨ制御処理を実行する。

このＴＨ制御処理は、以下に述べるように、スロットル弁８ａを通過する吸入ガスを圧縮性流体かつ断熱流と見なすとともに、スロットル弁８ａをノズルと見なす手法によって、目標開度ＴＨｃｍｄを算出し、この目標開度ＴＨｃｍｄを用いて、スロットル弁機構８を制御するものであり、具体的には、図７に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ６０で、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標空気量ＧＡＩＲｃｍｄを算出する。この目標空気量ＧＡＩＲｃｍｄは、スロットル弁８ａを通過する吸入ガス量の目標値に相当する。

次いで、ステップ６１に進み、前述した過給切換条件フラグＦ＿ＣＨＡＮＧＥが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、前述した過給切換条件が成立しているときには、ステップ６２に進み、演算用の過給圧ＰＴＣｔｍｐを実過給圧ＰＴＣに設定する。

一方、ステップ６１の判別結果がＮＯで、過給切換条件が成立していないときには、ステップ６３に進み、演算用の過給圧ＰＴＣｔｍｐを目標過給圧ＰＴＣｏｂｊに設定する。

以上のステップ６２又は６３に続くステップ６４で、下式（２）により、圧力比Ｒ＿Ｐを算出する。この圧力比Ｒ＿Ｐは、スロットル弁８ａの上流側圧力と下流側圧力の比に相当する。

次いで、ステップ６５に進み、圧力比Ｒ＿Ｐに応じて、図８に示すマップを検索することにより、流量関数Ψを算出する。

次に、ステップ６６で、下式（３）により、有効開口面積ＫＴＨを算出する。この有効開口面積ＫＴＨは、スロットル弁８ａの有効開口面積に相当し、この式（３）は、ノズルの式より導出される。

ステップ６６に続くステップ６７で、有効開口面積ＫＴＨに応じて、図９に示すマップを検索することにより、目標開度ＴＨｃｍｄを算出する。

次いで、ステップ６８に進み、目標開度ＴＨｃｍｄに対応する制御入力信号を供給することにより、ＴＨアクチュエータ８ｂを駆動した後、本処理を終了する。それにより、スロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨｃｍｄになるように制御される。

図４に戻り、ステップ１２で、ＴＨ制御処理を以上のように実行した後、ステップ１３に進み、エアバイパス制御処理を実行する。このエアバイパス制御処理は、エアバイパス機構１０を制御するものであり、具体的には図１０に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ８０で、前述した過給切換条件フラグＦ＿ＣＨＡＮＧＥが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、過給切換条件が成立しているときには、ステップ８１に進み、切換時開弁条件が成立しているか否かを判別する。

この切換時開弁条件（所定のエアバイパス条件）は、前述した過給切換時制御処理の実行中において、エアバイパス弁１１を開弁すべき条件であり、その条件成立の判別は、具体的には、実過給圧ＰＴＣの上昇度合いや、コンプレッサ５ａにおけるサージ発生の可能性の有無などに基づいて実行される。

この判別結果がＹＥＳで、切換時開弁条件が成立しているときには、ステップ８２に進み、エアバイパス弁（図では「ＡＢＶ」と表記）１１が開弁するように、ＡＢ電磁弁１３を制御した後、本処理を終了する。これにより、エアバイパス動作が実行され、コンプレッサ５ａとスロットル弁８ａとの間の吸入ガスの一部が、エアバイパス路４ａを介してコンプレッサ５ａの上流側に還流されることで、実過給圧ＰＴＣが低下する。

一方、ステップ８０の判別結果がＮＯで、過給切換条件が成立していないときには、ステップ８３に進み、上記切換時開弁条件と異なる開弁条件が成立しているか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、上述したように、ステップ８２を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ８１又は８３の判別結果がＮＯで、切換時開弁条件又は開弁条件が成立していないときには、ステップ８４に進み、エアバイパス弁１１を閉弁状態に制御した後、本処理を終了する。

図４に戻り、ステップ１３で、エアバイパス制御処理を以上のように実行した後、吸気制御処理を終了する。

次に、図１１を参照しながら、点火時期制御処理について説明する。この点火時期制御処理は、点火プラグ３ｃによる混合気の着火タイミングすなわち点火時期を制御するものであり、ＥＣＵ２によって前述した所定の制御周期ΔＴで実行される。

同図に示すように、まず、ステップ９０で、前述した遅角トルクダウン許可フラグＦ＿ＲＴ＿ＴＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、遅角トルクダウン制御の実行条件が成立しているときには、ステップ９１に進み、遅角トルクダウン制御処理を実行する。

この遅角トルクダウン制御処理では、ＥＣＵ２によって点火プラグ３ｃによる点火時期が、遅角トルクダウン制御処理の開始前と比べて、より遅角側に制御される。それにより、エンジン３の発生トルクが低下する。以上のように、ステップ９１で、遅角トルクダウン制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ９０の判別結果がＮＯのときには、ステップ９２に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、エンジン３の各種の運転条件に基づいて、点火プラグ３ｃによる点火時期が算出され、それに対応する制御入力信号がＥＣＵ２から点火プラグ３ｃに供給される。その結果、算出された点火時期で、点火プラグ３ｃにより気筒３ａ内の混合気が点火される。以上のように、ステップ９２で、通常制御処理を実行した後、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、シフトアップ変速中の遅角トルクダウン制御処理が実行されており、過給切換条件が成立しているときに、演算用の過給圧ＰＴＣｔｍｐを目標過給圧ＰＴＣｏｂｊから実過給圧ＰＴＣに切り換えて、スロットル弁開度ＴＨが制御されるので、実過給圧ＰＴＣの状態を反映させながらスロットル弁開度ＴＨを制御することができる。それによって、特許文献１の場合と異なり、気筒内に流入する吸入ガスの圧力が過度に上昇するのを回避することができ、混合気の失火の発生を回避できることによって、排ガス浄化触媒の溶損や排ガス特性の悪化を回避できる。その結果、商品性を向上させることができる。

また、遅角トルクダウン制御処理が実行されていない場合でも、過給圧偏差ＤＰＴＣが第１判定値ＤＲＥＦ１よりも大きく、かつウェイストゲート弁６ａが全開状態にあるときには、過給切換条件が成立したと判定される。この場合、例えば、遅角トルクダウン制御処理の終了直後などの、実過給圧ＰＴＣと目標過給圧ＰＴＣｏｂｊとの乖離度合いが大きい状態のときに、実過給圧ＰＴＣから目標過給圧ＰＴＣｏｂｊに切り換えて、スロットル弁機構８を制御すると、スロットル弁開度ＴＨが急変し、エンジン３の運転性が低下するおそれがある。これに加えて、ウェイストゲート弁６ａが全開状態にあるときには、ウェイストゲート弁６ａの開度制御によって実過給圧ＰＴＣを制御するのは困難である。

これに対して、本実施形態の制御装置１によれば、過給圧偏差ＤＰＴＣが第１判定値ＤＲＥＦ１よりも大きく、かつウェイストゲート弁６ａが全開状態にあるときには、過給切換条件が成立したと判定されるので、実過給圧ＰＴＣから目標過給圧ＰＴＣｏｂｊに切り換えたときのスロットル弁開度ＴＨの急変が予測される条件下であって、かつ、ウェイストゲート弁６ａの開度制御によって実過給圧ＰＴＣを制御できない条件下において、実過給圧ＰＴＣの状態を反映させながらスロットル弁開度ＴＨを制御することができる。それにより、スロットル弁開度ＴＨの急変を適切に回避でき、エンジン３の良好な運転性を確保することができる。

これに加えて、ステップ８０で、過給切換条件が成立しており、ステップ８１の切換時開弁条件が成立したときに、エアバイパス機構１０のエアバイパス弁１１が開弁され、エアバイパス動作が実行される。すなわち、過給切換条件が成立していることで、スロットル弁開度ＴＨの制御に用いる演算用の過給圧ＰＴＣｔｍｐが、高圧状態の実過給圧ＰＴＣに切り換えられているときには、気筒３ａ内に流入する吸入ガスの圧力を低下させるために、スロットル弁開度ＴＨが減少側に制御されることになる。それに起因して、実過給圧ＰＴＣが上昇し、ステップ８１の切換時開弁条件が成立したときには、コンプレッサ５ａとスロットル弁８ａとの間の吸入ガスの一部が、エアバイパス路４ａを介してコンプレッサ５ａの上流側に還流されるので、実過給圧ＰＴＣが過度に上昇するのを回避することができる。その結果、過給圧制御を適切に実行でき、商品性をさらに向上させることができる。

なお、図６の過給切換判定処理において、ステップ４４の判別を省略し、ステップ４３の判別結果がＹＥＳのときに、過給切換条件フラグＦ＿ＣＨＡＮＧＥを「１」に設定するように構成してもよい。

また、実施形態は、流量変更機構として、スロットル弁機構８を用いた例であるが、本発明の流量変更機構はこれに限らず、過給機の下流側における吸入ガスの流量を変更するものであればよい。例えば、流量変更機構として、スロットル弁機構８以外の弁機構や、吸気弁のリフトを変更する可変リフト機構を用いてもよい。

さらに、実施形態は、過給機として、ターボチャージャ５を用いた例であるが、これに代えて、スーパーチャージャを用いてもよい。

また、実施形態は、遅角トルクダウン制御処理をシフトアップ変速中に実行した例であるが、これに代えて、遅角トルクダウン制御処理をシフトダウン変速中に実行してもよい。

さらに、実施形態は、本発明の制御装置を車両Ｖ用の内燃機関３に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、船舶などの移動体用の内燃機関にも適用可能である。

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（実過給圧検出手段、目標過給圧設定手段、第１流量制御手段、第２流量 制御手段、変速時遅角トルクダウン制御手段、制御選択手段、エアバイパス制御 手段）
３ 内燃機関
３ｃ 点火プラグ（点火装置）
４ 吸気通路
５ ターボチャージャ（過給機）
５ａ コンプレッサ
８ スロットル弁機構（流量変更機構）
８ａ スロットル弁
１０ エアバイパス機構
２３ 過給圧センサ（実過給圧検出手段）
４０ 自動変速機
ＰＴＣ 実過給圧
ＰＴＣｏｂｊ 目標過給圧
ＤＰＴＣ 過給圧偏差（差分）
ＤＲＥＦ１ 第１判定値（所定値）

Claims (4)

1. コンプレッサにより吸気通路内の吸入ガスの過給圧を変更する過給機と、当該吸気通路の当該コンプレッサの下流側における当該吸入ガスの流量を変更する流量変更機構と、混合気の点火を実行する点火装置と、変速動作を実行する自動変速機とを有する内燃機関の制御装置であって、
   前記過給圧の実際値である実過給圧を検出する実過給圧検出手段と、
   前記過給圧の目標となる目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
   当該目標過給圧に応じて前記流量変更機構を制御する第１流量制御を実行する第１流量制御手段と、
   前記実過給圧に応じて前記流量変更機構を制御する第２流量制御を実行する第２流量制御手段と、
   前記自動変速機の変速実行中、前記内燃機関の発生トルクが減少するように、前記点火装置による点火時期を遅角側に制御する変速時遅角トルクダウン制御を実行する変速時遅角トルクダウン制御手段と、
   当該変速時遅角トルクダウン制御が実行されていないときには、前記第１流量制御手段による第１流量制御を選択し、当該変速時遅角トルクダウン制御が実行されているときには、前記第２流量制御手段による第２流量制御を選択する制御選択手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御選択手段は、前記変速時遅角トルクダウン制御が実行されていない場合において、前記実過給圧と前記目標過給圧との差分が所定値を上回っているときには、前記第２流量制御手段による第２流量制御を選択す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. 前記過給機は、ウェイストゲート弁付きのターボチャージャであり、
   前記制御選択手段は、前記変速時遅角トルクダウン制御が実行されていない場合において、前記実過給圧と前記目標過給圧との差分が所定値を上回っており、かつウェイストゲート弁が全開状態にあるときには、前記第２流量制御手段による第２流量制御を選択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。
4. 前記流量変更機構は、前記吸気通路に設けられたスロットル弁を有するスロットル弁機構であり、
   前記内燃機関は、前記吸気通路の前記コンプレッサと前記スロットル弁との間の吸入ガスの一部を前記コンプレッサの上流側に還流させるエアバイパス動作を実行するためのエアバイパス機構をさらに有しており、
   前記第２流量制御が選択されている場合において、所定のエアバイパス条件が成立したときに、前記エアバイパス動作を実行するように、前記エアバイパス機構を制御するエアバイパス制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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