JP2010242722A - ターボチャージャ駆動制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オートマチック車における不必要なブースト圧の過度の上昇を確実に回避し、安定性、信頼性の向上を図る。
【解決手段】
自動変速装置８の変速用ギアがニュートラル、パーキング以外の位置でギアシフトダウンされた際に（Ｓ２０４，Ｓ２０６）、トルク又は燃料噴射量が所定のトルク値又は所定の燃料噴射量を超え（Ｓ２０８）、かつ、車速が所定の車速を超えた状態にある場合に（Ｓ２１０）、所定停止時間の間、過給圧のＰＩＤ制御によるフィードバック制御におけるＰＩＤ制御のＰＩＤ演算を停止せしめる（Ｓ２１４〜Ｓ２１８）一方、過給圧のフィードフォワード制御における制御値に対して所定値の減算を施すと共に、当該減算値を零に漸減せしめることで（Ｓ２２０〜Ｓ２２６）、不必要なブースト圧の過度な上昇を確実に回避できるよう構成されたものである。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関に用いられるターボチャージャの駆動制御方法及びその装置に係り、特に、自動変速装置を搭載した車両における安全性、信頼性の向上等を図ったものに関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路にタービンを設け、これを排気ガスの流れによって回転させて回転駆動力を得、その回転駆動力により、吸気通路に配設されたコンプレッサを駆動して、内燃機関へ強制的に空気を送り込むよう構成されたターボチャージャ（過給機）は、内燃機関のエミッション対策に有効な手段として種々のものが提案、実用化されている。
また、近年は、排気ガスの流れに対する角度が可変可能なベーンを設けてなる可変タービンを用いて、タービン効率を調整可能にして、過給圧を制御可能にした可変ターボチャージャが広く採用されるに至っている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００８−１６９７５８号公報（第４−１０頁、図１−図６）

このようなターボチャージャは、いわゆるマニアル車のみならず、自動変速装置を備えたオートマチック車にも搭載されているが、オートマチック車においては次述するような特有の問題を生ずることがある。
すなわち、オートマチック車において変速ギヤのシフトダウンが行われ、エンジントルクがほぼ一定に維持された状態でエンジン回転数が上昇するような状況、例えば、登坂走行などにおいてシフトダウンが行われた場合などに、ブースト圧が本来必要とされる以上の大きさに上昇してしまい、排ガス性能の悪化を招く等、ターボチャージャが十分に機能を発揮することができなくなる虞がある。
このような不必要なブースト圧の過度の上昇は、ターボチャージャにおける背圧上昇によるターボ効率の上昇、目標ブースト圧の上昇、ターボ制御におけるＰＩＤ学習処理によるブースト圧上昇制御のデューティ出力の上昇などが複合的に重なることに一因があると考えられる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、オートマチック車における不必要なブースト圧の過度の上昇を確実に回避し、安定性、信頼性の高いターボチャージャ駆動制御方法及びその装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るターボチャージャ駆動制御方法は、
自動変速装置を有してなる車両に搭載され、過給圧が可変可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置におけるターボチャージャ駆動制御方法であって、
前記自動変速装置の変速用ギアがニュートラル、パーキング以外の位置でギアシフトダウンされた際に、トルク又は燃料噴射量が所定のトルク値又は所定の燃料噴射量を超え、かつ、車速が所定の車速を超えた状態にある場合に、
所定停止時間の間、
前記過給圧のＰＩＤ制御によるフィードバック制御における前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ演算を停止せしめる一方、
前記過給圧のフィードフォワード制御における制御値に対して所定値の減算を施すと共に、当該減算値を零に漸減せしめるよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るターボチャージャ駆動制御装置は、
自動変速装置を有してなる車両に搭載され、ターボチャージャと、前記ターボチャージャの動作制御を行う電子制御ユニットとを有し、前記ターボチャージャの動作制御により過給圧を制御可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記自動変速装置の変速用ギアがニュートラル、パーキング以外の位置でギアシフトダウンされたと判断され、トルク又は燃料噴射量が所定のトルク値又は所定の燃料噴射量を超え、かつ、車速が所定の車速を超えた状態にあると判断された際、
所定停止時間の間、前記過給圧のＰＩＤ制御によるフィードバック制御における前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ演算を停止せしめる一方、
前記過給圧のフィードフォワード制御における制御値に対して所定値の減算を施すと共に、当該減算値を零に漸減せしめるよう構成されてなるものである。

本発明によれば、オートマチック車における排ガス性能の悪化をさせる過度のブースト圧の上昇を招くような従来のような運転状況となっても、ブースト圧の過度な上昇が確実に抑圧され、排ガス性能の悪化を防ぐことができ、安定性、信頼性の高いターボチャージャ駆動制御方法及びその装置を提供することができるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態におけるターボチャージャ駆動制御方法が適用されるターボチャージャ駆動制御装置の構成例を示す構成図である。 図１に示されたターボチャージャ駆動制御装置の電子制御ユニットによって実行されるターボチャージャ駆動制御処理の基本的手順の概略を示すサブルーチンフローチャートである。 図２に示されたターボチャージャ駆動制御処理におけるターボチャージャの動作・非動作特性の切換特性を示す特性線図である。 図１に示されたターボチャージャ駆動制御装置の電子制御ユニットにより実行される本発明の実施の形態におけるターボチャージャ駆動制御処理の手順の前半部分を示すサブルーチンフローチャートである。 図１に示されたターボチャージャ駆動制御装置の電子制御ユニットにより実行される本発明の実施の形態におけるターボチャージャ駆動制御処理の手順の後半部分を示すサブルーチンフローチャートである。 本発明の実施の形態のターボチャージャ駆動制御処理の実行によるフィードフォワード値及びＰＩＤ制御値の変化を模式的に説明する模式図である。 本発明の実施の形態のターボチャージャ駆動制御処理の実行によるフィードフォワード値及びＰＩＤ制御値の変化を模式的に説明する模式図であって、特に、学習停止状態において実圧が目標圧に達した場合における様子を説明するための模式図である。 従来のターボチャージャ駆動制御装装置の動作を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図８を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるターボチャージャ駆動制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態において、ターボチャージャ１は、いわゆる可変ターボチャージャであり、図示は省略するが、排気ガスの流れに対する角度が調整可能なベーン（図示せず）を有してなる可変タービン（図示せず）と、この可変タービンの回転駆動力により回転駆動され、吸入空気の圧送を行う圧縮機（図示せず）とを具備してなるものである。

そして、上述の図示されないベーンは、負圧式のターボアクチュエータ（図１においては「Ｔ−ＡＣＴ」と表記）２により、排気ガスの流れに対する角度が調整可能に設けられたものとなっている。
ディーゼルエンジンに代表される内燃機関としてのエンジン３からの排気ガスは、ターボチャージャ１を介して排気される一方、吸気は、ターボチャージャ１を介してインテークマニホールド（図１においては「ＩＮ−ＭＡＮＩ」と表記）４へ導入されるようになっている。

一方、ターボアクチュエータ２への負圧導入のため、負圧タンク６が設けられると共に、負圧タンク６からターボアクチュエータ２への負圧の導入量を制御するため、電磁バキューム調整バルブ（図１においては「ＥＶＲＶ」と表記）５が設けられている。
そして、この電磁バキューム調整バルブ５は、電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）７により、その動作が制御されるようになっている（詳細は後述）。

電子制御ユニット７は、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を備えると共に、入出力力インターフェイス回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
電子制御ユニット７は、エンジン３の動作制御に必要な種々のソフトウェアが実行されるようになっており、その制御処理の一つとして、後述するターボチャージャ駆動制御処理が実行されるものとなっている。

かかる電子制御ユニット７には、上述したような制御処理のために、大気圧センサ１１の出力信号、エンジン３の回転数を検出する回転センサ１２の出力信号、車速を検出する車速センサ１３の出力信号、エンジン冷却水の水温を検出する水温検出センサ１４の出力信号、インテークマニホールド４へ吸入される吸気圧を検出する吸気圧センサ１５の出力信号などが入力されるようになっている他、車両の動作に必要な動作制御に必要な種々の信号が入力され、車両の種々の動作制御処理に供されるようになっている。
。
そして、電子制御ユニット７は、後述するターボチャージャ駆動制御処理のソフトウェアの実行により、電磁バキューム調整バルブ５へ、動作制御信号としての吸気圧縮率制御信号を出力し、その動作を制御するようになっている。

すなわち、電磁バキューム調整バルブ５は、そのバルブ開度が電子制御ユニット７により制御されるもので、このバルブ開度の調整によりターボアクチュエータ２へ対する負圧の導入量が変わるものとなっている。そして、ターボアクチュエータ２へ対する負圧導入量の変化は、図示されないベーンの排気ガスの流れに対する角度を変えることになり、それによって、図示されない可変タービンの回転効率が変わり、それに伴い圧縮機（図示せず）による吸気の圧縮率が変えられるものとなっている。

本発明の実施の形態における車両は、自動変速装置（図１においては「ＡＴ」と表記）８を装備したいわゆるオートマチック車であり、この自動変速装置８の動作制御も電子制御ユニット７により実行されるものとなっている。

図２には、電子制御ユニット７により実行されるターボチャージャ駆動制御処理の基本的手順の概略を示すサブルーチンフローチャートが示されており、以下、同図を参照しつつ、その処理内容について説明する。
電子制御ユニット７による処理が開始されると、まず、目標噴射量Ｑtがターボチャージャ２による過給圧（ブースト圧）の制御を要する所定のしきい値Ｑth up を越えているか否かが判定される（図２のステップＳ１０２参照）。
このターボチャージャ駆動制御の要否を判定するための基準としての上述のしきい値は、例えば、エンジン回転数とギヤ比とに基づいて、予め設けられている演算式やマップなどから動的に算出されるものとすると好適である。

なお、本発明の実施の形態においては、電子制御ユニット７は、エンジン３の動作制御を行うようになっているものであるため、目標燃料噴射量やギヤ比などのデータは、そのエンジン制御のためのソフトウェアの実行処理の結果を流用することができるものとなっている。したがって、ステップＳ１０２において目標燃料噴射量を算定する必要はなく、また、特段にギヤ比を判定するような処理は不要である。

ここで、本発明の実施の形態においては、この目標噴射量が過給圧の制御を要するか否かの判定基準に、動作の安定性確保等の観点からいわゆるヒステリシス
を設けており、しきい値Ｑth up は、上側のしきい値である。
ステップＳ１０２において、目標噴射量Ｑtがしきい値Ｑth upを越えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０４の処理へ進む一方、目標噴射量Ｑtはしきい値Ｑth upを越えていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１０６の処理へ進むこととなる。

ステップＳ１０４においては、ブースト圧制御出力の算出が行われる。
すなわち、換言すれば、電磁バキューム調整バルブ５に対する制御信号の大きさの算定がなされることとなる。
本発明の実施の形態においては、先のステップＳ１０２において、目標噴射量Ｑtがしきい値Ｑth upを越えたと判定されたことに対応して、ステップＳ１０４に進んだ場合には、ブースト圧制御出力に対してＰＩＤ制御によるフィードバック制御とフィードフォワード制御がなされるようになっている。

本発明の実施の形態においては、図３に一例が示されたように、エンジン回転数と目標噴射量をパラメータとして、ブースト圧制御を、フィードフォワード制御のみで行う領域（図３の網掛け部分参照）と、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用して制御する領域と、を使い分けるようにしてある。
このように、フィードフォワード制御のみの場合と、フィードフォワード制御とフィードバック制御を併用する場合と、制御形態をエンジン回転数と目標噴射量をパラメータとして２つ使い分けるのは、低負荷領域では、エンジン排気圧が不安定になると共にエンジン排気圧と相関関係にある過給圧も不安定になる。そのため、不安定な過給圧に基づいてフィードバック制御するのを避ける必要があるという理由からである。

このフィードバック制御とフィードフォワード制御の併用によりブースト圧制御が行われる場合においては、フィードフォワード制御によって決定されたブースト圧制御出力に、ＰＩＤ制御により求められたＰ項、Ｉ項、Ｄ項を加算し、その演算結果が、ステップＳ１０４におけるブースト圧制御出力とされるものとなっている。
一方、ステップＳ１０６においては、ブースト圧制御出力は、フィードフォワード制御によって決定された値とされる。

ステップＳ１０４又はステップＳ１０６の処理実行の後は、ステップＳ１０８の処理へ進み、ブースト圧制御出力の制限処理が実行されることとなる。
すなわち、まず、安定したエンジン動作の確保等の観点から、エンジン回転数、燃料噴射量、及び、エンジン始動開始時からの燃料総消費量を基に、予め設定されている所定の演算式又はマップなどにより、ブースト圧制御出力を制限するための上限値、下限値が算出される。

次いで、先のステップＳ１０４又はステップＳ１０６で算出されたブースト圧制御出力と、これら上限値、又は、下限値との大小比較により、次述するように出力制限が実行されることとなる。
すなわち、先のステップＳ１０４又はステップＳ１０６で算出されたブースト圧制御出力が上述の下限値よりも小さい場合には、最終的なブースト圧制御出力は、その下限値とされる。

また、先のステップＳ１０４又はステップＳ１０６で算出されたブースト圧制御出力が上述の上限値よりも大きい場合には、最終的なブースト圧制御出力は、その上限値とされる。
そして、先のステップＳ１０４又はステップＳ１０６で算出されたブースト圧制御出力が、上述の上限値よりも小さく、かつ、上述の下限値よりも大きい範囲にある場合には、その算出されたブースト圧制御出力が最終出力とされるようになっている。

なお、本発明の実施の形態において、電磁バキューム調整バルブ５の動作は、ＰＷＭ制御、すなわち、繰り返し周期に対するパルス信号の幅を変えるいわゆるデューティ比制御により制御されるものとなっており、それによって、電磁バキューム調整バルブ５の開弁状態が可変されるものとなっている。したがって、電磁バキューム調整バルブ５に対するブースト圧制御出力は、いわゆるデューティ出力である。

上述のようにしてステップＳ１０８の処理実行の後は、一旦、図示されないメインルーチンへ戻り、ステップＳ１０８で決定されたブースト圧制御出力により電磁バキューム調整バルブ５が動作制御され、ターボチャージャ１による過給圧は、その動作に応じた大きさとされるようになっている。

本発明の実施の形態における車両は、先に述べたように、自動変速装置８を搭載したいわゆるオートマチック車を前提としており、上述したターボチャージャ駆動制御を基本としつつ、オートマチック車特有のブースト圧制御における問題を解決すべく、図４及び図５のサブルーチンフローチャートに示されたターボチャージャ駆動制御処理が、電子制御ユニット７により実行されるものとなっている。

ここで、図４及び図５のサブルーチンフローチャートに示された本発明の実施の形態におけるターボチャージャ駆動制御処理について説明するに際して、従来のオートマチック車に生じていた特有のブースト圧制御における問題について、図８を参照しつつ説明することとする。
まず、ターボチャージャを搭載した従来のオートマチック車において、例えば、登坂走行にあって、変速用ギヤ（図示せず）のギヤシフトダウンが行われると、エンジン回転数は、図８において符号ｇ４−８で示されたようにギヤシフトに対応した回転数に上昇することとなる。なお、図８において、符号ｇ５ー８が付された特性線は、ギヤシフトダウンの発生を模式的に表したものであり、時刻ｔ１は、ギヤシフトダウンが生じた時点である。

かかるギヤシフトダウンにより、従来のオートマチック車のターボ圧制御処理においては、目標ブースト圧が上昇し（図８の符号ｇ２ー８が付された特性線参照）、ブースト制御値、具体的には、ＰＩＤ学習制御における学習値が上昇する（図８において符号ｇ１ー８が付された特性線参照）。そのため、実ブースト圧もこれに追従して上昇するが、目標ブースト圧を挟んでオーバシュートとアンダーシュートを生ずるようにして目標ブースト圧に達するような変化を示すものとなっている（図８の符号ｇ２ー８が付された特性線参照）。
しかしながら、目標ブース圧を超える実ブースト圧の過度のオーバーシュートは、排ガス性能の悪化を招くなど、ターボチャージャ本来の性能を十分に発揮できなくする事態を招いてしまう虞がある。
本発明の実施の形態におけるターボチャージャ駆動制御方法は、上述のような従来車両における不都合を回避する観点からなされるものである。

以下、図４及び図５を参照しつつ、本発明の実施の形態におけるオートマチック車に適するターボチャージャー駆動制御処理の具体的な手順について説明する。
電子制御ユニット７による処理が開始されると、最初に、ブースト圧制御状態の確認が行われる（図３のステップＳ２０２参照）。すなわち、ＰＩＤ制御によるブースト圧制御が行われているか、換言すれば、先の図２に示されたステップＳ１０４で説明したフィードバック制御が行われているか否かが判定されることとなる。

そして、ステップＳ２０２において、ＰＩＤ制御によるブースト圧制御が行われていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ２０４の処理へ進む一方、ＰＩＤ制御によるブースト圧制御は行われていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ブースト圧は、フィードフォワード制御によって制御されている状態にあり（図２のステップＳ１０６参照）、以後の一連の処理を実行する状態には無いとして、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。

ステップＳ２０４においては、自動変速装置８の変速用ギヤ（図示せず）が、ニュートラル（Ｎ）、又は、パーキング（Ｐ）以外の位置にあるか否かが判定され、ギヤ位置は、ニュートラル（Ｎ）、又は、パーキング（Ｐ）以外の位置であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ２０６の処理へ進むこととなる。一方、ステップＳ２０４において、電子制御ユニット７により、ギヤ位置は、ニュートラル（Ｎ）、又は、パーキング（Ｐ）以外の位置ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ギヤ位置は、ニュートラル（Ｎ）、又は、パーキング（Ｐ）の位置にあるとして、以後の一連の処理を実行する状態には無いことから、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。

次に、ステップＳ２０６においては、自動変速装置８においてギヤシフトダウンが生じているか否かが判定され、ギヤシフトダウンが生じていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ２０８の処理へ進む一方、ギヤシフトダウンは生じていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以後の一連の処理を実行する状態には無いことから、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。

次に、ステップＳ２０８においては、トルク又は燃料噴射量が、予め定められたトルク、又は、燃料噴射量の所定閾値を超えているか否かが判定され、トルク又は燃料噴射量が所定閾値を超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ２１０の処理へ進む一方、トルク又は燃料噴射量が所定閾値を超えていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以後の一連の処理を実行する状態には無いことから、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。

このステップＳ２０８において、トルク又は燃料噴射量が所定閾値を超えているか否かを判定するのは、先に説明したような従来のオートマチック車における問題、すなわち、登坂走行にあって、ギヤシフトダウンが行われた際に、ブースト圧が目標ブースト圧を過度に超えて、排ガス性能の悪化を招くような問題を生ずる条件の一つとして、トルク又は燃料噴射量が所定閾値を超えていることが挙げられるからである。
なお、トルクの所定閾値、燃料噴射量の所定閾値は、車両の具体的な諸条件によってそれぞれ異なるものであるので、シミュレーションや試験等に基づいて定めるのが好適である。

なお、ステップＳ２０８において、トルク、燃料噴射量のいずれを判定するかは、任意に定められるものであり、いずを判定の対象としても良いものである。
また、トルク、燃料噴射量は、電子制御ユニット７で行われる燃料噴射制御処理において演算算出されるものであるので、この図４及び図５の処理のために特別に演算算出する必要はなく、燃料噴射制御処理において演算算出されたものを流用するようにすると好適である。

次に、ステップＳ２１０においては、車速が所定閾値を超えているか否かが判定され、車速が所定閾値を超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ２１２の処理へ進む一方、車速は所定閾値を超えていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以後の一連の処理を実行する状態には無いことから、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。

ここで、車速を判定するのは、先に説明したような従来のオートマチック車における問題、すなわち、登坂走行にあって、ギヤシフトダウンが行われた際に、ブースト圧が目標ブースト圧を過度に超えて、排ガス性能の悪化を招くような問題を生ずる条件の一つとして、車速が所定閾値を超えていることが挙げられるからである。
なお、車速判定の所定閾値は、車両の具体的な諸条件によってそれぞれ異なるものであるので、シミュレーションや試験等に基づいて定めるのが好適である。

ステップＳ２１２においては、ステップＳ２１４の以降で説明するＰＩＤ制御演算停止処理及びフィードフォワード減算値処理を実行する時間として予め定められた所定実行時間の時間計測（カウント）が開始されることとなる。
なお、計測された時間は、変数として時間カウント値Ｔ１に代入されることとなる。
電子制御ユニット７における時間計測の開始に伴い、ステップＳ２１４〜Ｓ２１８の処理と、ステップＳ２２０〜２２６の処理が並列的に実行されることとなる。

本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、ステップＳ２１４〜Ｓ２１８の処理を「ＰＩＤ制御演算停止処理」と称し、ステップＳ２２０〜Ｓ２２６の処理を「フィードフォワード減算値処理」と称することとする。
まず、ＰＩＤ制御演算停止処理について説明すれば、ステップＳ２１４の処理においては、ブースト圧制御のためのＰＩＤ制御における演算処理の停止が実行されることとなる。

すなわち、このステップＳ２１４が実行される時点においては、先に述べたようにＰＩＤ制御によるフィードバック制御によってブースト圧制御がなされていることが前提であるが、このステップＳ２１４においては、そのＰＩＤ制御におけるＰ（比例）成分及びＤ（微分）成分が強制的に零とされる一方、Ｉ（積分）成分は、直近の値に維持（固定）されることとなる。
図６には、かかるＰＩＤ制御の演算値の変化が後述するフィードフォワード制御値の変化などと共に模式的に示されており、以下、同図に示されたＰＩＤ各成分の変化の様子につい説明する。

図６において、横軸は時間を、縦軸は各制御値などの変化を、それぞれ示している。
同図において符号ｇ２−６が付された特性線は、ＰＩＤ制御におけるＰ成分の変化を、符号ｇ３−６が付された特性線は、ＰＩＤ制御におけるＤ成分の変化を、符号ｇ４−６が付された特性線は、ＰＩＤ制御におけるＩ成分の変化を、それぞれ模式的に表している。
同図において、時刻ｔ１は、ステップＳ２１４の処理によって、ＰＩＤ制御の演算が停止された時点であり、この時点から時間カウント値Ｔ１が所定停止時間Ｔｓに達するまでの間、Ｐ成分及びＤ成分は、共に零に維持され、Ｉ成分は、直近の値に維持されている様子が符号ｇ２−６，ｇ３−６，ｇ４−６に表されている。
また、図６において、符号ｇ５−６が付された特性線は、目標ブースト圧の変化を表しており、時刻ｔ１の時点で、ギヤシフトダウンが行われ、トルク（又は燃料噴射量）及び車速が、それぞれの所定閾値以上であることによって、目標ブースト圧が増加した様子が表されている。

ここで、再び図５の説明に戻れば、上述のようにＰＩＤ制御の演算停止が行われた後は、ステップＳ２１６において、実ブーストが圧目標ブースト圧以上であるか否かが判定されることとなる。なお、図５のステップＳ２１６においては、便宜的に、目標ブースト圧を「目標圧」と、実ブースト圧を「実圧」と、それぞれ表記してある。
そして、ステップＳ２１６において、実ブースト圧が目標ブースト圧以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、以後の処理を実行する状態にはないとして一連の処理が終了され、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
このように、実ブースト圧が目標ブースト圧以上であると判定された際に、ＰＩＤ制御演算停止処理を終了し、ＰＩＤ制御演算を開始させるのは、実ブースト圧が目標ブースト圧を超えた場合、ＰＩＤ制御では、その制御値が負の値となり、これによって、ブースト圧の上昇が抑圧され、過度のブースト圧上昇の抑圧効果が期待できるからである。

一方、ステップＳ２１６において、実ブースト圧は目標ブースト圧以上ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ２１４の処理が実行された効果として、実ブースト圧は目標ブースト圧を下回っているとして、ステップＳ２１８の処理へ進み、時間カウント値Ｔ１が所定停止時間Ｔｓに達したか否かが判定され、時間カウント値Ｔ１が未だ所定停止時間Ｔｓに達していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ２１４の処理へ戻り、一連の処理が繰り返されることとなる。

一方、ステップＳ２１８において、時間カウント値Ｔ１が所定停止時間Ｔｓに達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ＰＩＤ制御演算停止処理の必要は無いとして、一連の処理が終了され、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。その結果、ブースト圧制御におけるＰＩＤ制御は通常の制御状態に戻ることとなる。

次に、ステップＳ２２０〜Ｓ２２６によるフィードフォワード減算値処理について説明する。
まず、ステップＳ２２０において、電子制御ユニット７によりフィードフォワード制御に対する減算値が所定の演算式による演算算出されて、フィードフォワード制御に対して出力されることとなる。
先に、前提条件で述べたように、この図４及び図５に示された一連の処理が行われるに際しては、ブースト圧制御は、ＰＩＤ制御によるフィードバック制御とフィードフォワード制御が併行して行われているものとなっている。

ステップＳ２２０においては、上述のフィードフォワード制御における制御値に減算を施すための減算値が所定の演算式により算出され、その算出された減算値がフィードフォワード制御に加味、すなわち、フィードフォワード制御における制御値が減算値分だけ減算されたものとなる。
ここで、減算値を算出する所定の演算式は、例えば、エンジン回転数、燃料噴射量、エンジン冷却水温、及び、大気圧をパラメータとして、これらパラメータの値に応じた適切な減算値を算出できるよう、シミュレーションや試験等に基づいて導出されたものを用いるのが好適である。

なお、上述のように減算値を算出する所定の演算式に、エンジン冷却水温や大気圧を用いるのは、例えば、エンジン冷却水温が低水温状態にある場合には、空気密度が高くなるため、減算値を常温（大凡２０℃）と同様とすると過剰な過給となってしまうため、減算値を常温より大きくして、これを防ぐためである。
また、低気圧時には、空気密度が高くなるため、減算値を標高０ｍの想定気圧と同様とすると過給不足となる可能性があるため、減算値を標高０ｍの想定気圧より小さくするなどして、環境に応じた適切な減算値が設定可能となるようにするためである。

上述のようにしてフィードフォワード制御の減算値が出力された後は、減算値はランプ処理によって徐々に零に戻されることとなる（図５のステップＳ２２２参照）。すなわち、減算値は、所定時間の間に、時間の経過と共に徐々に零に向かって漸減されるようになっている。ここで、所定時間は、制御の安定性の確保等の観点から減算値の急激な変化を招くことのないように適切な値が設定されるべきものであるが、如何なる値が適切かは、個々の車両の具体的な諸条件などによって異なるものであるので、シミューレーションや試験結果等に基づいて定めるのが好適である。

ここで、図６に模式的に示された上述のステップＳ２２０及ステップＳ２２２の処理によるフィードフォワード制御値の変化の様子、及び、減算値の変化の様子について説明する。
すなわち、図６において符号ｇ１−６が付された特性線は、フィードフォワード制御値の変化の様子を模式的に表しており、時刻ｔ１において、ステップＳ２２０の処理が実行されたことに伴い、フィードフォワード制御値が上述の減算値の分だけ小さくなると同時に、ステップＳ２２２の処理の実行に伴い時間の経過に伴う減算値の減少により、フィードフォワード制御値は、減算前の値へ徐々に戻ってゆくものとなっている。

上述のようにしてステップＳ２２２が実行された後は、減算値が零に達したか否かが判定され（図５のステップＳ２２４参照）、減算値は未だ零には達していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、電子制御ユニット７による制御は、先のステップＳ２２２へ戻り、ランプ処理が続行される一方、減算値は零に達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電子制御ユニット７による制御は、次述するステップＳ２２６の処理へ進むこととなる。

ステップＳ２２６においては、時間カウント値Ｔ１が所定停止時間Ｔｓに達したか否かが判定され、時間カウント値Ｔ１が所定停止時間Ｔｓに未だ達していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ２２２の処理へ戻り、以後の一連の処理が繰り返されることとなる。
一方、ステップＳ２２６において、時間カウント値Ｔ１が所定停止時間Ｔｓに達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、フィードフォワード減算値処理の必要は無いとして、一連の処理が終了され図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
なお、図６においては、所定停止時間Ｔｓの時間減少の様子が符号ｇ７−６が付された特性線により模式的に示されている。

上述のようにＰＩＤ制御演算停止処理及びフィードフォワード減算値処理が行われることによって、実ブースト圧は、図６において符号ｇ６−６が付された特性線のように、従来と異なり、ギヤシフトダウンにより目標ブースト圧が上昇しても、これを超えることなく、目標ブースト圧に達することとなる。

図６においては、所定停止時間Ｔｓ経過後に実ブースト圧が目標ブースト圧に達する場合の例が示されたものとなっているが、所定停止時間Ｔｓ経過前に実ブースト圧が目標ブースト圧に達する場合も起こり得るものであり、図７には、その場合の図６に対応する各制御値等の変化の様子が模式的に示されており、以下、同図について説明する。
まず、図７における各特性線と図６における各特性線の対応関係は、符号ｇ１−７が付された特性線は、符号ｇ１−６が付された特性線に、符号ｇ２−７が付された特性線は、符号ｇ２−６が付された特性線に、符号ｇ３−７が付された特性線は、符号ｇ３−６が付された特性線に、符号ｇ４−７が付された特性線は、符号ｇ４−６が付された特性線に、符号ｇ５−７が付された特性線は、符号ｇ５−６が付された特性線に、符号ｇ６−７が付された特性線は、符号ｇ６−６が付された特性線に、符号ｇ７−７が付された特性線は、符号ｇ７−６が付された特性線に、それぞれ対応したものとなっている。

この例では、実ブースト圧が、所定停止時間Ｔｓ経過前の時刻ｔ２において目標ブースト圧に達しており、目標ブースト圧到達後には若干のオーバーシュートとアンダーシュートが生じたものとなっている（図７の符号５−７が付された特性線及び符号６−７が付された特性線参照）が、従来と異なり、排ガス性能の悪化を招くなど、ターボチャージャの性能を低下させる程のものではない。
なお、図７の符号ｇ７−６が付された特性線は、時刻ｔ２において、時間計測が零にリセットされる様子が模式的に示されている。

そして、実ブースト圧の目標ブースト圧への到達に伴いＰＩＤ制御が開始され、実ブース圧の目標ブースト圧からのオーバーシュートに対応して、ＰＩＤ制御におけるＰ成分及びＩ成分は、一時的に負の値を示したものとなっている（図７の符号ｇ２−７が付された特性線参照）。

１…ターボチャージャ
２…ターボアクチュエータ
３…エンジン
５…電磁バキューム調整バルブ
７…電子制御ユニット
８…自動変速装置
１１…大気圧センサ
１２…回転センサ
１３…車速センサ
１４…水温センサ
１５…吸気圧センサ

Claims (6)

1. 自動変速装置を有してなる車両に搭載され、過給圧が可変可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置におけるターボチャージャ駆動制御方法であって、
   前記自動変速装置の変速用ギアがニュートラル、パーキング以外の位置でギアシフトダウンされた際に、トルク又は燃料噴射量が所定のトルク値又は所定の燃料噴射量を超え、かつ、車速が所定の車速を超えた状態にある場合に、
   所定停止時間の間、
   前記過給圧のＰＩＤ制御によるフィードバック制御における前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ演算を停止せしめる一方、
   前記過給圧のフィードフォワード制御における制御値に対して所定値の減算を施すと共に、当該減算値を零に漸減せしめることを特徴とするターボチャージャ駆動制御方法。
2. ＰＩＤ演算の停止にあっては、Ｐ成分及びＤ成分のそれぞれの値を強制的に零とする一方、Ｉ成分の値を、ＰＩＤ演算停止直前の値に維持することを特徴とする請求項２記載のターボチャージャ駆動制御方法。
3. 所定停止時間に達する前に、実ブースト圧が目標ブースト圧を超えた場合には、ＰＩＤ演算の停止を終了することを特徴とする請求項２記載のターボチャージャ駆動制御方法。
4. 自動変速装置を有してなる車両に搭載され、ターボチャージャと、前記ターボチャージャの動作制御を行う電子制御ユニットとを有し、前記ターボチャージャの動作制御により過給圧を制御可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   前記自動変速装置の変速用ギアがニュートラル、パーキング以外の位置でギアシフトダウンされたと判断され、トルク又は燃料噴射量が所定のトルク値又は所定の燃料噴射量を超え、かつ、車速が所定の車速を超えた状態にあると判断された際、
   所定停止時間の間、前記過給圧のＰＩＤ制御によるフィードバック制御における前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ演算を停止せしめる一方、
   前記過給圧のフィードフォワード制御における制御値に対して所定値の減算を施すと共に、当該減算値を零に漸減せしめるよう構成されてなることを特徴とするターボチャージャ駆動制御装置。
5. 電子制御ユニットは、ＰＩＤ演算の停止の際、Ｐ成分及びＤ成分のそれぞれの値を強制的に零とする一方、Ｉ成分の値を、ＰＩＤ演算停止直前の値に維持するよう構成されてなることを特徴とする請求項４記載のターボチャージャ駆動制御装置。
6. 電子制御ユニットは、所定停止時間に達する前に、実ブースト圧が目標ブースト圧を超えたと判定された場合には、ＰＩＤ演算の停止を終了するよう構成されてなることを特徴とする請求項５記載のターボチャージャ駆動制御装置。

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