JP2007010037A

JP2007010037A - 自動変速機付内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2007010037A
Application number: JP2005191388A
Authority: JP
Inventors: Fumitake Yamaguchi; 文武山口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】触媒臭の発生を抑制する。
【解決手段】機関１は自動変速機１０を備え、ＥＣＵ３０及びＥＣＴ−ＥＣＵ５０により自動変速機の変速操作が行われる。ＥＣＵ３０は、空燃比センサ３１により排気通路に配置した排気浄化触媒７がリッチ空燃比雰囲気になっていることが検出された場合には、ＥＣＴ−ＥＣＵのシフトダウン実行条件を変更し、シフトダウンが生じにくくなるようにする。これにより、シフトダウン実行により触媒雰囲気が大幅なリッチ空燃比になることが防止され、触媒臭の発生が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動変速機付内燃機関の制御装置に関し、詳細には排気通路に排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒を備えた自動変速機付内燃機関の制御装置に関する。

車両用の自動変速機付内燃機関では、通常、機関負荷（スロットル弁開度またはアクセル開度）と車両走行速度とに応じて予め定められた変速パターンに基づいて自動的にギヤシフトが行われる。

例えば、自動変速機では運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）やスロットル弁開度が車速に応じて定まる上限値を越えた場合には自動的にシフトダウンが行われる。

このため、本来シフトダウンが必要のないような車両走行状態であっても、運転者のアクセルペダルの操作によってはシフトダウンが行われてしまう場合がある。

通常、シフトダウンは機関負荷が増大する場合に行われるので、機関が排気温度の高い高負荷状態で運転されているときに、シフトダウンが行われると更に排気温度が上昇し、排気系各部や排気浄化触媒などの温度が過度に上昇するおそれがある。このため、シフトダウン時には排気系の過熱を防止するために空燃比を低下させて排気温度の上昇を防止する目的で機関への燃料噴射量を増大する、いわゆるＯＴ増量が行われる場合がある。

また、通常、自動変速機のシフトダウンが行われると、シフトダウンによる急激なトルク増大を防止するためにシフトダウン直後には機関点火時期の遅角が行われるが、点火時期が遅角されると排気通路に排出される排気の温度が上昇する。このため、点火時期の遅角による排気温度の過度の上昇を防止する目的でＯＴ増量と同様に燃料噴射の増量（いわゆる遅角増量）が行われる場合がある。

すなわち、自動変速機のシフトダウン時には機関燃料噴射量の増量が行われ、機関の排気空燃比はシフトダウン前よりもリッチ側に移行する場合がある。
一方、機関排気通路に三元触媒などの排気浄化触媒を備え、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_Xの三成分を同時に浄化するような場合には、排気空燃比が理論空燃比から離れるとこれら３つの成分を同時に浄化することができなくなり排気エミッションが悪化してしまう問題がある。

このため、例えば特許文献１は、機関排気通路に配置した排気浄化触媒の酸素吸蔵能力が低下した場合には自動変速機のシフトアップポイントとシフトダウンポイントとを決めるヒステリシス幅を大きくすることにより、エミッションの悪化を抑制することを提案している。

通常、排気浄化触媒には、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中の酸素を吸蔵し、排気空燃比がリッチになったときに吸蔵した酸素を放出する酸素吸蔵能力を付与する成分が添加されており、流入する排気の空燃比が一時的に理論空燃比から多少ずれたような場合にも触媒雰囲気を理論空燃比近傍に維持することが可能となっている。このため、触媒の酸素吸蔵能力が大きい場合にはギヤシフトにより短時間排気空燃比が変動したような場合でも触媒の雰囲気は理論空燃比近傍に維持され、排気エミッションが悪化することが防止される。

ところが、触媒が劣化するとそれに応じて触媒の酸素吸蔵能力も低下する。このため、劣化が進んだ触媒では、排気空燃比が変動すると触媒雰囲気空燃比が理論空燃比から大きくずれてしまい、有効な排気浄化ができなくなる問題がある。

一般に自動変速機のシフトアップポイントとシフトダウンポイントとを決めるヒステリシス幅を増大させると、自動変速機のギヤシフト（シフトダウンとシフトアップ）が生じにくくなる。
特許文献１の装置では、排気浄化触媒の酸素吸蔵能力が低下した場合に上記ヒステリシス幅を増大設定することにより、自動変速機のギヤシフトが行われる頻度を低下させ、ギヤシフトによる排気空燃比の変動を抑制している。これにより、排気浄化触媒の酸素吸蔵能力が低下した場合には排気空燃比の変動が抑制されるようになり、排気エミッションが悪化することが防止される。

特開２００４−３６０６０５号公報特開昭６３−１０３７３８号公報特開平６−１９３７２２号公報

特許文献１の排気浄化装置では、触媒が劣化（酸素吸蔵能力が低下）したと判断されたときに、ギヤシフトの頻度を低下させることによりエミッションの悪化を抑制している。
しかし、触媒が劣化していない状態であっても自動変速機のシフトダウンにより排気空燃比がリッチ側に移行すると問題が生じる場合がある。

例えば、機関が高負荷で運転されているような場合にはシフトダウンが行われる前から機関はリッチ空燃比で運転されている場合が多い。
このようにシフトダウン前から排気空燃比がリッチになっているような状態で自動変速機のシフトダウンが行われ、前述した遅角増量やＯＴ増量などにより機関燃料噴射量が増量されると、排気空燃比は一時的に大幅なリッチ空燃比になる場合がある。

ところが、三元触媒などの排気浄化触媒では雰囲気空燃比がある程度以上リッチ空燃比になると、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）が生成されることが知られている。このため、排気浄化触媒が劣化していない状態でも、自動変速機のシフトダウンにより大幅に排気空燃比がリッチになると三元触媒で硫化水素が生成される問題がある。

良く知られているように硫化水素は特有の臭気を有する。このため、シフトダウン以前から触媒雰囲気がリッチ空燃比になっているような場合には、シフトダウンにより触媒雰囲気が更にリッチ空燃比側に移行すると、触媒で発生する硫化水素により排気に特有の臭気（触媒臭）が生じてしまう。しかも、硫化水素は微量でも臭気を発するため、シフトダウン時に短時間排気空燃比が大きくリッチになったような場合で、実際には排気エミッションの悪化は無視できるような場合でも、触媒臭が発生する問題がある。

本発明は、上記問題に鑑み自動変速機のシフトダウンによる触媒臭の発生を効果的に抑制することが可能な自動変速機付内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明によれば、排気通路に排気浄化触媒を備えた自動変速機付内燃機関の制御装置であって、前記自動変速機のギアシフト時にギアシフト前後の機関運転条件に応じて、機関への燃料供給量を補正する燃料補正手段と、前記触媒の雰囲気空燃比がリッチ空燃比か否かを判定する空燃比判定手段と、を備え、前記空燃比判定手段により前記触媒雰囲気空燃比がリッチ空燃比であると判断されたときに、前記自動変速機のシフトダウン方向への自動変速が生じにくくなる方向に前記自動変速機のシフトダウン実行条件を変更する、自動変速機付内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、請求項１の発明では空燃比判定手段により排気浄化触媒がリッチ空燃比雰囲気になっていると判断された場合には、自動変速機のシフトダウン実行条件がシフトダウンが生じにくくなる方向に変更される。
前述したように、シフトダウンが行われると運転状態によっては遅角増量やＯＴ増量が行われ、排気空燃比はリッチ側に移行する。このため既に触媒がリッチ空燃比雰囲気になっている状態でシフトダウンが行われると触媒雰囲気が一時的に大幅にリッチ空燃比の雰囲気になってしまい触媒臭が発生する可能性がある。

本発明では、触媒がリッチ空燃比雰囲気にあるときにはシフトダウンが生じにくくなるようにシフトダウン実行条件が変更されるため、シフトダウンによる燃料増量の頻度が低下するため、触媒臭発生が抑制されるようになる。

なお、本発明の空燃比判定手段は、例えば排気浄化触媒下流側の排気通路に配置した空燃比センサなどにより触媒を通過した排気空燃比を検出することにより触媒空燃比を判定（例えば、触媒下流側の排気空燃比がリッチ空燃比になっている場合には触媒がリッチ空燃比雰囲気になっていると判定）するものを使用することができる。また、空燃比判定手段としては、予め機関負荷と回転数などの機関負荷状態と触媒における空燃比雰囲気との関係を実験などにより求めておき、実際の運転中の機関負荷状態に基づいて触媒がリッチ空燃比雰囲気になっているか否かを判定するものであってもよい。

請求項２に記載の発明によれば、前記触媒雰囲気空燃比がリッチ空燃比であり、更にシフトダウン実行後に前記燃料補正手段による機関への燃料供給量の増量が予測されるときに、前記自動変速機のシフトダウン方向への自動変速が生じにくくなる方向に前記シフトダウン実行条件を変更する、請求項１に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、請求項２の発明では請求項１において更にシフトダウン実行後に実際に機関への燃料供給量の増量が行われると予測される場合にのみ自動変速機のシフトダウン実行条件が変更される。このため、シフトダウン実行条件の変更はシフトダウンにより実際に触媒の雰囲気空燃比が大幅にリッチになることが予測される場合、すなわちシフトダウンにより実際に触媒臭が発生する可能性がある場合に限られるようになる。このため、シフトダウン実行条件の変更により車両運転性に影響が生じることを最小限に抑制することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、前記触媒雰囲気空燃比がリッチ空燃比であり、更にシフトダウン実行後に前記排気浄化触媒における硫化水素発生量が予め定めた値を越えると予測されるときに、前記自動変速機のシフトダウン方向への自動変速が生じにくくなる方向に前記シフトダウン実行条件を変更する、請求項１に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、請求項３の発明では、シフトダウン実行後に触媒における硫化水素発生量が予め定めた値を越えると予測される場合にのみシフトダウン実行条件が変更される。
触媒における硫化水素発生量は触媒の雰囲気空燃比が低くなるほど（リッチ空燃比になるほど）大きくなる。一方、触媒で硫化水素が発生した場合でも発生量が少ない場合には触媒臭の発生には至らない場合がある。このため、本発明ではシフトダウン後に触媒で発生する硫化水素の量が触媒臭が発生する量を越えるような場合のみにシフトダウン条件を変更するようにする。

これにより、本発明ではシフトダウンを行っても触媒臭が発生しないような状況ではシフトダウン実行条件が変更されることがなくなり、シフトダウン実行条件の変更により車両運転性に影響が生じることを最小限に抑制することが可能となる。

なお、シフトダウン実行後における触媒の硫化水素発生量は、現在の触媒雰囲気空燃比、シフトダウン後の燃料増量値、シフトダウン後の負荷状態などにより（すなわち、シフトダウン実行後の排気空燃比により）定まる。従って、現在の機関負荷状態からシフトダウン後の燃料増量値と負荷状態とを予測し、これらが、予め実験などにより求めておいた、触媒臭の発生する空燃比条件に相当するか否かを判定することにより、シフトダウン後に触媒臭が発生する程度の量の硫化水素が発生するか否かを判定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、前記自動変速機は、機関の吸気スロットル弁開度が車両走行速度に応じて定まる上限値より大きくなったときにシフトダウンを実行し、前記シフトダウン実行条件の変更は、実際のスロットル弁開度に変えて、実際のスロットル弁開度より所定量だけ小さい補正スロットル弁開度を用いて前記シフトダウン実行可否を判断するようにすることにより行われる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置が提供される。

請求項５に記載の発明によれば、前記自動変速機は、機関のアクセルペダル踏み込み量が車両走行速度に応じて定まる上限値より大きくなったときにシフトダウンを実行し、前記シフトダウン実行条件の変更は、実際のアクセルペダル踏み込み量に変えて、実際のアクセルペダル踏み込み量より所定量だけ小さい補正アクセルペダル踏み込み量を用いて前記シフトダウン実行可否を判断するようにすることにより行われる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、請求項４及び５の発明では機関負荷が車速に応じて定まる上限値を越えて増大した場合にシフトダウンが実行され、機関負荷を表すパラメータとしてスロットル弁開度またはアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）が使用される。

そして、シフトダウン実行条件を変更する際には、実際のスロットル弁開度またはアクセルペダル踏み込み量の値を所定量だけ小さく補正した値が上限値を越えたか否かに基づいてシフトダウン実行可否を判断するようにしている。
このため、シフトダウン実行条件を変更すると変更前のシフトダウン実行条件より機関負荷が大きく増大しないとシフトダウンが実行されないようになり、シフトダウンが生じにくくなる。

なお、機械式リンクによりアクセルペダルから駆動される通常形式のスロットル弁ではスロットル弁開度とアクセル開度とは１対１に対応しているため、機関負荷を表すパラメータとしてはスロットル弁とアクセル開度との何れを使用しても良いが、例えば、電子制御式スロットル弁などのように必ずしもスロットル弁開度とアクセル開度とが１対１に対応しない形式のスロットル弁では、スロットル弁開度とアクセル開度とのうち、より運転者の負荷要求をより正確に表しているものを使用してシフトダウン実行条件を規定することが好ましい。

請求項６に記載の発明によれば、前記自動変速機は、機関のスロットル弁開度毎に定められた車速の下限値より実際の車速が小さくなったときに、または、機関の車速毎に定められたスロットル弁開度の上限値より実際のスロットル弁開度が大きくなったときにシフトダウンを実行し、前記シフトダウン実行条件の変更は、前記車速の下限値を所定量だけ低減、または前記スロットル弁開度の上限値を所定量だけ増大することにより行われる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、請求項６の発明ではシフトダウン実行条件は機関のスロットル弁開度と車速との所定の関係（いわゆる変速線）として与えられ、実際のスロットル弁開度と車速とで定まる運転点がこの変速線を所定の方向に横切ったときにシフトダウンが実行される。

本発明では、シフトダウン実行条件の変更時には、この変速線を車速が低い方向またはスロットル弁開度が大の方向に所定量だけ移動（車速下限値を低減またはスロットル弁開度上限値を増大）させる。これにより、運転点が変速線を横切る頻度が少なくなるためシフトダウンが生じにくくなる。

各請求項に記載の発明によれば、自動変速機のシフトダウンにより触媒臭が発生することが抑制される。

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１で示すのは自動車用内燃機関（本実施形態では４気筒４サイクルガソリンエンジンが使用されている）、１０で示すのは機関１の出力軸に接続された自動変速機である。本実施形態では、自動変速機１０は４段の変速段を備えており、後述するＥＣＴ−ＥＣＵ５０からの指令信号に応じて変速操作を行う。

図１に３で示すのは機関１の吸気通路、５は吸気通路３に配置されたスロットル弁である。本実施形態ではスロットル弁５は独立したアクチュエータ（図示せず）を備え、運転者のアクセルペダル操作とは無関係に動作可能な、いわゆる電子制御スロットル弁とされている。

図１に２で示すのは機関１の排気通路、７は排気通路２に配置された排気浄化触媒である。排気浄化触媒７は、本実施形態では例えば、流入する排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_Xの三成分を同時に浄化可能な三元触媒とされる。
本実施形態では、三元触媒７の下流側の排気通路２には排気空燃比を検出する空燃比センサ３１が配置されている。

図１に３０で示すのは、機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）、５０で示すのは自動変速機の電子制御装置（ＥＣＴ−ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０とＥＣＴ−ＥＣＵ５０とは、それぞれＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイクロコンピュータとされており、ＥＣＵ３０は機関１の燃料噴射量制御、点火時期制御などの基本制御を行う他、本実施形態では後述する三元触媒７の触媒臭発生を抑制する制御を行っている。
また、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０は機関負荷と車速とに基づいて自動変速機１０のシフトアップ、シフトダウンなどの自動変速操作を行う。

これらの制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポートには、機関１のクランク軸近傍に配置された回転数センサ３７から機関１の回転数に対応する信号が、また、機関１のスロットル弁下流側に配置された吸気圧センサ３５から機関１の吸気圧力に対応する信号が入力されている他、アクセルペダル近傍に配置されたアクセル開度センサ３３から運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）に対応する信号と空燃比センサ３１から排気空燃比に対応する信号と、がそれぞれ入力されている。

また、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０の入力ポートには、スロットル弁５近傍に配置されたスロットル弁開度センサ５１からスロットル弁開度に対応する信号と、車速センサ５３から車両走行速度に対応する信号とが、それぞれ入力されている。

本実施形態では、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０は、機関負荷と車両走行速度（車速）とに基づいて自動変速機１０の変速操作を行う。
図２は、本実施形態の自動変速機１０の変速特性を示す図である。図２において縦軸は機関負荷を代表するパラメータとしてのスロットル弁開度ＴＡ、横軸は車両走行速度ＳＰＤを表しており、図２にＩからＩＶで示した領域はそれぞれ１速から４速の変速ギヤが選択される運転領域を示している。
また、図２のカーブ４３、３２、２１は、それぞれ各変速ギヤにおけるシフトダウン変速線を示している。例えば、カーブ４３は、４速から３速へのシフトダウン変速線、カーブ３２は３速から２速へのシフトダウン変速線である。

なお、本実施形態では詳細には機関１はリーン空燃比からリッチ空燃比までの広い空燃比範囲で運転可能な機関とされており、例えばリーン空燃比運転時にはスロットル弁を全開にしてアクセル開度に応じて定まる燃料噴射量により機関負荷を制御する運転が行われる。このような運転領域では、アクセル開度ＡＣＣの方が機関負荷（特に運転者の要求する機関負荷）をより正確に表しているため、機関１のリーン空燃比運転領域では、実際にはスロットル弁開度ＴＡの代わりにアクセル開度ＡＣＣを用いた変速線によりシフトダウン実行条件（変速線）が定義されることになるが、この場合もスロットル弁開度ＴＡを用いて変速線を定義する場合と略同様である。

本実施形態では、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０は一定時間毎に実行する図示しない変速制御ルーチンにより、車両走行速度ＳＰＤとスロットル弁開度ＴＡとに基づいて自動変速機１０の変速ギヤを選択し、実際の使用ギヤと選択したギヤとが相違する場合には選択したギヤへの切換操作を行う。

すなわち、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０は、例えば車速ＳＰＤとスロットル開度ＴＡとで定まる点が図２の領域ＩＩＩにある場合には自動変速機を３速で運転するが、この状態で例えばスロットル弁開度ＴＡが増大し、スロットル弁開度ＴＡと車速ＳＰＤとの組で表される運転点が変速線３２を横切って図２の領域ＩＩに入ると自動変速機に３速から２速へのシフトダウンを行わせ、２速での運転を行う。

また、逆に、例えば領域ＩＩでの運転中に車速ＳＰＤが上昇して運転点が変速線３２を横切って領域ＩＩＩに入るとＥＣＴ−ＥＣＵ５０は自動変速機１０に２速から３速へのシフトアップを行わせる。（実際には、各ギヤ間のシフトダウン変速線とシフトアップ変速線とは別個に間隔を開けて設定されており、シフトダウンを行う条件とシフトアップを行う条件との間にヒステリシスが設けてあるが、煩雑になるのを避けるため図２では便宜的にシフトダウンとシフトアップとの変速線を同一として示している。）

上述のように、本実施形態での自動変速機１０のシフトダウン条件は図２に示した、スロットル弁開度ＴＡと車速ＳＰＤとの関係として表される変速線として与えられるが、具体的には自動変速機１０のシフトダウンは、
（１）実際のスロットル弁開度ＴＡが、車速ＳＰＤに応じて図２のシフトダウン変速線により定まる上限値より大きくなったとき、または
（２）実際の車速ＳＰＤが、スロットル弁開度ＴＡに応じて図２のシフトダウン変速線により定まる下限値より小さくなったとき、に生じる。

ところが、前述したように高負荷運転時などでは、シフトダウンが行われると遅角増量やＯＴ増量が行われるため、機関空燃比は一時的にシフトダウン前よりかなりリッチ側になる場合がある。
一方、内燃機関では機関の運転空燃比がリッチ空燃比になると排気中に水素が生成されるようになり、生成される水素の量（濃度）は空燃比がリッチになるに連れて大きくなる。

機関の排気には微量の硫黄酸化物が含まれているが、この硫黄酸化物の一部は排気浄化触媒７に吸着されている。排気中の水素濃度が高くなると排気中の水素と触媒７に吸着された硫黄とが反応し、触媒で硫化水素が生成されるようになり、触媒通過後の排気に臭気（触媒臭）が発生するようになる。

このため、例えばシフトダウン実行前の状態で既に高負荷運転が行われており、排気空燃比がリッチ空燃比になっているような場合には、シフトダウン実行後には排気空燃比は大幅にリッチ空燃比になるため、比較的多量の硫化水素が触媒で生成され、かなりの触媒臭が発生する場合がある。

本実施形態では、シフトダウンにより触媒臭が発生する可能性がある場合には、シフトダウン実行条件を変更することによりシフトダウンが実行されにくくすることにより、触媒臭の発生を抑制する。シフトダウンが実行されにくくすることにより、実際にシフトダウンが実行される頻度が低下し、従来であれば触媒臭が発生するような運転状態でも触媒臭の発生を防止することが可能となる。

以下、どのような場合にシフトダウン実行条件を変更するか、及び、どのようにシフトダウン実行条件を変更するか、について分けて説明する。

１．どのような場合にシフトダウン実行条件を変更するか
本実施形態では、例えば以下のいずれか一つまたはそれ以上が成立した場合にシフトダウン実行条件をシフトダウンが発生し難くなる方向に変更する。
（１）触媒雰囲気がリッチ空燃比になっているとき。
（２）触媒雰囲気がリッチ空燃比であり、かつシフトダウン実行後に機関１の燃料噴射量が増量されると予測されるとき。
（３）シフトダウン実行後に、触媒における硫化水素発生量が予め定めた値を越えると予測されるとき。
以下、それぞれについて説明する。

（１）触媒雰囲気がリッチ空燃比になっているとき。
機関１は通常、排気浄化触媒７による排気浄化が効率的に行われるように理論空燃比近傍で運転されているが、高負荷運転時などには燃料噴射量が増量されるため機関運転空燃比はリッチ空燃比になり、触媒雰囲気はリッチ空燃比になる。この状態では、排気温度が既にある程度まで高くなっているため、シフトダウン後に遅角増量やＯＴ増量が入る可能性が高く、シフトダウンにより触媒雰囲気が一時的に大幅にリッチ空燃比になり触媒臭が発生する可能性が高い。

そこで、本実施形態では、このような場合にはシフトダウン実行条件を変更し、シフトダウンが実行されにくくすることにより触媒臭の発生を抑制する。
本実施形態では、触媒雰囲気がリッチ空燃比になっているか否かの判定は、排気浄化触媒７下流側に配置された空燃比センサ３１で検出した排気空燃比が理論空燃比より低くなっているか（排気空燃比がリッチ空燃比になっているか）否かにより判断しているが、空燃比センサ３１を用いることなく、機関の運転状態（スロットル弁開度ＴＡと機関回転数）とに基づいて予め求めておいた関係を用いて排気空燃比がリッチになっているか否かを判断したり、或いは吸気圧センサ３５で検出した吸気圧力と機関回転数とに基づいて、予め求めておいた関係から機関１の吸入空気量を算出するとともに、算出した吸入空気量と実際の燃料噴射とから機関運転空燃比（排気空燃比）を算出し、算出した排気空燃比がリッチになっているか否かにより判断しても良い。

（２）触媒雰囲気がリッチ空燃比であり、かつシフトダウン実行後に機関１の燃料噴射量が増量されると予測されるとき。
触媒雰囲気がリッチ空燃比であり、シフトダウン実行後に機関の燃料噴射量が増量されると、触媒雰囲気は大幅にリッチ空燃比となり、触媒臭が発生する可能性がある。また、現在触媒雰囲気がリッチ空燃比であってもシフトダウン実行後に燃料噴射量が増量されなければ触媒雰囲気が大幅にリッチ空燃比になることはなく、触媒臭が発生する可能性は低い。

そこで、本実施形態ではシフトダウン実行前に触媒雰囲気がリッチ空燃比になっており、かつシフトダウン実行後に機関の遅角増量やＯＴ増量により機関の燃料噴射量が増量される場合にのみシフトダウン実行条件を変更してシフトダウンが生じにくくなるようにする。

これにより、触媒臭の発生を抑制しつつ、シフトダウン条件の変更による車両運転性の悪化が生じることを抑えることが可能となる。

具体的には、本実施形態では、ＥＣＵ３０は触媒雰囲気がリッチになっているときに現在の機関負荷条件（スロットル弁開度と車速）に基づいて機関の排気温度を算出する。そして、排気温度が高くシフトダウンを行うと遅角増量またはＯＴ増量が行われる可能性があると判断される場合には、シフトダウン実行条件を変更してシフトダウンが生じにくくなるようにする。これにより、シフトダウン実行条件は、シフトダウン実行により実際に燃料増量が行われると判断された場合にのみ変更されるようになる。

（３）シフトダウン実行後に、触媒における硫化水素発生量が予め定めた値を越えると予測されるとき。
本実施形態では、シフトダウン実行後に触媒における硫化水素発生量が所定の値を超えると予測される場合にシフトダウン実行条件の変更を行う。
すなわち、本実施形態ではシフトダウン後に燃料増量が行われて触媒雰囲気がリッチ空燃比になる場合でも、触媒で生成される硫化水素の量が予め定めた値を越えない場合にはシフトダウン実行条件の変更を行わない。

前述したように、触媒での硫化水素の生成量は排気中の水素成分濃度が高くなる程増大する。また、排気中の水素成分濃度は排気空燃比が低く（リッチに）なるほど増大する。
そこで、本実施形態では予め触媒臭が発生する程度の濃度の硫化水素が触媒で生成されるようになる触媒の雰囲気空燃比の限界値を実験などにより求めておき、ＥＣＵ３０はシフトダウン実行後に燃料増量などにより触媒の雰囲気空燃比が上記触媒臭が発生する空燃比の限界値以下になると予測される場合にのみシフトダウン実行条件を変更する。

これにより、実際に触媒臭が問題になる場合にのみシフトダウン実行条件の変更が行われるようになるため、触媒臭の抑制を行う際に車両の運転性に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。

２．どのようにシフトダウン実行条件を変更するか
本実施形態では、シフトダウン実行条件を、例えば図２に実線で示した通常時のシフトダウン変速線（２１、３２、４３）を、それぞれ、図２に点線（２１′、３２′、４３′）で示すようにシフトさせることにより、シフトダウンが実行されにくくなるように変更している。

すなわち、図２の点線で示すように変速線をシフトさせることにより、運転点が通常時に較べて、より高負荷、低速側に移動しないとシフトダウンは生じなくなるため、通常時に較べてシフトダウンが実行されにくくなる。
上記のようにシフトダウン変速線をシフトさせるため、具体的にはＥＣＵ３０は以下のいずれか１つまたはそれ以上の操作を行う。

（１）スロットル弁開度ＴＡの補正
図２のシフトダウン変速線は、車速ＳＰＤに応じて定めたスロットル弁開度ＴＡの集合とも言うことができる。この場合、シフトダウンは、実際の車速ＳＰＤに応じて予め定めた関係（変速線）に基づいて定まるスロットル弁開度上限値と実際のスロットル弁開度とを比較し、上記上限値よりより実際のスロットル弁開度ＴＡが大きくなった場合に実行される。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、シフトダウン実行条件を変更すべきときに実際のスロットル弁開度ＴＡを所定量（例えば一定量α）だけ低減補正し、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０はこの低減補正したスロットル弁開度を用いて、図２の実線の変速線から求まるスロットル弁開度上限値との比較を行い、補正スロットル弁開度（ＴＡ−α）がスロットル弁開度上限値より大きくなった場合にのみシフトダウンを実行する。

これにより、実際には新たにシフトダウン条件変更時の変速線（図２の点線）を設けることなく、通常時の変速線（２１、３２、４３）を使用しながら、変速線を図２の点線（２１′、３２′、４３′）までシフトさせたのと同等の効果を得ることができる。

なお、図２で説明したように図１のように電子制御スロットル弁５を使用して、スロットル弁開度ＴＡとアクセル開度ＡＣＣとは１対１に対応しない運転領域を有する機関では、機関運転領域によっては、シフトダウン実行条件をスロットル弁開度ＴＡの代わりにアクセル開度ＡＣＣを用いて定義し、シフトダウン実行条件の変更時にはアクセル開度ＡＣＣを一定量αだけ低減補正するようにしても良い。

（２）車速ＳＰＤの補正
図２のシフトダウン変速線は、見方を変えるとスロットル弁開度ＴＡに応じて定めた車速ＳＰＤの集合とも言うことができる。この場合、シフトダウンは、実際のスロットル弁開度ＴＡに応じて予め定めた関係（変速線）に基づいて定まる車速下限値と実際の車速とを比較し、上記下限値よりより実際の車速ＳＰＤが小さくなった場合に実行されると言うことができる。

そこで、上記のようにスロットル弁開度ＴＡを補正する代わりに、本実施形態ではＥＣＵ３０は、シフトダウン実行条件を変更すべきときに実際の車速ＳＰＤを所定量（例えば一定量β）だけ増大補正する。また、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０はこの増大補正した車速（ＳＰＤ＋β）を用いて、図２の実線の変速線から求まるスロットル弁開度上限値との比較を行い、補正車速（ＳＰＤ＋β）が変速線からは定まる車速下限値より小さくなった場合にのみシフトダウンを実行する。
これにより、スロットル弁開度を補正する場合と同様に、実際の変速線（図２実線）を変更することなく、変速線を点線にシフトさせたと同様な効果を得ることができる。

（３）変速線の変更
上述の２つの例では、図２の通常時の変速線（実線）を維持しながら、実際のスロットル弁開度または車速を補正した値を使用してシフトダウンの判断を行うことにより変速線を点線の位置までシフトさせたのと同じ効果を得ていたが、本実施形態ではシフトダウン実行条件を変更する場合には、実際に変速線（実線）を図２に点線で表した位置までシフトさせるようにする。

この変速線のシフトは、例えば実際のシフトダウン操作を、実際のスロットル弁開度が、車速に応じて定まるスロットル弁開度上限値より大きくなった場合に行うようにしている場合には、このスロットル弁開度上限値を所定量（例えば一定量α）だけ増大させることにより行われる。

また、同様に、実際のシフトダウン操作を、実際の車速が、スロットル弁開度に応じて定まる車速下限値より小さくなった場合に行うようにしている場合には、この車速下限値を所定量（例えば一定量β）だけ低減することにより行われる。

次に、図１の実施形態におけるシフトダウン操作について、説明する。
図３は、図１の実施形態におけるシフトダウン操作の概略を示すフローチャートである。
図３の操作は、ＥＣＵ３０及びＥＣＴ−ＥＣＵ５０により一定時間毎に実行される。

図３の操作では、まずステップ３０１で現在のスロットル弁開度ＴＡと車速ＳＰＤとが、それぞれ対応するセンサから読み込まれる。
そして、ステップ３０３では、ＥＣＵ３０により、現在の機関運転状態に基づいて、シフトダウン実行条件を変更する必要があるか否かが判定される。シフトダウン実行条件の変更が必要か否かは、前述の「１．どのような場合にシフトダウン実行条件を変更するか」で説明した３つの方法の何れか１つまたはそれ以上の方法を用いて判断する。

ステップ３０３でシフトダウン実行条件の変更が必要と判断された場合には、次にステップ３０７に進み、シフトダウン実行条件の変更が行われる。ステップ３０７におけるシフトダウン実行条件の変更は、前述の「２．どのようにシフトダウン実行条件を変更するか」で説明した方法の何れかにより行われる。
これにより、シフトダウン実行条件が変更されると通常運転時よりシフトダウンが実行されにくくなり、触媒臭の発生が抑制される。

ステップ３０３でシフトダウン実行条件の変更が必要ないと判断された場合には、ステップ３０５でシフトダウン実行条件として通常の条件（図２の実線の変速線）が採用される。

そして、ステップ３０９では、変更後のシフトダウン実行条件または通常のシフトダウン実行条件のいずれか選択された方を用いて、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０により現在シフトダウンが必要とされているか否かが判断され、シフトダウンが必要な場合にはステップ３１１でシフトダウンが実行され、シフトダウンが不要と判断された場合にはそのまま、直ちに今回の操作を終了する。

本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。シフトダウン実行条件（変速線）の一例を説明する図である。本発明のシフトダウン操作の具体例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１機関本体
２排気通路
３吸気通路
５スロットル弁
７排気浄化触媒
１０自動変速機
３０ＥＣＵ（電子制御ユニット）
５０ＥＣＴ−ＥＣＵ（自動変速機電子制御ユニット）

Claims

排気通路に排気浄化触媒を備えた自動変速機付内燃機関の制御装置であって、
前記自動変速機のギアシフト時にギアシフト前後の機関運転条件に応じて、機関への燃料供給量を補正する燃料補正手段と、
前記触媒の雰囲気空燃比がリッチ空燃比か否かを判定する空燃比判定手段と、を備え、
前記空燃比判定手段により前記触媒雰囲気空燃比がリッチ空燃比であると判断されたときに、前記自動変速機のシフトダウン方向への自動変速が生じにくくなる方向に前記自動変速機のシフトダウン実行条件を変更する、自動変速機付内燃機関の制御装置。
前記触媒雰囲気空燃比がリッチ空燃比であり、更にシフトダウン実行後に前記燃料補正手段による機関への燃料供給量の増量が予測されるときに、前記自動変速機のシフトダウン方向への自動変速が生じにくくなる方向に前記シフトダウン実行条件を変更する、請求項１に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置。
前記触媒雰囲気空燃比がリッチ空燃比であり、更にシフトダウン実行後に前記排気浄化触媒における硫化水素発生量が予め定めた値を越えると予測されるときに、前記自動変速機のシフトダウン方向への自動変速が生じにくくなる方向に前記シフトダウン実行条件を変更する、請求項１に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置。
前記自動変速機は、機関の吸気スロットル弁開度が車両走行速度に応じて定まる上限値より大きくなったときにシフトダウンを実行し、前記シフトダウン実行条件の変更は、実際のスロットル弁開度に変えて、実際のスロットル弁開度より所定量だけ小さい補正スロットル弁開度を用いて前記シフトダウン実行可否を判断するようにすることにより行われる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置。
前記自動変速機は、機関のアクセルペダル踏み込み量が車両走行速度に応じて定まる上限値より大きくなったときにシフトダウンを実行し、前記シフトダウン実行条件の変更は、実際のアクセルペダル踏み込み量に変えて、実際のアクセルペダル踏み込み量より所定量だけ小さい補正アクセルペダル踏み込み量を用いて前記シフトダウン実行可否を判断するようにすることにより行われる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置。
前記自動変速機は、機関のスロットル弁開度毎に定められた車速の下限値より実際の車速が小さくなったときに、または、機関の車速毎に定められたスロットル弁開度の上限値より実際のスロットル弁開度が大きくなったときにシフトダウンを実行し、前記シフトダウン実行条件の変更は、前記車速の下限値を所定量だけ低減、または前記スロットル弁開度の上限値を所定量だけ増大することにより行われる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機付内燃機関の制御装置。