JP2016020669A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重複期間にリッチスパイク制御を実行しつつ、トルク変動を抑制することができる車両制御装置を提供する。【解決手段】変速モデルに基づいてエンジントルクＴｅの要求値Ｔｄを決定し、エンジントルクを制御する制御部を備え、制御部は、変速中に一時的に出力トルクの要求値を低下させるトルクダウン期間Ｐｔを設け、制御部は、空燃比を一時的に所定のリッチ空燃比として触媒を再生すると共に出力トルクの要求値を実現するようにエンジンの点火時期を遅角させるリッチスパイク制御を実行し、制御部は、リッチスパイク制御の実行期間Ｐｒとトルクダウン期間とに重複期間Ｐｃが発生する場合、重複期間においてエンジンの吸入空気量を所定の空気量Ｑ１としてリッチスパイク制御を実行し、所定の空気量に対して所定のリッチ空燃比でエンジンを運転する場合に許容される限界遅角量は、重複期間における出力トルクの要求値を実現可能な遅角量γｄ以上である。【選択図】図５

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、リッチスパイク制御等によって触媒を再生する技術がある。例えば、特許文献１には、所定の触媒再生要求が生じたときに空燃比をリッチ及びリーンに交互に制御してＮＯｘ触媒を再生させる触媒再生制御を実行する触媒再生制御手段と、少なくとも触媒再生制御の実行中に空燃比の変化に応じて点火時期を補正してトルク変動を抑制するトルク変動抑制手段と、所定のトルクダウン要求が生じたときに点火時期を遅角補正す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たシステムにおいて、トルクダウン制御手段は、触媒再生制御の実行中にトルクダウン要求が生じたときに空燃比をストイキ又はその付近に制御してトルクダウン制御を実行する内燃機関の制御装置の技術が開示されている。

特許文献１には、「触媒再生制御の実行中に空燃比をリッチに制御するとき（つまり点火時期が遅角補正されるとき）にトルクダウン要求が発生した場合は、本発明のように、空燃比をストイキ又はその付近に制御すれば、空燃比のリッチ制御に伴う点火時期の遅角補正が実施されていない状態（つまりトルクダウン要求に応じて点火時期を遅角補正する余裕を十分に確保した状態）でトルクダウン制御を実行することができる。これにより、触媒再生制御の実行中にトルクダウン制御を実行する場合でも、点火時期を遅角限界内に収めながらトルクダウン要求に見合った点火時期の遅角補正量を確保することが可能となり、排気エミッションとドライバビリティ（トルクショック抑制）とを両立させることができる」と記載されている。

特開２００４−２３２４７７号公報

触媒の浄化能力を早期に回復させるためには、トルクダウン要求が生じたとしても触媒の再生制御を中断や延期することなく実行できることが望ましい。また、再生制御を行いつつトルクダウン要求によるトルク低下を実現してトルク変動によるショックを抑制できることが望ましい。

本発明は、触媒を再生するリッチスパイク制御の実行期間とトルクダウン期間が重複した場合に、重複期間にリッチスパイク制御を実行しつつ、トルク変動を抑制することができる車両制御装置である。

本発明の車両制御装置は、変速モデルに基づいてエンジンの出力トルクの要求値を決定し、前記エンジンの出力トルクを制御する制御部を備え、前記制御部は、自動変速機の変速中に一時的に前記出力トルクの要求値を低下させるトルクダウン期間を設け、前記制御部は、前記エンジンの空燃比を一時的に所定のリッチ空燃比として触媒を再生すると共に前記出力トルクの要求値を実現するように前記エンジンの点火時期を遅角させるリッチスパイク制御を実行し、前記制御部は、前記リッチスパイク制御の実行期間と前記トルクダウン期間とに重複期間が発生する場合、前記重複期間において前記エンジンの吸入空気量を所定の空気量として前記リッチスパイク制御を実行し、前記所定の空気量に対して前記所定のリッチ空燃比で前記エンジンを運転する場合に許容される限界遅角量は、前記重複期間における前記出力トルクの要求値を実現可能な遅角量以上であることを特徴とする。

上記車両制御装置において、前記所定の空気量に対して前記所定のリッチ空燃比で前記エンジンを運転する場合に許容される限界遅角量は、前記重複期間における前記出力トルクの要求値を実現可能な必要最小限の遅角量に等しいことが好ましい。

上記車両制御装置において、前記重複期間が開始する前から前記エンジンの吸入空気量を前記所定の空気量とすることが好ましい。

本発明に係る車両制御装置の制御部は、リッチスパイク制御の実行期間とトルクダウン期間とに重複期間が発生する場合、重複期間においてエンジンの吸入空気量を所定の空気量としてリッチスパイク制御を実行する。所定の空気量に対して所定のリッチ空燃比でエンジンを運転する場合に許容される限界遅角量は、重複期間における出力トルクの要求値を実現可能な遅角量以上である。本発明に係る車両制御装置によれば、重複期間にリッチスパイク制御を実行することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両の概略構成図である。 図２は、実施形態に係る車両制御装置のブロック図である。 図３は、実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図４は、実施形態の所定の空気量の決定方法を示すフローチャートである。 図５は、実施形態の車両制御に係るタイムチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図５を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係る車両の概略構成図、図２は、実施形態に係る車両制御装置のブロック図、図３は、実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャート、図４は、実施形態の所定の空気量の決定方法を示すフローチャート、図５は、実施形態の車両制御に係るタイムチャートである。

図１に示すように、車両１０は、エンジン１２と、トルクコンバータ１４と、駆動輪２６と、車両制御装置１を含んで構成されている。本実施形態の車両制御装置１は、制御部７０を含んで構成されている。車両制御装置１は、更に、エンジン１２および自動変速機１８を含んで構成されてもよい。エンジン１２は、駆動力源の一例であり、燃料の燃焼エネルギーを回転運動に変換して出力する。エンジン１２の排気管１２ａには、触媒１２ｂが設けられている。触媒１２ｂは、排気管１２ａを流れる排気ガスを浄化する。触媒１２ｂは、排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘを吸蔵する能力を有する。

本実施形態のエンジン１２は、過給器を備えている。過給器は、排気管１２ａを流れる排気のエネルギーによって、エンジン１２の吸入空気を圧縮する。エンジン１２は、トルクコンバータ１４を介して自動変速機１８の入力軸１６に接続されている。自動変速機１８の出力軸２０は、デファレンシャルギヤ２２および左右の駆動軸２４を介して左右の駆動輪２６に接続されている。

トルクコンバータ１４は、エンジン１２に接続されたポンプインペラと、自動変速機１８の入力軸１６に接続されたタービンランナとの間で流体伝達によりトルクを伝達する。トルクコンバータ１４は、更に、ロックアップクラッチを有している。

自動変速機１８は、トランスミッションケース内に配置された１組あるいは複数組の遊星歯車装置と、複数の係合装置とを含んで構成されている。自動変速機１８は、係合装置によって複数のギヤ段が択一的に実現される遊星歯車式の有段式の自動変速機である。自動変速機１８は、複数の係合装置の掴み替え、すなわち解放側の係合装置の解放と係合側の係合装置の係合とによりクラッチトゥクラッチ変速を行う。複数の係合装置は、それぞれ、入力軸１６と出力軸２０との間でトルクを伝達する。本実施形態の係合装置は、油圧式の摩擦係合装置であり、例えば、湿式の多板クラッチである。自動変速機１８は、係合装置として、回転要素同士を係合するクラッチＣ１や、回転要素の回転を規制するブレーキＢ１，Ｂ２等を有する。

自動変速機１８の係合装置は、油圧制御回路２８によって係合と解放とが制御される。自動変速機１８は、係合装置の係合と解放との切り替えによって変速する。油圧制御回路２８は、それぞれの係合装置に対する供給油圧を制御するソレノイドバルブ等の調圧弁を有している。油圧制御回路２８は、調圧弁の開度を調節して供給圧を制御することにより、それぞれの係合装置のトルク容量、即ち係合力を任意の値に制御する機能を有する。

本実施形態では、変速時に掴み替えが行われる係合装置のうちで、ローギヤ段側の成立に関与する係合装置をローギヤ段係合装置と称し、ハイギヤ段側の成立に関与する係合装置をハイギヤ段係合装置と称する。例えば、第２速ギヤ段から第３速ギヤ段へとアップシフトがなされる場合に、第一ブレーキＢ１がローギヤ段係合装置であり、第三クラッチＣ３がハイギヤ段係合装置であるとすれば、第一ブレーキＢ１から第三クラッチＣ３への係合装置の掴み替えがなされる。

また、本実施形態では、変速時に掴み替えが行われる係合装置のうちで、当該変速において解放される係合装置を解放側の係合装置と称し、当該変速において係合される係合装置を係合側の係合装置と称する。例えば、第２速ギヤ段から第３速ギヤ段へとアップシフトがなされる場合、上記の例で説明すると、第一ブレーキＢ１が解放側の係合装置であり、第三クラッチＣ３が係合側の係合装置である。

制御部７０は、車両１０の各部を制御する。本実施形態の制御部７０は、電子制御ユニットである。制御部７０には、エンジン回転数センサ５０、タービン回転数センサ５２および出力軸回転数センサ５４が接続されている。エンジン回転数センサ５０は、エンジン回転数ωｅを検出する。タービン回転数センサ５２は、トルクコンバータ１４のタービンランナの回転数であるタービン回転数ωｔを検出する。タービン回転数ωｔは、入力軸１６の回転数である入力軸回転数ωｉでもある。出力軸回転数センサ５４は、出力軸２０の回転数である出力軸回転数ωｏを検出する。車両１０の車速Ｖは、出力軸回転数ωｏから算出される。

制御部７０には、アクセル開度センサ５６、スロットル開度センサ５８およびシフトセンサ６０が接続されている。アクセル開度センサ５６は、アクセル開度Ａｃｃを検出する。スロットル開度センサ５８は、エンジン１２のスロットルバルブの開度θｔｈを検出する。シフトセンサ６０は、シフトレバーやパドルスイッチに対するシフト操作ＳＨを検出する。

図２に示すように、制御部７０は、エンジン出力制御部７２と、変速制御部７４と、制御操作量算出部７６とを含んで構成されている。制御操作量算出部７６は、トルク分担率算出部７８と、変速目標値算出部８０とを含んでいる。

エンジン出力制御部７２は、要求されるエンジントルクに基づいて、エンジン１２のスロットル制御、燃料噴射制御、点火制御等に関する指令値を出力する。また、エンジン出力制御部７２は、車両１０に対する要求駆動力Ｆdemを算出する。要求駆動力Ｆdemは、例えば、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖに基づいて算出される。エンジン出力制御部７２は、自動変速機１８の現在の変速比、トルクコンバータ１４のトルク比ｔ等に基づいて要求駆動力Ｆdemを発生させることができるトルク値をエンジン１２の出力トルクの要求値として算出する。トルク比ｔは、例えば、速度比（＝タービン回転数ωｔ／ポンプ回転速度ωｐ（エンジン回転数ωｅ））とトルク比ｔ、効率、および容量係数との関係に基づいて算出される。

変速制御部７４は、自動変速機１８の変速制御を実行する。変速制御部７４は、車速Ｖおよびアクセル開度Ａｃｃを変数として予め記憶された関係（変速マップや変速線図）に基づいて変速判断を行う。変速制御部７４は、自動変速機１８の変速を実行すべきと判断した場合には、自動変速機１８の変速を実行し、変速前のギヤ段から変速後のギヤ段へと切り替える。変速制御部７４は、自動変速機１８のギヤ段を目標のギヤ段へと切り替えるように、変速に関与する係合装置を係合あるいは解放させる油圧指令信号Ｓｐを油圧制御回路２８へ出力する。油圧指令信号Ｓｐは、解放側の係合装置に対して供給する油圧の油圧指令値、および係合側の係合装置に対して供給する油圧の油圧指令値を含む。

本実施形態の制御部７０は、変速制御として、変速目標値を実現させる制御操作量を決定する変速モデルを用いて自動変速機１８の変速を実行する。変速目標値は、変速時に実現したい変化態様を定める要素の目標値であり、例えば、変速時間および駆動力の目標値である。制御操作量は、制御対象に対して操作する要素の要求値であり、例えば、エンジントルクおよびクラッチトルクの要求値である。つまり、制御部７０は、変速モデルに基づいてエンジン１２の出力トルクの要求値を決定し、決定した要求値を実現するようにエンジン１２の出力トルクを制御する。

以下に、変速モデルを用いた自動変速機１８の変速制御について説明する。自動変速機１８の変速中における運動方程式は、下記［数１］および［数２］で表される。

上記［数１］および［数２］は、自動変速機１８を構成する相互に連結された各回転要素ごとの運動方程式、および自動変速機１８を構成する遊星歯車装置における関係式から導かれる。各回転要素ごとの運動方程式は、各回転要素におけるイナーシャと回転速度時間変化率との積で表されるトルクを、遊星歯車装置の３つの部材（サンギヤ、キャリア、リングギヤ）、および係合装置の両側の部材のうちで各回転要素に関与する部材に作用するトルクにて規定した運動方程式である。また、遊星歯車装置における関係式は、遊星歯車装置の歯車比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を用いて、その遊星歯車装置の３つの部材におけるトルクの関係と回転速度時間変化率との関係とを各々規定した関係式である。

［数１］および［数２］において、ｄωｔ／ｄｔは、タービン回転数ωｔの時間微分（時間変化率）であり、入力軸１６側の回転部材の速度変化量としての入力軸１６の角加速度（以下、単に「入力軸角加速度」と称する。）を表す。なお、図面および数式では、時間変化率を文字の上のドットで示している。ｄωｏ／ｄｔは、出力軸回転数ωｏの時間変化率であり、出力軸角加速度を表している。タービントルクＴｔは、入力軸１６側の回転部材上のトルクの一例としての入力軸１６上のトルクである。タービントルクＴｔは、自動変速機１８の入力トルクである入力軸トルクＴｉでもある。タービントルクＴｔは、トルクコンバータ１４のトルク比ｔを考慮すればエンジントルクＴｅ（＝Ｔｔ／ｔ）と同意である。

［数１］および［数２］の係数ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２は、定数であり、各回転要素におけるイナーシャおよび遊星歯車装置の歯車比から設計的に求められる係数である。係数ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２の値は、変速パターンごとに異なる。

上記の［数１］および［数２］は、変速目標値と制御操作量との関係を定式化した自動変速機１８のギヤトレーン運動方程式である。本実施形態の制御部７０は、出力軸トルクＴｏおよび入力軸回転変化量（入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔ）の２つの値を変速目標値とする。入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔは、変速時間を表現する物理量の一例であり、タービンランナの角加速度である。出力軸トルクＴｏは、駆動力を表現する物理量の一例であり、例えば、出力軸２０上のトルクである。

また、制御部７０は、変速目標値を成立させる制御操作量を、タービントルクＴｔ（エンジントルクＴｅも同意）と、ローギヤ段側クラッチトルクＴclowと、ハイギヤ段側クラッチトルクＴchiの３つの値としている。ローギヤ段側クラッチトルクＴclowは、変速前後のギヤ段のうち低速側のギヤ段において係合状態とされ、高速側のギヤ段で解放される係合装置のトルク容量である。ハイギヤ段側クラッチトルクＴchiは、変速前後のギヤ段のうち高速側のギヤ段において係合状態とされ、低速側のギヤ段で解放される係合装置のトルク容量である。言い換えると、制御部７０は、自動変速機１８の入力軸トルク、解放側の係合装置のトルク容量および係合側の係合装置のトルク容量の３つの値を制御操作量とする。

本実施形態では、運動方程式の解を求めるための拘束条件として、解放側の係合装置と係合側の係合装置とで受け持つ伝達トルクのトルク分担率を用いる。トルク分担率を拘束条件とすることで、変速中のトルクの受け渡しを運動方程式に組み込むことができ、かつ制御操作量を一意に解くことができる。トルク分担率は、自動変速機１８の変速時に解放側の係合装置と係合側の係合装置とで受け持つ必要がある合計の伝達トルク（合計伝達トルク）を、例えば入力軸１６上のトルクに置き換えたときに、その入力軸上合計伝達トルクに対して両係合装置が各々分担する伝達トルクの割合である。本実施形態では、ローギヤ段係合装置のトルク分担率を「ｘlow」とし、ハイギヤ段係合装置のトルク分担率を「ｘhi」とする。変速中には、トルクの受け渡しを反映するように、各トルク分担率が時系列で変化する。ある瞬間のローギヤ段係合装置のトルク分担率ｘlowの値をｘ（例えば０≦ｘ≦１）として、各トルク分担率は、以下の式（１）および式（２）で表される。
ｘlow ＝ ｘ…（１）
ｘhi ＝ １−ｘ…（２）

ローギヤ段側クラッチトルクＴclowとハイギヤ段側クラッチトルクＴchiとの関係式は、入力軸１６上のトルクに換算した各クラッチトルクＴclow，Ｔchiの値と、トルク分担率の値「ｘ」、「１−ｘ」とを用いて定義することができる。そして、上記［数１］、［数２］および入力軸１６上のトルクに換算したローギヤ段側クラッチトルクＴclowとハイギヤ段側クラッチトルクＴchiとの関係式から、制御操作量を算出する関係式が導き出される。導き出された関係式から、タービントルクＴｔ、ローギヤ段側クラッチトルクＴclowおよびハイギヤ段側クラッチトルクＴchiが算出される。

タービントルクＴｔは、トルク分担率の値「ｘ」、「１−ｘ」、入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔ、および出力軸トルクＴｏなどを用いた関係式にて表される。同様に、ローギヤ段側クラッチトルクＴclowは、トルク分担率の値「ｘ」、入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔおよび出力軸トルクＴｏなどを用いた関係式にて表される。ハイギヤ段側クラッチトルクＴchiは、トルク分担率の値「１−ｘ」、入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔおよび出力軸トルクＴｏなどを用いた関係式にて表される。つまり、本実施形態の変速モデルは、変速目標値と制御操作量とを含む自動変速機１８の運動方程式（［数１］、［数２］）と、トルク分担率を表す関係（式（１）、式（２））とを用いて、変速目標値に基づいて制御操作量を算出するものである。このように、本実施形態では、上記［数１］、［数２］にトルク分担率ｘにて設定した拘束条件を追加することで、変速モデルを用いて自動変速機１８の変速を実行する。

図２に示す制御操作量算出部７６は、自動変速機１８の変速中に、上記変速モデルを用いて、変速目標値に基づいて制御操作量を算出する。具体的には、制御操作量算出部７６は、トルク分担率算出部７８と、変速目標値算出部８０とを備えている。トルク分担率算出部７８は、例えば、トルク分担率ｘを変化させる態様を定めた変速進行度マップを記憶している。変速進行度マップは、変速中の経過時間と、実現すべきトルク分担率ｘとの対応関係を示すものである。変速中の経過時間は、変速制御開始時からの経過時間や、前回トルク分担率ｘを算出してからの経過時間などである。トルク分担率算出部７８は、経過時間と、変速進行度マップとに基づいて、現在の目標とするトルク分担率ｘを算出する。

トルク分担率算出部７８は、算出したトルク分担率ｘと、上記式（１）および式（２）から、ローギヤ段係合装置のトルク分担率ｘlowおよびハイギヤ段係合装置のトルク分担率ｘhiを算出する。変速進行度マップは、変速パターンごとや変速段間ごとに予め定められていることが好ましい。トルク分担率ｘの初期値は、アップシフトでは１、ダウンシフトでは０とされることが好ましい。

変速目標値算出部８０は、入力軸角加速度変化マップを記憶している。入力軸角加速度変化マップは、入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔを変化させる態様を定めたマップである。入力軸角加速度変化マップは、変速ショックの抑制と変速時間の短縮とを両立させながらイナーシャ相中にタービン回転数ωｔを変化させることができるように、予め定められている。変速目標値算出部８０は、変速中の経過時間と、入力軸角加速度変化マップとに基づいて、イナーシャ相中の入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値を算出する。経過時間は、例えば、イナーシャ相開始時からの経過時間や、前回入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値を算出してからの経過時間等である。変速目標値算出部８０は、イナーシャ相中以外では、タービン回転数ωｔの変化に基づいて入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値を算出する。

変速目標値算出部８０は、出力軸トルク変化マップを記憶している。出力軸トルク変化マップは、出力軸トルクＴｏを変化させる態様を定めたマップである。変速目標値算出部８０は、エンジン出力制御部７２によって算出された要求駆動力Ｆdemおよび変速制御開始時からの経過時間に基づいて出力軸トルクＴｏの目標値を算出する。なお、入力軸角加速度変化マップおよび出力軸トルク変化マップは、例えば、変速パターンごとや変速段間ごとに予め定められている。

制御操作量算出部７６は、制御操作量を算出する関係式から、トルク分担率算出部７８により算出された係合装置のトルク分担率（ｘ，ｘlow，ｘhi）、および変速目標値算出部８０により算出された各変速目標値（入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔおよび出力軸トルクＴｏの目標値）に基づいて、制御操作量としてのタービントルクＴｔ、ローギヤ段側クラッチトルクＴclowおよびハイギヤ段側クラッチトルクＴchiの各要求値を算出する。

エンジン出力制御部７２は、変速制御部７４により自動変速機１８の変速中であると判定された場合には、制御操作量算出部７６により算出されたタービントルクＴｔの要求値が得られるように、エンジン出力制御指令信号Ｓｅを出力する。変速制御部７４は、自動変速機１８の変速を実行すべきと判断した場合には、目標ギヤ段が達成されるように、制御操作量算出部７６により算出されたローギヤ段側クラッチトルクＴclowおよびハイギヤ段側クラッチトルクＴchiの各要求値を得るための油圧指令信号Ｓｐを油圧制御回路２８に対して出力する。

エンジン出力制御部７２は、制御操作量算出部７６により算出されたタービントルクＴｔの要求値からエンジントルクＴｅの要求値（以下、単に「要求トルクＴｄ」と称する。）を算出する。エンジン出力制御部７２は、エンジントルクＴｅの要求値から、エンジン１２の吸入空気量Ｑを決定する。エンジン１２の吸入空気量Ｑは、例えば、要求トルクＴｄと、エンジン回転数ωｅに基づいて決定される。エンジン出力制御部７２は、エンジン１２の各気筒に吸入される空気量が決定された吸入空気量Ｑとなるように、スロットルバルブの開度θｔｈの指令値を出力する。エンジン出力制御部７２は、エンジン１２の吸入空気量Ｑと、目標空燃比に基づいて、燃料噴射量の要求値を決定する。エンジン出力制御部７２は、決定された燃料噴射量の要求値を指令値として出力する。

また、本実施形態の制御部７０は、自動変速機１８の変速中に一時的にエンジン１２の出力トルクの要求値を低下させるトルクダウン期間を設ける。ダウンシフトにおけるトルクダウン期間は、例えば、イナーシャ相の終盤である。イナーシャ相の終盤は、例えば、エンジン回転数ωｅが上昇して変速後の目標回転数ωｅ１に近づいてから、エンジン回転数ωｅが目標回転数ωｅ１に同期してクラッチの掛け替えが完了するまでの期間である。トルクダウン期間における要求トルクＴｄの低下量ΔＴｄは、例えば、エンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１に対してオーバーシュートすることを抑制するように定められる。トルクダウン期間における要求トルクＴｄの低下量ΔＴｄは、例えば、エンジン１２等のイナーシャトルクに基づいて予め定められる。本実施形態の制御部７０は、トルクダウン期間において、一時的に、変速モデルに基づいて算出されるエンジントルクＴｅの要求値に対して実際のエンジン制御に用いる要求値を低下させる。なお、トルクダウン期間および要求トルクＴｄの低下量ΔＴｄは、予め変速モデルに組み込まれていてもよい。言い換えると、トルクダウン期間の開始および終了と、要求トルクＴｄの一時的な低下は、変速モデルの数式に組み込まれていてもよい。

本実施形態のエンジン１２は、リーン燃焼モードを有する。リーン燃焼モードは、エンジン１２の空燃比をストイキ空燃比よりもリーン側の空燃比とする燃焼モードである。ガソリンを燃料とするエンジン１２の所定のリーン空燃比は、例えば、「１５．５〜２５」である。リーン燃焼モードは、例えば、エンジン１２の運転領域（エンジン回転数ωｅ、エンジントルクＴｅ）のうち、低回転数側および低トルク側のリーン燃焼領域において実行される。リーン燃焼領域よりも高回転数側の領域や高トルク側の領域では、例えば、ストイキ燃焼モードが選択される。ストイキ燃焼モードは、エンジン１２の空燃比をストイキ空燃比やストイキ空燃比の近傍の空燃比の値とする燃焼モードである。ガソリンを燃料とするエンジン１２のストイキ空燃比（理論空燃比）は、例えば、１４．７である。

本実施形態のエンジン出力制御部７２は、予め定められた燃焼モードマップに基づいて、エンジン１２の燃焼モードを決定する。燃焼モードマップは、エンジン回転数ωｅおよびエンジントルクＴｅの組み合わせであるエンジン動作点と、当該動作点において実行する燃焼モードとの対応関係を定めたマップである。燃焼モードマップは、例えば、エンジン回転数ωｅを横軸、エンジントルクＴｅを縦軸とする２次元マップである。燃焼モードマップには、エンジン１２をリーン燃焼モードで動作させるリーン燃焼領域、およびエンジン１２をストイキ燃焼モードで動作させるストイキ燃焼領域が定められている。リーン燃焼領域とストイキ燃焼領域とは互いに隣接していることが好ましい。エンジン１２の動作点が、リーン燃焼領域上の動作点からストイキ燃焼領域上の動作点に変化すると、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの移行判断がなされる。

エンジン出力制御部７２は、リーン燃焼モードの実行中や実行後に、リッチスパイク制御を実行する。リッチスパイク制御は、エンジン１２の空燃比を一時的に所定のリッチ空燃比として触媒１２ｂを再生すると共に要求トルクＴｄを実現するようにエンジン１２の
点火時期を遅角させる制御である。エンジン１２の触媒１２ｂは、リーン燃焼モードにおいて発生する排気ガス中の窒素酸化物を吸着する機能を有するものである。リッチスパイク制御において空燃比がリッチ側の値とされることにより、触媒１２ｂに吸着されている窒素酸化物が窒素に還元され、触媒１２ｂの浄化能力（窒素酸化物を吸蔵する能力）が回復する。エンジン出力制御部７２は、例えば、リーン燃焼モードにおいて触媒１２ｂに吸蔵された窒素酸化物の吸蔵量が所定量に到達すると、リッチスパイク制御を実行する。エンジン出力制御部７２は、触媒１２ｂに吸着した窒素酸化物の累計吸着量を推定する吸着量推定部を有しており、累計吸着量の推定値が所定量以上となると、リッチスパイク制御を実行する。

また、エンジン出力制御部７２は、エンジン１２の燃焼モードをリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ移行させるときにリッチスパイク制御を実行する。リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの移行判定は、例えば、現在のエンジン回転数およびエンジントルクに基づいて行われる。

エンジン出力制御部７２は、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切り替え判断がなされると、リーン燃焼モードを終了してからストイキ燃焼モードを開始するまでの間に、リッチスパイク制御を実行する。エンジン出力制御部７２は、累計吸着量の推定値に基づいて、リッチスパイク制御の実行期間を定める。リッチスパイク制御の実行期間は、累計吸着量の推定値が大きな値となるに従い長くされる。リッチスパイク制御が実行されると、累計吸着量の推定値はリセットされる。

エンジン出力制御部７２は、リッチスパイク制御において、空燃比を所定のリッチ空燃比にすると共にエンジン１２の点火時期を遅角させる。以下に説明するように、この点火遅角制御により、エンジントルクの変動が抑制される。エンジン１２の空燃比がリッチ側の値とされると、燃料の燃焼エネルギーが大きくなる。燃焼エネルギーの増加分がそのままエンジントルクとして出力されてしまうと、要求トルクＴｄに対してリッチスパイク制御中のエンジントルクＴｅが大きくなり、トルク変動によりショックが発生してしまう。これに対して、点火時期が遅角されると、エンジントルクＴｅの増加が抑制される。エンジン出力制御部７２は、空燃比が所定のリッチ空燃比とされることによるトルク上昇を、点火遅角制御によるトルク低下により抑える。これにより、リッチスパイク制御においてトルクの変動を抑制しつつ触媒１２ｂの浄化機能回復を実現することができる。

また、本実施形態のエンジン出力制御部７２は、自動変速機１８の変速中のトルクダウン期間において一時的に要求トルクＴｄが低下すると、エンジン１２の点火時期を遅角させることによって要求トルクＴｄの低下にエンジントルクＴｅを追随させる。点火時期の遅角によれば、要求トルクＴｄの低下に対して高い応答性でエンジントルクＴｅを低下させることが可能である。

ここで、リッチスパイク制御の実行期間と変速中のトルクダウン期間とが重なる場合がある。この場合に、エンジン１２において要求トルクＴｄを実現可能な遅角量が許容されず、トルク変動が生じてしまう可能性がある。例えば、リッチスパイク制御の実行中にトルクダウン期間が開始されることがある。リッチスパイク制御では、空燃比をリッチ化することによるトルク変動を抑制するように、エンジン１２の点火時期が遅角されている。この状態から、トルクダウン期間となって要求トルクＴｄが低下すると、点火時期の遅角量を増加させる必要がある。

一方で、エンジン１２には、失火等を未然に抑制する観点から、点火時期の遅角量の上限である限界遅角量γmaxが定められている。限界遅角量γmaxは、エンジン１２において許容される遅角量の最大値である。すなわち、エンジン１２の点火時期を限界遅角量γmaxよりも遅角側の時期とすることが禁止されている。トルクダウン期間において必要とされる遅角量が限界遅角量γmaxを超えていると、点火遅角によって要求トルクＴｄを実現することができず、トルク変動が生じてしまうことになる。

これに対して、本実施形態の制御部７０は、リッチスパイク制御の実行期間とトルクダウン期間とに重複期間が発生する場合、重複期間においてエンジン１２の吸入空気量Ｑを所定の空気量としてリッチスパイク制御を実行する。エンジン１２では、吸入空気量Ｑの値に応じて筒内の燃焼状態が異なる。従って、エンジン回転数ωｅや空燃比の条件が同じであっても、吸入空気量Ｑの値に応じて、許容できる限界遅角量γmaxが異なる。制御部７０は、エンジン１２において要求トルクＴｄに基づく遅角要求が許容されるように、吸入空気量Ｑの値を調整する。

所定の空気量に対して所定のリッチ空燃比でエンジン１２を運転する場合に許容される限界遅角量γmaxは、重複期間における要求トルクＴｄを実現可能な遅角量以上である。以下の説明では、重複期間における要求トルクＴｄを実現可能な遅角量のうち最も小さな遅角量を「必要遅角量γｄ」と称する。つまり、制御部７０は、要求トルクＴｄを実現するための必要最小限の遅角量である必要遅角量γｄが許容されるように、必要に応じて吸入空気量Ｑを調整する。

制御部７０は、要求トルクＴｄに応じた吸入空気量のままでも必要遅角量γｄが許容される場合、吸入空気量Ｑの値を変更しない。一方、制御部７０は、要求トルクＴｄに応じた吸入空気量に対して許容される限界遅角量γmaxが、必要遅角量γｄ未満である場合、吸入空気量Ｑの値を変更する。制御部７０は、限界遅角量γmaxが必要遅角量γｄ以上となる所定の空気量を、例えばマップに基づいて算出する。制御部７０は、算出した所定の空気量を実現するようにスロットル制御の指令値を出力する。エンジン１２の吸入空気量Ｑを変更した場合も、リッチスパイク制御における空燃比は所定のリッチ空燃比とされる。つまり、吸入空気量Ｑが調整されることにより、リッチスパイク制御の中断が抑制される。これにより、本実施形態の車両制御装置１によれば、リッチスパイク制御の実行期間と変速中のトルクダウン期間とが重なるときのトルク変動を抑制しつつリッチスパイク制御を継続して実行することが可能となる。

図３から図５を参照して、本実施形態の車両制御について説明する。図３に示す制御フローは、例えば、所定の間隔で繰り返し実行される。図５に示すタイムチャートには、（ａ）ギア段の要求値、（ｂ）アクセル開度、（ｃ）燃焼モード、（ｄ）トルク、（ｅ）吸入空気量、（ｆ）遅角量、（ｇ）回転数、が示されている。

図３のステップＳ１０では、制御部７０の変速制御部７４により、ダウンシフト判断がなされているか否かが判定される。制御部７０は、変速線図等に基づいて選択された目標変速段が、現在の変速段よりも低速側の変速段である場合にステップＳ１０で肯定判定する。図５では、時刻ｔ１にアクセル開度に基づいてダウンシフト判断がなされる。ステップＳ１０の判定の結果、ダウンシフト判断がなされていると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ２０では、制御部７０のエンジン出力制御部７２により、リーンからストイキへの切り替え判断がなされているか否かが判定される。制御部７０は、例えば、予め定められた燃焼モードマップに基づいて、エンジン１２に対して要求される燃焼モードがリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替わっている場合にステップＳ２０で肯定判定する。図５では、時刻ｔ２にリーンからストイキへの切り替え判断がなされてリッチスパイク制御が開始される。ステップＳ２０の判定の結果、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切り替え判断がなされていると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０へ進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）にはステップＳ９０に進む。

ステップＳ３０では、制御部７０のエンジン出力制御部７２により、リッチスパイク実施時間Ｔspkが予測される。制御部７０は、触媒１２ｂに吸着された窒素酸化物の累計吸着量の推定値に基づいて、リッチスパイク実施時間Ｔspkを算出する。リッチスパイク実施時間Ｔspkは、リッチスパイク制御の実行期間の長さである。本実施形態の車両制御装置１では、リッチスパイク制御におけるエンジン１２の空燃比は、予め定められた所定のリッチ空燃比とされる。ガソリンを燃料とするエンジン１２の所定のリッチ空燃比は、例えば、「１０〜１４」の範囲の値とされる。リッチスパイク制御における所定のリッチ空燃比の値は、一定値とされてもよい。

制御部７０は、累計吸着量の推定値と、所定のリッチ空燃比とに基づいて、触媒１２ｂに吸着された窒素酸化物を除去して排気浄化能力を回復させるために要する時間をリッチスパイク実施時間Ｔspkとして算出する。なお、制御部７０は、累計吸着量の値とリッチスパイク実施時間Ｔspkとの対応関係を定めたマップに基づいて、リッチスパイク実施時間Ｔspkを決定するようにしてもよい。図５では、時刻ｔ２から時刻ｔ４までがリッチスパイク制御の実行期間であり、リッチスパイク実施時間Ｔspkは、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間である。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、制御部７０により、同期までの時間Ｔsyncが予測される。同期までの時間Ｔsyncは、エンジン回転数ωｅがダウン変速の変速後の目標回転数ωｅ１に同期するまでの所要時間である。同期までの時間Ｔsyncの基点は、例えば、リッチスパイク制御の開始時点である。制御部７０は、変速モデルにおける入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値に基づいて、同期までの時間Ｔsyncを予測する。図５では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間が同期までの時間Ｔsyncとして予測される。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、制御部７０により、リッチスパイク制御の実行期間Ｐｒとトルクダウン制御の実行期間Ｐｔとに重複期間Ｐｃが発生するか否かが判定される。なお、リッチスパイク制御の実行期間とトルクダウン制御の実行期間との重複には、２つの期間が一致することや、一方の期間が他方の期間に含まれること、一方の期間の一部と他方の期間の一部とが一致することなどが含まれる。本実施形態の制御部７０は、リッチスパイク実施時間Ｔspkが同期までの時間Ｔsyncよりも大きい場合に、ステップＳ５０で肯定判定する。ステップＳ５０の判定の結果、リッチスパイク実施時間Ｔspkが同期までの時間Ｔsyncよりも大きいと判定された場合（ステップＳ５０−Ｙ）にはステップＳ６０に進み、そうでない場合（ステップＳ５０−Ｎ）にはステップＳ９０に進む。図５では、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、リッチスパイク制御の実行期間Ｐｒとトルクダウン期間Ｐｔとが重複する重複期間Ｐｃである。

ステップＳ６０では、制御部７０により、点火遅角によるエンジントルク指示値が算出される。点火遅角によるエンジントルク指示値は、変速中のトルクダウン期間におけるエンジントルクＴｅの要求値である。図５では、時刻ｔ３にトルクダウン期間が開始する。トルクダウン期間において、制御部７０は、変速目標値および変速モデルに基づいて算出された要求トルクＴｄ０に対して、実際にエンジン１２に対して要求するエンジントルク指示値Ｔｄ２を低下させる。トルクダウン期間におけるエンジントルク指示値Ｔｄ２は、例えば、エンジン回転数ωｅを変速後の目標回転数ωｅ１に同期させるときのエンジン回転数ωｅのオーバーシュートを抑制するように定められる。また、トルクダウン制御におけるエンジントルクＴｅの要求値は、例えば、出力軸トルクＴｏの値を変速の進行度合いに応じた出力軸トルクＴｏの要求値とするように定められる。

本実施形態の制御部７０は、トルクダウン期間とリッチスパイク制御の実行期間が重なると予測される場合、トルクダウン期間が開始する前に予めトルクダウン制御中の点火遅角によるエンジントルク指示値Ｔｄ２を算出する。ステップＳ６０が実行されると、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、制御部７０により、点火遅角によるエンジントルク指示値Ｔｄ２が点火遅角により実現可能な下限トルクＴｅ０よりも小であるか否かが判定される。ステップＳ７０では、吸入空気量Ｑを変更することなく点火遅角によるエンジントルク指示値を実現可能か否かの判定がなされる。

本実施形態の制御部７０は、限界遅角量マップを記憶している。制御部７０には、エンジン１２の各動作点での点火時期に対するトルクカーブ特性や遅角に対する失火限界の情報が記憶されている。限界遅角量マップは、エンジン１２の各気筒の吸入空気量と当該吸入空気量に対して許容される限界遅角量γmaxとを関連づけたマップである。制御部７０は、所定のリッチ空燃比についての限界遅角量マップを参照して、ステップＳ７０の判定を行う。制御部７０は、エンジン１２の空燃比が所定のリッチ空燃比である場合の限界遅角量γmaxを限界遅角量マップから読み込む。

具体例に基づいて説明すると、図５では、時刻ｔ２以降においてアクセル開度が一定である。時刻ｔ２以降のアクセル開度に応じて算出される要求トルクＴｄの値は、Ｔｄ０である。この要求トルクＴｄの値Ｔｄ０に応じた吸入空気量Ｑ０に対して、所定のリッチ空燃比の限界遅角量マップでは、限界遅角量γmaxの値として、図５に示す遅角量γ０が対応づけられている。なお、触媒１２ｂの温度に基づく遅角制限がなされている場合、限界遅角量マップに基づく遅角量の上限値および触媒１２ｂの温度に基づいて許容される遅角量の上限値のうち、小さな方の値が限界遅角量γmaxとされる。

制御部７０は、エンジン１２の遅角量γを、読み込んだ限界遅角量γmaxの値γ０とした場合のエンジントルクＴｅを算出する。制御部７０は、例えば、限界遅角量γmaxとエンジン１２のトルクカーブ特性に基づいて、下限トルクを算出する。トルクカーブ特性は、エンジン１２の各動作点における点火時期（遅角量）と発生するエンジントルクＴｅとの対応関係を示すものである。トルクカーブ特性は、エンジン回転数ωｅ、吸入空気温度、気圧、燃料種類（例えば、オクタン価）などのパラメータ値の組み合わせに応じて複数存在する。制御部７０は、各パラメータを決定してトルクカーブ特性を選択し、当該トルクカーブ特性に基づいて限界遅角量γmaxにおいて発生するエンジントルクＴｅの値を算出する。なお、エンジン回転数ωｅの値としては、重複期間Ｐｃにおけるエンジン回転数ωｅの値、例えば変速後の目標回転数ωｅ１が用いられる。

リッチスパイク制御においてエンジン１２の遅角量をγ０の値とした場合、実現されるエンジントルクＴｅは、図５に示す下限トルクＴｅ０となる。下限トルクＴｅ０は、点火遅角により実現可能な下限のトルクである。下限トルクＴｅ０は、重複期間Ｐｃ（時刻ｔ３から時刻ｔ４）の要求トルクＴｄの値Ｔｄ２よりも高トルク側の値である。つまり、吸入空気量ＱがＱ０である場合、重複期間Ｐｃにおいてエンジン１２の点火時期を許容される範囲の最も遅角側の時期としても、要求トルクＴｄの値Ｔｄ２までエンジントルクＴｅを低下させることができない。言い換えると、点火遅角により実現可能な下限トルクＴｅ０が点火遅角によるエンジントルク指示値Ｔｄ２よりも大である場合、エンジン１２の遅角量を限界遅角量γmax（＝γ０）にしても、実際のエンジントルクＴｅを要求トルクＴｄまで低下させることができない。

ステップＳ７０の判定の結果、点火遅角によるエンジントルク指示値が点火遅角により実現可能な下限トルクよりも小であると判定された場合（ステップＳ７０−Ｙ）にはステップＳ８０に進み、そうでない場合（ステップＳ７０−Ｎ）にはステップＳ１００に進む。

ステップＳ８０では、制御部７０により、吸入空気量Ｑが変更される。制御部７０は、例えば、以下に図４に示す制御フローを実行して、吸入空気量Ｑを変更する。

まず、ステップＳ２１０では、制御部７０により、吸入空気量Ｑが所定量α増加される。吸入空気量Ｑが増加すると、筒内における燃焼状態が活性化されることなどにより、点火時期をより遅角側のタイミングとすることが許容されやすいと考えられる。つまり、吸入空気量Ｑを増加させることで、限界遅角量γmaxがより遅角側の値に変化することが期待できる。ステップＳ２１０が実行されると、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、制御部７０により、点火遅角により実現可能な下限トルクが算出される。制御部７０は、ステップＳ２１０で変更された後の吸入空気量Ｑと、限界遅角量マップとに基づいて、限界遅角量γmaxを算出する。制御部７０は、エンジン１２の遅角量γを算出した限界遅角量γmaxとした場合のエンジントルクを「点火遅角により実現可能な下限トルク」として算出する。ステップＳ２２０が実行されると、ステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２３０では、制御部７０により、点火遅角によるエンジントルク指示値が点火遅角により実現可能な下限トルクよりも小であるか否かが判定される。制御部７０は、ステップＳ６０で算出された点火遅角によるエンジントルク指示値が、ステップＳ２２０で算出された点火遅角により実現可能な下限トルクよりも小であるか否かを判定する。その判定の結果、点火遅角によるエンジントルク指示値が点火遅角により実現可能な下限トルクよりも小であると判定された場合（ステップＳ２３０−Ｙ）にはステップＳ２１０に移行し、そうでない場合（ステップＳ２３０−Ｎ）にはステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２４０では、制御部７０により、吸入空気量Ｑが出力される。ステップＳ２４０で出力される吸入空気量Ｑに対して許容される限界遅角量γmaxは、重複期間Ｐｃにおける要求トルクＴｄを実現可能な遅角量（必要遅角量γｄ）以上である。図５には、ステップＳ２４０で出力される所定の空気量Ｑ１の一例が示されている。所定の空気量Ｑ１に対して許容される限界遅角量γmaxの値は、遅角量γ１である。エンジン１２の遅角量を遅角量γ１とした場合、下限トルクは図５に示すＴｅ１となる。下限トルクＴｅ１は、重複期間Ｐｃにおける要求トルクＴｄの値Ｔｄ２と等しい。つまり、本実施形態では、所定の空気量Ｑ１に対して所定のリッチ空燃比でエンジン１２を運転する場合に許容される限界遅角量γmaxの値γ１は、重複期間Ｐｃにおける要求トルクＴｄの値Ｔｄ２を実現可能な必要最小限の遅角量に等しい。エンジン１２の吸入空気量Ｑが所定の空気量Ｑ１とされることで、燃費の低下を極力抑えながらトルク変動を抑制し、変速ショックを好適に抑制することが可能となる。なお、本実施形態の場合、所定の空気量Ｑ１に対応する要求トルクＴｄの値Ｔｄ１は、要求駆動力に応じた要求トルクＴｄの値Ｔｄ０よりも大きな値である。つまり、エンジン１２の吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１とすることは、一時的に要求トルクＴｄを増加させることに相当する。ステップＳ２４０が実行されると、本制御フローは終了してステップＳ８０に戻る。ステップＳ８０で吸入空気量Ｑが変更されると、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ９０では、制御部７０により、点火遅角によるエンジントルク指示値が算出される。ステップＳ９０が実行されると、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、制御部７０により、同期判定がなされる。制御部７０は、入力軸回転数が、（変速後の同期回転数−β）よりも大であると、回転数が同期したと判定する。同期判定閾値βは、入力軸回転数が変速後の目標回転数に充分近づいたことを判定する閾値である。図５では、時刻ｔ３にエンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１に近くなり、入力軸回転数が変速後の同期回転数に同期したと判定される。ステップＳ１００の判定の結果、回転数が同期したと判定された場合（ステップＳ１００−Ｙ）にはステップＳ１１０に進み、そうでない場合（ステップＳ１００−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ１１０では、制御部７０により、点火遅角によるトルクダウンがエンジン制御に対して要求される。つまり、ステップＳ１１０では、トルクダウン期間のトルクダウン要求がなされる。制御部７０は、要求駆動力に応じた要求トルクＴｄの値Ｔｄ０から要求トルクＴｄの低下量ΔＴｄだけ低いトルクＴｄ２を要求トルクＴｄとする。この値は、ステップＳ６０で算出される点火遅角によるエンジントルク指示値に等しい。つまり、ステップＳ１１０では、ステップＳ６０で算出された点火遅角によるエンジントルク指示値が要求トルクＴｄとして実際にエンジン１２に対して要求される。エンジン出力制御部７２は、点火遅角によるエンジントルク指示値に基づいて点火時期の遅角量を決定し、決定した点火時期をエンジン１２に対して指令する。

ステップＳ１１０が実行されるときまでには、制御部７０によって必要に応じて吸入空気量Ｑが調整されており、エンジン１２において、限界遅角量γmaxが必要遅角量γｄ以上となっている。従って、トルクダウン期間Ｐｔにおいてリッチスパイク制御を実行する場合に、エンジン１２の遅角量を必要遅角量γｄとすることができる。よって、トルクダウン期間とリッチスパイク制御の実行期間が重なった場合に、重複期間Ｐｃにリッチスパイク制御を実行しつつ、トルク変動を抑制することができる。図５では、時刻ｔ５に遅角量γの低減が開始され、時刻ｔ６に遅角量γが要求駆動力に応じた値となって、トルクダウン期間Ｐｔが完了する。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置１は、リッチスパイク制御の実行期間とトルクダウン期間とに重複期間が発生する場合、重複期間においてエンジン１２の吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１としてリッチスパイク制御を実行する。要求トルクＴｄを実現する必要遅角量γｄが許容されるように吸入空気量Ｑが制御されることで、リッチスパイク制御による触媒１２ｂの再生と、変速ショックの抑制の両立が可能となる。

また、本実施形態のように所定の空気量Ｑ１を要求トルクＴｄに応じた空気量Ｑ０よりも多い空気量とした場合、各燃焼行程における燃料噴射量が増加し、リッチスパイク実施時間Ｔspkの短縮を図ることができる。

本実施形態に係る車両制御装置１は、変速目標値と変速モデルに基づいて決定される制御操作量によって、変速の進行を制御する。よって、変速を開始する時点でリッチスパイク制御の実行期間とトルクダウン期間とに重複期間Ｐｃが発生するか否かを精度よく予測することができる。よって、重複期間Ｐｃが開始する前から、予めエンジン１２の吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１に調整しておくことができる。これにより、重複期間Ｐｃが開始したタイミングで即座に遅角量γを必要遅角量γｄまで増加させることが可能である。

制御部７０は、時刻ｔ２にリッチスパイク制御を開始するときに重複期間Ｐｃが発生すると予測された場合、図５に示すように、重複期間が開始する前に吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１まで増加させる。仮に、重複期間Ｐｃが実際に開始してから吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１まで増加させようとした場合、吸入空気量Ｑの遅れにより、遅角量γを必要遅角量γｄまで増加させることができるようになるまでにある程度の時間を要する。これに対して、予め吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１としておけば、時刻ｔ３に速やかに必要遅角量γｄまで遅角量γを増加させることが可能である。変速制御の開始後にリッチスパイク制御が開始される場合、リッチスパイク制御の開始と同時に吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１とするようにしてもよい。変速制御の開始前からリッチスパイク制御が実行されている場合、変速制御の開始と同時に吸入空気量Ｑを所定の空気量Ｑ１とするようにしてもよい。

［実施形態の第１変形例］
上記実施形態では、所定の空気量Ｑ１は要求トルクＴｄに応じた空気量Ｑ０よりも多い空気量であったが、これに限定されるものではない。所定の空気量Ｑ１は、要求トルクＴｄに応じた空気量Ｑ０よりも少ない空気量とされてもよい。つまり、所定の空気量Ｑ１は、限界遅角量γmaxが必要遅角量γｄ以上となる空気量であればよい。

また、上記実施形態では、所定の空気量Ｑ１に対して許容される限界遅角量γmaxの値γ１は、下限トルクＴｅ１が重複期間における要求トルクＴｄの値Ｔｄ２と一致する遅角量であったが、これには限定されない。所定の空気量Ｑ１に対して許容される限界遅角量γmaxは、重複期間Ｐｃにおける要求トルクＴｄを実現可能な遅角量（必要遅角量γｄ）以上であればよい。

［実施形態の第２変形例］
上記実施形態では、適用される変速がアクセルオンの状態でダウンシフトがなされるパワーオンダウンシフトであったが、実施形態の制御を適用可能な変速の態様はこれには限定されない。適用可能な変速の態様としては、例えば、運転者のシフト操作に応じてなされるダウンシフトや、パワーオフダウンシフトなどの各種のダウンシフトが挙げられる。また、各種のアップシフトに上記実施形態の制御が適用されてもよい。つまり、上記実施形態の制御は、各種の変速中のトルクダウン要求によるトルクダウン期間と、リッチスパイク制御の実行期間とに重複期間が発生する場合に適用可能である。

［実施形態の第３変形例］
上記実施形態では、図４に示すように、下限トルクＴｅ１が要求トルクＴｄの値Ｔｄ２以下となるように、吸入空気量Ｑを変化させていきながら所定の空気量Ｑ１を探索した。これに代えて、所定の空気量Ｑ１を決定するマップを予め記憶しておいてもよい。例えば、制御部７０は、エンジン回転数ωｅと下限トルクＴｅ１の組み合わせと、所定の空気量Ｑ１との対応関係を定めた所定の空気量マップを予め記憶しておき、所定の空気量マップに基づいて、所定の空気量Ｑ１を決定するようにしてもよい。

［実施形態の第４変形例］
上記実施形態では、変速モデルに基づいてエンジントルクＴｅの要求値が決定されたが、これに代えて、他のアルゴリズムによってエンジントルクＴｅの要求値が決定されてもよい。当該アルゴリズムは、変速開始からの経過時間に応じてエンジントルクＴｅを制御するものであって、トルクダウン期間を精度よく予測できるものであることが好ましい。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 車両制御装置
１０ 車両
１２ エンジン
１２ａ 排気管
１２ｂ 触媒
１６ 入力軸
１８ 自動変速機
２０ 出力軸
２６ 駆動輪
７０ 制御部
７２ エンジン出力制御部
７４ 変速制御部
８０ 変速目標値算出部
Ｐｃ 重複期間
Ｐｒ リッチスパイク制御の実行期間
Ｐｔ トルクダウン期間
Ｑ 吸入空気量
Ｑ１ 所定の空気量
Ｔｅ エンジントルク
Ｔｔ タービントルク
Ｔｏ 出力軸トルク
γｄ 必要遅角量
γmax 限界遅角量
ωｅ エンジン回転数
ωｔ タービン回転数
ωｏ 出力軸回転数

Claims (3)

1. 変速モデルに基づいてエンジンの出力トルクの要求値を決定し、前記エンジンの出力トルクを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、自動変速機の変速中に一時的に前記出力トルクの要求値を低下させるトルクダウン期間を設け、
   前記制御部は、前記エンジンの空燃比を一時的に所定のリッチ空燃比として触媒を再生すると共に前記出力トルクの要求値を実現するように前記エンジンの点火時期を遅角させるリッチスパイク制御を実行し、
   前記制御部は、前記リッチスパイク制御の実行期間と前記トルクダウン期間とに重複期間が発生する場合、前記重複期間において前記エンジンの吸入空気量を所定の空気量として前記リッチスパイク制御を実行し、
   前記所定の空気量に対して前記所定のリッチ空燃比で前記エンジンを運転する場合に許容される限界遅角量は、前記重複期間における前記出力トルクの要求値を実現可能な遅角量以上である
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記所定の空気量に対して前記所定のリッチ空燃比で前記エンジンを運転する場合に許容される限界遅角量は、前記重複期間における前記出力トルクの要求値を実現可能な必要最小限の遅角量に等しい
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記重複期間が開始する前から前記エンジンの吸入空気量を前記所定の空気量とする
   請求項１または２に記載の車両制御装置。

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