JP6090238B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、リーン燃焼運転が可能なターボ過給機付きエンジンと自動変速機とを備える車両の制御装置に関する。

特許文献１に開示されているように、車両用のエンジンとして、リーン燃焼運転が可能なターボ過給機付きエンジンが知られている。リーン燃焼運転は、ターボ過給機による過給が行われている過給領域と、過給が行われていない無過給領域の両方で行うことができる。以下、過給領域でリーン燃焼運転を行うエンジンの運転モードを過給リーン燃焼運転モードと言い、無過給領域でリーン燃焼運転を行うエンジンの運転モードを無過給リーン燃焼運転モードと言う。

特開２０１３−１１９８３２号公報 特開２００２−１０６７０３号公報

上記のエンジンを備える車両では、運転者が要求するエンジン出力に応じてエンジンの運転モードの選択が行われる。例えば、低速走行時のように運転者が要求するエンジン出力が小さい場合、無過給リーン燃焼運転モードが選択される。そして、低速走行からの加速時には、運転者からの要求エンジン出力の増大に合わせてエンジンのトルクを増大させるべく、無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへの移行が行われる。

ところが、リーン燃焼運転において排気ガスが有するエネルギ（排気エネルギという）はストイキ燃焼運転に比較して少なく、過給域に入ってもタービンの回転速度は速やかには上昇しない。このため、無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへの移行時には、吸気管圧の立ち上がりに遅れが生じ、それに伴うトルクの応答遅れ（すなわち、目標トルクに対する実際トルクの応答の遅れ）により、エンジン出力に変動や不連続が生じるおそれがあった。エンジン出力の変動や不連続は、車両のドライバビリティを悪化させる原因となる。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへの移行時に、エンジン出力に変動や不連続を生じさせることのないようエンジンと自動変速機とを制御することのできる制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る制御装置は、リーン燃焼運転が可能なターボ過給機付きエンジンと自動変速機とを備える車両のための制御装置である。自動変速機は有段変速機でもよいし無段変速機でもよい。本発明に係る制御装置は、エンジンを制御するエンジン制御部と、自動変速機を制御する変速機制御部とを備える。エンジン制御部と変速機制御部とは、協調してエンジンと自動変速機とを制御する。エンジンの運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行させる場合、エンジン制御部は、空燃比を一時的にリーン空燃比（ストイキ空燃比よりも燃料リーンな空燃比）からストイキ空燃比或いはリッチ空燃比（ストイキ空燃比よりも燃料リッチな空燃比）に変更する。一時的とは、ある期間の経過後、空燃比をストイキ空燃比或いはリッチ空燃比から再びリーン空燃比に戻すことを意味する。この期間は、タービン仕事を増大させて吸気管圧を立ち上がらせることができる期間であればよく、燃費の観点からは短いほうが好ましい。また、吸気管圧が目標吸気管圧に達したことをもって空燃比をリーン空燃比に戻してもよい。変速機制御部は、エンジン制御部によって空燃比がリーン空燃比からストイキ空燃比或いはリッチ空燃比に変更されるとき、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となるエンジン回転速度を与える変速比に自動変速機の変速比を切り替える。

本発明に係る制御装置の好ましい形態では、変速機制御部は、エンジン制御部によって空燃比がストイキ空燃比或いはリッチ空燃比からリーン空燃比へ再び変更されるとき、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となるエンジン回転速度を与える変速比に自動変速機の変速比を切り替える。

また、本発明に係る制御装置の好ましい形態では、エンジンの運転モードを過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行させる場合、エンジン制御部は、空燃比をリーン空燃比からストイキ空燃比に変更するか或いは一時的にリッチ空燃比に変更してからストイキ空燃比に変更する。変速機制御部は、エンジン制御部によって空燃比がリーン空燃比からストイキ空燃比或いはリッチ空燃比に変更されるとき、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となるエンジン回転速度を与える変速比に自動変速機の変速比を切り替える。

本発明に係る制御装置が適用される車両のエンジンは、スロットルバルブとウエストゲートバルブとを備えることができる。この場合、エンジン制御部は、無過給域では、ウエストゲートバルブを全開に維持してスロットルバルブによって吸気管圧を制御し、過給域では、スロットルバルブを全開に維持してウエストゲートバルブによって過給圧を制御する。

本発明に係る制御装置によれば、無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへの移行時、空燃比の一時的なストイキ化或いはリッチ化によって排気エネルギが増大し、これにより過給機のタービン仕事が増大して過給圧及び吸気管圧が速やかに立ち上がるようになる。さらに、それに合わせて自動変速機の変速比の切り替えが行われ、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となるエンジン回転速度がエンジンに与えられる。これにより、吸気管圧は急変することなく上昇し、エンジン出力に変動や不連続が生じることは防がれる。

本発明の実施の形態１の動力システムの構成を示す図である。 比較例のエンジン−変速機制御について説明する図である。 比較例のエンジン−変速機制御による制御結果を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１のエンジン−変速機制御について説明する図である。 本発明の実施の形態１で実行されるエンジン−変速機制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態１のエンジン−変速機制御による制御結果を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１のエンジン−変速機制御の変形例について説明する図である。 本発明の実施の形態２のエンジン−変速機制御による制御結果を示すタイムチャートである。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。

＜実施の形態１の動力システム＞
図１は、実施の形態１の動力システムの構成を示す図である。図１に示す動力システムは、自動車のための動力システムであって、エンジン２、自動変速機６０、及び制御装置７０によって構成される。エンジン２は、リーン燃焼運転が可能なターボ過給機付きエンジンである。自動変速機６０は、少なくとも６段のギアを有する有段変速機である。制御装置７０は、制御プログラムを記憶したメモリと、制御プログラムをメモリから読み出して実行するプロセッサとを備えるコンピュータである。制御装置７０は、エンジン２を制御するエンジン制御部７２と、自動変速機６０を制御する変速機制御部７４とを含む。

エンジン２は、気筒に形成される燃焼室１０に点火プラグ１４を備える火花点火式エンジンである。エンジン２の気筒数および気筒配置は特に限定されない。各気筒のピストン１２はクランクシャフト８に連結されている。クランクシャフト８はエンジン２の出力軸であって、自動変速機６０に連結されている。クランクシャフト８には、エンジン回転速度の計測に用いられるクランク角センサが設けられている。燃焼室１０には、吸気通路１６と排気通路１８が接続されている。燃焼室１０には、燃料を直接噴射する筒内噴射弁２０が設けられ、吸気通路１６には、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁２２が取り付けられている。

吸気通路１６の最上流部には、エアクリーナ２４が設けられている。エアクリーナ２４の下流側には、ターボ過給機４０のコンプレッサ４２が配置されている。また、コンプレッサ４２をバイパスする通路にはエアバイパスバルブ４６が設けられている。コンプレッサ４２の下流側には、水冷インタークーラ２６が設けられている。水冷インタークーラ２６の下流側には、スロットルバルブ２８が設けられている。水冷インタークーラ２６とスロットルバルブ２８との間には、過給圧を計測するための図示しない過給圧センサが設けられている。スロットルバルブ２８の開度（スロットル開度）は、図示しないスロットル開度センサによって計測される。スロットルバルブ２８の下流側には、サージタンク３０が設けられている。サージタンク３０には、吸気管圧を計測するための図示しない吸気管圧センサが設けられている。また、サージタンク３０には、エンジン２の各気筒に空気を導入する吸気マニホールドが設けられている。

排気通路１８には、ターボ過給機４０のタービン４４が配置されている。また、タービン４４をバイパスする通路には電磁駆動式のウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）４８が設けられている。ＷＧＶ４８の下流側には、排気ガスを浄化するための、酸素吸蔵能力を有する触媒３２が設けられている。また、排気通路１８の触媒３２の下流側と吸気通路１６のエアクリーナ２４の下流側との間には、排気ガスの一部を吸気側に再循環させるためのＥＧＲ通路５０が接続されている。ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲクーラ５２とＥＧＲバルブ５４が設けられている。

制御装置７０は、以上のように構成されたエンジン２と自動変速機６０とを制御する。制御装置７０は、アクセルペダルの操作量及び操作速度に基づき、運転者が要求するエンジン出力の大きさを計算する。そして、要求エンジン出力を実現するためのエンジン２の目標動作点を決定する。目標動作点には、エンジン２の目標トルク及び目標空燃比と、自動変速機６０の変速段とが関連付けられている。制御装置７０のエンジン制御部７２は、目標動作点に従いエンジン２のトルク制御及び空燃比制御を行い、変速機制御部７４は、目標動作点に従い自動変速機６０の変速制御を行う。トルク制御では、スロットルバルブ２８の操作による吸気管圧の制御と、ＷＧＶ４８の操作による過給圧の制御とが行われる。空燃比制御では、筒内噴射弁２０及びポート噴射弁２２の操作による燃料噴射量の制御が行われる。また、変速制御では、自動変速機６０の変速段の選択（つまり、変速比の選択）が行われる。

＜比較例のエンジン−変速機制御＞
まず、実施の形態１の制御装置によるエンジン−変速機制御について説明するに先立ち、比較例として、従来のエンジン−変速機制御を図１に示すシステムに適用した例について説明する。

図２は、図１に示すシステムにおけるエンジン２の性能線図である。性能線図には、トルクとエンジン回転速度とを軸とするグラフに、等しいエンジン出力が得られる等出力線が点線で描かれている。ただし、グラフに描かれている等出力線は一例であり、等出力線間の間隔を狭くしてより多くの等出力線を設定することができる。また、グラフには、自動変速機６０の各ギア（変速段）で得られるトルクとエンジン回転速度との関係を示す曲線（等変速比線）も描かれている。ギア１は変速比が最も高いギアであり、ギア６は変速比が最も低いギアである。各等出力線と各等変速比線との交点がエンジン２の動作点である。各動作点に付けられている数値は、その動作点で得られるエンジン出力の大きさを示している。

エンジン２は、リーン燃焼運転とストイキ燃焼運転を選択的に実施することができる。図２に示すグラフには、ストイキ燃焼運転が行われる領域（以下、ストイキ領域）を区画する折れ線と、リーン燃焼運転が行われる領域（以下、リーン領域）を区画する折れ線が描かれている。ストイキ領域を区画する折れ線よりも低回転低トルク側がストイキ領域であり、リーン領域を区画する折れ線よりも低回転低トルク側がリーン領域である。リーン領域はストイキ領域に重ねて設定されている。リーン領域とストイキ領域とが重なる領域では、同一の動作点に対してリーン燃焼運転とストイキ燃焼運転の何れか一方が選択される。なお、リーン燃焼運転時における空燃比は、例えば値が２０以上の空燃比に設定される。

また、ストイキ領域は、ターボ過給機４０による過給が行われる領域（以下、過給域）と、ターボ過給機４０による過給が行われない領域（以下、無過給域（グラフにはＮＡ域と記す））とに分けられる。同様に、リーン領域も、過給域と無過給域（ＮＡ域）とに分けられる。なお、過給域は過給圧が大気圧よりも高い領域であり、無過給域は過給圧が大気圧となる領域である。

図２には、エンジン２の性能線図に重ねて、比較例のエンジン−変速機制御を実行した場合の動作点の軌跡が描かれている。図２に描かれている動作点の軌跡は、エンジン出力を増大させるように、エンジン２の運転モードが無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードを経て過給ストイキ燃焼運転モードへ移行していく様子を示している。比較例のエンジン−変速機制御では、各等出力線上の最高熱効率点を目標動作点として動作点のシフトが行われる。

図３は、比較例のエンジン−変速機制御による制御結果を示すタイムチャートである。タイムチャートには、エンジン２の運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行させ、さらに、過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行させた場合のトルク、空燃比、筒内空気量、吸気管圧、過給圧、スロットル開度、ＷＧＶ開度、変速段、及びエンジン回転速度の各時間変化が示されている。なお、トルク、筒内空気量、吸気管圧、及び過給圧の各時間変化を示すチャートにおいて、実線は目標値を示し、破線は実際値を示している。このタイムチャートに示す制御結果は、図２のグラフに示す動作点の軌跡に対応している。

タイムチャートでは、目標トルクの増大に合わせて、時点t01において、自動変速機６０の変速段がギア１からギア２へシフトアップされている。さらに、目標トルクが無過給域から過給域に入った時点t02において、変速段はギア２からギア３へさらにシフトアップされている。無過給域では、ＷＧＶ開度は全開に保持されてスロットル開度によって吸気管圧が制御されるが、過給域では、スロットル開度は全開に保持されてＷＧＶ開度によって過給圧が制御される。

ここで、トルク、筒内空気量、吸気管圧、及び過給圧の各チャートに着目すると、時点t02以降、目標値に対する実際値の不足が起きていることが分かる。これは、リーン燃焼運転では、ストイキ燃焼運転に比較して排気ガスの温度が低いために、タービン仕事が増大し難いことによる。タイムチャートでは、ＷＧＶ開度は全閉にされているが、それでもタービンの回転速度は速やかには上昇せず、過給圧を速やかに上昇させることができない。そして、過給圧が速やかに上昇しないために吸気管圧が速やかに上昇せず、吸気管圧が速やかに上昇しないために筒内空気量が速やかに増加せず、その結果、目標トルクに対する実際トルクの不足が発生してしまう。

また、タイムチャートでは、時点t03において、変速段をギア３へ保持したまま、空燃比をリーン空燃比からストイキ空燃比に変更している。空燃比のストイキ化によってタービン仕事は増大しやすくなるが、単純に空燃比をストイキ空燃比にしただけではトルクが過剰になる。このため、過給ストイキ燃焼運転モードへの移行時には、ＷＧＶ開度を全開にして過給圧を下げることが行われる。しかしながら、過給圧の応答遅れにより実際過給圧は目標過給圧に対して過剰になる。そこで、吸気管圧を目標吸気管圧に合わせるように、スロットル開度を一時的に小さくすることが行われる。

以上説明したように、比較例のエンジン−変速機制御では、無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへの移行時、トルクの応答遅れが発生してしまう。さらに、過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへの移行時には、スロットルバルブ２８及びＷＧＶ４８の操作による複雑な空気量制御が必要になる。この複雑な空気量制御では、各種の応答遅れが重なることによって実際トルクを目標トルクに合わせきれないおそれがある。つまり、比較例のエンジン−変速機制御では、エンジン２の運転モードが切り替わるときに目標トルクに対する実際トルクの応答遅れやずれが生じるおそれがある。これらはエンジン出力の変動や不連続を生じさせ、車両のドライバビリティを悪化させてしまう。

＜実施の形態１エンジン−変速機制御＞
次に、実施の形態１の制御装置によるエンジン−変速機制御について説明する。図４には、エンジン２の性能線図に重ねて、実施の形態１のエンジン−変速機制御を実行した場合の動作点の軌跡が描かれている。エンジン２の性能線図は、比較例のものと共通であるので説明は省略する。

比較例のエンジン−変速機制御では、各等出力線上の最高熱効率点を目標動作点として動作点のシフトが行われていた。しかし、実施の形態１のエンジン−変速機制御では、要求出力の増大に合わせてエンジン２の運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行する際、空燃比を一時的にストイキ化することが行われる。つまり、エンジン２の運転モードを一時的に過給ストイキ燃焼運転モードへ切り換えることが行われる。さらに、このとき、空燃比を単にストイキ化するのではなく、空燃比のストイキ化の前後においてエンジン出力が等しく、且つ、吸気管圧が等しくなるように（或いは差が最小になるように）目標動作点の選択が行われる。ここで、“空燃比のストイキ化の前後における吸気管圧の差が最小になるように”とは、等しい吸気管圧を得られる動作点が等出力線と等変速比線との交点に存在しない場合には、交点のうちストイキ化前の吸気管圧に最も近い吸気管圧が得られる交点を目標動作点として選択することを意味する。図４においては、数値３で示す等出力線とギア５の等変速比線との交点にある動作点がそれに該当する。自動変速機６０の変速比の制御によってエンジン２をこの動作点に制御することにより（図４においては、変速段をギア２からギア５へシフトアップすることにより）、空燃比のストイキ化の前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比のストイキ化の前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となる回転速度をエンジン２に与えることができる。このような自動変速機６０の変速制御を等吸気管圧変速制御という。

空燃比の一時的なストイキ化により、排気エネルギが増大して過給圧が上昇する。実施の形態１のエンジン−変速機制御では、過給圧が上昇して実際吸気管圧が目標吸気管圧とほぼ等しくなった時点で、空燃比を再びリーン化することが行われる。つまり、エンジン２の運転モードを過給リーン燃焼運転モードへ戻すことが行われる。燃費の観点からは、できる限りリーン燃焼運転の機会を多くとることが好ましいためである。さらに、このとき、空燃比を単にリーン化するのではなく、空燃比のリーン化の前後においてエンジン出力が等しく、且つ、吸気管圧が等しくなるように（或いは差が最小になるように）目標動作点の選択が行われる。図４においては、数値３で示す等出力線と数値４で示す等出力線との間に図示しない等出力線が設定され、この等出力線とギア４の等変速比線との交点が目標動作点として選択されている。自動変速機６０の等吸気管圧変速制御によってエンジン２をこの動作点に制御することにより（図４においては、変速段をギア５からギア４へシフトダウンすることにより）、空燃比のリーン化の前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比のリーン化の前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となる回転速度をエンジン２に与えることができる。

さらなる要求出力の増大に合わせて、エンジン２の運転モードは過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行される。このとき、実施の形態１のエンジン−変速機制御では、空燃比を単にストイキ化するのではなく、空燃比のストイキ化の前後においてエンジン出力が等しく、且つ、吸気管圧が等しくなるように（或いは差が最小になるように）目標動作点の選択が行われる。図４においては、数値４で示す等出力線とギア６の等変速比線との交点にある動作点がそれに該当する。自動変速機６０の等吸気管圧変速制御によってエンジン２をこの動作点に制御することにより（図４においては、変速段をギア４からギア６へシフトアップすることにより）、空燃比のストイキ化の前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比のストイキ化の前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となる回転速度をエンジン２に与えることができる。

図５は、実施の形態１において制御装置７０により実行されるエンジン−変速機制御のルーチンを示すフローチャートである。このルーチンのステップＳ２では、制御装置７０は、エンジン２の運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行させるかどうか判定する。すなわち、現在の動作点が無過給リーン領域であり、目標動作点が過給リーン領域である場合には、過給リーン燃焼運転モードへ移行させると判定する。ステップＳ２の判定の結果が肯定の場合、制御装置７０は、ステップＳ４において、空燃比のストイキ化と等吸気管圧変速制御とを実行する。ステップＳ６では、制御装置７０は、実際吸気管圧が目標吸気管圧とほぼ等しくなったかどうか判定する。ほぼ等しいかどうかは、実際吸気管圧と目標吸気管圧との差が所定の閾値より小さいかどうかで判断することができる。制御装置７０は、ステップＳ６の判定の結果が肯定になるまで、空燃比のストイキ化を継続する。そして、ステップＳ６の判定の結果が肯定になった場合、制御装置７０は、ステップＳ８において、再度の空燃比のリーン化と等吸気管圧変速制御とを実行する。

ステップＳ２の判定の結果が否定の場合、制御装置７０は、ステップＳ１０において、エンジン２の運転モードを過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行させるかどうか判定する。ステップＳ１０の判定の結果が肯定の場合、制御装置７０は、ステップＳ１２において、空燃比のストイキ化と等吸気管圧変速制御とを実行する。一方、ステップＳ２の判定の結果に加えてステップＳ１０の判定の結果も否定の場合、制御装置７０は、ステップＳ１４において、従来の変速比制御を実行する。比較例において説明したとおり、従来の変速比制御では、エンジン２の動作点が各等出力線上の最高熱効率点の上を動くように変速段の切り替えが行われる。

図６は、実施の形態１のエンジン−変速機制御による制御結果を示すタイムチャートである。タイムチャートには、エンジン２の運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行させ、さらに、過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行させた場合のトルク、空燃比、筒内空気量、吸気管圧、過給圧、スロットル開度、ＷＧＶ開度、変速段、及びエンジン回転速度の各時間変化が示されている。このタイムチャートに示す制御結果は、図４のグラフに示す動作点の軌跡に対応している。

図６のタイムチャートでは、目標トルクの増大に合わせて、時点t11において、自動変速機６０の変速段がギア１からギア２へシフトアップされている。その後、目標トルクは時点t12において無過給域から過給域に入るが、実施の形態１のエンジン−変速機制御によれば、その時点において空燃比がストイキ空燃比に変更される。また、t12以降スロットルバルブ２８は全開に維持されて、ＷＧＶ４８による過給圧制御が実行される。空燃比のストイキ化によって排気ガスに与えられるエネルギは増大するので、ＷＧＶ開度の変化に対する過給圧の応答性が向上し、過給域に入った時点から過給圧及び吸気管圧は速やかに立ち上がるようになる。

そして、空燃比のストイキ化と同時に、自動変速機６０の変速段はギア２からギア５へシフトアップされてエンジン回転速度が低下させられる。空燃比のストイキ化によるトルクの増大に合わせてエンジン回転速度が低下させられることで、エンジン出力は一定に保たれる。しかも、ここで選択されたギア５によって達成されるエンジン回転速度は、エンジン出力が空燃比のストイキ化の前と等出力となり、なお且つ、吸気管圧が空燃比のストイキ化の前の吸気管圧と等しいか或いはそれに最も近くなるエンジン回転速度である。これにより、過給域に入った後も吸気管圧は急変することなく上昇し、エンジン出力に変動や不連続が生じることは抑制される。

図６のタイムチャートでは、その後、時点t13において、空燃比はストイキ空燃比からリーン空燃比へ戻されている。フローチャートで説明した通り、空燃比をリーン化するかどうかは、実際吸気管圧が目標吸気管圧にほぼ等しくなったかどうかで判断する。そして、これと同時に、自動変速機６０の変速段はギア５からギア４へシフトダウンされてエンジン回転速度が上昇させられる。ここで選択されたギア４によって達成されるエンジン回転速度は、エンジン出力が空燃比のリーン化の前と等出力となり、なお且つ、吸気管圧が空燃比のリーン化の前の吸気管圧と等しいか或いはそれに最も近くなるエンジン回転速度である。これにより、空燃比の再リーン化に伴いエンジン出力に変動や不連続が生じることが抑制される。

図６のタイムチャートでは、さらにその後、目標トルクは時点t14においてリーン領域からストイキ領域に入る。実施の形態１のエンジン−変速機制御によれば、空燃比のストイキ化と同時に変速段がギア４からギア６へシフトアップされ、エンジン回転速度が低下させられる。ここで選択されたギア６によって達成されるエンジン回転速度は、エンジン出力が空燃比のストイキ化の前と等出力となり、なお且つ、吸気管圧が空燃比のストイキ化の前の吸気管圧と等しいか或いはそれに最も近くなるエンジン回転速度である。これにより、空燃比のストイキ化に伴いエンジン出力に変動や不連続が生じることが抑制される。

以上説明したように、実施の形態１のエンジン−変速機制御によれば、無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードを経て過給ストイキ燃焼運転モードへ移行する一連の過程において、エンジン出力に変動や不連続が生じることを抑制することができる。また、無過給域から過給域に移った後は、スロットルバルブ２８は全開に保持してＷＧＶ４８の操作のみで過給圧を制御し、ひいては、筒内空気量を制御することができる。つまり、実施の形態１のエンジン−変速機制御によれば、過給域における空気量制御を従来のものに比較して簡素化することができる。

＜実施の形態１のエンジン−変速機制御の変形例＞
次に、実施の形態１の制御装置によるエンジン−変速機制御の変形例について説明する。図７には、エンジン２の性能線図に重ねて、実施の形態１のエンジン−変速機制御の変形例を実行した場合の動作点の軌跡が描かれている。実施の形態１と変形例との違いは、エンジン回転速度の使用範囲にある。図４に示す動作点の軌跡と図７に示す動作点の軌跡との比較から分かるように、変形例では、エンジン回転速度の使用範囲を広げてリーン燃焼運転でのエンジン出力を高めている。変形例によれば、リーン燃焼運転の使用頻度を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を用いて説明する。

＜実施の形態２の動力システム＞
実施の形態２の動力システムは、実施の形態１と同じく図１で表される。ただし、実施の形態２では、自動変速機６０は有段変速機ではなく、無段変速機（ＣＶＴ）とされる。その他の構成は実施の形態１と共通である。

＜実施の形態２のエンジン−変速機制御の変形例＞
実施の形態２では、実施の形態１の共通の内容のエンジン−変速機制御が実行される。ただし、実施の形態１のシステムでは自動変速機６０が有段変速機であったため、等吸気管圧変速制御において、必ずしも空燃比の変更前の吸気管圧と等しい吸気管圧になるエンジン回転速度を実現することはできない。その場合、空燃比の変更前の吸気管圧に最も近い吸気管圧になるエンジン回転速度を与える変速比（すなわち変速段）が選択される。これに対して、実施の形態２のシステムでは自動変速機６０は無段変速機であるため、空燃比の変更前の吸気管圧と等しい吸気管圧になるエンジン回転速度を与えるように変速比を制御することができる。

図８は、実施の形態２のエンジン−変速機制御による制御結果を示すタイムチャートである。タイムチャートには、エンジン２の運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行させ、さらに、過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行させた場合のトルク、空燃比、筒内空気量、吸気管圧、過給圧、スロットル開度、ＷＧＶ開度、変速比、及びエンジン回転速度の各時間変化が示されている。目標トルクが無過給域から過給域に入った時点t21において空燃比はストイキ空燃比に変更される。そして、ある期間が経過した時点t22において空燃比はリーン空燃比に戻される。その後、目標トルクがリーン領域からストイキ領域に入った時点t23において空燃比はストイキ空燃比に変更される。このタイムチャートに示すように、実施の形態２によれば、全域にわたって吸気管圧や筒内空気量をより滑らかに上昇させることができる。

その他実施の形態．
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、エンジンの運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行させる場合には、空燃比を一時的にリーン空燃比からリッチ空燃比に変更するようにしてもよい。リーン燃焼運転中、触媒３２は酸素を吸蔵して飽和状態になっているので、空燃比を一時的にリッチ化することにより、触媒３２に酸素を吐き出させて触媒機能を回復させることができる。なお、空燃比のリッチ化は、空燃比をリーン空燃比から一時的に変更している間ずっと行ってもよいし、期間を限定して行ってもよい。後者の場合は、空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に変更した後、所定時間が経過したらストイキ空燃比に変更し、ストイキ空燃比からリーン空燃比に戻すようにしてもよい。或いは、触媒３２が吸蔵している酸素が放出されたことをもってストイキ空燃比に変更するようにしてもよい。エンジンの運転モードを過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行させる場合も同様であって、空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比に変更してからストイキ空燃比に変更するようにしてもよい。

２ エンジン
１２ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２８ スロットルバルブ
４０ ターボ過給機
４２ コンプレッサ
４４ タービン
４８ ウエストゲートバルブ
６０ 自動変速機
７０ 制御装置
７２ エンジン制御部
７４ 変速機制御部

Claims (6)

1. リーン燃焼運転が可能なターボ過給機付きエンジンと自動変速機とを備える車両の制御装置において、
   前記エンジンを制御するエンジン制御部と、
   前記自動変速機を制御する変速機制御部と、を備え、
   前記エンジン制御部は、前記エンジンの運転モードを無過給リーン燃焼運転モードから過給リーン燃焼運転モードへ移行させる場合、空燃比を一時的にリーン空燃比からストイキ空燃比或いはリッチ空燃比に変更し、
   前記変速機制御部は、前記エンジン制御部によって空燃比がリーン空燃比からストイキ空燃比或いはリッチ空燃比に変更されるとき、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となるエンジン回転速度を与える変速比に前記自動変速機の変速比を切り替える
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記変速機制御部は、前記エンジン制御部によって空燃比がストイキ空燃比或いはリッチ空燃比からリーン空燃比へ再び変更されるとき、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となるエンジン回転速度を与える変速比に前記自動変速機の変速比を切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記エンジン制御部は、前記エンジンの運転モードを過給リーン燃焼運転モードから過給ストイキ燃焼運転モードへ移行させる場合、空燃比をリーン空燃比からストイキ空燃比に変更するか或いは一時的にリッチ空燃比に変更してからストイキ空燃比に変更し、
   前記変速機制御部は、前記エンジン制御部によって空燃比がリーン空燃比からストイキ空燃比或いはリッチ空燃比に変更されるとき、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しいか或いは最も近い吸気管圧となるエンジン回転速度を与える変速比に前記自動変速機の変速比を切り替える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記エンジンは、スロットルバルブとウエストゲートバルブとを備え、
   前記エンジン制御部は、無過給域では、前記ウエストゲートバルブを全開に維持して前記スロットルバルブによって吸気管圧を制御し、過給域では、前記スロットルバルブを全開に維持して前記ウエストゲートバルブによって過給圧を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両の制御装置。
   
5. 前記エンジン制御部は、空燃比をリーン空燃比からストイキ空燃比或いはリッチ空燃比に変更した後、吸気管圧が目標吸気管圧に達したときに空燃比を再びリーン空燃比に戻すことによって、空燃比の一時的な変更を達成する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両の制御装置。
6. 前記自動変速機は無段変速機であり、
   前記変速機制御部は、前記エンジン制御部によって空燃比が変更されるとき、空燃比が変更される前のエンジン出力と等出力となり、且つ、空燃比が変更される前の吸気管圧と等しい吸気管圧となるエンジン回転速度を与える変速比に前記自動変速機の変速比を切り替える
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の制御装置。

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