(57)【要約】【課題】排気エミッションの悪化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】エンジンの空燃比を一時的にリッチ側の空燃比にすると共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と、自動変速機の変速中にエンジンの点火時期を遅角させるトルクダウン制御とを実行する制御部を備え、制御部は、トルクダウン制御の実行期間とリッチスパイク制御の実行期間との重複を予測した場合（ステップＳ１６０−Ｙ）、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、リッチスパイク制御の開始タイミングまたはトルクダウン制御の開始タイミングの少なくともいずれか一方を調節する（ステップＳ１７０）。【選択図】図６
2015224604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの空燃比を一時的にリッチ側の空燃比にすると共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と、自動変速機の変速中に前記エンジンの点火時期を遅角させるトルクダウン制御とを実行する制御部を備え、
前記制御部は、前記トルクダウン制御の実行期間と前記リッチスパイク制御の実行期間との重複を予測した場合、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記リッチスパイク制御の開始タイミングまたは前記トルクダウン制御の開始タイミングの少なくともいずれか一方を調節する
ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記自動変速機の入力回転数の上昇速度を低下させて前記トルクダウン制御の開始タイミングを遅らせる
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記エンジン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前記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完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記リーン燃焼モードから前記ストイキ燃焼モードへの移行タイミングを早める
請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
更に、前記エンジンの動作点と燃焼モードとの対応関係を定めたマップを備え、
前記制御部は、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記エンジンの動作点が前記マップにおける前記リーン燃焼モードの領域の動作点であっても前記ストイキ燃焼モードへの移行を実行する
請求項３に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記変速がダウン変速である場合、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記変速の目標変速段を低速側の変速段に変更する
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３２４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空燃比をリッチにすることで触媒に吸蔵された窒素酸化物等を浄化するリッチスパイク制御において、トルク変動を抑制する手段として、エンジンの点火時期を遅角させることが有効である。一方、ダウン変速時にエンジンの点火時期を遅角させて出力トルクを低下させるトルクダウン制御がなされることがある。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が重なってしまうと、遅角要求量が許容される上限値を超えてしまい、必要なトルクダウン量が確保できなくなる可能性がある。これに対して、リッチスパイク制御とトルクダウン制御の両方が要求された場合に、リッチスパイク制御を中止することが考えられる。しかしながら、リッチスパイク制御を中止してしまうと、触媒の浄化能力が十分に回復せず、排気エミッションの悪化を抑制できない可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、排気エミッションの悪化を抑制することができる車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両制御装置は、エンジンの空燃比を一時的にリッチ側の空燃比にすると共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と、自動変速機の変速中に前記エンジンの点火時期を遅角させるトルクダウン制御とを実行する制御部を備え、前記制御部は、前記トルクダウン制御の実行期間と前記リッチスパイク制御の実行期間との重複を予測した場合、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記リッチスパイク制御の開始タイミングまたは前記トルクダウン制御の開始タイミングの少なくともいずれか一方を調節することを特徴とする。
【０００７】
上記車両制御装置において、前記制御部は、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記自動変速機の入力回転数の上昇速度を低下させて前記トルクダウン制御の開始タイミングを遅らせることが好ましい。
【０００８】
上記車両制御装置において、前記制御部は、前記エンジン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前記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完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記リーン燃焼モードから前記ストイキ燃焼モードへの移行タイミングを早めることが好ましい。
【０００９】
上記車両制御装置において、更に、前記エンジンの動作点と燃焼モードとの対応関係を定めたマップを備え、前記制御部は、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記エンジンの動作点が前記マップにおける前記リーン燃焼モードの領域の動作点であっても前記ストイキ燃焼モードへの移行を実行することが好ましい。
【００１０】
上記車両制御装置において、前記制御部は、前記変速がダウン変速である場合、前記リッチスパイク制御の完了後に前記トルクダウン制御を開始するように、前記変速の目標変速段を低速側の変速段に変更することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る車両制御装置は、エンジンの空燃比を一時的にリッチ側の空燃比にすると共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と、自動変速機の変速中にエンジンの点火時期を遅角させるトルクダウン制御とを実行する制御部を備え、制御部は、トルクダウン制御の実行期間とリッチスパイク制御の実行期間との重複を予測した場合、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、リッチスパイク制御の開始タイミングまたはトルクダウン制御の開始タイミングの少なくともいずれか一方を調節する。本発明に係る車両制御装置によれば、リッチスパイク制御を中断することなく、リッチスパイク制御を完了した後でトルクダウン制御を実行することが可能となる。よって、排気エミッションの悪化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係る車両の概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る車両制御装置のブロック図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る変速制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、変速制御の一例に係るタイムチャートである。
【図５】図５は、リッチスパイク制御とトルクダウン制御の説明図である。
【図６】図６は、第１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７】図７は、第１実施形態の車両制御に係るタイムチャートである。
【図８】図８は、第２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９】図９は、第２実施形態の車両制御に係るタイムチャートである。
【図１０】図１０は、燃焼モードマップの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第３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１２】図１２は、第３実施形態の車両制御に係るタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［第１実施形態］
図１から図７を参照して、第１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、本発明の第１実施形態に係る車両の概略構成図、図２は、第１実施形態に係る車両制御装置のブロック図、図３は、第１実施形態に係る変速制御の一例を示すフローチャート、図４は、変速制御の一例に係るタイムチャート、図５は、リッチスパイク制御とトルクダウン制御の説明図、図６は、第１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７は、第１実施形態の車両制御に係るタイムチャートである。
【００１５】
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。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、コンピュータを含む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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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要求エンジントルクＴedem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。
【００２５】
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。
【００２６】
変速制御としては、例えば、変速ショックや変速時間等が適切であるかを実車にて評価しつつ適合により定められた制御マップに基づいて、変速時の各係合装置のトルク容量（あるいは油圧指令値）を決定して自動変速機１８の変速を実行する手法がある。このような制御マップを用いる手法では、パワーオンアップシフト、パワーオフアップシフト、パワーオンダウンシフト、パワーオフダウンシフトのうちのどの変速パターンであるか、およびどの変速段間での変速であるかによって、各々異なる制御マップを作成しておく必要がある。そのため、自動変速機１８のギヤ段が多段化されるほど、適合作業に多くの労力等が必要となる。
【００２７】
本実施形態の制御部７０は、変速制御として、上記の制御マップを用いる手法に代えて、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。
【００２８】
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。
【数１】
2015224604.tif 000003
【数２】
2015224604.tif 000004
【００２９】
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。
【００３０】
［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。
【００３１】
出力軸トルクＴｏは、出力軸２０側の回転部材上のトルクの一例であり、出力軸２０上のトルクである。ローギヤ段側クラッチトルクＴclowは、アップシフト時における解放側のクラッチトルク、ダウンシフト時における係合側のクラッチトルクである。ハイギヤ段側クラッチトルクＴchiは、アップシフト時における係合側のクラッチトルク、ダウンシフト時における解放側のクラッチトルクである。［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。
【００３２】
［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。変速目標値は、変速時間および駆動力の目標値を表現でき、ギヤトレーン運動方程式上で取り扱えるものである。本実施形態では、変速時間を表現する物理量の一例として、入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔを用いる。また、駆動力を表現する物理量の一例として、出力軸トルクＴｏを用いる。つまり、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。
【００３３】
本実施形態では、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。つまり、制御部７０は、入力軸トルクＴｉ、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。この場合、運動方程式が上記［数１］および［数２］の２式であることに対して制御操作量が３つあるため、２つの変速目標値を成立させる制御操作量を一意に解くことができない。そこで、上記［数１］および［数２］の運動方程式に、拘束条件を追加して制御操作量を一意に解くことについて検討した。
【００３４】
ここで、自動変速機１８の変速制御において難しいとされることは、解放側の係合装置と係合側の係合装置とのトルクの受け渡し（すなわち変速進行度）を制御することである。一方で、３つの制御操作量を決定するために何れかの制御操作量を所定の値とする場合には、変速パターンごとに合わせた所定の値とするなど無数の定め方がある。この所定の値に関し、例えば解放側のクラッチトルクおよび係合側のクラッチトルクのうちで一方のみを拘束条件とすると、変速中にタイアップや吹き上がりが発生しやすくなったり、また敢えて変速中にタイアップや吹き上がりを発生させる制御の制御性が低下したりする可能性がある。また、エンジントルクの変化態様を拘束条件とすると、イナーシャ相中にエンジントルクを一時的に変化させるようなエンジントルクダウン制御を実行できなくなる可能性がある。
【００３５】
このため、本実施形態では、変速中のトルクの受け渡しを表現したり制御したりするのに適しており、また何れの変速パターンにも対応することができる拘束条件として、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）
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
次に、本実施形態の変速モデルに基づく変速制御の一例について、図３および図４を参照して説明する。図４には、パワーオンアップシフト時の動作が示されている。図４には、（ａ）タービン回転数、（ｂ）入力軸角加速度の目標値、（ｃ）出力軸トルクＴｏの目標値、（ｄ）エンジントルクＴｅの要求値、（ｅ）クラッチトルクの要求値、（ｆ）係合装置のトルク分担率が示されている。
【００４５】
図３に示す制御フローは、所定の間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１０では、変速制御部７４により、変速中であるか否かが判定される。ステップＳ１０の判定の結果、変速中であ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。図４では、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間は変速中であると判定される。
【００４６】
ステップＳ２０では、トルク分担率算出部７８により、係合装置のトルク分担率（ｘ，ｘlow，ｘhi）が算出される。トルク分担率算出部７８は、例えば、変速開始からの経過時間と変速進行度マップに基づいて、トルク分担率を算出する。ステップＳ２０が実行されると、ステップＳ３０に進む。
【００４７】
ステップＳ３０では、変速目標値算出部８０により、変速目標値が算出される。変速目標値算出部８０は、例えば、入力軸角加速度変化マップやタービン回転数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、例えば、出力軸トルク変化マップに基づいて出力軸トルクＴｏの目標値を算出する。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。
【００４８】
ステップＳ４０では、制御操作量算出部７６により、制御操作量が算出される。制御操作量算出部７６は、ステップＳ２０で算出されたトルク分担率の値と、ステップＳ３０で算出された変速目標値と、上述した制御操作量を算出する関係式に基づいて、エンジントルクＴｅの要求値、ローギヤ段側クラッチトルクＴclowの要求値およびハイギヤ段側クラッチトルクＴchiの要求値を算出する。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。
【００４９】
ステップＳ５０では、エンジン出力制御部７２による動力源のトルク制御、および変速制御部７４による係合装置の制御が実行される。エンジン出力制御部７２は、ステップＳ４０で算出されたエンジントルクＴｅの要求値を実現するべくエンジン出力制御指令信号Ｓｅを生成して出力する。また、変速制御部７４は、ステップＳ４０で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を実現するべく油圧指令信号Ｓｐを生成して出力する。ステップＳ５０が実行されると、本制御フローは終了する。
【００５０】
自動変速機１８の変速中に、イナーシャ相では、イナーシャトルクによって出力軸トルクＴｏが急変させられる可能性がある。これに対して、図４に示すように、イナーシャ相中における出力軸トルクＴｏの目標値は、イナーシャトルクが発生していないかのように感じられるよう定められている。この目標値を実現させるようにエンジントルクＴｅの要求値が定められている。すなわち、イナーシャ相において、イナーシャトルクを打ち消すエンジントルクダウン制御が実行される。このように、本実施形態では、変速モデル制御の全体を崩すことなく、エンジン１２が制御対象として運動方程式に組み込まれる。
【００５１】
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、例えば２０以上の空燃比の値とする燃焼モードである。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、エンジントルク）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。
【００５２】
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。
【００５３】
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リッチ側の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。
【００５４】
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、エンジントルクがリーン燃焼領域のトルク範囲よりも高トルク側の値である条件、およびエンジン回転数がリーン燃焼領域の回転数の範囲よりも高回転側の値である条件の少なくともいずれか一方が成立すると、エンジン１２の燃焼モードとしてストイキ燃焼モードを選択する。
【００５５】
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。
【００５６】
エンジン出力制御部７２は、リッチスパイク制御において、空燃比をリッチ側の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、リッチスパイク制御の開始前のエンジントルクに対してリッチスパイク制御中のエンジントルクが大きくなり、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、エンジントルクが抑制される。エンジン出力制御部７２は、空燃比がリッチ側の値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、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。
【００５７】
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のダウン変速中にエンジン１２の点火時期を遅角させるトルクダウン制御を実行する。ここで、ダウン変速は、自動変速機１８の変速段を低速側の変速段に切り替える変速である。トルクダウン制御は、ダウン変速において自動変速機１８の入力軸回転数が目標回転数に同期するときになされる。トルクダウン制御によれば、ダウン変速の係合側の係合装置を完全係合させるときの係合ショック等が抑制される。
【００５８】
ここで、以下に図５を参照して説明するように、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が重なってしまうと、必要な遅角量が上限値を超えてしまう可能性がある。図５には、（ａ）目標変速段、（ｂ）アクセル開度、（ｃ）エンジンに対するトルク要求、（ｄ）燃焼モード、（ｅ）点火遅角量、（ｆ）エンジン回転数、（ｇ）出力軸回転数、が示されている。図５では、アクセル開度の増加に応じて時刻ｔ１１に目標の変速段が低速側の変速段に変化し、ダウン変速が開始される。また、時刻ｔ１２には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てリッチスパイク制御が開始される。エンジン出力制御部７２は、リッチスパイク制御において、エンジン１２の空燃比をリッチ側の空燃比とすると共に、点火遅角制御を実行する。図５に示す点火遅角要求量Ｄ１は、例えば、リッチスパイク制御の開始前の点火タイミングに対する点火タイミングの遅角量である。エンジン１２においてリッチ燃焼と点火遅角制御が同時に行われることにより、触媒１２ｂの浄化機能回復とトルク変動の抑制が両立される。図５では、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までリッチスパイク制御が実行される。
【００５９】
ダウン変速において上昇するエンジン回転数ωｅは、時刻ｔ１３に変速後の目標回転数ωｅ１に近い回転数となる。変速後の目標回転数ωｅ１は、車速および変速後の変速段に応じたエンジン回転数である。エンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１を基準とした所定範囲内の回転数となると、ダウン変速の係合側の係合装置が完全係合される。ここで、エンジン回転数ωｅを変速後の目標回転数ωｅ１に速やかにかつスムーズに同期させるためには、一時的にエンジントルクＴｅを低下させ、エンジン回転数ωｅの上昇速度を低下させることが有効である。本実施形態のエンジン出力制御部７２は、エンジンの点火時期を遅角させることにより、エンジントルクＴｅの上昇速度を低下させる。図５に示すトルクダウン制御では、時刻ｔ１３に点火時期の遅角が開始される。時刻ｔ１５から遅角量が徐々に小さくされ、時刻ｔ１６にトルクダウン制御が終了する。
【００６０】
図５において、時刻ｔ１３にトルクダウン制御を開始する場合、エンジン１２に対するトルク要求の値（要求エンジントルクＴedem）は、アクセル開度に応じたトルク要求Ｔedrvに対して小さな値とされる。要求エンジントルクＴedemを実現するために必要な点火遅角要求量Ｄ２は、アクセル開度に応じたトルク要求Ｔedrvと要求エンジントルクＴedemとの差分トルクに基づいて決定される。リッチスパイク制御の点火遅角要求量Ｄ１とトルクダウン制御の点火遅角要求量Ｄ２とを合わせた合計遅角要求量Ｄttlが、点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えてしまうことがある。点火遅角量の上限値Ｄmaxは、エンジン１２の失火を未然に抑制する観点等から決められた値であり、制御部７０に予め記憶されている。
【００６１】
合計遅角要求量Ｄttlが、点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えている場合、点火遅角量の指令値は、点火遅角量の上限値Ｄmaxに制限されてしまう。これにより、トルクダウン制御におけるトルクダウン量が目標値に対して不足し、エンジン回転数ωｅの吹き上がりなどが発生してしまう。これに対して、リッチスパイク制御を中断することでトルクダウン制御に必要なトルクダウン量を確保することが考えられる。しかしながら、リッチスパイク制御を中断してしまうと、排気エミッションの低下を招いてしまう可能性がある。
【００６２】
これに対して、本実施形態の車両制御装置１は、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、トルクダウン制御の開始タイミングを調節する。これにより、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が重なることを抑制し、排気浄化性能の確保と変速応答性の確保とを両立することが可能となる。
【００６３】
図６および図７を参照して、第１実施形態に係る車両制御装置１の動作について説明する。図６に示す制御フローは、例えば、走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。
【００６４】
まず、ステップＳ１１０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Ｓ１１０で肯定判定する。図７では、時刻ｔ２１にダウンシフト判断がなされる。ステップＳ１１０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Ｓ１１０−Ｙ）にはステップＳ１２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００６５】
ステップＳ１２０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Ｓ１２０で肯定判定する。図７では、時刻ｔ２２にリーンからストイキへの切り替え判断がなされる。ステップＳ１２０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Ｓ１２０−Ｙ）にはステップＳ１３０へ進み、そうでない場合（ステップＳ１２０−Ｎ）にはステップＳ１８０に進む。
【００６６】
ステップＳ１３０では、制御部７０のエンジン出力制御部７２により、合計遅角要求量Ｄttlが点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えるか否かが判定される。点火遅角量の上限値Ｄmaxは、現在のエンジン１２の状態、例えば、冷却水温や油温、触媒１２ｂの温度等に基づいて決定される。合計遅角要求量Ｄttlは、リッチスパイク制御の点火遅角要求量Ｄ１とトルクダウン制御の点火遅角要求量Ｄ２の合計値である。なお、その他の制御によって点火時期の遅角要求がなされている場合には、当該遅角要求の要求量が更に加算されて合計遅角要求量Ｄttlが算出されてもよい。ステップＳ１３０の判定の結果、合計遅角要求量Ｄttlが点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えると判定された場合（ステップＳ１３０−Ｙ）にはステップＳ１４０に進み、そうでない場合（ステップＳ１３０−Ｎ）にはステップＳ１８０に進む。
【００６７】
ステップＳ１４０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、予め定められたリッチ側の所定空燃比とされる。所定空燃比は、例えば、一定値である。制御部７０は、累計吸着量の推定値と、所定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７では、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までがリッチスパイク制御の実行期間である。ステップＳ１４０が実行されると、ステップＳ１５０に進む。
【００６８】
ステップＳ１５０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。ステップＳ１５０が実行されると、ステップＳ１６０に進む。
【００６９】
ステップＳ１６０では、制御部７０により、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が重複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Ｓ１６０で肯定判定する。ステップＳ１６０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Ｓ１６０−Ｙ）にはステップＳ１７０に進み、そうでない場合（ステップＳ１６０−Ｎ）にはステップＳ１８０に進む。
【００７０】
ステップＳ１７０では、制御部７０の変速制御部７４により、回転数変化量の目標値が更新される。制御部７０は、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、ダウン変速における入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値を調節する。より具体的には、制御部７０は、予め定められた入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値、例えば、入力軸角加速度変化マップに定められたタービン回転数ωｔの変化速度に対して、現在のダウン変速における入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値を異なる値とする。
【００７１】
本実施形態では、制御部７０は、現在のダウン変速における入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値を低下させ、トルクダウン制御の開始時期を遅らせる。制御部７０は、下記式（３）により入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値を算出する。ここで、式（３）の差回転数Δωｅは、変速後の目標回転数ωｅ１と現在のエンジン回転数ωｅとの差回転数である。また、余裕時間αは、外乱等があったとしても、リッチスパイク制御の終了前にトルクダウン制御が開始されないようにするものである。図７では、エンジン回転数ωｅの欄に破線で示すラインωｅ０が入力軸角加速度変化マップに定められた変化速度に沿った目標エンジン回転数ωｅを示し、実線が調整後の入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値に基づくエンジン回転数ωｅを示す。ステップＳ１７０が実行されると、ステップＳ１８０に進む。
入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値＝Δωｅ／（Ｔspk＋α）…（３）
【００７２】
ステップＳ１８０では、制御部７０の制御操作量算出部７６により、クラッチトルク要求値およびエンジントルク要求値が算出される。制御操作量算出部７６は、入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値および出力軸トルクＴｏの目標値に基づいて、入力軸トルクＴｉ、解放側および係合側の係合装置のトルク容量の要求値をそれぞれ決定する。ここで、ステップＳ１６０で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１７０で更新された入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値に基づいて各制御操作量が算出される。一方、ステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１６０で否定判定がなされた場合には、入力軸角加速度変化マップ等に定められた入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値に基づいて各制御操作量が算出される。従って、ステップＳ１６０で肯定判定がなされた場合、ステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１６０で否定判定がなされた場合よりも、係合側の係合装置のトルク容量の上昇やエンジントルクＴｅの上昇が抑制され、変速の進行が抑制されることになる。ステップＳ１８０が実行されると、ステップＳ１９０に進む。
【００７３】
ステップＳ１９０では、制御部７０により、入力回転数が所定回転数よりも大となったか否かが判定される。制御部７０は、例えば、自動変速機１８の入力回転数として、エンジン回転数ωｅに基づいてステップＳ１９０の判定を行う。制御部７０は、例えば、下記式（４）が成立する場合にステップＳ１９０で肯定判定する。閾値βは、回転同期を判定する際の閾値である。下記式（４）では、変速後の目標回転数ωｅ１と実際のエンジン回転数ωｅとの差回転数が閾値β未満であるか否かが判定される。図７では、時刻ｔ２４にステップＳ１９０で肯定判定がなされる状態となる。このときには、既にリッチスパイク制御が終了している。
ωｅ１−β＜ωｅ…（４）
【００７４】
ステップＳ１９０の判定の結果、入力回転数が同期したと判定された場合（ステップＳ１９０−Ｙ）にはステップＳ２００に進み、そうでない場合（ステップＳ１９０−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００７５】
ステップＳ２００では、制御部７０のエンジン出力制御部７２により、エンジン制御に対するトルクダウン要求がなされる。エンジン出力制御部７２は、トルクダウン制御として、エンジン１２に対して点火時期の遅角による出力トルクの抑制を指示する。図７では、時刻ｔ２４からトルクダウン要求が出力される。既にリッチスパイク制御が終了しているため、トルクダウン制御の点火遅角要求量Ｄ２が許容される。時刻ｔ２５にトルクダウン制御による要求遅角量の減少が開始され、時刻ｔ２６にトルクダウン制御が終了する。ステップＳ２００が実行されると、本制御フローは終了する。
【００７６】
以上説明したように、制御部７０は、トルクダウン制御の実行期間とリッチスパイク制御の実行期間との重複を予測した（ステップＳ１６０−Ｙ）場合、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、トルクダウン制御の開始タイミングを調節（ステップＳ１７０）する。制御部７０は、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、自動変速機１８の入力回転数の上昇速度（入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔ）を低下させてトルクダウン制御の開始タイミングを遅らせる。リッチスパイク制御とトルクダウン制御が同時に実行されることが未然に抑制されることにより、排気エミッションの悪化が抑制される。
【００７７】
本実施形態の車両制御装置１は、変速時にギヤトレーン運動方程式を用いてクラッチトルクとエンジントルクの制御指令値を生成するモデルベース制御を実行する。モデルベース制御では、実際のエンジントルクＴｅをエンジントルク指令値とする実現精度が重要である。本実施形態の制御部７０は、変速の進行を制御することにより、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が重なることを抑制する。よって、エンジントルク指令値の実現精度を向上させることが可能となる。
【００７８】
［第２実施形態］
図８から図１０を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図８は、第２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９は、第２実施形態の車両制御に係るタイムチャート、図１０は、燃焼モードマップの一例を示す図である。第２実施形態において、上記第１実施形態と異なる点は、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、リッチスパイク制御の開始タイミングを調節する点である。
【００７９】
図８および図９を参照して、第２実施形態の車両制御装置１による制御について説明する。図８に示す制御フローは、例えば、車両１０の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。
【００８０】
まず、ステップＳ２１０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。図９では、時刻ｔ３１にダウンシフト判断がなされる。ステップＳ２１０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Ｓ２１０−Ｙ）にはステップＳ２２０に進み、そうでない場合（ステップＳ２１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００８１】
ステップＳ２２０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までの時間Ｔchgが予測される。エンジン出力制御部７２は、例えば、図１０に示す燃焼モードマップに基づいて、ステップＳ２２０の判定を行う。エンジン出力制御部７２は、現在のエンジン１２の動作点と、燃焼モードマップにおける燃焼モードの境界線に基づいて、動作点が燃焼モードの境界線を横切るタイミングを予測する。例えば、エンジン出力制御部７２は、現在のアクセル開度およびアクセル開度の変化速度等に基づいて、エンジン１２に対する出力トルクの要求値の推移を予測し、エンジン１２の動作点がリーン燃焼領域の動作点からストイキ燃焼領域の動作点に変化するタイミングを予測する。エンジン出力制御部７２は、現在を始点として、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までの予測時間を、切り替え判断までの時間Ｔchgとする。
【００８２】
なお、車速の変化に伴う動作点の変化により、動作点が燃焼領域の境界線を横切る場合もある。このため、切り替え判断までの時間Ｔchgは、出力トルクの推移に加えて、あるいは出力トルクの推移に代えて、現在の車速および車速の変化速度から予測される車速の推移に基づいて予測されてもよい。ステップＳ２２０が実行されると、ステップＳ２３０へ進む。
【００８３】
ステップＳ２３０では、制御部７０のエンジン出力制御部７２により、合計遅角要求量Ｄttlが点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えるか否かが判定される。エンジン出力制御部７２は、リッチスパイク制御とトルクダウン制御を同時に実行する場合に要求される遅角量がエンジン１２において許容されないと予測した場合にステップＳ２３０で肯定判定する。ステップＳ２３０の判定の結果、合計遅角要求量Ｄttlが点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えると判定された場合（ステップＳ２３０−Ｙ）にはステップＳ２４０に進み、そうでない場合（ステップＳ２３０−Ｎ）にはステップＳ２８０へ進む。
【００８４】
ステップＳ２４０では、制御部７０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のエンジン出力制御部７２は、リッチスパイク制御が開始されるタイミングにおける触媒１２ｂの累計吸着量を予測し、予測される累計吸着量に基づいて、リッチスパイク制御の実行に要する時間（リッチスパイク実施時間Ｔspk）を予測する。ステップＳ２４０が実行されると、ステップＳ２５０に進む。
【００８５】
ステップＳ２５０では、制御部７０により、同期までの時間Ｔsyncが予測される。制御部７０は、現在から、エンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１に同期するまでの所要時間を予測する。ステップＳ２５０が実行されると、ステップＳ２６０に進む。
【００８６】
ステップＳ２６０では、制御部７０により、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が重複するか否か、およびリッチスパイク制御の開始を早めることで当該重複を回避可能か否かが判定される。制御部７０は、例えば、下記式（５）および式（６）が成立する場合に、ステップＳ２６０で肯定判定する。下記式（５）は、切り替え判断までの時間Ｔchgの経過後にリッチスパイク制御を開始した場合、エンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１に同期する時点においてリッチスパイク制御が完了していないことを示す条件である。つまり、式（５）が成立している場合、成り行きでリッチスパイク制御およびトルクダウン制御を実行してしまうと、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が重複してしまうと予測できる。下記式（６）は、切り替え判断までの時間Ｔchgの経過を待たずにリッチスパイク制御を開始した場合、エンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１に同期する時点までにリッチスパイク制御が完了できることを示す条件である。つまり、式（５）および式（６）の両方が成立する場合、リッチスパイク制御の開始を早めることでエンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１に同期する前にリッチスパイク制御を完了できる。ステップＳ２６０の判定の結果、リッチスパイク制御の開始を早めることで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を回避できると判定された場合（ステップＳ２６０−Ｙ）にはステップＳ２７０に進み、そうでない場合（ステップＳ２６０−Ｎ）にはステップＳ２８０に進む。
Ｔsync＜Ｔchg＋Ｔspk…（５）
Ｔspk＜Ｔsync…（６）
【００８７】
ステップＳ２７０では、制御部７０により、リーンからストイキへの切り替えが実施される。制御部７０のエンジン出力制御部７２は、燃焼モードマップにおいて現在のエンジン動作点に対応する燃焼モードがリーン燃焼モードであっても、ストイキ燃焼モードへの切り替えを実行する。言い換えると、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を早める。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に伴うリッチスパイク制御を開始する。図９では、ダウンシフト判断がなされた時刻ｔ３１にリッチスパイク制御が開始される。ステップＳ２７０が実行されると、ステップＳ２８０に進む。なお、ステップＳ２６０で否定判定がなされた場合には、燃焼モードマップに基づいてリーンからストイキへの切り替えタイミングが決定される。すなわち、エンジン１２の動作点が実際にリーン燃焼領域からストイキ燃焼領域に移動したときにストイキ燃焼モードへの切り替え判断がなされる。
【００８８】
ステップＳ２８０では、制御部７０により、入力回転数が所定回転数よりも大となったか否かが判定される。制御部７０は、例えば、上記式（４）が成立する場合にステップＳ２８０で肯定判定する。ステップＳ２８０の判定の結果、入力回転数が所定回転数よりも大となったと判定された場合（ステップＳ２８０−Ｙ）にはステップＳ２９０に進み、そうでない場合（ステップＳ２８０−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００８９】
ステップＳ２９０では、制御部７０のエンジン出力制御部７２により、エンジン制御に対するトルクダウン要求がなされる。エンジン出力制御部７２は、トルクダウン制御として、エンジン１２に対して点火時期の遅角による出力トルクの抑制を指示する。図９では、時刻ｔ３３にトルクダウン要求が開始される。リッチスパイク制御が前倒しして開始されていることにより、トルクダウン要求が開始されるよりも前の時刻ｔ３２にリッチスパイク制御が終了している。これにより、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なりが抑制される。ステップＳ２９０が実行されると、本制御フローは終了する。時刻ｔ３４にトルクダウン制御による遅角量の減少が開始され、時刻ｔ３５にトルクダウン制御が終了する。
【００９０】
以上説明したように、第２実施形態の制御部７０は、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの移行タイミングを早める（ステップＳ２７０）。これにより、リッチスパイク制御の完了タイミングを早めることができ、リッチスパイク制御の実行時期とトルクダウン制御の実行時期とが重なることを抑制することができる。リッチスパイク制御の実行時期とトルクダウン制御の実行時期とを分離できない場合があったとしても、両者が重なる期間が短縮され、排気エミッションの悪化が抑制される。
【００９１】
また、車両制御装置１は、エンジン１２の動作点と燃焼モードとの対応関係を定めたマップを備えている。制御部７０は、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、エンジン１２の動作点が燃焼モードマップにおけるリーン燃焼モードの領域の動作点であってもストイキ燃焼モードへの移行を実行する（ステップＳ２７０）。よって、排気エミッションの悪化を抑制することができる。なお、燃焼モードマップにおいて、燃焼モードの切り替え判定にヒステリシスが設けられている場合、このヒステリシス領域の範囲でストイキ燃焼モードへの切り替えが実行されてもよい。例えば、図１０に示す燃焼モードマップにおいて、実線で示す燃焼領域の境界線よりも低回転数側や低トルク側に、ヒステリシス領域を定めることが考えられる。ヒステリシス領域では、ストイキ燃焼モードが許容される。例えば、エンジン１２の動作点が、ストイキ燃焼領域からヒステリシス領域に移動すると、ストイキ燃焼モードを継続することが許容される。動作点が、ヒステリシス領域からリーン燃焼領域に移動すると、リーン燃焼領域への移行判断がなされる。こうしたヒステリシス領域が設けられている場合に、リーン燃焼領域にあった動作点がヒステリシス領域に入ったときにストイキ燃焼モードへの移行を実行するようにしてもよい。
【００９２】
［第３実施形態］
図１１および図１２を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記第１実施形態および第２実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１１は、第３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１２は、第３実施形態の車両制御に係るタイムチャートである。第３実施形態において、上記第１実施形態および第２実施形態と異なる点は、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、ダウン変速の目標変速段が変更されることによってトルクダウン制御の開始タイミングが調節される点である。
【００９３】
図１１および図１２を参照して、第３実施形態の車両制御装置１による制御について説明する。図１１に示す制御フローは、例えば、車両１０の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。
【００９４】
まず、ステップＳ３１０では、制御部７０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。図１２では、時刻ｔ４１にｎ速変速段から（ｎ−１）速変速段へのダウンシフト判断がなされる。ステップＳ３１０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Ｓ３１０−Ｙ）にはステップＳ３２０へ進み、そうでない場合（ステップＳ３１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００９５】
ステップＳ３２０では、制御部７０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。図１２では、時刻ｔ４２にリーンからストイキへの切り替え判断がなされる。ステップＳ３２０の判定の結果、リーンからストイキ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Ｓ３２０−Ｙ）にはステップＳ３３０へ進み、そうでない場合（ステップＳ３２０−Ｎ）にはステップＳ３８０へ進む。
【００９６】
ステップＳ３３０では、制御部７０により、合計遅角要求量Ｄttlが点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えるか否かが判定される。エンジン出力制御部７２は、リッチスパイク制御とトルクダウン制御を同時に実行する場合に要求される遅角量がエンジン１２において許容されないと予測した場合にステップＳ３３０で肯定判定する。ステップＳ３３０の判定の結果、合計遅角要求量Ｄttlが点火遅角量の上限値Ｄmaxを超えると判定された場合（ステップＳ３３０−Ｙ）にはステップＳ３４０に進み、そうでない場合（ステップＳ３３０−Ｎ）にはステップＳ３８０へ進む。
【００９７】
ステップＳ３４０では、制御部７０により、リッチスパイク実施時間Ｔspkが予測される。ステップＳ３４０が実行されると、ステップＳ３５０に進む。
【００９８】
ステップＳ３５０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の基点は、例えば、リッチスパイク制御の開始時点である。変速制御部７４は、例えば、変速線図に基づいて決定された目標変速段と、入力軸角加速度変化マップに定められたタービン回転数ωｔの変化速度に基づいて、同期までの時間Ｔsyncを算出する。より詳しくは、変速制御部７４は、目標変速段に応じた変速後の目標回転数ωｅ１と、入力軸角加速度変化マップに定められたタービン回転数ωｔの変化速度と、現在のエンジン回転数ωｅに基づいて、エンジン回転数ωｅが変速後の目標回転数ωｅ１に同期するまでの所要時間を予測する。ステップＳ３５０が実行されると、ステップＳ３６０に進む。
【００９９】
ステップＳ３６０では、制御部７０により、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が重なるか否かが判定される。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Ｓ３６０で肯定判定する。ステップＳ３６０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Ｓ３６０−Ｙ）にはステップＳ３７０に進み、そうでない場合（ステップＳ３６０−Ｎ）にはステップＳ３８０に進む。
【０１００】
ステップＳ３７０では、制御部７０の変速制御部７４により、目標変速段が更に低速側の変速段に変更される。目標変速段が低速側の変速段とされることで、変速後の目標回転数ωｅ１は高回転側の値に変化する。これにより、同期までの時間Ｔsyncが長くなり、トルクダウン制御の開始タイミングが遅らされる。図１２では、時刻ｔ４２にリッチスパイク制御が開始されると、目標変速段が（ｎ−１）速変速段から、更に低速側の（ｎ−２）速変速段に変更される。変速制御部７４は、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が重ならない（ステップＳ３６０−Ｎ）と判定されるまで、目標変速段を１段ずつ低速側に変化させるようにしてもよい。ステップＳ３７０が実行されると、ステップＳ３８０へ進む。
【０１０１】
ステップＳ３８０では、制御部７０の制御操作量算出部７６により、クラッチトルク要求値およびエンジントルク要求値が算出される。制御操作量算出部７６は、入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値および出力軸トルクＴｏの目標値に基づいて、入力軸トルクＴｉ、解放側および係合側の係合装置のトルク容量をそれぞれ決定する。このときの入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値は、入力軸角加速度変化マップ等に定められた入力軸角加速度ｄωｔ／ｄｔの目標値であることが好ましい。ステップＳ３８０が実行されると、ステップＳ３９０に進む。
【０１０２】
ステップＳ３９０では、制御部７０により、入力回転数が所定回転数よりも大となったか否かが判定される。図１２では、時刻ｔ４４にステップＳ３９０で肯定判定がなされる状態となる。ステップＳ３９０の判定の結果、入力回転数が同期したと判定された場合（ステップＳ３９０−Ｙ）にはステップＳ４００に進み、そうでない場合（ステップＳ３９０−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【０１０３】
ステップＳ４００では、制御部７０のエンジン出力制御部７２により、エンジン制御に対するトルクダウン要求がなされる。エンジン出力制御部７２は、トルクダウン制御として、エンジン１２に対して点火時期の遅角による出力トルクの抑制を指示する。図１２では、時刻ｔ４４にトルクダウン要求が開始される。目標変速段が変更されたことにより、トルクダウン制御が開始される時刻ｔ４４よりも前の時刻ｔ４３にリッチスパイク制御が終了している。よって、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が重なることが抑制される。ステップＳ４００が実行されると、本制御フローは終了する。時刻ｔ４５にトルクダウン制御による遅角量の低減が開始され、時刻ｔ４６にトルクダウン制御が終了する。
【０１０４】
以上説明したように、第３実施形態の制御部７０は、ダウン変速を実行する場合に、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、ダウン変速の目標変速段を低速側の変速段に変更する（ステップＳ３７０）。すなわち、トルクダウン制御の開始時期を遅らせる調節がなされる。よって、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とトルクダウン制御とが同時に実行されることが抑制され、排気エミッションの悪化が抑制される。
【０１０５】
［上記各実施形態の変形例］
上記第１実施形態乃至第３実施形態の制御は互いに組み合わせて実行されてもよい。例えば、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、自動変速機１８の入力回転数の上昇速度を低下させること、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの移行タイミングを早めること、ダウン変速の目標変速段を低速側の変速段に変化させることのうち２つが組み合わせて実行されても、全てが組み合わせて実行されてもよい。一例として、上記第１実施形態において、更に、燃焼モードの移行タイミングを早めることによりリッチスパイク制御の完了タイミングが早められてもよい。
【０１０６】
上記各実施形態では、アクセル開度Ａｃｃに基づいて変速判断がなされる場合を例に説明したが、変速実施の判断方法は、これには限定されない。例えば、運転者のシフト操作による変速指示がなされた場合に、リッチスパイク制御の完了後にトルクダウン制御を開始するように、リッチスパイク制御の開始タイミングまたはトルクダウン制御の開始タイミングの少なくともいずれか一方が調節されてもよい。
【０１０７】
上記各実施形態は、ダウン変速だけでなく、アップ変速に適用されてもよい。例えば、トルクダウン制御が実行されるアップ変速において、トルクダウン制御の実行期間とリッチスパイク制御の実行期間とが重なると予測された場合に、リッチスパイク制御の開始タイミングまたはトルクダウン制御の開始タイミングの少なくともいずれか一方が調節されてもよい。
【０１０８】
上記各実施形態において、自動変速機１８は、所謂ＡＴに限定されるものではなく、例えば、デュアルクラッチ式の自動変速機ＤＣＴ（Dual  Clutch  Transmission）やマルチモードマニュアルトランスミッションＭＭＴ（Multi−mode  Manual  Transmission）等の有段式の自動変速機であってもよい。
【０１０９】
上記の各実施形態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。
【符号の説明】
【０１１０】
１  車両制御装置
１０  車両
１２  エンジン
１８  自動変速機
２６  駆動輪
７０  制御部
７２  エンジン出力制御部
７４  変速制御部
７６  制御操作量算出部
７８  トルク分担率算出部
８０  変速目標値算出部
Ｔｅ  エンジントルク
Ｔｔ  タービントルク
Ｔｉ  入力軸トルク
ωｅ  エンジン回転数
ωｔ  タービン回転数
ωｏ  出力軸回転数
【図１】
2015224604.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015224604.tif 000013
【図１０】
2015224604.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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