(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
理論空燃比の混合気を燃焼させるストイキ燃焼運転と前記理論空燃比よりも大きい空燃比の混合気を燃焼させるリーン燃焼運転とに運転状態が切り替えられる内燃機関と、前記内燃機関から入力される回転を変速して出力する自動変速機とを備えた車両の制御装置において、
前記内燃機関と前記自動変速機とを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記リーン燃焼運転を実施する条件が成立している状態で、かつ前記自動変速機に対して変速段の変更が要求されるときに、前記自動変速機での入力回転数が変速前の変速比での回転数から変速後の変速比の回転数に変化するイナーシャ相の開始点を求め、また、前記内燃機関に取り込まれる吸入空気量を含むパラメータに基づいて前記リーン燃焼運転から前記ストイキ燃焼運転に切り替える切替え時間を設定し、前記開始点から前記切替え時間を遡った時点を基準として前記リーン燃焼運転から前記ストイキ燃焼運転に切り替えると共に、前記ストイキ燃焼運転中に前記内燃機関の点火時期を遅角させる制御を実施するように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載されている内燃機関と自動変速機とを制御する車両の制御装置に関し、詳しくは、内燃機関と内燃機関から入力される回転を変速して出力する自動変速機とを制御する車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の内燃機関としては、燃費の向上を図るために、内燃機関の運転状態に応じて混合気の空燃比が、例えばストイキ域、及びリーン域に切り替えて運転されるリーンバーンエンジンが知られている。このリーンバーンエンジンの制御装置は、ストイキ域では、空燃比が理論空燃比近傍の混合気を燃焼させるストイキ燃焼運転を実施し、また、リーン域では、理論空燃比よりも燃料の量が少ない空燃比（リーン空燃比）の混合気を燃焼させるリーン燃焼運転を実施する。
【０００３】
リーンバーンエンジンでは、ストイキ燃焼運転からリーン燃焼運転に切り替えるときに空燃比の落ち込みによってトルク変動が生じ易い。これを防止するために、ＩＳＣ（Idle Speed Control）弁の開度をスロットル開度に合わせて大きく開弁させて、トルクアップを図るアイドル回転数制御を実施している。
【０００４】
ところで、アイドル回転数制御は、変速機が変速段の変更を実施する場合に、ＩＳＣ弁の閉動作の遅れによりエンジン回転数の吹き上がりが生じるおそれがある。このため、リーンバーンエンジンでは、リーン燃焼運転を実施する場合で、かつ変速機の変速段の変更が実施されるときに、所定時間だけ点火時期を遅角する制御（以下、「点火遅角制御」と称す）を実施する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、リーンバーンエンジンとしては、変速中にリーン燃焼運転とストイキ燃焼運転との燃焼状態の切替え（空燃比の切替え）を禁止する、又はリーン燃焼運転とストイキ燃焼運転との燃焼状態の切替え中は変速を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献２）。そして、この技術では、運転者の意図が加速の意図である場合には、変速及び、燃焼状態の切替えを禁止する技術を提案している。
【０００６】
さらに、リーンバーンエンジンとしては、ストイキ燃焼運転からリーン燃焼運転への燃焼切替え（空燃比の切替え）要求がある場合で、エンジンの負荷変動、例えば加速やクラッチ操作、あるいは変速による変動があるときに、燃焼切替え許可を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１７０５８６号
【特許文献２】特開平１１−１７０８９２号
【特許文献３】特開２００３−２１４２１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
リーンバーンエンジンは、リーン燃焼運転中に点火遅角制御を実施すると、理論空燃比よりも大きい空燃比の混合気を燃焼しているため、気筒が失火するおそれがある。これを防止又は抑制するために、例えばスロットル制御等の吸入空気量を制御するトルクダウン制御が知られている。しかし、この制御では応答性に遅れが生じることがある。
【０００９】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、リーン燃焼運転中に点火遅角制御に起因して気筒の失火が生じることを低減又は防止するようにした車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、この発明は、理論空燃比の混合気を燃焼させるストイキ燃焼運転と前記理論空燃比よりも大きい空燃比の混合気を燃焼させるリーン燃焼運転とに運転状態が切り替えられる内燃機関と、前記内燃機関から入力される回転を変速して出力する自動変速機とを備えた車両の制御装置において、前記内燃機関と前記自動変速機とを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記リーン燃焼運転を実施する条件が成立している状態で、かつ前記自動変速機に対して変速段の変更が要求されるときに、前記自動変速機での入力回転数が変速前の変速比での回転数から変速後の変速比の回転数に変化するイナーシャ相の開始点を求め、また、前記内燃機関に取り込まれる吸入空気量を含むパラメータに基づいて前記リーン燃焼運転から前記ストイキ燃焼運転に切り替える切替え時間を設定し、前記開始点から前記切替え時間を遡った時点を基準として前記リーン燃焼運転から前記ストイキ燃焼運転に切り替えると共に、前記ストイキ燃焼運転中に前記内燃機関の点火時期を遅角させる制御を実施するように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、リーン燃焼運転を実施する条件が成立されている状態で、かつ自動変速機に対して変速段の変更の要求が指示されたときに、イナーシャ相の開始タイミングに基づいて理論空燃比で燃焼を行うストイキ燃焼運転に切り替えるとともに、内燃機関の点火時期を遅角させる制御を実施するため、内燃機関の失火を招来することなく、自動変速機の変速段を変更するときの入力トルクを低減することができる。また、ストイキ燃焼運転に切り替える切替え時間の分だけを考慮して空燃比を切り替える指示を出すため、リーン燃焼運転を実施する期間を最大限確保でき、かつ変速線に沿った変速タイミングで点火遅角制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に適用される内燃機関の一実施例を示す説明図である。
【図２】本発明に適用される自動変速機の一実施例を示すスケルトン図である。
【図３】自動変速機の作動係合表を示す図である。
【図４】自動変速機の変速制御で用いられる変速線図である。
【図５】電子制御装置の要部を示す説明図である。
【図６】電子制御装置が機能する各部を示す説明図である。
【図７】リーン・ストイキ切替回転数設定部の動作を示す説明図である。
【図８】空燃比制御の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】ストイキ燃焼運転への切替手順を示すフローチャートである。
【図１０】ストイキ燃焼運転への切替動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて実施形態を説明する。図１は、本発明が適用される車両に備えられたリーンバーンエンジン（以下、「エンジン」と称す）１０を示す。エンジン１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１が空燃比を切り替える制御（以下、「空燃比制御」と称す）を実施することで、ストイキ燃焼運転とリーン燃焼運転とのいずれか一方に切り替えられる。リーン燃焼運転は、例えばエンジン１０が低負荷、又は中負荷領域での運転のときに実施される。ストイキ燃焼運転は、例えばエンジン１０の回転数がアイドル回転領域のとき、又はエンジン１０が高負荷領域での運転のときに実施される。なお、エンジン１０の始動時や加速時には、理論空燃比より燃料の量が多いリッチ空燃比の混合気を燃焼させるリッチ燃焼運転が実施されてもよい。エンジン１０は、内燃機関の一例である。
【００１６】
エンジン１０の気筒に設けられた吸気ポート１３には、吸気マニホルド１４が接続されている。なお、エンジン１０は、多気筒内燃機関である。図１では、１つの吸気ポート１３を記載しているが、残りの吸気ポートについては図面の煩雑化を防ぐために省略している。吸気マニホルド１４の集合部には、エアーチャンバ１５が接続されている。エアーチャンバ１５には、エンジン１０とは逆側には、スロットルボディ１６を介して吸気管１７が接続されている。そして、吸気管１７の空気取り入れ口１８には、エアークリーナ１９が取り付けられている。
【００１７】
一方、エンジン１０の気筒に設けられた排気ポート２５には、排気マニホルド２０が接続されている。排気マニホルド２０の集合部は、触媒２１を介して排気管２２に接続されている。
【００１８】
エンジン１０は、クランク軸（図示なし）と一緒に回転するシグナルディスクプレート２３を備えている。シグナルディスクプレート２３の外周には、突起、又はスリット等の指標が所定の回転角毎に形成されている。エンジン１０は、シグナルディスクプレート２３の指標を検出するクランク角センサ２４を備えている。クランク角センサ２４は、クランク軸の回転位置や回転速度等を検出するためのものである。
【００１９】
エアークリーナ１９には、エアフローセンサ２６が取り付けられている。エアフローセンサ２６は、エンジン１０に吸入する空気の量（以下、「吸入空気量」と称す）を検出する。スロットルボディ１６は、スロットルバルブ２８を備えている。スロットルバルブ２８は、アクセルペダル２９の操作とは独立してスロットル開度を電子的に制御することが可能であり、そのスロットル開度は、スロットル開度センサ３８により検出される。
【００２０】
吸気マニホルド１４には、吸気ポート１３寄りに、インジェクタ３０が取り付けられている。また、エンジン１０の気筒の燃焼室には、点火プラグ３１が取り付けられている。さらに、排気マニホルド２０には、触媒２１の床温を検出する温度センサ３２が取り付けられている。温度センサ３２から得られる検出信号は、ＥＣＵ１１に送られる。
【００２１】
ＥＣＵ１１は、スロットルバルブ開度制御部２７を備えている。スロットルバルブ開度制御部２７は、スロットルバルブ２８のスロットル開度を設定する。また、ＥＣＵ１１には、クランク角センサ２４、エアフローセンサ２６、温度センサ３２、エンジン回転数センサ３７、スロットル開度センサ３８、及びアクセル開度センサ３３等から得られる情報がそれぞれ入力される。アクセル開度センサ３３は、アクセルペダル２９の開度を検出する。スロットルバルブ開度制御部２７は、これら情報に基づいて運転状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるように、スロットルバルブ２８のスロットル開度を制御する。また、ＥＣＵ１１は、インジェクタ３０、及びイグナイタ３５等を統括的に制御する。イグナイタ３５は、点火プラグ３１に設けられた点火コイル３４に接続されており、ＥＣＵ１１から点火時期に合わせて得られる点火信号に基づいて点火プラグ３１を駆動する。
【００２２】
ＥＣＵ１１は、例えば点火時期がＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）でエンジン１０のトルクが最大となっている場合、最大筒内圧力のときに所定のクランク角になるように点火時期を制御する。この場合には、各気筒内に筒内圧センサをそれぞれ設け、筒内圧センサにより各気筒の最大筒内圧力を個別に検出すればよい。また、ＥＣＵ１１には、エンジン１０を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ３６や、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ３７から得られる情報が入力される。
【００２３】
ＥＣＵ１１は、リーン燃焼運転を実施する条件（以下、「リーン燃焼実施条件」と称す）が成立することに基づいて、空燃比制御等を実施してストイキ燃焼運転からリーン燃焼運転へエンジン１０の運転状態を切り替える。つまり、リーン燃焼実施条件の成立中は、リーン燃焼運転が実施される。
【００２４】
リーン燃焼実施条件の成立は、例えばエンジン１０を始動した後の経過時間、エンジン１０にかかる負荷の状態、冷却水の水温、及び車速の条件等に基づいて、ＥＣＵ１１が判定する。
【００２５】
例えばリーン燃焼運転の実施が成立する条件としては、例えば（１）エンジン始動後の経過時間が設定時間（例えば２０〜４０ｓｅｃ）経過しているか。（２）エンジンの運転状態が低負荷から中負荷運転の領域（以下、「リーン燃焼運転領域」と称す）にあるか。（３）暖機は完了しているか。（４）車速が高速（例えば１２０Ｋｍ／ｈ）以下か、等の条件になっている。
【００２６】
ＥＣＵ１１は、判定部４９を備え、判定部４９が前述したリーン燃焼実施条件を全て満足するときにリーン燃焼実施条件成立と判定する。判定部４９は、リーン燃焼実施条件が１つでも満足しないときはリーン燃焼実施条件が不成立と判定する。なお、リーン燃焼実施条件は、前述した条件（１）〜（４）に限ることはない。
【００２７】
ＥＣＵ１１は、運転状態を検出する各種センサからの情報に基づき、空燃比制御、燃料噴射制御、スロットルバルブ開度制御、及び点火遅角制御等のエンジン１０に関わる各種の制御を実行する。なお、点火遅角制御は、自動変速機（図示なし）での変速のときの入力トルクを抑制するためにも利用される。
【００２８】
なお、図１で説明したエンジン１０は、吸入ポートにおいて燃料を噴射し空気と燃料との混合気を筒内に供給するポート噴射式内燃機関として説明しているが、これの代わりに、空気とは別に燃料を直接筒内に供給する筒内直接噴射式内燃機関を使用してもよい。また、図１では、ガソリンエンジンとして説明しているが、その燃料は、ガソリンに限られるわけではなく、エタノール、エタノールとガソリンとの混合燃料、及び水素等であってもよい。さらに、ガソリンエンジンの代わりに、例えばディーゼルエンジンを使用してもよい。
【００２９】
図２は、図１で説明したエンジン１０から入力される駆動力を駆動輪（図示なし）に出力する駆動伝達装置の一例を示す。駆動伝達装置４０は、エンジン１０と駆動輪（図示なし）との間に設けられており、トルクコンバータ４２、自動変速機５１、油圧制御回路６３、及びＥＣＵ１１等を備えている。なお、図２では、図面の煩雑化を防ぐために、中心線の下半分を省略して記載している。また、図２では、図１で説明した部材と同じ又は同様な部材には同じ符号を付与してここでの詳しい説明を省略する。
【００３０】
エンジン１０は、出力軸であるクランクシャフト４１を備える。クランクシャフト４１は、トルクコンバータ４２の入力軸４３に接続される。エンジン回転数センサ３７は、クランクシャフト４１の回転数（以下、「エンジン回転数」と称す）を検出する。
【００３１】
トルクコンバータ４２は、入力軸側のポンプインペラー４５、出力軸側のタービンランナー４６、トルク増幅機能を発現するステータ４７、及びワンウェイクラッチ４８等を備え、ポンプインペラー４５とタービンランナー４６との間で流体を介して動力伝達を行う。
【００３２】
トルクコンバータ４２には、入力軸側と出力軸側とを直結状態にするロックアップクラッチ５０が設けられており、このロックアップクラッチ５０を完全に係合させることにより、ポンプインペラー４５とタービンランナー４６とが一体的に回転する。また、ロックアップクラッチ５０を所定のスリップ状態で係合させることにより、駆動時には所定のスリップ量でタービンランナー４６がポンプインペラー４５に追随して回転する。ＥＣＵ１１は、トルクコンバータ４２にロックアップクラッチ制御信号を出力し、ロックアップクラッチ制御信号に基づいてロックアップクラッチ５０の係合圧を制御する。トルクコンバータ４２と自動変速機５１とは、入力軸５２により接続される。トルクコンバータ４２の出力軸側のタービンランナー４６の回転数は、タービン回転数センサ５３によりタービン回転数として検出される。
【００３３】
自動変速機５１は、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置５５、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置５６、及びシングルピニオン型の第３遊星歯車装置５７を備えた遊星歯車式の変速機である。
【００３４】
第１遊星歯車装置５５のサンギヤＳ１は、クラッチＣ３を介して入力軸５２に選択的に連結される。また、サンギヤＳ１は、ワンウェイクラッチＦ２、及びブレーキＢ３を介してハウジング５９に選択的に連結され、入力軸５２の回転と逆方向の回転が阻止される。第１遊星歯車装置５５のキャリアＣＡ１は、ブレーキＢ１を介してハウジング５９に選択的に連結されるとともに、そのブレーキＢ１と並列に設けられたワンウェイクラッチＦ１により、常に逆方向の回転が阻止される。第１遊星歯車装置５５のリングギヤＲ１は、第２遊星歯車装置５６のリングギヤＲ２と一体的に連結されており、ブレーキＢ２を介してハウジング５９に選択的に連結される。
【００３５】
第２遊星歯車装置５６のサンギヤＳ２は、第３遊星歯車装置５７のサンギヤＳ３と一体的に連結されており、クラッチＣ４を介して入力軸５２に選択的に連結される。また、サンギヤＳ２は、ワンウェイクラッチＦ０、及びクラッチＣ１を介して入力軸５２に選択的に連結され、その入力軸５２に対して相対的に逆方向への回転が阻止される。
【００３６】
第２遊星歯車装置５６のキャリアＣＡ２は、第３遊星歯車装置５７のリングギヤＲ３と一体的に連結されており、クラッチＣ２を介して入力軸５２に選択的に連結されるとともに、ブレーキＢ４を介してハウジング５９に選択的に連結される。また、キャリアＣＡ２は、ブレーキＢ４と並列に設けられたワンウェイクラッチＦ３により常に逆方向の回転が阻止される。そして、第３遊星歯車装置５７のキャリアＣＡ３は、出力軸６０に一体的に連結されている。出力軸６０の回転数（以下、「出力回転数」と称す）は、出力軸回転数センサ６１により検出される。
【００３７】
ＥＣＵ１１は、油圧制御回路６３を介して、摩擦係合装置の一例であるクラッチＣ１〜Ｃ４、及びブレーキＢ１〜Ｂ４等を係合又は解放の状態に制御する。これにより、ＥＣＵ１１は、自動変速機５１に対して、変速比の異なる複数の変速段のうちのいずれかの変速段に自動的に切り替える制御を実施する。
【００３８】
摩擦係合装置は、油圧シリンダ等の油圧アクチュレータにより係合させられる単板式、又は多板式のクラッチやブレーキ、並びにベルト式のブレーキ等を含む。
【００３９】
油圧制御回路６３は、リニアソレノイドバルブ（図示なし）、及びオンオフソレノイドバルブ（図示なし）等を励磁又は非励磁の状態に制御することで、油圧回路が切り替えられて、クラッチＣ１〜Ｃ４、及びブレーキＢ１〜Ｂ４の係合又は解放の状態を個別に制御する。
【００４０】
例えば、ＥＣＵ１１は、判断した変速段が達成されるように、自動変速機５１の変速に関与する摩擦係合装置を係合又は解放させる油圧指令信号を油圧制御回路６３へ出力し、クラッチ・ツウ・クラッチ変速の制御を実行する。この油圧指令信号としては、例えば変速前の変速段に対応する摩擦係合装置（以下、「解放側クラッチ」と称す）のトルク容量を得るための油圧指令値、及び変速後の変速段に対応する摩擦係合装置（以下、「係合側クラッチ」と称す）のトルク容量を得るための油圧指令値である。
【００４１】
自動変速機５１は、例えば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、及びパワーオフダウンシフトの変速パターンに応じて変速の制御を変えるように構成されている。つまり、各変速パターンに合わせて、解放側クラッチのトルク容量と係合側クラッチのトルク容量との受け渡し（すなわち変速進行度）が制御される。具体的には、例えば変速ショックや変速時間が適切であるかを実車にて評価しつつ適合により予め定められた制御マップから、変速時のトルク容量（或いは油圧指令値）を求めて自動変速機５１の変速を実行する。
【００４２】
ＥＣＵ１１は、自動変速機５１の駆動状態で自動変速機５１をアップシフトさせるパワーオンアップシフト制御を実行可能に構成されている。ここで、自動変速機５１の「駆動状態」とは、エンジン１０により駆動されて自動変速機５１が回転している状態であり、「被駆動状態」とは、駆動輪（図示なし）側から入力されるトルクにより駆動されて自動変速機５１が回転している状態である。パワーオンアップシフト制御は、例えば、アクセルペダル２９がオンにされた状態で走行中に、エンジン１０の出力が増加することで実行される。パワーオンアップシフトは、自動変速機５１において解放側クラッチを解放に制御すると共に、係合側クラッチを係合に制御させることにより達成される。
【００４３】
ＥＣＵ１１は、リーン燃焼運転実施条件成立中で、かつパワーオンアップシフト制御が実施されたときに、イナーシャ相に基づいてエンジン１０のトルクを低下させるための点火遅角制御を実施する。そして、その点火遅角制御を実施する前にストイキ燃焼運転に切り替える空燃比制御を実施する。この空燃比制御は、リーン燃焼運転中での点火遅角制御により生じ易い気筒の失火を低減又は防止するためのものであり、例えばパワーオンアップシフト制御、及び点火遅角制御が完了するまで継続される。なお、前述した空燃比制御を実施する変速条件としては、パワーオンアップシフトの変速に限らず、例えば燃焼領域の変更を伴わない変速のときに実施すればよい。ここで、燃焼領域の変更とは、例えばアクセルが急減に踏み込まれる等の場合のアップシフトのときに行われるリーン燃焼運転からストイキ燃焼運転への切り替えを含む。この場合には、リーン燃焼実施条件が不成立と判定される。
【００４４】
図３は、自動変速機５１の作動係合表を示す。作動係合表は、変速段と摩擦係合装置の状態との関係で示されている。なお、図３では、「○」はトルク伝達をする係合を表し、「空欄」は解放を表している。また、「◎」はエンジンブレーキ時の係合を表し、「●」はトルク伝達に関係しない係合を表している。
【００４５】
図３に示すように、自動変速機５１は、例えば減速比が最大になる「１ｓｔ」（１速）から最小になる「６ｔｈ」（６速）までの変速段を有している。また、同図に示す「Ｐ」は「パーキング」、「Ｒ」は「後進走行」、及び「Ｎ」ニュートラルの状態を示す。「Ｐ」、「Ｒ」、及び「Ｎ」への切り替えは、車両の運転席に設けられたシフトレバー（図示なし）の操作に基づいて実施される。なお、シフトレバー（図示なし）がＤポジション（前進走行レンジ）に切り替えられることで、前述した６速での自動変速が実施される。
【００４６】
例えば、車両の発進時に使用される「１ｓｔ」（１速）時には、クラッチＣ１、ワンウェイクラッチＦ０，Ｆ３がそれぞれ係合する。また、例えば「１ｓｔ」（１速）から「２ｎｄ」（２速）へのアップシフト時には、ブレーキＢ３、及びワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が係合し、ワンウェイクラッチＦ３が開放状態となる。
【００４７】
図４は、自動変速機５１の変速制御で用いられる変速線図（変速マップ）を模式的に示す。図４に示すように、変速マップは、車速とアクセル開度とに基づいて、変速段を選択するためのものである。変速マップは、ＥＣＵ１１に備えたＲＯＭ（図示なし）に記憶されており、複数の変速線（変速段の切り換えライン）により、選択される変速段ごとに領域が区画されている。なお、図４に示す変速マップにおいて、アップシフト線（変速線）を実線で示し、ダウンシフト線（変速線）を破線で示している。また、同図に示す数字と矢印とは、変速段と変速段のシフト方向（アップシフト又はダウンシフト）を示している。
【００４８】
図５は、ＥＣＵ１１の概略を示す。ＥＣＵ１１は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６５、ＲＯＭ（Read Only Memory）６６、ＲＡＭ（Random Access Memory）６７、及びバックアップＲＡＭ６８等を備えている。ＣＰＵ６５は、ＲＯＭ６６に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ６７は、ＣＰＵ６５での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ６８は、エンジン１０の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。これらＣＰＵ６５、ＲＯＭ６６、ＲＡＭ６７、及び、バックアップＲＡＭ６８は、バス６９を介して互いに接続されるとともに、インターフェース７０と接続されている。
【００４９】
ＥＣＵ１１のインターフェース７０には、前述したスロットル開度センサ３８、エンジン回転数センサ３７、タービン回転数センサ５３、出力軸回転数センサ６１、アクセル開度センサ３３、及びシフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ７１等が接続されている。また、インターフェース７０には、燃料性状センサ７２、温度センサ３２、エアフローセンサ２６、クランク角センサ２４、水温センサ３６、及びブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルセンサ７３等が接続されている。燃料性状センサ７２は、燃料タンク（図示なし）からエンジン１０に至る燃料の供給経路に取り付けられており、燃料の性状を検出する。
【００５０】
図６は、ＥＣＵ１１が機能を受け持つ各種の制御部を示す。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ６５がＲＯＭ６６に記憶されている制御プログラムに基づいて動作することにより、例えば図６に示すように、変速制御部７４、点火遅角制御部７７、判定部４９、空燃比制御部７６、及びスロットルバルブ開度制御部２７として機能する。また、ＥＣＵ１１は、制御プログラムに応じてＣＰＵ６５が動作することで、リーン・ストイキ切替時間推定部７８、イナーシャ相待機時間算出部７９、車両加速度判定部８０、変速点算出部８１、リーン・ストイキ切替回転設定部８２、及びリーン・ストイキ切替指示部８３として機能する。リーン・ストイキ切替時間推定部７８、及びリーン・ストイキ切替指示部８３は、ＥＣＵ１１を含めてコントローラの一例である。
【００５１】
変速制御部７４は、出力軸回転数センサ６１の出力信号に基づいて車速を演算するとともに、スロットル開度センサ３８の出力信号に基づいてスロットル開度を算出する。そして、変速制御部７４は、演算した車速、及びスロットル開度に基づいて、図４に示した変速マップを参照して目標の変速段を選択し、その目標の変速段と現状の変速段とを比較して変速操作が必要であるか否かを判定する。
【００５２】
図７は、リーン・ストイキ切替回転数設定部の動作を示す。図７に示すように、リーン・ストイキ切替時間推定部７８は、複数のパラメータに基づいて、現在運転中であるリーン燃焼運転からストイキ燃焼運転に切り替えるために必要な時間（以下、「リーン・ストイキ切替時間」と称す）を算出する。パラメータとしては、例えば燃料性状センサ７２の出力信号から検出される燃料の性状の情報、エアフローセンサ２６から検出される吸入空気量の情報、温度センサ３２から検出される触媒床温の情報、及びクランク角センサ２４等から検出される点火時期の情報等が好適である。なお、リーン・ストイキ切替時間を算出するためのパラメータとしては、複数に限らず、少なくとも吸入空気量の情報を含むパラメータであればよい。というのは、リーン・ストイキ切替時間は、吸入空気量が多くなると長くなることが分かっている。このため、吸入空気量が重要度の高いパラメータとなっているためである。
【００５３】
イナーシャ相待機時間算出部７９は、イナーシャ相までの待機時間（以下、「イナーシャ相待機時間」と称す）を求める。イナーシャ相待機時間は、変速段の変更の要求により摩擦係合装置のクラッチ、又は油圧アクチュエータを作動させる点からイナーシャ相を開始させるイナーシャ開始点までの時間となっている。イナーシャ相待機時間算出部７９は、例えば適合値やモデルによって求めても良く、油圧制御により一定値として良い。なお、前述した適合値、又はモデル、或いは一定値等は、例えばＲＯＭ６６に予め記憶されている。
【００５４】
ここで、変速段の変更の要求により、摩擦係合装置のクラッチ、又は油圧アクチュエータを作動させる時点を以下では「変速点」と称す。また、イナーシャ相は、自動変速機５１でのタービン回転数（以下、「入力回転数」と称す）が変速前の変速比の回転数から変速後の変速比の回転数に変化する期間となっている。
【００５５】
イナーシャ相開始点は、入力回転数が変速前の変速比に対応する同期回転数から変化し始める点となっている。同期回転数は、入力回転数と同期する回転部材の回転数である。なお、イナーシャ相待機時間としては、現在のスロットル開度等に基づいて開始点マップを参照して、変速点からイナーシャ相開始点までの時間を算出してもよい。また、イナーシャ相待機時間としては、例えば変速パターンに応じて、所定の時間を予め決めておいてもよい。この場合には、予め決めた所定時間に基づいて、変速時のトルク容量（あるいは油圧指令値）を決定してもよい。
【００５６】
前述したリーン・ストイキ切替時間、及びイナーシャ相待機時間の値は、加算・減算部８５に送られる。加算・減算部８５は、リーン・ストイキ切替時間からイナーシャ相待機時間を減算し、減算した値を「前出し時間」として乗算部８６に出力する。
【００５７】
車両加速度判定部８０は、現在の車両の車速、及びエンジン１０の発生トルク、もしくは目標トルクから、現在の車両の加速度を推定する。推定された加速度とエンジン１０の発生トルクから現在の道路勾配を推定する。現在の道路勾配を推定しておけば、現在のアクセル開度から将来の車両の加速度を推定することができる。将来の車両の加速度が分かれば、将来の出力回転数が推定可能となる。エンジン１０の発生トルクは、エンジン１０のスロットル開度、及びエンジン１０の回転数により求めることができる。ＥＣＵ１１は、エンジン１０の発生トルクを算出するトルク算出部（図示なし）を備える。
【００５８】
推定された車両の加速度は、乗算部８６に送られる。乗算部８６には、加算・減算部８５で算出した「前出し時間」が取り込まれている。乗算部８６では、推定された車両の加速度に、推定しようとする所定時間後の時間、つまり「前出し時間」を乗算して、加速成分を演算する。加速度成分を演算することで、「前出し時間」のときの推定の車速が求められ，推定の車速に基づいて出力回転数（前出し回転数）が求められる。
【００５９】
変速点算出部８１は、現時点のアクセル開度、及び出力回転数等のパラメータに基づいて、リーン・ストイキ切替時間の開始点から変速点までの時間を算出する。変速点までの時間が算出されると、その変速点での推定の出力回転数（以下、「変速点回転数」）を求めることができる。なお、変速点は、例えば変速段の変更の指示が出力される時点と略同じとなっている。
【００６０】
リーン・ストイキ切替回転設定部８２は、減算・加算部を備えており、「前出し時間」の分の出力回転数と、変速点での出力回転数とを取り込み、変速点での出力回転数から「前出し時間」の分の出力回転数を減算する。減算した値は、リーン・ストイキ切替時間の開始点での出力回転数（以下、「リーン・ストイキ切替回転数」と称す）として出力される。このようにして、ストイキ燃焼運転に切り替えるときの出力回転数となるリーン・ストイキ切替回転数が求められる。ＥＣＵ１１は、リーン燃焼実施条件成立中に、各部を動作させてリーン・ストイキ切替回転数を常に算出している。
【００６１】
図８は、リーン燃焼運転実施条件成立中に空燃比制御を行う手順を示す。ステップＳ１では、リーン・ストイキ切替指示部８３が自動変速機５１で変速中か否かを判定する。変速中でない場合には、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２〜Ｓ５は、リーン・ストイキ切替指示部８３の動作手順を示す。ステップＳ２では、リーン・ストイキ切替回転数と、現在の出力回転数と比較する。ステップＳ３では、比較した結果を判定し、判定に基づいて、リーン燃焼運転とストイキ燃焼運転とのうちのいずれかの運転を選択する。ストイキ燃焼運転に切り替える判定の条件としては、例えばリーン・ストイキ切替回転数を「Ａ」、現在の出力回転数を「Ｂ」とすると、「Ａ≦Ｂ」の条件となっている。この条件を満足する場合には、ステップＳ４に移行して、ストイキ燃焼運転に切り替える指示が出力される。そして、ステップＳ３での条件が、例えば「Ａ＞Ｂ」を満たす場合には、ステップＳ５に移行され、リーン燃焼運転に切り換える指示が出力される。
【００６２】
図９は、ストイキ燃焼運転への切替手順を示す。この手順は、例えば変速パターンがパワーオンアップシフトの変速が要求されるときのものを示している。図９に示すように、ステップＳ１０では、ＥＣＵ１１の判定部４９がリーン燃焼実施条件成立か否かを判定する。この判定は、エンジン１０が運転状態のときには常に実施されている。リーン燃焼実施条件成立と判定した場合には、ステップＳ１１に移行され、空燃比制御が実施される。空燃比制御では、リーン・ストイキ切替回転数Ａと現在の出力回転数Ｂとの比較が実施される。この比較した結果、例えば「Ａ≦Ｂ」の条件が成立するときには、ストイキ燃焼運転に切り替える指示が出力される。これにより、ストイキ燃焼運転に切り替えられる。
【００６３】
ステップＳ１２では、ＥＣＵ１１は、変速点に達した時点で変速段の変更の要求を出力する。変速点は、例えば出力回転数が変速点回転数に達した時点で検出される。そして、自動変速機５１が、例えばパワーオンアップシフト制御を開始する。ステップＳ１３では、イナーシャ相開始点を判定し、イナーシャ相開始点を判定したときに点火遅角制御が実施される。ステップＳ１４では、イナーシャ相終了点が判定され、イナーシャ相終了点が判定されたときに点火遅角制御が終了される。
【００６４】
なお、イナーシャ相終了点は、入力回転数が変速後の変速比に対応する同期回転数に達する時点であるため、例えばその変速後の変速比と出力回転数とに基づいて判定することができる。
【００６５】
ステップＳ１５では、リーン・ストイキ切替回転数Ａが現在の出力回転数Ｂを超えたと判定された時点であり、この時点のときに、リーン燃焼運転に運転状態が戻される。なお、点火遅角制御は、イナーシャ相の期間に対応して実施されているが、ストイキ燃焼運転の期間内であればイナーシャ相の期間に限定されることはない。
【００６６】
図１０は、リーン燃焼運転実施条件成立中のストイキ燃焼運転への切替動作を示すタイムチャートである。なお、図１０では、一例として２速から３速に変速する場合を示している。リーン・ストイキ切替時間推定部７８は、図１０に示すように、リーン・ストイキ切替時間（Ｎ）を逐一算出している。リーン・ストイキ切替時間（Ｎ）は、算出されたリーン・ストイキ算出時間を時間毎にプロットした線となっている。例えば現時点Ｘにおいては、リーン・ストイキ切替時間Ｎ１が算出される。算出されたリーン・ストイキ切替時間Ｎ１は、同図に示す「Ｎ２」の区間に対応する時間となっている。なお、現時点Ｘでは、リーン・ストイキ切替時間Ｎ２の開始点Ｎ３と終了点Ｎ４とが未だ定まっていない。
【００６７】
その後、イナーシャ相待機時間算出部７９は、イナーシャ相待機時間Ｄを算出する。イナーシャ相待機時間Ｄは、変速点Ｍからイナーシャ相開始点Ｅまでの待機時間となっている。イナーシャ相待機時間Ｄは、前述したように適合値やモデルによって求めても良く、油圧制御により一定値としてもよい。イナーシャ相開始点Ｅは、イナーシャ相の開始点に対応する。変速点Ｍでは、クラッチ・ツウ・クラッチ変速の制御により、解放側クラッチ（Ｓ）の解放制御が開始される。その後、係合側クラッチ（Ｕ）の係合制御を開始することで、入力回転数が変速前の変速比に対応する同期回転数から変化し始める。この変化し始める点がイナーシャ相開始点Ｅとなる。ＥＣＵ１１は、変速点Ｍからイナーシャ相開始点Ｅまでのイナーシャ相待機時間Ｄを求める。
【００６８】
これにより、イナーシャ相開始点Ｅが決まるため、イナーシャ相開始点Ｅを基準にして、それよりも前にリーン・ストイキ切替時間Ｎ２とイナーシャ相待機時間Ｄとが設定される。そして、加算・減算部８５により、リーン・ストイキ切替時間Ｎ２からイナーシャ相待機時間Ｄを減算して得られた「前だし時間」Ｆが算出される。
【００６９】
車両加速度判定部８０は、推定加速度（Ｐ）を常に算出しており、推定加速度（Ｐ）とエンジン１０の発生トルク等に基づいて現在の道路勾配を推定する。乗算部８６は、「前だし時間」Ｆと推定の加速度とを乗算して、「前だし時間」の分の出力回転数Ｇを求める。なお、同図では、自動変速機５１から出力される出力回転数Ｇを、時間毎にプロットした線、例えば右肩上がりの直線（点線）で記載している。変速点算出部８１は、現時点のアクセル開度、及び出力回転数等のパラメータに基づいて、リーン・ストイキ切替時間Ｎ２の開始点Ｎ３から変速点Ｍまでの経過時間を算出し、その経過時間と推定の道路勾配とに基づいて変速点Ｍでの推定の出力回転数Ｈを求める。
【００７０】
変速点Ｍの時の出力回転数Ｈは、リーン・ストイキ切替時間Ｎ２の開始点Ｎ３での出力回転数Ｉを算出するためのものである。算出された出力回転数Ｉは、リーン・ストイキ切替回転数（Ａ）に対応する。リーン・ストイキ切替回転設定部８２は、「前だし時間」の分の出力回転数Ｇを変速点Ｍでの出力回転数Ｈから減算して、リーン・ストイキ切替回転数（Ａ）を求める。その後、リーン・ストイキ切替指示部８３は、リーン・ストイキ切替回転数（Ａ）と現在の出力回転数（Ｂ）とを比較し、比較した結果が、例えば「Ａ≦Ｂ」の条件を満たす時間ｔ１のときに、リーン燃焼運転からストイキ燃焼運転に切り換える指示が出力される。これによりストイキ燃焼運転に運転状態が切り換えられる。
【００７１】
ＥＣＵ１１は、出力軸回転数センサ６１を監視しており、時間ｔ２において、実際の出力回転数（以下、「実出力軸回転数」と称す）が変速点Ｍに対応する出力回転数に到達することを検出すると、変速段の変更の要求を自動変速機５１に出力する。これにより、自動変速機５１は、解放側クラッチ（Ｓ）を解放し、その後に係合側クラッチ（Ｕ）を係合するクラッチ・トウ・クラッチ制御を実施する。その後、時間ｔ３では、リーン・ストイキ切替時間Ｎ２が経過することでイナーシャ相開始点Ｅが判定される。このとき、点火遅角制御が実施される。この点火遅角制御は、イナーシャ相終了点となる時間ｔ４で終了される。
【００７２】
そして、時間ｔ４では、リーン・ストイキ切替回転数（Ａ）と現在の出力回転数（Ｂ）とを比較した結果が、例えば「Ａ＞Ｂ」の条件を満たすと判定される。このため、ストイキ燃焼運転からリーン燃焼運転に戻す切替え制御が実施される。なお、前述したように、図１０では、一例として２速から３速に変速する場合を示している。このため、変速が終了した時間ｔ４でＥＣＵ１１は、次回の変速のために、リーン・ストイキ切替回転（Ａ）の算出元である変速点Ｍを、例えば「２速から３速への変速線」から、次回の変速段となる「３速から４速への変速線」に切り替える処理を実施する。例えば３速から４速への変速の場合も前述したと同じ又は同様な制御となる。
【００７３】
なお、同図に示すエンジントルク（Ｗ）において、符号「Ｊ」は、イナーシャ相の期間で実施されるストイキ燃焼運転により生じるエンジン１０のトルクダウンを模式的に示している。また、イナーシャ相の前後を含めた期間内でずらしてストイキ燃焼運転を実施することで、例えば同図に示す点線Ｋで示した量でのトルクダウンが可能となる。これから分かるように、イナーシャ相の期間で点火遅角制御を実施することで、点火遅角制御により達成可能なトルクダウン量のうちの略最大の量でトルクダウンを実施することができる。このため、自動変速機５１の変速時の入力トルクを最大に低減することができる。しかも、点火遅角制御であるため、入力トルクの低減を迅速に実施することができる。
【００７４】
以上、実施形態に基づいて説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【００７５】
上記実施例において、車両は、走行用の動力源として電動機を備えていないが、走行用の電動機を備えたハイブリッド車両であってもよい。
【００７６】
上記各実施例において、自動変速機５１として有段変速機を使用しているが、ベルト式等の無段変速機（ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission））を使用してもよい。
【００７７】
上記各実施例において、車両は、トルクコンバータ４２を備えているが、トルクコンバータ４２を省略してもよい。この場合にはマニュアルトランスミッションを使用すればよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０…エンジン、  １１…ＥＣＵ、  ５１…自動変速機、  ７６…空燃比制御部、  ７８…リーン・ストイキ切替時間推定部、  ７９…イナーシャ相待機時間算出部、  ８０…車両加速度判定部、  ８１…変速点算出部、  ８２…リーン・ストイキ切替回転設定部、  ８３…リーン・ストイキ切替指示部。
【図１】
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【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】
0006323418.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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