JP5979180B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、燃焼モードを切り替え可能な内燃機関がある。例えば、特許文献１には、吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能なターボ過給機を設け、ＥＣＵによりエンジン運転状態に応じて、燃焼モードを無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換可能とした内燃機関の技術が開示されている。

特開２００８−１５７１０４号公報

ここで、燃焼モードによっては、ダウンシフト時にトルク遅れが発生し、変速時間が長くなる可能性がある。例えば、リーン燃焼モードは、ストイキ燃焼モードやリッチ燃焼モードに比べて必要吸入空気量が多いため、吸入空気量の不足が生じやすい。また、過給器に過給を実行させる過給運転モードでは、過給遅れにより吸入空気量の不足が生じやすい。このため、ダウンシフト時に過給リーン燃焼モードでエンジンを運転させると、トルク遅れにより変速時間が長くなりやすいという問題がある。

本発明の目的は、ダウンシフト時のトルク遅れ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。

本発明の車両制御装置は、過給器を備えたエンジンと、自動変速機と、前記エンジンの負荷を示すパラメータに基づいて前記エンジンの空燃比および前記過給器の作動状態を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記パラメータが所定範囲にある場合、前記過給器に過給を実行させ、かつ前記空燃比を所定のリーン空燃比とする過給リーン燃焼モードで前記エンジンを運転させ、前記制御部は、前記自動変速機のダウンシフト中は、前記所定範囲の少なくとも一部において、前記過給リーン燃焼モードに代えて前記空燃比を前記所定のリーン空燃比よりもリッチ側の空燃比とする所定運転モードで前記エンジンを運転させることを特徴とする。

上記車両制御装置において、前記所定運転モードは、前記空燃比をストイキ空燃比とする運転モードであることが好ましい。

上記車両制御装置において、前記所定運転モードは、前記過給器による過給を停止した無過給運転モードを含むことが好ましい。

本発明に係る車両制御装置は、過給器を備えたエンジンと、自動変速機と、エンジンの負荷を示すパラメータに基づいてエンジンの空燃比および過給器の作動状態を制御する制御部と、を備え、制御部は、パラメータが所定範囲にある場合、過給器に過給を実行させ、かつ空燃比を所定のリーン空燃比とする過給リーン燃焼モードでエンジンを運転させ、制御部は、自動変速機のダウンシフト中は、所定範囲の少なくとも一部において、過給リーン燃焼モードに代えて空燃比を所定のリーン空燃比よりもリッチ側の空燃比とする所定運転モードでエンジンを運転させる。本発明に係る車両制御装置によれば、ダウンシフト中に過給リーン燃焼モードに代えて所定運転モードが実行されることで、必要吸入空気量が抑制され、ダウンシフト時のトルク遅れが抑制されるという効果を奏する。

図１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２は、実施形態に係る車両の概略構成図である。 図３は、実施形態に係るベース運転モードマップを示す図である。 図４は、実施形態に係るダウンシフト時運転モードマップを示す図である。 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。 図６は、実施形態の第２変形例に係る所定運転モードの空燃比を説明する図である。 図７は、実施形態の第３変形例に係るダウンシフト時運転モードマップを示す図である。

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制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態に係る車両の概略構成図、図３は、実施形態に係るベース運転モードマップを示す図、図４は、実施形態に係るダウンシフト時運転モードマップを示す図、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２に示すように、実施形態に係る車両１００は、車両制御装置１を含んで構成されている。車両制御装置１は、エンジン２と、自動変速機３と、制御部５０とを含んで構成されている。エンジン２は、気筒内で燃焼させる燃料の燃焼エネルギーをクランクシャフト２１の回転エネルギーに変換して出力する。エンジン２は、過給器４を備えている。過給器４は、コンプレッサ４１と、タービン４２と、連結軸４３と、ウエストゲートバルブ４４を含んで構成されている。

コンプレッサ４１は、エンジン２の吸気管５に配置されている。エアクリーナ５１を介して吸気管５に吸入される空気は、コンプレッサ４１を経由してエンジン２の各気筒に送られる。吸気管５におけるコンプレッサ４１よりも上流側には、空気の流量を検出するエアフローメータ５２が配置されている。エアフローメータ５２の検出結果を示す信号は、制御部５０に出力される。吸気管５におけるコンプレッサ４１よりも下流側には、スロットルバルブ５３および圧力センサ５４が配置されている。スロットルバルブ５３は、エンジン２の各気筒の吸入空気量を制御する。圧力センサ５４は、吸気管５内の圧力を検出する。圧力センサ５４の検出結果を示す信号は、制御部５０に出力される。

タービン４２は、エンジン２の排気管６に配置されている。エンジン２の各気筒で発生する排気は、排気管６を介して排出される。連結軸４３は、コンプレッサ４１とタービン４２とを接続している。ウエストゲートバルブ４４は、バイパス通路４５に配置されている。バイパス通路４５は、タービン４２を迂回する排気通路である。ウエストゲートバルブ４４は、全開状態と全閉状態に切り替わる制御弁である。ウエストゲートバルブ４４は、アクチュエータを含んで構成されている。アクチュエータは、ウエストゲートバルブ４４の全開状態と全閉状態を切り替える。

ウエストゲートバルブ４４が閉弁していると、エンジン２の各気筒から排気管６に排出された排気は、タービン４２を経由して流れる。排気のエネルギーは、タービン４２およびコンプレッサ４１を回転させる。回転駆動されるコンプレッサ４１は、エアクリーナ５１を介して吸気管５に吸い込まれる空気を圧縮し、加圧してエンジン２の各気筒に向けて送り出す。つまり、ウエストゲートバルブ４４が閉弁していると、過給器４は、過給を実行し、自然吸気の状態よりも高圧の空気を各気筒に供給する。

一方、ウエストゲートバルブ４４が開弁していると、排気管６からバイパス通路４５に排気が流れることが許容される。従って、エンジン２の各気筒から排出される排気は、バイパス通路４５を通り、タービン４２を迂回して排出される。従って、ウエストゲートバルブ４４が開弁していると、過給器４は過給を実行しない無過給状態となる。ウエストゲートバルブ４４は、制御部５０の指令に応じて開閉する。

エンジン２のクランクシャフト２１は、トルクコンバータ７を介して自動変速機３の入力軸３１に接続されている。クランクポジションセンサ２２は、クランクシャフト２１の回転位置を検出する。クランクポジションセンサ２２の検出結果を示す信号は、制御部５０に出力される。本実施形態の自動変速機３は、有段式である。自動変速機３は、複数の係合装置の係合と解放を切り替えることにより、変速比を多段に変化させる。係合装置は、例えば、回転要素同士を接続するクラッチや回転要素の回転を規制するブレーキである。係合装置の係合は、例えば、油圧により行われる。車両制御装置１は、トルクコンバータ７および自動変速機３に供給する油圧を制御する油圧制御装置１０を有する。油圧制御装置１０は、トルクコンバータ７のロックアップクラッチに供給する油圧、および自動変速機３の各係合装置に供給する油圧を調節する。油圧制御装置１０は、制御部５０によって制御される。自動変速機３の出力軸３２は、デファレンシャルギヤ８を介して左右の駆動輪９に接続されている。

制御部５０は、車両１００の各部を制御する機能を有する。実施形態の制御部５０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。制御部５０は、エンジン２を制御するエンジン制御部および自動変速機３を制御する変速制御部を有する。制御部５０は、エンジン２の負荷を示すパラメータに基づいてエンジン２の空燃比および過給器４の作動状態を制御する。本実施形態のエンジン２の負荷を示すパラメータは、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅである。制御部５０は、アクセル開度センサ１１と接続されており、アクセル開度センサ１１からアクセル開度を示す信号を取得する。また、制御部５０は、車速センサ１２と接続されており、車速センサ１２から車両１００の車速を取得する。制御部５０は、車速およびアクセル開度に基づいて、運転者の要求加速度を算出する。制御部５０は、要求加速度、車速および自動変速機３の変速比に基づいて、エンジン２の目標出力トルクおよび目標回転数を決定する。

制御部５０は、決定した目標出力トルクおよび目標回転数を実現するように、吸気制御、燃料噴射制御、点火制御等の指令値をエンジン２に対して出力する。また、制御部５０は、エンジン２の動作点に基づいて、エンジン２の空燃比および過給器４の作動状態を決定する。本実施形態に係る制御部５０は、図３に示す運転モードマップに基づいて、エンジン２の空燃比および過給器４の作動状態を決定する。エンジン２は、互いに空燃比の異なる３つの燃焼モードを有する。ストイキ燃焼モードは、エンジン２の空燃比をストイキ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２のストイキ空燃比（理論空燃比）は、例えば、１４．７である。リーン燃焼モードは、エンジン２の空燃比をストイキ空燃比よりもリーン側の所定のリーン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２の所定のリーン空燃比は、例えば、「１５．５〜２５」である。リッチ燃焼モードは、エンジン２の空燃比をストイキ空燃比よりもリッチ側の所定のリッチ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２の所定のリッチ空燃比は、例えば、「１０〜１４」である。

エンジン２の運転モードは、過給器４の過給／無過給により、２つに分類できる。本明細書では、過給器４の過給を停止した運転モードを無過給運転モードと総称し、過給器４に過給を実行させる運転モードを過給運転モードと総称する。無過給運転モードには、無過給リーン燃焼モード、無過給ストイキ燃焼モードおよび無過給リッチ燃焼モードがある。無過給リーン燃焼モードは、エンジン２の燃焼モードをリーン燃焼モードとし、過給器４による過給を停止した運転モードである。無過給ストイキ燃焼モードは、エンジン２の燃焼モードをストイキ燃焼モードとし、過給器４による過給を停止した運転モードである。無過給リッチ燃焼モードは、エンジン２の燃焼モードをリッチ燃焼モードとし、過給器４による過給を停止した運転モードである。

過給燃焼モードには、過給リーン燃焼モード、過給ストイキ燃焼モードおよび過給リッチ燃焼モードがある。過給リーン燃焼モードは、エンジン２の燃焼モードをリーン燃焼モードとし、過給器４に過給を実行させる運転モードである。過給ストイキ燃焼モードは、エンジン２の燃焼モードをストイキ燃焼モードとし、過給器４に過給を実行させる運転モードである。過給リッチ燃焼モードは、エンジン２の燃焼モードをリッチ燃焼モードとし、過給器４に過給を実行させる運転モードである。

図３において、横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸はエンジントルクＴｅを示す。図３には、エンジン回転数Ｎｅ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、その動作点で選択されるエンジン２の運転モードとの対応関係が示されている。無過給ストイキ領域ＮＳは、無過給ストイキ燃焼モードが選択される動作点の領域である。図３に示すように、マップにおける最も低トルクの領域は、無過給ストイキ領域ＮＳとされている。無過給リーン領域ＮＬは、無過給リーン燃焼モードが選択される動作点の領域である。無過給リーン領域ＮＬは、無過給ストイキ領域ＮＳと隣接し、無過給ストイキ領域ＮＳよりも高トルク側の領域である。

過給リーン領域ＴＬは、過給リーン燃焼モードが選択される動作点の領域である。過給リーン領域ＴＬは、無過給リーン領域ＮＬと隣接し、かつ無過給リーン領域ＮＬよりも高トルク側の領域である。過給ストイキ領域ＴＳは、過給ストイキ燃焼モードが選択される動作点の領域である。過給ストイキ領域ＴＳは、過給リーン領域ＴＬと隣接し、かつ過給リーン領域ＴＬよりも高トルク側の領域である。

制御部５０は、図３に示すマップに基づいて、エンジントルクＴｅが所定範囲Ｒ１にある場合、過給リーン燃焼モードでエンジン２を運転させる。ここで、所定範囲Ｒ１は、エンジン回転数Ｎｅに応じて決まるエンジントルクＴｅの範囲である。例えば、エンジン回転数Ｎｅが図３に示すＮｅ１である場合、図３に示す下限トルクＴｅ１から上限トルクＴｅ２の間のエンジントルクＴｅの範囲が所定範囲Ｒ１となる。下限トルクＴｅ１は、無過給リーン領域ＮＬと過給リーン領域ＴＬとの境界のトルク値である。上限トルクＴｅ２は、過給リーン領域ＴＬと過給ストイキ領域ＴＳとの境界のトルク値である。

ところで、自動変速機３でダウンシフトを行う場合、エンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅを上昇させる必要がある。ダウンシフトにおいて、エンジン２の動作点は、変速前の動作点から、相対的に高トルクおよび高回転数の変速後の動作点に向けて変化する。ここで、ダウンシフト中にエンジン２において過給リーン燃焼モードが行われると、変速応答性が低下しやすいという問題がある。例えば、ダウンシフトによって、図３に示す変速前動作点Ｐ１から変速後動作点Ｐ２までエンジン２の動作点が変化するとする。エンジン２の動作点の軌跡は、ダウンシフト中に過給リーン領域ＴＬを通過する。動作点が過給リーン領域ＴＬを通過する間は、エンジン２は過給リーン燃焼モードで運転される。

過給リーン燃焼モードでは、以下の（１）から（３）により、他の燃焼モードよりも必要吸入空気量に到達するまでの所要時間が長くなり、エンジントルクＴｅの増加が遅れやすい。
（１）リーン燃焼では、ストイキ燃焼やリッチ燃焼に比べて、必要な吸入空気量が多い。
（２）過給運転モードでは、過給遅れにより、無過給運転モードよりも必要吸入空気量に到達するまでの所要時間が長くなる。
（３）リーン燃焼では、ストイキ燃焼やリッチ燃焼に比べて排気エネルギーが小さいため、過給遅れが大きい。

従って、ダウンシフト中に過給リーン燃焼モードでエンジン２が運転されると、エンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの上昇が遅れ、変速時間が長くなってしまう可能性がある。変速時間を短縮できることが望ましい。

本実施形態の制御部５０は、自動変速機３のダウンシフト中は、所定範囲Ｒ１の少なくとも一部において、過給リーン燃焼モードに代えて空燃比を所定のリーン空燃比よりもリッチ側の空燃比とする所定運転モードでエンジン２を運転させる。所定運転モードでは、過給リーン燃焼モードよりも必要吸入空気量が少なくなる。これにより、トルク遅れが抑制され、エンジントルクＴｅが速やかに上昇する。よって、本実施形態の車両制御装置１によれば、ダウンシフトの変速時間が短縮される。

本実施形態の制御部５０は、以下に図４を参照して説明するように、所定範囲Ｒ１において、エンジン２の空燃比を所定のリーン空燃比に代えてストイキ空燃比とする。つまり、本実施形態の所定運転モードは、エンジン２の空燃比をストイキ空燃比とする運転モードである。これにより、所定のリーン空燃比でエンジン２を運転する場合と比べて、必要吸入空気量を十分に低下させることが可能となる。

図４は、ダウンシフト中に実行されるエンジン２の運転モードを示す運転モードマップである。以下の説明では、図３に示す運転モードマップを「ベース運転モードマップ」と称し、図４に示す運転モードマップを「ダウンシフト時運転モードマップ」と称する。制御部５０は、ダウンシフト中以外は、ベース運転モードマップに基づいてエンジン２の燃焼モードを決定する。ダウンシフト中において、制御部５０は、ベース運転モードマップから決まる運転モードが過給リーン燃焼モードであっても、過給リーン燃焼モードに代えて、空燃比をリッチ化した所定運転モードを実行する。その結果、実際に実行される運転モードをマップ化すると、図４に示すダウンシフト時運転モードマップとなる。

ダウンシフト時運転モードマップでは、ベース運転モードマップにおいて過給リーン領域ＴＬであった領域が、無過給ストイキ領域ＮＳおよび過給ストイキ領域ＴＳに置き換えられている。言い換えると、ダウンシフト時は、ダウンシフト時以外よりも、過給リーン領域ＴＬが縮小され、過給リーン燃焼モードを実行するトルク範囲（以下、単に「過給リーン範囲」と称する。）が縮小される。図４に示すダウンシフト時運転モードマップでは、ベース運転モードマップと比較して過給リーン領域ＴＬが最大限に縮小され、過給リーン領域ＴＬが省略されている。言い換えると、過給リーン範囲が最大限に縮小され、幅が０のトルク範囲とされている。

過給リーン領域ＴＬが縮小されることに応じて、矢印Ｙ１で示すように、ベース運転モードマップと比較して無過給ストイキ領域ＮＳが拡大されている。ベース運転モードマップで過給リーン領域ＴＬであった領域に向けて、ベース運転モードマップの無過給ストイキ領域ＮＳが拡大されている。これにより、無過給ストイキ燃焼モードが実行されるトルク範囲が、エンジントルクＴｅの低トルク側およびエンジン回転数Ｎｅの高回転側に向けて拡大されることになる。また、矢印Ｙ２で示すように、ベース運転モードマップと比較して過給ストイキ領域ＴＳが拡大されている。ベース運転モードマップで過給リーン領域ＴＬであった領域に向けて、ベース運転モードマップの過給ストイキ領域ＴＳが拡大されている。これにより、過給ストイキ燃焼モードが実行されるトルク範囲が、低トルク側に向けて拡大されることになる。

ダウンシフト時運転モードマップによれば、ベース運転モードマップに従った場合に過給リーン燃焼モードが実行される所定範囲Ｒ１において、過給リーン燃焼モードに代えて、無過給ストイキ燃焼モードあるいは過給ストイキ燃焼モードが実行されることになる。所定範囲Ｒ１の低トルク側では無過給ストイキ燃焼モードが実行され、高トルク側では過給ストイキ燃焼モードが実行される。

ストイキ燃焼モードでは、リーン燃焼モードよりも必要吸入空気量が少ないため、トルク遅れが発生しにくい。また、無過給運転モードでは過給遅れがないため、過給運転モードよりもトルク遅れが発生しにくい。従って、ダウンシフト中にダウンシフト時運転モードマップに基づいてエンジン２を運転させることにより、トルク遅れを抑制し、変速時間を短縮することが可能となる。

図１および図５を参照して、本実施形態の車両制御装置１の動作について説明する。図５には、（ａ）アクセル開度、（ｂ）ギヤ段指示値、（ｃ）エンジン回転数Ｎｅ、（ｄ）エンジントルクＴｅ、（ｅ）オリジナル運転モード、（ｆ）ダウンシフト時運転モード、（ｇ）空気量、（ｈ）要求遅角量、（ｉ）クラッチ油圧、が示されている。オリジナル運転モードは、図３に示すベース運転モードマップに基づいて選択されるエンジン２の運転モードである。ダウンシフト時運転モードは、図４に示すダウンシフト時運転モードマップのごとく決定される燃焼モードである。（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）および（ｈ）の欄において、破線は、オリジナル運転モードでエンジン２が運転される場合の各値の推移を示す。図１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。

ステップＳ１０では、制御部５０により、車速およびアクセル開度が読み込まれる。制御部５０は、車速センサ１２から車速を、アクセル開度センサ１１からアクセル開度をそれぞれ読み込む。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、制御部５０により、ダウンシフト判定が成立した状態またはダウンシフト制御中の何れかであるかが判定される。ステップＳ２０では、ダウンシフト中であるか否かが判定される。例えば、アクセル開度や運転者のシフト操作に基づいて、自動変速機３に対するダウンシフトの実行要求が発生している場合、ステップＳ２０で肯定判定がなされる。また、自動変速機３に対するダウンシフト制御の実行中である場合、ステップＳ２０で肯定判定がなされる。図５では、時刻ｔ１にアクセル開度が増加し、ギヤ段指示値が４速ギヤ段から２速ギヤ段に変化する。これにより、ダウンシフト判定がなされて、ステップＳ２０で肯定判定がなされる状態（ダウンシフト中）となる。また、ダウンシフト判定に応じて実際に自動変速機３に対するダウンシフト制御が開始された後も、ダウンシフト制御が終了するまでの間はステップＳ２０で肯定判定がなされる。

ダウンシフト制御には、エンジン制御、自動変速機３の各係合装置に対する供給油圧（クラッチ油圧）の制御が含まれる。ステップＳ２０の判定の結果、ダウンシフト判定が成立した状態またはダウンシフト制御中であると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）にはステップＳ８０に進む。

ステップＳ３０では、制御部５０により、ベース運転モードマップでの運転モードが過給リーン燃焼モードであるか否かが判定される。制御部５０は、ベース運転モードマップを参照し、現在のエンジン２の動作点（エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ）に対応する運転モードが過給リーン燃焼モードであるかを判定する。現在のエンジン２の動作点が、ベース運転モードマップにおける過給リーン領域ＴＬ内の動作点である場合、ステップＳ３０で肯定判定がなされる。ステップＳ３０の判定の結果、ベース運転モードマップでの燃焼が過給リーン燃焼モードであると判定された場合（ステップＳ３０−Ｙ）にはステップＳ４０に進み、そうでない場合（ステップＳ３０−Ｎ）にはステップＳ８０に進む。図５では、時刻ｔ３にオリジナル燃焼モードが無過給リーン燃焼モードから過給リーン燃焼モードに切り替わり、ステップＳ３０で肯定判定がなされる状態となる。

ステップＳ４０では、制御部５０により、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に変更される。本実施形態の制御部５０は、ベース運転モードマップに応じた運転モードが過給リーン燃焼モードであると、エンジン２の空燃比を所定のリーン空燃比よりもリッチ側の空燃比（実施形態ではストイキ空燃比）に変更する。図５では、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードに変更される。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５０により、ストイキ時に過給が必要なトルク域であるか否かが判定される。制御部５０は、現在のエンジントルクＴｅが、過給ストイキ領域ＴＳの下限トルクＴｅ３（図４参照）以上であるかを判定する。言い換えると、制御部５０は、エンジン２の現在の動作点が過給ストイキ領域ＴＳ内の動作点であるかを判定する。ステップＳ５０の判定の結果、ストイキ時に過給が必要なトルク域であると判定された場合（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Ｓ７０に進む。なお、下限トルクＴｅ３は、エンジン回転数Ｎｅによらない一定値であっても、エンジン回転数Ｎｅに応じて値が変化してもよい。

ステップＳ６０では、制御部５０により、エンジン２の燃焼モードが過給ストイキ燃焼モードとされる。制御部５０は、エンジン２の空燃比をストイキ空燃比とする。また、制御部５０は、ウエストゲートバルブ４４を閉弁状態とし、エンジン２の運転モードを過給器４に過給を実行させる過給運転モードとする。ステップＳ６０が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ７０では、制御部５０により、エンジン２の燃焼モードが無過給ストイキ燃焼モードとされる。制御部５０は、エンジン２の空燃比をストイキ空燃比とする。また、制御部５０は、ウエストゲートバルブ４４を開弁状態とし、エンジン２の運転モードを過給器４による過給を停止した無過給運転モードとする。ステップＳ７０が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ８０では、制御部５０により、エンジン２の運転モードがベース運転モードマップから選定した運転モードに戻される。制御部５は、エンジン２の運転モードを、ベース運転モードマップと現在のエンジン２の動作点から決まる運転モードとする。ステップＳ８０が実行されると、本制御フローは終了する。

ダウンシフトにおける具体的な動作の一例について、図５を参照して説明する。図５では、時刻ｔ１にアクセル開度が増加し、ギヤ段指示値が４速ギヤ段から２速ギヤ段へ変化してダウンシフト制御が開始される。変速前のエンジン２の動作点は、例えば、図３及び図４に示す変速前動作点Ｐ１であり、２速ギヤ段に変速した後のエンジン２の動作点は、例えば、図３及び図４に示す変速後動作点Ｐ２である。ダウンシフト制御を開始するときのエンジン２の運転モードは、無過給リーン燃焼モードである。

アクセル開度の増加に応じてスロットルバルブ５３の開度が増加することで、エンジン２の吸入空気量は、時刻ｔ２に増加し始める。また、吸入空気量の増加に応じてエンジントルクＴｅが増加し始め、エンジン回転数Ｎｅが上昇し始める。エンジントルクＴｅの増加により、時刻ｔ３にオリジナル運転モードが無過給リーン燃焼モードから過給リーン燃焼モードに変化する。仮に、時刻ｔ３においてエンジン２の運転モードを過給リーン燃焼モードに切り替えた場合、空気量（ｇ）の欄に一点鎖線で示す必要吸入空気量Ａ１に対して、実際の吸入空気量Ａ２が不足する。この不足は、リーン燃焼モードでは必要吸入空気量Ａ１が多いこと、および過給遅れ等により発生する。これにより、エンジントルクＴｅ（破線）のトルク遅れが生じて、エンジン回転数Ｎｅ（破線）の上昇も遅れてしまう。

時刻ｔ５にオリジナル運転モードは過給リーン燃焼モードから過給ストイキ燃焼モードに変化する。運転モードの変化後も過給遅れ等によるトルク遅れが継続し、必要吸入空気量Ａ１に対して実際の吸入空気量Ａ２が不足する。オリジナル運転モードでダウンシフトを実行した場合、時刻ｔ８にダウンシフトが完了する。

一方、本実施形態の制御部５０によるダウンシフト制御では、時刻ｔ３に、エンジン２の運転モードは過給リーン燃焼モードに代えて無過給ストイキ燃焼モードとされる。無過給ストイキ燃焼モードにおける必要吸入空気量Ａ３は、過給リーン燃焼モードにおける必要吸入空気量Ａ１よりも少ない。また、無過給ストイキ燃焼モードでは、過給遅れが生じない。これにより、無過給ストイキ燃焼モードでは、実際の吸入空気量Ａ４が必要吸入空気量Ａ３に沿って増加し、トルク遅れが抑制される。ダウンシフト時運転モードでダウンシフトを実行した場合、時刻ｔ４に運転モードが過給ストイキ燃焼モードに変化する。エンジン２がストイキ燃焼モードで運転されることで、リーン燃焼モードよりも排気エネルギーが大きくなり、過給遅れが抑制される。

時刻ｔ６に制御部５０によって点火遅角によるトルクダウン制御が開始される。点火遅角は、エンジン２の点火時期を遅角させることにより、エンジントルクＴｅを低下させる制御である。点火遅角によるトルクダウン制御によって、エンジン回転数Ｎｅをダウンシフト後の目標回転数に同期させる。ダウンシフト時運転モードでダウンシフトを実行した場合、オリジナル運転モードでダウンシフトを実行する場合（時刻ｔ８）よりも早い時刻ｔ７にダウンシフトが完了する。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、制御部５０は、自動変速機３のダウンシフト中に、所定範囲Ｒ１の少なくとも一部（図４に示す例では、所定範囲Ｒ１の全て）において、過給リーン燃焼モードに代えて所定運転モードでエンジン２を運転させる。本実施形態の所定運転モードは、無過給ストイキ燃焼モードまたは過給ストイキ燃焼モードである。空燃比がストイキ空燃比とされることで、所定のリーン空燃比とされる場合よりも、トルク遅れが抑制される。また、所定範囲Ｒ１のうち低トルク側の領域では、無過給運転モードである無過給ストイキ燃焼モードが実行される。これにより、低トルク領域での過給遅れによるトルク遅れが抑制される。このように、所定範囲Ｒ１で実行される所定運転モードが無過給運転モードを含むことで、過給遅れによるトルク遅れが抑制される。

また、本実施形態に係る車両制御装置１は、最もトルク遅れが生じやすいと考えられる過給リーン燃焼モードに限り所定運転モードへと変更する。無過給リーン燃焼モードは、所定運転モードへと変更せずにそのまま実行される。よって、空燃比のリッチ化による燃費の低下を最小限に抑えることができる。言い換えると、本実施形態に係る車両制御装置１は、変速応答性の向上と燃費低下の抑制とを両立することができる。

［実施形態の第１変形例］
上記実施形態の車両制御装置１は、ベース運転モードマップに基づいてオリジナル運転モードを選択し、ダウンシフト中にオリジナル運転モードが過給リーン燃焼モードである場合に、所定運転モードへと変更した。これに代えて、車両制御装置１は、ベース運転モードマップおよびダウンシフト時運転モードマップの２種類のマップを有してもよい。

この場合、制御部５０は、ダウンシフト中以外はベース運転モードマップに基づいて、エンジン２の動作点を決定し、ダウンシフト中にはベース運転モードマップに代えてダウンシフト時運転モードマップに基づいてエンジン２の動作点を決定するようにすればよい。

［実施形態の第２変形例］
実施形態の第２変形例について説明する。図６は、実施形態の第２変形例に係る所定運転モードの空燃比を説明する図である。ベース運転モードマップに基づく運転モードが過給リーン燃焼モードである（ステップＳ３０−Ｙ）場合の、ステップＳ４０における変更後の燃焼モードは、ストイキ燃焼モードには限定されない。変更後の燃焼モードは、リッチ化燃焼モードであってもよい。ここで、リッチ化燃焼モードは、エンジン２の空燃比をストイキ空燃比よりもリーン側の空燃比であって、かつ所定のリーン空燃比よりもリッチ側の空燃比とする燃焼モードである。例えば、図６に示すように、リッチ化燃焼モードにおけるエンジン２の空燃比ＡＦ２は、所定のリーン空燃比ＡＦ１とストイキ空燃比との間の空燃比とされる。所定のリーン空燃比ＡＦ１が幅を有する空燃比の範囲である場合には、リッチ化燃焼モードの空燃比ＡＦ２は、所定のリーン空燃比ＡＦ１の下限空燃比（最もリッチ側の空燃比）とストイキ空燃比との間の空燃比とされればよい。

また、変更後の燃焼モードは、例えば、リッチ燃焼モードであってもよい。すなわち、ベース運転モードマップの過給リーン領域ＴＬ内の動作点において、ダウンシフト時に無過給リッチ燃焼モードや過給リッチ燃焼モードでエンジン２が運転されてもよい。

所定運転モードの空燃比は、例えば、要求トルクの大きさに基づいて決定されてもよい。例えば、現在のエンジントルクＴｅとアクセル開度に基づく要求エンジントルクとの差分トルクの大きさに基づいて、所定運転モードの空燃比が決定されてもよい。差分トルクに応じて、所定運転モードの燃焼モードをリッチ化燃焼モード（差分トルク小）、ストイキ燃焼モード（差分トルク中）、リッチ燃焼モード（差分トルク大）のように決定してもよい。

［実施形態の第３変形例］
実施形態の第３変形例について説明する。図７は、実施形態の第３変形例に係るダウンシフト時運転モードマップを示す図である。上記実施形態のダウンシフト時運転モードマップ（図４参照）では、ベース運転モードマップ（図３参照）における過給リーン領域ＴＬの全てが無過給ストイキ領域ＮＳあるいは過給ストイキ領域ＴＳに置き換えられていた。これに代えて、第３変形例のダウンシフト時運転モードマップでは、ベース運転モードマップにおける過給リーン領域ＴＬの一部が無過給ストイキ領域ＮＳあるいは過給ストイキ領域ＴＳに置き換えられており、残りの領域は過給リーン領域ＴＬのまま残されている。

図７に示すように、第３変形例に係るダウンシフト時運転モードマップは、ダウンシフト時過給リーン領域ＴＬ１を有する。ダウンシフト時過給リーン領域ＴＬ１は、ベース運転モードマップにおける過給リーン領域ＴＬよりも狭い領域である。より詳しくは、ダウンシフト時過給リーン領域ＴＬ１は、過給リーン領域ＴＬにおける低トルク側の一部の領域に一致する。すなわち、ダウンシフト時過給リーン領域ＴＬ１の下限トルクＴｅ１は、過給リーン領域ＴＬの下限トルクＴｅ１と等しい。エンジン回転数ＮｅがＮｅ１である場合で比較すると、ダウンシフト時過給リーン領域ＴＬ１の上限トルクＴｅ４は、ベース運転モードマップの過給リーン領域ＴＬの上限トルクＴｅ２よりも低トルク側の値である。

このように、第３変形例のダウンシフト時運転モードマップによれば、所定範囲Ｒ１のうち低トルク側の一部では過給リーン燃焼モードが実行され、高トルク側の一部では無過給ストイキ燃焼モードや過給ストイキ燃焼モードなどの所定運転モードが実行される。ダウンシフト時過給リーン領域ＴＬ１は、ベース運転モードマップの過給リーン領域ＴＬよりも狭い領域であり、エンジントルク軸方向の幅が相対的に狭い。従って、第３変形例のダウンシフト時運転モードマップによっても、ダウンシフト時のトルク遅れが抑制可能である。

なお、ダウンシフト時過給リーン領域ＴＬ１は、ベース運転モードマップの過給リーン領域ＴＬにおける高トルク側の一部の領域とされてもよく、ベース運転モードマップの過給リーン領域ＴＬにおける中間のトルク領域とされてもよい。

［実施形態の第４変形例］
実施形態の第４変形例について説明する。上記実施形態および各変形例において、自動変速機３は、有段変速機には限定されない。自動変速機３は、例えば、無段変速機であってもよい。無段変速機等の自動変速機３においてダウンシフトする場合にも、エンジン２において過給リーン燃焼モードが実行されると、トルク遅れが生じやすいという問題は共通している。従って、無段変速機等におけるダウンシフト時に、所定範囲Ｒ１の少なくとも一部において過給リーン燃焼モードに代えて所定運転モードでエンジン２を運転させることで、トルク遅れを抑制することが可能である。

［実施形態の第５変形例］
実施形態の第５変形例について説明する。エンジン２の負荷を示すパラメータは、エンジントルクＴｅには限定されない。エンジン２の負荷を示すパラメータは、吸入空気量、過給圧、アクセル開度、スロットル開度等であってもよい。

［実施形態の第６変形例］
実施形態の第６変形例について説明する。実施形態および各変形例の車両制御は、ギヤトレーン運動方程式に基づいたモデルベース変速制御を実行する車両に適用されてもよい。例えば、国際公開第２０１４／０２０６８５号に公開された車両の変速制御装置を搭載した車両において、上記実施形態および各変形例に開示したエンジン２の運転モードの決定方法が適用されてもよい。

上記の各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
２ エンジン
３ 自動変速機
４ 過給器
５０ 制御部
１００ 車両
ＡＦ１ 所定のリーン空燃比
ＮＳ 無過給ストイキ領域
Ｒ１ 所定範囲
ＴＬ 過給リーン領域

Claims (3)

1. 過給器を備えたエンジンと、
   自動変速機と、
   前記エンジンの負荷を示すパラメータに基づいて前記エンジンの空燃比および前記過給器の作動状態を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記パラメータが所定範囲にある場合、前記過給器に過給を実行させ、かつ前記空燃比を所定のリーン空燃比とする過給リーン燃焼モードで前記エンジンを運転させ、
   前記制御部は、前記自動変速機のダウンシフト中に前記過給リーン燃焼モードで前記エンジンが運転されている場合のみ、前記所定範囲の少なくとも一部において、前記過給リーン燃焼モードに代えて前記空燃比を前記所定のリーン空燃比よりもリッチ側の空燃比とする所定運転モードで前記エンジンを運転させる
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記所定運転モードは、前記空燃比をストイキ空燃比とする運転モードである
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記所定運転モードは、前記過給器による過給を停止した無過給運転モードを含む
   請求項１または２に記載の車両制御装置。

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