(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態が所定の燃料供給休止条件を満たす運転状態となった時点から所定の遅延時間後に燃焼室への燃料供給を休止する触媒保護のための燃料カット制御方法であって、
所定の遅延時間内において燃焼室内の燃焼状態を判定し、
燃焼状態が良好である場合には、燃料供給休止の実行が遅れるように次回の燃料供給休止条件を緩和することを特徴とする内燃機関の燃料制御方法。
【請求項２】
燃焼状態の判定は、燃焼室内に発生するイオン電流の特性を検出し、検出したイオン電流の特性に基づくものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として自動車用の内燃機関において用いられる触媒の異常加熱を防止するための燃料カット制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関において、排気ガスを浄化するために用いられる触媒は、燃焼しない混合気いわゆる生ガスにより酸化反応を起こして、異常に発熱をする可能性があることから、そのような状態になる前に生ガスの供給を停止するべく燃料の供給を中止（燃料カット）する制御を行うものが知られている。このような触媒保護のための燃料カット制御方法としては、例えば、特公昭６３−４３５７２号公報に記載のもののように、吸気管内絶対圧力が所定値より低く、かつエンジン回転数が所定の回転数以上の場合に燃料カットを実行し、前記所定値を触媒の温度が過剰に高くなる圧力よりも高く、かつエンジン回転数に応じて設定するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のものにあっては、エンジン回転数と吸気管内絶対圧力とにより燃料カットを行う領域を設定しているものの、エンジンのばらつきによる差、燃料噴射弁の公差さらには環境条件等の差などにより、必ずしもその設定された燃料カット領域が常に最適な領域に設定されるものとはならない場合がある。つまり、エンジンの状態が必ずしも設定された回転数と吸気管内絶対圧力で決定されるものではなく、そのために設定された燃料カット領域がエンジンの要求する値よりも上になっている場合ではドライバビリティの悪化を伴う可能性があり、また下に設定された場合には燃料カットが実行されずに生ガスが触媒に接触し、触媒温度が異常値を示すことになる可能性がある。
【０００４】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る触媒保護のための燃料カット制御方法は、内燃機関の運転状態が所定の燃料供給休止条件を満たす運転状態となった時点から所定の遅延時間後に燃焼室への燃料供給を休止する触媒保護のための燃料カット制御方法であって、所定の遅延時間内において燃焼室内の燃焼状態を判定し、燃焼状態が良好である場合には、燃料供給休止の実行が遅れるように次回の燃料供給休止条件を緩和することを特徴とする。
また、このような構成において、燃焼状態の判定は、燃焼室内に発生するイオン電流の特性を検出し、検出したイオン電流の特性に基づくものであることが好ましい。
【０００６】
本発明におけるイオン電流の特性とは、最大値、所定時間内の積分値、最大値が出現した位置（クランク角度換算）、持続時間等を指すものである。これらのものは、検出した際のそのままの値を採用するものであってもよいし、また平均、なまし等の演算処理を施したものであってもよい。
【０００７】
【作用】
このような構成のものであれば、内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を判定することになり、その燃焼状態により次回の燃料供給休止条件を緩和するので、燃料供給の運転領域が拡大される。つまり、次回の所定の燃料供給休止条件は、燃焼状態が良好である場合には、燃料供給休止の実行が遅れるように緩和される。これにより、内燃機関の運転状態が次回の所定の燃料供給休止条件を満たす運転状態となるまでの、燃料を供給した状態での運転期間が長くなり、燃料供給休止によるドライバビリティの悪化を防止する。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に概略的に示したエンジン１００は自動車用の４気筒のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６により制御するようにしている。燃料噴射弁５は、それぞれの気筒に対して１つ取り付けられており、それぞれの気筒の吸入行程に同期して独立に作動して（同期噴射）、各気筒毎に燃料を供給するように構成される。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ２センサ２１が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２の上流の位置に取り付けられている。
【００１０】
そして、燃焼室１０の天井部分に対応する位置には、スパークプラグ１８が取り付けてある。スパークプラグ１８には、ダイオード３１を介してイグナイタ３２とイグニションコイル３３が電気的に接続されている。スパークプラグ１８、イグナイタ３２及びイグニションコイル３３を、標準的には点火系ＩＧＳとしており、電流の回り込みを防止するダイオード２３、３３を含めるものであってもよい。イグナイタ３２を除くこの点火系ＩＧＳは、図１には１系統しか図示していないが、それぞれの気筒に対して１系統ずつ接続されるものである。なお、エンジン１００は、４気筒のものに限定されるものではなく、３気筒や１２気筒等のものであってもよい。
【００１１】
電子制御装置６は、中央演算処理装置７と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されており、その入力インターフェース９には、サージタンク３内の圧力を検出するための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ１４から出力される気筒判別信号Ｇ１とクランク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ１５から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１６からのＬＬ信号ｄ、エンジンの冷却水温を検出するための水温センサ１７からの水温信号ｅ、上記した空燃比センサ２１からの電流信号ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またイグナイタ３２に対して点火信号ＩＧｔを含む複数の信号が出力されるようになっている。なお、図示しないが、電子制御装置６には、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が内蔵されている。
【００１２】
またスパークプラグ１８には、高圧ダイオード２３を介してイオン電流を測定するためのバイアス用電源２４及びイオン電流測定用回路２５が接続されて、イオン電流検出系ＩＤＬを構成している。このバイアス用電源２４を含むイオン電流測定用回路２５それ自体は、当該分野で知られている種々のものが使用でき、気筒毎のイオン電流を検出するために、気筒数と同数が、つまり１つの気筒に対して１つのイオン電流検出系ＩＤＬが設けられるものである。
【００１３】
電子制御装置６には、吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１４から出力される回転数信号ｂとをおもな情報とし、エンジン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間ＴＰを補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁５を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁５から吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。また、エンジン１００の運転状態が所定の燃料供給休止条件を満たす運転状態となった時点から所定の遅延時間後に燃焼室１０への燃料供給を休止する触媒保護のための燃料カット制御にあって、所定の遅延時間内において燃焼室１０内の燃焼状態を判定し、燃焼状態が良好である場合には、燃料供給休止の実行が遅れるように次回の燃料供給休止条件を緩和するプログラムが記憶されている。そして、燃焼状態の判定は、燃焼室内に発生するイオン電流の特性を検出し、検出したイオン電流の特性に基づいて行われるようにプログラムされている。このような燃料カット制御は、アイドルスイッチ１６からのＬＬ信号ｄがオフとなり、アイドル運転状態からわずかにスロットルバルブ２が開いた低負荷状態になった後、所定の遅延時間を経過した時点から燃料カットが実行される。これによって、未燃焼の混合気が排気ガス中に混ざって三元触媒２２に到達することが未然に防止される。
【００１４】
この燃料カット制御プログラムの概要は図２〜３に示すようなものである。
【００１５】
まず、ステップＳ１では、燃料カット復帰時の運転状態を把握するための判定パラメータを計算する。判定パラメータとしては、代表的には、点火タイミングすなわちクランク角にして１８０°ＣＡの期間中のピーク値、積分値（瞬時値の積算値）等が挙げられる。このステップＳ１の具体的な処理は、図３に示すものが好ましい。すなわち、図３のものは、イオン電流の特性である瞬時値ＩＯＮＡＤの積算値ＳＩＯＮとピーク値ＩＭＡＸとを検出するルーチンである。まず、イオン電流をＡ／Ｄ変換し（ステップＳ２１）、得られた変換値であるイオン電流の瞬時値ＩＯＮＡＤを記憶装置８に記憶し（ステップＳ２２）、積算値ＳＩＯＮの計算（ステップＳ２３）に移行する。積算値ＳＩＯＮは、瞬時値ＩＯＮＡＤが得られる毎に更新されるもので、下式により演算され、記憶装置８に記憶される。
【００１６】
ＳＩＯＮ＝ＳＩＯＮ＋ＩＯＮＡＤ
そして、積算値ＳＩＯＮが算出されると、その時記憶した瞬時値ＩＯＮＡＤがその時点までのイオンピーク値ＩＭＡＸを上回っているか否かを判定し（ステップＳ２４）、上回っている場合はイオンピーク値ＩＭＡＸを今回の瞬時値ＩＯＮＡＤとして更新し（ステップＳ２５）、下回っている場合はイオンピーク値ＩＭＡＸの更新は行わない。このＡ／Ｄ変換処理ルーチンは、例えば４〜５ミリ秒毎に実行されるものである。
【００１７】
イオン電流は、それぞれの気筒毎に、点火毎に計測されるもので、上記したようにＡ／Ｄ変換により瞬時値ＩＯＮＡＤを求めてその特性を検出するものである。通常、イオン電流は、放電開始直後にバイアス用電源２４からスパークプラグ１８にバイアス電圧を印加すると、放電後の燃焼時において燃焼の具合に応じて燃焼室１０に流れる。正常燃焼の場合、イオン電流は点火直後急激に流れた後、上死点ＴＤＣ手前で減少した後再び増加し、燃焼圧が最大となるクランク角近傍でイオン電流の値が最大となるピーク値ＩＯＮＰになる（図４に示す）。したがって、イオン電流の計測は、エンジン回転数ＮＥに応じて設定されるＡ／Ｄ変換周期（クランク角換算による）で上死点ＴＤＣからＡ／Ｄ変換を開始して、そのアナログ電流値をディジタルデータである瞬時値ＩＯＮＡＤとし、得られた瞬時値ＩＯＮＡＤを上死点ＴＤＣから順に昇順となるデータ番号ＤＴｎを付して記憶装置８のＲＡＭに記憶することにより行われる。そして、計測開始から所定時間内の瞬時値ＩＯＮＡＤを積算することにより、イオン電流の積分値たる積算値ＳＩＯＮが得られる。また、記憶された瞬時値ＩＯＮＡＤを、その都度１回の計測におけるその時点の最大値と比較することにより、最大値すなわちイオンピーク値ＩＭＡＸを得ることも可能となる。Ａ／Ｄ変換は、上死点ＴＤＣから所定の時間、例えばクランク角に換算して３０°ＣＡだけ行うようにする。以上に述べたように、変換値にデータ番号ＤＴｎを付しておけば、イオンピーク値ＩＭＡＸが発生した位置（クランク角換算による）についても容易に特定できることになる。
【００１８】
次に、ステップＳ２では、触媒保護のためのＯＴ燃料カットにおける所定の遅延時間たるディレイ期間であるか否かを判定し、ディレイ期間であればステップＳ３に進み、そうでなければステップＳ８に移行する。ＯＴ燃料カット制御に移行する判定自体は、従来と同じであってよい。ディレイ期間である場合は、ステップＳ３にて記憶装置８に記憶されている積算値ＳＩＯＮに基づいて、下式によりパラメータ積算値ＳＳＩＯＮを演算する。
【００１９】
ＳＳＩＯＮ＝ＳＳＩＯＮ＋ＳＩＯＮ
このパラメータ積算値ＳＳＩＯＮは規定回数Ｍの演算により求められるようになっており、それゆえステップＳ４では、その規定回数Ｍの積算が終了したか否かを判定し、終了した場合にはステップＳ５に進み、終了していない場合にはステップＳ８に移行する。今、パラメータ積算値ＳＳＩＯＮの演算が所定回数終了したものとすると、ステップＳ５において、そのパラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第１設定値Ｋ１未満か否かを判定し、未満である場合にはステップＳ６に進み、以上である場合はステップＳ９に移行する。パラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第１設定値Ｋ１未満の場合、ステップＳ６において、ＯＴカットラインを上昇させる、つまり、燃料カットの判定を行う燃料噴射時間である判定噴射時間を所定時間ΔＴ（例えば５０〜１００μ秒）だけ長くして、多量の未燃焼の混合気が三元触媒２２に到達するのを防止するべく、燃料カットが実行されるように判定基準たるＯＴカットラインを設定するものである。
【００２０】
一方、パラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第１設定値Ｋ１以上である場合には、ステップＳ９において、パラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第２設定値Ｋ２以上であるか否かを判定し、以上である場合にはステップＳ１０に進んで、ＯＴカットラインを下げて設定する、つまり、判定噴射時間を所定時間ΔＴだけ短く設定する。逆に、第２設定値Ｋ２未満の場合にはステップＳ８に移行する。ＯＴカットラインは、図５に示すように、エンジン回転数ＮＥに対する有効噴射時間ＴＡＵにより設定されている。そして、初期設定値として、各エンジン回転数ＮＥに対して判定噴射時間が設定してあり、その判定噴射時間に所定時間ΔＴが増減されて、ＯＴカットラインが拡張されている。
【００２１】
このようにして次回のＯＴカットラインが検定された後は、制御は、ステップＳ７に進み、パラメータ積算値ＳＳＩＯＮ及び規定回数Ｍを初期化（＝０）し、さらにステップＳ８において、積算値ＳＩＯＮ及びイオンピーク値ＩＭＡＸを初期化する。なお、この実施例では、規定回数Ｍの積算値ＳＩＯＮの積算を行うことにより、実質的に燃焼の判定を行うパラメータ積算値ＳＳＩＯＮを算出しているが、イオンピーク値ＩＭＡＸを用いて燃焼の判定をおこなうものであってよい。
【００２２】
このような構成にあって、アクセルペダルがわずかに踏み込まれ、ほぼアイドル運転状態と同等にエンジンが運転されて、ＯＴ燃料カット制御に移行し、燃料噴射時間がＯＴカットラインに達した状態で、ディレイ期間中である場合に、判定パラメータの積算演算が規定回数Ｍ実行されると、イオン電流の特性であるパラメータ積算値ＳＳＩＯＮにより燃焼状態が判定され、第１設定値Ｋ１を下回っている場合にはＯＴカットラインを現行のものより上げて、すなわち判定噴射時間に所定時間ΔＴを加算した噴射時間に設定する。この場合の制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８と進行する。一方、パラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第２設定値Ｋ２を上回る場合には、ＯＴカットラインを下げて、すなわち判定噴射時間から所定時間ΔＴを減じた噴射時間に設定するもので、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ７→Ｓ８と進行する。
【００２３】
したがって、エンジンの運転状態が良好な場合つまりイオン電流のパラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第２設定値Ｋ２以上の場合は、失火する可能性があるような運転範囲までＯＴ燃料カットの実行を遅らせることができ、触媒の異常過熱を防止するとともにドライバビリティの悪化を防止する。また、これとは逆の場合には、ＯＴ燃料カットの実行を早くしてエンジンストールを防止し、かつ触媒の異常過熱を防止する。
【００２４】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例ではイグナイタ３２を用いた点火系ＩＧＳを説明したが、ディストリビュータを利用するものであってもよい。
【００２５】
その他、各部の構成は図示例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が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上に詳述したように、所定の遅延時間内において燃焼室内の燃焼状態を判定し、燃焼状態が良好である場合には、燃料供給休止の実行が遅れるように次回の燃料供給休止条件を緩和するので、内燃機関のその時の運転状態にあわせて、あるいは内燃機関毎の固有の特性にあわせて燃料供給休止条件を設定できることになり、触媒が異常に過熱することを効果的に未然に防止することができるとともに、燃料供給休止を極力抑えてドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１に係る発明の第１の実施例を示す概略構成説明図。
【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図４】同実施例における典型的なイオン電流の波形を示す波形図。
【図５】同実施例における作用説明図。
【符号の説明】
５…燃料噴射弁
６…電子制御装置
７…中央演算処理装置
８…記憶装置
９…入力インターフェース
１０…燃焼室
１１…出力インターフェース
２４…バイアス用電源
２５…イオン電流測定用回路
【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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