(57)【要約】      （修正有）【課題】燃費のより一層の改善を図りながら、アイドルストップ後の再始動におけるＮＯxの排出を抑制する。【解決手段】所定の燃料カット条件の成立Ｓ１に伴い燃料噴射を一時中止する燃料カットを開始Ｓ２した後、所定のアイドルストップ条件が成立Ｓ６して内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを開始Ｓ８する場合に、燃料を噴射Ｓ９するとともに、その燃料を噴射した気筒での点火を禁止して、未燃燃料を含むガスを排気浄化用の触媒に流入させるパージ制御を実行する。これにより、触媒の吸蔵酸素量を減らし、ＮＯxの還元能力を高める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射を一時中止する燃料カットを実施し、また、所定のアイドルストップ条件の成立に伴い内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実施するものであって、
燃料カット条件が成立して燃料カットを開始した後、アイドルストップ条件が成立してアイドルストップを開始する場合に、燃料を噴射するとともにその燃料を噴射した気筒での点火を禁止して未燃燃料を含むガスを排気浄化用の触媒に流入させるパージ制御を実行する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記パージ制御において、一つの気筒の一度のサイクルに対する燃料噴射量の上限を、そのときの内燃機関の温度または吸気温度に応じて設定する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記パージ制御中に所定のアイドルストップ終了条件が成立して内燃機関を再始動する場合には、始動のために必要な燃料噴射を行い点火を許可する請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される内燃機関では、その運転状況に応じて燃料噴射を中断する燃料カットを行うことが知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。通常、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あるときに、燃料カット条件が成立したものとして燃料カットを開始する。そして、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等の何れかの燃料カット終了条件が成立したときに、燃料カットを終了、燃料噴射を再開する。
【０００３】
また、近時では、信号待ち等による車両の停車中に、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実施することも普遍化している（例えば、下記特許文献２を参照）。既知のアイドリングストップシステムでは、車速が所定以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高い、といった諸条件が成立したときに、内燃機関を停止させる。アイドルストップ後、運転者がブレーキペダルから足を離すかアクセルペダルを踏み込む等の再始動要求があったとき、またはアイドルストップしている期間の長さが所定以上となったときには、内燃機関を再始動する。
【０００４】
車両の走行中に運転者がアクセルペダルから足を離し、車両が減速して停止する際には、まず燃料カット条件が成立して燃料カットが開始され、その後アイドルストップへと移行する。だが、燃料カットの開始からアイドルストップまでの間に、全く燃料噴射が行われないわけではない。実際には、車両の車速が１０ｋｍ／ｈ程度まで低下した頃に燃料カット終了条件が成立し、一時的に燃料噴射が再開される。そして、９ｋｍ／ｈ程度の車速にてアイドルストップ条件が成立し、再び燃料噴射が打ち切られることで、内燃機関及び車両がさらに減速してアイドルストップ及び停車に至る。
【０００５】
燃料カットとアイドルストップとの間に発生する一時的な燃料噴射は、実効燃費を悪化させる要因となる。そこで、アイドルストップ条件の一である車速の条件を引き上げる、例えば車速が１３ｋｍ／ｈ以下となったら（他の条件が成立していることを前提に）アイドルストップを許可するようにして、燃料カットからアイドルストップまでを一貫して連続させることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０３０４７７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３７０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料噴射を行わない燃料カット中は、燃料成分を含まない空気が気筒から排気通路を経由して排気浄化用の触媒に流入する。このことから、触媒に多量の酸素が吸蔵されて、触媒によるＮＯxの還元能力が低下する。そのような状態でアイドルストップが実施されると、内燃機関の再始動時にＮＯxの排出量が増加する懸念がある。
【０００８】
本発明は、燃費のより一層の改善を図りながら、内燃機関のアイドルストップ後の再始動におけるＮＯxの排出を抑制することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するべく、本発明では、所定の燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射を一時中止する燃料カットを実施し、また、所定のアイドルストップ条件の成立に伴い内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実施するものであって、燃料カット条件が成立して燃料カットを開始した後、アイドルストップ条件が成立してアイドルストップを開始する場合に、燃料を噴射するとともにその燃料を噴射した気筒での点火を禁止して未燃燃料を含むガスを排気浄化用の触媒に流入させるパージ制御を実行する内燃機関の制御装置を構成した。
【００１０】
前記パージ制御においては、一つの気筒の一度のサイクル（吸気−膨張−圧縮−排気を一サイクルとする）に対する燃料噴射量の上限を、そのときの内燃機関の温度及び／または吸気温度に応じて設定し、気筒の燃焼室内または排気通路内での混合気の自着火を予防することが好ましい。
【００１１】
また、前記パージ制御中に所定のアイドルストップ終了条件が成立し、内燃機関を再始動する場合には、始動のために必要な量の燃料を噴射して点火を許可する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃費のより一層の改善を図りながら、アイドルストップ後の再始動におけるＮＯxの排出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態の内燃機関の制御装置が実施する処理の手順例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
【００１５】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１６】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１７】
本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００１８】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（運転者が要求する機関出力、いわば要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｇ、車載バッテリの充電状態を示唆するバッテリ電流及びバッテリ温度を検出するセンサから出力されるバッテリ状態信号ｈ等が入力される。
【００１９】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ等を出力する。
【００２０】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋを出力インタフェースを介して印加する。
【００２１】
また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、電動機（スタータモータまたはモータジェネレータ）に制御信号ｏを入力し、電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフトの回転速度が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。
【００２２】
本実施形態のＥＣＵ０は、運転状況に応じて、気筒１への燃料供給を一時中止する燃料カットを実施する。並びに、ＥＣＵ０は、信号待ち等による車両の停車の際に、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップをも実施する。
【００２３】
図２に、車両が減速して停止する際にＥＣＵ０が実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ０は、所定の燃料カット条件が成立したときに（ステップＳ１）、インジェクタ１１からの燃料噴射を停止し、かつ点火プラグ１２による火花点火を停止する燃料カットを行う（ステップＳ２）。ステップＳ１では、少なくとも、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あることを以て、燃料カット条件が成立したものと判断する。
【００２４】
因みに、燃料カット条件が成立したとしても、即時に燃料噴射を停止するわけではない。エンジントルクが比較的大きい段階で、急に燃料供給を遮断すると、エンジン回転数や車速がステップ的に急落するトルクショックが発生し、運転者を含む搭乗者に衝撃を感じさせる。このトルクショックを軽減するべく、燃料カット条件が成立した後、遅延時間の経過を待ってから、はじめて燃料噴射を停止する。この遅延時間中には、点火タイミングを遅角補正し、エンジントルクを積極的に低下させる。
【００２５】
燃料カットの開始後、後述するアイドルストップ条件が成立する前に、所定の燃料カット終了条件が成立したときには（ステップＳ４）、燃料カットを終了することとし、燃料噴射（及び、点火）を再開する（ステップＳ５）。ステップＳ４では、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等のうちの何れかを以て、燃料カット終了条件が成立したものと判断する。
【００２６】
また、ＥＣＵ０は、所定のアイドルストップ条件が成立したときに（ステップＳ６、Ｓ７）、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する（ステップＳ８）。ステップＳ６、Ｓ７では、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈないし１３ｋｍ／ｈの値）以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高い、といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ条件が成立したものと判断する。
【００２７】
燃料カットの開始後、燃料カット終了条件が成立することなく、アイドルストップ条件が成立したならば（ステップＳ６）、燃料噴射を再開せず、燃料カット状態のままアイドルストップへと移行する（ステップＳ８）こととなる。
【００２８】
しかして、ＥＣＵ０は、燃料カットの実施後、アイドルストップ条件が成立してアイドルストップを開始する場合において、一部または全部の気筒１のインジェクタ１１から燃料を噴射するとともに、その燃料を噴射した気筒１の点火プラグ１２による火花点火を禁止し、未燃燃料を含むガスを触媒４１に流入させるパージ制御を実行する。このパージ制御は、燃料カット中に触媒４１内に吸蔵された酸素を消費させ、アイドルストップ後の再始動時におけるＮＯxの還元反応を促進して、ＮＯxの排出を抑制するためのものである。
【００２９】
ＥＣＵ０は、アイドルストップを開始する直前に実施された燃料カット期間の長さ、即ち、燃料カットを開始してから燃料カットを終了するまでの期間の長さ、または燃料カットを開始してから（燃料カット終了条件が成立することなく）アイドルストップ条件が成立するまでの期間の長さを計数する（ステップＳ３）。ここに言う期間の長さは、経過時間またはクランクシャフトの回転した回数である。
【００３０】
その上で、アイドルストップ条件の成立後に、パージ制御として、点火を伴わない燃料噴射を実行する（ステップＳ９）。未燃燃料を含んだガスは、気筒１から排気通路４を経由して触媒４１に流入する。そして、未燃燃料成分が、触媒４１に吸蔵された酸素と反応（酸化または燃焼）する。これにより、触媒４１に吸蔵されていた酸素が消費されて減少し、ＮＯxの還元能率が高まる。燃料噴射ステップＳ９は、アイドルストップ条件の成立直後から実行することが許される。
【００３１】
パージ制御において、一つの気筒１のインジェクタ１１から、当該気筒１の一度のサイクル毎に噴射（以下、一サイクルに対する噴射を「一回の」噴射と呼称する。「一回の」噴射が、インジェクタ１１の複数回の開弁操作によってなされることもあり得る）する燃料の量の上限は、そのときの内燃機関の冷却水温及び／または吸気温の高低に応じて設定する。これは、当該気筒１の燃焼室内または排気通路４内でガス即ち吸気と燃料との混合気が自着火して爆発燃焼することを予防する意図である。それ故、一サイクルに対応した一回の燃料噴射機会における燃料噴射量の上限は、冷却水温が高いほど少なくし、また吸気温が高いほど少なくする。一般に、この燃料噴射量の上限は、内燃機関の平常の運転時や始動時にインジェクタ１１から噴射する燃料の量よりは少ない。
【００３２】
パージ制御中の燃料噴射は、通常、複数サイクルに跨って複数回行う。換言すれば、パージ制御では、複数の気筒１にて点火を伴わない燃料噴射を（一回または複数回）行い、あるいは特定の気筒１にて点火を伴わない燃料噴射を複数回行う。それら複数回の燃料噴射の総量は、アイドルストップの開始直前に実施された燃料カット期間に触媒４１に吸蔵された酸素の量の多寡に応じた量とする。
【００３３】
本実施形態では、パージ制御中に噴射する燃料の総量を、上記ステップＳ３にて計数した期間の長さに応じて定める。ＥＣＵ０は、直近の燃料カット期間が長いほど、パージ制御の総燃料噴射量を多くする。つまりは、ステップＳ８の点火を伴わない燃料噴射の回数を多く、及び／または、噴射一回あたりの燃料噴射量を多くする。直近の燃料カット期間が顕著に短い場合には、ステップＳ９の燃料噴射回数及び噴射量を０とし、事実上パージ制御の燃料噴射を実行しないこともあり得る。
【００３４】
パージ制御は、点火を伴わない燃料噴射により、燃料カット期間に触媒４１に吸蔵された酸素の量の多寡に応じて設定した総燃料噴射量分の燃料を噴射したとき（ステップＳ１２）に終了する。
【００３５】
アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには（ステップＳ１０）、内燃機関を再始動する（ステップＳ１１）。ステップＳ１０では、運転者がブレーキペダルから足を離した、逆にブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた、アクセルペダルが踏み込まれた、アイドルストップ状態で所定時間（例えば、３分）が経過した等のうち何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。
【００３６】
パージ制御が終了する前に、即ち総燃料噴射量分を噴射し終える前にアイドルストップ終了条件が成立した場合においては、パージ制御を中断して内燃機関の再始動へと移行する。この再始動では、始動のために必要な量の燃料を各気筒１のインジェクタ１１から噴射し、かつ各気筒１の点火プラグ１２による火花点火を許可する。再始動における一回の燃料噴射量は、パージ制御における一回の燃料噴射量よりも多くなる。
【００３７】
本実施形態では、所定の燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射を一時中止する燃料カットを実施し、また、所定のアイドルストップ条件の成立に伴い内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実施するものであって、燃料カット条件が成立して燃料カットを開始した後、アイドルストップ条件が成立してアイドルストップを開始する場合に、燃料を噴射するとともにその燃料を噴射した気筒１での点火を禁止して未燃燃料を含むガスを排気浄化用の触媒４１に流入させるパージ制御を実行する内燃機関の制御装置０を構成した。
【００３８】
本実施形態によれば、燃料カットの後アイドルストップへと移行するに際して、燃料カット中に触媒４１に吸蔵された過剰な酸素を消化することができるので、アイドルストップ後の機関の再始動におけるＮＯxの排出を抑制することが可能となる。本実施形態の如く、アイドルストップ条件の一である車速の条件を（例えば、１０ｋｍ／ｈないし１３ｋｍ／ｈに）引き上げ、燃料カット終了からアイドルストップ開始までの間の一時的な燃料噴射の期間を短縮し、または当該期間をなくして燃料カット状態のままアイドルストップへと移行するようにしたとしても、エミッションの悪化は回避され、燃費性能のより一層の向上に寄与する。
【００３９】
パージ制御において噴射する燃料の総量は、アイドルストップ条件が成立した時点から見て直近の燃料カットの期間の長さ、つまりはその燃料カット中に触媒４１に吸蔵されたであろう酸素の量の多寡に応じて調整し最適化する。燃料カット期間が比較的短く、触媒４１に吸蔵された酸素量が比較的少ない場合には、パージ制御において噴射する燃料の総量を削減することが許される。従って、アイドルストップ後の再始動時のＮＯxの排出を抑止しながらも、燃料消費を節約できる。
【００４０】
また、前記パージ制御において、一つの気筒１の一度のサイクルに対する燃料噴射量（一回の燃料噴射量）の上限を、そのときの内燃機関の温度及び／または吸気温度に応じて設定し、燃料噴射ステップＳ９にて設定した上限以下の燃料を噴射することとしているため、パージ制御中に気筒１の燃焼室内または排気通路４内で混合気が自着火することを防止できる。
【００４１】
並びに、前記パージ制御中に所定のアイドルストップ終了条件が成立して内燃機関を再始動する場合に、始動のために必要な燃料噴射を行い点火を許可するようにしており、アイドルストップ終了条件の成立に伴う内燃機関の再始動を早期に開始できる。
【００４２】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、パージ制御中に火花点火を伴うことなく噴射する燃料の総量を設定するにあたり、直前の燃料カット期間の長さを、当該燃料カット中に触媒４１に吸蔵された酸素の量を示唆する指標として参照していたが、これ以外に、燃料カット中に触媒４１に流入した吸気の総量を計数し、以て触媒４１に吸蔵された酸素の量を推定するものとしてもよい。一度の吸気行程で一つの気筒１に充填される吸気の量は、そのときのサージタンク３３内圧力及びエンジン回転数等を基に推算でき、その充填吸気量を燃料カット期間に亘って積算（または、時間積分）すれば、触媒４１に流入した吸気の総量となる。燃料カット中に触媒４１に流入した吸気の総量が多いほど、パージ制御中に噴射する燃料の総量を多く設定することは言うまでもない。
【００４３】
触媒４１の酸素吸蔵能力には上限が存在し、燃料カット中に触媒４１が吸蔵する酸素の量は酸素吸蔵能力を超えない。そして、触媒４１の酸素吸蔵能力は、触媒４１の経年劣化とともに減少してゆく。ＥＣＵ０は、ダイアグノーシスとして、触媒４１の酸素吸蔵能力を適時推測している。パージ制御中に噴射する燃料の総量を設定するにあたり、その酸素吸蔵能力を考慮に入れてもよい。直前の燃料カット期間の長さや燃料カット中の吸気の総量等に応じた総燃料噴射量が、現在の触媒４１の酸素吸蔵能力に応じた閾値を上回る場合には、パージ制御の総燃料噴射量を当該閾値にクリップすることも考えられる。この閾値は、現在の触媒４１の酸素吸蔵能力が高いほど大きい値とする。
【００４４】
触媒４１のダイアグノーシスでは、触媒４１から酸素を完全に放出した状況の下で、触媒４１に流入するガスの空燃比を強制的にリーンに操作し、しかる後に触媒４１下流の空燃比センサの出力信号がリーンに切り替わるまでの間の経過時間を計測することにより、現在触媒４１に吸蔵している酸素量を推算する。触媒４１下流の空燃比センサの出力信号がリーンに反転した瞬間の酸素吸蔵量が、触媒４１の最大酸素吸蔵能力となる。
【００４５】
あるいは、触媒４１に酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵した状況の下で、触媒４１に流入するガスの空燃比を強制的にリッチに操作し、しかる後に触媒４１下流の空燃比センサの出力信号がリッチに切り替わるまでの間の経過時間を計測することにより、触媒４１が放出した酸素の量、つまり酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵した状態を基準とした酸素吸蔵量を推算することもできる。触媒４１下流の空燃比センサの出力信号がリッチに反転した瞬間の酸素吸蔵量が、触媒４１の最大酸素放出能力、即ち最大酸素吸蔵能力となる。
【００４６】
燃料カット条件やアイドルストップ条件の内容は、上記実施形態におけるものには限定されず、適宜に変更することが許される。同様に、燃料カット終了条件やアイドルストップ終了条件の内容も適宜に変更してよい。
【００４７】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
１２…点火プラグ
４１…触媒
【図１】
2014163241.tif 000003
【図２】
2014163241.tif 000004