(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料カットの際のトルクショックを抑制しつつ燃費の一層の改善を図る。【解決手段】燃料カット条件が成立してから実際に気筒への燃料供給を停止するまでの間の遅延時間中に点火タイミングの遅角補正を行うにあたり、燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における吸気通路内の吸気圧が高い場合には、同時期における吸気圧が低い場合と比べて前記遅延時間中に点火タイミングを遅角させる量をより多くする。これにより、高車速時等における遅延時間が短縮されて燃料カット期間が実効的に延長され、燃料の浪費を削減できる。【選択図】図３
2014109197.tif 000002
【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気筒への燃料供給を一時停止する燃料カットを行うものであって、
燃料カット条件が成立してから実際に気筒への燃料供給を停止するまでの間の遅延時間中に点火タイミングの遅角補正、または内燃機関により駆動される発電機の発電電力の増大補正を行い、
燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における吸気通路内圧力が高い場合、同時期における吸気通路内圧力が低い場合と比べて、前記遅延時間中に点火タイミングを遅角させる量、または前記遅延時間中に発電する電力をより多くする
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料カット処理を実行する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等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一時的に停止する燃料カットを行うことが知られている。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、燃料カットを終了し燃料噴射を再開する。
【０００３】
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、従来より、燃料カット条件が成立しても即時には燃料噴射を停止せず、遅延時間の経過を待ってから燃料噴射を停止するようにしている（例えば、下記特許文献を参照）。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。
【０００４】
車両が低車速で走行しているとき等、気筒に充填される吸気量（及び、燃料噴射量）が元々少ない状況下において、燃料カット条件が成立して点火タイミングが顕著に遅角化すると、気筒における混合気の燃焼が不安定となり、失火に至るおそれがある。そこで、燃料カット条件成立後の点火タイミングの遅角補正量を、低車速時等に失火を招かない程度に抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−０３０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現状では、点火タイミングの遅角補正量を、燃料カット条件成立直前の吸気量によらず一律に設定している。それ故、高車速で走行しているとき等の、吸気量が多い状況下で燃料カット条件が成立した場合に、エンジントルクを十分に低下させるために要する遅延時間が長くなってしまう。言うまでもなく、遅延時間の間にも燃料噴射及び燃焼は継続されており、その分だけ実効燃費が悪化することになる。
【０００７】
本発明は、燃料カットの際のトルクショックを抑制しつつ燃費の一層の改善を図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】
【０００８】
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気筒への燃料供給を一時停止する燃料カットを行うものであって、燃料カット条件が成立してから実際に気筒への燃料供給を停止するまでの間の遅延時間中に点火タイミングの遅角補正、または内燃機関により駆動される発電機の発電電力の増大補正を行い、燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における吸気通路内圧力が高い場合、同時期における吸気通路内圧力が低い場合と比べて、前記遅延時間中に点火タイミングを遅角させる量、または前記遅延時間中に発電する電力をより多くすることを特徴とする制御装置を構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料カットの際のトルクショックを抑制しつつ燃費の一層の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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。
【図３】同実施形態の制御装置が燃料カット条件成立から燃料カット開始までの期間に実施する制御の内容を示すタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、火花点火式ガソリンエンジンであり、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
車両の電装系やスタータモータに供給するべき電力の源である発電機（オルタネータまたはモータジェネレータ。図示せず）は、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転駆動され、発電を行う。発電機は、例えばベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動機構等を介して、クランクシャフトに接続している。
【００１５】
発電機が発電し出力する電圧の大きさは、レギュレータを介して制御することができる。レギュレータは、発電機に付帯するＩＣ式の既知のもので、発電機のフィールドコイルへの通電をＯＮ／ＯＦＦ切り替えするスイッチング動作を行う。
【００１６】
発電機の出力電圧、即ち発電機のステータコイルに誘起される電圧は、フィールドコイルを流れるフィールド電流のＤＵＴＹ比であるｆＤＵＴＹに比例して大きくなる。レギュレータは、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０から発電機の出力電圧を指令する信号ｌを受け付け、その指令された出力電圧を実現するようにｆＤＵＴＹを調節するＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ制御により、発電機の発電する電力を増減させることができる。発電機による発電量は、ｆＤＵＴＹが高いほど増加し、ｆＤＵＴＹが低いほど減少する。
【００１７】
広汎に普及している車両用発電機のレギュレータでは、発電機の出力電圧を二段階に切り替えることができる。この場合のＥＣＵ０は、レギュレータに対し、出力電圧をＨＩ電位とするか、ＬＯ電位とするかを指令する信号ｌを入力する。
【００１８】
レギュレータとして、発電機の出力電圧を所定範囲内で連続的に変えることのできるリニアレギュレータを採用することもできる。この場合のＥＣＵ０は、レギュレータに対し、出力電圧を範囲内の何れの値にするかを指令する信号ｌを入力する。
【００１９】
発電機は、内燃機関から見れば機械的な負荷となる。発電機の出力電圧が車載のバッテリの電圧を超越するとき、バッテリが充電され、かつ発電機から電気負荷に電力が供給される。つまり、発電機がクランクシャフトの回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。
【００２０】
逆に、発電機の出力電圧がバッテリ電圧に満たないか、バッテリ電圧に近いときには、バッテリが充電されず、また発電機からは電気負荷に電力が供給されない（バッテリから電気負荷に電力供給されることはある）。つまり、発電機がクランクシャフトの回転のエネルギを費やす仕事をしないか、またはその仕事が小さくなる。
【００２１】
要するに、ＥＣＵ０からレギュレータに高い出力電圧を指令すると、エンジン回転に対する発電機の機械負荷が増し、低い出力電圧を指令すると、エンジン回転に対する発電機の機械負荷が減る。
【００２２】
本実施形態の制御装置たるＥＣＵ０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。
【００２３】
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、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号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。
【００２４】
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、発電機に対して出力電圧指令信号ｌ等を出力する。
【００２５】
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（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、発電機による発電量といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。
【００２６】
本実施形態のＥＣＵ０は、運転状況に応じてインジェクタ１１からの燃料噴射（及び、点火プラグ１２による点火）を一時的に停止する燃料カットを実行する。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する。
【００２７】
但し、燃料カット条件が成立したとしても、即座に気筒１への燃料噴射を停止するわけではない。図２に、本実施形態のＥＣＵ０が燃料カットに際して実行する処理の手順を示す。
【００２８】
燃料カット条件が成立したとき（ステップＳ１）、ＥＣＵ０は、その燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における吸気通路３（サージタンク３３）内圧力を参照して、遅延時間における点火タイミングの遅角補正量を決定する（ステップＳ２）。吸気通路３内圧力、即ち吸気圧は、気筒１に充填される吸気量を示唆する。吸気圧が高いほど、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量が多くなる。
【００２９】
図３に示すように、ステップＳ２では、燃料カット条件成立時の吸気圧が高い場合に、吸気圧が低い場合と比べて、単位時間若しくは単位サイクルあたりの点火タイミングの遅角量をより多くし、及び／または、点火タイミングの遅角量の最大値をより大きく設定する。
【００３０】
なお、図３中、実線は吸気圧が比較的高い場合を表し、破線は吸気圧が比較的低い場合を表している。ｔ0は燃料カット条件の成立時点、ｔ1は吸気圧が比較的高い場合に気筒１への燃料供給を停止する時点、ｔ2は吸気圧が比較的低い場合に気筒１への燃料供給を停止する時点である。時点ｔ0から時点ｔ1までの期間、及び時点ｔ0から時点ｔ2までの期間がそれぞれ、燃料カット開始前の遅延時間である。
【００３１】
遅延時間において点火タイミングを遅角補正するのは、既に述べた通り、エンジントルクを低下させて燃料噴射を停止したときのトルクショックを抑制ないし回避する意図である。燃料カット条件の成立時、アクセルペダルは踏み込まれていないことから、スロットルバルブ３２は全閉、またはその開度が非常に小さくなっている。だが、スロットルバルブ３２を閉止したとしても、気筒１に流入する吸気の量は即時には低減しない。点火タイミングを遅角化すれば、気筒１への燃料供給を継続しながらも、エンジントルクを減少させることができる。
【００３２】
図３中、エンジントルク及び遅角補正量について描画している一点鎖線は、吸気圧が高い場合における従来の制御を表す。本実施形態の制御（実線）と比べて、従来の制御では、エンジントルクが燃料噴射の停止に適した大きさまで低下することが遅れる。これに対し、本実施形態の制御によれば、吸気圧が高い段階で燃料カット条件が成立したときにも素早くエンジントルクを低下させることが可能である。
【００３３】
ＥＣＵ０は、燃料カット条件の成立後、点火タイミングを遅角させつつ（ステップＳ３）、気筒１に燃料を噴射して燃焼させる運転を維持する（ステップＳ４）。しかして、燃料噴射を停止してよい状況が整ったと思しきタイミングにて（ステップＳ５）、燃料噴射（及び、点火）を停止する（ステップＳ６）。
【００３４】
燃料噴射を停止してよい状況とは、エンジントルクが必要十分に低下し、燃料噴射を停止しても大きなトルクショックを引き起こさないような状況のことである。ステップＳ４の分岐判断が真となる条件、つまり実際に燃料噴射を停止するための条件については、幾つかの態様が考えられる。典型的な手法は、燃料カット条件成立後のエンジントルクを反復的に推算し、そのエンジントルクが許容トルクに達したときに、燃料噴射を停止するというものである。
【００３５】
許容トルクは、運転者または搭乗者に衝撃を感じさせないような車速の減速度に相当するトルクの低下量；
トルク低下量＝許容減速度×（車両重量＋搭乗者重量）÷伝達効率×車輪（タイヤ）径÷変速機ギア比÷デファレンシャル比
に依存する。許容減速度は、例えば０．０８Ｇとする。搭乗員重量は、例えば６０ｋｇに想定人数を乗じたものとする。主として二人乗りを想定するならば、搭乗員重量は１２０ｋｇとなる。伝達効率は、トランスミッション（トルクコンバータ、前後進切換装置、変速機やデファレンシャル装置を含む）及び車輪等の総体の伝達効率であり、例えば０．９とする。変速機のギア比は、燃料カット条件成立時の変速比やシフトポジションに応じた値とする。
【００３６】
許容トルクは、燃料カット即ち燃料噴射の停止に起因するエンジントルクの低下について許容される最大値；
許容トルク＝トルク低下量−燃料カット条件成立後の機関の及び機関に対する機械的損失
によって規定される。燃料カットに起因するエンジントルクの低下分のうちの機械的損失の項は、燃料カット条件成立後のエンジン回転数及び機関の冷却温度、エアコンディショナのコンプレッサの稼働状況、さらにはオルタネータの発電量等に応じた値とする。機械的損失の項は、エンジン回転数が高いほど大きくなり、冷却水温が低いほど大きくなる。特に、冷却水温は、機関各部のフリクションを示唆する。冷却水温が低いほど、機関の温度が低く、潤滑油の粘性が高く、そしてフリクションが大きい。
【００３７】
コンプレッサが稼働している場合は、そうでない場合と比較して機械的損失が大きくなる。
【００３８】
さらには、オルタネータの発電量が大きいほど、機械的損失が大きくなることは言うまでもない。オルタネータの発電量は、そのときの電気負荷の稼働状況やバッテリの充電状態にも依存する（例えば、電気負荷が殆ど稼働しておらず、かつバッテリが満充電に近いと、高い出力電圧をレギュレータに指令してもオルタネータは無負荷運転に近い状態となる）。オルタネータの発電量（出力電流または出力電力）を直接計測できるのであれば、その計測値を以て機械的損失を算定すればよい。さもなくば、フィールドコイルへの通電のＤＵＴＹ比（ｆＤＵＴＹ）、バッテリの充電状態及びエンジン回転数等に基づいてオルタネータの発電量を推測し、機械的損失を算定する。
【００３９】
他方、燃料カット条件成立後、燃料カット開始前の遅延時間におけるエンジントルクは、そのときのエンジン回転数、燃料噴射量及び冷却水温等に基づいて推算する。エンジントルクの算定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。
【００４０】
総じて言えば、ＥＣＵ０は、ステップＳ４にて、推算した現在のエンジントルクと許容トルクとを比較し、現在のエンジントルクが許容トルク以下となっていることを以て、燃料噴射を停止してよい状況に至ったものと判断する（燃料カットフラグをＯＮとする）。
【００４１】
この他の手法としては、燃料カット条件の成立時の状況を基に、実際に燃料噴射を停止するまでの遅延時間を決定することが挙げられる。
【００４２】
例えば、ＥＣＵ０のメモリに予め、燃料カット条件成立時のエンジン回転数、冷却水温、エアコンディショナや電気負荷の稼働状況やバッテリの充電状態と、設定するべき遅延時間との関係を規定したマップデータを格納しておく。ＥＣＵ０は、燃料カット条件の成立時に、そのときのエンジン回転数、冷却水温等をキーとして当該マップを検索し、遅延時間を読み出す。
【００４３】
しかして、燃料カット条件成立からの経過時間を計数しておき、ステップＳ４にて、その経過時間がマップデータから決定された遅延時間に到達したことを以て、燃料噴射を停止してよい状況に至ったものと判断する（燃料カットフラグをＯＮとする）。
【００４４】
燃料カットの開始即ち燃料噴射を停止した（ステップＳ６）後、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暁には（ステップＳ７）、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Ｓ８）。
【００４５】
燃料カットからの復帰時には、低落したエンジン回転数を回復するべく、ある期間燃料噴射量を増量して空燃比をリッチ化した後、空燃比を本来の目標である理論空燃比近傍の値に収束させる空燃比制御を実施する。
【００４６】
本実施形態では、所定の燃料カット条件の成立に伴い気筒１への燃料供給を一時停止する燃料カットを行うものであって、燃料カット条件が成立してから実際に気筒への燃料供給を停止するまでの間の遅延時間中に点火タイミングの遅角補正を行い、燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における吸気通路３内圧力が高い場合、同時期における吸気通路３内圧力が低い場合と比べて前記遅延時間中に点火タイミングを遅角させる量をより多くすることを特徴とする内燃機関の制御装置０を構成した。
【００４７】
本実施形態によれば、従来の燃料カット制御と比較して、高車速時等の吸気圧が高い状況における燃料カット条件成立から燃料噴射停止までの遅延時間が短縮され（換言すれば、燃料カット期間が実効的に延長され）、燃料の浪費を削減できる。並びに、低車速時等の吸気圧が低い状況においては、遅延時間中の点火タイミングの遅角補正を緩慢にし、及び／または、最大遅角量を抑制して、気筒１における失火を予防することができる。
【００４８】
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、燃料カット条件成立後の遅延時間において、点火タイミングを遅角補正していたが、これとともに、またはこれに代えて、内燃機関により駆動される発電機の発電電力を増大させる制御を実施してもよい。
【００４９】
その際には、燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における吸気通路３内圧力に応じて、遅延時間中に発電機に指令する出力電圧の大きさを決定する（ステップＳ２）。即ち、燃料カット条件成立時の吸気圧が高い場合には、吸気圧が低い場合と比べて、単位時間若しくは単位サイクルあたりの出力電圧の増加量をより多くし、及び／または、出力電圧の最大値をより大きく設定する。その上で、遅延時間中の発電機の出力電圧を操作する（ステップＳ３）。
【００５０】
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】
【００５１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関及び／または発電機の制御に適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
１２…点火プラグ
【図１】
2014109197.tif 000003
【図２】
2014109197.tif 000004
【図３】
2014109197.tif 000005