(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の燃料カット中のポンピングロスをより一層低減させる。【解決手段】エンジン回転数が比較的低い領域では、スロットルバルブの開度を拡大するほど燃料カット中のポンピングロスが減少する。しかし、エンジン回転数が高い領域では、常識的な予想に反し、燃料カット中にスロットルバルブの開度を拡大すると却ってポンピングロスが増大する。そこで、燃料カット中のエンジン回転数が低位領域Ｌにあるときには、スロットルバルブを全開または全開近くまで開く一方、燃料カット中のエンジン回転数が高位領域Ｈにあるときには、スロットルバルブを全閉または全閉近くまで閉じるように制御することとした。【選択図】図２
2014084746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の燃料カット条件が成立した場合に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、
燃料カット中のエンジン回転数がある値を下限とする高位領域にあるとき、スロットルバルブを全閉または全閉に近い所定開度以下に閉じる一方、
燃料カット中のエンジン回転数が前記高位領域の下限以下の値を上限とする低位領域にあるときに、スロットルバルブを全開または全開に近い所定開度以上に開くことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
気筒に充填される吸気の温度または内燃機関の温度が高いほど、前記高位領域の下限または前記低位領域の上限を高く設定する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
大気圧が高いほど、前記高位領域の下限または前記低位領域の上限を低く設定する請求項１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、内燃機関を制御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、燃料噴射を再開する。
【０００３】
燃料カット条件が成立する状況では、内燃機関のスロットルバルブが閉じられていることが普通である。スロットルバルブが閉じていると、内燃機関のポンピングロスが増大するため、機関の回転の維持や車両等の惰性走行の継続（ひいては、燃料カット期間の延長）にとって不利となる。そこで、燃料カットの最中にスロットルバルブをほぼ全開に操作し、ポンピングロスの低減を図ることが考えられている（例えば、下記特許文献を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、本発明の発明者等の鋭意研究により、スロットルバルブの開度を大きく開けば常にポンピングロスが低減するとは限らない、ということが判明した。
【０００６】
本発明は、内燃機関の燃料カット中のポンピングロスをより一層低減させ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】
【０００７】
エンジン回転数が低い領域では、常識的な予想通り、スロットルバルブの開度を拡大するほど燃料カット中のポンピングロスが減少する。しかし、エンジン回転数が高い領域では、予想に反し、燃料カット中にスロットルバルブの開度を拡大すると却ってポンピングロスが増大することが実験的に確認された。
【０００８】
上述の事象に鑑み、本発明では、所定の燃料カット条件が成立した場合に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、燃料カット中のエンジン回転数がある値を下限とする高位領域にあるとき、スロットルバルブを全閉または全閉に近い所定開度以下に閉じる一方、燃料カット中のエンジン回転数が前記高位領域の下限以下の値を上限とする低位領域にあるときに、スロットルバルブを全開または全開に近い所定開度以上に開くことを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。
【０００９】
気筒に充填される空気の温度が高くなると、その密度や粘性が低くなる。空気の密度や粘性の低下は、スロットルバルブを閉じることでポンピングロスが減少する運転領域の縮小（逆に、スロットルバルブを開くことでポンピングロスが減少する運転領域の拡大）につながる。よって、吸気の温度または内燃機関の温度が高いほど、前記高位領域の下限または前記低位領域の上限を高く設定することが好ましい。
【００１０】
また、同様の理由により、大気圧が高いほど、前記高位領域の下限または前記低位領域の上限を低く設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の燃料カット中のポンピングロスを一層低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】燃料カット中のエンジン回転数と内燃機関のメカロスとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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（Ｎ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（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、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号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、機関の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、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、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ｇ、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信号）ｈ等が入力される。
【００１８】
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。
【００１９】
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を出力インタフェースを介して印加する。
【００２０】
本実施形態のＥＣＵ０は、燃料カット条件が成立した場合に、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。
【００２１】
そして、燃料カットの開始後、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、または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場合に、燃料カットを終了、燃料噴射（及び、点火）を再開する。
【００２２】
その上で、本実施形態では、燃料噴射を停止している燃料カット中において、エンジン回転数の多寡に応じてスロットルバルブ３２の開度を操作し、燃料カット中の内燃機関のポンピングロスの低減を図る。
【００２３】
図２に、エンジン回転数と、ポンピングロスを含む機関のメカロスとの関係を示す。図２中、実線はスロットルバルブ３２を全開としたときのメカロスを表し、破線はスロットルバルブ３２を全閉としたときのメカロスを表している。この図２の特性曲線は、燃料カット中の内燃機関の回転速度の低下の度合いを計測することを通じて求めたものである。エンジン回転数が比較的低い領域では、破線が実線を上回る、即ちスロットルバルブ３２を開いた方がメカロスが小さくなる。ところが、エンジン回転数が比較的高い領域では、実線が破線を上回る、即ちスロットルバルブ３２を閉じた方がメカロスが小さくなる。
【００２４】
４ストロークエンジンにおいて、スロットルバルブ３２を大きく開いた状態での吸気行程では、上死点から下死点に向けたピストンの運動に伴い、吸気ポートから気筒１内に空気を引き込むことになるが、そのために費やされる運動エネルギは、エンジン回転数が高いほど多くなる。並びに、スロットルバルブ３２を大きく開いた状態での排気行程では、下死点から上死点に向けたピストンの運動に伴い、排気ポートから気筒１外に空気を押し出すことになるが、そのために費やされる運動エネルギもまた、エンジン回転数が高いほど多くなる。
【００２５】
翻って、スロットルバルブ３２を閉じた状態での排気行程では、排気バルブが開いた瞬間に排気ポートから負圧化している気筒１に流れ込もうとする空気をピストンで押し戻すことになる。このとき、気筒１に流れ込む空気の量は、エンジン回転数が高いほど少なくなる。それ故、空気を気筒１外に押し出すために費やされる運動エネルギは、エンジン回転数が低いほど多くなる。
【００２６】
以上を総合すると、エンジン回転数が高い状況下での運動エネルギの消費は、吸気行程におけるロスを加味してもなお、スロットルバルブ３２の開度を小さくした方が少なくなるものと推察される。
【００２７】
図２に示しているように、スロットルバルブ３２を全開としたときのメカロスと、スロットルバルブ３２を全閉としたときのメカロスとの上下関係は、あるエンジン回転数Ｔにおいて逆転する。燃料カット中、ＥＣＵ０は、エンジン回転数がこの閾値Ｔ以上の高位領域Ｈにある間は、スロットルバルブ３２を全閉または全閉に近い所定開度以下に閉じる。しかる後、エンジン回転数がこの閾値Ｔ以下の低位領域Ｌにまで低落した暁には、スロットルバルブ３２を全開または全開に近い所定開度以上に開く操作を行う。
【００２８】
高位領域Ｈと低位領域Ｌとの境となる閾値Ｔは、気筒１に充填される空気の密度や粘性によって変動する。空気の密度や粘性が低下すると、閾値Ｔがより高くなる。即ち、スロットルバルブ３２を閉じることでポンピングロスが減少する高位領域Ｈが縮小し、逆に、スロットルバルブ３２を開くことでポンピングロスが減少する低位領域Ｌが拡大する。
【００２９】
気筒１に充填される空気の密度や粘性は、吸気温が高いほど低くなる。加えて、内燃機関の温度が高いと、気筒１に出入りする空気が温められる。本実施形態のＥＣＵ０は、吸気温が高いほど上記の閾値Ｔを高く設定し、及び／または、内燃機関の冷却水温が高いほど上記の閾値Ｔを高く設定する。
【００３０】
また、空気の密度や粘性は、大気圧が高いほど高くなる。従って、ＥＣＵ０において、大気圧が高いほど上記の閾値Ｔを低く設定するものとしてもよい。
【００３１】
本実施形態によれば、所定の燃料カット条件が成立した場合に気筒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、燃料カット中のエンジン回転数がある値Ｔを下限とする高位領域Ｈにあるとき、スロットルバルブ３２を全閉または全閉に近い所定開度以下に閉じる一方、燃料カット中のエンジン回転数が前記高位領域Ｈの下限以下の値Ｔを上限とする低位領域Ｌにあるときに、スロットルバルブ３２を全開または全開に近い所定開度以上に開くことを特徴とする内燃機関の制御装置０を構成したため、燃料カット中のポンピングロスをより一層低減させることができる。このことは、燃料カット中に内燃機関のクランクシャフトまたは車軸の回転トルクを用いて発電する回生における発電電力量の増加にも寄与し、実用燃費の良化に資する。
【００３２】
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、高位領域Ｈの下限と上位領域Ｌの上限とが同一の値Ｔであったが、高位領域の下限と低位領域の上限とを相異なる値としてもよい。この場合において、燃料カット中のエンジン回転数が、高位領域の下限と低位領域の上限との間に介在する中間領域の範疇にある期間は、エンジン回転数の低下に伴ってスロットルバルブの開度を徐々に拡大するように操作することが好ましい。
【００３３】
また、本発明は、内燃機関の燃料カット中も電動機により内燃機関が回転駆動され続ける方式のハイブリッドシステムに適用することが可能である。燃料カット条件の内容は、上記実施形態におけるものには限定されないことは言うまでもない。
【００３４】
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】
【００３５】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
３２…スロットルバルブ
【図１】
2014084746.tif 000003
【図２】
2014084746.tif 000004