(57)【要約】  燃料カットの実施中にスロットルが操作されうる内燃機関において、燃料カットの解除に伴うトルクショックの発生を防止することができる内燃機関の制御装置を提供する。  制御装置は、燃料噴射装置による燃料噴射を制御する手段と、スロットルを制御する手段とを備える。燃料噴射制御手段は、燃料カットの実施中に燃料カットの解除条件が満たされた場合、気筒間の点火順序に従って燃料噴射を気筒毎に順次再開する。一方、スロットル制御手段は、燃料カットの解除条件が満たされた場合、先ずはスロットルを閉じ側に制御する。スロットルが閉じ側に制御されることで、吸気管内の空気量は減少し、燃料噴射量の計算の基礎となる筒内空気量も減少することになる。スロットル制御手段は、この操作を燃料噴射が再開される最初の気筒において筒内空気量が確定するまでに実行する。そうすることで、燃料カットからの復帰後の最初の燃焼で発生するトルクは低く抑えられる。次に、スロットル制御手段は、１又は複数回の燃焼が行われた後、要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じてスロットルを開き側に制御する。これにより、低く抑えられた燃焼再開直後のトルクから要求トルクの達成に向けて、筒内空気量を増大させていくことができる。
2010109589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料カットの実施中にスロットルが操作されうる内燃機関の制御装置において、
燃料カットの解除条件が満たされた場合、気筒間の点火順序に従って燃料噴射を気筒毎に順次再開する燃料噴射制御手段と、
燃料カットの解除条件が満たされた場合、燃料噴射が再開される最初の気筒において筒内空気量が確定するまでに前記スロットルを閉じ側に制御し、１又は複数回の燃焼が行われた後、要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じて前記スロットルを開き側に制御するスロットル制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記スロットル制御手段は、燃料カットの実施中は、要求トルクに応じたポンプロスを発生させるように前記スロットルの開度を制御することを特徴とする請求の範囲１記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
燃料カットの解除条件が満たされた場合、要求トルクから決まる目標筒内空気量に基づいて前記スロットルの目標開度を設定する目標開度設定手段と、
前記目標開度設定手段で設定された目標開度を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延処理手段と、
をさらに備え、
前記スロットル制御手段は、燃料カットの解除条件が満たされてから前記遅延時間が経過するまでの間は前記スロットルを閉じ側に制御し、前記遅延時間の経過後は前記遅延処理手段で遅延処理された目標開度に従って前記スロットルを制御することを特徴とする請求の範囲１又は２記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記スロットル制御手段は、燃料カットの解除条件が満たされた時点で予測される筒内空気量が所定の基準量を超える場合に前記スロットルを閉じ側に制御し、予測される筒内空気量が所定の基準量以下の場合には、前記遅延時間が経過するまで前記スロットルを一定の開度に保持することを特徴とする請求の範囲３記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
目標開度に従って前記スロットルが制御されることで達成されるトルクよりも要求トルクが低い場合に、そのトルクのずれを点火時期によるトルク調整によって補償するように、前記ずれに応じて点火時期を制御する点火時期制御手段をさらに備え、
前記スロットル制御手段は、車両の減速中、燃料カットの実施条件が満たされるまでは要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じて前記スロットルを閉じていき、燃料カットの実施条件が満たされた場合には前記スロットルを一旦最大開度まで開いた後、要求トルクの減少に応じてポンプロスを増大させるように再び前記スロットルを閉じて行くことを特徴とする請求の範囲１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関制御装置。
【請求項６】
前記スロットル制御手段は、燃料カットの実施中に燃料カットの解除条件が満たされた場合には、燃料カットの解除に先行して前記スロットルを最大開度まで開いて行き、燃料カットが解除された後は、要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じて前記スロットルを制御することを特徴とする請求の範囲５記載の内燃機関制御装置。
【請求項７】
前記スロットル制御手段は、車両の減速中にブレーキアクチュエータの作動が検知された場合には、燃料カットの実施条件が満たされた場合、前記スロットルを開くことなく一定の開度に保持するか或いは全閉まで閉じることを特徴とする請求の範囲５又は６記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力装置として使用される内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、燃料カットの実施中にスロットルが操作されうる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の減速時には、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットが行われている。燃料カットを行うことで無駄な燃料消費を抑えることができる。しかし、その一方で、燃料カットに関しては様々な課題がある。例えば、燃料カットの実行時に発生するトルクショックや、燃料カットからの復帰時に発生するトルクショックを如何に抑えるかという課題がある。また、燃料カットが実施されているときの車両の減速度の制御も課題の一つである。【０００３】
これらの課題を達成すべく、かねてより様々な発明がなされている。例えば、特開２００１−２７１６９０号公報には、燃料カットの実行時に発生するトルクショックの抑制を課題とする発明が開示されている。この発明によれば、燃料カットに先立って点火時期が遅角されることによって、燃料カットの直前における内燃機関の出力トルクの低減がはかられる。また、特開２００６−３２８９８４号公報には、燃料カットからの復帰時に発生するトルクショックを抑えるための発明が開示されている。この発明は、燃料カットの解除時、吸気管内圧力が目標吸気管内圧力よりも大きい間は、スロットルの開度を要求された加速度合いに対応する開度に制御することを禁止するというものである。そして、特開２００４−２５１１７１号公報に開示された発明によれば、燃料カットの実施中、最適なエンジンブレーキ力を得ることができるように、目標トルクに基づいて設定された目標スロットル開度にしたがってスロットルの操作が行われる。【０００４】
ここで、特開２００４−２５１１７１号公報に開示された発明の問題について検討する。この発明では、ポンピングロスを利用してトルク（ブレーキ力となるマイナストルク）の制御が行われるので、燃料カットの実施中であってもスロットルは必ずしも全閉にはならない。このため、燃料カットが解除された時点でスロットルが開いていることがあり得る。燃料カットの解除は、運転者のアクセルペダルの操作や車両の制御システムの介入によって突然に解除されるからである。スロットルが開いた状態で燃料カットが解除された場合、吸気管内に多くの空気が入った状態から燃焼が再開されるために、意図しない過大なトルクが突然出力されることになる。つまり、特開２００４−２５１１７１号公報に開示された発明には、燃料カットからの復帰に伴うトルクショックの発生の可能性という問題がある。【０００５】
この問題の解決策としては、例えば、特開２００６−３２８９８４号公報に開示された発明の適用が考えられる。しかし、この発明は、燃料カットの実施中にスロットルが閉じられるものには有効であるが、燃料カットの実施中にスロットルが操作されるものにおいては十分な効果を得られるとは限らない。なぜなら、後者では燃料カットが解除された時点でスロットルが開かれている場合があり、その場合には、いくら待っても吸気管内圧力が十分に下がることはないからである。したがって、特開２００６−３２８９８４号公報に開示された発明をもってして、特開２００４−２５１１７１号公報に開示された発明が有する問題の解決策とすることはできない。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料カットの実施中にスロットルが操作されうる内燃機関において、燃料カットの解除に伴うトルクショックの発生を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明にかかる制御装置は、燃料カットの実施中にスロットルが操作されうる内燃機関に用いられる制御装置である。本発明にかかる制御装置は、燃料噴射装置による燃料噴射を制御する手段と、スロットルを制御する手段とを備えている。燃料噴射制御手段は、燃料カットの実施中に燃料カットの解除条件が満たされた場合、気筒間の点火順序に従って燃料噴射を気筒毎に順次再開する。一方、スロットル制御手段は、燃料カットの解除条件が満たされた場合、先ずはスロットルを閉じ側に制御する。具体的には、最大速度で所定開度（例えば全閉）までスロットルを閉じるのでもよいし、所定の速度で徐々にスロットルを閉じるのでもよい。スロットルが閉じ側に制御されることで、吸気管内の空気量は減少し、燃料噴射量の計算の基礎となる筒内空気量も減少することになる。スロットル制御手段は、この操作を燃料噴射が再開される最初の気筒において筒内空気量が確定するまでに実行する。そうすることで、燃料カットからの復帰後の最初の燃焼で発生するトルクは低く抑えられる。次に、スロットル制御手段は、１又は複数回の燃焼が行われた後、要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じてスロットルを開き側に制御する。これにより、低く抑えられた燃焼再開直後のトルクから要求トルクの達成に向けて、筒内空気量を増大させていくことができる。
【０００８】
本発明のより好ましい態様では、スロットル制御手段は、燃料カットの実施中は、要求トルクに応じたポンプロスを発生させるようにスロットルの開度を制御する。燃料カットが実施されているときの内燃機関のトルク（図示トルク）はポンプロスによって決まるので、スロットルの開度によりポンプロスを調整すれば車両の減速度を制御することができる。
【０００９】
本発明のさらに好ましい態様では、本発明にかかる制御装置は、燃料カットの解除条件が満たされた場合、要求トルクから決まる目標筒内空気量に基づいてスロットルの目標開度を設定する手段と、設定された目標開度を所定の遅延時間だけ遅延させる手段とを備える。この態様では、スロットル制御手段は、燃料カットの解除条件が満たされてから遅延時間が経過するまでの間はスロットルを閉じ側に制御し、遅延時間の経過後は遅延処理された目標開度に従ってスロットルを制御する。つまり、スロットルの遅延制御において生じる遅延時間を利用して吸気管内の空気量を減少させ、その間の燃焼で発生するトルクを低く抑えるようにする。
【００１０】
本発明のさらに好ましい態様では、スロットル制御手段は、燃料カットの解除条件が満たされた時点で予測される筒内空気量が所定の基準量を超える場合にスロットルを閉じ側に制御する。一方、予測される筒内空気量が所定の基準量以下の場合には、スロットル制御手段は、スロットルの遅延制御にかかる遅延時間が経過するまでスロットルを一定の開度に保持する。予測される筒内空気量が少ない場合には燃焼により発生するトルクは低く、トルクショックの発生の可能性は低い。そのような場合には、スロットルを操作することなく一定の開度に保持することで、スロットルの無駄な動きを抑えることができる。
【００１１】
本発明のさらに好ましい態様では、本発明にかかる制御装置は、目標開度に従ってスロットルが制御されることで達成されるトルクよりも要求トルクが低い場合に、そのトルクのずれを点火時期によるトルク調整によって補償するように、トルクのずれに応じて点火時期を制御する手段をさらに備える。この態様では、スロットル制御手段は、車両の減速中、燃料カットの実施条件が満たされるまでは要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じてスロットルを閉じていく。スロットルがその最小開度まで閉じられた後は点火時期制御が自動的に働き、スロットルの最小開度で達成されるトルクと要求トルクとの差を補償するように点火時期の遅角が行われる。そして、燃料カットの実施条件が満たされたら、スロットル制御手段は、スロットルを一旦最大開度まで開いた後、要求トルクの減少に応じてポンプロスを増大させるように再びスロットルを閉じて行く。これにより、燃料カットの前後におけるトルク段差を低くしてトルクの連続性を保つことができる。
【００１２】
本発明のさらに好ましい態様では、スロットル制御手段は、燃料カットの実施中に燃料カットの解除条件が満たされた場合、燃料カットの解除に先行してスロットルを最大開度まで開いて行く。これにより、要求トルクの増大に応じてポンプロスを減少させることが可能となり、燃料カットからの復帰直前のトルクを燃焼状態での最小トルクに近づけることができる。そして、燃料カットが解除された後は、要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じてスロットルを制御する。この場合、燃料カットの解除後の実際の筒内空気量と目標筒内空気量との差によるトルクのずれを補償するように自動的に点火時期の遅角を行うようにすれば、燃料カットからの復帰前後におけるトルク段差を低くしてトルクの連続性を保つことができる。
【００１３】
本発明のさらに好ましい態様では、スロットル制御手段は、車両の減速中にブレーキアクチュエータの作動が検知されたのであれば、燃料カットの実施条件が満たされた場合、スロットルを開くことなく一定の開度に保持するか、或いは全閉まで閉じる。ブレーキアクチュエータが作動しているのであれば、車両の減速度はブレーキ力によって実現されるからである。このような場合には、スロットルを開くことなく一定の開度に保持するか、或いは全閉まで閉じてしまうことでスロットルの無駄な動きを無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態としての内燃機関の制御装置の機能を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態によって実現される燃料カットの前後での内燃機関の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態によって実現される燃料カットからの復帰前後での内燃機関の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態によって実現されるスロットルの閉操作の途中で燃料カットが解除された場合の内燃機関の詳細な動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態によって実現されるスロットルの閉操作の途中で燃料カットが解除された場合の内燃機関の詳細な動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態において内燃機関の制御に用いられる制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について図１乃至図６の各図を参照して説明する。
【００１６】
本実施の形態の制御装置は、火花点火式の４ストローク内燃機関に適用されて、アクチュエータであるスロットル、点火装置及び燃料供給装置を操作して内燃機関の動作を制御する。まずは、図１を参照して本実施の形態の制御装置の概要について説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態の制御装置の機能を示す機能ブロック図である。制御装置はＣＰＵ、メモリ、入出力回路等から構成されていて、メモリからプログラムを読み出してＣＰＵに実行させることにより種々の機能が実現されるようになっている。制御装置のメモリには、実現させたい内燃機関の動作に応じて複数のプログラム（ルーチン）が記憶されている。実行されるプログラムの内容に応じて、すなわち、実現させたい内燃機関の動作によって、機能ブロック図の内容は異なったものになる。図１の機能ブロック図には、本実施の形態によって実現される燃料カットが実施されるまでの内燃機関の動作に対応した機能を示している。
【００１８】
図１の機能ブロック図には、燃料カットが実施されるまでの内燃機関の動作を実現するための５つの機能が示されている。このうち、図１に符号２，４，６で示す各ブロックはスロットル開度を制御するための機能に対応している。詳しくは、符号２で示すブロックは、要求トルクから目標ＫＬを算出するための機能である。要求トルクは車両から内燃機関に要求されるトルクの要求値であって、本制御装置の上位にある車両全体の制御装置から本制御装置に供給される。上位制御装置は、運転者によるアクセルペダルの操作量や操作速度に応えるためのトルク、車両の姿勢制御等に必要なトルク、補機の駆動に必要なトルク等を総合的に考慮して要求トルクを決定している。ＫＬは筒内空気量或いはそれを無次元化した充填効率或いは負荷率を意味する。目標ＫＬは、点火時期がＭＢＴであって且つ空燃比が目標空燃比に制御されているとの前提のもとで、要求トルクを実現するために必要なＫＬの目標値である。目標ＫＬの算出には、要求トルクと目標ＫＬとを関連付けたマップが用いられる。このマップによれば、要求トルクの低下に応じて目標ＫＬも下げられていく。ただし、ブロック２には、ＫＬの下がり過ぎによる失火を防止するためのガード機能が付けられている。このガード機能は目標ＫＬが失火限界値まで低下した場合に働き、要求トルクがさらに低下したとしても目標ＫＬの算出値は失火限界値で保持される。
【００１９】
ブロック２で算出された目標ＫＬは、符号６に示すブロックにおいてスロットル開度に変換される。変換にはエアモデルの逆モデルが用いられる。エアモデルは吸気系の物理モデルであり、スロットルの動作に対するＫＬの応答を流体力学等に基づいてモデル化されている。目標ＫＬを変換して得られたスロットル開度がスロットルの目標開度となる。ただし、目標開度はそのままスロットルに出力されるのではなく、符号６に示すブロックにおいて遅延処理されてから、つまり、入力に対して所定の遅延時間Ｔｄだけ遅らせて出力される。
【００２０】
図１に符号８で示すブロックは、点火時期を制御するための機能に対応している。ブロック８では、点火時期がＭＢＴのときに目標開度に従ってスロットルが制御されることで達成されるトルク（以下、推定ＭＢＴトルク）が計算される。そして、推定ＭＢＴトルクが要求トルクを超えている場合には、そのトルクのずれを点火時期によるトルク調整によって補償するように、トルクのずれの大きさに応じて点火時期の遅角量が計算される。ただし、ブロック８には、点火時期の遅角し過ぎによる失火を防止するためのガード機能が付けられている。このガード機能は遅角量が失火限界値まで増大した場合に働き、前記のトルクのずれがさらに拡大したしても点火時期の遅角量は失火限界値で保持される。また、このガード機能が働いたときには、燃料供給の停止（燃料カット）を指示するＦ／Ｃ指示信号が出力され、燃料噴射が停止された気筒の点火が停止される。
【００２１】
図１に符号１０で示すブロックは、燃料噴射量を制御するための機能に対応している。ブロック１０では、ブロック４から入力されるスロットル開度に基づいて、目標空燃比を実現するために必要な燃料噴射量が気筒毎に算出される。具体的には、ある気筒において燃料噴射量の計算タイミングが到来したとき、そのタイミングから吸気弁の閉弁時点までの時間だけ将来のスロットル開度が予測される。ブロック４から入力されるスロットル開度は、現在から遅延時間Ｔｄだけ将来のスロットル開度の予測値に相当する。したがって、ブロック４からのスロットル開度の入力履歴を見ることで、各気筒の吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度を予測することができる。各気筒の吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度が予測できれば、燃料噴射量の計算の基礎となる気筒毎のＫＬを予測することができる。ＫＬは吸気弁の閉時点において確定するからである（吸気弁の閉時点でのＫＬの予測値は先読み空気量ともいう）。ブロック１０では、気筒毎のＫＬの確定値と目標空燃比とから気筒毎に燃料噴射量が算出される。なお、本実施の形態においては、目標空燃比は固定されていてもよいし、要求トルクと同様に上位制御装置から要求値として供給されるのでもよい。前述のＦ／Ｃ指示信号はこのブロック１０に入力される。ブロック１０には、Ｆ／Ｃ指示信号が入力された場合にそれ以降の燃料噴射を停止する機能が付けられている。
【００２２】
図１の機能ブロック図にて示される機能によれば、図２にグラフで示される内燃機関の動作を実現することができる。図２のグラフは、あるタイミングにおいて車両の減速が開始されてからの図示トルク、スロットル開度、ＫＬ及び点火時期の各時間変化を時間軸を対応させて示している。車両の減速が開始されると、そのタイミングから要求トルクが下げられていき、それを実現するようにスロットルが閉じられていく。スロットルが閉じられることでＫＬが減少していき、内燃機関の図示トルクは減少していく。やがて、目標ＫＬが失火限界まで低下すると、それ以上はＫＬを低下させないようにスロットルの閉じ側への制御は停止される。そして、スロットル開度が限界まで閉じた後は、さらなる要求トルクの減少に合わせて点火時期が遅角されていき、点火時期が失火限界まで遅角された時点で燃料カットが実施される。
【００２３】
このような動作が実現されることによって、燃焼状態での最小トルクまで内燃機関のトルクを連続的に低下させることが可能となる。燃料カットによって発生するトルクショックは燃料カット直前と直後のトルク差によって決まるので、燃料カット直前のトルクを最小トルクまで低下させることでトルクショックを抑えることができる。
【００２４】
以上、燃料カットが実施されるまでの動作について説明したが、本実施の形態は燃料カットの実施後に実現される内燃機関の動作にも特徴がある。燃料カットに伴うトルクショックをさらに抑えるためには、燃料カット直後のトルクを燃料カット直前のトルクに可能な限り近づければよい。図２には、そのための内燃機関の動作、詳しくは、スロットルの制御方法が示されている。
【００２５】
図２に示す動作によれば、本実施の形態の制御装置は、燃料カット（Ｆ／Ｃ）の実施とともにスロットルを最大速度で最大開度（或いは全開開度）まで開く。スロットルを最大開度まで開くことによって内燃機関のポンプロスを最小にすることができるからである。図２に示すＫＬの時間変化は、ポンプロスの時間変化に対応している。スロットルを最大開度に向けて動かすタイミングは、好ましくは、燃料カット前の最後の燃焼気筒において吸気弁が閉じてからとする。また、より好ましくは、燃料カット後の最初の吸気行程気筒において吸気弁が開くまでにスロットルが最大開度になるようなタイミングとする。非燃焼状態での内燃機関の図示トルクはポンプロスによって決まるので、スロットルを最大開度にして内燃機関のポンプロスを最小にすれば、燃料カット直後のトルクを燃料カット直前のトルクに最も近づけることができる。
【００２６】
スロットルを最大開度に開いた後、制御装置は、再びスロットルを閉じていく。スロットルを閉じることによって、内燃機関のポンプロスは増大して図示トルクは減少する。スロットルを全閉まで閉じたときのトルクが非燃焼状態での最小トルクである。制御装置は、このようなスロットルの閉操作を要求トルクの減少速度に合わせた速度で実施する。これにより、燃料カットの前後におけるトルク段差を最小限に止めることができるだけでなく、燃料カットの実施中におけるトルクの連続性も保つことができるようになる。
【００２７】
以上のようなスロットルの制御は、目標ＫＬの算出において、要求トルクと目標ＫＬとを関連付けたマップを燃焼状態用のものから非燃焼状態用のものへ切り替えることで実現することができる。目標ＫＬをスロットル開度に変換するためのエア逆モデルは、燃焼状態用のものをそのまま流用することができる。スロットル開度の遅延処理は、燃料カットの実施後は必ずしも必要は無い。スロットル開度の遅延処理は、燃料噴射量の計算の基礎となるＫＬを正確に算出することを目的とした処理だからである。
【００２８】
或いは、燃料カットの実施後は、上述のマップやエア逆モデルを用いることなく、要求トルクから直接にスロットル開度を決定するようにしてもよい。または、燃料カットの実施をトリガとして、スロットルを一旦最大開度まで開いてから再びスロットルを閉じていく操作を自動的に行うようにしてもよい。
【００２９】
ただし、上述したスロットルの動作は、車両の減速中にブレーキアクチュエータの作動が検知された場合には禁止される。その場合には、燃料カットが実施された場合であってもスロットルは開かれることなく、燃料カットが実施される直前の開度に保持される。或いは、全閉までスロットルを閉じてしまうのでもよい。ブレーキアクチュエータが作動しているのであれば、車両の減速度はより強力なブレーキ力によって実現されるため、内燃機関のトルク（エンジンブレーキ力）によって減速度を制御する必要はないからである。このような場合には、スロットルを開くことなく一定の開度に保持するか、或いは、全閉まで閉じてしまうことで、スロットルの無駄な動きを無くすことができる。
【００３０】
次に、本実施の形態によって実現される燃料カットからの復帰前後の内燃機関の動作について説明する。図３のグラフは、あるタイミングにおいて燃料カットの解除条件が満たされてからの図示トルク、スロットル開度、ＫＬ及び点火時期の各時間変化を時間軸を対応させて示している。燃料カットの解除条件とは、例えば、内燃機関の回転数が所定の限界回転数まで低下すること、運転者によりアクセルペダル操作が行われること等である。
【００３１】
本実施の形態の制御装置は、燃料カットの解除条件が満たされた場合、燃料カットの解除に先行してスロットルを最大開度に向けて徐々に開いていく。スロットルを開くことによって、内燃機関のポンプロスは減少していき図示トルクは増大していく。スロットルを最大開度（或いは全開開度）まで開いたときのトルクが非燃焼状態での最大トルクである。燃料カットの解除は図示トルクが非燃焼状態での最大トルクまで上昇した時点で行われる。燃料カットが解除されるタイミングは、具体的には、スロットル開度から算出されるＫＬの推定値が所定値まで上昇した時点であってもよいし、燃料カットの解除条件が満たされてから所定時間が経過した時点であってもよい。
【００３２】
燃料カットからの復帰後のスロットルの目標開度は、要求トルクを実現するための目標ＫＬから算出される。図３に示す動作によれば、燃料カットの解除とともにスロットルは最大速度で目標開度まで閉じられる。しかし、スロットルの動作に対するＫＬの応答には遅れがあるため、実際のＫＬは直ぐには目標ＫＬまで下がらない。このため、仮に点火時期がＭＢＴに設定されているとすると、内燃機関から実際に出力されるトルクは要求トルクを超えてしまうことになる。
【００３３】
本実施の形態の制御装置の機能によれば、このような場合には点火時期の遅角によってトルク調整が行われる。点火時期を制御するための機能については、図１の機能ブロック図を用いて説明した通りである。点火時期の遅角が自動的に働くことにより、燃料カットからの復帰直前までスロットルを最大開度に開いていたにもかかわらず、燃料カットからの復帰直後において過大なトルクが発生することは防止される。これにより、燃料カットからの復帰前後におけるトルク段差を最小限に止めてトルクの連続性を保つことができるようになる。
【００３４】
以上説明した燃料カットからの復帰前後の内燃機関の動作は、スロットルが全閉になっている状態から復帰する場合の動作である。しかし、図２を用いて説明したように、本実施の形態の制御装置によれば、トルクの連続性を保つために、燃料カットが実施されたらスロットルは一旦最大開度まで開かれ、その後に再び全閉に向けて閉じられていく。このため、スロットルが大きく開かれている状態で、突然に燃料カットの解除が必要となる場合がありうる。例えば、運転者によりアクセルペダル操作が行われた場合や、車両側で行う何らかの制御が働いて上位制御装置から供給される要求トルクが上昇した場合などである。この場合、図２のＫＬの時間変化から分かるように、筒内は多くの空気が入った状態であり、この状態で燃料カットを解除した場合には、燃料噴射量はＫＬに基づいて計算されるために、そのＫＬなりの大きなトルクが発生することになる。つまり、燃料カットからの復帰に伴って大きなトルクショックが発生してしまう可能性がある。そこで、このような場合には、以下に説明するような動作を実現させるように制御装置による内燃機関の制御が行われる。
【００３５】
図４及び図５は、それぞれ、本実施の形態によって実現される内燃機関の詳細な動作、詳しくは、スロットルの閉操作の途中で燃料カットが解除された場合の内燃機関の詳細な動作を説明するための図である。図４及び図５の各グラフは、ＫＬ、スロットル開度、要求トルク及びアクセルペダル操作の各時間変化を時間軸を対応させて示している。各グラフでは、燃料カットが実施されてスロットルが徐々に閉じられている状況で、アクセルペダル操作の操作によって要求トルクが再び上昇した場合について示している。
【００３６】
アクセルペダル操作が操作され、要求トルクが再び上昇に転じることで燃料カットの解除条件が満たされる。燃料カットが解除されて再び燃焼状態に戻った場合には、図１の機能ブロック図にて示される制御装置の機能が働き、この機能に従って内燃機関の動作が制御されることになる。図４及び図５の各グラフに示す内燃機関の動作は、図１の機能ブロック図に示す機能が完全に働くまでの過渡期間における動作である。
【００３７】
燃料カットの解除条件が満たされた場合、制御装置は、気筒間の点火順序に従って燃料噴射を気筒毎に順次再開していく。その際、制御装置は、図１の機能ブロック図において説明したとおり、燃料噴射の対象となる気筒の吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度を予測する。そして、予測したスロットル開度からＫＬの確定値を計算し、ＫＬの確定値と目標空燃比とから当該気筒の燃料噴射量を算出する。
【００３８】
また、燃料カットの解除条件が満たされた場合には、非燃焼状態に対応した制御から燃焼状態に対応した制御へとスロットルの制御方法を直ちに切り替える。具体的には、図１の機能ブロック図に示すように、要求トルクから目標ＫＬを算出し、目標ＫＬをスロットル開度に変換し、さらに、スロットル開度を所定の遅延時間だけ遅延処理する。そして、遅延処理後のスロットル開度を目標開度としてスロットルを制御する。ただし、このようなルーチンでスロットルの制御が可能となるのは、スロットルの制御方法を切り替えてから、つまり、燃料カットの解除条件が満たされてから遅延時間が経過した後である。遅延時間が経過するまでの間は、スロットルを制御するための目標開度が存在しない状態となる。
【００３９】
本実施の形態の制御装置は、燃料カットの解除条件が満たされてから遅延時間が経過するまでの間、その間の繋ぎ制御としてスロットルを次のように動作させる。まず、図４に示す動作から説明する。図４によれば、スロットルは閉じ側に制御される。図中には、実線で示すスロットル開度の変化と一点鎖線で示すスロットル開度の変化とが示されているが、そのどちらもスロットルが閉じ側に制御されていることを表現している。すなわち、ここでいうスロットルが閉じ側に制御されるとは、（１）最大速度で所定開度（例えば全閉）までスロットルを閉じ、遅延時間が経過するまでその所定開度で保持することでもよいし、（２）遅延時間が経過するまでの間、一定の勾配で徐々にスロットルを閉じることでもよい。ここで重要なことは、このようなスロットルの動作を、燃料噴射が再開される最初の気筒においてＫＬが確定するまでに実現させることである。ただし、そのときまでにスロットルの閉じ側への動作が開始されていればよく、必ずしも終了していなくてもよい。
【００４０】
前述のように、燃料噴射量の正確な計算のためにはＫＬの確定値が情報として必要とされ、ＫＬの確定値を予測するためには吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度が情報として必要とされる。図４中に実線で示すようにスロットル開度を所定開度まで閉じたり、一点鎖線で示すようにスロットル開度を一定勾配で閉じたりするのであれば、吸気弁の閉弁時点におけるスロットル開度を正確に予測することができる。そして、その正確なスロットル開度の予測に基づいて、燃料噴射量の計算の基礎となるＫＬの確定値を正確に予測することができる。
【００４１】
さらに、図４に示すＫＬの変化から分かるように、スロットルが閉じ側に制御されることで、吸気管内の空気量は減少し、燃料噴射量の計算の基礎となるＫＬも減少することになる。その結果、燃料カットからの復帰後の最初の燃焼を含めて、遅延時間が経過するまでの間の燃焼で発生するトルクは低く抑えられる。トルクが抑制される燃焼の回数は遅延時間の長さと機関回転数との関係によって変化するが、少なくとも最初の１回、場合によっては複数回の燃焼においてトルクが抑制される。これにより、燃料カットからの復帰に伴って大きなトルクショックが発生することが防止される。そして、燃料カットの解除から遅延時間が経過した後は、遅延処理された目標開度に従ってスロットルが制御される。これにより、低く抑えられた燃焼再開直後のトルクから要求トルクの達成に向けて、ＫＬを増大させていくことができる。
【００４２】
次に、図５に示す動作について説明する。図５によれば、燃料カットの解除条件が満たされた場合、遅延時間が経過するまでの間、スロットルは動かされること無く一定の開度に保持される。この間、スロットルが一定開度に保持されることでＫＬの値もほぼ一定となり、その一定のＫＬの値に基づいて燃料噴射量の計算が行われる。そして、遅延時間が経過した後は、図４に示す動作と同様、スロットルは遅延処理された目標開度に従って制御される。
【００４３】
図４に示す動作と図５に示す動作のいずれを実現させるかは、燃料カットの解除条件が満たされた時点でのＫＬの値によって判断される。その時点でのＫＬの値が基準値であるＫＬ１よりも大きい場合には、図４に示す動作を実現するように内燃機関の制御が行われる。一方、ＫＬの値がＫＬ１以下の場合には、図５に示す動作を実現するように内燃機関の制御が行われる。ＫＬが小さい場合には燃焼により発生するトルクも低いので、さらにＫＬを下げなくともトルクショックが発生する可能性は低い。そのような場合には、図５に示す動作を選択することによってスロットルの無駄な動きを抑えることができる。
【００４４】
上記の判断方法と判断結果に応じて選択する動作の内容とをフローチャートで示したのが図６である。最初のステップＳ２では、燃料カットの解除条件が満たされた時点でのＫＬが基準値のＫＬ１よりも大きいかどうか判定される。判定結果が肯定であれば、遅延時間が経過するまでスロットルは閉じ側に制御され（ステップＳ４）、そして、そのスロットルの閉じ開度に応じた先読み空気量、すなわち、ＫＬの確定値が算出される（ステップＳ６）。一方、判定結果が否定であれば、遅延時間が経過するまでスロットルは一定開度に保持され（ステップＳ８）、そして、そのスロットルの保持開度に応じた先読み空気量が算出される（ステップＳ１０）。本実施の形態においては、スロットルの閉操作の途中で燃料カットが解除された場合、図６に示す制御フローに従って内燃機関の制御が行われる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態ものから種々変形して実施することができる。
【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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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年5月17日(2011.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料カットの実施中にスロットルが操作されうる内燃機関の制御装置において、
燃料カットの解除条件が満たされた場合、要求トルクから決まる目標筒内空気量に基づいて前記スロットルの目標開度を設定する目標開度設定手段と、
前記目標開度設定手段で設定された目標開度を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延処理手段と、
燃料カットの解除条件が満たされてから前記遅延時間が経過するまでの間は、所定の規則に従って前記スロットルを閉じ側に制御し、前記遅延時間の経過後は、遅延させた目標開度に従って前記スロットルを制御するスロットル制御手段と、
燃料カットの解除条件が満たされてから前記遅延時間が経過するまでの間は、前記規則に基づいて吸気弁の閉弁時点でのスロットル開度を予測し、前記遅延時間の経過後は、遅延させる前の目標開度に基づいて吸気弁の閉弁時点でのスロットル開度を予測するスロットル開度予測手段と、
予測した吸気弁の閉弁時点でのスロットル開度に基づいて各気筒の確定筒内空気量を算出する確定筒内空気量算出手段と、
燃料カットの解除条件が満たされた場合、前記確定筒内空気量を用いて各気筒の燃料噴射量を計算し、気筒間の点火順序に従って燃料噴射を気筒毎に順次再開する燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記スロットル制御手段は、燃料カットの実施中は、要求トルクに応じたポンプロスを発生させるように前記スロットルの開度を制御することを特徴とする請求の範囲１記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記スロットル制御手段は、燃料カットの解除条件が満たされた時点で予測される筒内空気量が所定の基準量を超える場合に前記スロットルを閉じ側に制御し、予測される筒内空気量が所定の基準量以下の場合には、前記遅延時間が経過するまで前記スロットルを一定の開度に保持することを特徴とする請求の範囲１又は２記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
目標開度に従って前記スロットルが制御されることで達成されるトルクよりも要求トルクが低い場合に、そのトルクのずれを点火時期によるトルク調整によって補償するように、前記ずれに応じて点火時期を制御する点火時期制御手段をさらに備え、
前記スロットル制御手段は、車両の減速中、燃料カットの実施条件が満たされるまでは要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じて前記スロットルを閉じていき、燃料カットの実施条件が満たされた場合には前記スロットルを一旦最大開度まで開いた後、要求トルクの減少に応じてポンプロスを増大させるように再び前記スロットルを閉じて行くことを特徴とする請求の範囲１、２、４の何れか１項に記載の内燃機関制御装置。
【請求項６】
前記スロットル制御手段は、燃料カットの実施中に燃料カットの解除条件が満たされた場合には、燃料カットの解除に先行して前記スロットルを最大開度まで開いて行き、燃料カットが解除された後は、要求トルクから決まる目標筒内空気量に応じて前記スロットルを制御することを特徴とする請求の範囲５記載の内燃機関制御装置。
【請求項７】
前記スロットル制御手段は、車両の減速中にブレーキアクチュエータの作動が検知された場合には、燃料カットの実施条件が満たされた場合、前記スロットルを開くことなく一定の開度に保持するか或いは全閉まで閉じることを特徴とする請求の範囲５又は６記載の内燃機関制御装置。
【請求項８】
燃料カットの実施中にスロットルが操作されうる内燃機関の制御装置において、
燃料カットの実施中に燃料カットの解除条件が満たされた場合、要求トルクから決まる目標筒内空気量に基づいて前記スロットルの目標開度を設定する目標開度設定手段と、
燃料カットの実施中は前記スロットルを所定開度まで閉じておき、燃料カットの解除条件が満たされた場合には燃料カットの解除に先行して前記スロットルを最大開度まで開いて行き、燃料カットが解除された後は前記目標開度に従って前記スロットルを制御するスロットル制御手段と、
燃料カットが解除された場合、前記スロットルの開度から計算される筒内空気量に基づいて各気筒の燃料噴射量を計算し、気筒間の点火順序に従って燃料噴射を気筒毎に順次再開する燃料噴射制御手段と、
燃料カットの解除によって燃料噴射が再開された場合、点火時期をＭＢＴに設定したならば得られる推定トルクが要求トルクを超えるときには、推定トルクと要求トルクとのずれを点火時期によるトルク調整によって補償するように、前記ずれの大きさに応じて点火時期を遅角する点火時期制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記スロットル制御手段は、燃料カットの実施中は、要求トルクに応じたポンプロスを発生させるように前記スロットルの開度を制御することを特徴とする請求の範囲８記載の内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
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