(57)【要約】  エンジンにおいて燃料カット後の再噴射時における吸気管内の燃料付着を検出し、該検出結果に基づいて複数回の噴射制御を指令することで空燃比のリッチ化を抑制し燃費の向上を図る。吸気管に燃料噴射装置を有し、排気管に空燃比センサあるいは酸素濃度センサを有し、排気行程と吸気行程において複数回の燃料噴射を指令し、排気行程中の噴射パルス幅の総和を第１の噴射パルス幅とし、吸気行程中の噴射パルス幅の総和を第２の噴射パルス幅とし、アクセル開度とエンジン回転数と車速情報に基づいて燃料カットと再噴射を指令するエンジンの制御装置において、燃料カット時の空燃比センサあるいは酸素濃度センサの信号に基づいて吸気管内の付着燃料量を算出し、該付着燃料量に基づいて再噴射時における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅を変更することで空燃比のリッチ化を抑制する。
2013161855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管に設置される燃料噴射装置と、排気管に備えられる空燃比検出手段とを有し、排気行程と吸気行程とにおいて少なくとも１回の燃料噴射をするように指令し、かつエンジンの回転中に燃料の噴射を停止する燃料カットと前記燃料カットから燃料噴射を復帰させる再噴射とを指令するエンジンの制御装置において、排気行程中の噴射パルス幅の総和を第１の噴射パルス幅とし、吸気行程中の噴射パルス幅の総和を第２の噴射パルス幅とし、燃料カット中の空燃比検出手段の信号に基づいて前記再噴射時における前記第１の噴射パルス幅と前記第２の噴射パルス幅の和に対する前記第１の噴射パルス幅または前記第２の噴射パルス幅の割合を変更することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記燃料カット中の前記空燃比検出手段の信号が理論空燃比よりリーン側となるほど、前記再噴射時における前記第１の噴射パルス幅と前記第２の噴射パルス幅の和に対する第２の噴射パルス幅の割合を増加することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記燃料カット中の前記空燃比検出手段の信号が理論空燃比よりリッチ側となるほど、前記再噴射時における前記第１の噴射パルス幅と前記第２の噴射パルス幅の和に対する第１の噴射パルス幅の割合を増加することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記燃料カット中にエンジン回転数が零となった場合、エンジン回転数が零となってから再噴射直前までの時間に基づいて、前記再噴射時の前記第１の噴射パルス幅と前記第２の噴射パルス幅の和に対する第２の噴射パルス幅の割合を変更することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記第１の噴射パルス幅が前記燃料噴射装置の最小噴射パルス幅未満となる場合は、前記第１の噴射パルス幅の値を前記第２の噴射パルス幅の値に足し合わせることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記第２の噴射パルス幅が前記燃料噴射装置の最小噴射パルス幅未満となる場合は、前記第２の噴射パルス幅の値を前記第１の噴射パルス幅の値に足し合わせることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記再噴射時に前記第１の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅が等しい場合、前記第１の噴射パルス幅と前記第２の噴射パルス幅を指令した直後の前記空燃比検出手段の信号が、所定値よりリーンあるいは所定値よりリッチとなる場合は、前記最小噴射パルス幅を補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記第１の噴射パルス幅の値を前記第２の噴射パルス幅の値に足し合わせた噴射指令を行った後、空燃比検出手段の信号が所定値よりリーンとなり、かつ、前記第２の噴射パルス幅の終了タイミングが吸気弁閉じタイミングよりも早い場合は、前記吸気弁の閉じタイミングを進角することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項９】
前記第１の噴射パルス幅の値を前記第２の噴射パルス幅の値に足し合わせた噴射指令を行った後、空燃比検出手段の信号が所定値よりリーンとなり、かつ、前記第２の噴射パルス幅の終了タイミングが吸気弁の閉タイミングよりも遅い場合は、前記吸気弁の閉タイミングを遅角することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１０】
前記第２の噴射パルス幅の値を前記第１の噴射パルス幅の値に足し合わせた噴射指令を行った後、空燃比センサあるいは酸素濃度センサの信号が所定値よりリーンとなる場合、排気弁の作用角を大きくすることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気管に燃料噴射装置を有し、排気管に空燃比センサあるいは酸素濃度センサを有するエンジンの燃料噴射装置、動弁機構およびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃費の改善を目的として、排気管に空燃比センサあるいは酸素濃度センサを備えるエンジンにおいて、空燃比に基づく燃料噴射制御が実施されている。【０００３】
空燃比に基づく燃料噴射制御では、燃料カット後の再噴射時において、吸気管内に付着する燃料量（以下、付着燃料量）に基づいて筒内に流入する供給燃料量を正確に制御する必要がある。これに対し燃料カット中の空燃比センサあるいは酸素濃度センサの信号に基づいて再噴射時の燃料噴射量を変更する手法が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料カット中の空燃比センサあるいは酸素濃度センサの信号に基づき、燃料噴射量を変更する場合、噴射した燃料が吸気管内に付着し、筒内に流入する供給燃料量に相違が生ずる。その結果、実空燃比を所望の空燃比に合わせることができず燃費が悪化する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
吸気管に設置される燃料噴射装置と、排気管に備えられる空燃比検出部とを有し、排気行程と吸気行程とにおいて少なくとも１回の燃料噴射をするように指令し、かつエンジンの回転中に燃料の噴射を停止する燃料カットと燃料カットから燃料噴射を復帰させる再噴射とを指令するエンジンの制御装置において、排気行程中の噴射パルス幅の総和を第１の噴射パルス幅とし、吸気行程中の噴射パルス幅の総和を第２の噴射パルス幅とし、燃料カット中の空燃比検出部の信号に基づいて再噴射時における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の和に対する第１の噴射パルス幅または第２の噴射パルス幅の割合を変更するエンジンの制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料カット中の空燃比に基づき燃料カット復帰後の燃料噴射割合を変更することができるため、筒内に流入する燃料量を適正に保つことができる。その結果、空燃比制御をより精度よく行うことができる。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態による自動車用ガソリンエンジンシステムのシステム構成図。
【図２】本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の構成を示すシステムブロック図。
【図３】本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の複数回の噴射指令値を示す特性図。
【図４】本発明の実施形態による複数回の噴射指令値を演算する制御マップ。
【図５】本発明の実施形態による可変動弁装置の特性を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による燃料カットと再噴射の制御フラグを生成する噴射制御判定部についての説明図。
【図７】本発明の第１の実施形態による燃料カットと再噴射の制御フラグの動作についての説明図。
【図８】本発明の第１の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の算出ロジックについての説明図。
【図９】本発明の第１の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図。
【図１０】本発明の第１の実施形態による燃料カット制御フラグがＯＮである時にエンジン回転数Ｎｅが零となった場合の再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図。
【図１１】本発明の第１の実施形態による酸素濃度センサを用いた場合の再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の算出ロジックについての説明図。
【図１２】本発明の第１の実施形態による酸素濃度センサを用いた場合の再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図。
【図１３】本発明の第１の実施形態による空燃比フィードバック指令値算出部の特性を示す説明図。
【図１４】本発明の第１の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の動作についての説明図。
【図１５】本発明の第１の実施形態によるエンジンの制御装置における制御内容を示すフローチャート。
【図１６】本発明の第２の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の算出ロジックについての説明図。
【図１７】本発明の第２の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図。
【図１８】本発明の第２の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図。
【図１９】本発明の第２の実施形態による空燃比フィードバック指令値算出部の特性を示す説明図。
【図２０】本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の補正動作についての説明図。
【図２１】本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の動作についての説明図。
【図２２】本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の吸気弁閉じタイミングについての説明図。
【図２３】本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の吸気弁閉じタイミングについての説明図。
【図２４】本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の排気弁作用角についての説明図。
【図２５】本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御と吸気弁タイミング補正制御の動作についての説明図。
【図２６】本発明の第２の実施形態によるエンジンの制御装置における制御内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図１〜図２１を用いて、本発明のエンジンの制御装置の実施例の構成および動作について説明する。
最初に図１〜図１５を用いて本発明の第１の実施形態による吸気管に燃料噴射装置を有し、排気管に空燃比検出部として空燃比センサあるいは酸素濃度センサを有し、排気行程と吸気行程において複数回の燃料噴射を指令し、排気行程中の噴射パルス幅の総和を第１の噴射パルス幅とし、吸気行程中の噴射パルス幅の総和を第２の噴射パルス幅とし、アクセル開度とエンジン回転数と車速情報に基づいて燃料カットと再噴射を指令するエンジンの制御装置を自動車用ガソリンエンジンに適用させたシステムの構成について説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態による自動車用ガソリンエンジンシステムのシステム構成図である。
エンジン１００は、火花点火式燃焼あるいは圧縮着火燃焼を実施する自動車用のガソリンエンジンである。吸入空気量を計測するエアフロセンサ１９と、吸気管圧力を調整する電子制御スロットル１７と、吸入空気温度検出器の一態様であって吸入空気の温度を計測する吸気温センサ１８が吸気管１６の各々の適宜位置に備えられている。エアフロセンサ１９は吸入空気圧力センサ１９としてもよい。またエンジン１００には、吸気管１６の中に燃料を噴射する燃料噴射装置（以下インジェクタ）１４と、点火エネルギを供給する点火プラグ１５が備えられ、燃焼室９に流入する吸入ガスを調整する可変動弁装置８がエンジン１００の各々の適宜位置に備えられている。さらに排気を浄化する三元触媒６と、空燃比検出器の一態様であって三元触媒６の上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ５と、排気温検出器が一態様であって三元触媒６の上流側にて排気の温度を計測する排気温センサ４とが排気管７の各々の適宜位置に備えられている。空燃比センサ５は酸素濃度センサ５としてもよい。またクランク軸１２には該クランク軸１２の角度および角速度およびピストン１３の移動速度を検出するためのクランク角センサ１１が備えられている。また冷却水温センサ１０がエンジン１００の適宜位置に備えられている。
【００１１】
排気温センサ４と空燃比センサ５と冷却水温センサ１０とクランク角センサ１１と吸気温センサ１８とエアフロセンサ１９から得られる信号は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵ）１に送られる。アクセル（スロットル）開度センサ２とブレーキ開度センサ３から得られる信号はＥＣＵ１に送られる。アクセル開度センサ２はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル（スロットル）開度を検出する。ブレーキ開度センサ３はブレーキペダルの踏み込み量、すなわちブレーキ開度を検出する。ＥＣＵ１はアクセル開度センサ２の出力信号に基づいて要求トルクを演算する。すなわちアクセル開度センサ２はエンジン１００への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。ＥＣＵ１はクランク角センサ１１の出力信号に基づいてクランク軸１２の角度および角速度およびピストン１３の移動速度およびエンジン回転数を演算する。ＥＣＵ１は前記各種センサの出力から得られるエンジン１００の運転状態に基づき電子制御スロットル１７の開度、インジェクタ１４の噴射パルス幅、点火プラグ１５の点火タイミング、可変動弁装置８の弁開閉タイミングなどのエンジン１００の主要な作動量を最適に演算する。
【００１２】
ＥＣＵ１で演算された噴射パルス幅はインジェクタ開弁パルス信号に変換されインジェクタ１４に送られる。ＥＣＵ１で演算された点火タイミングで点火されるように点火プラグ駆動信号が点火プラグ１５に送られる。ＥＣＵ１で演算された開度はスロットル駆動信号として電子制御スロットル１７へ送られる。ＥＣＵ１で演算された弁開閉タイミングは可変動弁駆動信号として可変動弁装置８へ送られる。
【００１３】
吸気管１６から吸気弁を経て燃焼室９内に流入した空気に対し、燃料が噴射され混合気を形成する。混合気は所定の点火タイミングで点火プラグ１５で発生される火花により爆発し、その燃焼圧によりピストン１３を押し下げてエンジン１００の駆動力となる。爆発後の排気は排気管７を経て三元触媒６に送られ排気成分は三元触媒６内で浄化された後排出される。
【００１４】
図２は本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【００１５】
アクセル開度センサ２、ブレーキ開度センサ３、排気温センサ４、空燃比センサ５、冷却水温センサ１０、クランク角センサ１１、吸気温センサ１８、エアフロセンサ１９の出力信号は、ＥＣＵ１の入力回路２０ａに入力される。ただし入力信号はこれらだけに限られない。入力された各センサの入力信号は、入出力ポート２０ｂ内の入出力ポートに送られる。入出力ポート２０ｂに送られた値はＲＡＭ２０ｃに保管されＣＰＵ２０ｅで演算処理される。演算処理内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ２０ｄに予め書き込まれている。
【００１６】
制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの作動量を示す値は、ＲＡＭ２０ｃに保管された後、入出力ポート２０ｂの出力ポートに送られ各駆動回路を経て各アクチュエータに送られる。本実施形態の場合は、駆動回路として電子制御スロットル駆動回路２０ｆ、インジェクタ駆動回路２０ｇ、点火出力信号回路２０ｈ、可変バルブ駆動回路２０ｉがある。各回路は電子制御スロットル１７、インジェクタ１４、点火プラグ１５、可変動弁装置８を制御する。本実施形態においてはＥＣＵ１内に上記駆動回路を備えた装置であるが、これに限るものではなく上記駆動回路のいずれかをＥＣＵ１内に備えるものであってもよい。
【００１７】
図３は本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の複数回の噴射指令値を示す特性図である。
グラフの縦軸は噴射パルスの電圧ＩＰを示し、横軸は経過時間を示している。ＢＤＣはピストン１３が下死点にあるときを示し、ＴＤＣは上死点にあるときを示し、経過時間に対応するエンジン１００の行程（膨張、排気、吸気、圧縮）を図下に示す。本実施形態のエンジンの制御装置は、排気行程と吸気行程において複数回の噴射を指令することが可能である。グラフでは代表例として排気行程と吸気行程とでそれぞれ１回ずつ計２回の噴射パルスを示している。ここで排気行程における噴射パルスの幅の総和を第１の噴射パルス幅とし、吸気行程における噴射パルス幅の総和を第２の噴射パルス幅と定義する。噴射指令のタイミングは任意である。
【００１８】
図４は本発明の実施形態による複数回の噴射指令値を演算する制御マップである。
グラフは第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅に対する制御マップを示しており、吸入空気量とエンジン回転数に基づいて指令値が入力されている。ここでは代表例として２回の噴射を指令する場合を示しているが、噴射回数分の制御マップを有していれば良い。
【００１９】
図５は本発明の実施形態による可変動弁装置の特性を示す図である。
グラフの縦軸はバルブリフト量ＶＬを示し、横軸は経過時間を示している。ＢＤＣはピストン１３が下死点にあるときを示し、ＴＤＣは上死点にあるときを示し、経過時間に対応するエンジン１００の行程（膨張、排気、吸気、圧縮）を図下に示す。
【００２０】
排気弁は膨張行程から吸気行程に渡って開閉動作が可能であり、吸気弁は排気行程から圧縮行程に渡って開閉動作が可能である。排気バルブリフト量ＶＬが零から増加し始まるタイミングを排気弁開タイミング（以下ＥＶＯ）、その後減少し零となるタイミングを排気弁閉タイミング（以下ＥＶＣ）、吸気バルブリフト量ＶＬが零から増加し始まるタイミングを吸気弁開タイミング（以下ＩＶＯ）、その後減少し零となるタイミングを吸気弁閉タイミング（以下ＩＶＣ）と定義する。本実施形態では吸気弁に可変動弁装置を備えており、該可変動弁装置を動作することでバルブリフト量ＶＬのプロフィール（例えば最大バルブリフト量のタイミング、ＩＶＯ、ＩＶＣ、位相等）を連続的あるいは段階的に変更する。本実施形態においては、吸気弁にバルブリフト量ＶＬのプロフィールを連続的あるいは段階的に変更する可変動弁装置を備えているが、これに限るものではなく排気バルブに有しても良い。さらに、吸気弁または排気弁のバルブリフト量ＶＬを可変とする機構を有しても良い。以上の可変動弁装置と前記電子制御スロットル１７の制御により燃焼室９の中の吸入空気量とＥＧＲ量を調整する。
【００２１】
図６は、本発明の第１の実施形態による燃料カットと再噴射の制御フラグを生成する噴射制御判定部についての説明図である。
アクセル開度センサ２から得られた信号に基づくアクセル開度ＡＰＯとクランク角センサ１１から得られた信号に基づくエンジン回転数Ｎｅは噴射制御判定部６０に入力される。該判定部６０ではＡＰＯとＮｅに基づいて燃料カットを指令する燃料カットフラグと再噴射を指令する再噴射制御フラグを出力する。
【００２２】
図７は、本発明の第１の実施形態による燃料カットと再噴射の制御フラグの動作についての説明図である。
アクセル開度センサ２から得られた信号に基づくアクセル開度ＡＰＯはアクセル踏み込み時をＯＮ、アクセル非踏み込み時をＯＦＦとする。エンジン回転数Ｎｅはアクセル開度ＯＮ状態からＯＦＦ状態になることで減速する。車速Ｖｘも同様に減速を開始する。アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅと車速Ｖｘが所定の条件となった時、燃料カット制御フラグがＯＮとなり、燃料噴射制御を停止する。その後、エンジン回転数Ｎｅと車速Ｖｘが所定値以下となった時、再噴射制御フラグがＯＮとなり再噴射制御を指令する。
【００２３】
本実施例においては、燃料カット制御フラグがＯＮとなったときに燃料の噴射を停止しているが、運転性を考慮しフラグがＯＮとなった後、所定時間が経過してから燃料噴射を停止する燃料カットディ零時間を設けても良い。
【００２４】
図８は、本発明の第１の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の算出ロジックについての説明図である。
算出ロジックは付着量算出部８０と再噴射指令値算出部８１で構成され、入力は燃料カットフラグと空燃比Ａ／Ｆとエンジン回転数Ｎｅと時間Ｔｉｍｅと再噴射制御フラグである。付着量算出部８０では、燃料カットフラグのＯＮとＯＦＦに応じて空燃比Ａ／Ｆとエンジン回転数Ｎｅと時間Ｔｉｍｅを用いて吸気管内の付着量を算出する。
【００２５】
ここで付着量とは、吸気管内に付着する燃料量のことである。燃料噴射弁から噴射された燃料のうち一部が吸気管に付着する。吸気管に付着した燃料は大きく２つに分けられる。運転中であっても定常的に吸気管壁面に付着したままの状態を保つものと付着後に気化して筒内に流入するものである。本実施例の付着算出部では付着燃料のうち付着後気化し、筒内に流入する燃料量を算出する。再噴射指令値演算部では、演算された付着量と再噴射制御フラグのＯＮとＯＦＦに応じて再噴射指令値を算出し、第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅を出力する。
【００２６】
図９は、本発明の第１の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図である。
燃料カットフラグがＯＮとなったとき、すなわち本実施例では燃料噴射が停止したとき、時間Ｔｉｍｅとエンジン回転数Ｎｅと空燃比Ａ／Ｆが計測される。該計測結果に基づき付着量が算出される。該付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。再噴射制御フラグがＯＮとなると、その直前の第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅は固定され指令値として出力される。
【００２７】
本実施例では、Ａ／Ｆセンサを用いているので時々刻々のＡ／Ｆの変化を捉えることができる。燃料噴射を止めるとＡ／Ｆセンサで検出される空燃比は、時間経過と共にリーンとなる。これは、吸気管に付着した燃料が時間経過とともに減少するからである。この付着燃料が減少するのは気化によるものである。そして、付着燃料が減少すると、気化する燃料も減少する。気化した燃料は筒内に流入して、排気管を通り、Ａ／Ｆセンサに検出される。よって、Ａ／Ｆセンサの値が徐々にリーンになるということは、気化する燃料が減少していることであり、付着燃料が減少していることを意味する。付着燃料は次の始動時に筒内に流入するので、付着燃料の減少分を次回始動時に補う必要がある。
【００２８】
しかし、排気行程での燃料噴射量を増加させることで筒内に流入するＡ／Ｆをストイキにあわせようとすると、吸気管内に余分に燃料が付着する。この余分に付着した燃料は次回以降に筒内に流入し、Ａ／Ｆのリッチ化の原因となる。燃料カット後の再始動前の付着燃料は燃料カット直後よりも減少しているこの減少した付着燃料が再始動直後に筒内に流入する。この付着燃料が減少すればするほど排気行程での燃料のうち付着する燃料が増え、次回以降のＡ／Ｆのリッチ化の原因となる。
【００２９】
そこで、本実施例ではＡ／Ｆセンサにより検出されたＡ／Ｆに基づいて第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の噴射割合を可変にすることができる構成としている。これにより、Ａ／Ｆがリーンになると、すなわち付着量が減少すると第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の和に対して占める第１の噴射パルス幅の割合を小さくすることができる。逆に言えば、第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の和に対して占める第２の噴射パルス幅の割合を大きくすることができる。第２の噴射パルス幅は吸気行程での燃料噴射なので、このとき噴射される燃料の多くは吸気管に付着することなく筒内に流入する。そして、第１の噴射パルス幅の割合を小さくすることで排気行程における燃料噴射量を少なくし、筒内に流入する総燃料量を理論空燃比近傍にコントロールすることでリッチ化を低減することができる。さらに上記第１の噴射パルス幅の割合を小さくすることで排気工程における付着燃料の増加を抑制することができ，次回噴射以降に筒内に流入する付着燃料を抑制することもできる。
【００３０】
Ａ／Ｆセンサの値のほかにエンジン回転数と燃料カットが開始されてから再噴射が開始されるまでの時間を考慮することでより精度良く付着燃料を推定できる。
【００３１】
図１０は、本発明の第１の実施形態による燃料カット制御フラグがＯＮである時にエンジン回転数Ｎｅが零となった場合の再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図である。
燃料カットフラグがＯＮとなった時、時間Ｔｉｍｅとエンジン回転数Ｎｅと空燃比Ａ／Ｆが計測される。該計測結果に基づき付着量は算出され、第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅は算出され、再噴射制御フラグがＯＮとなるまで繰り返されるこの時、再噴射制御フラグがＯＮとなる前にエンジン回転数Ｎｅが零となると、時間Ｔｉｍｅはリセットされ再計測を開始する。エンジン回転数Ｎｅがゼロになったときの付着量と再計測した時間に基づき吸気管内の付着燃料の気化分を算出することで付着量を算出し、第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の演算を繰り返す。再噴射制御フラグがＯＮとなると、その直前の第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅は固定され指令値として出力される。
【００３２】
エンジン回転が零となると、吸気管内で気化した燃料がＡ／Ｆセンサの位置まで流れていかないため、エンジン回転がゼロになってから再噴射制御フラグがＯＮになるまでの時間に応じて燃料の付着量を推定する。
【００３３】
図１１は、空燃比検出部として酸素濃度センサ（Ｏ2センサ）を用いた場合の再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の算出ロジックについての説明図である。
算出ロジックは付着量算出部１１０と再噴射指令値算出部１１１で構成され、入力は燃料カットフラグと酸素濃度Ｏ2とエンジン回転数Ｎｅと時間Ｔｉｍｅと再噴射制御フラグである。付着量算出部１１０では、燃料カットフラグのＯＮとＯＦＦに応じて酸素濃度Ｏ2とエンジン回転数Ｎｅと時間Ｔｉｍｅを用いて吸気管内の付着量を算出する。再噴射指令値算出部１１１では、付着量と再噴射制御フラグのＯＮとＯＦＦに応じて再噴射指令値を算出し、第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅を出力する。
【００３４】
図１２は、本発明の第１の実施形態による酸素濃度センサを用いた場合の再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図である。
燃料カットフラグがＯＮとなった時、時間Ｔｉｍｅとエンジン回転数Ｎｅと酸素濃度Ｏ2が計測される。該計測結果に基づき付着量が算出される。該付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。再噴射制御フラグがＯＮとなると、その直前の第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅は固定され指令値として出力される。
【００３５】
酸素濃度センサは、二値センサのため、前述のＡ／Ｆセンサと異なり、時々刻々のＡ／Ｆを検出することはできず、リッチであるかリーンであるかのみを検出できる。そこで、燃料カットが開始されて再噴射制御フラグがＯＮになるまでに酸素濃度センサがリーンを示した時間の積分値とリッチを示した時間の積分値の比からＡ／Ｆを推定することができる。
【００３６】
図１３は、本発明の第１の実施形態による空燃比フィードバック指令値算出部の特性を示す説明図である。
空燃比フィードバック指令値算出ロジックの入力は、再噴射制御フラグと第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅と空燃比Ａ／Ｆである。空燃比フィードバック指令値算出部１３０では、再噴射制御フラグのＯＮとＯＦＦに応じて第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の値を燃料カットリカバ噴射制御として出力する。再噴射制御フラグは空燃比Ａ／Ｆが所定の範囲内の値となった場合ＯＦＦとなり、空燃比フィードバック噴射制御として噴射パルス幅を出力する。
【００３７】
図１４は、本発明の第１の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の動作についての説明図である。
燃料カットフラグがＯＮとなった時、前記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。再噴射制御フラグがＯＮとなった場合、その直前の第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅が固定して指令され、空燃比Ａ／Ｆがストイキとなると同時に該再噴射制御フラグをＯＦＦとする。その直後に空燃比フィードバック噴射指令値が出力される。従来例では上記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅のみを増加するため吸気弁が閉じた排気行程噴射を増加することとなり筒内流入に遅れが生ずる。その結果空燃比Ａ／Ｆがリーンからストイキに到達する時間が長く、かつ流入が遅れた燃料が空燃比Ａ／Ｆをリッチにする。本実施例では第１と第２の噴射を制御することで筒内流入遅れを低減し、その結果筒内において好適な燃料量を供給することでリーンからストイキに到達する時間を短縮し、かつ燃料の流入遅れを解消することで再噴射制御時の空燃比Ａ／Ｆを正確にコントロールすることが可能である。
【００３８】
図１５は、本発明の第１の実施形態によるエンジンの制御装置における制御内容を示すフローチャートである。
図１５に示す制御内容はＥＣＵ１によって所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ１内では、ステップＳ１０１においてエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＰＯ、車速Ｖｘ、冷却水温などを読み込む。エンジンに対する要求トルクはアクセル開度センサ２の出力信号に基づいて算出される。次にステップＳ１０２においてステップＳ１０１の結果に基づき適切な吸入空気量を実現するように電子制御スロットル１７、可変動弁装置８、インジェクタ１４を制御する。次にＥＣＵ１はステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で読み込まれた信号を用いて予め記憶された所定値と比較することで燃料カットフラグのＯＮとＯＦＦを切り替える。Ｙｅｓである場合はステップＳ１０４において燃料カット制御を指令する。燃料カット制御を指令後、ステップＳ１０５では燃料カット時間Ｔｉｍｅと空燃比Ａ／Ｆとエンジン回転数Ｎｅと車速Ｖｘを読み込む。この結果を用いてステップＳ１０６では付着量を算出する。ステップＳ１０７では付着量に基づいて第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅を決定する。次にステップＳ１０８において、再噴射制御フラグがＯＮかＯＦＦかを判定する。ＯＦＦである場合、ステップＳ１０５に戻り繰り返す。ＯＮである場合、ステップＳ１０９において燃料カットリカバ制御を指令する。その後、ステップＳ１１０において空燃比Ａ／Ｆを読み込み、ステップＳ１１１において空燃比Ａ／Ｆが所定値と等しいか否かを判定する。好ましくは所定値はストイキ（Ａ／Ｆ１４.５〜１５.０）に設定する。所定値と等しいと判定された後、ステップＳ１１２において空燃比フィードバック制御を指令し終了する。
【００３９】
次に図１６〜図２１を用いて本発明の第２の実施形態による吸気管に燃料噴射装置を有し、排気管に空燃比センサあるいは酸素濃度センサを有し、排気行程と吸気行程において複数回の燃料噴射を指令し、排気行程中の噴射パルス幅の総和を第１の噴射パルス幅とし、吸気行程中の噴射パルス幅の総和を第２の噴射パルス幅とし、アクセル開度とエンジン回転数と車速情報に基づいて燃料カットと再噴射を指令するエンジンの制御装置を自動車用ガソリンエンジンに適用させたシステムの構成について説明する。
【００４０】
図１６は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の算出ロジックについての説明図である。
算出ロジックは付着量算出部１６０と再噴射指令値算出部１６１で構成され、入力は燃料カット制御フラグと空燃比Ａ／Ｆとエンジン回転数Ｎｅと時間Ｔｉｍｅと最小噴射パルス幅と再噴射制御フラグである。最小噴射パルス幅とは燃料噴射装置の噴射が可能な最小のパルス幅を示している。付着量算出部１６０では、燃料カット制御フラグのＯＮとＯＦＦに応じて空燃比Ａ／Ｆとエンジン回転数Ｎｅと時間Ｔｉｍｅを用いて吸気管内の付着量を算出する。再噴射指令値算出部１６１では、前記付着量と最小噴射パルス幅と再噴射制御フラグのＯＮとＯＦＦに応じて再噴射指令値を算出し、第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅を出力する。
【００４１】
図１７は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、時間Ｔｉｍｅとエンジン回転数Ｎｅと空燃比Ａ／Ｆが計測される。該計測結果に基づき付着量が算出される。該付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第１の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満となった場合は、第１の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅の差分を第２の噴射パルス幅に足し合わせる。再噴射制御フラグがＯＮとなると、その直前の第２の噴射パルス幅は固定され指令値として出力される。
【００４２】
図１８は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御における第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の動作についての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、時間Ｔｉｍｅとエンジン回転数Ｎｅと空燃比Ａ／Ｆが計測される。該計測結果に基づき付着量が算出される。該付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第２の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満となった場合は、第２の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅の差分を第１の噴射パルス幅に足し合わせる。再噴射制御フラグがＯＮとなると、その直前の第１の噴射パルス幅は固定され指令値として出力される。
【００４３】
図１９は、本発明の第２の実施形態による空燃比フィードバック指令値算出部の特性を示す説明図である。
空燃比フィードバック指令値算出ロジックの入力は、再噴射制御フラグと第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅と空燃比Ａ／Ｆと最小噴射パルス幅である。空燃比フィードバック指令値算出部１９０では、再噴射制御フラグのＯＮとＯＦＦに応じて第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の値を燃料カットリカバ噴射制御として出力する。ここで第１の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満である場合は前記のように第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の合算を第２の噴射パルス幅として算出し燃料カットリカバ制御に指令する。また前記第２の噴射パルス幅への合算を指令しても空燃比Ａ／Ｆが所定値よりリーンとなる場合は吸気弁タイミング補正制御を指令する。好ましくは吸気弁開閉タイミングを進角する。その後再噴射制御フラグは空燃比Ａ／Ｆが所定の範囲内の値となった場合ＯＦＦとなり、空燃比フィードバック噴射制御として噴射パルス幅を出力する。ここで第１の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅が等しい条件において、燃料カットリカバ噴射制御を指令し空燃比Ａ／Ｆが所定の範囲内の値である場合は最小噴射パルス幅学習補正を禁止し、所定の範囲よりリーンあるいはリッチとなる場合は最小噴射パルス幅学習補正を指令する。
【００４４】
図２０は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の補正動作についての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、前記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第１の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅と等しく、かつ再噴射制御フラグＯＮ直後に空燃比Ａ／Ｆが所定値よりリーンとなる場合は、第１の最小噴射パルス幅を増加し補正最小噴射パルス幅として補正する。
【００４５】
図２１は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の動作についての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、前記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第１の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満となる場合は、前記の通り第１の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅の差分を第２の噴射パルス幅に足し合わせ、これを第２の噴射パルス幅として出力する。再噴射制御フラグがＯＮとなった場合、その直前の第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅が固定して指令され、空燃比Ａ／Ｆが所定値（ストイキ）となると同時に該再噴射制御フラグをＯＦＦとする。その直後に空燃比フィードバック噴射指令値が出力される。
続いて、吸排気弁タイミング制御による空燃比制御について説明する。
【００４６】
図２２は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の吸気弁閉じタイミングについての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、前記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第１の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満となる場合は、前述の通り第１の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅の差分を第２の噴射パルス幅に足し合わせ、これを第２の噴射パルス幅として出力する。再噴射制御フラグがＯＮとなった直後、空燃比Ａ／Ｆが目標とする所定値よりリーンとなり、かつ第２の噴射パルス終了タイミングが吸気弁閉じタイミングより早い場合、吸気弁閉じタイミングを進角する。この制御により、吸気行程中に噴射された燃料が燃焼室に入りやすくなり空燃比がリッチ側に振れる。
【００４７】
図２３は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の吸気弁閉じタイミングについての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、前記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第１の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満となる場合は、前記の通り第１の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅の差分を第２の噴射パルス幅に足し合わせ、これを第２の噴射パルス幅として出力する。再噴射制御フラグがＯＮとなった直後、空燃比Ａ／Ｆが所定値よりリーンとなり、かつ第２の噴射パルス終了タイミングが吸気弁閉じタイミングより遅い場合、吸気弁閉じタイミングを遅角する。この制御により、吸気行程中に噴射された燃料が燃焼室に入りやすくなり空燃比がリッチ側に振れる。
【００４８】
図２４は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御の排気弁作用角についての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、前記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第２の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満となる場合は、前記の通り第２の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅の差分を第１の噴射パルス幅に足し合わせ、これを第１の噴射パルス幅として出力する。
【００４９】
再噴射制御フラグがＯＮとなった直後、空燃比Ａ／Ｆが所定値よりリーンとなる場合、排気弁作用角を増加する。この制御により、吸気行程中に噴射された燃料が燃焼室に入りやすくなり空燃比がリッチ側に振れる。
【００５０】
図２５は、本発明の第２の実施形態による再噴射制御フラグに基づく燃料カットリカバ制御と吸気弁タイミング補正制御の動作についての説明図である。
燃料カット制御フラグがＯＮとなった時、前記付着量の減少に基づいて、第１の噴射パルス幅は減少し第２の噴射パルス幅は増加する。ここで第１の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅未満となる場合は、前述の通り第１の噴射パルス幅と最小噴射パルス幅の差分を第２の噴射パルス幅に足し合わせ、これを第２の噴射パルス幅として出力する。再噴射制御フラグがＯＮとなった場合、その直前の第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅が固定して指令され空燃比Ａ／Ｆが所定値（ストイキ）よりリーンとなる場合に吸気弁開閉タイミングを進角する。その後空燃比Ａ／Ｆが所定値（ストイキ）になると同時に該再噴射制御フラグをＯＦＦとする。その直後に空燃比フィードバック噴射指令値が出力される。
【００５１】
図２６は、本発明の第２の実施形態によるエンジンの制御装置における制御内容を示すフローチャートである。
図２６に示す制御内容はＥＣＵ１によって所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ１内では、ステップＳ１０１においてエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＰＯ、車速Ｖｘ、冷却水温などを読み込む。エンジンに対する要求トルクはアクセル開度センサ２の出力信号に基づいて算出される。次にステップＳ１０２においてステップＳ１０１の結果に基づき適切な吸入空気量を実現するように電子制御スロットル１７、可変動弁装置８、インジェクタ１４を制御する。次にＥＣＵ１はステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で読み込まれた信号を用いて予め記憶された所定値と比較することで燃料カットフラグのＯＮとＯＦＦを切り替える。Ｙｅｓである場合はステップＳ１０４において燃料カット制御を指令する。燃料カット制御を指令後、ステップＳ１０５では燃料カット時間Ｔｉｍｅと空燃比Ａ／Ｆとエンジン回転数Ｎｅと車速Ｖｘと最小噴射パルス幅を読み込む。この結果を用いてステップＳ１０６では付着量を算出する。ステップＳ１０７では付着量と最小噴射パルス幅に基づいて第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅を決定する。次にステップＳ１０８において、再噴射制御フラグがＯＮかＯＦＦかを判定する。ＯＦＦである場合、ステップＳ１０５に戻り繰り返す。ＯＮである場合、ステップＳ１０９において燃料カットリカバ制御を指令する。その後、ステップＳ１１０において空燃比Ａ／Ｆを読み込み、ステップＳ１１１において空燃比Ａ／Ｆが所定範囲内かを判定する。好ましくは所定範囲はストイキ（Ａ／Ｆ１４.５〜１５.０）に設定する。空燃比Ａ／Ｆが所定範囲外である場合はステップＳ１１３において吸気弁タイミング制御を指令した後、ステップＳ１１４において最小噴射パルス幅学習補正を指令し、ステップＳ１０９に戻り繰り返す。所定範囲内と判定された後、ステップＳ１１２において空燃比フィードバック制御を指令し終了する。本実施例ではステップＳ１１３として吸気弁タイミング制御としている。吸気弁タイミング制御としては図２２、図２３、図２５で説明した制御が考えられる。また、吸気弁タイミング制御ではなく、図２４で説明したような排気弁タイミング制御でも同様の効果を得ることができる。
【００５２】
以上、本実施例によれば、好ましくは、燃料カット中の空燃比センサの信号がリーン化するにつれて、あるいは酸素濃度センサの信号がリーン側となる時間が長くなるにつれて、上記再噴射時における吸気行程の燃料噴射割合を増加させることで筒内の供給燃料量を正確に制御し、空燃比のリッチ化を抑制する。さらに、あるいは吸気弁開閉タイミングを進角することで吸入行程において噴射された燃料を効率よく筒内に導入することができるためより筒内の供給燃料量を正確に制御し、空燃比のリッチ化を抑制することができる。
【００５３】
また、第１の噴射パルス幅が前記燃料噴射装置の最小噴射パルス幅未満となった場合は、第１の噴射パルス幅と第２の噴射パルス幅の合計を第２の噴射パルス幅として指令することで、空燃比のリッチ化を抑制することが可能となり結果として燃費が改善できる。
上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
【符号の説明】
【００５４】
１  ＥＣＵ
２  アクセル開度センサ
３  ブレーキ開度センサ
４  排気温センサ
５  空燃比センサ
６  三元触媒
７  排気管
８  可変動弁装置
９  燃焼室
１０  冷却水温センサ
１１  クランク角センサ
１２  クランク軸
１３  ピストン
１４  インジェクタ
１５  点火プラグ
１６  吸気管
１７  電子制御スロットル
１８  吸気温センサ
１９  エアフロセンサ
２０ａ  入力回路
２０ｂ  入出力ポート
２０ｃ  ＲＡＭ
２０ｄ  ＲＯＭ
２０ｅ  ＣＰＵ
２０ｆ  電子制御スロットル駆動回路
２０ｇ  インジェクタ駆動回路
２０ｈ  点火出力信号回路
２０ｉ  可変動弁駆動回路
１００  エンジン
【図１】
2013161855.tif 000003
【図２】
2013161855.tif 000004
【図３】
2013161855.tif 000005
【図４】
2013161855.tif 000006
【図５】
2013161855.tif 000007
【図６】
2013161855.tif 000008
【図７】
2013161855.tif 000009
【図８】
2013161855.tif 000010
【図９】
2013161855.tif 000011
【図１０】
2013161855.tif 000012
【図１１】
2013161855.tif 000013
【図１２】
2013161855.tif 000014
【図１３】
2013161855.tif 000015
【図１４】
2013161855.tif 000016
【図１５】
2013161855.tif 000017
【図１６】
2013161855.tif 000018
【図１７】
2013161855.tif 000019
【図１８】
2013161855.tif 000020
【図１９】
2013161855.tif 000021
【図２０】
2013161855.tif 000022
【図２１】
2013161855.tif 000023
【図２２】
2013161855.tif 000024
【図２３】
2013161855.tif 000025
【図２４】
2013161855.tif 000026
【図２５】
2013161855.tif 000027
【図２６】
2013161855.tif 000028
【国際調査報告】
2013161855.tif 000029
2013161855.tif 000030