(57)【要約】【課題】  この発明は、内燃機関の制御装置に関し、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴わずに減速時の燃焼安定化を実現することができ、これにより、当該減速時において十分な減速感を確保することを目的とする。【解決手段】  スロットルバルブが全閉位置にあるときに、アイドルONフラグをONに設定する（図２（Ｂ））。アイドルONフラグがONとされている場合であって、かつ、内燃機関の排気通路に配置される触媒の触媒模擬温度が所定のクライテリアを超えている場合（図２（Ａ））には、触媒劣化抑制フラグがONに設定され（図２（Ｃ））、減速F/Cが禁止される。触媒劣化抑制フラグがONとされている場合は、燃料噴射弁２４に供給される燃料圧力が通常運転時の基準燃料圧力に比して高くなるように制御される（図２（Ｅ））。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁と、排気通路に配置される触媒とを備え、前記触媒の温度が所定値より低い減速時には燃料カットを実行し、前記触媒の温度が所定値以上である減速時には燃料カットを禁止する内燃機関の制御装置であって、
前記燃料カットの禁止時に、通常の燃料噴射時に比してより微粒化された燃料が前記燃料噴射弁から噴射されるように制御する噴射燃料制御手段と、
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】
前記噴射燃料制御手段は、前記燃料カットの禁止時の燃料圧力が通常時の基準燃料圧力に比して高くなるように制御する燃料圧力制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記噴射燃料制御手段は、前記燃料カットの禁止時に噴射される燃料の燃料温度が通常時の燃料温度に比して高くなるように制御する燃料温度制御手段を含むことを特徴とする請求項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】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、減速時に燃料カットを実行する内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、排気通路に配置される触媒の劣化抑制の観点から、高温リーン雰囲気下では、減速時の燃料カットを禁止する内燃機関の制御装置が開示されている。この従来技術では、減速時に燃料カットを禁止するときには、スロットルバルブをバイパスして燃焼室内に供給される補助空気量を、エンジン回転数に応じて制御することとしている。減速時に燃料カットを禁止すると、スロットル開度が小さく制御されていることで充填効率が小さくなるため、燃焼が不安定となる。上記従来技術によれば、燃料カット禁止時の吸入空気量を適正に制御することにより、減速時に、吸入空気量の不足に伴う失火の発生や、吸入空気量が過剰であるために生ずる減速感を損なうトルク発生を防止することができるとしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０７８２５号公報
【特許文献２】特開平１０−２８０９９０号公報
【特許文献３】特開２００１−５９４４４号公報
【特許文献４】特開２０００−１２０４８３号公報
【特許文献５】特開平８−１４４８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、上記の従来技術は、減速時の燃料カット禁止に伴う燃焼の不安定化を抑制するために、吸入空気量を増加させるものである。言い換えれば、上記従来技術の手法では、燃焼を改善し得る値にまで、吸入空気量を増量させる必要がある。その結果、燃焼を安定させるために生じてしまうトルク以上の無駄なトルクを発生させてしまうまでには至らないにしても、吸入空気量を増量させているため、必然的に十分な減速感が得にくくなる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴わずに減速時の燃焼安定化を実現することができ、これにより、当該減速時において十分な減速感を確保し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁と、排気通路に配置される触媒とを備え、前記触媒の温度が所定値より低い減速時には燃料カットを実行し、前記触媒の温度が所定値以上である減速時には燃料カットを禁止する内燃機関の制御装置であって、
前記燃料カットの禁止時に、通常の燃料噴射時に比してより微粒化された燃料が前記燃料噴射弁から噴射されるように制御する噴射燃料制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記噴射燃料制御手段は、前記燃料カットの禁止時の燃料圧力が通常時の基準燃料圧力に比して高くなるように制御する燃料圧力制御手段を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記噴射燃料制御手段は、前記燃料カットの禁止時に噴射される燃料の燃料温度が通常時の燃料温度に比して高くなるように制御する燃料温度制御手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
減速時には、スロットル開度が小さく制御されているため、充填効率が低くなる。充填効率が低くなると、残留ガス割合が大きくなるため、燃焼が不安定となる。第１の発明によれば、減速燃料カットの禁止時に噴射される燃料を微粒化させることにより、燃料カットが禁止される減速時における燃料の着火性を向上させることができる。このため、本発明によれば、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴わずに減速時の燃焼安定化を実現することができる。これにより、当該減速時において十分な減速感を確保することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、減速燃料カットの禁止時の燃料圧力が通常時の基準燃料圧力に比して高くなるように制御することにより、燃料カット禁止時に噴射される燃料を、通常の燃料噴射時に比してより微粒化させることができる。
【００１１】
第３の発明によれば、減速燃料カットの禁止時に噴射される燃料の燃料温度が通常時の燃料温度に比して高くなるように制御することにより、燃料カット禁止時に噴射される燃料を、通常の燃料噴射時に比してより微粒化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。ピストン１２は、筒内を往復移動することができる。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成されている。また、燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１３】
吸気通路１６には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ２０の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルセンサ２２が配置されている。スロットルバルブ２０の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２４が配置されている。
【００１４】
燃料噴射弁２４には、燃料供給管２６を介して燃料タンク２８が連通している。燃料供給管２６は、燃料噴射弁２４と燃料タンク２８との間に、ポンプ３０を備えている。また、ポンプ３０と燃料噴射弁２４との間には、電子制御式の圧力レギュレータ３２が設けられている。ポンプ３０は、燃料噴射弁２４に向けて既定の一定圧力で燃料を圧送する。圧力レギュレータ３２は、ポンプ３０により圧送される燃料を減圧させて所望の燃料圧力に調節することができる。このため、燃料噴射弁２４は、外部から供給される駆動信号を受けて開弁することにより、その開弁の時間に応じた量の燃料を吸気ポート内に噴射することができる。
【００１５】
排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒３４が配置されている。図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)４０を備えている。ECU４０には、スロットルセンサ２２などと共に、エンジン回転数を検出するクランク角センサ４２が接続されている。上述したスロットルバルブ２０、燃料噴射弁２４、ポンプ３０、および圧力レギュレータ３２は、ECU４０により制御されている。
【００１６】
図２は、内燃機関の減速時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するためのタイミングチャートである。ECU４０は、内燃機関１０の運転中にスロットル開度がアイドル開度（全閉位置）とされた場合に、アイドルONフラグをONに設定する。本実施形態のシステムは、アイドルONフラグがONに設定され、かつ、その他の禁止条件が成立していない場合に、燃料の噴射を停止する処理、つまり、燃料カット（F/C）を実行する。
【００１７】
図２（Ａ）は、触媒３４の触媒模擬温度の変化を表す波形を示している。F/Cの実行中は、燃料噴射が行われないため、触媒３４に流れ込むガスはリーンとなる。高温状態の触媒にリーンなガスが流入すると、触媒の劣化が進行し易い。そこで、本実施形態のシステムでは、触媒模擬温度が所定のクライテリア（例えば800℃）を超えている場合には、アイドルONフラグがONとされている場合であっても、燃料カットの実行を禁止することとしている。このように、触媒３４が高温リーン雰囲気下にある場合に、減速F/Cを禁止する制御を、ここでは、「触媒劣化抑制制御」と称する。
【００１８】
触媒劣化抑制制御の実行中は、図２（Ｃ）に示すように、触媒劣化抑制フラグがONに設定される。従って、触媒劣化抑制フラグがONとされているとき、すなわち、触媒劣化抑制制御が実行される減速時には、図２（Ｄ）中に実線で示す波形のように、F/CフラグはOFFとされ、F/Cが実行されない。その一方で、当該触媒劣化抑制フラグがOFFとされているとき、すなわち、通常の減速時には、図２（Ｄ）中に破線で示す波形のように、F/CフラグがONとされ、F/Cが実行される。
【００１９】
上記の制御によれば、触媒３４が高温リーン雰囲気下にある場合には、減速時にF/Cが禁止されることで、触媒３４の劣化の進行を抑制することができる。しかしながら、減速時には、スロットル開度が小さく制御されているため、充填効率が低くなる。その結果、残留ガス割合が大きくなる。このため、減速F/Cを禁止させると、燃焼が不安定となってしまう。このような燃焼の不安定化を回避すべく、減速時に吸入空気量を増量させると、減速中に内燃機関１０が発生させるトルクが大きくなるため、十分な減速感が得られなくなってしまう。そこで、本実施形態のシステムでは、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴うことなく燃焼を安定化させるべく、図２（Ｅ）に示すように、触媒劣化抑制制御の実行中は、燃料噴射弁２４に供給される燃料圧力を、通常運転時の基準燃料圧力に比して高くすることとした。
【００２０】
図３は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU４０が実行する触媒劣化抑制制御中の燃圧制御ルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、スロットルバルブ２０が全閉位置にあるか否かが判別される（ステップ１００）。その結果、スロットルバルブ２０が全閉位置にないと判定された場合、すなわち、減速時でない場合には、燃料噴射弁２４に供給される燃料圧力が基準燃料圧力となるように制御される（ステップ１０２）。より具体的には、ECU４０が圧力レギュレータ３２を制御することにより、ポンプ３０の供給圧力が上記基準燃料圧力（例えば330kPa）となるように調節される。
【００２１】
一方、上記ステップ１００において、スロットルバルブ２０が全閉位置にあると判定された場合には、アイドルONフラグがONとされ、次いで、触媒劣化抑制制御の作動中であるか否かが判別される（ステップ１０４）。具体的には、ECU４０は、上述したように、触媒３４の触媒模擬温度が所定のクライテリアを超えており、かつ、アイドルONフラグがONである場合に、触媒劣化抑制制御の実行条件が成立していると判断する。また、上記の触媒模擬温度は、例えば以下の手法で求めることができる。触媒３４の実温度は、触媒３４に流入するガス量が多くなるほど高くなる。そこで、ECU４０は、当該流入ガス量を吸入空気量で代用し、その吸入空気量とエンジン回転との関係で定めたマップから定常時の触媒３４の模擬温度を取得する。そして、当該マップから得られた定常時の触媒模擬温度に、触媒３４のヒートマスを考慮した所定の時定数を乗じて、上記の触媒模擬温度を取得している。
【００２２】
上記ステップ１０４において、触媒劣化抑制制御の作動中でないと判定された場合、すなわち、減速F/C実行条件の成立が認められた場合には、燃料噴射弁２４に供給される燃料圧力の設定は基準燃料圧力のままとされる（ステップ１０２）。一方、上記ステップ１０４において、触媒劣化抑制制御の作動中であると判定された場合には、減速F/Cの実行が禁止されることとなり、上記燃料圧力が基準燃料圧力に比して高い値とされる（ステップ１０６）。具体的には、ECU４０が圧力レギュレータ３２を制御することにより、燃料圧力が上記基準燃料圧力より所定値だけ高い値（例えば500kPa）となるように調整される。
【００２３】
以上説明した通り、図３に示すルーチンによれば、減速時に、触媒劣化抑制制御の作動と同期して、燃料噴射弁２４に供給される燃料圧力が基準燃料圧力より高くなるように制御される。燃料圧力が上昇すると、燃料噴射弁２４の噴孔から噴射される際に、燃料の微粒化が促進される。燃料の微粒化が促進されると、燃料の着火性が良くなる。このため、本実施形態のシステムによれば、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴わずに減速時の燃焼安定化を実現することができる。
【００２４】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU４０が上記１００、１０４、および１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「噴射燃料制御手段」および前記第２の発明における「燃料圧力制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００２５】
実施の形態２．
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図４は、本実施の形態２のシステムにおいて用いられる燃料噴射弁５０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、燃料噴射弁５０の構成が燃料噴射弁２４と異なる点を除き、上述した実施の形態１と同様に構成されている。すなわち、燃料噴射弁５０は、図４に示すように、インジェクタボディ５２を取り巻くようにヒータ５４が組み込まれている点が、上述した燃料噴射弁２４と相違している。
【００２６】
図４に示すように、ヒータ５４の一端には、電源電圧＋Bが供給されており、その他端には、ECU５６の駆動部が接続されている。ECU５６は、必要に応じて、当該駆動部に指令を発することにより、ヒータ５４を通電状態または非通電状態に制御することができる。このような構成によれば、ヒータ５４を通常状態にすることで、燃料噴射弁５０内を通過する燃料を受熱させることができる。本実施形態のシステムでは、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴うことなく燃焼を安定化させるべく、上記の構成を有する燃料噴射弁５０を用いて、ECU５６に以下の図５に示すルーチンの処理を実行させることとしている。
【００２７】
図５は、上記の要求を充足させるために、本実施の形態２においてECU５６が実行する触媒劣化抑制制御中の加熱インジェクタ制御ルーチンのフローチャートである。尚、図５において、実施の形態１における図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図５に示すルーチンでは、スロットルバルブ２０が全閉位置にないと判定される場合（ステップ１００）、或いは、触媒劣化抑制制御の作動中でないと判定される場合には（ステップ１０４）、加熱インジェクタ（燃料噴射弁５０）のヒータ５４が非通電状態とされる（ステップ２００）。
【００２８】
一方、上記ステップ１０４において、触媒劣化抑制制御の作動中であると判定された場合には、加熱インジェクタのヒータ５４が通電状態とされる（ステップ２０２）。
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、減速時に、触媒劣化抑制制御の作動と同期して、加熱インジェクタ（燃料噴射弁５０）のヒータ５４が通電状態とされる。ヒータ５４が通電状態とされ、燃料噴射弁５０内を通過する燃料が受熱されることで、噴孔から噴射される燃料の微粒化が促進される。従って、本実施形態の手法によっても、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴わずに減速時の燃焼安定化を実現することができる。
【００２９】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU５６が上記ステップ１００、１０４、および２０２の処理を実行することにより、前記第３の発明における「燃料温度制御手段」が実現されている。
【００３０】
実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU４０に図３のルーチンに代えて、図６のルーチンを実行させることにより実現されるものである。
【００３１】
図１に示す内燃機関１０は、燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータに供給される電力を発生させる発電機として、オルタネータ（図示省略）を備えている。また、内燃機関１０は、当該オルタネータが発生させる電圧を調整するレギュレータ（図示省略）を備えている。このような構成によれば、ECU４０がレギュレータによってオルタネータの発生電圧を適当に制御することにより、燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータの制御電圧を調節することができる。本実施形態のシステムでは、このような構成を用いて、減速時に触媒劣化抑制制御が実行されている際の燃焼安定化を実現するために、ECU４０に以下の図６に示すルーチンの処理を実行させることとしている。
【００３２】
図６は、上記の要求を充足するために、本実施の形態３においてECU４０が実行する触媒劣化抑制制御中のオルタネータ電圧制御ルーチンのフローチャートである。尚、図６において、実施の形態１における図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図６に示すルーチンでは、スロットルバルブ２０が全閉位置にないと判定される場合（ステップ１００）、或いは、触媒劣化抑制制御の作動中でないと判定される場合には（ステップ１０４）、オルタネータが通常の発電（例えば14V）を実行できるように、レギュレータが制御される（ステップ３００）。
【００３３】
一方、上記ステップ１０４において、触媒劣化抑制制御の作動中であると判定された場合には、オルタネータが上記通常時の発電に比して高電圧となる発電（例えば20V）を実行できるように、レギュレータが制御される（ステップ３０２）。
【００３４】
以上説明した通り、図６に示すルーチンによれば、減速時に、触媒劣化抑制制御の作動と同期して、オルタネータの発生電圧が通常時の電圧に比して高くなるように制御される。オルタネータの発生電圧が高く制御されると、燃料噴射弁２４の制御電圧（駆動電圧）が高くなる。その結果、燃料噴射弁２４が通電された際に、当該燃料噴射弁２４内部のニードル弁の動作速度（引き上げ速度）が速くなる。当該ニードル弁の動作速度が速くなると、燃料噴射弁２４の開弁時に燃料の噴射圧力の低下が抑制される。このため、燃料噴射弁２４の噴孔から噴射される際に、燃料の微粒化が促進される。従って、本実施形態の手法によっても、小吸入空気量に制御された状況下で、吸入空気量の増量を伴わずに減速時の燃焼安定化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】内燃機関の減速時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において実行される触媒劣化抑制制御中の燃圧制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２のシステムにおいて用いられる燃料噴射弁の構成を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２において実行される触媒劣化抑制制御中の加熱インジェクタ制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において実行される触媒劣化抑制制御中のオルタネータ電圧制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  内燃機関
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１８  排気通路
２４、５０  燃料噴射弁
３２  圧力レギュレータ
３４  触媒
４０  ECU(Electronic Control Unit)
５２  インジェクタボディ
５４  ヒータ
【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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