(57)【要約】【課題】燃料カット制御中における車両急減速時のエンジンストールを回避する。【解決手段】燃料カット制御中において、車両の減速度が急減速判定クライテリアＰよりも大きくなると、車両が急減速していると判定し、全気筒の燃料噴射弁６を噴射し、かつ車両の減速度に応じて設定された所定の急減速時目標バルブタイミングとなるように吸気弁８のリフト作動角の中心位相を最大応答速度で進角させ、吸気弁閉時期を吸気下死点に近づける。【選択図】図２
2015094244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に燃料を供給する燃料供給手段と、
吸気弁のリフト作動角の中心位相を連続的に変更可能な電磁駆動式のバルブタイミング変更機構と、
所定の運転条件が成立すると上記内燃機関への燃料供給を停止して燃料カット制御を実施する燃料カット制御手段と、
車両の急減速を判定する急減速判定手段と、を有し、
燃料カット制御中に急減速と判定されると、燃料カット制御を終了し、上記バルブタイミング変更機構により上記吸気弁のリフト作動角の中心位相を進角させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記急減速判定手段は、車両の減速度から車両の急減速を判定するものであり、
車両が急減速と判定された際の車両の減速度が大きくなるほど、上記バルブタイミング変更機構により上記吸気弁のリフト作動角の中心位相を大きく進角させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記急減速判定手段で用いる減速度は、上記内燃機関の機関回転数の変化量であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記バルブタイミング変更機構は、車両が急減速と判定された際に、最大応答速度で上記吸気弁のリフト作動角の中心位相を進角させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃料カット制御中における吸気弁閉時期が吸気下死点よりも遅らせたタイミングとなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
車両が急減速と判定されると、全気筒に対して燃料噴射を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関であり、
燃料カット制御中に車両が急減速と判定されると、少なくとも吸気行程中及び排気行程中の気筒に対して急減速判定と同時に燃料噴射を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記内燃機関は、筒内直接噴射式の内燃機関であり、
燃料カット制御中に車両が急減速と判定されると、圧縮行程中の気筒に対して急減速判定と同時に燃料噴射を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに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、電磁駆動式のバルブタイミング変更機構により吸気弁のリフト作動角の中心位相を連続的に変更可能な内燃機関の制御装置に関し、特に燃料カット中の急減速時にエンジンストールを回避する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速時に所定の燃料カット条件が成立すると燃料噴射を停止し、この燃料カット中に所定の燃料カット終了条件が成立すると燃料噴射を再開することで、内燃機関の燃費性能の向上を図るようにした技術が従来から知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車両減速時の燃料カット運転中において、車両が急減速していると判定され燃料カット終了条件が成立すると、この急減速判定と略同時に、少なくとも吸気行程中の気筒と排気行程中の気筒に対して燃料噴射を行うことで、燃料カット終了から最初の点火までの期間を短縮して早期にトルクを発生させ、急減速時におけるエンジンストール（内燃機関の機関停止）を回避することが可能な技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、減速時燃料カット中の吸入空気量が少ない場合、急減速と判定されて燃料カット終了から最初の点火までの期間を短縮しても、吸入空気量が少ないままでは点火による発生トルクが小さく、急減速時に内燃機関が停止してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト作動角の中心位相を連続的に変更可能な電磁駆動式のバルブタイミング変更機構を有し、燃料カット制御中に車両が急減速している判定されると、燃料カット制御を終了し、上記バルブタイミング変更機構により上記吸気弁のリフト作動角の中心位相を進角させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料カット制御中に車両が急減速した場合に、吸気弁のバルブタイミングを燃料カット制御中のバルブタイミングよりも応答性よく進角させることができるため、燃料カット終了直後に内燃機関で発生するトルクが増大させることができ、燃料カット中に車両が急減速した場合におけるエンジンストールを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置のシステム構成を示す構成説明図。
【図２】急減速時エンジンストール回避制御が実施された際の過渡時の一例を模式的に示した説明図。
【図３】車両の減速度に応じた過渡時の一例を模式的に示した説明図。
【図４】急減速時エンジンストール回避制御の制御の流れ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、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用される内燃機関１のシステム構成の概略を模式的に示した説明図である。
【００１１】
内燃機関１は、自動車等の車両に搭載されたものであって、吸気通路２には、上流側から順に、吸入空気量を検知するエアフローメータ３、電子制御式のスロットル弁４、コレクタ５が設けられている。
【００１２】
吸気通路２は、コレクタ５の下流側において、気筒数に応じて分岐している。
すなわち、吸気通路２は、各気筒の分岐通路２ａと、各分岐通路２ａに接続された各気筒の吸気ポート２ｂと、を有している。各気筒の分岐通路２ａには、各気筒毎に燃料を噴射供給する燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、通常運転時には、該当する気筒が排気行程となったときに燃料を噴射するよう制御される。
【００１３】
内燃機関１の燃焼室７には、吸気弁８を介して吸気ポート２ｂが接続されている。燃焼室７の中央頂上部には、点火プラグ９が配置されている。また、内燃機関１の燃焼室７には、排気弁１０を介して排気通路１１の構成する排気ポート１１ａが接続されている。排気通路１１は、上流側が気筒数に応じて分岐したものである。
【００１４】
この内燃機関１は、吸気弁８の動弁機構として、周知の電磁駆動式のバルブタイミング変更機構（ＶＴＣ）１２を備えている。
【００１５】
バルブタイミング変更機構１２は、クランクシャフト（図示せず）に対するカムシャフト（図示せず）の回転位相を遅進させることによって、吸気弁８の開弁期間（作動角）が一定のままで吸気弁８の開時期（ＩＶＯ）と閉時期（ＩＶＣ）を同時に遅進させるものである。また、バルブタイミング変更機構１２は、電磁駆動式であるため、油圧駆動方式のものに比べて、応答速度が速く、吸気弁８のリフト作動角の中心位相を所望のタイミングに速やかに変更することが可能となっている。なお、排気弁１０の動弁機構は、直動式の動弁機構であり、排気弁５のバルブタイミング（リフト作動角及びリフト作動角の中心位相）は常に一定であり、排気弁開時期が排気下死点よりも早く、排気弁閉時期が排気上死点付近に設定されている。
【００１６】
このバルブタイミング変更機構１２は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１５によって制御されている。
【００１７】
ＥＣＵ１５は、マイクロコンピュータを内蔵し、内燃機関１の種々の制御を行うものであって、各種のセンサからの信号を基に処理を行うようになっている。これら各種のセンサとしては、前述のエアフローメータ３のほかに、アクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル開度センサ１６、クランク角度と共に機関回転数を検出可能なクランク角センサ１７、スロットル弁４の開度を検出するスロットルセンサ１８、車両速度を検出する車速センサ１９、運転者のブレーキペダル操作によりオン信号を出力するブレーキスイッチ２０等からの信号が入力されている。
【００１８】
ＥＣＵ１５では、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６の噴射量や噴射時期、点火プラグ９による点火時期、バルブタイミング変更機構１２によるバルブタイミング、スロットル弁４の開度等を制御する。また、ＥＣＵ１５は、所定の燃料カット条件が成立すると、内燃機関１への燃料供給を停止する燃料カット制御を実施し、所定の燃料カット終了条件が成立すると燃料カット制御を終了する。
【００１９】
さらに、ＥＣＵ１５は、燃料カット条件が成立している状態で、車両が急減速していると判定されると、エンジンストールを回避するために急減速時エンジンストール回避制御を実施する。これによって、燃料カット制御が実行される運転領域の拡大と運転性確保との両立を図る。
【００２０】
本実施例における内燃機関１は、吸気弁開時期が吸気上死点付近となり、吸気弁閉時期を吸気下死点よりも遅らせたいわゆる遅閉じミラーサイクル内燃機関であり、燃料カット制御中の吸気弁閉時期が相対的に最も吸気下死点よりも遅れたタイミングとなるように設定されている。すなわち、燃料カット制御中以外の吸気弁閉時期は、少なくとも燃料カット制御中の吸気弁閉時期よりも吸気下死点側に進角したタイミングとなっている。そのため、吸気弁８のバルブタイミングを燃料カット制御中のバルブタイミングよりも進角させると、燃焼室７に供給される空気量が増加し、点火時に発生するトルクは相対的に増加する。
【００２１】
図２は、急減速時エンジンストール回避制御が実施された際の過渡時の一例を模式的に示した説明図である。
【００２２】
燃料カット制御中の時刻Ｔ１においてブレーキペダルが踏み込まれると、機関回転数が低下し始める。そして、車両の減速度が急減速判定クライテリアＰよりも大きくなると、この時点（時刻Ｔ２）で車両が急減速していると判定する。車両の減速度は、例えば、機関回転数の変化量であり、本実施例では、検出される機関回転数の前回値と今回値との差（ΔＮｅ）を減速度としている。
【００２３】
そして、時刻Ｔ２において、全気筒の燃料噴射弁６を噴射し、かつ車両の減速度に応じて設定された所定の急減速時目標バルブタイミングとなるように吸気弁８のリフト作動角の中心位相を最大応答速度で進角させ、吸気弁閉時期を吸気下死点に近づける。つまり、時刻Ｔ２において吸気弁８のバルブタイミングが急減速時目標バルブタイミングに変更され、吸気弁８のリフト作動角の中心位相の目標値が急減速時進角目標値Ｑに変更される。なお、時刻Ｔ２以降、燃料噴射弁６は通常の噴射タイミングで燃料を噴射する。
【００２４】
ここで、バルブタイミング変更機構が油圧駆動式の場合、応答性が相対的に悪くなる。時刻Ｔ２に吸気行程となっている気筒の燃焼を例に説明すると、時刻Ｔ２から急減速時目標バルブタイミングとなるように吸気弁のリフト作動角の中心位相を進角させたとしても、図２中に一点鎖線で示すように、吸気弁のバルブタイミングを応答性よく変更することはできず、時刻Ｔ２直後から燃焼室に供給される空気量を十分に増加させることはできない。そのため、車両が急減速と判定された際に、機関回転数が図２中に一点鎖線で示すようにエンジンストール基準回転数Ｒ以下まで低下し、エンジンストールする虞がある。なお、バルブタイミング変更機構が油圧駆動式の場合、応答性が悪いため、時刻Ｔ２直後の吸気弁閉時期は相対的に遅角した状態のままとなり、時刻Ｔ２直後の圧縮行程における筒内圧も、図２中に一点鎖線で示すように、相対的に低くなる。
【００２５】
一方、本実施例のように電磁駆動式のバルブタイミング変更機構１２は、応答性がよい。時刻Ｔ２に吸気行程となっている気筒の燃焼を例に説明すると、図２中に実線で示すように、時刻Ｔ２直後の圧縮行程における吸気弁閉時（時刻Ｔ３）には、急減速時目標バルブタイミングへの変更が完了している。
【００２６】
つまり、時刻Ｔ２直後から燃焼室７に供給される空気量を増加させることができ、時刻Ｔ２で急減速と判定されると、可及的速やかに内燃機関１で発生するトルクを増大させることができる。そのため、燃料カット中に車両が急減速した場合でも、機関回転数が図２中に実線で示すように、予め設定されたエンジンストール基準回転数Ｒ以下にならないように内燃機関１を制御することができ、エンジンストールを回避することが可能となる。また、時刻Ｔ２直後の圧縮行程から、圧縮上死点付近で十分高い筒内圧が確保される。エンジンストール基準回転数Ｒは、例えば、実験等から設定される値であり、エンジンストールが発生しない機関回転数の指標である。
【００２７】
そして、時刻Ｔ２において、全気筒の燃料噴射弁６を噴射することで、燃料カット終了後の内燃機関１の点火を可及的速やかに実施することができる。
【００２８】
ポート噴射式の内燃機関１の場合には、吸気行程中の気筒に噴射される燃料は、噴射された燃料が直ちに燃焼室７内に供給され、燃料カット終了から最初の燃焼までの時間を短縮することができる。排気行程中の気筒に噴射される燃料は、通常の燃料噴射の場合に近い霧化（気化）時間をとることができる。膨張行程中及び圧縮行程中の気筒に噴射された燃料は、通常の燃料噴射よりも長い霧化（気化）時間をとることができ、燃焼時の燃焼性が向上する。
【００２９】
なお、時刻Ｔ２において、必ずしも全気筒の燃料噴射弁６を噴射する必要はなく、例えば、少なくとも吸気行程中及び排気行程中の気筒に対して急減速判定と同時に燃料噴射を実施するようにしてもよい。また、本発明は、筒内直接噴射式の内燃機関にも適用可能であり、この場合には、時刻Ｔ２において、全気筒の燃料噴射弁を噴射するようにしてもよいが、例えば、圧縮行程中の気筒にのみ燃料を噴射するようにしてもよい。
【００３０】
そして、急減速時目標バルブタイミングは、急減速と判定された際の車両の減速度が大きくなるほど、吸気弁８のリフト作動角の中心位相が相対的に大きく進角し、吸気弁閉時期が吸気下死点に相対的に近づいたバルブタイミングとなるように設定される。
【００３１】
減速度が大きいほど、内燃機関１の機関回転数低下抑制のため、燃料カット終了直後に内燃機関１で発生させる必要があるトルクは増加するが、減速度に応じて燃焼室７内に供給される空気量を増加させることができるので、効率良くエンジンストールを回避することが可能となる。
【００３２】
図３は、車両の減速度に応じた過渡時の一例を模式的に示した説明図であり、３つの異なる減速パターンを比較している。図３に示す例において、３つの減速パターンは、同一のタイミングでブレーキが踏み込まれ、時刻ｔ１において同時に減速度が急減速判定クライテリアＰよりも大きくなっている。
【００３３】
急減速判定クライテリアＰは、ブレーキスイッチ２０がＯＮとなってから所定時間後（例えば、２０〜３０ｍｓｅｃ）の減速度に応じて算出され、減速パターン毎に異なる値となっている。
【００３４】
図３においては、減速度が比較的小さい減速パターンＡを実線で示し、減速度が中程度の減速パターンＢを一点鎖線で示し、減速度が比較的大きい減速パターンＣを二点鎖線で示している。
【００３５】
減速パターンＡの場合、時刻ｔ１で減速度が減速度に応じて算出された急減速判定クライテリアＰ１よりも大きくなり、時刻ｔ１で吸気弁８のリフト作動角の中心位相の目標値が急減速時進角目標値Ｑ１に変更される。そして、時刻ｔ２において、吸気弁８のバルブタイミングが減速度に応じた急減速時目標バルブタイミングとなる。
【００３６】
減速パターンＢの場合、時刻ｔ１で減速度が減速度に応じて算出された急減速判定クライテリアＰ２よりも大きくなり、時刻ｔ１で吸気弁８のリフト作動角の中心位相の目標値が急減速時進角目標値Ｑ２に変更される。そして、時刻ｔ３において、吸気弁８のバルブタイミングが減速度に応じた急減速時目標バルブタイミングとなる。
【００３７】
減速パターンＣの場合、時刻ｔ１で減速度が減速度に応じて算出された急減速判定クライテリアＰ３よりも大きくなり、時刻ｔ１で吸気弁８のリフト作動角の中心位相の目標値が急減速時進角目標値Ｑ３に変更される。そして、時刻ｔ４において、吸気弁８のバルブタイミングが減速度に応じた急減速時目標バルブタイミングとなる。
【００３８】
減速度が大きくなるほど、急減速時目標バルブタイミングにおけるリフト作動角の中心位相は相対的に進角するので、吸気弁８のバルブタイミングが減速度に応じた急減速時目標バルブタイミングに切り替わるまでに要する時間は長くなる。なお、筒内圧が上昇するタイミングが減速度が大きくなるほど遅くなるのは、減速度が大きくなるほど機関回転数が低下するためである。
【００３９】
図４は、急減速時エンジンストール回避制御の制御の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
Ｓ１では、燃料カット制御中であるか否かを判定し、燃料カット制御中であればＳ２へ進み、燃料カット制御中でなければ今回のルーチンを終了する。
【００４１】
Ｓ２では、機関回転数を読み込む。Ｓ３では、車両が急減速しているか否かを判定し、車両が急減速していればＳ４へ進み、車両が急減速していなければＳ５へ進む。
【００４２】
Ｓ４では、全気筒への燃料噴射を実施するとともに、吸気弁８のバルブタイミングが減速度に応じた急減速時目標バルブタイミングに変更され、吸気弁８のバルブタイミングが進角し、吸気弁閉時期が吸気下死点に向け進角する。
【００４３】
Ｓ５では、所定の燃料カット終了条件が成立しているか否かを判定し、燃料カット終了条件が成立していればＳ６へ進み、燃料カット終了条件が成立していなければ、燃料カット制御を継続した状態で今回のルーチンを終了する。Ｓ６では、燃料カット制御を終了する。
【符号の説明】
【００４４】
１…内燃機関
２…吸気通路
６…燃料噴射弁
７…燃焼室
８…吸気弁
９…点火プラグ
１２…バルブタイミング変更機構
１５…ＥＣＵ
【図１】
2015094244.tif 000003
【図２】
2015094244.tif 000004
【図３】
2015094244.tif 000005
【図４】
2015094244.tif 000006