(57)【要約】【課題】燃料カットによる燃費向上の利益を享受し得る内燃機関の燃料カット制御装置を提供する。【解決手段】所定の減速運転条件下において機関への燃料をカットする燃料カット手段と、所定の減速運転条件の成立から該燃料カット手段による燃料カットの開始を遅延させる燃料カット遅延手段と、該燃料カット遅延手段による燃料カット開始遅延中に、点火時期を更新しつつ遅角させる燃料カット前点火時期更新遅角手段と、を備える内燃機関において、機関または車両の減速度の大きさを判定する減速度判定手段と、該減速度判定手段による減速度の大きさに応じて、前記燃料カット前点火時期更新遅角手段における点火時期遅角更新速度を変える点火時期遅角更新速度変更手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の減速運転条件下において機関への燃料をカットする燃料カット手段と、
所定の減速運転条件の成立から該燃料カット手段による燃料カットの開始を遅延させる燃料カット遅延手段と、
該燃料カット遅延手段による燃料カット開始遅延中に、点火時期を更新しつつ遅角させる燃料カット前点火時期更新遅角手段と、を備える内燃機関において、
機関または車両の減速度の大きさを判定する減速度判定手段と、
該減速度判定手段による減速度の大きさに応じて、前記燃料カット前点火時期更新遅角手段における点火時期遅角更新速度を変える点火時期遅角更新速度変更手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
【請求項２】
前記点火時期遅角更新速度変更手段は、減速度が大きいときに点火時期遅角更新速度を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料カット制御装置に関し、特に、燃料カットによる燃費向上の利益を充分に享受し得るようにした内燃機関の燃料カット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関においては、燃費の向上のため、所定の減速運転条件下において、例えば、スロットル弁が略全閉で機関回転数が所定の燃料カット回転数より高いことを条件として、機関への燃料供給をカットするようにしている。ところが、かかる燃料カットによるトルクダウンの結果、トルク段差を生じてショックが発生することから、このようなショックの低減をはかる技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定の減速運転条件にて機関への燃料供給をカットする燃料カット手段を備える内燃機関において、アイドルスイッチＯＮ等の所定の減速運転条件の成立から燃料カット手段による燃料カットの開始を、第１の所定時間遅延させる燃料カットディレー手段を設けると共に、燃料カットの遅延時間中に、所定の減速運転条件の成立から第１の所定時間よりも短い第２の所定時間経過後に点火時期を徐々に遅角させる点火時期遅角手段を設ける技術が開示されている。そして、上記第１および第２の所定時間を、それぞれ、機関回転数に依存させて高回転側で短くなるように設定するとしている。
【０００４】
かくて、スロットル弁の全閉状態にてトルクが減少するのを待つのみならず、遅延時間中に点火時期を徐々に遅角させることでトルクをより効果的に低減させてトルク段差をより少なくし、また、高回転側で第１および第２の所定時間を短くすることで燃料カットの開始を早め、燃費の向上をはかるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示のものは、高回転側で第１および第２の所定時間を短くすることで燃料カットの開始を早め、燃費の向上をはかるようにしてはいるが、点火時期の遅角開始から燃料カットの開始までの時間、すなわち、遅角時間が機関の回転数に拘わらず一定となるようにしている。より具体的には、一定の更新速度で徐々に遅角させるようにしている。この結果として、例えば、減速度が大きく機関の回転数が急激に低下するような場合には燃料カットの時間が充分にとれず、燃費の向上を充分にはかることができないという問題があった。これは、減速度が大きいときは比較的直ぐに燃料カット復帰回転数にまで機関回転数が下がってしまうので、燃料カットのタイミングが遅れて燃料カットの時間が極端に短くなったり、燃料カットの時間が無くなったりするからである。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃料カットによる燃費向上の利益を享受し得る内燃機関の燃料カット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】
【０００８】
上記目的を達成するための、本発明の一形態に係る内燃機関の燃料カット制御装置は、所定の減速運転条件下において機関への燃料をカットする燃料カット手段と、所定の減速運転条件の成立から該燃料カット手段による燃料カットの開始を遅延させる燃料カット遅延手段と、該燃料カット遅延手段による燃料カット開始遅延中に、点火時期を更新しつつ遅角させる燃料カット前点火時期更新遅角手段と、を備える内燃機関において、機関または車両の減速度の大きさを判定する減速度判定手段と、該減速度判定手段による減速度の大きさに応じて、前記燃料カット前点火時期更新遅角手段における点火時期遅角更新速度を変える点火時期遅角更新速度変更手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記点火時期遅角更新速度変更手段は、減速度が大きいときに点火時期遅角更新速度を大きくすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一形態によれば、減速度判定手段により機関または車両の減速度の大きさが判定され、その判定された減速度の大きさに応じて、点火時期遅角更新速度変更手段によって燃料カット前点火時期更新遅角手段における点火時期遅角更新速度が変えられる。従って、点火時期の遅角により、燃料カットに先立ってトルクをより効果的に減少させることができ、燃料カット移行時のトルク段差をより少なくして、ショックの発生を防止することができると共に、減速度の大きさに応じて点火時期遅角更新速度が変えられるので、燃料カット開始遅延時間を燃費の悪化を招くことのない時間に設定することができるという効果が得られる。
【００１１】
また、点火時期遅角更新速度変更手段が、減速度が大きいときに点火時期遅角更新速度を大きくするようにした形態によれば、減速度が大きいときには燃料カット開始遅延時間が短くされ、燃料カットの開始が早められるので燃費の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置のシステム構成図である。
【００１３】
内燃機関（以下、エンジンとも称す）１０は、複数のシリンダが形成されているシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１上部に連結されるシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の各シリンダ内を上下に往復移動するピストン１３とを備えている。また、ピストン１３の下端部にはクランクシャフト１４が連結されており、ピストン１３が上下動することによりクランクシャフト１４が回転される。
【００１４】
さらに、クランクシャフト１４の近傍には、クランクポジションセンサー４０が配設されており、このクランクポジションセンサー４０は、例えば、電磁ピックアップ式センサーであり、クランクシャフト１４に連結されている磁性体ロータの１０°毎のクランク回転信号を検出すると共に欠歯した箇所とにより、正確な上死点位置を含むクランク位置およびクランク角速度、すなわち、機関回転数ＮＥを検出可能である。
【００１５】
また、各シリンダブロック１１、及びシリンダヘッド１２の内壁と、ピストン１３の頂部とによって区画形成された空間は、混合気を燃焼させるための燃焼室として機能し、シリンダヘッド１２の頂部には、混合気に点火するための点火プラグ１６が、燃焼室に突出するように配設されている。
【００１６】
また、各点火プラグ１６は、イグニッションコイル１９に接続されている。そして、イグニッションコイル１９には、後述するＥＣＵ７０からエンジン１０の運転状態に対応する点火時期に点火信号が入力され、一次コイルを遮断し、二次コイルに高電圧を発生させて点火プラグ１６が点火される。
【００１７】
シリンダブロック１１には、冷却水通路を流れる冷却水の温度（冷却水温）を検出するための水温センサー４３が配設されている。シリンダヘッド１２は、吸気ポート２２、及び排気ポート３２を有しており、吸気ポート２２には吸気通路２０が接続されており、排気ポート３２には排気通路３０が接続されている。また、シリンダヘッド１２の吸気ポート２２には、吸気バルブ２１が配設され、排気ポート３２には排気バルブ３１が配設されている。
【００１８】
そして、吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための吸気側カムシャフト２３が配置され、排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための排気側カムシャフト３３が配置されている。また、各カムシャフト２３、３３の一端には、吸気側タイミングプーリ、排気側タイミングプーリがそれぞれ装着されており、各タイミングプーリは、不図示のタイミングベルトを介して、クランクシャフト１４に連結されている。
【００１９】
したがって、エンジン１０の作動時にはクランクシャフト１４からタイミングベルト及び各タイミングプーリを介して各カムシャフト２３、３３に回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２３、３３が回転することにより吸気バルブ２１、及び排気バルブ３１が開閉駆動される。これら各バルブ２１、３１は、クランクシャフト１４の回転及びピストン１３の上下動に同期して、すなわち、吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程、及び排気行程よりなるエンジン１０における一連の４行程に同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。
【００２０】
さらに、本実施形態における吸気側カムシャフト２３の近傍には、吸気バルブ２１のバルブタイミングを検出するためのカムポジションセンサー４４が配設されており、このカムポジションセンサー４４は、吸気側カムシャフト２３に連結された磁性体ロータ（図示しない）と電磁ピックアップ（図示しない）とから構成されている。また、磁性体ロータの外周には、複数の歯が等角度毎に形成されており、例えば、所定気筒の圧縮ＴＤＣの前、ＢＴＤＣ９０°〜３０°の間に、吸気側カムシャフト２３の回転にともなうパルス状のカム角度信号（変位タイミング信号）が検出されるようになっている。
【００２１】
吸気通路２０の空気取り入れ側には、エアクリーナ２４が接続されており、吸気通路２０の途中には、アクセルペダルとは直接に連動せず、電子制御スロットルモーター２５で開閉駆動されるスロットルバルブ２６が配設されている。そして、かかるスロットルバルブ２６の上流側には吸入空気量を検出する、吸気温センサー内臓のエアフローメーター４６が設けられている。
【００２２】
そして、スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサー４５が配設されており、スロットルポジションセンサー４５は、スロットル開度が０°であることを確実に検出することができる高精度のものである。但し、これに代え、アイドル接点を設けるようにしてもよい。さらに、スロットルバルブ２６の下流側には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク２７が形成されている。そして、本実施形態におけるサージタンク２７には、レゾネーターが配設されている。また、各シリンダの吸気ポート２２の近傍には、燃焼室へ燃料を供給するためのインジェクター１７が配設されている。各インジェクター１７は、通電により開弁される電磁弁であり、各インジェクター１７には、燃料ポンプ（図示しない）から圧送される燃料が供給される。
【００２３】
したがって、エンジン１０の作動時には、吸気通路２０には、エアクリーナ２４によって濾過された空気が取り込まれ、その空気の取り込みと同時に各インジェクター１７から吸気ポート２２に向けて燃料が噴射される。この結果、吸気ポート２２では混合気が生成され、混合気は、吸入行程において開弁される吸気バルブ２１の開弁にともなって、燃焼室内に吸入される。
【００２４】
排気通路３０のエキゾーストマニホールド直下には、排ガスを浄化するための上流側三元触媒３６が搭載されると共に、その下流に下流側三元触媒３７が配置されている。また、排気通路３０の途中の上流側三元触媒３６の上流には、排ガスの空燃比を検出するヒーター付きの空燃比（Ａ／Ｆ）センサー４７が配設され、また、上流側三元触媒３６の下流で下流側三元触媒３７の上流には、排ガス中の酸素濃度を検出するヒーター付きの酸素センサー４８が配設されている。また、後述するＥＣＵ７０には、変速機の出力軸の回転数を検出する出力軸回転数センサー４９も接続されている。
【００２５】
なお、本実施形態におけるエンジンシステムでは、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更してバルブオーバラップ量の変更を実現するために、油圧コントロールバルブ５０を介して油圧制御される可変バルブタイミング機構（以下「ＶＶＴ」という）が配設されている。このＶＶＴは、クランクシャフト１４の回転に対する吸気側カムシャフト２３の位相角を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタイミングを連続的に変更させるための機構であり、上述のカムポジションセンサー４４によりその位相角が検出可能とされている。
【００２６】
電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵと称す）７０は、マイクロコンピュータを内蔵し、上述の各種センサーからの信号に基づいて演算処理を行い、エンジン１０の各気筒毎に設けられているインジェクター１７及びイグニッションコイル１９の作動を制御する。
【００２７】
ＥＣＵ７０は、各種制御プログラムを格納したＲＯＭを有している。そして、ＲＯＭには各種制御プログラムとして、エンジン１０の運転状態に応じて燃料噴射量を算出するとともに、燃料カット（Ｆ／Ｃ）処理を実行する燃料噴射制御処理プログラム、およびエンジン１０の運転状態に応じて点火時期を算出するとともに、点火時期を進角または遅角させる点火時期制御処理プログラムが格納されている。
【００２８】
次に、上記構成になる本実施形態におけるＦ／Ｃ処理およびＦ／Ｃ処理前の点火時期遅角制御処理についての制御ルーチンの一例を図２のフローチャートにしたがって説明する。なお、尚、この制御ルーチンは点火周期に同期して実行され、例えば、上死点前６０°のクランク角毎に実行される。
【００２９】
先ず、制御がスタートすると、ステップＳ２０１においてＦ／Ｃ処理条件が成立しているか否かが判定される。すなわち、エンジン１０（車両）が減速状態にあるか否かが判定される。具体的には、スロットルポジションセンサー４５により検出されるスロットル開度が全閉（＝０°）であるか否か、およびエンジン回転数センサ４１によって検出されたエンジン回転数ＮＥが所定の回転数であるＦ／Ｃエンジン回転数ＮＣＵＴ以上であるか否かが判定される。ここで、Ｆ／Ｃエンジン回転数ＮＣＵＴは、エンジン１０がＦ／Ｃ処理実行可能なエンジン回転数ＮＥにあるか否かを判断するためのしきい値であり、エンジン回転数ＮＥがＦ／Ｃエンジン回転数ＮＣＵＴ以上でありスロットル開度が０°である場合には、エンジン１０がＦ／Ｃ処理を実行することができる状態、すなわち、Ｆ／Ｃ処理条件が成立していることになる。なお、変速機がトルクコンバータ等の流体伝動装置を備えている場合には、そのトルクコンバータにおけるロックアップクラッチが締結されているか否かも判定要素として加えることが好ましい。駆動輪から伝達される駆動力は、トルクコンバータを介してエンジンに伝達されるには伝達効率が低く、ロックアップクラッチが係合されていない状態でＦ／Ｃ処理を実行すると、エンジン回転数ＮＥはすぐに低下してしまい、エンジンストールを引き起こすおそれがあるからである。そして、Ｆ／Ｃ処理条件が成立していないときは、本ルーチンは終了される。
【００３０】
一方、Ｆ／Ｃ処理条件が成立していると判定されるとステップＳ２０２に進み、Ｆ／Ｃ前の点火時期遅角制御実行条件が成立しているか否かが判定される。この点火時期遅角制御実行条件としては、例えば、上記の減速状態になったと判定されてから所定時間Ｔｄ（例えば、数十ｍｓ）経過したか否かを判定要素としてもよい。この所定時間Ｔｄは、スロットル開度が０°になった直後は、スロットル弁２６下流のサージタンク２７を含む吸気通路２０に存在していた空気がエンジン１０に供給されるので、直ちに遅角させるときに生じ得るトルク段差を避けるために設定されている。Ｆ／Ｃ前遅角制御実行条件が成立していると判定されるとステップＳ２０３に進み、成立していないときは、本ルーチンは一旦終了される。
【００３１】
そして、ステップＳ２０３においては、このルーチンサイクルが初回か否かが判定され、初回であるときのみステップＳ２０４に進み、それ以外ではステップＳ２０５に進む。
【００３２】
そこで、ステップＳ２０４では点火時期eabfcがスロットルバルブ２６の全閉時におけるベース値（例えば、上死点前２０°ＣＡ）に設定され、さらに再度ステップＳ２０３を経てステップＳ２０５に進む。そして、ステップＳ２０５では、減速度が求められる。すなわち、所定時間（例えば、１６ｍｓ）毎に実行されているサブルーチンにおいて、出力軸回転数センサー４９により検出される、例えば自動変速機の出力軸の回転数の変化量から算出された減速度edlnosmが用いられる。この減速度edlnosmは、前回のルーチンサイクルで検出された出力軸回転数Ｎiと今回のルーチンサイクルで検出された出力軸回転数Ｎi+1との差により算出され、前回の出力軸回転数Ｎiと今回の出力軸回転数Ｎi+1との差が大きいときには減速度が大きいことを意味する。例えば、前回の出力軸回転数Ｎiと今回の出力軸回転数Ｎi+1との差が５ｒｐｍのときを減速度Ｘ、１０ｒｐｍのときを減速度Ｙとすると、Ｙ＞Ｘとなる。なお、上述の減速度は、出力軸回転数センサー４９の検出による出力軸の回転数変化量に基づく以外に、車両に設けられた加減速度センサーによる検出値や、ブレーキマスター圧に基づいて求めるようにしてもよい。
【００３３】
次に、ステップＳ２０６において、上述のようにして算出された減速度とエンジン回転数ＮＥとからＦ／Ｃ前遅角更新量edlabfcがマップより求められる。このＦ／Ｃ前遅角更新量edlabfcは、実験等により予め求められマップに保存されている値であり、例えば、エンジン回転数ＮＥが４０００ｒｐｍで、減速度が上述のＸのときはedlabfc＝a°ＣＡ（クランク角）、Ｙのときはedlabfc＝b°ＣＡであり、ここで、b＞aである。また、エンジン回転数ＮＥが２４００ｒｐｍで、減速度が上述のＸのときは１．１a°ＣＡ、Ｙのときは１．２b°ＣＡであり、減速度の大きさに応じて、Ｆ／Ｃ前遅角更新量edlabfcの大きさを変えることにより所定単位時間当たりの更新遅角量である点火時期遅角更新速度を変えるようにされている。これらの関係を図に示すと、図３のマップのようになる。
【００３４】
そして、次のステップＳ２０７では、ステップＳ２０６で求められたＦ／Ｃ前遅角更新量edlabfcにより点火時期eabfcが各ルーチンサイクル毎に更新される。具体的には、前回の点火時期eabfcからＦ／Ｃ前遅角更新量edlabfcが減算されて、今回の点火時期eabfcが設定されるのである。
【００３５】
そして、ステップＳ２０８に進み、上述の今回の点火時期eabfcがＦ／Ｃ許可点火時期に到達したか否かが判定され、Ｆ／Ｃ許可点火時期に到達しない限り上述のステップＳ２０２に戻り、上述のルーチンサイクルが繰り返される。一方、Ｆ／Ｃ許可点火時期に到達したときにはステップＳ２０９に移行して、Ｆ／Ｃが指示され、実際に燃料カットが実行されることになる。なお、燃料カットの実行開始後、エンジン回転数ＮＥがＦ／Ｃ復帰回転数ＮＲＴＮに至るとＦ／Ｃ処理が停止され、周知のように通常の燃料噴射制御が行なわれる。
【００３６】
ここで、上述の本実施形態においては、ステップＳ２０１ないしＳ２０９の部分が燃料カット手段に相当し、ステップＳ２０２ないしＳ２０８の部分が燃料カット遅延手段に相当する。また、ステップＳ２０５が減速度判定手段に相当し、ステップＳ２０６およびＳ２０７の部分が燃料カット前点火時期更新遅角手段および点火時期遅角更新速度変更手段に相当する。
【００３７】
次に、本実施形態における作用を図４のタイムチャートを参照してさらに説明する。図４のタイムチャートに示すように、時刻Ｔ０において、スロットルポジションセンサー４５の検出によりスロットル開度が全閉になって、エンジン回転数センサ４１によって検出されたエンジン回転数ＮＥがＦ／Ｃエンジン回転数ＮＣＵＴ以上であるＦ／Ｃ処理条件が成立したとすれば、所定時間Ｔｄ後の時刻Ｔ１に、Ｆ／Ｃ前遅角制御が開始される。このＦ／Ｃ前遅角制御の様子を、代表的に、減速度が小さいＸのときを破線、減速度が大きいＹのときを実線でそれぞれ例示する。
【００３８】
減速度が小さいＸのときは、点火時期遅角更新速度が比較的遅く、従来と同じように、時間経過と共に遅角量が徐々に累積して増大され、点火時期がＦ／Ｃ可能点火時期に到達した時刻ＴＸで燃料カットが開始される。そして、この燃料カット状態はエンジン回転数ＮＥがＦ／Ｃ復帰回転数ＮＲＴＮに至る時刻ＴＥＸまで継続される。かくて、減速度が小さいＸのときは、図４のＦ／Ｃ（Ｘ）に示すように、時刻ＴＸから時刻ＴＥＸまでの間の期間Ｆ／Ｃ（Ｘ）において、燃料カット時間が得られる。
【００３９】
一方、減速度が大きいＹのときは、点火時期遅角更新速度が比較的速く、時間経過と共に遅角量が急激に増大され、点火時期がＦ／Ｃ可能点火時期に到達した時刻ＴＹで燃料カットが開始される。そして、この燃料カット状態はエンジン回転数ＮＥがＦ／Ｃ復帰回転数ＮＲＴＮに至る時刻ＴＥＹまで継続される。かくて、減速度が大きいＹのときでも、図４のＦ／Ｃ（Ｙ）に示すように、時刻ＴＹから時刻ＴＥＹまでの間の期間Ｆ／Ｃ（Ｙ）において、燃料カット時間が得られる。
【００４０】
今、この減速度が大きいＹのときの、本実施形態による作用と従来技術における減速度の大小にかかわらず所定の遅角時間を確保するようにした（点火時期遅角更新速度を所定値とした）ものの作用とを対比して説明する。ここで、従来技術の点火時期遅角更新速度は本実施形態による減速度が小さいＸのときの点火時期遅角更新速度と等しいとすると、従来技術のものにおいては、減速度の大小にかかわらず燃料カットが時刻ＴＸで開始されることになる。そして、減速度が小さいときは、時刻ＴＥＸまでの間の期間Ｆ／Ｃ（Ｘ）において、燃料カット時間が得られるが、減速度が大きいときには、エンジン回転数ＮＥのＦ／Ｃ復帰回転数ＮＲＴＮへの到達が速いことから時刻ＴＥＹで終了される。従って、図示の例では、時刻ＴＸから時刻ＴＥＹまでの間の期間Ｆ／Ｃ（Ｐ）においてのみ、燃料カット時間が得られるに過ぎない。
【００４１】
これに対し、本実施形態によれば、減速度が大きいときには、それに応じて点火時期遅角更新速度が速くされているので、燃料カットの開始が時刻ＴＸから時刻ＴＹに早められて、燃料カット継続時間が時刻ＴＹから時刻ＴＥＹまで長く確保される。かくて、燃費の向上が図られるのである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＦ／Ｃ処理およびＦ／Ｃ処理前の点火時期遅角制御処理についての制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態において、減速度とエンジン回転数とに基づき設定されているＦ／Ｃ前遅角更新量（edlabfc）が保存されているマップである。
【図４】本発明の実施形態の作用を従来技術との対比で説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０    内燃機関（エンジン）
１６    点火プラグ
１７    インジェクター
１９    イグニッションコイル
２６    スロットルバルブ
４５    スロットルポジションセンサー
４９    出力軸回転数センサー
７０    ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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