(57)【要約】      （修正有）【課題】シフトチェンジ燃料カット終了直後において触媒中の酸素吸蔵量を迅速に適切な値まで減少させることと、減速燃料カット終了直後の燃料噴射量を削減して燃費向上との両立を図る。【解決手段】内燃機関の回転数が所定以上でアクセル開度が所定未満であるときに減速燃料カット制御を行い、燃料カット制御終了時に目標空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定するリッチ化制御と、燃料カット制御がシフトチェンジの準備操作として行われるシフトチェンジ燃料カットを加えた制御装置において、両燃料カットのどちらであるのかを判定する判定部と、シフトチェンジ燃料カット終了時のリッチ化制御を行う際に設定する目標空燃比と減速燃料カット終了時のリッチ化制御を行う際に設定する目標空燃比とが異なり、後者が前者よりもリーン側である目標空燃比設定部とを具備させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、内燃機関の回転数が所定以上でアクセル開度が所定未満であるときに燃料カット制御を行い、燃料カット制御終了時に目標空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定するリッチ化制御を行う内燃機関の制御装置であって、
燃料カット制御がシフトチェンジの準備操作として行われる内燃機関の出力軸と車軸との間に介在するクラッチの切断に伴う燃料カット制御たるシフトチェンジ燃料カットであるのか、前記シフトチェンジ燃料カット以外の燃料カット制御たる減速燃料カットであるのかを判定する判定部と、
シフトチェンジ燃料カット終了時のリッチ化制御を行う際に設定する目標空燃比と減速燃料カット終了時のリッチ化制御を行う際に設定する目標空燃比とが異なり、後者が前者よりもリーン側である目標空燃比設定部とを具備することを特徴とする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、内燃機関の燃料カット終了直後の空燃比制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、減速時やシフトチェンジ時に内燃機関の燃料カットを行う制御を行うことが知られている。燃料カットを行っている間は、排気系に燃料成分を含まない空気が導入され、三元触媒内に多量の酸素が吸蔵される。一方、この燃料カットの終了直後は、三元触媒内に過剰に吸蔵された酸素を放出させるべく、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定する制御を行うようにしている。そして、リッチ化制御終了後は、失火を防ぐべく、空燃比を所定の速度で緩やかに理論空燃比まで変化させるようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ここで、前記特許文献１記載の制御においては、シフトチェンジの準備操作として行われるエンジン出力軸と車軸との間に介在するクラッチの切断に伴う燃料カット制御たるシフトチェンジ燃料カットの終了直後と、前記シフトチェンジ燃料カット以外の燃料カット制御たる減速燃料カットの終了直後とで、空燃比を同一の値に設定している。しかし、このような設定においては、以下に述べるような問題が存在する。
【０００４】
シフトチェンジ燃料カットを行う際には、エンジン回転数を迅速に低下させるために、燃料カット開始条件が成立した直後、直ちに燃料噴射量を０にするようにしている。従って、サージタンクに残存する空気がエンジンに導入され、燃焼に利用されないまま排気系に多量に流れるため、三元触媒に多量の酸素が吸蔵される。その一方で、シフトアップの操作は短時間に連続して複数行われることが多く、三元触媒に吸蔵された酸素の量を次回のシフトアップまでに適正な値に回復させる必要がある。この要望に対応するには、シフトチェンジ燃料カット終了直後の目標空燃比を理論空燃比より大幅にリッチ側に設定するとよい。
【０００５】
一方、減速燃料カットを行う際には、減速ショックを避けるべく、燃料カット開始条件が成立した後、所定期間（具体的には、所定時間又は所定サイクル数）だけ通常より減量した量の燃料を噴射し、サージタンクに残存する空気と混合させて燃焼させた後、燃料噴射量を０にするようにしている。従って、三元触媒に吸蔵される酸素の量は、燃料カット制御を行う期間の長さが同一であればシフトチェンジ燃料カット時と比較して少ない。また、減速燃料カットが短時間に連続して行われることも少ない。すなわち、減速燃料カット終了時に三元触媒から急速に酸素を放出させる必要性は小さい。それにもかかわらず、燃料カット終了直後の目標空燃比を理論空燃比より大幅にリッチ側に設定すると、リッチ化制御終了後、目標空燃比が理論空燃比に達するまでに多くの燃料が余分に噴射され、燃費が悪化するという問題が発生する。
【０００６】
しかし、前段で述べた燃費の悪化に対処すべく燃料カット終了直後の目標空燃比のリッチ化の幅を小さくすると、シフトチェンジ燃料カット終了時に三元触媒に吸蔵された酸素の量が適切な値まで減少するのに多くの時間を要し、短時間に連続してシフトアップが行われた場合、三元触媒の酸素吸蔵能力が飽和するという別の問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２６０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上の点に着目し、シフトチェンジ燃料カット終了直後において触媒中の酸素吸蔵量を迅速に適切な値まで減少させることと、減速燃料カット終了直後の燃料噴射量を削減して燃費向上を図ることとの両立を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両に搭載され、内燃機関の回転数が所定以上でアクセル開度が所定未満であるときに燃料カット制御を行い、燃料カット制御終了時に目標空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定するリッチ化制御を行う内燃機関の制御装置であって、燃料カット制御がシフトチェンジの準備操作として行われる内燃機関の出力軸と車軸との間に介在するクラッチの切断に伴う燃料カット制御たるシフトチェンジ燃料カットであるのか、前記シフトチェンジ燃料カット以外の燃料カット制御たる減速燃料カットであるのかを判定する判定部と、シフトチェンジ燃料カット終了時のリッチ化制御を行う際に設定する目標空燃比と減速燃料カット終了時のリッチ化制御を行う際に設定する目標空燃比とが異なり、後者が前者よりもリーン側である目標空燃比設定部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
このような制御を行う制御装置を採用すれば、上述したように三元触媒から急速に酸素を放出させる必要性が小さい減速燃料カット終了時において、シフトチェンジ燃料カット終了時よりも目標空燃比をリーン側に設定しているので、リッチ化制御を行った後目標空燃比を理論空燃比に戻すまでの時間を短縮できる。すなわち、リッチ化制御終了後に余分に噴射される燃料を削減して燃費の向上を図ることができる。
【００１１】
なお、本発明において、「アクセル開度が所定未満であるとき」とは、「アクセルが全閉であるとき」を含む概念である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シフトチェンジ燃料カット終了直後において触媒中の酸素吸蔵量を迅速に適切な値まで減少させることと、減速燃料カット終了直後の燃料噴射量を削減して燃費向上を図ることとの両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成説明図。
【図２】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態に係る作用説明図。
【図５】同実施形態に係る作用説明図。
【図６】同実施形態に係る作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
内燃機関１００は、自動車用の火花点火式のもので、複数の気筒を有する。図１には、その１気筒の構成を代表して図示している。
【００１６】
この内燃機関１００の吸気系１には、電子スロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３の下流には、燃料噴射弁４が取り付けられている。燃焼室５を形成するシリンダヘッド６には、吸気弁７及び排気弁８が配設されるとともに、火花を発生する点火プラグ９が装着されている。電子スロットルバルブ２、燃料噴射弁４、及び点火プラグ９は、電子制御装置１０により制御される。電子スロットルバルブ２の開度は、通常、図示しないアクセルペダルの操作量（踏度）に応じて制御されるが、アイドリング時等、アクセルペダルの操作量とは無関係に制御されることもある。
【００１７】
この内燃機関１００の排気系１１には、図示しないマフラに至るまでの排気管路１２に触媒である三元触媒１３が配設されている。この三元触媒１３より上流側には、三元触媒１３の上流側における空燃比または酸素濃度に応じた出力信号を電子制御装置１０に出力する空燃比センサ１４を設けている。一方、三元触媒１３より下流側には、三元触媒１３中の酸素濃度に応じた信号を電子制御装置１０に出力するリアＯ2センサ１５を設けている。また、この内燃機関１００は、クラッチを介して手動変速機に接続している。前記クラッチは図示しないクラッチペダルが踏み込まれた際に内燃機関と手動変速機との間の動力の伝達を切断する。手動変速機は、図示しないシフトレバーに対する操作を受けて作動する周知のものである。
【００１８】
電子制御装置１０は、図１に概略的に示すように、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、フラッシュメモリ１０ｄ、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅ等を包有するマイクロコンピュータシステムである。Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅには、空気流量を検出するためのエアフローメータ２１から出力される空気流量信号ａ、車速を検出する車速センサ２２から出力される車速信号ｂ、エンジン回転数を検出する回転数センサ２３から出力される回転数信号ｃ、電子スロットルバルブ２の開度を検出するスロットルポジションセンサ２４から出力されるスロットル開度信号ｄ、吸気通路２内の吸気圧を検出する圧力センサ２５から出力される吸気圧信号ｅ、吸気通路２内の吸気温を検出する吸気温センサ２６から出力される吸気温信号ｆ、冷却水温を検出する水温センサ２７から出力される水温信号ｇ、シフトレバーの位置を検知するセンサ２８から出力されるシフト状態信号ｈ、空燃比センサ１４から出力される空燃比信号ｉ、リアＯ2センサ１５から出力される電圧信号ｊ、クラッチペダルの操作状態を示すセンサ２９から出力されるクラッチ信号ｋ等が入力される。また、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅからは、電子スロットルバルブ２に対してスロットルバルブ開閉信号ｐ、燃料噴射弁４に対して燃料噴射信号ｑ、点火プラグ９（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｒ等を出力する。
【００１９】
各種制御用のプログラムは、ＲＯＭ１０ｃ又はフラッシュメモリ１０ｄに格納されており、そのプログラムがＲＡＭ１０ｂに読み込まれＣＰＵ１０ａによって解読される。ＣＰＵ１０ａは、エンジン１００の運転制御に必要な各種信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋをＩ／Ｏインタフェース１０ｅを介して取得し、それら信号が示す情報に基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｐ，ｑ，ｒをＩ／Ｏインタフェース１０ｅを介して印加する。
【００２０】
また、本実施形態では、電子制御装置１０は、回転数Ｎｅが所定の閾値以上である、電子スロットルバルブ２の異常が検出されていない、アクセルペダルの操作量が０である、車速が０でない、暖機状態である、横滑り防止装置が作動していない、及び触媒が過熱していない、といった条件を満たしている場合に燃料カット条件が成立したものとみなして燃料カット制御を行う。
【００２１】
そして、電子制御装置１０は、燃料カット終了直後に、目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0よりもリッチ側に設定するリッチ化制御を行う。
【００２２】
しかして本実施形態では、燃料カット終了直後に、直前の燃料カット制御がシフトチェンジ燃料カットであるのか減速燃料カットであるのかを判定し、シフトチェンジ燃料カット終了直後のリッチ化制御を行う際の目標空燃比ＡＦである第１の値ＡＦ1よりも、減速燃料カット終了直後のリッチ化制御を行う際の目標空燃比ＡＦである第２の値ＡＦ2をリーン側に設定するようにしている。
【００２３】
より具体的には、燃料カット制御を行う際にクラッチペダルに操作が加えられていた場合にはシフトチェンジ燃料カットと判定し、燃料カット終了直後の目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0よりリッチ側の第１の値ＡＦ1に設定する。一方、燃料カット制御を行う際にクラッチペダルに操作が加えられていなかった場合には減速燃料カット制御と判定し、燃料カット終了直後の目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0よりリッチ側で前記第１の値ＡＦ1よりはリーン側の第２の値ＡＦ2に設定する。
【００２４】
燃料カット終了直後のリッチ化制御において、電子制御装置１０は、判定部及び目標空燃比設定部として機能する。すなわち、電子制御装置１０は、本発明の制御装置として機能する。
【００２５】
以下、燃料カット制御を行うためのプログラムが行う処理の手順をフローチャートである図２を参照しつつ以下に述べる。
【００２６】
まず、燃料カット制御開始のための条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ１）。燃料カット制御開始のための条件を満たしている場合には、次いで、クラッチペダルに操作が加えられているか否かを判定する（Ｓ２）。クラッチペダルに操作が加えられている場合には、シフトチェンジ燃料カット制御を行う（Ｓ３）。このシフトチェンジ燃料カット制御においては、回転数を迅速に低下させるために、クラッチペダルに操作が加えられたことが検出された際に直ちに燃料噴射を中止する。一方、クラッチペダルに操作が加えられていない場合には、減速燃料カット制御を行う（Ｓ４）。この減速燃料カット制御においては、減速ショックを避けるべく、燃料カット開始条件が成立した後、所定期間（具体的には、所定時間又は所定サイクル数）だけ通常より減量した量の燃料を噴射し、サージタンクに残存する空気と混合させて燃焼させた後、燃料噴射量を０にするようにしている。
【００２７】
次いで、燃料カット終了直後のリッチ化制御を行うためのプログラムが行う処理の手順をフローチャートである図３を参照しつつ以下に述べる。
【００２８】
まず、燃料カット終了のための条件を満たしているか否かを判定し（Ｓ５）、燃料カット終了条件を満たしている場合には、引き続き直前の燃料カット制御がシフトチェンジ燃料カットであったのか減速燃料カットであったのかを判定する（Ｓ６）。直前の燃料カット制御がシフトチェンジ燃料カットであった場合には、目標空燃比ＡＦを第１の値ＡＦ1に設定する（Ｓ７）。一方、直前の燃料カット制御がシフトチェンジ燃料カットでなかった、すなわち燃料カット制御が減速燃料カットであった場合には、目標空燃比ＡＦを前記第１の値ＡＦ1よりもリーン側である第２の値ＡＦ2に設定する（Ｓ８）。
【００２９】
その後、以下の制御を行う。すなわち、触媒酸素吸蔵量が所定の閾値を下回っているか又はリアＯ2センサの出力が理論空燃比ＡＦ0よりもリッチ側であることを示しているという条件を満たしているか否かを判定し、この条件を満たしている場合には目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0に漸次移行させるための制御を行う。具体的には、目標空燃比ＡＦを、失火を防ぐべく所定の速度で緩やかに理論空燃比ＡＦ0まで変化させるようにしている。一方、触媒酸素吸蔵量が所定の閾値を下回っておらず、リアＯ2センサの出力が理論空燃比ＡＦ0よりもリッチ側でないことを示している場合には、目標空燃比ＡＦを前段で述べた制御で設定した第１の値ＡＦ1又は第２の値ＡＦ2に設定する。ここで、触媒酸素吸蔵量は、燃料噴射量、エアフローメータが示す空気流量、及び圧力計が示す吸気負圧をパラメータとして燃料噴射タイミングごとに更新される。
【００３０】
すなわち、図４に示すように、シフトアップ操作が行われ、かつ燃料カット開始条件が成立した場合には、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３の制御が順次行われる。すなわち、シフトチェンジ燃料カットが行われる。燃料カット終了直後すなわち前記図４の時間帯Ｔ1及び時間帯Ｔ2には、ステップＳ５→Ｓ６→Ｓ７の制御が順次行われる。換言すれば、目標空燃比ＡＦが第１の値ＡＦ1に設定され、燃料カット終了後のリッチ化制御が行われる。そして、時間帯Ｔ2の終了の際に触媒酸素吸蔵量が所定の閾値を下回るので、目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0になるまで所定の速度でリーン側に変化させる制御が行われる。
【００３１】
一方、図５に示すように、シフトチェンジ操作が行われていないが燃料カット開始条件が成立した場合には、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ４の制御が順次行われる。すなわち、減速燃料カットが行われる。燃料カット終了直後すなわち前記図５の時間帯Ｔ3には、ステップＳ５→Ｓ６→Ｓ８の制御が順次行われる。換言すれば、目標空燃比ＡＦが第２の値ＡＦ2（＞ＡＦ1）に設定され、燃料カット終了後のリッチ化制御が行われる。そして、時間帯Ｔ3の終了の際に触媒酸素吸蔵量が所定の閾値を下回るので、目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0になるまで所定の速度でリーン側に変化させる制御が行われる。ここで、目標空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦ0になるまでの時間は、燃料カット終了直後の目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合と比較して短い。さらに説明すると、燃料カット終了後のリッチ化制御中に噴射される燃料の量のうち理論空燃比を超える部分の量は、触媒酸素吸蔵量が所定の閾値を下回るようになるまでに必要な燃料噴射量であるので、目標空燃比にかかわらず一定である。前記燃料噴射量は、本実施形態に係る制御を行った場合は図５の長方形Ｅ3の面積、目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合は同図の長方形ｅ3の面積に対応する。一方、本実施形態に係る制御を行うことにより目標空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦ0になるまでに余分に噴射される燃料の量は図５の三角形Ｆ3の面積に対応するのに対し、目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合の余分に噴射される燃料の量は同図の三角形ｆ3の面積に対応する。従って、本実施形態に係る制御を行うことにより、リッチ化制御中の目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合と比較して、これら三角形Ｆ3、ｆ3の面積の差に対応する分だけ余分に噴射される燃料の量が少なくなる。
【００３２】
そして、図６に示すように、シフトダウン操作が行われ、かつ燃料カット開始条件が成立した場合には、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３の制御が順次行われる。すなわち、シフトチェンジ燃料カットが行われる。シフトダウン操作の完了後、燃料カット開始条件が引き続き成立している場合、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ４の制御が順次行われる。すなわち、減速燃料カットが行われる。そして、アクセルペダルが踏まれるか又は回転数が閾値を下回る等により燃料カット制御を終了した直後すなわち前記図６の時間帯Ｔ4には、その直前の燃料カット制御は減速燃料カットであるので、ステップＳ５→Ｓ６→Ｓ８の制御が順次行われる。換言すれば、目標空燃比が第２の値ＡＦ2（＞ＡＦ1）に設定され、燃料カット終了後のリッチ化制御が行われる。そして、時間帯Ｔ4の終了の際に触媒酸素吸蔵量が所定の閾値を下回るので、目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0になるまで所定の速度でリーン側に変化させる制御が行われる。この場合も、目標空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦ0になるまでの時間は、燃料カット終了直後の目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合と比較して短い。さらに説明すると、燃料カット終了後のリッチ化制御中に噴射される燃料の量のうち理論空燃比を超える部分の量は、触媒酸素吸蔵量が所定の閾値を下回るようになるまでに必要な燃料噴射量であるので、目標空燃比にかかわらず一定である。前記燃料噴射量は、本実施形態に係る制御を行った場合は図６の長方形Ｅ4の面積、目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合は同図の長方形ｅ4の面積にそれぞれ対応する。一方、本実施形態に係る制御を行うことにより目標空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦ0になるまでに余分に噴射される燃料の量は図６の三角形Ｆ4の面積に対応するのに対し、目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合の余分に噴射される燃料の量は同図の三角形ｆ4の面積に対応する。従って、本実施形態に係る制御を行うことにより、リッチ化制御中の目標空燃比を第１の値ＡＦ1に設定した場合と比較して、これら三角形Ｆ4、ｆ4の面積の差に対応する分だけ余分に噴射される燃料の量が少なくなる。
【００３３】
以上に述べたように、本実施形態に係る制御によれば、減速燃料カット終了直後における目標空燃比ＡＦである第２の値ＡＦ2を、シフトチェンジ燃料カット終了直後における目標空燃比ＡＦである第１の値ＡＦ1よりもリーン側に設定することにより、減速燃料カット終了直後のリッチ化制御を行った後目標空燃比ＡＦを理論空燃比ＡＦ0に戻すまでの時間を短縮できる。すなわち、目標空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦ0になるまでに余分に噴射される燃料の量を少なくすることができ、従って燃費の向上を図ることができる。
【００３４】
なお、本発明は以上に述べた実施の形態に限らない。
【００３５】
例えば、上述した実施形態では、手動変速機を搭載した車両に本発明を適用しているが、手動変速機に用いられるものと同様のギアセット、変速比を自動的に変更するための機構、及びクラッチの切断・接続を自動的に行うための機構を少なくとも備えるオートメーテッド・マニュアル・トランスミッションと呼ばれるタイプの自動変速機を搭載した車両にも本発明は適用可能である。
【００３６】
また、燃料カット制御がシフトチェンジ燃料カットであるか減速燃料カットであるかの判定は、他の方法により行うようにしてもよい。
【００３７】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００３８】
４…燃料噴射弁
１０…電子制御装置
１４…空燃比センサ
１５…リアＯ2センサ
２１…エアフローメータ
２３…回転数センサ
【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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