(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態に基づいて燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードを備えた内燃機関において、前記燃焼室への前記燃料の供給を再開する前記燃料カットモードからの燃料復帰時に、前記内燃機関の回転速度が第１の所定回転速度まで低下したときに前記燃料カットモードから燃料復帰して前記燃料の供給を再開する制御手段と、前記内燃機関の回転速度が前記第１の所定回転速度よりも高回転速度側に設定された第２の所定回転速度まで低下したときに空気量を増大する吸入空気量補正手段とを備え、
前記吸入空気量補正手段により空気量が増大されているときには、前記制御手段によって目標空燃比が理論空燃比よりも希薄側に設定された希薄空燃比モードを選択すると共に、
前記内燃機関の減速変化率が所定値以上のときに、前記第１の所定回転速度及び第２の所定回転速度を前記減速変化率に応じてそれぞれ高回転速度側に補正することを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段には、
前記内燃機関の減速変化率が所定値以上の場合、前記燃料カットモードからの燃料復帰時は前記希薄空燃比モードを選択すると共に前記希薄空燃比モードでの目標空燃比を、前記内燃機関の減速変化率が所定値未満の場合の目標空燃比よりも濃化側に補正する機能が備えられていることを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記内燃機関は、吸気行程で燃料噴射を行う前期噴射リーンモードと、圧縮行程で燃料噴射を行う後期噴射リーンモードが選択可能な筒内噴射内燃機関であり、前記制御手段には、前記燃料カットモードからの燃料復帰時は前記圧縮行程噴射モードを選択する機能が備えられていることを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記内燃機関の減速変化率が所定値以上のときに、前記第１の所定回転速度を減速変化率に応じて高回転速度側に補正すると共に、前記第２の所定回転速度を減速変化率に応じて燃料復帰までに予想される時間に対応して空気量を増加させるように高回転速度側に補正することを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記内燃機関は燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関であって、
前記吸入空気量補正手段は、スロットル弁をバイパスするバイパス通路のバイパス弁もしくは電子制御スロットル弁からなり、
前記吸入空気量補正手段の開度を制御する吸入空気量制御手段と、
前記内燃機関の減速変化率が所定値以上のときに、前記第２の所定回転速度を減速変化率に応じて高回転速度側に補正すると共に、前記第１の所定回転速度を補正された第２の所定回転速度に基づき補正する補正手段とを備え、
前記吸入空気量補正手段は、
前記減速変化率が所定値未満のとき前記内燃機関の回転速度が前記第２の所定回転速度まで低下したとき、もしくは、前記減速変化率が所定値以上のとき前記内燃機関の回転速度が前記補正された第２の所定回転速度まで低下したときに、目標空燃比が理論空燃比よりも希薄側に設定され圧縮行程中に燃焼室内に燃料の供給を行う圧縮行程噴射モードにおけるアイドル運転時の空気量がほぼ得られるように前記バイパス弁もしくは前記電子制御スロットル弁の開度を制御し、
そして、前記吸入空気量補正手段により空気量が増大されているときには、前記制御手段によって前記圧縮行程噴射モードを選択する
ことを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関の空気量制御装置に関し、特に、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内噴射内燃機関において、燃料カットモードからの燃料復帰時におけるトルクダウンの低減を企図したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料消費率を向上させて燃費の向上を図るため、空燃比を理論空燃比よりも希薄な空燃比、即ち、リーン空燃比として運転可能な内燃機関（エンジン）が開発され実用化されている。
【０００３】
従って、リーン空燃比として運転可能なエンジンでは、燃焼室や吸気ポートの形状、燃料噴射方式を工夫して燃焼室内の混合気を層状化し、これにより燃料濃度の高い混合気を極力点火プラグの近傍に集め、着火性を向上させるようにしている。このように、混合気を好適に層状化できるようになると、点火プラグ近傍の混合気の燃料濃度のみを高くし、全体として空燃比を希薄化する、即ち、リーン化することが可能になる。また、空燃比を広い範囲で自在に制御することが可能になる。
【０００４】
一方で、燃料消費率を更に向上させるため、運転状態により車両の減速状態が検出された場合、エンジンの燃焼室への燃料の供給を停止する制御（燃料カットモード）が実施されている。燃料カットモードでは、空気量が多いと十分な減速感が得られないため、吸気量も減少させるようにしている。車両が減速してエンジンの回転速度が所定回転速度まで低下すると、燃料の供給を再開（燃料復帰）してエンジンのアイドル回転状態が維持されるようになっている。燃料復帰時には、吸気量が減らされた状態になっているために空気量が不足してエンジンの回転速度が低下してしまう、いわゆるトルクダウンが生じる虞がある。このため、燃料復帰時には、混合気の燃料濃度を多少高くする等してトルクダウンを防ぐようにしている。
【０００５】
エンジンの燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードでは、エンジンの回転速度が所定回転速度まで低下して燃料復帰する場合、混合気の燃料濃度を多少高くする等してトルクダウンを防止している。しかし、混合気の燃料濃度を高くするには限度があり、トルクダウンを十分に防止するには至っていないのが現状である。特に、筒内噴射内燃機関において圧縮行程で燃料噴射を行うものでは、空燃比が濃くなりすぎると失火に至る可能性があるため、混合気の燃料濃度をあまり濃くすることができない。
【０００６】
また、燃料復帰時に少しでも空気量を確保するために、燃料カットモード中に空気量の減少を抑えるようにすることも考えられている。しかし、燃料カットモード中に空気量の減少を抑えると、吸気マニホールド内の圧力が高くなり空気量が多い状態になって減速不良（空走感）が発生してしまう。
そこで、燃料カットモードからの復帰時の燃焼安定性を向上する手段としては、例えば特開平４−３２５７４２号公報に記載されたようなものが従来から知られている。上記公報に記載されたエンジンでは、燃料カット復帰回転数以下にエンジン回転数が低下すると所定の空気量まで復帰した段階で燃料供給を再開するために、スロットル弁やシャッタバルブを所定開度開き、その後燃料復帰を行うことにより失火を防止して燃焼安定性の確保を達成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように燃料カットモードからの復帰時にスロットル弁等の開度が所定開度に開弁してから燃料供給を行うと、失火を防止して燃焼安定性の確保することが一応は可能となる。しかし、このような制御を行ったのでは、燃料供給時のエンジン回転数を考慮していないため、エンジン回転数の変化度合が異なる際には、燃料カット復帰時の燃料供給が行われるエンジン回転数が一定とならず、エンジン回転数の変化度合が大きいような場合では、エンジン回転数が非常に低下しているにもかかわらず燃料供給が行われないためにトルクダウンが生じてエンジンストールに陥る虞がある。また、エンジン回転数の変化度合が小さいような場合では、エンジンストールに至らず未だ十分燃料カットが可能であるにもかかわらず燃料供給を開始することとなり、燃費が悪化する虞がある。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃料カットモードからの燃料復帰時におけるトルクダウンを低減しつつ、燃費を向上することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、運転状態に基づいて燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードを備えた内燃機関において、前記燃焼室への前記燃料の供給を再開する前記燃料カットモードからの燃料復帰時に、前記内燃機関の回転速度が第１の所定回転速度まで低下したときに前記燃料カットモードから燃料復帰して前記燃料の供給を再開する制御手段と、前記内燃機関の回転速度が前記第１の所定回転速度よりも高回転速度側に設定された第２の所定回転速度まで低下したときに空気量を増大する吸入空気量補正手段とを備え、前記吸入空気量補正手段により空気量が増大されているときには、前記制御手段によって目標空燃比が理論空燃比よりも希薄側に設定された希薄空燃比モードを選択すると共に、前記内燃機関の減速変化率が所定値以上のときに、前記第１の所定回転速度及び第２の所定回転速度を前記減速変化率に応じてそれぞれ高回転速度側に補正するようにし、前記吸入空気量補正手段により空気量が増大されているときには、前記制御手段によって目標空燃比が理論空燃比よりも希薄側に設定された希薄空燃比モードを選択することを特徴とするものである。また、減速変化率が大きい場合には第２の所定回転速度が高回転速度側に補正されて空気量の増大時期が早まり、急減速時における燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度低下が防止される。
【０００９】
燃料カットモードで燃焼室への燃料の供給を停止している際に、内燃機関の回転速度が第２の所定回転速度まで低下したときは吸入空気量補正手段により空気量を増大させ、その後、内燃機関の回転速度が第１の所定回転速度まで低下したときは制御手段により燃料カットモードから燃料復帰して燃料の供給を再開させるようにする。これにより、燃料の供給を再開する燃料復帰時には、空気量が増大されている状態になり、また、所定の回転速度で燃料の供給が再開されるので、燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度低下を低減しつつ燃費の悪化が低減される。
【００１０】
そして、前記制御手段には、前記内燃機関の減速度合いが大きい場合、前記第２の所定回転速度を高回転速度側に補正する機能が備えられていることを特徴とし、減速度合が大きい場合には第２の所定回転速度が高回転速度側に補正されて空気量の増大時期が早まり、急減速時における燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度低下が防止される。
【００１１】
また、前記内燃機関の減速変化率が所定値以上の場合、前記燃料カットモードからの燃料復帰時は前記希薄空燃比モードを選択すると共に前記希薄空燃比モードでの目標空燃比を、前記内燃機関の減速変化率が所定値未満の場合の目標空燃比よりも濃化側に補正する機能が備えられ、減速変化率が大きい場合には希薄空燃比モードが選択されると共に希薄空燃比モードでの燃料が多めに供給され、急減速時における燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度低下が防止される。また、前記内燃機関は、吸気行程で燃料噴射を行う前期噴射リーンモードと、圧縮行程で燃料噴射を行う後期噴射リーンモードが選択可能な筒内噴射内燃機関であり、前記制御手段には、前記燃料カットモードからの燃料復帰時は前記圧縮行程噴射モードを選択する機能が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記内燃機関は、少なくとも圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードが選択可能な筒内噴射内燃機関であり、前記制御手段には、前記燃料カットモードからの燃料復帰時は前記圧縮行程噴射モードを選択する機能が備えられていることを特徴とし、燃料カットモードからの燃料復帰時に応答性や燃焼の良好な圧縮行程噴射モードが選択されることにより、燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度の落ち込みを防止することができると共に、復帰回転速度である第１の所定回転速度をより低回転速度側に設定することができ、燃料カットモードを拡大することが可能となってより燃費を向上することができる。
また、上記目的を達成するための本発明の構成は、運転状態に基づいて燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードを備え、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関において、前記燃焼室への前記燃料の供給を再開する前記燃料カットモードからの燃料復帰時に、前記内燃機関の回転速度が第１の所定回転速度まで低下したときに前記燃料カットモードから燃料復帰して前記燃料の供給を再開する制御手段と、スロットル弁をバイパスするバイパス通路のバイパス弁もしくは電子制御スロットル弁からなり、前記内燃機関の回転速度が前記第１の所定回転速度よりも高回転速度側に設定された第２の所定回転速度まで低下したときに空気量を増大する吸入空気量補正手段と、前記吸入空気量補正手段の開度を制御する吸入空気量制御手段と、前記内燃機関の減速変化率が所定値以上のときに、前記第２の所定回転速度を減速変化率に応じて高回転速度側に補正すると共に、前記第１の所定回転速度を補正された第２の所定回転速度に基づき補正する補正手段とを備え、前記吸入空気量補正手段は、前記減速変化率が所定値未満のとき前記内燃機関の回転速度が前記第２の所定回転速度まで低下したとき、もしくは、前記減速変化率が所定値以上のとき前記内燃機関の回転速度が前記補正された第２の所定回転速度まで低下したときに、目標空燃比が理論空燃比よりも希薄側に設定され圧縮行程中に燃焼室内に燃料の供給を行う圧縮行程噴射モードにおけるアイドル運転時の空気量がほぼ得られるように前記バイパス弁もしくは前記電子制御スロットル弁の開度を制御し、そして、前記吸入空気量補正手段により空気量が増大されているときには、前記制御手段によって前記圧縮行程噴射モードを選択することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施形態例を説明する。図示の実施形態例は、内燃機関として、燃焼室内に直接燃料を噴射するようにした多気筒型筒内噴射内燃機関を例に挙げて説明してある。図１には本発明の一実施形態例に係る空気量制御装置を備えた多気筒型筒内噴射内燃機関の概略構成、図２には燃料噴射制御マップを示してある。
【００１４】
図１に基づいて多気筒型筒内噴射内燃機関の構成を説明する。多気筒型筒内噴射内燃機関としては、例えば、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列４気筒ガソリンエンジン（筒内噴射エンジン）１が適用される。筒内噴射エンジン１は、燃焼室や吸気装置及び排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）等が筒内噴射専用に設計されている。
【００１５】
筒内噴射エンジン１のシリンダヘッド２には各気筒毎に点火プラグ３が取り付けられると共に、各気筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁４が取り付けられている。燃焼室５内には燃料噴射弁４の噴射口が開口し、ドライバ２０を介して燃料噴射弁４から噴射される燃料が燃焼室５内に直接噴射されるようになっている。筒内噴射エンジン１のシリンダ６にはピストン７が上下方向に摺動自在に支持され、ピストン７の頂面には半球状に窪んだキャビティ８が形成されている。キャビティ８により、吸気流に通常のタンブル流とは逆の逆タンブル流を発生させるようになっている。
【００１６】
シリンダヘッド２には燃焼室５を臨む吸気ポート９及び排気ポート１０が形成され、吸気ポート９は吸気弁１１の駆動によって開閉され、排気ポート１０は排気弁１２の駆動によって開閉される。シリンダヘッド２の上部には吸気側のカムシャフト１３及び排気側のカムシャフト１４が回転自在に支持され、吸気側のカムシャフト１３の回転により吸気弁１１が駆動され、排気側のカムシャフト１４の回転により排気弁１２が駆動される。排気ポート１０には大径の排気ガス再循環ポート（ＥＧＲポート）１５が斜め下方に向けて分岐している。
【００１７】
筒内噴射エンジン１のシリンダ６の近傍には冷却水温を検出する水温センサ１６が設けられている。また、各気筒の所定のクランク位置（例えば75度BTDC及び５度BTDC）でクランク角信号SGT を出力するベーン型のクランク角センサ１７が設けられ、クランク角センサ１７はエンジン回転速度を検出可能としている。また、クランクシャフトの半分の回転数で回転するカムシャフト１３，１４には気筒識別信号SGC を出力する識別センサ１８が設けられ、気筒識別信号SGC によりクランク角信号SGT がどの気筒のものか識別可能とされている。尚、図中の符号で１９は点火プラグ３に高電圧を印加する点火コイルである。
【００１８】
吸気ポート９には吸気マニホールド２１を介して吸気管４０が接続され、吸気マニホールド２１にはサージタンク２２が備えられている。また、吸気管４０には、エアクリーナ２３、スロットルボデー２４、ステッパモータ式の第１エアバイパス弁２５及びエアフローセンサ２６が備えられている。エアフローセンサ２６は吸入空気量を検出するもので、例えば、カルマン渦式フローセンサが用いられている。尚、サージタンク２２にブースト圧センサを取り付け、ブースト圧センサで検出される吸気管圧力から吸入空気量を求めることもできる。
【００１９】
吸気管４０にはスロットルボデー２４を迂回して吸気マニホールド２１に吸気を行う大径のエアバイパスパイプ２７が設けられ、エアバイパスパイプ２７にはリニアソレノイド式の第２エアバイパス弁２８が設けられている。エアバイパスパイプ２７は吸気管４０に準ずる流路面積を有し、第２エアバイパス弁２８の全開時には筒内噴射エンジン１の低中速域で要求される量の吸気が可能とされている。
【００２０】
スロットルボデー２４には流路を開閉するバタフライ式のスロットル弁２９が設けられると共に、スロットル弁２９の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０が備えられている。スロットル弁２９の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０からは、スロットル弁２９の開度に応じたスロットル電圧が出力され、スロットル電圧に基づいてスロットル弁２９の開度が認識されるようになっている。また、スロットルボデー２４にはスロットル弁２９の全閉状態を検出して筒内噴射エンジン１のアイドリング状態を認識するアイドルスイッチ３１が備えられている。
【００２１】
一方、排気ポート１０には排気マニホールド３２を介して排気管３３が接続され、排気マニホールド３２にはO2センサ３４が取り付けられている。また、排気管３３には三元触媒３５及び図示しないマフラーが備えられている。また、ＥＧＲポート１５は大径のＥＧＲパイプ３６を介して吸気マニホールド２１の上流側に接続され、ＥＧＲパイプ３６にはステッパモータ式のＥＧＲ弁３７が設けられている。
【００２２】
燃料タンク４１に貯留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ４２に吸い上げられ、低圧フィードパイプ４３を介して筒内噴射エンジン１側に送給される。低圧フィードパイプ４３内の燃料圧力は、リターンパイプ４４に設けられた第１燃圧レギュレータ４５により比較的低圧（低燃圧）に調圧される。筒内噴射エンジン１側に送給された燃料は、高圧燃料ポンプ４６により高圧フィードパイプ４７及びデリバリパイプ４８を介して各燃料噴射弁４に送給される。
【００２３】
高圧燃料ポンプ４６は、例えば、斜板アキシャルピストン式であり、排気側のカムシャフト１４又は吸気側のカムシャフト１３により駆動され、筒内噴射エンジン１のアイドリング運転時においても所定圧力以上の吐出圧を発生可能としている。そして、デリバリパイプ４８内の燃料圧力は、リターンパイプ４９に設けられた第２燃圧レギュレータ５０により比較的高圧（高燃圧）に調圧される。
【００２４】
第２燃圧レギュレータ５０には電磁式の燃圧切換弁５１が取り付けられ、燃圧切換弁５１はオン状態で燃料をリリーフしてデリバリパイプ４８内の燃料圧力を低燃圧に低下させることが可能である。尚、図中の符号で５２は、高圧燃料ポンプ４６の潤滑や冷却等に利用された一部の燃料を燃料タンク４１に還流させるリターンパイプである。
【００２５】
車両には制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１が設けられ、このＥＣＵ６１には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣＵ６１によって筒内噴射エンジン１の総合的な制御が実施される。前述した各種センサ類の検出情報はＥＣＵ６１に入力され、ＥＣＵ６１は各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４のドライバ２０や点火コイル１９、ＥＧＲ弁３７等を駆動制御する。
【００２６】
尚、ＥＣＵ６１の入力側には、前述した各種センサ類の他に、図示しない多数のスイッチ類等が接続され、また、出力側にも図示しない各種警告手段や機器類が接続されている。
【００２７】
上述した筒内噴射エンジン１では、筒内噴射エンジン１が冷機状態にある時には、運転者がイグニッションキーをオン操作すると、低圧燃料ポンプ４２と燃圧切換弁５１がオンにされて燃料噴射弁４に低燃圧の燃料が供給される。次に、運転者がイグニッションキーをスタート操作すると、図示しないセルモータにより筒内噴射エンジン１がクランキングされ、同時にＥＣＵ６１による燃料噴射制御が開始される。
【００２８】
この時点では、ＥＣＵ６１は前期噴射モード（即ち、吸気行程で燃料が噴射されるモード）を選択し、比較的リッチな空燃比となるように燃料が噴射される。
【００２９】
このような始動時においては、第２エアバイパス弁２８は略全閉近傍まで閉鎖されている。従って、燃焼室５への吸気は、スロットル弁２９の隙間や第１エアバイパス弁２５を介して行われる。尚、第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８とはＥＣＵ６１により一元管理され、スロットル弁２９を迂回する吸入空気の必要量に応じてそれぞれの開弁量が決定される。
【００３０】
このようにして筒内噴射エンジン１の始動が完了し、筒内噴射エンジン１がアイドル運転を開始すると、高圧燃料ポンプ４６は定格の吐出作動が開始され、ＥＣＵ６１により燃圧切換弁５１がオフにされて燃料噴射弁４に高圧の燃料が供給される。この時の要求燃料噴射量は、高圧燃料ポンプ４６の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とから得られる。
【００３１】
水温センサ１６で検出される冷却水温が所定値に上昇するまでは、始動時と同様に前期噴射モードが選択されて燃料が噴射される。エアコン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転速度の制御は、第１エアバイパス弁２５によって行われる。所定サイクルが経過してO2センサ３４が活性化されると、O2センサ３４の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御が開始される。これにより、有害排気ガス成分が三元触媒３５によって良好に浄化される。
【００３２】
筒内噴射エンジン１の暖機が完了すると、ＥＣＵ６１は、スロットル弁２９の開度に応じたスロットル電圧から得た目標出力相関値、例えば、目標平均有効圧Ｐetとエンジン回転速度とに基づき、図２の燃料噴射マップから現在の燃料噴射領域を検索して燃料噴射モードを決定する。これにより、各燃料噴射モードでの目標空燃比に応じた燃料噴射量が決定され、この燃料噴射量に応じて燃料噴射弁４が駆動制御されると共に、点火コイル１９が駆動制御される。また、同時に第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８及びＥＧＲ弁３７の開閉制御も実施される。
【００３３】
アイドル運転時や低速走行時等の低負荷域では、燃料噴射領域は図２中の後期噴射リーンモードが選択される。この場合、第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８が制御され、リーンな空燃比となるように目標平均有効圧Ｐetに応じた目標空燃比がスロットル電圧とエンジン回転速度に基づき設定される。そして、目標空燃比に応じた燃料噴射量が設定され、この燃料噴射量に応じた燃料噴射を行うように燃料噴射弁４が駆動制御される。
【００３４】
また、定速走行時等の中負荷領域では、負荷状態やエンジン回転速度に応じて図２中の前期噴射リーンモード、あるいはストイキオフィードバックモードになる。前期噴射リーンモードでは、第１エアバイパス弁２５を通常のアイドルスピードコントロールバルブと同様に制御し、エアフローセンサ２６からの吸入空気量信号とエンジン回転速度に応じて目標空燃比を算出し、比較的リーンな空燃比となるように燃料噴射量が制御される。
【００３５】
ストイキオフィードバックモードでは、前期噴射リーンモードと同様に、第１エアバイパス弁２５を通常のアイドルスピードコントロールバルブと同様に制御すると共に、第２エアバイパス弁２８を全閉として出力の過剰な上昇を防止し、更に、ＥＧＲ弁３７を制御すると共に、目標空燃比が理論空燃比となるようにO2センサ３４の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を行い、燃料噴射量が制御される。
【００３６】
また、急加速時や高速走行時等の高負荷域では、図２中のオープンループモードとなる。この場合、第２エアバイパス弁２８を閉鎖すると共に、比較的リッチな空燃比となるようにマップから目標空燃比を設定し、この目標空燃比に応じて燃料噴射量が制御される。
【００３７】
惰性走行や停止に移行する走行でスロットル弁２９が略アイドル状態となりアイドルスイッチ３１がオンにされた運転時には、図２中の燃料カットモードとなる。この場合、燃焼室５内への燃料の供給が停止される。燃料カットモードでは、エンジン回転速度が復帰回転速度（第１の所定回転速度）より低下した場合は、後期噴射リーンモード（希薄側空燃比モード）によって燃焼室５内への燃料の供給が再開（燃料復帰）される。また、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合にあっても燃料カットモードが即座に中止され、その時の運転状態に応じた所定のモードによって燃焼室５内への燃料の供給が再開される。
【００３８】
ところで、停止に移行する走行で、エンジン回転速度が復帰回転速度より低下した場合は、燃焼室５内への燃料の供給が再開されるが、燃料カットモードでは吸気量が減らされた状態になっているために燃料復帰に空気量が不足してトルクダウンが生じる虞がある。このため、燃料カットモードからの燃料復帰の前に空気量を増大させてトルクダウンを低減させ得る空気量制御が実施されるようになっている。
【００３９】
図３、図４に基づいて燃料復帰時における空気量制御を説明する。図３には燃料カットモードにおける燃料復帰時の空気量制御のタイミングチャートを示してあり、図３(a) はスロットル弁２９の開閉状況、図３(b) はエンジン回転速度の状況、図３(c) は燃料の供給状況、図３(d) は空気量の状況である。また、図４には燃料カットモードにおける燃料復帰時の空気量制御のフローチャートを示してある。
【００４０】
図３に基づいて燃料カットモードにおける各状況について説明する。車両が減速状態、例えば、停止しようとして減速走行の運転になると、図中(d) に示すように空気量が減少し、それに伴いエンジン回転速度Neも減少する。そして、図中のＡ点において(a) に示すように、スロットル弁２９がアイドル状態になってアイドルスイッチ３１がオンになる等して燃料カットモードの条件が成立し、Ｂ点において(c) に示すように、燃料の供給が停止される。同時にＡ点前からＢ点において(d) に示すように、スロットル弁が閉方向に駆動してアイドル状態になること及び第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８が閉方向に閉弁制御されるのに伴って空気量が徐々に減少する。この状態で、Ａ点前からＤ点において(b) に示すように、エンジン回転速度Neが徐々に低下していく。エンジン回転速度Neが燃料の供給を再開するための回転速度である復帰回転速度（復帰Ne）まで低下すると、Ｄ点において(c) に示すように、燃料の供給が再開され、エンジン回転速度Neが所定の回転速度（例えばアイドル回転状態）に維持される。尚、燃料の供給を再開する復帰回転速度（復帰Ne）は、エンジン運転状態やエアコン等の補機類の負荷の増減に応じて設定または変更されるようになっている。
【００４１】
一方、エンジン回転速度Neの減速度合、即ち、エンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）が演算され、減速変化率（dNe/dt）に基づいて第１の所定回転速度である復帰回転速度（復帰Ne）及び第２の所定回転速度である空気量増大回転速度Neａが設定される。即ち、減速変化率（dNe/dt）が大きい程復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａは高回転速度側に補正される。空気量増大回転速度Neａは復帰回転速度（復帰Ne）よりも高回転速度側に設定され、エンジン回転速度Neが空気量増大回転速度Neａに達すると（Ｃ点）、(d) に示すように、燃料の供給再開に先立って空気量が多くされる（空気量を増大させる機能）。空気量の増加は、吸入空気量補正手段としての第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８の開弁制御によって実施される。ここで第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８の目標開度としては圧縮行程噴射モードにおけるアイドル時の空気量をほぼ得られる開度に設定される。従って、燃料の供給が再開される前に空気量が多くされるようになっているので、燃料復帰時に空気量が不足してトルクダウンが生じることがない。また、エンジン運転状態に応じた最適な復帰回転速度（復帰Ne）で燃料の供給が再開されるため、復帰回転速度（復帰Ne）がエンジン運転状態に対して低すぎたり、高すぎたりすることにより生じるトルクダウンや燃料カットモードの縮小による燃費の悪化を生じることがない。
【００４２】
また、復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａの設定をエンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）に基づいて行っているので、燃料復帰までの予想される時間に応じて空気量を増加することができ、急減速時であっても燃料復帰時に確実に空気量を増加させることができると共に、燃料復帰をエンジン回転速度の減速度合いに応じて変更でき、急減速時であっても燃料復帰時にエンジン回転速度が低下してエンジンストールに陥ることを防止できると共に、緩減速時にエンジン高回転速度側で燃料の供給が再開されて燃料カットモードの縮小による燃費の悪化を防止することができる。なお、空気量増大回転速度Neａを設定する場合、復帰回転速度（復帰Ne）に対して一定の値αを加えた値（復帰Ne＋α）としてもよい。この場合、空気量増大回転速度Neａを減速度合に応じて設定するマップが不要となり、簡単な制御により空気量増大回転速度Neａを設定することが可能となる。また、復帰回転速度（復帰Ne）を設定する場合、空気量増大回転速度Neａに対して一定の値αを減算した値（復帰Ne−α）としてもよい。この場合、復帰回転速度（復帰Ne）を減速度合に応じて設定するマップが不要となり、簡単な制御により復帰回転速度（復帰Ne）を設定することが可能となる。また、復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａを設定する場合、運転状態に応じた固定の値としてもよい。この場合、算出のためのロジックの簡素化が可能となる。
【００４３】
図４に基づいて燃料カットモードにおける燃料復帰時の空気量制御を具体的に説明する。スロットル弁２９が閉方向に駆動されてアイドル状態となりアイドルスイッチ３１がオンとなる等して燃料カットモードの条件が成立すると（図３中Ａ点）、ステップＳ１で燃料の供給が停止される（図３中Ｂ点）。ステップＳ２でエンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）が所定値β以上否か、即ち、エンジン回転速度Neの減速度合いが大きいか否かが判断される。
【００４４】
減速変化率（dNe/dt）が所定値βに満たないと判断された場合、エンジン回転速度Neの減速度合いが小さく急減速状態ではないので、ステップＳ３で復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａが設定される。ステップＳ２でエンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）が所定値β以上であると判断された場合、エンジン回転速度Neの減速度合いが大きく急減速状態となっているので、ステップＳ４で減速変化率（dNe/dt）に基づいて復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａが設定される。例えば、減速変化率（dNe/dt）の大きさに比例して復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａが高回転速度側に設定される。なお、ステップＳ２でエンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）が所定地β以上か否かを判定せずに減速変化率（dNe/dt）に基づいて設定されたマップ等によって復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａを設定するようにしても良い。
【００４５】
ステップＳ３またはステップＳ４で復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａが設定されると、ステップＳ５でエンジン回転速度Neが空気量増大回転速度Neａ以下か否か（図３中Ｃ点に達したか否か）が判断される。ステップＳ５でエンジン回転速度Neが空気量増大回転速度Neａを越えていると判断された場合、ステップＳ２の処理に移行し、再度復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａが設定される。ステップＳ５でエンジン回転速度Neが空気量増大回転速度Neａ以下であると判断された場合、即ち、エンジン回転速度Neが空気量増大回転速度Neａに達したと判断された場合、ステップＳ６で第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８の開度が所定量増加されて燃料の供給再開に先立って空気量が多くされる。
【００４６】
ステップＳ６で空気量が多くされた後、ステップＳ７でエンジン回転速度Neと復帰回転速度（復帰Ne）が比較される（図３中Ｄ点に達したか否か）。ステップＳ７でエンジン回転速度Neが復帰回転速度（復帰Ne）に達していないと判断された場合、ステップＳ２の処理に移行し、再度復帰回転速度（復帰Ne）及び空気量増大回転速度Neａが設定される。ここでは、空気量増大回転速度Neａも新たに設定し直されるため、例えば空気量を増量した後にエンジン回転速度Neの減速変化率が（dNe/dt）が小さくなった場合に、再度ステップＳ５の判定が否となる可能性があるが、ステップＳ５の判定が最初にＹＥＳとなった際にフラグを立てる等の処理を行うことによりそのような問題は防止することが可能となる。ステップＳ７でエンジン回転速度Neが復帰回転速度（復帰Ne）以下になったと判断された場合、即ち、エンジン回転速度Neが復帰回転速度（復帰Ne）に達したと判断された場合、ステップＳ８で燃料復帰時の制御が実施されて燃料の供給が再開される。この時、前述した減速変化率（dNe/dt）が大きい場合には、目標空燃比を圧縮行程噴射モードの通常の目標空燃比よりもリッチ側に補正するようにしても良い。
【００４７】
燃料復帰時には、圧縮行程で燃料噴射を行う後期噴射リーンモード、即ち、応答性や燃焼のよい圧縮行程モード（希薄側空燃比モード）によって燃焼室５内への燃料の供給が再開されるようになっている。この時、エンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）が大きい場合、後期噴射リーンモードでの目標空燃比が濃化側、即ち、リッチ側（理論空燃比に対してはリーン側）に補正することにより燃料復帰時の出力を増大させても良い。
【００４８】
上述したように、本実施形態例の空気量制御では、燃料カットモードでの運転時に、エンジン回転速度Neが復帰回転速度（復帰Ne）よりも高回転速度側の空気量増大回転速度Neａまで低下した際に空気量を増大させ、空気量が増大されている状態でエンジン回転速度Neが復帰回転速度（復帰Ne）まで低下した際に燃料の供給を再開するようにしている。このため、燃料の供給が再開される前に空気量が多くされ、燃料復帰時に空気量が不足することがなく、運転状態に応じた最適な復帰回転速度（復帰Ne）で燃料の供給が再開されるため、燃料カットモードを縮小することがないので燃費を向上でき、トルクダウンを低減することができる。
【００４９】
また、上述した実施形態例では、エンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）が大きい程空気量増大回転速度Neａが高回転速度側に補正されるようになっているので、急減速状態の燃料復帰時であっても空気量が十分に確保され、エンジン回転速度Neの落ち込みを防止することができる。また、エンジン回転速度Neの減速変化率（dNe/dt）が大きい場合、目標空燃比がリッチ側に補正されるようになているので、急減速時における燃料復帰時であってもエンジン回転速度Neの落ち込みを防止することができる。
【００５０】
また、上述した実施形態例は、圧縮行程で燃料噴射を行う後期噴射リーンモードを選択可能な筒内噴射エンジンに適用し、燃料復帰時には、応答性や燃焼の良い後期噴射リーンモードを選択するようにしたので、燃料復帰時のエンジン回転速度Neの落ち込みを防止すると共に、復帰回転速度（復帰Ne）を通常の吸気噴射式のエンジンに比べて低回転側に設定することが可能となり、燃料カットモードを拡大して、燃費をより一層向上することができる。更に、空燃比を過度に濃化しないので、点火プラグ周辺が過度にリッチ化されることがなく失火を防止することもできる。
【００５１】
尚、上述した実施形態例では、スロットル弁をバイパスするエアバイパスバルブ開度を制御することにより空気量制御を行っているが、アクセルペダルとリンクしないモータ駆動式の電子制御スロットル弁を用いた場合にでも本発明を適用することも可能である。その場合にはアクセルペダル開度等によって燃料カットモードの開始条件とし、スロットル弁開度をモータにより増減制御することにより上述した実施形態例と同様の効果を得ることができる。また、内燃機関として燃焼室５内に燃料を直接噴射する筒内噴射エンジン１に本発明を適用して説明したが、吸気管に燃料を噴射する内燃機関に本発明を適用することも可能であり、また、４気筒の筒内噴射エンジン１に限らず、単気筒エンジンやＶ型６気筒エンジンに本発明を適用することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の空気量制御装置は、内燃機関の回転速度が第１の所定速度よりも高回転速度側に設定された第２の所定回転速度まで低下したときに吸入空気量補正手段により空気量を増大させ、その後、内燃機関の回転速度が第１の所定回転速度まで低下したときに、制御手段により燃料カットモードから燃料復帰して燃料の供給を再開させるようにし、内燃機関の減速変化率が所定値以上のときに、第１の所定回転速度及び第２の所定回転速度を減速変化率に応じてそれぞれ高回転速度側に補正するようにしたので、減速変化率が大きい場合には空気量の増大時期を早めることができ、燃料復帰時には空気量が増大されていると共に、所定の回転速度で確実に燃料復帰が行なわれることとなる。この結果、燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度低下が防止され、燃料復帰時のトルクダウンを低減しつつ、燃費の悪化を低減することができる。
【００５３】
内燃機関の減速変化率が所定値以上の場合、燃料カットモードからの燃料復帰時は希薄空燃比モードを選択すると共に希薄空燃比モードでの目標空燃比を濃化側に補正する機能を備えたので、減速変化率が大きい場合には希薄空燃比モードが選択されると共に希薄空燃比モードでの燃料が多めに供給される。この結果、急減速時における燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度低下が防止される。
【００５４】
また、内燃機関は、少なくとも圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードが選択可能な筒内噴射内燃機関であり、燃料カットモードからの燃料復帰時は圧縮行程噴射モードを選択するようにしたので、燃料カットモードからの燃料復帰時に応答性や燃焼の良好な圧縮行程噴射モードを選択することができる。この結果、燃料カットモードからの燃料復帰時の回転速度の落ち込みを防止することができると共に、燃料復帰時の回転速度である第１の所定回転速度をより低回転速度側に設定することができ、燃費向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る空気量制御装置を備えた多気筒型筒内噴射内燃機関の概略構成図。
【図２】燃料噴射制御マップ。
【図３】燃料カットモードにおける燃料復帰時の空気量制御のタイミングチャート。
【図４】燃料カットモードにおける燃料復帰時の空気量制御のフローチャート。
【符号の説明】
１  多気筒型筒内噴射内燃機関（筒内噴射エンジン）
２  シリンダヘッド
３  点火プラグ
４  燃料噴射弁
５  燃焼室
６  シリンダ
７  ピストン
８  キャビティ
９  吸気ポート
１０  排気ポート
１１  吸気弁
１２  排気弁
13,14 カムシャフト
１６  水温センサ
１７  クランク角センサ
１８  識別センサ
１９  点火コイル
２０  ドライバ
２５  第１エアバイパス弁
２８  第２エアバイパス弁
２９  スロットル弁
４２  低圧燃料ポンプ
４６  高圧燃料ポンプ
６１  電子制御ユニット（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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