(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１気筒に２つずつ設けられる吸気弁の開閉動作をそれぞれに任意に制御可能な可変動弁装置を有すると共に、所定の減速運転条件にて機関への燃料供給を停止する燃料カットを行う燃料カット手段を有する内燃機関において、
前記所定の減速運転条件の成立から前記燃料カット手段による燃料カットの開始を所定時間遅延させる燃料カットディレー手段と、
前記燃料カットの遅延時間中に、いずれか一方の吸気弁の動作を閉弁状態で停止させる吸気片弁停止を行い、かつ、該吸気片弁停止を行う気筒数を時間経過と共に増大させる吸気片弁停止手段と、
を設けた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】
前記燃料カットディレー手段は、前記所定の減速運転条件の成立から、第１の所定時間経過後に燃料カットを行わせるものであり、
前記吸気片弁停止手段は、前記所定の減速運転条件の成立から、前記第１の所定時間より短い第２の所定時間経過後に、吸気片弁停止を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の所定時間は、それぞれ、エンジン回転数に応じて、高回転側で低回転側に比べ短くなるように設定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
【請求項４】
前記吸気片弁停止手段は、１気筒ずつ又は１グループ気筒ずつ第３の所定時間毎に吸気片弁停止を行う気筒を増大させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
【請求項５】
前記第３の所定時間は、エンジン回転数に応じて、高回転側で低回転側に比べ短くなるように設定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
【請求項６】
燃料カット中は、燃料カット中の気筒の全ての吸気弁を閉弁状態に保持することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
【請求項７】
前記吸気片弁停止手段は、各気筒において、１サイクル毎に片弁停止する吸気弁を交互に切換えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ショックの発生を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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にて、具体的には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トリガとして、機関への燃料供給を停止しているが、かかる燃料カットにより、トルク段差を生じて、ショックが発生する。
【０００３】
そこで、特開平１０−３０４７７号公報に記載の技術では、燃料カットに先立って、点火時期を遅角することにより、具体的には、所定の減速運転条件の成立から燃料カットの開始を所定時間遅延させるようにして、その遅延時間中に、点火時期を遅角することにより、燃料カットに先立ってトルクを効果的に減少させることで、燃料カット移行時のトルク段差を少なくして、ショックの発生を防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、燃料カット前のトルクダウンを点火時期の遅角により行う構成になっていたため、この点火時期の遅角制御中に、点火時期がＭＢＴから離れることで、燃費性能が悪化するという問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃料カット前のトルクダウン方法を工夫することで、すなわち、１気筒に２つずつ設けられる吸気弁の開閉動作をそれぞれに任意に制御可能な可変動弁装置を利用することで、燃料カットによる燃費向上とトルクショック低減とを更に図ることができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、１気筒に２つずつ設けられる吸気弁の開閉動作をそれぞれに任意に制御可能な可変動弁装置を有すると共に、所定の減速運転条件にて機関への燃料供給を停止する燃料カットを行う燃料カット手段を有する内燃機関において、前記所定の減速運転条件の成立から前記燃料カット手段による燃料カットの開始を所定時間遅延させる燃料カットディレー手段と、前記燃料カットの遅延時間中に、いずれか一方の吸気弁の動作を閉弁状態で停止させる吸気片弁停止を行い、かつ、該吸気片弁停止を行う気筒数を時間経過と共に増大させる吸気片弁停止手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明では、前記燃料カットディレー手段は、前記所定の減速運転条件の成立から、第１の所定時間経過後に燃料カットを行わせるものであり、前記吸気片弁停止手段は、前記所定の減速運転条件の成立から、前記第１の所定時間より短い第２の所定時間経過後に、吸気片弁停止を行うことを特徴とする。
請求項３の発明では、前記第１及び第２の所定時間は、それぞれ、エンジン回転数に応じて、高回転側で低回転側に比べ短くなるように設定することを特徴とする。
【０００７】
請求項４の発明では、前記吸気片弁停止手段は、１気筒ずつ又は１グループ気筒ずつ第３の所定時間毎に吸気片弁停止を行う気筒を増大させることを特徴とする。
請求項５の発明では、前記第３の所定時間は、エンジン回転数に応じて、高回転側で低回転側に比べ短くなるように設定することを特徴とする。
請求項６の発明では、燃料カット中は、燃料カット中の気筒の全ての吸気弁を閉弁状態に保持することを特徴とする。
請求項７の発明では、前記吸気片弁停止手段は、各気筒において、１サイクル毎に片弁停止する吸気弁を交互に切換えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、燃料カットに先立って、吸気片弁停止を行うことにより、燃料カット時のトルクショックを和らげることができる。
また、燃料カットの遅延により、スロットル弁の全閉状態にてトルクが減少するの待つのみならず、この遅延時間中に吸気片弁停止を行い、かつ吸気片弁停止を行う気筒数を時間経過と共に増大させて、トルクをより効果的に減少させることにより、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。
【０００９】
特に請求項２の発明によれば、所定の減速運転条件の成立から、第２の所定時間後に吸気片弁停止を行い、第１の所定時間（＞第２の所定時間）後に燃料カットを行うことになるのであり、燃料カットの遅延時間中の吸気片弁停止を遅延させることにより、スロットル弁の全閉状態でのトルクの減少が比較的緩やかになった後に吸気片弁停止を行ってトルクの減少を補うことで、トルクをより滑らかに減少させることができる。
【００１０】
特に請求項４の発明によれば、吸気片弁停止に際し、１気筒ずつ又は１グループ気筒ずつ第３の所定時間毎に吸気片弁停止を行う気筒を増大させることにより、トルクを徐々に減少させて、吸気片弁停止によるショックの発生を防止できる。
特に請求項６の発明によれば、燃料カット中は、燃料カット中の気筒の全ての吸気弁を閉弁状態に保持することにより、燃料カット前に噴射されて片弁停止された側の吸気弁の上流側に溜まっている燃料が燃焼室内に流入し、これが生ガスのまま排出されて、排気性能が悪化するのを防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関（以下エンジンという）のシステム図、図２は同上エンジンの要部概略平面図である。
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、２つずつ、電磁駆動式の吸気弁５Ａ，５Ｂ及び排気弁６Ａ，６Ｂを備えている。７は吸気通路、８は排気通路である。
【００１２】
吸気弁５Ａ，５Ｂ及び排気弁６Ａ，６Ｂの電磁駆動装置（可変動弁装置）の基本構造を図３に示す。弁体２０の弁軸２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、この可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に付勢されている。そして、この可動子２２の下側に開弁用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル２６が配置されている。
【００１３】
従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電磁コイル２６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁コイル２５に通電して、可動子２２を下側へ吸着することにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル２５への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル２６に通電して、可動子２２を上側へ吸着することにより、弁体２０をシート部に着座させて閉弁させる。
【００１４】
図１に戻って、吸気通路７には、吸気マニホールドの上流側に、電制スロットル弁９が設けられている。
吸気通路７にはまた、吸気マニホールドの各ブランチ部（シリンダヘッド側の吸気ポートに臨む位置）に、各気筒毎に、電磁式の燃料噴射弁１０が設けられている。
【００１５】
燃料噴射弁１０は、図２に示されるように、サイヤミーズ型の吸気ポートＰ１，Ｐ２の上流側集合部に位置して、２方向に燃料を噴射する２ホール型であり、各吸気弁５Ａ，５Ｂに向けて燃料を噴射するようになっている。
ここにおいて、吸気弁５Ａ，５Ｂ、排気弁６Ａ，６Ｂ、電制スロットル弁９、燃料噴射弁１０及び点火栓４の作動は、コントロールユニット１１により制御され、このコントロールユニット１１には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１２、アクセル開度（アクセルペダル踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルペダルセンサ１３、吸気通路７のスロットル弁９上流にて吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１４、スロットル弁９の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１５、エンジン冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１６等から、信号が入力されている。尚、アクセルペダルセンサ１３又はスロットルセンサ１５には、アクセル又はスロットル全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチが付設されており、そのスイッチ信号も入力されている。
【００１６】
コントロールユニット１１による燃料噴射弁１０の燃料噴射の制御については、吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を演算し、これに各種補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ・ＣＯＥＦ（ＣＯＦＦは各種補正係数）を定め、このＴｉに相当するパルス幅の駆動パルス信号をエンジン回転に同期した所定のタイミングで各気筒の燃料噴射弁１０に出力して、燃料噴射を行わせる。
【００１７】
但し、後述する図４の燃料カット制御ルーチンによって燃料カット指令（ＦＣ＝１）がなされたときは、燃料噴射弁１０への駆動パルス信号の出力を停止して、燃料カットを行う。
また、この燃料カットに先立って、２つの吸気弁５Ａ，５Ｂのうち、１つの吸気弁のみでエンジンを運転するように、いずれか一方の吸気弁の動作を閉弁状態にて停止させる吸気片弁停止（片弁運転ともいう）を行う。
【００１８】
次に、図４の吸気片弁停止を含む燃料カット制御ルーチンについて説明する。尚、本ルーチンは所定時間（ΔＴ）毎に実行される。
ステップ１（図にはＳ１と記してある。以下同様）では、燃料カット中（燃料カットフラグＦＣ＝１）か否かを判定する。
燃料カット中でない場合（ＦＣ＝０の場合）は、燃料カットすべき所定の減速運転条件（以下燃料カット条件という）か否かの判定のため、ステップ２でアイドルスイッチがＯＮ（アクセル又はスロットル全閉）か否か、またステップ３でエンジン回転数Ｎｅが所定の燃料カット回転数Ｎfc以上か否かを判定する。この他、水温Ｔｗが所定値以上であることを条件とするのが普通であるが、本フローでは省略した。
【００１９】
これらの条件が満たされない場合は、燃料カットを行わないので、ステップ４へ進み、タイマＴＭ１、ＴＭ２を０にして、本ルーチンを終了する。
これらの条件が満たされた場合、すなわち、アイドルスイッチがＯＮ（アクセル又はスロットル全閉）で、エンジン回転数Ｎｅが所定の燃料カット回転数Ｎfc以上の場合は、燃料カットすべき減速運転条件が成立したので、ステップ５以降へ進む。
【００２０】
ステップ５では、現在のエンジン回転数Ｎｅのレベルに応じて、第１の所定時間（燃料カットの遅延時間）Ｔ１、第２の所定時間（吸気片弁停止の遅延時間）Ｔ２及び第３の所定時間（吸気片弁停止の気筒毎の実行時間隔）Ｔ３を設定する。但し、ここでの設定は燃料カット条件成立直後の初回のみ行う。
ここで、第１の所定時間Ｔ１は、燃料カット条件の成立からの燃料カットの遅延時間を設定するもので、エンジン回転数Ｎｅに依存させて高回転側で短くなるように設定する。低回転時と高回転時とでは、高回転時の方がスロットル弁が全閉となってからのトルクの減少が急激となるので、高回転側では、第１の所定時間（燃料カットの遅延時間）Ｔ１を短くし、燃料カットを早めて燃費の向上を図るためである。
【００２１】
また、第２の所定時間Ｔ２は、燃料カットに先立って吸気片弁停止を行う際に、燃料カット条件の成立からの吸気片弁停止の遅延時間を設定するもので、Ｔ２＜Ｔ１を前提とし、これもエンジン回転数Ｎｅに依存させて高回転側で短くなるように設定する。燃料カットの遅延時間の変更にかかわらず、吸気片弁停止開始から燃料カット開始までの時間（Ｔ１−Ｔ２）、すなわち、吸気片弁停止している時間を確保して、吸気片弁停止による効果を確保するためである。第３の所定時間Ｔ３の設定については後述するが、基本的に、Ｔ３＜Ｔ１−Ｔ２となる。
【００２２】
ステップ６では、燃料カット件成立後の遅延時間の計時のため、タイマＴＭ１の値を本ルーチンの実行時間隔ΔＴ分増大させる（ＴＭ１＝ＴＭ１＋ΔＴ）。
ステップ７では、タイマＴＭ１の値と第２の所定時間Ｔ２とを比較し、ＴＭ１＜Ｔ２の間は、本ルーチンを終了する。
そして、ＴＭ１≧Ｔ２となると（すなわち燃料カット条件の成立から第２の所定時間Ｔ２経過すると）、吸気片弁停止のため、ステップ８以降へ進む。
【００２３】
ステップ８では、１気筒ずつ（又は１グループ気筒ずつ）吸気片弁停止を行う気筒と増大させる場合の時間隔の計時のため、タイマＴＭ２を本ルーチンの実行時間隔ΔＴ減少させる（ＴＭ２＝ＴＭ２−ΔＴ）。
ステップ９では、タイマＴＭ２の値と０とを比較し、最初はＴＭ２≦０であるので、ステップ１０へ進む。
【００２４】
ステップ１０では、吸気片弁停止を行う気筒（又は気筒グループ）を判定し、次のステップ１１で、その気筒の吸気片弁停止を行わせる。
ステップ１２では、タイマＴＭ２にＴ３の値を代入する（ＴＭ２＝Ｔ３）。
従って、１気筒（又は１グループ気筒）の吸気片弁停止後、タイマＴＭ２＝Ｔ３となって、次回以降のルーチンで、ステップ８にてＴＭ２＝ＴＭ２−ΔＴとされるので、ＴＭ２＝０となった時点、すなわち、１気筒（又は１グループ気筒）の吸気片弁停止後から、第３の所定時間Ｔ３経過した時点で、ステップ９からステップ１０、１１へ進み、次の気筒（又は次のグループ気筒）について吸気片弁停止がなされる。
【００２５】
ステップ１３では、タイマＴＭ１の値と第１の所定時間Ｔ１とを比較し、ＴＭ１＜Ｔ１の間は、本ルーチンを終了する。この間に吸気片弁停止が徐々に進行する。
そして、ＴＭ１≧Ｔ１となると（すなわち燃料カット条件の成立から第１の所定時間Ｔ１経過すると）、燃料カットの開始のため、ステップ１４以降へ進む。
【００２６】
ステップ１４では、燃料カットフラグＦＣ＝１にセットして、燃料カットを行わせる。ここでの燃料カットは全気筒について行う他、一部気筒についてのみ行うようにしてもよい。また、燃料カットの開始と同時に、燃料カットした気筒については、吸気片弁停止を終了し、全ての吸気弁を閉弁状態に保持する。
そして、ステップ１５で、タイマＴＭ１、ＴＭ２を０にして、本ルーチンを終了する。
【００２７】
燃料カットの開始後は、ステップ１での判定で、ＦＣ＝１であるので、燃料カット解除条件か否かの判定のため、ステップ１６、１７へ進む。
すなわち、ステップ１６でアイドルスイッチがＯＦＦ（アクセルペダルが踏込まれた）か否か、またステップ１７でエンジン回転数Ｎｅが所定のリカバー回転数Ｎre以下か否かを判定する。
【００２８】
これらの条件がいずれも満たされない場合は、燃料カットを継続するので、本ルーチンを終了する。
これらの条件のいずれかが満たされた場合は、燃料カットを解除すべく、ステップ１８へ進む。
ステップ１８では、燃料カットフラグＦＣ＝０にして、燃料供給を再開（燃料リカバー）する。このときより、吸気弁に対し通常時動作（両弁運転）を行わせることは言うまでもない。
【００２９】
尚、本実施形態においては、ステップ２、３、１４の部分が燃料カット手段に相当し、ステップ１３の部分が燃料カットディレー手段に相当する。また、ステップ１０、１１の部分が吸気片弁停止手段に相当する。
次に、本実施形態の場合の作用を図５のタイムチャートを参照して説明する。図５に示すように、燃料カット条件が成立した後の燃料カットの遅延時間Ｔ１中に、スロットル弁全閉状態にてブーストの低下に伴ってトルクが減少する。
【００３０】
そして、燃料カット条件の成立から、第２の所定時間Ｔ２後に、吸気片弁停止を開始して、時間経過と共に吸気片弁停止気筒を徐々に増大させる。
ここで、スロットル弁が全閉になると同時に吸気片弁停止を開始すると、その時点でショックが発生することが考えられ、またスロットル弁が全閉となった直後はトルクが比較的大きく減少し、その後のトルクの減少は比較的緩やかであるので、トルクが比較的大きく減少する間は吸気片弁停止を行わず、トルクの減少が比較的緩やかになる時点から吸気片弁停止を開始することにより、トルクをスムーズにかつ充分に低下させる。
【００３１】
ここでの吸気片弁停止のさせ方は、次の通りである。
燃料カット条件が成立してから第２の所定時間Ｔ２経過後の初回に吸気行程を迎える（Ｔ２経過時点で排気行程にいる）気筒（又は気筒グループ）を判別し、判別された気筒（又は気筒グループ）から吸気片弁停止を開始する。
１気筒ずつの吸気片弁停止（シーケンシャル停止）とするか、１気筒グループずつの吸気片弁停止（グループ停止）とするかは、トルクダウンの要求の強さから決め、比較的早いトルクダウンが要求される場合（高回転の場合）はグループ停止させ、比較的遅いトルクダウン要求の場合（低回転の場合）にはシーケンシャル停止させる。
【００３２】
また、吸気片弁停止は、各気筒において、１サイクル毎に片弁停止する吸気弁を交互に切換えること（吸気片弁交互停止）とする。すなわち、最初のサイクルで吸気弁５Ａを停止させたとき、次のサイクルでは吸気弁５Ｂを停止させ、以降も１サイクル毎に片弁停止する吸気弁を交互に切換える。
このような吸気片弁交互停止により、以下のように空燃比をリーン化することができる。
【００３３】
２つある吸気弁のそれぞれに向けて燃料噴射を行う２方向燃料噴射弁を前提とすると、吸気両弁運転→吸気片弁交互停止に切換えたとき、停止側の吸気弁に噴射された燃料は吸気行程でシリンダに吸入されず壁流（気化状態で吸気ポート付近に存在する場合もある）として残る。残った燃料は次サイクルで停止→可動に移行した際に、新たに噴射された燃料とあいまって、シリンダへ吸入されるか、もしくは壁流となる。このとき、逆の吸気弁は停止されており、同様にシリンダへ吸入されない。
【００３４】
このことにより、吸気片弁停止開始後しばらく空燃比リーンが起こるが、シリンダ吸入空気量と燃料噴射量とが一定であれば、停止と可動との繰り返しにより繰り越された燃料がシリンダ内に吸入される量と噴射燃料の付着量とが平衡状態に達するため、ほぼ吸気片弁停止を開始する前の空燃比に戻る。
従って、第３の所定時間Ｔ３毎に、１気筒ずつ（又は１グループ気筒ずつ）吸気片弁停止する気筒を増大させることで、空燃比を徐々にリーン化して、トルクダウンを図ることができる。
【００３５】
従って、吸気片弁停止の気筒毎の時間隔である第３の所定時間Ｔ３は次のように設定される。
ある１気筒で吸気片弁停止させたときに当該気筒の空燃比がリーンとなった後、所定時間でもとの空燃比に戻り、この時間をＴＬとすると、Ｔ３は１行程にかかる時間〜ＴＬの間で設定する。
【００３６】
また、Ｔ３はエンジン回転数に依存させて高回転側で短く設定する。高回転側では燃料カット条件が成立してからより短時間でトルクが減少する分、急激にリーン化してトルクを落としす方がよいため、Ｔ３を短く（１行程にかかる時間に近く）設定し、低回転ほどトルクを滑らかに落としたいので、空燃比リーンによるトルクダウン効果が得られる範囲（＜ＴＬ）でＴ３を長く設定する。
【００３７】
このような吸気片弁停止の実行後、燃料カット条件の成立から第１の所定時間Ｔ１経過した時点で、燃料カットに移行する。
この燃料カット移行時のトルク段差は、吸気片弁停止制御無しの場合に比べ、小さくなり、これにより燃料カットによるトルクショックを低減することができる。
【００３８】
この燃料カット中は、燃料カット中の気筒の全ての吸気弁を閉弁状態に保持することにより、燃料カット前に噴射されて片弁停止された側の吸気弁の上流側に溜まっている燃料が燃焼室内に流入し、これが生ガスのまま排出されて、排気性能が悪化するのを防ぐ。
尚、本発明では、燃料カットに先立って吸気片弁停止を行うので、電磁式可変動弁装置を用いている場合は、吸気片弁停止により電力消費の低減を図ることができる。尚、本実施形態での電磁式可変動弁装置では、片弁停止の際、停止吸気弁を閉弁状態に保持するために、図３の閉弁用電磁コイル２６に通電する必要があるが、開弁又は閉弁動作のために必要な動作電流に比べ、閉弁状態に保持するための保持電流は極めて小さいので、大幅な電力消費の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】  同上エンジンの要部概略平面図
【図３】  吸気弁及び排気弁の電磁駆動装置の基本構造図
【図４】  吸気片弁停止を含む燃料カット制御ルーチンのフローチャート
【図５】  燃料カット移行時のタイムチャート
【符号の説明】
１  エンジン
３  燃焼室
４  点火栓
５Ａ，５Ｂ  電磁駆動式の吸気弁
６Ａ，６Ｂ  電磁駆動式の排気弁
９  電制スロットル弁
１０  ２方向燃料噴射弁
１１  コントロールユニット
１２  クランク角センサ
１３  アクセルペダルセンサ
１４  エアフローメータ
１５  スロットルセンサ
【図１】
0003800082.tif 000002
【図２】
0003800082.tif 000003
【図３】
0003800082.tif 000004
【図４】
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【図５】
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