(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルペダル踏込み量を検出する手段と、
エンジン回転数を検出する手段と、
吸入空気量を検出する手段と、
通常運転時に少なくともアクセルペダル踏込み量が所定値以下の場合にエンジン回転数が上昇するほどリーンとなるように目標空燃比を設定し、特定運転時に通常運転時の目標空燃比よりリッチとなるように目標空燃比を設定する手段と、
前記吸入空気量と前記目標空燃比とに基づいて、目標燃料噴射量を設定する手段と、
前記アクセルペダル踏込み量と前記目標空燃比とに基づいて、燃料カットの実行・停止を判定する手段と、
前記目標燃料噴射量を基に、前記燃料カットの実行・停止の判定結果に従って、指令燃料噴射量を設定する手段と、
を含んで構成されるエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記燃料カットの実行・停止を判定する手段は、アクセルペダル踏込み量が所定値以下で、かつ目標空燃比が第１のしきい値よりもリーンであることを条件に、燃料カットを実行するように判定し、アクセルペダル踏込み量が所定値を超えるか、又は目標空燃比が前記第１のしきい値よりリッチ側の第２のしきい値よりもリッチであることを条件に、燃料カットを停止するように判定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記目標空燃比を設定する手段は、
アクセルペダル階込み量とエンジン回転数とから、少なくともアクセルペダル踏込み量が所定値以下の場合にエンジン回転数が上昇するほどリーンとなるように第１の目標空燃比を設定する手段と、
前記第１の空燃比よりリッチな第２の目標空燃比を設定する手段と、
排気系に備えられるＮＯｘトラップ触媒の再生時期を判定する手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期でない場合に、目標空燃比として、前記第１の目標空燃比を選択し、再生時期の場合に、目標空燃比として、前記第２の目標空燃比を選択する手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン（内燃機関）の燃料噴射制御装置に関し、特に燃料カットの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンにおいては、エンジン回転数が所定値以上の状態で、アクセルペダルが開放されると、燃料噴射を強制的に停止する燃料カット制御を行っている。
燃料カット制御は、例えば従来例として特開平１１−２８０４５７号公報等に示されているように、アクセルペダルが踏込まれていないことと、エンジン回転数が所定値以上であることとが、共に成立していることを条件に、燃料カットを実行し、この後、アクセルペダルが踏込まれるか、もしくはエンジン回転数が所定値以下になると、燃料カットを停止する。
【０００３】
一方、近年、ＮＯｘ低減を目的として排気系にＮＯｘトラップ触媒を装着する場合がある。このＮＯｘトラップ触媒は、空燃比がリーン状態のときにエンジンから排出されるＮＯｘをトラップするもので、そのＮＯｘトラップ量が所定量以上になると、空燃比をリッチ側にずらして、いわゆるリッチスパイクを行うことによって、ＮＯｘを脱離させ、触媒作用によりエンジンから排出されるＨＣ、ＣＯを還元剤としてＮＯｘを還元することによって、有害成分を浄化できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなＮＯｘトラップ触媒を備える場合、燃料カット期間中においても、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量が所定値以上となって、再生時期となれば、リッチスパイクによって、ＮＯｘを脱離させ、還元させる必要がある。
【０００５】
しかるに、従来の燃料カットの実行と停止の判定方法では、燃料カット期間中にリッチスパイクをさせようとしても、燃料カットが解除されないために、目標とする空燃比を実現できないという問題がある。
そこで、リッチスパイクを行いたいときを検出するフラグを設け、このフラグによって燃料カットを停止するという方法が考えられるが、この場合、新たにフラグ設定手段と、このフラグで燃料カットを停止する手段とが必要になり、制御ロジックが複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題に鑑み、燃料カットの実行・停止の判定を工夫することにより、簡単な制御ロジックでありながら、燃料カット中にリッチスパイクが要求された場合に、確実に燃料カットを停止できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【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、アクセルペダル踏込み量を検出する手段と、エンジン回転数を検出する手段と、吸入空気量を検出する手段と、通常運転時に少なくともアクセルペダル踏込み量が所定値以下の場合にエンジン回転数が上昇するほどリーンとなるように目標空燃比を設定し、特定運転時に通常運転時の目標空燃比よりリッチとなるように目標空燃比を設定する手段と、前記吸入空気量と前記目標空燃比とに基づいて、目標燃料噴射量を設定する手段と、前記アクセルペダル踏込み量と前記目標空燃比とに基づいて、燃料カットの実行・停止を判定する手段と、前記目標燃料噴射量を基に、前記燃料カットの実行・停止の判定結果に従って、指令燃料噴射量を設定する手段と、を含んで、エンジンの燃料噴射制御装置を構成する。
【０００８】
請求項２の発明では、前記燃料カットの実行・停止を判定する手段は、アクセルペダル踏込み量が所定値以下で、かつ目標空燃比が第１のしきい値よりもリーンであることを条件に、燃料カットを実行するように判定し、アクセルペダル踏込み量が所定値を超えるか、又は目標空燃比が前記第１のしきい値よりリッチ側の第２のしきい値よりもリッチであることを条件に、燃料カットを停止するように判定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、前記目標空燃比を設定する手段は、アクセルペダル階込み量とエンジン回転数とから、少なくともアクセルペダル踏込み量が所定値以下の場合にエンジン回転数が上昇するほどリーンとなるように第１の目標空燃比を設定する手段と、前記第１の空燃比よりリッチな第２の目標空燃比を設定する手段と、排気系に備えられるＮＯｘトラップ触媒の再生時期を判定する手段と、前記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期でない場合に、目標空燃比として、前記第１の目標空燃比を選択し、再生時期の場合に、目標空燃比として、前記第２の目標空燃比を選択する手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、アクセルペダル踏込み量と目標空燃比とから、燃料カットの実行・停止を判定することによって、燃料カット時にリッチスパイクが要求された場合に、簡単な方法で、燃料カットを停止することができる。
また、通常運転時に少なくともアクセルペダル踏込み量が所定値以下の場合にエンジン回転数が上昇するほどリーンとなるように目標空燃比を設定するので、アクセルペダル踏込み量と目標空燃比とから、従来同様に、減速時の燃料カットを行うことができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、燃料カットの停止と実行とを切換える目標空燃比のしきい値について、停止状態から実行状態に切換えるときの第１のしきい値を、実行状態から停止状態に切換えるときの第２のしきい値よりも大きな値としたことによって、切換え時において、停止と実行を繰り返すハンチング現象を防止することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒の再生のために目標空燃比を的確に設定して必要なリッチスパイクを行うことできると共に、その場合に燃料カットを確実に停止することができる。
【００１３】
【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基本構成図である。
エンジン１の燃焼室２には、吸気通路３より空気が吸入される一方、燃料噴射弁４より燃料が噴射されることで、比較的リーンな混合気が形成され、この混合気が着火・燃焼する。燃焼後の排気は排気通路５より排出されるが、この排気通路５には、ＮＯｘトラップ触媒６が装着されている。
【００１４】
ＮＯｘトラップ触媒６は、排気空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのとき（ＮＯｘトラップ触媒６のＮＯｘトラップ量が所定値以上となって再生時期と判定され、空燃比をリッチ化したとき）にトラップされているＮＯｘを脱離し、このとき触媒の還元作用でＮＯｘを浄化する。
次に、本実施形態での燃料噴射制御について説明する。
【００１５】
本実施形態では、エンジン運転条件検出手段として、アクセルペダルの踏込み量ＡＰＯ［％］を検出するアクセルペダル踏込み量検出手段１１、エンジン回転数Ｎｅ［rpm ］を検出するエンジン回転数検出手段１２、吸気通路３にて吸入空気量（吸入新気量）Ｑｗ［mg/sec］を検出する吸入空気量検出手段（エアフローメータ）１３が設けられている。
【００１６】
また、燃料噴射弁４の燃料噴射制御の演算処理部として、目標空燃比設定手段１４、目標燃料噴射量設定手段１５、燃料カット実行・停止判定手段１６、指令燃料噴射量設定手段１７が設けられている。
また、前記目標空燃比設定手段１４は、図２に示すように、第１の目標空燃比設定手段１４−１、第２の目標空燃比設定手段１４−２、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判定手段１４−３、目標空燃比選択手段１４−４を備えている。
【００１７】
ここにおいて、前記各手段は、次のように機能する。
目標空燃比設定手段１４は、通常運転時に少なくともアクセルペダル踏込み量ＡＰＯが所定値（アクセルペダル開放判定しきい値）以下の場合にエンジン回転数Ｎｅが上昇するほどリーンとなるように目標空燃比ｔＡＢＹＦを設定し、特定運転時（ＮＯｘトラップ触媒６の再生時期；リッチスパイク時）に通常運転時の目標空燃比よりリッチとなるように目標空燃比ｔＡＢＹＦを設定する。
【００１８】
より具体的には、図２の各手段が次のように機能する。
第１の目標空燃比設定手段１４−１は、アクセルペダル踏込み量ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、図４のマップを参照して、リッチスパイクを行わない通常運転時用の第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ１を設定する。
ここで、図４のマップからわかるように、アクセルペダル踏込み量ＡＰＯにより異なる（アクセルペダル踏込み量ＡＰＯが大となるほど空燃比大側（リーン側）となる）ものの、エンジン回転数Ｎｅが上昇するほど空燃比大（リーン側）となるように、第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２を設定する。
【００１９】
第２の目標空燃比設定手段１４−２は、リッチスパイクを行うときの第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２を設定する。
ここで、第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２は、定数でも良いし、運転状態によって変化させても良いが、第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ１より小側（リッチ側）に設定する。図４中に点線で、第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２の設定例を示している。
【００２０】
ＮＯｘトラップ触媒再生時期判定手段１４−３は、ＮＯｘトラップ触媒６にトラップされたＮＯｘの量（ＮＯｘトラップ量）を推定し、これを所定値と比較することで、ＮＯｘトラップ量≧所定値の場合に、トラップ限界、すなわち再生時期と判定する。
尚、ＮＯｘトラップ触媒６のＮＯｘトラップ量は、例えば、後述する目標空燃比選択手段１４−４において第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ１が選択されている時間に、定数を乗じることによって、推定できる。また、エンジン運転条件毎のエンジンからの単位時間当たりのＮＯｘ排出量のマップを用意しておき、このＮＯｘ排出量（又はこれにトラップ率を乗じた値）を積算することによっても、推定できる。
【００２１】
目標空燃比選択手段１４−４は、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判定手段１４−３の判定結果に従って、ＮＯｘトラップ触媒６の再生時期でない場合（ＮＯｘトラップ量＜所定値の場合）に、目標空燃比ｔＡＢＹＦとして、第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ１を選択し（ｔＡＢＹＦ＝ｔＡＢＹＦ１）、再生時期の場合（ＮＯｘトラップ量≧所定値の場合）に、目標空燃比ｔＡＢＹＦとして、第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２を選択する（ｔＡＢＹＦ＝ｔＡＢＹＦ２）。これにより、最終的な目標空燃比ｔＡＢＹＦが設定される。
【００２２】
目標燃料噴射量設定手段１５は、吸入空気量Ｑｗと目標空燃比ｔＡＢＹＦとから、例えば（１）式を用いて、目標燃料噴射量ｔＱｆ［mg/sec］を求める。
ｔＱｆ＝Ｑｗ×（１４．６／ｔＡＢＹＦ）・・・（１）
ここでは、理論空燃比を１４．６とした。
燃料カット実行・停止判定手段１６は、アクセルペダル踏込み量ＡＰＯと目標空燃比ｔＡＢＹＦとに基づき、燃料カットの実行と停止を、以下の条件で判定する。
【００２３】
ＡＰＯ≦ＡＰＯmin かつｔＡＢＹＦ≧ＡＢＹＦth１のとき→燃料カット実行
ＡＰＯ＞ＡＰＯmin 又はｔＡＢＹＦ≦ＡＢＹＦth２のとき→燃料カット停止
但し、ＡＰＯmin   ：アクセルペダル開放判定しきい値［％］
ＡＢＹＦth１：第１のしきい値（燃料カット実行判定用）
ＡＢＹＦth２：第２のしきい値（燃料カット停止判定用）
である。ＡＰＯmin 、ＡＢＹＦth１、ＡＢＹＦth２は定数として与える。また、ＡＢＹＦth１はＡＢＹＦth２よりも大きな値に設定する。
【００２４】
指令燃料噴射量設定手段１７は、目標燃料噴射量ｔＱｆを基に、燃料カット実行・停止判定手段１６の判定結果に従って、指令燃料噴射量ｉＱｆ［mg/sec］を、以下のように設定する。
燃料カット停止のとき  →  ｉＱｆ＝ｔＱｆ
燃料カット実行のとき  →  ｉＱｆ＝０
ここで、ｉＱｆ＝０のときは、燃料噴射量が０となって、燃料カットがなされる。
【００２５】
図３には、上記の燃料噴射制御の演算処理手順を、フローチャートとして示している。
Ｓ１では、アクセルペダル踏込み量ＡＰＯ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑｗを検出する。
Ｓ２では、アクセルペダル踏込み量ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて図４のマップから通常運転時用の第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦを設定する。
【００２６】
Ｓ３では、リッチスパイクを行うときの第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２を設定する。
Ｓ４では、ＮＯｘトラップ触媒６のＮＯｘトラップ量を推定する。
Ｓ５では、推定されたＮＯｘトラップ量を所定値と比較することで、再生時期（ＮＯｘトラップ量≧所定値）か否かを判定する。
【００２７】
この結果、ＮＯｘトラップ触媒６の再生時期でない場合（ＮＯｘトラップ量＜所定値の場合）は、Ｓ６で、目標空燃比ｔＡＢＹＦとして、第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ１を選択する（ｔＡＢＹＦ＝ｔＡＢＹＦ１）。再生時期の場合（ＮＯｘトラップ量≧所定値の場合）は、Ｓ７で、目標空燃比ｔＡＢＹＦとして、第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２を選択する（ｔＡＢＹＦ＝ｔＡＢＹＦ２）。
【００２８】
Ｓ８では、吸入空気量Ｑｗと目標空燃比ｔＡＢＹＦとから、目標燃料噴射量ｔＱｆ＝Ｑｗ×（１４．６／ｔＡＢＹＦ）を設定する。
Ｓ９では、アクセルペダル踏込み量ＡＰＯを所定値（アクセルペダル開放判定しきい値）ＡＰＯmin と比較する。
ＡＰＯ＞ＡＰＯmin の場合は、Ｓ１２へ進み、燃料カットフラグＦＣ＝０（燃料カット停止）とする。
【００２９】
ＡＰＯ≦ＡＰＯmin の場合は、Ｓ１０へ進み、目標空燃比ｔＡＢＹＦを第２のしきい値ＡＢＹＦth２と比較する。
ｔＡＢＹＦ≦ＡＢＹＦth２の場合は、Ｓ１２へ進み、燃料カットフラグＦＣ＝０（燃料カット停止）とする。
ｔＡＢＹＦ＞ＡＢＹＦth２の場合は、Ｓ１１へ進み、目標空燃比ｔＡＢＹＦを第１のしきい値ＡＢＹＦth１と比較する。
【００３０】
ｔＡＢＹＦ≧ＡＢＹＦth１の場合は、Ｓ１３へ進み、燃料カットフラグＦＣ＝１（燃料カット実行）とする。
ｔＡＢＹＦ＜ＡＢＹＦth１の場合（すなわち、ＡＢＹＦth２＜ｔＡＢＹＦ＜ＡＢＹＦth１の場合）は、前回の燃料カットフラグＦＣの状態を維持する。従って、燃料カット実行中であれば燃料カット実行を継続し、燃料カット停止中であれば燃料カット停止を継続する。
【００３１】
Ｓ１４では、燃料カットフラグＦＣの状態を判定する。
この結果、ＦＣ＝０（燃料カット停止）であれば、Ｓ１５へ進んで、指令燃料噴射量ｉＱｆを目標燃料噴射量ｔＱｆに設定する（ｉＱｆ＝ｔＱｆ）。ＦＣ＝１（燃料カット実行）であれば、Ｓ１６へ進んで、指令燃料噴射量ｉＱｆを０に設定する（ｉＱｆ＝０）。
【００３２】
次に図５を参照して、本実施形態での燃料カット実行・停止動作について説明する。
図５には、アクセルペダル開放時の第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ１、リッチスパイク用の第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２、第１及び第２のしきい値ＡＢＹＦth１，ＡＢＹＦth２を示している。
【００３３】
先ず、リッチスパイクを行っていない通常運転時において、従来と同じように燃料カットの実行と停止が切換えられる理由を説明する。
必要なこととして、エンジン回転数Ｎｅが上昇するに伴って、アクセル開放時の第１の目標空燃比ｔＡＢＹＦ１が大きくなるように設定されている。
アクセル開放時に目標空燃比ｔＡＢＹＦ（＝ｔＡＢＹＦ１）が第１のしきい値ＡＢＹＦth１より大きいことを条件として、燃料カットが実行され、燃料カットによるエンジン回転数Ｎｅの減少に伴ない、目標空燃比がｔＡＢＹＦ（＝ｔＡＢＹＦ１）が第２のしきい値ＡＢＹＦth２以下まで減少すると、燃料カットが停止される。従って、従来と同じように燃料カットを停止することができる。
【００３４】
次に、従来例で問題とした燃料カット実行状態からリッチスパイクに移行できない問題が解決する理由を説明する。これは、リッチスパイクのために設定される第２の目標空燃比ｔＡＢＹＦ２を、第２のしきい値ＡＢＹＦth２以下に設定しておくことによって、リッチスパイクが要求された場合に確実に燃料カットを停止することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示す基本構成図
【図２】  目標空燃比設定手段の詳細構成図
【図３】  演算処理手順を示すフローチャート
【図４】  第１の目標空燃比の設定用マップを示す図
【図５】  燃料カット実行・停止動作の説明図
【符号の説明】
１  エンジン
２  燃焼室
３  吸気通路
４  燃料噴射弁
５  排気通路
６  ＮＯｘトラップ触媒
１１  アクセルペダル踏込み量検出手段
１２  エンジン回転数検出手段
１３  吸入空気量検出手段
１４  目標空燃比設定手段
１４−１  第１の目標空燃比設定手段
１４−２  第２の目標空燃比設定手段
１４−３  ＮＯｘトラップ触媒再生時期判定手段
１４−４  目標空燃比選択手段
１５  目標燃料噴射量設定手段
１６  燃料カット実行・停止判定手段
１７  指令燃料噴射量設定手段
【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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