JP4605137B2 - 内燃機関の燃料カット制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、火花点火式の内燃機関に対する燃料カットに関する。

乗用車やトラック、バス等の車両に搭載される火花点火式の内燃機関では、燃料消費を抑制する観点から、例えば、車両の減速時に、内燃機関への燃料供給を停止する、燃料カットが行われる。燃料カットの状態から内燃機関への燃料供給を再開すると、内燃機関が急激にトルクを発生する。このため、車両や車両の乗員にショックを与えることがある。このショックを低減するため、燃料カットの状態から内燃機関への燃料供給を再開する際には、内燃機関の点火時期を、通常よりも遅角側とする制御が行われる（例えば、特許文献１）。

特開２００４−３５３４７８号公報 段落番号００６０

しかし、特許文献１には、燃料カットを実行する条件や、燃料カットの状態から燃料供給を再開する時に点火時期の遅角を実行する条件については開示されていない。このため、燃料カットを実行できる範囲、及び燃料カットの状態から燃料供給を再開する時に点火時期の遅角を実行できる範囲を拡大して、内燃機関の燃料消費を抑制することや、燃料カット状態から燃料供給を再開する時のショックを抑制すること、あるいは燃料カット中における内燃機関の停止をより効果的に回避することについては改善の余地がある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃料カットを実行できる範囲、及び燃料カットの状態から燃料供給を再開する時に点火時期の遅角を実行できる範囲を拡大でき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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置は、内燃機関に対する燃料カットの実行、燃料供給の再開を制御するものであり、単位時間あたりにおける前記内燃機関の回転数の変化と、前記機関回転数に応じて変更される第１の制御判定用閾値とを比較して、燃料カットを実行するか否かを判定する燃料カット条件判定部と、単位時間あたりにおける前記内燃機関の回転数の変化と、前記機関回転数に応じて変更される第２の制御判定用閾値とを比較して、燃料カットの状態から燃料の供給を再開する際に点火時期を遅角する制御を実行するか否かを判定する燃料カット復帰時制御条件判定部と、前記点火時期遅角制御を実行すると判定された場合には、前記内燃機関の点火時期の遅角量を設定し、燃料カットから復帰する際には設定した遅角量に基づいて点火する燃料カット復帰時制御部と、を含むことを特徴とする。

この内燃機関の燃料カット制御装置は、単位時間あたりにおける前記内燃機関の回転数の変化、すなわち内燃機関の回転数の変化率と、機関回転数に応じて変更される第１の制御判定用閾値とを比較して燃料カットを実行するか否かを判定する。また、機関回転数の変化率と、機関回転数に応じて変更される第２の制御判定用閾値とを比較して、燃料カット状態から燃料供給を再開する時に点火時期の遅角を実行するか否かを判定する。これによって、燃料カットを実行できる範囲、及び燃料カットの状態から燃料供給を再開する時に点火時期の遅角を実行できる範囲を拡大できる。

次の本発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置のように、前記内燃機関の燃料カット制御装置において、前記第１の制御判定用閾値及び前記第２の制御判定用閾値は、前記機関回転数の低下とともに小さくすることが好ましい。

次の本発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置のように、前記内燃機関の燃料カット制御装置において、燃料カット復帰時制御部は、前記内燃機関の吸気管内の圧力に基づいて、前記遅角量を設定することが好ましい。

次の本発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置のように、前記内燃機関の燃料カット制御装置において、前記内燃機関の吸気管内の圧力が小さくなるにしたがって、前記遅角量を大きくすることが好ましい。

この発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置は、燃料カットを実行できる範囲、及び燃料カットの状態から燃料供給を再開する時に点火時期の遅角を実行できる範囲を拡大できる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

本実施形態は、内燃機関に対する燃料カットに関する制御であり、次の点に特徴がある。すなわち、機関回転数の変化率と、機関回転数に応じて変更される第１の制御判定用閾値とを比較して燃料カットを実行するか否かを判定する。また、機関回転数の変化率と、機関回転数に応じて変更される第２の制御判定用閾値とを比較して燃料カットから復帰する時の点火時期の遅角を実行するか否かを判定する。

図１は、本実施形態に係る内燃機関を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る内燃機関を車両に搭載した状態を示す模式図である。図１は、内燃機関が備える単一の気筒を取り出して示してある。また、図２に示す内燃機関は４気筒の内燃機関であるが、本発明が適用できる内燃機関は多気筒、単気筒を問わず、また、内燃機関が多気筒である場合には、気筒数及びその配置は問わない。

本実施形態に係る内燃機関１は、点火手段である点火プラグ７によって燃焼室２Ｂ内の混合気に点火して、その燃焼圧力によりピストン５を気筒２内で往復運動させる、いわゆるレシプロ式の火花点火式内燃機関である。この内燃機関１は、気筒２の内部（以下気筒内）２Ｉへ直接燃料Ｆを噴射する直噴噴射弁３を燃料供給手段として備える、いわゆる直噴の内燃機関である。本実施形態において、内燃機関１は、いわゆる直噴の内燃機関に限られず、吸気管２２の一部である吸気ポートへ燃料Ｆを噴射する、いわゆるポート噴射式の内燃機関であってもよい。また、本実施形態において、内燃機関１は、直噴とポート噴射とを併用する内燃機関であってもよい。なお、内燃機関１は、過給手段や可変圧縮機構を備えていてもよい。

この内燃機関１は、吸気通路２１に設けられる電子スロットル弁７０により、吸入空気量が調整される。電子スロットル弁７０は、バタフライバルブ７１と、これを駆動するアクチュエータ７２と、バタフライバルブ７１の開度を検出するスロットルポジションセンサ７３とで構成される。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０は、アクセル開度センサ４４からの出力を取得して、アクチュエータ７２に制御信号を送り、スロットルポジションセンサ７３からのバタフライバルブ開度のフィードバック信号に基づいて、バタフライバルブ７１を適切な開度に制御する。

内燃機関１に取り付けられたクランク角センサ４１によってクランク軸６のクランク角度ＣＡが検出される。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ４１、吸気管圧力センサ４２、エアフローセンサ４３、アクセル開度センサ４４、水温センサ４５その他のセンサ類からの出力を取得して、内燃機関１の点火時期や内燃機関１に対する燃料噴射量を決定する。そして、決定値に基づき、直噴噴射弁３から燃料Ｆを噴射させ、内燃機関１のシリンダヘッド１ｈに取り付けられる点火プラグ７に通電して放電させ、燃焼室２Ｂ内の混合気に点火する。

エアクリーナ８１によって塵やごみが除去された空気Ａは、エアフローセンサ４３で流量が計測された後、吸気通路２１を通って、電子スロットル弁７０を通過してサージタンク２０へ導かれる。サージタンク２０内の空気Ａは、吸気通路である吸気管２２から、内燃機関１のシリンダヘッド１ｈに設けられる吸気口９ｉと吸気弁８ｉとの間を通って気筒内２Ｉ内に導入される。そして、直噴噴射弁３から噴射される燃料噴霧Ｆｍと混合気を形成する。この混合気は点火プラグ７の放電によって着火されて、火炎伝播により燃焼する。本実施形態において、点火時期は、クランク角センサ４１からの信号に基づいて決定されるが、排気弁８ｅを動作させる排気カムシャフトＳｃの回転角度に基づいて決定してもよい。

混合気の燃焼圧力はピストン５に伝えられ、ピストン５を往復運動させる。ピストン５の往復運動はコネテクティングロッド４を介してクランク軸６に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排ガスＥｘとなり、排気口９ｅと排気弁８ｅとの間を通って排気通路２３へ排出される。この排ガスＥｘは、排気通路２３に取り付けられる浄化触媒（例えば三元触媒）８３へ導かれ、ここで浄化されて大気中へ排出される。

内燃機関１の出力は、自動変速装置（ＡＴ：Automatic Transmission）５５に導かれて、車両１００の駆動輪である左側前輪ＦＬ及び右側前輪ＦＲを駆動して、車両１００を走行させる。この車両１００は、４個の気筒２を備える、いわゆる４気筒の内燃機関１を動力発生源とする、いわゆる前輪駆動（ＦＦ：Front wheel Front drive）の車両であり、左側後輪ＲＬ及び右側後輪ＲＲは駆動力を発生しない従動輪である。なお、本実施形態では、車両の駆動方式は問わない。車両１００の走行速度（車速）は、ＥＣＵ３０が車速センサ４６から取得した信号に基づいて算出され、内燃機関１の制御に利用される。また、ＥＣＵ３０は、自動変速機５５の変速情報（例えば、現状の変速段や変速油温度等）を取得して、本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御に用いる。

図３−１、図３−２は、本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御を説明するための図である。動力発生源として内燃機関１を車両１００に搭載する場合、車両１００や内燃機関１、あるいは自動変速機５５等の運転条件に応じて、内燃機関１に供給する燃料Ｆがカットされて、すなわち、内燃機関１に対する燃料の供給が停止されて、内燃機関１の燃料消費を抑制する。そして、内燃機関１の回転数（以下機関回転数）ＮＥが所定の回転数ｅｎｒｔ（図３−２参照）以下になったら、内燃機関１に対する燃料供給を再開する（燃料カットからの復帰）。ここで、燃料カットから復帰する機関回転数ｅｎｒｔを復帰回転数ｅｎｒｔという。

内燃機関１に対する燃料供給を再開する場合、内燃機関１の吸入空気量が多いと、機関回転数ＮＥが急激に上昇し、これに起因して、車両１００やその乗員にショックを与えるおそれがある。このため、燃料カットからの復帰時には、内燃機関１の点火時期を、そのときの内燃機関１の運転条件に応じて定まる点火時期よりも遅角側に設定することにより、機関回転数ＮＥの急激な上昇を抑制する。これを、燃料カット復帰遅角制御という。

燃料カットを実行している場合に、例えば、車両１００の減速度が大きい等の理由で機関回転数ＮＥの低下が大きい場合、燃料カットからの復帰時に点火時期を遅角すると、必要以上に内燃機関１のトルクが低下して必要な駆動力が得られなかったり、エンジンブレーキが作用したりするおそれがある。また、燃料カット実行中における機関回転数ＮＥの低下が大きい場合は、内燃機関１の運転が停止してしまうおそれもある。このため、燃料カット実行中における機関回転数ＮＥの低下が大きい場合は、燃料カットからの復帰時における点火時期の遅角を禁止する制御や、燃料カット自体を実行しない制御が選択され、実行される。

燃料カットからの復帰時における点火時期の遅角を禁止する制御、燃料カット自体を実行しない制御を選択する際に用いるパラメータとしては、機関回転数ＮＥの低下度合いを基準とする。図３−１は、燃料カット（Ｆ／Ｃ：Fuel/Cut）実行時における機関回転数ＮＥの変化を示している。図３−１に示すように、時刻ｔ₁で燃料カットが実行（Ｆ／Ｃ＿ＯＮ）されると、機関回転数ＮＥは時間の経過とともに低下する。なお、図３−１で示す例では、時刻ｔ₂で燃料カットが停止（Ｆ／Ｃ＿ＯＦＦ）される。図３−１に示す例では、時間Δｔで、機関回転数ＮＥがＮＥ＿ｄだけ低下している。

本実施形態において、燃料カットからの復帰時における点火時期の遅角を禁止する制御、燃料カット自体を実行しない制御を選択する際に用いるパラメータとして、機関回転数変化率ΔＮＥを用いる。これは、単位時間あたりにおける機関回転数ＮＥの変化（より具体的には低下度合い）の絶対値であり、ΔＮＥ＝｜−ＮＥ＿ｄ／Δｔ｜である。そして、機関回転数変化率ΔＮＥが大きくなると、単位時間あたりにおける機関回転数ＮＥの低下度合いが大きくなり、機関回転数変化率ΔＮＥが小さくなると、単位時間あたりにおける機関回転数ＮＥの低下度合いが小さくなることを意味する。

図３−２の点線α及び点線βは、それぞれ、燃料カットを実行するか否か、燃料カット復帰遅角制御を禁止するか否かを判定する際の閾値（以下、制御判定用閾値）であり、機関回転数ＮＥによらず制御判定用閾値α、βは一定である。なお、α＞βである。従来においては、機関回転数変化率ΔＮＥが制御判定用閾値α以上である場合、燃料カット自体を実行しない（すなわち、燃料カット復帰遅角制御自体を実行しない）。機関回転数変化率ΔＮＥが制御判定用閾値αよりも小さい場合、燃料カットを実行する。機関回転数変化率ΔＮＥが制御選択用閾値αよりも小さく、かつ、制御判定用閾値β以上である場合、燃料カットは実行するが、燃料カット復帰遅角制御を禁止する。そして、機関回転数変化率ΔＮＥが制御判定用閾値βよりも小さい場合、燃料カットを実行し、かつ、燃料カットからの復帰時には、燃料カット復帰遅角制御を実行する。

本実施形態においては、燃料カットを実行するか否かを判定する際に用いる第１の制御判定用閾値Ｆ（α）、燃料カット復帰遅角制御を禁止するか否かを判定する際に用いる第２の制御判定用閾値Ｆ（β）を機関回転数ＮＥの関数とし、これらを機関回転数ＮＥに応じて変化させる。本実施形態では、図３−２に示すように、機関回転数ＮＥの低下に応じて、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）及び第２の制御判定用閾値Ｆ（β）を小さくする。

機関回転数ＮＥが大きい場合には、機関回転数変化率ΔＮＥが大きくても、燃料カット中に内燃機関１が停止するおそれは低い。したがって、機関回転数が大きい場合には、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）を大きくする。一方、機関回転数ＮＥが小さくなるにしたがって、燃料カット中に内燃機関１が停止するおそれは高くなる。したがって、機関回転数ＮＥが小さくなるにしたがって、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）を小さくする。

機関回転数ＮＥが大きい場合、内燃機関１の吸入空気量も多くなるため、燃料カット復帰遅角制御を実行する範囲を広げることが好ましい。また、機関回転数ＮＥが大きい場合、燃料カット中に内燃機関１が停止するおそれも低い。このため、機関回転数ＮＥが大きくなるにしたがって、第２の制御判定用閾値Ｆ（β）を大きくする。すなわち、機関回転数ＮＥが小さくなるにしたがって、第２の制御判定用閾値Ｆ（β）を小さくする。

これによって、燃料カットや燃料カット遅角制御をより適切に実行することができるので、燃料カット実行中における内燃機関１の停止を回避しつつ、燃料カットを実行できる範囲、及び燃料カット復帰遅角制御を実行できる範囲を拡大できる。その結果、内燃機関１の燃料消費を抑制でき、また、燃料カットからの復帰時におけるショックを抑制できる範囲も拡大する。また、燃料カット中における内燃機関の停止をより効果的に回避できる。ここで、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）及び第２の制御判定用閾値Ｆ（β）の関数形は、図３−２に示すものには限られない。例えば、直線的に変化してもよいし、内燃機関１の運転範囲における機関回転数ＮＥの範囲内で変曲点をもって変化してもよい。また、同じ機関回転数ＮＥにおいては、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）＞第２の制御判定用閾値Ｆ（β）である。

例えば、図３−２に示すように、機関回転数ＮＥが復帰回転数ｅｎｒｔ以上の範囲では、定数である制御判定用閾値αを用いた場合と比較して、より大きい機関回転数変化率ΔＮＥの範囲（図３−２中Ｂで示す範囲）まで燃料カットを実行できるので、内燃機関の燃料消費をより抑制することができる。また、機関回転数ＮＥが復帰回転数ｅｎｒｔよりも小さい範囲では、定数である制御判定用閾値βを用いた場合と比較して、より大きい機関回転数変化率ΔＮＥの範囲（図３−２中Ｃで示す範囲）まで燃料カット復帰遅角制御を実行できるので、燃料カットからの復帰時におけるショックを抑制できる範囲が拡大する。さらに、機関回転数ＮＥが復帰回転数ｅｎｒｔよりも小さい範囲では、制御判定用閾値αを用いた場合と比較して、燃料カットを実行する機関回転数変化率ΔＮＥの範囲（図３−２中Ｄで示す範囲）が制限されるので、燃料カットの実行中における内燃機関１の運転停止をより効果的に回避できる。

なお、復帰回転数ｅｎｒｔは、機関回転数変化率ΔＮＥの大きさによらず一定であるが、図３−２の一点鎖線で示すｅｎｒｔ１やｅｎｒｔ２のように、ΔＮＥの大きさに応じて、燃料カットから復帰する機関回転数を変更してもよい。これによって、燃料カットや燃料カット遅角制御を、さらに適切に実行することが可能になるので、燃料カット実行中における内燃機関１の停止を回避しつつ、燃料カット及び燃料カット復帰遅角制御を実行できる範囲をさらに拡大できる。その結果、内燃機関１の燃料消費をさらに抑制でき、また、燃料カットからの復帰時におけるショックを抑制できる範囲をさらに拡大することができる。次に、本実施形態に係る内燃機関の燃料カット制御装置の構成を説明する。

図４は、本実施形態に係る内燃機関の燃料カット制御装置を示す説明図である。本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御は、この内燃機関の燃料カット制御装置１０を用いて実現できる。図４に示すように、内燃機関の燃料カット制御装置１０は、ＥＣＵ３０に組み込まれて構成されている。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）３０Ｐと、記憶部３０Ｍと、入力ポート３６及び出力ポート３７と、入力インターフェース３８及び出力インターフェース３９とから構成される。

なお、ＥＣＵ３０とは別個に、本実施形態に係る内燃機関の燃料カット制御装置１０を用意し、これをＥＣＵ３０に接続してもよい。そして、本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御を実現するにあたっては、ＥＣＵ３０が備える内燃機関１の制御機能を、前記内燃機関の燃料カット制御装置１０が利用できるように構成してもよい。

本実施形態に係る内燃機関の燃料カット制御装置１０は、燃料カット条件判定部１１と、燃料カット復帰時制御条件判定部１２と、燃料カット復帰時制御部１３とを含む。これらのうち、燃料カット条件判定部１１と、燃料カット復帰時制御条件判定部１２と、燃料カット復帰時制御部１３とは、本実施形態に係る基本となる内燃機関の燃料カットに関する制御を実行する部分となる。本実施形態において、内燃機関の燃料カット制御装置１０は、ＥＣＵ３０を構成するＣＰＵ３０Ｐの一部として構成される。この他に、ＣＰＵ３０Ｐには、内燃機関１の運転を制御する機関制御部３０Ｃが含まれている。

ＣＰＵ３０Ｐと、記憶部３０Ｍとは、バス３５₃により接続される。また、内燃機関の燃料カット制御装置１０と機関制御部３０Ｃとは、バス３５₁、３５₂及び入力ポート３６及び出力ポート３７を介して接続される。これにより、内燃機関の燃料カット制御装置１０を構成する燃料カット条件判定部１１と燃料カット復帰時制御条件判定部１２と燃料カット復帰時制御部１３と機関制御部３０Ｃとは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、内燃機関の燃料カット制御装置１０は、ＥＣＵ３０が有する内燃機関１の運転制御に関するデータを取得したり、内燃機関の燃料カット制御装置１０の制御をＥＣＵ３０の内燃機関の燃料カットに関する制御の制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。

入力ポート３６には、入力インターフェース３８が接続されている。入力インターフェース３８には、クランク角センサ４１、吸気管圧力センサ４２、エアフローセンサ４３、アクセル開度センサ４４、水温センサ４５、車速センサ４６その他の、内燃機関１の運転状態に関する情報を取得する各種センサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェース３８内のＡ／Ｄコンバータ３８ａやディジタルバッファ３８ｄにより、ＣＰＵ３０Ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート３６へ送られる。これにより、ＣＰＵ３０Ｐは、燃料供給制御や内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得することができる。

出力ポート３７には、出力インターフェース３９が接続されている。出力インターフェース３９には、直噴噴射弁３、点火装置５０が接続されている。なお、出力インターフェース３９には、内燃機関１の運転制御に必要な制御対象（例えば電子スロットル弁７０等）５１も接続される。出力インターフェース３９は、制御回路３９ａ、３９ｂ等を備えており、ＣＰＵ３０Ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、ＥＣＵ３０のＣＰＵ３０Ｐは、内燃機関１の運転を制御することができる。

記憶部３０Ｍには、本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ等が格納されている。ここで、記憶部３０Ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ３０Ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この内燃機関の燃料カット制御装置１０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、燃料カット条件判定部１１、燃料カット復帰時制御条件判定部１２及び燃料カット復帰時制御部１３の機能を実現するものであってもよい。次に、本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御について説明する。次の説明においては、適宜図１〜図４を参照されたい。

図５は、本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御の手順を説明するフローチャートである。本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御を実行するにあたり、内燃機関の燃料カット制御装置（以下燃料カット制御装置という）１０が備える燃料カット条件判定部１１は、ＥＣＵ３０内が備える機関制御部３０Ｃの燃料噴射指令やアクセル開度センサ４４あるいは車速センサ４６からの情報に基づき、燃料カット（Ｆ／Ｃ）を実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。燃料カットを実行していない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＳＴＡＲＴに戻り内燃機関１の運転状態の監視を継続する。

燃料カット（Ｆ／Ｃ）を実行中である場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部１１は、機関回転数変化率ΔＮＥが、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ΔＮＥは、燃料カット条件判定部１１がクランク角センサ４１から取得した所定の時間Δｔにおける機関回転数ＮＥ変化に基づいて算出する。ΔＮＥ≧Ｆ（α）である場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ、図３−２のΔＮＥ≧Ｆ（α）の範囲）、燃料カット条件判定部１１は、燃料カットを実行しないと判定する（ステップＳ１０３）。すなわち、燃料カット復帰遅角制御は実行されない。この判定を受けて、燃料カットを実行中である場合、ＥＣＵ３０の機関制御部３０Ｃは実行中の燃料カットを中止する。

ΔＮＥ＜Ｆ（α）である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ、図３−２のΔＮＥ＜Ｆ（α）の範囲）、燃料カット条件判定部１１は、現在の機関回転数ＮＥと、復帰回転数ｅｎｒｔとを比較する（ステップＳ１０４）。ＮＥ＞ｅｎｒｔである場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、機関回転数ＮＥは、まだ燃料カットを実行する範囲にあるので、ＥＣＵ３０の機関制御部３０Ｃは実行中の燃料カットを継続する（ステップＳ１０５）。

ＮＥ≦ｅｎｒｔである場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、内燃機関１に対する燃料カットから復帰する条件である。この場合、内燃機関１を燃料カット状態から復帰させる必要があるが、燃料カットからの復帰時に燃料カット復帰遅角制御を実行するか否かを判定する必要がある。このため、燃料カット制御装置１０の燃料カット復帰時制御条件判定部１２は、機関回転数変化率ΔＮＥが、第２の制御判定用閾値Ｆ（β）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

ΔＮＥ≧Ｆ（β）である場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ、図３−２のＦ（α）＞ΔＮＥ≧Ｆ（β）の範囲）、燃料カット復帰遅角制御を実行すると、ΔＮＥが大きいため、すなわち、燃料カット実行中における機関回転数ＮＥの低下が大きいため、内燃機関１の停止を回避する必要がある。したがって、この場合には、燃料カット復帰時制御条件判定部１２は、燃料カット復帰遅角制御の実行を禁止して（ステップＳ１０７）、燃料カットからの復帰時には、その時の内燃機関１の運転条件から要求される点火時期で内燃機関１を運転する。これによって、内燃機関１を確実に駆動して、停止を回避する。

ΔＮＥ＜Ｆ（β）である場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ、図３−２のΔＮＥ＜Ｆ（β）の範囲）、燃料カットからの復帰時におけるショックが許容値を超えるおそれがある。したがって、燃料カット復帰時制御条件判定部１２は、燃料カット復帰遅角制御を実行すると判定する（ステップＳ１０８）。この判定を受けて、燃料カット制御装置１０の燃料カット復帰時制御部１３は、点火時期の遅角量を算出し、その遅角量に基づいて内燃機関１の点火時期を設定する。そして、燃料カットからの復帰に合わせて、燃料カット復帰制御を実行する（ステップＳ１０９）。次に、燃料カット復帰遅角制御における遅角量の算出手順を説明する。

図６は、本実施形態に係る燃料カット復帰制御における遅角量の算出手順を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係る燃料カット復帰制御における遅角量の算出に用いるマップの一例を示す説明図である。燃料カット復帰遅角制御を実行する場合、燃料カット制御装置１０の燃料カット復帰時制御部１３は、吸気管圧力センサ４２から内燃機関１の吸気管２２内における圧力（以下吸気管圧力という）Ｐｉを取得する（ステップＳ２０１）。そして、燃料カット復帰時制御部１３は、取得した吸気管圧力Ｐｉに応じた遅角量ＣＡ＿ｒを算出する（ステップＳ２０２）。

本実施形態では、図７のマップ６１に示すように、吸気管圧力Ｐｉが小さくなる（すなわち吸気管２２内の負圧がより大気圧よりも小さくなる）にしたがって、遅角量ＣＡ＿ｒを大きくする。吸気管圧力Ｐｉが小さくなる、すなわち吸気管２２内の負圧がより大気圧よりも小さくなるということは、内燃機関１の負荷（あるいは負荷率）が大きいことを意味する。内燃機関１の負荷が大きい場合には、燃料カットからの復帰時に、多くの空気を内燃機関１が吸入し、これに対応してより多くの燃料が供給される。これによって、機関回転数ＮＥの上昇はより急激になり、車両１００やその乗員に伝達されるショックもより大きくなる。

このため、本実施形態では、吸気管圧力Ｐｉに応じて遅角量ＣＡ＿ｒを変更する。より具体的には、吸気管圧力Ｐｉが小さくなるにしたがって、遅角量ＣＡ＿ｒを大きくすることにより、内燃機関１の発生するトルクをより抑制して、機関回転数ＮＥの急上昇を抑制し、車両１００やその乗員に伝達されるショックを低減する。このように、吸気管圧力を用いることにより、内燃機関１の負荷（負荷率）の推定精度が向上するので、内燃機関１の負荷に対応する遅角量を精度よく決定することができる。その結果、機関回転数ＮＥの急上昇を効果的に抑制し、また、車両１００やその乗員に伝達されるショックを効果的に低減することができる。また、内燃機関１の負荷変動に敏感に反応する吸気管圧力Ｐｉを、応答性の高い圧力センサ（吸気管圧力センサ４２）用いることにより、制御の応答性を向上させることができる。さらに、必要十分な遅角量を設定できるので、内燃機関１の負荷が小さい場合には、遅角量を最小限にして、内燃機関１の応答性を向上させることもできる。

取得した吸気管圧力Ｐｉに応じた遅角量ＣＡ＿ｒを算出したら（ステップＳ２０２）、燃料カット復帰時制御部１３は、内燃機関１の運転条件に基づいて決定される点火時期（できる限りＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torqueに近づくように設定される）から、算出した遅角量ＣＡ＿ｒ分、内燃機関１の点火時期を遅角させる。燃料カット復帰時制御部１３は、遅角量ＣＡ＿ｒ分遅角させた点火時期を、復帰時における点火時期として、内燃機関１が燃料カットから復帰する時に合わせて、燃料カット復帰遅角制御を実行する（ステップＳ２０３）。

上述した、燃料カット復帰遅角制御における遅角量を決定する手順は、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）、第２の制御判定用閾値Ｆ（β）を機関回転数ＮＥに応じて変更する燃料カットに関する制御以外にも適用することができる。次においては、燃料カット復帰遅角制御を実行する際の判定から、燃料カット復帰遅角制御において吸気管圧力Ｐｉに応じて遅角量を決定し、燃料カット復帰遅角制御を実行するまでの一連の手順を説明する。

図８は、本実施形態に係る燃料カット復帰制御での遅角量の算出手順を示すフローチャートである。燃料カット復帰遅角制御における遅角量を算出するにあたり、燃料カット制御装置１０の燃料カット復帰時制御部１３は、水温センサ４５（図１、図２等参照）から内燃機関１の冷却水温度Ｔｗを取得し、燃料カット実行判定水温Ｔｗ＿ｃと比較する（ステップＳ３０１）。内燃機関１の冷却水温度Ｔｗが燃料カット実行判定水温Ｔｗ＿ｃに達していない場合には、燃料カット自体を実行しないので、ステップＳ３０１では、燃料カット復帰遅角制御を実行する前提条件を判定する。

Ｔｗ＜Ｔｗ＿ｃである場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、燃料カット自体を実行しないので、燃料カット復帰遅角制御が禁止される（ステップＳ３０９）。Ｔｗ≧Ｔｗ＿ｃである場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、燃料カット復帰時制御部１３は、車速センサ４６から車両１００（図２参照）の車速Ｖを取得し、燃料カット実行判定車速Ｖｃと比較する（ステップＳ３０２）。内燃機関１が搭載される車両１００の車速Ｖが燃料カット実行判定車速Ｖｃに達していない場合には、燃料カット自体を実行しないので、ステップＳ３０２では、燃料カット復帰遅角制御を実行する前提条件を判定する。

Ｖ＜Ｖｃである場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、燃料カット自体を実行しないので、燃料カット復帰遅角制御が禁止される（ステップＳ３０９）。Ｖ≧Ｖｃである場合、燃料カット復帰時制御部１３は、アクセル開度センサ４４からアクセルの開度を取得し、アクセルがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。アクセルが踏まれている場合（すなわちアクセルＯＮ）、車両１００の運転者は車両１００を加速させたい意思があるため、燃料カットを実行しない。このため、ステップＳ３０３では、燃料カット復帰遅角制御を実行する前提条件を判定する。

アクセルＯＮである場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、燃料カット自体を実行しないので、燃料カット復帰遅角制御が禁止される（ステップＳ３０９）。アクセルＯＦＦである場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、燃料カット復帰時制御部１３は、自動変速機（ＡＴ）５５（図１、図２参照）から燃料カットの要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。自動変速機５５の変速段によっては、燃料カットを実行しない場合があるため、ステップＳ３０４では、燃料カット復帰遅角制御を実行する前提条件を判定する。ステップＳ３０４は、例えば、自動変速機５５の変速段を燃料カット復帰時制御部１３が取得し、これに基づいて燃料カット復帰時制御部１３が燃料カットの要求の有無を判定する。また、自動変速機５５の制御装置からの要求に基づいて、燃料カット復帰時制御部１３が燃料カットの要求の有無を判定してもよい。

自動変速機５５から燃料カットの要求がない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、燃料カット自体を実行しないので、燃料カット復帰遅角制御が禁止される（ステップＳ３０９）。自動変速機５５から燃料カットの要求がある場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、燃料カット復帰時制御部１３は、自然復帰の要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。自然復帰は、機関回転数変化率ΔＮＥが、第１の制御判定用閾値Ｆ（α）よりも小さく、かつ機関回転数ＮＥが復帰回転数ｅｎｒｔ以下になった場合である。自然復帰でない復帰は、例えば、燃料カット中に機関回転数変化率ΔＮＥが第１の制御判定用閾値Ｆ（α）以上になってしまい、内燃機関１の停止を回避するため、強制的に燃料カットを停止するような場合である。

自然復帰の要求がない場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、燃料カット自体を実行しないので、燃料カット復帰遅角制御が禁止される（ステップＳ３０９）。自然復帰の要求がある場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、燃料カット復帰時制御部１３は、吸気管圧力センサ４２から内燃機関１の吸気管２２内における圧力（以下吸気管圧力という）Ｐｉを取得する（ステップＳ３０６）。そして、燃料カット復帰時制御部１３は、取得した吸気管圧力Ｐｉに応じた遅角量ＣＡ＿ｒを算出し（ステップＳ３０７）、内燃機関１が燃料カットから復帰する時に合わせて、燃料カット復帰遅角制御を実行する（ステップＳ３０８）。

上記実施形態からは、次の発明が把握される。第１の発明は、燃料カットの状態から燃料の供給を再開する際に、内燃機関の点火時期を遅角する制御を実行する際には、前記内燃機関の吸気管内の圧力に基づいて、前記内燃機関の点火時期の遅角量を設定することを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置である。

この内燃機関の燃料カット制御装置は、吸気管内の圧力に応じて燃料の供給を再開する際の遅角量を変更する。このように、前記遅角量を決定する際に吸気管内の圧力を用いるので、内燃機関の負荷（負荷率）の推定精度が向上し、内燃機関の負荷に対応する遅角量を精度よく決定することができる。その結果、機関回転数の急上昇を効果的に抑制し、また、車両やその乗員に伝達されるショックを効果的に低減することができる。また、内燃機関の負荷変動に敏感に反応する吸気管内の圧力を用いることにより、制御の応答性を向上させることができる。

第２の発明は、前記第１の発明において、前記内燃機関の吸気管内の圧力が小さくなるにしたがって、前記遅角量を大きくすることを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置である。このように、吸気管内の圧力が小さくなるにしたがって、遅角量を大きくするので、吸気管内の圧力が小さい場合、すなわち内燃機関の負荷が大きい場合には、遅角量をより大きくすることで内燃機関のトルクをより抑制することができる。これによって、より効果的に機関回転数の急上昇を抑制し、また、車両やその乗員に伝達されるショックを効果的に低減することができる。

以上、本実施形態では、機関回転数の変化率と、機関回転数に応じて変更される第１の制御判定用閾値とを比較して燃料カットを実行するか否かを判定する。また、機関回転数の変化率と、機関回転数に応じて変更される第２の制御判定用閾値とを比較して燃料カットから復帰する時の点火時期の遅角を実行するか否かを判定する。これによって、燃料カットや燃料カット遅角制御をより適切に実行することができるので、燃料カット実行中における内燃機関１の停止を回避しつつ、燃料カットを実行できる範囲及び燃料カット復帰遅角制御を実行できる範囲を拡大できる。その結果、内燃機関の燃料消費を抑制でき、また、燃料カットからの復帰時におけるショックを抑制できる範囲も拡大する。

以上のように、本発明に係る内燃機関の燃料カット制御装置は、火花点火式の内燃機関に対する燃料カットに有用であり、特に、燃料カットを実行できる範囲、及び燃料カットの状態から燃料供給を再開する時に点火時期の遅角を実行できる範囲を拡大することに適している。

本実施形態に係る内燃機関を示す断面図である。 本実施形態に係る内燃機関を車両に搭載した状態を示す模式図である。 本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御を説明するための図である。 本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御を説明するための図である。 本実施形態に係る内燃機関の燃料カット制御装置を示す説明図である。 本実施形態に係る内燃機関の燃料カットに関する制御の手順を説明するフローチャートである。 本実施形態に係る燃料カット復帰制御における遅角量の算出手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る燃料カット復帰制御における遅角量の算出に用いるマップの一例を示す説明図である。 本実施形態に係る燃料カット復帰制御での遅角量の算出手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 直噴噴射弁
４ コネテクティングロッド
５ ピストン
６ クランク軸
７ 点火プラグ
１０ 燃料カット制御装置
１１ 燃料カット条件判定部
１２ 燃料カット復帰時制御条件判定部
１３ 燃料カット復帰時制御部
２２ 吸気管
３０Ｃ 機関制御部
４１ クランク角センサ
４２ 吸気管圧力センサ
４３ エアフローセンサ
４４ アクセル開度センサ
４５ 水温センサ
４６ 車速センサ
５０ 点火装置
５５ 自動変速機
６１ マップ
７０ 電子スロットル弁
１００ 車両

Claims (3)

1. 内燃機関に対する燃料カットの実行、燃料供給の再開を制御するものであり、
   前記内燃機関の回転数の変化率と、前記機関回転数に応じて変更される第１の制御判定用閾値とを比較して、燃料カットを実行するか否かを判定する燃料カット条件判定部と、
   前記機関回転数と復帰回転数とを比較し、前記機関回転数が前記復帰回転数以下の場合には、燃料カットの状態から燃料の供給を再開することを決定し、燃料カットの状態から燃料の供給を再開することを決定した場合には、前記内燃機関の回転数の変化率と、前記機関回転数に応じて変更される第２の制御判定用閾値とを比較して、点火時期を遅角する制御を実行するか否かを判定する燃料カット復帰時制御条件判定部と、
   前記点火時期遅角制御を実行すると判定された場合には、前記内燃機関の点火時期の遅角量を設定し、燃料カットから復帰する際には設定した遅角量に基づいて点火する燃料カット復帰時制御部と、
   を含み、前記第１の制御判定用閾値及び前記第２の制御判定用閾値は、前記機関回転数の低下とともに小さくなることを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
2. 燃料カット復帰時制御部は、
   前記内燃機関の吸気管内の圧力に基づいて、前記遅角量を設定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。
3. 前記内燃機関の吸気管内の圧力が小さくなるにしたがって、前記遅角量を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料カット制御装置。

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