JP2007100661A - 自動車用内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 減速燃料カット状態から、ドライバーのアクセル操作に基づいて燃料供給を再開した場合に、駆動系のねじり振動を的確に抑制可能とする。
【解決手段】 減速燃料カット状態から、ドライバーのアクセル操作に基づいて燃料供給を再開した場合に、失火等の影響を受けないように、燃焼圧等から、実際の燃焼開始タイミングを検出する。そして、この燃焼開始タイミングを基準にして、所定時間Ｔｃ（エンジン回転数、車速、ギア段により可変設定）経過した時点を車両振動抑制タイミングとし、このときに、トルクダウンのため、一部気筒の燃料カットを行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、自動車用内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料供給停止（燃料カット）状態から、ドライバーのアクセル操作に基づいて燃料供給を再開（燃料リカバー）する場合に、燃料供給再開に伴う車両振動（駆動系のねじり振動）を抑制するための、自動車用内燃機関の制御装置に関する。

自動車用内燃機関においては、所定の減速運転時に、燃料供給を停止して、燃費を節減しており、燃料供給停止状態にて、ドライバーのアクセル操作が検出されると、燃料供給を再開している。
この燃料供給の再開時には、車両の駆動軸トルクが急増し、駆動系にねじり振動（ガクガク振動）が発生する。

そこで、特許文献１に記載の技術では、燃料供給再開タイミングを基準にして、所定時間又は所定サイクル数の後に燃焼する気筒への燃料供給を停止（燃料カット）することにより、駆動系のねじり振動のピークを抑制している。
特開平１０−２５２５１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、燃料供給再開タイミングを基準にして、トルクダウンのための燃料カットタイミングを決定しているため、燃料供給再開後にエンジン失火を発生した場合などには、最適なタイミングで燃料カットを行うことができないという問題点があった。
本発明は、このような実状に鑑み、燃料供給再開後の燃料カットタイミングを最適なタイミングとして、燃料供給再開後の車両振動を的確に抑制可能とすることを目的とする。

このため、本発明では、燃料供給停止状態から、ドライバーのアクセル操作に基づいて燃料供給を再開した場合に、失火等の影響を受けないように、実際に燃焼を開始したタイミングを検出し、実際の燃焼開始タイミングを基準にして定めた車両振動抑制タイミングで、一部気筒への燃料供給を停止する構成とする。

本発明によれば、燃料供給再開後の実際の燃焼開始タイミングを基準にして、一部気筒への燃料カットを行うことにより、燃料供給再開後の外乱に対し安定して、最適タイミングにてトルクダウンを行うことができ、車両振動を確実に低減することができる。

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自動車用内燃機関（エンジン）のシステム図である。
車両に搭載されるエンジン１は、その吸気通路２に吸入空気量制御用の電制スロットル弁３を備えている。また、気筒毎に、燃料噴射弁４と点火プラグ５とを備えている。
エンジン１の出力側は、変速機６を介して、車両の駆動軸７に接続されている。

前記電制スロットル弁３、燃料噴射弁４、点火プラグ５の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０により制御される。
ＥＣＵ１０には、各種センサより信号が入力されている。
アクセルペダルセンサ１１は、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）ＡＰＯを検出し、対応する信号を出力する。

クランク角センサ１２は、エンジン１のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、この信号からエンジン回転数Ｎｅを検出可能である。
エアフローメータ１３は、エンジン１の吸入空気量Ｑａを検出し、対応する信号を出力する。
車速センサ１４は、車速（変速機６の出力軸回転数）ＶＳＰを検出し、対応する信号を出力する。

ギア段センサ１５は、変速機６のギア段（ギア位置）を検出し、対応する信号を出力する。
また、必要により、気筒毎に、筒内に臨ませるなどして、燃焼圧センサ１６を設け、各気筒の燃焼圧力（筒内圧力）Ｐｃを検出可能となっている。
ここにおいて、ＥＣＵ１０では、主にアクセル開度ＡＰＯに基づいて電制スロットル弁３の開度を制御し、これにより制御される吸入空気量Ｑａに対し所望の空燃比となるように燃料噴射弁４の燃料噴射量を制御する。そして、吸入空気と噴射燃料との混合気を、点火プラグ５により点火して、燃焼させ、エンジン出力を得る。

また、所定の減速運転時には、燃料噴射弁４の燃料噴射を停止する燃料カットを行って、燃費を節減する。具体的には、アクセル開度ＡＰＯ＝０（アクセルペダルからの足離し状態）で、かつ、エンジン回転数Ｎｅが所定の燃料カット回転数以上であることを条件（燃料カット開始条件）として、燃料カットを開始し、その後、ドライバーのアクセル操作によりアクセル開度ＡＰＯ＞０となるか、エンジン回転数Ｎｅが所定の燃料リカバー回転数以下となった時点で、燃料カットを終了し、燃料リカバー（燃料噴射再開）とする。

また、燃料カット状態から、ドライバーのアクセル操作に基づいて燃料供給を再開した場合に、車両振動を防止すべく、トルク制御を行う。
燃料リカバー時のトルク制御について、図２のフローチャートにより、説明する。
Ｓ１では、燃料カット状態からの燃料リカバー時か否かを判定し、燃料リカバー時の場合にＳ２へ進む。但し、燃料リカバー時のうち、エンジン回転数Ｎｅが所定の燃料リカバー回転数以下となって燃料リカバーした場合は、車両振動が問題とならないので、燃料カット状態からドライバーのアクセル操作に基づいて燃料リカバーした場合のみ、Ｓ２へ進む。

Ｓ２では、燃料リカバー後、実際に燃焼を開始したか否かを判定する。
具体的には、燃焼圧センサ１６を備える場合は、これにより燃焼圧力Ｐｃを検出し、燃焼開始タイミングは、燃焼圧力Ｐｃが所定値を超えたことにより、検出する。
又は、エンジン回転数Ｎｅの変化量ΔＮｅを検出し、燃焼開始タイミングは、エンジン回転数の変化量ΔＮｅが所定値を超えたことにより検出する。

Ｓ２の判定で実際の燃焼開始タイミングを検出した場合は、このタイミングを基準として、トルク制御を開始すべく、Ｓ３へ進む。
Ｓ３では、エンジン回転数Ｎｅ、車速ＶＳＰ、ギア段などから、実際の燃焼開始タイミングから、車両振動抑制タイミングまでの時間Ｔｃを算出する。
ここでいう車両振動抑制タイミングとは、図４を参照し、燃料供給再開後の、燃焼開始により、車両の駆動軸トルクが、減速燃料カット中のマイナス値から、０になり、変速機のギアにおけるバックラッシュをつめたときのタイミングであり、言い換えれば、駆動軸トルクが０から急速に立上がる直前のタイミングである。

車両振動抑制タイミングを決定する所定時間Ｔｃを、エンジン回転数Ｎｅによって設定する際は、図３（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、燃焼間隔が短くなるので、Ｔｃを短く設定する。
また、車速ＶＳＰによって設定する際は、図３（ｂ）に示すように、車速ＶＳＰが高いほど、ギア段が同じであればエンジン回転数が高くなり、燃焼間隔が短くなるので、Ｔｃを短く設定する。

また、ギア段によって設定する際は、図３（ｃ）に実線で示すように、ギア段が低いほど、車速が同じであればエンジン回転数が高くなり、燃焼間隔が短くなるので、Ｔｃを短く設定する。また、低速側のギアほど、バックラッシュが大きいので、その場合は、図３（ｃ）に点線で示すように、ギア段が低いほど、Ｔｃを長く設定するようにしてもよい。
尚、エンジン回転数Ｎｅ、車速ＶＳＰ、ギア段のうち、２つ以上のパラメータの組み合わせによって、時間Ｔｃを設定するようにしてもよい。

次のＳ４では、トルクダウン量に相当する燃料カット気筒数ｎを設定する。通常は１気筒（ｎ＝１）でよいが、要求されるトルクダウン量が大きい場合には、複数気筒に対し燃料カットを行うように設定する。
具体的には、アクセル操作量、例えばアクセル開度ＡＰＯの変化量ΔＡＰＯを検出し、これが大きいときに、燃料カット気筒数ｎを増やす。又は、ギア段に依存させ、低速側ほどトルクダウン量を大きくすべく、燃料カット気筒数ｎを増やす。

次のＳ５では、実際の燃焼開始タイミングから、所定時間Ｔｃ経過したか否かを判定し、所定時間Ｔｃ経過した時点（車両振動抑制タイミングとなった時点）で、Ｓ６へ進む。
Ｓ６では、車両振動抑制タイミングであるので、ｎ気筒について、燃料カットを行う。すなわち、例えばｎ＝１の場合は、その時点での燃料噴射気筒について燃料カットを行い、ｎ＝２の場合は、更に次の燃料噴射気筒についても燃料カットを行う。

図４は燃料リカバー時のトルク制御のタイムチャートである。
減速燃料カット状態から、ドライバーのアクセル操作によってアクセル開度ＡＰＯ＞０となると、その時点ｔ１から、燃料供給が再開される。
ここで、失火を生じて、燃焼開始が遅れたとする。すると、実際の燃焼開始により燃焼圧が所定値を超えた時点（又は回転数の変化量が所定値を超えた時点）ｔ２で、燃焼開始が検出される。燃焼開始が検出されると、これを基準として、所定時間Ｔｃ経過した時点ｔ３で、一部気筒への燃料カットがなされる。

この燃料カットにより、駆動軸トルクが０から急速に立上がる時点（ギアのバックラッシュをつめた時点）ｔ４にて、トルクダウンがなされ、駆動軸トルクの変動（駆動系のねじり振動）を図示点線から図実線のレベルへ低減することができる。
以上説明したように、減速燃料カット状態から、ドライバーのアクセル操作に基づいて燃料供給を再開した場合に、実際に燃焼を開始したタイミングを検出する手段（Ｓ２）と、実際の燃焼開始タイミングを基準にして定めた車両振動抑制タイミングにて、一部気筒への燃料供給を停止する手段（Ｓ３〜Ｓ６）とを備えることにより、燃料供給再開後の外乱（失火等）にかかわらず、最適タイミングにてトルクダウンを行うことができ、車両振動を確実に低減することができる。

また、本実施形態によれば、前記燃焼開始タイミングは、燃焼圧力が所定値を超えたことにより、又は、エンジン回転数の変化量が所定値を超えたことにより、検出するので、簡単かつ的確に検出することができる。
また、本実施形態によれば、前記車両振動抑制タイミング（燃料カットタイミング）は、実際の燃焼開始タイミングから所定時間Ｔｃ経過した時点として定めることにより、制御の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、前記所定時間Ｔｃは、エンジン回転数、車速、変速機のギア段などに応じて可変設定することにより、種々の運転条件に対応可能となる。
また、本実施形態によれば、前記車両振動抑制タイミングにて燃料供給を停止する気筒数ｎは、アクセル操作量、変速機のギア段などに応じて可変設定することにより、要求されるトルクダウン量が大きい場合にも対応可能となる。

尚、上記の実施形態では、車両振動抑制タイミング（燃料カットタイミング）は、実際の燃焼開始タイミングから所定時間経過した時点として定めたが、実際の燃焼開始タイミングから所定燃焼サイクル数経過した時点として定めるようにしてもよい。この場合も、前記所定燃焼サイクル数は、エンジン回転数、車速、ギア段などによって可変設定することができる。

また、実際の燃焼開始タイミングをエンジン回転数の変化量により検出する場合は、エンジン回転数は、所定の回転角を回転するのに要した時間、又は、所定の時間に回転した回転角に基づき、演算されるので、燃焼開始タイミングの検出にあたっては、エンジン回転数の演算頻度を通常時より高める（前記所定の回転角を小さくする、又は、前記所定の時間を短くする）ことにより、燃焼開始タイミングを精度よくとらえることができる。

本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図 燃料リカバー時のトルク制御のフローチャート 車両振動抑制タイミングを決定する時間Ｔｃの特性図 燃料リカバー時のトルク制御のタイムチャート

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 電制スロットル弁
４ 燃料噴射弁
５ 点火プラグ
６ 変速機
７ 車両駆動軸
１０ ＥＣＵ
１１ アクセルペダルセンサ
１２ クランク角センサ
１３ エアフローメータ
１４ 車速センサ
１５ ギア段センサ
１６ 燃焼圧センサ

Claims (9)

1. 所定の減速運転時に燃料供給を停止する自動車用内燃機関の制御装置において、
   燃料供給停止状態から、ドライバーのアクセル操作に基づいて燃料供給を再開した場合に、実際に燃焼を開始したタイミングを検出する手段と、
   実際の燃焼開始タイミングを基準にして定めた車両振動抑制タイミングにて、一部気筒への燃料供給を停止する手段と、
   を備えることを特徴とする自動車用内燃機関の制御装置。
2. 前記燃焼開始タイミングは、燃焼圧力が所定値を超えたことにより検出することを特徴とする請求項１記載の自動車用内燃機関の制御装置。
3. 前記燃焼開始タイミングは、機関回転数の変化量が所定値を超えたことにより検出することを特徴とする請求項１記載の自動車用内燃機関の制御装置。
4. 前記車両振動抑制タイミングは、実際の燃焼開始タイミングから所定時間経過した時点として定めることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の自動車用内燃機関の制御装置。
5. 前記所定時間は、少なくとも機関回転数に応じて可変設定することを特徴とする請求項４記載の自動車用内燃機関の制御装置。
6. 前記所定時間は、少なくとも車速に応じて可変設定することを特徴とする請求項４記載の自動車用内燃機関の制御装置。
7. 前記所定時間は、少なくとも変速機のギア段に応じて可変設定することを特徴とする請求項４記載の自動車用内燃機関の制御装置。
8. 前記車両振動抑制タイミングにて燃料供給を停止する気筒数は、少なくともアクセル操作量に応じて可変設定することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の自動車用内燃機関の制御装置。
9. 前記車両振動抑制タイミングにて燃料供給を停止する気筒数は、少なくとも変速機のギア段に応じて可変設定することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の自動車用内燃機関の制御装置。

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