JP2007146781A

JP2007146781A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2007146781A
Application number: JP2005343979A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Tanei; 克敏種井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】フューエルカットからの復帰時において非同期噴射が行なわれても良好な運転性能を実現する。
【解決手段】ＥＣＵは、フューエルカットから復帰すると判断されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、三元触媒コンバータのリーン状態を検知するステップ（Ｓ１１０）と、三元触媒コンバータのリーン状態であったりエンジン回転数の速やかな上昇が必要であったりすると非同期噴射が必要であると判断して（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、非同期噴射量を算出するステップ（Ｓ１３０）と、非同期噴射量が多いほど遅角するように設定されたマップに基づいて点火遅角量を算出するステップ（Ｓ１４０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、フューエルカットからの復帰時における非同期噴射制御に関する。

車両に搭載された内燃機関（エンジン）には、燃費を向上させるために減速中に燃料の供給を停止する制御、いわゆるフューエルカット制御が適用されるものがある。このフューエルカット制御は、走行性能や乗心地を損なわない範囲でエンジンに対する燃料の供給を可及的に少なくして燃費を向上させる制御である。一般には、エンジンがアイドリング状態にある減速中にエンジン回転数が予め定められた範囲に入る（フューエルカット回転数以上）ことにより、燃料の供給を停止している。具体的には、走行中にスロットルバルブが閉じられてエンジン回転数がフューエルカット回転数以上であると燃料の供給を停止する。また、エンジン回転数が低下してその範囲の下限を規定している復帰回転数（フューエルカット復帰回転数）に達すると燃料の供給を再開する。このようなフューエルカット制御に関して、以下に示す技術が開示されている。

特開平６−１５９０４６号公報（特許文献１）は、触媒温度を低下させる様々な要因（フューエルカット）に対しても、エンジンのトルクを著しい低下状態に陥らせることなく、触媒温度を適正値に制御して排気ガスの浄化率の向上を図ることができる制御方法を開示する。この制御方法は、エンジンの運転状態を検出し、その検出結果に基づいて現在の運転状態がエンジンからの排気ガスを浄化するための触媒の温度低下を来す運転状態にあるか否かを判断して、その判断結果に基づき、触媒の温度を上昇させるエンジンの排気浄化装置における暖機制御方法であって、エンジンの運転状態の検出結果に基づき、触媒の温度低下を来す運転状態が完了したものと判断したとき、その判断結果に基づきそれまでの触媒の温度低下を来す運転状態の履歴を認識するとともに、その履歴に応じて触媒の温度上昇度合いを制御する。

このエンジンの排気浄化装置における暖機制御方法によると、エンジンの運転状態の検出結果に基づいて現在の運転状態がエンジンからの排気ガスを浄化するための触媒の温度低下を来す運転状態にあるか否かが判断される。そして、触媒の温度低下を来す運転状態が完了したものと判断されたとき（フューエルカットからの復帰と判断されたとき）、その判断結果に基づきそれまでの触媒の温度低下を来す運転状態の履歴が認識され、その履歴に応じて触媒の温度上昇度合いが制御される。このため、触媒の温度低下を来す運転状態が完了するまでの触媒温度の低下度合いが確実に把握される。また、触媒の温度低下を来す運転状態が完了したときに、触媒温度が上昇制御されることから、その上昇制御される際には触媒の温度低下を来す運転状態、すなわちエンジンのトルクが比較的低い状態とはなっていない。従って、触媒温度が上昇制御されたとしても、エンジンのトルクは著しい低下状態とはならない。さらに、触媒温度は、触媒の温度低下を来す要因に基づいて制御されるのではなく、触媒の温度低下を来す運転状態の履歴の認識に基づいて制御されることから、触媒の温度低下を来す要因が特に限定されることはなく、その運転状態の完了後には触媒の温度は上昇され得る。

また、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に移行するときには、エンジン回転毎の燃料噴射（以下、同期噴射という）とは別に、燃料増量のためにエンジン回転に同期しない燃料噴射（以下、非同期噴射という）が行なわれる。すなわち、たとえば、車両に搭載された多気筒エンジンの場合、定常運転状態では各気筒毎に排気行程の後期から吸気行程にかけて、インジェクタにより吸気ポート内に燃料が同期噴射されるが、この車両の運転者によりスロットルバルブが開くように作動されたときには、直ちに全気筒について非同期噴射が行なわれる。これにより、吸入空気量の増大に対して遅れなくすべての気筒への燃料供給量を増加させ、混合気の希薄化を回避して、車両の加速レスポンスの悪化を回避し、ドライバビリティを高めることができる。

また、このような非同期噴射では、加速運転状態の検知によりクランク角とは無関係に一定量の燃料を噴射して加速レスポンスの悪化を回避する。したがって、フューエルカット中に運転者が加速を要求すると、このような非同期噴射が実行される。このようなフューエルカットからの復帰時の非同期噴射に関して、以下に示す技術が開示されている。

特開２００２−３３２８９４号公報（特許文献２）は、フューエルカット復帰後においてエンジン回転速度をアイドル回転速度にスムーズに低下収束させることができる燃料噴射制御装置を開示する。この制御装置は、減速による燃料カット後の運転条件信号の変化に基づいて燃料復帰を行うか否かを判定する燃料復帰判定手段と、燃料復帰判定手段の判定結果に基づいて燃料復帰を行うとき復帰初回に燃料噴射手段に非同期噴射を行わせる噴射制御手段と、を有する燃料噴射制御装置である。噴射制御手段は、エンジンの回転速度をアイドル回転速度までスムーズに低下収束させるように気筒ごとに非同期噴射の時間を調整する。

この燃料噴射制御装置によると、燃料復帰後における非同期噴射の噴射時間を、気筒ごとに調整する。すなわち非同期噴射から吸気行程までの時間は気筒ごとに異なる。このため非同期噴射により噴射された燃料が混合気として気筒内に吸入されるまでの時間も気筒ごとに異なる。本発明の燃料噴射制御装置は、この時間の差異に対応して噴射時間を気筒ごとに調整し適正化するものである。噴射時間の調整により、エンジン回転速度をアイドル回転速度にスムーズに収束させることができる。また噴射時間の調整により空燃比を適当な値に調整することもできる。このため燃費やエミッション特性も向上する。
特開平６−１５９０４６号公報特開２００２−３３２８９４号公報

一般的にエンジンの排気系には、排気ガス中の特定成分を浄化するための触媒コンバータが設けられている。この触媒コンバータとして、三元触媒コンバータが広く使用されており、これは排気ガス中の特定の三成分である一酸化炭素（ＣＯ）および未燃焼の炭化水素（ＨＣ）を酸化するとともに酸化窒素（ＮＯｘ）を還元して、二酸化炭素（ＣＯ₂）、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）、および窒素（Ｎ₂）に変換させるものである。

この三元触媒コンバータによる浄化特性は、燃焼室内に形成される混合気の空燃比に依存し、それが理論空燃比近傍である時に三元触媒コンバータは最も有効に機能する。これは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、また空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発となり、前述の三成分をすべて良好に浄化させることができないためである。したがって、三元触媒コンバータを有するエンジンには、その排気通路に出力リニア型酸素センサが設けられ、それにより測定される酸素濃度を使用して燃焼室内の混合気を理論空燃比にフィードバック制御されている。すなわち、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと還元作用が不活発になり、酸化窒素（ＮＯｘ）を還元する作用が低下して、ＮＯｘ浄化機能が低下する。

フューエルカット制御中には、燃料の噴射が停止されるのであるので、空燃比がリーンになり、ＮＯｘ浄化機能が低下している。この状態でフューエルカットから復帰して燃料が噴射されると、三元触媒コンバータにおけるＮＯｘ浄化作用が低下しているので、十分にＮＯｘを浄化できない。このため、上述したエミッション要求に基づく非同期噴射が実行される。

この非同期噴射時の燃料噴射量が多過ぎるとオーバーリッチになりアフターファイヤの原因となり、少な過ぎると三元触媒コンバータ内を十分にリッチ雰囲気にすることができないでＮＯｘ浄化作用を向上させることができないという問題点がある。

しかしながら、特許文献２にはフューエルカットからの復帰時における非同期噴射についての開示があるが、三元触媒コンバータのエミッション要求および点火時期についての言及はない。一方、特許文献１は触媒暖機についての言及はあるが、非同期噴射についての言及がない。さらに、これらの文献を組合わせたところで、フューエルカットからの復帰時に、各気筒間の霧化状態の差に起因するショックを回避するように気筒毎に非同期噴射の時期を調整して燃料を噴射して、触媒暖機のための点火時期を遅角させることはできる。非同期噴射量に関わらず点火時期を遅角した場合、非同期噴射量が少ないとフューエルカットからの復帰時のエンジン回転数の上昇が緩慢となりレスポンスが悪く、非同期噴射量が多いとフューエルカットからの復帰時のエンジン回転数の上昇が急激となりショックを招きかねない。

また、運転者が速やかな加速を要求したことによりフューエルカットから復帰された場合に、点火時期を遅角すると速やかにエンジン回転数が上昇しないので、運転者が要求する加速感を実現できない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、フューエルカットからの復帰時において非同期噴射が行なわれても良好な運転性能を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することである。さらに、本発明の目的は、フューエルカットからの復帰時において運転者が要求する速やかな加速を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、車両の状態が予め定められた条件を満足すると、内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカットが実行される内燃機関を制御する。この制御装置は、フューエルカットの実行が中止されると、非同期噴射を実行するように、内燃機関を制御するための手段と、非同期噴射時の燃料噴射量に応じて、非同期噴射時の点火時期を遅角側に設定するための設定手段とを含む。

第１の発明によると、スロットル全閉で減速フューエルカット中には、排気がリーンになるので、フューエルカットからの復帰時には排気浄化機能の機能発現のためにリッチ雰囲気にするためやエンジン回転の速やかな上昇のために非同期噴射が行なわれる。特に、排気浄化機能の機能発現のためには非同期噴射量が変動する。このとき、一律に点火時期を遅角制御すると、非同期噴射量が多いのに点火時期の遅角が小さくて急激に内燃機関の回転数が上昇してしまったり、非同期噴射量が少ないのに点火時期の遅角が大きくて内燃機関の回転数の上昇が緩やか過ぎるという問題があった。しかしながら、設定手段は、変動する非同期噴射量に応じて点火時期を遅角側に設定するので、このような問題を解決できる。その結果、フューエルカットからの復帰時において非同期噴射が行なわれても良好な運転性能を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、車両の運転者の加速要求を検知するための検知手段と、加速要求が大きいときには設定手段による点火時期の設定を中止するための中止手段とをさらに含む。

第２の発明によると、加速要求が大きいとき、たとえば、運転者により大きくアクセルペダルが踏まれて直接的に運転者の加速要求が認められるときには、点火時期の遅角側への設定を中止して、速やかに内燃機関の回転数を上昇することができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、設定手段は、非同期噴射時の燃料噴射量が多いほど、非同期噴射時の点火時期を大きく遅角側に設定するための手段を含む。

第３の発明によると、非同期噴射時の燃料噴射量が多いほど、その点火時期を大きく遅角側に設定して、フューエルカットからの復帰時とは異なる場合と同じように内燃機関の回転数を上昇させることができる。

さらに好ましくは、この制御装置は、内燃機関に設けられた排気浄化装置の機能を向上させるように、非同期噴射時の燃料噴射量を算出するための算出手段をさらに含むようにしてもよい。

この発明によると、三元触媒コンバータは、リーン雰囲気下ではＮＯｘ浄化性能が低下する。このため、フューエルカット時のリーン雰囲気をリッチ雰囲気にするための非同期噴射量が算出して、十分な排気浄化性能を実現させることができる。すなわち、触媒がリーン雰囲気とはならないように、活性温度内になるように燃料噴射量を制御することになる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下においては、ポート噴射型エンジンの制御装置について説明するが、本発明はこのようなポート噴射型エンジンに限定されるものではなく、筒内に直接燃料を噴射する直噴エンジンや、ポートと筒内にそれぞれ燃料を噴射するエンジンであってもよい。

＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、本実施の形態に係るエンジン制御装置が搭載された車両は、エンジン１５０と、吸気系１５２と、排気系１５４と、エンジン制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

吸気系１５２は、吸気通路１１０と、エアクリーナ１１８と、エアーフローメータ１０４と、スロットルモータ１１４と、スロットルバルブ１１２と、スロットルポジションセンサ１１６とを含む。

エアクリーナ１１８から吸気された空気は、吸気通路１１０を通り、エンジン１５０に流通する。吸気通路１１０の途中には、スロットルバルブ１１２が設けられる。スロットルバルブ１１２は、スロットルモータ１１４が作動することにより開閉される。このとき、スロットルバルブ１１２の開度（以下、スロットル開度Ａ（ＴＨ）と記載する場合がある）は、スロットルポジションセンサ１１６により検知することが可能となる。エアクリーナ１１８とスロットルバルブ１１２との間における吸気通路には、エアーフローメータ１０４が設けられており、吸気された空気量を検知する。エアーフローメータ１０４には、吸入空気量Ｑを表わす吸気量信号をＥＣＵ１００に送信する。なお、運転者が操作するアクセルペダルの開度（以下、アクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）と記載する場合がある）は、アクセル開度センサ（図示せず）により検知することが可能である。

エンジン１５０は、冷却水通路１２２と、シリンダブロック１２４と、インジェクタ１２６と、ピストン１２８と、クランクシャフト１３０と、水温センサ１０６と、クランクポジションセンサ１３２とを含む。

シリンダブロック１２４の気筒数に対応した数のシリンダ内には、それぞれピストン１２８が設けられる。ピストン１２８上部の燃焼室に吸気通路１１０を通って、インジェクタ１２６から噴射された燃料と吸気された空気との混合気が導入されて、点火プラグ（図示せず）の点火により燃焼する。燃焼が生じると、ピストン１２８が押し下げられる。このとき、ピストン１２８の上下運動は、クランク機構を介して、クランクシャフト１３０の回転運動に変換される。なお、エンジン１５０の回転数ＮＥは、クランクポジションセンサ１３２により検知された信号に基づいてＥＣＵ１００が検知する。

このエンジン１５０は、点火時期を制御して、所望のエンジン性能を実現できるような点火時期制御機能を有する。この点火時期制御において、ＥＣＵ１００は、エンジン１５０の状態に応じて演算した基本点火時期に、各センサからの信号による補正を加えて適正な時期に点火を算出して、イグナイターに点火信号を送信する。

シリンダブロック１２４内には、冷却水通路１２２が設けられており、ウォータポンプ（図示せず）の作動により、冷却水が循環する。この冷却水通路１２２内の冷却水は、冷却水通路１２２に接続されたラジエータ（図示せず）へと流通して冷却ファン（図示せず）により放熱される。冷却水通路１２２の通路上には水温センサ１０６が設けられており、冷却水通路１２２内の冷却水の温度を検知する。水温センサ１０６は、検知した水温を、水温信号としてＥＣＵ１００に送信する。

排気系１５４は、排気通路１０８と、第１の空燃比センサ１０２Ａと、第２の空燃比センサ１０２Ｂと、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａと、第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂとを含む。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流側に第１の空燃比センサ１０２Ａが設けられ、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの下流側（第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流側）に第２の空燃比センサ１０２Ｂが設けられる。なお、三元触媒コンバータは１個でもよい。

エンジン１５０の排気側に接続された排気通路１０８は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂに接続される。すなわち、エンジン１５０において燃焼室内の混合気の燃焼により生じる排気ガスは、まず、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入する。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入した排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａにおいて酸化される。また、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入した排気ガス中に含まれるＮＯｘは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａにおいて、還元される。この第１の三元触媒コンバータ１２０Ａは、エンジン１５０の近くに設置され、エンジン１５０の冷間始動時においても速やかに昇温されて触媒機能を発現する。

さらに、排気ガスは、ＮＯｘの浄化を目的として、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａから第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂに送られる。この第１の三元触媒コンバータ１２０Ａと第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂとは、基本的には同じ構造および機能を有するものである。

第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流側に設けられた第１の空燃比センサ１０２Ａ、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの下流側であって第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流側に設けられた第２の空燃比センサ１０２Ｂは、三元触媒コンバータ１２０Ａまたは三元触媒コンバータ１２０Ｂを通過した排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検知する。酸素の濃度を検知することにより、排気ガス中に含まれる燃料と空気との比、いわゆる空燃比を検知することができる。

より詳しくは、第１の空燃比センサ１０２Ａおよび第２の空燃比センサ１０２Ｂは、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流を発生させる。この電流は、たとえば電圧に変換されてＥＣＵ１００に入力される。したがって、第１の空燃比センサ１０２Ａの出力信号から第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流における排気ガスの空燃比を検知することができ、第２の空燃比センサ１０２Ｂの出力信号から第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流における排気ガスの空燃比を検知することができる。これらの第１の空燃比センサ１０２Ａおよび第２の空燃比センサ１０２Ｂは、空燃比がリーンのときには、たとえば０．１Ｖ程度の電圧を発生し、空燃比がリッチのときには０．９Ｖ程度の電圧を発生するものである。これらの値に基づいて空燃比に換算した値と、空燃比のしきい値とを比較して、ＥＣＵ１００による空燃比制御が行なわれる。

第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂは、空燃比がほぼ理論空燃比のときにＨＣ，ＣＯを酸化しつつＮＯｘを還元する機能、すなわちＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを同時に浄化する機能を有する。これらの第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、また空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発となり、前述の三成分をすべて良好に浄化させることができない。空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと還元作用が不活発になり、酸化窒素（ＮＯｘ）を還元する作用が低下して、ＮＯｘ浄化機能が低下する。

このエンジン１５０には、燃費を向上させるために減速中に燃料の供給を停止する制御、いわゆるフューエルカット制御が適用される。たとえば、エンジン１５０がアイドリング状態にある減速中にエンジン回転数が予め定められた範囲に入る（フューエルカット回転数以上）ことにより、燃料の供給を停止する。具体的には、走行中にスロットルバルブ１１２が閉じられてエンジン回転数がフューエルカット回転数以上であると燃料の供給を停止する。また、エンジン回転数が低下してその範囲の下限を規定している復帰回転数（フューエルカット復帰回転数）に達すると燃料の供給を再開する。なお、この復帰回転数はエンジンストールを生じさせず、またエンジン１５０の安定した回転を維持する回転数に設定されている。なお、水温センサ１０６により検知されたエンジン冷却水の温度が低いと、フューエルカット回転数およびフューエルカット復帰回転数は、高く設定されることになる。

本実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵ１００は、フューエルカットからの復帰時において、非同期噴射（全気筒のインジェクタ１２６に噴射指令信号を出力）を実行して、三元触媒コンバータ１２０Ａおよび三元触媒コンバータ１２０Ｂにおける雰囲気をリッチ雰囲気にする。これにより、三元触媒コンバータ１２０Ａおよび三元触媒コンバータ１２０Ｂにおける雰囲気は、フューエルカット時にはリーンであったが、復帰時にリッチにすることができ、ＮＯｘを浄化することができる。このときの非同期噴射量に基づいて点火時期の遅角量を制御する。これにより、エンジン回転数ＮＥの上昇度合いを良好なもの（フューエルカットからの復帰時でないときと同じような上昇度合い）とすることができる。なお、フューエルカットからの復帰時には、通常、点火時期を遅角させてショックを低減させている。

図２を参照して、このフューエルカットからの復帰時の非同期噴射における噴射量と点火時期との関係について説明する。この図２は、非同期噴射量に対する点火時期の関係を示している。非同期噴射量が多くなるほど遅角量が大きくなる。本実施の形態においては、運転者がアクセルペダルを踏むことなくかつ他のフューエルカット条件が成立している場合においてフューエルカットが実行されて、エンジン回転数ＮＥがフューエルカット復帰回転数を下回るとフューエルカット復帰が実行される。このときに、エンジン運転安定性を確保して、かつ、上記のＮＯｘ浄化特性を確保すべく、非同期噴射が実行される。このため、フューエルカットが実行されていた期間の長さや、三元触媒コンバータ１２０Ａおよび三元触媒コンバータ１２０Ｂにおける雰囲気に応じて、非同期噴射量が算出され、非同期噴射量に対応して図２を参照して点火時期の遅角量が算出される。

なお、フューエルカットからの復帰時の非同期噴射における噴射量と点火時期との関係は、図２に示す図に限定されない。さらに細かく範囲が規定されたマップであってもよいし、離散的な数値間を線形補完されたものでもよい。

図３を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、所定のサイクルタイム（たとえば８ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ１００は、Ｆ／Ｃ（フューエルカット）フラグがセットされている状態からリセットされている状態に変更されたか否かを判断する。このＦ／Ｃフラグは、ＥＣＵ１００で実行される別のプログラムでフューエルカットの開始条件が満足されるとセットされ、満足されないとリセットされる。Ｆ／Ｃフラグがセットされている状態からリセットされている状態に変更されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了するが、このプログラムが繰り返し実行されるので、Ｆ／Ｃフラグのセット／リセット状態を監視することになる。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、エミッション要求に基づいて、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび／または第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂのリーン状態を検知する。このとき、リーン状態は、空燃比センサからの検知信号を用いてもよいし、フューエルカット時間から推定してもよい。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１００は、非同期噴射が必要であるか否かを判断する。少なくとも、十分なＮＯｘ浄化機能が発現し得ないときには非同期噴射が必要であると判断される。また、この判断に加えてエンジン１５０の安定的な回転を維持できないときには非同期噴射が必要であると判断されるようにしてもよい。非同期噴射が必要であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１３０にて、ＥＣＵ１００は、非同期噴射量を算出する。これは、三元触媒コンバータ１２０Ａおよび三元触媒コンバータ１２０Ｂが、十分なＮＯｘ浄化機能を発現できるリッチ雰囲気にするために必要な燃料量である。

Ｓ１４０にて、ＥＣＵ１００は、非同期噴射量と図２に示すマップに基づいて、点火遅角量を算出する。このとき、非同期噴射量が多いと点火時期はより大きく遅角される。

Ｓ１５０にて、ＥＣＵ１００は、算出された非同期噴射量および点火時期の遅角量に基づいて、インジェクタ１２６を用いて燃料非同期噴射制御および点火プラグを用いた点火時期制御を実行する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン制御装置を実現するＥＣＵ１００の動作について、図４を参照して説明する。

エンジン１５０が運転を開始して、フューエルカット条件が満足されると、Ｆ／Ｃフラグがセットされ、フューエルカットが開始される。フューエルカットの実行中に、フューエルカット条件が満足されなくなって（またはフューエルカット復帰条件が満足されると）、Ｆ／Ｃフラグがリセットされ、フューエルカットから復帰される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。これが、図４の時刻ｔ（１）である。

三元触媒コンバータ１２０Ａおよび／または三元触媒コンバータ１２０Ｂの雰囲気が検知され（Ｓ１１０）、三元触媒コンバータ１２０Ａおよび／または三元触媒コンバータ１２０Ｂの雰囲気がリーンである場合には、ＮＯｘ浄化エミッション要求に基づき非同期噴射が必要であると判断される（Ｓ１２０にてＹＥＳ）。非同期噴射量が算出され（Ｓ１３０）、算出された非同期噴射量と図２に示す関係とに基づいて、点火時期の遅角量が算出される（Ｓ１４０）。

図４の従来制御に示すように、非同期噴射量によらないで点火時期の遅角制御値を一定のパターンのみに設定すると、非同期噴射量が多いときにはエンジン回転数ＮＥが急激に上昇してショックを発生させる要因となっていた。非同期噴射量が少ないときにはエンジン回転数ＮＥが緩やかにしか上昇しないのでもたつき感を発生させていたり、走行条件によってはエンジン回転数の上昇が遅れてエンジンストールが発生する可能性もあった。

本実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵ１００は、非同期噴射の噴射量に応じて適切に点火時期を遅角制御するために複数のパターンを設定した。このため、触媒コンバータのＮＯｘ浄化性能を発現しながら、エンジン回転数ＮＥを、フューエルカットからの復帰時でないときと同じように上昇させることが可能になった。その結果、フューエルカットからの復帰時において非同期噴射が行なわれても良好な運転性能を実現することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、制御ブロック図およびマップ（非同期噴射量と点火遅角量との関係）は、前述の図１に示した制御ブロック図および図２に示したマップと同じである。したがって、ここでの説明は繰り返さない。本実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵ１００は、前述の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵ１００で実行されるプログラムとはその一部が異なるプログラムを実行する。

図５を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、この図５のフローチャートの中で、前述の図３と同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ１００は、スロットル開度Ａ（ＴＨ）を検知する。Ｓ２１０にて、ＥＣＵ１００は、アクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）を検知する。

Ｓ２１０にて、ＥＣＵ１００は、スロットル開度Ａ（ＴＨ）がＴＨしきい値以上であって、かつ、アクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）がＰＤしきい値以上であるか否かを判断する。スロットル開度Ａ（ＴＨ）≧ＴＨしきい値、かつ、アクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）≧ＰＤしきい値であると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ移される。Ｓ２３０にて、ＥＣＵ１００は、点火時期を遅角させない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン制御装置を実現するＥＣＵ１００の動作について、図６を参照して説明する。なお、図６においては、フューエルカット復帰タイミング（ｔ（１））と判断時期（ｔ（２））とを明確に区別できるように記載しているが、同じタイミングであってもよい。

エンジン１５０が運転を開始して、フューエルカット条件が満足されると、Ｆ／Ｃフラグがセットされ、フューエルカットが開始される。フューエルカットの実行中に、フューエルカット条件が満足されなくなって（またはフューエルカット復帰条件が満足されると）、Ｆ／Ｃフラグがリセットされ、フューエルカットから復帰される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。これが、図６の時刻ｔ（１）である。

さらに、本実施の形態においては、スロットル開度Ａ（ＴＨ）およびアクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）が検知される（Ｓ２００、Ｓ２１０）。

運転者が、フューエルカット中に急な加速を要求してフューエルカットから復帰した場合には、スロットル開度Ａ（ＴＨ）もＴＨしきい値以上であって、かつアクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）もＰＤしきい値以上である（Ｓ２２０にてＹＥＳ）。このような場合には、点火時期が遅角側に補正されない（Ｓ２３０）。このため、図６に示すように、加速要求が大きいときとして表わされるようにエンジン回転数ＮＥが速やかに上昇して、車両に所望の加速が作用する。

一方、運転者が、フューエルカット中に加速を要求してフューエルカットから復帰した場合であっても、その加速要求が緩やかな場合には、スロットル開度Ａ（ＴＨ）がＴＨしきい値未満であるか、または、アクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）がＰＤしきい値未満である（Ｓ２２０にてＮＯ）。このような場合には、非同期噴射量に応じて点火時期が遅角側に補正される（Ｓ１４０）。このため、図６に示すように、加速要求が小さいときとして表わされるようにエンジン回転数ＮＥが緩やかに上昇して、車両にショックを発生させない。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジン制御装置であるエンジンＥＣＵによると、運転者の加速要求を満足させる場合には点火時期の近く制御を中止して、エンジン回転数ＮＥを速やかに上昇させることができる。これにより、フューエルカットからの復帰時において運転者が要求する速やかな加速を実現したり、ショックの発生を抑制したりすることができる。

なお、第２の実施の形態においては、点火を遅角させない条件を、スロットル開度Ａ（ＴＨ）およびアクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）により規定したが、スロットル開度Ａ（ＴＨ）の時間変化率ｄＡ（ＴＨ）／ｄｔおよび／またはアクセルペダル開度Ａ（ＰＤ）の時間変化率ｄＡ（ＰＤ）／ｄｔに基づいて、点火を遅角させない条件を規定するようにしてもよい。

＜その他の変形例＞
以下、本発明の実施の形態に係る変形例を確認的に記載する。

（１）本実施の形態においては、フューエルカット復帰非同期噴射は、自然復帰（アクセル全閉状態のままでエンジン回転数がフューエルカット復帰回転数を下回る）の場合であっても、強制復帰（運転者の加速意思がありアクセルペダルが踏み込まれた）の場合であっても、適用できる。なお、強制復帰の場合には、第２の実施の形態のように加速要求が大きい場合には点火遅角制御を禁止する。

（２）触媒の状態（リーンであるか否か）に関係なく、フューエルカットからの復帰後のエンジンストール防止のために、フューエルカット復帰時の非同期噴射を実行する。なお、触媒状態によっては非同期噴射を変化させた方がエミッションには良好な結果が得られる場合もある。

（３）点火遅角を可変させることも好ましい。図２に示すように定めるのではなく、予め定められた以上の非同期噴射量が噴射された場合に点火遅角量Ａとして、それ未満であると点火遅角量Ｂ、などのようにするようにしてもよい。点火遅角量だけでなく、遅角した状態から（元の状態へ）減衰（進角）速度を変更するようにしてもよい。

（４）運転者による加速要求を検知した場合の点火遅角制御の禁止条件については以下のようにしてもよい。アクセル開度とスロットル開度のＡＮＤ条件ではなく（Ｓ２２０）、ＯＲ条件であってもよい。スロットル開度は、加速時にはエンジンＥＣＵでなまし制御を実行しているので（アクセル開度の開く反応に対してスロットル開度の開く反応を鈍くしている）、このような場合のスロットル開度は運転者の真の加速要求を満足していない。スロットル開度を条件とすると（ＡＮＤ条件またはスロットル開度の単独条件）、Ｓ２２０での条件が成立しない場合もある。そのため、アクセル開度を条件として（ＯＲ条件またはアクセル開度の単独条件）、アクセルペダルの開き速度で条件の成立を判断することが最も運転者の加速要求を満足することになる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置が搭載される車両のエンジンの構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵで記憶される非同期噴射量と点火時期との関係を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵにより制御された場合のエンジンの状態を示すタイミングチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るエンジン制御装置であるＥＣＵにより制御された場合のエンジンの状態を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００ＥＣＵ、１０２Ａ第１の空燃比センサ、１０２Ｂ第２の空燃比センサ、１０４エアーフローメータ、１０６水温センサ、１０８排気通路、１１０吸気通路、１１２スロットルバルブ、１１４スロットルモータ、１１６スロットルポジションセンサ、１１８エアクリーナ、１２０Ａ第１の三元触媒コンバータ、１２０Ｂ第２の三元触媒コンバータ、１２２冷却水通路、１２４シリンダブロック、１２６インジェクタ、１２８ピストン、１３０クランクシャフト、１５０エンジン、１５２吸気系、１５４排気系。

Claims

車両の状態が予め定められた条件を満足すると、内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカットが実行される内燃機関の制御装置であって、
前記フューエルカットの実行が中止されると、非同期噴射を実行するように、前記内燃機関を制御するための手段と、
前記非同期噴射時の燃料噴射量に応じて、前記非同期噴射時の点火時期を遅角側に設定するための設定手段とを含む、内燃機関の制御装置。
前記制御装置は、
前記車両の運転者の加速要求を検知するための検知手段と、
前記加速要求が大きいときには前記設定手段による点火時期の設定を中止するための中止手段とをさらに含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記設定手段は、前記非同期噴射時の燃料噴射量が多いほど、前記非同期噴射時の点火時期を大きく遅角側に設定するための手段を含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。