JP2007187120A - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トラクションコントロールのために燃料カットにより内燃機関の出力を下げる燃料噴射制御において、触媒を保護するために燃料を増量している場合には燃料カットをすることにより燃料カットを行った気筒からの空気と増量に起因する未燃焼燃料とにより触媒の温度が上昇する場合があった。
【解決手段】排気系に触媒を備える多気筒の内燃機関の一部の気筒への燃料供給を中止してトラクションコントロールを実行するものにおいて、トラクションコントロールの実行中にトラクションコントロールとは無関係に内燃機関の運転状況に応じて燃料を増量している場合で、かつ内燃機関の負荷及び／又は機関回転数が低い場合に燃料の増量を中止し、トラクションコントロールの実行中にトラクションコントロールとは無関係に内燃機関の運転状況に応じて燃料を増量している場合で、かつ燃料の増量を中止しても触媒の温度が上昇する運転領域で運転している場合は燃料の供給を中止する気筒の数を増加させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の燃料噴射制御方法に関するものである。

従来、内燃機関（以下、エンジンと称する）を搭載した車両特には自動車において、例えば自動車がカーブする道路や雪の積もった道路などを走行する場合にエンジンの出力（トルク）がタイヤと路面との摩擦力より大きくなり、車両が横滑りすることがある。このような横滑りを抑制するために、エンジンの出力と各車輪の制動力とを自動的に制御し、車両の安定性を確保する制御システムが各種考案されている。このような制御システムにおいては、エンジンの出力を制御するものとして、エンジン以外の要求により強制的にエンジンの出力を下げるトラクションコントロールが採用されている。このようなトラクションコントロールでは、低下させるトルクに応じた数の気筒に対して燃料の供給を中止するいわゆる燃料カットを行うものである。

そして、トラクションコントロールにおいて燃料カットを実行している場合に、他の制御要件例えば燃料カット後の増量補正により燃料を増量していると、燃料カットを行っていない気筒から排出される少量の未燃焼燃料と燃料カットを行っている気筒から排出される酸素を多量に含んだ空気とが、排気ガスの浄化のためにエンジンの排気系に設置される触媒に供給され、未燃焼燃料と酸素とが反応して触媒の温度が過剰に上昇することがある。

このような触媒内における変化を抑制するために例えば、特許文献１に記載のものでは、トラクションコントロールを実施している場合に、低下させるトルクに応じた気筒数よりも多い気筒数に対して燃料カットを実行し、それらの気筒から排出される余剰の空気により触媒の温度上昇を抑えるようにする構成にしている。
特開平１０−２６０３４号

ところが、上記構成のものであると、燃料カットを実行する気筒数を増加させるために、それら燃料カットを実行した気筒からの低温の空気は増加するものの、場合によっては必要以上にトルクが低下してしまうことがあった。つまり、トラクションコントロールに必要なトルクに応じた気筒数より燃料カットを多くするために、多くした気筒数に対応してトルクが低下し、トラクションコントロールには問題はないものの、トルクの低下により走行に影響が出る場合があった。また、燃料カットを実行した気筒からの空気の量が増えることにより、燃料カットを実行していない気筒からの未燃焼燃料と反応する可能性も高くなることから、必ずしも触媒の温度上昇を抑えることができるものではなかった。

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関の燃料噴射制御方法は、排気系に触媒を備える多気筒の内燃機関の一部の気筒への燃料供給を中止してトラクションコントロールを実行するものにおいて、トラクションコントロールの実行中にトラクションコントロールとは無関係に内燃機関の運転状況に応じて燃料を増量している場合で、かつ内燃機関の負荷及び／又は機関回転数が低い場合に燃料の増量を中止し、トラクションコントロールの実行中にトラクションコントロールとは無関係に内燃機関の運転状況に応じて燃料を増量している場合で、かつ燃料の増量を中止しても触媒の温度が上昇する運転領域で運転している場合は燃料の供給を中止する気筒の数を増加させることを特徴とする。

本発明におけるトラクションコントロールとは、内燃機関が搭載された車両が、乗員（運転者）の要求により内燃機関の出力（トルク）がタイヤと路面との摩擦力より大きくなることにより車両が不安定な走行状態となる場合に、その走行状態を解消するべく内燃機関の出力（トルク）を低減させる制御を行うことを指すものである。

このような構成によれば、トラクションコントロールを行っている際にトラクションコントロールとは無関係に内燃機関の運転状況に応じて内燃機関や触媒の保護を目的として燃料を増量している場合に、内燃機関が負荷及び／又は機関回転数が低い運転状態であれば燃料の増量を中止することにより、未燃焼燃料の排出量を減量するものとなる。このため、燃料カットを行っている気筒から排出される空気（酸素）が触媒内において燃料カットを行っていない他の気筒から排出された未燃焼燃料と反応して触媒の温度が上昇することを抑制することが可能になる。この場合、燃料カットを行う気筒の数を内燃機関の運転状態に応じて変更しないため、不要な出力の低下を抑制することが可能になる。

また、燃料の増量を中止しても触媒の温度が上昇する運転領域例えば高負荷高回転領域で内燃機関を運転している場合には燃料カットを行う気筒の数を増加させるので、燃料カットを行っている気筒から排出される空気量が増加し、その増加した空気により触媒が冷却され、触媒の劣化を防ぐことが可能になる。しかも、未燃焼燃料の排出量も減少しているので、未燃焼燃料が空気と反応してその反応熱により触媒の温度が上昇することを防止することができる。

本発明は、以上説明したような構成であり、トラクションコントロールを実行している場合に、少なくとも触媒を保護するために燃料の増量が必要な運転領域であっても、燃料の増量を中止することにより未燃焼燃料の排出を低減して、燃料カットを行っている気筒からの空気と未燃焼燃料との反応を少なくして触媒の温度が上昇することを防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に概略的に示したエンジン１００は、自動車用の火花点火式４サイクル４気筒のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、その燃料噴射弁５を、エンジン用電子制御装置６により制御するようにしている。燃焼室３０を形成するシリンダヘッド３１には、吸気弁３２及び排気弁３３が配設されるとともに、火花を発生するスパークプラグ１８が取り付けてある。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ₂ センサ２１が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された触媒装置である三元触媒２２の上流の位置に取り付けられている。なお、図１にあっては、エンジン１００の１気筒の構成を代表して図示している。また、車両すなわち自動車の構成については、この分野でよく知られたものを適用できるので、図示しない。

エンジン用電子制御装置６は、中央演算処理装置７と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１と、Ａ／Ｄコンバータ１０とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インターフェース９には、サージタンク３内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ１４から出力される気筒判別信号Ｇ１とクランク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ１５から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１６から出力されるＩＤＬ信号ｄ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、上記したＯ₂ センサ２１から出力される電流信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１８に対してイグニションパルスｇが出力されるようになっている。

エンジン用電子制御装置６には、吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１４から出力される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間（基本噴射量）を、パワー増量補正係数ｆｐｏｗｅｒを含む各補正係数により補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁５を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。また、エンジン用電子制御装置６には、エンジン１００に対して一部の気筒への燃料供給を中止するトラクションコントロールを行う場合に、トラクションコントロールの実行中に燃料を増量しており、かつエンジン１００の負荷及び／又はエンジン回転数が低い場合に燃料の増量を中止し、トラクションコントロールの実行中に燃料を増量しており、かつ燃料の増量を中止しても三元触媒２２の温度が上昇する運転領域で運転している場合は燃料の供給を中止する気筒の数を増加させる燃料噴射制御プログラムが格納してある。

このようなエンジン用電子制御装置６に対して、トラクションコントロールを含む車両の安定性を確保する各種制御のための車両安定性制御システムの中核をなす姿勢制御用電子制御装置４が通信可能に接続されるものである。姿勢制御用電子制御装置４は、具体的な構成は図示しないが、エンジン用電子制御装置６とハードウェアの構成は同じであってよい。そして姿勢制御用電子制御装置４は、車両の安定性を判定するために必要な情報、例えば車輪の速度、車両の加速度、ステアリングホイールの操舵角などの情報をそれぞれに対応するセンサの出力信号から得て、得られた情報から車両が横滑りをしているなどの状態を検出して、エンジン用電子制御装置６に対してエンジン１００の出力を制御する要求を出力するものである。なお、この実施形態においては、トラクションコントロールとしてエンジン１００の出力を減少させるエンジン制御を説明するが、点火時期を遅角したり、電子スロットルシステムを装備する車両においては吸入空気量を減量するなどによりエンジン１００の制御を行うものを含むものである。

この実施形態の燃料噴射制御プログラムを、図２，３を参照して説明する。なお、この燃料噴射制御プログラムは、エンジン１００を運転している間に所定時間毎に繰り返し実行されるものである。

まずステップＳ１では、姿勢制御用電子制御装置４から間歇燃料カットの要求が出力されているか否かを判定する。間歇燃料カットは、エンジン１００の出力（トルク）を減じるために、所定の気筒（単一もしくは全気筒を除く複数）において所定の間隔をあけて燃料を供給しないことを繰り返し行うものを指す。すなわち、姿勢制御用電子制御装置４が間歇燃料カットの要求を出力すると、エンジン用電子制御装置６は間歇燃料カットフラグｘｆｃｕｔｔｑｒをセット（＝１）するものである。したがって、エンジン用電子制御装置６は、このステップＳ１を実行して間歇燃料カットフラグがセットされている場合は、間歇燃料カットが要求されているとしてステップＳ２に進む。間歇燃料カットフラグｘｆｃｕｔｔｑｒがリセット（＝０）されている場合は、この燃料噴射制御プログラムを終了する。

ステップＳ２では、間歇燃料カットを行っている運転状態において、燃料増量を行っているか否かを判定する。この場合に、燃料増量を実行しているか否かは、パワー増量補正係数ｆｐｏｗｅｒの値で判定するもので、パワー増量補正係数ｆｐｏｗｅｒの値が０である場合は、燃料増量を行っていないと判定し、それ以外の値の場合は燃料増量を行っていると判定する。そして、燃料増量を行っていないと判定した場合はこの燃料噴射制御プログラムを終了し、燃料増量を行っていると判定した場合はステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、この時点でのエンジン１００の運転状態を判定するものである。この実施形態においては、吸気管圧力ｐｍｔｐｂが判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇを下回っているか否かを判定して、運転状態を判定する。判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇは、エンジン回転数に対してマップにより設定されるもので、マップには代表値が設定されており、それ以外のものについては補間計算により求めるものである。

判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇは、通常の運転状態では、エンジン１００の運転状態に応じて燃料を増量している領域ではあるが、間歇燃料カットを行うことにより燃料カットを実行した気筒から排出される温度の低い空気により、三元触媒２２の温度を低下させることのできる領域を規定する値に設定される。判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇは、図３に示すように、低回転及び中回転域においてはほぼ横ばいもしくはやや大きくなり、それ以降の回転域ではエンジン回転数が高くなるのに応じて低くなるように設定するものである。同図において、Ｒ１は燃料増量を行っていない領域を示し、Ｒ２及びＲ３はエンジン１００や三元触媒２２の保護を目的として燃料増量を行っている領域を示すものである。そして吸気管圧力ｐｍｔｐｂが判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇを下回っていると判定した場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、パワー増量補正係数ｆｐｏｗｅｒの値を０にして、燃料増量を停止する。これによって、エンジン１００は、所定の気筒において間歇燃料カットを実行する一方、ステップＳ５では、ステップＳ３において吸気管圧力ｐｍｔｐｂが判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇ以上である運転状態であるので、間歇燃料カットフラグｘｆｃｕｔｔｑｒをリセットして間歇燃料カットを停止し、全気筒燃料カットフラグｘｆｃｕｔをセットして全気筒燃料カットを実行する。全気筒燃料カットは、エンジン１００の出力が燃料カットを実行していない通常の運転における出力の、例えば７５％、５０％、２５％というように所定の出力となるように、全ての気筒において燃料カットを順次実施するものであり、一斉に全気筒に対して燃料カットを実施することを意味するものではない。燃料カットを実行する気筒の順序や繰り返し回数などは、エンジン回転数や上述の出力の削減割合に応じて適宜設定するものであり、結果として全気筒において燃料カットを実施するものであればよい。図３において、Ｒ３はこの全気筒燃料カットを実行する運転領域を示すもので、高負荷低回転領域、低負荷高回転領域、及び高負荷高回転領域が対応するものである。

このような構成において、エンジン１００を始動し車両を走行させると、設定された時間毎に燃料噴射制御プログラムを実行する。姿勢制御用電子制御装置４からトラクションコントロールの要求がない、及びトラクションコントロールにおいて全気筒燃料カットを実行した場合には、間歇燃料カットフラグｘｆｃｕｔｔｑｒがリセット状態にあるので、ステップＳ１を実行した後、この燃料噴射制御プログラムを終了する。

一方、車両が例えばカーブする道路を走行する場合に、姿勢制御用電子制御装置４が車両の横滑りを検出すると、姿勢制御用電子制御装置４はエンジン用電子制御装置６に対してトラクションコントロールを要求する指令を出力するものである。エンジン用電子制御装置６は、その指令を受信してトラクションコントロールを実行するべく間歇燃料カットフラグｘｆｃｕｔｔｑｒをセットするものである。これによって、エンジン用電子制御装置６はエンジン１００に対して間歇燃料カットを実行して、トラクションコントロールに必要な出力となるように、エンジン１００の出力を制御する。

このようにトラクションコントロールを実行している運転状態において、エンジン１００の運転状態が燃料増量を必要としない低負荷低回転領域でのものである場合は、パワー増量補正係数ｆｐｏｗｅｒが０であるので、ステップＳ１及びステップＳ２を実行して燃料噴射制御プログラムを終了する。

これに対して、例えばスロットルバルブ２が開かれており、パワー増量補正係数ｆｐｏｗｅｒが０以外の値に設定されて燃料の増量を行っている運転状態において横滑りが発生した場合では、ステップＳ１、ステップＳ２及びステップＳ３を実行し、この時点の吸気管圧力が判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇを下回っている場合は、ステップＳ４を実行してパワー増量補正係数ｆｐｏｗｅｒを０として燃料の増量を停止する。これによって、間歇燃料カットを行っていない気筒から排出される未燃焼燃料の量が減少し、三元触媒２２内において間歇燃料カットを行っている気筒から排出される空気（酸素）と反応して反応熱により三元触媒２２が加熱されることが抑制される。したがって、三元触媒２２の温度が上昇し、三元触媒２２が劣化することを防止することができる。またこの場合、間歇燃料カットを行う気筒の数を増加させるものではないので、トラクションコントロールに必要な出力の低減はするものの、必要以上に出力が低下することを防止することができ、車両の横滑りなどを早期に解消することができるものである。

さらに、トラクションコントロールを実行している運転状態において、スロットルバルブ２が全開に近い状態である、つまり吸気管圧力が判定閾値ｆｐｗｒｊｄｇ以上となっている運転状態では、ステップＳ１〜ステップＳ３を実行した後、ステップＳ５を実行して間歇燃料カットを停止するとともに全気筒燃料カットを実行して、燃料カットにより三元触媒２２に流入する空気で三元触媒２２を冷却するものである。すなわち、全気筒に対して燃料の供給を停止し、大量の低温の空気を三元触媒２２に供給することにより、増量した燃料により三元触媒を冷却するよりも三元触媒２２の温度が上昇することを効率よく防止することができるものである。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の実施形態を示す概略構成説明図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の判定閾値の値を示すグラフ。

符号の説明

４…姿勢制御用電子制御装置
６…電子制御装置
７…中央処理装置
８…記憶装置
９…入力インターフェース
１１…出力インターフェース
２２…三元触媒

Claims (1)

1. 排気系に触媒を備える多気筒の内燃機関の一部の気筒への燃料供給を中止してトラクションコントロールを実行するものにおいて、
   トラクションコントロールの実行中にトラクションコントロールとは無関係に内燃機関の運転状況に応じて燃料を増量している場合で、かつ内燃機関の負荷及び／又は機関回転数が低い場合に燃料の増量を中止し、
   トラクションコントロールの実行中にトラクションコントロールとは無関係に内燃機関の運転状況に応じて燃料を増量している場合で、かつ燃料の増量を中止しても触媒の温度が上昇する運転領域で運転している場合は燃料の供給を中止する気筒の数を増加させる内燃機関の燃料噴射制御方法。

Images