JP2010185382A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御システム１は、燃料供給停止手段と、非同期燃料噴射手段と、偏流度算出手段と、非同期燃料噴射制御手段とによって、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、排気ガスの偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行することで、浄化触媒２８中の酸化雰囲気を適切に排除することができることから、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

車両の燃費向上や排気エミッションの改善を目的として、様々な負荷状態における内燃機関の空燃比を目標空燃比に近づけるように制御し、燃焼を実行させるための空燃比フィードバック（以下（Ｆ／Ｂ）と略記する）制御が広く実行されている。
空燃比Ｆ／Ｂ制御は、例えば、浄化触媒の上流側と下流側に、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を検出するための空燃比（以下（Ａ／Ｆ）と略記する）センサと酸素濃度（以下（Ｏ２）と略記する）センサとをそれぞれ設け、これらの検出結果に基づいてエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が空燃比を目標空燃比に近づけるよう燃料噴射量を補正している。

一方、車両の燃費向上を目的として、車両の減速中に内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカット制御が広く実行されている。フューエルカット制御は、例えば、車両の走行中にスロットルバルブが閉じられて、かつ内燃機関の回転数がフューエルカット回転数以上であると、内燃機関への燃料の供給を停止する。そして、内燃機関の回転数が所定回転数未満に低下したり、運転者によるアクセルペダルの踏み込みがあったりすると、内燃機関への燃料の供給を再開する。
フューエルカット制御の実行中は内燃機関に対して燃料が噴射されないために、排気通路に設置された浄化触媒には燃料を含まない排気ガスが流通する。よって、フューエルカット制御が実行されると、浄化触媒が酸素を吸蔵して酸化雰囲気になることから、浄化触媒の窒素酸化物（ＮＯｘ）浄化作用が著しく低下する。そのため、燃料噴射を再開する際に、内燃機関のクランク角に同期しない燃料噴射、いわゆる非同期燃料噴射を実行することで空燃比をリッチ側へ制御し、酸化雰囲気となった浄化触媒を還元させる制御が広く実行されている。

この場合、非同期燃料噴射によるリッチ制御が実行されると、浄化触媒の下流側に設置されたＯ２センサがリッチ検出することで、内燃機関の空燃比をリーン側へと制御する空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行される。その結果、浄化触媒の酸化雰囲気が排除される前に空燃比をリーン側へと制御してしまう場合があるために、浄化触媒のＮＯｘ浄化作用が充分に回復されない場合がある、といった問題点がある。

このような問題点を解決するために、燃料カット運転の終了後にＯ２センサの検出値が燃料リーンから燃料リッチに反転するまでの時間に応じて、非同期燃料噴射による燃料噴射量を制御することで、燃料カット運転の終了直後の浄化触媒の酸素吸蔵量を適切に制御する技術が特許文献１に開示されている。

また、燃料カット運転の終了後に実施されるリッチ制御の終了後において、浄化触媒の下流に設けられたＯ２センサの出力に基づいて実施されるサブ空燃比Ｆ／Ｂ制御の作用を弱くすることで、内燃機関の空燃比がリーン側に過補正されることを防止し浄化触媒のＮＯｘ還元浄化作用を維持させる技術が特許文献２に開示されている。

そして、フューエルカットからの復帰時に非同期燃料噴射が要求された場合であって、非同期燃料噴射が同期燃料噴射に重なる気筒においては非同期燃料噴射から噴射される燃料量を減量させて、吸気弁が閉弁することにより非同期燃料噴射された燃料の全量が燃焼室に導入されない場合には非同期燃料噴射のタイミングを同期燃料噴射のタイミングまで遅延させることで、フューエルカットからの復帰時に浄化触媒のＮＯｘ浄化作用を向上させる技術が特許文献３に開示されている。

特開２００７−１７７７５９号公報 特開２００８−２０２５６３号公報 特開２００８−０１４２４８号公報

内燃機関の各気筒から排出される排気ガスは排気通路の形状に依存して偏流が生じ、その偏流度は運転領域によっても異なる（図５参照）。そのため、排気通路に設置された浄化触媒に対しても、排気通路の形状や運転領域に応じて排気ガスが偏って流入する。
特に、排気ガス慣性力が高い運転領域でのリッチ制御時には、偏流度が高い排気ガスが浄化触媒をより早く通過するために、浄化触媒中に酸化雰囲気が残存しているにも関わらず下流のＯ２センサがリッチ検出することでリッチ制御が停止される。よって、浄化触媒の酸化雰囲気が排除される前にリッチ制御が停止される場合があり、その状態で運転者による大きなアクセルの踏み込みがあって排気ガス量が急増すると、ＮＯｘが浄化触媒で充分に還元浄化されずに外部へ排出されてしまう、といった問題点がある。
しかしながら、従来技術および特許文献１〜３の技術では、排気ガスの偏流を考慮したリッチ制御を実行するための手段が設けられていない。そのため、内燃機関のフューエルカット制御から燃料供給が再開される際に排出されるＮＯｘを充分に還元浄化することができない場合がある、といった問題点がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、車両の運転状態に応じて内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、前記燃料供給停止手段による燃料供給停止から燃料供給が再開された際に前記内燃機関に必要に応じて非同期燃料噴射を実行する非同期燃料噴射手段と、を備える内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の各排気通路を通過する排気ガスの偏流度を算出する偏流度算出手段と、前記偏流度算出手段の算出結果に基づいて、前記非同期燃料噴射手段による燃料噴射を制御する非同期燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、排気ガスの偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行することができる。よって、浄化触媒中の酸化雰囲気を適切に排除することができることから、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。

実施例の車両制御システムの概略構成を示した構成図である。 空燃比リッチ制御の比較を示している。 実施例のＥＣＵが行う制御のフローを示している。 実施例のＥＣＵが行う制御のフローを示している。 気筒別の排気ガス偏流度の例を示している。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだ車両制御システム１の概略構成を示した構成図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

図１に示す車両制御システム１は、動力源であるエンジン１００を備えており、エンジン１００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ１０を備えている。また、車両制御システム１は、浄化触媒２８の上流側および下流側の合流排気通路１７にＡ／Ｆセンサ３７およびＯ２センサ３８を備えている。

エンジン１００は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室１１ａを構成するピストン１１を備えている。各燃焼室のピストン１１はそれぞれコネクティングロッドを介して出力軸であるクランクシャフト１２の軸に連結されており、ピストン１１の往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフト１２の回転へと変換される。

クランクシャフト１２の軸の近傍には、クランク角センサ３１が設けられている。クランク角センサ３１は、クランクシャフト１２軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をエンジンＥＣＵ１０に送信する。それにより、エンジンＥＣＵ１０は、運転時のエンジン回転数や回転角速度など、クランク角に関する情報を取得する。

各気筒の燃焼室１１ａには、それぞれ燃焼室１１ａと連通する吸気ポート１３と、吸気ポート１３に連結し、吸入空気を吸気ポート１３から燃焼室１１ａへと導く吸気通路１４とが接続されている。更に、燃焼室１１ａの各気筒には、それぞれ燃焼室１１ａと連通する排気ポート１５と、燃焼室１１ａで発生した排気ガスをエンジン外へと導く排気通路１６が接続されている。また、各気筒に接続された排気通路１６は、下流側で合流して一本の合流排気通路１７となる。

各気筒の燃焼室１１ａの吸気通路、排気通路に対応して複数の吸気弁、排気弁が設けられている。図１には吸気通路、排気通路と吸気弁、排気弁をそれぞれ１つずつ示している。燃焼室１１ａの各吸気ポート１３には、それぞれ吸気弁１８が配置されており、吸気弁１８を開閉駆動させるための吸気カムシャフト２０が配置されている。更に、燃焼室１１ａの各排気ポート１５には、それぞれ排気弁１９が配置されており、排気弁１９を開閉駆動させるための排気カムシャフト２１が配置されている。

吸気弁１８および排気弁１９はクランクシャフト１２の回転が連結機構（例えばタイミングベルト、タイミングチェーンなど）により伝達された吸気カムシャフト２０および排気カムシャフト２１の回転により開閉され、吸気ポート１３および排気ポート１５と燃焼室１１ａとを連通・遮断する。なお、吸気弁１８、および排気弁１９の位相は、クランク角を基準にして表される。

吸気カムシャフト２０は可変動弁機構（以下、ＶＶＴ機構という）である電動ＶＶＴ機構２２を有している。この電動ＶＶＴ機構２２はエンジンＥＣＵ１０の指示により電動モータで吸気カムシャフト２０を回転させる。それにより吸気カムシャフト２０のクランクシャフト１２に対する回転位相が変更されることから、吸気弁１８のバルブタイミングが変更される。この場合、吸気カムシャフト２０の回転位相は、吸気カム角センサ３２にて検出され、エンジンＥＣＵ１０へと出力される。それにより、エンジンＥＣＵ１０は、吸気カムシャフト２０の位相を取得することができるとともに、吸気弁１８の位相を取得することができる。また、吸気カムシャフト２０の位相は、クランク角を基準にして表される。

排気カムシャフト２１は油圧ＶＶＴ機構２３を有している。この油圧ＶＶＴ機構２３はエンジンＥＣＵ１０の指示によりオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）で排気カムシャフト２１を回転させる。それにより排気カムシャフト２１のクランクシャフト１２に対する回転位相が変更されることから、排気弁１９のバルブタイミングが変更される。この場合、排気カムシャフト２１の回転位相は、排気カム角センサ３３にて検出され、エンジンＥＣＵ１０へと出力される。それにより、エンジンＥＣＵ１０は、排気カムシャフト２１の位相を取得することができるとともに、排気弁１９の位相を取得することができる。また、排気カムシャフト２１の位相は、クランク角を基準にして表される。

エンジン１００の吸気通路１４にはエアフロメータ３４、スロットルバルブ２４およびスロットルポジションセンサ３５が設置されている。エアフロメータ３４およびスロットルポジションセンサ３５は、それぞれ吸気通路１４を通過する吸入空気量、およびスロットルバルブ２４の開度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０に送信する。エンジンＥＣＵ１０は、送信された検出結果に基づいて吸気ポート１３および燃焼室１１ａへ導入される吸入空気量を認識し、スロットルバルブ２４の開度を調整することでエンジン１００の運転に必要な吸入空気量を燃焼室１１ａへ取り込むことができる。
スロットルバルブ２４は、ステップモータを用いたスロットルバイワイヤ方式を適用することが好ましいが、例えばステップモータの代わりにワイヤなどを介してアクセルペダル（図示しない）と連動し、スロットルバルブ２４の開度が変更されるような機械式スロットル機構を適用することもできる。

吸気ポート１３には、インジェクタ２５が装着されている。燃料ポンプ（図示しない）より燃料配管を通じて供給された高圧燃料は、エンジンＥＣＵ１０の指示によりインジェクタ２５にて吸気ポート１３に噴射供給される。エンジンＥＣＵ１０は、エアフロメータ３４およびスロットルポジションセンサ３５からの吸入空気量、および吸気カム角センサ３２からのカム軸回転位相の情報に基づき、燃料噴射量と噴射タイミングを決定しインジェクタ２５に信号を送る。インジェクタ２５はエンジンＥＣＵ１０の信号に従って、指示された燃料噴射量・噴射タイミングにて吸気ポート１３へ燃料を高圧噴射する。インジェクタ２５のリーク燃料は、リリーフ配管を通じて燃料タンク（図示しない）へと戻される。この場合、インジェクタ２５は、エンジン１００の各気筒に装着されることで直接エンジン１００の燃焼室１１ａに燃料を噴射供給してもよい。
なお、インジェクタ２５は、本発明の燃料供給停止手段、非同期燃料噴射手段に相当する。

各気筒の燃焼室１１ａはそれぞれ点火プラグ２６を備えており、点火プラグ２６の点火タイミングはイグナイタ２７によって調整される。吸気ポート１３から流入された混合ガスは、ピストン１１の上昇運動により燃焼室１１ａ内で圧縮される。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ３１からのピストン１１の位置、および吸気カム角センサ３２からのカム軸回転位相の情報に基づき、点火タイミングを決定しイグナイタ２７に信号を送る。イグナイタ２７はエンジンＥＣＵ１０の信号に従って、指示された点火タイミングでバッテリからの電力を点火プラグ２６に通電する。点火プラグ２６はバッテリからの電力により点火し、圧縮混合ガスを着火させて、燃焼室１１ａ内を膨張させピストン１１を下降させる。この下降運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフト１２の軸回転に変更されることにより、エンジン１００は動力を得る。

燃焼後の排気ガスは、排気弁１９が開いた際に排気ポート１５、排気通路１６を通って合流排気通路１７で合流し、浄化触媒２８を通過してエンジン１００の外部へと排出される。浄化触媒２８は、エンジン１００の排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができる三元触媒である。浄化触媒２８は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がストイキまたはリッチのときに吸蔵しているＮＯｘを還元成分（ＨＣ等）にて還元浄化する。換言すれば、浄化触媒２８は、空燃比リーン時に排気ガス中に含まれる酸素を吸蔵して酸化雰囲気となり、空燃比リッチ時に排気ガス中に含まれる還元成分によって酸素が放出されて還元雰囲気となる。この場合、浄化触媒２８は、エンジン１００の排気量、使用地域等の違いによって複数個組み合わせて用いてもよい。
合流排気通路１７には排気温センサ３６、Ａ／Ｆセンサ３７、Ｏ２センサ３８が設けられており、燃焼室１１ａから排出される排気ガスの温度、空燃比を検出し、その結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。また、浄化触媒２８には触媒温度センサ４０が設けられており、浄化触媒２８の温度を検出し、その結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。

Ａ／Ｆセンサ３７は、浄化触媒２８の上流側に設けられており、排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度からエンジン１００内の空燃比を検出し、その結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。それにより、エンジンＥＣＵ１０は、様々な負荷状態におけるエンジン１００の空燃比情報を取得することができる。Ａ／Ｆセンサ３７としては、ジルコニア表面に白金をコートし、外側電極の外周に拡散律速層を設けたものが多く用いられ、素子に電圧を印加するとリーン側（Ａ／Ｆ＞１４．７）で排気ガス中の酸素濃度に、リッチ側（Ａ／Ｆ＜１４．７）で未燃ガス濃度に応じた酸素イオン電流が発生する。この場合、Ａ／Ｆセンサ３７の出力電流は空燃比に対して正の相関があることから、これにより広範囲での空燃比の検出が可能になる。また、エンジンＥＣＵ１０は、Ａ／Ｆセンサ３７の検出結果より、各気筒への燃料噴射量の補正値を演算し、空燃比を目標値へと修正するメイン空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する。

Ｏ２センサ３８は、浄化触媒２８の下流側に設けられており、排気ガス中に残存している酸素濃度を検出し、その結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。それにより、エンジンＥＣＵ１０は、浄化触媒２８を通過した排気ガスの空燃比情報を取得することができる。Ｏ２センサ３８としては、Ａ／Ｆセンサ３７と類似構造であって、ジルコニア表面に白金をコートしたものが多く用いられ、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）付近で０．５［Ｖ］の電圧を示し、リッチ側（Ａ／Ｆ＜１４．７）で１［Ｖ］、リーン側（Ａ／Ｆ＞１４．７）で０［Ｖ］の電圧を示す。また、エンジンＥＣＵ１０は、メイン空燃比Ｆ／Ｂ制御による演算結果をＯ２センサ３８の検出結果に基づいて修正するサブ空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行することで、空燃比制御の精度をより向上させることができる。

エンジンＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ３１、吸気カム角センサ３２、エアフロメータ３４、スロットルポジションセンサ３５、排気温センサ３６、水温センサ３９等の検出結果を読み込み、スロットルバルブ２４の動作、吸気弁１８、排気弁１９の動作、インジェクタ２５の動作、点火プラグ２６の点火時期など、エンジン１００の運転動作を統合的に制御する。

また、エンジンＥＣＵ１０は、Ａ／Ｆセンサ３７およびＯ２センサ３８の検出結果に基づいて燃焼室１１ａの燃焼情報を取得し、最適な燃焼状態となるように気筒内への燃料噴射量を調整する空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する。
すなわち、浄化触媒２８上流側のＡ／Ｆセンサ３７の検出結果から燃焼室１１ａ内の混合気の空燃比を把握し、現状の負荷状態で要求される空燃比へと補正するための第１補正係数を演算して、第１補正係数に基づいて燃料噴射量を調整するメイン空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する。更に、メイン空燃比Ｆ／Ｂ制御に加えて、浄化触媒２８下流側のＯ２センサ３８の検出結果に基づいて第２補正係数を演算し、メイン空燃比Ｆ／Ｂ制御にて得られた第１補正係数を修正するサブ空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する。このようなサブ空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行することにより、浄化触媒２８上流側のＡ／Ｆセンサ３７の出力特性のバラツキに基づく空燃比の誤差を、充分に撹拌されて酸素濃度が平衡状態となった浄化触媒２８下流側の排気ガスからＯ２センサ３８が検出した空燃比に基づいて修正可能であるために、空燃比制御の精度をより向上させることができる。
この制御を実行することにより、エンジン１００の運転に適した空燃比となるよう燃料噴射量を補正することができることから、広い運転領域において適切な内燃機関の空燃比を維持することができる。

そして、エンジンＥＣＵ１０は、車両の運転状態に応じてエンジン１００への燃料供給を停止させるフューエルカット制御を実行する。
エンジンＥＣＵ１０は、運転者のアクセル踏み込みがオフされた場合であって、エンジン１００の回転数が所定のフューエルカット回転数以上にある場合に、インジェクタ２５からの燃料噴射を停止させる。ここで、所定のフューエルカット回転数とは、エンジン冷却水温の検出結果等に基づいて、エンジン１００がエンスト等の不具合を生じない安定した回転数に設定することができる。また、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の回転数がフューエルカット回転数未満まで低下するか、運転者のアクセル踏み込み操作があった場合に、フューエルカット制御の実行を終了しインジェクタ２５からの燃料噴射を再開させる。
この制御を実行することによって、車両の減速時における余分な燃料噴射を低減させることができることから、車両の燃費を向上させることができる。

更に、エンジンＥＣＵ１０は、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、排気ガスの偏流を考慮したリッチ制御を実行する。
まず、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００への燃料供給の再開が許可されると、非同期燃料噴射によって空燃比リッチ制御を実行する。非同期燃料噴射は、各吸気ポートに装着されたインジェクタ２５から所定量の燃料をクランク角に同期しないで噴射することによって行われる。非同期燃料噴射を実行することによって空燃比をリッチ側へ制御することができることから、フューエルカット制御中に低下した浄化触媒２８のＮＯｘ還元浄化作用を回復させることができる。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、非同期燃料噴射による空燃比リッチ制御の実行中に、運転者のアクセル踏み込み操作があるか否かを判断する制御を実行する。エンジンＥＣＵ１０は、運転者のアクセル踏み込み操作があると判断した場合に、クランク角センサ３１およびエアフロメータ３４の検出結果からエンジン１００の回転数および吸入空気量を認識し、排気ガスの全気筒合わせた偏流度を算出する制御を実行する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン回転数、吸入空気量と排気ガスの全気筒合わせた偏流度との相関に対応したマップを予め実験にて作成しＲＯＭに記録しておくことで、クランク角センサ３１およびエアフロメータ３４の検出結果に基づいて排気ガスの偏流度を迅速に算出することができる。

エンジンＥＣＵ１０は、算出した排気ガスの偏流度に基づいて、Ｏ２センサ３８の検出値がリーンからリッチに反転するまでの時間が排気ガスの偏流によって早められることで短縮されるリッチ制御の時間を算出する制御を実行する（図２参照）。エンジン１００の各気筒から排出される排気ガスは排気通路１６の形状に依存して偏流が生じ、その偏流度は運転領域によっても異なる（図５参照）。そのため、合流排気通路１７に設置された浄化触媒２８には、エンジン１００の排気通路１６の形状や運転領域に応じて排気ガスが偏って流入する。特に、排気ガス慣性力が高い運転領域（例えば運転者がアクセルを大きく踏み込んだ場合）においてのリッチ制御では、偏流度が高い排気ガスが浄化触媒２８をより早く通過するために、浄化触媒２８の酸化雰囲気が排除される前に下流のＯ２センサ３８の検出値がリーンからリッチに反転する。そのため、浄化触媒２８のＮＯｘ還元浄化作用が回復する前にサブ空燃比Ｆ／Ｂ制御によってリッチ制御が停止されてしまう。
そこで、算出した排気ガスの偏流度に基づいて、排気ガスの偏流によって短縮された分のリッチ制御時間を算出し、算出値に基づいてリッチ制御時間を延長することで、浄化触媒２８のＮＯｘ還元浄化作用を適切に回復させることができる。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、排気ガスの偏流度と短縮されるリッチ制御時間との相関に対応したマップを予め実験にて作成しＲＯＭに記録しておくことで、排気ガスの偏流度の算出結果に基づいて短縮されるリッチ制御時間を迅速に算出することができる。

エンジンＥＣＵ１０は、短縮されるリッチ制御時間の算出結果に基づいて、非同期燃料噴射による空燃比リッチ制御の時間を延長する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、Ｏ２センサ３８の検出値が反転するまでの時間が排気ガスの偏流によって早められた分の時間を算出し、算出結果に基づいてＯ２センサ３８の検出値がリーンからリッチへ反転するしきい値を補正することで、空燃比リッチ制御の時間を延長することもできる。

この制御を実行することにより、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、排気ガスの偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行することができる。よって、浄化触媒２８中の酸化雰囲気を適切に排除することができることから、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明の燃料供給停止手段、非同期燃料噴射手段、偏流度算出手段、非同期燃料噴射制御手段に相当する。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム１の動作を説明する。図３はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両制御システム１は、燃料供給停止手段と、非同期燃料噴射手段と、偏流度算出手段と、非同期燃料噴射制御手段とを備えることで、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、排気ガスの偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジン１００のフューエルカット制御が実行されると開始する。まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１で、エンジン１００への燃料供給の再開が許可されたか否かを判断する。ここで、エンジン１００への燃料供給の再開が許可されたか否かは、エンジン１００の回転数、運転者のアクセル操作等に基づいて判断することができる。エンジン１００への燃料供給の再開が許可されていない場合（ステップＳ１／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は制御の処理を終了する。エンジン１００への燃料供給の再開が許可されている場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ２へ進む。

ステップＳ２で、エンジンＥＣＵ１０は、インジェクタ２５に非同期燃料噴射の実行を指示し、空燃比リッチ制御を開始する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ２の処理を終えると、次のステップＳ３へ進む。

ステップＳ３で、エンジンＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御の実行中に運転者のアクセル踏み込み操作があるか否かを判断する。運転者のアクセル踏み込み操作がない場合（ステップＳ３／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、排気ガスの偏流度が小さいと判断し、制御の処理を終了する。運転者のアクセル踏み込み操作がある場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は、排気ガスの偏流度が大きいと判断し、次のステップＳ４へ進む。

ステップＳ４で、エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ３１およびエアフロメータ３４の検出結果に基づいて、排気ガスの全気筒合わせた偏流度を算出する。なお、排気ガス偏流度の算出方法については前述したために、その詳細な説明は省略する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ４の処理を終えると、次のステップＳ５へ進む。

ステップＳ５で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ４で算出した排気ガスの偏流度に基づいて、排気ガスの偏流によって短縮されるリッチ制御の時間を算出する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、排気ガスの偏流度に基づいてＯ２センサ３８の検出値が反転するまでの時間が排気ガスの偏流によって早められた分の時間を算出してもよい。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ５の処理を終えると、次のステップＳ６へ進む。

ステップＳ６で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ５で算出したリッチ制御の短縮時間に基づいて、非同期燃料噴射によるリッチ制御時間を延長する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、Ｏ２センサ３８の検出値の反転が早められた分の時間に基づいて、Ｏ２センサ３８の検出値がリーンからリッチへ反転するしきい値を補正することで、空燃比リッチ制御の時間を延長することもできる。
この制御を実行することによって、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、アクセルが踏み込まれることで生じる排気ガスの偏流によって短縮された空燃比リッチ制御を、要求される時間まで実行することができる。よって、浄化触媒２８中の酸化雰囲気を適切に排除することができることから、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。
エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６の処理を終えると、制御の処理を終了する。

以上のように、本実施例の車両制御システム１は、燃料供給停止手段と、非同期燃料噴射手段と、偏流度算出手段と、非同期燃料噴射制御手段とによって、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、排気ガスの偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行することで、浄化触媒中の酸化雰囲気を適切に排除することができることから、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。

つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の車両制御システム２は、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、エンジンの各気筒別の排気ガス偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行する点で車両制御システム１と相違している。

本実施例の車両制御システム２は、実施例１と同様に車両内部にエンジンＥＣＵ１０を備えている。また、車両制御システム２は、実施例１と同様に吸気ポート１３にインジェクタ２５を装着している。このエンジンＥＣＵ１０およびインジェクタ２５が、エンジン１００の各気筒別の排気ガス偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０は、非同期燃料噴射による空燃比リッチ制御の実行中に、運転者のアクセル踏み込み操作があると判断した場合に、クランク角センサ３１およびエアフロメータ３４の検出結果からエンジン１００の回転数および吸入空気量を認識し、排気ガスの気筒ごとの偏流度を算出する制御を実行する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン回転数、吸入空気量と気筒ごとの排気ガス偏流度との相関に対応したマップを予め実験にて作成しＲＯＭに記録しておくことで、クランク角センサ３１およびエアフロメータ３４の検出結果に基づいて気筒ごとの排気ガス偏流度を迅速に算出することができる。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、算出した気筒ごとの排気ガス偏流度に基づいて、気筒ごとにインジェクタ２５の燃料噴射量を補正することで空燃比リッチ制御を実行する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、算出した気筒ごとの排気ガス偏流度の最大値に基づいてＯ２センサ３８の検出値がリーンからリッチへ反転するしきい値を補正することで、空燃比リッチ制御の時間を延長してもよい。

この制御を実行することにより、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、各気筒からの排気ガス偏流度に基づいて気筒ごとに空燃比リッチ制御を実行することができることから、浄化触媒２８中の酸化雰囲気をより適切に排除することができる。よって、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム２の動作を説明する。図４はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。なお、車両制御システム２のエンジンＥＣＵ１０は、実施例１の車両制御システム１のステップＳ１からステップＳ３の処理の後に、以下のステップＳ７以降の制御を行う。よってステップＳ１からステップＳ３の制御は実施例１の車両制御システム１と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
本実施例の車両制御システム２は、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、エンジンの各気筒別の排気ガス偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行する。

ステップＳ３の判断がＹＥＳである場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ７へ進む。ステップＳ７で、エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ３１およびエアフロメータ３４の検出結果に基づいて、排気ガスの気筒ごとの偏流度を算出する。なお、気筒ごとの排気ガス偏流度の算出方法については前述したために、その詳細な説明は省略する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ７の処理を終えると、次のステップＳ８へ進む。

ステップＳ８で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ７で算出した気筒ごとの排気ガス偏流度に基づいて、気筒ごとにインジェクタ２５の燃料噴射量を補正することで空燃比リッチ制御を実行する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ７で算出した気筒ごとの排気ガス偏流度の最大値に基づいてＯ２センサ３８の検出値がリーンからリッチへ反転するしきい値を補正することで、空燃比リッチ制御の時間を延長してもよい。
この制御を実行することにより、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、各気筒の排気ガス偏流度に基づいて気筒ごとに空燃比リッチ制御を実行することができることから、浄化触媒２８中の酸化雰囲気をより適切に排除することができる。よって、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。

以上のように、本実施例の車両制御システム２は、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に、エンジンの各気筒別の排気ガス偏流度に基づいて空燃比リッチ制御を実行することにより、浄化触媒中の酸化雰囲気をより適切に排除することができる。よって、フューエルカット制御から燃料供給を再開する際に排出されるＮＯｘを適切に還元浄化することができる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 車両制御システム
１０ エンジンＥＣＵ（燃料供給停止手段，非同期燃料噴射手段，偏流度算出手段，非同期燃料噴射制御手段）
１１ ピストン
１２ クランクシャフト
１３ 吸気ポート
１４ 吸気通路
１５ 排気ポート
１６ 排気通路
１７ 合流排気通路
１８ 吸気弁
１９ 排気弁
２０ 吸気カムシャフト
２１ 排気カムシャフト
２２ 電動ＶＶＴ機構
２３ 油圧ＶＶＴ機構
２４ スロットルバルブ
２５ インジェクタ（燃料供給停止手段，非同期燃料噴射手段）
２６ 点火プラグ
２７ イグナイタ
２８ 浄化触媒
３１ クランク角センサ
３２ 吸気カム角センサ
３３ 排気カム角センサ
３４ エアフロメータ
３５ スロットルポジションセンサ
３６ 排気温センサ
３７ Ａ／Ｆセンサ
３８ Ｏ２センサ
３９ 水温センサ
４０ 触媒温度センサ
１００ エンジン

Claims (1)

1. 車両の運転状態に応じて内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、前記燃料供給停止手段による燃料供給停止から燃料供給が再開された際に前記内燃機関に必要に応じて非同期燃料噴射を実行する非同期燃料噴射手段と、を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の各排気通路を通過する排気ガスの偏流度を算出する偏流度算出手段と、
   前記偏流度算出手段の算出結果に基づいて、前記非同期燃料噴射手段による燃料噴射を制御する非同期燃料噴射制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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