JP2012067714A - 内燃機関の燃料カット制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載する内燃機関において、燃料カット復帰の場合に、機関回転数が目標アイドル回転数を下回って内燃機関の運転状態が不安定になることがある。
【解決手段】内燃機関の減速時に燃料の供給を停止するとともに燃料カット復帰回転数まで機関回転数が低下した場合に燃料の供給を再開する内燃機関の燃料カット制御方法であって、燃料の供給を再開した後の機関回転数を検出し、検出した機関回転数が燃料供給再開後のアイドル目標回転数を下回った場合に、検出した機関回転数と燃料供給再開後のアイドル目標回転数との回転数差を測定し、測定した回転数差に応じて今回の燃料カット復帰回転数より高くして次回の燃料カット復帰回転数を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関を搭載する車両の減速運転時に、内燃機関への燃料の供給を停止し、その後、燃料の供給を再開する内燃機関の燃料カット制御方法に関するものである。

従来、自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、燃費の向上を図るとともに触媒を保護して排気ガスの質の低下を防止するために、スロットル弁を全閉にしての減速走行中は、燃料の供給を停止する燃料カットを実行し、その後、運転状態が変化し、所定の運転条件を満たす状態になった場合に燃料の供給を再開する燃料カット復帰を実行するものが知られている。例えば、特許文献１に記載のものは、内燃機関の機関回転数の瞬時値を検出し、検出した瞬時値から機関回転数の平滑値を求め、平滑値に対する瞬時値の偏差を求め、偏差に応じて基本燃料復帰回転数を補正して燃料復帰回転数を設定する構成である。

ところで、内燃機関では、時間の経過とともに、例えばスロットル弁の周辺に油分を含んだものなどが堆積し、実質的な通路径を狭くするといった経年変化が生じることがある。このような内燃機関の経年変化やその時の内燃機関のコンディションあるいは機関毎の個体差などにより、燃料カット復帰時に機関回転数が目標アイドル回転数になるまでに遅れ、いわゆる復帰遅れを生じることがある。この復帰遅れの間に、機関回転数が目標アイドル回転数を下回るいわゆるアンダーシュートが発生する場合がある。このようなアンダーシュートが発生すると、その間、機関回転数が不安定になり、高じた場合は内燃機関が停止することがある。

このことは、特許文献１に記載のものでも、起こり得るものである。すなわち、特許文献１に記載のものでは、上述したように偏差に応じて補正した燃料復帰回転数に基づいて燃料カット復帰制御を実行するので、燃料カット復帰制御を安定させることができることを前提にしている。しかしながら、内燃機関毎に異なる経年変化などによる条件を加味した燃料復帰回転数の補正ではないため、内燃機関の状態によっては機関回転数に前記アンダーシュートが生じて、内燃機関の回転が不安定になる可能性がある。

特開平５‐３２１７１９号公報

そこで本発明は以上の点に着目し、燃料の供給を一時的に停止した後に燃料の供給を再開する場合に、機関回転数が目標アイドル回転数を下回って内燃機関の運転状態が不安定になることの抑制を図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カット制御方法は、内燃機関の減速時に燃料の供給を停止するとともに燃料カット復帰回転数まで機関回転数が低下した場合に燃料の供給を再開する内燃機関の燃料カット制御方法であって、燃料の供給を再開した後の機関回転数を検出し、検出した機関回転数が燃料供給再開後のアイドル目標回転数を下回った場合に、検出した機関回転数と燃料供給再開後のアイドル目標回転数との回転数差を測定し、測定した回転数差に応じて今回の燃料カット復帰回転数より高くして次回の燃料カット復帰回転数を設定することを特徴とする。

このような構成によれば、燃料の供給を再開した後の機関回転数とその再開後のアイドル目標回転数との回転数差に応じて、次回の燃料カット復帰回転数を今回の燃料カット復帰回転数より高く設定する。これにより、内燃機関のその時のコンディションや経年変化などで、回転数差が大きくなっても、次回の燃料カット復帰制御を実行する場合は、燃料カット復帰回転数が高くなっているので回転数差の発生を抑制することが可能になる。それゆえに、内燃機関が停止することを含む内燃機関の運転状態が不安定になることを防ぐことが可能になる。

燃料の供給を再開するタイミングを遅くすることで、燃費を向上させるためには、測定した回転数差が所定値を下回る場合は、今回の燃料カット復帰回転数より低くして次回の燃料カット復帰回転数を設定するものが好ましい。

本発明は、以上説明したような構成であり、内燃機関のその時のコンディションや経年変化などで、回転数差が大きくなっても、次回の燃料カット復帰制御を実行する場合は、燃料カット復帰回転数が高くなっているので回転数差の発生を抑制することができる。したがって、内燃機関が停止することを含む内燃機関の運転状態が不安定になることを防ぐことができる。

本発明の実施形態のエンジンの概略構成説明図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用説明図。

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に概略的にその一気筒の構成を示したエンジン１００は自動車用のもので、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弁２を配設するとともに、このスロットルバルブ２を迂回するバイパス通路３を設け、このバイパス通路３にアイドル回転数制御用の流量制御弁４を介設している。吸気系１にはさらに、燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射弁５や前記流量制御弁４を、電子制御装置６により制御するようにしている。エンジン自体は、この分野で広く知られているものを用いることができる。

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１２内の圧力を検出する吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数ＮＥを検出するための回転数センサ１４から出力される回転数信号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、スロットル弁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の温度としてのエンジン１００の冷却水温を検知するための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ等が入力される。また、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対して、演算された燃料噴射時間に対応する駆動信号ｆが、また流量制御弁４に対しては、演算デューティ比に基づく制御信号ｇが、それぞれ出力される。

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と回転数センサ１４から出力される回転数信号ｂを主な情報として燃料噴射弁５の開成時間を決定し、その決定により燃料噴射弁５を制御して負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁５から吸気系１に噴射させるためのプログラムが格納してある。また、スロットル弁２が全閉となる減速走行時に、エンジン回転数が所定の回転数以上であるなどの所定条件の成立を受けて燃料の供給を停止する燃料カットを実行する燃料カット制御プログラム、及び燃料カット制御を実行中に、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数以下になった運転状態において実行する燃料カット復帰制御プログラムを格納している。

この実施形態の燃料カット復帰制御プログラムは、燃料カット復帰後に所定時間毎に繰り返し実行されるもので、燃料の供給を再開した後のエンジン回転数を検出し、検出したエンジン回転数が燃料供給再開後のアイドル目標回転数を下回った場合に、検出したエンジン回転数と燃料供給再開後のアイドル目標回転数との回転数差を測定し、測定した回転数差に応じて今回の燃料カット復帰回転数より高くして次回の燃料カット復帰回転数を設定する構成である。この実施形態では、測定した回転数差が所定値を下回る場合は、今回の燃料カット復帰回転数より低くして次回の燃料カット復帰回転数を設定するように構成している。なお、燃料カット復帰回転数は、その初期値が電子制御装置６の記憶装置８に記憶してある。

以下に、その制御手順を図２に示して、燃料カット復帰制御プログラムの全体を説明する。以下の説明は、主として、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数以下になった運転状態におけるものである。なお、設定された次回の燃料カット復帰回転数は、電子制御装置６の記憶装置８に記憶されるもので、燃料カット復帰回転数が設定される毎に記憶装置８に記憶されている燃料カット復帰回転数は更新（学習）されるものである。

まずステップＳ１において、回転数センサ１４から出力される回転数信号ｂに基づいてエンジン回転数を検出する。ステップＳ２では、検出したエンジン回転数が目標アイドル回転数以下か否かを判定する。ステップＳ２において、エンジン回転数が目標アイドル回転数ＩＤを上回っていると判定した場合はこの制御プログラムを終了して、メインルーチンに戻る。

一方、エンジン回転数が目標アイドル回転数ＩＤ以下であると判定した場合は、ステップＳ３において、エンジン回転数と目標アイドル回転数ＩＤとの回転数差（アンダーシュート量）を測定する。ステップＳ４では、測定した回転数差が最大になったか否かを判定する。回転数差は、燃料カット復帰制御を開始したにもかかわらず、エンジン回転数に制御が反映されるまでに時間遅れが生じることで発生し、制御が反映されるまでは時間の経過とともに大きくなり、制御が反映される時点から小さくなるものである。回転数差が最大ではないと判定した場合は、ステップＳ３を実行する。

ステップＳ４において、回転数差が最大であると判定した場合は、ステップＳ５において判定した回転数差つまり回転数差の最大値が所定値を超えたか否かを判定する。この所定値は、回転数差に応じて、次回の燃料カット復帰回転数を今回の燃料カット復帰回転数より高くするか低くするかを決定するためのものである。

ステップＳ５で回転数差の最大値が所定値を超えたと判定した場合は、ステップＳ６において回転数差の最大値に対応して次回の燃料カット復帰回転数を今回の燃料カット復帰回転数より高く設定する。一方、回転数差の最大値が所定値以下であると判定した場合は、ステップＳ７において回転数差の最大値に対応して次回の燃料カット復帰回転数を今回の燃料カット復帰回転数より低く設定する。

次回の燃料カット復帰回転数は、今回の燃料カット復帰回転数に補正値を加算あるいは減算して設定するものである。補正値は例えば、回転数差の３０％に設定しておく。したがって、回転数差の最大値が判定値を超えて大きいほど次回の燃料カット復帰回転数は高く設定され、また逆に、回転数差の最大値が判定値以下で小さいほど次回の燃料カット復帰回転数は低く設定されるものとなる。

このような構成において、スロットル弁２を全閉にして車両が減速走行に入り、エンジン回転数が燃料カット回転数以上である場合に、燃料カット制御プログラムにより燃料の供給を停止する。その後、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数以下となった時点で、燃料カット復帰制御を実行して、エンジン回転数がほぼ目標アイドル回転数ＩＤになるように吸入空気量を制御する。

この時、図３の（ｂ）に示すように、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数（図中、ＦＣ復帰回転数と記す）以下になった後、エンジン１００のコンディションや経年変化などにより復帰遅れが生じて、エンジン回転数が降下して目標アイドル回転数以下になる場合は、ステップＳ３及びステップＳ４を繰り返し実行する。そして、回転数差の最大値が所定値に対して大であるか小であるかに応じて、回転数差の最大値に対応する補正値を設定し、得られた補正値により今回の燃料カット復帰回転数を補正して次回の燃料カット復帰回転数を設定する（ステップＳ５及びステップＳ６、またはステップＳ７）。

この後、燃料カット制御を実行し、燃料カット復帰条件の成立により燃料カット復帰制御を実行する場合、上述した次回の燃料カット復帰回転数が燃料カット復帰条件となる。この場合は、図３の（ａ）に示すように、燃料カット復帰回転数が前回より高く設定されていることにより、燃料カット復帰制御を前回に比べて早い時点で実行することになる。

このように、燃料カット復帰回転数を、燃料カット復帰後のエンジン回転数の推移状態に基づいて、回転数差が大きい場合に高くして、次回の燃料カット復帰タイミングを、早くして燃料カット復帰制御を行うものである。これにより、燃料カット復帰回転数を高く設定して燃料カット復帰タイミングを早めることで、仮に復帰遅れでエンジン回転数が通常の復帰時より降下しても、目標アイドル回転数を下回ることを抑制することができる。

これに対して、回転数差が小さい場合は、ステップＳ７を実行して、燃料カット復帰回転数を前回より低く設定するので、次回の燃料カット制御を実施して燃料の供給を停止している時間が長くなる。このため、燃費の低下を抑制することができる。

この実施形態では、燃料カット復帰回転数を設定するに際して補正値を設定し、今回の燃料カット復帰回転数に補正値を加算して次回の燃料カット復帰回転数を設定したが、補正値を回転数差の最大値の３０％に設定しているので、設定する燃料カット復帰回転数の急激な上昇を抑えることができる。したがって、エンジン回転がハンチングを起こす可能性を低減することができる。

燃料カット復帰回転数の補正値についてはこのように、回転数差の最大値に対する割合で求めたものを採用する以外に、同様にして得る補正値をなまし処理して、処理により得られるなまし値を次回の燃料カット復帰回転数の補正値とするものであってよい。なまし処理自体はこの分野で知られているものであってよく、例えば前回のなまし処理後の補正値と今回の回転数差の最大値に対する割合で求めたなまし処理前補正値との差を設定したなまし定数で除して得られる値と、前記なまし処理前補正値との合計値を前記なまし値とするものであってよい。

このように補正値をなまし処理することにより、設定する燃料カット復帰回転数の急激な変化を抑制することができる。

この実施形態は、エンジンの負荷としてエアコンディショナ（以下、エアコンと称する）がある場合には、エアコンが稼働していない場合（非稼働時）にのみ適用するものであってよい。これに対して、エアコンが稼働している場合（稼働時）は、燃料カット復帰回転数を高めに設定していることから、燃料カット復帰時に復帰遅れが生じたとしても、エンジン回転数が目標アイドル回転数以下になることがほとんどない。したがって、非稼働時にあっては、この実施形態を適用しないことも可能である。

しかしながら、燃料カット復帰時の安全性を優先する場合、エアコンの稼働状態には無関係に、燃料カット復帰後のエンジン回転数がその時点の目標アイドル回転数以下になったことを検出した場合は、この実施形態により次回の燃料カット復帰回転数を設定するものとすることが好ましい。この場合、エアコンの非稼働時と稼働時では燃料カット復帰回転数の初期値を異ならせているものであるので、前記補正値は、エアコンの非稼働時と稼働時とで異なる値に設定するものであってもよい。

また、車両が、トルクコンバータにロックアップ機構を有する自動変速機を搭載している場合、ロックアップ機構が作動していない、つまりロックアップ中でない場合に燃料カット復帰制御が実行され、この実施形態は実行されるものである。この場合に、上記補正量は例えば、車速による重み付けをして用いるものであってよい。すなわち、エンジンは車速に応じてトルクコンバータから車輪による逆トルクを受けて回される。したがって、車速が高いほど逆トルクは大きくなるので、実際の回転数差の最大値は小さくなる（アンダーシュートが発生しにくい状態になる）ため、実際の最大値が同じ場合は車速が高いほど見かけ上最大値が大きくなるように前記補正値に重みを付けるものである。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、スロットルバルブ２を迂回するバイパス通路３に設けられる流量制御弁４の開度を制御することにより、アイドリング運転中の吸入空気量を調整する構成を説明したが、スロットル弁をリニアモータなどの電磁式アクチュエータにより作動させるいわゆる電子スロットルを用い、バイパス通路３及び流量制御弁４を用いない構成としてもよい。

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。

本発明の活用例として、自動車などの車両に搭載される、主には燃料を吸気ポート内あるいは気筒内に噴射して供給する型式のエンジンに適用するものが挙げられる。

２…スロットル弁
３…バイパス通路
４…流量制御弁
６…電子制御装置
１４…回転数センサ

Claims (2)

1. 内燃機関の減速時に燃料の供給を停止するとともに燃料カット復帰回転数まで機関回転数が低下した場合に燃料の供給を再開する内燃機関の燃料カット制御方法であって、
   燃料の供給を再開した後の機関回転数を検出し、
   検出した機関回転数が燃料供給再開後のアイドル目標回転数を下回った場合に、検出した機関回転数と燃料供給再開後のアイドル目標回転数との回転数差を測定し、
   測定した回転数差に応じて今回の燃料カット復帰回転数より高くして次回の燃料カット復帰回転数を設定する内燃機関の燃料カット制御方法。
2. 測定した回転数差が所定値を下回る場合は、今回の燃料カット復帰回転数より低くして次回の燃料カット復帰回転数を設定する請求項１記載の内燃機関の燃料カット制御方法。

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