JP2014218968A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低車速時におけるドライバビリティの向上を図ることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ECU(内燃機関の制御装置)100は、アイドルオン時に、アクセル操作がされている場合に点火時期を遅角するとともに、アクセル操作が解除された場合に、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始するように構成されている。【選択図】図3

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。
従来、アイドルオン時に点火時期を遅角して燃料カットを行う内燃機関の制御装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1の内燃機関の制御装置では、アイドルオン時にアクセルペダルが操作されていない場合に、所定の遅角量で点火時期を徐々に遅角させた後に燃料カットを行い、アイドルオン時にアクセルペダルが操作されている場合に、所定の遅角量よりも小さい遅角量で点火時期を徐々に遅角させた後に燃料カットを行うようになっている。
特開2011−69340号公報
しかしながら、特許文献1に開示された従来の内燃機関の制御装置では、車両が低車速で走行される場合のように、アクセルペダルが僅かに操作されている場合であっても、燃料カットが行われる。この場合には、アクセルペダルが僅かに操作されているにもかかわらず、車速が維持できなくなり、ドライバビリティが低下する。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、低車速時におけるドライバビリティの向上を図ることが可能な内燃機関の制御装置を提供することである。
本発明による内燃機関の制御装置は、アイドルオン時に燃料カットを行うものである。内燃機関の制御装置は、アイドルオン時に、アクセル操作がされている場合に点火時期を遅角するとともに、アクセル操作が解除された場合に、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始するように構成されている。なお、燃料カット用点火時期は、たとえば、内燃機関の運転状態などに基づいて予め設定された最遅角の点火時期である。
このように、アクセル操作が解除された場合に燃料カットを開始することによって、車両が低車速で走行される場合のように、アイドルオン時にアクセル操作が僅かにされている場合に、燃料カットが行われるのを抑制することができる。また、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始することにより、内燃機関のトルクを低減した状態で燃料カットを行うことができるので、燃料カット時のトルク変動を抑制することができる。したがって、燃料カットの発生頻度を抑制するとともに、燃料カット時のトルク変動を抑制することができるので、低車速時におけるドライバビリティの向上を図ることができる。
上記内燃機関の制御装置において、アイドルオン時にアクセル操作がされている場合に、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角するように構成されていてもよい。
上記内燃機関の制御装置において、アイドルオン時にアクセル操作がされている場合に、そのアクセル操作に応じて点火時期の遅角量を制御するように構成されていてもよい。
上記内燃機関の制御装置において、燃料カット用点火時期を触媒温度に応じて調整するように構成されていてもよい。
本発明の内燃機関の制御装置によれば、低車速時におけるドライバビリティの向上を図ることができる。
ECUにより制御されるエンジンの概略構成を示した図である。 ECUの概略構成を示したブロック図である。 第1実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例を示したタイミングチャートである。 第2実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例を示したタイミングチャートである。 第3実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例を示したタイミングチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、内燃機関の制御装置の一例であるECUに本発明を適用した場合について説明する。
(第1実施形態)
まず、図1および図2を参照して、走行用の駆動力源であるエンジン(内燃機関)1と、エンジン1を制御するECU100とについて説明する。
−エンジン−
エンジン(内燃機関)1は、たとえば、車両に搭載される4気筒ガソリンエンジンであって、図1に示すように、燃焼室1aを形成するピストン1bと、出力軸であるクランクシャフト15とを備えている。ピストン1bはコネクティングロッド16を介してクランクシャフト15に連結されており、ピストン1bの往復運動がコネクティングロッド16によってクランクシャフト15の回転へと変換される。
クランクシャフト15には、外周面に複数の突起(歯)17aを有するシグナルロータ17が取り付けられている。シグナルロータ17の側方近傍にはクランクポジションセンサ36が配置されている。クランクポジションセンサ36は、たとえば、電磁ピックアップであって、クランクシャフト15が回転する際にシグナルロータ17の突起17aに対応するパルス状の信号(出力パルス)を発生する。
エンジン1の燃焼室1aには点火プラグ22が配置されている。点火プラグ22の点火時期はイグナイタ23によって調整される。イグナイタ23は、後述するECU100によって制御される。
エンジン1のシリンダブロック1cには、水温センサ31およびノックセンサ32が配置されている。水温センサ31はエンジン水温(冷却水温)を検出するセンサであり、ノックセンサ32はエンジン1の振動を検出するセンサである。
エンジン1の燃焼室1aには吸気通路11および排気通路12が接続されている。吸気通路11と燃焼室1aとの間に吸気バルブ13が設けられており、この吸気バルブ13を開閉駆動することにより、吸気通路11と燃焼室1aとが連通または遮断される。また、排気通路12と燃焼室1aとの間に排気バルブ14が設けられており、この排気バルブ14を開閉駆動することにより、排気通路12と燃焼室1aとが連通または遮断される。これら吸気バルブ13および排気バルブ14の開閉駆動は、クランクシャフト15の回転が伝達される吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトの各回転によって行われる。
エンジン1の吸気通路11には、エアクリーナ26、熱線式のエアフロメータ33、エアフロメータ33に内蔵された吸気温センサ34、および、エンジン1の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ24などが配置されている。スロットルバルブ24はスロットルモータ25によって駆動される。スロットルバルブ24の開度はスロットル開度センサ37によって検出される。エンジン1の排気通路12には、排気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ35や三元触媒27などが配置されている。
そして、吸気通路11には燃料噴射用のインジェクタ(燃料噴射弁)21が配置されている。インジェクタ21には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路11に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン1の燃焼室1aに導入される。燃焼室1aに導入された混合気(燃料+空気)は点火プラグ22にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室1a内での燃焼・爆発によりピストン1bが往復運動してクランクシャフト15が回転する。以上のエンジン1の運転状態はECU100によって制御される。
−ECU−
ECU(Electronic Control Unit)100は、エンジン1の運転制御などを行うように構成されている。具体的には、ECU100は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)101と、ROM(Read Only Memory)102と、RAM(Random Access Memory)103と、バックアップRAM104と、入力インターフェース105と、出力インターフェース106とを含んでいる。
CPU101は、ROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ROM102には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。RAM103は、CPU101による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップRAM104は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
入力インターフェース105には、水温センサ31、ノックセンサ32、エアフロメータ33、吸気温センサ34、O2センサ35、クランクポジションセンサ36、スロットル開度センサ37、および、アクセルペダルの操作量(踏込量)を検出するアクセル開度センサ38などが接続されている。出力インターフェース106には、インジェクタ21、イグナイタ23およびスロットルモータ25などが接続されている。
また、ECU100は、各種センサの検出結果などに基づいて、スロットル開度(吸入空気量)、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、エンジン1の運転状態を制御可能に構成されている。
具体的には、第1実施形態によるECU100では、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1(図3参照)よりも低下した場合に、アイドルフラグがオン(以下、「アイドルオン」ともいう)に設定されるとともに、点火時期が燃料カット用点火時期に設定されるように構成されている。さらに、第1実施形態によるECU100では、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2(図3参照)よりも低下した場合に、インジェクタ21からの燃料供給を停止する燃料カット(フューエルカット)を開始するように構成されている。
なお、アクセル操作に基づくスロットル開度は、アクセル開度と相関しており、ドライバがエンジン1に要求するトルクに対応する。また、第1閾値Th1および第2閾値Th2は予め設定された値である。第2閾値Th2は、第1閾値Th1よりも小さい値であって、ゼロ近傍の値である。
−低車速時のエンジンの運転制御−
図3は、第1実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例を示したタイミングチャートである。次に、図3を参照して、第1実施形態のECU100によるエンジンの運転制御の一例について説明する。
まず、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも大きい場合には、アイドルフラグがオフであり、点火時期としてアイドルオフ用点火時期が設定される。このアイドルオフ用点火時期は、たとえば、エンジン1の運転状態などに基づいて予め設定されており、ノックが発生しない範囲におけるMBT(Minimum Advance for Best Torque;最適点火時期)に近い点火時期である。
そして、車両が低車速で走行される場合のように、ドライバによりアクセルペダルが僅かに操作されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも低下した場合には、アイドルフラグがオンに設定されるとともに、点火時期が燃料カット用点火時期に設定される。なお、燃料カット用点火時期は、たとえば、エンジン1の運転状態などに基づいて予め設定された最遅角の点火時期である。このため、エンジン1のトルクが低減される。
そして、ドライバによりアクセルペダルが僅かに操作されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が、第1閾値Th1よりも低く、かつ、第2閾値Th2よりも高いときには、点火時期として燃料カット用点火時期が設定された状態でエンジン1の運転が継続される。なお、ドライバによりアクセルペダルが踏み増されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも高くなった場合には、アイドルフラグがオフに戻されるとともに、点火時期がアイドルオフ用点火時期に戻される。
その後、ドライバによりアクセルペダルが戻される(アクセル操作が解除される)ことによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合には、燃料カットが開始される。すなわち、点火時期が燃料カット用点火時期まで遅角された状態で燃料カットが開始される。
−効果−
第1実施形態では、上記のように、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも低下した場合に、アイドルフラグをオンにするとともに、点火時期として燃料カット用点火時期を設定し、かつ、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合に、燃料カットを開始するように構成されている。すなわち、アイドルオン時において、アクセル操作がされている場合に、点火時期として燃料カット用点火時期を設定した状態でエンジン1の運転を継続し、アクセル操作が解除された場合に、点火時期が燃料カット用点火時期まで遅角された状態で燃料カットを開始するように構成されている。
このように、アクセル操作が解除された場合(アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合)に燃料カットを開始することによって、車両が低車速で走行される場合のように、アイドルオン時にアクセル操作が僅かにされている場合(アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1と第2閾値Th2との間の場合)に、燃料カットが行われるのを抑制することができる。また、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始することにより、エンジン1のトルクを低減した状態で燃料カットを行うことができるので、燃料カット時のトルク変動を抑制することができる。したがって、燃料カットの発生頻度を抑制するとともに、燃料カット時のトルク変動を抑制することができるので、低車速時におけるドライバビリティの向上を図ることができる。さらに、燃料カットの発生頻度を抑制することにより、燃費の向上を図ることができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態によるECUについて説明する。
第2実施形態によるECUでは、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1と第2閾値Th2との間の場合に、アクセル操作に応じて点火時期の遅角量を制御するように構成されている。具体的には、第1閾値Th1と第2閾値Th2との間におけるアクセル操作に基づくスロットル開度の変化に応じて、アイドルオフ用点火時期と燃料カット用点火時期との間で点火時期が制御されるようになっている。
なお、第2実施形態によるECUおよびそのECUにより制御されるエンジンのその他の構成は、第1実施形態と同様である。
−低車速時のエンジンの運転制御−
図4は、第2実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例を示したタイミングチャートである。次に、図4を参照して、第2実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例について説明する。
まず、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも大きい場合には、アイドルフラグがオフであり、点火時期としてアイドルオフ用点火時期が設定される。このアイドルオフ用点火時期は、たとえば、エンジンの運転状態などに基づいて予め設定されており、ノックが発生しない範囲におけるMBTに近い点火時期である。
そして、車両が低車速で走行される場合のように、ドライバによりアクセルペダルが僅かに操作されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも低下した場合には、アイドルフラグがオンに設定される。
そして、ドライバによりアクセルペダルが僅かに操作されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が、第1閾値Th1よりも低く、かつ、第2閾値Th2よりも高いときには、アクセル操作に基づくスロットル開度に応じて点火時期の遅角量が制御される。具体的には、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1のときに点火時期がアイドルオフ用点火時期になり、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2のときに点火時期が燃料カット用点火時期になるように、点火時期がアクセル操作に基づくスロットル開度に応じてリニアに制御される。
なお、燃料カット用点火時期は、たとえば、エンジンの運転状態などに基づいて予め設定された最遅角の点火時期である。また、ドライバによりアクセルペダルが踏み増されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも高くなった場合には、アイドルフラグがオフに戻されるとともに、点火時期がアイドルオフ用点火時期に戻される。
その後、ドライバによりアクセルペダルが戻される(アクセル操作が解除される)ことによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合には、燃料カットが開始される。すなわち、点火時期が燃料カット用点火時期まで遅角された状態で燃料カットが開始される。
−効果−
第2実施形態では、上記のように、アイドルオン時において、アクセル操作が僅かにされている場合(アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1と第2閾値Th2との間の場合)に、そのアクセル操作に応じて点火時期の遅角量を制御し、アクセル操作が解除された場合(アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合)に、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始することによって、第1実施形態と同様に、燃料カットの発生頻度を抑制するとともに、燃料カット時のトルク変動を抑制することができるので、低車速時におけるドライバビリティの向上を図ることができる。
また、第2実施形態では、第1閾値Th1と第2閾値Th2との間におけるアクセル操作に基づくスロットル開度の変化に応じて、アイドルオフ用点火時期と燃料カット用点火時期との間で点火時期を制御することによって、アイドルオフ用点火時期によるトルクと、燃料カット用点火時期によるトルクとの間のトルクを利用することができるので、ドライバビリティの向上を図ることができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態によるECUについて説明する。
第3実施形態によるECUでは、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1(図5参照)よりも低下した場合に、アイドルフラグをオンに設定するとともに、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2(図5参照)よりも低下した場合に、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始するように構成されている。そして、第3実施形態によるECUでは、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1と第2閾値Th2との間の場合には、アクセル操作に応じて点火時期の遅角量を制御するように構成されている。具体的には、第1閾値Th1と第2閾値Th2との間におけるアクセル操作に基づくスロットル開度の変化に応じて、アイドルオフ用点火時期とアイドルオン用点火時期との間で点火時期が制御されるようになっている。
なお、第3実施形態によるECUおよびそのECUにより制御されるエンジンのその他の構成は、第1実施形態と同様である。
−低車速時のエンジンの運転制御−
図5は、第3実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例を示したタイミングチャートである。次に、図5を参照して、第3実施形態のECUによるエンジンの運転制御の一例について説明する。
まず、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも大きい場合には、アイドルフラグがオフであり、点火時期としてアイドルオフ用点火時期が設定される。このアイドルオフ用点火時期は、たとえば、エンジンの運転状態などに基づいて予め設定されており、ノックが発生しない範囲におけるMBTに近い点火時期である。
そして、車両が低車速で走行される場合のように、ドライバによりアクセルペダルが僅かに操作されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも低下した場合には、アイドルフラグがオンに設定される。
そして、ドライバによりアクセルペダルが僅かに操作されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が、第1閾値Th1よりも低く、かつ、第2閾値Th2よりも高いときには、アクセル操作に基づくスロットル開度に応じて点火時期の遅角量が制御される。具体的には、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1のときに点火時期がアイドルオフ用点火時期になり、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2のときに点火時期がアイドルオン用点火時期になるように、点火時期がアクセル操作に基づくスロットル開度に応じてリニアに制御される。
なお、アイドルオン用点火時期は、たとえば、エンジンの運転状態などに基づいて予め設定されており、進角によるトルクアップの余地を残しつつ、アイドル安定性を確保するために、アイドルオフ用点火時期よりも遅角側の点火時期である。また、ドライバによりアクセルペダルが踏み増されることによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも高くなった場合には、アイドルフラグがオフに戻されるとともに、点火時期がアイドルオフ用点火時期に戻される。
その後、ドライバによりアクセルペダルが戻される(アクセル操作が解除される)ことによって、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合には、点火時期として燃料カット用点火時期が設定された後に、燃料カットが開始される。なお、燃料カット用点火時期は、たとえば、エンジンの運転状態などに基づいて予め設定された最遅角の点火時期である。
−効果−
第3実施形態では、上記のように、アイドルオン時において、アクセル操作が僅かにされている場合(アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1と第2閾値Th2との間の場合)に、そのアクセル操作に応じて点火時期の遅角量を制御し、アクセル操作が解除された場合(アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合)に、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始することによって、第1実施形態と同様に、燃料カットの発生頻度を抑制するとともに、燃料カット時のトルク変動を抑制することができるので、低車速時におけるドライバビリティの向上を図ることができる。
また、第3実施形態では、第1閾値Th1と第2閾値Th2との間におけるアクセル操作に基づくスロットル開度の変化に応じて、アイドルオフ用点火時期とアイドルオン用点火時期との間で点火時期を制御することによって、低車速時におけるドライバビリティの向上を図りながら、アクセルペダルが踏み込まれた場合に早期にトルクアップを行うことができる。
(他の実施形態)
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。
たとえば、第1実施形態において、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下する前であっても、アイドルフラグがオンになってから所定の時間が経過した場合に、燃料カットを行うようにしてもよい。このように構成すれば、点火遅角による触媒温度の過上昇を抑制することができる。
また、第1〜第3実施形態において、燃料カット用点火時期を触媒温度に応じて調整するようにしてもよい。たとえば、触媒温度が高くなった場合に、燃料カット用点火時期を進角させるようにしてもよい。このように構成すれば、触媒温度の過上昇を抑制しながら、点火時期の遅角化を図ることができる。なお、触媒温度は、たとえば、吸入空気量などに基づいて推定するようにしてもよい。
また、第3実施形態では、第1閾値Th1と第2閾値Th2との間におけるアクセル操作に基づくスロットル開度の変化に応じて、アイドルオフ用点火時期とアイドルオン用点火時期との間で点火時期を制御する例を示したが、これに限らず、アクセル操作に基づくスロットル開度が第1閾値Th1よりも低下した場合に、点火時期をアイドルオン用点火時期に設定し、アクセル操作に基づくスロットル開度が第2閾値Th2よりも低下した場合に、点火時期を燃料カット用点火時期に設定して燃料カットを開始するようにしてもよい。
本発明は、車両に搭載される内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に利用可能であり、さらに詳しくは、アイドルオン時に点火時期を遅角して燃料カットを行う内燃機関の制御装置に有効に利用することができる。
1 エンジン(内燃機関)
100 ECU(内燃機関の制御装置)

Claims (4)

  1. アイドルオン時に燃料カットを行う内燃機関の制御装置であって、
    アイドルオン時に、アクセル操作がされている場合に点火時期を遅角するとともに、アクセル操作が解除された場合に、点火時期を燃料カット用点火時期まで遅角した状態で燃料カットを開始するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
    アイドルオン時にアクセル操作がされている場合に、点火時期を前記燃料カット用点火時期まで遅角するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
    アイドルオン時にアクセル操作がされている場合に、そのアクセル操作に応じて点火時期の遅角量を制御するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置において、
    前記燃料カット用点火時期を触媒温度に応じて調整するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
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