JP2018184850A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カットを実行しつつ、排ガス浄化触媒の劣化を抑制することができる、内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】トランスミッションを介して動力を伝達する内燃機関への燃料供給を減速時に停止する燃料カットを実行する制御装置であって、ＥＣＵ５８は、減速時に燃料カットを実行し、ＣＶＴを介して動力を伝達するエンジン１２への燃料供給を停止する。さらに、燃料カットが実行された時点の触媒５２の温度が閾値を上回れば、ＥＣＵ５８はトランスミッションのギアレシオを増大させる。【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、トランスミッションを介して動力を伝達する内燃機関への燃料供給を減速時に停止する燃料カットを実行する、制御装置に関する。

エンジンが高負荷運転から減速走行に移行した場合等に、燃料カットが実行されると、触媒が高温かつ酸素過剰な雰囲気に晒されてしまい、触媒性能の劣化が進行する。このような問題を解決するべく、特許文献１では、減速走行の開始時における触媒の温度が所定温度以上である場合に、燃料カットを禁止するようにしている。

特開２００４−５２５５７号公報

しかし、特許文献１のように燃料カットを禁止すると、燃費やエミッションが悪化してしまう。また、エンジンが不要なトルクを発生するため、ドライバビリティの悪化に繋がる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料カットを実行しつつ、排ガス浄化触媒の劣化を抑制することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、トランスミッションを介して動力を伝達する内燃機関への燃料供給を減速時に停止する燃料カットを実行する制御装置であって、燃料カットが実行された時点の排ガス浄化触媒の温度が閾値を上回るときトランスミッションの変速比を増大させるようにした、制御装置である。

トランスミッションの変速比を増大させることで、内燃機関の回転数ひいては排ガス浄化触媒に供給される空気量が増大し、排ガス浄化触媒の冷却効果が向上する。これによって、燃料カットを実行しつつ、排ガス浄化触媒の劣化を抑制することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。 この実施例の車両の要部構成の他の一部を示すブロック図である。 （Ａ）は車速の変化の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は触媒温度の変化の一例を示す波形図である。 エンジン回転数に対するストッロルバルブの開度の変化の一例を示すグラフである。 車速に対する目標エンジン回転数の変化の一例を示すグラフである。 エンジン回転数に対する目標ギアレシオの変化の一例を示すグラフである。 車速に対するギアレシオの変化の一例を示すグラフである。 図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。

図１および図２を参照して、この実施例の車両１０は、３つの気筒１４１〜１４３を有する４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。吸気管３２は、気筒１４１〜１４３の上流の位置で３つに分岐する。一方、排気管３６は、気筒１４１〜１４３の下流の位置で３つから１つに集約される。気筒１４１〜１４３の各々に設けられた燃焼室１６は、吸気弁１８を介して吸気管３２と連通し、排気弁２０を介して排気管３６と連通する。

吸気管３２の分岐点には、空気流量を平準化するためのサージタンク４４が設けられる。また、サージタンク４４よりも上流の位置には、大気から粉塵を分離するエアクリーナ３４と、バルブモータ４２によって開度が調整される単一のスロットルバルブ３８とが設けられる。

さらに、サージタンク４４よりも下流の位置には、吸気管３２に燃料を噴射するべく気筒１４１〜１４３の各々に割り当てられた燃料噴射装置４０が設けられる。一方、排気管３６の集約点よりも下流の位置には、排ガス浄化触媒（以下、単に「触媒」と言う。）５２を有するマフラー５０が設けられる。

イグニッションキー（図示せず）によってＩＧオン操作が行われると、ＥＣＵ５８は、エンジン１２を始動するべく図２に示すリレー６６をオンする。バッテリ６８の電力はオン状態のリレー６６を介してスタータ７０に供給され、スタータ７０はバッテリ６８の電力によってクランキングを実行する。これによって、エンジン１２が始動する。

エンジン１２が始動すると、ＥＣＵ５８は、アイドル状態が維持されるように、バルブモータ４２を通してスロットルバルブ３８の開度を調整する。エアクリーナ３４を経た吸入空気の量は、スロットルバルブ３８によって規定され、燃料噴射装置４０の燃料噴射量は、理論空燃比を示す混合気が生成されるように調整される。

この状態からアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれると、ＥＣＵ５８は、バルブモータ４２を駆動する。スロットルバルブ３８はバルブモータ４２によって開かれ、これによって、理論空燃比を保ちつつ吸入空気量および燃料噴射装置４０の燃料噴射量が増大する。

混合気は、吸気弁１８が開かれたときに燃焼室１６に供給される。供給された混合気は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２６と結合されたピストン２２が上死点に達する直前に、点火プラグ３０によって点火される。ピストン２２は、混合気の爆発によって上下動し、これによってクランクシャフト２６が回転する。

クランクシャフト２６にはフライホイール２８が装着され、クランクシャフト２６の回転数つまりエンジン１２の回転数のぶれはフライホイール２８によって抑制される。また、エンジン１２の回転数は、エンジン回転センサ４６によって検知される。

クランクシャフト２６の回転力つまりエンジン１２の動力は、図２に示すＣＶＴ６０を介して、ドライブシャフト（図示せず）に伝達される。これによって、車両１０が前進または後進する。クランクシャフト２６の回転力はまた、ベルト６２を介してオルタネータ６４の回転軸６４ｓに伝達される。回転軸６４ｓの回転力は電力に変換され、変換された電力はバッテリ６８に蓄えられる。

図１に戻って、混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、排気弁２０が開かれたときに燃焼室１６から排出され、排気管３６を介してマフラー５０に供給される。触媒５２は、燃焼ガスに含まれる一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を酸化・還元し、水，二酸化炭素および窒素を生成する。車両１０からは、こうして浄化されたガスが排出される。

排気管３６のうち触媒５２の上流側の位置には、酸素濃度センサ５４が設けられる。ＥＣＵ５８は、酸素濃度センサ５４の出力電圧を参照して、燃料噴射量を理論空燃比に対応する量に調整する。また、触媒５２の下流側にも酸素濃度センサ４８を設けているシステムでも適用できる。

車両１０が坂を下り始めたときや交差点で減速するときにアクセルペダルから足が離されると、ＥＣＵ５８は、燃料カット機能をオンする。これによって、燃料噴射装置４０からの燃料の噴射が停止される。車両１０が停止する前にアクセルペダルが再度踏み込まれると、ＥＣＵ５８は、燃料カット機能をオフする。燃料噴射装置４０は燃料を噴射し、これによって車両１０が加速する。

図３（Ａ）に示す時刻Ｔｓにアクセルペダルから足が離されると、燃料カット機能がオンされるとともに、車速が低下する。このとき、触媒５２に供給される空気量が一定であれば、触媒５２の温度が一時的に上昇する（図３（Ｂ）の破線参照）。このような温度上昇は、触媒５２の劣化を引き起こす。

そこで、この実施例では、図４〜図７に示すグラフに相当するマップをメモリ５８ｍに準備し、図８に示すフロー図に従う触媒温度制御を繰り返し実行するようにしている。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、メモリ５８ｍに記憶される。

図４を参照して、破線で示す直線は、燃料カット機能がオフ状態のときのエンジン回転数とスロットルバルブ３８の開度との関係を示す。一方、実線で示す曲線は、後述するステップＳ７で参照される曲線を示す。

図５を参照して、破線で示す直線は、燃料カット機能がオフ状態のときの車速と目標エンジン回転数との関係を示す。一方、実線で示す直線は、後述するステップＳ９で参照される曲線を示す。

図６を参照して、実線で示す直線は、後述するステップＳ１１で参照される直線であり、エンジン回転数と目標ギアレシオとの関係を示す。ここで、目標ギアレシオは、触媒５２の冷却とドライバビリティとが両立するギアレシオに相当する。また、ギアレシオは変速比と同義であり、かつローギア側に移行するほど大きい値を示す。

図７を参照して、破線で示す直線は、燃料カット機能がオフ状態のときに調整される車速とギアレシオとの関係を示す。一方、実線で示す直線は、後述するステップＳ１３の処理によって調整されるギアレシオと車速との関係を示す。

図８を参照して、ステップＳ１では、アクセルペダルがオフ状態（足が離された状態）であるか否かを繰り返し判別し、判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ステップＳ３で燃料カット機能をオンする。

ステップＳ５では、エンジン回転数とエンジン負荷から触媒５２の温度を推定し、推定された温度が閾値ＴＨｔを上回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ１に戻り、判別結果がＹＥＳであればステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、図４に実線で示す曲線に沿うようにスロットルバルブ３８の開度を補正する。この結果、スロットルバルブ３８の開度は、エンジン回転数が高くなるほど弓なりに増大される傾向を示す。

ステップＳ９では、図１に示す車速センサ５６を通して車速を検出し、検出された車速に対応する目標エンジン回転数を図５に実線で示す直線上で検出する。ステップＳ１１では、エンジン回転センサ４６によって検知されたエンジン回転数に対応する目標ギアレシオを図６に示すグラフを参照して検出する。

ステップＳ１３では、検出された目標ギアレシオを示すようにＣＶＴ６０の設定を変更する。この結果、ギアレシオは、図７に実線で示す直線上の値を示す。つまり、ＣＶＴ６０のギアレシオは、ステップＳ１３の処理によって増大される（つまり、ローギア化される）。これによって、エンジン回転数ひいては触媒５２に供給される空気量が増大され、燃料カット機能がオンされた直後の触媒５２の冷却効果が向上する（図３（Ｂ）の実線参照）。

ステップＳ１５ではアクセルペダルがオフ状態であるか否かを判別し、ステップＳ１７ではエンジン回転数とエンジン負荷から推定された触媒５２の温度が閾値ＴＨｔ以下であるか否かを判別する。ステップＳ１５の判別結果がＹＥＳでかつステップＳ１７の判別結果がＮＯであれば、ステップＳ９に戻る。一方、ステップＳ１５の判別結果およびステップＳ１７の判別結果のいずれもがＹＥＳであるか、或いはステップＳ１５の判別結果がＮＯであれば、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９ではスロットルバルブ３８の開度の補正をキャンセルし、ステップＳ２１ではＣＶＴ６０のギアレシオを元に戻す。この結果、スロットルバルブ３８の開度は図４に破線で示す直線上に合わせられ、ギアレシオは図７に破線で示す直線上に合わせられる。ステップＳ２１の処理が完了すると、スロットルバルブ２３で燃料カット機能をオフし、その後にステップＳ１に戻る。

以上の説明から分かるように、ＥＣＵ５８は、減速時に燃料カットを実行し、ＣＶＴ６０を介して動力を伝達するエンジン１２への燃料供給を停止する。さらに、燃料カットが実行された時点の触媒５２の温度が閾値ＴＨｔを上回れば、ＥＣＵ５８は、スロットルバルブ３８の開度を増大させ(S7)、かつＣＶＴ６０のギアレシオを増大させる(S13)。

ＣＶＴ６０のギアレシオを増大させることで、エンジン回転数ひいては触媒５２に供給される空気量が増大し、触媒５２の冷却効果が向上する。これによって、燃料カットを実行しつつ、触媒５２の劣化を抑制することができる。また、触媒５２の劣化対策として必要であった貴金属の量を減らすことができる。

さらに、スロットルバルブ３８の開度を増大させることで、過剰な減速感の発生に起因するドライバビリティの悪化を回避することができる。

なお、この実施例では、トランスミッションとしてＣＶＴを採用するようにしているが、ＣＶＴの代わりに電子制御ＡＴまたは自動ＭＴを採用するようにしてもよい。

１０ …車両
１２ …エンジン
１６ …燃焼室
３８ …スロットルバルブ
５２ …触媒
５８ …ＥＣＵ
６０ …ＣＶＴ

Claims (1)

1. トランスミッションを介して動力を伝達する内燃機関への燃料供給を減速時に停止する燃料カットを実行する制御装置であって、
   前記燃料カットが実行された時点の排ガス浄化触媒の温度が閾値を上回るとき前記トランスミッションの変速比を増大させるようにした、制御装置。

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