JP3879795B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しくは車両の減速時等に実行される燃料カットのディレー時間の設定に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般にこの種の燃料噴射装置は、車両の減速時等の無駄な燃料消費を節減すべく、エンジンへの燃料噴射を中断する燃料カットを実行している。燃料カットの実行条件としては、機関のスロットルバルブが全閉であること、機関回転速度が所定値以上であること、及びディレー時間が経過したことが挙げられる。例えば、図６に示すように、車両の減速に際してアクセルペダルの踏込み操作が中断されると（アイドルスイッチがオン）、ディレー時間ＴDRが経過した時点で機関回転速度が所定値以上であれば、燃料カット（Ｆ／ｃｕｔ）を実行する。
【０００３】
そして、このときに用いられるディレー時間ＴDRは、図６に示すように、スロットル全閉により体積効率Ｅｖ（１吸気行程当たりの吸気量）が低下して、それに伴い、吸気量に基づいて設定される燃料噴射時間ＴINJが所定のΔＴINJにまで低下するように設定されている。そして、ＴDR経過後、燃料カットの実行により、燃料噴射時間ＴINJがΔＴINJをもって０に急減する。このため、機関トルクＴQにΔＴQの変動が生じ、車両の前後加速度ＧにΔＧの変動（つまり、運転者が感じるショック）が生じる。
【０００４】
前後加速度Ｇの変動量ΔＧを軽減するには、ディレー時間ＴDRを延長して燃料噴射時間ＴINJの減少量ΔＴINJを縮小すればよいのであるが、この場合には実質的な燃料カット時間が短縮化されてしまい、十分な燃費節減を達成できない。よって、従来は、機関トルクＴQの変動が最も前後加速度Ｇに影響する（つまり、運転者が感じるショックが大となる）１速が選択されたときを前提とし、この場合であっても運転者が不快感を抱かない程度に機関トルクＴQの変動量ΔＴQが抑制されるように、ディレー時間ＴDRを設定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周知のように、通常の走行時において燃料カットが実行される頻度は非常に高いため、制御内容の優劣によってトータルでの燃費節減量にかなりの差が生じてしまう。よって、従来から、より燃料消費量を節減できる燃料噴射制御装置が要望されてきた。
【０００６】
本発明の目的は、燃料カット時のショックを抑制した上で、より一層の燃費節減を実現することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、変速機の現在の変速段を変速段判定手段にて判定し、その変速段に応じてディレー時間設定手段によりディレー時間を設定し、燃料カット条件が成立してディレー時間が経過したときに、燃料カット実行手段により燃料カット処理を実行する一方、変速段判定手段にて変速機の変速段が判定されていないとき、即ち、変速中と推測されるときには、ディレー時間設定手段により設定されたディレー時間を、ディレー時間補正手段により各変速段のディレー時間の内、最も長いディレー時間に補正するようにした。燃料カット時に機関トルクの変動で生じるショックは変速段に応じて異なるため、機関トルクの変動の影響を受け難い変速段ほどディレー時間を短くして、燃料カットの実行タイミングを早めるようにし、いずれの変速段でもショックを抑制した上で、実質的な燃料カット時間の延長化が可能となると共に、変速中には最も長いディレー時間に補正されるため、変速中で未だ変速後の変速段が確定していないときに、変速前の変速段に対応して短いディレー時間が適用される事態が未然に防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した内燃機関の燃料噴射装置の一実施例を説明する。
図１において、符号１は自動車用エンジン、例えば、直列４気筒ガソリンエンジンであり、本実施例では、図示しない５段変速のマニュアルトランスミッション（以下、Ｍ／Ｔという）と組み合わされている。エンジン１の吸気ポート２には、各気筒毎に燃料噴射弁３が取り付けられた吸気マニホールド４を介し、エアクリーナ５、スロットルバルブ６、及びＩＳＣバルブ７等を備えた吸気管８が接続されている。又、排気ポート９には、排気マニホールド１０を介して、三元触媒１１、及び図示しないマフラー等を備えた排気管１２が接続されている。
【０００９】
図１中、符号１３は、点火ユニット１４に駆動されて燃焼室１５内の混合気を点火する点火プラグ、１６は、冷却水温を検出する水温センサ、１７は、クランクシャフトの回転に伴ってクランク角同期信号θCRを出力するクランク角センサである。又、１８は、スロットルバルブ６の開度を検出するスロットルポジションセンサ、１９は、スロットルバルブ６の全閉状態を検出するアイドルスイッチ、２０は、吸入空気量を検出するエアフローセンサ、２１は、大気圧を検出する大気圧センサ、２２は吸気温度を検出する吸気温センサ、２３は、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサである。
【００１０】
車室内には、図示しない入出力装置、多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）３１が設置されており、エンジン１を含めた空燃比制御装置の総合的な制御を行っている。ＥＣＵ３１の入力側には、上述した各種センサ類が接続されると共に、車両の駆動輪の回転に伴ってパルス状の車速信号Ｖpuを出力する車速センサ３２が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力する。一方、出力側には、上述した燃料噴射弁３や点火ユニット１４等が接続されており、各種センサ類の検出情報から演算された燃料噴射時間や点火時期に基づいて、これらの燃料噴射弁３や点火ユニット１４等が駆動される。尚、エンジン回転速度Ｎｅは、クランク角センサ１７が出力するクランク角同期信号θCRの発生時間間隔から演算され、車速Ｖsは、車速センサ３２が出力する車速信号Ｖpuの発生時間間隔から演算される。
【００１１】
次に、上述のように構成された燃料噴射装置の、特にＥＣＵ３１が実行する燃料カット時の制御処理を説明する。
ＥＣＵ３１は、図２及び図３に示すディレー時間設定ルーチンを所定の制御インターバル（例えば、２５ms）で実行する。まず、ＥＣＵ３１はステップＳ２で、クランク角センサ１７からのクランク角同期信号θCR及び車速センサ３２からの車速信号Ｖpuを入力し、ステップＳ４で、それらの検出情報よりエンジン回転速度Ｎｅ及び車速Ｖsを演算した上で、その比率Ｎｅ／Ｖsを求める。次いで、ステップＳ６で、比率Ｎｅ／ＶsがＭ／Ｔの１速の比率に該当するか否かを判定する。
【００１２】
即ち、エンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖsの間には、Ｍ／Ｔの変速段に応じて常に一定の関係が成立するため、それらの比率Ｎｅ／Ｖsに基づいて、現在Ｍ／Ｔがどの変速段に切り換えられているかを推定することができる。そのため、予めＲＯＭには１速から５速までのギア比より求めた比率Ｎｅ／Ｖsが、センサ検出誤差等を考慮して所定の領域をもった判定値として記憶されており、ステップＳ６では、演算した比率Ｎｅ／Ｖsが１速の判定領域内にあるか否かが判定される。
【００１３】
ステップＳ６での判定がＹｅｓ（肯定）である場合、ＥＣＵ３１はステップＳ８で、シフト判定カウンタＣｓを値１インクリメントし、ステップＳ１０で、シフト判定カウンタＣｓが判定値Ｃsx以上か否かを判定し、判定がＮｏ（否定）のときには、このルーチンを終了する。又、ステップＳ１０での判定がＹｅｓの場合、つまり１速に切り換えられた状態が所定時間継続した場合、ＥＣＵ３１はステップＳ１２で、確定カウンタＤＣAを予め設定した１速ディレー時間ＴDR1に設定し、ステップＳ１４で、シフト確定フラグＦａをセットして、このルーチンを終了する。
【００１４】
以上のステップＳ６乃至ステップＳ１４での１速についての処理と同様に、ステップＳ１６乃至ステップＳ２４では２速についての処理が、ステップＳ２６乃至ステップＳ３４では３速についての処理が、ステップＳ３６乃至ステップＳ４４では４速についての処理が、ステップＳ４６乃至ステップＳ５４では５速についての処理が行われる。そして、ステップＳ１６、ステップＳ２６、ステップＳ３６、及びステップＳ４６では、エンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖsの比率Ｎｅ／Ｖsに基づいて現在の変速段が２速乃至５速にあるか否かを判定し、それぞれの変速段への切換状態が所定時間継続した場合、ステップＳ２２、ステップＳ３２、ステップＳ４２、及びステップＳ５２で、判定カウンタＤＣAを予め設定した各変速段のディレー時間ＴDR2〜ＴDR5に設定する。これらのディレー時間ＴDR1〜ＴDR5の長さについては後に詳述するが、高ギア（５速側）ほど短く設定されている。
【００１５】
一方、ステップＳ６、ステップＳ１６、ステップＳ２６、ステップＳ３６、及びステップＳ４６のいずれの処理の判定もＮｏの場合、つまり比率Ｎｅ／Ｖsが１速から５速のいずれの判定領域内にもなく、変速操作中と推測される場合、ＥＣＵ３１はステップＳ５６に移行する。そして、ステップＳ５６で、シフト判定カウンタＣｓをリセットし、ステップＳ５８で、未確定カウンタＤＣBを上述した１速の場合と同じ１速ディレー時間ＴDR1に設定し、ステップＳ６０で、シフト確定フラグＦａをクリアして、このルーチンを終了する。
【００１６】
尚、いずれかの変速段が確定した後に変速操作が行われたときには、比率Ｎｅ／Ｖsが変速前の判定領域から変速後の判定領域に移行することになるが、この際に、比率Ｎｅ／Ｖsは必ず判定領域外を通過する。よって、この場合、ＥＣＵ３１はステップＳ５６でシフト判定カウンタＣｓをリセットし、変速後の変速段について再びシフト判定カウンタＣｓを０からインクリメントして、新たな変速段について確定判定処理を行う。
【００１７】
一方、ＥＣＵ３１は、図４に示す燃料カット制御ルーチンを所定の制御インターバル（例えば、１０ms）で実行する。まず、ＥＣＵ３１はステップＳ７２で、アイドルスイッチ１９がオンしているか否かを判定し、判定がＮｏの場合、つまり運転者にてアクセルペダルが踏込み操作されており、燃料カットを実行すべきでない運転領域と推測されるときには、このルーチンを終了する。ステップＳ７２での判定がＹｅｓの場合、つまりアクセルペダルの踏込み操作が中断されたときには、ステップＳ７４で、確定カウンタＤＣAを値１デクリメントし、ステップＳ７６で、同じく未確定カウンタＤＣBを値１デクリメントする。
【００１８】
次いで、ステップＳ７８で、シフト確定フラグＦａがセットされているか否かを判定し、判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ８０で、確定カウンタＤＣAが０か否かを判定して、Ｎｏの場合にはこのルーチンを終了する。ステップＳ８０での判定がＹｅｓの場合、つまりアクセル操作が中断されてから、確定カウンタＤＣAに設定されている現在の変速段のディレー時間ＴDR1〜ＴDR5が経過したと推測される場合、ＥＣＵ３１はステップＳ８２に移行して、現在のエンジン回転速度Ｎｅが予め設定された判定値Ｎex以上であるか否かを判定する。判定がＹｅｓの場合には、ステップＳ８４で燃料カット処理を実行して、このルーチンを終了する。詳細は説明しないが、このステップＳ８４では、別ルーチンで行われている燃料噴射弁３の噴射量制御を禁止する処理が行われる。
【００１９】
又、ステップＳ７８での判定がＮｏの場合には，ＥＣＵ３１はステップＳ８６で、未確定カウンタＤＣBが０か否かを判定し、Ｙｅｓの場合、つまりアクセル操作が中断されてから、未確定カウンタＤＣBに設定されている１速ディレー時間ＴDR1が経過したと推測される場合、ＥＣＵ３１はステップＳ８２以降の処理を上述と同様に行う。
【００２０】
以上のように、この燃料カット制御ルーチンでは、現在の変速段に応じたディレー時間ＴDR1〜ＴDR5の経過後にステップＳ８４において燃料カット処理が開始され、又、変速操作中には、最も長いディレー時間ＴDR1の経過後に燃料カット処理が開始される。そして、アクセル操作が再開されてステップＳ７２での判定がＹｅｓになると、ＥＣＵ３１はステップＳ８４に移行しなくなるため、燃料カット処理は中止される。
【００２１】
本実施例では、変速段判定手段として、ステップＳ２及びステップＳ４の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能し、ディレー時間設定手段として、ステップＳ６乃至ステップＳ５４の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能し、ディレー時間補正手段としてステップＳ５６乃至ステップＳ６０の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能し、燃料カット実行手段としてステップＳ７２乃至ステップＳ８４の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能する。
【００２２】
次に、以上の処理によって行われる燃料カットの実行状況と変速段との関係を図５のタイムチャートに従って詳述する。尚、この図では、３種のディレー時間ＴDR1，ＴDR3，ＴDR5が設定された場合を比較している。
例えば、現在Ｍ／Ｔの変速段が３速に保持されて、ディレー時間ＴDR3が設定されているものとして説明する。アクセル操作が中断されると（アイドルスイッチ１９がオン）、体積効率Ｅｖ（１吸気行程当たりの吸気量）の低下に伴って燃料噴射時間ＴINJも低下し、それに従って機関トルクＴQも次第に低下する。ディレー時間ＴDR3が経過した時点（図４のステップＳ８０でＹｅｓとなった時点）で燃料カットが開始され、燃料噴射時間ＴINJは減少量ΔＴINJ3をもって０に急減する。その結果、機関トルクＴQにΔＴQ3の変動が生じ、車両の前後加速度ＧにΔＧ3の変動（つまり、運転者が感じるショック）が生じる。
【００２３】
以上が３速のときであるが、１速や５速も同様の現象が生じる。ここで、図５に示すように、ディレー時間ＴDR1〜ＴDR5は高ギア（５速側）ほど短く設定されているため、高ギアほど燃料カットの実行タイミングが早められて、燃料噴射時間ＴINJの変動、及び機関トルクＴQの変動が激しくなる。しかしながら、前後加速度Ｇについては、高ギアほど機関トルクＴQの変動の影響を受け難くなるため（詳しくは、ギア比に応じて影響力が変化する）、結果として全変速段において、燃料カット時に生ずる前後加速度Ｇの変動量ΔＧ1〜ΔＧ5はほぼ等しくなる。換言すれば、各変速段のギア比を考慮した上で、前後加速度Ｇの変動量ΔＧ1〜ΔＧ5が相互に等しくなるように、かつ運転者に不快感を抱かせない程度の大きさとなるように、ディレー時間ＴDR1〜ＴDR5の長さが設定されているのである。
【００２４】
尚、変速操作中のように変速段が確定していないときに、最も長いディレー時間ＴDR1を適用するのは、以下の理由からである。本来の変速操作中であれば、変速段が中立位置（ニュートラル）にあるか、クラッチ断の状態にあるので、燃料カットによるショックの虞はないが、例えば、ディレー中に５速から２速のように低ギア側に変速段が切換えられて、未だ２速への確定判定がなされていない場合には、実際は２速にも拘わらずディレー時間ＴDR5により早期に燃料カットが開始されて、ショックを発生させることが予測できる。この場合、図４のステップＳ７８でシフト確定フラグＦａがセットされていないとして、ステップＳ８６で最も長いディレー時間ＴDR1が適用され、ショックの発生を防止しているのである。
【００２５】
以上のように、本実施例では、機関トルクＴQの変動の影響を受け難い高ギアほど、ディレー時間ＴDR1〜ＴDR5を短く設定して、燃料カットの実行タイミングを早めるようにしている。従って、いずれの変速段でも運転者が不快感を抱かない程度に燃料カット時のショックを抑制した上で、実質的な燃料カット時間を延長化して、より一層の燃費節減を実現することができる。
【００２６】
以上で実施例の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、変速機としてＭ／Ｔを組み合わせた内燃機関の燃料噴射制御装置として具体化したが、オートマチックトランスミッション（Ａ／Ｔ）や無段変速機（ＣＶＴ）と組み合わせても、同様の作用効果を得ることができる。尚、この場合には、Ａ／ＴやＣＶＴを変速制御するコントロールユニットから現在の変速段の情報をＥＣＵ３１に入力し、その情報に基づいてディレー時間を設定すればよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、変速機の変速段に応じて燃料カットのディレー時間を設定するようにしたため、機関トルクの変動の影響を受け難い変速段ほどディレー時間を短くして、燃料カットの実行タイミングを早めるようにし、いずれの変速段でもショックを抑制した上で、実質的な燃料カット時間を延長化して、より一層の燃費節減を実現できると共に、変速中には最も長いディレー時間に補正することで変速前の変速段に対応して短いディレー時間が適用される事態を防止したため、ショックの発生を一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の内燃機関の燃料噴射制御装置を示す概略構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行するディレー時間設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ＥＣＵが実行するディレー時間設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが実行する燃料カット制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】燃料カットの実行状況と変速段との関係を示すタイムチャートである。
【図６】従来技術における燃料カットの実行状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン（内燃機関）
３１ ＥＣＵ（変速段判定手段、ディレー時間設定手段、燃料カット実行手段、ディレー時間補正手段）

Claims (1)

1. 内燃機関に組み合わされた変速機の現在の変速段を判定する変速段判定手段と、
   前記変速段判定手段にて判定された変速段に応じて、燃料カットのディレー時間を設定するディレー時間設定手段と、
   予め設定された燃料カット条件が成立したとき、前記ディレー時間設定手段にて設定されたディレー時間の経過後に、内燃機関への燃料噴射を中断する燃料カット処理を実行する燃料カット実行手段と、
   前記変速段判定手段にて変速機の変速段が判定されていないときに、前記ディレー時間設定手段により設定されたディレー時間を、前記各変速段に設定されたディレー時間の内、最も長いディレー時間に補正するディレー時間補正手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

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