JP3972876B2 - エンジンの燃料カット制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料カット制御、特に、このエンジンに駆動結合された変速機のダウンシフト中におけるエンジンの燃料カット装置に関するものである。

減速運転時等のようにエンジン出力を必要としない運転中には、燃費向上等のためエンジンへの燃料供給を停止するようにした、いわゆる燃料カット制御装置がエンジンには装備される。
しかし、かかる燃料カットを行う場合、エンジントルクが大きく変化し、ショックが発生するといった問題がある。
このトルク段差を解消する発明としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載の燃料カット制御装置は、所定の減速運転条件が成立して燃料カット指令が発せられてから所定時間経過時に燃料カットを開始させるとともに、当該所定時間内には、エンジンの点火時期を遅角することにより、燃料カット開始時のトルク段差が少なくなるようにしたものである。
特開平１０−３０４７７号公報

しかし、上記従来のような燃料カット開始遅延制御にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。
つまり、燃料カット指令から燃料カット開始までの遅延時間（カットインディレイ時間）を変速機の変速制御とは無関係に決定するため、運転者がエンジンブレーキを所望して変速機を自動変速レンジからエンジンブレーキレンジに切り換えたことで発生するダウンシフト中や、エンジンブレーキ要求を検知して変速機が自動的にダウンシフトされる間に、上記燃料カットが指令された場合も、上記カットインディレイ時間の後でないと燃料カットが開始されないこととなり、この間は燃料カットによるエンジンブレーキ力が得られず上記のダウンシフト時における運転者のエンジンブレーキ増大要求を満足できないという懸念があった。

本発明は、運転者が強力なエンジンブレーキを望む上記のダウンシフト時は、上記の遅滞なしに大きなエンジンブレーキが得られるよう、燃料カット指令から燃料カット開始までの遅延時間（カットインディレイ時間）を変速機の変速制御との関連において決定するようになし、これにより上記の問題を解消し得るようにしたエンジンの燃料カット制御装置を提案しようとするものである。

この目的のため本発明によるエンジンの燃料カット制御装置は、請求項１に記載のごとく、
所定の運転条件が成立したときにエンジンへの燃料供給の停止を指令する燃料カット指令手段と、この燃料カット指令から所定時間が経過した時に燃料カットを開始させる燃料カット実行手段とを具えたエンジンの燃料カット制御装置を前提とし、
上記エンジンに駆動結合されて変速中も前記結合が維持される変速機と、
この変速機のダウンシフト中に上記燃料カット指令があったときは、上記所定時間を短縮させるカットインディレイ時間変更手段と、を設けたことを特徴としたものである。

かかる本発明の構成によれば、変速機のダウンシフト中に燃料カット指令がある時、カットインディレイ時間変更手段が燃料カット指令から燃料カット開始までの所定時間を短縮させることから、
変速機のダウンシフト中は燃料カットが早期に開始されることとなり、
運転者が強力なエンジンブレーキを望むダウンシフト時に遅滞なく希望する大きなエンジンブレーキを発生させることができ、ダウンシフト時における運転者のエンジンブレーキ増大要求を確実に満足させ得て、従来の燃料カット制御装置の抱える問題を解消することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一例になる燃料カット制御装置を具えたエンジン１と、自動変速機２とよりなる車両のパワートレーンを、その制御システムとともに示す全体構成図である。

エンジン１は、気筒ごとの燃料噴射弁３および点火栓４と、スロットル弁５とを具え、スロットル弁５は、その開度（スロットル開度）に応じた量の空気をエアクリーナ６からエンジン１の各気筒に向かわせるものとする。
各燃料噴射弁３は、燃料噴射指令に応じた開弁時間だけ開かれ、この開弁時間に応じた量の燃料を対応する気筒に対し、そして、エンジン１の回転に同期して噴射する。
各点火栓４は、点火時期指令により対応する気筒に対しエンジン１の回転に同期して点火を行う。
エンジン１は、気筒ごとにスロットル弁５により計量された空気と、燃料噴射弁３から噴射された燃料との混合気に、点火栓４による火花で点火され、所定の運転を行うことができ、スロットル弁５の開度（スロットル開度）によりエンジン出力を加減される。

スロットル弁５は、目標スロットル開度指令に応動するスロットルアクチュエータ７により、当該指令に対応した開度にされるものとし、この目標スロットル開度指令、燃料噴射弁３への燃料噴射指令、および点火栓４への点火時期指令はそれぞれ、エンジンコントローラ８によりこれらを決定するものとする。
これがためエンジンコントローラ８には、アクセルペダル９の踏み込み量（アクセル開度）APOを検出するアクセル開度センサ１０からの信号と、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ１１からの信号と、その他の信号（本発明と関係ない信号のため図示を省略）とを入力する。

エンジンコントローラ８が求めるスロットルアクチュエータ７への目標スロットル開度指令につき付言するに、この目標スロットル開度指令は、基本的にはアクセル開度APOに対応した指令値とするが、自動変速機２のダウンシフト時に入力回転数を変速後回転数へ速やかに上昇させて変速応答を高めるため変速機コントローラ１２から図５の瞬時ｔ２〜ｔ３間に例示するごとく目標トルクアップ量が指令される場合、目標スロットル開度指令をアクセル開度APOに対応した指令値よりも、上記目標トルクアップ量に対応したスロットル開度増大量だけ大きな指令値として上記の変速応答の向上を実現する。

エンジンコントローラ８は更に、燃料噴射弁３への燃料噴射指令の出力を止めて燃料噴射弁３を閉状態に保つことで、エンジン１への燃料供給を停止する燃料カット制御装置の用もなすが、この燃料カット制御については後で詳述することとする。

自動変速機２は、有段式でも、無段式でもよいが、本実施例では前進５速の有段式自動変速機として説明を展開する。
この自動変速機２は、トルクコンバータ１３を経て入力軸をエンジン１のクランクシャフトに駆動結合し、入力されてくるエンジン回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸１４より出力するものとする。

自動変速機２は、運転者が操作するシフトレバー１５に連動するマニュアル弁１６を具え、シフトレバー１５によりマニュアル弁１６を介して駐車（Ｐ）レンジ、後退（Ｒ）レンジ、中立（Ｎ）レンジ、前進自動変速（Ｄ）レンジ、３速エンジンブレーキ（３）レンジ、２速エンジンブレーキ（２）レンジ、１速エンジンブレーキ（１）レンジ、またはマニュアル変速（Ｍ）レンジのいずれかのレンジを選択され、選択レンジに応じて周知のごとくに変速制御される。
この変速制御のために自動変速機２は、変速制御用のシフトソレノイド群１７を具え、このシフトソレノイド群１７は変速機コントローラ１２からの変速指令に応動して自動変速機２を変速指令に対応した変速段が選択されるよう変速させる。

この変速制御のため変速機コントローラ１２には、シフトレバー１５のセレクト位置に対応したレンジ信号と、アクセル開度センサ１０からのアクセル開度（APO）信号と、変速機出力軸１４の回転数を基に車速VSPを検出する車速センサ１８からの信号とを入力する。
ここで本発明に係わる変速制御を説明するに、変速機コントローラ１２は、Ｄレンジ選択状態ならアクセル開度APOおよび車速VSPから予定の変速マップを基に好適変速段を求め、これへの変速が行われるようシフトソレノイド群１７への変速指令を決定する。

変速機コントローラ１２は、３速エンジンブレーキ（３）レンジ、２速エンジンブレーキ（２）レンジ、または、１速エンジンブレーキ（１）レンジが選択されている場合、３速を越えた高速段への変速を禁止して３速でのエンジンブレーキ走行を可能にしたり、２速を越えた高速段への変速を禁止して２速でのエンジンブレーキ走行を可能にしたり、１速を越えた高速段への変速を禁止して１速でのエンジンブレーキ走行を可能にするようシフトソレノイド群１７への変速指令を決定する。

変速機コントローラ１２は、Ｍレンジ選択状態なら、シフトレバー１５が＋位置へ操作される度に、自動変速機２を１段階高速段側へアップシフトさせるようシフトソレノイド群１７への変速指令を決定し、シフトレバー１５が−位置へ操作される度に、自動変速機２を１段階低速段側へダウンシフトさせるようシフトソレノイド群１７への変速指令を決定する。
従って、例えばアクセルペダルを釈放したＤレンジでの走行中に３速エンジンブレーキ（３）レンジ、２速エンジンブレーキ（２）レンジ、または、１速エンジンブレーキ（１）レンジに切り換えられたり、Ｍレンジに切り換えられて直ちにシフトレバー１５が−位置へ操作されるような状態をもってエンジンブレーキが必要なダウンシフトと判断することができる。

次に、エンジンコントローラ８が担う、本発明による燃料カット制御について説明する。
本発明による燃料カット制御のためにエンジンコントローラ８には、前記アクセル開度(APO)信号およびエンジン回転数（Ne）信号の他に、変速機コントローラ１２から、エンジンブレーキが必要なダウンシフトを判断するのに必要なレンジ信号と、当該ダウンシフトの前後における変速前変速段および変速後変速段に関する信号とを入力する。
エンジンコントローラ８は、これら入力情報を基に図２に示す制御プログラムを実行して、本発明が狙いとする燃料カット制御を行うが、この燃料カットが行われる直前に所要に応じ、前記特許文献１に記載されたような点火時期の遅角制御により燃料カット開始時のトルク段差を小さくする対策を併用し得ること勿論である。

図２のステップＳ１では、エンジン１の燃料カットを行うための条件が成立したか否かを、燃料カット条件成立フラグFCUTCD＝１か否かにより判断する。
燃料カットを行うための条件としては、例えばアクセル開度APOが０で、且つ、エンジン回転数Neが燃料の再噴射時に再運転可能な回転数（フューエルリカバー回転数以上）である時をもって、燃料カットを行うための条件が成立しているとし、かかる条件が成立する間は燃料カット条件成立フラグFCUTCDを１にし、かかる条件が不成立であれば燃料カット条件成立フラグFCUTCDを０にする。

ステップＳ１でFCUTCD＝１でないと判断する場合、ステップＳ２において、燃料カットを指令する燃料カット指令フラグＦＣＵＴを０にリセットして本制御を終了する。かように燃料カット指令フラグＦＣＵＴ＝０にする場合、燃料カットは実行されない。

ステップＳ１で燃料カット条件成立フラグFCUTCD＝１であると判断する場合、ステップＳ３において燃料カット指令フラグFCUT＝１であるか否かにより、既に燃料カットを実施中であるか否かを判断する。

ステップＳ３で燃料カット指令フラグFCUT＝０（燃料カットを未だ実施していない）と判定する場合、ステップＳ４で今度は、カットインディレイ中フラグCIDPROGが１にセットされているか否かを判断する。
このカットインディレイ中フラグCIDPROGは、後述のステップＳ６およびステップＳ８で、前記の燃料カット条件が成立してから実際に燃料カットを実行するまでのディレイ時間Tcdを設定したとき、ステップＳ７およびステップＳ９で１にセットされる。
従って、燃料カット条件の成立直後では、未だCIDPROG=0であり、制御はステップＳ４からステップＳ５へ進む。

このステップＳ５では、ダウンシフト中フラグDWNSFT＝０か否かを判断する。
このダウンシフト中フラグDWNSFTは、図１に示す変速機コントローラ１２からエンジンコントローラ８へのレンジ信号を基に、エンジンブレーキを要求するダウンシフト中であると判定した時に１にされ、それ以外でダウンシフト中フラグDWNSFTは０にされるものとする。
ステップＳ５でダウンシフト中フラグDWNSFT＝０と判定する場合、つまり、上記のダウンシフト中でないと判定する場合、ステップＳ６において、通常時カットインディレイ時間Ｔcdmをカットインディレイ時間Ｔcdとして設定する。
この通常時カットインディレイ時間Ｔcdmは、例えば前記特許文献１におけるものと同様に定めることができる。
次いでステップＳ７において、前記のカットインディレイ中フラグCIDPROGを１にセットするとともに、前記した燃料カット条件の成立瞬時からの経過時間を計測するために、当該計測を行うタイマTmrを０にリセットして本制御を終了する。

ステップＳ５でダウンシフト中フラグDWNSFT＝１と判定する場合、つまり、前記のエンジンブレーキを要求するダウンシフト中であると判定する場合、ステップＳ８において、ダウンシフト時カットインディレイ時間Ｔcdd（但し、Ｔcdm＞Ｔcdd）をカットインディレイ時間Ｔcdとして設定する。
このダウンシフト時カットインディレイ時間Ｔcddは可変である。即ち、図３に例示するような候補値をあらかじめ読出専用ROM領域に格納しておき、図３中の候補値から変速後の変速段に基づいて選定する。図３中、変速後の変速段がローギアであるほどカットインディレイ時間Tcddを短くする。もしくは図４に例示するように、変速前および変速後の変速段に基づいて選定し、ダウンシフト量が大きいほどカットインディレイ時間Tcddを短くする。

次のステップＳ９では、前記のカットインディレイ中フラグCIDPROGを１にセットするとともに、前記した燃料カット条件の成立瞬時からの経過時間を計測するために、当該計測を行うタイマTmrを０にリセットして本制御を終了する。

前記のステップＳ７またはステップＳ９でカットインディレイ中フラグCIDPROGを１にセットしたことで、その後はステップＳ４が制御をステップＳ１０へ進めるようになり、ここで、燃料カット条件の成立瞬時からの経過時間を計測するタイマＴmrが、ステップＳ６またはステップＳ８で設定するカットインディレイ時間Ｔcdに達したか否かを判断する。
ここにＴmrがＴcd未満である場合には、ステップＳ１１でタイマＴmrを演算周期＋Tsずつインクリメント（歩進）させて燃料カット条件の成立瞬時からの経過時間を計測し続け、本制御を終了する。
しかして、燃料カット指令フラグFCUTを１にする処理がなされないから、その間、燃料カットの開始が遅延（カットインディレイ）される。

ステップＳ１０で、燃料カット条件の成立瞬時からの経過時間（タイマＴmrの計測値）がカットインディレイ時間Ｔcdに達したと判断すると、ステップＳ１２において燃料カット指令フラグFCUTを１にセットし、本制御を終了する。
燃料カット指令フラグFCUT＝１の間、エンジンコントローラ１は燃料カットを実行することから、燃料カット条件の成立瞬時からの経過時間（タイマＴmrの計測値）がカットインディレイ時間Ｔcdに達した時に燃料カットが開始されることになる。

ステップＳ１２で燃料カット指令フラグFCUT＝１にするから、以後はステップＳ３が制御をステップＳ１３およびステップＳ１４に進めるようになり、ステップＳ１３で、上記のタイマＴmrを０にリセットし、ステップＳ１４で、カットインディレイ中フラグCIDPROGを０にリセットして本制御を終了することにより、次回の燃料カット制御に備える。

上記の燃料カット実行中も、エンジン１の燃料カットを行うための条件が成立しているか否かがチェックされる。
アクセルペダル９（図１参照）の踏み込みがなされたり（APO>０）、或いは、エンジン回転数Neがフューエルリカバー回転数未満に低下した時は、燃料カットを行うための条件が成立しなくなったことから、燃料カット条件成立フラグFCUTCDを０にする。
かように燃料カット条件成立フラグFCUTCDが０にされると、ステップＳ１が制御をステップＳ２に進め、ここで燃料カット指令フラグFCUTを０にリセットすることにより、燃料カットを終了させる。

本実施例の燃料カット制御の効果について、図５は、従来例と比較して示すタイムチャートである。図５に沿って説明すると、車速下降中の瞬時ｔ1で運転者がＭレンジでシフトレバー１５を−符号側へ操作する、もしくはＤ，３，２レンジで変速機コントローラ１２がダウンシフトを指令すると、変速機コントローラ１２が目標変速段を算出し、シフトソレノイド群１７に変速指令を与えて、自動変速機２が瞬時ｔ６までの変速期間でダウンシフト操作を完了する。この変速期間（ｔ１からｔ６）に含まれる瞬時ｔ２からｔ３までの間において、エンジンコントローラ８は上述のとおりアクセル開度APOとは別個に目標トルクアップ量に対応した目標スロットル開度を指令し、変速応答の向上を実現する。
これに伴い、瞬時ｔ２でエンジン回転数Neが上昇を開始し、変速比（変速機５の入力回転数Ni／変速機５の出力回転数No）がロー側へ増大を開始する。そして次の瞬時ｔ５で自動変速機２への入力回転数が変速後回転数へ上昇する。

瞬時ｔ３で、目標スロットル開度が０になると、燃料カットを実行するための上記所定の条件が成立する。そこで本発明の実施例になる燃料カット制御では、ダウンシフト時のカットインディレイ時間Tcdを、通常時間Ｔcdmよりも短い時間であるTｃｄｄに定めて、をカットインディレイ時間Tcdd経過後の瞬時ｔ４に、燃料カットを実行することにより、減速度Ｇを速やかに得ることができる。

しかし、従来例および通常の燃料カット制御では、ダウンシフト操作の有無にかかわらず、カットインディレイ時間Tcdが通常の時間Tcdmと不変であり、燃料カット条件が成立する瞬時ｔ３から時間Tcdm経過後の瞬時ｔ５で、燃料カットを実行する。その結果、時間Tcdm経過後の瞬時ｔ５以降、エンジンブレーキ力を得て、減速度Gが得られるが、本実施例の燃料カット制御に比べ応答性が悪い。

このように上記の本実施例によれば、前記アクセル開度(APO)が０等の条件が成立し、燃料カット条件成立フラグFCUTCD＝１にした場合に、ダウンシフト中フラグDWNSFT＝０であれば、通常のカットインディレイ時間Ｔcdmが経過した後に燃料カットを実行する。一方、ダウンシフト中フラグDWNSFT＝１であれば、ダウンシフトに応じたカットインディレイ時間Ｔcddを決定し、時間Ｔcdmよりも短い時間Ｔcddが経過した後に燃料カットを実行する。
このため、運転者がエンジンブレーキを所望して、ダウンシフトした場合には、従来例よりも応答性能の良いエンジンブレーキを得ることができ、運転者のエンジンブレーキ増大要求を満足させることができる。

また、図３に示すようにダウンシフト後の変速段がローギアであるほど、カットインディレイ時間Ｔcdを短くするため、よりローギア側に切換えるほど速やかにエンジンブレーキを得ることができ、エンジンブレーキ増大要求を満足させることができる。

あるいは、図４に示すようにダウンシフト量が大きいほど、カットインディレイ時間Ｔcdを短くするため、変速後の変速段がローギアでなくてもダウンシフトすることで、変速前変速段にかかわらず、ダウンシフト量の如何によって速やかにエンジンブレーキを得ることができ、エンジンブレーキの増大要求を満足させることができる。

本発明の一構成例になる燃料カット制御装置を具えたパワートレーンを、その制御システムとともに示す全体構成図である。 本発明の燃料カット制御を実行するためにエンジンコントローラが行う制御プログラムを示すフローチャートである。 変速後変速段に基づくダウンシフト時のカットインディレイ時間Ｔcddを例示する図表である。 変速前変速段および変速後変速段に基づくダウンシフト時のカットインディレイ時間Ｔcddを例示する図表である。 本実施例による効果を、従来例と比較して示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ 燃料噴射弁
４ 点火栓
５ スロットル弁
６ エアクリーナ
７ スロットルアクチュエータ
８ エンジンコントローラ
９ アクセルペダル
１０ アクセル開度センサ
１１ エンジン回転センサ
１２ 変速機コントローラ
１３ トルクコンバータ
１４ 出力軸
１５ シフトレバー
１６ マニュアル弁
１７ シフトソレノイド群
１８ 車速センサ

Claims (3)

1. 所定の運転条件が成立したときにエンジンへの燃料供給の停止を指令する燃料カット指令手段と、この燃料カット指令から所定時間が経過した時に燃料カットを開始させる燃料カット実行手段とを具えたエンジンの燃料カット制御装置において、
   前記エンジンに駆動結合され、変速中も前記結合が維持される変速機と、
   この変速機のダウンシフト中に前記燃料カット指令があったときは、前記所定時間を短縮させるカットインディレイ時間変更手段と、を設けたことを特徴とするエンジンの燃料カット制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料カット制御装置において、
   前記カットインディレイ時間変更手段は、前記ダウンシフト後の変速比が低速側であるほど、前記所定時間を短くするよう構成したことを特徴とするエンジンの燃料カット制御装置。
3. 請求項１または２に記載の燃料カット制御装置において、
   前記カットインディレイ時間変更手段は、前記ダウンシフトの前後における変速比段差が大きいほど、前記所定時間を短くするよう構成したことを特徴とするエンジンの燃料カット制御装置。
   
   

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