JP4308396B2 - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出された排気ガスを浄化する触媒コンバータの酸素の蓄積量に応じて、内燃機関への燃料の供給およびその遮断を制御する内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、上記触媒コンバータの酸素蓄積量に応じて内燃機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置を、例えば特願平５−３２９７８０号（特開平７−１５１００２号）において、また内燃機関の減速運転時に燃料供給の遮断（フューエルカット）を実行する燃料供給制御装置を、例えば特願平７−２７０７３６号（特開平９−８６２２７号）において、既に提案している。
【０００３】
上記空燃比制御装置では、排気管の触媒コンバータの上流側および下流側に、排気ガス中の酸素濃度を検出する２つのＯ2センサ（酸素センサ）がそれぞれ設けられており、これらのＯ2センサの検出結果に基づいて、酸素蓄積量を推定している。そして、推定した酸素蓄積量に基づいて目標空燃比を算出し、混合気の空燃比が目標空燃比となるように空燃比のフィードバック制御を行い、これによって、触媒コンバータの浄化率が最大となるように空燃比を制御している。一方、上記燃料供給制御装置では、運転性などを向上させるために、内燃機関の減速時において、フューエルカットの実行条件の成立時から所定時間経過後にフューエルカットを実行し、特に、減速シフトの実行の際には上記所定時間を短縮することで、条件成立後、早期にフューエルカットを実行している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記空燃比制御装置による空燃比制御と、上記燃料供給制御装置によるフューエルカット制御は、それぞれの目的を達成できるものの、互いに無関係にそれぞれ独立して行われている。このため、例えば、触媒コンバータの酸素蓄積量が多いとして空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御している場合に、フューエルカットを行うと、触媒コンバータの酸素蓄積量が更に増加し、触媒コンバータによる排気ガスの浄化率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、排気浄化手段の酸素蓄積量に応じてフューエルカットを制御することにより、燃費を良好に維持しながら排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置は、内燃機関３への燃料の供給を制御するための内燃機関の燃料供給制御装置１であって、内燃機関の排気系（例えば、実施形態における（以下、本項において同じ）排気管１２）に設けられた排気浄化手段（触媒コンバータ１３）と、排気浄化手段に蓄積されている酸素の蓄積量ＯＳＣを推定する酸素蓄積量推定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１〜２９）と、内燃機関の減速運転状態を検出する減速運転状態検出手段（ＥＣＵ２、図７のステップ３５、３６）と、減速運転状態検出手段が減速運転状態を検出したときに、燃料供給を遮断する燃料供給遮断手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４１）と、酸素蓄積量推定手段によって推定された酸素蓄積量ＯＳＣに応じて、燃料供給遮断手段を制御する制御手段（ＥＣＵ２、図７のステップ３１、３２、４０および４１）と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、内燃機関の減速運転状態を検出したときに内燃機関への燃料の供給を遮断する燃料供給遮断手段が、酸素蓄積量推定手段によって推定した排気浄化手段の酸素蓄積量に応じて制御される。このように、酸素蓄積量に応じて、燃料供給遮断手段による内燃機関への燃料供給の遮断（フューエルカット）を制御することにより、燃費を良好に維持しながら、排気浄化手段による排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができる。例えば、フューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカットを実行するまでの時間（以下、本項において「遅延時間」という）を、推定した酸素蓄積量が少ないときには短くし、早期にフューエルカットを実行することにより、酸素蓄積量を増加させることができ、逆に、酸素蓄積量が多いときには遅延時間を長くし、フューエルカットの実行を遅らせることにより、酸素蓄積量の増加を抑制することができる。あるいは、フューエルカットの実行中において、酸素蓄積量がある程度多くなったときにそれを中断することで、酸素蓄積量が過大となることを防止することができる。このように、内燃機関の減速時に、フューエルカットを積極的に活用することで、排気浄化手段の実際の酸素蓄積量を制御することができ、これにより、燃費を良好に維持しながら、排気浄化手段による排気ガスの浄化率を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態による内燃機関の燃料供給制御装置について説明する。図１は、本発明を適用した燃料供給制御装置の概略構成を示している。同図に示すように、この燃料供給制御装置１は、ＥＣＵ２（酸素蓄積量推定手段、減速運転状態検出手段、燃料供給遮断手段、制御手段）を備えており、このＥＣＵ２は、内燃機関（以下、単に「エンジン」という）３の運転状態に応じて、後述する触媒コンバータ１３の酸素蓄積量ＯＳＣを推定するとともに、推定した酸素蓄積量ＯＳＣに応じて、エンジン３への燃料の供給およびフューエルカットを制御する。
【０００９】
エンジン３は、例えば直列４気筒タイプなどのものであり、エンジン３の本体には、サーミスタなどで構成された水温センサ４が取り付けられている。水温センサ４は、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、エンジン３には、クランク角センサ５が設けられている。クランク角センサ５は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップを組み合わせたものであり、エンジン３の図示しないクランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３のエンジン回転数ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、エンジン３の各気筒におけるピストン（図示せず）の吸気行程開始時の上死点付近の所定タイミングで発生し、例えばクランクシャフトが１８０度回転するごとに、１パルスがＥＣＵ２に出力される。
【００１０】
また、エンジン３の吸気管６には、スロットル弁７が設けられており、このスロットル弁７にスロットル弁開度センサ８が取り付けられている。スロットル弁開度センサ８は、スロットル弁７の開度（スロットル弁開度）θＴＨを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。排気管６のスロットル弁７とエンジン３との間には、インジェクタ９および吸気圧センサ１０が取り付けられている。インジェクタ９は、その燃料噴射時間ＴＯＵＴがＥＣＵ２からの駆動信号によって制御されることで、燃料を吸気管６内に噴射し、これにより、燃料供給量が制御される。一方、吸気圧センサ１０は、吸気管６内の絶対圧（吸気管内絶対圧）ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、ＥＣＵ２には、エンジン３を搭載した車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ１１が電気的に接続され、その検出信号が送られる。
【００１１】
エンジン３の排気管１２の途中には、エンジン３から排出された排気ガス中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘなどを、酸化・還元作用によって浄化するための触媒コンバータ（三元触媒）１３（排気浄化手段）が設けられている。この触媒コンバータ１３は、酸素を吸着した状態で蓄積するように構成されており、内部を通過する排気ガスの組成などに応じて、酸素を吸着あるいは放出する。なお、酸素蓄積量ＯＳＣの最大値（最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ）は、触媒コンバータ１３の内部の容積などに応じて定まる。また、排気管１２の触媒コンバータ１３の上流側および下流側には、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１４、１５がそれぞれ設けられている。上流側の酸素センサ１４は、ジルコニア素子および白金電極などで構成されており、触媒コンバータ１３によって浄化される前の排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その出力値ＶＬＡＦをＥＣＵ２に送る。なお、以下の説明では、この上流側の酸素センサ１４を「ＬＡＦセンサ１４」という。一方、下流側の酸素センサ１５は、上記ＬＡＦセンサ１４とほぼ同様に構成されており、触媒コンバータ１３によって浄化された後の排気ガス中の酸素濃度を検出し、理論空燃比よりもリッチな場合には所定値ＳＶＲＥＦよりも高い検出値ＳＶＯ２を、リーンな場合には所定値ＳＶＲＥＦよりも低い検出値ＳＶＯ２を、ＥＣＵ２に出力する。なお、以下の説明では、この下流側の酸素センサ１５を「Ｏ2センサ１５」という。
【００１２】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、ＲＡＭは、バックアップ電源により、記憶したデータをエンジン３の停止時にも保持するようになっている。上述した各種センサからの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、上述した各種センサからの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じ、触媒コンバータ１３に蓄積されている酸素の酸素蓄積量ＯＳＣを推定する。そして、推定した酸素蓄積量ＯＳＣに応じて、エンジン３への燃料の供給およびフューエルカットを制御する。
【００１３】
図２は、触媒コンバータ１３の酸素蓄積量ＯＳＣの推定処理を示すフローチャートである。本処理は、クランク角センサ５からのＴＤＣ信号がＥＣＵ２に入力されるのに同期して実行される。この処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示する。以下同じ）において、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否かを判別する。このフューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣは、エンジン３においてフューエルカットが実行されたときに「１」がセットされ（図７のステップ４２参照）、逆に、燃料供給が行われたときに「０」がセットされるものである（図７のステップ３４参照）。ステップ１の判別結果がＹｅｓ、すなわちフューエルカットが実行されていることにより、エンジン３が吸入した空気がそのまま触媒コンバータ１３に流れているときには、前回推定した酸素蓄積量ＯＳＣに加算項γを加算して、今回の酸素蓄積量ＯＳＣとし（ステップ２）、本プログラムを終了する。この加算項γは、例えば、フューエルカット時における排気ガス量を表す空間速度ＳＶに所定の係数Ｋ３（例えば３）を乗算することで算出される（γ＝ＳＶ×Ｋ３）。なお、この加算項γは、後述する減算項αおよび加算項βよりも大きな値に設定される。
【００１４】
一方、ステップ１の判別結果がＮｏ、すなわちフューエルカットが実行されていないと判別されたときには、触媒コンバータ１３によって浄化された後の排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２が、反転したか否か、すなわち理論空燃比に対してリッチ側とリーン側との間で変動したか否かを判別する（ステップ３）。
【００１５】
上記ステップ３の判別結果がＮｏ、すなわちＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２が反転しなかったときには、その検出値ＳＶＯ２が所定値ＳＶＲＥＦ以下であるか否か、すなわち検出値ＳＶＯ２がリーン側の値を示しているか否かを判別する（ステップ４）。このステップ４の判別結果がＹｅｓ、すなわち検出値ＳＶＯ２がリーン側の値を示しているときには（例えば図３の時刻ｔ１〜ｔ２間）、今回の酸素蓄積量ＯＳＣを、前回推定した酸素蓄積量ＯＳＣから減算項αを減算した値とする（ステップ５）。これは、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリーン側を示しているときには、後述するように空燃比のリッチ化制御が行われているので、排気ガス中の酸素が少なく、その排気ガスが触媒コンバータ１３で浄化される際には、それに蓄積されている酸素が消費されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣが減少するからである。
【００１６】
また、上記減算項αは、例えば下記数式（１）により算出される。
α＝０．０２×ＳＶ×Ｋ１…（１）
ここで、ＳＶは、例えば、検出されたエンジン回転数Ｎｅと吸気管内絶対圧ＰＢＡとの積によって算出される、排気ガスの容積を表す空間速度であり、Ｋ１はその係数である。なお、係数Ｋ１は、０．５以上、１．５以下の範囲の値となるように設定される。
【００１７】
そして、上記ステップ５が繰り返されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣは減算項αずつ次第に減少するように推定される（図３の時刻ｔ１〜ｔ２間）。
【００１８】
次いで、ステップ６に進み、減算して推定した酸素蓄積量ＯＳＣのリミットチェックを行う。すなわち、ステップ６において、その酸素蓄積量ＯＳＣが０よりも小さいか否かを判別する。ステップ６の判別結果がＮｏ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが０以上であるときには、そのまま本プログラムを終了する。一方、ステップ６の判別結果がＹｅｓ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが０よりも小さいときには（図３の時刻ｔ２）、酸素蓄積量ＯＳＣを０に設定するとともに（ステップ７）、酸素蓄積量ＯＳＣの減量分である減算項αが大き過ぎるとして、その係数Ｋ１を、前回の係数Ｋ１から補正値△Ｋ１（例えば０．０５）を減算した値に補正して（ステップ８）、本プログラムを終了する。
【００１９】
一方、上記ステップ４の判別結果がＮｏ、すなわちＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリッチ側の値を示しているときには（図３の時刻ｔ２〜ｔ３間）、後述するように空燃比のリーン化制御が行われているので、今回の酸素蓄積量ＯＳＣを、前回推定された酸素蓄積量ＯＳＣに加算項βを加算した値とする（ステップ９）。これは、空燃比のリーン化制御が行われることで、排気ガス中の酸素が多く、触媒コンバータ１３による排気ガスの浄化で消費されない酸素が、触媒コンバータ１３に蓄積されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣが増加するからである。
【００２０】
上記加算項βは、例えば下記数式（２）により算出される。
β＝０．０２×ＳＶ×Ｋ２…（２）
ここで、ＳＶは上述した空間速度であり、Ｋ２はその係数である。なお、係数Ｋ２も、上記係数Ｋ１と同じ範囲の値となるように設定される。
【００２１】
そして、上記ステップ９が繰り返されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣは加算項βずつ次第に増加するように推定される（図３の時刻ｔ２〜ｔ３間）。
【００２２】
次いで、ステップ１０に進み、加算して推定した酸素蓄積量ＯＳＣのリミットチェックを行う。すなわち、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸよりも大きいか否かを判別する。ステップ１０の判別結果がＮｏ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以下であるときには、そのまま本プログラムを終了する。一方、ステップ１０の判別結果がＹｅｓ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸよりも大きいときには、酸素蓄積量ＯＳＣを最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに設定するとともに（ステップ１１）、酸素蓄積量ＯＳＣの増量分である加算項βが大き過ぎるとして、その係数Ｋ２を、前回の係数Ｋ２から補正値△Ｋ２（例えば０．０５）を減算した値に補正して（ステップ１２）、本プログラムを終了する。
【００２３】
上記ステップ３の判別結果がＹｅｓ、すなわちＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２が反転したときには、ステップ２１において、その反転がリーン側からリッチ側であるか否かを判別する。このステップ２１の判別結果がＮｏ、すなわち検出値ＳＶＯ２がリッチ側からリーン側に反転したときには（図３の時刻ｔ１）、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を、値１に所定の補正値△ＫＣＭＤＳＯ２（例えば０．０３）を加算した値に設定する（ステップ２２）。
【００２４】
この空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２は、後述する目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出するための補正係数であり、酸素蓄積量ＯＳＣに基づいて算出される。この算出は、ＲＯＭに記憶された図４に示すようなテーブルを用いて行われる。このテーブルでは、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２は、酸素蓄積量ＯＳＣが多いほど、より大きな値となるようにリニアに設定されている。より具体的には、酸素蓄積量ＯＳＣが値０であるときには、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が値１．０よりも若干小さな０．９８に設定され、それにより、若干リーンな混合気がエンジン３に供給されるとともに、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸであるときには、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が値１．０よりも若干大きな１．０２に設定され、それにより、若干リッチな混合気が供給される。
【００２５】
そして、算出された空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を用いて、下記数式（３）により、目標空燃比係数ＫＣＭＤが算出される。
ＫＣＭＤ＝ＫＣＭＤＴＷ×ＫＣＭＤＳＯ２…（３）
この目標空燃比係数ＫＣＭＤは、燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する際に、基本燃料量に乗算される係数の一つである。また、目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、混合気が理論空燃比であるときに、１．０の値をとる。
【００２６】
また、上記数式（３）のＫＣＭＤＴＷは温度補正係数であり、エンジン水温ＴＷに基づいて算出される。この温度補正係数ＫＣＭＤＴＷは、ＲＯＭに記憶された図５に示すようなテーブルを用いて算出される。このテーブルでは、低水温時において暖機を早めるために、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷはエンジン水温ＴＷが低いときに、より大きな値となるように設定されている。具体的には、エンジン水温ＴＷが−２０℃以下または４０℃以上であるときには、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷがそれぞれ１．０５または１．０の一定値に設定される一方、エンジン水温ＴＷがこれらの間の値であるときには、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷが１．０と１．０５との間でリニアに設定されている。以上の設定により、エンジン水温ＴＷが４０℃よりも低いときには、目標空燃比係数ＫＣＭＤが理論空燃比よりもリッチ側となるように算出される。
【００２７】
上記ステップ２２における空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２の設定により、図３（ｂ）に示すように、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がその後リッチ側に反転するまでの間（図３の時刻ｔ１〜ｔ２間）は、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が１＋△ＫＣＭＤＳＯ２に保たれ、それにより目標空燃比係数ＫＣＭＤに応じて決定される混合気の空燃比は、リッチ化するように制御される。
【００２８】
これに対し、ステップ２１の判別結果がＹｅｓ、すなわち検出値ＳＶＯ２の反転がリーン側からリッチ側であるときには（図３の時刻ｔ２）、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を、１から上記と同じ補正値△ＫＣＭＤＳＯ２（例えば０．０３）を減算した値に設定する（ステップ２３）。これにより、図３（ｂ）に示すように、検出値ＳＶＯ２がその後リーン側に反転するまでの間（図３の時刻ｔ２〜ｔ３間）は、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が１−△ＫＣＭＤＳＯ２に保たれ、それにより混合気の空燃比は、リーン化するように制御される。
【００２９】
ステップ２２に続くステップ２４においては、最大蓄積量と酸素蓄積量との偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）に応じて、蓄積量補正係数ｎＯＳＣを算出する。この蓄積量補正係数ｎＯＳＣは、上述したステップ９における酸素蓄積量ＯＳＣの加算項βの係数Ｋ２を補正するためのものである。この算出は、ＲＯＭ２ｄに記憶された図６に示すようなテーブルを用い、上記偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）に応じて行われる。このテーブルでは、上記偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）が大きいほど、より大きな値となるようにリニアに設定されている。
【００３０】
次に、上記のように算出した蓄積量補正係数ｎＯＳＣを用い、酸素蓄積量ＯＳＣの加算項βの係数Ｋ２を補正するとともに（ステップ２５）、酸素蓄積量ＯＳＣを最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに設定して（ステップ２６）、本プログラムを終了する。
【００３１】
以上のように、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリッチ側からリーン側に反転したときには、それまでの空燃比のリーン化制御により、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸになっているとして、ステップ２６で酸素蓄積量ＯＳＣを最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに設定し直す。また、そのときまでに得られている酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに達していない場合には（図３の時刻ｔ３）、酸素蓄積量ＯＳＣの加算項βが小さ過ぎるとして、その係数Ｋ２を、上記偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）に応じて決定した蓄積量補正係数ｎＯＳＣで補正し、より大きな値に補正することにより、以降の酸素蓄積量ＯＳＣの推定を適切に行うことができる。
【００３２】
一方、ステップ２３に続くステップ２７においては、上記図６のテーブルを用い、酸素蓄積量ＯＳＣに応じて蓄積量補正係数ｎＯＳＣを算出する。この場合の蓄積量補正係数ｎＯＳＣは、前述したステップ５における酸素蓄積量ＯＳＣの減算項αの係数Ｋ１を補正するためのものである。そして、算出した蓄積量補正係数ｎＯＳＣを用い、酸素蓄積量ＯＳＣの減算項αの係数Ｋ１を補正するとともに（ステップ２８）、酸素蓄積量ＯＳＣを値０に設定して（ステップ２９）、本プログラムを終了する。
【００３３】
このように、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリーン側からリッチ側に反転したときには、それまでの空燃比のリッチ化制御により、酸素蓄積量ＯＳＣが値０になっているとして、ステップ２９で酸素蓄積量ＯＳＣを値０に設定し直す。また、そのときまでに得られている酸素蓄積量ＯＳＣが値０に達していない場合には、酸素蓄積量ＯＳＣの減算項αが小さ過ぎるとして、その係数Ｋ１を、酸素蓄積量ＯＳＣに応じて決定した酸素量補正係数ｎＯＳＣで補正し、より大きな値に補正することにより、以降の酸素蓄積量ＯＳＣの推定を適切に行うことができる。
【００３４】
次に、上記のようにして推定された酸素蓄積量ＯＳＣに応じて燃料の供給およびフューエルカットを制御する制御処理について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。本処理も、上記酸素蓄積量ＯＳＣの推定処理と同様に、クランク角センサ５からのＴＤＣ信号がＥＣＵ２に入力されるのに同期して実行される。この処理では、ステップ３１、３５、３６および３８において、フューエルカットの実行条件が成立しているか否かを判別する。すなわち、まずステップ３１において、上記酸素蓄積量ＯＳＣ推定処理によって推定された酸素蓄積量ＯＳＣが、最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以上であるか否かを判別する。この判別は、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以上であるときには、酸素蓄積量ＯＳＣがそのような過大の状態が続くのを回避するために、フューエルカットの実行を禁止するためのものである。したがって、ステップ３１の判別結果がＹｅｓ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以上であるときには、フューエルカットを実行すべきでないとして、ステップ３２に進む。
【００３５】
このステップ３２でフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹをダウンカウントタイマに設定した後、エンジン３に燃料の供給を行うとともに（ステップ３３）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「０」にセットして（ステップ３４）、本プログラムを終了する。
【００３６】
このフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹは、後述するように、フューエルカットの実行条件がすべて成立した後、実際にフューエルカットを実行するまでの時間を表すものであり、図８に示すようなテーブルを用いて、酸素蓄積量ＯＳＣに応じて設定される。このテーブルでは、酸素蓄積量ＯＳＣが少ないほど、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが短くなるように設定されている。具体的には、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹは、酸素蓄積量ＯＳＣが比較的少ない酸素蓄積量ＯＳＣ１以下であるときには、短い時間ＴＦＣ１（例えば５秒）に設定される一方、酸素蓄積量ＯＳＣが比較的多い酸素蓄積量ＯＳＣ２以上であるときには、時間ＴＦＣ１よりも長い時間ＴＦＣ２（例えば２５秒）に設定され、酸素蓄積量ＯＳＣがこれらの間の値であるときには、リニアに設定されている。
【００３７】
一方、上記ステップ３１の判別結果がＮｏ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸよりも少ないときには、ステップ３１に続くステップ３５において、車速ＶＰが所定のフューエルカット実行判定速度ＶＰＲＥＦ（例えば、５ｋｍ／ｈ）よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹｅｓ、すなわち車速ＶＰが低速のフューエルカット実行判定速度ＶＰＲＥＦよりも遅いときには、エンジン３がエンストを生じるおそれがあるため、フューエルカットを実行すべきでないとして、上記ステップ３２に進み、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹを設定する。その後、燃料供給を行うとともに（ステップ３３）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「０」にセットして（ステップ３４）、本プログラムを終了する。
【００３８】
ステップ３５の判別結果がＮｏ、すなわち車速ＶＰがフューエルカット実行判定速度ＶＰＲＥＦ以上であるときには、ステップ３５に続くステップ３６において、スロットル弁開度θＴＨがほぼ０度、すなわちスロットル弁７が全閉状態であるか否かを判別する。この判別結果がＮｏ、すなわちスロットル弁７が全閉状態でないときには、エンジン３の出力を必要としているので、フューエルカットを実行すべきでないとして、上記ステップ３２、３３および３４を実行して、本プログラムを終了する。一方、ステップ３６の判別結果がＹｅｓ、すなわちスロットル弁７が全閉状態であるときには、このステップに続くステップ３７に進む。以上のステップ３５および３６によって、エンジン３が減速運転状態にあるか否かが判別される。
【００３９】
ステップ３７では、エンジン水温ＴＷに応じて、フューエルカットを実行すべきか否かを判別するためのエンジン回転数（フューエルカット実行判定回転数）ＮＦＣＴを算出する。この算出は、ＲＯＭに記憶された図９に示すようなテーブルを用い、エンジン水温ＴＷに基づいて行われる。このテーブルでは、低水温時でのフューエルカットの実行によるエンストを回避するために、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴは、エンジン水温ＴＷが低いときに、より大きな値となるように設定されている。より具体的には、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴは、フューエルカット実行回転数ＮＦＣＴ１と、フューエルカット復帰回転数ＮＦＣＴ２とからなり、同じエンジン水温ＴＷに対して、所定の回転数差を持って設定されている。したがって、フューエルカットが実行されていない場合（後述するフューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「０」であるとき）は、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴをフューエルカット実行回転数ＮＦＣＴ１とし、フューエルカットが実行されている場合（後述するフューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」であるとき）は、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴをフューエルカット復帰回転数ＮＦＣＴ２とすることにより、フューエルカット実行のハンチングを回避する。
【００４０】
ステップ３８では、エンジン回転数ＮＥが上記ステップ３７で算出したフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴよりも大きいか否かを判別する。ステップ３８の判別結果がＮｏ、すなわちエンジン回転数ＮＥがフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴ以下であるときには、フューエルカットの実行により、エンストを生じるおそれがあるので、フューエルカットを実行すべきでないとして、上記ステップ３２、３３および３４を実行して、本プログラムを終了する。
【００４１】
一方、ステップ３８の判別結果がＹｅｓ、すなわちエンジン回転数ＮＥがフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴよりも大きく、上記ステップ３１、３５、３６および３８によりフューエルカットの実行条件が成立していると判定されたときには、上記フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否か、すなわちフューエルカットが実行されているか否かを判別する（ステップ３９）。この判別結果がＮｏ、すなわちフューエルカットが実行されていないときには、ステップ４０に進み、上記ステップ３２で設定されたダウンカウントタイマのタイマ値ＴＦＣＤＬＹが、値０であるか否かを判別する。このステップ４０の判別結果がＮｏ、すなわちフューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが未だ経過していないときには、フューエルカットを実行せず、上述したように、エンジン３に燃料の供給を行うとともに（ステップ３３）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「０」にセットして（ステップ３４）、本プログラムを終了する。
【００４２】
ステップ４０の判別結果がＹｅｓ、すなわちフューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが経過したときには、フューエルカットを実行するとともに（ステップ４１）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「１」にセットして（ステップ４２）、本プログラムを終了する。
【００４３】
上記ステップ３９の判別結果がＹｅｓのときには、上記ステップ４０をスキップし、フューエルカットを実行するとともに（ステップ４１）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「１」にセットして（ステップ４２）、本プログラムを終了する。ステップ４２で、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」に一旦設定された後は、ステップ３９の判別結果がＹｅｓとなるので、フューエルカットの実行条件が不成立にならない限り、フューエルカットが継続して実行されることになる。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態の燃料供給制御装置１によれば、酸素蓄積量ＯＳＣによる実行条件（ステップ３１）を含む、フューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが経過した後、フューエルカットを実行する。上述したように、このフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹは、推定した酸素蓄積量ＯＳＣが少ないときには短くなるため、早期にフューエルカットが実行されることで、酸素蓄積量ＯＳＣを増加させることができる。逆に、酸素蓄積量ＯＳＣが多いときにはフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが長くなるため、フューエルカットの実行を遅らせることで、酸素蓄積量ＯＳＣの増加を抑制することができる。
【００４５】
また、上記ステップ３１において、最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに代えてそれよりも小さな値により、酸素蓄積量ＯＳＣに応じたフューエルカットの実行の可否を判別するようにすることで、フューエルカットの実行中にそれを中断することにより、酸素蓄積量ＯＳＣが過大な最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸになることを防止することができる。
【００４６】
以上のように、エンジン３の減速時に、フューエルカットを積極的に活用することにより、触媒コンバータ１３の実際の酸素蓄積量ＯＳＣを制御することができ、これにより、燃費を良好に維持しながら触媒コンバータ１３による排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができる。
【００４７】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、フューエルカットの実行を遅延させているとき、すなわち、フューエルカットの実行条件が成立後、フューエルカットを実行するまでの間は、より一層の燃費の向上を図るために、フューエルカットの実行条件成立前よりもリーンな混合気をエンジン３に供給するようにしてもよい。また、通常、フューエルカット中に実行される故障診断（例えば、ＬＡＦセンサ１４や図示しないＥＧＲ制御弁などの故障診断）が、エンジン３の始動後、未だ実行されていな場合には、早期にフューエルカットを実行することで、故障診断を実行し易くするようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の燃料供給制御装置は、排気浄化手段の酸素蓄積量に応じてフューエルカットを制御することにより、燃費を良好に維持しながら排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料供給制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】酸素蓄積量ＯＳＣの推定処理を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、Ｏ2センサの検出値ＳＶＯ２の推移の一例を示すタイムチャートであり、（ｂ）は、（ａ）に対応する空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２の設定の一例を示すタイムチャートであり、（ｃ）は、（ａ）に対応する推定した酸素蓄積量ＯＳＣの推移の一例を示すタイムチャートである。
【図４】酸素蓄積量ＯＳＣと、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２との関係を示すテーブルである。
【図５】エンジン水温ＴＷと、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷとの関係を示すテーブルである。
【図６】酸素蓄積量ＯＳＣと蓄積量補正係数ｎＯＳＣとの関係、および最大蓄積量と酸素蓄積量との偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）と、蓄積量補正係数ｎＯＳＣとの関係を示すテーブルである。
【図７】図１の燃料供給制御装置による制御処理を示すフローチャートである。
【図８】酸素蓄積量ＯＳＣとフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹとの関係を示すテーブルである。
【図９】エンジン水温ＴＷとフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴとの関係を示すテーブルである。
【符号の説明】
１ 燃料供給制御装置
２ ＥＣＵ２（酸素蓄積量推定手段、減速運転状態検出手段、燃料供給遮断手段、制御手段）
３ エンジン（内燃機関）
１３ 触媒コンバータ（排気浄化手段）
ＯＳＣ 酸素蓄積量
ＯＳＣＭＡＸ 最大蓄積量
ＴＷ エンジン水温
ＮＥ エンジン回転数
θＴＨ スロットル弁開度
ＶＰ 車速
ＴＦＣＤＬＹ フューエルカット実行遅延時間
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出された排気ガスを浄化する触媒コンバータの酸素の蓄積量に応じて、内燃機関への燃料の供給およびその遮断を制御する内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、上記触媒コンバータの酸素蓄積量に応じて内燃機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置を、例えば特願平５−３２９７８０号（特開平７−１５１００２号）において、また内燃機関の減速運転時に燃料供給の遮断（フューエルカット）を実行する燃料供給制御装置を、例えば特願平７−２７０７３６号（特開平９−８６２２７号）において、既に提案している。
【０００３】
上記空燃比制御装置では、排気管の触媒コンバータの上流側および下流側に、排気ガス中の酸素濃度を検出する２つのＯ2センサ（酸素センサ）がそれぞれ設けられており、これらのＯ2センサの検出結果に基づいて、酸素蓄積量を推定している。そして、推定した酸素蓄積量に基づいて目標空燃比を算出し、混合気の空燃比が目標空燃比となるように空燃比のフィードバック制御を行い、これによって、触媒コンバータの浄化率が最大となるように空燃比を制御している。一方、上記燃料供給制御装置では、運転性などを向上させるために、内燃機関の減速時において、フューエルカットの実行条件の成立時から所定時間経過後にフューエルカットを実行し、特に、減速シフトの実行の際には上記所定時間を短縮することで、条件成立後、早期にフューエルカットを実行している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記空燃比制御装置による空燃比制御と、上記燃料供給制御装置によるフューエルカット制御は、それぞれの目的を達成できるものの、互いに無関係にそれぞれ独立して行われている。このため、例えば、触媒コンバータの酸素蓄積量が多いとして空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御している場合に、フューエルカットを行うと、触媒コンバータの酸素蓄積量が更に増加し、触媒コンバータによる排気ガスの浄化率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、排気浄化手段の酸素蓄積量に応じてフューエルカットを制御することにより、燃費を良好に維持しながら排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置は、内燃機関３への燃料の供給を制御するための内燃機関の燃料供給制御装置１であって、内燃機関の排気系（例えば、実施形態における（以下、本項において同じ）排気管１２）に設けられた排気浄化手段（触媒コンバータ１３）と、排気浄化手段に蓄積されている酸素の蓄積量ＯＳＣを推定する酸素蓄積量推定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１〜２９）と、内燃機関の減速運転状態を検出する減速運転状態検出手段（ＥＣＵ２、図７のステップ３５、３６）と、減速運転状態検出手段が減速運転状態を検出したときに、燃料供給を遮断する燃料供給遮断手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４１）と、酸素蓄積量推定手段によって推定された酸素蓄積量ＯＳＣに応じて、燃料供給遮断手段を制御する制御手段（ＥＣＵ２、図７のステップ３１、３２、４０および４１）と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、内燃機関の減速運転状態を検出したときに内燃機関への燃料の供給を遮断する燃料供給遮断手段が、酸素蓄積量推定手段によって推定した排気浄化手段の酸素蓄積量に応じて制御される。このように、酸素蓄積量に応じて、燃料供給遮断手段による内燃機関への燃料供給の遮断（フューエルカット）を制御することにより、燃費を良好に維持しながら、排気浄化手段による排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができる。例えば、フューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカットを実行するまでの時間（以下、本項において「遅延時間」という）を、推定した酸素蓄積量が少ないときには短くし、早期にフューエルカットを実行することにより、酸素蓄積量を増加させることができ、逆に、酸素蓄積量が多いときには遅延時間を長くし、フューエルカットの実行を遅らせることにより、酸素蓄積量の増加を抑制することができる。あるいは、フューエルカットの実行中において、酸素蓄積量がある程度多くなったときにそれを中断することで、酸素蓄積量が過大となることを防止することができる。このように、内燃機関の減速時に、フューエルカットを積極的に活用することで、排気浄化手段の実際の酸素蓄積量を制御することができ、これにより、燃費を良好に維持しながら、排気浄化手段による排気ガスの浄化率を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態による内燃機関の燃料供給制御装置について説明する。図１は、本発明を適用した燃料供給制御装置の概略構成を示している。同図に示すように、この燃料供給制御装置１は、ＥＣＵ２（酸素蓄積量推定手段、減速運転状態検出手段、燃料供給遮断手段、制御手段）を備えており、このＥＣＵ２は、内燃機関（以下、単に「エンジン」という）３の運転状態に応じて、後述する触媒コンバータ１３の酸素蓄積量ＯＳＣを推定するとともに、推定した酸素蓄積量ＯＳＣに応じて、エンジン３への燃料の供給およびフューエルカットを制御する。
【０００９】
エンジン３は、例えば直列４気筒タイプなどのものであり、エンジン３の本体には、サーミスタなどで構成された水温センサ４が取り付けられている。水温センサ４は、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、エンジン３には、クランク角センサ５が設けられている。クランク角センサ５は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップを組み合わせたものであり、エンジン３の図示しないクランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３のエンジン回転数ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、エンジン３の各気筒におけるピストン（図示せず）の吸気行程開始時の上死点付近の所定タイミングで発生し、例えばクランクシャフトが１８０度回転するごとに、１パルスがＥＣＵ２に出力される。
【００１０】
また、エンジン３の吸気管６には、スロットル弁７が設けられており、このスロットル弁７にスロットル弁開度センサ８が取り付けられている。スロットル弁開度センサ８は、スロットル弁７の開度（スロットル弁開度）θＴＨを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。排気管６のスロットル弁７とエンジン３との間には、インジェクタ９および吸気圧センサ１０が取り付けられている。インジェクタ９は、その燃料噴射時間ＴＯＵＴがＥＣＵ２からの駆動信号によって制御されることで、燃料を吸気管６内に噴射し、これにより、燃料供給量が制御される。一方、吸気圧センサ１０は、吸気管６内の絶対圧（吸気管内絶対圧）ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、ＥＣＵ２には、エンジン３を搭載した車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ１１が電気的に接続され、その検出信号が送られる。
【００１１】
エンジン３の排気管１２の途中には、エンジン３から排出された排気ガス中のＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘなどを、酸化・還元作用によって浄化するための触媒コンバータ（三元触媒）１３（排気浄化手段）が設けられている。この触媒コンバータ１３は、酸素を吸着した状態で蓄積するように構成されており、内部を通過する排気ガスの組成などに応じて、酸素を吸着あるいは放出する。なお、酸素蓄積量ＯＳＣの最大値（最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ）は、触媒コンバータ１３の内部の容積などに応じて定まる。また、排気管１２の触媒コンバータ１３の上流側および下流側には、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１４、１５がそれぞれ設けられている。上流側の酸素センサ１４は、ジルコニア素子および白金電極などで構成されており、触媒コンバータ１３によって浄化される前の排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その出力値ＶＬＡＦをＥＣＵ２に送る。なお、以下の説明では、この上流側の酸素センサ１４を「ＬＡＦセンサ１４」という。一方、下流側の酸素センサ１５は、上記ＬＡＦセンサ１４とほぼ同様に構成されており、触媒コンバータ１３によって浄化された後の排気ガス中の酸素濃度を検出し、理論空燃比よりもリッチな場合には所定値ＳＶＲＥＦよりも高い検出値ＳＶＯ２を、リーンな場合には所定値ＳＶＲＥＦよりも低い検出値ＳＶＯ２を、ＥＣＵ２に出力する。なお、以下の説明では、この下流側の酸素センサ１５を「Ｏ2センサ１５」という。
【００１２】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、ＲＡＭは、バックアップ電源により、記憶したデータをエンジン３の停止時にも保持するようになっている。上述した各種センサからの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、上述した各種センサからの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じ、触媒コンバータ１３に蓄積されている酸素の酸素蓄積量ＯＳＣを推定する。そして、推定した酸素蓄積量ＯＳＣに応じて、エンジン３への燃料の供給およびフューエルカットを制御する。
【００１３】
図２は、触媒コンバータ１３の酸素蓄積量ＯＳＣの推定処理を示すフローチャートである。本処理は、クランク角センサ５からのＴＤＣ信号がＥＣＵ２に入力されるのに同期して実行される。この処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示する。以下同じ）において、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否かを判別する。このフューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣは、エンジン３においてフューエルカットが実行されたときに「１」がセットされ（図７のステップ４２参照）、逆に、燃料供給が行われたときに「０」がセットされるものである（図７のステップ３４参照）。ステップ１の判別結果がＹｅｓ、すなわちフューエルカットが実行されていることにより、エンジン３が吸入した空気がそのまま触媒コンバータ１３に流れているときには、前回推定した酸素蓄積量ＯＳＣに加算項γを加算して、今回の酸素蓄積量ＯＳＣとし（ステップ２）、本プログラムを終了する。この加算項γは、例えば、フューエルカット時における排気ガス量を表す空間速度ＳＶに所定の係数Ｋ３（例えば３）を乗算することで算出される（γ＝ＳＶ×Ｋ３）。なお、この加算項γは、後述する減算項αおよび加算項βよりも大きな値に設定される。
【００１４】
一方、ステップ１の判別結果がＮｏ、すなわちフューエルカットが実行されていないと判別されたときには、触媒コンバータ１３によって浄化された後の排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２が、反転したか否か、すなわち理論空燃比に対してリッチ側とリーン側との間で変動したか否かを判別する（ステップ３）。
【００１５】
上記ステップ３の判別結果がＮｏ、すなわちＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２が反転しなかったときには、その検出値ＳＶＯ２が所定値ＳＶＲＥＦ以下であるか否か、すなわち検出値ＳＶＯ２がリーン側の値を示しているか否かを判別する（ステップ４）。このステップ４の判別結果がＹｅｓ、すなわち検出値ＳＶＯ２がリーン側の値を示しているときには（例えば図３の時刻ｔ１〜ｔ２間）、今回の酸素蓄積量ＯＳＣを、前回推定した酸素蓄積量ＯＳＣから減算項αを減算した値とする（ステップ５）。これは、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリーン側を示しているときには、後述するように空燃比のリッチ化制御が行われているので、排気ガス中の酸素が少なく、その排気ガスが触媒コンバータ１３で浄化される際には、それに蓄積されている酸素が消費されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣが減少するからである。
【００１６】
また、上記減算項αは、例えば下記数式（１）により算出される。
α＝０．０２×ＳＶ×Ｋ１…（１）
ここで、ＳＶは、例えば、検出されたエンジン回転数Ｎｅと吸気管内絶対圧ＰＢＡとの積によって算出される、排気ガスの容積を表す空間速度であり、Ｋ１はその係数である。なお、係数Ｋ１は、０．５以上、１．５以下の範囲の値となるように設定される。
【００１７】
そして、上記ステップ５が繰り返されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣは減算項αずつ次第に減少するように推定される（図３の時刻ｔ１〜ｔ２間）。
【００１８】
次いで、ステップ６に進み、減算して推定した酸素蓄積量ＯＳＣのリミットチェックを行う。すなわち、ステップ６において、その酸素蓄積量ＯＳＣが０よりも小さいか否かを判別する。ステップ６の判別結果がＮｏ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが０以上であるときには、そのまま本プログラムを終了する。一方、ステップ６の判別結果がＹｅｓ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが０よりも小さいときには（図３の時刻ｔ２）、酸素蓄積量ＯＳＣを０に設定するとともに（ステップ７）、酸素蓄積量ＯＳＣの減量分である減算項αが大き過ぎるとして、その係数Ｋ１を、前回の係数Ｋ１から補正値△Ｋ１（例えば０．０５）を減算した値に補正して（ステップ８）、本プログラムを終了する。
【００１９】
一方、上記ステップ４の判別結果がＮｏ、すなわちＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリッチ側の値を示しているときには（図３の時刻ｔ２〜ｔ３間）、後述するように空燃比のリーン化制御が行われているので、今回の酸素蓄積量ＯＳＣを、前回推定された酸素蓄積量ＯＳＣに加算項βを加算した値とする（ステップ９）。これは、空燃比のリーン化制御が行われることで、排気ガス中の酸素が多く、触媒コンバータ１３による排気ガスの浄化で消費されない酸素が、触媒コンバータ１３に蓄積されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣが増加するからである。
【００２０】
上記加算項βは、例えば下記数式（２）により算出される。
β＝０．０２×ＳＶ×Ｋ２…（２）
ここで、ＳＶは上述した空間速度であり、Ｋ２はその係数である。なお、係数Ｋ２も、上記係数Ｋ１と同じ範囲の値となるように設定される。
【００２１】
そして、上記ステップ９が繰り返されることにより、酸素蓄積量ＯＳＣは加算項βずつ次第に増加するように推定される（図３の時刻ｔ２〜ｔ３間）。
【００２２】
次いで、ステップ１０に進み、加算して推定した酸素蓄積量ＯＳＣのリミットチェックを行う。すなわち、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸよりも大きいか否かを判別する。ステップ１０の判別結果がＮｏ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以下であるときには、そのまま本プログラムを終了する。一方、ステップ１０の判別結果がＹｅｓ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸよりも大きいときには、酸素蓄積量ＯＳＣを最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに設定するとともに（ステップ１１）、酸素蓄積量ＯＳＣの増量分である加算項βが大き過ぎるとして、その係数Ｋ２を、前回の係数Ｋ２から補正値△Ｋ２（例えば０．０５）を減算した値に補正して（ステップ１２）、本プログラムを終了する。
【００２３】
上記ステップ３の判別結果がＹｅｓ、すなわちＯ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２が反転したときには、ステップ２１において、その反転がリーン側からリッチ側であるか否かを判別する。このステップ２１の判別結果がＮｏ、すなわち検出値ＳＶＯ２がリッチ側からリーン側に反転したときには（図３の時刻ｔ１）、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を、値１に所定の補正値△ＫＣＭＤＳＯ２（例えば０．０３）を加算した値に設定する（ステップ２２）。
【００２４】
この空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２は、後述する目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出するための補正係数であり、酸素蓄積量ＯＳＣに基づいて算出される。この算出は、ＲＯＭに記憶された図４に示すようなテーブルを用いて行われる。このテーブルでは、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２は、酸素蓄積量ＯＳＣが多いほど、より大きな値となるようにリニアに設定されている。より具体的には、酸素蓄積量ＯＳＣが値０であるときには、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が値１．０よりも若干小さな０．９８に設定され、それにより、若干リーンな混合気がエンジン３に供給されるとともに、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸであるときには、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が値１．０よりも若干大きな１．０２に設定され、それにより、若干リッチな混合気が供給される。
【００２５】
そして、算出された空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を用いて、下記数式（３）により、目標空燃比係数ＫＣＭＤが算出される。
ＫＣＭＤ＝ＫＣＭＤＴＷ×ＫＣＭＤＳＯ２…（３）
この目標空燃比係数ＫＣＭＤは、燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する際に、基本燃料量に乗算される係数の一つである。また、目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、混合気が理論空燃比であるときに、１．０の値をとる。
【００２６】
また、上記数式（３）のＫＣＭＤＴＷは温度補正係数であり、エンジン水温ＴＷに基づいて算出される。この温度補正係数ＫＣＭＤＴＷは、ＲＯＭに記憶された図５に示すようなテーブルを用いて算出される。このテーブルでは、低水温時において暖機を早めるために、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷはエンジン水温ＴＷが低いときに、より大きな値となるように設定されている。具体的には、エンジン水温ＴＷが−２０℃以下または４０℃以上であるときには、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷがそれぞれ１．０５または１．０の一定値に設定される一方、エンジン水温ＴＷがこれらの間の値であるときには、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷが１．０と１．０５との間でリニアに設定されている。以上の設定により、エンジン水温ＴＷが４０℃よりも低いときには、目標空燃比係数ＫＣＭＤが理論空燃比よりもリッチ側となるように算出される。
【００２７】
上記ステップ２２における空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２の設定により、図３（ｂ）に示すように、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がその後リッチ側に反転するまでの間（図３の時刻ｔ１〜ｔ２間）は、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が１＋△ＫＣＭＤＳＯ２に保たれ、それにより目標空燃比係数ＫＣＭＤに応じて決定される混合気の空燃比は、リッチ化するように制御される。
【００２８】
これに対し、ステップ２１の判別結果がＹｅｓ、すなわち検出値ＳＶＯ２の反転がリーン側からリッチ側であるときには（図３の時刻ｔ２）、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２を、１から上記と同じ補正値△ＫＣＭＤＳＯ２（例えば０．０３）を減算した値に設定する（ステップ２３）。これにより、図３（ｂ）に示すように、検出値ＳＶＯ２がその後リーン側に反転するまでの間（図３の時刻ｔ２〜ｔ３間）は、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２が１−△ＫＣＭＤＳＯ２に保たれ、それにより混合気の空燃比は、リーン化するように制御される。
【００２９】
ステップ２２に続くステップ２４においては、最大蓄積量と酸素蓄積量との偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）に応じて、蓄積量補正係数ｎＯＳＣを算出する。この蓄積量補正係数ｎＯＳＣは、上述したステップ９における酸素蓄積量ＯＳＣの加算項βの係数Ｋ２を補正するためのものである。この算出は、ＲＯＭ２ｄに記憶された図６に示すようなテーブルを用い、上記偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）に応じて行われる。このテーブルでは、上記偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）が大きいほど、より大きな値となるようにリニアに設定されている。
【００３０】
次に、上記のように算出した蓄積量補正係数ｎＯＳＣを用い、酸素蓄積量ＯＳＣの加算項βの係数Ｋ２を補正するとともに（ステップ２５）、酸素蓄積量ＯＳＣを最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに設定して（ステップ２６）、本プログラムを終了する。
【００３１】
以上のように、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリッチ側からリーン側に反転したときには、それまでの空燃比のリーン化制御により、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸになっているとして、ステップ２６で酸素蓄積量ＯＳＣを最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに設定し直す。また、そのときまでに得られている酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに達していない場合には（図３の時刻ｔ３）、酸素蓄積量ＯＳＣの加算項βが小さ過ぎるとして、その係数Ｋ２を、上記偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）に応じて決定した蓄積量補正係数ｎＯＳＣで補正し、より大きな値に補正することにより、以降の酸素蓄積量ＯＳＣの推定を適切に行うことができる。
【００３２】
一方、ステップ２３に続くステップ２７においては、上記図６のテーブルを用い、酸素蓄積量ＯＳＣに応じて蓄積量補正係数ｎＯＳＣを算出する。この場合の蓄積量補正係数ｎＯＳＣは、前述したステップ５における酸素蓄積量ＯＳＣの減算項αの係数Ｋ１を補正するためのものである。そして、算出した蓄積量補正係数ｎＯＳＣを用い、酸素蓄積量ＯＳＣの減算項αの係数Ｋ１を補正するとともに（ステップ２８）、酸素蓄積量ＯＳＣを値０に設定して（ステップ２９）、本プログラムを終了する。
【００３３】
このように、Ｏ2センサ１５の検出値ＳＶＯ２がリーン側からリッチ側に反転したときには、それまでの空燃比のリッチ化制御により、酸素蓄積量ＯＳＣが値０になっているとして、ステップ２９で酸素蓄積量ＯＳＣを値０に設定し直す。また、そのときまでに得られている酸素蓄積量ＯＳＣが値０に達していない場合には、酸素蓄積量ＯＳＣの減算項αが小さ過ぎるとして、その係数Ｋ１を、酸素蓄積量ＯＳＣに応じて決定した酸素量補正係数ｎＯＳＣで補正し、より大きな値に補正することにより、以降の酸素蓄積量ＯＳＣの推定を適切に行うことができる。
【００３４】
次に、上記のようにして推定された酸素蓄積量ＯＳＣに応じて燃料の供給およびフューエルカットを制御する制御処理について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。本処理も、上記酸素蓄積量ＯＳＣの推定処理と同様に、クランク角センサ５からのＴＤＣ信号がＥＣＵ２に入力されるのに同期して実行される。この処理では、ステップ３１、３５、３６および３８において、フューエルカットの実行条件が成立しているか否かを判別する。すなわち、まずステップ３１において、上記酸素蓄積量ＯＳＣ推定処理によって推定された酸素蓄積量ＯＳＣが、最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以上であるか否かを判別する。この判別は、酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以上であるときには、酸素蓄積量ＯＳＣがそのような過大の状態が続くのを回避するために、フューエルカットの実行を禁止するためのものである。したがって、ステップ３１の判別結果がＹｅｓ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸ以上であるときには、フューエルカットを実行すべきでないとして、ステップ３２に進む。
【００３５】
このステップ３２でフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹをダウンカウントタイマに設定した後、エンジン３に燃料の供給を行うとともに（ステップ３３）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「０」にセットして（ステップ３４）、本プログラムを終了する。
【００３６】
このフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹは、後述するように、フューエルカットの実行条件がすべて成立した後、実際にフューエルカットを実行するまでの時間を表すものであり、図８に示すようなテーブルを用いて、酸素蓄積量ＯＳＣに応じて設定される。このテーブルでは、酸素蓄積量ＯＳＣが少ないほど、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが短くなるように設定されている。具体的には、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹは、酸素蓄積量ＯＳＣが比較的少ない酸素蓄積量ＯＳＣ１以下であるときには、短い時間ＴＦＣ１（例えば５秒）に設定される一方、酸素蓄積量ＯＳＣが比較的多い酸素蓄積量ＯＳＣ２以上であるときには、時間ＴＦＣ１よりも長い時間ＴＦＣ２（例えば２５秒）に設定され、酸素蓄積量ＯＳＣがこれらの間の値であるときには、リニアに設定されている。
【００３７】
一方、上記ステップ３１の判別結果がＮｏ、すなわち酸素蓄積量ＯＳＣが最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸよりも少ないときには、ステップ３１に続くステップ３５において、車速ＶＰが所定のフューエルカット実行判定速度ＶＰＲＥＦ（例えば、５ｋｍ／ｈ）よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹｅｓ、すなわち車速ＶＰが低速のフューエルカット実行判定速度ＶＰＲＥＦよりも遅いときには、エンジン３がエンストを生じるおそれがあるため、フューエルカットを実行すべきでないとして、上記ステップ３２に進み、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹを設定する。その後、燃料供給を行うとともに（ステップ３３）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「０」にセットして（ステップ３４）、本プログラムを終了する。
【００３８】
ステップ３５の判別結果がＮｏ、すなわち車速ＶＰがフューエルカット実行判定速度ＶＰＲＥＦ以上であるときには、ステップ３５に続くステップ３６において、スロットル弁開度θＴＨがほぼ０度、すなわちスロットル弁７が全閉状態であるか否かを判別する。この判別結果がＮｏ、すなわちスロットル弁７が全閉状態でないときには、エンジン３の出力を必要としているので、フューエルカットを実行すべきでないとして、上記ステップ３２、３３および３４を実行して、本プログラムを終了する。一方、ステップ３６の判別結果がＹｅｓ、すなわちスロットル弁７が全閉状態であるときには、このステップに続くステップ３７に進む。以上のステップ３５および３６によって、エンジン３が減速運転状態にあるか否かが判別される。
【００３９】
ステップ３７では、エンジン水温ＴＷに応じて、フューエルカットを実行すべきか否かを判別するためのエンジン回転数（フューエルカット実行判定回転数）ＮＦＣＴを算出する。この算出は、ＲＯＭに記憶された図９に示すようなテーブルを用い、エンジン水温ＴＷに基づいて行われる。このテーブルでは、低水温時でのフューエルカットの実行によるエンストを回避するために、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴは、エンジン水温ＴＷが低いときに、より大きな値となるように設定されている。より具体的には、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴは、フューエルカット実行回転数ＮＦＣＴ１と、フューエルカット復帰回転数ＮＦＣＴ２とからなり、同じエンジン水温ＴＷに対して、所定の回転数差を持って設定されている。したがって、フューエルカットが実行されていない場合（後述するフューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「０」であるとき）は、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴをフューエルカット実行回転数ＮＦＣＴ１とし、フューエルカットが実行されている場合（後述するフューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」であるとき）は、フューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴをフューエルカット復帰回転数ＮＦＣＴ２とすることにより、フューエルカット実行のハンチングを回避する。
【００４０】
ステップ３８では、エンジン回転数ＮＥが上記ステップ３７で算出したフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴよりも大きいか否かを判別する。ステップ３８の判別結果がＮｏ、すなわちエンジン回転数ＮＥがフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴ以下であるときには、フューエルカットの実行により、エンストを生じるおそれがあるので、フューエルカットを実行すべきでないとして、上記ステップ３２、３３および３４を実行して、本プログラムを終了する。
【００４１】
一方、ステップ３８の判別結果がＹｅｓ、すなわちエンジン回転数ＮＥがフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴよりも大きく、上記ステップ３１、３５、３６および３８によりフューエルカットの実行条件が成立していると判定されたときには、上記フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否か、すなわちフューエルカットが実行されているか否かを判別する（ステップ３９）。この判別結果がＮｏ、すなわちフューエルカットが実行されていないときには、ステップ４０に進み、上記ステップ３２で設定されたダウンカウントタイマのタイマ値ＴＦＣＤＬＹが、値０であるか否かを判別する。このステップ４０の判別結果がＮｏ、すなわちフューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが未だ経過していないときには、フューエルカットを実行せず、上述したように、エンジン３に燃料の供給を行うとともに（ステップ３３）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「０」にセットして（ステップ３４）、本プログラムを終了する。
【００４２】
ステップ４０の判別結果がＹｅｓ、すなわちフューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが経過したときには、フューエルカットを実行するとともに（ステップ４１）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「１」にセットして（ステップ４２）、本プログラムを終了する。
【００４３】
上記ステップ３９の判別結果がＹｅｓのときには、上記ステップ４０をスキップし、フューエルカットを実行するとともに（ステップ４１）、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣを「１」にセットして（ステップ４２）、本プログラムを終了する。ステップ４２で、フューエルカット実行フラグＦ＿ＦＣが「１」に一旦設定された後は、ステップ３９の判別結果がＹｅｓとなるので、フューエルカットの実行条件が不成立にならない限り、フューエルカットが継続して実行されることになる。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態の燃料供給制御装置１によれば、酸素蓄積量ＯＳＣによる実行条件（ステップ３１）を含む、フューエルカットの実行条件の成立後、フューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが経過した後、フューエルカットを実行する。上述したように、このフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹは、推定した酸素蓄積量ＯＳＣが少ないときには短くなるため、早期にフューエルカットが実行されることで、酸素蓄積量ＯＳＣを増加させることができる。逆に、酸素蓄積量ＯＳＣが多いときにはフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹが長くなるため、フューエルカットの実行を遅らせることで、酸素蓄積量ＯＳＣの増加を抑制することができる。
【００４５】
また、上記ステップ３１において、最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸに代えてそれよりも小さな値により、酸素蓄積量ＯＳＣに応じたフューエルカットの実行の可否を判別するようにすることで、フューエルカットの実行中にそれを中断することにより、酸素蓄積量ＯＳＣが過大な最大蓄積量ＯＳＣＭＡＸになることを防止することができる。
【００４６】
以上のように、エンジン３の減速時に、フューエルカットを積極的に活用することにより、触媒コンバータ１３の実際の酸素蓄積量ＯＳＣを制御することができ、これにより、燃費を良好に維持しながら触媒コンバータ１３による排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができる。
【００４７】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、フューエルカットの実行を遅延させているとき、すなわち、フューエルカットの実行条件が成立後、フューエルカットを実行するまでの間は、より一層の燃費の向上を図るために、フューエルカットの実行条件成立前よりもリーンな混合気をエンジン３に供給するようにしてもよい。また、通常、フューエルカット中に実行される故障診断（例えば、ＬＡＦセンサ１４や図示しないＥＧＲ制御弁などの故障診断）が、エンジン３の始動後、未だ実行されていな場合には、早期にフューエルカットを実行することで、故障診断を実行し易くするようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の燃料供給制御装置は、排気浄化手段の酸素蓄積量に応じてフューエルカットを制御することにより、燃費を良好に維持しながら排気ガスの浄化率を向上させることができ、その結果、排気ガス特性を向上させることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料供給制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】酸素蓄積量ＯＳＣの推定処理を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、Ｏ2センサの検出値ＳＶＯ２の推移の一例を示すタイムチャートであり、（ｂ）は、（ａ）に対応する空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２の設定の一例を示すタイムチャートであり、（ｃ）は、（ａ）に対応する推定した酸素蓄積量ＯＳＣの推移の一例を示すタイムチャートである。
【図４】酸素蓄積量ＯＳＣと、空燃比補正係数ＫＣＭＤＳＯ２との関係を示すテーブルである。
【図５】エンジン水温ＴＷと、温度補正係数ＫＣＭＤＴＷとの関係を示すテーブルである。
【図６】酸素蓄積量ＯＳＣと蓄積量補正係数ｎＯＳＣとの関係、および最大蓄積量と酸素蓄積量との偏差（ＯＳＣＭＡＸ−ＯＳＣ）と、蓄積量補正係数ｎＯＳＣとの関係を示すテーブルである。
【図７】図１の燃料供給制御装置による制御処理を示すフローチャートである。
【図８】酸素蓄積量ＯＳＣとフューエルカット実行遅延時間ＴＦＣＤＬＹとの関係を示すテーブルである。
【図９】エンジン水温ＴＷとフューエルカット実行判定回転数ＮＦＣＴとの関係を示すテーブルである。
【符号の説明】
１ 燃料供給制御装置
２ ＥＣＵ２（酸素蓄積量推定手段、減速運転状態検出手段、燃料供給遮断手段、制御手段）
３ エンジン（内燃機関）
１３ 触媒コンバータ（排気浄化手段）
ＯＳＣ 酸素蓄積量
ＯＳＣＭＡＸ 最大蓄積量
ＴＷ エンジン水温
ＮＥ エンジン回転数
θＴＨ スロットル弁開度
ＶＰ 車速
ＴＦＣＤＬＹ フューエルカット実行遅延時間
Claims (1)
- 内燃機関への燃料の供給を制御するための内燃機関の燃料供給制御装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられた排気浄化手段と、
前記排気浄化手段に蓄積されている酸素の蓄積量を推定する酸素蓄積量推定手段と、
前記内燃機関の減速運転状態を検出する減速運転状態検出手段と、
前記減速運転状態検出手段が前記減速運転状態を検出したときに、燃料供給を遮断する燃料供給遮断手段と、
前記酸素蓄積量推定手段によって推定された前記酸素蓄積量に応じて、前記燃料供給遮断手段を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
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