JP5000570B2 - エンジンにおける燃料カット開始前の点火時期制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等に搭載されたエンジンにおける燃料カット開始前の点火時期制御方法に関する。

自動車等に搭載されたエンジンにおいては、燃料経済性を向上させるために、一定の運転条件が成立した場合に、燃料カットを行う制御が実施されている。ところが、このような燃料カットシステムにおいては、燃料カット条件が成立した直後に燃料の供給を停止すると、急激なトルク変動を招いて運転性を悪化させる場合がある。

そのため、近時のエンジンにおいては、燃料カット条件が成立した際に、まず点火時期を遅角させてエンジントルクを低減させ、しかる後に燃料カットを実行するようにしたものが開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平１０−３０４７７号公報

ところが、このような燃料カット前の点火時期の遅角制御を行うと、何らかの原因によりエンジンの失火を招くことがあり、すべての運転領域において点火時期の遅角量を最適な値に設定することが難しいという問題がある。

本発明者らは、この原因を究明するために鋭意研究を進めた結果、失火の原因が外部ＥＧＲシステムの存在にあることを見出した。

すなわち、この種のエンジンにおいては、エンジンのポンピングロスの低減や、燃焼の安定化等により燃料経済性を向上させることを目的として、排気を吸気系に還流させる外部ＥＧＲシステムが併設されているものが少なくない。

ところが、外部ＥＧＲシステムを介して排気を吸気系に還流させた場合、失火限界が進角側に移行するため、外部ＥＧＲ動作域から燃料カットを開始する場合に、通常通り点火時期を遅角させると、それが原因で失火を招き、車体にショックが発生することがあるという事実が判明した。

本発明は、かかる究明結果に基づいてなされたものであり、種々の運転状況において最適な遅角量を設定することができ、運転性の悪化を招くことなしに燃料カットを適切に実行することができる燃料カット開始前の点火時期制御方法を提供することを目的としている。

本発明に係るエンジンにおける燃料カット開始前の点火時期制御方法は、以上の目的を達成するために、排気を吸気系のスロットルバルブよりも下流側に還流させる外部ＥＧＲ通路と、この外部ＥＧＲ通路の流量を調整するＥＧＲバルブとを備えたエンジンにおいて、燃料カット条件が成立したか否かを判断し、燃料カット条件が成立したと判断した場合に、直前までＥＧＲ動作域内であったか否かを判断するとともにＥＧＲバルブを閉じ、直前までＥＧＲ動作域内でなかったと判断した場合には、あらかじめ定めたＥＧＲ動作域以外用の遅角態様でＥＧＲバルブを閉じた後時間が経つに従って遅角量を漸次増大させる点火時期の遅角操作を行い、直前までＥＧＲ動作域内であったと判断した場合には、前記ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様に比べて遅角量を少なく設定したＥＧＲ動作域用の遅角態様でＥＧＲバルブを閉じた後時間が経つに従って遅角量を漸次増大させる点火時期の遅角操作を行い、点火時期があらかじめ定めた遅角量に達した際に燃料カットを許可するものである。

このような制御方法によれば、ＥＧＲの影響で燃焼室に排気が残留している場合であってもそうでない場合であっても、それぞれ最適な点火時期遅角量を設定することができる。

なお、「前記ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様に比べて遅角量を少なく設定した」とは、燃料カット条件が成立してから燃料カットを開始するまでの期間の全てで遅角量が前記ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様におけるものを上回らず、かつ前記期間の少なくとも一部で遅角量が前記ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様におけるものを下回るよう設定したことを示す。

また、ＥＧＲ動作域用の遅角態様が、ＥＧＲバルブを閉じた後時間が経つに従って遅角量を漸次増大させるものであるので、燃焼室内に存在するＥＧＲガス量に応じた最適な点火時期遅角量を設定することができ、従って、遅角量の設定を精密に行うことができる。

本発明のエンジンにおける燃料カット開始前の点火時期制御方法によれば、燃料カット前に外部ＥＧＲを実施していたか否かによって燃料カット前の点火時期遅角量を決定することができる。従って、あらゆる運転状況において最適な点火時期遅角制御を行うことが可能となり、トルク急低下や失火を招くことなく燃料カットに移行することができるという効果を奏する。

特に、ＥＧＲ動作域用の遅角態様を、ＥＧＲバルブを閉じた後時間が経つに従って遅角量を漸次増大させるように設定すれば、燃焼室内に存在するＥＧＲガス量に応じて最適な点火時期の制御を行うことができるので、燃料供給停止までの時間を短縮できる。

以下、本発明の一実施例について述べる。

本実施例に係るエンジン１００は、図１に概略的に示すように、燃焼室１に点火プラグ２が設けられ、この燃焼室１に、吸気弁３を介して吸気系４が接続されているとともに、排気弁５を介して排気系６が接続されている。

前記吸気系４は、吸気弁３の開弁時に前記燃焼室１に吸気を導入するためのもので、始端にエアクリーナ４１を備えている。この吸気系４の途中には図示しないアクセルペダルに応動するスロットルバルブ４２と、燃料噴射弁４３とが設けてある。前記スロットルバルブ４２には、全閉時にＯＮとなるアイドルスイッチ４４を設けている。また、このスロットルバルブ４２の下流側には、吸気圧を検出するための吸気圧センサ４５を設けている。さらに、この吸気系４や前記燃焼室１に関連させて、エンジン冷却水温を検出するための水温センサ４６を設けている。

排気系６は、排気弁５の開弁時に排出される前記燃焼室１からの排気を導出させるためのもので、終端には図示しないマフラを備えている。排気系６の途中には、Ｏ₂センサ６１や、三元触媒６２が設けてある。

この排気系６と前記吸気系４との間には、排気系６内の排気を吸気系４のスロットルバルブ４２より下流側に還流させるための外部ＥＧＲ通路７を設け、この外部ＥＧＲ通路７の途中に、その流量を調整するＥＧＲバルブ８を介在させている。

このエンジン１００は、前記点火プラグ２、前記燃料噴射弁４３、及び前記ＥＧＲバルブ８等を制御するための制御装置９を備えている。

制御装置９は、中央演算処理装置９１と、記憶装置９２と、入力インタフェース９３と、出力インタフェース９４とを備えたコンピュータシステムを主体に構成されたものである。前記記憶装置９２には、前記点火プラグ２の点火タイミングを制御するための点火時期制御用プログラム、前記燃料噴射弁４３を制御するための燃料噴射量制御用プログラム、及び前記ＥＧＲバルブ８を制御するためのＥＧＲバルブ制御用プログラム等を内蔵している。本発明の実施以外の運転域に対応した前記点火時期制御用プログラム、前記燃料噴射量制御用プログラム、及びＥＧＲバルブ制御用プログラム等については通常のものであるため詳しい説明を省略する。すなわち、前記点火時期制御用プログラムは、運転状況に応じて点火プラグ２の点火時期を操作するためのものであり、点火プラグ２に向けて点火プラグ制御信号ａを出力すべく指令する。燃料噴射量制御用プログラムは、吸気圧センサ４５から出力される吸気圧信号ｂ、回転数センサ１０から出力される回転数信号ｃ、Ｏ₂センサ６１から出力される空燃比検知信号ｄ等を主な情報として燃料噴射時間を演算し前記燃料噴射弁４３に向けて駆動信号ｅを出力するものである。ＥＧＲバルブ制御用プログラムは、負荷を検出するための吸気圧センサ４５からの吸気圧信号ｂ等を主な情報として、ＥＧＲバルブ８の開度を制御すべくＥＧＲバルブ制御信号ｆを出力するものである。

以上のようなエンジンにおいて、前記制御装置９の記憶装置９２に、本発明に係る燃料カット前の点火時期制御を実行するためのプログラムをさらに内蔵している。

このプログラムは、図２に示すようなものである。

まず、ステップＳ１では、燃料カット条件が成立したか否かを判断する。すなわち、アイドルスイッチ４４からスロットルバルブ４２が全閉である、すなわちこのアイドルスイッチ４４がＯＮであることを示すバルブ全閉信号ｇが出力されており、水温センサ４６からの水温信号ｈが暖機状態である旨を示しており、回転数センサ１０からの回転数信号ｃから算出されるエンジン回転数が所定の条件を満たしている場合には燃料カット条件が成立したものとみなす。燃料カット条件が成立していないと判断した場合には、そのまま本制御を終了し、成立していると判断した場合には、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、直前までＥＧＲ動作域であったか否かを判断する。ＥＧＲ動作域は、よく知られているように、中負荷及び高負荷領域に設定されており、アイドリング状態や、全負荷域や、過渡全負荷域等は、ＥＧＲ動作域外とされている。直前までＥＧＲ動作域でなかったと判断した場合には、ステップＳ３に移行し、直前までＥＧＲ動作域であったと判断した場合には、ステップＳ４を経てステップＳ５に移行する。

ステップＳ３では、ＥＧＲ動作域以外用の燃料カット前遅角操作を行う。ここで、このＥＧＲ動作域以外用の燃料カット前遅角操作は、本発明に係るＥＧＲ動作域以外用の遅角態様に対応する。このＥＧＲ動作域以外用の燃料カット前遅角操作は、例えば、図３の実線Ａで示すように、アイドルスイッチ４４がＯＮとなった時刻ｔ１から一定の時間が経過した時刻ｔ２までは点火時期の遅角操作は行わず、時刻ｔ２からｔ３に至る一定時間の間はあらかじめ定めた傾斜となるように時間が経つに従って点火時期の遅角量を漸次増大させ、点火時期があらかじめ定めた最大の遅角量に達した時刻ｔ３において燃料カットを許可する信号を出力し、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ４では、ＥＧＲバルブ８を全閉にするためのバルブ制御信号ｆを出力する。なお、ＥＧＲバルブ８の全閉操作は燃料カット条件が成立したと同時に行ってもよい。

ステップＳ５では、ＥＧＲ動作域用の燃料カット前遅角操作を行う。ここで、このＥＧＲ動作域用の燃料カット前遅角操作は、本発明に係るＥＧＲ動作域用の遅角態様に対応する。このＥＧＲ動作域用の燃料カット前遅角操作は、例えば、図３の破線Ｂで示すように、アイドルスイッチがＯＮとなった時刻ｔ１から一定の時間が経過した時刻ｔ２までは点火時期の遅角操作は行わず、時刻ｔ２からｔ４に至る一定時間の間はあらかじめ定めた傾斜となるように時間が経つに従って点火時期の遅角量を漸次増大させ、点火時期があらかじめ定めた最大の遅角量に達した時刻ｔ４において燃料カットを許可する信号を出力し、ステップＳ６に移行する。ここで、ＥＧＲ動作域用の遅角態様Ｂは、ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様Ａに比べて遅角量を少なく設定してある。具体的には、前記時刻ｔ４を、前記ＥＧＲ動作域以外用の燃料カット前遅角操作における時刻ｔ３より遅い時刻に設定している。すなわち、ＥＧＲ動作域用の遅角態様Ｂでは、ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様Ａに比べて単位時間あたりの遅角量の増大幅を小さくしている。

ステップＳ６では、燃料カットを実行すべき旨の駆動信号ｅを出力する。

このような制御方法によれば、ＥＧＲの影響で燃焼室１内に存在する排気量の多少に関わらず、それぞれ最適な点火時期遅角量を設定することができる。従って、あらゆる運転状況において最適な点火時期遅角制御を行うことが可能となり、トルク急低下や失火を招くことなく燃料カットに移行することができるという効果を奏する。

特にこの実施例では、ＥＧＲ動作域用の遅角態様を、ＥＧＲバルブ８を閉じた後時間が経つに従って遅角量を漸次増大させるように設定しているので、燃焼室１内に存在するＥＧＲガス量に応じた最適な点火時期遅角量を設定することができる。よって、燃料供給停止までの時間を無理なく短縮することができる。

なお、本発明は以上に述べた一実施例に限定されるものではない。

例えば、ＥＧＲ動作域以外では燃料カット条件が成立した時点で点火時期を一挙に所定量だけ遅角させ、その後あらかじめ定めた傾斜となるように時間が経つに従って点火時期の遅角量を漸次増大させるようにしてもよい。この場合のＥＧＲ動作域用遅角態様としては、例えば、燃料カット条件が成立した時点での点火時期の遅角は行わず、その後前記ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様と同一の、又はよりなだらかな傾斜となるように点火時期の遅角量を漸次増大させ、点火時期があらかじめ定めた最大の遅角量に達した時刻において燃料カットを許可する信号を出力するようなものが考えられる。

さらに、ＥＧＲ動作域用の遅角態様においては、燃料カット条件が成立した時点の直前のＥＧＲ率に応じて遅角量を設定してもよい。

そして、ＥＧＲ動作域用の遅角態様及びＥＧＲ動作域以外用の遅角態様については、あらかじめその数値を決定してテーブルに記憶させておき、操作時に随時読み出して使用してもよいが、あらかじめ記憶させた数式により運転状況に応じて逐次算出してもよい。
加えて、本発明と同様の効果を奏する参考例として、燃料カット条件が成立した時点で、一挙に点火時期を遅角させる態様のものが挙げられる。この参考例では、ＥＧＲ動作域以外用の遅角量に比べてＥＧＲ動作域用の遅角量を小さく設定しておく。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

本発明の一実施例に係るエンジンを示す概略説明図。 同実施形態に係る制御装置が実行するプログラムにおける制御の流れを示すフローチャート。 同実施例に係る作用説明図。

符号の説明

１００…エンジン
２…点火プラグ
４…吸気系
４２…スロットルバルブ
４３…燃料噴射弁
７…外部ＥＧＲ通路
８…ＥＧＲバルブ
９…制御装置

Claims (1)

1. 排気を吸気系のスロットルバルブよりも下流側に還流させる外部ＥＧＲ通路と、この外部ＥＧＲ通路の流量を調整するＥＧＲバルブとを備えたエンジンにおける燃料カット開始前の点火時期制御方法であって、
   燃料カット条件が成立したか否かを判断し、
   燃料カット条件が成立したと判断した場合に、直前までＥＧＲ動作域内であったか否かを判断するとともにＥＧＲバルブを閉じ、
   直前までＥＧＲ動作域内でなかったと判断した場合には、あらかじめ定めたＥＧＲ動作域以外用の遅角態様で点火時期を遅角操作し、
   直前までＥＧＲ動作域内であったと判断した場合には、前記ＥＧＲ動作域以外用の遅角態様に比べて遅角量を少なく設定したＥＧＲ動作域用の遅角態様でＥＧＲバルブを閉じた後時間が経つに従って遅角量を漸次増大させる点火時期の遅角操作を行い、
   点火時期があらかじめ定めた遅角量に達した際に燃料カットを許可することを特徴とするエンジンにおける燃料カット開始前の点火時期制御方法。

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