JP2003074404A

JP2003074404A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2003074404A
Application number: JP2001266687A
Authority: JP
Inventors: Sadaaki Yoshioka; 禎明吉岡; Hatsuo Nagaishi; 初雄永石
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】車両減速時に燃料カットを実施した時に生じ
るトルク変動を抑制する内燃機関の制御装置を提供す
る。【解決手段】車両が減速状態のときに燃料の供給停止
を判断し、判断してから所定時間経過後に燃料の供給を
停止し、前記内燃機関への供給空気量を燃料供給停止前
に増加するように制御し、同時に点火時期の遅角を実施
することで、この燃料供給停止前に吸入空気量を増加す
ることによる内燃機関の出力トルクの増加を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の制御装置として、例え
ば特開平１０−１８８７９号公報に記載の技術がある。
これは、コントロールユニットによってエンジンがアイ
ドリング状態にあって燃料制御状態に維持され、かつ車
両運転者によるブレーキペダルの踏み込みがなされてい
ないという条件下でスロットル弁を全開にし、ポンピン
グロスを低減してエンジンブレーキの働きを低下させ、
燃料カット制御時間を長く確保して燃費改善効果の実行
を図るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】この従来技術に
おいては、減速時の燃料カット条件を判定後、所定時間
経過してから燃料カットが実施され、燃料カットと同時
にスロットル弁を全開にし、エンジントルクを増大する
制御を行っていた。

【０００４】しかしながら、燃料カットと同時にスロッ
トル弁を全開としても、燃焼室とスロットル弁との間に
空間があるため、この空間に存在する空気による応答遅
れが生じ、一時的に空気が不足してスロットル弁が全閉
時相当のトルクまで低下し、その後トルクが増大すると
いう問題がある。

【０００５】また、燃料カット時から通常状態への復帰
時に、例えばスロットル弁が閉じられた時に、前述の燃
焼室とスロットル弁との間に存在する空気によって、遅
れが生じ、空気量が過剰となり、トルクの増大を生じる
恐れがある。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題を鑑みてな
されたものであり、燃料カット時のトルク変動を抑制す
る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、車両の減
速状態を検出する手段と、前記減速状態に基づき内燃機
関への燃料供給を制御する手段と、前記減速状態におい
て前記内燃機関への吸入空気量を制御する手段とを備
え、前記燃料供給制御手段が、車両が減速状態のときに
燃料の供給停止を判断し、判断してから所定時間経過後
に燃料の供給を停止し、前記空気量制御手段は、前記内
燃機関への吸入空気量を燃料供給停止前に増加するよう
に制御し、この燃料供給停止前に吸入空気量を増加する
ことによる内燃機関の出力トルクの増加を低減する。

【０００８】第２の発明は、第１の発明において、前記
内燃機関の出力トルクの低減は、点火時期の遅角化また
は一部気筒への燃料供給停止の少なくとも一方で行われ
る。

【０００９】第３の発明は、第１または２の発明におい
て、燃料供給を再開する時に内燃機関の出力トルクを低
減する。

【００１０】第４の発明は、第３の発明において、前記
内燃機関の出力トルクの低減は、吸入空気量の減少、点
火時期の遅角化または一部気筒への燃料供給停止の少な
くとも一つにより行われる。

【００１１】第５の発明は、第１の発明において、前記
所定時間は、前記空気量制御手段の作動遅れと吸入空気
の応答遅れ時定数に基づき算出される。

【００１２】第６の発明は、第１の発明において、内燃
機関の出力トルク低減量は、出力トルク低減未実施時の
出力トルクと目標トルクに基づき算出される。

【００１３】第７の発明は、第１の発明において、前記
吸入空気量の増加量は、燃料供給停止未実施時の図示正
トルクと、空気量制御手段によるポンピングロス低減量
を同一となるように定める。

【００１４】第８の発明は、第１の発明において、前記
吸入空気量の増加は、前記空気量制御手段によって段階
的に増加させる。

【００１５】第９の発明は、第４の発明において、前記
燃料供給を再開するときの吸入空気量の減少は、前記空
気量制御手段によって段階的に減少させる。

【００１６】第１０の発明は、第２の発明において、燃
料供給を停止する気筒数を増加する場合には、その出力
トルクの低減量に応じて点火時期を進角側に補正する。

【００１７】第１１の発明は、第４の発明において、燃
料供給を停止する気筒数を減少する場合には、その出力
トルクの増加量に応じて点火時期を遅角側に補正する。

【００１８】

【発明の効果】第１の発明では、車両が減速し、燃料供
給停止を判断し、判断してから所定時間待ってから燃料
の供給を停止し、一方、前記内燃機関への吸入空気量を
燃料供給停止前に増加するように制御する。燃料供給前
に吸入空気量を増加させることで内燃機関の出力トルク
が増大するが、この内燃機関の出力トルクを低減する。

【００１９】したがって、車両減速時の燃料供給停止時
の内燃機関のトルク変動を抑制できる。

【００２０】第３の発明では、燃料供給停止状態から再
供給時にも内燃機関の出力トルクの低減を行うことによ
り、再供給時の内燃機関の出力トルク変動を抑制するこ
とができる。

【００２１】第２、４の発明では、確実に内燃機関の出
力トルクを抑制することができる。

【００２２】第５の発明では、前記所定時間は、前記空
気量制御手段の作動遅れと吸入空気の応答遅れ時定数に
基づき算出されるので、無駄の無い最適な時間設定とす
ることができる。

【００２３】第６の発明では、内燃機関の出力トルク低
減量は、出力トルク低減未実施時の出力トルクと目標ト
ルクに基づき算出されるので、精度よく出力トルク低減
量を演算することができる。

【００２４】第８、９の発明では、前記吸入空気量の変
化は、前記空気量制御手段によって段階的に変化させる
ので、内燃機関の出力トルクの変動をさらに低減するこ
とができる。

【００２５】第１０、１１の発明では、燃料供給を停止
する気筒数が変化するときに、その出力トルクの変化量
に応じて点火時期を補正するので、トルク変動を抑制す
ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施の形態について説明する。

【００２７】図１は、本発明の概略構成を示しており、
エンジン１と、エンジン１に供給された燃料を燃焼させ
るための点火手段、例えば点火プラグ２と、エンジン１
内に燃料を噴射するための手段、インジェクタ３と、エ
ンジン１内に供給される空気量を制御する電子制御式ス
ロットル弁（以下、ＥＴＣという）４と、これら点火プ
ラグ２、インジェクタ３とスロットル弁４を制御するコ
ントローラ１０からなる。

【００２８】制御装置としてのコントローラ１０は、車
両の減速状態を検出する、例えばアクセルペダルの開度
を検出するセンサと回転数センサ５の検出するエンジン
回転数の出力に基づいて減速時に燃料のエンジンへの供
給を停止するとともにエンジンへの吸入空気量を増加さ
せるように制御を行うものである。

【００２９】コントローラ１０は、ＥＴＣ４の開度を制
御するスロットル弁開度制御手段（空気量制御手段）１
１と、インジェクタ３を制御してエンジンへの燃料の供
給を制御する燃料供給制御手段１２と、点火プラグ２を
制御してエンジンの点火時期を制御する点火時期制御手
段１３とを備え、図２のタイミングチャートに示すよう
なトルク制御を行う。

【００３０】図２のタイミングチャートについて詳しく
説明すると、まず、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてアク
セル開度を車両の運転者が全閉状態にする（図２の
（ａ））。これは例えば、車両を停止させるために減速
している状態である。アクセル開度が全閉となったこと
でＥＴＣ４も閉となり（図２の（ｄ）に示す）、エンジ
ン１の出力トルクは図２の（ｅ−１）のに示すように
低下する。このＥＴＣ全閉で、燃料が供給された状態で
のエンジントルクが目標トルクとなる。この目標トルク
は、ＥＴＣ４閉、かつ、燃料供給中のトルクにより算出
される。

【００３１】時刻ｔ３までに燃料カット（燃料の供給を
停止する）の判定を行い、燃料カット可能な場合、判定
後所定時間経過した時刻ｔ４で燃料の消費量を低減する
ためにインジェクタ３からの燃料供給を停止し、燃料カ
ットを行う。このとき、燃料カットを行うと図２の（ｅ
−１）のに示すように目標トルクよりΔＰｉだけトル
クが低くなり、時刻ｔ５で燃料カットが終了するととも
に目標トルクに復帰する。

【００３２】ここで遅れ時間は、燃焼室からＥＴＣ４ま
での吸気系容積等に応じて定まる吸気空気の応答遅れを
示す時定数と、燃料カットの指示に対する燃料カットと
燃料カットの指示に応じて開くＥＴＣ４との応答速さの
違い（通常ＥＴＣ４の作動が遅れる）から算出されるの
で、無駄な待ち時間を経過することなく、最適な待ち時
間とすることができる。

【００３３】前述のように時刻ｔ４で燃料の供給を停止
すると、トルクが目標トルクをΔＰｉだけ下回るため、
ＥＴＣ４の開度を全閉状態からトルクの不足分に見合っ
た吸入空気量を得て、目標吸入空気量となるように開度
Ａだけ開く（図２の（ｄ）に示す）。この開度Ａ、つま
り吸入空気量の増加量は、ＥＴＣ４閉かつ燃料カット無
し時、つまり燃料供給状態での図示正トルクと、ＥＴＣ
４によるポンピングロス低減量とを同じになるように演
算される。ここで、ポンピングロス低減量は、たとえ
ば、ブレーキのマスタバックの作動要求負圧により算出
できる。図３にブレーキマスタバック作動要求負圧の特
性の一例を示す。

【００３４】ＥＴＣ４を開く時期は、燃料カットが行わ
れる時刻ｔ４と同時にした場合には、図２の（ｅ−２）
で示すのようにＥＴＣ４が開いた直後に一時的にトル
クが低下する。これは空気の応答遅れによるもので、ト
ルクは一時的に低下した後に目標トルクに一致する。

【００３５】この一時的なトルクの低下を防止する手段
として、燃料カットが実施される時刻ｔ４の前にＥＴＣ
４を開くことが考えられる（実施形態では、燃料カット
の判定を行う時刻ｔ３でＥＴＣ４を開いているが、これ
にとらわれず、遅れ時間を考慮して燃料カットが実施さ
れる時刻ｔ４の前に行うようにすればよい）。

【００３６】この場合には、時刻ｔ４でので示したト
ルクの落ち込みを防止することはできるが、時刻ｔ３
（ＥＴＣ４が開いた時刻）から時刻ｔ４の間では燃料カ
ットが行われていないため、トルクが図２の（ｅ−２）
ので示すように増大することになる。なお図２の（ｅ
−１）で一点鎖線で示したトルク特性は、燃料カットを
行わず、かつＥＴＣ４を開いた場合のトルク特性を示し
ている。前記で示すトルクは、エンジン１の負荷また
は吸入空気量をなまして算出される。

【００３７】時刻ｔ３からｔ４にかけてのトルクの増大
を防止するためにトルクをダウンさせる手段として、最
小点火進角値（ＭＢＴ）に対して点火時期（ＡＤＶ）を
遅らせる（図２の（ｆ）で示す）。このときトルクダウ
ン量はトルクダウン率から算出し、トルクダウン率は以
下のように定められる。なお、トルクをダウンさせる手
段として本実施形態では、点火時期を遅らせたが、これ
に限らず例えば、一部の気筒のみ燃料カットを行うよう
にしてもよい。

【００３８】時刻ｔ３で燃料カットし、ＥＴＣ４が開い
た場合のトルク特性は、図２の（ｅ−２）ので示すよ
うな、一時的に目標トルクより低いトルク特性となる。
ここで、ある時刻（ここでは時刻ｔ３’とする）での
の特性でのトルク値と目標トルクとの差を差分ａと、
の特性でのトルク値との特性でのトルク値との差を差
分ｂとして求め、差分ａとｂとの比（ａ／ｂ）からトル
クダウン率を求める。この算出されたトルクダウン率を
応じて点火時期の遅角量を制御し、に示す過剰なトル
クダウンを適性に精度よく抑制する。

【００３９】なお、時刻ｔ４でエンジンのトルクが目標
トルクとなることで点火時期を遅角化する必要はなくな
るが、再燃料供給時のエンジントルクの変動を制御する
ために遅角化することが必要なため遅角量をｔ４時点の
まま維持するようにする。

【００４０】なお、本実施形態では維持しているが、戻
してもトルク変化は無いので戻してもよい。

【００４１】したがって、アクセル開度が全閉状態にお
いて、燃料の消費量を低減するための燃料カットの判定
後、燃料カットを実施する前に、ＥＴＣ４を開いてエン
ジンへの吸入空気量を増加させ、この吸入空気量の増量
に伴うトルクの増大を抑制する、例えば点火時期の遅角
を実施することにより、燃料カットに移行するときに発
生するトルク変動を抑制することができる。

【００４２】さらに、時刻ｔ５で燃料カットを終了する
時のトルク変動を考えると、時刻ｔ５で燃料の供給開始
と同時にＥＴＣ４の開度を閉じると、一時的に燃料量に
対する空気量が過多となり、目標トルクより大きなトル
クを発生することになる。したがって、このような燃料
カットから燃料供給状態に復帰する時には、この過剰ト
ルク分を発生しないように制御する必要がある。このト
ルクをダウンする手段としては、前述のような点火時期
を遅角させる方法や一部に気筒の燃料をカットする方法
のほかに、例えば、供給する空気量を制御する方法も考
えられる。つまり、燃料カット状態から復帰する時の吸
入空気量の制御を、図２の（ｃ）に示すようなオンオフ
的な制御とせず、過大なトルクを発生しないように目標
空気量まで空気量を減量するように制御する。

【００４３】図４に示すタイミングチャートは、第２の
実施形態の制御内容を示し、燃料カット時のトルクダウ
ンを２段階に分けて制御するもので、まず、気筒の一部
の燃料をカットした後、次に残りの気筒の燃料カットを
行うことで、燃料カット移行時のトルク変動を抑制する
ものである。

【００４４】図４のＥＴＣ４が開く時刻ｔ３から遅れ分
だけ経過した時刻ｔ４に掛けて、に示すようにトルク
が増大する。これは燃料が供給されており、かつ吸入空
気量が増加したためである。この増加したトルクを低減
するために点火時期を遅角する（ａで示す）。時刻ｔ
４で、一部気筒の燃料がカットされるために、トルクは
に示すように一時的に急激に低下する。このトルク低
下を緩和するために点火時期を一時的に進角側に補正す
る（ａで示す）。しかし残りの気筒に燃料が供給され
ており、トルクは再び増加する傾向となる（図中で示
す）。このトルクの増加分を抑制するために点火時期を
一層遅れさせる（ａで示す）。

【００４５】時刻ｔ５で、点火時期の遅角制御と残りの
気筒の燃料がカットされることで、トルクはに示すよ
うに低下し、目標トルクに制御される。なお点火時期に
ついては第１の実施形態と同様に遅角化を維持する（
ａ）。

【００４６】続く時刻ｔ６で、一部気筒への燃料供給が
再開されると、トルクは上昇するが（）、燃料の供給
開始と同時にＥＴＣ４が閉じるとともに点火時期の遅角
化によりトルクはに示すように低下する。このとき点
火時期制御はａに示すように遅角量を減少させて、エ
ンジントルクが目標トルクになるように制御する。

【００４７】時刻ｔ７で全気筒に燃料の供給が再開され
るとトルクはに示すように目標トルクに向けて急激に
上昇し、このトルクの急激な上昇を抑制するために点火
時期をａに示すように一時的に遅角方向に制御する。
そしてエンジントルクが目標トルクに達するまでのトル
クの不足分を点火時期の遅角量を小さくすることで補う
（ｂ）。

【００４８】なお、それぞれの段階でのトルクダウン量
は、それぞれのトルクダウン率、例えば、（ａ１／ｂ
１）、（ａ２／ｂ２）から演算される。

【００４９】図５に示すタイミングチャートは、第３の
実施形態の制御内容を示し、燃料カット判定時のＥＴＣ
４の開度を２段階に分けて開度制御したものであり、ま
ずＥＴＣ４の所定開度を開き、その後、燃料カットと同
時にＥＴＣ４の残りの開度を開くように制御するもので
ある。

【００５０】時刻ｔ１で、燃料カットの判定が許可さ
れ、同時にＥＴＣ４の開度が所定開度のみ開かれる。こ
の状態では、まだ燃料の供給が行われており、トルクは
に示すように上昇する。この増加トルクを抑制するた
めに点火時期を遅角化する。時刻ｔ２で、燃料がカット
され、トルクが目標トルク未満に低下する（図中で示
す）が、同時にＥＴＣ４の開度が所定量だけ開かれるこ
とで、トルクが徐々に増加する。この増加したトルク
（図中で示す）が目標トルクになるように点火時期を
制御する。

【００５１】なお、それぞれの段階でのトルクダウン量
は、それぞれのトルクダウン率（ａ１／ｂ１）、（ａ２
／ｂ２）から演算される。

【００５２】図４、５に示す実施形態によれば、エンジ
ンの出力トルクの変動をさらに小さく抑制することが可
能となる。

【００５３】本発明は、上記した実施形態に限定される
ものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざま
な変更がなしうることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される内燃機関の概略構成図であ
る。

【図２】同じく車両減速時の燃料カット時に行う制御を
説明するタイミングチャートである。

【図３】同じくブレーキマスタバックの作動要求負圧の
特性図である。

【図４】第２の実施形態の車両減速時の燃料カット時に
行う制御を説明するタイミングチャートである。

【図５】第３の実施形態の車両減速時の燃料カット時に
行う制御を説明するタイミングチャートである。

【符号の説明】

１エンジン２点火プラグ３インジェクタ４電子制御式スロットル弁５回転数センサ１０コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ 17/00 17/00 Ｂ 41/04 ３３０ 41/04 ３３０Ｊ 41/12 ３０５ 41/12 ３０５３３０３３０Ｊ 45/00 ３３０ 45/00 ３３０Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＦＦターム(参考） 3G022 AA04 CA03 CA05 DA02 EA07 GA05 GA08 3G065 CA00 DA04 EA05 FA03 GA46 HA06 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 BA02 BA04 BA09 BA13 BA17 CA03 CA06 DA11 EB12 EB16 FA10 FA33 3G092 AA01 AA14 AB02 BA01 BA04 BA09 BB01 BB10 CA07 CB05 DC03 DE01S EA01 EA02 EA11 EC03 FA04 FA05 FA07 GA04 GA13 GB05 GB08 HE01Z HF08Z 3G301 HA01 HA07 JA04 KA07 KA11 KA16 KA26 LA03 LB02 MA01 MA11 MA24 MA25 NA07 ND06 NE01 NE12 PE01Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の減速状態を検出する手段と、前記減速状態に基づき内燃機関への燃料供給を制御する
手段と、前記減速状態において前記内燃機関への供給空気量を制
御する手段とを備え、前記燃料供給制御手段が、車両が減速状態のときに燃料
の供給停止を判断し、判断してから所定時間経過後に燃
料の供給を停止し、前記空気量制御手段は、前記内燃機関への供給空気量を
燃料供給停止前に増加するように制御し、この燃料供給停止前に吸入空気量を増加することによる
内燃機関の出力トルクの増加を低減することを特徴とす
る内燃機関の制御装置。
【請求項２】前記内燃機関の出力トルクの低減は、点火
時期の遅角化または一部気筒への燃料供給停止の少なく
とも一方で行われることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の制御装置。
【請求項３】燃料供給を再開する時に内燃機関の出力ト
ルクを低減することを特徴とする請求項１または２に記
載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】前記内燃機関の出力トルクの低減は、吸入
空気量の減少、点火時期の遅角化または一部気筒への燃
料供給停止の少なくとも一つにより行われることを特徴
とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】前記所定時間は、前記空気量制御手段の作
動遅れと吸入空気の応答遅れ時定数に基づき算出される
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装
置。
【請求項６】内燃機関の出力トルク低減量は、出力トル
ク低減未実施時の出力トルクと目標トルクに基づき算出
されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制
御装置。
【請求項７】前記吸入空気量の増加量は、燃料供給停止
未実施時の図示正トルクと、空気量制御手段によるポン
ピングロス低減量を同一となるように定めることを特徴
とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】前記吸入空気量の増加は、前記空気量制御
手段によって段階的に増加させることを特徴とする請求
項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】前記燃料供給を再開するときの吸入空気量
の減少は、前記空気量制御手段によって段階的に減少さ
せることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御
装置。
【請求項１０】燃料供給を停止する気筒数を増加する場
合には、その出力トルクの低減量に応じて点火時期を進
角側に補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃
機関の制御装置。
【請求項１１】燃料供給を停止する気筒数を減少する場
合には、その出力トルクの増加量に応じて点火時期を遅
角側に補正することを特徴とする請求項４に記載の内燃
機関の制御装置。