JP2008280916A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機を備える内燃機関においては、減速時のサージ対策としてスロットルバルブの閉速度を制限することで、過給機下流の吸気圧力をエンジン側へ逃がした場合でも、エンジンブレーキの効きを確保した内燃機関制御装置を得る。
【解決手段】減速時におけるサージ対策としてスロットルバルブ９の閉速度を制限している際に、ＥＣＵ５０から所定の設定に応じて燃料噴射を停止する駆動信号を各気筒に取り付けられたインジェクタ３に送信して燃料噴射を停止することにより、エンジン１の出力トルクを低減させてエンジンブレーキの効きを確保する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両に搭載された内燃機関において、電子スロットルバルブによりスロットル開度を制御する内燃機関制御装置に関し、特に過給機を備えた内燃機関制御装置に関するものである。

一般に、過給機を備えた内燃機関（エンジン）においては、減速時にスロットルバルブが閉じられると、直前までの慣性力で過給機が高回転を暫時継続することから、過給機の下流側の吸気圧力が急に高くなり、コンプレッサがサージング（サージ）を起こし、異音（サージ音）を発生することがある。

そこで、従来から、過給機付き内燃機関における減速時のサージおよびサージ発生時の異音（サージ音）を回避するための対策として、過給機のコンプレッサの上流側と下流側との間にバイパス通路（エアバイパスパイプ）およびその開閉弁（エアバイパスバルブ）を設け、減速時にバイパス通路を開くことにより、過給機下流側の吸気圧力を上流側へ逃がすように構成した装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
また、減速時にスロットルバルブを開くことにより、過給機下流側の吸気圧力をエンジン側へ逃がすように構成した従来装置も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００３−９７２９８号公報 特開平１１−３５１０３０号公報

従来の内燃機関制御装置では、特許文献１の場合には、過給機付き内燃機関におけるサージ対策のために、エアバイパスパイプおよびエアバイパスバルブを設けているが、コンプレッサ下流の吸気圧力が急速に上昇することから、エアバイパスバルブが開く前にサージが発生する場合がある。したがって、この対策として、エアバイパスバルブが開く前にスロットルバルブの閉速度を制限するように構成されているが、その閉速度によっては、エンジンブレーキの効きを確保することができないという課題があった。
また、特許文献２の場合は、減速時にスロットルバルブの閉速度を制限するように構成されているが、スロットルバルブの閉速度の最適な設定が困難なことから、その閉速度によっては、エンジンブレーキの効きを確保することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、過給機付き内燃機関における減速時に、過給機下流の吸気圧力がサージを起こさない範囲でスロットルバルブの閉速度を規制しているときに、エンジンブレーキの効きを確保することのできる内燃機関制御装置を得ることを目的とする。

この発明による内燃機関制御装置は、内燃機関の燃焼室に供給される吸入空気量を調節するためのスロットルバルブと、内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、内燃機関の各気筒に燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射装置と、燃料噴射量に応じて燃料噴射装置を制御する噴射制御手段と、運転状態に応じてスロットルバルブの開度を制御する電子スロットル制御手段と、スロットルバルブの閉速度が小さくなるように補正する閉速度補正手段と、内燃機関の減速状態を検出する減速状態検出手段とを備えた内燃機関制御装置において、噴射制御手段は、燃料噴射設定手段を含み、燃料噴射設定手段は、内燃機関の減速時でスロットルバルブの閉速度を小さくなるように制限しているときに、所定の条件下で、各気筒に対応した燃料噴射装置のいずれかを制御するごとに、燃料噴射を停止するか否かを設定するものである。

この発明によれば、減速時におけるサージ抑制用のスロットルバルブの閉速度規制時において、燃料噴射装置を制御するごとに所定の割合で燃料噴射を停止する（間欠燃料カットを行う）ことにより、エンジンブレーキの効きを確保することができる。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る内燃機関制御装置のシステム全体を図式的に示すブロック構成図であり、過給機を有する内燃機関の場合を概略的に示している。

図１において、エンジン（内燃機関）１の燃焼室１８には、吸気バルブを有する吸気ポート２およびインテークマニホールド４を介して、吸気管８（吸気系）が連通されるとともに、排気バルブを有する排気ポート１３およびエキゾーストマニホールド１５を介して、排気管１７（排気系）が連通されている。また、燃焼室１８内には、点火コイル１９により駆動される点火プラグ２０が設けられている。

なお、エンジン１には複数の気筒が設けられており、気筒ごとの燃焼室１８に吸気系および排気系が連通されるが、図１においては、便宜的に、１つの気筒のみを示している。
吸気ポート２の近傍には、吸入空気に燃料を噴射して混合気とするためのインジェクタ（燃料噴射装置）３が設けられている。電子制御式のインジェクタ３は、ＥＣＵ５０からの駆動信号により駆動制御されて、エンジン１の各気筒に燃料を噴射する。

エンジン１には、冷却水温を検出する冷却水温センサ２２と、クランク軸の回転に同期したパルス信号を出力するクランク角センサ２３とが設けられている。
また、車両（図示せず）の運転者により操作されるアクセルペダルには、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセルポジションセンサ（以下、「ＡＰＳ」と略称する）２４が設けられている。

吸気管８には、吸入空気を浄化するためのエアクリーナ５と、吸気温を検出する吸気温センサ６と、吸入空気量を検出する空気量センサ７と、電子式のスロットルアクチュエータ１２により開閉駆動されるスロットルバルブ９と、スロットルバルブ９の開度をスロットル開度として検出するスロットルポジションセンサ（以下、「ＴＰＳ」と略称する）１０とが設けられている。

排気管１７には、燃焼室１８内に供給される混合気の空燃比を検出するＯ２センサ１４と、排気ガスを浄化するための三元触媒１６とが設けられている。
さらに、吸気管８および排気管１７には、過給機を構成する要素として、吸気管８内のタービン３２および排気管１７内のコンプレッサ３３からなるターボチャージャ３４と、タービン３２を駆動するウェイストゲートアクチュエータ３６と、ウェイストゲートアクチュエータ３６を駆動するウェイストゲートソレノイドバルブ３９と、吸気管８に設けられたインタークーラ４０、エアバイパスパイプ４１およびエアバイパスバルブ４２とが設けられている。

ウェイストゲートソレノイドバルブ３９は、コンプレッサ３３の上流側および下流側に連通された１対のエアパイプと接続されており、ＥＣＵ５０の制御下で開閉駆動される。
エアバイパスパイプ４１およびエアバイパスバルブ４２は、コンプレッサ３３の下流側に配設されたインタークーラ４０の下流側と、吸気管８の上流側とをバイパスしている。
すなわち、エアバイパスパイプ４１およびエアバイパスパイプ４１に介装されたエアバイパスバルブ４２は、コンプレッサ３３により加圧された空気をコンプレッサ３３の下流側から上流側に還流する。なお、後述するように、エアバイパスパイプ４１およびエアバイパスバルブ４２は、省略され得る。

上記各種センサ（吸気温センサ６など）の検出信号は、エンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称する）５０に入力され、各種アクチュエータ（インジェクタ３など）は、ＥＣＵ５０の制御下で駆動される。また、ＥＣＵ５０には、エアコン制御用のエアコンコントロールユニット（以下、「ＡＣＵ」と略称する）５１が接続されている。

図１の構成において、エンジン１の燃焼室１８に連通するインテークマニホールド４の上流側の吸気管８には、燃焼室１８に供給される吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が介装されており、スロットルバルブ９の弁軸には、スロットルアクチュエータ１２（直流式または交流式のモータを有する）が連結されている。スロットルアクチュエータ１２は、燃焼室１８に供給される空気流量がアクセル開度に応じた量に調整されるように、ＥＣＵ５０によって制御される。

図２はＥＣＵ５０の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図２において、ＥＣＵ５０は、点火時期設定手段を含む点火時期補正手段６１と、スロットルアクチュエータ１２を駆動制御する電子スロットル制御手段６２と、エンジン１の減速状態を検出する減速状態検出手段６３と、減速時にスロットルバルブ９の閉速度が小さくなるように補正する閉速度補正手段６４と、インジェクタ３を駆動制御する噴射制御手段６５と、ＡＣＵ５１（外部負荷）の状態を検出する外部負荷検出手段７１とを備えている。

電子スロットル制御手段６２は、各種センサ６０およびＡＰＳ２４から取得される運転状態に応じて、スロットルアクチュエータ１２を駆動し、スロットルバルブ９の開度を制御する。

噴射制御手段６５は、空燃比をフィードバック制御するフィードバック制御手段６６と、エンジン１の全気筒に対して燃料カットを行うための燃料カット制御手段６７と、停止割合設定手段６９を有する燃料噴射設定手段６８と、インジェクタ３を駆動するインジェクタ駆動手段７０とを備えている。

フィードバック制御手段６６は、各種センサ６０から取得されるエンジン１の運転状態に応じた燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段を含み、Ｏ２センサ１４からの空燃比検出値が目標空燃比（燃料噴射量に対応）と一致するように、インジェクタ駆動手段７０を介してインジェクタ３を駆動して、燃料噴射量に応じた空燃比をフィードバック制御する。

燃料カット制御手段６７は、アクセル開度がアクセル全閉時を示す場合に、所定条件下で全気筒に対して燃料カットを行う。

燃料噴射設定手段６８は、エンジン１の減速時でスロットルバルブ９の閉速度を小さくなるように制限しているときに、所定の条件下で、各気筒に対応したインジェクタ３のいずれかを制御するごとに、燃料噴射を停止するか否かを設定する。
また、燃料噴射設定手段６８は、インジェクタ３の制御において、各気筒に対応したインジェクタ３のいずれかを制御するごとに、燃料噴射と燃料噴射停止とを交互に繰り返すように構成されている。

燃料噴射設定手段６８内の停止割合設定手段６９は、所定の条件下での燃料噴射を停止する割合を設定するために、閉速度補正手段６４および外部負荷検出手段７１と関連しており、減速状態検出手段６３が減速状態を検出中であって、閉速度補正手段６４がスロットルバルブ９の閉速度を小さくなるように制限しているときに、外部負荷の大きさに応じて燃料噴射の停止割合を設定する。

また、停止割合設定手段６９は、ＴＰＳ１０からのスロットル開度に基づいて出力トルクを算出する出力トルク算出手段と、ＡＰＳ２４からのアクセル開度に基づいて目標トルクを算出する目標トルク算出手段とを含み、アクセル開度から算出される目標トルクと、スロットルバルブ開度から算出される出力トルクとの比率に応じて、燃料噴射を停止する割合を設定する。

また、停止割合設定手段６９は、燃料カット制御手段６７に関連しており、減速時でスロットルバルブ９の閉速度を小さくなるように制限しているときに、燃料噴射を停止する割合を、アクセル全閉時の全気筒に対する燃料カットの前後で変更する。
さらに、停止割合設定手段６９は、減速時でスロットルバルブ９の閉速度を小さくなるように制限しているときに、燃料噴射を停止する割合を徐々に変化させる。

噴射制御手段６５内のフィードバック制御手段６６は、通常時には、空燃比の検出値が目標値と一致するように、燃料量をフィードバック制御するとともに、燃料噴射設定手段６８が、インジェクタ３を制御するごとに燃料噴射を停止するか否かを設定しているときには、燃料量（空燃比）のフィードバック制御を禁止する。

点火時期補正手段６１は、前述の各種センサ６０から取得した運転状態に応じて、エンジン１の各気筒の点火時期を算出して補正し、点火コイル１９を駆動制御する。
また、点火時期補正手段６１は、噴射制御手段６５内の燃料噴射設定手段６８と関連しており、燃料噴射設定手段６８が、インジェクタ３を制御するごとに燃料噴射を停止するか否かを設定しているときには、エンジン１の出力トルクが目標トルクと一致するように、点火時期を補正する。

次に、ターボチャージャ３４を含む過給機の基本的な動作について説明する。
エアクリーナ５を通って流入した空気は、排気により駆動されるタービン３２に同軸結合されたコンプレッサ３３によって加圧される。加圧された空気は、インタークーラ４０で冷却され、スロットルバルブ９を介してエンジン１の各気筒の燃焼室１８に供給される。

エアバイパスバルブ４２が介装されたエアバイパスパイプ４１は、コンプレッサ３３により加圧された吸入空気を、コンプレッサ３３の下流側からコンプレッサ３３の上流側に還流可能とする。この機能は、コンプレッサ３３の下流側と上流側との差圧によって作用する。

スロットルバルブ９が開いているときには、コンプレッサ３３の下流側の圧力がインテークマニホールド４を介して燃焼室１８に逃げるが、スロットルバルブ９が急速に閉じると、コンプレッサ３３の下流側の加圧空気が逃げ場を失い、エアバイパスバルブ４２が開いて還流するまでに、コンプレッサ３３の下流側の空気の圧力が、サージ限界を超えてサージが発生する場合がある。

そこで、このサージの発生を抑制するために、減速時のスロットルバルブ９の閉速度を制限することにより、加圧された空気を燃焼室１８に逃がして、サージの発生を抑制しているが、スロットルバルブ９の閉速度を制限するので、減速時に燃焼室１８に運転者の要求以上の空気が供給されることになる。したがって、上記制御のままでは、エンジン１の出力が運転者の要求よりも増大して、十分なエンジンブレーキの効きを確保することができない場合がある。

以下、図３のフローチャートを参照しながら、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１による基本的な制御手順について説明する。
この発明の実施の形態１においては、図３のように、減速時にスロットルバルブ９の閉速度を制限している際（ステップＳ６）に、各気筒に取り付けられたインジェクタ３に駆動信号を送信する場合（ステップＳ７）には、噴射制御手段６５は、燃料噴射を停止するか否かを判定し（ステップＳ９）、燃料噴射設定手段６８と関連して所定の設定に応じた燃料噴射を停止する駆動信号を送信（ステップＳ１０）すること（以下、「間欠燃料カット」と略称する）により、エンジン１の出力トルクを低減させて、エンジンブレーキの効きを確保する。

図３において、まず、電子スロットル制御手段６２は、ＡＰＳ２４からのアクセル開度を含む運転状態に応じて目標スロットル開度を算出し（ステップＳ１）、点火時期補正手段６１は、運転状態に応じて燃料噴射量を演算する（ステップＳ２）。

続いて、減速状態検出手段６３は、エンジン１が減速中であるか否かを判定し（ステップＳ３）、減速中でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、図３の処理ルーチンを直ちに終了する。

一方、ステップＳ３において、減速中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、閉速度補正手段６４は、目標スロットル開度の閉速度制限用の下限値に対応する制限値を算出し（ステップＳ４）、目標スロットル開度が制限値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５において、目標スロットル開度≧制限値（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、目標スロットル開度を制限する必要がないので、図３の処理ルーチンを直ちに終了する。

一方、ステップＳ５において、目標スロットル開度＜制限値（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、スロットルバルブ９の閉速度を制限するために、閉速度補正手段６４は、目標スロットル開度を制限値に更新設定する（ステップＳ６）。

次に、噴射制御手段６５は、インジェクタ（燃料噴射装置）３に対する制御タイミングであるか否かを判定し（ステップＳ７）、インジェクタ３の制御タイミングでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、図３の処理ルーチンを直ちに終了する。

一方、ステップＳ７において、インジェクタ３の制御タイミングである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続いて、燃料カット制御手段６７による燃料カット中であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
ステップＳ８において、燃料カット中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、図３の処理ルーチンを直ちに終了する。

一方、ステップＳ８において、燃料カット中でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、燃料噴射設定手段６８による設定状態が燃料噴射停止中であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９において、燃料噴射停止中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、噴射制御手段６５は、間欠燃料カットを行うために、燃料噴射停止用の駆動信号を送信して、インジェクタ３に対する駆動信号をＯＦＦ（非励磁）とし、燃料噴射を停止して（ステップＳ１０）、図３の処理ルーチンを終了する。
一方、ステップＳ９において、燃料噴射停止中でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、燃料噴射を行い（ステップＳ１１）、図３の処理ルーチンを終了する。

以上のように、図３の基本的な処理ルーチンにより、エンジンブレーキの効きを確保することができる。
ただし、ステップＳ９のみの判定処理によれば、燃料噴射停止の設定結果のみに依存するので、燃料噴射の停止割合を過剰に増やした場合や、燃料噴射を停止する気筒が特定気筒に集中した場合に、車体振動が生じる可能性がある。

次に、図１および図２とともに、図４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る燃料噴射設定手段６８による燃料噴射停止条件に基づく動作について説明する。ここでは、燃料噴射設定手段６８が１つのインジェクタ３に対して、燃料噴射と燃料噴射停止とを交互に実行する場合を例にとって説明する。
図４において、前述（図３参照）と同様の処理（ステップＳ１〜Ｓ８、Ｓ１０およびＳ１１）については、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

前述のステップＳ９に対応したステップＳ９１においては、燃料噴射設定手段６８による設定状態の判定を行うとともに、判定結果が燃料噴射であった場合に、ステップＳ１１に進む前に、今回の制御気筒のインジェクタ３に関して、前回の制御状態が燃料噴射であったか否かを判定する。

ステップＳ９１において、前回制御が燃料噴射である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、燃料噴射設定手段６８が燃料噴射を設定していても、ステップＳ１０に進み、燃料噴射を停止する。
一方、ステップＳ９１において、前回制御が燃料噴射でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１１に進み、燃料噴射を行う。

このように、前述のステップＳ９に代えてステップＳ９１を適用し、インジェクタ３の制御において、各気筒に対応したインジェクタ３のいずれかを制御するごとに、各気筒に取り付けられたインジェクタ３の制御ごとに前回燃料噴射が行われたか否かを判定して、前回に燃料噴射が行われていれば噴射停止用の駆動信号を送信し（ステップＳ１０）、前回燃料噴射が行われていなければ燃料噴射の駆動信号を送信する（ステップＳ１１）。

これにより、燃料噴射と燃料噴射停止とが交互に実行されるので、エンジンブレーキの効きを確保しつつ、車体振動を抑えることができる。
なお、ステップＳ９１の判定機能、および、燃料噴射と燃料噴射停止とを交互に繰り返す機能は、燃料噴射設定手段６８に含まれていてもよい。

次に、図１および図２とともに、図５および図６のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る停止割合設定手段６９による具体的な動作について説明する。
図６は図５内の燃料噴射の停止割合設定処理（ステップＳ１６）を具体的に示している。

前述のように、停止割合設定手段６９は、アクセル開度から算出される目標トルクとスロットルバルブ開度から算出される出力トルクとの比率に応じて、燃料噴射を停止する割合を設定するとともに、減速時でスロットルバルブ９の閉速度を小さくなるように制限しているときに、燃料噴射を停止する割合を外部負荷の大きさに応じて設定する。

図５において、前述（図３参照）と同様のステップＳ１〜Ｓ１１については、詳述を省略する。
まず、停止割合設定手段６９は、アクセル開度を検出するとともに（ステップＳ１２）、スロットル開度を検出し（ステップＳ１３）、アクセル開度に基づく目標トルクおよびスロットル開度に基づく出力トルク（想定値）を算出して（ステップＳ１４）、ステップＳ１に進む。

次に、電子スロットル制御手段６２および噴射制御手段６５は、ステップＳ１、Ｓ２により目標スロットル開度および燃料噴射量を算出し、続いて、点火時期補正手段６１は、点火時期を演算し（ステップＳ１５）、減速状態検出手段６３は、ステップＳ３の減速判定処理に進む。

以下、前述のステップＳ３〜Ｓ７を実行し、ステップＳ７において、インジェクタ３の制御タイミングである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、停止割合設定手段６９は、燃料噴射を停止する割合を設定するための処理ルーチン（図６参照）を実行し（ステップＳ１６）、ステップＳ８以降の処理に進む。

停止割合設定処理（ステップＳ１６）を示す図６において、停止割合設定手段６９は、まず、外部負荷検出手段７１を介して、ＡＣＵ５１からの負荷情報を取得し（ステップＳ１６１）、エアコンがＯＮされているか否かを判定する（ステップＳ１６２）。
この場合、ＥＣＵ５０には、エアコン（エンジン１の外部負荷となる）を制御するＡＣＵ５１が接続されており、エアコンの駆動状態を示す信号がＡＣＵ５１からＥＣＵ５０に入力されているので、ＥＣＵ５０内の外部負荷検出手段７１は、エアコンが駆動されているか否かを判定することができる。

ステップＳ１６２において、エアコンがＯＮされている（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、停止割合設定手段６９は、エアコンＯＮ時の燃料噴射停止割合を設定して（ステップＳ１６３）、図６の処理ルーチンを終了する。
一方、ステップＳ１６２において、エアコンがＯＦＦされている（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、エアコンＯＦＦ時の燃料噴射停止割合を設定して（ステップＳ１６４）、図６の処理ルーチンを終了する。

このように、停止割合設定手段６９は、エアコン駆動中においては、エアコン駆動時の負荷状態に応じた停止割合を設定し（ステップＳ１６３）、エアコン停止中においては、外部負荷が無い状態での停止割合を設定する（ステップＳ１６４）ので、エアコンの駆動状態に関わらず、減速時のエンジンブレーキの効きを確保することができる。

なお、ＥＣＵ５０内の停止割合設定手段６９で設定した所定の停止割合に応じて、燃料噴射を停止する駆動信号を送信する手法としては、たとえば、以下を適用することができる。
すなわち、図５内のステップＳ９において、所定の停止割合（気筒数）と燃料噴射を停止した気筒数とを比較し、燃料噴射を停止した気筒数が小さい場合には、燃料噴射を停止するための駆動信号を送信し（ステップＳ１０）、それ以外の場合には、燃料噴射を実行するための駆動信号を送信する（ステップＳ１１）ことで実現することができる。

次に、図１、図２および図５とともに、図７のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る停止割合設定手段６９による燃料カット制御時（アクセル全閉時の全気筒に対する燃料カット時）での停止割合の設定動作について説明する。
前述のように、停止割合設定手段６９は、減速時でスロットルバルブ９の閉速度を小さくなるように制限しているときに、燃料噴射を停止する割合を、アクセル全閉時の全気筒に対する燃料カットの前後で変更する。

図７は図５内のステップＳ１６に対応している。
図７において、まず、停止割合設定手段６９は、燃料カット制御手段６７により、アクセル全閉時の燃料カットが実行されたか否かを判定する（ステップＳ１６５）。

ステップＳ１６５において、全閉時の燃料カットが実行済み（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、停止割合設定手段６９は、燃料カット復帰時における燃料噴射の停止割合を設定して（ステップＳ１６６）、図７の処理ルーチンを終了する。
一方、ステップＳ１６５において、全閉時の燃料カットが実行されていない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、減速時における燃料噴射の停止割合を設定して（ステップＳ１６７）、図７の処理ルーチンを終了する。

このように、間欠燃料カット（図５内のステップＳ１０）中に、ステップＳ１６５において、アクセル全閉時の燃料カットが実行されたと判定された場合には、燃料噴射の停止割合を、燃料カット実行前の出力抑制の設定値（ステップＳ１６６）とは別の設定値にする（ステップＳ１６７）。
これにより、燃料カット終了時にはエンジン１の回転速度が低下しているので、エンジンブレーキの効きよりも、エンジン１の出力トルクを優先した燃料噴射の停止割合を設定することができ、エンジン回転速度の異常低下を防止することができる。

次に、図８の説明図を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る停止割合設定手段６９による燃料噴射の停止割合の具体的な変更設定動作について説明する。
前述のように、停止割合設定手段６９は、減速時でスロットルバルブ９の閉速度を小さくなるように制限しているときに、燃料噴射を停止する割合を徐々に変化させる。

図８は予め設定されたマップを示しており、順次に制御される気筒１、２、・・・、２８、・・・に対して、燃料噴射するか否かが、燃料噴射停止「０」、燃料噴射「１」が与えられている。
すなわち、燃料カットが「１／４気筒カット」を目標とする場合には、連続的な噴射気筒数ｎを、ｎ＝６から、段階的に、ｎ＝５、ｎ＝４、ｎ＝３、と徐々に減少させていくことにより、制御気筒１９（太線枠参照）において、目標の「１／４気筒カット」の状態となる。

同様に、燃料カットが「１／３気筒カット」を目標とする場合には、連続的な噴射気筒数ｎを、ｎ＝６から、段階的に、ｎ＝５、ｎ＝４、ｎ＝３、ｎ＝２、と徐々に減少させていくことにより、制御気筒２３（太線枠参照）において、目標の「１／３気筒カット」の状態となる。

図８のように、間欠燃料カットの開始時点（気筒１＝「０」）から、次に燃料噴射を停止する設定とするまでの気筒数ｎが、全気筒数を初期値として、所定の燃料噴射停止割合になるまで徐々に減るように、マップを検索することにより、間欠燃料カット開始時点から所定の燃料噴射停止割合になるまで徐々に燃料噴射を停止する割合が変化するように、燃料噴射を停止するか否か設定を行う（図５内のステップＳ９）ことにより、減速時のエンジンブレーキの効きの変化を低減することができる。

次に、図９の説明図を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る停止割合設定手段６９によるアクセル開度およびスロットル開度に基づく燃料噴射停止割合の変更設定動作について説明する。
図９は前述（図５参照）のステップＳ１４およびＳ１６に関連したマップ例を示している。図９において、横軸は目標トルク、縦軸は出力トルクの算出値（想定値）に対応し、マトリクス内の「Ａ１、Ａ２、・・・、Ａ７」は、燃料噴射の停止割合（Ａ１＜Ａ２＜・・・＜Ａ７）を示している。

前述のように、停止割合設定手段６９には、アクセル開度およびスロットル開度を示す信号が入力されている。また、停止割合設定手段６９には、アクセル開度から運転者の目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、スロットル開度からエンジン１の出力トルクを算出する出力トルク算出手段とが設けられている。

前述のステップＳ１４において、停止割合設定手段６９内の出力トルク算出手段は、スロットル開度に基づいて、間欠燃料カットによる出力トルクの変化を加味しないエンジン１の出力トルク（想定値）を算出する。

また、ステップＳ１６において、停止割合設定手段６９は、図９のマップを検索することにより、停止割合を求める。
図９のマップにおいては、目標トルクと出力トルク（想定値）との比率に基づいて、目標トルクおよび想定出力トルクと燃料噴射の停止割合Ａ１〜Ａ７とが予め関連付けられている。すなわち、目標トルクに対する想定出力トルクが低い場合には、小さい停止割合Ａ１が設定され、目標トルクに対する想定出力トルクが高い場合には、大きい停止割合Ａ７が設定される。

このように、停止割合設定手段６９で求めた停止割合（気筒数）ごとに、停止割合設定手段６９からインジェクタ駆動手段７０に対して燃料噴射を停止する信号を送ることにより、運転者の要求するエンジンブレーキの効きを確保することができる。

なお、図１に示すように、エキゾーストマニホールド１５に取り付けられたＯ２センサ１４は、燃焼室１８に供給された混合気の空燃比を計測しており、空燃比の検出信号をフィードバック制御手段６６に入力している。これにより、フィードバック制御手段６６は、ステップＳ２（図３〜図５参照）において、Ｏ２センサ１４からの検出信号に基づき、燃料噴射量が適正になるように空燃比に応じた燃料補正量を演算している。

ただし、前述のように、フィードバック制御手段６６は、停止割合設定手段６９に基づく間欠燃料カット中においては、Ｏ２センサ１４で計測した空燃比から燃料補正量を求める条件を不成立にすることにより、空燃比による燃料補正量の演算を禁止する。
これにより、間欠燃料カット後に燃焼室１８に供給される混合気において、燃料噴射を停止したことによる空燃比のズレを回避して、排気ガスの悪化を抑制することができる。

次に、図１および図２とともに、図１０のフローチャートおよび図１１の説明図を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る停止割合設定手段６９に関連した点火時期補正手段６１（点火時期設定手段を含む）の動作について説明する。
図１１は点火時期補正量のマップを示しており、目標トルク（横軸）および出力トルク（縦軸）と各マトリクス内の点火時期遅角量Ｃ１〜Ｃ７（｜Ｃ１｜＜｜Ｃ２｜＜・・・＜｜Ｃ７｜）とを関連付けている。

図１０において、まず、点火時期補正手段６１（点火時期設定手段）は、各種センサ６０から取得される運転状態に基づいて、基本的な点火時期を設定するとともに（ステップＳ１５１）、点火時期を補正演算する（ステップＳ１５２）。
続いて、減速時の停止割合設定手段６９による間欠燃料カット時における点火時期補正量を設定し（ステップＳ１５３）、現在の運転状態が減速中であるか否かを判定する（ステップＳ１５４）。

このとき、点火時期補正手段６１は、減速時におけるスロットルバルブ９の閉速度補正状態と、アクセル開度に基づく目標トルクと、スロットル開度に基づく出力トルクとを、図２に示すように、停止割合設定手段６９を介して取得してもよく、閉速度補正手段６４、ＡＰＳ２４およびＴＰＳ１０から直接取得してもよい。

ステップＳ１５４において、減速中でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、図１０の処理ルーチンを直ちに終了する。
一方、ステップＳ１５４において、減速中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、減速時の点火時期補正量を減算して、点火コイル１９の駆動タイミング（点火プラグ２０の点火時期）を遅角側に補正し（ステップＳ１５５）、図１０の処理ルーチンを終了する。

このように、減速状態であってスロットルバルブ９の閉速度を制限している際に（ステップＳ１５４）、停止割合設定手段６９による間欠燃料カットとともに、点火コイル１９および点火プラグ２０による点火時期の遅角制御を行う（ステップＳ１５５）ことにより、エンジンブレーキの効きを最大限に確保することができる。

このとき、たとえば、目標トルクと想定出力トルクに基づき、図１１に示す目標トルクおよび出力トルクと点火時期の遅角量Ｃ１〜Ｃ７を関連付けたマップを検索することにより、ＥＣＵ５０で点火時期の補正量を設定する（ステップＳ１５３）ことにより、運転者の要求するエンジンブレーキの効きを確保することができる。

なお、図１１において、点火時期補正量Ｃ１〜Ｃ７は、目標トルクと想定出力トルクとの１次相関特性（破線参照）よりも上側（目標トルク＜想定出力トルク）の領域では正の値であり、１次相関特性よりも下側（目標トルク＞想定出力トルク）の領域では負の値である。つまり、目標トルク＞想定出力トルクの領域では、点火時期補正量の減算処理（ステップＳ１５５）により、点火時期が進角側（出力トルク増大側）に補正される。
これにより、エンジン１の出力トルクが目標トルクと一致するように、点火時期を補正することができる。

また、この発明の実施の形態１によれば、図１内のエアバイパスパイプ４１およびエアバイパスバルブ４２を取り外したとしても、エアバイパスパイプ４１およびエアバイパスバルブ４２を備えている場合と同等のエンジンブレーキの効きを確保することができる。
すなわち、スロットルバルブ９の閉速度を制限して（ステップＳ５、Ｓ６）、スロットルバルブ９を経由して加圧空気を燃焼室１８へ逃がすことにより、コンプレッサ３３の下流側の圧力を低減してサージを抑制することができるうえ、燃料噴射の停止割合を、たとえば加圧空気に対して予め設定されたマップを検索して適正に設定する（ステップＳ１６）ことができるので、過給機の下流の吸気圧力を過給機の上流に逃がすためのエアバイパスパイプ４１およびエアバイパスバルブ４２を除去しても、エンジンブレーキの効きを確保することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、過給機の下流側のスロットルバルブ９を開閉するスロットルアクチュエータ１２と、アクセル開度（検出値）に応じた基本スロットル開度（目標値）を求めるとともに、スロットル開度（検出値）が目標開度と一致するようにスロットルアクチュエータ１２を調整制御する電子スロットル制御手段６２と、サージ抑制制御を行うための減速条件が成立しているか否かを判定する減速状態検出手段６３と、運転状態に応じた燃料量を算出する噴射制御手段６５と、各気筒に取り付けられたインジェクタ３（燃料噴射装置）を制御するごとに燃料噴射を停止するか否かを設定する燃料噴射設定手段６８とを備え、燃料噴射設定手段６８は、減速時におけるサージ抑制用のスロットルバルブ９の閉速度規制時において、各気筒のインジェクタ３を制御するごとに、所定の割合で燃料噴射を停止するので、エンジンブレーキの効きを確保することができる。

また、燃料噴射設定手段６８は、減速時におけるサージ抑制用のスロットルバルブ９の閉速度規制時において、インジェクタ３を制御するごとに、燃料噴射の実行と停止とを１気筒ずつ交互に繰り返し設定するので、エンジン１を搭載した車両の車体振動を抑制するとともに、エンジンブレーキの効きを確保することができる。

また、エンジン１の外部負荷を検出する外部負荷検出手段７１と、燃料噴射の停止割合を設定する停止割合設定手段６９とを備え、減速時における燃料噴射の停止割合を外部負荷に応じて設定するので、外部負荷が変化した場合でも、インジェクタ３を制御するごとに、外部負荷に応じた割合で燃料噴射を停止することができ、エンジンブレーキの効きを確保することができる。

また、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するＡＰＳ２４と、アクセル全閉時に全気筒の燃料カットを行う燃料カット制御手段６７とを備え、停止割合設定手段６９は、減速時におけるサージ抑制用のスロットルバルブ９の閉速度規制時に、燃料噴射の停止割合を、全閉燃料カットの前後でそれぞれ設定し、減速時に全気筒燃料カット実行まではエンジンブレーキの効きを確保するとともに、全気筒燃料カット解除後には燃料噴射を停止する割合を全気筒燃料カット前とは別の値に設定するので、全気筒燃料カット解除後のエンジン回転速度の低下を抑制することができる。

また、停止割合設定手段６９は、減速時におけるサージ抑制用のスロットルバルブ９の閉速度規制時において、各気筒に取り付けられたインジェクタ３を制御するごとに、燃料噴射を停止する割合を徐々に変化させて、エンジン１の出力トルクを連続的に変化させるので、さらに適切な減速度感の変化を与えることができる。

また、停止割合設定手段６９は、アクセル開度から目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、スロットル開度から出力トルクを算出する出力トルク算出手段とを含み、減速時におけるサージ抑制用のスロットルバルブ９の閉速度規制時において、燃料噴射の停止割合を、運転者の要求する目標トルクと実際のエンジン１の出力トルク（想定値）との比率に応じて設定するので、運転者の要求するエンジンブレーキの効きを確保することができる。

また、燃焼室１８に供給される混合気の空燃比を求めるＯ２センサ１４と、空燃比の検出値から燃料補正量を求めるフィードバック制御手段６６とを備え、フィードバック制御手段６６は、空燃比よる燃料補正を行う条件が成立しているか否かを判定する燃料補正条件判定手段を含み、燃料噴射設定手段６８は、インジェクタ３を制御するごとに燃料噴射を停止するか否かを設定する条件が成立しているか否かを判定する噴射条件判定手段を含み、インジェクタ３の制御ごとに燃料噴射の有無を設定している期間においては、空燃比から燃料補正量を求める条件を不成立にすることにより、燃料噴射を停止したことによるフィードバック制御手段６６における空燃比の誤学習を禁止して、燃焼室内に供給される混合気の空燃比のズレを抑制するので、スロットルバルブ９の閉速度規制後の燃焼状態を良好に維持して排気ガスの悪化を防ぐことができる。

また、運転状態に応じた点火時期補正手段６１を備え、燃料噴射設定手段６８は、インジェクタ３を制御するごとに、燃料噴射を停止するか否かを設定する条件が成立しているか否かを判定する噴射条件判定手段を含み、点火時期補正手段６１は、インジェクタ３の制御ごとに燃料噴射を停止するか否かを設定しているときに点火時期を適切に設定するので、所定の割合で燃料噴射を停止するとともに、エンジン１の出力トルクを抑制してエンジンブレーキの効きを最大限に確保することができる。

さらに、過給機のサージが発生しない圧力領域においてスロットルバルブ９の閉速度を制限し、所定の割合で燃料噴射を停止してエンジンブレーキの効きを確保することにより、過給機の下流側の過給圧を過給機の上流側に還流する必要がなくなるので、過給機付きのエンジン１において、過給機の下流側の過給空気を過給機の上流側に逃がすエアバイパスパイプ４１およびエアバイパスバルブ４２を省略することができ、還流用の部品を削減してコストダウンを実現することができる。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関制御装置のシステム全体を概略的に示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＣＵの具体的構成を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＣＵの制御動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るＥＣＵの制御動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るＥＣＵの制御動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る負荷状態に応じた燃料噴射停止割合の設定動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る燃料カット時の燃料噴射停止割合の設定動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る燃料噴射停止割合の一例を表で示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る燃料噴射停止割合の設定マップを示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る減速時の点火時期補正動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る点火時期の補正量マップを示す説明図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）、３ インジェクタ（燃料噴射装置）、８ 吸気管、９ スロットルバルブ、１０ ＴＰＳ（スロットルポジションセンサ）、１２ スロットルアクチュエータ、１４ Ｏ２センサ（空燃比検出手段）、１７ 排気管、１８ 燃焼室、１９ 点火コイル、２０ 点火プラグ、２４ ＡＰＳ（アクセルポジションセンサ）、３２ タービン、３３ コンプレッサ、３４ ターボチャージャ、３６ ウェイストゲートアクチュエータ、３９ ウェイストゲートソレノイドバルブ、４０ インタークーラ、４１ エアバイパスパイプ、４２ エアバイパスバルブ、５０ ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）、５１ ＡＣＵ（エアコンコントロールユニット）、６０ 各種センサ、６１ 点火時期補正手段、６２ 電子スロットル制御手段、６３ 減速状態検出手段、６４ 閉速度補正手段、６５ 噴射制御手段、６６ フィードバック制御手段（燃料噴射量演算手段）、６７ 燃料カット制御手段、６８ 燃料噴射設定手段、６９ 停止割合設定手段、７０ インジェクタ駆動手段、７１ 外部負荷検出手段。

Claims (9)

1. 内燃機関の燃焼室に供給される吸入空気量を調節するためのスロットルバルブと、
   前記内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
   前記内燃機関の各気筒に燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射装置と、
   前記燃料噴射量に応じて前記燃料噴射装置を制御する噴射制御手段と、
   前記運転状態に応じてスロットルバルブの開度を制御する電子スロットル制御手段と、
   前記スロットルバルブの閉速度が小さくなるように補正する閉速度補正手段と、
   前記内燃機関の減速状態を検出する減速状態検出手段と
   を備えた内燃機関制御装置において、
   前記噴射制御手段は、燃料噴射設定手段を含み、
   前記燃料噴射設定手段は、前記内燃機関の減速時で前記スロットルバルブの閉速度を小さくなるように制限しているときに、所定の条件下で、前記各気筒に対応した燃料噴射装置のいずれかを制御するごとに、燃料噴射を停止するか否かを設定することを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記燃料噴射設定手段は、前記燃料噴射装置の制御において、前記各気筒に対応した燃料噴射装置のいずれかを制御するごとに、燃料噴射と燃料噴射停止とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記内燃機関の外部負荷を検出する外部負荷検出手段を備え、
   前記燃料噴射設定手段は、前記所定の条件下での燃料噴射を停止する割合を設定する停止割合設定手段を含み、
   前記停止割合設定手段は、前記減速時で前記スロットルバルブの閉速度を小さくなるように制限しているときに、前記燃料噴射を停止する割合を前記外部負荷の大きさに応じて設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出手段を備え、
   前記噴射制御手段は、前記アクセル開度がアクセル全閉時を示す場合に、所定条件下で全気筒に対して燃料カットを行うための燃料カット制御手段を含み、
   前記燃料噴射設定手段は、前記所定の条件下での燃料噴射を停止する割合を設定する停止割合設定手段を含み、
   前記停止割合設定手段は、前記減速時で前記スロットルバルブの閉速度を小さくなるように制限しているときに、前記燃料噴射を停止する割合を、前記アクセル全閉時の全気筒に対する燃料カットの前後で変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記停止割合設定手段は、前記減速時で前記スロットルバルブの閉速度を小さくなるように制限しているときに、前記燃料噴射を停止する割合を徐々に変化させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関制御装置。
6. アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出手段と、
   前記スロットルバルブの開度をスロットル開度として検出するスロットル開度検出手段とを備え、
   前記停止割合設定手段は、前記アクセル開度から算出される目標トルクと前記スロットルバルブ開度から算出される出力トルクとの比率に応じて、前記燃料噴射を停止する割合を設定することを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
7. 前記燃焼室内に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
   前記噴射制御手段は、
   通常時には、前記空燃比の検出値が目標値と一致するように、燃料量をフィードバック制御するとともに、
   前記燃料噴射設定手段が、前記燃料噴射装置を制御するごとに燃料噴射を停止するか否かを設定しているときには、前記燃料量のフィードバック制御を禁止することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
8. 前記運転状態に応じて前記各気筒の点火時期を補正する点火時期補正手段を備え、
   前記点火時期補正手段は、前記燃料噴射設定手段が、前記燃料噴射装置を制御するごとに燃料噴射を停止するか否かを設定しているときには、前記内燃機関の出力トルクが目標トルクと一致するように、前記点火時期を補正することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
9. 前記燃焼室内に供給される空気を過給するための過給機を備えたことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。

Images