JP2024135019A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カットの実行中の未燃燃料の排出による排ガス性能の悪化を抑制でき、燃料カットの実行により燃費やドライバビリティを向上させることができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵの制御部は、燃料カット実行条件が成立した場合に（ステップＳ１でＹｅｓ）、燃料カットを実行するタイミングを遅延させ、燃料カットをステップＳ１０で実行するまでの遅延期間中は、吸気行程において燃料噴射を行うようにインジェクタの燃料噴射タイミングを設定する（ステップＳ６）。また、制御部は、燃料カットの遅延期間中は、吸気ポート内に残留するポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量にインジェクタにより噴射する燃料の量を加算した値が気筒５内での燃焼に必要な燃料の量となるようにインジェクタによる燃料噴射量を設定し（ステップＳ５）、この設定した燃料噴射量で燃料噴射を行う（ステップＳ７）。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁とを備えるデュアルインジェクションシステムにおいて、フューエルカットに伴って排気通路に排出される未燃燃料を少なくすることを目的として、フューエルカット実行条件の成立した後、先ず、ポート噴射を停止し、ポート噴射を停止した時点から所定期間が経過した後に筒内噴射を停止することにより、筒内噴射が停止されるまでの所定期間の間、吸気通路構成部材から離脱して気筒内に流入する付着流入燃料に加えて筒内噴射による燃料が筒内に供給されるようにした技術が記載されている。

特開２００７－６４１３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、ポート噴射の停止前に発生した付着流入燃料を、ポート噴射の停止後の筒内噴射による燃料と合わせて燃焼させるものであるため、筒内噴射を行わずポート噴射のみを行う内燃機関には適応できない。このため、ポート噴射を行う内燃機関においては、燃料カットの実行中の未燃燃料の排出による排ガス性能の悪化を抑制できないという問題があった。また、排ガス性能の悪化を回避するために燃料カットを禁止した場合、燃料カットによる燃費向上やドライバビリティの向上ができないという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、燃料カットの実行中の未燃燃料の排出による排ガス性能の悪化を抑制でき、燃料カットの実行により燃費やドライバビリティを向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、内燃機関の吸気ポートに燃料噴射を行うインジェクタを備える内燃機関において、所定の燃料カット実行条件が成立した場合に燃料噴射を停止する燃料カットを実行する制御部を備える内燃機関の制御装置であって、前記制御部は、前記燃料カット実行条件が成立した場合に、前記燃料カットを実行するタイミングを遅延させ、前記燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において燃料噴射を行うように前記インジェクタの燃料噴射タイミングを設定し、前記吸気ポート内に残留するポートウェット燃料のうち気筒内に吸入される燃料の量に前記インジェクタにより噴射する燃料の量を加算した値が前記気筒内での燃焼に必要な燃料の量となるように、燃料噴射を行うことを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、燃料カットの実行中の未燃燃料の排出による排ガス性能の悪化を抑制でき、燃料カットの実行により燃費やドライバビリティを向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の制御装置の構成図である。 図２は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 図３は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の制御装置の制御状態の推移を説明するタイミングチャートである。 図４は、本発明の第２実施例に係る内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 図５は、本発明の第３実施例に係る内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の第３実施例に係る内燃機関の制御装置による吸気弁の開閉タイミングの変更動作を説明する図である。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気ポートに燃料噴射を行うインジェクタを備える内燃機関において、所定の燃料カット実行条件が成立した場合に燃料噴射を停止する燃料カットを実行する制御部を備える内燃機関の制御装置であって、制御部は、燃料カット実行条件が成立した場合に、燃料カットを実行するタイミングを遅延させ、燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において燃料噴射を行うようにインジェクタの燃料噴射タイミングを設定し、吸気ポート内に残留するポートウェット燃料のうち気筒内に吸入される燃料の量にインジェクタにより噴射する燃料の量を加算した値が気筒内での燃焼に必要な燃料の量となるように、燃料噴射を行うことを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、燃料カットの実行中の未燃燃料の排出による排ガス性能の悪化を抑制でき、燃料カットの実行により燃費やドライバビリティを向上させることができる。

（第１実施例）

以下、本発明の第１実施例に係る内燃機関の制御装置について図面を用いて説明する。図１から図３は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の制御装置を説明する図である。

図１に示すように、本発明の第１実施例に係る内燃機関１は、例えば直列４気筒のガソリンエンジンで構成されている。なお、内燃機関１の気筒数は４気筒に限られない。また、内燃機関１は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンであってもよい。

内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に締結されたシリンダヘッド３とを含んで構成されている。シリンダブロック２には、気筒５が形成されている。気筒５には、気筒５内を上下に往復動可能なピストン６が収納されている。また、気筒５の上部には燃焼室７が設けられている。

内燃機関１は、気筒５内でピストン６が往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。

ピストン６は、コネクティングロッド８を介してクランクシャフト９に連結されている。コネクティングロッド８は、ピストン６の往復運動をクランクシャフト９の回転運動に変換する。

シリンダヘッド３には、点火プラグ１０と、吸気ポート１１と、排気ポート１２とが設けられている。点火プラグ１０は、燃焼室７内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド３に設けられ、図示しないイグナイタによってその点火時期が調整される。

吸気ポート１１は、燃焼室７と後述する吸気通路１６ａとを連通している。吸気ポート１１には、吸気弁１４が設けられている。排気ポート１２は、燃焼室７と後述する排気通路２６ａとを連通している。排気ポート１２には、排気弁２４が設けられている。

吸気弁１４および排気弁２４は、クランクシャフト９との間に巻き掛けられた図示しないタイミングチェーンまたはタイミングベルトによって開閉される。

また、シリンダヘッド３の吸気ポート１１側には、吸気管１６が接続されている。吸気管１６の内部には、吸気ポート１１と連通する吸気通路１６ａが形成されている。吸気通路１６ａには、電子制御式のスロットルバルブ１８が設けられている。

スロットルバルブ１８は、後述するＥＣＵ５０に電気的に接続されている。したがって、スロットルバルブ１８は、ＥＣＵ５０からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。

また、内燃機関１は、インジェクタ１３を備えている。インジェクタ１３は、ポート噴射式の燃料噴射弁であり、内燃機関１の吸気ポート１１に燃料噴射を行う。インジェクタ１３は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を噴射する。

このように構成された内燃機関１において、吸気通路１６ａを通過する空気は、スロットルバルブ１８により流量が調整された後、吸気ポート１１に導入される。そして、吸気ポート１１に導入された空気は、インジェクタ１３から噴射された燃料と混合され、燃焼室７に導入される。

一方、シリンダヘッド３の排気ポート１２側には、排気管２６が接続されている。排気管２６の内部には、排気ポート１２と連通する排気通路２６ａが形成されている。排気通路２６ａ上には、触媒２７が設けられている。触媒２７は、燃焼室７から排出された排気ガスを浄化する。触媒２７は、排気ガス中に含まれる有害物質である炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx）を同時に浄化する三元触媒からなり、理論空燃比において最大の排気ガス浄化性能を発揮する。

内燃機関１は、水温センサ２８、上流側排ガスセンサ２９、下流側排ガスセンサ３０、クランク角センサ３２、吸気温センサ４１、エアフローセンサ４２およびアクセル開度センサ４３を備えている。

水温センサ２８は、シリンダブロック２に形成されたウォータジャケット２ａ内を流通する冷却水の温度（冷却水温度）、すなわちエンジン水温を検出する。

上流側排ガスセンサ２９は、触媒２７よりも排気方向上流側に設けられており、触媒２７で浄化される前の排気ガスに基づいて混合気の空燃比を測定する。下流側排ガスセンサ３０は、触媒２７よりも排気方向上流側に設けられており、触媒２７で浄化された後の排気ガスに基づいて混合気の空燃比を測定する。上流側排ガスセンサ２９および下流側排ガスセンサ３０は、理論空燃比を基準にしてリッチ側とリーン側とで出力が急変する出力特性を有する酸素センサである。なお、上流側排ガスセンサ２９および下流側排ガスセンサ３０として、酸素センサに代わって、空燃比に対してリニアな出力特性を有するＡ／Ｆセンサを用いてもよい。

クランク角センサ３２は、クランクシャフト９の回転角度（クランク角）を検出し、検出信号をＥＣＵ５０に出力する。したがって、クランク角センサ３２はエンジン回転速度を検出する。

吸気温センサ４１は、吸気通路１６ａにおけるスロットルバルブ１８の上流側を通過する空気の温度（吸気温度）を検出し、検出信号をＥＣＵ５０に出力する。

エアフローセンサ４２は、吸気通路１６ａにおけるスロットルバルブ１８の下流側を通過する空気の量（吸入空気量）を検出し、検出信号をＥＣＵ５０に出力する。

アクセル開度センサ４３は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出し、検出信号をＥＣＵ５０に出力する。

内燃機関１は、可変動弁機構３Ａを備えている。可変動弁機構３Ａは、吸気弁１４用の図示しないカムシャフトに設けられており、吸気弁１４の開閉タイミング（バルブタイミング）を変更する。詳しくは、可変動弁機構３Ａは、吸気弁１４の開閉タイミングを、基準タイミングに対して遅角側または進角側に変更する。なお、可変動弁機構３Ａは、吸気弁１４の開閉タイミング（バルブタイミング）を変更するだけでなく、吸気弁１４の開閉量（リフト量）を変更するものであってもよい。

上述のように構成された内燃機関１は、内燃機関の制御装置としてのＥＣＵ（Engine Control Unit）５０によってその運転状態が制御されるようになっている。ＥＣＵ５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。

ＥＣＵ５０の入力側には、ＣＡＮ等の規格の通信ラインを介して、水温センサ２８、上流側排ガスセンサ２９、下流側排ガスセンサ３０、クランク角センサ３２、吸気温センサ４１、エアフローセンサ４２、アクセル開度センサ４３等の各種センサ類が接続されている。

一方、ＥＣＵ５０の出力側には、ＣＡＮ等の規格の通信ラインを介して、前述した点火プラグ１０、インジェクタ１３、スロットルバルブ１８、可変動弁機構３Ａ等の各種装置が接続されている。

ＥＣＵ５０は、ドライバによる操作や内燃機関１の運転状態等に基づいて、点火プラグ１０、インジェクタ１３、スロットルバルブ１８、可変動弁機構３Ａを制御する。また、ＥＣＵ５０は、通信ラインを介して各種のセンサ、アクチュエータおよび他の制御ユニットと通信する通信機能を有する。ＥＣＵ５０は、インジェクタ１３への通電時期および通電時間を制御することで、内燃機関１への燃料噴射時期および燃料噴射量を制御する。

ＥＣＵ５０は、制御部５１を備えており、この制御部５１は、減速時やシフトチェンジ時等の内燃機関１への要求トルクが小さい状況において、所定の燃料カット実行条件が成立した場合、インジェクタ１３による燃料噴射を停止する燃料カットを実行する。

燃料カット実行条件には、アクセルペダルが踏み込まれていないこと、車速が所定車速以上であること、等が含まれる。燃料カットが実行されることで、燃料消費量を低減させ、燃費を向上させることができる。また、燃料カットが実行されることで、アクセルペダルが踏み込まれていない状態に対応する要求トルクやエンジン回転数に速やかに到達させることができ、ドライバビリティを向上させることができる。なお、本実施例では、燃料カット実行条件の成否の判断と燃料カットの実行とを、１つのＥＣＵ５０が受け持っているが、燃料カット実行条件の成否を判断して成立時に燃料カット要求を発生するコントローラと、この燃料カット要求を受け取って燃料カットを実行するコントローラとが別々に設けられていてもよい。

吸気ポート１１内に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関１においては、吸気ポート１１に噴射された燃料の一部は、吸気ポート１１の表面に付着してポートウェット燃料として一時的に残留し、次第に気化しながら吸気弁１４の開弁時に気筒５内に吸入される。

ポートウェット燃料の量は、吸気ポート１１の温度（以下、吸気ポート温度ともいう）に依存する。吸気ポート温度が低いほど、吸気ポート１１の表面から気化する燃料の量が少なくなり、ポートウェット燃料が多くなる。

また、ポートウェット燃料の量は、燃料噴射のタイミングと吸気弁１４の開閉タイミングとの関係に依存する。例えば、吸気弁１４が閉じている期間に吸気ポート１１への燃料噴射が開始される場合、インジェクタ１３から噴射された燃料は、吸気弁１４が開弁して気筒５内に吸入されるまで吸気ポート１１内に一時的に溜まるため、ポートウェット燃料が多くなる。一方、吸気弁１４が開いている期間に吸気ポート１１への燃料噴射が開始される場合、インジェクタ１３から噴射された燃料の多くが、吸気ポート１１内に発生する気流に乗って速やかに気筒５内に吸入されるため、ポートウェット燃料は少なくなる。したがって、インジェクタ１３から噴射された燃料が吸気ポート１１内に留まる時間が長くなるように、燃料噴射のタイミングと吸気弁１４の開閉タイミングとが設定されるほど、ポートウェット燃料が多くなる。

ここで、燃料カットの実行中は、燃料カット前に吸気ポート１１に発生したポートウェット燃料が、吸気ポート１１の表面から徐々に気化し、吸気行程ごとに気筒５内に徐々に吸入される。つまり、燃料カットの開始後の１回の吸気行程において、燃料カットの開始前に発生したポートウェット燃料のうちの一部が気筒５内に吸入される。燃料カット後の１回の吸気行程で気筒５内に吸入されるポートウェット燃料の量は、可燃範囲の下限値（失火限界の空燃比に対応する燃料の量）よりも少ないため、混合気が希薄となって失火を引き起こす。したがって、何ら対策を講じない場合、吸気ポート１１に発生したポートウェット燃料が燃料カットの実行中に未燃燃料となって排気通路２６ａに排出され、排ガス性能の悪化を引き起こしてしまう。

そこで、本実施例において、ＥＣＵ５０の制御部５１は、燃料カット実行条件が成立した場合に、燃料カットを実行するタイミングを遅延させる。そして、制御部５１は、燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において燃料噴射を行うようにインジェクタ１３の燃料噴射タイミングを設定する。吸気行程とは、ピストン６が上死点から下死点に至る行程をいう。以下、吸気行程において燃料噴射を行うことを吸気行程噴射ともいう。なお、本実施例では、燃料カット実行条件の成立前は排気行程において燃料噴射を行うため、ＥＣＵ５０は、燃料カットの遅延期間中は、燃料噴射タイミングを排気行程から吸気行程噴射に変更する。燃料カット実行条件の成立前は吸気行程において燃料噴射を行っていた場合、ＥＣＵ５０は、燃料カットの遅延期間中は、吸気行程噴射を維持する。

制御部５１は、燃料カットの遅延期間中は、吸気ポート１１内に残留するポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量にインジェクタ１３により噴射する燃料の量を加算した値が気筒５内での燃焼に必要な燃料の量となるように、燃料噴射を行う。ここで、気筒５内での燃焼に必要な燃料の量とは、混合気の希薄による失火を回避でき、可燃範囲となる燃料の量である。

ＥＣＵ５０は、吸入燃料量推定部５２を備えており、この吸入燃料量推定部５２は、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量である吸入燃料量を推定する。詳しくは、吸入燃料量推定部５２は、まず、ポートウェット燃料の量（以下、ポートウェット燃料量ともいう）を推定し、次いで、気筒５内に吸入される吸入燃料量を推定する。

ＥＣＵ５０は、燃料噴射量設定部５３を備えており、この燃料噴射量設定部５３は、気筒５内での燃焼に必要な燃料の量である必要燃料量から吸入燃料量を減算した量をインジェクタ１３による燃料噴射量に設定する。

制御部５１は、燃料カットの遅延期間中は、燃料噴射量設定部５３で設定された燃料噴射量で燃料噴射を行い、燃料噴射後のポートウェット燃料の残量が触媒２７にて浄化可能な量（以下、所定値Ｆｐｗともいう）未満であると判定した場合、燃料カットの遅延期間を終了して燃料カットを実行する。つまり、ポートウェット燃料の残量が未燃燃料として排気通路２６ａに排出された場合でも触媒２７にて浄化可能な状態となった場合に、制御部５１は燃料噴射を停止する。

ＥＣＵ５０は、吸気ポート温度検出部５４を備えており、この吸気ポート温度検出部５４は、吸気ポート１１の温度を検出する。吸気ポート温度検出部５４は、吸気温センサ４１が検出する吸気温度と、水温センサ２８が検出する冷却水温度と、エアフローセンサ４２が検出する吸入空気量とに基づいて、吸気ポート１１の温度を算出する。ＥＣＵ５０には、各センサの検出値と吸気ポート温度との相関を定めた図示しないマップが記憶されており、吸気ポート温度検出部５４は、このマップを参照して吸気ポート温度（推測値）を算出する。なお、吸気ポート１１に温度センサを設け、吸気ポート１１の実際の温度を直接的に測定してもよい。

制御部５１は、燃料カット実行条件が成立した場合に、吸気ポート１１の温度が所定温度未満であることを条件として、燃料カットを実行するタイミングを遅延させる。ここで、吸気ポート温度が所定温度未満であることは、ポートウェット燃料が発生しやすい低温状態であることを意味している。

ＥＣＵ５０は、触媒劣化度合検出部５５を備えており、この触媒劣化度合検出部５５は、触媒２７の劣化度合を検出する。

次に、図２のフローチャートを参照して、本実施例に係るＥＣＵ５０によって実行される動作について説明する。この動作は、所定の短い周期で繰り返し実行される。

図２に示すように、ＥＣＵ５０は、燃料カット実行条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ１）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ１で燃料カット実行条件が成立していないと判別した場合（ステップＳ１でＮｏ）、今回の動作を終了し、燃料カット実行条件が成立していると判別した場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、吸気ポート温度が所定温度Ｔｐ未満か否かを判別する（ステップＳ２）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ２で吸気ポート温度が所定温度Ｔｐ未満ではないと判別した場合（ステップＳ２でＮｏ）、燃料カットを実行し（ステップＳ１０）、吸気ポート温度が所定温度Ｔｐ未満であると判別した場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、ポートウェット燃料量を推定する（ステップＳ３）。なお、ＥＣＵ５０は、ポートウェット燃料量の推定値の演算を常時行っておいてステップＳ３の実行タイミングでその推定値を読み込んでもよいし、ステップＳ３の実行タイミングでポートウェット燃料量の推定値の演算を行ってもよい。

次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３で推定したポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）を推定する（ステップＳ４）。

次いで、ＥＣＵ５０は、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）に、インジェクタ１３の燃料噴射量（図中、インジェクタ噴射量と記す）を加算した値が、燃焼に必要な燃料の量（必要燃料量）となるように、インジェクタ１３の燃料噴射量を設定する（ステップＳ５）。つまり、ＥＣＵ５０は、燃焼に必要な燃料の量（必要燃料量）から、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）を減算した値を、インジェクタ１３による燃料噴射量に設定する。言い換えれば、ＥＣＵ５０は、可燃範囲となる必要燃焼量を満たすため、必要燃料量に対してポートウェット燃料の吸入燃料量だけでは不足する量の燃料を、インジェクタ１３から噴射する。

次いで、ＥＣＵ５０は、燃料噴射タイミングを吸気行程噴射に変更する（ステップＳ６）。

次いで、ＥＣＵ５０は、吸気行程において、ステップＳ５で設定した燃料噴射量で燃料噴射を実行する（ステップＳ７）。

次いで、ＥＣＵ５０は、現在のポートウェット燃料の残量を算出する（ステップＳ８）。

次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ８で算出したポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満であるか否かを判別する（ステップＳ９）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ９でポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満ではないと判別した場合（ステップＳ９でＮｏ）、ステップＳ４に戻り、ポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満であると判別した場合（ステップＳ９でＹｅｓ）、燃料カットを実行し（ステップＳ１０）、今回の動作を終了する。

次に、図３のタイミングチャートを参照して、本実施例に係るＥＣＵ５０の制御状態の推移について説明する。図３のタイミングチャートにおいて、横軸は時間の経過を表し、縦軸は、燃料噴射タイミングの変更の有無、燃料カット実行条件の成否、燃料カットの実行の有無を表している。なお、図３において、本実施例に係る制御状態を実線で表し、比較例に係る制御状態を破線で表している。

時刻ｔ０の初期状態では、燃料カット実行条件が成立していないため、燃料カットは実行されていない。また、燃料噴射タイミングは変更されない。

その後、時刻ｔ１において、燃料カット実行条件が成立するが、燃料カットは実行されない。そして、燃料噴射タイミングが吸気行程噴射に変更される。つまり、時刻ｔ１では、吸気行程において燃料噴射が継続される。その後、時刻ｔ２において、燃料カットが実行される。

このように、本実施例では、実線で示すように、時刻ｔ１で燃料カット実行条件した場合、直ちに燃料カットは実行されず、燃料カットの実行タイミングが遅延される。そして、時刻ｔ２で燃料カットが実行されるまでの燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において燃料噴射が継続される。

一方、比較例では、破線で示すように、時刻ｔ１において、燃料カット実行条件が成立すると、直ちに燃料カットが実行される。また、燃料噴射タイミングは変更されない。

以上のように、本実施例の内燃機関の制御装置において、制御部５１は、燃料カット実行条件が成立した場合に、燃料カットを実行するタイミングを遅延させる。そして、制御部５１は、燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において燃料噴射を行うようにインジェクタ１３の燃料噴射タイミングを設定し、吸気ポート１１内に残留するポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量にインジェクタ１３により噴射する燃料の量を加算した値が気筒５内での燃焼に必要な燃料の量となるように、燃料噴射を行う。

これにより、燃料カットの遅延期間中は、吸気ポート１１内に残留するポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量にインジェクタ１３により噴射する燃料の量を加算した値が気筒５内での燃焼に必要な燃料の量となるように燃料噴射を行うことで、燃焼に必要な必要燃料量に対してポートウェット燃料の吸入燃料量だけでは不足する量の燃料がインジェクタ１３から噴射される。このため、失火せずに燃焼可能な量の燃焼を気筒５内に供給でき、吸気ポート１１のポートウェット燃料が未燃燃料となって気筒５から排出されることを防止できるので、排ガス性能の悪化を抑制することができる。

また、燃料カットの遅延期間中は、燃料噴射タイミングを吸気行程噴射に変更して燃料噴射が継続されるので、噴射した燃料を吸気ポート１１に発生する気流に乗せて気筒５内へ流入させることができ、吸気ポート１１への新たな燃料の付着を抑制できる。

また、未燃燃料の発生を回避するために燃料カットを禁止することはせず、遅延期間後に燃料カットが実行されるので、燃料カットの実行により燃費やドライバビリティを向上させることができる。

この結果、燃料カットの実行中の未燃燃料の排出による排ガス性能の悪化を抑制でき、燃料カットの実行により燃費やドライバビリティを向上させることができる。

また、本実施例の内燃機関の制御装置は、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量である吸入燃料量を推定する吸入燃料量推定部５２と、気筒５内での燃焼に必要な燃料の量である必要燃料量から吸入燃料量を減算した量をインジェクタ１３による燃料噴射量に設定する燃料噴射量設定部５３と、を備える。

そして、制御部５１は、燃料カットの遅延期間中は、燃料噴射量設定部５３で設定された燃料噴射量で燃料噴射を行い、燃料噴射後のポートウェット燃料の残量が内燃機関１の触媒２７にて浄化可能な量未満であると判定した場合、燃料カットの遅延期間を終了して燃料カットを実行する。

これにより、燃焼に必要な必要燃料量に対してポートウェット燃料の吸入燃料量だけでは不足する量の燃料がインジェクタ１３から噴射されるため、失火による未燃燃料の発生を防止でき、排ガス性能の悪化を抑制することができる。

また、吸気行程中にインジェクタ１３により燃料噴射するため、噴射燃料のほとんどが気筒５内へ流入される。このため、吸気ポート１１への新たな燃料付着をなくすことができる。

また、ポートウェット燃料の残量が触媒２７にて浄化可能な量未満であると判定された場合は燃料カットを実行するため、排ガス性能を悪化させることなく、燃費やドライバビリティを向上させることができる。

ここで、吸気ポート１１の温度が所定温度未満の低温である場合には、ポートウェット燃料の量が多くなり、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量も増える。

そこで、本実施例の内燃機関の制御装置は、吸気ポート１１の温度を検出する吸気ポート温度検出部５４を備える。そして、制御部５１は、燃料カット実行条件が成立した場合に、吸気ポート１１の温度が所定温度未満であることを条件として、燃料カットを実行するタイミングを遅延させる。

これにより、吸気ポート１１の温度が所定温度未満の低温でありポートウェット燃料の量が多い状況において、燃料カットを実行するタイミングを遅延させて、遅延期間中にポートウェット燃料を気筒内で燃焼させることで、燃料カットの実行中の未燃燃料の排出による排ガス性能の悪化を効果的に抑制できる。

（第２実施例）

本実施例は、燃料カット実行条件が成立した場合に燃料カットを実行するタイミングを遅延させるか否かを、吸気ポート温度に代わって、触媒２７の劣化度合に応じて判断するようにした点において、第１実施例と異なり、その他の点において第１実施例と共通する。

本実施例において、制御部５１は、燃料カット実行条件が成立した場合に、触媒２７の劣化度合が所定度合以上であることを条件として、燃料カットを実行するタイミングを遅延させる。

図４のフローチャートを参照して、本実施例に係るＥＣＵ５０によって実行される動作について説明する。この動作は、所定の短い周期で繰り返し実行される。

図４に示すように、ＥＣＵ５０は、燃料カット実行条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ１１）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１で燃料カット実行条件が成立していないと判別した場合（ステップＳ１１でＮｏ）、今回の動作を終了し、燃料カット実行条件が成立していると判別した場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、触媒２７の劣化度合（図中、触媒劣化度と記す）が所定度合（図中、Ｃａと記す）以上、または、触媒２７の酸素吸蔵量が所定吸蔵量（図中、ｏｓｃと記す）未満であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２で触媒２７の劣化度合が所定度合以上、または、触媒２７の酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満ではないと判断した場合（ステップＳ１２でＮｏ）、燃料カットを実行し（ステップＳ２０）、触媒２７の劣化度合が所定度合以上、または、触媒２７の酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満であると判別した場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ポートウェット燃料量を推定する（ステップＳ１３）。なお、ＥＣＵ５０は、ポートウェット燃料量の推定値の演算を常時行っておいてステップＳ１３の実行タイミングでその推定値を読み込んでもよいし、ステップＳ１３の実行タイミングでポートウェット燃料量の推定値の演算を行ってもよい。

次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３で推定したポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）を推定する（ステップＳ１４）。

次いで、ＥＣＵ５０は、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）に、インジェクタ１３の燃料噴射量（図中、インジェクタ噴射量と記す）を加算した値が、燃焼に必要な燃料の量（必要燃料量）となるように、インジェクタ１３の燃料噴射量を設定する（ステップＳ１５）。つまり、ＥＣＵ５０は、燃焼に必要な燃料の量（必要燃料量）から、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）を減算した値を、インジェクタ１３による燃料噴射量に設定する。

次いで、ＥＣＵ５０は、燃料噴射タイミングを吸気行程噴射に変更する（ステップＳ１６）。

次いで、ＥＣＵ５０は、吸気行程において、ステップＳ１５で設定した燃料噴射量で燃料噴射を実行する（ステップＳ１７）。

次いで、ＥＣＵ５０は、現在のポートウェット燃料の残量を算出する（ステップＳ１８）。

次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１８で算出したポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１９）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ１９でポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満ではないと判別した場合（ステップＳ１９でＮｏ）、ステップＳ１４に戻り、ポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満であると判別した場合（ステップＳ１９でＹｅｓ）、燃料カットを実行し（ステップＳ２０）、今回の動作を終了する。

以上のように、本実施例の内燃機関の制御装置は、触媒２７の劣化度合を検出する触媒劣化度合検出部５５と、を備える。そして、制御部５１は、燃料カット実行条件が成立した場合に、内燃機関１の触媒２７の劣化度合が所定度合以上であることを条件として、燃料カットを実行するタイミングを遅延させる。

これにより、触媒２７の劣化度合が所定度合以上のために触媒２７で浄化可能な未燃燃料の量が低下している状況の場合に、燃料カットの実行タイミングの遅延と必要燃焼量を満たすための燃料噴射が行われるので、触媒２７の浄化能力を超える未燃燃料が触媒２７へ流出することを回避でき、排ガス性能の悪化を抑制することができる。

（第３実施例）

本実施例は、燃料カットの遅延期間中の制御内容に、吸気弁１４の開閉タイミングの制御を追加した点において第１実施例と異なり、その他の点において第１実施例と共通する。

本実施例において、制御部５１は、燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において吸気弁１４の開弁を開始するように、可変動弁機構３Ａを制御する。

図５のフローチャートを参照して、本実施例に係るＥＣＵ５０によって実行される動作について説明する。この動作は、所定の短い周期で繰り返し実行される。

図５に示すように、ＥＣＵ５０は、燃料カット実行条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ２１）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ２１で燃料カット実行条件が成立していないと判別した場合（ステップＳ２１でＮｏ）、今回の動作を終了し、燃料カット実行条件が成立していると判別した場合（ステップＳ２１でＹｅｓ）、吸気ポート温度が所定温度Ｔｐ未満か否かを判別する（ステップＳ２２）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ２２で吸気ポート温度が所定温度Ｔｐ未満ではないと判別した場合（ステップＳ２２でＮｏ）、燃料カットを実行し（ステップＳ３１）、吸気ポート温度が所定温度Ｔｐ未満であると判別した場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、ポートウェット燃料量を推定する（ステップＳ２３）。なお、ＥＣＵ５０は、ポートウェット燃料量の推定値の演算を常時行っておいてステップＳ２３の実行タイミングでその推定値を読み込んでもよいし、ステップＳ２３の実行タイミングでポートウェット燃料量の推定値の演算を行ってもよい。

次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２３で推定したポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）を推定する（ステップＳ２４）。

次いで、ＥＣＵ５０は、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）に、インジェクタ１３の燃料噴射量（図中、インジェクタ噴射量と記す）を加算した値が、燃焼に必要な燃料の量（必要燃料量）となるように、インジェクタ１３の燃料噴射量を設定する（ステップＳ２５）。つまり、ＥＣＵ５０は、燃焼に必要な燃料の量（必要燃料量）から、ポートウェット燃料のうち気筒５内に吸入される燃料の量（吸入燃料量）を減算した値を、インジェクタ１３による燃料噴射量に設定する。

次いで、ＥＣＵ５０は、燃料噴射タイミングを吸気行程噴射に変更する（ステップＳ２６）。

次いで、ＥＣＵ５０は、可変動弁機構３Ａにより吸気弁１４が開弁を開始する位置（図中、吸気ＶＶＴの開弁位置と記す）を吸気行程に変更する（ステップＳ２７）。つまり、ＥＣＵ５０は、吸気行程において吸気弁１４の開弁を開始するように、可変動弁機構３Ａを制御する。

次いで、ＥＣＵ５０は、吸気行程において、ステップＳ２５で設定した燃料噴射量で燃料噴射を実行する（ステップＳ２８）。

次いで、ＥＣＵ５０は、現在のポートウェット燃料の残量を算出する（ステップＳ２９）。

次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ８で算出したポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満であるか否かを判別する（ステップＳ３０）。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ３０でポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満ではないと判別した場合（ステップＳ３０でＮｏ）、ステップＳ２４に戻り、ポートウェット燃料量が所定値Ｆｐｗ未満であると判別した場合（ステップＳ３０でＹｅｓ）、燃料カットを実行し（ステップＳ３１）、今回の動作を終了する。

図６において、横軸はクランク角を表し、縦軸はバルブリフト量を表している。また、クランク角の０度は圧縮上死点を表している。図６に示すように、ＥＣＵ５０は、吸気弁１４の開閉タイミングを、破線で示す変更前の開閉タイミングから、実線で示す変更後の開閉タイミングに変更する。ＥＣＵ５０は、吸気弁１４の開閉タイミングを、クランク角が０度より前の排気行程において開弁を開始するタイミングから、クランク角が０度から１８０度の範囲の吸気行程において開弁を開始するタイミングに変更する。

以上のように、本実施例の内燃機関は、吸気弁１４の開閉タイミングを変更する可変動弁機構３Ａを備える。そして、本実施例の内燃機関の制御装置において、制御部５１は、燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において吸気弁１４の開弁を開始するように、可変動弁機構３Ａを制御する。

これにより、燃料カットの遅延期間中は、吸気行程中に吸気弁１４の開弁を開始することで、気筒５内が負圧の状態で吸気弁１４が開弁し、吸気ポート１１を流れる空気の流速が速くなるので、ポートウェット燃料の気化を促進することができ、燃料を速い流速の空気に載せて気筒５内に吸入させることができる。このため、遅延期間を短くすることができ、早期に燃料カットを実行できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 内燃機関
３Ａ 可変動弁機構
５ 気筒
１１ 吸気ポート
１３ インジェクタ
１４ 吸気弁
２６ａ 排気通路
２７ 触媒
５０ ＥＣＵ（制御装置）
５１ 制御部
５２ 吸入燃料量推定部
５３ 燃料噴射量設定部
５４ 吸気ポート温度検出部
５５ 触媒劣化度合検出部

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気ポートに燃料噴射を行うインジェクタを備える内燃機関において、
   所定の燃料カット実行条件が成立した場合に燃料噴射を停止する燃料カットを実行する制御部を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記燃料カット実行条件が成立した場合に、前記燃料カットを実行するタイミングを遅延させ、
   前記燃料カットの遅延期間中は、吸気行程において燃料噴射を行うように前記インジェクタの燃料噴射タイミングを設定し、前記吸気ポート内に残留するポートウェット燃料のうち気筒内に吸入される燃料の量に前記インジェクタにより噴射する燃料の量を加算した値が前記気筒内での燃焼に必要な燃料の量となるように、燃料噴射を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記ポートウェット燃料のうち前記気筒内に吸入される燃料の量である吸入燃料量を推定する吸入燃料量推定部と、
   前記気筒内での燃焼に必要な燃料の量である必要燃料量から前記吸入燃料量を減算した量を前記インジェクタによる燃料噴射量に設定する燃料噴射量設定部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記燃料カットの遅延期間中は、前記燃料噴射量設定部で設定された燃料噴射量で燃料噴射を行い、燃料噴射後の前記ポートウェット燃料の残量が前記内燃機関の触媒にて浄化可能な量未満であると判定した場合、前記燃料カットの遅延期間を終了して前記燃料カットを実行す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。
3. 前記内燃機関は、吸気弁の開閉タイミングを変更する可変動弁機構を備え、
   前記制御部は、前記燃料カットの遅延期間中は、前記吸気行程において前記吸気弁の開弁を開始するように、前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気ポートの温度を検出する吸気ポート温度検出部を備え、
   前記制御部は、前記燃料カット実行条件が成立した場合に、前記吸気ポートの温度が所定温度未満であることを条件として、前記燃料カットを実行するタイミングを遅延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。
5. 前記触媒の劣化度合を検出する触媒劣化度合検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記燃料カット実行条件が成立した場合に、前記内燃機関の触媒の劣化度合が所定度合以上であることを条件として、前記燃料カットを実行するタイミングを遅延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。

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