JP6887725B2 - 燃料カット制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、燃料カット制御装置に関し、特に、燃料カット条件が満足されたとき内燃機関への燃料供給を遮断する燃料カットを実行する、燃料カット制御装置に関する。

触媒の劣化を防止すべく減速の際の燃料カットを禁止する（燃料カットの開始時期を遅らせる）制御装置の一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術は、燃料カット禁止状態から燃料カット実行状態へと移行する時点（燃料カットが開始される時点）において、アイドル回転速度制御弁の開度を大きくして、吸入空気量を大きくすることにより、燃料カットの実行に伴うトルク低下を補償しようとするものである。

特開平１０−２６６８８６号公報

しかし、背景技術では、燃料カットの実行に伴うトルク低下は補償されるものの、燃料カット時の減速中に比べて減速感が低下する。

それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料カット時の減速中と比較した場合の減速感の低下を抑制することができる、燃料カット制御装置を提供することである。

この発明に係る燃料カット制御装置は、電動モーターを有さず、内燃機関のみを動力源として備えるとともに無段変速機を備える車両に搭載され、燃料カット条件が満足されたとき内燃機関への燃料供給を遮断する燃料カットを実行する燃料カット制御装置であって、燃焼ガスを浄化する触媒の温度が閾値以上であるとき燃料カットを制限してスロットルバルブの開度を増大させる増大手段、および増大手段の処理に関連してオルタネータを起動する起動手段を備え、オルタネータの負荷が、車両の速度およびトランスミッションのギア比の少なくとも一方に基づいて決定される。

燃料カット条件が満足されたとしても、触媒の温度が閾値以上であれば、燃料カットが制限される。このとき、スロットルバルブの開度が増大され、かつオルタネータが起動される。これによって、燃料カット時の減速中と比較した場合の減速感の低下が抑制される。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。 この実施例の車両の要部構成の他の一部を示すブロック図である。 車速とオルタネータの負荷との関係の一例を示すグラフである。 図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。 （Ａ）アクセルペダルの踏力の変化の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は推定触媒温の変化の一例を示す波形図であり、（Ｃ）は燃料カットモードと燃料噴射モードとの間での状態遷移の一例を示す波形図であり、（Ｄ）はスロットルバルブの開度の変化の一例を示す波形図であり、（Ｅ）はインマニ圧の変化の一例を示す波形図であり、（Ｆ）はオルタネータのオン／オフ状態の変化の一例を示す波形図であり、（Ｇ）は車速の変化の一例を示す波形図である。 （Ａ）アクセルペダルの踏力の変化の他の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は推定触媒温の変化の他の一例を示す波形図であり、（Ｃ）は燃料カットモードと燃料噴射モードとの間での状態遷移の他の一例を示す波形図であり、（Ｄ）はスロットルバルブの開度の変化の他の一例を示す波形図であり、（Ｅ）はインマニ圧の変化の他の一例を示す波形図であり、（Ｆ）はオルタネータのオン／オフ状態の変化の他の一例を示す波形図であり、（Ｇ）は車速の変化の他の一例を示す波形図である。 トランスミッションのギア比とオルタネータの負荷との関係の一例を示すグラフである。

図１および図２を参照して、この実施例の車両１０は、４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。気筒１４に設けられた燃焼室１６には、吸気弁１８を介して吸気管３２が接続され、排気弁２０を介して排気管３６が接続される。なお、図１では単一の気筒１４しか示していないが、エンジン１２は複数の気筒１４を有する。吸気管３２は、吸気弁１８の上流の位置で各気筒１４に分岐する。

吸気管３２には、大気から粉塵を分離するエアクリーナ３４と、バルブモータ４２によって開度が調整される単一のスロットルバルブ３８と、吸気管３２に燃料を噴射するべく各気筒１４に割り当てられた燃料噴射装置４０とが設けられる。スロットルバルブ３８よりも下流でかつ燃料噴射装置４０よりも上流の位置（吸気管３２の分岐位置）には、空気流量を平準化するためのサージタンク４４が設けられる。なお、吸気管３２の圧力つまりインマニ圧は、吸気管圧力センサ４８によって検知される。

イグニッションキー（図示せず）によってＩＧオン操作が行われると、ＥＣＵ５８は、エンジン１２を始動するべく図２に示すリレー６８をオンする。バッテリ７０の電力はオン状態のリレー６８を介してスタータ７２に供給され、スタータ７２はバッテリ７０の電力によってクランキングを実行する。これによって、エンジン１２が始動する。

アイドル状態では、スロットルバルブ３８は、アイドル状態を維持できる開度を示すように、バルブモータ４２によって調整される。エアクリーナ３４を経た吸入空気の量は、スロットルバルブ３８によって規定され、燃料噴射装置４０の燃料噴射量は、理論空燃比を示す混合気が生成されるように調整される。

この状態からアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれると、ＥＣＵ５８は、バルブモータ４２を駆動する。スロットルバルブ３８はバルブモータ４２によって開かれ、これによって、理論空燃比を保ちつつ吸入空気量および燃料噴射装置４０の燃料噴射量が増大する。

混合気は、吸気弁１８が開かれたときに燃焼室１６に供給される。供給された混合気は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２６と結合されたピストン２２が上死点に達する直前に、点火プラグ３０によって点火される。ピストン２２は、混合気の爆発によって上下動し、これによってクランクシャフト２６が回転する。クランクシャフト２６にはフライホイール２８が装着され、クランクシャフト２６の回転数つまりエンジン１２の回転数のぶれはフライホイール２８によって抑制される。また、エンジン１２の回転数は、エンジン回転センサ４６によって検知される。

クランクシャフト２６の回転力は、図２に示すトルクコンバータ６０および無段変速機６２を介して、ドライブシャフト（図示せず）に伝達される。これによって、車両１０が前進または後進する。クランクシャフト２６の回転力はまた、ベルト６４を介してオルタネータ６６の回転軸６６ｓに伝達される。回転軸６６ｓの回転力は電力に変換され、変換された電力はバッテリ７０に蓄えられる。

図１に戻って、混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、排気弁２０が開かれたときに燃焼室１６から排出され、排気管３６を介してマフラー５０に供給される。マフラー５０に設けられた触媒５２は、燃焼ガスに含まれる一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を酸化・還元し、水，二酸化炭素および窒素を生成する。車両１０からは、こうして浄化されたガスが排出される。ただし、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を完全に酸化・還元できる訳ではなく、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物の各々の一部は浄化ガスに混在する。

排気管３６のうち触媒５２の上流側の位置には主酸素センサ５４が設けられ、排気管３６のうち触媒５２の下流側の位置には補助酸素センサ５６が設けられる。ＥＣＵ５８は、主酸素センサ５４および補助酸素センサ５６の各々によって検知された酸素濃度に基づいて、燃料噴射量を理論空燃比に対応する量に調整する。

車両１０が坂を下り始めたときや交差点で減速するときにアクセルペダルから足が離されると、ＥＣＵ５８は、燃料カット条件が満足されたとみなし、燃料カットモードに遷移する。これによって、燃料噴射装置４０からの燃料の噴射が停止される。車両１０が停止する前にアクセルペダルが再度踏み込まれると、ＥＣＵ５８は、燃料噴射条件が満足されたとみなし、燃料噴射モードに遷移する。燃料噴射装置４０は燃料を噴射し、これによって車両１０が加速する。

ただし、燃料カットモードに遷移すると、触媒５２に供給される空気と触媒５２中の未燃燃料とが反応し、その反応熱で触媒５２の温度が上昇する。このような温度上昇は、触媒５２を劣化させる原因となるため、触媒５２の温度が高い状態では燃料カットモードへの遷移を制限する必要がある。

その反面、燃料カットモードへの遷移を制限すると、車速の低下に伴うインマニ圧の低下に起因して燃料が不安定となり、失火リスクが高くなる。失火リスクはスロットルバルブ３８の開度を増大させることで低減できるが、そうすると、燃料カット時の減速中と比べて減速感が低下するという問題が生じる。

そこで、この実施例では、図４に示す燃料カット制御処理をＥＣＵ５８に繰り返し実行させるようにしている。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、メモリ５８ｍｍに記憶される。

ステップＳ１では燃料カット条件が満足されたか否かを判別し、ステップＳ３では燃料噴射条件が満足されたか否かを判別する。ステップＳ１の判別結果およびステップＳ３の判別結果のいずれもがＮＯであれば、そのまま今回の燃料カット制御処理を終了する。ステップＳ１の判別結果がＮＯでかつステップＳ３の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５で燃料噴射モードに遷移し、その後に今回の燃料カット制御処理を終了する。

ステップＳ１の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ７でエンジン１２の運転状態を検出する。ステップＳ９では、検出された運転状態に対応するマップを参照して触媒５２の温度を推定する。ステップＳ１１では、推定触媒温が閾値ＴＨｔ以上であるか否かを判別する。判別結果がＮＯであれば、ステップＳ１３で燃料カットモードに遷移し、その後に今回の燃料カット制御処理を終了する。

一方、ステップＳ１１の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１５に進み、スロットルバルブ３８の開度を増大させる。ステップＳ１７では、車両１０の速度を検出する。ステップＳ１９では、図３に示すグラフを参照して、ステップＳ１７で検出された速度に対応する負荷をオルタネータ６６に設定する。図３によれば、設定された負荷は、車両１０の速度が高くなるほど大きな値を示す。

ステップＳ２１ではオルタネータ６６を起動し、ステップＳ２３では所定の終了条件が満足されたか否かを繰り返し判別する。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、今回の燃料カット制御処理を終了する。

したがって、触媒５２の温度が閾値ＴＨｔを下回る状態でアクセルペダルから足が離されると、動作モードが燃料噴射モードから燃料カットモードに遷移する（図５（Ａ），図５（Ｂ），図５（Ｃ）参照）。

この場合は、失火リスクを考慮する必要がないため、スロットルバルブ３８の開度は、図示しない別の開度制御処理によって徐々に低減される（図５（Ｄ）参照）。また、インマニ圧は、スロットルバルブ３８の開度の低減と車速の低下とに伴って、徐々に低下する（図５（Ｅ）参照）。

このとき、オルタネータ６６は停止状態を維持する（図５（Ｆ）参照）。また、車速は角度θ１で低下する（図５（Ｇ）参照）。

これに対して、触媒５２の温度が閾値ＴＨｔ以上の状態でアクセルペダルから足が離されると、燃料噴射モードから燃料カットモードへの遷移が制限される（図６（Ａ），図６（Ｂ），図６（Ｃ）参照）。

この場合は、失火リスクを考慮して、スロットルバルブ３８の開度が増大される（図６（Ｄ）参照）。増大された開度は、図示しない別の開度制御処理によって徐々に低減される。また、インマニ圧は、スロットルバルブ３８の開度の増大によって一時的に上昇した後、スロットルバルブ３８の開度の低減と車速の低下とに伴って徐々に低下する（図６（Ｅ）参照）。

このとき、オルタネータ６６はスロットルバルブ３８の開度の増大と同時に起動され（図６（Ｆ）参照）、車速は角度θ１で低下する（図６（Ｇ）参照）。つまり、オルタネータ６６が停止状態であれば、車速は角度θ２で低下するのに対して、オルタネータ６６が起動されることで、車速の低下量が“θ１−θ２”だけ増大する。

以上の説明から分かるように、燃料カット条件が満足されると、ＥＣＵ５８は、エンジン１２への燃料供給を遮断する燃料カットを実行する。ただし、触媒５２の温度が閾値ＴＨｔ以上であれば、ＥＣＵ５８は、燃料カットを制限してスロットルバルブ３８の開度を増大させ (S15)、さらにオルタネータ６６を起動する(S21)。

これによって、燃料カット時の減速中と比較した場合の減速感の低下が抑制される。また、オルタネータ６６によるバッテリ７０の充電は、燃料カットが制限されることによる燃費の悪化を低減させる。

なお、この実施例では、車速を検出してオルタネータ６６の負荷を決定するようにしている。しかし、これに代えてトランスミッションのギア比を検出してオルタネータ６６の負荷を決定するようにしてもよい。この場合、図３に示すグラフに代えて、図７に示すグラフが準備される。

１０ …車両
１２ …エンジン
１６ …燃焼室
３２ …吸気管
３６ …排気管
５２ …触媒
５４ …主酸素センサ
５６ …補助酸素センサ
５８ …ＥＣＵ

Claims (1)

1. 電動モーターを有さず、内燃機関のみを動力源として備えるとともに無段変速機を備える車両に搭載され、燃料カット条件が満足されたとき内燃機関への燃料供給を遮断する燃料カットを実行する燃料カット制御装置であって、
   燃焼ガスを浄化する触媒の温度が閾値以上であるとき前記燃料カットを制限してスロットルバルブの開度を増大させる増大手段、および
   前記増大手段の処理に関連してオルタネータを起動する起動手段を備え、
   前記オルタネータの負荷が、前記車両の速度およびトランスミッションのギア比の少なくとも一方に基づいて決定される、燃料カット制御装置。

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