JPH0868351A - 内燃機関の燃料カット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減速時の燃料カット回転数領域を拡大して燃
費向上効果を増大する。 【構成】 制御回路２０は、アイドルスイッチ６の出力
信号とクランク回転角センサ１０の出力信号とから、ス
ロットル弁６が全閉、かつ機関回転数が所定値以上であ
ると判断したときに燃料噴射弁７からの燃料噴射を停止
して燃料カットを実施するとともに、燃料カット中に機
関回転数が所定の復帰回転数より低下した場合には燃料
噴射を再開する。機関回転数が所定値以上か否かの判定
は、通常は制御回路のメインルーチンの一部として実行
し、燃料噴射停止中のみクランク回転角３０°毎の割り
込みルーチンにより実行する。これにより、燃料カット
停止判断の応答遅れが低減されるため、エンジンストー
ルを防止しながら復帰回転数を低く設定することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の減速運転時
に機関への燃料供給をカットする燃料カット制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の減速運転中、すなわち機関吸
気通路のスロットル弁が全閉状態であり、機関回転数が
所定の値より高い場合に機関への燃料供給を停止するこ
とにより機関の燃費向上を図る燃料カット制御技術が一
般に知られている。このような燃料カット制御において
は、燃料カット実行中に機関回転数が所定値（復帰回転
数）より低下した場合には機関への燃料供給を再開し、
機関回転数の過度の低下によるエンジンストールが生じ
ることを防止している。

【０００３】機関の燃費向上を図るためには、上記燃料
供給を再開する復帰回転数はできるだけ低く設定して燃
料カット回転数領域を拡大することが望ましい。しか
し、上記復帰回転数を低く設定しすぎると、燃料供給再
開時の応答遅れなどにより機関の回転数が許容範囲を越
えて低下してしまい、エンジンストールを生じる問題が
ある。

【０００４】このため、従来、上記燃料供給再開のため
の復帰回転数は、応答遅れを考慮して機関の許容最低回
転数より高い回転数に設定しなければならず、復帰回転
数は十分に低く設定することができないため燃料カット
による機関燃費向上効果を十分に得ることができない問
題があった。特開昭５８−２５５２７号公報は上記問題
を解決するために、燃料カット中に機関回転数が所定の
復帰回転数以下になったことと、機関回転数の低下が所
定の減少率を越えたこととの少なくとも一方が生じたと
きに機関への燃料供給を再開するようにした燃料カット
制御の方法を提案している。

【０００５】機関回転数の低下速度が大きい場合には、
回転数が復帰回転数以下になったことを検出してから燃
料供給再開の効果が現れるまでの応答遅れの間の機関回
転数の低下が大きいため、燃料供給再開の効果が現れる
までに機関回転数が許容回転数以下に低下してしまいエ
ンジンストールを生じるおそれがある。例えば、燃料カ
ット中にエアコン用コンプレッサが作動したような場合
には、負荷の増大により機関回転数の低下速度は極めて
大きくなる。従来は、このように機関回転数の低下速度
が大きい場合でもエンジンストールが生じることが防止
できるだけの余裕をみて復帰回転数を高く設定する必要
があり、燃料カット回転数領域を十分に広く設定できな
い原因の１つとなっていた。

【０００６】上記公報の方法によれば、燃料カット中に
エアコン用コンプレッサが作動して負荷の増大により機
関回転数が急速に低下したような場合に、機関回転数が
復帰回転数より高い領域であっても燃料供給を再開する
ようにしたことにより、復帰回転数の設定値自体に上記
回転数低下速度が大きい場合の余裕を考慮する必要がな
くなるため、復帰回転数をある程度低く設定することが
可能となり燃料カット回転数領域を拡大できる効果があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】マイクロコンピュータ
を用いて燃料噴射や点火時期制御等を行う電子制御式内
燃機関では、上記燃料カット制御もマイクロコンピュー
タにより実行される。この場合、マイクロコンピュータ
は、所定のタイミング毎にルーチンを実行して機関回転
数が予め定めた設定回転数以上か否かを判断する。そし
て、機関回転数が設定回転数より高い状態で機関の減速
が開始されると機関への燃料供給を停止するとともに、
機関回転数が設定回転数より低下したと判断すると機関
への燃料供給を再開することにより、上述の燃料カット
制御を行う。

【０００８】従って、上記機関回転数が設定値より高い
か否かの判断ルーチンの実行間隔を短く設定すれば、燃
料カット実行中に機関回転数が復帰回転数より低下した
ことをより早く判定することができるため、燃料供給再
開時の前述の応答遅れを短縮することができ、復帰回転
数を許容最低回転数付近の低い値に設定することが可能
となるはずである。

【０００９】通常、燃料カット制御は制御用マイクロコ
ンピュータのメインルーチンの一部として実行される
が、メインルーチンはステップ数が多く、かつ種々の割
り込みルーチンにより実行を中断される機会が多いため
一回のルーチン実行に比較的長い時間を要する。従っ
て、上記機関回転数が設定値より高いか否かの判断が実
行される間隔も長くなってしまい、燃料供給再開時の応
答遅れを十分に短縮することができないため、応答遅れ
を考慮して復帰回転数を高く設定しなければならない問
題がある。

【００１０】この問題を解決するために、例えば上記機
関回転数の判断をメインルーチンとは別に、一定時間毎
もしくは機関クランク軸の一定回転角毎に実行される割
り込みルーチンで行うようにして、回転数判断の実行間
隔を短縮することも可能である。例えば、メインルーチ
ンは一般に２０〜４０ｍｓ毎に実行されるが、上記回転
数判断ルーチンを数ｍｓ程度の間隔で実行するようにす
れば、上述の応答遅れを大幅に短縮することができる。

【００１１】ところが、実際には、このように極めて短
い間隔で一定時間毎の割り込みルーチンを常時実行して
いると、マイクロコンピュータのＣＰＵ（中央演算処理
装置）の負荷が大幅に増大し、メインルーチンの実行間
隔が許容限度以上に長くなり、機関の他の制御に悪影響
を生じる問題がある。また、比較的小さなクランク回転
角毎（例えば３０°毎）に実行されるクランク角割り込
みルーチンで上記回転数判断を実行するようにした場合
には、機関低速運転時にはあまり影響はないものの、機
関高速運転時には割り込み回数が増大するため上記と同
様ＣＰＵ負荷が増大してしまう問題が生じる。

【００１２】上記特開昭５８−２５５２７号公報に記載
の制御方法では、復帰回転数設定の際に、エアコン用コ
ンプレッサの作動などによる急速な回転数低下に対する
余裕は削減できるものの、機関回転数が復帰回転数以上
か否かの判断の実行間隔は従来から短縮されておらず、
上記応答遅れを短縮することはできない。このため、上
記公報の方法では、依然として復帰回転数は許容最低回
転数に対して上記応答遅れを考慮した余裕をみて設定す
る必要があり、復帰回転数を十分に低く設定することが
できない問題がある。

【００１３】本発明は上記問題に鑑み、機関回転数が復
帰回転数より低下した場合の燃料供給再開時の応答遅れ
を低減し、エンジンストールを防止しながら復帰回転数
を十分に低く設定することが可能な燃料カット制御装置
を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関の減速運転時に機関への燃料供給を停止する燃料カッ
ト制御装置であって、所定のタイミング毎に、機関回転
数が予め定められた設定回転数以上であるか否かを判定
する判定手段と、機関が減速中であり、かつ前記判定手
段により機関回転数が設定回転数以上と判定されとき
に、機関への燃料供給を停止する燃料カット手段と、前
記燃料供給停止中に、前記判定手段により機関回転数が
設定回転数より低下したと判定されたときに機関への燃
料供給を再開する燃料カット停止手段とを備えた内燃機
関の燃料カット制御装置において、前記燃料供給停止中
には、前記判定手段による前記回転数判定の実行間隔
を、前記燃料供給停止を実行していない時より短く設定
するタイミング設定手段と、を備えた内燃機関の燃料カ
ット制御装置が提供される。

【００１５】

【作用】判定手段は、機関の燃料供給停止中以外の通常
運転時には所定のタイミング毎に機関回転数が設定回転
数以上か否かを判定する。この判定実行タイミングは機
関の他の制御に影響を与えない程度の間隔に設定され
る。一方、タイミング設定手段は機関の燃料供給停止時
には、判定手段による上記判定実行間隔を通常運転時よ
り短く設定する。これにより、機関の燃料供給カット運
転中のみ判定手段による回転数判定の実行間隔が短縮さ
れる。

【００１６】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の一実施例につ
いて説明する。図１は本発明を車両用内燃機関に適用し
た場合の概略構成を示す図である。図１において、１は
内燃機関本体、２は吸気通路、３は排気通路を示す。吸
気通路２には、機関の各気筒吸気ポートに加圧燃料を噴
射する燃料噴射弁７が設けられている。

【００１７】また、吸気通路２には、運転者の図示しな
いアクセルペダル操作に応じた開度をとるスロットル弁
６が設けられている。図１に８で示したのは、スロット
ル弁６の開度を検出し、スロットル弁６が全閉状態にな
った時に全閉信号（ＬＬ信号）を出力するアイドルスイ
ッチである。本実施例では、クランク軸にはクランク回
転角センサ１０が設けられている。クランク回転角セン
サ１０はマグネティックピックアップなどの近接センサ
からなり、クランク軸に取付けられた歯車１１の歯がセ
ンサ１０近傍を通過する毎にパルス信号を発生する。本
実施例では、歯車１１には１２個の歯が等間隔に刻設さ
れており、クランク回転角センサ１０はクランク回転角
３０°毎にパルス信号を発生する。

【００１８】図１に２０で示すのは機関１の制御回路で
ある。制御回路２０は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）
２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ
（中央演算処理装置）２４及び入力ポート２５、出力ポ
ート２６を互いに双方向性バス２１で接続した公知の構
成のマイクロコンピュータである。制御回路２０は、機
関１の燃料噴射制御、点火時期制御等の基本制御を行う
他、本実施例では後述するように、機関減速時の燃料カ
ット制御を行っている。

【００１９】これらの制御のため、制御回路２０の入力
ポート２５には吸気通路２に設けられたエアフローメー
タ４から機関吸入空気量を表す電圧信号が図示しないＡ
／Ｄコンバータを介して入力されている他、アイドルス
イッチ８からのＬＬ信号とクランク回転角センサ１０か
らの３０°パルス信号が入力されている。また、制御回
路２０の出力ポート２６は図示しない駆動回路を介して
各吸気ポートの燃料噴射弁７に接続され、燃料噴射弁７
からの燃料噴射量を制御している。

【００２０】機関回転速度は、制御回路２０により所定
のクランク回転角毎に実行される割り込みルーチンによ
り計算される。例えば、本実施例では制御回路２０は回
転角センサ１０から３０°パルス信号が入力する毎に、
すなわち、クランク回転角３０°毎にクランク回転角セ
ンサ１０の出力パルスの過去２つ分のパルス間隔を計算
し、Ｔ₆₀としてＲＡＭ２３の所定領域に格納する。すな
わち、Ｔ₆₀はクランク軸が６０°回転するのに要した時
間であり、クランク軸の３０°回転毎に更新される（図
２参照）。また、同様に制御回路２０はクランク回転角
１８０°毎に回転角センサ１０の出力パルスの過去６つ
分のパルス間隔を計算し、Ｔ₁₈₀ としてＲＡＭ２３の所
定領域に格納する。Ｔ₁₈₀ はクランク軸が１８０°回転
するのに要した時間であり、クランク軸の１８０°回転
毎に更新される。

【００２１】上記時間Ｔ₆₀とＴ₁₈₀ とは、燃料噴射制
御、点火時期制御等の機関１の種々の制御に用いられ
る。例えば、制御回路２０はクランク軸３６０°回転毎
の割り込みにより実行される燃料噴射量演算ルーチンに
おいて、上記Ｔ₆₀から機関回転数Ｎを算出し、エアフロ
ーメータ４により検出された機関吸入空気量Ｑと、この
機関回転数とから機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ
を算出し、Ｑ／Ｎに基づいて燃料噴射量ＴＡＵを設定し
ている。

【００２２】次に、図３、図４を用いて本発明の燃料カ
ット制御について説明する。図３は制御回路２０のメイ
ンルーチンの一部として実行される燃料カット制御動作
のフローチャートである。メインルーチンは上述のＴ₆₀
やＴ₁₈₀ 演算ルーチンを始めとする種々のクランク回転
角割り込みルーチンにより実行を中断されるため、機関
回転数により実行間隔が異なってくるが、概略２０ｍｓ
から４０ｍｓ程度の間隔で実行される。

【００２３】図３において、ステップ３０１ではＲＡＭ
２３の所定の領域から最新のＴ₁₈₀の値が読み込まれ
る。次いで、ステップ３０３と３０５とでは燃料カット
実行条件が成立しているか否かが判定される。すなわ
ち、ステップ３０３ではアイドルスイッチ８からのＬＬ
信号がオンになっているか否か（スロットル弁６が全閉
になっているか否か）が判定され、ステップ３０５で
は、ステップ３０１で読み込んだＴ₁₈₀ の値が所定値Ｎ
ＲＴ₁₈₀ 以下か否かが判定される。ここで、ＮＲＴ_{18 0}
は機関が前述の復帰回転数（ＮＲＴ）で回転していると
きにクランク軸が１８０°回転するのに要する時間であ
る。すなわち、ステップ３０５では機関回転数が復帰回
転数以上か否かが判定される。

【００２４】ステップ３０３、３０５の両方が成立した
場合、すなわち、スロットル弁６が全閉であり機関回転
数が復帰回転数以上である場合には、ステップ３０７に
進み燃料カットフラグＸＦＣの値が１にセットされる。
燃料カットフラグＸＦＣの値が１にセットされると、制
御回路２０により別途実行される燃料噴射制御ルーチン
では、前述の燃料噴射量演算ルーチンで算出された燃料
噴射量ＴＡＵの値にかかわらず燃料噴射弁７からの燃料
噴射は停止される。

【００２５】また、ステップ３０３、３０５のいずれか
が成立しない場合にはステップ３０９が実行され、燃料
カットフラグＸＦＣの値はゼロにリセットされる。これ
により、燃料カットを実施中である場合でも、機関回転
数が復帰回転数より低下すると（ステップ３０５）燃料
カットフラグＸＦＣの値はゼロにリセットされ、燃料噴
射弁７からは燃料噴射量演算ルーチンで算出された燃料
噴射量ＴＡＵの量の燃料噴射が実行される。

【００２６】上述のように、メインルーチンの実行によ
っても燃料カット実施中に機関回転数が予め設定した復
帰回転数より低下した場合には燃料カットが中止され、
機関への燃料供給が再開される。しかし、前述したよう
にメインルーチンの実行間隔は２０ｍｓから４０ｍｓ程
度と比較的長いため、メインルーチンのみで燃料供給の
再開タイミングを判断していたのでは応答遅れが大きく
なる。また、メインルーチンにおける機関回転数判定は
Ｔ₁₈₀ に基づいており、機関回転数データの更新はクラ
ンク軸１８０°回転毎にしか行われない。このため、回
転数データの更新タイミングとメインルーチン実行タイ
ミングとがずれると判定そのものが不正確になる問題が
ある。そこで、本実施例では、図４に示すクランク回転
角割り込みルーチンを別途実行して燃料供給再開の要否
を判定している。

【００２７】図４は、制御回路２０によりクランク回転
角３０°毎に割り込みにより実行される燃料カット停止
判定ルーチンを示す。図４においてルーチンがスタート
すると、ステップ４０１ではフラグＸＦＣの値が１にセ
ットされているか否かが判定される。ＸＦＣは図３のル
ーチンで設定される燃料カットフラグであり、ＸＦＣ＝
１は現在減速時の燃料カットを実施中であることを意味
している。

【００２８】ステップ４０１でＸＦＣ≠１、すなわち現
在減速時の燃料カットが実施されていない場合には、ス
テップ４０３以下は実行せず本ルーチンは直ちに終了す
る。ステップ４０１でＸＦＣ＝１の場合、すなわち現在
減速時の燃料カット実施中である場合には、ステップ４
０３でＲＡＭ２３から前述の時間Ｔ₆₀の最新の値が読み
込まれる、ステップ４０５ではこのＴ₆₀が所定値ＮＲＴ
₆₀より大きいか否かが判断される。

【００２９】ここで、ＮＲＴ₆₀は、機関クランク軸が復
帰回転数ＮＲＴで回転している場合のＴ₆₀時間である。
つまり、ステップ４０５では時間Ｔ₆₀を用いて機関回転
数が所定の復帰復帰回転数ＮＲＴより低下したか否かが
判定される。ステップ４０５でＴ₆₀＞ＮＲＴ₆₀、すなわ
ち機関回転数が復帰回転数ＮＲＴより低下したと判断さ
れた場合には、ステップ４０７が実行されフラグＸＦＣ
の値はゼロにリセットされる。これにより、燃料噴射弁
７からの燃料噴射が再開される。また、ステップ４０５
でＴ₆₀≦ＮＲＴ₆₀、すなわち機関回転数が復帰回転数Ｎ
ＲＴ以上であると判断された場合には、燃料カットフラ
グＸＦＣの値は変更せずにそのままルーチンを終了す
る。これにより、実施中の燃料カットが継続される。

【００３０】上記のように本ルーチンの実行により、機
関回転数が復帰回転数より低下したと判断されると、メ
インルーチンでの判定を待たずに燃料供給が再開され
る。また、本ルーチンはクランク回転角３０°毎に実行
され、同じくクランク回転角３０°毎に更新される最新
の機関回転数データを用いて機関回転数が復帰回転数よ
り低下したか否かが判定されるため、極めて短い間隔
（例えば機関回転数が１０００ｒｐｍの場合では５ｍｓ
程度の間隔）で現在の機関回転数を判定することが可能
となる。このため、燃料供給再開の際の応答遅れを大幅
に短縮することが可能となっている。

【００３１】また、本ルーチンでは、ステップ４０３以
下の操作はステップ４０１でフラグＸＦＣが１にセット
されている場合、すなわち減速時の燃料カット実施中の
み実行される。本ルーチンのように、クランク回転角３
０°毎の割り込みルーチンを常時実行していると、機関
高速運転時などでは割り込み回数が多くなりメインルー
チンの中断時間が増大するため、メインルーチンで実行
される他の制御の応答が悪化するおそれがあるが、本ル
ーチンでは減速時の燃料カットを実施していない場合に
は（ステップ４０１でＸＦＣ＝０）、ルーチンはステッ
プ４０１から直ちに終了してしまうため、機関高速運転
時にもメインルーチンの中断時間は最小に保たれ、他の
制御に悪影響を生じることが防止される。

【００３２】図５は、メインルーチンのみで燃料供給再
開の要否を判定した場合（すなわち、従来の燃料カット
制御の場合）と本発明の燃料カット制御の場合との応答
遅れを比較した図である。図５において、点線は従来の
燃料カット制御における機関回転数変化を、また、実線
は本発明の燃料カット制御における機関回転数変化を示
す。

【００３３】また、図中Ａ線、Ｂ線及びＣ線はそれぞれ
機関回転数低下速度が大きい場合、中程度の場合及び小
さい場合を示している。図５、実線から判るように本発
明では、機関回転数が復帰回転数より低下してから燃料
供給が再開されるまでの遅れ時間（図５にｄで示す時
間）が従来の場合（図５、ｄ′）より大幅に短縮される
ため、復帰回転数ＮＲＴをアイドル回転数（図５にＮＩ
ＤＬで示す）近傍に設定した場合でもＡ、Ｂ、Ｃ全ての
場合にエンジンストールが生じない。

【００３４】一方、図５点線に示すように、従来の制御
では本発明の場合と復帰回転数を同じ値に設定したので
は燃料供給再開時の機関回転数落ち込みが大きくなり、
回転数低下速度が大きい場合（図５、Ａ線）にはエンジ
ンストールが生じてしまう。このため、従来は復帰回転
数を高く（例えば図５にＮＲＴ′で示す回転数）に設定
する必要が生じ、復帰回転数を十分に低く設定すること
ができないことが判る。

【００３５】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば減速時
の燃料カット実施中には、機関回転数が復帰回転数より
低下したか否かの判断の実行間隔を燃料カットを実施し
ていないときに較べて短縮することにより、燃料供給再
開の際の時間遅れを低減して復帰回転数を十分に低く設
定することができ、燃料カット回転数領域の拡大によ
り、従来より大きな燃費向上効果を得ることができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を車両用内燃機関に適用した場合の概略
構成を示す図である。

【図２】機関回転数の検出間隔を説明する図である。

【図３】図１の制御回路により実行されるメインルーチ
ンの一部を説明するフローチャートである。

【図４】クランク軸回転角３０°毎に実行される割り込
みルーチンを説明するフローチャートである。

【図５】本発明の燃料カット制御の応答と従来の燃料カ
ット制御応答との差を示す図である。

【符号の説明】

１…内燃機関本体 ７…燃料噴射弁 ６…スロットル弁 ８…アイドルスイッチ １０…クランク回転角センサ ２０…制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の減速運転時に機関への燃料供
   給を停止する燃料カット制御装置であって、 所定のタイミング毎に、機関回転数が予め定められた設
   定回転数以上であるか否かを判定する判定手段と、 機関が減速中であり、かつ前記判定手段により機関回転
   数が設定回転数以上と判定されときに、機関への燃料供
   給を停止する燃料カット手段と、 前記燃料供給停止中に、前記判定手段により機関回転数
   が設定回転数より低下したと判定されたときに機関への
   燃料供給を再開する燃料カット停止手段とを備えた内燃
   機関の燃料カット制御装置において、 前記燃料供給停止中には、前記判定手段による前記回転
   数判定の実行間隔を、前記燃料供給停止を実行していな
   い時より短く設定するタイミング設定手段と、を備えた
   内燃機関の燃料カット制御装置。