内燃机的燃料切断控制装置及燃料切断控制方法

摘要

本发明的目的在于，在从一部分气缸的燃料切断的燃料供给恢复时，也通过进行浓空燃比强化而抑制催化剂内的由燃料切断引起的储氧量的增加。在规定的燃料切断条件成立的情况下(t1、t6)，先切断一部分气缸的燃料供给，然后在经过了规定期间(A1)时，切断全部气缸的燃料供给(A2)。在仅对一部分气缸进行了燃料切断时，在规定的燃料切断恢复条件成立的情况下(t3)，恢复对上述一部分气缸的燃料供给，且在恢复后的规定期间(C1)内实施浓空燃比强化(D1)，即，增加燃料供给量，将排气的空燃比控制为与理论空燃比相比的浓空燃比。

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机燃料切断的控制。

背景技术

在搭载在车辆上的内燃机中，为了在减速时改善燃油消耗等而 进行燃料切断。在专利文献1中记载有下述技术，即，在上述燃料切 断时，通过先对一部分气缸进行燃料切断，然后转为对全部气缸进行 燃料切断，从而对由于燃料切断而产生的扭矩阶差进行抑制，并且， 通过进行一部分气缸的燃料切断而使燃料集中在一部分气缸中，从而 提高燃料稳定性。

专利文献1：日本特开平04－298685号公报

发明内容

在燃料切断中，由于氧浓度高的排气(空气)被供给至排气通 路，因此，安装在排气通路中的排气净化用催化剂内的储氧量逐渐增 加。因此，在针对一部分气缸的燃料切断执行中，由于驾驶者的加速 器踏板的踏入操作等使得燃料切断恢复条件成立的情况下，如果强制 地结束燃料切断而简单地恢复燃料供给，则催化剂内的储氧量过多， 有可能阻碍期望的催化剂性能。

因此，在本发明中，在规定的燃料切断条件成立的情况下，先 切断一部分气缸的燃料供给，然后在经过了规定期间时，切断全部气 缸的燃料供给，并且，在仅对上述一部分气缸进行了燃料切断时，在 规定的燃料切断恢复条件成立的情况下，恢复对上述一部分气缸的燃 料供给，而且，在恢复后的规定期间内，增加燃料供给量，将排气的 空燃比控制为与理论空燃比相比的浓空燃比。

发明的效果

根据上述本发明，即使在下述情况，即，在仅对一部分气缸进 行了燃料切断的状态下，由于燃料切断恢复条件成立而结束燃料切 断，并恢复燃料供给的情况下，也能够通过在燃料供给恢复后的规定 期间内，使燃料供给量增加而趋向浓空燃比侧，从而减少催化剂内的 由于燃料切断而增加的储氧量，能够解决与燃料切断相伴而催化剂内 的储氧量过多的问题。

附图说明

图1是本发明的一个实施例所涉及的内燃机的结构图。

图2是表示本实施例所涉及的燃料切断控制的流程的流程图。

图3是表示应用了本实施例的控制的情况下的各特性值的变化 的时序图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的优选实施例进行说明。图1是表 示本发明的一个实施例所涉及的进气口喷射式的火花点火式汽油机 的系统结构的结构图。内燃机10具有：气缸体11，其设置有多个气 缸11A(缸孔)；以及气缸盖12，其固定在该气缸体11的上侧。此 外，在该图1中，仅描绘了一个气缸即气缸11A，实际上，多个气缸 11A沿气缸列方向并联设置。

活塞15可滑动地配置在各气缸11A中，在各活塞15的上方， 在其与屋脊型的气缸盖12的下面之间形成有燃烧室13。各燃烧室13 经由进气阀16而与进气口17连接，并且，经由排气阀18而与排气 口19连接，并且，在燃烧室13内的顶部中央处配置有对混合气体进 行火花点火的火花塞20。

在与各气缸的进气口17连接的进气通路21中，在进气收集器 22的上游侧设置有用于对进气量(进入空气量)进行调整的电控式 节流阀23，并且，在各气缸上分别设置有朝向各气缸的进气口17喷 射燃料的燃料喷射阀24。此外，并不限定于上述进气口喷射式的结 构，也可以是直接将燃料喷射至燃烧室内的缸内直喷式的结构。另外， 在节流阀23的上游侧设置有对进气量进行检测的空气流量计25、和 对进气中的异物进行捕获的空气清洁器26。

在与各气缸的排气口19连接·会合的排气通路30中布置三元 催化剂等催化剂31，并且，在该催化剂31的上游侧设置对排气的空 燃比进行检测的氧浓度传感器等空燃比传感器32。基于该空燃比传 感器32的检测信号，进行空燃比反馈控制，即，增加/减少燃料喷射 量，以将排气的空燃比维持为目标空燃比(理论空燃比)。

各气缸的活塞15经由连杆33而与曲轴34连结，将对该曲轴34 的曲轴转角进行检测的曲轴转角传感器35设置在气缸体11上。另外， 在气缸体11上安装有爆震传感器36，其对内燃机的振动进行监测。

作为对内燃机运转状态进行检测的各种传感器·开关类，除了 上述的传感器类以外，还设置有对水套38内的冷却水温度进行检测 的水温传感器37、对驾驶者操作的加速器踏板的加速器开度APO进 行检测的加速器开度传感器39、以及内燃机的起动及停止用的点火 开关40等。

作为控制单元的ECU(发动机控制单元)41，具有拥有对各种 控制处理进行存储及执行的功能的微型计算机，基于来自上述各种传 感器·开关类的输入信号，向节流阀23、火花塞20、燃料喷射阀24 等输出控制信号，对它们的动作进行控制。

图2是表示本实施例所涉及的燃料切断及燃料切断恢复控制的 流程的流程图。本程序由上述的ECU41存储及执行。

在步骤S11中，对规定的燃料切断条件是否成立，即是否为进 行燃料切断的减速运转状态进行判定。例如，在加速器开度APO为 0(加速器关闭)且车速大于或等于一定值的情况下，判定为燃料切 断条件成立。如果燃料切断条件不成立则结束本程序，如果成立则进 入步骤S12。

在步骤S12中，基于内燃机运转状态，对是进行使全部气缸的 燃料供给停止的全部气缸燃料切断，还是进行使一半(一部分)气缸 的燃料供给停止的半数气缸(一部分气缸)燃料切断进行判定。具体 来说，基于车速和内燃机旋转速度，推定在进行了全部气缸燃料切断 的情况下产生的扭矩阶差，在该扭矩阶差处于容许范围内的情况下， 不进行半数气缸燃料切断，而是转为进行全部气缸燃料切断。另一方 面，在扭矩阶差超过容许范围的情况下进行半数气缸燃料切断，以抑 制与燃料切断的执行相伴而产生的扭矩阶差。此外，对于在一部分气 缸燃料切断中进行燃料切断的气缸数量，在本实施例中为一半的气缸 数量，但并不限定于此，也可以是其他气缸数量。

如果在步骤S12中判定为全部气缸燃料切断，则进入步骤S17， 执行使全部气缸的燃料供给停止的全部气缸燃料切断。另一方面，如 果在步骤S12中判定为不是全部气缸燃料切断，则进入步骤S13，执 行半数气缸燃料切断。即，仅对全部气缸中的一半(一部分)气缸进 行燃料供给，而使剩余的另一半气缸的燃料供给停止。

在步骤S14中，对规定的燃料切断恢复条件是否成立进行判定。 具体来说，在基于加速器开度APO等进行了加速器踏板的踏入操作 的情况下(加速器打开)，判定为燃料切断恢复条件成立，进入步骤 S15。在步骤S15中，进行半数气缸燃料切断的恢复控制(强制恢复)。 即，强制地使燃料供给已停止的一半气缸恢复燃料供给。此外，作为 燃料切断恢复条件，除了上述的加速器打开以外，还可以将车速降低 至小于或等于规定值等组合而使用。

在步骤S14中，如果燃料切断恢复条件不成立，则进入步骤S16， 对从开始进行半数气缸燃料切断算起是否经过了一定时间A1(参照 图3)进行判定。该一定时间A1在本例中是预先设定的恒定值，但 也可以对应于燃料切断开始时的内燃机旋转速度或车速等而进行调 整。如果半数气缸燃料切断的执行时间达到一定时间A1，则从步骤 S16进入步骤S17，执行上述的全部气缸燃料切断。即，如果从半数 气缸燃料切断的开始算起经过了一定时间A1，则使处于燃料供给中 的剩余的一半气缸的燃料供给停止，转为全部气缸燃料切断。此时， 由于通过半数气缸燃料切断的执行而使扭矩发生了一定程度的降低， 因此，不会产生过度的扭矩阶差。

在之后的步骤S18中，与上述的步骤S14相同地，对规定的燃 料切断恢复条件是否成立、即是否检测到了加速器踏板的踏入操作 (加速器打开)等进行判定。在燃料切断恢复条件成立的情况下，从 步骤S18进入步骤S19，进行全部气缸燃料切断的强制性恢复控制(强 制恢复)。即，强制地使已停止燃料供给的全部气缸恢复燃料供给。

在上述的步骤S18中，在燃料切断恢复条件不成立的情况下， 进入步骤S20，对从全部气缸燃料切断的开始算起是否经过了规定的 一定时间进行判定。如果经过一定时间，则从步骤S20进入步骤S21， 进行全部气缸燃料切断的恢复控制(自然恢复)。即，与上述的强制 恢复相同地，恢复已停止燃料供给的全部气缸的燃料供给。

图3是表示应用了上述本实施例的控制的情况下的各特性值的 变化的时序图。在时刻t1加速器关闭(加速器开度APO为0)，在 转为车辆减速状态后经过了规定期间Δt后的时刻t2，燃料切断恢复 条件成立，开始燃料切断。此外，在本例中，以避免急剧的扭矩变动 等为目的，从转为车辆减速状态的时刻t1经过规定期间Δt后的t2 开始燃料切断，但也可以从转为车辆减速状态的时刻t1后立刻进行 燃料切断。

在本例中，在燃料切断的开始时刻t2，为了使推定的扭矩阶差 落在容许范围内，首先，进行半数气缸燃料切断。在该半数气缸燃料 切断执行中的某时刻t3，如果在经过一定时间A1之前，通过驾驶者 对加速器踏板的踏入操作而使得加速器打开，则从图2的步骤S14 进入步骤S15，开始从半数气缸燃料切断后的恢复控制，恢复燃料供 给。此外，在图3中，从时刻t2至t3为止的时间A1’看上去比一 定时间A1要长，但实际是A1’＜A1的关系。

因与燃料切断的实施相伴，氧浓度高的空气经过催化剂31，因 而吸藏在催化剂31内的储氧量会增加。因此，在从该半数气缸燃料 切断的恢复控制中，为了减少催化剂31内的储氧量，实施暂时增加 燃料喷射量的第1浓空燃比强化D1。

该第1浓空燃比强化D1是从燃料切断的结束时刻，即在燃料供 给的恢复时刻t3之后经过了规定的延迟期间B1后的时刻t4开始， 以规定的实施期间C1实施的，使燃料供给量与对应于目标当量比的 目标值相比增加，以使得排气的空燃比变为与理论空燃比相比的浓空 燃比。即，在燃料供给的恢复时刻t3后，考虑燃烧稳定性，不立刻 进行浓空燃比强化控制，而是进行内燃机再起动用的燃料喷射控制， 在经过燃烧稳定的规定的延迟期间B1后，开始进行使燃料供给量增 加的第1浓空燃比强化D1。

该第1浓空燃比强化D1中的燃料的增加量及实施期间C1，为 了成为与吸藏在催化剂31中的储氧量相对应的值，基于恢复开始时 刻t3(或浓空燃比强化开始时刻t4)的内燃机旋转速度而设定，设 定为内燃机转速越高增加量越多(浓空燃比程度越大)。此外，在后 述的从全部气缸燃料切断后的第2浓空燃比强化D2中，基于储氧量 而设定增加量，但在从该半数气缸燃料切断的第1浓空燃比强化D1 中，作为经过催化剂31的空气量的指标，基于使用容易的内燃机旋 转速度而设定燃料的增加量。

另外，在该第1浓空燃比强化D1中，与后述的从全部气缸燃料 切断后的第2浓空燃比强化D2相比，产生的扭矩阶差小，而能够容 许的增加量(浓空燃比强化的深度)大，因此，增加量设定得较大， 由此，能够使浓空燃比强化的实施期间C1(C1＜C2)缩短，在较短 时间内结束恢复控制。并且，为了对与燃料喷射量的增加相伴的扭矩 阶差的产生进行抑制，在第1浓空燃比强化D1的开始前，设定规定 的延迟期间B1，并且，在燃料增加的同时，进行火花塞20的点火时 期的延迟控制。此时的点火时期的延迟量如图3所示，对应于假想的 扭矩阶差E1而设定，由此，能够抑制·抵消扭矩阶差E1。

在时刻t6，如果加速器关闭(加速器开度为0)，则在从转换 为车辆减速状态后经过规定时间Δt后的t7时刻，燃料切断恢复条件 成立，再次开始燃料切断。与上述情况相同地，在该燃料切断的开始 时刻t7，为了使推定的扭矩阶差落在容许范围内，先进行半数气缸 燃料切断。在该半数气缸燃料切断的执行中，如果加速器打开等燃料 切断恢复条件不成立，且从燃料切断的开始时刻t7经过一定时间A1， 则在该时刻t8转为全部气缸燃料切断。如果如上所述从半数气缸燃 料切断的开始经过一定时间A1，则能够通过转为全部气缸燃料切断， 从而确保燃烧稳定性，并抑制与燃料切断相伴的扭矩阶差的发生。

在从上述全部气缸燃料切断的开始经过了恒定期间A2后的时 刻t9，从图2的步骤S20进入步骤S21，开始全部气缸燃料切断后的 恢复控制(自然恢复)。在该恢复控制中，从时刻t10开始以规定的 实施期间C2实施第2浓空燃比强化D2，该时刻t10是从燃料切断的 结束时刻t9即燃料供给的恢复时刻t9，经过了使燃烧稳定的规定的 延迟期间B2后的时刻。在该第2浓空燃比强化D2中，与第1浓空 燃比强化D1相同地，使燃料供给量与目标当量比所对应的目标值相 比增加，将排气的空燃比控制为与理论空燃比相比的浓空燃比。该第 2浓空燃比强化D2中的燃料的增加量及实施期间C2，为了成为与吸 藏在催化剂31中的储氧量相对应的值，基于该储氧量而进行设定。 即，在该第2浓空燃比强化D2中，为了使残存在催化剂31内的储 氧量减少，确保催化剂31的期望的净化性能，设定使得储氧量越多， 增加量越多(浓空燃比程度越大)。该储氧量例如可以基于在催化剂 31的上游侧配置的空燃比传感器32的输出信号和排气流量而推定， 上述的排气流量例如可以根据空气流量计25的输出信号而推定。

另外，在该第2浓空燃比强化D2中，与半数气缸燃料切断用的 第1浓空燃比强化D1相比，扭矩阶差大，能够容许的增加量(浓空 燃比强化的深度)小，因此，将增加量设定得较小以抑制扭矩阶差， 由此，第2浓空燃比强化D2的实施期间C2与第1浓空燃比强化D1 的实施期间C1相比变长。并且，在该第2浓空燃比强化D2中，与 上述第1浓空燃比强化D1相同地，也在第2浓空燃比强化D2开始 前设定规定的延迟期间B2，并且，在燃料增加的同时进行点火时期 的延迟控制，以抑制与燃料喷射量的增加相伴的扭矩阶差的产生。此 时的点火时期的延迟量F2如图3所示，对应于假想的扭矩阶差E2 进行设定，由此，能够抑制·抵消扭矩阶差E2。

另外，虽然没有在图3的例子中表示，但如果在全部气缸燃料 切断的实施中，通过加速器踏板的踏入操作(加速器打开)而使恢复 条件成立，则从图2的步骤S18进入步骤S19，进行强制的恢复控制 (强制恢复)。在该强制的恢复控制中，进行与上述的第2浓空燃比 强化D2相同的浓空燃比强化，基于催化剂31的储氧量而设定燃料 增加量及实施期间。

此外，关于半数气缸燃料切断用的第1浓空燃比强化D1中的延 迟期间B1、和全部气缸燃料切断用的第2浓空燃比强化D2中的延 迟期间B2，在本实施例中为了控制的简化而设为相同时间，但也可 以设为彼此不同的时间。

下面，对上述本实施例的特征结构及作用效果进行说明。

[1]在规定的燃料切断条件成立的情况下，通过先切断一部分 气缸的燃料供给，然后在经过了规定期间A1时，切断全部气缸的燃 料供给，从而能够确保受到一部分气缸的燃料切断影响的燃烧稳定 性，而且，通过在一部分气缸的燃料切断后进行全部气缸燃料切断， 从而能够抑制与燃料切断相伴的扭矩阶差。并且，在仅对一部分气缸 进行了燃料切断时规定的燃料切断恢复条件成立的情况下，恢复对一 部分气缸的燃料供给，而且，在恢复后的规定的期间C1内进行第1 浓空燃比强化D1，即，增加燃料供给量，将排气的空燃比控制为与 理论空燃比相比的浓空燃比。因此，与燃料切断的实施相伴，在布置 于排气通路30内的催化剂31内吸藏的储氧量会增加，但在本实施例 中，即使在实施一部分气缸的燃料切断中，通过加速器踏板的踏入操 作等恢复燃料供给的情况下，也进行上述的第1浓空燃比强化D1， 从而能够减少催化剂31内的储氧量，获得期望的排气净化性能。

[2]另外，在对全部气缸进行了燃料切断时，规定的燃料切断 恢复条件成立的情况下，恢复对全部气缸的燃料供给，且在恢复后的 规定期间C2内进行第2浓空燃比强化D2，即，增加燃料供给量， 将排气的空燃比控制为与理论空燃比相比的浓空燃比。因此，即使在 实施全部气缸的燃料切断中，通过加速器踏板的踏入操作等恢复燃料 供给的情况下，也进行上述的第2浓空燃比强化D2，从而能够减少 催化剂31内的储氧量，获得期望的排气净化性能。

[3]优选考虑所产生的扭矩阶差等，使第1浓空燃比强化D1 的浓空燃比的程度和第2浓空燃比强化D2的浓空燃比的程度不同， 从而能够一边抑制扭矩阶差，一边缩短浓空燃比强化的实施期间，其 中，第1浓空燃比强化D1是在从仅对一部分气缸进行了燃料切断的 状态恢复燃料供给时实施的，第2浓空燃比强化D2是在从对全部气 缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给时实施的。

[4]具体来说，使第1浓空燃比强化D1的浓空燃比的程度比 第2浓空燃比强化D2的浓空燃比的程度更大，其中，第1浓空燃比 强化D1是在从仅对一部分气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给 时实施的，第2浓空燃比强化D2是在从对全部气缸进行了燃料切断 的状态恢复燃料供给时实施的。如上所述，在所产生的扭矩阶差较小 的一部分气缸燃料切断的情况下，通过与全部气缸燃料切断的情况相 比，增大浓空燃比时的燃料的增加量，增大浓空燃比程度，从而能够 缩短浓空燃比强化的实施期间C1，更快地结束浓空燃比强化。

[5]即，使第1浓空燃比的实施期间C1比第2浓空燃比的实 施期间C2更短，其中，第1浓空燃比的实施期间C1是在从仅对一 部分气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给时，用于将排气的空燃 比设定为浓空燃比的规定期间，第2浓空燃比的实施期间C2是在从 对全部气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给时，用于将排气的空 燃比设定为浓空燃比的规定期间。由此，与上述[4]相同地，能够 一边抑制扭矩阶差，一般缩短一部分气缸燃料切断中的浓空燃比强化 的实施期间C1，更快地结束浓空燃比强化。

[6]在从仅对一部分气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给 时，通过第1浓空燃比强化D1而将排气的空燃比控制为与理论空燃 比相比的浓空燃比，同时，将火花塞20的点火时期控制为与通常的 点火时期相比以规定的延迟量F1延迟。此时的点火时期的延迟量F1 设定为，内燃机旋转速度越高或催化剂31的储氧量越多，以及浓空 燃比的程度越大，延迟量F1越大，以抑制由于恢复燃料供给而产生 的扭矩阶差E1。如上所述，通过与燃料供给的恢复相对应地使点火 时期延迟，从而能够充分地抑制与燃料供给的恢复相伴而产生的扭矩 阶差E1。

[7]在上述[6]的基础上，在从对上述全部气缸进行了燃料 切断的状态恢复燃料供给时，通过第2浓空燃比强化D2而将排气的 空燃比控制为与理论空燃比相比的浓空燃比，同时，将火花塞20的 点火时期控制为与通常的点火时期相比，以规定的延迟量F2延迟。 并且，使在从仅对一部分气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给时 的上述延迟量F1、和在从对全部气缸进行了燃料切断的状态恢复燃 料供给时的上述延迟量F2不同，即，考虑各个扭矩阶差E1、E2，分 别对点火时期的延迟量F1、F2进行设定，以适当地抑制与燃料供给 的恢复而产生的扭矩阶差。由此，在从一部分气缸燃料切断恢复燃料 供给时、和从全部气缸燃料切断恢复燃料供给时的任一种情况下，能 够对应于各状况而适当地抑制扭矩阶差E1、E2。

[8]具体来说，从仅对上述一部分气缸进行了燃料切断的状态 恢复燃料供给的情况，与从对全部气缸进行了燃料切断的状态恢复燃 料供给的情况相比，由于所产生的扭矩阶差较小，因此，可以减小点 火时期的延迟量F1，相反地，在从对全部气缸进行了燃料切断的状 态恢复燃料供给的情况下，由于所产生的扭矩阶差较大，因此，可以 增大点火时期的延迟量F2(F1＜F2)。

[9]在从仅对一部分气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给 时，在从燃料供给的恢复至开始第1浓空燃比强化D1为止的期间内， 设置有规定的延迟期间B1，由此，能够确保从燃料切断后的燃烧供 给恢复时的燃烧稳定性，另外，能够抑制急剧的扭矩阶差的产生。

[10]在[9]的基础上，在从对全部气缸进行了燃料切断的状 态恢复燃料供给时，也在从燃料供给的恢复时刻t9至第2浓空燃比 强化的开始时刻t10为止的期间内，设置规定的延迟期间B2，从而 能够确保从燃料切断后的燃烧供给恢复时的燃烧稳定性，并且，能够 抑制急剧的扭矩阶差的产生。

在此，在上述的实施例中，为了控制的简化，将从仅对一部分 气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给时的延迟期间B1的长度、 和从对全部气缸进行了燃料切断的状态恢复燃料供给时的延迟期间 B2的长度设定为相同长度，但也可以设定为彼此不同的长度，以更 有效地抑制扭矩阶差。

[11]具体来说，由于在一部分气缸燃料切断后的恢复时产生 的扭矩阶差变小，因此，通过使从仅对一部分气缸进行了燃料切断的 状态恢复燃料供给时的上述延迟期间B1，与从对全部气缸进行了燃 料切断的状态恢复燃料供给时的上述延迟期间B2相比更短，从而能 够抑制扭矩阶差的产生，并实现从仅对一部分气缸进行了燃料切断的 状态恢复燃料供给时的延迟期间B1的缩短化。

[12]在规定的燃料切断条件成立的同时，规定的全部气缸燃 料切断条件成立的情况下，从图2的步骤S12进入步骤S17，不进行 上述一部分气缸的燃料切断，而将全部气缸的燃料供给供给。由此， 例如，在燃料切断条件将要成立前的内燃机负载较小，所产生的扭矩 阶差较小的情况下，通过不进行一部分气缸的燃料切断而实施全部气 缸的燃料切断，从而能够抑制扭矩阶差，并能够更快地结束燃料切断。