JP2015158198A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カット復帰時のトルク段差をより好適に低減することのできるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】電子制御ユニット２７は、燃料カット中に、ＥＧＲバルブ２６の強制開閉によるＥＧＲシステムの故障を診断する。そして、電子制御ユニット２７は、その故障の診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が短いときに比して、燃料カット復帰時の点火時期の遅角制御の開始時点の点火時期を進角側として、同遅角制御の開始直前の点火時期に対する同遅角制御の開始時点の点火時期の遅角量を小さくする。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料カット中に排気再循環システムの故障を診断するエンジン制御装置に関する。

車載等のエンジンに搭載されるシステムとして、排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システムがある。ＥＧＲシステムは、エンジンの排気通路と吸気通路とを繋ぐＥＧＲ通路と、そのＥＧＲ通路上に設置されたＥＧＲバルブとを有し、ＥＧＲバルブの開度制御により、排気通路から吸気通路に再循環されるガスの量、すなわちＥＧＲ量を増減するよう構成されている。

特許文献１に見られるように、こうしたＥＧＲシステムの故障を、エンジンの燃料カット中に診断することがある。この故障診断は、燃料カット中にＥＧＲバルブを強制的に開閉させ、吸気通路に設置されたエアフローメーターや吸気圧センサーの検出値に、その開閉によるＥＧＲ量の増減に見合った変化が表われるか否かによって、ＥＧＲシステムが正常に機能しているか否かを判定することで行われる。

ちなみに、燃料カットが開始されても、排気通路の内部は、直ちには新気に置き換わらず、しばらくは燃焼ガスが残留した状態となっている。この状態で上記のようなＥＧＲシステムの故障診断が行われると、ＥＧＲバルブの開閉に応じて排気通路内に残留した燃焼ガスが吸気中に導入される。このとき、燃料カットからの復帰がなされると、燃焼ガスを含んだ空気がシリンダーに導入された状態で燃焼が再開されることになり、燃焼が不安定となってしまう。

特開２００９−２５７２８０号公報

ところで、燃料カット復帰時には、それまでの燃焼が行われておらず、エンジントルクが負の値（フリクションにより生じる負のトルク）となった状態から、急に燃焼が再開されて正のエンジントルクが発生するようになる。そのため、燃料カット復帰時にはトルク段差が生じ、運転者がそれをトルクショックとして認識する。そこで、これを回避乃至は緩和するための対策として、復帰初爆時における点火時期を遅角する制御、すなわち復帰時点火遅角制御が行われている。以下では、この復帰初爆時の点火時期の遅角量を初期遅角量と記載する。

図７は、こうした復帰時点火遅角制御の制御態様の一例を示している。同図のタイムチャートにおける時刻ｔ１は復帰初爆時を、時刻ｔ２は復帰２回目の爆発時をそれぞれ示している。同図に破線で示すように、復帰初爆時の点火時期を遅角しなかった場合、初爆後にエンジントルクが急激に立ち上がり、トルクショックが発生する。これに対して、同図に実線で示すように、復帰初爆時の点火時期を遅角すれば、初爆後のエンジントルクの立ち上がりが「ΔTq」分抑えられて、燃料カット復帰時のトルク段差が緩和される。

一方、上記のようなＥＧＲシステムの故障診断の直後に燃料カットからの復帰がなされるときには、通常よりもシリンダー流入新気量が多い状態で燃焼が再開されることになる。そうした場合、復帰時点火遅角制御を通常と同じように実施しても、トルクショックを十分緩和できなくなることがある。

図８は、故障診断直後に燃料カット復帰がなされたときの復帰時点火遅角制御の制御態様の一例を示している。このときの燃料カット復帰では、シリンダー流入新気量が多い分、燃焼状態が改善されており、点火時期に対するエンジントルクの感度が高くなっている。すなわち、このときの復帰初爆時の点火時期を通常と同じだけ遅角すれば、それによるエンジントルクの低減量ΔTqは、通常よりも大きくなる。そうした場合、復帰初爆時のエンジントルクの立ち上がりがより大きく抑えられた分、点火時期遅角の停止後（同図の例では、復帰２回目の爆発後）におけるエンジントルクの立ち上がりが急激となり、これを運転者がトルクショックと認識する虞がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃料カット復帰時のトルクショックをより好適に抑えることのできるエンジン制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、燃料カット中に、排気再循環量を調整する排気再循環バルブを強制的に開閉させて排気再循環システムの故障を診断するとともに、燃料カット復帰時に点火時期の遅角制御を行う。そして、同エンジン制御装置は、上記故障の診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、上記遅角制御の開始時点の点火時期を進角側の値として、同遅角制御の開始直前の点火時期に対する同遅角制御の開始時点の点火時期の遅角量を小さくしている。

上述したように、排気再循環バルブの強制開閉による排気再循環システムの故障診断を行った直後に燃料カット復帰がなされる場合には、復帰開始時のシリンダー流入新規量が通常よりも多くなって、燃焼状態が改善されるため、点火時期に対するエンジントルクの感度が通常よりも高くなっている。そのため、燃料カット復帰時における点火時期の遅角制御の開始時点の点火時期を通常と同じように遅角すると、エンジントルクが通常よりも大きく抑えられてしまい、遅角した点火時期を戻す際のエンジントルクの立ち上がりが急となってしまう。

その点、上記エンジン制御装置では、故障診断から燃料カット復帰時までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときよりも、遅角制御の開始時における点火時期が進角側とされ、同遅角制御による点火時期の遅角量が小さくされる。そのため、シリンダー流入空気量が通常より多い状態で燃料カット復帰がなされる場合にも、エンジントルクの立ち上がりを適度に抑えられるようになる。

ところで、燃料カット復帰後のエンジントルクの立ち上がりに際しては、ある時点で、駆動輪側からエンジン側にトルクが伝達される負トルクの状態からエンジン側から駆動輪側にトルクが伝達される正トルクの状態へと車両駆動系のトルク伝達状態が遷移する。負トルク時と正トルク時とでは、車両駆動系に加わるねじれモーメントの方向が逆であるため、負トルクの状態から正トルクの状態への遷移に際しては、負トルクの状態下で車両駆動系に蓄積されたねじれ歪みが解放され、その結果、「しゃくり」と呼ばれる車両前後方向の車体振動が発生する。

このときの車両前後方向加速度は、上記ねじれ歪みの解放により一旦大きく増加した後、その揺り戻しにより減少する。このとき、エンジントルクが十分立ち上がっていれば、このときの揺り戻しを緩和することができる。よって、燃料カット復帰時の点火時期の遅角制御は、ねじり歪みの解放後の揺り戻しの発生時には、エンジントルクが十分に立ち上がっているように、その期間を調整することが望ましい。

一方、上記のような排気再循環システムの故障診断の直後に燃料カット復帰がなされる場合には、燃焼状態の改善のため、負トルクの状態から正トルクの状態への遷移の時期が早まる。そのため、燃料カット復帰時の点火時期の遅角制御を通常と同じように行うと、エンジントルクが未だ十分に立ち上がっていない状態で、ねじり歪み解放の揺り戻しが発生してしまい、上記しゃくりを十分に抑えられなくなることがある。

そうした場合にも、その開始後、その開始時点の点火時期を一定期間維持するとともに、故障の診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、その維持の期間を短縮すれば、より早期からエンジントルクが立ち上がるようになる。そのため、ねじり歪み解放の時期が早まっても、その揺り戻しに間に合うように、エンジントルクを立ち上げることが、ひいては上記車体振動を好適に抑制することが可能となる。

また、上記遅角制御において、その開始後、その開始時点の点火時期を一定期間維持した後、エンジン運転状態に基づき算出されるベース点火時期に点火時期が復帰するまで同点火時期を進角させるとともに、上記故障の診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、そのときの点火時期の進角速度を大きくするようにしてもよい。こうした場合にも、より早期からエンジントルクが立ち上がるようになり、同様に上記車体振動の好適な抑制が可能となる。

なお、燃料カット中に低下した触媒の排気浄化能力を回復させるため、熱量カット復帰時に一時的に空燃比をリッチ側にシフトさせることがある。すなわち、復帰時点火遅角制御の開始後、一定期間が経過した時点で、エンジンで燃焼される混合気の空燃比をよりリーン側の値に切り換えるように空燃比制御を行うことがある。こうした場合、リーン側の値への空燃比の切り換えと同時にエンジントルクが低下し、トルク段差が発生してしまう。そうした場合にも、上記遅角制御において、その開始から空燃比の切り換えが行われる時点までその開始時点の点火時期を維持した後、同点火時期を一時に一定量進角した上で、エンジン運転状態に基づき算出されるベース点火時期に点火時期が復帰するまで同点火時期を徐々に進角させるようにすれば、空燃比の切り換えに際してのトルク段差の発生を好適に抑制することができる。

エンジン制御装置の一実施形態が適用されるエンジンの模式図。 同実施形態のエンジン制御装置により実行される復帰時点火遅角量設定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 同実施形態のエンジン制御装置における自然復帰時の復帰時点火遅角量の推移を示すタイムチャート。 同実施形態のエンジン制御装置における強制復帰時の復帰時点火遅角量の推移を示すタイムチャート。 故障診断直後の燃料カット復帰時における従来のエンジン制御装置の制御態様の一例を示すタイムチャート。 故障診断直後の燃料カット復帰時における同実施形態のエンジン制御装置の制御態様の一例を示すタイムチャート。 復帰時点火遅角制御の制御態様の一例を示すタイムチャート。 故障診断直後に燃料カット復帰がなされたときの復帰時点火遅角制御の制御態様の一例を示すタイムチャート。

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。
図１に、本実施形態の制御装置が適用されるエンジンの構成を示す。同図に示すように、エンジンは、燃焼室１０に送られる吸気が流れる吸気通路１１と、燃焼室１０から出された排気が流れる排気通路１２とを有する。

吸気通路１１には、上流側から順に、エアクリーナー１４、エアフローメーター１５、スロットルバルブ１６、吸気圧センサー１７、インジェクター１８が設置されている。エアクリーナー１４は、吸気通路１１に吸入された大気中の粉塵等を濾過することで吸気を浄化する。エアフローメーター１５は、その吸入された新気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出する。スロットルバルブ１６は、その開度変更に応じて吸気の流路面積を増減することで吸入空気量ＧＡを調整する。吸気圧センサー１７は、吸気通路１１におけるスロットルバルブ１６の下流側の部分の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出する。さらに、インジェクター１８は、吸気中に燃料を噴射して、燃焼室１０内で燃焼される混合気を形成する。

燃焼室１０には、導入された混合気を電気火花により点火させる点火プラグ１９が設置されている。点火プラグ１９の上部には、イグナイター２０が設置されている。イグナイター２０は、電気火花の形成に必要な高電圧を発生する。

排気通路１２には、上流側から順に、空燃比センサー２１、上流側の触媒装置２２、酸素センサー２３、下流側の触媒装置２４が設置されている。空燃比センサー２１は、燃焼室１０から排出された排気の酸素濃度を、ひいては燃焼室１０内で燃焼された混合気の空燃比を検出する。上流側及び下流側の触媒装置２２，２４は、排気の有害成分をそれぞれ浄化する。さらに、酸素センサー２３は、上流側の触媒装置２２を通過した後の排気の酸素濃度に応じた信号を出力する。

このエンジンには、排気通路１２を流れる排気の一部を、吸気通路１１を流れる吸気中に再循環する排気再循環システム（以下、ＥＧＲシステムと記載する）が設けられている。ＥＧＲシステムは、排気通路１２及び吸気通路１１を繋ぐＥＧＲ通路１３を有する。ＥＧＲ通路１３は、排気通路１２における触媒装置２２の下流側の部分と、吸気通路１１におけるスロットルバルブ１６の下流側の部分とを繋ぐように設けられている。ＥＧＲ通路１３には、排気通路１２から吸気通路１１に再循環されるガスを冷却するＥＧＲクーラー２５と、開閉に応じて再循環されるガスの量、すなわちＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ（排気再循環バルブ）２６とが設置されている。

こうしたエンジンは、エンジン制御装置としての電子制御ユニット２７により制御されている。電子制御ユニット２７には、エンジン及び車両の運転状態を検出する各種センサーの検出信号が入力されており、これには上述のエアフローメーター１５、吸気圧センサー１７、空燃比センサー２１及び酸素センサー２３の検出信号も含まれる。それ以外にも、例えばエンジン出力軸であるクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサー２８、アクセルペダルの踏込量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセルペダルセンサー２９、車速ＳＰＤを検出する車速センサー３０、エンジンの冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサー３１の検出信号が電子制御ユニット２７に入力されている。さらに、電子制御ユニット２７には、車両駆動系の動力伝達経路の接続／切断を示すクラッチ信号が入力されている。そして、電子制御ユニット２７は、これらの信号に基づいて、上述のスロットルバルブ１６、インジェクター１８、イグナイター２０、ＥＧＲバルブ２６を始めとする、エンジン各部に設けられた各種アクチュエーターを駆動して、エンジンの運転状態を制御している。

電子制御ユニット２７は、エンジン制御の一環として、車両の減速時に、燃料供給を停止する燃料カットを行う。燃料カットは、一定以上の車速ＳＰＤで、アクセル開度ＡＣＣＰが「０」となったときに実行される。一方、燃料カット中に、車速ＳＰＤが一定値（復帰車速α）以下に低下すること、エンジン回転速度ＮＥが一定値（復帰回転速度β）以下に低下すること、アクセルペダルが踏み込まれる（ＡＣＣＰ＞０）こと、のいずれかが成立すると、燃料供給が再開され、燃料カットからの復帰がなされる。

なお、燃料カット中の排気通路１２には、新気が流れており、触媒装置２２の触媒雰囲気の酸素濃度が高いため、より多くの酸素が触媒に吸蔵される。そのため、燃料カット復帰時には、触媒の酸素吸蔵能力が低くなっている。そこで、電子制御ユニット２７は、燃料カット復帰時に、エンジンの燃焼室１０内で燃焼される混合気の空燃比を一時的にリッチ化するように空燃比制御を行うことで、触媒に吸蔵された酸素を放出させて、その酸素吸蔵能力を回復させている。

また、燃料カット中に電子制御ユニット２７は、ＥＧＲシステムの故障診断を実施する。このＥＧＲシステムの故障診断は、エンジンの暖機が完了していること、燃料カット中であること、車速ＳＰＤが一定値以上であること、エンジン回転速度ＮＥが既定の範囲内であること、及び今回のトリップにおいて故障診断が未完了であること、のすべての成立を条件に実行される。

故障診断が開始されると、電子制御ユニット２７は、ＥＧＲバルブ２６を既定の開度まで開き、その状態を一定の時間保った後、ＥＧＲバルブ２６を閉じる。そして、電子制御ユニット２７は、そのときの吸気圧ＰＭの変化量からＥＧＲシステムの故障の有無を判定する。すなわち、電子制御ユニット２７は、ＥＧＲバルブ２６の開閉時の吸気圧ＰＭの変化量が、その開閉に応じたＥＧＲ量の増減に見合った量から乖離していれば、ＥＧＲバルブ２６の作動不良やＥＧＲ通路１３の詰りなどのＥＧＲシステムの故障が発生していると判定する。なお、電子制御ユニット２７は、こうした故障診断の実行中に、エンジン負荷率ＫＬが一定値以上変化したときには、その燃料カットでの診断を中断して、次回以降の燃料カット時に診断をやり直す。ちなみに、エンジン負荷率ＫＬは、現状のエンジン回転速度においてスロットルバルブ１６を全開としたときのシリンダー吸入新気量を基準「１」とした現状のシリンダー吸入新気量の比率である。

さらに、電子制御ユニット２７は、燃料カットからの復帰時に、燃焼再開に伴うトルクショックを抑えるための点火時期の遅角制御を、すなわち復帰時点火遅角制御を行う。この復帰時点火遅角制御は、燃焼再開に伴うエンジントルクの段差を抑えるとともに、車両駆動系の伝達トルクが負から正に転じる際の車両駆動系のねじれ歪みの解放によるショックを緩和する目的で行われる。以下、こうした復帰時点火遅角制御について、詳細に説明する。

電子制御ユニット２７は、点火時期の制御指令値である最終点火時期AOPの算出に際し、例えばエンジン回転速度やエンジン負荷率などのエンジンの運転状態に応じてベース点火時期ABSEを算出するとともに、後述の態様で復帰時点火時期AFCを算出する。そして、電子制御ユニット２７は、それらベース点火時期ABSE及び復帰時点火時期AFCのうち、より遅角側の値のものを最終点火時期AOPの値に設定する。

復帰時点火時期AFCは、燃料カット復帰の開始時に、下式より求められる初期値に設定され、その後、燃料カット復帰後の点火回数に応じた更新処理を通じてその値が変更される。本実施形態では、この初期値が、遅角制御の開始時における点火時期に相当する。復帰時点火時期AFCの初期値は、下式に示されるように、失火を防止可能な点火時期の進角側の限界値である失火限界点火時期AMFGから、水温点火遅角量AFCTHW、変速比点火遅角量AFCRATIO、及び復帰時点火遅角量AFCEGRDの３つの遅角量を減算することで求められる。

ここで、復帰時点火遅角量AFCEGRDは、トルクショックの抑制に必要な分、エンジントルクを低減させるための点火時期遅角量のベース値となっている。一方、水温点火遅角量AFCTHWは、上記ベース値に対して、エンジンの温度条件による燃焼状態の変化分を補償するための遅角量であり、その値は、エンジンの冷却水温に応じて設定される。また、変速比点火遅角量AFCRATIOは、上記ベース値に対して、変速機の変速比による車両駆動系の逆トルク（駆動輪からエンジンに伝達されるトルク）の大きさの変化分を補償するための遅角量であり、その値は、変速機の変速比に応じて設定される。

図２は、復帰時点火時期AFCを設定するための電子制御ユニット２７の処理手順を示した復帰時点火時期設定ルーチンのフローチャートである。同ルーチンの処理は、電子制御ユニット２７によって、燃料カット復帰と共に実行される。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、燃料カット中に実施されたＥＧＲシステムの故障診断の開始時からの現在までの、すなわち燃料カット復帰時までの経過時間が既定の判定値γ以下であるか否かが判定される。ここでの判定値γには、故障診断が開始されてから、その故障診断でのＥＧＲバルブ２６の開閉により増加したシリンダー流入新気量が燃焼に影響を与えない程度に低減されるようになるまでに必要な時間がその値として設定されている。ここで、上記経過時間が判定値γ以下であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に処理が進められ、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１０５に処理が進められる。ちなみに、本実施形態では、ＥＧＲシステムの故障診断でのＥＧＲバルブ２６の開弁時間が一定であるため、故障診断の開始から燃料カット復帰までの経過時間を見ることで、故障診断の完了から燃料カット復帰までの経過時間を確認することができる。

ステップＳ１０１に処理が進められると、そのステップＳ１０１において、エンジン負荷率ＫＬが既定の判定値ε以上であるか否かが判定される。なお、ここでの判定値εの値には、燃料カット中にＥＧＲシステムの故障診断が行われていない場合に対して、エンジンの燃焼状態に影響が出るまでシリンダー流入空気量を大きくしたときのエンジン負荷率ＫＬが設定されている。ここで、エンジン負荷率ＫＬが判定値ε以上であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に処理が進められ、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１０５に処理が進められる。ちなみに、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２では、燃料カット復帰時に、ＥＧＲシステムの故障診断によってシリンダー吸入空気量が増加された状態となっているか否かが判定されている。

ステップＳ１０２に処理が進められると、そのステップＳ１０２において、今回の燃料カット復帰が自然復帰であるか否かが判定される。なお、自然復帰とは、アクセルペダルの踏み込みに依らない、車速ＳＰＤ又はエンジン回転速度ＮＥ又の低下によっての、すなわち車速ＳＰＤの復帰車速α以下への低下、及びエンジン回転速度ＮＥの復帰回転速度β以下への低下のいずれかによる燃料カット復帰を指す。これに対して、アクセルペダルの踏み込みによる燃料カット復帰は、強制復帰と言う。

このステップＳ１０２において、今回の燃料カット復帰が自然復帰であると判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１０３において、復帰時点火時期AFCの更新パターンとして、後述するパターンＡを設定した上で、ステップＳ１０８に処理が進められる。一方、ステップＳ１０２において、今回の燃料カット復帰が自然復帰ではないと、すなわち強制復帰であると判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ１０４において、復帰時点火時期AFCの更新パターンとして、後述するパターンＢを設定した上で、ステップＳ１０８に処理が進められる。

一方、故障診断の開始から燃料カット復帰までの経過時間が判定値γを超えていたり（Ｓ１００：ＮＯ）、エンジン負荷率ＫＬが判定値ε以下となったり（Ｓ１０１：ＮＯ）して、処理がステップＳ１０５に進められると、そのステップＳ１０５において、今回の燃料カット復帰が自然復帰であるか否かが判定される。ここで今回の燃料カット復帰が自然復帰であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０６において、復帰時点火時期AFCの更新パターンとして、後述するパターンＣを設定した上で、ステップＳ１０８に処理が進められる。一方、今回の燃料カット復帰が強制復帰であれば（ＮＯ）、ステップＳ１０７において、復帰時点火時期AFCの更新パターンとして、後述するパターンＤを設定した上で、ステップＳ１０８に処理が進められる。

復帰時点火時期AFCの更新パターンが設定されて、ステップＳ１０８に処理が進められると、そのステップＳ１０８において、設定された減衰パターンに従って、燃料カット復帰後の点火回数に応じた復帰時点火時期AFCの更新処理が行われる。この更新処理は、復帰時点火時期AFCの値がベース点火時期ABSEと同じ値となるまで継続される。そして、更新処理が終了すると、今回の本ルーチンの処理が終了される。

図３に、自然復帰時に設定される２通りの更新パターン（パターンＡ及びパターンＣ）に従って更新処理が行われるときの復帰時点火時期AFCの値の推移を示す。なお、同図では、パターンＡに従って更新されるときの復帰時点火時期AFCの推移が破線で、パターンＣに従って更新されるときの復帰時点火時期AFCの推移が実線で、それぞれ示されている。

自然復帰の場合、復帰時点火時期AFCの値は、復帰とともに一旦、既定の値（初期値）に設定される。その後、復帰時点火時期AFCは、一定の点火回数、その初期値に維持された後、その値の加増が開始される。自然復帰の場合、復帰時点火時期AFCは、加増の開始とともに一定量増加され、その後、一定の速度で、すなわち点火毎に一定の値ずつ増加される。なお、ＥＧＲシステムの故障診断によりシリンダー吸入空気量が増加された状態にある場合に設定されるパターンＡでは、そうでない場合に設定されるパターンＣに比して、復帰時点火遅角量AFCEGRDの値はより小さい値に設定される。よって、パターンＡの場合には、パターンＣの場合に比して、復帰時点火時期AFCの初期値はより進角側の値とされる。また、パターンＡの場合には、パターンＣの場合に比して、その初期値の維持期間（初期値を維持する点火回数）はより少なくされ、また減衰開始後の復帰時点火時期AFCの増加速度はより大きくされる。

図４に、強制復帰時に設定される２通りの更新パターン（パターンＢ及びパターンＤ）に従って更新処理が行われるときの復帰時点火時期AFCの値の推移を示す。なお、同図では、パターンＢに従って更新されるときの復帰時点火時期AFCの推移が破線で、パターンＤに従って更新されるときの復帰時点火時期AFCの推移が実線で、それぞれ示されている。

強制復帰の場合にも、復帰時点火時期AFCの値は、復帰とともに一旦、初期値に設定される。その後、復帰時点火時期AFCは、一定の点火回数、その初期値に維持された後、その値の加増が開始される。強制復帰の場合、復帰時点火時期AFCの加増は、初期値から開始され、その後、一定の速度で、すなわち点火毎に一定の値ずつ加増される。なお、ＥＧＲシステムの故障診断によりシリンダー吸入空気量が増加された状態にある場合に設定されるパターンＢでは、そうでない場合に設定されるパターンＤに比して、復帰時点火遅角量AFCEGRDにより小さい値が設定されるため、復帰時点火時期AFCの初期値はより進角側の値とされる。また、パターンＢの場合には、パターンＤの場合に比して、その初期値が維持される点火回数はより少なくされ、減衰開始後の復帰時点火時期AFCの増加速度はより大きくされる。

ちなみに、自然復帰、強制復帰のいずれの場合にも、ＥＧＲシステムの故障診断によりシリンダー吸入空気量が増加された状態にある場合の復帰時点火時期AFCの初期値、そうでない場合の復帰時点火時期AFCの初期値は、それぞれ同じ値に設定されている。また、初期値の維持期間も同様に設定されている。一方、復帰時点火時期AFCの増加速度は、自然復帰の場合よりも強制復帰の場合の方が大きくされている。

次に、以上のように構成された本実施形態のエンジン制御装置の作用を説明する。
本実施形態のエンジン制御装置では、燃料カット復帰時に、復帰時点火時期AFCの値が初期値に設定される。そのため、復帰時点火時期AFCがベース点火時期ABSEよりも遅角側の値となって、最終点火時期AOPに復帰時点火時期AFCの値が設定される。そして、その後の更新処理によって復帰時点火時期AFCがベース点火時期ABSEよりも進角側の値となるまで、最終点火時期AOPには、復帰時点火時期AFCの値が設定される。すなわち、本実施形態では、燃料カット復帰から復帰時点火時期AFCがベース点火時期ABSEと同じ値となるまで、復帰時点火遅角制御が行われる。なお、この復帰時点火遅角制御では、ベース点火時期ABSEと復帰時点火時期AFCとの差の分、点火時期が遅角されることになる。

さらに、本実施形態では、自然復帰時、強制復帰時のいずれにおいても、燃料カット中に実行されたＥＧＲシステムの故障診断の完了から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、復帰時点火時期AFCの初期値、すなわち復帰時点火遅角制御の開始時点の点火時期が進角側の値とされる。そしてその結果、上記経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、復帰時点火遅角制御による点火時期の初期遅角量、すなわち復帰時点火遅角制御の開始直前の点火時期に対する同遅角制御の開始時点の点火時期の遅角量が小さくされている。

また、復帰時点火遅角制御においては、その開始後、その開始時点の点火時期（復帰時点火時期AFCの初期値）を一定期間維持するとともに、その維持の後、点火時期がベース点火時期ABSEに復帰するまで同点火時期を徐々に進角させている。そして、上記経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、そのときの点火時期の初期値の維持期間を短縮するとともに、そのときの点火時期の進角速度を大きくしている。

さらに、自然復帰時においては、燃料カット復帰の開始と共にリッチ化された空燃比が本来のよりリーン側の値に切り換えられるまで、その開始時点の点火時期（復帰時点火時期AFCの初期値）を維持している。そして、空燃比の切り換え後、その切り換えと同時に点火時期を一時に一定量進角した上で、同点火時期がベース点火時期ABSEに復帰するまで同点火時期を徐々に進角させている。

そして、以上のような燃料カット復帰時の点火時期の遅角態様の切り換えによって、以下の作用が奏せられる。
図５に、本実施形態のような燃料カット復帰時の点火時期の遅角態様の切り換えを行わない場合の、燃料カット復帰前後の制御態様の一例を示す。燃料カット中の時刻ｔ１に、ＥＧＲシステムの故障診断が開始されると、ＥＧＲバルブ２６の開弁に応じてＥＧＲガスが吸気に還流される。このときの排気通路１２内のガスは、燃料カットの結果、空気に置き換わっているため、シリンダー流入新気量は、還流されたＥＧＲガスの量だけ増加する。したがって、ＥＧＲシステムの故障診断が開始されると、エンジン負荷率ＫＬも増加する。

その後の時刻ｔ２に、ＥＧＲシステムの故障診断が完了すると、ＥＧＲバルブ２６が閉弁される。そのまま何も起らなければ、故障診断時に増加したエンジン負荷率ＫＬは、やがて元に戻ることになる。しかしながら、同図の例では、エンジン負荷率ＫＬが未だ増加した状態にある時刻ｔ３に、アクセルペダルが踏み込まれ、燃料カット復帰が行われている。

この場合、通常よりもエンジン負荷率が高い状態で、すなわちシリンダー流入空気量が多い状態で燃料カット復帰が行われることになる。こうした場合、燃焼再開時のトルク段差は、通常よりも大きくなる。また、燃焼室１０内の空気が多く、燃焼効率が良いため、燃焼再開後のエンジントルクの立ち上がりが早くなるとともに、点火遅角に対するエンジントルクの感度が大となる。そのため、こうした場合にも、通常通りに復帰時点火遅角制御を行えば、復帰直後のエンジントルクの抑制が効きすぎて、遅角した点火時期を戻す際にエンジントルクが急激に立ち上がって、トルクショックを招いてしまう。

また、シリンダー流入空気量が多い状態で燃料カット復帰が行われる場合には、燃焼状態の改善のため、エンジントルクの立ち上がりが早く、車両駆動系の伝達トルクの負から正への遷移の時期が早くなる。そのため、その遷移に伴う車両駆動系のねじり歪みの解放の揺り戻しの時期も早まることになる。ここで、通常と同じように復帰時点火遅角制御を行えば、エンジントルクが未だ十分に立ち上がっていない状態で、ねじり歪み解放の揺り戻しが発生してしまい、車両駆動系のねじれ歪みの解放による車両前後方向のショック、いわゆるしゃくりを十分抑えられなくなってしまう。具体的には、燃料カット復帰後の車両前後方向の加速度に、同図に破線楕円で示されるような、大きなピークが表われてしまうようになる。

図６は、本実施形態のエンジン制御装置における、燃料カット復帰前後の制御態様の一例を示す。同図の例でも、燃料カット中の時刻ｔ１にＥＧＲシステムの故障診断が開始され、その後の時刻ｔ２にその故障診断が完了されている。そして、その故障診断によるエンジン負荷率ＫＬの増加が未だ残る時刻ｔ３に、アクセルペダルが踏み込まれて燃料カット復帰が行われている。

本実施形態では、こうした場合の復帰時点火遅角制御の開始時の点火時期が、通常よりも進角側の値とされ、同遅角制御の開始直前の点火時期に対する同遅角制御の開始時の点火時期の遅角量がより小さくされている。そのため、復帰直後のエンジントルクを適宜に抑えられ、遅角した点火時期を元に戻す際にエンジントルクが急激に立ち上がらないようになる。

また本実施形態では、こうした場合には、復帰時点火遅角制御の開始後における、その開始時点の点火時期の維持期間が通常よりも短縮される。さらに本実施形態では、こうした場合には、復帰時点火遅角制御において、その開始時に遅角した点火時期をベース点火時期ABSEに復帰するまで進角させる際の点火時期の進角速度が通常よりも大きくされる。そのため、ねじり歪み解放の時期が早まっても、その揺り戻しに間に合うようにエンジントルクが増大されるようになる。したがって、ねじり歪み解放の揺り戻しが緩和され、その解放により生じる車両前後方向加速度のピークが抑えられるようになる。

なお、上述したように、本実施形態では、燃料カット復帰時に一時的に空燃比をリッチ側にシフトさせており、復帰時点火遅角制御の開始後、一定期間が経過した時点で、エンジンで燃焼される混合気の空燃比がよりリーン側の値に切り換えられる。このときの空燃比の切り換えに際しては、エンジントルクが一定量、一時に低下する。強制復帰の場合、アクセルペダルの踏み込みに応じたエンジントルクの増加の過程で、こうした空燃比の切り換えによるエンジントルクの低下が起きるため、運転者に認識可能な現象として表れるのは、エンジントルクの立ち上がりの一時的な停滞程度でしかない。しかしながら、自然復帰の場合、実際にエンジントルクが一時的に下がるため、運転者が違和を感じる虞がある。

その点、本実施形態では、自然復帰の場合、復帰時点火遅角制御において、その開始から空燃比の切り換えが行われる時点までその開始時点の点火時期を維持した後、同点火時期を一時に一定量進角した上で、同点火時期が本来の値に復帰するまで同点火時期を徐々に進角させるようにしている。そのため、点火時期の進角によるエンジントルクの増加との相殺により、空燃比の切り換えに際してのエンジントルクの低下が抑えられるようになる。

以上説明した本実施形態のエンジン制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、燃料カット中のＥＧＲシステムの故障診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、復帰時点火遅角制御の開始時点の点火時期を進角側の値として、同遅角制御の開始直前の点火時期に対する同遅角制御の開始時点の点火時期の遅角量を小さくしている。そのため、故障診断時のエンジン負荷率ＫＬの増加が残った状態で燃料カット復帰が行われても、復帰直後のエンジントルクを適宜に抑えられ、遅角した点火時期を元に戻す際にエンジントルクが急激に立ち上がらないようになる。したがって、燃料カット復帰時のトルクショックを好適に抑えることができる。

（２）本実施形態では、燃料カット中のＥＧＲシステムの故障診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、復帰時点火遅角制御において、その開始時に遅角した点火時期の維持期間を短縮している。さらに本実施形態では、上記経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、復帰時点火遅角制御において、その開始時に遅角した点火時期をベース点火時期ABSEまで進角させるときの点火時期の進角速度を大きくしている。そのため、故障診断時のエンジン負荷率ＫＬの増加が残った状態で燃料カット復帰がなされたときの、車両駆動系のねじり歪みの解放によるトルクショックの増大を好適に抑えることができる。

（３）ＥＧＲシステムの故障診断から燃料カット復帰までの経過期間に加え、燃料カット復帰時のエンジン負荷率ＫＬにも基づいて、復帰時点火遅角制御の点火遅角態様の切り換えを行っているため、故障診断後にエンジン負荷率ＫＬが速やかに減少した場合の不要な点火遅角態様の切り換えが回避され、より的確な復帰時点火遅角制御が可能となる。

（４）ＥＧＲシステムの故障診断直後の燃料カット復帰時におけるトルクショックを復帰時点火遅角制御だけでは十分抑えられない場合、トルクショックがより小さく抑えられるように故障診断の実施態様を変更する必要がある。例えば、高い変速比が使用されることから、車両駆動系の伝達トルクの負から正への転換点が低い車両の中高速域など、燃料カット復帰時のトルクショックが元より小さい運転域に限定して故障診断を実行することで、過大なトルクショックの発生を避けることができる。また、故障診断時のＥＧＲバルブ２６の開弁量を小さくして、故障診断によるシリンダー流入新気量の増加を抑えることでも、過大なトルクショックの発生を避けられる。しかしながら、そうした場合には、ＥＧＲシステムの故障診断の機会が減少したり、故障診断の精度が低下したりしてしまう。その点、本実施形態では、故障診断の影響によるトルクショックの増大が点火遅角制御で抑えられることから、トルクショックを緩和すべく、故障診断態様を変更する必要はなく、故障診断の機会や精度を確保できる。

（５）本実施形態では、復帰時点火遅角制御の開始後、一定期間が経過した時点で、エンジンで燃焼される混合気の空燃比をよりリーン側の値に切り換えるように空燃比制御を行っている。そして、復帰時点火遅角制御において、その開始から上記空燃比の切り換えが行われる時点までその開始時点の点火時期を維持した後、同点火時期を一時に一定量進角した上で、同点火時期がベース点火時期ABSEに復帰するまで同点火時期を徐々に進角させている。そのため、点火時期の進角によるエンジントルクの増加との相殺により、空燃比の切り換えに伴うエンジントルクの低下を抑えることができる。

上記実施形態は、次のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、復帰時点火遅角制御の点火遅角態様の切り換えにかかる判定を、ＥＧＲシステムの故障診断から燃料カット復帰までの経過期間に加え、燃料カット復帰時のエンジン負荷率ＫＬにも基づいて行っていたが、上記経過期間のみに基づいてその判定を行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、復帰時点火遅角制御において、自然復帰の場合のみ、空燃比の切り換えとともに点火時期を一時に一定量進角させていたが、強制復帰の場合にも、これを行うようにしてもよい。

・復帰時点火遅角制御の開始後、一定期間が経過した時点でのよりリーン側の値への空燃比の切り換えを行わない場合や、その切り換えによるエンジントルクの低下が十分小さい場合などには、空燃比の切り換え時に点火時期を一時に一定量進角させることを行わないようにしてもよい。

・上記実施形態では、故障診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、復帰時点火遅角制御の開始時に遅角した点火時期の維持期間を短縮するとともに、その遅角した点火時期をベース点火時期ABSEまで進角させるときの点火時期の進角速度を大きくしていた。もっとも、車両駆動系のねじり歪み解放によるトルクショックを十分抑制可能であれば、そうした点火時期の維持期間の短縮、および進角速度の増大の一方、または双方を割愛するようにしてもよい。

１０…燃焼室、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…ＥＧＲ通路、１４…エアクリーナー、１５…エアフローメーター、１６…スロットルバルブ、１７…吸気圧センサー、１８…インジェクター、１９…点火プラグ、２０…イグナイター、２１…空燃比センサー、２２…触媒装置（上流側）、２３…酸素センサー、２４…触媒装置（下流側）２５…ＥＧＲクーラー、２６…ＥＧＲバルブ（排気再循環バルブ）、２７…電子制御ユニット（エンジン制御装置）、２８…クランク角センサー、２９…アクセルペダルセンサー、３０…車速センサー、３１…水温センサー。

Claims (4)

1. 燃料カット中に、排気再循環量を調整する排気再循環バルブを強制的に開閉させて排気再循環システムの故障を診断するとともに、燃料カット復帰時に点火時期の遅角制御を行うエンジン制御装置において、
   前記故障の診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、前記遅角制御の開始時点の点火時期を進角側の値として、前記遅角制御の開始直前の点火時期に対する前記遅角制御の開始時点の点火時期の遅角量を小さくする、
   ことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記遅角制御において、その開始後、その開始時点の点火時期を一定期間維持するとともに、前記故障の診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、その維持の期間を短縮する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記遅角制御において、その開始後、その開始時点の点火時期を一定期間維持した後、エンジン運転状態に基づき算出されるベース点火時期に点火時期が復帰するまで同点火時期を進角させるとともに、前記故障の診断から燃料カット復帰までの経過期間が短いときには、同経過期間が長いときに比して、そのときの点火時期の進角速度を大きくする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
4. 前記遅角制御の開始後、一定期間が経過した時点で、エンジンで燃焼される混合気の空燃比をよりリーン側の値に切り換えるように空燃比制御を行うとともに、
   前記遅角制御において、その開始から前記空燃比の切り換えが行われる時点までその開始時点の点火時期を維持した後、同点火時期を一時に一定量進角した上で、エンジン運転状態に基づき算出されるベース点火時期に点火時期が復帰するまで同点火時期を徐々に進角させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。