JP2006240580A - 内燃機関の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機、パワーステアリング及びエアコンが同時にエンジンに対して負荷となっている状態では、高負荷であってエンジン回転数が低域にあるので、ノッキングの生じやすく、ノッキングの発生を回避するために負荷の大きさがノッキングの発生が予想される負荷の大きさより低い負荷の大きさの運転状態において、エアコンの運転を停止すると、エアコン停止の頻度が高くなった。
【解決手段】アイドル運転時に内燃機関に外部から負荷が加わった場合に機関回転数を上昇させる内燃機関の運転制御方法において、加わった負荷の大きさと内燃機関の吸入空気の温度とを検出し、検出した吸入空気の温度が高い場合には、吸入空気の温度が低い場合よりも小さい負荷で特定の負荷の運転を停止させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車などの車両に搭載される内燃機関の運転制御方法に関するものである。

従来、自動車に搭載される内燃機関例えばガソリンを燃料にするエンジンンにおいては、オルタネータ、自動変速機、パワーステアリング装置やエアコンディショナ（以下、エアコンと称する）などが外部における負荷として、アイドル運転状態にあるエンジンに影響を及ぼすことがある。このように、これらの負荷がエンジンに加わった場合にはその負荷によりエンジン回転数が低下するので、エンジン回転数がアイドル運転時の目標回転数になるように吸入空気量を増量するものである。しかしながら、上述のように加わる負荷に応じて吸入空気量を増量しても、自動変速機、パワーステアリング装置及びエアコンがほぼ同時にエンジンに対して負荷となった場合には、エンジン回転数を目標回転数に維持できない場合があるため、車両の運転操作に最も影響の少ないエアコンを一時的に停止させて、エンジンの回転が極端に低下することを防止するものが知られている（例えば特許文献１）。
特開２００４−１８９１４０号公報

ところで、通常、自動変速機、パワーステアリング及びエアコンが同時にエンジンに対して負荷となっている状態では、高負荷であってエンジン回転数が低域にあるので、ノッキングの生じやすい運転状態になっている。このようなエンジンの運転状態つまり自動変速機、パワーステアリング及びエアコンによる負荷の大きさにあってノッキングの発生が予想される場合は、ノッキングの発生を回避するために、その負荷の大きさとなる前したがって負荷の大きさがノッキングの発生が予想される負荷の大きさより低い負荷の大きさの運転状態において、エアコンの運転を停止することが考えられる。

しかしながら、このようにノッキングの発生が予想される負荷の大きさになる前にエアコンの運転を停止すると、停止する頻度が高くなるものである。したがって、例えば交差点において信号により停止している場合に、エアコンの運転を頻繁に入り切りすると、車内温度が上昇し、使用者が不快な思いをすることとなった。

本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関の運転制御方法は、アイドル運転時に内燃機関に外部から負荷が加わった場合に機関回転数を上昇させる内燃機関の運転制御方法において、加わった負荷の大きさと内燃機関の吸入空気の温度とを検出し、検出した吸入空気の温度が高い場合には、吸入空気の温度が低い場合よりも小さい負荷で特定の負荷の運転を停止させることを特徴とする。

このような構成であれば、吸入空気の温度が高く、それにより混合気の温度が高くなってノッキングが発生する前に、特定の負荷の運転を停止させる。このため、吸入空気の温度が低く検出した負荷の大きさが小さい場合には特定の負荷の運転を停止することがない。したがって、特定の負荷の運転を停止させる頻度を下げることが可能になり、一方、吸入空気の温度が高い場合には、内燃機関に加わる負荷の大きさが小さい運転状態においてノッキングを回避することが可能になり、内燃機関の損傷を防止することが可能になる。

ノッキングの回避を効率よく行うには、特定の負荷が、エアコンディショナであるものが好ましい。このように、エアコンの運転を停止させると、例えば車両の発進や操舵機能を温存させた状態で内燃機関の運転状態を確実に制御することが可能になる。しかも、エアコンを停止させる頻度を下げることが可能であるので、エアコンのコンプレッサの回転が停止した後しばらくの間はエバポレータが冷えていることで冷房能力が残っており、車両に搭乗している乗員に不快感を与えないようにすることが可能である。

本発明は、以上説明した構成により、吸入空気の温度が高く、それにより混合気の温度が高くなってノッキングが発生する前に、特定の負荷の運転を停止させるとともに、吸入空気の温度が低く検出した負荷の大きさが小さい場合には特定の負荷の運転を停止することがないので、特定の負荷の運転を停止させる頻度を下げることができる。そして、吸入空気の温度が高い場合には、内燃機関に加わる負荷の大きさが小さい運転状態においてノッキングを回避することができ、内燃機関の損傷を防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に概略的に示したエンジン１００は自動車などの車両に装着されるもので、多気筒例えば３気筒エンジンの１気筒の構成を示している。その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２を配設するとともに、このスロットルバルブ２を迂回するバイパス通路３を設け、このバイパス通路３にバイパス通路３とともにアイドル回転制御装置ＩＳＣを構成する流量制御弁（以下、ＩＳＣバルブと称する）４を介設している。このＩＳＣバルブ４は、大流量ＶＳＶと略称される電子開閉式のものであって、その入力端子４ａに印加する制御信号ｇのデューティ比ＤＩＳＣを制御することによって単位時間当たりの開度を変化させることができる。つまり、制御信号ｇのデューティ比ＤＩＳＣは、アイドル回転制御装置ＩＳＣによるバイパス通路３を通過する空気流量を決定するものであり、デューティ比ＤＩＳＣを制御することによってＩＳＣバルブ４の開度が制御され、前記バイパス通路３の空気流量を調整し得るようになっている。そして、バイパス通路３とこのＩＳＣバルブ４との一組により、通常ならばアイドリング時のフィードバック制御における始動時補正、水温補正、回転フィードバック補正、負荷補正などの各補正項目に対して設けられる複数のバイパス通路を一本化している。

スロットルバルブ２の下流には、吸気脈動を緩和するためのサージタンク１２が設けてある。このサージタンク１２には、吸気温を検出する吸気温センサ６４が設けてあるとともに、吸気圧を検出する吸気圧センサ１３が設けてある。そして、サージタンク１２のさらに下流の吸気系１にはさらに、燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射弁５や前記ＩＳＣバルブ４を、電子制御装置６（図２）により制御するようにしている。一方、排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ₂センサ２１が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された触媒２２の上流の位置に取り付けられている。そして、燃焼室１０の天井部分に対応する位置には、点火プラグ１８が取り付けてある。

このような構成のエンジン１００は、自動変速機ＡＴと分離可能に一体にされて車両に装着される。この車両には、エアコンＡＣが搭載されるとともに、操舵装置として電動式パワーステアリング装置ＰＳが装着されるものである。エアコンＡＣは、エンジン１００により選択的に駆動されて冷媒を圧縮するコンプレッサＡＣＣ、圧縮された冷媒を放熱液化するコンデンサ（図示しない）、コンデンサから送出される冷媒の熱交換を行うエバポレータ（図示しない）、及びエバポレータに送風して車室内に冷風を送るブロア（図示しない）を備える、当該分野でよく知られているものであってよい。電動式パワーステアリング装置ＰＳは、ステアリングの操作力をモータの駆動力により補助するものである。

電子制御装置６は、中央演算処理装置７と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。その入力インターフェース９には、サージタンク１２内の圧力を検出する吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ１４から出力される回転数信号ｂ、気筒を検出するための回転角センサ１５から出力される気筒判別信号たるＮ信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１６から出力されるＩＤＬ信号ｄ、エンジンの温度としてのエンジンの冷却水温を検知するための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、電動式パワーステアリング装置ＰＳにおけるトルクセンサ６１から出力されるトルク信号ｍ、自動変速機ＡＴのシフトポジションを検出するポジションスイッチ６３から出力されるポジション信号ｐ、サージタンク１２内の吸入空気の温度（以下、吸気温と称する）を検出する吸気温センサ６４から出力される吸気温信号ｑ、車速を検出する車速センサ６５から出力される車速信号ｒ等が入力される。

また、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対しては演算された燃料噴射時間に対応する駆動信号ｆが、またＩＳＣバルブ４に対してはデューティ比ＤＩＳＣに基づく制御信号ｇが、さらに点火プラグ１８に対してはイグニッション信号ｈがそれぞれ、出力される。したがって、電子制御装置６はアイドル回転制御装置ＩＳＣを構成するものである。これに加えて、電子制御装置６内において、コンプレッサＡＣＣとエンジン１００とを選択的に接続するマグネットクラッチＭＧを作動させる駆動信号ｔに対応するエアコン信号が、中央演算処理装置７に入力されるように構成してある。なお、図示しないが、電子制御装置６には、入力されるアナログ信号をディジタルデータに変換するためのＡ／Ｄコンバータが内蔵されており、吸気圧信号ａ、水温信号ｅ、吸気温信号ｑ等を一定の間隔でディジタルデータに変換して、中央演算処理装置７に出力するものである。

電子制御装置６には、吸気圧センサ１３と回転数センサ１４からのそれぞれの信号を主な情報として燃料噴射弁開成時間を決定し、その決定により燃料噴射弁５を制御して負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁５から吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵されている。また、アイドル運転状態において、負荷の影響によりエンジン１００に生じる不具合を解消するために、アイドル運転時にエンジン１００に外部から負荷が加わった場合にエンジン回転数を上昇させるものであって、加わった負荷の大きさとエンジン１００の吸入空気の温度とを検出し、検出した吸入空気の温度が高い場合には、吸入空気の温度が低い場合よりも小さい負荷で特定の負荷の運転を停止させるプログラムが電子制御装置６に内蔵されている。

このエンジン運転制御プログラムの概略手順を、図３を参照して説明する。なお、この制御プログラムは、車両が停止しており、エンジン１００がアイドル運転状態にある場合において、所定の周期で繰り返し実行されるものである。また、アイドル運転状態におけるエンジン回転数（アイドル回転数）のフィードバック制御は、この分野で知られているものであってよく、エンジン回転数を検出し、その検出したエンジン回転数とその時点の運転状態に応じて設定する目標回転数との差の回転数に基づいて、アイドル回転制御装置ＩＳＣのＩＳＣバルブ４の開度を制御して、バイパス通路３を通過する空気流量を制御することによって、エンジン回転数が目標回転数に収束するように制御するものである。このようなアイドル運転時のエンジン回転数のフィードバック制御において、エンジン１００に負荷が加わると、その負荷のためにエンジン回転が低下するので、ＩＳＣバルブ４を開成してエンジン回転数が上昇するように制御するものである。

まずステップＳ１において、車両が停止しているアイドル運転状態であるか否かを判定する。アイドル運転状態は、スロットルバルブ２が閉成してアイドルスイッチ１６から出力されるＩＤＬ信号ｄの有無により判定するもので、ＩＤＬ信号ｄが出力されている場合にアイドル運転状態と判定する。また、車両の停止は、車速センサ６５から出力される車速信号ｒに基づいて判定する。

ステップＳ１においてアイドル運転状態であると判定した場合は、ステップＳ２において吸気温、吸気圧及びエンジン回転数を検出する。吸気圧とエンジン回転数とで、負荷の大きさを判定するもので、吸気圧の絶対値が高いほど、またエンジン回転数が高いほど負荷の大きさは大きいと判定するものである。

ステップＳ３では、検出した吸気温に対応する判定圧力を設定する。判定圧力は、代表的な吸気温に対して予めマップにより設定してあるもので、吸気温が高くなるほど低くなるように設定してある。判定圧力は、例えばエアコンＡＣ、ドライブレンジにシフトされている状態の自動変速機ＡＴ、電動式パワーステアリング装置ＰＳ及びその他のオルタネータなどの補機類がエンジン１００の負荷となっている運転状態の吸気圧を最大として、吸気温が高くなるにつれて低くなり、例えばエアコンＡＣ及びドライブレンジにシフトされている状態の自動変速機ＡＴが負荷となっている運転状態の吸気圧を最小として設定するものである。判定圧力が最大値となる吸気温の温度範囲は、低い吸気温、具体的には前述の負荷状態になった場合でもノッキングの発生には至らない吸気温例えば０°Ｃ〜６０°Ｃに対して設定される。そして、マップにない吸気温の場合は、補間計算を行って判定圧力を演算して設定するものである。

ステップＳ４では、検出した吸気圧が設定した判定圧力以上か否か、及び検出したエンジン回転数が所定回転数以下か否かを判定する。所定回転数は、例えば無負荷運転状態におけるアイドル運転時のエンジン回転数に対応するものであってよい。すなわち、アイドル運転状態にあって、エアコンＡＣ、自動変速機ＡＴなどがエンジン１００に対して負荷となっている場合、その負荷を反映して吸気圧及びエンジン回転数が変化するものである。そして、例えばエアコンＡＣのコンプレッサＡＣＣの作動、ドライブレンジに入れられた状態の自動変速機ＰＳ及び発進するに際してステアリングが大きく操作されて電動式パワーステアリング装置ＰＳが作動した場合には、アイドル回転制御装置ＩＳＣが作動してＩＳＣバルブ４が開かれバイパス通路３を通過する空気量が増加して吸気圧が高くなるとともに、それらの負荷が加わった場合に吸入空気の吸気遅れがあることにより瞬間的にエンジン回転数が降下する。ステップＳ４にあっては、このようなエンジンの運転状態の変化を検出するものである。

ステップＳ４において、検出した吸気圧が設定した判定圧力以上で、かつ検出したエンジン回転数が所定回転数以下であると判定した場合、ステップＳ５においてエアコンを停止させる。

このような構成において、気温の高い夏期に、車両を走行させ、完全に暖機運転が完了した状態の後に、車両を例えば駐車場において停車する場合を説明する。この場合、走行中も停車中もエアコンは継続して作動させるものとする。

まず、車両の走行中においては、走行風がエンジンルーム内に流れ込むので、吸入空気の上昇は少ない。そして、例えば交差点において短い時間車両が停止した場合にアイドル運転状態になるが、この場合は、吸気温センサ６４により検出する吸気温が低いために、エアコンＡＣは停止しない。つまりこの場合、車両が停止しているアイドル運転状態となるので、制御は、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４と進む。ステップＳ３においては、吸気温が低いために判定圧力が高く設定されるので、ステップＳ４において検出した吸気圧が判定圧力を下回るものであり、エアコンＡＣを停止させることがない。したがって、走行中に短時間車両が停止しても、エアコンＡＣが作動している状態を維持することができ、乗員が不快感を感じることを防ぐことができる。

これに対して、エアコンＡＣを作動させた状態で例えば駐車場において車両を停車している場合、停車している間は車両のエンジンルームに走行風が全く入らない状態であるので、エンジンルームの温度が急激に上昇し、よって吸気温が走行している場合に比較して上昇する。したがって、検出した吸気温は走行中に比較して高くなり、制御は、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３と進み、設定する判定圧力は検出した吸気温に対応して低くなる。そして、ステップＳ４において、この時の負荷の大きさが、判定出力と所定回転数とで定められる大きさに当てはまる場合に、エアコンＡＣを停止させる（ステップＳ５）。

すなわち、車両の停止中において、吸気温が上昇し、判定圧力は吸気温が低い場合に比較して低く設定されることにより、エアコンＡＣ、自動変速機ＡＴが負荷となっている状態で電動式パワーステアリング装置ＰＳが操作されることで吸気圧がその時点で判定圧力以上となるので、エアコンＡＣを停止させる。この場合、吸気温が高くなっているので、ノッキングが発生しやすい運転状態になっているが、吸気圧が上昇した直後にエアコンＡＣを停止させることにより、吸気圧の上昇が抑制され、ノッキングを回避することができる。

一方、車両の停止中にあっても、吸気温の上昇が少ない場合は、判定圧力を高く設定することになる。したがって、エアコンＡＣと自動変速機ＡＴとがエンジン１００の負荷となっている場合は、吸気温が判定圧力に達しない、言い換えれば負荷の大きさが小さいので、エアコンＡＣは停止しない。このような場合においても、エアコンＡＣと自動変速機ＡＴと他の補機類に加えて電動式パワーステアリング装置ＰＳがエンジン１００の負荷となる場合は、エアコンＡＣを停止させることになる。したがって、エアコンＡＣを停止させる頻度が上がることを抑制することができる。つまり、吸気温度が低い場合に、エアコンＡＣと自動変速機ＡＴとが負荷になっている状態ではエアコンＡＣは停止することなく運転され、車室内を冷房することができる。そして、電動式パワーステアリング装置ＰＳを作動させる状態すなわち車両を停止状態から動かす状態に切り替わる際に、負荷によりエンジン１００に不具合が生じる前にエアコンＡＣを停止させて、確実に車両を操作できる状態にすることができるものである。

このように、車両が停止している状態において、吸気温に基づいて負荷の大きさを判定する判定圧力を設定し、吸気温が高い場合には、負荷の大きさが大きくないつまり小さい運転状態においてエアコンＡＣを停止させることでノッキングの発生を未然に防ぎ、自動変速機ＡＴ及び電動式パワーステアリング装置ＰＳは瞬時に作動し得る状態に維持して、常に発進し、車両の動きを制御し得るようにしておくことができる。同様に、車両が停止している状態において、吸気温が低い場合には、電動式パワーステアリング装置ＰＳが作動するまではエアコンＡＣが運転され、電動式パワーステアリング装置ＰＳが作動することによりエアコンＡＣが停止されるので、常に発進し、車両の動きを制御し得るようにしておくことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、スロットルバルブ２を迂回するバイパス通路３に設けたＩＳＣバルブ４の開度によりアイドル運転時の吸入空気量を調整したが、スロットルバルブの開度とエンジン回転数とに基づいて燃料噴射量を演算するものにおいては、アイドル運転時にスロットルバルブの開度をアクセルペダルの操作とは独立して制御して、アイドル運転時の吸入空気量を調整するものであってよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の実施形態におけるエンジンの構成を示す構成説明図。 同実施形態の電子制御装置を含む構成を示すブロック図。 同実施形態の制御手順を概略的に示すフローチャート。

符号の説明

６…電子制御装置
７…中央処理演算装置
８…記憶装置
９…入力インターフェース
１１…出力インターフェース
ＡＣ…エアコンディショナ
ＡＴ…自動変速機
ＰＳ…電動式パワーステアリング装置

Claims (2)

1. アイドル運転時に内燃機関に外部から負荷が加わった場合に機関回転数を上昇させる内燃機関の運転制御方法において、
   加わった負荷の大きさと内燃機関の吸入空気の温度とを検出し、
   検出した吸入空気の温度が高い場合には、吸入空気の温度が低い場合よりも小さい負荷で特定の負荷の運転を停止させる内燃機関の運転制御方法。
2. 特定の負荷が、エアコンディショナである請求項１記載の内燃機関の運転制御方法。

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