JP2015218599A - 車両減速時のスロットル弁全閉判定装置及び方法 - Google Patents

車両減速時のスロットル弁全閉判定装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】スロットル弁全閉状態の車両減速時に、スロットル弁開度センサを用いることなく、スロットル弁の全閉状態を正確に判定できること。
【解決手段】エンジン10の燃焼室へ供給される空気量を調整するスロットルバルブ24を迂回して流れる空気量を調整するISC弁42と、スロットルバルブの下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ51と、エンジンの回転数を検出するクランク角センサ52と、エンジンの各回転数におけるスロットルバルブ全閉時の吸気圧特性と吸気圧センサからの吸気圧検出値とを比較して、スロットルバルブの全閉状態を判定するECU46と、を有する車両減速時のスロットルバルブ全閉判定装置50であって、ECU46は、スロットルバルブ24が全閉状態となる車両減速時にISC弁42の開度が所定値に固定して設定された状態になっているように、ISC弁42の開度を制御するものである。
【選択図】 図2

Description

本発明は、スロットル弁が全閉状態になる車両減速時に、スロットル弁開度センサを用いることなく、スロットル弁の全閉状態を判定する車両減速時のスロットル弁全閉判定装置及び方法に関する。
車両の減速時においてスロットル弁が全閉状態となるときには、排気浄化用触媒を保護するために、フューエルインジェクタからの燃料噴射をカットする制御がなされる。この場合、スロットル弁の全閉状態は、スロットル弁開度センサであるスロットルポジションセンサによる検出値によって判定される。
尚、エンジンのアイドリング運転時にスロットルポジションセンサを用いることなく、ISC(アイドル回転数制御)装置のISC弁の開度、エンジン回転数検出値及び吸気圧検出値を用い、ISC弁の開度毎に設定された各エンジン回転数におけるスロットル弁全閉時の吸気圧特性に基づいて、スロットル弁の全閉状態を検出する検出方法が、特許文献1に開示されている。
特開平6−241106号公報
スロットル弁全閉状態の車両減速時に行う燃料カット制御において、スロットルポジションセンサを用いることなく、特許文献1の方法により吸気圧検出値等を用いてスロットル弁の全閉状態を判定し、燃料噴射をカットする技術が考えられる。
ところが、この技術では、エンジンの機温(温度)や運転状態によって、スロットル弁全閉状態での車両減速時においてもISC弁の開度が変化し、このため、同一のエンジン回転数であっても吸気圧が変化してしまう事態が考えられる。例えば、図3の実線曲線Aは、エンジン機温が高温の場合におけるISC弁開度でのエンジン回転数毎のスロットル弁全閉時の吸気圧の推移を示す特性である。また、図3の二点鎖線曲線Bは、エンジン機温が低温の場合におけるISC弁開度でのエンジン回転数毎のスロットル弁全閉時の吸気圧の推移を示す特性である。なお、図3の吸気圧はピストン28の圧縮上死点−10度の位置での吸気圧となっている。
このように、エンジンの機温や運転状態によって、スロットル弁全閉状態での車両減速時においてもISC弁の開度が変化し、このため同一のエンジン回転数であっても吸気圧が変動してしまうと、この吸気圧を検出してスロットル弁の全閉状態を正確に判定することができなくなる。この結果、適切なタイミングで燃料カットを実施することができず、走行フィーリングが低下したり、排気浄化用触媒の保護を確実に実施できない。
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、スロットル弁全閉状態の車両減速時に、スロットル弁開度センサを用いることなく、スロットル弁の全閉状態を正確に判定できる車両減速時のスロットル弁全閉判定装置及び方法を提供することにある。
本発明に係る車両減速時のスロットル弁全閉判定装置は、エンジンの燃焼室へ供給される空気量を調整するスロットル弁を迂回して流れる空気量を調整するISC弁と、前記スロットル弁の下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサと、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、前記ISC弁、前記吸気圧センサ及び前記エンジン回転数センサに接続され、前記エンジンの各回転数における前記スロットル弁全閉時の吸気圧特性と前記吸気圧センサからの吸気圧検出値とを比較して、前記スロットル弁の全閉状態を判定する制御手段と、を有する車両減速時のスロットル弁全閉判定装置であって、前記制御手段は、前記スロットル弁が全閉状態となる車両減速時に前記ISC弁の開度が所定値に固定して設定された状態になっているように、前記ISC弁の開度を制御することを特徴とするものである。
また、本発明に係る車両減速時のスロットル弁全閉判定方法は、エンジンの燃焼室へ供給される空気量を調整するスロットル弁の全閉時における前記エンジンの各回転数における吸気圧特性と、前記スロットル弁の下流側の吸気圧検出値とを比較して、前記スロットル弁の全閉状態を判定する車両減速時のスロットル弁全閉判定方法であって、前記スロットル弁が全閉状態となる車両減速時に、前記スロットル弁を迂回して流れる空気量を調整するISC弁の開度が所定値に固定して設定された状態になっているように、前記ISC弁の開度を制御することを特徴とするものである。
本発明によれば、スロットル弁が全閉状態となる車両減速時にISC弁の開度が所定値に固定して設定された状態になっているので、車両減速時でスロットル弁が全閉状態になったときには、ISC弁の開閉による吸気圧検出値の変動を防止でき、このときの吸気圧検出値と、エンジンの各回転数におけるスロットル弁全閉時の吸気圧特性とを比較することで、スロットル弁の全閉状態を、スロットル弁開度センサを用いることなく正確に判定できる。
本発明に係る車両減速時のスロットル弁全閉判定装置における一実施形態が適用されたエンジン吸気系をエンジンと共に示す断面図。 図1のII−II線に沿う断面図。 ISC弁の開度を固定して設定した場合について各エンジン回転数におけるスロットルバルブ全閉時の吸気圧特性を示すグラフ。 エンジンの回転数検出値及び吸気圧検出値を用いて車両の運転状態を判定し、燃料カットを実施する手順を示すフローチャート。
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明に係る車両減速時のスロットル弁全閉判定装置における一実施形態が適用されたエンジン吸気系をエンジンと共に示す断面図であり、図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。図1に示すエンジン10は、スクータ型自動二輪車に搭載されたものであり、図示しない伝動装置(例えば無段階変速装置)と一体化されるエンジンユニットを構成するものである。
このエンジン10は、クランクケース11の前方からシリンダアセンブリ12が略水平方向に前傾して延設されて構成される。シリンダアセンブリ12は、シリンダブロック13とシリンダヘッド14とヘッドカバー15とがクランクケース11の側から順次接合されて構成される。
エンジン10を含むエンジンユニットの上方には、燃料と空気を混合して燃焼用気体としての混合気を生成し、この混合気をシリンダヘッド14の吸気ポート16へ供給するエンジン吸気系17が、吸気ポート16に接続されて配置される。このエンジン吸気系17は、図示しないエアクリーナ、アウトレットパイプ19、スロットルボディ20、インテークパイプ21及びフューエルインジェクタ22を有して構成される。
インテークパイプ21は、シリンダヘッド14の吸気ポート16に接続されると共にスロットルボディ20に接続され、このスロットルボディ20がエアクリーナにアウトレットパイプ19を介して接続される。エアクリーナにて塵埃等が除去された洗浄な空気は、吸気としてスロットルボディ20へ導かれる。このスロットルボディ20は、内部に形成された吸気通路23を開閉するスロットルバルブ(スロットル弁)24を備える。スロットルボディ20は、スロットルバルブ24の開度に応じて、インテークパイプ21の吸気通路25(後述)を経て、シリンダヘッド14の吸気ポート16へ供給する空気流量(空気量)を調整する。
インテークパイプ21には、スロットルボディ20の吸気通路23及びシリンダヘッド14の吸気ポート16に連通する吸気通路25が形成されると共に、フューエルインジェクタ22が設置される。このフューエルインジェクタ22は、吸気通路25内を流れる空気(吸気)中に、吸気ポート16へ向けて燃料を噴射して混合気を生成し、この混合気をインテークパイプ21の吸気通路25を経てシリンダヘッド14の吸気ポート16へ供給する。
シリンダヘッド14は、前述の如くシリンダブロック13の一端に接合され、このシリンダブロック13は、燃焼室26を形成するシリンダ27を備える。このシリンダ27にピストン28が摺動自在に収容されている。このピストン28はコンロッド29を介して、クランクケース11内に回転自在に配設されたクランクシャフト30に連結される。ピストン28の往復運動は、コンロッド29によりクランクシャフト30の回転運動に変換される。尚、ピストン28は、図1では上死点に位置づけられている。
シリンダブロック13の燃焼室26は、シリンダヘッド14に形成される燃焼室頂部31に連通する。シリンダヘッド14には、燃焼室頂部31に連通する吸気ポート16及び排気ポート32が形成され、吸気ポート16は吸気バルブ33により開閉され、排気ポート32は排気バルブ34により開閉される。これらの吸気バルブ33、排気バルブ34は、クランクシャフト30により回転駆動されるカム(図1では吸気側カム35のみを示す)の作用で、それぞれ吸気側ロッカアーム36、排気側ロッカアーム37を介して駆動される。
シリンダヘッド14には、先端が燃焼室頂部31を臨む態様で点火プラグ38が設置されている。エンジン吸気系17からの混合気が吸気バルブ33の開動作によりシリンダヘッド14の吸気ポート16を経てシリンダヘッド14の燃焼室頂部31及びシリンダブロック13の燃焼室26へ供給され、ピストン28の上死点付近で点火プラグ38が点火すると、混合気は燃焼してピストン28を往復運動させ、クランクシャフト30を回転運動させる。
シリンダヘッド14の排気ポート32には排気管39が接続される。この排気管39は車両後方へ延び、この排気管39の後端に排気マフラ(不図示)が連結されてエンジン排気系が構成される。燃焼室頂部31及び燃焼室26内での混合気の燃焼により生じた排気は、排気バルブ34の開動作時にシリンダヘッド14の排気ポート32、排気管39及び排気マフラを経て大気中へ排出される。
ここで、エンジン吸気系17は、エンジン10の燃焼室頂部31及び燃焼室26へ供給される空気量を調整するスロットルバルブ24を迂回(バイパス)して流れる空気量を調整するISC(Idle Speed Control:アイドル回転数制御)装置40を備え、このISC装置40は、バイパス通路41とISC弁42を有して構成される。
バイパス通路41は、図1及び図2に示すように、ISC弁42の収容空間43を介して上流側通路44及び下流側通路45が連通して構成される。これらの収容空間43、上流側通路44及び下流側通路45は、スロットルボディ20のボディハウジング20Aに形成される。上流側通路44は、ボディハウジング20Aに形成された吸気通路23におけるスロットルバルブ24の上流側に連通し、下流側通路45は、ボディハウジング20Aの吸気通路23におけるスロットルバルブ24の下流側に連通する。
ISC弁42は、弁体42A及び弁棒部42Bが収容空間43に収容され、モータ部42Cがスロットルボディ20のボディハウジング20Aに設置される。モータ部42Cは例えばステッピングモータを備え、制御手段としてのECU(エンジンコントロールユニット)46からのパルス指令信号によりステッピングモータが駆動され、このステッピングモータの駆動力により弁棒部42Bを介して弁体42Aが動作する。これにより、ISC弁42は、パルス指令信号に対応した開度に設定されて、バイパス通路41内を流れる空気量を調整する。即ち、ISC弁42は、スロットルバルブ24が全閉操作されるエンジン10のアイドリング運転時に、バイパス通路41内を流れて吸気ポート16へ供給される空気量を調整することで、エンジン10の回転数を目標アイドリング回転数に調整する。
ところで、車両減速時のうちでスロットルバルブ24が全閉状態となるときには、排気浄化用触媒を保護するために、フューエルインジェクタ22から噴射される燃料をカットする制御がECU46によって実施される。この燃料カット制御は、通常、スロットルバルブ24の開度を検出するスロットルポジションセンサによりスロットルバルブ24の全閉状態を検出することでなされるが、本実施形態ではスロットルポジションセンサを廃止し、車両減速時のスロットルバルブ全閉判定装置50を用いて、車両減速時のスロットルバルブ24の全閉状態を判定することで実施される。
つまり、このスロットルバルブ全閉判定装置50は、ISC装置40のISC弁42、吸気圧センサ51、エンジン回転数センサとしてのクランク角センサ52、及びECU46を有して構成される。ISC弁42、吸気圧センサ51及びクランク角センサ52がECU46に電気的に接続されると共に、フューエルインジェクタ22もECU46に電気的に接続されている。
吸気圧センサ51は、図1に示すように、例えばスロットルボディ20のボディハウジング20Aに設置され、スロットルボディ20の吸気通路23内におけるスロットルバルブ24下流側の吸気圧を検出する。また、クランク角センサ52は、クランクシャフト30の回転角を検出することで、エンジン10の回転数を検出する。
ECU46は、ISC弁42の開度が後述の所定値に固定して設定されたときの、エンジン10の各回転数におけるスロットルバルブ24全閉時の吸気圧特性(図3の実線曲線A)を格納する。そして、ECU46は、スロットルバルブ24全閉状態の車両減速時に、前述したエンジン10の各回転数におけるスロットルバルブ24全閉時の吸気圧特性と、クランク角センサ52からのエンジン10の回転数検出値と、吸気圧センサ51からの吸気圧検出値とを比較することにより、そのエンジン10の回転数検出値における吸気圧検出値が、上記吸気圧特性(図3の曲線実線曲線A)以下である場合にスロットルバルブ24が全閉状態であると判定し、上記吸気圧特性(図3の実線曲線A)を超えたときに、スロットルバルブ24が全閉状態ではなく開弁していると判定する。ECU46は、スロットルバルブ24が全閉状態であると判定したときに、フューエルインジェクタ22への指令信号を停止して、このフューエルインジェクタ22からの燃料噴射をカット(停止)するように制御する。
ここで、スロットルバルブ24が全閉状態であると判定する際にISC弁42の開度が変化すると、バイパス通路41を流れる空気量が変動し、これにより、吸気圧センサ51が検出する吸気圧検出値も変動して、ECU46によるスロットルバルブ24全閉状態の判定を正確に実施できなくなる。従って、スロットルバルブ24が全閉状態にあるときに吸気圧センサ51による吸気圧検出値が安定するように、ECU46は、スロットルバルブ24が全閉状態となる車両減速時に、ISC弁42の開度が上記所定値に固定して設定された状態となっているように、ISC弁42の開度を制御する。
つまり、ECU46は、エンジン10がアイドリング運転を終了して車両走行状態となった段階で、ISC弁42の開度を上記所定値まで徐々に収束させ、その後のスロットルバルブ24全閉状態での減速走行時には、ISC弁42の開度が上記所定値になっているように制御する。
このISC弁42の開度の所定値は、エンジン10の暖機状態(エンジン10のシリンダ27温度が90〜110℃程度の高温状態)でのアイドリング運転時に、エンジン10が目標アイドリング回転数を実現できるISC弁42の開度の学習値である。エンジン10の暖機状態におけるアイドリング運転時に目標アイドリング回転数を実現するためのISC弁42の開度は、走行劣化による車両状態の変化や車両個体差(スロットルバルブ24の開き具合)などによって変化する。前述のISC弁42の開度の学習値は、上述の如く変化するISC弁42の開度のうち、最新の時点でECU46が学習して記録したISC弁42の開度である。
スロットルバルブ24が閉弁状態となる車両減速時のISC弁42の開度が上記学習値に設定されることで、この車両減速時にエンジン10の吸気ポート16へ供給される空気量が変動せずに一定となり、吸気圧センサ51は、スロットルバルブ24全閉時における吸気圧を正確に検出可能になる。
次に、ECU46がエンジン10の回転数検出値及び吸気圧検出値を用いて車両の運転状態を判定し、燃料カットを実施するなどの手順について、図4を用いて説明する。
まず、ECU46は、スロットルバルブ24が全閉状態となるエンジン10のアイドリング運転時には、ISC弁42の開度を調整して、エンジン10が目標アイドリング回転数になるように制御する(S1)。
次に、ECU46は、ISC弁42の開度毎に設定されたエンジン10の各回転数におけるスロットルバルブ24全閉時の複数の吸気圧特性と、ISC弁42へのパルス指令信号から認識したISC弁42の開度と、クランク角センサ52からのエンジン10の回転数検出値と、吸気圧センサ51からの吸気圧検出値とを用いて、スロットルバルブ24が開弁状態にあるかを判定する(S2)。
つまり、ECU46は、特許文献1に示すように、まず上記複数の吸気圧特性のうちから、ISC弁42の開度に適合する一の吸気圧特性を選択する。次に、ECU46は、選択した一の吸気圧特性とエンジン10の回転数検出値と吸気圧検出値とを比較することで、そのエンジン10の回転数検出値における吸気圧検出値が、上記一の吸気圧特性以下である場合にスロットルバルブ24が全閉であると判定し、上記一の吸気圧特性を超えている場合に、スロットルバルブ24が全閉ではなく開弁状態にあると判定する。
ステップS2においてスロットルバルブ24が開弁状態にあると判定したときには、ECU46は、車両が走行状態にあると判断し、ISC弁42の開度を所定値まで徐々に収束させるべくこのISC弁42の開度を制御して、このISC弁42の開度を所定置に固定して設定する(S3)。
次にECU46は、車両走行時において、ISC弁42の開度が所定値に固定して設定されたときの、エンジン10の各回転数におけるスロットルバルブ24全閉時の吸気圧特性(図3の実線曲線A)と、クランク角センサ52からのエンジン10の回転数検出値と、吸気圧センサ51からの吸気圧検出値とを比較して、スロットルバルブ24が全閉状態であるかを判定する(S4)。
つまり、ECU46は、上記吸気圧特性(図3の実線曲線A)とエンジン10の回転数検出値と吸気圧検出値とを比較することで、そのエンジン10の回転数検出値における吸気圧検出値が、上記吸気圧特性(図3の実線曲線A)以下である場合にスロットルバルブ24が全閉状態であると判定し、上記吸気圧特性を超えている場合に、スロットルバルブ24が全閉ではなく開弁状態にあると判定する。
ECU46は、ステップS4においてスロットルバルブ24が全閉状態にあると判定した場合には、車両がスロットルバルブ24全閉の減速状態にあると判断してフューエルインジェクタ22への指令信号を停止し、燃料カットを実施する(S5)。尚、この燃料カットが継続したときには、エンジン10はアイドリング運転状態となる。
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果(1)〜(4)を奏する。
(1)スロットルバルブ24が全閉状態となる車両減速時にISC弁42の開度が所定値に固定して設定された状態になっているので、車両減速時でスロットルバルブ24が全閉状態になったときには、ISC弁42の開閉による吸気圧センサ51の吸気圧検出値の変動を防止できる。このため、このときの吸気圧検出値及びエンジン10の回転数検出値と、エンジン10の各回転数におけるスロットルバルブ24全閉時の吸気圧特性(図3の実線曲線A)とを比較することで、スロットルバルブ24の全閉状態を、スロットルポジションセンサを用いることなく正確に判定でき、燃料カットを実施できる。
このように、スロットルバルブ24全閉状態でのみ燃料カットを実施できるので、走行フィーリングの低下を防止できると共に、排気浄化用触媒の保護を確実に実現でき、更にスロットルポジションセンサを廃止することでコストを低減できる。
(2)スロットルバルブ24全閉状態の車両減速時に設定維持されるISC弁42の開度の所定値は、エンジン10の暖機状態におけるアイドリング運転時に目標アイドリング回転数を実現可能なISC弁42の開度の学習値に設定されている。このように設定されることで、スロットルバルブ24全閉状態の車両減速時にエンジン10の吸気ポート16へ供給される空気量は、走行劣化による車両状態の変化や車両個体差に拘らず同一量になるので、吸気圧センサ51が検出する吸気圧検出値は、上述の車両状態の変化などの影響を受けず安定化する。この結果、車両減速時におけるスロットルバルブ24の全閉状態を正確に判定できる。
(3)スロットルバルブ24全閉状態の車両減速時に設定維持されるISC弁42の開度の所定値は、エンジン10の暖機状態におけるアイドリング運転により得られた値が用いられる。このため、スロットルバルブ24全閉状態の車両減速時に吸気圧センサ51により検出される吸気圧検出値は、エンジン10の機温(温度)の影響を排除でき、正確な値にすることができる。
(4)エンジン10がアイドリング運転を終了して車両が走行状態になった段階で、ISC弁42の開度が所定値まで徐々に収束して設定される。これにより、スロットルバルブ24の空気量の分担が大きい状態でISC弁42を作動させるので、ISC弁42の開度変化によるエンジン回転数に対する影響を最小限にできる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、本実施形態のエンジン10は、スクータ型自動二輪車に搭載されたものを述べたが、その他の自動二輪車または四輪自動車等に搭載されたエンジンであってもよい。
10 エンジン
17 エンジン吸気系
20 スロットルボディ
24 スロットルバルブ(スロットル弁)
26 燃焼室
31 燃焼室頂部
40 ISC装置
41 バイパス通路
42 ISC弁
46 ECU(制御手段)
50 スロットルバルブ全閉判定装置(スロットル弁全閉判定装置)
51 吸気圧センサ
52 クランク角センサ(エンジン回転数センサ)

Claims (4)

  1. エンジンの燃焼室へ供給される空気量を調整するスロットル弁を迂回して流れる空気量を調整するISC弁と、
    前記スロットル弁の下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサと、
    前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
    前記ISC弁、前記吸気圧センサ及び前記エンジン回転数センサに接続され、前記エンジンの各回転数における前記スロットル弁全閉時の吸気圧特性と前記吸気圧センサからの吸気圧検出値とを比較して、前記スロットル弁の全閉状態を判定する制御手段と、を有する車両減速時のスロットル弁全閉判定装置であって、
    前記制御手段は、前記スロットル弁が全閉状態となる車両減速時に前記ISC弁の開度が所定値に固定して設定された状態になっているように、前記ISC弁の開度を制御することを特徴とする車両減速時のスロットル弁全閉判定装置。
  2. 前記制御手段は、ISC弁の開度の所定値を、エンジンの暖機状態での目標アイドリング回転数を実現可能な前記ISC弁の開度の学習値とすることを特徴とする請求項1に記載の車両減速時のスロットル弁全閉判定装置。
  3. 前記制御手段は、エンジンがアイドリング運転を終了して車両が走行状態になった段階で、ISC弁の開度を所定値まで徐々に収束させるよう制御する請求項2に記載の車両減速時のスロットル弁全閉判定装置。
  4. エンジンの燃焼室へ供給される空気量を調整するスロットル弁の全閉時における前記エンジンの各回転数における吸気圧特性と、前記スロットル弁の下流側の吸気圧検出値とを比較して、前記スロットル弁の全閉状態を判定する車両減速時のスロットル弁全閉判定方法であって、
    前記スロットル弁が全閉状態となる車両減速時に、前記スロットル弁を迂回して流れる空気量を調整するISC弁の開度が所定値に固定して設定された状態になっているように、前記ISC弁の開度を制御することを特徴とする車両減速時のスロットル弁全閉判定方法。
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JPH06241106A (ja) * 1992-07-16 1994-08-30 Nippondenso Co Ltd エンジンの吸気絞り弁全閉状態検出方法

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