JP2018155189A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気温度に関わらず空燃比を理論空燃比に近づけること。【解決手段】エンジン１２の空燃比は、排気管３６に設けられた主酸素センサ５４および補助酸素センサ５６の出力に基づいて制御される。このとき、ＥＣＵ５８は、燃圧の脈動に起因する空燃比のずれを表す特性曲線を温度センサ４８によって検知された吸気温度に基づいて定義し、定義されたエンジン１２の回転数に対する空燃比の変化を示す特性曲線を参照して燃料噴射量を補正する。【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、排気管に設けられた酸素センサの出力に基づいて内燃機関の空燃比を制御する、内燃機関の制御装置に関する。

多気筒内燃機関に対する燃料噴射時期を制御する装置の一例が、特許文献１に開示されている。この文献によれば、インジェクタによる燃料噴射の共振現象を抑制する領域において、特定気筒に対する燃料噴射時期が、他の気筒に対する燃料噴射時期と異なる時期に設定される。この結果、燃料噴射の間隔が一定とならず、燃圧の脈動に起因して生じる空燃比ずれが解消される。

特開平１０−２１２９８８号公報

特許文献１において、燃料噴射の共振現象を抑制する領域は、燃圧の脈動が大きくなる回転域に相当するところ、当該回転域は、エンジンルーム内の雰囲気温の上昇などに起因する吸気温度の変化に伴って変化する。したがって、特許文献１の技術では、吸気温度によっては燃圧の脈動に起因する空燃比のずれを解消できず、燃焼が不安定となるおそれがある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、燃焼動作を安定させることができる、内燃機関の制御装置を提供することである。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、排気管に設けられた酸素センサの出力に基づいて内燃機関の空燃比を制御する制御装置であって、燃圧の脈動に起因する空燃比のずれを表す特性曲線を吸気温度に基づいて定義する定義手段、および定義手段によって定義された特性曲線を参照して燃料噴射量を補正する補正手段を備える。

燃圧の脈動に起因する空燃比のずれを表す特性曲線は吸気温度に基づいて定義され、燃料噴射量は定義された特定曲線を参照して補正される。これによって、吸気温度に関わらず空燃比を理論空燃比に近づけることができ、ひいては燃焼動作を安定させることができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。 この実施例の車両の要部構成の他の一部を示すブロック図である。 空燃比のずれを示す特性曲線を３０℃の吸気温度および６０℃の吸気温度の各々に対応して描画したグラフである。 空燃比のずれを示す特性曲線を４７℃の吸気温度に対応して描画したグラフである。 図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。

図１および図２を参照して、この実施例の車両１０は、４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。気筒１４に設けられた燃焼室１６には、吸気弁１８を介して吸気管３２が接続され、排気弁２０を介して排気管３６が接続される。なお、図１では単一の気筒１４しか示していないが、エンジン１２は複数の気筒１４を有する。吸気管３２は、吸気弁１８の上流の位置で各気筒１４に分岐する。

吸気管３２には、大気から粉塵を分離するエアクリーナ３４と、バルブモータ４２によって開度が調整される単一のスロットルバルブ３８と、吸気管３２に燃料を噴射するべく各気筒１４に割り当てられた燃料噴射装置４０とが設けられる。スロットルバルブ３８よりも下流でかつ燃料噴射装置４０よりも上流の位置（吸気管３２の分岐位置）には、空気流量を平準化するためのサージタンク４４が設けられる。なお、吸気温度は、温度センサ４８によって検知される。

イグニッションキー（図示せず）によってＩＧオン操作が行われると、ＥＣＵ５８は、エンジン１２を始動するべく図２に示すリレー６８をオンする。バッテリ７０の電力はオン状態のリレー６８を介してスタータ７２に供給され、スタータ７２はバッテリ７０の電力によってクランキングを実行する。これによって、エンジン１２が始動する。

アイドル状態では、スロットルバルブ３８は、アイドル状態を維持できる開度を示すように、バルブモータ４２によって調整される。エアクリーナ３４を経た吸入空気の量は、スロットルバルブ３８によって規定され、燃料噴射装置４０の燃料噴射量は、理論空燃比を示す混合気が生成されるように調整される。

この状態からアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれると、ＥＣＵ５８は、バルブモータ４２を駆動する。スロットルバルブ３８はバルブモータ４２によって開かれ、これによって、理論空燃比を保ちつつ吸入空気量および燃料噴射装置４０の燃料噴射量が増大する。

混合気は、吸気弁１８が開かれたときに燃焼室１６に供給される。供給された混合気は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２６と結合されたピストン２２が上死点に達する直前に、点火プラグ３０によって点火される。ピストン２２は、混合気の爆発によって上下動し、これによってクランクシャフト２６が回転する。クランクシャフト２６にはフライホイール２８が装着され、クランクシャフト２６の回転数つまりエンジン１２の回転数のぶれはフライホイール２８によって抑制される。また、エンジン１２の回転数は、エンジン回転センサ４６によって検知される。

クランクシャフト２６の回転力は、図２に示すトルクコンバータ６０および無段変速機６２を介して、ドライブシャフト（図示せず）に伝達される。これによって、車両１０が前進または後進する。クランクシャフト２６の回転力はまた、ベルト６４を介してオルタネータ６６の回転軸６６ｓに伝達される。回転軸６６ｓの回転力は電力に変換され、変換された電力はバッテリ７０に蓄えられる。

図１に戻って、混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、排気弁２０が開かれたときに燃焼室１６から排出され、排気管３６を介してマフラー５０に供給される。マフラー５０に設けられた触媒５２は、燃焼ガスに含まれる一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を酸化・還元し、水，二酸化炭素および窒素を生成する。車両１０からは、こうして浄化されたガスが排出される。ただし、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を完全に酸化・還元できる訳ではなく、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物の各々の一部は浄化ガスに混在する。

排気管３６のうち触媒５２の上流側の位置には主酸素センサ５４が設けられ、排気管３６のうち触媒５２の下流側の位置には補助酸素センサ５６が設けられる。ＥＣＵ５８は、主酸素センサ５４および補助酸素センサ５６の各々によって検知された酸素濃度に基づいて、燃料噴射量を理論空燃比に対応する量に調整する。

燃料タンク（図示せず）に収められた燃料は、燃料パイプ（図示せず）を経て燃料噴射装置４０に供給されるところ、複数の気筒１４を有するエンジン１２では、複数の燃料パイプの間で燃圧脈動に起因する共振現象が生じる。共振現象は、燃料噴射量の変動ひいては理論空燃比（＝１４．６）からのずれを引き起こし、燃焼動作が不安定となる。

ここで、空燃比のずれ量はエンジン１２の回転数によって異なり、エンジン１２の回転数に対する空燃比の変化を示す特性曲線の傾向もまた吸気温度によって異なる。たとえば、吸気温度が３０℃であれば、空燃比は特性曲線Ｃ３０に沿って変化し、吸気温度が６０℃であれば、空燃比は特性曲線Ｃ６０に沿って変化する。

そこで、この実施例では、エンジン１２の回転数に対する空燃比の変化を示す特性曲線（厳密には特性曲線に相当するマップ、以下同じ）を５℃おきに作成し、図５に示す空燃比制御処理をＥＣＵ５８に繰り返し実行させるようにしている。なお、５℃おきに作成した複数の特性曲線、および図５に示すフロー図に対応する制御プログラムは、メモリ５８ｍｍに記憶される。

まずステップＳ１で、温度センサ４８を通して吸気温度を検出する。ステップＳ３では、検出された吸気温度に対応する特性曲線を、メモリ５８ｍｍに記憶された複数の特性曲線に基づいて定義する。吸気温度が４７℃であれば、特性曲線は図４に示すように定義される。

ステップＳ５では、エンジン回転センサ４６を通してエンジン１２の回転数を検出する。ステップＳ７では、検出した回転数に対応する空燃比をステップＳ５で定義した特性曲線を参照して検出し、検出した空燃比と理論空燃比とのずれが解消されるように燃料噴射量を補正する。今回の空燃比制御は、ステップＳ７の後に終了する。

以上の説明から分かるように、エンジン１２の空燃比は、排気管３６に設けられた主酸素センサ５４および補助酸素センサ５６の出力に基づいて制御される。このとき、ＥＣＵ５８は、燃圧の脈動に起因する空燃比のずれを表す特性曲線を温度センサ４８によって検知された吸気温度に基づいて定義し(S1, S3)、定義された特性曲線を参照して燃料噴射量を補正する(S5, S7)。

これによって、吸気温度に関わらず空燃比を理論空燃比に近づけることができ、ひいては燃焼動作を安定させることができる。燃焼動作の安定化は、出力トルクの変動やエミッションの悪化を抑制するとともに、ドライバビリティや始動時性能の向上に寄与する。

１０ …車両
１２ …エンジン
１６ …燃焼室
３２ …吸気管
３６ …排気管
５２ …触媒
５４ …主酸素センサ
５６ …補助酸素センサ
５８ …ＥＣＵ

Claims (1)

1. 排気管に設けられた酸素センサの出力に基づいて内燃機関の空燃比を制御する制御装置であって、
   燃圧の脈動に起因する空燃比のずれを表す特性曲線を吸気温度に基づいて定義する定義手段、および
   前記定義手段によって定義された特性曲線を参照して燃料噴射量を補正する補正手段を備える、内燃機関の制御装置。

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