JP2582617B2 - 内燃機関の減速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の減速制御装置に関し、詳しくは、
機関の減速運転状態における燃料供給量の減量補正制御
の改善に関する。

〈従来の技術〉 機関の減速運転状態においては、吸気系に介装したス
ロットル弁が閉じられてから吸気通路内壁に付着した液
状燃料（壁流）が遅れてシリンダ内に供給されるため
に、空燃比がオーバーリッチ化する惧れがある。このた
め、従来の電子制御燃料噴射式内燃機関においては、機
関減速運転時に燃料噴射弁による燃料噴射量（燃料供給
量）を定常運転状態に対応する値よりも減量補正するこ
とで減速時の空燃比リッチ化を防止するようにしたもの
がある（特願昭61−258486号等参照）。

ところで、このような機関減速運転状態における燃料
供給量の減量補正は、高負荷運転状態からスロットル弁
を全閉するような減速時には無論必要であるが、機関の
負荷（以下、機関負荷ともいう。）が所定値以上の範囲
内でスロットル弁を戻した場合のような減速では、減速
前と減速後での最適壁流量変化が少ないために減量補正
制御を必要としない。従って、このような必要のない減
量補正制御を回避する目的で、スロットル弁開度変化に
基づく減速判定が途絶えたとき、即ち、減速からスロッ
トル弁開度一定状態に移行して定常運転状態になったと
きに、そのときの機関負荷状態が一定の機関負荷状態以
上であるか否かを判定し、減速後の機関負荷状態が所定
以上であるときには減速減量補正を直ちにキャンセルす
るようにしていた。尚、機関負荷状態は、公知のよう
に、例えば機関の吸入空気流量と機関回転速度とに基づ
いて算出される基本燃料噴射量に基づいて検知すること
ができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記のように一定の機関負荷状態と減速終
了時の機関負荷状態とを比較して減速減量のキャンセル
を制御するようにした場合、緩減速では最適壁流量が徐
々に減少変化することになるために、壁流による空燃比
のリッチ化傾向が少なく、比較的機関負荷が低い状態で
も減速減量をキャンセルすべきであるが、急減速運転状
態では、最適壁流量が急激に減少変化することになるた
め、壁流による空燃比のリッチ化傾向が大きく、比較的
高負荷状態であっても燃料噴射量の減量補正を行って壁
流分による空燃比のリッチ化を回避する必要がある。

しかしながら、従来では、第４図に示すように、減速
運転状態の緩急とは無関係な一定の機関負荷状態と減速
終了時の機関負荷状態とを比較して（尚、機関負荷とし
ては基本燃料噴射量を代表値として用いる。）、減速減
量制御のキャンセルを決定するよう構成されていたた
め、緩減速運転状態における最適な減量キャンセルがな
されるように判定レベルの機関負荷を比較的低く設定す
ると、急減速時には減量補正制御が必要な運転状態であ
っても、定常運転状態に移行したときに直ちに減速減量
補正がキャンセルされて、空燃比のリッチ化を招いてし
まうという問題があった。また、逆に急減速運転状態に
マッチさせるべくキャンセル判定レベルの機関負荷を比
較的高く設定すると、緩減速運転状態の直後の定常運転
において必要のないときに減速減量がなされて空燃比を
リーン化させてしまう惧れもある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、機関
減速運転時における燃料供給量の減量補正のキャンセル
（停止）制御を最適化して、減速運転時の空燃比制御を
向上させることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関の運
転状態を、減速運転状態，定常運転状態，加速運転状態
のいずれかに判別する運転状態判別手段と、該運転状態
判別手段によって機関の減速運転状態が判別されている
ときに、機関への燃料供給量を減量補正する減速減量制
御手段と、前記運転状態判別手段により減速運転状態か
ら定常運転状態への移行が判別されてから、前記減速減
量制御手段による燃料供給量の減量補正量を徐々に減少
させる減量補正量漸減手段と、機関の負荷を検出する機
関負荷検出手段と、前記運転状態判別手段により定常運
転状態が判別されていて、かつ、前記機関負荷検出手段
で検出された機関の負荷が予め設定された判定レベルを
上回ることが判定された時点、及び、前記運転状態判別
手段により加速運転状態が判別された時点において、前
記減量補正量漸減手段に優先して前記減速減量制御手段
による燃料供給量の減量補正を停止させる減速減量制御
停止手段と、前記運転状態判別手段によって判別される
減速運転状態の緩急を判別する減速判別手段と、前記減
速減量制御停止手段における前記判定レベルを設定する
手段であって、予め減速運転状態の緩急に応じて設定さ
れた複数の前記判定レベルの中から、前記減速判別手段
で判別された減速運転状態の緩急に対応する判定レベル
を選択する判定レベル選択手段と、を含んで内燃機関の
減速制御装置を構成するようにした。

〈作用〉 かかる構成によれば、機関の減速運転状態において
は、減速減量制御手段により機関への燃料供給量が減量
補正される。そして、かかる減速減量を伴う減速運転状
態から定常運転状態に移行すると、減量補正量が徐々に
減少させられるが、定常運転状態であっても、機関の負
荷が予め設定された判定レベルを上回ることが判定され
た時点、及び、加速運転状態が判別された時点におい
て、は、前記減速減量補正が停止される。ここで、減速
減量補正を停止させるか否かを判別するための前記判定
レベルは、減速運転状態の緩急に応じて予め設定された
値の中から選択されるようにしてある。即ち、機関減速
運転状態の緩急によって、減速減量がキャンセルされる
機関負荷状態が異なるようにした。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、内燃機関１の吸気通路２に介装され
たスロットル弁３の開度θを検出するスロットルセンサ
４と、機関１の機関回転速度Ｎを検出するクランク角セ
ンサ等の回転速度センサ５と、機関１の吸入空気流量Ｑ
を検出するエアフローメータ８と、機関冷却水温度Twを
検出する水温センサ９とが設けられており、これらから
の各検出信号はマイクロコンピュータを内蔵したコント
ロールユニット６に入力されるようになっている。

コントロールユニット６は、これらの検出信号に基づ
き機関運転条件に見合った燃料噴射量Tiを設定すると共
に、機関１の減速運転時には前記燃料噴射量Tiに減量補
正を施し、この燃料噴射量Tiに対応する駆動パルス信号
を電磁式燃料噴射弁７に出力する。そして、燃料噴射弁
７を前記駆動パルス信号によりオン・オフ的に開弁駆動
させ、吸気通路２内に燃料をオン・オフ的に噴射供給す
る。

ここで、第３図のフローチャートに従ってコントロー
ルユニット６による燃料噴射量制御を説明する。尚、コ
ントロールユニット６は、運転状態判別手段，減速減量
制御手段，減量補正量漸減手段，機関負荷検出手段，減
速減量制御停止手段，減速判別手段及び判定レベル選択
手段としての機能を前記第３図のフローチャートに示す
ようにソフトウェア的に備えている。

第３図のフローチャートに示すルーチンは、所定微小
時間（例えば10ms）毎に実行されるものであり、ステッ
プ１ではスロットルセンサ４によって検出されるスロッ
トル弁３の開度θ等の各種検出信号を入力する。

ステップ２では、基本燃料噴射量Tp（←Ｋ×Q/N;Kは
定数）を回転速度センサ５によって検出された機関回転
速度Ｎとエアフローメータ８によって検出された吸入空
気流量Ｑとに基づいて演算する。

ステップ３では今回ステップ１で入力したスロットル
弁開度θから前回の入力値を減算することにより、本ル
ーチン実行周期当たりのスロットル弁開度θの変化率Δ
θを演算する。

そして、次のステップ４ではステップ３で演算した変
化率Δθが所定のマイナス値よりも小さいか否かによっ
て機関１が減速運転状態であるか否かを判別する。即
ち、前記変化率Δθがマイナスの値であるときにはスロ
ットル弁３が閉じられていることを示し、プラスの値で
あるときにはスロットル弁３が開かれていることを示
し、Δθが所定のマイナス値よりも小さくスロットル弁
３が所定以上の割合で閉じられているときに機関１が減
速運転状態であると判別する。

ステップ４で機関１が減速運転状態であると判別され
るとステップ５へ進んで、現在の減速運転状態の緩急を
判別する。減速運転状態の緩急の判別は、減速運転状態
の判別と同様に、スロットル弁開度変化率Δθの大小に
よって行う。即ち、スロットル弁３が閉じられていて、
変化率Δθがマイナスの値となっているときでも、その
絶対値が大きいときほど急減速運転状態であると判別さ
れるものであり、ステップ４の減速判定で用いた所定の
マイナス値よりも更に小さい（絶対値の大きい）値をス
ライスレベルとして、このスライスレベルを越える閉弁
速度であるときには、機関１が急減速運転状態であると
判別し、前記スライスレベルよりも小さい閉弁速度であ
るときには、機関１が緩減速運転状態であると判別す
る。

ステップ５で機関１が急減速運転状態であると判別さ
れると、ステップ６へ進み、減速減量制御停止レベルの
基本燃料噴射量Tpsを所定値Tp₁に設定する。一方、ステ
ップ５で機関１が緩減速運転状態であると判別される
と、ステップ７へ進み、前記基本燃料噴射量Tpsを前記
所定値Tp₁よりも小さい所定値Tp₂に設定する。

前記基本燃料噴射量Tpsは、機関負荷状態を代表する
値として用いられるものであり、減速運転状態から定常
運転状態に移行したときに、そのときの基本燃料噴射量
Tpと前記基本燃料噴射量Tpsとを比較し、Tpsよりも減速
直後のTpが大きいときには壁流による空燃比リッチ化傾
向が少ないものとして、減速減量制御が直ちに停止され
る。尚、この減速減量制御及び減速減量停止制御につい
ては後に詳述する。

ステップ6,7で減速減量制御停止レベルの基本燃料噴
射量Tpsを設定すると、次のステップ８では、今回の減
速判別が初回であるか否かを判定する。

ここで初回であると判定されると、ステップ９〜12へ
進んで減速減量係数KDCの設定を行う。前記減速減量係
数KDCは、最終的な燃料噴射量Tiの演算において次式に
示すように基本燃料噴射量Tpを補正する各種補正係数CO
EFに含まれるものであり、その値が大きいときほど燃料
噴射量Tiが減量補正される。

Ti←Tp×COEF＋Ts COEF←１＋K_TW＋K_AS＋K_MR−KDC ここで、Tsはバッテリ電圧変化による燃料噴射弁７の
有効開弁時間の変化を補正するための補正分であり、ま
た、K_TWは水温補正係数、K_ASは始動後補正係数、K_MRは
空燃比補正係数である。また、前記減速減量係数KDC
は、水温依存減量係数TwKDC,回転依存減量係数NKDC,基
本燃料噴射量依存減量係数TpKDCの３係数を乗算するこ
とで求められるようにしてある。

ステップ９では、水温センサ９によって検出された冷
却水温度Twに基づいて水温依存減量係数TwKDCをマップ
からの検索或いは演算によって求める。水温依存減量係
数TwKDCは、フローチャート中に示すように、冷却水温
度Twが低く燃料の霧化性が悪い（壁流が多い）ときほど
大きな値に設定されるようにしてある。

ステップ10では、回転速度センサ５によって検出され
た機関回転速度Ｎに基づいて回転依存減量係数NKDCをや
はりマップからの検索或いは演算によって求める。回転
依存減量係数NKDCは、フローチャート中に示すように、
回転速度Ｎが大きいときほど大きな値に設定されるよう
にしてあり、これによって高回転運転状態からの減速時
ほど大きく減量補正されるようにしてある。

ステップ11では、ステップ２で演算した基本燃料噴射
量Tp基づいて基本燃料噴射量依存減量係数TpKDCをやは
りマップからの検索或いは演算によって求める。基本燃
料噴射量依存減量係数TpKDCは、フローチャート中に示
すように、基本燃料噴射量Tpが大きいときほど大きな値
に設定されるようにしてあり、これにより、高負荷運転
状態からの減速時ほどより減量されるようにしてある。

ステップ12では、ステップ９〜11で設定した水温依存
減量係数TwKDC,回転依存減量係数NKDC,基本燃料噴射量
依存減量係数TpKDCを乗算することで減速減量係数KDC
（←TwKDC×NKDC×TpKDC）を演算する。

そして、次のステップ20では、減速減量係数KDCを含
めて各種補正係数COEFを演算し、次のステップ21では減
速減量係数KDCによる減速減量が行われていることを示
すフラグを１に設定する。

ステップ22では、ステップ２で演算した基本燃料噴射
量Tp,ステップ20で演算したKDC付の各種補正係数COEF及
びバッテリ電圧補正分Ts等によって最終的な燃料噴射量
Ti（←Tp×COEF＋Ts）を演算する。

演算された燃料噴射量Tiは出力用レジスタにセットさ
れ、所定の噴射タイミングになったところでこの出力レ
ジスタのデータが読出され、読出した燃料噴射量Tiに相
当するパルス巾の駆動パルス信号が燃料噴射弁７に出力
される。

一方、ステップ４でスロットル弁開度変化率Δθに基
づいて機関１が減速運転状態でないと判別されると、ス
テップ13へ進む。

ステップ13では機関１が定常運転状態であるか否かを
ステップ３で演算した開度変化率Δθに基づき判定す
る。即ち、変化率Δθが略ゼロであるときには機関１が
定常運転状態であると判定する。

ステップ13で定常運転状態であると判定されると、ス
テップ14へ進み、ステップ２で演算した基本燃料噴射量
Tpと、減速運転時にステップ６又はステップ７で設定し
た減速減量制御停止レベルの基本燃料噴射量Tpsとを比
較する。

ここで、基本燃料噴射量Tpが減速減量制御停止レベル
の基本燃料噴射量Tpsよりも大きいときには、直前が減
速運転状態であったとしても減速運転が比較的高負荷側
で停止されたことを示すので、ステップ18へ進み減速減
量係数KDCを含まない各種補正係数COEFを演算し、次の
ステップ19ではフラグをゼロに戻す。従って、直前の減
速運転状態において減速運転判定の初回に設定した減速
減量係数KDCを各種補正係数COEFに含めて、燃料噴射量T
iの減速減量補正制御が行われていた状態であっても、
比較的高負荷状態で減速が中断されたときには直ちに減
速減量制御が停止されることになる。然も、かかる減速
減量制御の停止判定の基準となる基本燃料噴射量Tps
は、前述のように減速運転状態の緩急に基づいて選択さ
れ、急減速時には予め設定された値の中のより大きいTp
sが選択されるようにしてあるため、急減速が行われた
ときには減速減量停止制御が行われる機関負荷範囲が減
少し、緩減速を行ったときよりも減速減量制御が広い範
囲で行われることになる。

従って、緩減速運転時には、低負荷になるまで減速運
転を継続しない限り減速減量が停止させることになり、
また、急減速運転では、途中（比較的高負荷状態）で減
速を停止することがあっても減速減量補正が継続され、
壁流による空燃比リッチ化の影響が大きい急減速運転時
に途中で減速を中断しても燃料噴射量Tiの減速減量を行
わせることができ、空燃比のリッチ化を回避できる。

また、ステップ13で機関１が定常運転状態でないと判
定され、機関１が加速運転状態にあると見込まれるとき
にもステップ18,19へ進み、減速減量は直ちに停止され
る。

ステップ14で、現在の基本燃料噴射量Tpが減速減量制
御停止レベルの基本燃料噴射量Tps以下であると判定さ
れたとき、即ち、減速運転状態の緩急で区別を異にする
所定の低負荷状態であるときには、減速減量補正制御を
直ちに停止することなくステップ15へ進む。

ステップ15では、フラグの判定を行い、今回の定常運
転の前に減速運転が行われてフラグが１に設定されてい
た場合にはステップ16へ進むが、フラグがゼロであって
減速運転が直前に行われていない状態（又は減速減量制
御が終了している状態）であるときにはステップ18,19
へ進む。

ステップ16では、減速運転判定の初回において設定さ
れた減速減量係数KDCから所定値αを減算することで、
減速運転状態の減速減量係数KDCを所定値αだけ徐々に
減少させてゼロに近づけるようにする。

そして、ステップ17では、ステップ16で所定値αだけ
減算して新たに設定した減速減量係数KDCがゼロを越え
る値であるか否かを判別し、初期のKDCを減少させてい
った結果、略ゼロ近傍になったときにはステップ18,19
へ進み、未だゼロ以上の大きな値であるときにはステッ
プ20へ進むことでKDC付の各種補正係数COEFを演算させ
るようにする。

このように、機関１が減速運転されると、その判定初
回において減速減量係数KDCが設定され、減速運転中は
この減速減量係数KDCを各種補正係数COEFに含めること
により燃料噴射量Tiの減量補正制御を行う。そして、減
速運転状態から定常運転状態に移行すると、そのときの
基本燃料噴射量Tp（機関負荷）と、減速運転状態の緩急
に応じて設定した減速減量停止判定レベルの基本燃料噴
射量Tpとを比較し、判定レベルTpsより高い機関負荷状
態であるときには、直ちに減速減量制御を停止すべく各
種補正係数COEFの演算にKDCを含めないようにするが、
判定レベルTpsより低い機関負荷状態であるときには、
減速運転状態における減速減量係数KDCを徐々に減少さ
せていってゼロに近づけるようにし、このKDCを各種補
正係数COEFに含めることによって減速減量補正制御が継
続されるようにするものである。

尚、本実施例では、機関１の減速運転状態が継続して
いる間は、減速判定の初回に設定した減速減量係数KDC
を継続して用いるよう構成したが、減速運転中において
も逐次そのときの運転状態に応じて減速減量係数KDCを
変化させたり、減速判定の初回にKDCを設定し減速運転
中から徐々にゼロに近づけるように制御されるものであ
っても、本実施例と同様に減速減量制御のキャンセル負
荷（キャンセルTp）を減速運転状態の緩急で可変設定す
ることで、機関減速運転状態において良好な空燃比特性
が得られるようになることは明らかである。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、減速運転状態
から定常運転状態に移行したときに、減速減量を直ちに
停止させるか減量補正量を徐々に減少させるかを、その
ときの機関負荷と予め設定された判定レベルとの比較に
基づいて決定する構成において、前記判定レベルを減速
運転状態の緩急に応じて、予め設定された値の中から選
択するようにしたので、急減速運転時には機関負荷が比
較高いときに減速を中断しても減速減量が継続されるの
で、燃料の壁流影響によって空燃比がよりリッチ化し易
い急減速運転時に減速減量補正制御が停止されて空燃比
がリッチ化することを防止できると共に、緩減速運転状
態においてはより高負荷で減速減量制御を停止すること
で不必要な減量制御が行われて空燃比がリーン化するこ
とを防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例における制御内容を示すフローチャート、第４図は従
来の問題点を説明するためのタイムチャートである。 １……機関、２……吸気通路、３……スロットル弁、４
……スロットルセンサ、６……コントロールユニット、
７……燃料噴射弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の運転状態を、減速運転状態，定常運
   転状態，加速運転状態のいずれかに判別する運転状態判
   別手段と、 該運転状態判別手段によって機関の減速運転状態が判別
   されているときに、機関への燃料供給量を減量補正する
   減速減量制御手段と、 前記運転状態判別手段により減速運転状態から定常運転
   状態への移行が判別されてから、前記減速減量制御手段
   による燃料供給量の減量補正量を徐々に減少させる減量
   補正量漸減手段と、 機関の負荷を検出する機関負荷検出手段と、 前記運転状態判別手段により定常運転状態が判別されて
   いて、かつ、前記機関負荷検出手段で検出された機関の
   負荷が予め設定された判定レベルを上回ることが判定さ
   れた時点、及び、前記運転状態判別手段により加速運転
   状態が判別された時点において、前記減量補正量漸減手
   段に優先して前記減速減量制御手段による燃料供給量の
   減量補正を停止させる減速減量制御停止手段と、 前記運転状態判別手段によって判別される減速運転状態
   の緩急を判別する減速判別手段と、 前記減速減量制御停止手段における前記判定レベルを設
   定する手段であって、予め減速運転状態の緩急に応じて
   設定された複数の前記判定レベルの中から、前記減速判
   別手段で判別された減速運転状態の緩急に対応する判定
   レベルを選択する判定レベル選択手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の減速制
   御装置。