JP2910528B2

JP2910528B2 - 内燃機関用加速判定装置

Info

Publication number: JP2910528B2
Application number: JP25458693A
Authority: JP
Inventors: 均加村; 保樹田村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1999-06-23
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JPH07103053A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用内燃機関の制御
に用いて好適の、内燃機関用加速判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関（エンジン）の制御には、加速
時用に対応して行なうものが多々あり、このような制御
を行なう場合には、加速判定を行なう必要がある。例え
ば車両用エンジンには、所要の運転条件下では理論空燃
比（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希
薄燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関（所謂リーンバ
ーンエンジン）が提供されている。

【０００３】このようなリーンバーンエンジンにおいて
も、加速時に希薄燃焼運転を行なっていると、加速性能
の低下と排気ガスの悪化を招くので、加速時用に対応し
た制御が要求され、例えば特開平０１−２９６４２に開
示されているが、加速時には、空燃比をストイキオ若し
くは過濃側空燃比（リッチ）での運転を行ない、加速が
終了すると、再びリーンに戻すという制御が考えられて
いる。

【０００４】この場合の加速判定は、例えばスロットル
開度偏差の検出情報に基づいて、スロットル開度偏差が
閾値を越えたら加速状態であると判定できる。ところ
で、このような加速判定は、通常、所定の周期で、デー
タをサンプリングしながら行なうことになるが、このサ
ンプリング周期が長いと加速判定が遅れるため、特に急
加速時に制御応答性の遅れが問題になり、逆に、このサ
ンプリング周期が短いと、緩加速時に加速の検出自体が
困難になり、加速判定を適切に行なえない。

【０００５】このような相反する不具合を解消するため
に、例えば特公昭６３−４０２６１に開示されているよ
うに、短いサンプリング周期と長いサンプリング周期と
を設定して、急加速時には短いサンプリング周期のデー
タに基づいて加速判定を起こない、緩加速時には長いサ
ンプリング周期のデータに基づいて加速判定を起こなう
手段が提案されている。

【０００６】例えば図８は、スロットル開度偏差ΔＴＰ
Ｓを閾値（加速判定値）αと比較して加速判定を行なう
場合の、スロットル開度，短周期偏差（短周期で求めら
れるスロットル開度偏差）ΔＴＰＳ_S及び長周期偏差
（長周期で求められるスロットル開度偏差）ΔＴＰＳ_L
の変化と、加速判定結果とを示すタイムチャートであ
る。短周期偏差ΔＴＰＳ_Sは短周期毎にスロットル開度
情報ＴＰＳを得てこれを時間微分することで得ており、
長周期偏差ΔＴＰＳ_Lは長周期毎にスロットル開度情報
ＴＰＳを得てこれを時間微分することで得ている。

【０００７】図示する例では、時刻ｔ₁で緩加速を開始
すると、この加速は短周期偏差ΔＴＰＳ_Sにはあまり現
れないが、長周期偏差ΔＴＰＳ_Lにはある程度大きく現
れ、時刻ｔ₂で加速が判定される。このように、緩加速
は、検出するのに時間がかかるものの、長周期サンプリ
ングに基づいて検出でき、緩加速における加速判定を確
実に行なうことができるのである。

【０００８】また、この後、時刻ｔ₃で今度は急加速を
開始すると、この加速は短周期偏差ΔＴＰＳ_Sにすぐに
現れ、時刻ｔ₄で加速が判定される。このように、急加
速は短周期サンプリングに基づいて速やかに検出でき、
速やかな加速判定を行なうことができるのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のよう
に、加速判定を単に緩加速の場合と急加速の場合とに分
けてしまうと、緩加速域には入るが、その中でも、緩加
速用の長いサンプリング周期から加速判定を行なうこと
になる。このような中間的な加速状態では、加速判定の
遅れが問題になる。

【００１０】この結果、例えば前述のリーンバーンエン
ジンにおいては、排気ガス（ＮＯｘ）悪化域に滞留する
時間が長くなって、排気ガスの悪化を招来する。従っ
て、このような緩加速時にもできるだけ速やかに加速判
定を行なって、空燃比をリーンからストイキオ若しくは
リッチに切り換えれば、例え僅かな時間でも排気ガスの
悪化を抑制でき、合わせて、加速性能を向上できるので
ある。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、緩加速時をはじめとした加速の判定を、加速
検出が可能な限り短時間で確実に行なえるようにした、
内燃機関用加速判定装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関用加速判定装置は、内燃機関の負荷状態の変化量と
相関するパラメータを検出する負荷変化パラメータ検出
手段と、加速判定値を設定する加速判定値設定手段と、
該負荷変化パラメータ検出手段からの負荷変化量相関パ
ラメータと該加速判定値設定手段で設定された該加速判
定値とを比較して、該負荷変化量相関パラメータが該加
速判定値よりも大きいと、加速運転であると判定する加
速判定手段とをそなえ、該負荷変化パラメータ検出手段
が、第１のサンプリング間隔で負荷相関パラメータデー
タを検出する第１のデータサンプリング手段と、該第１
のデータサンプリング手段で行なわれる第１のサンプリ
ング間隔より短い第２のサンプリング間隔で負荷相関パ
ラメータデータを検出する第２のデータサンプリング手
段とをそなえるとともに、該第１のデータサンプリング
手段で得られた負荷相関パラメータデータと該第２のデ
ータサンプリング手段で得られた負荷相関パラメータデ
ータとの偏差を演算して、これを該負荷変化量相関パラ
メータとして出力する偏差演算手段をそなえて構成され
たことを特徴としている。

【００１３】

【作用】上述の本発明の内燃機関用加速判定装置では、
負荷変化パラメータ検出手段が内燃機関の負荷状態の変
化量と相関するパラメータを検出し、加速判定値設定手
段が加速判定値を設定する。加速判定値設定手段では、
このように演算された該負荷変化パラメータ検出手段か
らの負荷変化量相関パラメータと該加速判定値設定手段
で設定された該加速判定値とを比較して、該負荷変化量
相関パラメータが該加速判定値よりも大きいと、加速運
転であると判定する。

【００１４】該負荷変化パラメータ検出手段では、該パ
ラメータの検出にあたって、第１のデータサンプリング
手段が、第１のサンプリング間隔で負荷相関パラメータ
データを検出し、第２のデータサンプリング手段が、該
第１のデータサンプリング手段で行なわれる第１のサン
プリング間隔より短い第２のサンプリング間隔で負荷相
関パラメータデータを検出する。

【００１５】そして、偏差演算手段が、該第１のデータ
サンプリング手段で得られた負荷相関パラメータデータ
と該第２のデータサンプリング手段で得られた負荷相関
パラメータデータとの偏差を演算して、これを負荷変化
量相関パラメータとして出力する。すなわち、該負荷変
化パラメータ検出手段では、第２のサンプリング間隔ご
とに、データのサンプリング間隔を増加させながら負荷
変化量相関パラメータを更新することになり、負荷相関
パラメータデータの変化が小さい加速、即ち、緩加速時
又は緩加速に近い場合いは、データのサンプリング間隔
が適当に増加したところで、加速を判定でき、負荷相関
パラメータデータの変化が大きい加速、即ち、急加速時
又は急加速に近い場合いは、データのサンプリング間隔
が増加しないうちに、速やかに加速を判定できる。

【００１６】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明する。図１〜図７は本発明の一実施例としての内燃
機関用加速判定装置をそなえた希薄燃焼式内燃機関の制
御装置を示すもので、図１はその装置の制御ブロック
図、図２はその装置を有するエンジンシステムの全体構
成図、図３はその装置を有するエンジンシステムの制御
系を示すハードブロック図、図４はその装置の動作を説
明するためのフローチャート、図５はその装置の制御に
用いる判定パラメータの算出動作を説明するためのフロ
ーチャート、図６，７はいずれもその装置の効果を説明
するためのタイムチャートである。

【００１７】さて、本装置を装備する自動車用のエンジ
ンは、所要の運転条件下では理論空燃比（ストイキオ）
よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄燃焼運転（リー
ンバーン運転）を行なうリーンバーンエンジンとして構
成されているが、このエンジンシステムは、図２に示す
ようになる。すなわち、この図２において、エンジン
（内燃機関）１は、その燃焼室２に通じる吸気通路３お
よび排気通路４を有しており、吸気通路３と燃焼室２と
は吸気弁５によって連通制御されるとともに、排気通路
４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制御されるよう
になっている。

【００１８】また、吸気通路３には、その上流側から順
に、エアクリーナ７，スロットル弁８および電磁式燃料
噴射弁（インジェクタ）９が設けられており、排気通路
４には、その上流側から順に、三元触媒１０および図示
しないマフラ（消音器）が設けられている。なお、イン
ジェクタ９は、エンジン１の各気筒毎に設けられてい
る。また、吸気通路３には、サージタンク３ａが設けら
れている。

【００１９】また、三元触媒１０は、ストイキオ運転状
態で、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化するもので、公知のも
のである。さらに、スロットル弁８は、ワイヤケーブル
を介してアクセルペダル（図示せず）に連結されてお
り、このアクセルペダルの踏込み量に応じて開度を調整
されるようになっている。

【００２０】また、吸気通路３には、スロットル弁８を
バイパスする第１バイパス通路１１Ａが設けられ、この
第１バイパス通路１１Ａには、ＩＳＣ弁として機能する
ステッパモータ弁（以下、ＳＴＭ弁という）１２が介装
されている。なお、この第１バイパス通路１１Ａには、
エンジン冷却水温に応じて開度が調整されるワックスタ
イプのファーストアイドルエアバルブ１３もＳＴＭ弁１
２に併設されている。

【００２１】ここで、ＳＴＭ弁１２は、第１バイパス通
路１１Ａ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１２ａ
と、この弁体位置を調整するためのステッパモータ（Ｉ
ＳＣ用アクチュエータ）１２ｂと、弁体を弁座部に押圧
する方向（第１バイパス通路１１Ａを塞ぐ方向）へ付勢
するバネ１２ｃとから構成されている。そして、ステッ
パモータ１２ｂにより、弁座部に対する弁体１２ａの位
置の段階的な調整（ステップ数による調整）を行なうこ
とで、弁座部と弁体１２ａとの開度つまりＳＴＭ弁１２
の開度が調整されるようになっている。

【００２２】従って、このＳＴＭ弁１２の開度を後述す
る電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５にて制御することに
より、運転者によるアクセルペダルの操作とは関係な
く、第１バイパス通路１１Ａを通して吸気をエンジン１
に供給することができ、その開度を変えることでスロッ
トルバイパス吸気量を調整することができるようになっ
ている。

【００２３】なお、ＩＳＣ用アクチュエータとしては、
ステッパモータ１２ｂの代わりに、ＤＣモータを用いて
もよい。さらに、吸気通路３には、スロットル弁８をバ
イパスする第２バイパス通路１１Ｂが設けられ、この第
２バイパス通路１１Ｂには、エアバイパス弁１４が介装
されている。

【００２４】ここで、このエアバイパス弁１４は、第２
バイパス通路１１Ｂ中に形成された弁座部に当接しうる
弁体１４ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ１４ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ１４ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路１４１が設けられており、このパイロット通路１
４１に、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２が介装され
ている。

【００２５】従って、このエアバイパス弁制御用電磁弁
１４２の開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することに
より、この場合も、運転者によるアクセルペダルの操作
とは関係なく、第２バイパス通路１１Ｂを通して吸気を
エンジン１に供給することができ、その開度を変えるこ
とでスロットルバイパス吸気量を調整することができる
ようになっている。なお、このエアバイパス弁制御用電
磁弁１４２は、リーンバーン運転時には開状態にされ、
それ以外で閉状態にされるのが基本動作である。

【００２６】また、排気通路４と吸気通路３との間に
は、排気を吸気系へ戻す排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
８０が介装されていて、このＥＧＲ通路８０には、ＥＧ
Ｒ弁８１が介装されている。ここで、このＥＧＲ弁８１
は、ＥＧＲ通路８０中に形成された弁座部に当接しうる
弁体８１ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ８１ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ８１ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路８２が設けられており、このパイロット通路８２
に、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３が介装されている。

【００２７】従って、このＥＧＲ弁制御用電磁弁８３の
開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することにより、Ｅ
ＧＲ通路８０を通して、排気を吸気系へ戻すことができ
るようになっている。なお、図２において、１５は燃料
圧調節器で、この燃料圧調節器１５は、吸気通路３中の
負圧を受けて動作し、図示しないフュエルポンプからフ
ュエルタンクへ戻る燃料量を調節することにより、イン
ジェクタ９から噴射される燃料圧を調節するようになっ
ている。

【００２８】また、このエンジンシステムを制御するた
めに、種々のセンサが設けられている。まず、図２に示
すように、エアクリーナ７を通過した吸気が吸気通路３
内に流入する部分には、吸入空気量をカルマン渦情報か
ら検出するエアフローセンサ（吸気量センサ）１７や吸
気温センサ１８，大気圧センサ１９がそなえられてい
る。

【００２９】また、吸気通路３におけるスロットル弁８
の配設部分には、スロットル弁８の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルポジションセンサ２０のほ
かに、アイドルスイッチ２１がそなえられている。さら
に、排気通路４側における三元触媒１０の上流側部分
に、排気ガス中の酸素濃度（Ｏ₂濃度）を空燃比リーン
側において線形に検出するリニア酸素濃度センサ（以
下、単に「リニアＯ₂センサ」という）２２がそなえら
れるほか、その他のセンサとして、エンジン１用の冷却
水の温度を検出する水温センサ２３や、図３に示すクラ
ンク角度を検出するクランク角センサ２４（このクラン
ク角センサ２４はエンジン回転数Ｎｅを検出する回転数
センサとしての機能も兼ねている）や車速センサ３０な
どがそなえられている。

【００３０】そして、これらのセンサやスイッチからの
検出信号は、図３に示すようなＥＣＵ２５へ入力される
ようになっている。ここで、このＥＣＵ２５のハードウ
ェア構成は、図３に示すようになるが、このＥＣＵ２５
は、その主要部としてＣＰＵ（演算装置）２６をそなえ
たコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ２６に
は、吸気温センサ１８，大気圧センサ１９，スロットル
ポジションセンサ２０，リニアＯ₂センサ２２，水温セ
ンサ２３等からの検出信号が、入力インタフェース２８
およびアナログ／ディジタルコンバータ２９を介して入
力されるようになっている。

【００３１】また、ＣＰＵ２６には、エアフローセンサ
１７，アイドルスイッチ２１，クランク角センサ２４，
車速センサ３０等からの検出信号が、入力インタフェー
ス３５を介して直接入力されるようになっている。さら
に、ＣＰＵ２６は、バスラインを介して、プログラムデ
ータや固定値データのほか各種データを記憶するＲＯＭ
（記憶手段）３６や更新して順次書き替えられるＲＡＭ
３７との間でデータの授受を行なうようになっている。

【００３２】また、ＣＰＵ２６による演算の結果、ＥＣ
Ｕ２５からは、エンジン１の運転状態を制御するための
信号、例えば、燃料噴射制御信号，点火時期制御信号，
ＩＳＣ制御信号，バイパスエア制御信号，ＥＧＲ制御信
号等の各種制御信号が出力されるようになっている。こ
こで、燃料噴射制御（空燃比制御）信号は、ＣＰＵ２６
から噴射ドライバ３９を介して、インジェクタ９を駆動
させるためのインジェクタソレノイド９ａ（正確にはイ
ンジェクタソレノイド９ａ用のトランジスタ）へ出力さ
れるようになっており、点火時期制御信号は、ＣＰＵ２
６から点火ドライバ４０を介して、パワートランジスタ
４１へ出力され、このパワートランジスタ４１から点火
コイル４２を介しディストリビュータ４３により各点火
プラグ１６に順次火花を発生させるようになっている。

【００３３】また、ＩＳＣ制御信号は、ＣＰＵ２６から
ＩＳＣドライバ４４を介して、ステッパモータ１２ｂへ
出力され、バイパスエア制御信号は、ＣＰＵ２６からバ
イパスエア用ドライバ４５を介して、エアバイパス弁制
御用電磁弁１４２のソレノイド１４２ａへ出力されるよ
うになっている。さらに、ＥＧＲ制御信号は、ＣＰＵ２
６からＥＧＲドライバ４６を介して、ＥＲＧ弁制御用電
磁弁８３のソレノイド８３ａへ出力されるようになって
いる。

【００３４】今、燃料噴射制御（空燃比制御）に着目す
ると、この燃料噴射制御（インジェクタ駆動時間制御）
のために、ＥＣＵ２５は、図１に示すように、基本駆動
時間決定手段５０，空燃比係数設定手段５１，リーン空
燃比係数設定手段５２，加速ストイキオ運転用空燃比係
数設定手段５３，その他補正係数設定手段５４，デッド
タイム補正手段５５，選択手段５６，５７の各機能をそ
なえており、更にリーン運転条件判定手段５８，スロッ
トル開度変化検出手段（負荷変化パラメータ検出手段）
５９，第１切替制御手段６０，第２切替制御手段６１の
各機能に加えて、加速判定値設定手段６２Ａ，加速終了
判定手段６２Ｂ，加速判定手段６２Ｃとスロットル開度
変化検出手段５９とからなる加速判定装置６２の機能も
有している。

【００３５】ここで、基本駆動時間決定手段５０は、イ
ンジェクタ９のための基本駆動時間Ｔ_Bを決定するもの
で、このため、この基本駆動時間決定手段５０はエアフ
ローセンサ１７からの吸入空気量Ａ情報とクランク角セ
ンサ（エンジン回転数センサ）２４からのエンジン回転
数Ｎｅ情報とからエンジン１回転あたりの吸入空気量Ａ
／Ｎ情報を求め、この情報に基づき基本駆動時間Ｔ_Bを
決定するようになっている。

【００３６】空燃比係数設定手段５１は、運転状態に応
じて空燃比をリッチまたはストイキオにするための空燃
比係数ＫＡＦＳを設定するものである。リーン空燃比係
数設定手段５２は、空燃比をリーンにするための空燃比
係数ＫＡＦＬを設定するものであり、加速ストイキオ運
転用空燃比補正係数設定手段５３は、リーン運転中に加
速と判定されたときに空燃比をストイキオにするための
加速ストイキオ運転用空燃比係数ＫＡＦＡＣを設定する
ものである。

【００３７】その他補正係数設定手段５４は、エンジン
冷却水温，吸気温，大気圧等に応じた補正係数Ｋを設定
するものである。また、デッドタイム補正手段５５はバ
ッテリ電圧に応じて駆動時間を補正するためデッドタイ
ム（無効時間）Ｔ_Dを設定するものである。選択手段５
６は、リーン空燃比係数設定手段５２からの空燃比係数
ＫＡＦＬ，加速ストイキオ運転用空燃比係数設定手段５
３からの加速ストイキオ運転用空燃比係数ＫＡＦＡＣの
いずれかを選択するもので、選択手段５７は、空燃比係
数設定手段５２からの空燃比補正係数ＫＡＦＳまたは選
択手段５６で選択された空燃比係数ＫＡＦＬ又はＫＡＦ
ＡＣのいずれかを選択するものである。

【００３８】リーン運転条件判定手段５８は、リーンバ
ーン運転を行なうことができる条件が成立したかどうか
を判定するものである。スロットル開度変化検出手段５
９は、スロットルポジションセンサ２０からの検出信号
を微分して、エンジン１の負荷状態の変化と相関するパ
ラメータとしてのスロットル弁８の開度変化（偏差とも
いう）を検出するものである。

【００３９】このスロットル開度変化検出手段５９は、
具体的には、第１のデータサンプリング手段５９Ａと、
第２のデータサンプリング手段５９Ｂと、偏差演算手段
５９Ｃとをそなえて構成されている。第１のデータサン
プリング手段５９Ａは、タイマ（図示略）からのカウン
ト情報に基づいて予め設定された第１のサンプリング間
隔（長周期設定値）γで、スロットルポジションセンサ
２０からのスロットル開度データ（負荷相関パラメータ
データ）の検出信号（ＴＰＳ値）を読み込んで、この値
を偏差演算手段５９Ｃに出力する。

【００４０】第２のデータサンプリング手段５９Ｂは、
タイマ（図示略）からのカウント情報に基づいて予め設
定された第２のサンプリング間隔（短周期設定値）β
で、スロットルポジションセンサ２０からのスロットル
開度データ（負荷相関パラメータデータ）の検出信号
（ＴＰＳ値）を読み込んで、この値を偏差演算手段５９
Ｃに出力する。

【００４１】２つのサンプリング間隔γ，βが設けられ
るが、第１のサンプリング間隔γに比べて第２のサンプ
リング間隔βの方が小さく（γ≫β）設定されている。
例えば第１のサンプリング間隔γは数百msec以上に設定
され、第２のサンプリング間隔βは数十msecに設定され
ている。即ち、第１のサンプリング間隔γは、緩加速時
にも加速の検出を確実に行なえるように十分に長く（例
えば数百msec以上）設定され、逆に、第２のサンプリン
グ間隔βは、急加速時に制御応答性の遅れが問題になら
ないように十分に短く（例えば数十msec）設定されてい
る。

【００４２】偏差演算手段５９Ｃでは、第１のデータサ
ンプリング手段５９Ａで得られたスロットル開度データ
（負荷相関パラメータデータ）Ｔ０と第２のデータサン
プリング手段５９Ｂで得られたスロットル開度データ
（負荷相関パラメータデータ）Ｔとの偏差を演算して、
これをスロットル開度偏差（負荷変化量相関パラメー
タ）として出力する。

【００４３】したがって、第１のデータサンプリング手
段５９Ａからスロットル開度データＴ０が得られたら、
この後は、このデータＴ０とサンプリング間隔βで第２
のデータサンプリング手段５９Ｂから得られるスロット
ル開度データＴとから、このサンプリング間隔β毎に、
スロットル開度偏差ΔＴＰＳ（＝Ｔ−Ｔ０）を演算する
のである。

【００４４】第１切替制御手段６０は、リーン運転条件
判定手段５８での判定結果に基づいて、選択手段５７の
切替制御を行なうものである。第２切替制御手段６１
は、選択手段５６の切替制御を行なうものであるが、更
に具体的に言えば、リーン運転中に加速運転が行なわれ
ると、選択手段５６に、加速ストイキオ運転用空燃比補
正係数設定手段５３からの加速ストイキオ運転用空燃比
係数ＫＡＦＡＣを選択させた上で、加速運転が終了する
と、選択手段５６にリーン空燃比係数設定手段５２から
の空燃比係数ＫＡＦＬを選択させるように、制御し、リ
ーン運転時におけるその他の場合は、選択手段５６に、
リーン空燃比係数設定手段５２からの空燃比係数ＫＡＦ
Ｌを選択させるように、制御するものである。

【００４５】ここで、この第２切替制御手段６１の制御
のためにそなえられた、加速判定手段６２Ｃ及び加速終
了判定手段６２Ｂ、加速判定手段６２Ｃの判定のため
に、上記のスロットル開度変化検出手段５９とともにそ
なえられた加速判定値設定手段６２Ａについて説明す
る。加速判定値設定手段６２Ａでは、通常は値（通常
値）α２を判定値αに設定するが、特定の状態、即ち、
高速運転時において、加速ストイキオ運転からリーン運
転に切り換わった直後の一定期間だけは、値α２よりも
大きい値α１（α１＞α２）を判定値αに設定する。具
体的には、車速センサ３０からの検出情報及び加速終了
判定手段６２Ｂからの情報を受けて、検出された車速Ｖ
ｓが閾値Ｖｓ１よりも高い高速領域にあり、且つ、加速
終了が判定されると、タイマに基づいてこの時点から所
定期間だけは比較的大きい値α１（α１＞α２）を判定
値αに設定するのである。

【００４６】加速終了判定手段６２Ｂは、エンジン回転
数センサ２４からの情報を受けて、エンジン回転数Ｎｅ
の上昇を予め設定された閾値ΔＮｅ１と比較して、回転
数上昇が収まったら加速終了と判定して、第２切替制御
手段６１へはリーン運転への切換のために、加速判定値
設定手段６２Ａには判定値変更のために、それぞれ加速
終了情報を出力する。

【００４７】加速判定手段６２Ｃでは、スロットル開度
変化検出手段５９からの検出情報と加速判定値設定手段
６２Ａからの設定情報とから、スロットル弁８の開度偏
差ΔＴＰＳが判定値αよりも大きいと、加速中であると
判定して、この旨の情報を第２切替制御手段６１へ出力
する。このように、第２切替制御手段６１では、リーン
運転条件判定手段５８からの情報に基づきリーン運転中
であると判断され、且つ、加速判定手段６２Ｃからの情
報に基づき加速運転が行なわれている判断されると、加
速ストイキオ運転用空燃比係数ＫＡＦＡＣを選択させ、
この後、加速終了判定手段６２Ｂからの情報に基づき加
速が終了したと判断されると、再びリーン空燃比係数設
定手段５２からの空燃比係数ＫＡＦＬを選択させるよう
になっているのである。

【００４８】そして、燃料噴射時間Ｔ_INJは、Ｔ_B×Ｋ
ＡＦＳ×Ｋ＋Ｔ_D又はＴ_B×ＫＡＦＬ×Ｋ＋Ｔ_D又はＴ
_B×ＫＡＦＡＣ×Ｋ＋Ｔ_Dのいずれかとなり、この時間
Ｔ_IN _Jで燃料が噴射されるようになっているのである。
これにより、このＥＣＵ２５は、リーン運転中にスロッ
トル開度変化検出手段５９からの出力情報と加速判定値
設定手段６２Ａで設定された加速判定値αとを比較し
て、出力情報が加速判定値αよりも大きいと、加速運転
であると判定して、エンジン１に供給される燃料空気の
混合割合をストイキオ状態（またはリッチ状態）にする
空燃比制御手段の機能を有していることになる。

【００４９】次に、リーンバーンエンジンにおける燃料
噴射制御（空燃比制御）について、加速判定とともに、
図４，５に示すフローチャートを用いて説明する。ま
ず、図４のメインルーチンの説明の前に、メインルーチ
ンに用いる判定パラメータを設定又は演算するタイマ割
り込みルーチン（図５）を説明する。図５に示すよう
に、このタイマ割り込みルーチンでは、ステップＢ１で
長周期用タイマ値Ｔ１，短周期用タイマＴ２，切替用タ
イマ値ＴＩＭをインクリメントして、ステップＢ２の判
断で、長周期タイマＴ１が長周期設定値（第１のサンプ
リング間隔）γに達したら、ステップＢ３に進んで、第
１のデータサンプリング手段５９Ａにより、スロットル
ポジションセンサ２０からのスロットル開度データ（負
荷相関パラメータデータ）の検出信号（ＴＰＳ値）を読
み込み、これを第１のデータＴ０とおき、ステップＢ４
で、タイマ値Ｔ１を０にリセットして、ステップＢ５に
進む。

【００５０】長周期タイマＴ１が第１のサンプリング間
隔γに達しなければステップＢ３，Ｂ４の動作は行なわ
ない。ついで、ステップＢ５に進みこの判断で、短周期
タイマＴ２が短周期設定値（第２のサンプリング間隔）
βに達したら、ステップＢ６に進んで、第２のデータサ
ンプリング手段５９Ｂにより、スロットルポジションセ
ンサ２０からのスロットル開度データ（負荷相関パラメ
ータデータ）の検出信号（ＴＰＳ値）を読み込み、これ
を第２のデータＴとおき、ステップＢ７で、タイマ値Ｔ
２を０にリセットする。そして、ステップＢ８で、第１
のデータＴ０と第２のデータＴとの偏差（スロットル弁
開度偏差）ΔＴＰＳ（＝Ｔ−Ｔ０）を算出する。

【００５１】短周期タイマＴ２が第２のサンプリング間
隔βに達しなければステップＢ６〜Ｂ８の動作は行なわ
ない。このようにして、切替用タイマ値ＴＩＭは０リセ
ットされない限り、インクメントされていき、また、短
周期（第２のサンプリング間隔）β毎に、ΔＴＰＳが更
新される。

【００５２】ここで、メインルーチンの説明に移ると、
図４に示すように、まず、ルーチン開始時には、ステッ
プＡ０で、初期設定が行なわれ、以後、ステップＡ１以
降で周期的に空燃比の設定動作が行なわれる。ステップ
Ａ１では、Ａ／Ｎ（エンジン１回転当たりの吸気量）や
エンジン回転数Ｎｅや冷却水温Ｔｗ等を読み込みんで、
ステップＡ２で、リーン運転条件が成立したかどうかを
判定する。最初は、リーン運転条件が成立していないの
で、ステップＡ３で、ストイキオまたはリッチ運転状態
に応じた空燃比係数ＫＡＦＳをＫＡＦとおき、ステップ
Ａ１６で、ＫＡＦに応じて、空燃比を設定する。

【００５３】これにより、エンジン運転状態に応じて、
ストイキオまたはリッチにするための燃料噴射制御が実
行される。次に、ステップＡ２で、リーン運転条件が成
立したとすると、ステップＡ２でＹＥＳルートをとっ
て、ステップＡ４で、車速Ｖｓが閾値Ｖｓ１以上かを判
定し、車速Ｖｓが閾値Ｖｓ１以上であれば（即ち、高速
であれば）、ステップＡ５に進んで、切替用タイマ値Ｔ
ＩＭが閾値η以下かを判定する。

【００５４】通常は、車速Ｖｓが閾値Ｖｓ１以上でない
か、又は、ＴＩＭが閾値η以下でないので、ステップＡ
６に進んで、加速判定値αを通常値α２に設定する。な
お、この加速判定値αはステップＡ０でこのα２に初期
設定されている。一方、車速Ｖｓが閾値Ｖｓ１以上であ
って、且つ、ＴＩＭが閾値η以下であると、ステップＡ
７に進んで、加速判定値αを大きな値α１（α１＞α
２）に設定する。

【００５５】ただし、ＴＩＭは後述する加速継続フラグ
（加速ストイキオ運転用空燃比を選択させるフラグ）が
セットされてステップＡ１３で０にリセットされないか
ぎり増加するので、通常、加速ストイキオ運転を経なけ
れば、ステップＡ７には進まない。このように、加速判
定値αが設定されると、ステップＡ８で、加速継続フラ
グがセットされたかが判定されるが、始めは、加速継続
フラグはセットされていないので、ステップＡ９に進ん
で、短周期（第２のサンプリング間隔）β毎に得られる
スロットル弁開度偏差ΔＴＰＳが設定された加速判定値
α以上かを判定する。スロットル弁開度偏差ΔＴＰＳが
加速判定値α以上なければ、加速ストイキオ運転は必要
なく、ステップＡ１０に進んで、リーン運転状態に応じ
た空燃比係数ＫＡＦＬをＫＡＦとおき、ステップＡ１６
で、ＫＡＦに応じて、空燃比を設定する。

【００５６】これにより、リーン運転状態に応じて燃料
噴射制御が実行される。一方、スロットル弁開度偏差Δ
ＴＰＳが加速判定値α以上あれば、ステップＡ９からス
テップＡ１１に進んで、加速継続フラグをセットして、
ステップＡ１２で、加速ストイキオ運転用空燃比係数Ｋ
ＡＦＡＣをＫＡＦとおき、ステップＡ１３で、ＴＩＭを
０にリセットして、ステップＡ１６で、ＫＡＦに応じ
て、空燃比を設定する。

【００５７】これにより、リーン運転中に、アクセルペ
ダルを踏み込むと、ストイキオまたはリッチにするため
の燃料噴射制御が実行される。このようにして、加速継
続フラグがセットされると、リーン運転条件が成立する
かぎりは、ステップＡ４〜Ａ７を経て、ステップＡ８に
進み、このステップＡ８の判定で、ステップＡ１４に進
む。

【００５８】特に、車速Ｖｓが閾値Ｖｓ１以上の高速時
であれば、加速継続フラグがリセットされないかぎり
は、ステップＡ４，Ａ５からステップＡ７に進んで、加
速判定値αが比較的大きな値α１（α１＞α２）に設定
される。ステップＡ１４では、加速終了判定手段６２Ｂ
により加速が終了したかを判定して、加速が終了してい
なければ、ステップＡ１２に進んで上述のように加速ス
トイキオ運転用空燃比係数ＫＡＦＡＣをＫＡＦとおい
て、空燃比を設定し、ストイキオまたはリッチにするた
めの燃料噴射制御が実行される。

【００５９】加速が終了したら、ステップＡ１４からス
テップＡ１５に進んで、加速継続フラグをリセットし
て、ステップＡ９に進む。そして、スロットル弁開度偏
差ΔＴＰＳが設定された加速判定値α以上かを判定する
が、加速継続フラグをリセットされた直後は、通常、加
速判定値αが比較的大きな値α１になるので、スロット
ル弁開度偏差ΔＴＰＳが極めて大きくないかぎりは、Δ
ＴＰＳ＜αとなって、ステップＡ１０に進む。そして、
リーン運転状態に応じた空燃比係数ＫＡＦＬをＫＡＦと
おき、ステップＡ１６で、ＫＡＦに応じて、空燃比を設
定する。

【００６０】これにより、リーン運転状態に応じて燃料
噴射制御が実行される。このルートを通ると、ＴＩＭが
０にリセットされないので、ＴＩＭは増加して、時間η
が経過すると、ＴＩＭ≦ηが成立しなくなり、ステップ
Ａ５からステップＡ６に進んで、加速判定値αが通常値
α２に戻される。もちろん、これ以前であっても、車速
Ｖｓが閾値Ｖｓ１よりも小さくなれば、ステップＡ４の
判断でステップＡ６に進み、加速判定値αが通常値α２
に戻される。

【００６１】以降は、リ−ンバーン状態での運転が継続
している場合に、同様の処理を繰り返す。即ち、スロッ
トル弁開度偏差ΔＴＰＳが通常程度大きくなれば、ΔＴ
ＰＳ≧αが成立するので、上述と同様に、加速時に必要
に応じて、加速ストイキオ運転が行なわれる。即ち、加
速ストイキオ運転用空燃比係数ＫＡＦＡＣがＫＡＦとさ
れて、これに基づいて空燃比が設定される。

【００６２】このように、動作するので、リーン運転時
に加速に対応した加速ストイキオ運転を行った以後に、
例えば図６に示すように、加速終了を経て再び加速を行
なう運転が行なわれた場合には、次のようになる。ま
ず、加速状態では、加速ストイキオ運転用空燃比が設定
されて加速ストイキオ運転が行なわれ、加速が終了する
と、リーン運転用空燃比が設定されてリーン運転に切り
換えられる。

【００６３】この切換直後に、高速運転時であれば、一
定期間（時間η以内）だけは、加速判定値αが大きな値
（α１）に設定されるので、リーン運転への切換後の大
きなトルクダウンの発生による車速低下に対して、ドラ
イバが車速を維持しようとしてアクセルを踏んで図中に
破線で示すようにスロットル弁開度偏差ΔＴＰＳを増加
させても、加速として判定されずに、リーン運転が維持
される。勿論、リーン運転切換後に車速を維持しようと
するアクセルの踏込みではなく、本当に更なる加速を求
めてのアクセルの踏込みであれば、通常、急激なアクセ
ルの踏込みを行なうので、スロットル弁開度偏差ΔＴＰ
Ｓには極めて大きくなり加速と判定されて、空燃比がリ
ーンから再び加速ストイキオへ切り換えられる。

【００６４】そして、図示するように、一定期間（時間
η以内）が経過すると、加速判定値αが再び通常値（α
２）に戻されるので、この後は、スロットル弁開度偏差
ΔＴＰＳに基づいて通常どおり加速判定が行なわれて、
ΔＴＰＳ≧α（＝α２）の加速判定時には、加速ストイ
キオ運転が行なわれて、排気ガスの悪化が回避されて、
加速性能が確保される。

【００６５】また、この装置では、加速判定装置６２に
おいて、スロットル開度変化検出手段５９の検出のため
に、大小２つのサンプリング間隔γ，βが設けられ、偏
差演算手段５９Ｃで、大きなサンプリング間隔γで得ら
れたデータＴ０と小さなサンプリング間隔βで得られた
データＴとの偏差（Ｔ−Ｔ０）をスロットル開度偏差Δ
ＴＰＳとしているので、例えば図７（Ａ）に示すスロッ
トル開度の変化に対応して、図７（Ｂ）に示すように、
スロットル開度偏差ΔＴＰＳが求められて、加速判定値
αと比較して加速が判定される。また、従来の長いサン
プリング周期γによる加速判定では、図７（Ｃ）に示す
ように、加速が判定される。

【００６６】つまり、従来の長いサンプリング周期γに
よる加速判定では、周期γでスロットル開度データＴ
（Ａ０），（Ａ１），（Ａ２）・・・・とデータをとり
ながら、図７（Ｃ）に示すように、スロットル開度偏差
ΔＴＰＳを求めて、加速判定を行なう。この場合、時点
ｔ１で加速を開始すると、加速開始後、この長いサンプ
リング周期γ毎にしか判定が行なわれないので、例えば
図７に示す例の場合には最も早くても時点ｔ３までは加
速判定されない。

【００６７】これに対して、本装置では、周期γでスロ
ットル開度データＴ（Ａ０），（Ａ１），（Ａ２）・・
・・とともに、周期βでスロットル開度データＴ（Ｂ
０），（Ｂ１），（Ｂ２）・・・・とデータをとりなが
ら、図７（Ｂ）に示するように、スロットル開度偏差Δ
ＴＰＳを求めて、加速判定を行なう。図７（Ａ）に示す
ようにスロットル開度が変化すると、スロットル開度偏
差ΔＴＰＳは次第に増加していき、これが加速判定値α
を越えた時点ｔ２で、加速状態であると判定する。

【００６８】したがって、比較的急な加速が行なわれる
と、サンプリング周期βをあまり多数経過しないでも、
スロットル開度偏差（負荷変化量相関パラメータ）ΔＴ
ＰＳが加速判定値αを越えて加速が判定されることにな
り、緩加速中でも急な加速に対しては、比較的短い時間
で加速を判定できる。そして、最も急な加速に対して、
サンプリング周期βの単位でのスロットル開度偏差ΔＴ
ＰＳを求めてこれに基づいて加速判定を行なうことがで
き、可能な限りの速やかに加速を判定できるのである。

【００６９】また、緩やかな加速が行なわれると、サン
プリング周期βを多数経過することで、スロットル開度
偏差ΔＴＰＳが加速判定値αを越えて加速が判定される
ことになる。そして、最も緩やかな加速に対して、サン
プリング周期γの単位でのスロットル開度偏差ΔＴＰＳ
を求めてこれに基づいて加速判定を行なうことができ、
緩加速時にも確実に加速判定できるのである。

【００７０】このように、本装置では、広範な加速範囲
に対応して適切に加速判定を行なえるのである。なお、
急加速時には、従来と同様にして短周期のサンプリング
データから加速判定を行なうようにすればよいが、この
ように緩加速と急加速とに特別分けて考えなくてもよ
い。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
用加速判定装置によれば、内燃機関の負荷状態の変化量
と相関するパラメータを検出する負荷変化パラメータ検
出手段と、加速判定値を設定する加速判定値設定手段
と、該負荷変化パラメータ検出手段からの負荷変化量相
関パラメータと該加速判定値設定手段で設定された該加
速判定値とを比較して、該負荷変化量相関パラメータが
該加速判定値よりも大きいと、加速運転であると判定す
る加速判定手段とをそなえ、該負荷変化パラメータ検出
手段が、第１のサンプリング間隔で負荷相関パラメータ
データを検出する第１のデータサンプリング手段と、該
第１のデータサンプリング手段で行なわれる第１のサン
プリング間隔より短い第２のサンプリング間隔で負荷相
関パラメータデータを検出する第２のデータサンプリン
グ手段とをそなえるとともに、該第１のデータサンプリ
ング手段で得られた負荷相関パラメータデータと該第２
のデータサンプリング手段で得られた負荷相関パラメー
タデータとの偏差を演算して、これを該負荷変化量相関
パラメータとして出力する偏差演算手段をそなえて構成
されることにより、従来いわゆる緩加速用のデータのサ
ンプリング間隔で加速を検出し加速の判定を行なってき
た加速領域で、加速検出が可能な限り短時間で確実に加
速の判定を行なえるようになり、内燃機関の各種の制御
を速やかに行なえるようになり、内燃機関の性能の向上
に寄与する。このため、例えば本装置をいわゆるリーン
バーンエンジンの制御に適用することで、緩加速領域の
加速性能の向上や排気ガスの悪化の防止にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての内燃機関用加速判定
装置をそなえた希薄燃焼式内燃機関の制御装置の制御ブ
ロック図である。

【図２】その装置を有するエンジンシステムの全体構成
図である。

【図３】その装置を有するエンジンシステムの制御系を
示すハードブロック図である。

【図４】その装置の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図５】その装置の制御に用いる判定パラメータの算出
動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】その装置の効果を説明するためのタイムチャー
トである。

【図７】その装置の効果を説明するためのタイムチャー
トである。

【図８】従来の内燃機関における加速判定の例を示すタ
イムチャートであって、本発明の課題を説明するための
図である。

【符号の説明】１エンジン（内燃機関）１Ａクランク軸１Ｂフライホイール２燃焼室３吸気通路３ａサージタンク４排気通路５吸気弁６排気弁７エアクリーナ８スロットル弁９電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）９ａインジェクタソレノイド１０三元触媒１１Ａ第１バイパス通路１１Ｂ第２バイパス通路１２ステッパモータ弁（ＳＴＭ弁）１２ａ弁体１２ｂステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ）１２ｃバネ１３ファーストアイドルエアバルブ１４エアバイパス弁１４ａ弁体１４ｂダイアフラム式アクチュエータ１５燃料圧調節器１６点火プラグ１７エアフローセンサ（吸気量センサ）１８吸気温センサ１９大気圧センサ２０スロットルポジションセンサ２１アイドルスイッチ２２リニアＯ₂センサ２３水温センサ２４クランク角センサ（エンジン回転数センサ）２５ＥＣＵ２６ＣＰＵ（演算装置）２８入力インタフェース２９アナログ／ディジタルコンバータ３０車速センサ３５入力インタフェース３６ＲＯＭ（記憶手段）３７ＲＡＭ３９噴射ドライバ４０点火ドライバ４１パワートランジスタ４２点火コイル４３ディストリビュータ４４ＩＳＣドライバ４５バイパスエア用ドライバ４６ＥＧＲドライバ５０基本駆動時間決定手段５１空燃比補正設定手段５２リーン空燃比係数設定手段５３加速ストイキオ運転用空燃比係数設定手段５４その他補正係数設定手段５５デッドタイム補正手段５６，５７選択手段５８リーン運転条件判定手段５９スロットル開度変化検出手段（負荷変化パラメー
タ検出手段）５９Ａ第１のデータサンプリング手段５９Ｂ第２のデータサンプリング手段５９Ｃ偏差演算手段６０第１切替制御手段６１第２切替制御手段６２加速判定装置６２Ａ加速判定値設定手段６２Ｂ加速終了判定手段６２Ｃ加速判定手段８０排気再循環通路（ＥＧＲ通路）８１ＥＧＲ弁８１８１ａ弁体８１ｂダイアフラム式アクチュエータ８２パイロット通路８３ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３ａソレノイド８４排ガス畜圧器８５一方向弁８６開閉弁８７，９０アクチュエータ１４１パイロット通路１４２エアバイパス弁制御用電磁弁

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の負荷状態の変化量と相関する
パラメータを検出する負荷変化パラメータ検出手段と、加速判定値を設定する加速判定値設定手段と、該負荷変化パラメータ検出手段からの負荷変化量相関パ
ラメータと該加速判定値設定手段で設定された該加速判
定値とを比較して、該負荷変化量相関パラメータが該加
速判定値よりも大きいと、加速運転であると判定する加
速判定手段とをそなえ、該負荷変化パラメータ検出手段が、第１のサンプリング間隔で負荷相関パラメータデータを
検出する第１のデータサンプリング手段と、該第１のデータサンプリング手段で行なわれる第１のサ
ンプリング間隔より短い第２のサンプリング間隔で負荷
相関パラメータデータを検出する第２のデータサンプリ
ング手段とをそなえるとともに、該第１のデータサンプリング手段で得られた負荷相関パ
ラメータデータと該第２のデータサンプリング手段で得
られた負荷相関パラメータデータとの偏差を演算して、
これを該負荷変化量相関パラメータとして出力する偏差
演算手段をそなえて構成されたことを特徴とする、内燃
機関用加速判定装置。