JP3579964B2

JP3579964B2 - 内燃機関の減速時制御装置

Info

Publication number: JP3579964B2
Application number: JP15171195A
Authority: JP
Inventors: 愼治池田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JPH094486A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の減速時制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各気筒毎に燃料噴射弁を有し、燃料が吸気弁直上流の吸気通路に噴射される一般的な内燃機関では、噴射された燃料の全てが気筒内へ供給されるわけではなく、その一部は吸気通路壁面に付着し、この壁面付着量を補うように既に吸気通路壁面に付着している燃料の一部が気化して気筒内へ供給されるようになっている。このような内燃機関において、機関減速時に、スロットル弁開度を減少させて吸気量を減少させると共に、それに合わせて燃料噴射量を減少させ機関出力を低下させるが、この時、気筒内へ実際に供給される燃料量は、燃料噴射量を減少しても吸気通路壁面に付着する燃料の一部が気化するために、意図するようには減少せず、混合気空燃比がリッチとなって排気エミッションが悪化する。
【０００３】
特開平３−２１７６２８号公報には、機関減速時において、スロットル弁開度を減少させた後に、オルタネータ負荷に応じて吸入空気を増量することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術において、噴射燃料が吸気通路壁面へ付着することが考慮されておらず、機関減速時にオルタネータ負荷に応じて吸入空気を増量しても、吸気通路壁面から気化する燃料によって混合気空燃比がリッチとなり、排気エミッションを悪化させることがある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、機関減速時において排気エミッションの悪化を防止する内燃機関の減速時制御装置において、運転者の意図する減速フィーリングを実現可能とする内燃機関の減速時制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置は、機関減速時にスロットル弁開度を減少させる第１スロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴射量を減少させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、前記第１スロットル弁制御手段により前記スロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比が実現されるように前記スロットル弁開度を増加させる第２スロットル弁制御手段と、前記第２スロットル弁制御手段によって前記スロットル弁開度を増加させてから設定時間が経過した時に、内燃機関に接続された発電機の負荷を増加させる発電機制御手段、とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の減速時制御装置において、前記設定時間は、前記第２スロットル弁制御手段により前記スロットル弁開度を増加させたことによって高まるはずの機関回転数に応じて変化させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置は、機関回転数を検出する回転数検出手段と、機関減速時にスロットル弁開度を減少させる第１スロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴射量を減少させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、前記第１スロットル弁制御手段により前記スロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比が実現されるように前記スロットル弁開度を増加させる第２スロットル弁制御手段と、前記第２スロットル弁制御手段によって前記スロットル弁開度を増加させてから、前記回転数検出手段によって検出される機関回転数の変動量に基づき、内燃機関に接続された発電機の負荷を制御する発電機制御手段、とを具備することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
前述の請求項１に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置は、機関減速時において、第１スロットル弁制御手段によってスロットル弁開度が減少されると共に燃料噴射量制御手段によって燃料噴射量が減少され、第２スロットル弁開度制御手段が、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、第１スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比を実現するようにスロットル弁開度を増加させ、その後、設定時間が経過して実際に吸気量が増加して機関出力が増大する時に、発電機制御手段が、内燃機関に接続された発電機の負荷を増加させる。
【００１０】
また、前述の請求項２に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の減速時制御装置において、設定時間は、第２スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度を増加させたことによって高まるはずの機関回転数に応じて変化させるために、発電機制御手段により、機関出力が最も増大する時に一致して発電機の負荷が増加させられる。
【００１１】
また、前述の請求項３に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置は、機関減速時において、第１スロットル弁制御手段によってスロットル弁開度が減少されると共に燃料噴射量制御手段によって燃料噴射量が減少され、第２スロットル弁開度制御手段が、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、第１スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比を実現するようにスロットル弁開度を増加させ、その後、回転数検出手段によって検出される機関回転数の変動量に基づき、発電機制御手段が内燃機関に接続された発電機の負荷を制御するために、吸気量の増加に伴い増大する機関出力に合わせて発電機の負荷が増加させられる。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明による内燃機関の減速時制御装置の構成を示す概略図である。同図において、１は内燃機関本体であり、２は排気弁３を介して気筒内へ接続された排気通路、４は吸気弁５を介して気筒内へ接続された吸気通路、６は気筒内の混合気を着火させるための点火プラグである。吸気通路４は、サージタンク４ａと、サージタンク４ａの下流側に位置するインテークマニホルド４ｂと、サージタンク４ａの上流側通路４ｃとを有し、この上流側通路４ｃのサージタンク４ａ直上流にはスロットル弁７が配置されている。スロットル弁７は、ステップモータ等の作動装置８によって開度設定されるものである。インテークマニホルド４ｂには、各気筒毎に、燃料を供給するための燃料噴射弁９が配置されている。１０は、機関本体によって駆動されることによりバッテリへ充電される電気を発電するオルタネータである。
【００１３】
２０は、燃料噴射弁９の燃料噴射量制御、作動装置８を介してのスロットル弁７の開度制御、及びオルタネータ１０の発電量制御を実施する制御装置であり、機関回転数を検出するための回転センサ２１、機関負荷としてアクセルペダルの踏み込み量を検出するためのアクセルペダルストロークセンサ２２、及び機関温度として冷却水温を検出するための冷却水温センサ２３、及び吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２４等が接続されている。
【００１４】
制御装置２０による通常時におけるスロットル弁７開度制御は、アクセルペダルストロークセンサ２２により検出されるアクセルペダルの踏み込み量に応じた機関出力を発生するのに必要な吸気量がスロットル弁７を通過するようにスロットル弁７開度を設定する一般的なものである。
【００１５】
また、燃料噴射量制御は、エアフローメータ２４により検出される吸入空気量を回転センサ２１により検出される機関回転数に基づき補正して実際に気筒内へ供給された吸気量を推定し、排気通路２の触媒コンバータ上流側に配置されたリニア出力型空燃比センサ（図示せず）により検出される混合気空燃比と推定された供給吸気量に基づき実際に気筒内へ供給された燃料量を推定し、この供給燃料量と実際に噴射した噴射燃料量との関係からインテークマニホルド４ｂ内に付着する燃料量を推定し、次回の燃料噴射において、この付着燃料量から気化する燃料量と新たに付着する燃料量とを推定して、理論空燃比を実現するための必要燃料噴射量を決定する一般的なものである。
【００１６】
このような今回の必要燃料噴射量ｆｉ（ｋ）の決定には、次式（１）及び（２）に示す燃料挙動モデルが使用される。
ｆｗ（ｋ＋１）＝Ｐｆｗ（ｋ）＋Ｒｆｉ（ｋ） −− （１）
ｆｃ（ｋ）＝（１−Ｐ）ｆｗ（ｋ）＋（１−Ｒ）ｆｉ（ｋ） −− （２）
ここで、Ｒは噴射された燃料のうちでインテークマニホルド壁面等に付着して気筒内へ供給されない割合であり、またｆｗ（ｋ）は今回においてインテークマニホルド壁面等に付着している燃料量であり、Ｐはインテークマニホルド壁面等に付着している燃料のうち依然として気筒内へ供給されない割合である。従って、ｆｗ（ｋ＋１）は次回においてインテークマニホルド壁面等に付着している燃料量を表し、またｆｃ（ｋ）は今回において気筒内へ供給される燃料量を表している。Ｐ及びＲは機関温度による変数であり、冷却水温センサ２３により検出される冷却水温に基づき決定されるようになっている。
【００１７】
制御装置２０は、さらに、図２に示すフローチャートに従って、後述される特定機関運転状態の時には、前述と異なるスロットル弁開度制御と、オルタネータ１０の発電量制御を実施するようになっている。まず、ステップ１０１において、アクセルペダルストロークセンサ２２により検出される現在のアクセルペダル踏み込み量Ｌ１と前回のアクセルペダル踏み込み量Ｌ０との差Ｌ１−Ｌ０が所定値ａ以下であるか否かが判断され、この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時にはステップ１０２に進む。
【００１８】
ステップ１０２において、現在のアクセルペダル踏み込み量Ｌ１が所定踏み込み量ｂ以下であるか否かが判断され、この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時にはステップ１０３に進む。ステップ１０３において、冷却水温センサ２３により検出される冷却水温Ｔが所定温度ｃ以下であるか否かが判断され、この判断が否定される時にはそのまま終了する。一方、この判断が肯定される時は、機関冷間時において、アクセルペダルの踏み込み量に応じてスロットル弁開度が全閉近く（開度ＴＡ１）まで閉弁された機関急減速時であり、ステップ１０４に進む。
【００１９】
この時には、機関冷間時であるために、燃料噴射弁９から噴射された燃料がインテークマニホルド４ｂ内に付着しやすく、さらに、前回においてはスロットル弁開度が比較的大きく比較的多量の燃料が噴射されているために、インテークマニホルド４ｂ内には多量の燃料が付着している。この付着燃料は、スロットル弁開度が小さくインテークマニホルド４ｂ内の負圧が大きくなるに従って、気化しやすくなり、特に、スロットル弁開度が全閉近くまで閉弁されると、多量の燃料が気化して気筒内へ供給される。
【００２０】
この時、スロットル弁の閉弁により吸気量が減少するために、前述の燃料噴射量制御によって燃料噴射量が減少されるが、前述したようにインテークマニホルド４ｂから比較的多量に燃料が気化して気筒内へ供給され、混合気空燃比はリッチとなるために、本フローチャートのステップ１０４では、前述した燃料噴射量制御において、今回のインテークマニホルド４ｂ内の付着燃料量ｆｗ（ｋ）と今回の燃料噴射量ｆｉ（ｋ）とによって算出される今回の気筒内へ供給される燃料量ｆｃ（ｋ）に基づき（上式（２）参照）、この燃料量ｆｃ（ｋ）に対して理論空燃比（１４．６）を実現するのに必要な吸気量ＧＡを算出する。
【００２１】
次に、ステップ１０５において、エアフローメータ２４により検出される現在の吸気量ＧＡ１及び回転センサ２１により検出される現在の機関回転数ＮＥ１に基づき図３に示す第１マップによって現在の機関出力ＴＲＫ１を決定し、ステップ１０６において、吸気量ＧＡに相当する理論空燃比の混合気が気筒内に形成された時の機関出力ＴＲＫを図４に示す第２マップから決定し、またステップ１０７において、この時の機関回転数ＮＥを図５に示す第３マップから決定してステップ１０８に進み、この機関回転数ＮＥにおいて吸気量ＧＡを実現するのに必要なスロットル弁開度ＴＡを図６に示す第４マップから決定する。
【００２２】
次に、ステップ１０９において、スロットル弁７をこの開度ＴＡまで開弁し、その後、気化によってインテークマニホルド４ｂ内の付着燃料量が徐々に減少し、この付着燃料量から気化して気筒内へ供給される燃料量も徐々に減少するために、理論空燃比を実現するのに必要な吸気量も減少することを考慮して、スロットル弁７は、この開度ＴＡから開弁以前の開度ＴＡ１まで徐々に小さくされる。このようなスロットル弁７の開閉に対して、吸気量の増減は遅れるために、ステップ１１０において、機関回転数増加量ＮＥ−ＮＥ１に基づき、スロットル弁７を開弁してから前述の吸気量ＧＡが気筒内へ供給されるまでの時間ｔを図７に示す第５マップから決定する。
【００２３】
次に、ステップ１１１において、機関出力増大量ＴＲＫ−ＴＲＫ１をオルタネータ１０の発電量増加に伴い発生する負荷増大量によって相殺するために、機関出力増大量ＴＲＫ−ＴＲＫ１に基づき図８に示す第６マップからオルタネータ１０の通常時の界磁電流Ｉからの増加量ΔＩを決定し、ステップ１１２において、ステップ１０９でのスロットル弁７の開弁からの経過時間がステップ１１０において算出された時間ｔに達した時に、オルタネータ１０の界磁電流ＩをＩ＋ΔＩまで増加させ、その後、スロットル弁開度をアクセルペダルの踏み込み量Ｌ１に応じた開度ＴＡ１まで徐々に小さくすることに伴い実際に減少する吸気量に合わせて、オルタネータ１０の界磁電流における増加量ΔＩを徐々に０にして通常時の界磁電流Ｉに減少させる。次に、ステップ１１３において、今回のアクセルペダル踏み込み量Ｌ１を前回の値Ｌ０として終了する。
【００２４】
図９は、本フローチャートによるスロットル弁開度制御及びオルタネータの発電量制御が実施された場合のスロットル弁開度、インテークマニホルド内の付着燃料量、機関出力、機関回転数、及びオルタネータの界磁電流のタイムチャートである。前述したように、アクセルペダルの踏み込み量に応じてスロットル弁が全閉近く（開度ＴＡ１）まで閉弁されると、付着燃料量から気化して気筒内へ供給される燃料量が増加し、その分、付着燃料量自身は減少する。この時、混合気空燃比はリッチとなり、排気通路に配置された三元触媒コンバータ（図示せず）が十分に機能せずに排気エミッションが悪化することを防止するために、スロットル弁開度がＴＡまで開弁される。
【００２５】
この時、直ぐに吸気量がこの時の空燃比を理論空燃比とする吸気量ＧＡまで増加せず、時間ｔが経過した時にこの吸気量ＧＡまで増加して、混合気空燃比を理論空燃比とするが、それぞれのタイムチャートに点線で示すように、そのままではスロットル弁の閉弁によって低下された機関出力ＴＲＫ１はＴＲＫまで増大し、またスロットル弁の閉弁によって低下された機関回転数ＮＥ１はＮＥまで増加し、運転者が意図するように減速されない。しかし、本フローチャートによって、この機関出力の増大に合わせてオルタネータの界磁電流を増加させることにより、それぞれのタイムチャートに実線で示すように、機関出力はスロットル弁の閉弁によって低下された機関出力ＴＲＫ１に維持され、排気エミッションを悪化させることなく、良好な減速フィーリングを実現することができる。
【００２６】
前述のフローチャートにおけるステップ１１０からステップ１１２に代えて、スロットル弁の開度ＴＡへの開弁と同時に、微小時間毎にオルタネータ１０の界磁電流Ｉを増加させるようにし、この微小時間毎の界磁電流Ｉの増加量Δｉは、微小時間毎に回転センサ２１によって監視される機関回転数変動ΔＮＥに基づき、図１０に示す第７マップから決定するようにしても良い。このようにオルタネータ１０の界磁電流を増加させることにより、機関回転数変動ΔＮＥが大きい時には、界磁電流の増加量Δｉが大きくされ、スロットル弁７の開弁により吸気量が徐々に増加して、それに伴い機関出力が徐々に増加するのに合わせて界磁電流Ｉが増加されることになり、機関減速時において機関出力の増加は確実に防止され、良好な減速フィーリングを実現することができる。
【００２７】
前述したスロットル弁開度制御及びオルタネータの発電量制御は、機関冷間時におけるスロットル弁が全閉近くまで閉弁される機関急減速時に行われるようにしたが、機関温間時においてもインテークマニホルド内の付着燃料は存在し、また、スロットル弁が全閉近くまで閉弁されなくてもスロットル弁開度の変化が比較的大きな機関減速時には、前述した機関運転状態ほど顕著でないが同様に付着燃料の気化量が多くなって混合気空燃比をリッチなものにするために、前述の両制御は有効である。
【００２８】
また、前述した実施例において、機関減速時における機関出力の増加を防止するのにオルタネータを使用したが、これは本発明を限定するものではなく、例えば、機関本体に接続され、減速時には発電機として機能し、この電力を利用して加速時又は始動時等には機関駆動モータとして機能する内燃機関の制動及び補助動力装置を使用することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
このように、請求項１に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置によれば、機関減速時において、第１スロットル弁開度制御手段によってスロットル弁開度が減少されると共に燃料噴射量制御手段によって燃料噴射量が減少され、第２スロットル弁開度制御手段が、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、第１スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比を実現するようにスロットル弁開度を増加させ、その後、設定時間が経過した時に、発電機制御手段が、内燃機関に接続された発電機の負荷を増加させるために、実際に吸気量が増加して機関出力が増大する時に発電機の負荷が増加され、機関出力の増大以前に発電機の負荷が増加されて機関出力が意図する以上に低下するようなことはなく、排気エミッションの悪化を防止して良好な減速フィーリングを実現することができる。
【００３０】
また、請求項２に記載の内燃機関の減速時制御装置によれば、前述の内燃機関の減速時制御装置と同様な効果が得られることに加えて、設定時間は、第２スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度を増加させたことによって高まるはずの機関回転数に応じて変化させるために、発電機制御手段により、機関出力が最も増大する時に確実に一致させて発電機の負荷が増加させられ、さらに良好な減速フィーリングを実現することができる。
【００３１】
また、前述の請求項３に記載の本発明による内燃機関の減速時制御装置によれば、機関減速時において、第１スロットル弁制御手段によってスロットル弁開度が減少されると共に燃料噴射量制御手段によって燃料噴射量が減少され、第２スロットル弁開度制御手段が、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、第１スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比を実現するようにスロットル弁開度を増加させ、その後、回転数検出手段によって検出される機関回転数の変動量に基づき、発電機制御手段が内燃機関に接続された発電機の負荷を制御するために、吸気量の増加に伴い増大する機関出力に合わせて発電機の負荷が増加させられ、排気エミッションの悪化を防止して良好な減速フィーリングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の減速時制御装置を示す概略図である。
【図２】スロットル弁開度制御及びオルタネータの発電量制御を示すフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートに使用される第１マップである。
【図４】図２のフローチャートに使用される第２マップである。
【図５】図２のフローチャートに使用される第３マップである。
【図６】図２のフローチャートに使用される第４マップである。
【図７】図２のフローチャートに使用される第５マップである。
【図８】図２のフローチャートに使用される第６マップである。
【図９】図２のフローチャートによるスロットル弁開度制御及びオルタネータの発電量制御が実施された場合のスロットル弁開度、付着燃料量、機関出力、機関回転数、及び界磁電流のタイムチャートである。
【図１０】図２のフローチャートの変形例に使用される第７マップである。
【符号の説明】
１…内燃機関本体
２…排気通路
３…排気弁
４…吸気通路
５…吸気弁
７…スロットル弁
８…作動装置
９…燃料噴射弁
１０…オルタネータ
２０…制御装置

Claims

機関減速時にスロットル弁開度を減少させる第１スロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴射量を減少させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、前記第１スロットル弁制御手段により前記スロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比が実現されるように前記スロットル弁開度を増加させる第２スロットル弁制御手段と、前記第２スロットル弁制御手段によって前記スロットル弁開度を増加させてから設定時間が経過した時に、内燃機関に接続された発電機の負荷を増加させる発電機制御手段、とを具備することを特徴とする内燃機関の減速時制御装置。
前記設定時間は、前記第２スロットル弁制御手段により前記スロットル弁開度を増加させたことによって高まるはずの機関回転数に応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の減速時制御装置。
機関回転数を検出する回転数検出手段と、機関減速時にスロットル弁開度を減少させる第１スロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴射量を減少させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、前記第１スロットル弁制御手段により前記スロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比が実現されるように前記スロットル弁開度を増加させる第２スロットル弁制御手段と、前記第２スロットル弁制御手段によって前記スロットル弁開度を増加させてから、前記回転数検出手段によって検出される機関回転数の変動量に基づき、内燃機関に接続された発電機の負荷を制御する発電機制御手段、とを具備することを特徴とする内燃機関の減速時制御装置。