JP3736988B2 - Intake adjustment valve control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関において異常燃焼を回避するための装置、特に、スロットル弁等の吸気調整弁の開度を制御するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常の内燃機関においてはアクセルペダルは機械的に直接にスロットル弁に連結される。従って、アクセルペダルの踏み込み量に比例したスロットル弁の開度が得られるようになっている。しかしながら、機関が暖気された状態においてアイドル運転のような低回転速度から一気にアクセルペダルを踏み込むことにより急加速を行う場合、シリンダボア内が高温高圧状態となり、その直後に燃焼を行う回転が十分に上昇していない気筒において、ノッキング、プレイグニッション、ポストイグニッション、自発火といった異常燃焼現象が発生するおそれがあった。
【0003】
そこで、特公平6−72563号公報ではアクセルペダルの踏み込みと独立にスロットル弁の開度を制御する電子機構を設け、低回転数状態からアクセルペダルの踏み込みを行い急加速を行う場合に、スロットル弁の開放をアクセルペダルの踏み込みに対して減速して行い、ノッキングの防止を図る技術を開示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平6−72563号公報によれば、急加速時のアクセルペダルの踏み込みに対するスロットル弁の開放の減速は一定の割合で行われていた。即ち、アクセルペダルの踏み込みからスロットル弁の開放は一定の速度で最終的な開度まで徐々に増加するような設定になっていた。そのため、スロットル弁が最大開度に達するまで時間を要し、十分な加速性能を得られないという問題があった。
【0005】
この発明は急加速時において異常燃焼を抑制しつつ、所期の加速性能を得るようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば上記課題を解決するため請求項1に記載の技術手段を採用する。この技術手段によれば、急加速時において、その直後は吸気調整弁の開速度を小さくとり、時間推移の経過と共に開速度を大きくするようにすることにより加速直後の燃焼を行う気筒において燃焼室圧が高くなりすぎるのを防止することにより異常燃焼が抑えられ、その後吸気調整弁の開速度を高めてゆくことにより加速性能を確保することができる。
また機関温度の要因も取り入れることにより異常燃焼が起こりやすいときのみ吸気調整弁の開速度の調整を行うようにすることができる。
【0007】
請求項2に記載の発明によれば、アクセルペダル操作量と前記許容開度のうち小さい方を吸気調整弁開度として使用することにより急加速直後の異常燃焼を防止すると共に、その後は吸気調整弁の開度としてアクセルペダル操作量により制御することで最適な加速性能を得ることができる。
【0008】
請求項3に記載の発明によれば、吸気調整弁の許容開度θの決定に機関回転数を反映させることで、吸気調整弁の適正な開度を得ることができ、請求項4に記載の発明によれば吸気調整弁の開放速度を回転数により決定することで良好な加速性能を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1において、10はシリンダブロック、12はピストン、16はシリンダボア、18はシリンダヘッド、20は点火栓、22は吸気弁、23は吸気カム軸、24は吸気ポート、25は燃料噴射弁、26は排気弁、28は排気ポートである。吸気ポート24は吸気マニホルド32に接続され、吸気マニホルド30はスロットルボディ34に接続され、スロットルボディ34内にスロットル弁36が配置される。スロットル弁36(この発明の吸気調整弁)はアクセルペダル37の踏み込み操作とは独立にスロットルボディ34を流通する空気量を制御可能とするものである。即ち、スロットル弁36の回転軸はスロットル弁駆動モータ38の駆動軸に連結され、スロットル弁36の回転軸の回転角度位置、即ち、スロットル弁36の開度が制御されるようになっている。
【0010】
制御回路40はマイクロコンピュータによって構成することができ、電子制御回路40はこの発明にしたがって、各運転条件センサにより検出される運転条件に応じたスロットル弁の開度制御を行うべくスロットル弁駆動モータ38への駆動信号を出力するように動作する。運転条件センサとしては、回転数センサ42はこの実施形態では吸気カム軸23に近接して設けられ、クランク軸2回転で1回転する吸気カム軸23の回転に応じた信号が電子制御回路40に入力される。機関水温計44はその検出端はシリンダブロック10の冷却水ジャケット10-1まで延びており、機関冷却水温に応じた信号が電子制御回路40に導入される。また、アクセルペダル37の踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ45がアクセルペダル37に連結され、アクセルペダル37の踏み込み量に応じた信号が電子制御回路40に入力される。
【0011】
図2は第1の実施形態における作動を説明するフローチャートであり、このルーチンは所定の時間間隔(例えば6ミリ秒)毎に実行されるものとする。ステップ100は内燃機関が暖気された温間運転下にあるか否かを機関水温センサ44が検出する機関水温THW が所定値(例えば80°C)より高か否かによって判別する。ステップ110ではアクセルペダル37がスロットル弁の急開(急加速)を指示したか否かを、アクセルペダル踏み込み量センサ45が検出するアクセルペダル踏み込み量(スロットル弁開度指示量)が所定値よりも大きいか否かによって判別する。内燃機関が冷間時又は暖機されていても急加速でない場合はステップ120に進み、センサ45が検出するアクセルペダル踏み込み量がそのままスロットル弁操作量として駆動モータ38に出力される。即ち、内燃機関が冷間時又は温間時でも急加速条件ではないときはアクセルペダル37の踏み込み量に対して比例的にスロットル弁36の開度が制御されるという通常の内燃機関と同一の動作となる。
【0012】
内燃機関が温間運転において急加速があったときはステップ130に進み、アクセルペダル踏み込み量センサ45が検出するアクセルペダル踏み込み量(スロットル弁開度指示量)θA が入力され、ステップ140では回転数センサ42が検出する機関回転数が入力される。次のステップ150では機関回転数に応じたスロットル弁開度の許容値θが算出される。スロットル弁開度の許容値θは機関回転数に対して次の式、
θ=k×Rev (1)
によって算出される。ここにkは適合係数であり、その値は実験によって定めることができる。ステップ160ではステップ103で検出されるアクセルペダル踏み込み量θA (スロットル弁開度指示量)とステップ150で算出されるスロットル弁開度許容値θのうち小さい値がスロットル弁操作量として駆動モータ38に出力される。
【0013】
上述手法による加速後の機関回転数の立ち上がりが不十分の場合はスロットル弁の開速度dθ/dt を
dθ/dt =k′×Rev (2)
のように制御するようにしてもよい。同様にk′は適合係数であり、その値は実験によって定めることができる。
【0014】
図3は図2の制御による動作を説明するタイミングチャートである。(イ) はアクセルペダル踏み込み量を示し、pをアイドル運転からの加速開始時点とするとアクセルペダル踏み込み量は即座に100%に達する。一方、回転数の増加は(ロ) に示すように行われる。また、スロットル弁開度θR の開速度dθR /dtが図2のステップ150で算出される回転数に応じた許容値dθ/dtを超えないように徐々に増加される。(ニ) はクランク角度で180°毎に起こる第1気筒(#1)から第4気筒(#4)の各気筒の行程変化を模式的に示している。この実施例では加速開始後のスロットル弁開度を最初大きく制限しているため、図の例で加速開始時点pにおいて吸気行程を実行しているため回転数が低い第1気筒(#1)において燃焼室内が高圧となるため、ノッキング、プレイグニッション、ポストイグニッション、自発火といった異常燃焼現象の発生を抑制することができる。また、加速開始からの回転数の増加に従ってスロットル弁開度は急速に増加しているため、必要な加速性能の確保が可能である。
【0015】
図4は従来技術においてアクセルペダル(イ) とスロットル弁(ロ) とを連動させた場合の動作を示しており、この場合は加速直後に吸気行程を行う第1気筒(#1)において機関回転数が低い状態で燃焼室が高圧となり、ノッキング、プレイグニッション、ポストイグニッション、自発火といった異常燃焼現象の発生を回避することができなかった。また、図5は特公平6−72563号公報のようにスロットル弁の開度を制御する電子機構を設けたものの動作を説明するが、この場合は加速開始後のスロットル弁の開度が小さいため、燃焼室が高圧となることは防止され、異常燃焼は抑制しうるが、スロットル弁の開放(ロ) が緩慢にしか行われないため、加速性能が足りない結果となる。
【0016】
図6は第1実施形態においてアクセルペダル操作量と機関回転速度に応じたスロットル弁操作量許容値との関係を説明する。即ち、アクセルペダル操作量θA はaのように時間に対して直線的に変化する一方、機関回転速度に応じたスロットル弁許容開度θは曲線bのように時間の経過と共にスロットル弁開放速度が大きくなる設定となっている。従って、ステップ160のガード処理後の最終的なスロットル弁開度θR は太実線のようである。即ち、加速の初期においてはアクセルペダルの踏み込みとは独立に機関回転速度に応じたスロットル弁許容開度θにより曲線bに従って制御され、θ>θA となると以後はアクセルペダルの踏み込みに応じて直線aに沿ってスロットル弁開度θR は制御される。
【0017】
図7は第2の実施形態における電子制御回路の動作を説明するフローチャートを示している。第1の実施形態における図2のフローチャートに対して200のステップを付加している点が相違する。即ち、第1の実施形態では急加速運転開始後のスロットル弁開速度の更新は所定時間毎(例えば6ミリ秒毎)に実施されるが、図6の第2の実施形態ではステップ200を設けてることから急加速運転開始後のスロットル弁開放速度の更新はクランク軸が180°回転する毎に実施される。
【0018】
図8は第2の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。即ち、急加速が開始されると、最初の180°のクランク角度の機関において、そのときの機関回転数によって算出される小さなスロットル弁開放速度でスロットル弁は徐々に開放され、そのとき吸気行程にある気筒において燃焼室は低圧に維持され、異常燃焼を防止することができる。次の、180°のクランク角度機関では最初のクランク角度機関により大きなスロットル弁開放速度でスロットル弁は開放される。そのため、必要な加速性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の第1の実施形態における内燃機関のスロットル弁制御装置の概略構成図である。
【図2】図2は第1の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図3】図3は第1の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【図4】図4はスロットル弁開放速度制御を行わない従来の動作を説明するタイミングチャートである。
【図5】図5はスロットル弁開放速度制御を行う従来の動作を説明するタイミングチャートである。
【図6】図6は第1の実施形態におけるガード処理を説明する図である。
【図7】図7は第2の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図8】図8は第2の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
14…シリンダボア
23…吸気カム軸
36…スロットル弁
37…アクセルペダル
38…スロットル弁駆動モータ
40…電子制御回路
42…機関回転数ピックアップ
44…機関水温計
45…アクセルセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for avoiding abnormal combustion in an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus for controlling the opening of an intake adjustment valve such as a throttle valve.
[0002]
[Prior art]
In a normal internal combustion engine, the accelerator pedal is mechanically connected directly to the throttle valve. Therefore, the opening degree of the throttle valve proportional to the depression amount of the accelerator pedal can be obtained. However, when sudden acceleration is performed by depressing the accelerator pedal at a stroke from a low rotational speed such as idling while the engine is warmed up, the inside of the cylinder bore becomes a high-temperature and high-pressure state, and the rotation for performing combustion immediately increases sufficiently. There is a risk that abnormal combustion phenomena such as knocking, pre-ignition, post-ignition, and self-ignition occur in the cylinders that are not.
[0003]
Therefore, in Japanese Patent Publication No. 6-72563, an electronic mechanism for controlling the opening of the throttle valve is provided independently of depression of the accelerator pedal, and when the accelerator pedal is depressed from a low speed state to perform rapid acceleration, the throttle valve Discloses a technique for preventing knocking by releasing the engine at a reduced speed relative to depression of the accelerator pedal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to Japanese Examined Patent Publication No. 6-72563, the deceleration of opening the throttle valve with respect to the depression of the accelerator pedal during sudden acceleration is performed at a constant rate. That is, the throttle valve opening from the depression of the accelerator pedal is set to gradually increase to the final opening at a constant speed. Therefore, it takes time until the throttle valve reaches the maximum opening, and there is a problem that sufficient acceleration performance cannot be obtained.
[0005]
An object of the present invention is to obtain desired acceleration performance while suppressing abnormal combustion during rapid acceleration.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the technical means described in
Further, by incorporating the engine temperature factor, the opening speed of the intake control valve can be adjusted only when abnormal combustion is likely to occur.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, the smaller one of the accelerator pedal operation amount and the allowable opening is used as the intake adjustment valve opening, thereby preventing abnormal combustion immediately after sudden acceleration and thereafter adjusting the intake air. Optimum acceleration performance can be obtained by controlling the opening of the valve by the amount of accelerator pedal operation.
[0008]
According to the third aspect of the present invention, an appropriate opening degree of the intake adjustment valve can be obtained by reflecting the engine speed in the determination of the allowable opening degree θ of the intake adjustment valve. According to the invention, it is possible to obtain a good acceleration performance by determining the opening speed of the intake regulating valve based on the rotational speed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, 10 is a cylinder block, 12 is a piston, 16 is a cylinder bore, 18 is a cylinder head, 20 is a spark plug, 22 is an intake valve, 23 is an intake camshaft, 24 is an intake port, 25 is a fuel injection valve, 26 Is an exhaust valve, and 28 is an exhaust port. The
[0010]
The
[0011]
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation in the first embodiment, and this routine is executed every predetermined time interval (for example, 6 milliseconds).
[0012]
When the internal combustion engine is suddenly accelerated during warm operation, the routine proceeds to
θ = k × R ev (1)
Is calculated by Here, k is a fitness coefficient, and its value can be determined by experiment. In
[0013]
If the rise of the engine speed after acceleration by the above method is insufficient, the throttle valve opening speed dθ / dt is set to dθ / dt = k ′ × R ev (2)
You may make it control like this. Similarly, k ′ is a fitness coefficient, and its value can be determined by experiment.
[0014]
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation by the control of FIG. (B) indicates the amount of depression of the accelerator pedal, and when p is the acceleration start time from idle operation, the amount of depression of the accelerator pedal immediately reaches 100%. On the other hand, the rotation speed is increased as shown in (b). Further, the opening speed dθ R / dt of the throttle valve opening θ R is gradually increased so as not to exceed the allowable value dθ / dt corresponding to the rotational speed calculated in
[0015]
FIG. 4 shows the operation when the accelerator pedal (A) and the throttle valve (B) are interlocked in the prior art. In this case, the engine rotation occurs in the first cylinder (# 1) that performs the intake stroke immediately after acceleration. When the number is low, the combustion chamber becomes high pressure, and abnormal combustion phenomena such as knocking, pre-ignition, post-ignition, and self-ignition cannot be avoided. FIG. 5 illustrates the operation of an electronic mechanism that controls the opening degree of the throttle valve as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-72563. In this case, the opening degree of the throttle valve is small after the acceleration is started. The combustion chamber can be prevented from becoming high pressure, and abnormal combustion can be suppressed. However, since the throttle valve is only slowly opened (b), the acceleration performance is insufficient.
[0016]
FIG. 6 illustrates the relationship between the accelerator pedal operation amount and the throttle valve operation amount allowable value according to the engine rotation speed in the first embodiment. That is, the accelerator pedal operation amount θ A changes linearly with respect to time as indicated by a, while the throttle valve allowable opening θ corresponding to the engine rotational speed becomes the throttle valve opening speed as time elapses as indicated by curve b. Is set to increase. Therefore, the final throttle valve opening degree θ R after the guard process in
[0017]
FIG. 7 shows a flowchart for explaining the operation of the electronic control circuit in the second embodiment. The difference is that 200 steps are added to the flowchart of FIG. 2 in the first embodiment. That is, in the first embodiment, the throttle valve opening speed is updated every predetermined time (for example, every 6 milliseconds) after the start of the rapid acceleration operation. In the second embodiment of FIG. Therefore, the update of the throttle valve opening speed after the start of the rapid acceleration operation is performed every time the crankshaft rotates 180 °.
[0018]
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment. That is, when sudden acceleration is started, the throttle valve is gradually opened at a small throttle valve opening speed calculated by the engine speed at that time in the engine of the first 180 ° crank angle, and at that time, the intake stroke is started. In a certain cylinder, the combustion chamber is maintained at a low pressure, and abnormal combustion can be prevented. In the next 180 ° crank angle engine, the throttle valve is opened at a larger throttle valve opening speed than the first crank angle engine. Therefore, necessary acceleration performance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a throttle valve control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment;
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment;
FIG. 4 is a timing chart for explaining a conventional operation in which throttle valve opening speed control is not performed.
FIG. 5 is a timing chart for explaining a conventional operation for performing throttle valve opening speed control.
FIG. 6 is a diagram illustrating guard processing in the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment;
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
14 ... Cylinder bore 23 ...
Claims (4)
前記吸気調整弁開放速度制御手段が、内燃機関の回転速度を計測する回転速度計測手段と、計測される機関回転数に応じて吸気調整弁の許容開度又は許容開速度を設定する開度設定手段より構成されていて、
前記判定手段が温間運転であると判定したときに、前記吸気調整弁開放速度制御手段はアクセルペダルの操作からの時間推移の経過と共に機関回転数に応じた許容開度に従って吸気調整弁の開速度を大きくするように吸気調整弁制御手段への操作信号を形成することを特徴とする内燃機関の吸気調整弁制御装置。An intake adjustment valve that can control the intake air amount independently of the operation of the accelerator pedal, an intake adjustment valve control means that controls the opening of the intake adjustment valve according to the operation of the accelerator pedal, and the temperature of the internal combustion engine Temperature measurement means, determination means for determining whether or not the engine is warm based on the measured engine temperature, means for detecting when the accelerator pedal is rapidly operated, and irrelevant to the operation of the accelerator pedal when the accelerator pedal is rapidly operated And an intake adjustment valve opening speed control means for decelerating and opening the intake adjustment valve,
The intake adjustment valve opening speed control means is a rotation speed measurement means for measuring the rotation speed of the internal combustion engine, and an opening setting for setting the allowable opening or the allowable opening speed of the intake adjustment valve according to the measured engine speed. Consists of means,
When the determination means determines that the operation is warm, the intake adjustment valve opening speed control means opens the intake adjustment valve according to the allowable opening according to the engine speed as time elapses from the operation of the accelerator pedal. An intake control valve control device for an internal combustion engine, wherein an operation signal to the intake control valve control means is formed so as to increase the speed.
θ=k×Rev
k:定数
Rev:機関回転数
によって制限されることを特徴とする内燃機関の吸気調整弁制御装置。In the invention according to claim 1, the allowable opening θ of the intake adjustment valve by the intake adjustment valve opening speed control means is:
θ = k × R ev
k: constant R ev : an intake regulating valve control device for an internal combustion engine, which is limited by the engine speed.
dθ/dt=k′×Rev
k′:定数
Rev:機関回転数
によって制限されることを特徴とする内燃機関の吸気調整弁制御装置。In the first aspect of the present invention, the allowable opening speed dθ / dt of the intake adjusting valve by the intake adjusting valve opening speed control means is:
dθ / dt = k ′ × R ev
k ′: constant R ev : an intake regulating valve control device for an internal combustion engine, which is limited by the engine speed.
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