JP4306600B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

吸気管内に発生する負圧を蓄えてブレーキ力を高めることに利用するブレーキブースタが公知である。このようなブレーキブースタには、機関始動時において、吹き上がった機関回転数によって吸気管内に発生するかなり絶対値の高い負圧が蓄えられる。その後のアイドル時において、吸気管内に絶対値の高い負圧が発生していれば、ブレーキブースタ内の負圧が消費されてもブレーキブースタ内の負圧を直に所望負圧に回復することができる。

しかしながら、機関始動直後のアイドル時においては、排気ガス温度を高めて機関排気系の触媒装置を早期に暖機するために点火時期遅角制御が実施されることがあり、それによる出力低下を防止するためにスロットル弁の開度は正規のアイドル時開度より大きくされる。この場合には、機関始動直後のアイドル時において、吸気管内には絶対値の高い負圧を発生させることはできない。

それにより、ブレーキブースタ内の負圧を回復するためには、点火時期遅角制御を一時的に中止又は抑制してスロットル弁の開度を小さくすることが必要となる。しかしながら、こうして点火時期遅角制御が一時的にでも中止又は抑制されれば、触媒装置の暖機を遅らせることとなり、点火時期遅角制御の中止又は抑制は必要最小限とすることが好ましい。

点火時期遅角制御を中止又は抑制するか否かを、圧力センサにより検出したブレーキブースタ内の負圧に基づきを判断することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３５５４９４号公報 特開平１０−１４７１６１号公報 特開２００３−１４８１９４号公報 特開２００３−３２８９１５号公報

前述の点火時期遅角制御は触媒装置が暖機された時には中止される。それにより、機関始動から触媒装置が暖機されるまでの比較的短い時間でだけしか、点火時期遅角制御を一時的に中止又は抑制するか否かの判断は必要とされず、このためだけにブレーキブースタに比較的高価な圧力センサを設けることは好ましくない。

従って、本発明の目的は、吸気管内の負圧が供給されるブレーキブースタを具備し、機関始動直後に点火時期遅角制御を実施する内燃機関の制御装置において、ブレーキブースタ内の負圧を圧力センサにより検出することなく、ブレーキブースタ内の負圧を回復するための点火時期遅角制御の一時的な中止又は抑制を必要最小限に実施可能とすることである。

本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、吸気管内の負圧が供給されるブレーキブースタを具備し、機関始動直後に点火時期遅角制御を実施する内燃機関の制御装置において、前記ブレーキブースタ内の負圧を機関始動時の最大機関回転数と機関始動後のブレーキ作動の回数とを考慮して推定し、推定された前記負圧に基づき前記負圧を回復するための前記点火時期遅角制御の一時的な中止又は抑制を実施するか否かを判断し、前記ブレーキブースタ内の負圧は、さらに、各ブレーキ作動の時間又は間隔も考慮して推定されることを特徴とする。

また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記ブレーキブースタにはエゼクタにより発生した負圧も供給され、前記ブレーキブースタ内の負圧は、ブレーキ非作動の時間も考慮して推定されることを特徴とする。

また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の制御装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、前記ブレーキブースタ内の負圧は、前記点火時期遅角制御の抑制によって車速に基づく要求負圧までしか回復させないことを特徴とする。

また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の制御装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、前記ブレーキブースタ内の負圧は、前記点火時期遅角制御の抑制によって大気圧に基づく要求負圧までしか回復させないことを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置によれば、ブレーキブースタ内の負圧は、機関始動時の最大機関回転数と機関始動後のブレーキ作動の回数とを考慮して比較的正確に推定することができ、推定された負圧に基づき負圧を回復するための点火時期遅角制御の一時的な中止又は抑制を実施するか否かが判断されるために、ブレーキブースタ内の負圧を圧力センサにより検出することなく、ブレーキブースタ内の負圧を回復するための点火時期遅角制御の一時的な中止又は抑制を必要最小限に実施することができる。

また、ブレーキブースタ内の負圧は、さらに、各ブレーキ作動の時間又は間隔も考慮して推定されるようになっており、各ブレーキ作動に伴う負圧の絶対値の低下分が求められて、ブレーキブースタ内の負圧をさらに正確に推定することができる。

また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、ブレーキブースタにはエゼクタにより発生した負圧も供給され、ブレーキブースタ内の負圧は、ブレーキ非作動の時間も考慮して推定されるようになっており、ブレーキ非作動に伴うエゼクタによる負圧の絶対値の増加分が求められて、ブレーキブースタ内の負圧をさらに正確に推定することができる。

また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の制御装置によれば、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、ブレーキブースタ内の負圧は、点火時期遅角制御の抑制によって車速に基づく要求負圧までしか回復させず、それにより、できる限り点火時期は遅角され、触媒装置を比較的早期に暖機することができる。

また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の制御装置によれば、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、ブレーキブースタ内の負圧は、大気圧に基づく要求負圧までしか回復させず、それにより、できる限り点火時期は遅角され、触媒装置を比較的早期に暖機することができる。

図１は、本発明による制御装置が取り付けられた内燃機関の吸気系の一部を示す概略断面図である。同図において、１はサージタンクの直上流側に配置されたスロットル弁である。スロットル弁１は、アクセルペダルに機械的に連動するものではなく、ステップモータ（図示せず）等のアクチュエータによって自由に開度設定可能なものである。２はスロットル弁１をバイパスするバイパス通路であり、バイパス通路２にはエゼクタ（絞り部）２ａが設けられている。

エゼクタ２ａを吸気が通過する際には負圧が発生し、この負圧はブレーキブースタ（図示せず）に供給される。ブレーキブースタは、蓄えられた負圧によってブレーキ力を高めるものであり、３はブレーキブースタの負圧タンクに通じる連通管である。連通管３とエゼクタ２ａとは第一負圧供給管３ａによって接続され、第一負圧供給管３ａには、連通管３からエゼクタ２ａへの空気流れをだけを許容する第一逆止弁４が配置されている。

また、ブレーキブースタの負圧タンクには、スロットル弁１の下流側で発生する吸気管負圧も供給される。そのために、連通管３は、第二負圧供給管３ｂによって、例えばバイパス通路２のエゼクタ２ａ下流側とも接続されている。第二負圧供給管３ｂには、連通管３からバイパス通路２への空気流れだけを許容する第二逆止弁５が配置されている。

機関始動時には機関回転数が吹き上がり、この時には、スロットル弁１の下流側に絶対値のかなり高い負圧が発生し、この負圧が第二負圧供給管３ｂを介してブレーキブースタに蓄えられる。ところで、機関始動直後には、機関排気系に配置されている触媒装置を早期に暖機して活性化させ、機関始動後の比較的早い時期から排気ガスを浄化して大気中へ放出することが望ましい。そのためには、点火時期を遅角して排気ガス温度を高める点火時期遅角制御が実施される。この点火時期遅角制御は、一方で機関出力を低下させるために、それを補うための吸気増量が必要であり、それにより、点火時期遅角制御が実施されている時には、スロットル弁１の開度は正規のアイドル時開度に比較して大きくされる。

こうしてスロットル弁１の開度が大きくされていると、スロットル弁１の下流側には絶対値の高い負圧は発生せず、それにより、このままでは、消費されたブレーキブースタ内の負圧を回復することはできない。ブレーキブースタ内の負圧を回復させるためには、点火時期遅角制御を一時的に中止又は抑制して、スロットル弁開度を小さくすることが必要である。しかしながら、これを不必要に実施すると、触媒装置の暖機が大幅に遅れることとなる。

本制御装置は、図２及び３に示すフローチャートに従って、点火時期遅角制御の一時的な抑制を必要最小限に実施するようにして、触媒装置の早期暖機を実現している。本フローチャートは、機関始動と同時に開始され、所定時間毎に繰り返される。先ず、ステップ１０１において、機関始動時に機関回転数が吹き上がってからの経過時間ｔが設定時間ｔ１以上となったか否かが判断される。この判断が肯定される時には、触媒装置の暖機は完了して点火時期遅角制御は中止されているために、そのまま終了する。一方、ステップ１０１における判断が否定される時には、ステップ１０２において、前回のフローチャートの実施から今回のフローチャートの実施までの間で、運転者によるブレーキペダルの踏み込み及び開放、すなわち、ブレーキ作動が有ったか否かが判断される。ブレーキペダルの踏み込みは有っても開放が無い時には、すなわち、現在のおいてブレーキペダルが踏み込まれている時には、この判断は否定されてステップ１０４へ進む。もちろん、ブレーキペダルの踏み込み及び開放のいずれも無い時にもステップ１０４へ進む。

ブレーキペダルの開放が有った時には、ステップ１０３において、ブレーキペダルの踏み込み時間（本フローチャートの複数の実行間隔に渡る場合もある）、すなわち、ブレーキ作動時間に基づき、ブレーキブースタ内の負圧の絶対値の低下分ｄＰ１が算出され、この低下分ｄＰ１が、ブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐから減算されて、新たな推定負圧絶対値Ｐが算出される。ここで、ブレーキブースタ内の推定負圧絶対値の初期値は、機関始動時の機関回転数の吹き上がりによってスロットル弁下流側に発生してブレーキブースタ内に蓄えられた負圧であり、図４に示すように、吹き上がり機関回転数Ｎが高いほど推定負圧絶対値Ｐの初期値は大きくなる。

また、ブレーキ作動時間が長いほど、ブレーキブースタ内の負圧の絶対値の低下分ｄＰ１は大きくなる。また、ブレーキペダルが開放されてから踏み込まれるまでの時間間隔、すなわち、ブレーキ作動の間隔が、設定間隔より短い時には、運転者はポンピングブレーキを実施したと考えられ、ブレーキ作動間隔が短いほど、一回のブレーキ作動に伴うブレーキブースタ内の負圧の絶対値の低下分ｄＰ１は小さいとすることもできる。また、ブレーキ作動時間又は間隔に係らずに、一回のブレーキ作動に伴うブレーキブースタ内の負圧の絶対値の低下分ｄＰ１は一定とするようにしても良い。

次いで、ステップ１０４において、現在のブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐが、点火時期遅角制御の実施時におけるエゼクタ２ａでの発生負圧の絶対値Ｐｅより小さいか否かが判断される。エゼクタ２ａでの発生負圧絶対値Ｐｅは、エゼクタ２ａを通過する吸気量が多いほど大きくなるが、ここでは、点火時期遅角制御の実施時のエゼクタ２ａを通過する吸気量に伴う発生負圧絶対値Ｐｅが使用される。この判断が否定される時には、エゼクタ２ａによっては現在のブレーキブースタ内の負圧の絶対値を高めることはできず、ステップ１０８へ進む。

一方、現在のブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐが、点火時期遅角制御の実施時におけるエゼクタ２ａでの発生負圧の絶対値Ｐｅより小さい時には、エゼクタ２ａによってはブレーキブースタ内の負圧の絶対値を高めることができ、ステップ１０５において、前回のフローチャートの実施から今回のフローチャートの実施までの間のブレーキ非作動時間に基づくブレーキブースタ内の負圧の絶対値の増加分ｄＰ２を算出し、この増加分ｄＰ２をブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐに加算して、新たな推定負圧絶対値Ｐが算出される。エゼクタ２ａにおいて発生する負圧では、ブレーキブースタ内の負圧の絶対値を徐々にしか大きくすることはできず、ブレーキ非作動時間が短いほど、前述の上昇分ｄＰ２は小さく算出される。

次いで、ステップ１０６において、現在のブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐが、点火時期遅角制御の実施時におけるエゼクタ２ａでの発生負圧の絶対値Ｐｅ以上となっているか否かが判断され、この判断が否定される時はそのまま、この判断が肯定される時にはステップ１０７において現在のブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐをエゼクタ２ａでの発生負圧の絶対値Ｐｅとして、ステップ１０８へ進む。

ステップ１０８では、現在のブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐが、数回のブレーキ力を高めるのに必要な所望値Ｐｒより小さくなっているか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、負圧の回復が必要な時にはステップ１０８の判断は肯定されてステップ１０９へ進む。ステップ１０９では、アクセルペダルが開放されたアイドル時であるか否かが判断される。アイドル時ではなく、この判断が否定される時には、点火時期遅角制御は実施されておらず、スロットル弁の開度を小さくすることはできないために、そのまま終了する。

一方、アイドル時である時には、ステップ１１０において、車速ＳＰＤが０であるか否かが判断される。車速ＳＰＤが０である車両停止時では、ブレーキ力を高める必要はなく、現在のブレーキブースタ内の推定負圧絶対値Ｐが、前述の所望値Ｐｒより小さくなっていても特に問題はなく、そのまま終了して点火時期遅角制御を抑制することなく触媒装置の早期暖機を実現する。しかしながら、車速ＳＰＤが０でなく、すなわち、車両が走行している時には、ステップ１１０の判断が否定されてステップ１１１へ進む。

ステップ１１１では、ブレーキブースタ内の負圧絶対値Ｐの目標値Ｐｔが決定される。車速が低い時には、それほど大きなブレーキ力は必要なく、ブレーキブースタ内の負圧絶対値をそれほど大きくする必要ない。こうして、図５に示すように、車速ＳＰＤが低い時ほど、目標値Ｐｔが小さくなるように設定される。次いで、機関発生出力を維持して、この目標値Ｐｔがスロットル弁の下流側に発生するように、ステップ１１２において点火時期は進角され、ステップ１１３においてスロットル弁１の開度は小さくされる。こうして、ブレーキブースタ内が目標負圧絶対値Ｐｔとなれば、点火時期及びスロットル弁１の開度は戻され、点火時期遅角制御の抑制は終了する。

ところで、ブレーキブースタは、蓄えられた負圧と大気圧との圧力差によってブレーキ力を高めるものであり、図６に示すように、大気圧が低いほど目標負圧絶対値Ｐｔを低くするようにしても良い。図７は、目標負圧絶対値Ｐｔと推定負圧絶対値Ｐとの差に対する点火時期の進角量ｄＩを示すマップであり、図８は、点火時期の進角量ｄＩに対する吸気減量分ｄＧを示すマップである。すなわち、ステップ１１２では、目標負圧絶対値Ｐｔと推定負圧絶対値Ｐとの差に基づき図７のマップから決定される進角量ｄＩだけ点火時期を進角させ、ステップ１１３では、進角量ｄＩに基づき図８のマップから決定される吸気減量分が実現されるようにスロットル弁１を閉弁する。このように、車速又は大気圧を考慮して、ブレーキブースタ内の目標負圧絶対値Ｐｔを不必要に大きくしないことにより、ブレーキブースタ内の負圧回復時に点火時期をそれほど進角させなくても良く、排気ガス温度もそれほど低下しないために、点火時期遅角制御の一時的な抑制によっても触媒装置の暖機がそれほど遅れることはない。

本フローチャートにおいて、車速が０である車両停止時には、ブレーキブースタ内の負圧の絶対値が所望値より低下しても点火時期遅角制御を維持するようにしたが、車速が０でも車両が発進直前である時には、ブレーキブースタ内の負圧を回復するために点火時期遅角制御を抑制するようにしても良い。車両が発進直前であるとの判断には、オートマチック車の場合には、シフトレバーがニュートラル又はパーキングとされていないことを利用することができる。すなわち、シフトレバーがそれ以外の例えばドライブレンジとされていれば、ブレーキペダルの開放によって車両は直に発進する。また、マニュアル車の場合には、シフトレバーがニュートラルとされていない時のクラッチミート時に機関回転数が低下することを検出して、車両が発進直前であると判断することができる。また、オートマチック車において、シフトレバーがニュートラル又はパーキングとされていても、車両停止の場所が坂道等の傾斜面（所定値以上の傾斜角度の傾斜面）である時には、車両の発進直前であると判断するようにしても良い（マニュアル車においてシフトレバーがニュートラルトされていても同様である）。

本発明の制御装置が取り付けられる内燃機関の吸気系の一部を示す概略断面図である。 本発明の制御装置によって実施されるブレーキブースタの負圧回復のためのフローチャートの一部である。 図２のフローチャートの残り一部である。 吹き上がり機関回転数とスロットル弁下流側の発生負圧絶対値との関係を示すマップである。 車速とブレーキブースタの目標負圧絶対値との関係を示すマップである。 大気圧とブレーキブースタの目標負圧絶対値との関係を示すマップである。 ブレーキブースタの目標負圧絶対値と現在の負圧絶対値との差と点火時期進角量との関係を示すマップである。 点火時期の進角量と吸気減量分との関係を示すマップである。

符号の説明

１ スロットル弁
２ バイパス通路
２ａ エゼクタ
３ 連通路

Claims (4)

1. 吸気管内の負圧が供給されるブレーキブースタを具備し、機関始動直後に点火時期遅角制御を実施する内燃機関の制御装置において、前記ブレーキブースタ内の負圧を機関始動時の最大機関回転数と機関始動後のブレーキ作動の回数とを考慮して推定し、推定された前記負圧に基づき前記負圧を回復するための前記点火時期遅角制御の一時的な中止又は抑制を実施するか否かを判断し、前記ブレーキブースタ内の負圧は、さらに、各ブレーキ作動の時間又は間隔も考慮して推定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記ブレーキブースタにはエゼクタにより発生した負圧も供給され、前記ブレーキブースタ内の負圧は、ブレーキ非作動の時間も考慮して推定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ブレーキブースタ内の負圧は、前記点火時期遅角制御の抑制によって車速に基づく要求負圧までしか回復させないことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記ブレーキブースタ内の負圧は、前記点火時期遅角制御の抑制によって大気圧に基づく要求負圧までしか回復させないことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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