JP4581225B2 - 内燃機関用制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のスリップ状態に応じて内燃機関の出力トルクを低減することでスリップ状態を抑制する内燃機関用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のスリップ発生時に、そのスリップ状態を抑制するよう内燃機関の出力トルクを低減するようトルクダウン制御するものが知られている。このトルクダウン制御としては、点火時期の遅角制御、燃料供給の低減として具体的には燃料供給気筒の減筒制御、スロットルバルブを閉弁とするスロットル制御のうち少なくとも１つまたは何れかを組合せて達成されている。
【０００３】
これに関連する先行技術文献としては、特許第２６００７５６号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、車両のスリップ発生直後のような過渡時でトルクダウンが最も必要なときには、点火時期の遅角制御及び燃料供給気筒の減筒制御を行い、この際、内燃機関の排気温度の過上昇を防止するため、駆動輪の回転が、一旦、低下するまでの所定期間のみ制御する技術が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のように、車両のスリップ発生直後のような過渡時のトルクダウンを必要とするとき、即ち、点火時期の遅角制御と燃料供給気筒の減筒制御を組合せて迅速なトルクダウンを達成したいとしても、点火系及び燃料系に対して時間管理にて制御するしかなかった。したがって、所定時間経過した時点で突然に点火系及び燃料系による制御終了とされ、こののちはスロットル制御だけに頼ることとなるため、過渡時のトルクダウン要求に対する応答性や制御精度を向上することは無理であった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、点火系及び燃料系に対して明確なトルクダウン要求配分を行なうと共に、スロットル制御を組合わせることで内燃機関の出力トルクを適切に低減でき、車両のスリップ状態を抑制可能な内燃機関用制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用制御装置によれば、点火時期制御手段による点火時期の遅角制御、燃料供給制御手段による燃料供給気筒の減筒制御、スロットル制御手段によるスロットルバルブの閉弁制御のうち、トルクダウン手段によって少なくとも１つまたは何れかを組合せ内燃機関の出力トルクの低減に際し、制限値設定手段で点火時期の遅角制御によるトルクダウン率に制限値が設けられることで内燃機関の排気温度の過上昇が防止されつつ、車両のスリップ状態が最適に抑制される。
【００１０】
また、前記制限値設定手段は、点火時期の遅角制御によるトルクダウン率の制限値を時間経過に連れて増大することで、車両のスリップ発生直後のような過渡時のトルクダウン要求に対して迅速に精度良く、車両のスリップ状態が最適に抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置の全体構成を示す概略図である。
【００１３】
図１において、内燃機関１０は、例えば、４サイクル６気筒にて構成され、内燃機関１０の各気筒の燃焼室１１には吸気バルブ１２を介して吸気通路１３が連結され、また、排気バルブ１４を介して排気通路１５が連結されている。そして、吸気通路１３の上流側にはエアクリーナ（図示略）から燃焼室１１内に供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブ２１が配設されている。更に、スロットルバルブ２１を開閉駆動するステップモータやトルクモータ等の電動モータ２２、そのときのスロットルバルブ２１のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２３が配設されている。
【００１４】
吸気通路１３の下流側の吸気バルブ１２の手前には、それぞれ燃料噴射供給用のインジェクタ（燃料噴射弁）２４が配設されている。また、内燃機関１０の各燃焼室１１内には点火プラグ２５が配設されている。そして、内燃機関１０のクランク軸１６には機関回転数を検出する回転数センサ１７が配設されている。
【００１５】
３０はＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）であり、ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入力回路３５、出力回路３６及びそれらを接続するバスライン３７等からなる論理演算回路として構成されている。
【００１６】
ＥＣＵ３０にはスロットル開度センサ２３からのスロットル開度信号、回転数センサ１７からの機関回転数信号、また、図示しない周知のＡＢＳ(Antilock Brake System）によるスリップ制御を達成するためのＡＢＳ制御回路４０から内燃機関１０に対するトルクダウン要求に関わる信号等が入力される。このＡＢＳ制御回路４０には車両の左右・前後輪に配設された車輪速センサ（図示略）からの各車輪速信号が入力されている。また、ＥＣＵ３０からは電動モータ２２への駆動信号、点火プラグ２５に高電圧を印加する点火回路２６への点火信号、ＡＢＳ制御回路４０へのトルクダウン状況に関わる信号等が出力される。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における車両のスリップ発生直後のように内燃機関に急激なトルクダウンが要求される過渡時における出力トルク制御の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図４を参照して説明する。ここで、図４は図２の処理に対応する各種制御信号等の遷移状態を示すタイムチャートである。なお、この出力トルク制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、ステップＳ１０１では、ＡＢＳ制御回路４０からトルクダウン要求があるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、車両のスリップ発生直後の過渡時のように急激なトルクダウンを必要とするときにはステップＳ１０２に移行し、トルクダウン制御を実行するためのトルクダウン許可フラグが「１（許可）」とされる（図４に示す時刻ｔ01参照）。次にステップＳ１０３に移行して、点火時期の遅角制御による排気温度上昇で触媒劣化することのない最大達成可能なトルクダウン率の制限値が予め算出される。
【００１９】
この点火時期の遅角制御によるトルクダウン率の制限値は、図４に示すように、安全側に余裕を持たせると共に、時間経過に連れて増大させる。つまり、トルクダウン実行時間が経過するほど、燃料系によるトルクダウン比率を増大させる側へ変更可能となるよう、時間に対するテーブル値として予め持つものとする。
【００２０】
次にステップＳ１０４に移行して、所定時間内であるかが判定される。ステップＳ１０４の判定条件が成立、即ち、トルクダウン実行時間が所定時間内と短いときにはステップＳ１０５に移行し、時間カウンタ積算として、トルクダウン実行時間を計測する時間カウンタのカウントアップが続行される（図４に示す時刻ｔ01〜ｔ07参照）。次にステップＳ１０６に移行して、ＡＢＳ制御回路４０からの過渡時におけるトルクダウン要求に見合うトルクダウン目標値と現状の内燃機関発生トルク値との比率が最終目標トルクダウン率として算出される。なお、現状の内燃機関発生トルク値は逐次、演算によって算出される。
【００２１】
次にステップＳ１０７に移行して、ステップＳ１０６で算出された最終目標トルクダウン率とステップＳ１０３で算出された点火時期の遅角制御による最大達成可能なトルクダウン率との比率が、燃料系によるトルクダウン率、具体的には減筒制御によるトルクダウン率として算出される。次にステップＳ１０８に移行して、内燃機関の全気筒数にステップＳ１０７で算出された減筒制御によるトルクダウン率が乗算されファイアリング（点火燃焼）気筒数が算出される。
【００２２】
次にステップＳ１０９に移行して、ステップＳ１０８で算出されたファイアリング気筒数算出値の小数点以下が切捨てられる。即ち、ファイアリング気筒数は整数値であり、点火時期の遅角制御による最大達成可能なトルクダウン率の制限値によってこれ以上、点火時期の遅角制御によるトルクダウン率への配分を増加することができないためである。次にステップＳ１１０に移行して、内燃機関の全気筒数からステップＳ１０９で小数点以下が切捨てられたファイアリング気筒数が減算され減筒数（減筒制御による休止気筒数）が算出され（図４に示す時刻ｔ01〜ｔ02、時刻ｔ04〜ｔ06参照）、本ルーチンを終了する。なお、ファイアリング気筒数算出値の小数点以下の切捨てによる減筒数の増加は、急激なトルクダウン要求に見合ったものとなる。
【００２３】
一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、トルクダウン要求がないとき、またはステップＳ１０４の判定条件が成立せず、即ち、トルクダウン実行時間が所定時間を越えているときにはステップＳ１１１に移行し、トルクダウン制御を実行するためのトルクダウン許可フラグが「０（不許可）」とされ、本ルーチンを終了する。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における点火時期の遅角制御による遅角量演算の処理手順を示す図３のフローチャートに基づき、図４を参照して説明する。なお、この遅角量演算ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００２５】
図３において、ステップＳ２０１で、上述の図２のステップＳ１０６で算出された最終目標トルクダウン率と減筒制御によるトルクダウン達成率との比率が点火時期の遅角制御により達成すべきトルクダウン率として算出される。ここで、減筒制御によるトルクダウン達成率は、ファイアリング気筒数と全気筒数との比率にて定義される。
【００２６】
次にステップＳ２０２に移行して、ステップＳ２０１で算出された点火時期の遅角制御により達成すべきトルクダウン率に現状の内燃機関の運転状態における周知のＭＢＴ(Minimum spark advance for Best Torque）を基準としたときのトルクずれ率が乗算されＭＢＴを基準としたときのトルクダウン要求率が算出される。
【００２７】
次にステップＳ２０３に移行して、ステップＳ２０２で算出されたＭＢＴを基準としたときのトルクダウン要求率に対するＭＢＴ発生の点火時期から遅角すべき点火時期が、予め適合によって設定されたテーブル（図示略）を用いたテーブル変換によって算出される。次にステップＳ２０４に移行して、現状の内燃機関の運転状態における点火時期からのずれ量からステップＳ２０３で算出されたＭＢＴ発生の点火時期から遅角すべき点火時期が減算され遅角すべき絶対値としての点火時期遅角量が算出され（図４参照）、本ルーチンを終了する。
【００２８】
ここで、図４の比較例として示す図５のタイムチャートについて説明する。図５に示すように、例えば、トルクダウン実行時間カウンタと排気温許容所定時間との比較により時間管理された過渡時の点火時期遅角量、減筒数及びスロットル開度によるスリップ制御では、過渡時から定常時となっても実トルクが目標トルクに未だ収束せず遅れ、スロットル開度もふらつくこととなる。したがって、過渡時における迅速なトルクダウンを達成することが困難であることが分かる。つまり、図５に示すようなスリップ制御で、点火時期の遅角制御と燃料供給減筒制御を組合せて迅速なトルクダウンを達成しようとしても、点火系及び燃料系へのはっきりとしたトルクダウン要求配分が分からないため、一律な制御量とするしかないのである。そして、所定時間経過した時点で突然に点火系及び燃料系による制御終了とされ、こののちではスロットル制御だけに頼ることとなるため、過渡時のトルクダウン要求に対する応答性や制御精度を向上することは無理であった。
【００２９】
これに対して、本実施例の内燃機関用制御装置によれば、燃料系及び点火系に対して適切なトルクダウン配分が実行され、車両のスリップ発生直後のように内燃機関に急激なトルクダウンが要求される過渡時において内燃機関に対して迅速に精度良く最適なトルクダウン制御を行なうことができる。
【００３０】
このように、本実施例の内燃機関用制御装置は、内燃機関１０の点火時期を制御する点火プラグ２５、点火回路２６、ＥＣＵ３０にて達成される点火時期制御手段と、内燃機関１０の燃料供給気筒を制御するインジェクタ２４、ＥＣＵ３０にて達成される燃料供給制御手段と、内燃機関１０のスロットルバルブ２１の開度を制御する電動モータ２２、スロットル開度センサ２３、ＥＣＵ３０にて達成されるスロットル制御手段と、ＡＢＳ制御回路４０から出力される車両のスリップ状態に応じて、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角制御、前記燃料供給制御手段による燃料供給気筒の減筒制御、前記スロットル制御手段によるスロットルバルブ２１の閉弁制御のうち少なくとも１つまたは何れかを組合せ、内燃機関１０の出力トルクを低減するＥＣＵ３０にて達成されるトルクダウン手段と、各種センサ情報から求められる内燃機関１０の現状の出力トルクに応じて点火時期の遅角制御によるトルクダウン率に制限値を設けるＥＣＵ３０にて達成される制限値設定手段とを具備するものである。したがって、点火時期の遅角制御、燃料供給気筒の減筒制御、スロットルバルブ２１の閉弁制御の組合せによる内燃機関１０の出力トルクの低減に際し、点火時期の遅角制御によるトルクダウン率に制限値が設けられることで内燃機関の排気温度の過上昇を防止しつつ、車両のスリップ状態を最適に抑制することができる。
【００３１】
また、本実施例の内燃機関用制御装置のＥＣＵ３０にて達成されるトルクダウン手段は、点火時期の遅角制御によるトルクダウン率に制限値を設けたのちの残りの低減すべき出力トルクを、燃料供給気筒の減筒制御による減筒にて達成するものである。これにより、点火時期の遅角制御及び燃料供給気筒の減筒制御に対するトルクダウン要求配分が適切に行なわれることとなる。
【００３２】
そして、本実施例の内燃機関用制御装置のインジェクタ２４、ＥＣＵ３０にて達成される燃料供給制御手段は、点火時期の遅角制御によるトルクダウン率から算出された燃料供給気筒の減筒数が整数値でないときには、その減筒数が多くなる方向に設定するものである。つまり、点火時期の遅角制御による最大達成可能なトルクダウン率の制限値によってこれ以上、点火時期の遅角制御によるトルクダウン率への配分を増加することができないため燃料供給気筒の減筒数が増加されるのである。これにより、点火時期の遅角制御及び燃料供給気筒の減筒制御に対し明確にトルクダウン要求配分され、点火時期の遅角制御によるトルクダウンが最大限有効に行なわれることとなる。
【００３３】
更に、本実施例の内燃機関用制御装置の点火回路２６、ＥＣＵ３０にて達成される点火時期制御手段は、燃料供給気筒の減筒数が確定されたのち、点火時期の遅角量を算出するものである。このように、燃料供給気筒の減筒数が確定されたのちであるため、内燃機関の現状の出力トルクに応じた最適な点火時期の遅角量が算出されることとなる。
【００３４】
また、本実施例の内燃機関用制御装置のＥＣＵ３０にて達成される制限値設定手段は、点火時期の遅角制御によるトルクダウン率の制限値を時間経過に連れて増大するものである。これにより、車両のスリップ発生直後のような過渡時のトルクダウン要求に対して迅速に精度良く、点火時期の遅角制御、燃料供給気筒の減筒制御、スロットルバルブ２１の閉弁制御が行なわれ、車両のスリップ状態を最適に抑制することができる。
【００３５】
ところで、上記実施例では、ＡＢＳ制御回路４０から内燃機関１０に対するトルクダウン要求に関わる信号等が入力されているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、車両の左右・前後輪に配設された車輪速センサからの各車輪速信号をＥＣＵ３０に直接入力し、ＥＣＵ３０にて内燃機関１０に対するトルクダウンへの要求を生成するようにしても、同様の作用・効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける出力トルク制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける遅角量演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は図２及び図３の処理に対応する各種制御信号等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図５】図５は図４の比較例として各種制御信号等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
２１ スロットルバルブ
２２ 電動モータ
２３ スロットル開度センサ
２４ インジェクタ
２５ 点火プラグ
２６ 点火回路
３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
４０ ＡＢＳ制御回路

Claims (1)

1. 内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
   前記内燃機関の燃料供給気筒を制御する燃料供給制御手段と、
   前記内燃機関のスロットルバルブの開度を制御するスロットル制御手段と、
   車両のスリップ状態に応じて、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角制御、前記燃料供給制御手段による燃料供給気筒の減筒制御、前記スロットル制御手段による前記スロットルバルブの閉弁制御を組合せ、前記内燃機関の出力トルクを低減するトルクダウン手段と、
   前記内燃機関の排気温度の過上昇を防止すべく前記内燃機関の現状の出力トルクに応じて前記点火時期の遅角制御によるトルクダウン率に制限値を設ける制限値設定手段とを具備し、
   前記制限値設定手段は、前記点火時期の遅角制御によるトルクダウン率の制限値を時間経過に連れて増大することを特徴とする内燃機関用制御装置。

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