JP4679608B2 - 内燃機関のスロットル弁制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルコールを燃料として使用する内燃機関のスロットル弁制御装置に関し、特に機関の冷間始動直後にスロットル弁の急激な開弁を規制するものに関する。

特許文献１には、スロットル弁の開弁速度をエンジンの暖機状態に応じて設定するスロットル制御装置が示されている。この装置によれば、機関冷却水温が所定温度より低いときは、機関冷却水温に応じた上限速度以下に開弁速度が規制される。これにより、機関の冷間始動直後にスロットル弁が急激に開弁され、機関に供給される混合気が希薄化することが防止される。

また特許文献２には、アルコールを含む燃料中のアルコール濃度に応じてスロットル弁の開弁速度を制御する方法が示されている。この方法によれば、アクセルペダルの踏み込み速度からスロットル弁開弁速度を求めるときに、アルコール濃度が高くなるほど、スロットル弁開弁速度が遅くなるように制御される。

実公平３−１３５４１号公報 特許第３０４４７１９号公報

機関の燃焼状態に最も大きく影響する燃焼室内温度は機関始動後（自立運転開始後）の経過時間が長くなるほど高くなるが、上記特許文献１に示された装置ではこの点が考慮されていない。すなわち、燃焼室内温度が上昇しても機関冷却水温が上昇するまでには遅れがあり、機関冷却水温が低い間は、スロットル弁開度の増加速度が必要以上に規制され、運転性の悪化を招く場合がある。

また特許文献２に示された方法は、アクセルペダル操作に対応する加速度合がアルコール濃度に拘わらず一定とすることを目的としたものであり、機関始動直後における燃焼状態の悪化を防止するための手法を提供するものではない。

本発明は上述した点に着目してなされたものであり、アルコールを燃料として使用する内燃機関の始動直後における燃焼状態の悪化を確実に防止しつつ、運転者の加速要求に対する応答性を向上させることができるスロットル弁制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関のスロットル弁の開度（ＴＨ）を目標開度（ＴＨＯ）と一致するように制御する、内燃機関のスロットル弁制御装置において、少なくとも前記機関の温度を示す温度パラメータ（ＴＷ）に応じて前記スロットル弁開度の変化量の規制値（ＤＴＨＴＷＧ）を設定する規制値設定手段と、前記規制値（ＤＴＨＴＷＧ）の範囲内で前記目標開度（ＴＨＯＭＸＴＷＤ，ＴＨＯ）を設定する目標開度設定手段とを備え、前記機関はアルコールを燃料として使用するものであり、前記規制値設定手段は、前記温度パラメータ（ＴＷ）と燃料中のアルコール濃度（ＫＲＥＦＢＳ）とに応じて前記規制値の上限値（ＤＴＨＴＷＮ）及び下限値（ＤＴＨＴＷＮＢＳ）を設定する上下限値設定手段と、前記機関の始動後の経過時間（ＣＴＡＣＲ）に応じて前記下限値（ＤＴＨＴＷＮＢＳ）から前記上限値（ＤＴＨＴＷＮ）へ徐々に移行するように前記規制値（ＤＴＨＴＷＧ）を設定する移行制御手段とを有し、前記上下限値設定手段は、前記温度パラメータ（ＴＷ）及び前記アルコール濃度（ＫＲＥＦＢＳ）に応じて前記上限値（ＤＴＨＴＷＮ）を算出するとともに、前記機関の始動開始時における前記機関の温度を示す初期温度パラメータ（ＴＷＩＮＩ）及び前記アルコール濃度（ＫＲＥＦＢＳ）に応じて前記下限値（ＤＴＨＴＷＮＢＳ）を算出し、前記上限値及び下限値（ＤＴＨＴＷＮ，ＤＴＨＴＷＮＢＳ）は、前記アルコール濃度（ＫＲＥＦＢＳ）が増加するほど減少するように設定され、前記移行制御手段は、前記機関の始動後の点火回数（ＣＴＡＣＲ）の増加に伴って、前記規制値（ＤＴＨＴＷＧ）を前記下限値（ＤＴＨＴＷＮＢＳ）から前記上限値（ＤＴＨＴＷＮ）へ移行させるとともに、前記初期温度パラメータ（ＴＷＩＮＩ）が高くなるほど前記規制値（ＤＴＨＴＷＧ）が前記上限値（ＤＴＨＴＷＮ）側の値となるように設定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のスロットル弁制御装置において、前記目標開度設定手段により設定された目標開度（ＴＨＯＭＸＴＷＤ，ＴＨＯ）が、前記機関のアイドル状態を維持するために必要な所定スロットル弁開度（ＴＨＩＣＭＤ）より小さいときは、前記目標開度（ＴＨＯＭＸＴＷＤ，ＴＨＯ）を前記所定スロットル弁開度（ＴＨＩＣＭＤ）に変更する修正手段をさらに備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機関温度を示す温度パラメータ及び燃料中のアルコール濃度に応じてスロットル弁開度変化量の規制値の上限値及び下限値が設定され、機関始動後の経過時間に応じて下限値から上限値へ徐々に移行するように規制値が設定される。したがって、始動直後は規制値が下限値近傍に設定され、失火を確実に防止することができる。また始動後の時間経過に伴う燃焼室温度の上昇に対応して規制値が上限値に向かって徐々に増加するので、運転者の加速要求に対する応答性を向上させることができる。さらに下限値は、機関の始動開始時における機関温度を示す初期温度パラメータ及び燃料中のアルコール濃度に応じて算出され、上限値は、温度パラメータ及びアルコール濃度に応じて算出される。具体的には、上限値及び下限値はアルコール濃度が高くなるほど減少するように設定されるため、アルコール濃度が高く失火し易い燃料を使用している場合には、失火防止と運転性の向上をともに達成し、アルコール濃度が比較的低く失火のおそれが小さい場合には、必要以上の規制を回避することができる。さらに始動開始時の機関温度と点火回数は、燃焼室内温度と強い相関があるので、機関始動後の点火回数の増加に伴って、規制値を下限値から上限値へ移行させるとともに、初期温度パラメータが高くなるほど規制値が上限値側の値となるように設定することにより、燃焼室温度の推移に応じた制御が可能となり、必要以上の規制を回避することができる。

請求項２に記載の発明によれば、目標開度が、機関のアイドル状態を維持するために必要な所定スロットル弁開度より小さいときは、所定スロットル弁開度に変更されるので、アイドル状態で燃焼状態が不安定化することを回避することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、アルコール、ガソリン、及びそれらの混合物を燃料として運転可能な４気筒のエンジンである。エンジン１の吸気管２には、スロットル弁３が設けられている。スロットル弁３にはスロットル弁３を駆動するアクチュエータ４が接続されており、アクチュエータ４は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に接続されている。ＥＣＵ５は、アクチュエータ４を介してスロットル弁３の開度ＴＨを制御する。スロットル弁３には、スロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ２２が連結されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。

燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の図示しない吸気弁の少し上流側に気筒毎に設けられている。燃料噴射弁６は燃料通路８を介して燃料タンク９に接続されている。

燃料噴射弁６はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により開弁時間及び開弁時期が制御される。吸気管２のスロットル弁３の下流側には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ２３、及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ２４が装着されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

エンジン１には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ２５が設けられており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ２５は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

エンジン１の本体にはエンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ２６が装着されており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。エンジン１の排気管１２には排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）２７が設けられており、ＬＡＦセンサ２７の検出信号はＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２８及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２９が接続されており、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、アクチュエータ４、及び各気筒の点火プラグ（図示せず）に駆動信号を供給する出力回路から構成される。

ＥＣＵ５は、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥなどのエンジン運転状態に応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＯを算出し、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＯと一致するように、アクチュエータ４を制御する。

図２及び図３は、スロットル弁開度ＴＨの増加速度を規制するパラメータである増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に実行される。増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤは、機関の始動直後においてスロットル弁開度ＴＨの単位時間当たりの増加量（増加速度）を規制するためのパラメータである。

ステップＳ１１では、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて算出される指令開度ＴＨＯＭＩにアイドル開度ＴＨＩＣＭＤを加算することにより、要求開度ＴＨＳＥＬＴＷを算出する。アイドル開度ＴＨＩＣＭＤはエンジン１のアイドル状態を維持するために必要な最小のスロットル弁開度である。

ステップＳ１２では、要求開度ＴＨＳＥＬＴＷが、図示しない他の処理で算出される最大開度の最小値である上限値ＴＨＯＭＡＸＴ（前回値）より大きいか否かを判別する。ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、リミット処理後要求開度ＴＨＳＥＬＴＷＤを上限値ＴＨＯＭＡＸＴに設定する（ステップＳ１３）一方、ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、リミット処理後要求開度ＴＨＳＥＬＴＷＤを要求開度ＴＨＳＥＬＴＷに設定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１５では、ＤＢＷ故障フラグＦＦＳＰＥＴＤＥＦが「１」であるか否かを判別する。ＤＢＷ故障フラグＦＦＳＰＥＴＤＥＦは、スロットル弁３の駆動装置（例えばアクチュエータ２２）の故障が検出されたとき、「１」に設定される。ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ３７（図３）に進み、増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤを最大値ＴＨＭＡＸ０に設定する。最大値ＴＨＭＡＸ０は、スロットル弁開度ＴＨの最大値に設定されており、ステップＳ３７を実行することにより、増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤによる制限が実質的に行われなくなる。

ステップＳ１５でＦＦＳＰＥＴＤＥＦ＝０であるときは、冷却水温センサ故障フラグＦＦＳＡ０６が「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。冷却水温センサ故障フラグＦＦＳＡ０６は、冷却水温センサ２６の故障が検出されたとき「１」に設定される。ＦＦＳＡ０６＝１であるときは、冷却水温ＴＷ及び初期冷却水温ＴＷＩＮＩをいずれも所定水温ＴＨＦ（例えば−４０℃）に設定し（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に進む。初期冷却水温ＴＷＩＮＩは、エンジン１の始動開始時点に検出され、記憶された冷却水温である。ステップＳ１６の答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ１８に進む。この場合には、検出された冷却水温ＴＷ及び記憶された初期冷却水温ＴＷＩＮＩが、以下に説明するステップＳ１８〜Ｓ２０の演算に適用される。

ステップＳ１８では、冷却水温ＴＷ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて図５（ａ）に示すＤＴＨＴＷＮマップを検索し、上限変化量ＤＴＨＴＷＮを算出する。アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、図８に示す処理で算出され、使用している燃料中のアルコール濃度を示すパラメータである。本実施形態では、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、アルコール濃度が１００％のとき「１．２」をとり、アルコール濃度が０％（ガソリン１００％）のとき「０．７」をとるように設定される。

図５（ａ）のラインＬ１，Ｌ２，及びＬ３が、それぞれ所定アルコール濃度に対応する所定値ＫＲＥＦＢＳ１（例えばアルコール濃度２２％程度に相当する値），ＫＲＥＦＢＳ２（例えばアルコール濃度６４％程度に相当する値），及びＫＲＥＦＢＳ３（例えばアルコール濃度９６％程度に相当する値）に対応しており、ＫＲＥＦＢＳ１＜ＫＲＥＦＢＳ２＜ＫＲＥＦＢＳ３なる関係が成立する。なお、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが所定値ＫＲＥＦＢＳ１、ＫＲＥＦＢＳ２、及びＫＲＥＦＢＳ３以外の値をとるときは、補間演算または外挿演算により、上限変化量ＤＴＨＴＷＮが算出される。

図５（ａ）に示すＤＴＨＴＷＮマップは、基本的には、冷却水温ＴＷが高くなるほど上限変化量ＤＴＨＴＷＮが増加し、かつアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが増加するほど上限変化量ＤＴＨＴＷＮが減少するように設定されている。上限変化量ＤＴＨＴＷＮは、エンジン始動完了時点（クランキングが終了し自立運転を開始した時点）から所定時間（例えば１０秒）経過後において許容できるスロットル弁開度の増加速度に相当する。

ステップＳ１９では、初期冷却水温ＴＷＩＮＩ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて図５（ｂ）に示すＤＴＨＴＷＮＢＳマップを検索し、下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳを算出する。

図５（ｂ）のラインＬ１１，Ｌ１２，及びＬ１３が、それぞれ所定値ＫＲＥＦＢＳ１，ＫＲＥＦＢＳ２，及びＫＲＥＦＢＳ３に対応している。アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが所定値ＫＲＥＦＢＳ１、ＫＲＥＦＢＳ２、及びＫＲＥＦＢＳ３以外の値をとるときは、補間演算または外挿演算により、下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳが算出される。

図５（ｂ）に示すＤＴＨＴＷＮＢＳマップは、基本的には、初期冷却水温ＴＷＩＮＩが高くなるほど下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳが増加し、かつアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが増加するほど下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳが減少するように設定されている。アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが同一であれば、ＤＴＨＴＷＮ＞ＤＴＨＴＷＮＢＳなる関係が成立する。下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳは、エンジン始動直後において許容できるスロットル弁開度の増加速度に相当する。

ステップＳ２０では、点火回数ＣＴＡＣＲ及び初期冷却水温ＴＷＩＮＩに応じて図５（ｃ）に示すＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲマップを検索し、移行係数ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲを算出する。点火回数ＣＴＡＣＲは、エンジン１の始動完了時点からの点火回数である。図５（ｃ）のラインＬ２１が初期冷却水温ＴＷＩＮＩが「−１０℃」である場合に対応し、ラインＬ２２が初期冷却水温ＴＷＩＮＩが「２０℃」である場合に対応し、ラインＬ２３が初期冷却水温ＴＷＩＮＩが「７０℃」である場合に対応する。すなわちＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲマップは、初期冷却水温ＴＷＩＮＩが高くなるほど移行係数ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲが減少し、かつ点火回数ＣＴＡＣＲが増加するほど移行係数ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲが減少するように設定されている。図５（ｃ）に示すＣＴ１〜ＣＴ４は、それぞれ例えば「３００」、「６００」、「８００」及び「１０００」に設定される。なお、初期冷却水温ＴＷＩＮＩが「−１０℃」、「２０℃」、「７０℃」以外の温度であるときは、補間演算または外挿演算により、移行係数ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲが算出される。

ステップＳ２１では、上限変化量ＤＴＨＴＷＮ、下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳ、及び移行係数ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲを下記式（１）に適用し、基本変化量ＤＴＨＴＷＮＸＦを算出する。
ＤＴＨＴＷＮＸＦ＝ＤＴＨＴＷＮ
−ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲ×（ＤＴＨＴＷＮ−ＤＴＨＴＷＮＢＳ）
（１）

ステップＳ２２では、エンジン回転数ＮＥに応じて図５（ｄ）に示すＫＮＴＨＴＷＮテーブルを検索し、回転数補正係数ＫＮＴＨＴＷＮを算出する。ＫＮＴＨＴＷＮテーブルは、所定回転数ＮＥ１からＮＥ２の範囲（例えば１０００〜３０００ｒｐｍの範囲）でエンジン回転数ＮＥが低くなるほど、回転数補正係数ＫＮＴＨＴＷＮが減少するように設定されている。エンジン回転数ＮＥが低くなるほど、スロットル弁の急激な開弁による、燃焼状態が悪化が起きやすくなることを考慮したものである。回転数補正係数ＫＮＴＨＴＷＮを適用することにより、特にエンジン回転数ＮＥが低い運転状態における燃焼状態の悪化を防止することができる。

ステップＳ２３では、基本変化量ＤＴＨＴＷＮＸＦに回転数補正係数ＫＮＴＨＴＷＮを乗算することにより、規制変化量ＤＴＨＴＷＧを算出する。
続く図３のステップＳ３１では、図４に示すＦＴＨＴＷＧＣＮＤ設定処理を実行し、漸増制御実行フラグＦＴＨＴＷＧＣＮＤの設定を行う。

図４のステップＳ５１では、エンジン回転数ＮＥ及び冷却水温ＴＷに応じてＴＨＴＷＧＭＩＮマップ（図示せず）を検索し、判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮを算出する。ＴＨＴＷＧＭＩＮマップは、基本的には、エンジン回転数ＮＥが増加するほど判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮが増加し、かつ冷却水温ＴＷが高くなるほど判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮが増加するように設定されている。また判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮは、比較的低い開度の範囲（例えば３度〜１５度程度）に設定される。

ステップＳ５２では、リミット処理後要求開度ＴＨＳＥＬＴＷＤが判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮより大きいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、スロットル弁開度の漸増制御を実行すべきと判定し、漸増制御実行フラグＦＴＨＴＷＧＣＮＤを「１」に設定する（ステップＳ５４）。ステップＳ５２の答が否定（ＮＯ）であるときは、スロットル弁開度の漸増制御を実行する必要がないと判定し、漸増制御実行フラグＦＴＨＴＷＧＣＮＤを「０」に設定する（ステップＳ５３）。

図３に戻り、ステップＳ３２では、漸増制御実行フラグＦＴＨＴＷＧＣＮＤが「１」であるか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ３７に進み、漸増制御を実行しない。ＦＴＨＴＷＧＣＮＤ＝０であって、ステップＳ３２の答が否定（ＮＯ）となるときは、エンジン回転数ＮＥが比較的高い回転数域にあるか、またはエンジン冷却水温ＴＷが比較的高い温度域にあり、且つ要求されるスロットル弁開度が比較的低いときであり、燃焼状態が比較的安定に維持されるためスロットル弁開度の増加量を規制する必要がない。したがって、ステップＳ３１及びＳ３２により、必要以上の規制を回避することができる。なお、判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮは、上述したようにエンジン回転数ＮＥと冷却水温ＴＷの双方に基づき算出することが好ましいが、エンジン回転数ＮＥと冷却水温ＴＷのいずれか一方に基づき算出するものとしても構わない。この場合、エンジン回転数ＮＥが増加するほど判定開度ＴＨＴＷＭＩＮが増加する。あるいは冷却水温ＴＷが高くなるほど判定開度ＴＨＴＷＭＩＮが増加する。

ステップＳ３２で漸増制御実行フラグＦＴＨＴＷＧＣＮＤが「１」であるときは、目標開度ＴＨＯ（前回値）が判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮ以上であるか否かを判別する（ステップＳ３３）。この答が否定（ＮＯ）であるときは、暫定値ＴＨＴＷＧＴＭＰを判定開度ＴＨＴＷＧＭＩＮに設定し（ステップＳ３４）、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３３でＴＨＯ≧ＴＨＴＷＧＭＩＮであるときは、下記式（２）に目標開度ＴＨＯ（前回値）及び規制変化量ＤＴＨＴＷＧを適用し、暫定値ＴＨＴＷＧＴＭＰを算出する（ステップＳ３５）。
ＴＨＴＷＧＴＭＰ＝ＴＨＯ＋ＤＴＨＴＷＧ （２）

ステップＳ３６では、算出した暫定値ＴＨＴＷＧＴＭＰがリミット処理後要求開度ＴＨＳＥＬＴＷＤ以下であるか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、漸増制御を実行する必要がないので、前記ステップＳ３７に進む。一方、ステップＳ３６でＴＨＴＷＧＴＭＰ≦ＴＨＳＥＬＴＷＤであるときは、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８では、暫定値ＴＨＴＷＧＴＭＰがアイドル開度ＴＨＩＣＭＤより大きいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤを暫定値ＴＨＴＷＧＴＭＰに設定する（ステップＳ４０）。ＴＨＴＨＧＴＭＰ≦ＴＨＩＣＭＤであるときは、増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤをアイドル開度ＴＨＩＣＭＤに設定する（ステップＳ３９）。

図６は目標開度ＴＨＯを算出する処理のフローチャートである。この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで図２及び図３に示す処理の実行後に実行される。
ステップＳ６１では、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて指令開度ＴＨＯＭＩを算出する。基本的にはアクセルペダル操作量ＡＰが増加するほど指令開度ＴＨＯＭＩが増加するように設定される。ステップＳ６２では、指令開度ＴＨＯＭＩにアイドル開度ＴＨＩＣＭＤを加算することにより、目標開度ＴＨＯを算出する。

ステップＳ６３で、図２及び図３の処理で算出された増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤと、他の処理で算出される最大開度の最小値である上限値ＴＨＯＭＡＸＴとの小さい方を選択することにより、上限開度ＴＨＯＭＡＸを算出する。

ステップＳ６４で目標開度ＴＨＯが上限開度ＴＨＯＭＡＸより大きいか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、目標開度ＴＨＯを上限開度ＴＨＯＭＡＸに設定する（ステップＳ６５）。ＴＨＯ≦ＴＨＯＭＡＸであるときは、直ちに本処理を終了する。

規制変化量ＤＴＨＴＷＧによる目標開度の増加量（増加速度）に比べて、指令開度ＴＨＯＭＩの増加量（増加速度）が大きい場合には、規制変化量ＤＴＨＴＷＧを前回目標開度に加算することにより算出される増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤが目標開度ＴＨＯとされる。したがって、目標開度ＴＨＯの増加速度が規制変化量ＤＴＨＴＷＧに応じて規制され、最終的にスロットル弁開度ＴＨの増加速度が規制される。

次に図８及び図９を参照してアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳの算出手法を説明する。アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳの算出は、蒸発燃料のパージを行っておらず、かつ燃料供給を遮断していないときに実行される。算出されたアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、エンジン停止中も記憶内容が保持されるメモリに格納され、次のエンジン始動時には当該メモリから読み出したアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが使用される。

ステップＳ７１では、ＬＡＦセンサ２７の出力から燃焼室内の混合気の空燃比Ａ／Ｆを算出する。ステップＳ７２では、空燃比Ａ／Ｆに応じて図９に示すＫＡＦテーブルを検索し、フィードバック係数ＫＡＦを算出する。ＫＡＦテーブルは、空燃比Ａ／Ｆが増加するほどフィードバック係数ＫＡＦが増加するように設定されている。

ステップＳ７３では、下記式（３）にフィードバック係数ＫＡＦを適用し、なましフィードバック係数ＫＲＥＦＸを算出する。式（３）のＣＲＥＦは「０」から「１」の間の値に設定されるなまし係数であり、右辺のＫＲＥＦＸは前回算出値である。
ＫＲＥＦＸ＝ＣＲＥＦ×ＫＡＦ＋（１−ＣＲＥＦ）×ＫＲＥＦＸ （３）

ステップＳ７４では、下記式（４）になましフィードバック係数ＫＲＥＦＸを適用し、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳを更新する。右辺のＫＲＥＦＢＳは前回算出値である。
ＫＲＥＦＢＳ＝ＫＲＥＦＢＳ×ＫＲＥＦＸ （４）

算出されたフィードバック係数ＫＡＦ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、下記式（５）に適用され、燃料噴射量ＴＯＵＴが算出される。式（５）のＴＩＭはエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じて算出される基本燃料量であり、Ｋ１はエンジン運転状態に応じて設定される他の補正係数である。
ＴＯＵＴＭ＝ＴＩＭ×ＫＡＦ×ＫＲＥＦＢＳ×Ｋ１ （５）

燃料のアルコール濃度が高くなるほど、検出空燃比Ａ／Ｆが増加し、フィードバック係数ＫＡＦが増加するので、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが増加する。燃料が一定でアルコール濃度が変化しなければ、フィードバック係数ＫＡＦは、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳの増加に伴って減少し、なましフィードバック係数ＫＲＥＦＸは「１．０」に収束する。その結果、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳもアルコール濃度に対応する値に収束する。

以上詳述したように本実施形態では、冷却水温ＴＷ及び使用している燃料のアルコール濃度を示すアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて上限変化量ＤＴＨＴＷＮ及び下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳが設定され、機関始動後の経過時間を示す点火回数ＣＴＡＣＲに応じて設定される移行係数ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲを用いて、図７に示すように（時刻ｔ０が始動完了時点を示す）、下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳから上限変化量ＤＴＨＴＷＮへ徐々に移行するように規制変化量ＤＴＨＴＷＧが設定される。したがって、始動直後は規制変化量ＤＴＨＴＷＧが下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳ近傍に設定され、失火を確実に防止することができる。また始動後の時間経過に伴う燃焼室温度の上昇に対応して規制変化量ＤＴＨＴＷＧが上限変化量ＤＴＨＴＷＮに向かって徐々に増加するので、運転者の加速要求に対する応答性を向上させることができる。さらに上限変化量ＤＴＨＴＷＮ及び下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳは燃料中のアルコール濃度に応じた値に設定されるため、アルコール濃度が高く失火し易い燃料を使用している場合には、失火防止と運転性の向上をともに達成し、アルコール濃度が比較的低く失火のおそれが小さい場合には、必要以上の規制を回避することができる。

また初期冷却水温ＴＷＩＮＩと点火回数ＣＴＡＣＲは、燃焼室内温度と強い相関があるので、点火回数ＣＴＡＣＲだけでなく、初期冷却水温ＴＷＩＮＩも考慮して移行係数ＫＴＨＯＭＸＴＷＤＡＣＲを設定することにより、燃焼室温度の推移に応じた制御が可能となり、必要以上の規制を回避することができる。

また暫定値ＴＨＴＷＧＴＭＰが、アイドル状態を維持するために必要な最小スロットル弁開度であるアイドル開度ＴＨＩＣＭＤより小さいときは、増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤがアイドル開度ＴＨＩＣＭＤに直ちに変更されるので、アイドル状態で燃焼状態が不安定化することを回避することができる。

本実施形態では、増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤが、他の処理で設定される最大開度から決まる上限値ＴＨＯＭＡＸＴより小さいとき、すなわち増加量規制最大開度ＴＨＯＭＸＴＷＤが目標開度ＴＨＯに設定されるときに、上述した効果が得られるものであることはいうまでもない。

本実施形態では、ＥＣＵ５が、規制値設定手段、目標開度設定手段、上下限値設定手段、移行制御手段、及び修正手段を構成する。具体的には、図２及び図３の処理が規制値設定手段に相当し、図６の処理が目標開度設定手段に相当する。また、図２のステップＳ１８，Ｓ１９が上下限値設定手段に相当し、ステップＳ２０〜Ｓ２３及びステップＳ３１〜Ｓ３５が移行制御手段に相当し、ステップＳ３８，Ｓ３９が修正手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、アルコールを含む燃料を使用する内燃機関を制御対象とする例を示したが、本願発明は、アルコールを含む主燃料とガソリン濃度が比較的高い副燃料の２系統の燃料供給手段を備える内燃機関にも適用可能である。その場合には、上限変化量ＤＴＨＴＷＮ及び下限変化量ＤＴＨＴＷＮＢＳの算出に適用するアルコール濃度としては、主燃料のアルコール濃度を用いる。

また図５（ｂ）に示すＤＴＨＴＷＮＢＳマップは、初期冷却水温ＴＷＩＮＩ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて設定されているが、冷却水温ＴＷ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて、図５（ｂ）に示すＤＴＨＴＷＮＢＳマップと同様に設定するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、エンジン温度を示すパラメータとして冷却水温ＴＷを使用したが、潤滑油温度、あるいはエンジン１の所定箇所の温度を使用してもよい。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどのスロットル弁制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 スロットル弁開度の増加速度を規制するパラメータである増加量規制最大開度（ＴＨＯＭＸＴＷＤ）を算出する処理のフローチャートである。 スロットル弁開度の増加速度を規制するパラメータである増加量規制最大開度（ＴＨＯＭＸＴＷＤ）を算出する処理のフローチャートである。 図３の処理で実行されるフラグ設定サブルーチンのフローチャートである。 図２〜４の処理で参照されるテーブルまたはマップを示す図である。 スロットル弁の目標開度（ＴＨＯ）を算出する処理のフローチャートである。 図２及び図３の処理による制御を説明するためのタイムチャートである。 アルコール濃度パラメータ（ＫＲＥＦＢＳ）の算出手法を説明するためのフローチャートである。 図８の処理で参照されるテーブルを示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気管
３ スロットル弁
４ アクチュエータ
５ 電子制御ユニット（規制値設定手段、目標開度設定手段、上下限値設定手段、移行制御手段、修正手段）
２２ スロットル弁開度センサ
２６ エンジン冷却水温センサ
２７ 酸素濃度センサ
２８ アクセルセンサ

Claims (2)

1. 内燃機関のスロットル弁の開度を目標開度と一致するように制御する、内燃機関のスロットル弁制御装置において、
   少なくとも前記機関の温度を示す温度パラメータに応じて前記スロットル弁開度の変化量の規制値を設定する規制値設定手段と、
   前記規制値の範囲内で前記目標開度を設定する目標開度設定手段とを備え、
   前記機関はアルコールを燃料として使用するものであり、
   前記規制値設定手段は、前記温度パラメータと燃料中のアルコール濃度とに応じて前記規制値の上限値及び下限値を設定する上下限値設定手段と、前記機関の始動後の経過時間に応じて前記下限値から前記上限値へ徐々に移行するように前記規制値を設定する移行制御手段とを有し、
   前記上下限値設定手段は、前記温度パラメータ及び前記アルコール濃度に応じて前記上限値を算出するとともに、前記機関の始動開始時における前記機関の温度を示す初期温度パラメータ及び前記アルコール濃度に応じて前記下限値を算出し、
   前記上限値及び下限値は、前記アルコール濃度が増加するほど減少するように設定され、
   前記移行制御手段は、前記機関の始動後の点火回数の増加に伴って、前記規制値を前記下限値から前記上限値へ移行させるとともに、前記初期温度パラメータが高くなるほど前記規制値が前記上限値側の値となるように設定することを特徴とする内燃機関のスロットル弁制御装置。
2. 前記目標開度設定手段により設定された目標開度が、前記機関のアイドル状態を維持するために必要な所定スロットル弁開度より小さいときは、前記目標開度を前記所定スロットル弁開度に変更する修正手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のスロットル弁制御装置。

Images