JP5270504B2 - 内燃機関の運転制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料供給を停止する前に、トルクを徐々に低減するように点火時期を制御する内燃機関の運転制御装置に関するものである。

従来、車両に搭載されるエンジンは、所定の減速運転条件、例えばスロットル弁の開度がアイドル運転状態であることが成立すると、所定の遅延時間の後に燃料供給の停止（以下、燃料カットと称する）を実施する。このように、所定の減速条件の成立と実際の燃料カット実施までの間に所定の遅延時間を設定することで、燃料カット時のトルク変動（トルク段差）を少なくしている。

例えば特許文献１では、燃料カットの実施に先立つ所定の遅延時間内において、その遅延時間より短い遅延時間の経過の後に点火時期を徐々に遅角させ、所定の遅延時間が経過した時点で燃料カットを実施している。このような構成にすることにより、トルクの減少を点火時期により行うことで、上記トルク変動をより効果的に少なくしている。

特許第３７４５２１号公報

ところで、渋滞の場合などを含め、アクセルペダルをごく僅かに踏んで走行を継続している場合に、スロットル弁の開度がアイドル運転状態のものになると、燃料カット前の点火時期の遅角制御によりトルクを減少させることで、車速が低下する。しかしながら、運転者は、アクセルペダルを踏んでいることで、微速で車両を走行させたいと考えているので、車速が低下すると、運転者は車速を維持するためにアクセルペダルを踏み込むことになる。この結果、低下しかけた車速は上昇し、スロットル弁開度はアイドル運転状態ではないものとなり、トルクも上昇する。このように、車速が上昇することで、運転者がアクセルペダルの踏み込みを戻すと、再度、スロットル弁開度はアイドル状態となる。

このようなエンジンの制御を繰り返すと、トルクの低下と上昇とが繰り返されるために、車両の挙動が不安定になり、ドライバビリティを低下させることになった。

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関の運転制御装置は、スロットル弁を備えて、アクセル操作体を備える車両に搭載される内燃機関であり、内燃機関は、スロットル弁開度がアイドル運転状態であることを示すアイドル信号を出力するアイドルスイッチを備え、車両は、アクセル操作体の作動量に対応する作動量信号を出力するアクセル作動量検出器を備え、アイドルスイッチから出力されるアイドル信号とアクセル作動量検出器から出力される作動量信号とに基づいて内燃機関の点火時期を制御する内燃機関の運転制御装置であって、アイドルスイッチがアイドル信号を出力し、かつアクセル操作体が操作されていないことを示す作動量信号をアクセル作動量検出器が出力する場合に、燃料供給の停止前に所定の遅角量で点火時期を徐々に遅角させる第一遅角制御手段と、アイドルスイッチがアイドル信号を出力し、かつアクセル操作体が操作されていることを示す作動量信号をアクセル作動量検出器が出力する場合に、燃料供給の停止前に第一遅角手段における所定の遅角量より小なる遅角量で徐々に点火時期を遅角させる第二遅角制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明におけるアクセル操作体とは、四輪の乗用車などにおけるアクセルペダル、二輪車におけるアクセルグリップなどを指すものである。

又、アクセル作動量検出器とは、アクセル操作体の作動量に対応する出力信号を出力するアクセルセンサ、アクセル操作体が操作されていることと操作されていないことを判別することができる信号、例えば二値信号を出力するアクセルスイッチなどを指すものである。この場合、アクセルスイッチは、有接点のもの、無接点のもの何れであっても用いることができることは言うまでもない。

このような構成において、スロットル弁開度が内燃機関のアイドル運転状態となっている場合で、かつアクセル操作体が操作されていない場合は、アイドルスイッチはアイドル信号を出力し、アクセル作動量検出器はアクセル操作体が操作されていないことを示す作動量信号を出力する。これにより、運転者が停車する意思であると判断して、第一遅角制御手段により燃料供給を停止する前に所定の遅角量で点火時期を徐々に遅角する。したがって、燃料供給の停止を実施する際に生じるトルク変動の衝撃を緩和するとともに、燃料供給の停止を実施するまでの時間を可及的に速やかにすることで、燃費を向上させることが可能になる。

これに対して、内燃機関のアイドル運転状態となっている場合で、かつアクセル操作体が操作されている場合は、アイドルスイッチはアイドル信号を出力し、アクセル作動量検出器はアクセル操作体が操作されていることを示す作動量信号を出力する。これにより、運転者は徐行する意思であると判断して、第二遅角制御手段により燃料供給を停止する前に所定の遅角量より小なる遅角量で点火時期を徐々に遅角する。したがって、燃料供給の停止を実施する際のトルク変動によるドライバビリティを改善することが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、スロットル弁開度はアイドル運転状態であるが、アクセル操作体を操作している場合に、点火時期を遅角させることにより、車両の走行時におけるトルク変動を抑制することができ、ドライバビリティを改善することができる。

また、徐々に点火時期を遅角させることで、燃料供給の停止までのトルクをスムーズに変化させ、燃料供給の停止をできるだけ早く実施させることで燃費を向上させることができる。

本発明の構成を示すブロック図。 同実施形態の概略制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態の内燃機関（以下、エンジンと称する）は、スロットル弁を電動機で開閉する電子制御式スロットル弁、いわゆる電子スロットルを制御するものである。エンジンは、スロットル弁を備える例えば火花点火式のものである。

電子スロットルの概略構成を図１に示す。電子スロットルは、アクセル操作体たるアクセルペダル１の作動量を検出するアクセル作動量検出器たるアクセルセンサ２と、エンジンのスロットル弁３のアイドル運転状態の時の開度、つまりスロットル弁開度を検出するアイドルスイッチ４と、アクセルセンサ２から出力される作動量信号及びアイドルスイッチ４から出力されるアイドル信号を処理する電子制御装置５と、アクセルペダル１の作動量に対応して電子制御装置５から出力される駆動信号によりスロットル弁３の開度を制御するアクチュエータ６とを具備している。アクセルセンサ２は、アクセルペダル１が踏み込まれると、その踏込量つまり作動量に応じた作動量信号を出力するように、アクセルペダル１の作動に連動するものである。

電子制御装置５は、マイクロコンピュータ５ａを中心として構成してあり、入力インターフェース５ｂとメモリ５ｃと出力インターフェース５ｄとを備えている。入力インターフェース５ｂには、アクセルセンサ２から出力される作動量信号と、アイドルスイッチ４から出力されるアイドル信号とが入力されるとともに、図示しないエンジンに取り付けられる各種のセンサ、例えば吸気圧センサ、回転数センサ、クランク角センサ、Ｏ₂センサ、速度センサ、冷却水温センサなどから出力される出力信号が入力される。これに対し、出力インターフェースからは、アクチュエータ６を駆動する駆動信号が出力されるとともに、燃料噴射弁に対して燃料噴射信号、イグナイタに対する点火信号などが出力される。

アイドル信号は、スロットル弁開度がアイドル運転状態に必要十分な吸入空気を維持する開度である場合に、アイドルスイッチ４から出力される。これに対して、作動量信号は、アクセルペダル２が全く踏み込まれていない、つまり作動量が０の場合には例えば０ｖの信号となり、アクセルペダル２が踏み込まれる、つまり操作される作動量に対応して電圧が増加する信号である。したがって、作動量信号は、作動量に対して直線的に変化する電圧を出力するものが好ましい。

このような構成において、電子制御装置５は、エンジンの運転状態に応じた燃料噴射量を決定するプログラムを内蔵するとともに、燃料カットを実施する前にエンジンのトルクを制御するために、点火時期を制御する点火時期制御プログラムを内蔵している。すなわち、点火時期制御プログロラムは、アイドルスイッチ４がアイドル信号を出力し、かつアクセルペダル１が操作されていないことを示す作動量信号をアクセルセンサ２が出力する場合に、燃料供給の停止前に所定の遅角量で点火時期を徐々に遅角させ、アイドルスイッチ４がアイドル信号を出力し、かつアクセルペダル１が操作されていることを示す作動量信号をアクセルセンサ２が出力する場合に、燃料カットを実施する前に前記所定の遅角量より小なる遅角量で徐々に点火時期を遅角させるように構成されている。この点火時期制御プログラムは、点火時期の周期に合わせて繰り返し実行されるものである。

この点火時期制御プログラムにあっては、燃料カットを実施する前に点火時期を制御する（燃料カット前点火時期制御）ものであるが、アクセルセンサ２が、アクセルペダル１が操作されていないことを示す作動量信号を出力する場合に、点火時期を遅角する際の第一遅角量初期値及び第一減衰量が設定してあるとともに、アクセルペダル１が操作されていることを示す作動量信号を出力する場合に、点火時期を遅角する際の第二遅角量初期値及び第二減衰量が設定してある。第二遅角量初期値は、第一遅角量初期値より小さく設定してあるとともに、第二減衰量は、第一減衰量より少なく設定してある。

図２において、まず、ステップＳ１でアイドルスイッチ４がアイドル信号を出力しているか否かを判定する。すなわち、スロットル弁３が閉じられて、アイドル運転状態になっているか否かを判定する。アイドル信号が出力されていると判定した場合は、ステップＳ２において燃料カット前点火時期制御条件が成立しているか否かを判定する。燃料カット前点火時期制御条件は、具体的には例えば、アイドル信号が出ている、エンジン回転数が所定の燃料カット回転数を上回っている、などである。

ステップＳ２において、燃料カット前点火時期制御条件が成立していると判定した場合は、アクセルセンサ２が、アクセルペダル１が操作されていないことを示す作動量信号（以下、無操作作動量信号と称する）を出力しているか否かを判定する。この判定は、運転者が、徐行状態で走行を維持するのか、あるいは停車するのかの運転者の意思を判断するものである。そして、アクセルペダル２が無操作作動量信号を出力していない場合はステップＳ４に進み、僅かアクセルペダル２を操作している場合つまりアクセルセンサ２が、アクセルペダル１が操作されていることを示す作動量信号を出力している場合は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ４及びステップＳ５では、燃料カット前点火時期制御条件が成立した直後か否かを判定する。この判定は、燃料カット前点火時期制御において、点火時期を遅延させるに際して、遅角量の初期値を設定するのか、遅角量を減衰させて更新するのかを判断するためのものである。ステップＳ４において条件成立直後と判定した場合は、ステップＳ６にて第一遅角量初期値を設定する。これに対して、ステップＳ４において条件成立直後でないと判定した場合は、その時点の第一遅角量から第一減衰量を減じて新たに第一遅角量とする。

同様にして、ステップＳ５において条件成立直後と判定した場合は、ステップＳ８にて第二遅角量初期値を設定する。これに対して、ステップＳ５において条件成立直後でないと判定した場合は、その時点の第二遅角量から第二減衰量を減じて新たに第二遅角量とする。したがって、ステップＳ１〜ステップＳ４、ステップＳ６及びステップＳ７を実行することによって電子制御装置５が、第一遅角制御手段を構成し、ステップＳ１〜ステップＳ３、ステップＳ５、ステップＳ８及びステップＳ９を実行することによって電子制御装置５が、第二遅角制御手段を構成するものである。

次に、図３を交えて、燃料カット前点火時期制御の動作を説明する。車両を走行中に、アクセルペダル１の操作を戻して減速する場合に、アクセルペダル１を僅かに踏んだ状態で、スロットル弁開度がアイドル運転状態の開度になり、かつ燃料カット前点火時期制御条件が成立すると、制御は、ステップＳ１〜ステップＳ３及びステップＳ５を順次実行して進行する。そして、この時点ではじめてステップＳ１〜ステップＳ３及びステップＳ５を実行した場合は、前記条件が成立した直後であるので、ステップＳ８を実行し、第二遅角量初期値を設定する。この後、この第二遅角量初期値分だけ遅角して、点火時期を設定する。第二遅角量初期値は、第一遅角量初期値に比較して小さいので、トルクが大きく低下することはなく、アクセルペダル１を僅かに踏んでいる走行状態を損なわない。

次に、アクセルペダル１を僅かに踏んでいる状態を維持している間に、この点火時期制御プログラムを再度実行すると、制御は、ステップＳ１〜ステップＳ３、ステップＳ５を実行して進行し、条件成立直後でないので、ステップＳ５の後ステップＳ９を実行して、第二遅角量初期値から第二減衰量を減じて新たな第二遅角量を設定する。そして、更新した第二遅角量により点火時期を遅角する。この後は、アイドルスイッチ４の状態が変化する、つまりスロットル弁３がアイドル運転状態の開度より大きく開くか、あるいはアクセルセンサ２が無操作作動量信号をしなくなるまで、上記のステップを繰り返し実行する。これによって、点火時期は、徐々に遅角され、点火時期の遅角に対応してトルクが低下する。したがって、運転者は違和感なく車両を走行させることができる。

この後、アクセルペダル１が踏み込まれると、それに対応してスロットル弁３が開いてアイドル運転状態が解消されると、点火時期は遅角ではなく通常運転の場合の設定に戻される。

そして、例えば停車するべく、アクセルペダル１から足が離れる、つまりアクセルペダル１が全く操作されない状態になると、アイドルスイッチ４はオンし、かつアクセルセンサ２は無操作作動量信号を出力するので、燃料カット前点火時期制御条件が成立した時点で、制御は、ステップＳ１〜ステップＳ４を実行して進行する。燃料カット前点火時期制御条件が成立した直後である場合は、ステップＳ６を実行して第一遅角量初期値を設定し、設定した第一遅角量初期値により点火時期を遅角する。したがって、第一遅角量初期値に対応して、トルクが低下する。

この後、第二遅角量による点火時期の遅角と同様に、ステップＳ１〜ステップＳ４及びステップＳ７をこの順に繰り返し実行し、第一減衰量ずつ減じて新たな第一遅角量を設定することを繰り返して、点火時期を遅角する。そして、第一遅角量の更新により点火時期が所定の遅角量以上遅角されると、エンジンの運転状態はトルクを十分に低減した状態になるので、その時点で燃料カットを実行する。なお、この燃料カットへの移行は、第二遅角量による点火時期の制御に対しても適用するものである。したがって、アクセルペダル１を僅かに踏んだ状態で長時間にわたって走行していると、最新の第二遅角量がこの燃料カット実行の所定の遅角量以上となった時点で燃料カットを実行するものである。

この場合に、第一減衰量は第二減衰量より大である、言い換えれば第一遅角量は第二遅角量より大であるので、第二遅角量により点火時期を遅角する場合に比較して、第一遅角量による点火時期の遅角は急速に進行する。したがって、燃料カットに至るまでの経過時間を短縮することができ、その結果、燃費を向上させることができる。

又、アクセルペダル１を全く踏んでいない状態及び僅かに踏んでいる状態とも、点火時期の遅角量を、第一遅角量及び第一遅角量より小なる第二遅角量により設定しているので、その時の車両の走行状態に応じてトルクを低減することができる。このため、燃料カットを実行しても、トルクの変動による衝撃がなく、ドライバビリティを改善することができる。

なお、上記実施形態においては、電子スロットルを説明したが、アクセルペダルとスロットル弁とをワイヤなどの機構部材を介して連動するように構成したものであってもよい。この場合、アクセルペダルを僅かに踏んだ状態で、スロットル弁開度がアイドル運転状態の開度となるように設定するものである。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の活用例として、道路交通法第３条に規定される各種の自動車に搭載される内燃機関が挙げられる。

１…アクセルペダル
２…アクセルセンサ
３…スロットル弁
４…アイドルスイッチ
５…電子制御装置

Claims (1)

1. スロットル弁を備えて、アクセル操作体を備える車両に搭載される内燃機関であり、内燃機関は、スロットル弁開度がアイドル運転状態であることを示すアイドル信号を出力するアイドルスイッチを備え、車両は、アクセル操作体の作動量に対応する作動量信号を出力するアクセル作動量検出器を備え、アイドルスイッチから出力されるアイドル信号とアクセル作動量検出器から出力される作動量信号とに基づいて内燃機関の点火時期を制御する内燃機関の運転制御装置であって、
   アイドルスイッチがアイドル信号を出力し、かつアクセル操作体が操作されていないことを示す作動量信号をアクセル作動量検出器が出力する場合に、燃料供給の停止前に所定の遅角量で点火時期を徐々に遅角させる第一遅角制御手段と、
   アイドルスイッチがアイドル信号を出力し、かつアクセル操作体が操作されていることを示す作動量信号をアクセル作動量検出器が出力する場合に、燃料供給の停止前に第一遅角手段における所定の遅角量より小なる遅角量で徐々に点火時期を遅角させる第二遅角制御手段とを備える内燃機関の運転制御装置。

Images