JP6191532B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、詳しくは、エンジンの吸入空気量と点火時期とを制御するエンジンの制御装置に関する。

従来、車両の減速時又はクラッチの解放時など、エンジンに要求される出力トルクが０となるときであっても、エンジンに対する燃料供給の停止（以下、「フューエルカット」ともいう）を禁止するエンジンの制御装置が知られている。

例えば、特許文献１には、エンジンの排気系に設けられた排気ガス浄化用の触媒コンバータ内の触媒の温度が所定の値より高い場合に、フューエルカットを禁止することにより、触媒の劣化を防止するエンジンの制御装置が提案されている。

ここで、エンジンの制御装置は、フューエルカットを禁止している状態で、車両の減速中又はクラッチの解放中などにエンジンの回転収束性を確保するために、エンジンの出力トルクを最小にする必要がある。

エンジンに要求される出力トルクに応じて、エンジンの各部を調整する制御（以下、「トルクベース制御」ともいう）を実行するものとして、例えば、特許文献２には、エンジンに要求された駆動力に応じて、エンジンの吸入空気量と燃料噴射量とを調整するエンジンの制御装置が提案されている。

トルクベース制御を実行するエンジンの制御装置は、通常、エンジンの失火を防止するために、吸入空気量及び点火時期に最小空気量及び最大遅角量がそれぞれ設定されている。また、このようなエンジンの制御装置は、エンジンの出力トルクの応答性及び補機負荷の変動などを考慮し、エンジンの出力トルクを低下させるときには、吸入空気量を低下させることより優先して、点火時期を遅角させている。

図３は、エンジンの機関回転速度が一定であることを条件としたエンジンの吸入空気量と、エンジンが安定して燃焼できる範囲のなかでエンジンに出力させることができる最小トルクとの関係を示している。図３において、吸入空気量が減少していけば、最小トルクも減少していき、最小空気量Ｑｍｉｎで、最小トルクが最も小さくなっている。

ここで、吸入空気量を最小空気量Ｑｍｉｎより更に減少させていくと、エンジンが安定して燃焼できなくなるため、エンジンの点火時期の遅角量を減少させていく必要がある。したがって、吸入空気量を最小空気量Ｑｍｉｎより更に減少させていくと、最小トルクが増加していく。

特開平８−１４４８１４号公報 特公平３−６３６５４号公報

上述したように、従来のエンジンの制御装置は、エンジンの出力トルクを減少させるときには、エンジンの点火時期を遅角させるため、エンジンの燃費を低下させてしまうといった課題があった。

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、エンジンの燃費が低下することを抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、エンジンに対する燃料供給の停止が禁止されている状態において、エンジンに要求された出力トルクに応じてエンジンの吸入空気量及び点火時期を調整する第１運転状態と、エンジンの出力トルクを最小にするように吸入空気量及び点火時期を調整する第２運転状態とのいずれか一方の状態にエンジンの運転状態を切り替えるエンジン制御部を備え、前記エンジン制御部は、前記エンジンの機関回転速度が一定であることを条件とした前記エンジンの吸入空気量と、前記エンジンが安定して燃焼できる範囲のなかで前記エンジンに出力させることができる最小トルクとの関係において、前記吸入空気量のみを変化させていったときに、前記最小トルクが最も小さくなるときの吸入空気量を最小吸入空気量として、前記エンジンの運転状態が前記第１運転状態であれば、前記吸入空気量が前記最小空気量未満となることを許容し、前記エンジンの運転状態が前記第２運転状態であれば、前記吸入空気量が前記最小空気量未満となることを禁止することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様として、エンジン制御部は、アクセルペダルが踏まれていれば、エンジンの運転状態を第１運転状態にし、アクセルペダルが踏まれていなければ、エンジンの運転状態を第２運転状態にするようにしてもよい。

本発明の第３の態様として、エンジン制御部は、アクセルペダルの踏み込み量から求めたエンジンの出力トルクが所定量以上である場合にエンジンの運転状態を前記第１運転状態にし、アクセルペダルの踏み込み量から求めたエンジンの出力トルクが所定量未満である場合にエンジンの運転状態を第２運転状態にするようにしてもよい。

このように、上記の第１の態様は、エンジンの運転状態が第１運転状態であれば、吸入空気量が最小空気量未満となることを許容するため、点火時期を進角して吸入空気量を最小空気量未満にすることができ、エンジンの燃費が低下することを抑制することができる。

上記の第２の態様は、アクセルペダルが踏まれていないときに、エンジンの出力トルクが最小となるようにエンジンの出力を抑えることができる。また、第２の態様は、アクセルペダルが踏まれているときに、アクセルペダルが踏まれていないときに比べて吸入空気量を減量することができるため、エンジンの燃料噴射量を減量することができ、エンジンの燃費が低下することを抑制することができる。

上記の第３の態様は、アクセルペダルの踏み込み量から求めたエンジンの出力トルクが所定量未満であるときに、エンジンの出力トルクが最小となるようにエンジンの出力を抑えることができる。また、第３の態様は、アクセルペダルの踏み込み量から求めたエンジンの出力トルクが所定量以上であるときに、アクセルペダルの踏み込み量から求めたエンジンの出力トルクが所定量未満である場合に比べて吸入空気量を減量することができるため、エンジンの燃料噴射量を減量することができ、エンジンの燃費が低下することを抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置によるエンジン制御動作を示すフローチャートである。 図３は、エンジンの機関回転速度が一定であることを条件としたエンジンの吸入空気量と、エンジンが安定して燃焼できる範囲のなかでエンジンに出力させることができる最小トルクとの関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置を搭載した車両１は、エンジン２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを備えている。

エンジン２には、燃焼室５が形成され、ＥＣＵ３の制御に応じて燃焼室５で点火する点火プラグ６が設けられている。エンジン２は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に、点火プラグ６により点火が行われる４サイクルのエンジンによって構成されている。

エンジン２の吸気ポート部分には、インジェクタ７が装着されている。インジェクタ７は、ＥＣＵ３によって制御されるソレノイドコイル及びニードルバルブを有している。インジェクタ７は、ＥＣＵ３によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、燃焼室５に燃料を噴射するようになっている。

エンジン２の吸気ポートには、エンジン２内に外気を導入する吸気通路を形成するインテークマニホールド１０が設けられている。インテークマニホールド１０には、エンジン２の吸入空気量を調整するスロットルバルブ１１が設けられている。スロットルバルブ１１は、薄い円板状の弁体によって構成され、この弁体の中央にシャフトを備えている。

スロットルバルブ１１には、ＥＣＵ３の制御に応じてシャフトを回動させることによって弁体を回動させ、スロットルバルブ１１に吸入空気量を調整させるスロットルバルブアクチュエータ１２が設けられている。

ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ＥＣＵ３のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＥＣＵ３において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。

ＥＣＵ３の入力ポートには、アクセルペダルの開度（以下、単に「アクセル開度」という）を検出するアクセル開度センサ１３が接続されている。また、ＥＣＵ３の出力ポートには、点火プラグ６、インジェクタ７及びスロットルバルブアクチュエータ１２が接続されている。

ＥＣＵ３は、安定したエンジン２の燃焼が行われるように、エンジン２の吸入空気量及び点火時期を調整するようになっている。具体的には、ＥＣＵ３は、エンジン２の失火が発生せず、かつ、エンジンオイルを燃焼室５内に浸入させてしまうほどの吸気負圧が燃焼室５内に発生しない状態でエンジン２の燃焼が行われるように、エンジン２の吸入空気量及び点火時期を調整するようになっている。

本実施の形態において、ＥＣＵ３は、エンジン２に対する燃料供給を停止するフューエルカットが禁止されている状態において、エンジン２に要求された出力トルクに応じてエンジン２の吸入空気量及び点火時期を調整する第１運転状態と、エンジン２の出力トルクを最小にするように吸入空気量及び点火時期を調整する第２運転状態とのいずれか一方の状態にエンジン２の運転状態を切り替える機能を有する。すなわち、本実施の形態において、ＥＣＵ３は、エンジン制御部２０として機能する。

具体的には、ＥＣＵ３は、アクセルペダルが踏まれていれば、エンジン２の運転状態を第１運転状態にし、アクセルペダルが踏まれていなければ、エンジン２の運転状態を第２運転状態にするようになっている。

すなわち、ＥＣＵ３は、アクセル開度センサ１３による検出結果に基づいて、アクセルペダルが踏まれていると判断した場合には、エンジン２の運転状態を第１運転状態にし、アクセルペダルが踏まれていないと判断した場合には、エンジン２の運転状態を第２運転状態にするようになっている。

ＥＣＵ３は、第１運転状態において、エンジン２に要求された出力トルク、すなわち、アクセル開度に応じて、エンジン２の吸入空気量及び点火時期を調整するようになっている。

また、ＥＣＵ３は、第２運転状態において、最小の出力トルク、すなわち、エンジン２が安定して燃焼できる範囲のなかで最小のトルクを出力するように、エンジン２の吸入空気量及び点火時期を調整するようになっている。

また、ＥＣＵ３は、第２運転状態において、エンジン２の出力を抑えて自立運転を行わせる、いわゆるアイドル運転をエンジン２に行わせる場合には、エンジン２の吸入空気量がアイドル運転に必要な空気量となるように、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。

また、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態が第１運転状態であれば、吸入空気量が所定の最小空気量未満となることを許容し、エンジン２の運転状態が第２運転状態であれば、吸入空気量が最小空気量未満となることを禁止するようになっている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る制御装置によるエンジン制御動作について図２を参照して説明する。なお、以下に説明するエンジン制御動作は、ＥＣＵ３がフューエルカットを禁止している間、繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ３は、アクセルペダルが踏まれているか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、アクセルペダルが踏まれていると判断した場合には、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態を第１運転状態にし、エンジン制御動作を終了する。

すなわち、ＥＣＵ３は、エンジン２に要求された出力トルクに応じてエンジン２の吸入空気量及び点火時期を調整する。より具体的には、ＥＣＵ３は、アクセル開度に応じて吸入空気量及び点火時期を調整する（ステップＳ２）。

一方、アクセルペダルが踏まれていないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態を第２運転状態にし、エンジン制御動作を終了する。すなわち、ＥＣＵ３は、エンジン２の出力トルクが最小となるようにエンジン２の吸入空気量及び点火時期を調整する（ステップＳ３）。

以上のように、本実施の形態は、エンジン２の運転状態が第１運転状態であれば、吸入空気量が最小空気量未満となることを許容するため、点火時期を進角して吸入空気量を最小空気量未満にすることができ、エンジン２の燃費が低下することを抑制することができる。

また、本実施の形態は、アクセルペダルが踏まれていないときに、エンジン２の出力トルクが最小となるようにエンジン２の出力を抑えることができる。また、本実施の形態は、アクセルペダルが踏まれているときに、アクセルペダルが踏まれていないときに比べて吸入空気量を減量することができるため、エンジン２の燃料噴射量を減量することができ、エンジン２の燃費が低下することを抑制することができる。

なお、本実施の形態において、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態が第１運転状態であれば、吸入空気量が最小空気量未満となることを許容するものとして説明したが、最小空気量を所定量だけ減少させ、減少させた最小空気量未満に吸入空気量がなることを禁止するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、ＥＣＵ３は、スロットルバルブアクチュエータ１２を介してスロットルバルブ１１の開度を調整するものとして説明した。これに代えて、エンジン２の吸気通路にスロットルバルブ１１を迂回するバイパス系統を設け、このバイパス系統にＩＳＣ（idle speed control）バルブを設けるようにしてもよい。

この場合には、ＥＣＵ３は、ＩＳＣバルブの開度を調整するようにしてもよい。また、ＥＣＵ３は、スロットルバルブ１１及びＩＳＣバルブの開度を調整するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、ＥＣＵ３は、アクセルペダルが踏まれているか否かに応じて、第１運転状態と第２運転状態とのいずれか一方の状態にエンジン２の運転状態を切り替えるものとして説明したが、ＥＣＵ３は、アクセルペダルの踏み込み量から求めたエンジン２の出力トルクが所定量以上であるか否かに応じて、第１運転状態と第２運転状態とのいずれか一方の状態にエンジン２の運転状態を切り替えるようにしてもよい。

具体的に、図２に示したフローチャートを参照して説明すると、ＥＣＵ３は、ステップＳ１において、アクセルペダルの踏み込み量から求めたエンジン２の出力トルクが所定量以上であるか否かを判断し、エンジン２の出力トルクが所定量以上であると判断した場合には、ステップＳ２を実行し、エンジン２の出力トルクが所定量以上でないと判断した場合には、ステップＳ３を実行する。

以上、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が特許請求の範囲に記載された請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン
３ ＥＣＵ
６ 点火プラグ
１１ スロットルバルブ
１２ スロットルバルブアクチュエータ
１３ アクセル開度センサ
２０ エンジン制御部

Claims (3)

1. エンジンに対する燃料供給の停止が禁止されている状態において、前記エンジンに要求された出力トルクに応じて前記エンジンの吸入空気量及び点火時期を調整する第１運転状態と、前記エンジンの出力トルクを最小にするように前記吸入空気量及び前記点火時期を調整する第２運転状態とのいずれか一方の状態に前記エンジンの運転状態を切り替えるエンジン制御部を備え、
   前記エンジン制御部は、前記エンジンの機関回転速度が一定であることを条件とした前記エンジンの吸入空気量と、前記エンジンが安定して燃焼できる範囲のなかで前記エンジンに出力させることができる最小トルクとの関係において、前記吸入空気量のみを変化させていったときに、前記最小トルクが最も小さくなるときの吸入空気量を最小吸入空気量として、前記エンジンの運転状態が前記第１運転状態であれば、前記吸入空気量が前記最小空気量未満となることを許容し、前記エンジンの運転状態が前記第２運転状態であれば、前記吸入空気量が前記最小空気量未満となることを禁止するエンジンの制御装置。
2. 前記エンジン制御部は、アクセルペダルが踏まれていれば、前記エンジンの運転状態を前記第１運転状態にし、前記アクセルペダルが踏まれていなければ、前記エンジンの運転状態を前記第２運転状態にする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記エンジン制御部は、アクセルペダルの踏み込み量から求めた前記エンジンの出力トルクが所定量以上である場合に、前記エンジンの運転状態を前記第１運転状態にし、前記アクセルペダルの踏み込み量から求めた前記エンジンの出力トルクが所定量未満である場合に、前記エンジンの運転状態を第２運転状態にする請求項１に記載のエンジンの制御装置。

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