JPH03172554A - エンジンの出力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分母〉 本発明は、車両用エンジンの出力制御方法に関する。

〈従来の技術〉 近年、車両用エンジンにおいては、車両の安定した走行
状態を確保するため、トラクシアン制御、変速ショック
抑制制御によりエンジン出力を低減することが図られ、
その具体的手段としても、アクセル開度にかかわりなく
スロットル開度を閉じる方式、ブレーキをかける方式な
どいくつかのものが提案されている。

このような手段の一つに、多気筒エンジンにおいて、作
動気筒数を減らすと共に、点火時期をリタードさせる方
式がある。

従来、この方式によりエンジン出力を制御するには、例
えばトラクション制御にあっては、スリップ量等から目
標駆動トルクを求め、この目標駆動トルクを達成するた
めの作動気筒数、点火時期のリタード量を、エンジン回
転数とＡ（空気量）／Ｎ（エンジン回転数）との関係か
ら予め作成しであるマツプにより求めていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のようにマツプを用いる場合には、
マツプの数が非常に多くなり、コンピュータとしても大
きな容量のものが必要となり、またマツチングなども煩
雑になるという問題があった。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するため本発明では、吸入空気量とエン
ジンの回転速度とから現在発生している出力トルクを推
定し、この出力トルクとエンジンの目標駆動トルクとの
比から運転すべきエンジンの気筒数を決定すると共に、
当該運転すべき気筒数に応じて、点火時期をリタードさ
せて低減すべきトルク量を求め、このトルク量に応じた
点火時期のリタード量を求め、当該リタード量により点
火時期を制御してエンジンを運転するようにしたのであ
る。

〈作　　　用〉 上記制御方法において、例えばトラクション制御では、
車両にスリップが生じた場合には、従動輪（後輪）の加
速度に基づく基準駆動トルクとスリップ量から求まる目
標駆動トルクと現在の出力トルクとの比から、出力トル
クを低減するために運転すべき気筒数が求まる。例えば
、６気筒エンジンにおいて作動気筒数を６気筒から４気
筒にする如くである。

このように運転気筒数を減らせば出力トルクは低減する
が、トルク変化が急となってショックを生ずる。そこで
、作動気筒の点火時期をリタードさせることによっても
出力トルクの低減を図り、もって滑らかな出力トルクの
低減を達成するのである。

く実　施　例〉 次に、本発明に係るエンジン出力制御方法の一実施例を
図面を参照して説明する。

第１図には一実施例方法を適用するエンジンシステムの
概略を示しである。

このエンジン１はＶ型ｆｌ［エンジンであり、各気筒２
の燃焼室３には、吸気弁４を介− して吸気通路５、排気弁６を介して排気通路７がつなが
っている。８は燃焼室３内に臨む点火プラグで、その点
火時期はエレクトロニックコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）９により制御される。１０はイグニッションコイル
である。また、１１はピストンである。

吸気通路５のインレットマニホールド部りａ内には、各
ボートごとインジェクタ１２が設けられている。つまり
、マルチポイント燃料噴射方式を採用しているのである
。インジェクタ１２には、燃料タンクの燃料が燃料ポン
プにより圧送される。インジェクタ１２の開閉、っまゆ
燃料噴射のタイミング、噴射時間はＥＣＵ９からの信号
によって制御される。

１３は燃料圧を調整する燃圧レギュレータである。

吸気通路５にはスロットル弁１４が設けられており、そ
の開度はス四ットルセンサ１５により測定され、ＥＣＵ
　９に入力される。なお、この部分にはアイドルスピー
ドを制御するアイドルスピード制御装置１６が装備され
ている。

吸気通路５の入口部にはエアフィルタ１７が設けられ、
この部分には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ
１８、大気圧を検出する大気圧センサ１９、吸入空気温
度を検出する吸気温センサ２０が設けられ、検出結果は
ＥＣＵ９に入力されるようになっている。

なお、エンジン１には冷却水温を検出する水温センサ２
１が設けられ、また排気通路７中の触媒２２には高温セ
ンサ２３が設けられ、検出結果はそれぞれＥＣＵ９に入
力される。

図示はされていないが、さらにクランク角センサ、第１
気筒のＴＤＣセンサなどの各種センサが設けられ、その
検出結果はＥＣＵ９に入力される。

次に、上記のような６気筒エンジンについて緒特性を観
測した結果、その緒特性に見い出される規則性について
測定する。

先ず、第２図には、一定のエンジン回転速皮下における
Ａ　／　Ｎ、、、、　（％）と出力トルクＴ（ｋｇｆ−
ｍ）との関係を示す。この図かられかるように、出力ト
ルクＴとＡ／Ｎ□、、、どの間には以下の関係が成り立
つ。

Ｔ＋Ｔ、、。＃に、　（Ｎ。）・Ａ／Ｎ、、、。

ここで、Ｔ　４　ｒ　ｃは損失トルクで、Ｋｔ（Ｎ、）
はエンジンの回転速度で決まる係数である。上記関係は
吸気温が変化しても保たれる。また、水温、大気圧が変
化しても、損失トルクＴ。Ｃは増減するが、上記関係は
保たれる。

また、Ａ／Ｎ、。１．＝０％時のトルク（損失トルク）
を基準点として、６，４，３，２気筒運転の発生トルク
をＴ６．　Ｔ４．　Ｔ３．　Ｔ２とすると、これら発生
トルク間には次の関係が成り立つ。

ＴＮＴ’：ＴＮＴ丑６：　４：　３：　２つまり、作動
気筒数と発生トルクは比例するのであり、これは作動気
筒数を半分にすれば発生トルクも当然半分になることか
ら容易にわかる。したがって、所望のトルクを得るため
には何気筒で運転すればよいかが判断できる。

なお、以後、６気筒運転時の発生トルクを、Ｔ　　＝Ｔ
＋Ｔ ６Ｃシｐ とする。

ところで、４気筒運転あるいは３気筒運転における高回
転域では、触媒２２の温度上昇のため、あるＡ／Ｎイ８
１１以上では４気筒運転あるいは３気筒運転が採用でき
ない。つまり、全開運転時には空燃比が濃い状態にあり
、いわゆる生ガスが排気系に流れ、一方体筒されている
気筒には空気が流れ、この空気と前記生ガスが排気側で
混合し、これが触媒２２で燃焼するので触媒２２が高温
になってしまうのである。触媒２２はある温度（例えば
、８５０℃）以上では機能低下を来たすので、触媒２２
が高温となってしまう領域を４気筒運転あるいは３気筒
運転の不成立領域（第３図参照）とするのである。４ｇ
ｊ％筒運転あるいは３気筒運転可能な最大のＡ／Ｎ　　
はエンジー ンの回転速度により決まる。これを式で表わせば下記の
通りとなる。

Ａ／Ｎ．、、４＝Ａ／当，、４（Ｎ，）Ａ／Ｎ，、、、
３＝Ａ／Ｎ１１，、、、　（Ｎ，）ここで、Ａ／ＮＵ，
□４，　Ａ／Ｎ，、ｆｆｉ３は４気筒運転可能な最大Ａ
／Ｎ，，，であり、”ＮｌｌｌｍＡ　（Ｎｊ　ｐＡ／Ｎ
ｌｌｌ，、ｌ，（Ｎ．）はそれぞれエンジン回転速度に
よって決まる値である。

次に、点火時期をリタードさせた場合の出力トルクの低
減特性を見てみると、リタード量に対する出力トルク低
下量の割合は、負荷に依存して大きく異なるが、回転速
度に依存する傾向は比較的小さい。第４図には、各Ａ／
Ｎ，．，，，における点火時期（ｄｅｇ）と出力トルク
（ｋｇｆ−ｍ）との関係を示す。図において、横軸の０
点はＴＤＣを示し、ｏｌは基準点火時期を示す。

ここで、点火時期のリタード量Δθｒａｔとトルク低下
量ΔＴｒｏｔとの関係を線形とみなせば、次の近似式が
成り立つ。

ΔＴｒ＋＋ｔ　４に，、、（Ａ／Ｎ−、、、）　　・Δ
θｒａｔなお、Ｋ，＠ｔ（Ａ／ＮＩＩ，、、）は負荷に
依存する係数である。

ところで、点火時期をリタードさせると排気温度が高く
なる。点火時期を遅らせることによって、気筒における
膨張行程においても燃焼が続き、排気行程に至っても排
気の温度が低下しないことによる。排気マニホールド７
ａや排気弁６の耐久性を考慮すると、排気温度はある限
度以内に抑えなければならない。

したがって、点火時期のリタード量は排気温度が限界値
内に納まるように規制しなければならない。

リタード限界を、例えば排気温度が８５０℃となる点火
時期を規定すると、その点火時期は回転速度によって異
なるが、同じ回転速度では負荷による相違は小さい。し
たがって、リタード限界の点火時期θ。、□は、下記の
如くエンジン回転速度の関数とみなせる。

θ。１．＝θｌ１ｍ　（Ｎ，） なお、第４図において、ＯＬは基準点火時期を示し、ま
た斜線領域はリタード禁止領域を示す。

次に、体筒運転と点火時期リタードとの関係について調
べてみると、３気筒あるいは４気筒では回転速度変動が
大きく、周期予測による点火を行なっているエンジンで
は点火時期が振れる現象を示す。特に、低速高負荷では
顕著であり、過進角によるノックを生じる。

第５図には低速全開運転時に体筒及び点火時期のリター
ドで実現可能なトルクを示す。図中、縦線模様で示す部
分は体筒及び点火時期リタードで実現できる領域を示し
、点模様で示す部分はノックのため実現できない領域を
示す。なお、ノックの回避は、点火時期をＴＤＣにする
ことにより達成される。

以上のような各特性に基づきトルク低減制御を行うので
あるが、そのため、必要なデータ及び特性は、第６図か
ら第１３図に示すように予めマツプ５１〜５８として作
成してお（ 第１４図及び第１５図には上記特性に基づき上記マツプ
５１〜５８を使ってトラクション制御する場合の一態様
のフローチャートを示す。

先ず、第１４図に示すように、トラクション制御用のコ
ンピュータにより算出された目標駆動トルクを受信デー
タとしてＲＡＭにストアする。目標駆動トルクは、従動
後輪の加速度に基づく基準駆動トルクと前後輪間のスリ
ップ量とから求まる。

次に、第１５図に示すメインルーチンにおいては、先ず
吸入空気量に応じてインジェクタ１２の燃料噴射時間が
決められる。

次に、ＲＡＭにストアされている受信データ（目標駆動
トルク）を読み、次いでトラクション制御のフラグがＯ
Ｎかどうが判定する。

トラクシシン制御のフラグがＯＮであれば、つまりトラ
クシシン制御中であれば、目標駆動トルクに応じた非作
動とすべき気筒数、っ１ まり体箇数を算出する。トラクション制御中でない場合
には全ｇＦ％問（６気ＷＩ）運転を続行する。

次に、エンジンの回転速度、Ａ／Ｎから点火プラグ８の
点火時期を決める。

次に、ＲＡＭにストアされている受信データを読み、ト
ラクション１１制御中かどうか判定シ、トラクション制
御中であれば、目標駆動トルクに応じた点火時期を決め
る。トラクション制御中でない場合にはそのまま次のス
テップに移行する。

上記制御の流れにおいて、具体的な気筒数の決定、点火
時期の決定は第１６図（Ａｔ（５）に示す順序でなされ
る。

気筒数を決定するにあたっては、先ず現在の損失トルク
Ｔ。、２発生トルクＴ６ｅｙＱを求める。

損失トルクＴ　Ｉ　ｒ　ｃは、エンジン回転数により通
常損失トルクＴ、、ｅ（Ｎ、）に水温によるトルク補正
量Ｔ、　〔ＷＴ　）　、大気圧によるトルク補正量Ｔ、
、（ＢＰ）を勘案して算出されるが、Ｔ、、ｃ［Ｎ、］
　。

１２− Ｔ、　（ＷＴ　３　、　Ｔ、　ＣＢＰ）は第６〜８図に
示すマツプ５１，５２，５３により求められる。また、
負荷に対する発生トルクを求めるための換算係数もマツ
プ５４により求められる。

次に、使用不可能な気筒数を判定する。例えば、４気筒
の禁止領域については、エンジン回転速度から第１０図
のマツプ５５により禁止Ａ　／　Ｎ　ｐ　１，４のマツ
プ値Ａ／Ｎ□ｍ４〔Ｎｅ〕を求め、これに水温に応じた
補正をしてＡ／Ｎ　＊　＋　、４求め、これが第３図に
おける不成立領域にあるかどうか判定する。不成立領域
にある場合には禁止フラグを立てておき、４気筒運転を
行なわないようにする。３気筒運転の場合も同様のこと
を行う。この場合には、第１１図に示す３気筒禁止領域
用のマツプ５６を用いる。

次に、トラクション制御用のコンピュータによる目標駆
動トルク（目標値）と発生トルクＴ６ｃ、、とを比較す
るのであるが、それに先立ち目標駆動トルクＴｔｃＱを
第２図にも示す損失トルクＴ　ｆ　ｒ　ｃを考慮した目
標発生トルクＴｔｓｇとし、このトルクＴ　と現在の発
生トルクＴ６ｅ、。

とを比較する。

そして、トルクの比に応じて気筒数を選ぶ。

例えば、１／２＜Ｃ＜２／３であれば４気筒運転が選択
される。ただし、Ａ／ＮｖｏＱが前述の４気筒禁止範囲
にある場合には、３気筒運転が選択される。

次に、点火時期のリタードにより低減すべきトルクを算
出する。つまり、前行程で気筒数を決めたとしても、そ
の気筒数で得られる出力トルクと目標発生トルクＴ　と
の間に差がある場合に、その差分を点火時期のリタード
で低減するのである。

したがって、低減すべきトルクＴ、１１は発生トルクＴ
６ｅ、。と目標発生トルクＴ５．．との差により求めら
れるが、低減すべきトルクＴ、１１は６気筒換算して求
める。例えば、４気筒のときには、低減すべきトルクＴ
ｅｒｒは、 Ｔ＝Ｔ　　　　−−・Ｔ ｉ＋ｒｒ　　　　６ｅｙｊｌ　　　　２　　　　ｔａｇ
となるのである。なお、同じ量のトルクを低減するにも
、気筒数が少ないほどリタードが必要となる。

次に、この低減すべきトルクＴ、、１に、第１２図に示
したマツプ５７により負荷に応じて求められた係数に、
、、、ｔ〔Ａ／Ｎｖａ、〕を乗じてリタード量θｒａｔ
　［ｄｅｇ：］を算出する。

上記のようにリタード量θｒａｔを求めるのであるが、
体筒運転時には回転変動が大きく、周期予測による点火
タイミングに振れが生じ、低速・高負荷ではノックを生
じることから、３気筒あるいは４気筒の運転の場合、回
転変動に起因するノックを回避するため、強制的に大き
なリタード量を与える。つまり、３気筒、４気筒運転で
、エンジン回転数Ｎ、がノック発生回転速度の上限回転
速度Ｎｋ、、。、より小さく、かつＡ　／　Ｎ、、、、
、がノック発生下限値Ａ　／　Ｎ、、。、より大きいな
らばリタード量θｒｓｔを一定量θｒ＊ｔｋとし、例え
ば点火時期をほぼＴＤＣに持って来るのである。

乙のような制限を与えた後、最終的に点火時期を決定す
る。ハイオク用の点火時期θ９６（Ｎ、、　Ａ／Ｎ、０
．］から先に求めたリタード量θｒａｔを引いて目標点
火時期θｔａｇとする。この算出にあたっては、エンジ
ンの暖気状態、運転中の大気状態に応じて補正を加える
。

ところで、前述の如く、求められた目標点火時期θ　は
、排温限界もしくはＴＤＣよりリタードせず、またノッ
ク限界より進角しないことが必要であるから、エンジン
回転速度との関係で求めである第１３図に示したリター
ド限界点火時期マツプ５８から得られるリタード限界値
θ、１イ〔Ｎ、〕と比較し、目標点火時期θ１１．がθ
。Ｉゆ〔Ｎ、〕より小さければ、目標点火時期θｔａｇ
をθ。−〔Ｎ、〕とする。なお、前記ハイオク用の点火
時期θ９５はエンジンの回転速度、Ａ／Ｎｖ、、Ｑとの
関係から作成されたマツプにより求められる。

また、レギュラーガソリンを使用した場合には、ノック
学習した点火時期θ５ｔｕｄｙにより制限を与える。

上述の如く、作動気筒数を決定し、気筒数が決まったら
ＥＣＵ９よりインジェクタ１２への指令によし、作動さ
せる気筒へのみ燃料を供給し、さらに上記点火時期θ　
をＥＣＵ　９よりイグニッシンンコイル１０に出力して
点火時期を制御する。

上記実施例では、エンジンの運転状態や大気状態なども
考慮しであるので、あらゆる環境下での出力トルク制御
に対応できる。また、６気筒エンジンに限らず、他の数
のエンジンにも同様に適用可能である。

〈発明の効果〉 本発明に係るエンジンの出力制御方法によれば、非線形
なエンジン特性を線形近似することにより、簡単な論理
、少ない演算プログラムでエンジン出力トルク制御が実
現でき、つまりマツプの数が少な（なり、マツチングも
容易となり、しかも、吸・排気系や空燃比、８ 点火時期の異なるエンジン仕様に対してもデータの一部
変更等で容易に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するエンジンシステムの一例の概
略図、第２図はＡｌｘ、、、、１．と出力トルクとの関
係を示すグラフ、第３図は体筒不成立領域の説明図、第
４図は点火時期とトルク低減量との関係を示すグラフ、
第５図はノックのため体筒運転できない領域の説明図、
第６図ないし第１３図はそれぞれ必要なデータを得るた
めのマツプの説明図、第１４図、第１５図は本発明方法
のフローチャート、第１６図（Ａｌ（Ｂｌは制御フロー
の具体的内容の説明図である。 図面中、 １は６気筒エンジン、 ２は気筒、 ３は燃焼室、 ８は点火プラグ、 ９はエレクトロニックコントロールユニッ９ １−　　　（ＥＣＵ）　　　、 ２はインジェクタ、 ８はエアフローセンサ、 ９は大気圧センサ、 ０は吸気温センサ、 １は水温センサ、 ３は高温センサ、 １〜５８はマツプである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入空気量とエンジンの回転速度とから現在発生してい
   る出力トルクを推定し、この出力トルクとエンジンの目
   標駆動トルクとの比から運転すべきエンジンの気筒数を
   決定すると共に、当該運転すべき気筒数に応じて、点火
   時期をリタードさせて低減すべきトルク量を求め、この
   トルク量に応じた点火時期のリタード量を求め、当該リ
   タード量により点火時期を制御してエンジンを運転する
   ことを特徴とするエンジンの出力制御方法。