JPH094486A - 内燃機関の減速時制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、機関減速時において排気エミッシ
ョンの悪化を防止するための内燃機関の減速時制御装置
に関し、運転者の意図する減速フィーリングを実現する
ことを目的とする。 【構成】 機関減速時にスロットル弁開度を減少させる
第１スロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴射量
を減少させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面への
付着燃料量を考慮して、第１スロットル弁制御手段によ
りスロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比が実
現されるようにスロットル弁開度を増加させる第２スロ
ットル弁制御手段（ステップ１０９）と、第２スロット
ル弁制御手段によってスロットル弁開度を増加させてか
ら設定時間が経過した時に、内燃機関に接続された発電
機の負荷を増加させる発電機制御手段（ステップ１１
２）、とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の減速時制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各気筒毎に燃料噴射弁を有し、燃料が吸
気弁直上流の吸気通路に噴射される一般的な内燃機関で
は、噴射された燃料の全てが気筒内へ供給されるわけで
はなく、その一部は吸気通路壁面に付着し、この壁面付
着量を補うように既に吸気通路壁面に付着している燃料
の一部が気化して気筒内へ供給されるようになってい
る。このような内燃機関において、機関減速時に、スロ
ットル弁開度を減少させて吸気量を減少させると共に、
それに合わせて燃料噴射量を減少させ機関出力を低下さ
せるが、この時、気筒内へ実際に供給される燃料量は、
燃料噴射量を減少しても吸気通路壁面に付着する燃料の
一部が気化するために、意図するようには減少せず、混
合気空燃比がリッチとなって排気エミッションが悪化す
る。

【０００３】この問題を解決するために、特開平３−２
１７６２８号公報には、アクセルペダルに連動せずに自
由に開度設定が可能な電子制御式スロットル弁を使用
し、機関減速時において、スロットル弁開度を減少させ
て吸気量を減少させると共に、それに合わせて燃料噴射
量を減少させた後に、吸気通路壁面の付着燃料量を考慮
して、所望空燃比を維持するようにスロットル弁開度を
増加させ、それと同時にオルタネータ負荷を増加させる
ことにより、吸気量増加に伴い発生する機関出力増大分
を相殺することが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、スロットル弁開度を増加させても吸気量は瞬間的に
増加せず、スロットル弁開度の増加と同時にオルタネー
タ負荷を増加させると、機関出力が増大する以前に増加
されたオルタネータ負荷が作用することになり、機関出
力増大分を相殺できないだけでなく、必要以上に機関出
力を低下させ、運転者の意図する減速フィーリングを実
現することはできない。

【０００５】従って、本発明の目的は、機関減速時にお
いて排気エミッションの悪化を防止する内燃機関の減速
時制御装置において、運転者の意図する減速フィーリン
グを実現可能とする内燃機関の減速時制御装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による内燃機関の減速時制御装置は、機関減速時にスロ
ットル弁開度を減少させる第１スロットル弁制御手段
と、機関減速時に燃料噴射量を減少させる燃料噴射量制
御手段と、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、前
記第１スロットル弁制御手段により前記スロットル弁開
度が減少された後に、所望空燃比が実現されるように前
記スロットル弁開度を増加させる第２スロットル弁制御
手段と、前記第２スロットル弁制御手段によって前記ス
ロットル弁開度を増加させてから設定時間が経過した時
に、内燃機関に接続された発電機の負荷を増加させる発
電機制御手段、とを具備することを特徴とする。

【０００７】また、請求項２に記載の本発明による内燃
機関の減速時制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の
減速時制御装置において、前記設定時間は、前記第２ス
ロットル弁制御手段により前記スロットル弁開度を増加
させたことによって高まるはずの機関回転数に応じて変
化させることを特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の本発明による内燃機関の
減速時制御装置は、機関回転数を検出する回転数検出手
段と、機関減速時にスロットル弁開度を減少させる第１
スロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴射量を減
少させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面への付着
燃料量を考慮して、前記第１スロットル弁制御手段によ
り前記スロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比
が実現されるように前記スロットル弁開度を増加させる
第２スロットル弁制御手段と、前記第２スロットル弁制
御手段によって前記スロットル弁開度を増加させてか
ら、前記回転数検出手段によって検出される機関回転数
の変動量に基づき、内燃機関に接続された発電機の負荷
を制御する発電機制御手段、とを具備することを特徴と
する。

【０００９】

【作用】前述の請求項１に記載の本発明による内燃機関
の減速時制御装置は、機関減速時において、第１スロッ
トル弁制御手段によってスロットル弁開度が減少される
と共に燃料噴射量制御手段によって燃料噴射量が減少さ
れ、第２スロットル弁開度制御手段が、吸気通路壁面へ
の付着燃料量を考慮して、第１スロットル弁制御手段に
よりスロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比を
実現するようにスロットル弁開度を増加させ、その後、
設定時間が経過して実際に吸気量が増加して機関出力が
増大する時に、発電機制御手段が、内燃機関に接続され
た発電機の負荷を増加させる。

【００１０】また、前述の請求項２に記載の本発明によ
る内燃機関の減速時制御装置は、請求項１に記載の内燃
機関の減速時制御装置において、設定時間は、第２スロ
ットル弁制御手段によりスロットル弁開度を増加させた
ことによって高まるはずの機関回転数に応じて変化させ
るために、発電機制御手段により、機関出力が最も増大
する時に一致して発電機の負荷が増加させられる。

【００１１】また、前述の請求項３に記載の本発明によ
る内燃機関の減速時制御装置は、機関減速時において、
第１スロットル弁制御手段によってスロットル弁開度が
減少されると共に燃料噴射量制御手段によって燃料噴射
量が減少され、第２スロットル弁開度制御手段が、吸気
通路壁面への付着燃料量を考慮して、第１スロットル弁
制御手段によりスロットル弁開度が減少された後に、所
望空燃比を実現するようにスロットル弁開度を増加さ
せ、その後、回転数検出手段によって検出される機関回
転数の変動量に基づき、発電機制御手段が内燃機関に接
続された発電機の負荷を制御するために、吸気量の増加
に伴い増大する機関出力に合わせて発電機の負荷が増加
させられる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明による内燃機関の減速時制御
装置の構成を示す概略図である。同図において、１は内
燃機関本体であり、２は排気弁３を介して気筒内へ接続
された排気通路、４は吸気弁５を介して気筒内へ接続さ
れた吸気通路、６は気筒内の混合気を着火させるための
点火プラグである。吸気通路４は、サージタンク４ａ
と、サージタンク４ａの下流側に位置するインテークマ
ニホルド４ｂと、サージタンク４ａの上流側通路４ｃと
を有し、この上流側通路４ｃのサージタンク４ａ直上流
にはスロットル弁７が配置されている。スロットル弁７
は、ステップモータ等の作動装置８によって開度設定さ
れるものである。インテークマニホルド４ｂには、各気
筒毎に、燃料を供給するための燃料噴射弁９が配置され
ている。１０は、機関本体によって駆動されることによ
りバッテリへ充電される電気を発電するオルタネータで
ある。

【００１３】２０は、燃料噴射弁９の燃料噴射量制御、
作動装置８を介してのスロットル弁７の開度制御、及び
オルタネータ１０の発電量制御を実施する制御装置であ
り、機関回転数を検出するための回転センサ２１、機関
負荷としてアクセルペダルの踏み込み量を検出するため
のアクセルペダルストロークセンサ２２、及び機関温度
として冷却水温を検出するための冷却水温センサ２３、
及び吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２４
等が接続されている。

【００１４】制御装置２０による通常時におけるスロッ
トル弁７開度制御は、アクセルペダルストロークセンサ
２２により検出されるアクセルペダルの踏み込み量に応
じた機関出力を発生するのに必要な吸気量がスロットル
弁７を通過するようにスロットル弁７開度を設定する一
般的なものである。

【００１５】また、燃料噴射量制御は、エアフローメー
タ２４により検出される吸入空気量を回転センサ２１に
より検出される機関回転数に基づき補正して実際に気筒
内へ供給された吸気量を推定し、排気通路２の触媒コン
バータ上流側に配置されたリニア出力型空燃比センサ
（図示せず）により検出される混合気空燃比と推定され
た供給吸気量に基づき実際に気筒内へ供給された燃料量
を推定し、この供給燃料量と実際に噴射した噴射燃料量
との関係からインテークマニホルド４ｂ内に付着する燃
料量を推定し、次回の燃料噴射において、この付着燃料
量から気化する燃料量と新たに付着する燃料量とを推定
して、理論空燃比を実現するための必要燃料噴射量を決
定する一般的なものである。

【００１６】このような今回の必要燃料噴射量ｆｉ
（ｋ）の決定には、次式（１）及び（２）に示す燃料挙
動モデルが使用される。 ｆｗ（ｋ＋１）＝Ｐｆｗ（ｋ）＋Ｒｆｉ（ｋ） −− （１） ｆｃ（ｋ）＝（１−Ｐ）ｆｗ（ｋ）＋（１−Ｒ）ｆｉ（ｋ） −− （２） ここで、Ｒは噴射された燃料のうちでインテークマニホ
ルド壁面等に付着して気筒内へ供給されない割合であ
り、またｆｗ（ｋ）は今回においてインテークマニホル
ド壁面等に付着している燃料量であり、Ｐはインテーク
マニホルド壁面等に付着している燃料のうち依然として
気筒内へ供給されない割合である。従って、ｆｗ（ｋ＋
１）は次回においてインテークマニホルド壁面等に付着
している燃料量を表し、またｆｃ（ｋ）は今回において
気筒内へ供給される燃料量を表している。Ｐ及びＲは機
関温度による変数であり、冷却水温センサ２３により検
出される冷却水温に基づき決定されるようになってい
る。

【００１７】制御装置２０は、さらに、図２に示すフロ
ーチャートに従って、後述される特定機関運転状態の時
には、前述と異なるスロットル弁開度制御と、オルタネ
ータ１０の発電量制御を実施するようになっている。ま
ず、ステップ１０１において、アクセルペダルストロー
クセンサ２２により検出される現在のアクセルペダル踏
み込み量Ｌ１と前回のアクセルペダル踏み込み量Ｌ０と
の差Ｌ１−Ｌ０が所定値ａ以下であるか否かが判断さ
れ、この判断が否定される時にはそのまま終了するが、
肯定される時にはステップ１０２に進む。

【００１８】ステップ１０２において、現在のアクセル
ペダル踏み込み量Ｌ１が所定踏み込み量ｂ以下であるか
否かが判断され、この判断が否定される時にはそのまま
終了するが、肯定される時にはステップ１０３に進む。
ステップ１０３において、冷却水温センサ２３により検
出される冷却水温Ｔが所定温度ｃ以下であるか否かが判
断され、この判断が否定される時にはそのまま終了す
る。一方、この判断が肯定される時は、機関冷間時にお
いて、アクセルペダルの踏み込み量に応じてスロットル
弁開度が全閉近く（開度ＴＡ１）まで閉弁された機関急
減速時であり、ステップ１０４に進む。

【００１９】この時には、機関冷間時であるために、燃
料噴射弁９から噴射された燃料がインテークマニホルド
４ｂ内に付着しやすく、さらに、前回においてはスロッ
トル弁開度が比較的大きく比較的多量の燃料が噴射され
ているために、インテークマニホルド４ｂ内には多量の
燃料が付着している。この付着燃料は、スロットル弁開
度が小さくインテークマニホルド４ｂ内の負圧が大きく
なるに従って、気化しやすくなり、特に、スロットル弁
開度が全閉近くまで閉弁されると、多量の燃料が気化し
て気筒内へ供給される。

【００２０】この時、スロットル弁の閉弁により吸気量
が減少するために、前述の燃料噴射量制御によって燃料
噴射量が減少されるが、前述したようにインテークマニ
ホルド４ｂから比較的多量に燃料が気化して気筒内へ供
給され、混合気空燃比はリッチとなるために、本フロー
チャートのステップ１０４では、前述した燃料噴射量制
御において、今回のインテークマニホルド４ｂ内の付着
燃料量ｆｗ（ｋ）と今回の燃料噴射量ｆｉ（ｋ）とによ
って算出される今回の気筒内へ供給される燃料量ｆｃ
（ｋ）に基づき（上式（２）参照）、この燃料量ｆｃ
（ｋ）に対して理論空燃比（１４．６）を実現するのに
必要な吸気量ＧＡを算出する。

【００２１】次に、ステップ１０５において、エアフロ
ーメータ２４により検出される現在の吸気量ＧＡ１及び
回転センサ２１により検出される現在の機関回転数ＮＥ
１に基づき図３に示す第１マップによって現在の機関出
力ＴＲＫ１を決定し、ステップ１０６において、吸気量
ＧＡに相当する理論空燃比の混合気が気筒内に形成され
た時の機関出力ＴＲＫを図４に示す第２マップから決定
し、またステップ１０７において、この時の機関回転数
ＮＥを図５に示す第３マップから決定してステップ１０
８に進み、この機関回転数ＮＥにおいて吸気量ＧＡを実
現するのに必要なスロットル弁開度ＴＡを図６に示す第
４マップから決定する。

【００２２】次に、ステップ１０９において、スロット
ル弁７をこの開度ＴＡまで開弁し、その後、気化によっ
てインテークマニホルド４ｂ内の付着燃料量が徐々に減
少し、この付着燃料量から気化して気筒内へ供給される
燃料量も徐々に減少するために、理論空燃比を実現する
のに必要な吸気量も減少することを考慮して、スロット
ル弁７は、この開度ＴＡから開弁以前の開度ＴＡ１まで
徐々に小さくされる。このようなスロットル弁７の開閉
に対して、吸気量の増減は遅れるために、ステップ１１
０において、機関回転数増加量ＮＥ−ＮＥ１に基づき、
スロットル弁７を開弁してから前述の吸気量ＧＡが気筒
内へ供給されるまでの時間ｔを図７に示す第５マップか
ら決定する。

【００２３】次に、ステップ１１１において、機関出力
増大量ＴＲＫ−ＴＲＫ１をオルタネータ１０の発電量増
加に伴い発生する負荷増大量によって相殺するために、
機関出力増大量ＴＲＫ−ＴＲＫ１に基づき図８に示す第
６マップからオルタネータ１０の通常時の界磁電流Ｉか
らの増加量ΔＩを決定し、ステップ１１２において、ス
テップ１０９でのスロットル弁７の開弁からの経過時間
がステップ１１０において算出された時間ｔに達した時
に、オルタネータ１０の界磁電流ＩをＩ＋ΔＩまで増加
させ、その後、スロットル弁開度をアクセルペダルの踏
み込み量Ｌ１に応じた開度ＴＡ１まで徐々に小さくする
ことに伴い実際に減少する吸気量に合わせて、オルタネ
ータ１０の界磁電流における増加量ΔＩを徐々に０にし
て通常時の界磁電流Ｉに減少させる。次に、ステップ１
１３において、今回のアクセルペダル踏み込み量Ｌ１を
前回の値Ｌ０として終了する。

【００２４】図９は、本フローチャートによるスロット
ル弁開度制御及びオルタネータの発電量制御が実施され
た場合のスロットル弁開度、インテークマニホルド内の
付着燃料量、機関出力、機関回転数、及びオルタネータ
の界磁電流のタイムチャートである。前述したように、
アクセルペダルの踏み込み量に応じてスロットル弁が全
閉近く（開度ＴＡ１）まで閉弁されると、付着燃料量か
ら気化して気筒内へ供給される燃料量が増加し、その
分、付着燃料量自身は減少する。この時、混合気空燃比
はリッチとなり、排気通路に配置された三元触媒コンバ
ータ（図示せず）が十分に機能せずに排気エミッション
が悪化することを防止するために、スロットル弁開度が
ＴＡまで開弁される。

【００２５】この時、直ぐに吸気量がこの時の空燃比を
理論空燃比とする吸気量ＧＡまで増加せず、時間ｔが経
過した時にこの吸気量ＧＡまで増加して、混合気空燃比
を理論空燃比とするが、それぞれのタイムチャートに点
線で示すように、そのままではスロットル弁の閉弁によ
って低下された機関出力ＴＲＫ１はＴＲＫまで増大し、
またスロットル弁の閉弁によって低下された機関回転数
ＮＥ１はＮＥまで増加し、運転者が意図するように減速
されない。しかし、本フローチャートによって、この機
関出力の増大に合わせてオルタネータの界磁電流を増加
させることにより、それぞれのタイムチャートに実線で
示すように、機関出力はスロットル弁の閉弁によって低
下された機関出力ＴＲＫ１に維持され、排気エミッショ
ンを悪化させることなく、良好な減速フィーリングを実
現することができる。

【００２６】前述のフローチャートにおけるステップ１
１０からステップ１１２に代えて、スロットル弁の開度
ＴＡへの開弁と同時に、微小時間毎にオルタネータ１０
の界磁電流Ｉを増加させるようにし、この微小時間毎の
界磁電流Ｉの増加量Δｉは、微小時間毎に回転センサ２
１によって監視される機関回転数変動ΔＮＥに基づき、
図１０に示す第７マップから決定するようにしても良
い。このようにオルタネータ１０の界磁電流を増加させ
ることにより、機関回転数変動ΔＮＥが大きい時には、
界磁電流の増加量Δｉが大きくされ、スロットル弁７の
開弁により吸気量が徐々に増加して、それに伴い機関出
力が徐々に増加するのに合わせて界磁電流Ｉが増加され
ることになり、機関減速時において機関出力の増加は確
実に防止され、良好な減速フィーリングを実現すること
ができる。

【００２７】前述したスロットル弁開度制御及びオルタ
ネータの発電量制御は、機関冷間時におけるスロットル
弁が全閉近くまで閉弁される機関急減速時に行われるよ
うにしたが、機関温間時においてもインテークマニホル
ド内の付着燃料は存在し、また、スロットル弁が全閉近
くまで閉弁されなくてもスロットル弁開度の変化が比較
的大きな機関減速時には、前述した機関運転状態ほど顕
著でないが同様に付着燃料の気化量が多くなって混合気
空燃比をリッチなものにするために、前述の両制御は有
効である。

【００２８】また、前述した実施例において、機関減速
時における機関出力の増加を防止するのにオルタネータ
を使用したが、これは本発明を限定するものではなく、
例えば、機関本体に接続され、減速時には発電機として
機能し、この電力を利用して加速時又は始動時等には機
関駆動モータとして機能する内燃機関の制動及び補助動
力装置を使用することも可能である。

【００２９】

【発明の効果】このように、請求項１に記載の本発明に
よる内燃機関の減速時制御装置によれば、機関減速時に
おいて、第１スロットル弁開度制御手段によってスロッ
トル弁開度が減少されると共に燃料噴射量制御手段によ
って燃料噴射量が減少され、第２スロットル弁開度制御
手段が、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、第１
スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度が減少さ
れた後に、所望空燃比を実現するようにスロットル弁開
度を増加させ、その後、設定時間が経過した時に、発電
機制御手段が、内燃機関に接続された発電機の負荷を増
加させるために、実際に吸気量が増加して機関出力が増
大する時に発電機の負荷が増加され、機関出力の増大以
前に発電機の負荷が増加されて機関出力が意図する以上
に低下するようなことはなく、排気エミッションの悪化
を防止して良好な減速フィーリングを実現することがで
きる。

【００３０】また、請求項２に記載の内燃機関の減速時
制御装置によれば、前述の内燃機関の減速時制御装置と
同様な効果が得られることに加えて、設定時間は、第２
スロットル弁制御手段によりスロットル弁開度を増加さ
せたことによって高まるはずの機関回転数に応じて変化
させるために、発電機制御手段により、機関出力が最も
増大する時に確実に一致させて発電機の負荷が増加させ
られ、さらに良好な減速フィーリングを実現することが
できる。

【００３１】また、前述の請求項３に記載の本発明によ
る内燃機関の減速時制御装置によれば、機関減速時にお
いて、第１スロットル弁制御手段によってスロットル弁
開度が減少されると共に燃料噴射量制御手段によって燃
料噴射量が減少され、第２スロットル弁開度制御手段
が、吸気通路壁面への付着燃料量を考慮して、第１スロ
ットル弁制御手段によりスロットル弁開度が減少された
後に、所望空燃比を実現するようにスロットル弁開度を
増加させ、その後、回転数検出手段によって検出される
機関回転数の変動量に基づき、発電機制御手段が内燃機
関に接続された発電機の負荷を制御するために、吸気量
の増加に伴い増大する機関出力に合わせて発電機の負荷
が増加させられ、排気エミッションの悪化を防止して良
好な減速フィーリングを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の減速時制御装置を示す
概略図である。

【図２】スロットル弁開度制御及びオルタネータの発電
量制御を示すフローチャートである。

【図３】図２のフローチャートに使用される第１マップ
である。

【図４】図２のフローチャートに使用される第２マップ
である。

【図５】図２のフローチャートに使用される第３マップ
である。

【図６】図２のフローチャートに使用される第４マップ
である。

【図７】図２のフローチャートに使用される第５マップ
である。

【図８】図２のフローチャートに使用される第６マップ
である。

【図９】図２のフローチャートによるスロットル弁開度
制御及びオルタネータの発電量制御が実施された場合の
スロットル弁開度、付着燃料量、機関出力、機関回転
数、及び界磁電流のタイムチャートである。

【図１０】図２のフローチャートの変形例に使用される
第７マップである。

【符号の説明】 １…内燃機関本体 ２…排気通路 ３…排気弁 ４…吸気通路 ５…吸気弁 ７…スロットル弁 ８…作動装置 ９…燃料噴射弁 １０…オルタネータ ２０…制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関減速時にスロットル弁開度を減少さ
   せる第１スロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴
   射量を減少させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面
   への付着燃料量を考慮して、前記第１スロットル弁制御
   手段により前記スロットル弁開度が減少された後に、所
   望空燃比が実現されるように前記スロットル弁開度を増
   加させる第２スロットル弁制御手段と、前記第２スロッ
   トル弁制御手段によって前記スロットル弁開度を増加さ
   せてから設定時間が経過した時に、内燃機関に接続され
   た発電機の負荷を増加させる発電機制御手段、とを具備
   することを特徴とする内燃機関の減速時制御装置。
2. 【請求項２】 前記設定時間は、前記第２スロットル弁
   制御手段により前記スロットル弁開度を増加させたこと
   によって高まるはずの機関回転数に応じて変化させるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の減速時制御
   装置。
3. 【請求項３】 機関回転数を検出する回転数検出手段
   と、機関減速時にスロットル弁開度を減少させる第１ス
   ロットル弁制御手段と、機関減速時に燃料噴射量を減少
   させる燃料噴射量制御手段と、吸気通路壁面への付着燃
   料量を考慮して、前記第１スロットル弁制御手段により
   前記スロットル弁開度が減少された後に、所望空燃比が
   実現されるように前記スロットル弁開度を増加させる第
   ２スロットル弁制御手段と、前記第２スロットル弁制御
   手段によって前記スロットル弁開度を増加させてから、
   前記回転数検出手段によって検出される機関回転数の変
   動量に基づき、内燃機関に接続された発電機の負荷を制
   御する発電機制御手段、とを具備することを特徴とする
   内燃機関の減速時制御装置。