JPH1077887A - 内燃機関の出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電制スロットルの目標開度を上限値内に制限す
ることで、機関回転速度がリミッタ回転速度を越えるこ
とを回避する。 【解決手段】ニュートラルスイッチのＯＮ時には（Ｓ
１）、予めニュートラル状態に適合して設定された開度
上限値を設定する（Ｓ２）。一方、ニュートラルスイッ
チのＯＦＦ時には（Ｓ１）、機関回転速度Ｎｅと機関負
荷Ｔｐとに基づいて、機関の出力側に加わっている負荷
に応じた上限値を設定する（Ｓ３〜Ｓ５）。そして、ア
クセル開度に基づいて設定された目標開度が、前記上限
値を越えないように制限し、該制限された目標開度に従
ってスロットル弁の開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の出力制御
装置に関し、詳しくは、スロットル開度を電子制御し
て、機関回転速度を許容最大値内に制限する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両用内燃機関において、高
車速時（例えば車速180 km/h以上の時) や高回転時（例
えば6000〜7000rpm 以上の時）に、機関に対する燃料の
供給を停止させることで機関出力を絞り、車速や機関回
転速度を許容値内に制限することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のような機関出力
を制限するための燃料カットにおいては、燃料カットに
伴うショックの発生を回避するために、全気筒燃料カッ
トと共に部分気筒に対する燃料カットを併用することが
好ましい。しかし、ショック発生を充分に回避すべく、
部分気筒での燃料カットを行うと、通常に燃料が供給さ
れている気筒からの未燃焼成分を含む排気と、燃料カッ
トされた気筒からの酸素とが合流することによって、排
気通路での後燃えが生じ、これによって排気通路に介装
された触媒が焼損する惧れがある。

【０００４】従って、従来では、部分気筒での燃料カッ
トを行わずに運転性を犠牲にして全気筒燃料カットのみ
で機関出力を制限するか、或いは、部分気筒燃料カット
を行わせる場合であっても、充分にショックを回避でき
るように、部分気筒燃料カットを併用させることができ
ないという問題があった。本発明は上記実情に鑑みなさ
れたものであり、特に機関回転速度の上限制限を、ショ
ックや触媒の焼損を発生させることなく行えるようにす
ることを目的とし、更に、機関回転速度の制限が応答性
良く行えるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、図１に示すように構成される。図１において、
目標開度演算手段は、機関の吸気系に介装されたスロッ
トル弁の目標開度を運転条件に応じて演算する。また、
上限値設定手段は、前記目標開度の上限値を、機関の出
力側に対する負荷投入の有無に応じて切換え設定し、目
標開度制限手段は、上限値設定手段で設定された上限値
内に、前記目標開度演算手段で演算された目標開度を制
限する。

【０００６】そして、開閉駆動手段は、目標開度制限手
段で制限された目標開度に基づいて前記スロットル弁を
開閉駆動する。かかる構成によると、スロットル弁の開
度を電子制御するシステムにおいて、運転条件に応じた
スロットル弁の目標開度を上限値内に制限することで機
関出力を制限するが、機関の出力側に対する負荷投入の
有無によって同じスロットル開度であっても、得られる
機関回転速度が異なるので、上限値を前記負荷投入の有
無に応じて切換え設定する構成とした。ここで、機関出
力をスロットル弁開度の制限、即ち、吸入空気量の制限
によって行うから、急激な出力変化を招くことがなく、
また、全気筒で通常に燃焼させるから後燃えによる触媒
の焼損を発生させることもない。

【０００７】請求項２記載の発明では、前記上限値設定
手段が、内燃機関と組み合わされる変速機のニュートラ
ル・非ニュートラル状態に基づいて上限値を切換え設定
する構成とした。かかる構成によると、変速機が非ニュ
ートラル状態であるときには、ニュートラル状態の場合
に比して、機関の出力側に加わる負荷が大きくなるか
ら、かかる負荷状態に対応した上限値を設定させること
が可能となる。具体的には、非ニュートラル時には、ニ
ュートラル時に比して上限値を高く設定して、無用に機
関出力が制限されることを回避できる。

【０００８】請求項３記載の発明では、前記上限値設定
手段が、変速機がニュートラル状態のときには、予め設
定されたニュートラル状態用の上限値を設定し、変速機
が非ニュートラル状態のときには、機関回転速度と機関
負荷とに応じて非ニュートラル状態用の上限値を可変に
設定する構成とした。かかる構成によると、変速機がニ
ュートラル状態のときには、スロットル開度に略対応す
る機関回転速度が得られることになるから、機関回転速
度が許容限界値付近になると推定される一定の上限値を
設定する。一方、非ニュートラル時には、機関の出力側
に加わる負荷の変動があるため、機関回転速度と機関負
荷の状態から出力側に加わっている負荷の状態を推定
し、上限値を可変に設定する。

【０００９】請求項４記載の発明では、前記上限値設定
手段が、前記変速機のニュートラル・非ニュートラル状
態に基づいて切換え設定された上限値を、機関回転速度
とリミッタ回転速度との偏差に応じて補正して最終的な
上限値を設定する構成とした。かかる構成によると、機
関の出力側に加わる負荷状態に応じて大まかに設定され
る上限値を、機関回転速度とリミッタ回転速度との偏差
に応じて補正することで、上限値の設定精度を向上させ
る。

【００１０】請求項５記載の発明では、前記目標開度制
限手段で制限された目標開度を、機関回転速度とリミッ
タ回転速度との偏差に応じてフィードバック制御する回
転制限手段を備え、前記開閉駆動手段が、前記回転制限
手段で制御された目標開度に基づいて前記スロットル弁
を開閉駆動する構成とした。かかる構成によると、上限
値による目標開度の制限によって機関回転速度が許容値
内に大まかに制限できるようにしてあるから、機関回転
速度とリミッタ回転速度との偏差に応じて目標開度をフ
ィードバック制御して、機関回転速度を前記リミッタ回
転速度内に修正する制御を応答性良く行えることにな
る。

【００１１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、機関の出
力側に対する負荷状態に応じた上限値によってスロット
ル弁の目標開度を制限することで、機関回転速度が許容
値を越えることを回避するから、大きなショックを招く
ことなく、また、排気通路内での後燃えを発生させるこ
となく、機関回転速度を許容値内に制限できるという効
果がある。

【００１２】請求項２記載の発明によると、変速機がニ
ュートラル状態であるか非ニュートラル状態であるかに
よって、機関の出力側に加わる負荷が変化することに対
応して上限値を切換え設定でき、以て、無用にスロット
ル開度が制限されることを回避しつつ、機関回転速度が
許容値を越えることをスロットル開度の制限により回避
できるという効果がある。

【００１３】請求項３記載の発明によると、変速機が非
ニュートラル状態であるときに、機関の出力側に加わる
負荷の変化に対応して上限値を設定させることができ、
機関回転速度が許容値を越えることを回避するための上
限値を精度良く設定できるという効果がある。請求項４
記載の発明によると、機関の出力側に加わる負荷状態に
応じて設定された上限値を、機関回転速度とリミッタ回
転速度との相関に基づいて精度良く補正して、スロット
ル弁の目標開度の制限により前記リミッタ回転速度内に
機関回転速度を精度良く制限できるという効果がある。

【００１４】請求項５記載の発明によると、予め機関回
転速度が許容値を越えないように制限された目標開度
を、実際の機関回転速度を許容値内に制限すべくフィー
ドバック制御するので、機関回転速度を許容値内に応答
良くかつ高精度に制限できるという効果がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２において、内燃機関１には、スロットル弁２
を介して空気が吸引され、各気筒の吸気ポート部に設け
られた電磁式燃料噴射弁３から噴射される燃料と混合し
て、混合気が形成される。尚、燃料噴射弁３は燃焼室内
に直接燃料を噴射するタイプであっても良い。

【００１６】シリンダ内に吸引された混合気は、点火栓
４による火花点火によって着火燃焼する。前記燃料噴射
弁３による燃料噴射量を制御するコントロールユニット
５には、クランク角センサ６からの回転信号、エアフロ
ーメータ７からの吸入空気流量信号などが入力される。

【００１７】マイクロコンピュータを内蔵した前記コン
トロールユニット５は、前記各種センサからの信号に基
づいて燃料噴射量を演算し、機関回転に同期した所定の
噴射タイミングにおいて、前記燃料噴射量に相当するパ
ルス幅の噴射パルス信号を前記燃料噴射弁３に出力す
る。また、前記スロットル弁２は、モータ等のアクチュ
エータ８によって開閉駆動される構成となっており、前
記コントロールユニット５は、スロットル弁２の目標開
度を決定し、該目標開度に応じて前記アクチュエータ８
を制御する。

【００１８】ここで、スロットル開度を検出するセンサ
を備え、実際の開度が前記目標開度に一致するようにフ
ィードバック制御することが好ましい。コントロールユ
ニット５には、前記目標開度を決定するために、アクセ
ル開度センサ９からのアクセル開度信号等が入力される
ようになっている。更に、コントロールユニット５は、
機関回転速度が予め設定されたリミッタ回転速度（例え
ば6000〜7000rpm)を越えないように、前記アクセル開度
に応じて設定される通常の目標開度を上限値内に制限す
る機能を有しており、かかる機能を、図３及び図４のフ
ローチャートに従って詳細に説明する。

【００１９】図３のフローチャートは、前記目標開度の
上限値を設定するルーチン（上限値設定手段）を示す。
まず、ステップ１（図中ではＳ１と記してある。以下同
様）では、内燃機関１と組み合わされる変速機（図示省
略）に設けられたニュートラルスイッチ10のＯＮ・ＯＦ
Ｆを判別する。前記ニュートラルスイッチ10は、変速機
のニュートラル状態でＯＮとなり、非ニュートラル状態
でＯＦＦとなるスイッチである。

【００２０】ステップ１でニュートラルスイッチ10がＯ
Ｎであると判別されたときには、ステップ２へ進み、予
めニュートラル状態に適合して設定されたスロットル弁
開度の上限値（固定値）を、実際に目標開度の制限に用
いる値としてセットする。変速機がニュートラル状態、
即ち、機関１の出力側に加わる負荷が略無負荷（負荷の
非投入時）の状態であれば、機関回転速度Ｎｅはスロッ
トル弁開度に対応して略一定の相関で変化するから、ス
ロットル弁開度を一定開度に制限することで、機関回転
速度Ｎｅがリミッタ回転速度を越えることを回避でき
る。

【００２１】一方、ステップ１でニュートラルスイッチ
10がＯＦＦであると判別されたときには、ステップ３へ
進み、機関負荷Ｔｐを読み込む。前記機関負荷Ｔｐは、
例えば吸入空気流量Ｑ／機関回転速度Ｎｅとして検出す
ることができる。次のステップ４では、機関回転速度Ｎ
ｅを読み込む。そして、ステップ５では、機関負荷Ｔｐ
と機関回転速度Ｎｅとによって区分される領域毎に非ニ
ュートラル状態に適合する開度上限値を予め記憶したマ
ップを参照し、ステップ３，４で読み込んだ現在の機関
負荷Ｔｐ及び機関回転速度Ｎｅに対応する開度上限値を
検索し、検索された開度上限値を実際に目標開度の制限
に用いる値としてセットする。

【００２２】変速機が非ニュートラル状態であるときに
は、機関１の出力側に負荷が加わり（負荷の投入時）、
然も、負荷が一定でなく変化し、出力側に加わる負荷に
よって機関回転速度Ｎｅが許容最大値付近となるスロッ
トル開度が異なる。そこで、現在の機関回転速度Ｎｅと
機関負荷Ｔｐとの相関から、出力側に加わっている負荷
の大きさを推定し、推定される負荷に適合する開度上限
値を設定するものである。

【００２３】図４のフローチャートは、スロットル弁２
の目標開度を決定するルーチンを示す。ステップ11で
は、アクセル開度を読み込む。ステップ12では、前記読
み込んだアクセル開度に基づいてスロットル弁２の目標
開度を設定する（目標開度演算手段）。

【００２４】ステップ13では、前記設定した目標開度
が、前記図３のフローチャートで設定した開度上限値を
上回っているか否かを判別する。ここで、目標開度が上
限値を上回っている場合には、ステップ14へ進み、目標
開度に上限値をセットして、上限値を上回る目標開度が
設定されることを回避する（目標開度制限手段）。

【００２５】また、ステップ15では、実際の機関回転速
度Ｎｅと予め設定されたリミッタ回転速度（回転速度の
許容最大値）とを比較する。そして、機関回転速度Ｎｅ
がリミッタ回転速度を上回っているときには、ステップ
16へ進み、目標開度を、機関回転速度Ｎｅとリミッタ回
転速度との偏差に応じた補正値αによって減少補正し、
スロットル弁２の開度を絞って機関回転速度Ｎｅが低下
するようにする（回転制限手段）。

【００２６】ここで、目標開度を予め上限値により制限
することで、機関回転速度Ｎｅがリミッタ回転速度を大
幅に上回ることがないようにしてあるから、前記ステッ
プ16によるフィードバック制御を応答良く行える。ステ
ップ17では、目標開度に基づいてアクチュエータ８を制
御して、スロットル弁２の開度を目標開度に制御する
（開閉駆動手段）。

【００２７】上記のようにスロットル弁の開度を制御し
て、機関回転速度Ｎｅがリミッタ回転速度を上回ること
を回避する構成であれば、急激なトルク変化を招くこと
がなくショックの発生を回避できると共に、通常の燃焼
状態を保持するので、部分気筒燃料カットを行う場合の
ような触媒の焼損の惧れもない。ところで、スロットル
弁開度の上限値の設定においては、実際の機関回転速度
Ｎｅとリミッタ回転速度との偏差に基づいて上限値を修
正することで、より精度良く目標開度を制限することが
可能であり、かかる実施例を図５のフローチャートに示
してある。

【００２８】図５のフローチャートのステップ21〜ステ
ップ25は、前記図３のフローチャートのステップ１〜ス
テップ５の部分と全く同様な処理を行うので、説明を省
略する。図５のフローチャートにおいて、ステップ22又
はステップ25でニュートラルスイッチ10のＯＮ・ＯＦＦ
に応じてスロットル開度の上限値を設定すると、ステッ
プ26では、下式に従って前記上限値を補正設定して、最
終的なスロットル開度の上限値を設定する。

【００２９】上限値＝全開開度−（全開開度−基本上限
値）×実Ｎｅ／リミッタ回転速度 即ち、機関のばらつきや経時劣化、更には、補機負荷の
影響などによって、前記上限値の設定誤差が拡大するこ
とがあるため、実際の機関回転速度Ｎｅとリミッタ回転
速度との相関に基づいて上限値を補正設定し、上限値の
設定精度を維持できるようにするものである。

【００３０】図５のフローチャートにより設定された上
限値は、図４のフローチャートのステップ13で、アクセ
ル開度に応じた目標開度と比較されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明にかかる装置の基本構成ブ
ロック図。

【図２】実施形態における内燃機関のシステム構成図。

【図３】開度上限値の設定制御の第１実施例を示すフロ
ーチャート。

【図４】スロットル弁の目標開度の設定制御を示すフロ
ーチャート。

【図５】開度上限値の設定制御の第２実施例を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ スロットル弁 ３ 燃料噴射弁 ４ 点火栓 ５ コントロールユニット ６ クランク角センサ ７ エアフローメータ ８ アクチュエータ ９ アクセル開度センサ 10 ニュートラルスイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸気系に介装されたスロットル弁の
   目標開度を運転条件に応じて演算する目標開度演算手段
   と、 前記目標開度の上限値を、機関の出力側に対する負荷投
   入の有無に応じて切換え設定する上限値設定手段と、 該上限値設定手段で設定された上限値内に、前記目標開
   度演算手段で演算された目標開度を制限する目標開度制
   限手段と、 該目標開度制限手段で制限された目標開度に基づいて前
   記スロットル弁を開閉駆動する開閉駆動手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の出力制
   御装置。
2. 【請求項２】前記上限値設定手段が、内燃機関と組み合
   わされる変速機のニュートラル・非ニュートラル状態に
   基づいて上限値を切換え設定することを特徴とする請求
   項１記載の内燃機関の出力制御装置。
3. 【請求項３】前記上限値設定手段が、変速機がニュート
   ラル状態のときには、予め設定されたニュートラル状態
   用の上限値を設定し、変速機が非ニュートラル状態のと
   きには、機関回転速度と機関負荷とに応じて非ニュート
   ラル状態用の上限値を可変に設定することを特徴とする
   請求項２記載の内燃機関の出力制御装置。
4. 【請求項４】前記上限値設定手段が、前記変速機のニュ
   ートラル・非ニュートラル状態に基づいて切換え設定さ
   れた上限値を、機関回転速度とリミッタ回転速度との偏
   差に応じて補正して最終的な上限値を設定することを特
   徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の出力制御装
   置。
5. 【請求項５】前記目標開度制限手段で制限された目標開
   度を、機関回転速度とリミッタ回転速度との偏差に応じ
   てフィードバック制御する回転制限手段を備え、前記開
   閉駆動手段が、前記回転制限手段で制御された目標開度
   に基づいて前記スロットル弁を開閉駆動することを特徴
   とする請求項１〜４のいずれか１に記載の内燃機関の出
   力制御装置。