JPH1122513A - 車両用エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用エンジンにおいて、安定した運転性を
確保し、燃費を改善する。 【構成】 運転条件を検出する手段１と、所定のリーン
条件にてエンジンの供給混合気を希薄空燃比に制御する
空燃比制御手段２とを備える車両用エンジンにおいて、
変速機のライン圧を検出する手段５と、検出されたライ
ン圧がしきい値以下の場合にリーン条件が成立したもの
と判定する希薄制御設定手段３とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、運転条件に基づいて
供給混合気の空燃比を希薄空燃比に切換える車両用エン
ジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に、理論空燃比（ストイキ）より
も大きな空燃比つまり希薄空燃比でも運転可能なリーン
バーンエンジンを搭載するものがある。

【０００３】このようなリーンバーンエンジンは、エン
ジンの高負荷域等に理論空燃比の混合気を供給して運転
するが、エンジンが部分負荷域等にあり、エンジン冷却
水温が設定温度以上にあるリーン条件にて、供給混合気
を希薄空燃比に制御して運転を行うようになっている。

【０００４】このリーン条件を判定する水温レベルは、
エンジンの燃焼安定性の許す範囲で低く設定してあり、
この場合過渡水温時のエンジン燃焼状態による運転性へ
の影響を抑えるために、エンジン冷却水温が所定値以上
になったら１気筒ずつ空燃比をリーンにするものがある
（特開昭６２ー１７３４０号公報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気量の少
ないエンジンと自動変速機を備える車両の場合、アイド
ル時等に変速機のライン圧が高められると、エンジンの
発生トルクが損失トルクより低くなり、エンジンが停止
してしまう。

【０００６】しかしながら、従来装置にあっては、変速
機のライン圧が最高に高まる運転条件にもエンジンの発
生トルクが損失トルクより低くならないように、リーン
バーンが行われるリーン条件が制限されていたため、変
速機のライン圧が低い運転時にエンジンの発生トルクが
損失トルクを上回る余裕トルクが過大になってしまい、
燃費の悪化を招くという問題点があった。

【０００７】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、車両用エンジンにおいて、安定した運転性を
確保し、燃費を改善することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の車両用
エンジンは、運転条件を検出する手段と、所定のリーン
条件にてエンジンの供給混合気を希薄空燃比に制御する
空燃比制御手段とを備える車両用エンジンにおいて、変
速機のライン圧を検出する手段と、検出されたライン圧
がしきい値以下の場合にリーン条件が成立したものと判
定する希薄制御設定手段とを備えるものとした。

【０００９】請求項２に記載の車両用エンジンは、請求
項１に記載の希薄制御設定手段において、前記希薄制御
設定手段は、検出されたライン圧が低下するのに伴って
目標空燃比を大きくするものとした。

【００１０】

【発明の作用および効果】請求項１に記載の車両用エン
ジンにおいて、変速機のライン圧を外部負荷の一つとし
て検出し、検出されたライン圧がしきい値以下の場合に
リーン条件が成立したものと判定する構成により、リー
ンバーンを行うことによりエンジンの発生トルクが損失
トルクより低下することを回避し、エンジンの安定した
運転性を確保できる。

【００１１】請求項２に記載の車両用エンジンにおい
て、検出された変速機のライン圧が低下するのに伴って
目標空燃比を大きくすることにより、ライン圧の低い運
転時にエンジンの発生トルクが損失トルクを上回る余裕
トルクを小さくし、燃費の向上がはかれる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１３】図８はＶベルト式の無段変速機の変速制御
装置の概略構成図を示す。

【００１４】図示しないエンジンと無段変速機５７との
間には、発進要素としてのトルクコンバータ５２が介装
され、無段変速機５７は、可変プーリとしてトルクコン
バータ５２の出力側に接続されたプライマリプーリ５６
と、駆動軸に連結されたセカンダリプーリ６６を備え、
これら可変プーリはＶベルト６４によって連結されてい
る。

【００１５】この発進要素としてのトルクコンバータ５
２には入力側と出力側を接続するロックアップクラッチ
５１が備えられ、所定の運転状態、例えば、車速ＶＳＰ
が所定値Ｖａ以上の場合にはロックアップクラッチ５１
は締結される。

【００１６】そして、無段変速機５７の変速比やロック
アップクラッチ５１は、ＣＶＴコントロールユニット４
１からの指令に応動する油圧コントロールバルブ４３に
よって制御される。

【００１７】ＣＶＴコントロールユニット４１は、無段
変速機５７のプライマリプーリ５６の回転数Ｎｐｒｉを
検出するプライマリプーリ回転数センサ４６、セカンダ
リプーリ６６の回転数Ｎｓｅｃを検出するセカンダリプ
ーリ回転数センサ４７からの信号と、インヒビタースイ
ッチ４８からのセレクト位置、運転者が操作するアクセ
ルペダルの踏み込み量に応じたスロットル開度センサ４
５からのスロットル開度ＴＶＯ（又は、アクセルペダル
の開度）を読み込むとともに、図示しないエンジンの燃
料噴射量や点火時期等を制御するエンジンコントロール
ユニット２７からエンジン回転数Ｎｅを読み込んで、車
両の運転状態ないし運転者の要求に応じて、無段変速機
５７の変速比の可変制御及びトルクコンバータ５２のロ
ックアップクラッチ５１の締結状態を制御している。な
お、本実施形態では、セカンダリ回転数Ｎｓｅｃに所定
の変換定数を乗じて車速ＶＳＰを得ており、車速ＶＳＰ
が所定値Ｖａ以上でロックアップクラッチ５１を締結さ
せる。

【００１８】無段変速機５７は、プライマリプーリ５６
のＶ字状プーリ溝の幅を縮小すれば、セカンダリプーリ
６６側のＶベルト６４の接触半径は大きくなるので、大
きな変速比を得ることができる。

【００１９】このようなプライマリプーリ５６とセカン
ダリプーリ６６のＶ字状プーリ溝の幅を変化させる制御
は、プライマリプーリシリンダ室６０とセカンダリプー
リシリンダ室７２への油圧制御によって行われる。

【００２０】上記変速比制御は、油圧コントロールバル
ブ４３のライン圧ソレノイド４４を制御することで行わ
れ、ライン圧ソレノイド４４はＣＶＴコントロールユニ
ット４１によるＤｕｔｙ制御等で駆動される。

【００２１】次に、ＣＶＴコントロールユニット４１で
行われる変速制御の一例について、図９のフローチャー
トを参照しながら詳述する。なお、図９のフローチャー
トは、所定時間毎に行われるものとする。

【００２２】ステップＳ１では、無段変速機５７からプ
ライマリ回転数Ｎｐｒｉと車速ＶＳＰ（＝セカンダリ回
転数Ｎｓｅｃ）、そして、運転者の操作に応じたスロッ
トル開度ＴＶＯを読み込むとともに、エンジンコントロ
ールユニット２７からエンジン回転数Ｎｅを読み込む。

【００２３】ステップＳ２では、図示しない変速マップ
に基づいて、車速ＶＳＰとスロットル開度ＴＶＯからプ
ライマリ回転数Ｎｐｒｉの目標値を演算してから、この
目標値とセカンダリ回転数Ｎｓｅｃから目標変速比ＲＴ
Ｏを演算する。

【００２４】ステップ３では、プライマリプーリ１６お
よびセカンダリプーリ６６とＶベルト６４の接触摩擦力
が最適値となるように必要ライン圧ＡＰＬを演算する。
続いてステップ４に進んで、ライン圧ソレノノイド４４
を所定のＤｕｔｙ比によって駆動し、プライマリプーリ
５６、セカンダリプーリ６６のシリンダ室６０、７２へ
供給されるライン圧ＡＰＬの制御を行って、プライマリ
プーリ５６およびセカンダリプーリ６６とＶベルト７４
の摩擦力は運転状態に応じた最適値に設定される。

【００２５】ライン圧ソレノイド４４は、オイルポンプ
４９から供給された油圧を、油圧コントロールバルブ４
３を構成する圧力制御弁（図示せず）、定圧弁（図示せ
ず）を介して必要ライン圧に調整するようになってい
る。

【００２６】図２において、１０はエンジン、１１は吸
気通路、１２はエアクリーナ、１３は絞り弁、１４は各
気筒の燃料インジェクタ、１５は排気通路である。

【００２７】１６はラジエータである。エンジン１０の
冷却水は、ラジエータ１６側のサーモスタット２０が閉
じているときはラジエータバイパス通路２１を通して、
サーモスタット２０が開くとラジエータ１６を通して循
環される。

【００２８】１７は車室暖房用のヒータ装置を示す。ヒ
ータ装置１７のヒータコア１８にエンジンの冷却水が導
入され、ヒータファン１９の駆動によってヒータコア１
８の冷却水と熱交換された空気が車室内に送風される。

【００２９】ヒータファン１９を駆動するヒータコント
ローラ２８は、図示しないヒータスイッチをオンする
と、車室内の温度を検出する室温センサ２９の信号を基
に、室温が所定温度以下のときはヒータファン１９の風
量をハイ（強）に、所定温度に達するとヒータファン１
９の風量をロー（弱）に制御する。

【００３０】２２はエンジンの回転数を検出する回転数
センサ、２３はエンジンの吸入空気量を検出するエアフ
ローセンサ、２４は絞り弁１３の開度を検出する絞り弁
開度センサ、２５はエンジンの冷却水温を検出する水温
センサ、２６は排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度セ
ンサで、これらの信号は図示しない車速センサおよびイ
グニッションスイッチ等からの信号と共に、エンジンコ
ントロールユニット２７に送られる。

【００３１】エンジンコントロールユニット２７は、前
記各センサからの信号に基づいて、燃料インジェクタ１
４の燃料噴射量制御つまり空燃比制御を行う。

【００３２】インジェクタ１４は燃焼室天井壁から燃焼
室に臨み、インジェクタ１４の燃料噴射時期を吸気行程
とする均質燃焼領域と、インジェクタ１４の燃料噴射時
期を圧縮行程とする成層燃焼領域が設定される。成層燃
焼領域では空燃比を３０〜４０とリーン化するようにな
っている。

【００３３】図１に示すように、エンジンコントロール
ユニット２７は、エンジン１０の冷却水温を含む運転条
件を検出する手段１と、所定の運転域にエンジンの供給
混合気を希薄空燃比に制御する空燃比制御手段２とを備
える。空燃比制御手段２は、リーン条件が成立すると、
理論空燃比（ストイキ）よりも大きな所定のリーン空燃
比にするように、燃料インジェクタ１４の燃料噴射量を
制御する。

【００３４】また、希薄制御設定手段３は、エンジン始
動時の冷却水温とヒータファン１９のファン風量に基づ
いてリーンバーンの許可水温を設定する。これにより、
リーンバーンへの移行をより的確に制御でき、一層良好
な暖房性能、運転性能および高い燃費性能を確保でき
る。

【００３５】ところで、エンジン１０のアイドル時にお
ける負荷変動要素としては、図３に示すように、オルタ
ネータ（発電機）の駆動トルク、トルクコンバータ５２
の損失トルク、無段変速機５７に備えられるオイルポン
プ４９の駆動トルク等がある。無段変速機５７は、ライ
ン圧ＡＰＬが運転条件に応じてライン圧ソレノイド４４
を介して高められるのに伴って、エンジン１０が損失す
るオイルポンプ４９の駆動トルクが高まる。

【００３６】しかしながら、図３に示すように、理論空
燃比よりも大きなリーン空燃比で運転するリーンバーン
を行うと、エンジン１０の発生トルクが減少するため、
アイドル時等に無段変速機５７のライン圧ＡＰＬが高め
られると、エンジン１０の発生トルクが損失トルクより
低くなり、エンジン１０が停止してしまう。

【００３７】これを防止するため、従来装置にあって
は、ライン圧ＡＰＬの最大時に対応してエンジン１０の
発生トルクが損失トルクを下回らないように、リーンバ
ーンが行われる成層燃焼領域が制限されていたため、ラ
イン圧ＡＰＬの低い運転時にエンジン１０の発生トルク
が損失トルクを上回る余裕トルクがに過大となり、燃費
の悪化を招いていた。

【００３８】本発明はこれに対処して、図１に示すよう
に、無段変速機５７のライン圧ＡＰＬを検出する手段５
を備え、無段変速機５７のライン圧ＡＰＬに応じてリー
ン条件が成立したかどうかを判定する希薄制御設定手段
３を備える。すなわち、希薄制御設定手段３は、無段変
速機５７のライン圧ＡＰＬが所定値以下のリーン条件が
成立したものと判定し、エンジンの供給混合気を希薄空
燃比に制御する。

【００３９】空燃比制御手段２は、リーン条件が成立す
ると、無段変速機５７のライン圧ＡＰＬが上昇するのに
応じて空燃比を希薄化するように、燃料インジェクタ１
４の燃料噴射量を制御する。

【００４０】無段変速機５７のライン圧を検出する手段
として、ＣＶＴコントロールユニット４１によって演算
されるライン圧ＡＰＬの制御信号がエンジンコントロー
ルユニット２７に送られるようになっている。

【００４１】次に、エンジンコントロールユニット２７
による制御内容を、図４〜図６のフローチャートに基づ
いて説明する。

【００４２】図４はリーン条件の判定フローで、ステッ
プ１〜５にてエンジンの回転条件フラグＦＮＥＬ、負荷
条件フラグＦＴＰＬ、車速条件フラグＦＳＰＬ、水温条
件フラグＦＴＷＬ、ライン圧条件フラグＦＡＰＬ等を読
み込む。

【００４３】回転条件フラグＦＮＥＬ、負荷条件フラグ
ＦＴＰＬ、車速条件フラグＦＳＰＬ、水温条件フラグＦ
ＴＷＬ、ライン圧条件フラグＦＡＰＬ等のいずれかが０
のときは、リーン不許可としてステップ６から７に進
み、リーン移行許可フラグＦＬＥＡＮを０にする。

【００４４】リーン移行許可フラグＦＬＥＡＮが０の場
合は、エンジン回転数と吸入空気量とから求まる基本燃
料噴射量に酸素濃度センサ２６からの空燃比補正信号を
フィードバックして、理論空燃比になるように、燃料イ
ンジェクタ１４の燃料噴射量を制御する（燃料増量域を
除く）。

【００４５】回転条件フラグＦＮＥＬ、負荷条件フラグ
ＦＴＰＬ、車速条件フラグＦＳＰＬ、水温条件フラグＦ
ＴＷＬ、ライン圧条件フラグＦＡＰＬ等のすべてが１の
ときは、リーン移行ＯＫとしてステップ６から８に進
み、リーン移行許可フラグＦＬＥＡＮに１をセットす
る。

【００４６】リーン移行許可フラグＦＬＥＡＮが１の場
合は、エンジン回転数と吸入空気量とから求まる基本燃
料噴射量を比例減算して、所定のリーン空燃比になるよ
うに、燃料インジェクタ１４の燃料噴射量を制御する。

【００４７】リーン条件のうち、回転条件フラグＦＮＥ
Ｌは、エンジン回転数が所定値以上、回転数の変化率が
所定値以下のとき１に、負荷条件フラグＦＴＰＬは、エ
ンジン回転数と吸入空気量とから求めた基本燃料噴射量
等が所定値以下のとき１に、車速条件フラグＦＳＰＬ
は、車速および車速の変化率が所定値以下のとき１に、
ライン圧条件フラグＦＡＰＬは、ライン圧ＡＰＬが所定
値以下のとき１にセットする。

【００４８】このライン圧条件の設定は、図５に示すサ
ブルーチンにて行う。

【００４９】これについて説明すると、まずステップ１
１にてライン圧ＡＰＬを読み込む。続いてステップ１２
に進んで、ライン圧ＡＰＬをしきい値ＡＰＬＨと比較す
る。しきい値ＡＰＬＨは、図３に示す特性から、リーン
バーンを行うと、エンジン１０の損失トルクが発生トル
クを上回る値に予め設定している。

【００５０】ライン圧ＡＰＬがしきい値ＡＰＬＨより低
いリーン条件の成立時は、ステップ１３に進んで、ライ
ン圧条件フラグＦＡＰＬを１にセットする。

【００５１】ライン圧ＡＰＬがしきい値ＡＰＬＨ以上で
あり、リーン条件が成立しない場合は、ステップ１４に
進んで、ライン圧条件フラグＦＡＰＬをクリアする。

【００５２】このようにして、ライン圧ＡＰＬをしきい
値ＡＰＬＨと比較してリーン条件を判定することによ
り、リーンバーンを行うことによってエンジンの発生ト
ルクが損失トルクより低下することを回避し、エンジン
の安定した運転性を確保できる。

【００５３】図６のフローチャートは、ライン圧ＡＰＬ
に応じて目標空燃比を設定するルーチンを示しており、
エンジンコントロールユニット２７において一定周期毎
に実行される。

【００５４】これについて説明すると、まずステップ２
１にてリーン移行許可フラグＦＬＥＡＮが１かどうかを
判定する。リーン移行許可フラグＦＬＥＡＮ＝０の場
合、図４のメインルーチンに移行する。

【００５５】リーン移行許可フラグＦＬＥＡＮ＝１の場
合、ステップ２２に進んで、無段変速機５７のライン圧
ＡＰＬを読込む。

【００５６】続いてステップ２３に進んで、図７に示す
マップに基づいてライン圧ＡＰＬに応じて目標空燃比を
検索し、ステップ２４にて検索された目標空燃比を所定
のアドレスに格納し、燃料インジェクタ１４の燃料噴射
量を制御する。

【００５７】図３のマップには、ライン圧ＡＰＬに対応
するエンジン１０の駆動トルクが上昇するのに伴って、
目標空燃比が次第にリーン空燃比から理論空燃比に近づ
くように設定され、エンジン１０の発生トルクが損失ト
ルクを上回るようになっている。

【００５８】このようにして、ライン圧ＡＰＬに応じて
目標空燃比を設定することにより、ライン圧ＡＰＬの低
い運転時にエンジン１０の発生トルクが損失トルクを上
回る余裕トルクを小さくして、燃費の向上がはかれる。

【００５９】なお、上記実施形態において、無段変速機
１７をＶベルト式で構成した一例を示したが、図示はし
ないが、トロイダル式などで構成しても同様である。ま
た、変速ギヤを油圧を介して切換えるオートマチックト
ランスミッションに本発明を適用することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す制御構成図。

【図２】同じくエンジンのシステム図。

【図３】同じくエンジンの発生トルクと空燃比等の関係
を示す特性図。

【図４】同じく制御内容を示すフローチャート。

【図５】同じく制御内容を示すフローチャート。

【図６】同じく制御内容を示すフローチャート。

【図７】同じくライン圧と目標空燃比の関係を示すマッ
プ。

【図８】同じく変速装置のシステム図。

【図９】同じくＣＶＴコントルールユニットで行われる
制御の一例を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０ エンジン ２５ 水温センサ ２６ 酸素濃度センサ ２７ エンジンコントロールユニット ２８ ヒータコントロールユニット ４１ ＣＶＴコントロールユニット ４３ 油圧コントロールバルブ ４４ ライン圧ソレノイド ５７ 無段変速機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】運転条件を検出する手段と、 所定のリーン条件にてエンジンの供給混合気を希薄空燃
   比に制御する空燃比制御手段とを備える車両用エンジン
   において、 変速機のライン圧を検出する手段と、 検出されたライン圧がしきい値以下の場合にリーン条件
   が成立したものと判定する希薄制御設定手段と、 を備えたことを特徴とする車両用エンジン。
2. 【請求項２】前記希薄制御設定手段は、検出されたライ
   ン圧が低下するのに伴って目標空燃比を大きくすること
   を特徴とする請求項１に記載の車両用エンジン。