JP2014159753A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料量が減少して内燃機関が自動停止する前に、その燃料量の減少を運転者に知覚させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】燃料タンクの燃料量が第１の所定値未満のときには内燃機関を停止し、同燃料量が前記第１の所定値より大きい第２の所定値よりも多いときには内燃機関のトルク特性を第１の特性とし、同燃料量が前記第１の所定値以上であり前記第２の所定値以下であるときには内燃機関のトルク特性を前記第１の特性とは異なる第２の特性とするようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の燃料タンクに貯留された燃料の量が少なくなると、燃料ポンプに汲み上げられる燃料に空気が混入する。そのため、燃料噴射弁から所望の量の燃料を噴射することが困難となり、失火が生じ易くなる。このように失火が生じた場合には、排気中に含まれる酸素と未然燃料が触媒コンバーターで反応し、同触媒コンバーターが過熱するおそれがある。こうしたことを抑制するために、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、燃料タンクに貯留された燃料の量が所定量以下になると内燃機関を自動停止させるようにしている。

特開平５‐２６３６９５号公報

ところで、このように自動的に内燃機関を停止させるようにすると、触媒コンバーターの過熱は防止できるものの、運転者は内燃機関が自動停止するまで燃料量の減少を知覚することができない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料量が減少して内燃機関が自動停止する前に、その燃料量の減少を運転者に知覚させることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、燃料タンクの燃料量が第１の所定値未満のときには内燃機関を停止し、同燃料量が前記第１の所定値より大きい第２の所定値よりも多いときには内燃機関のトルク特性を第１の特性とし、同燃料量が前記第１の所定値以上であり前記第２の所定値以下であるときには内燃機関のトルク特性を前記第１の特性とは異なる第２の特性とするようにしている。

上記構成によれば、燃料量が第１の所定値以上である場合に同燃料量が第２の所定値以下であるか否かによって内燃機関のトルク特性が異なるようになる。このため、運転者はこのトルク特性の変化に基づいて内燃機関が自動停止する前に燃料の残量を知覚することができる。

また、上記内燃機関の制御装置において内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには第１の特性であるときと比較してアクセル開度に対応する機関トルクを小さくすることが望ましい。

上記構成によれば、燃料量が第２の所定値以下となったときには、アクセル開度に対応する機関トルクが小さくなるため、これにより運転者は燃料量の低下を知覚することができる。

また、上記内燃機関の制御装置において内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには第１の特性であるときと比較してアクセル開度が増加してからその増加後のアクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間を長くすることが望ましい。

上記構成では、燃料量が第２の所定値以下となったときには、アクセル開度が増加してからその増加後のアクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間が長くなるため、これにより運転者は燃料量の低下を知覚することができる。ここで、燃料量が少ないときほど上記時間を長くするようにしてもよい。このようにすれば、燃料量が低下して第１の所定値に近づくほどアクセル開度に対応する機関トルクの発生が遅くなるため、運転者は燃料量の低下をより知覚しやすくなる。一方で、燃料量が第２の所定値よりも僅かに少ないときには、アクセル開度に対応する機関トルクがより早いタイミングで発生するため、車両走行性能の低下を抑えることができる。

また、上記内燃機関の制御装置において内燃機関のトルク特性を第２の特性に変化させた後に燃料量が第２の所定値を上回ったときには、トルク特性を第２の特性から第１の特性に徐々に戻すようすることが望ましい。このようにすれば、内燃機関のトルク特性を第１の特性に戻すことに伴う運転者の違和感を緩和することができる。

また、上記内燃機関の制御装置において内燃機関のトルク特性を第２の特性とするときには、点火時期やスロットル開度を制御して機関トルクを変動させることにより車両を加振させることが好ましい。

上記構成では、燃料量が第２の所定値以下となったときには車両が加振されるため、これにより、運転者は燃料量の低下を知覚することができるようになる。

内燃機関の制御装置の概略構成を示す略図。 内燃機関を自動停止させる際の実行手順を示すフローチャート。 アクセル開度と機関トルクとの対応関係の一例を示すグラフ。 （ａ）、（ｂ）はアクセル開度が増加したときの機関トルクの発生態様の一例を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｃ）は点火時期を制御して車両を加振させるときの制御態様の一例を示すタイムチャート。 アクセル開度と機関トルクとの対応関係の別例を示すグラフ。 （ａ）、（ｂ）はアクセル開度が増加したときの機関トルクの発生態様の別例を示すタイムチャート。

（第１の実施形態）
以下、内燃機関の制御装置の第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示すように、車両に搭載される内燃機関の燃焼室１には、吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気通路２には、燃焼室１に導入される吸気の量を調節するスロットルバルブ４が設けられている。また、吸気通路２においてスロットルバルブ４の吸気流れ方向下流側には、燃料噴射弁５が設けられている。燃料噴射弁５は、その途中に燃料ポンプ６が設けられた燃料供給通路７により燃料タンク８に接続されている。

燃料タンク８に貯留された燃料は、燃料ポンプ６によって汲み上げられて燃料供給通路７を通じて燃料噴射弁５に供給される。なお、燃料タンク８には、燃料タンク８の燃料量を検出するための燃料ゲージ９が設けられている。

また、内燃機関には、燃料噴射弁５から噴射された燃料と吸気との混合気を燃焼室１で燃焼させるための点火プラグ１０が設けられている。また、排気通路３には、燃焼室１から排出された排気を浄化するための触媒コンバーター１１が設けられている。

また、内燃機関の制御装置１２には、内燃機関の運転状態を検出するために設けられた各種センサ類の検出信号が入力される。こうしたセンサ類としては、例えばアクセル開度を検出するためのアクセルセンサ１３や燃料ゲージ９等が挙げられる。内燃機関の制御装置１２は、こうした信号に基づいて、スロットル開度制御、燃料噴射量制御、及び点火時期制御等の各種制御を実行する。なお、内燃機関の制御装置１２は、こうした制御の一つとして、燃料タンク８の燃料量が減少するとアクセル開度に対応する機関トルクを低下させ、燃料量がさらに減少した場合には内燃機関を自動停止させる制御を実行する。

以下、この制御の実行手順を図２のフローチャートを参照して説明する。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として内燃機関の制御装置１２によって実行される。

図２に示すように、本処理ではまず、燃料タンク８の燃料量が第２の所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理において燃料量が第２の所定値よりも多いと判断した場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、次にステップＳ６の処理に移行してフラグＦが１であるか否かを判断する。この処理において、フラグＦが１ではないと判断した場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、ステップＳ９の処理に移行して内燃機関のトルク特性を第１の特性に設定し、本処理を終了する。

一方、ステップＳ１の処理において燃料量が第２の所定値以下であると判断した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、次に燃料量が第１の所定値未満であるか否かを判断する（ステップＳ２）。ここでは、失火により触媒コンバーター１１が過熱するおそれのある燃料量の最大値を第１の所定値として設定し、この第１の所定値よりも大きな値を第２の所定値として設定している（第１の所定値＜第２の所定値）。そして、ステップＳ２の処理において、燃料量が第１の所定値未満であると判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、すなわち、燃料タンク８の燃料量がごく僅かであり、燃料噴射量の不足による失火が生じて触媒コンバーター１１が過熱するおそれがあると判断した場合には、ステップＳ３の処理に移行して内燃機関を自動停止させた後、本処理を終了する。

また、ステップＳ２の処理において、燃料量が第１の所定値以上であると判断した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、すなわち、燃料量が第１の所定値以上であり第２の所定値以下であると判断した場合には、その処理をステップＳ４に移行する。ステップＳ４の処理では、内燃機関のトルク特性を第２の特性に設定する。そして、ステップＳ５の処理に移行してフラグＦを１に設定した後、本処理を終了する。

次に、図３を参照して、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときのアクセル開度と機関トルクとの対応関係を説明する。なお、図３の実線、一点鎖線はそれぞれ第１の特性、第２の特性であるときのアクセル開度と機関トルクとの対応関係を示している。

図３に示すように、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、機関運転状態を同一としたときのアクセル開度に対応する機関トルクが第１の特性であるときと比較して小さくなるように設定されている。より詳細には、第２の特性では、アクセル開度の増加に対する機関トルクの増加度合いが第１の特性であるときと比較して小さくされている。したがって、図２のステップＳ４の処理によって内燃機関のトルク特性が第２の特性に設定されると、内燃機関のトルク特性が第１の特性であるときと比較して車両の走行性能が低下する。

他方、こうして内燃機関のトルク特性が第２の特性に設定されると、フラグＦが１に設定されるため、ステップＳ６の処理において肯定判定（ステップＳ６：ＹＥＳ）となる。すなわち、同処理においてフラグＦが１であると判断した場合には、トルク特性を第２の特性に設定した後に燃料タンク８の燃料量が第２の所定値を上回った場合であると判断できる。こうした場合には、ステップＳ７の処理に移行して、内燃機関のトルク特性を第２の特性から第１の特性に徐々に戻す。なお、第２の特性から第１の特性に徐々に戻す方法としては、例えば内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときのアクセル開度に対応する機関トルクを所定時間が経過する毎に所定量ずつ増加させる等の方法を適宜用いればよい。その後、トルク特性が第１の特性に戻されると、フラグＦを０に設定し（ステップＳ８）、本処理を終了する。

次に、本実施形態の内燃機関の制御装置１２の作用について説明する。
上述した内燃機関の制御装置１２では、燃料タンク８の燃料量が第１の所定値未満になると内燃機関が自動停止される。また、燃料量が第２の所定値よりも多いときには内燃機関のトルク特性が第１の特性に設定される。一方で、燃料量が第１の所定値以上であり第２の所定値以下であるときには内燃機関のトルク特性が第２の特性に設定される。すなわち、燃料量が第１の所定値以上である場合に同燃料量が第２の所定値以下であるか否かによって内燃機関のトルク特性が異なるようになる。そして、内燃機関のトルク特性が第２の特性に変更されると第１の特性であるときと比較してアクセル開度に対応する機関トルクが小さくされる。また、内燃機関のトルク特性を第２の特性に変化させた後に燃料量が第２の所定値を上回ったときには、内燃機関のトルク特性が第１の特性に徐々に戻される。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）燃料量が第１の所定値以上であり第２の所定値以下であるときには内燃機関のトルク特性を第１の特性とは異なる第２の特性に変更し、アクセル開度に対応する機関トルクを第１の特性であるときと比較して小さくした。このため、運転者はこのトルク特性の変化に基づいて内燃機関が自動停止する前に燃料の残量を知覚することができる。

（２）内燃機関のトルク特性を第２の特性から第１の特性に徐々に戻すようにしたため、内燃機関のトルク特性を第１の特性に戻すことに伴う運転者の違和感を緩和させることができる。
（第２の実施形態）
次に、内燃機関の制御装置１２の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図４（ａ）に示すように、内燃機関のトルク特性が第１の特性であるときにアクセル開度が増加すると、図４（ｂ）に実線で示すように、機関トルクが徐々に上昇してその増加後のアクセル開度に対応した機関トルクが発生する。

一方、図４（ｂ）に鎖線で示すように、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときにアクセル開度が増加した場合には、アクセル開度の増加に伴う機関トルクの上昇速度が第１の特性であるときと比較して小さくなる。このため、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、運転者がアクセル操作を行うことによりアクセル開度を増加させたとしても、その増加後のアクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間が第１の特性であるときと比較して長くなる。また、燃料タンク８の燃料量が少ないときほどこうした機関トルクの上昇速度を小さくして、燃料量が少ないときほどアクセル開度の増加に伴う機関トルクが発生するまでの時間を長くしている。そして、内燃機関のトルク特性を第２の特性に変化させた後に燃料量が第２の所定値を上回ったときには、内燃機関のトルク特性が第１の特性に徐々に戻される。

以上説明した第２の実施形態によれば、上記（２）の効果に加え、更に以下の効果が得られるようになる。
（３）燃料量が第１の所定値以上であり第２の所定値以下となったときには内燃機関のトルク特性を第１の特性とは異なる第２の特性に変更し、アクセル開度が増加してからその増加後のアクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間を長くした。このため、運転者はこのトルク特性の変化に基づいて内燃機関が自動停止する前に燃料の残量を知覚することができる。

（４）燃料量が第１の所定値以上であり第２の所定値以下となったときには、燃料量が少ないときほどアクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間が長くなるため、燃料量が低下して第１の所定値に近づくほどアクセル開度に対応する機関トルクの発生が遅くなり、運転者は燃料量の低下をより知覚しやすくなる。一方で、燃料量が第２の所定値よりも僅かに少ないときには、アクセル開度に対応する機関トルクがより早いタイミングで発生するため、車両走行性能の低下を抑えることができる。
（第３の実施形態）
次に、内燃機関の制御装置１２の第３の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については、共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図５に示すように、燃料タンク８の燃料量が第２の所定値以下になり、内燃機関のトルク特性が第２の特性に設定されたときには、内燃機関の制御装置１２は点火時期を第１の特性であるときに設定されている点火時期よりも例えば遅角側に周期的に変化させる。こうして点火時期が周期的に変化すると機関トルクが周期的に変化する。そのため、図５（ｃ）に示すように車両の加速度が変化して車両が加振される。

なお、本実施形態では、図２のステップ６の処理においてフラグＦが１であると判断した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、すなわち、トルク特性を第２の特性に設定した後に燃料タンク８の燃料量が第２の所定値を上回った場合には、ステップＳ７の処理に代えて、内燃機関のトルク特性を第２の特性から第１の特性にすぐに戻す処理を実行する。その後、ステップＳ８の処理と同様にフラグＦを０に設定して本処理を終了する。

次に、本実施形態の内燃機関の制御装置１２の作用について説明する。
上述した内燃機関の制御装置１２では、燃料タンク８の燃料量が第１の所定値以上であり第２の所定値以下となったときには、点火時期を制御して機関トルクを周期的に変動させることにより車両を加振させる。

また、内燃機関のトルク特性を第２の特性に設定した後に燃料タンク８の燃料量が第２の所定値を上回ったときには、内燃機関のトルク特性がすぐに第１の特性に戻される。
以上説明した第３の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（５）燃料量が第１の所定値以上であり第２の所定値以下であるときには、内燃機関のトルク特性が第１の特性とは異なる第２の特性に変更され、点火時期を制御して機関トルクを周期的に変動させることにより車両が加振される。このため、運転者はこのトルク特性の変化に基づいて内燃機関が自動停止する前に燃料の残量を知覚することができる。
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記各実施形態及び以下の変更例を適宜組み合わせて実施することもできる。

・第１の実施形態において内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、燃料量が少ないときほど、アクセル開度の増加に対する機関トルクの増加度合いを小さくするようにしてもよい。

・第１の実施形態では、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、アクセル開度の増加に対する機関トルクの増加度合いを第１の特性であるときと比較して小さくすることで、アクセル開度に対応する機関トルクを小さくした。しかしながら、アクセル開度に対応する機関トルクを第１の特性であるときと比較して小さくする態様はこれに限られず、例えば図６に示す態様に変更してもよい。

図６に示すように、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、アクセル開度が所定の開度に達するまで機関トルクを増加させない不感帯領域が設定される。また、アクセル開度が所定の開度に達した後にアクセル開度の増加に対して機関トルクが増加する度合いは、第１の特性であるときと同じ度合いに設定されている。こうした構成であっても、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、アクセル開度に対応する機関トルクが第１の特性であるときと比較して小さくなるため、上記（１）及び（２）と同様の効果を得ることはできる。

なお、こうした構成において、燃料量が少ないときほど上記所定の開度を大きくして不感帯領域を拡大するようにすれば、燃料量が低下して第１の所定値に近づくほどアクセル開度に対応する機関トルクが小さくなるため、運転者は燃料量の低下をより知覚しやすくなる。一方で、燃料量が第２の所定値よりも僅かに少ないときには、アクセル開度に対応する機関トルクの低下が抑制されるため、車両走行性能の低下を抑えることができる。

・第２の実施形態では、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、アクセル開度が増加してからその増加後のアクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間を燃料量が少ないときほど長くするようにしたが、こうした構成を省略してもよい。こうした場合であっても、上記（２）及び（３）と同様の効果を得ることはできる。

・第２の実施形態では、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、機関トルクの上昇速度を第１の特性であるときと比較して小さくすることにより、アクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間を長くした。しかしながら、同時間を長くする態様はこれに限られず、例えば図７に示す態様に変更してもよい。

図７に示すように、内燃機関のトルク特性が第１の特性であるときには、アクセル開度が増加すると、機関トルクが徐々に上昇してその増加後のアクセル開度に対応した機関トルクが発生する。

これに対し、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、アクセル開度が増加すると、所定の応答遅れ時間が経過した後に機関トルクが上昇する。このため、運転者のアクセル操作に応じた機関トルクが発生するまでの時間が第１の特性であるときと比較して長くなる。したがって、こうした構成によっても、上記（２）及び（３）と同様の効果を得ることはできる。

なお、こうした構成において、燃料タンク８の燃料量が少ないときほど上記応答遅れ時間を長くすれば、上記（２）及び（３）と同様の効果に加えて、上記（４）と同様の効果を得ることができる。

・第１及び第２の実施形態では、内燃機関のトルク特性を第２の特性に設定した後に燃料タンク８の燃料量が第２の所定値を上回ったときには、内燃機関のトルク特性を第１の特性に徐々に戻すようにしたが、こうした構成を省略してもよい。例えば、内燃機関のトルク特性を第２の特性から第１の特性に戻すときには、すぐにそのトルク特性を変化させるようにしてもよい。こうした構成によっても、上記（１）又は（３）と同様の効果を得ることはできる。

・第３の実施形態では、内燃機関のトルク特性が第２の特性であるときには、点火時期を周期的に変化させることで車両を加振させるようにしたが、スロットルバルブを周期的に変化させて車両を加振させるようにしてもよい。こうした構成によっても、上記（５）と同様の効果を得ることはできる。

・第３の実施形態を除く各実施形態の制御は、ディーゼル機関に適用することもできる。

１…燃焼室、２…吸気通路、３…排気通路、４…スロットルバルブ、５…燃料噴射弁、６…燃料ポンプ、７…燃料供給通路、８…燃料タンク、９…燃料ゲージ、１０…点火プラグ、１１…触媒コンバーター、１２…制御装置、１３…アクセルセンサ。

Claims (7)

1. 燃料タンクの燃料量が第１の所定値未満のときには内燃機関を停止し、同燃料量が前記第１の所定値より大きい第２の所定値よりも多いときには内燃機関のトルク特性を第１の特性とし、同燃料量が前記第１の所定値以上であり前記第２の所定値以下であるときには内燃機関のトルク特性を前記第１の特性とは異なる第２の特性とする
   内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関のトルク特性が前記第２の特性であるときには前記第１の特性であるときと比較してアクセル開度に対応する機関トルクを小さくする
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関のトルク特性が前記第２の特性であるときには前記第１の特性であるときと比較してアクセル開度が増加してからその増加後のアクセル開度に対応する機関トルクが発生するまでの時間を長くする
   請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 燃料量が少ないときほど前記時間を長くする
   請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関のトルク特性を前記第２の特性に変化させた後に燃料量が前記第２の所定値を上回ったときには、トルク特性を前記第２の特性から前記第１の特性に徐々に戻す
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 内燃機関のトルク特性を前記第２の特性とするときには、点火時期を制御して機関トルクを変動させることにより車両を加振する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
7. 内燃機関のトルク特性を前記第２の特性とするときには、スロットル開度を制御して機関トルクを変動させることにより車両を加振する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。