JP2500683B2 - 内燃機関の機関出力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、機関出力を調節可能な点火時期、或は燃料
噴射量等を制御して内燃機関の機関出力を制御する内燃
機関の機関出力制御装置に関し、特に車両用内燃機関に
おいて、車両の走行状態に応じて機関出力を抑制するの
に好適な機関出力制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、内燃機関では、例えば自動変速機の変速特性を
向上したり、車両加速時に生ずる加速スリップを防止す
るため、車両の運転状態に応じて一時的に機関出力を抑
制する機関出力制御が採用されつつある。またこういっ
た機関出力制御としては従来より、点火時期を通常より
遅らせ機関出力を抑制する点火時期の遅角制御、燃料供
給量を減量して機関出力を抑制する燃料供給減量制御、
吸入空気量を減少させて機関出力を抑制する吸入空気量
抑制制御等、種々の方法が考えられており、この中でも
特に応答性及び出力抑制後の復帰特性の優れた点で遅角
制御が多く採用されつつある。

ところがこの遅角制御では、点火時期の遅れによって
いわゆる燃料の後燃えが増え、排気温が上昇するといっ
た問題がある。このため遅角制御を採用した機関出力制
御装置では、機関出力制御を頻繁に実行することはでき
ず、例えば自動変速機の変速時等、機関出力の抑制が必
要な場合であっても機関出力を抑制することができない
ことがある。つまり遅角制御を頻繁に実行すると排気温
が上昇し過ぎ、排気を浄化するため排気系に設けられた
触媒等、排気系に設けられる種々の部品を劣化させてし
まうので、必要に応じて機関出力制御を実行するといっ
たことができないのである。

そこでこの問題を解決するため、本願出願人は、特願
昭60-121068号により、内燃機関の冷却水温に応じて上
記点火時期制御による機関出力制御の実施領域や制御量
を変更することを提案した。そしてこの方法によれば、
機関出力制御を実行すると排気温が上昇しすぎ、従来で
は機関出力制御が禁止されるような内燃機関の運転領域
でも、ある程度機関出力制御を実行できるようになり、
機関出力制御の実行できる運転領域を拡大することがで
きるようになる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしこの方法は、排気温に応じて機関出力制御の実
施領域や制御量を変更することで、機関出力制御の実行
可能な運転領域を拡大するものであるので、排気温が上
昇しすぎた場合には、機関出力制御が実行できなくなっ
たり、機関出力を必要な量だけ増減することができなっ
てしまう。

尚この問題は、機関出力制御を点火時期の遅角制御に
より実行した場合だけでなく、上述した他の制御方法を
採用したとしても同様に生ずることとなる。つまり例え
ば機関出力を抑制するため、燃料供給を一時的に中止す
るような燃料供給減量制御を頻繁に行ったような場合、
その後機関出力制御を復帰して燃料を供給しても燃料混
合気を良好に着火させることができず、失火を招く、と
いったような問題があり、各制御方法毎に機関出力制御
を実行できなくなる運転領域が存在するのである。

そこで本発明は、複数の制御方法を個々に実現して機
関出力制御を実行でき、最も制御特性の良い制御方法に
よる機関出力制御が実行できなくなった場合には、他の
制御方法を用いて機関出力制御を実行できる内燃機関の
機関出力制御装置を提供し、必要に応じて常に機関出力
制御を実行できるようにすることを目的としてなされ
た。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記問題点を解決するためになされた本発明の構
成は、例えば第１図に示すように、 車両用内燃機関M1の機関出力を調節可能な複数の制御
対象を個々に制御し、機関出力を変化させる複数の制御
手段M2a〜M2nと、 当該内燃機関M1の運転状態を検出する運転状態検出手
段M3と、 該運転状態検出手段M3の検出結果及び上記各制御手段
M2a〜M2nに対して予め設定された優先順位に基づき、当
該内燃機関M1の運転状態を悪化することなく機関出力制
御が実行可能で優先順位の最も高い制御手段M2xを選択
する選択手段M4と、 車両の走行状態に基づき機関出力を抑制する必要があ
るか否かを判定する判定手段M5と、 該判定手段M5にて機関出力を抑制する必要があると判
定されると、上記選択手段M4で選択された制御手段M2x
を動作させて、当該内燃機関の機関出力を抑制する機関
出力制御手段M6と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の機関出力制御装置
を要旨としている。

尚、上記各複数の制御手段が制御する複数の制御対象
としては、上記従来技術の項で述べたように、内燃機関
M1の点火時期、内燃機関M1に供給する燃料量、内燃機関
M1に吸入される空気量、等がある。

［作用］ この様に構成された本発明の機関出力制御装置では、
複数の制御手段M2a〜M2nの中から、内燃機関M1の運転状
態及び予め設定された優先順位に基づき、内燃機関M1の
運転状態を悪化することなく機関出力制御が実行可能で
しかも優先順位の最も高い制御手段M2xが選択される。
そして、判定手段M5にて、車両の走行状態から機関出力
を制御する必要があると判定されると、機関出力制御手
段M6が、選択手段M4で選択された制御手段M2xを用い
て、機関出力を抑制する。このため、例えば自動変速機
の変速時等に機関出力を抑制するに当たって、最も優先
順位の高い制御手段による機関出力制御を実行すると内
燃機関の運転状態が悪化するような運転領域では、次に
優先順位の高い制御手段を用いて機関出力制御が実行さ
れ、機関出力制御の禁止される運転領域が大幅に削減さ
れることとなる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第２図は本発明が適用された自動変速機付内燃機関及
びその周辺装置を表す概略構成図である。

図に示す如く、内燃機関１の出力軸２には自動変速機
（以下、単にECTともいう。）３が備えられ、内燃機関
１及びECT3は夫々エンジンコントロール用コンピュータ
（以下、単にエンジンコンピュータという。）５及び自
動変速機用コンピュータ（以下、単にECTコンピュータ
という。）７により制御される。

ここでまず内燃機関１は、大気より空気を吸入すると
共に燃料噴射弁８から噴射される燃料と空気とを混合し
て吸気ポート９に導く吸気系10と、点火プラグ12で発生
される電気火花によって点火された混合気の燃焼エネル
ギをピストン14を介して回転運動として取出す燃焼質15
と、燃焼後のガスが排気ポート17を介して排出される排
気系18と、から構成されている。

吸気系10には、上流から、エアクリーナ20、吸入空気
量を検出するエアフロメータ21、吸入空気量を制御する
スロットルバルブ23、吸入空気の脈流を平滑化するサー
ジタンク25が設けられている。吸入空気量は、通常、図
示しないアクセルペダルに連動したスロットルバルブ23
の開度によって制御されるが、スロットルバルブ23が全
閉とされた場合（アイドル時）には、スロットルバルブ
23をバイパスするバイパス通路26に設けられたアイドル
スピードコントロールバルブ（ISCV）28によって制御さ
れる。尚、吸気系10には、スロットルバルブ23の開度を
検出するスロットルセンサ30と、吸入空気の温度を検出
する吸気温センサ31も設けられている。

上記吸気系10を介して吸入される空気と燃料噴射弁８
より噴射された燃料との混合気は、燃焼室15に吸入さ
れ、ピストン14により圧縮された後着火されるが、この
混合気の着火は点火プラグ12で発生される電気火花によ
って行われる。内燃機関１の各気筒に設けられた点火プ
ラグ12は、高耐圧コード（図示せず）を介して、出力軸
２の回転に同期してイグナイタ33に発生した高電圧を配
電するディストリビュータ35に接続されている。尚、デ
ィストリビュータ35内には、出力軸２の１回転に１回パ
ルス信号を発生する気筒判別センサ36と、出力軸２の所
定の回転角度毎にパルス信号を出力する回転数センサ37
と、が備えられている。

火花点火によって着火され、爆発的に燃焼してピスト
ン14を押し下げた混合気は、その後排気として排気系18
に排出され、大気中に放出される。この排気系18には、
排気の組成に基づいて混合気の空燃比を検出する空燃比
センサ38や、排気を浄化するための三元触媒39、或は排
気温度を検出する排気温センサ40等が設けられている。

尚、内燃機関１のシリンダブロック41は循環する冷却
水によって冷却されており、この冷却水の温度は水温セ
ンサ43により検出される。

次に自動変速機３は、従来より周知のように、油圧制
御装置50の電磁弁50a、50b、50cへの通電・非通電によ
って油圧を制御し、内部の摩擦係合装置の係合状態を変
更することで、複数段の変速を可能にするものである。

油圧制御装置50の各電磁弁50a、50b、50cは、ECTコン
ピュータ７から出力される制御信号によって駆動され
る。ECTコンピュータ７は、ECT3に設けられた車速セン
サ52やシフトポジションセンサ54、燃費重視走行や動力
性能重視走行等の走行パターンを選択するパターンセレ
クトスイッチ56、オーバードライブへのシフト許可信号
を出力するオーバードライブスイッチ58、ブレーキペダ
ル59の踏込みを検出するブレーキスイッチ60、或は上述
のスロットルセンサ30や水温センサ43等からの検出信号
を受け、当該車両の走行状態に応じた変速段を算出し、
この算出結果に応じて油圧制御装置50の各電磁弁50a、5
0b、50cを制御することで、ECT30の変速制御を実行す
る。

また上記内燃機関１は、エンジンコンピュータ５の動
作によって燃料噴射弁８、ISCV28及びイグナイタ33を駆
動制御することにより、燃料噴射量や点火時期、あるい
はアイドル運転時のエンジン回転数（アイドル回転数）
が制御される。

エンジンコンピュータ５には、内燃機関１に備えられ
た上述の各種センサからの検出信号の他、ECT3に設けら
れた車速センサ52及びブレーキスイッチ60からの検出信
号や、ECTコンピュータ７から油圧制御回路50に出力さ
れる制御信号等が入力され、上記各センサで検出された
内燃機関１の運転状態に応じて最適な機関制御が実行さ
れると共に、自動変速機３の変速時に生ずる変速ショッ
クを柔らげるめの機関出力制御が実行される。

以下、このエンジンコンピュータ５で実行される機関
出力制御について第３図及び第４図に示すフローチャー
トに沿って詳しく説明する。

尚本実施例の機関出力制御には、イグナイタ33の高電
圧の出力タイミングにより決定される点火時期を遅角し
て機関出力を抑制する点火時期の遅角制御と、燃料噴射
弁８からの燃料噴射量を減量して機関出力を抑制する燃
料噴射量の減量制御と、が用いられ、各制御による機関
出力制御が実行可能である場合には点火時期の遅角制御
により機関出力制御を実行し、遅角制御を実行すると内
燃機関１の運転状態が悪化してしまうような場合には燃
料噴射量の減量制御により機関出力制御を実行するよう
されている。

まず第３図はエンジンコンピュータ５で繰返し実行さ
れ、燃料噴射量や点火時期を算出する機関制御量算出処
理を表しており、この処理による算出結果は、上記気筒
判別センサ36からの検出信号に基づき内燃機関１の回転
と同期して実行される制御信号出力処理で、燃料噴射弁
８やイグナイタ33に駆動信号を出力するのに用いられ
る。

図に示す如く本ルーチンの処理が開始されるとステッ
プ100を実行し、上記各センサからの検出信号に基づき
内燃機関１の運転状態に応じた燃料噴射量（燃料噴射弁
８の開弁時間）や点火時期（イグナイタ33の高電圧の出
力タイミング）を算出する。この処理は従来より周知の
如く、エアフロメータ21及び回転数センサ37により検出
される吸入空気量及び機関回転数に基づき、機関負荷に
対応した燃料噴射量及び点火時期を算出し、その算出結
果を、吸気温センサ31、空燃比センサ38、排気温センサ
40、水温センサ43等からの検出信号に応じて補正すると
いった手順で実行される。

ステップ100で燃料噴射量及び点火時期が算出される
と、次ステップ110に移行し、現在内燃機関１が点火時
期の遅角制御を実行可能な状態であるか否かを判断す
る。この処理は、点火時期の遅角制御による機関出力制
御を頻繁に行うと排気温度が上昇しすぎ、三元触媒39
等、排気系18に設けられた各種部品を劣化させてしまう
とか、内燃機関１の始動時等、内燃機関１が充分暖機さ
れていない状態で点火時期を遅角すると燃料混合気を良
好に着火することができず、内燃機関１の運転状態を悪
化させてしまう、といったことがあるので、この様な場
合には点火時期の遅角制御を禁止するための処理であ
る。従ってこのステップ110は、排気温センサ40で検出
される排気温度が所定値以上であるか否かを判断した
り、水温センサ43で検出される冷却水温や吸気温センサ
31で検出される吸気温度が所定値以下であるか否かを判
断することによって実現される。

尚、排気温度が高温となっていることを検出するに
は、上記のように排気温センサ40を用いればよいが、排
気温センサを備えていないような内燃機関においては、
当該遅角制御の頻度から排気温度の上昇を推定するよう
してもよい。また点火時期を遅角する燃料混合気の燃焼
温度が上昇することから、冷却水温が所定値以上となる
ような内燃機関１がオーバヒート状態に近い時にも遅角
制御を禁止するようしてもよい。

そしてステップ110で、点火時期の遅角制御が実行可
能であると判断されるとステップ120に移行し、後述の
処理で機関出力制御を実行する際用いる制御方法として
点火時期の遅角制御を選択し、その旨を所定の記録エリ
アに記録する。

一方、上記ステップ110で点火時期の遅角制御が実行
できないと判断されると、ステップ130を実行し、今度
は燃料噴射量の減量制御を用いた機関出力制御が実行可
能か否かを判断する。この処理も上記ステップ110と同
様、燃料噴射量の減量制御を実行して内燃機関１の運転
状態を悪化させるのを防止するための処理であって、例
えば内燃機関１が充分暖機されていない場合に、燃料噴
射量の減量制御を実行できないと判断する。つまり上記
点火時期の遅角制御と同様、内燃機関１が充分暖機され
ていない場合に燃料噴射量を減量すると、燃料混合気の
着火を良好に行うことができなくなり、内燃機関１の運
転性を悪化してしまうので、この様な場合には燃料噴射
量の減量制御による機関出力制御を実行できないと判断
するのである。

そしてステップ130で、燃料噴射量の減量制御による
機関出力制御が実行可能であると判断されるとステップ
140に移行し、後述の処理で機関出力制御を実行する際
用いる制御方法として燃料噴射量の減量制御を選択し、
その旨を所定の記録エリアに記録する。

一方上記ステップ130で燃料噴射量の減量制御が実行
できないと判断された場合、即ち点火時期の遅角制御も
燃料噴射量の減量制御も実行できない場合には、たとえ
自動変速機３が変速中であっても機関出力を抑制するこ
とができないので、その旨を表す機関出力制御禁止信号
をECTコンピュータ７側に出力し、それに応じて変速制
御を実行させる。

次に上記ステップ110乃至ステップ140の処理で機関出
力制御に用いる制御が選択され、記録されると、ステッ
プ160が実行される。ステップ160は上記ECTコンピュー
タ７から油圧制御装置50に出力される制御信号に基づ
き、機関出力制御が必要か否かを判断する。つまりECT
コンピュータ７から油圧制御装置50に出力される制御信
号が変化した場合、それに応じて自動変速機３の変速段
が変更され、機関出力を抑制する必要があることから、
これによって次ステップ170の機関出力制御を実行する
か否かを判断しているのである。そしてこのステップ16
0で機関出力制御を実行する必要があると判断されると
ステップ170の機関出力制御を実行し、そうでなければ
本ルーチンの処理を一旦終了し、再度上記ステップ100
に移行する。尚、このステップ160の処理は本発明の判
定手段に相当する。

次に第４図は上記ステップ170で実行される機関出力
制御を表している。

図に示すように当該機関出力制御では、まずステップ
200を実行し、上記油圧制御装置50への制御信号が変更
された後、自動変速機３で実際に変速が開始されたこと
を確認する。つまりECTコンピュータ７から油圧制御装
置50に出力される制御信号が変更されても、実際に自動
変速機３が動作して変速段の切替え動作が開始されるま
でにはある程度時間がかかることから、本実施例では、
例えば回転数センサ37で検出される機関回転数の変化等
によって実際に自動変速機３による変速動作が開始され
たことを確認した後次ステップ210の処理に移行するよ
うにしているのである。

そしてステップ210では、上記選択された制御方法、
即ち点火時期の遅角制御又は燃料噴射量の減量制御、を
用いて機関出力を抑制するため、自動変速機３による変
速の種類やスロットルセンサ30により検出されるスロッ
トル開度等に応じて、点火時期の遅角量又は燃料噴射量
の減量量を算出し、上記ステップ110で内燃機関１の運
転状態に応じて求めた燃料噴射量又は点火時期を補正す
る。この処理は次ステップ220で自動変速機３の変速動
作が終了したと判断されるまでの間繰返し実行され、こ
れによって内燃機関１の点火時期又は燃料噴射量が機関
出力を抑制する方向に補正されることとなる。

次にステップ220で自動変速機３の変速動作が終了し
たと判断されると、ステップ230に移行して、機関出力
制御の復帰処理を実行する。この処理は上記ステップ21
0の処理により求められた点火時期の遅角量、又は燃料
噴射量の減量量を徐々に減らしながら点火時期或は燃料
噴射量を補正することで、内燃機関１の機関出力を急激
に増加させないように実行され、点火時期の遅角量、又
は燃料噴射量の減量量が０になるまでの間繰返し実行さ
れる。そして点火時期或は燃料噴射量が完全に復帰され
ると当該機関出力制御を終了する。

尚上記ステップ220で自動変速機３の変速動作が終了
した旨を判断するには、回転数センサ37及び車速センサ
52で検出される内燃機関１の機関回転数と自動変速機３
の出力軸の回転数との比が、ECTコンピュータ７から油
圧制御装置50に出力される制御信号に基づき得られる自
動変速機３の変速ギヤ比と一致したか否かを判断するこ
とによって、簡単に実現できる。

以上説明したように本実施例では、エンジンコンピュ
ータ５が点火時期の遅角制御による機関出力制御と燃料
噴射量の減量制御による機関出力制御とを共に実行でき
るように構成され、機関出力制御を応答よく実行できる
点火時期の遅角制御を実行すると内燃機関１の運転状態
を悪化してしまうような時には、燃料噴射量の減量制御
によって機関出力制御を実行するようされている。この
ため例えば点火時期の遅角制御等、ある一つの方法のみ
によって機関出力制御を実行するよう構成された従来の
装置に比べ、機関出力制御の禁止領域が大幅に削減さ
れ、機関出力制御を良好に実行できるようになる。

尚上記実施例において、上述の制御手段としては点火
時期を決定するイグナイタ33や燃料噴射量を決定する燃
料噴射弁８が相当し、運転状態検出手段としては上述の
各種センサが相当する。また選択手段及び制御手段とし
ては、エンジンコンピュータ５で実行される第３図及び
第４図に示した制御処理が相当する。

ここで上記実施例では点火時期制御及び燃料噴射量制
御によって機関出力制御を実行するよう構成したが、こ
の他例えば吸気系に吸気通路を開閉する開閉弁を設け、
これによって内燃機関に吸入される空気量を抑制して機
関出力制御を実行する、吸入空気量制御も同時に実行で
きるように構成し、点火時期の遅角制御、燃料噴射量の
減量制御が共に実行できない場合には、吸入空気量制御
により機関出力制御を実行するようにしてもよく、この
場合には上記実施例より更に機関出力制御の禁止領域を
削減することができるようになる。

また上記実施例では、点火時期制御による機関出力制
御を優先して実行するよう構成したが、燃料噴射量制御
による機関出力制御を優先して実行してもよく、吸入空
気量制御により機関出力制御を実行できるようにした場
合には、これを最も優先して実行するようしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の内燃機関の機関出力制御
装置では、機関出力制御に用いる制御手段として、複数
の制御手段の中から内燃機関の運転状態を悪化すること
なく機関出力制御が実行可能でしかも優先順位の最も高
い制御手段が選択され、機関出力制御が実行される。こ
のため機関出力制御が禁止される運転領域が大幅に削減
され、自動変速機の変速時や車両の加速スリップ発生時
等、車両の走行状態が機関出力を抑制すべき状態である
ときに、内燃機関の運転状態を悪化させることなく、機
関出力を抑制することができる。またこのように機関出
力制御が禁止される運転領域を大幅に削減できるため、
車両走行中、必要に応じて機関出力を抑制することが可
能になり、車両の走行安定性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を例示するブロック図、第２図は
実施例の内燃機関及びその周辺装置を表す概略構成図、
第３図はエンジンコントロール用コンピュータで実行さ
れる機関制御量算出処理を表すフローチャート、第４図
はそのステップ170で実行される機関出力制御を表すフ
ローチャート、である。 M1,1……内燃機関 M2a〜M2n……制御手段 M3……運転状態検出手段 M4……選択手段 M5……機関出力制御手段 ３……自動変速機 ５……エンジンコントロール用コンピュータ（エンジン
コンピュータ） ７……自動変速機用コンピュータ（ECTコンピュータ） ８……燃料噴射弁、12……点火プラグ 21……エアフロメータ 30……スロットルセンサ 33……イグナイタ、37……回転数センサ 40……排気温センサ、43……水温センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用内燃機関の機関出力を調節可能な複
   数の制御対象を個々に制御し、機関出力を変化させる複
   数の制御手段と、 当該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 該運転状態検出手段の検出結果及び上記各制御手段に対
   して予め設定された優先順位に基づき、当該内燃機関の
   運転状態を悪化することなく機関出力制御が実行可能で
   優先順位の最も高い制御手段を選択する選択手段と、 車両の走行状態に基づき機関出力を抑制する必要がある
   か否かを判定する判定手段と、 該判定手段にて機関出力を抑制する必要があると判定さ
   れると、上記選択手段で選択された制御手段を動作させ
   て、当該内燃機関の機関出力を抑制する機関出力制御手
   段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の機関出力制御装
   置。