JP3221236B2 - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents
内燃機関の制御装置及び制御方法Info
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- F02D41/0002—Controlling intake air
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- F02D2250/18—Control of the engine output torque
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の制御装置及び
制御方法に係り、特に空気と燃料の比を大きくする、い
わゆる内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
制御方法に係り、特に空気と燃料の比を大きくする、い
わゆる内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の希薄燃焼エンジンの制御装置及び
制御方法として、例えば、特開昭58−206822号
公報に、希薄空燃比燃焼限界を拡大するために、吸気ポ
ート内の燃焼用空気のスワール強度を調整するスワール
生成弁が設けられており、上記スワール生成弁はダイヤ
フラム等のアクチュエータにより駆動されることが記載
されている。
制御方法として、例えば、特開昭58−206822号
公報に、希薄空燃比燃焼限界を拡大するために、吸気ポ
ート内の燃焼用空気のスワール強度を調整するスワール
生成弁が設けられており、上記スワール生成弁はダイヤ
フラム等のアクチュエータにより駆動されることが記載
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記制
御装置及び制御方法ではスワール生成弁駆動のためにア
クチュエータを用いているため、取付けスペース及びコ
ストの点を考慮しておらず、複雑且つ高コスト構成の吸
気系システムとなっていた。
御装置及び制御方法ではスワール生成弁駆動のためにア
クチュエータを用いているため、取付けスペース及びコ
ストの点を考慮しておらず、複雑且つ高コスト構成の吸
気系システムとなっていた。
【0004】したがって、本発明の目的は、スワール生
成弁駆動手段の取付けスペース及びコストを考慮し、簡
易駆動手段でスワール生成弁を駆動する内燃機関の制御
装置及び制御方法を提供することにある。
成弁駆動手段の取付けスペース及びコストを考慮し、簡
易駆動手段でスワール生成弁を駆動する内燃機関の制御
装置及び制御方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃料に対する空気の割合を大きくして燃
焼させる希薄燃焼エンジン、上記希薄燃焼エンジンの希
薄燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼用空気のスワール
強度を調整するスワール生成弁、車両の加速要求を設定
するアクセルペダル、上記アクセルペダルと上記スワー
ル生成弁とを機械的に連結且つ希薄空燃比燃焼限界が拡
大するように上記スワール生成弁開度を設定可能な機構
を有する機械的連結手段とを備えることにより達成され
る。
に、本発明は、燃料に対する空気の割合を大きくして燃
焼させる希薄燃焼エンジン、上記希薄燃焼エンジンの希
薄燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼用空気のスワール
強度を調整するスワール生成弁、車両の加速要求を設定
するアクセルペダル、上記アクセルペダルと上記スワー
ル生成弁とを機械的に連結且つ希薄空燃比燃焼限界が拡
大するように上記スワール生成弁開度を設定可能な機構
を有する機械的連結手段とを備えることにより達成され
る。
【0006】
【作用】本発明の内燃機関の制御装置及び制御方法は上
記のような構成を有し、上記アクセルペダルが全閉の場
合、アクセルペダルと機械的に連結された上記スワール
生成弁は希薄燃焼運転領域で希薄空燃比燃焼限界の拡大
が可能なスワール生成開度に設定されている。部分負荷
の希薄燃焼運転領域までアクセルペダルが踏み込まれる
とエンジンに吸入される空気量を制御するスロットルバ
ルブはアクセルペダル踏み込み量の関数で開かれるが、
上記スワール生成弁は上記スワール生成開度に保持され
たままである。希薄燃焼運転領域外のパワー領域までア
クセルペダルが踏み込まれると、上記スワール生成弁は
アクセルペダル踏み込み量の関数で開かれる。これによ
り、簡易且つ低コストのスワール生成弁駆動手段で希薄
空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
記のような構成を有し、上記アクセルペダルが全閉の場
合、アクセルペダルと機械的に連結された上記スワール
生成弁は希薄燃焼運転領域で希薄空燃比燃焼限界の拡大
が可能なスワール生成開度に設定されている。部分負荷
の希薄燃焼運転領域までアクセルペダルが踏み込まれる
とエンジンに吸入される空気量を制御するスロットルバ
ルブはアクセルペダル踏み込み量の関数で開かれるが、
上記スワール生成弁は上記スワール生成開度に保持され
たままである。希薄燃焼運転領域外のパワー領域までア
クセルペダルが踏み込まれると、上記スワール生成弁は
アクセルペダル踏み込み量の関数で開かれる。これによ
り、簡易且つ低コストのスワール生成弁駆動手段で希薄
空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明による変速制御方法について、
図示の実施例により詳細に説明する。
図示の実施例により詳細に説明する。
【0008】図1は本発明の一実施例である。アクセル
ペダル1はワイヤ2を介してアクセルレバー3と機械的
に連結されている。上記アクセルレバー3はエンジンに
吸入される空気量を制御するスロットルバルブ4及びス
ロットル開度センサ5に直結されている。また、上記ア
クセルレバー3は固定部6に取り付けられたリターンス
プリング7と直結されている。そこで、アクセルペダル
1が踏み込まれるとアクセルレバー3が動作し、スワー
ル生成弁8とワイヤ9等の機械的手段で連結された遅れ
機構10がある特定のストロークで動作し始める。ま
た、上記遅れ機構10は固定部11に取り付けられたリ
ターンスプリング12と直結されている。アクセルスト
ロークが0の場合は、リターンスプリング7の反力によ
りアクセルレバー3及び遅れ機構10がストッパー13
まで戻される。アクセルストロークが0の場合のスワー
ル生成弁開度は、希薄空燃比燃焼限界を考慮し予めスト
ッパー14の位置で合わしておく必要がある。希薄空燃
比域では上記希薄空燃比燃焼限界を考慮したスワール生
成弁開度を保持し、遅れ機構10が動作して初めてスワ
ール生成弁8が動き始める。アクセルストロークが最大
では、遅れ機構10及びスワール生成弁8がそれぞれス
トッパー15及びストッパー16で制限される。
ペダル1はワイヤ2を介してアクセルレバー3と機械的
に連結されている。上記アクセルレバー3はエンジンに
吸入される空気量を制御するスロットルバルブ4及びス
ロットル開度センサ5に直結されている。また、上記ア
クセルレバー3は固定部6に取り付けられたリターンス
プリング7と直結されている。そこで、アクセルペダル
1が踏み込まれるとアクセルレバー3が動作し、スワー
ル生成弁8とワイヤ9等の機械的手段で連結された遅れ
機構10がある特定のストロークで動作し始める。ま
た、上記遅れ機構10は固定部11に取り付けられたリ
ターンスプリング12と直結されている。アクセルスト
ロークが0の場合は、リターンスプリング7の反力によ
りアクセルレバー3及び遅れ機構10がストッパー13
まで戻される。アクセルストロークが0の場合のスワー
ル生成弁開度は、希薄空燃比燃焼限界を考慮し予めスト
ッパー14の位置で合わしておく必要がある。希薄空燃
比域では上記希薄空燃比燃焼限界を考慮したスワール生
成弁開度を保持し、遅れ機構10が動作して初めてスワ
ール生成弁8が動き始める。アクセルストロークが最大
では、遅れ機構10及びスワール生成弁8がそれぞれス
トッパー15及びストッパー16で制限される。
【0009】図2は一実施例の具体的構成である。アク
セルペダル1の踏み込みによりワイヤ2を介してアクセ
ルレバー3が回転される。これにより上記アクセルレバ
ー3と直結されたシャフト17が回転し、シャフト17
に取り付けられたスロットルバルブ4及びスロットル開
度センサ5内の回転部が動作する。アクセルレバー3の
円周上には全開ストッパー用シャフト18及び左側には
中心から半径aの距離に遅れ機構用シャフト19が取り
付けられている。遅れ機構10には上記遅れ機構用シャ
フト19が入る溝20及び全閉ストッパー用シャフト2
1が設けられている。また、遅れ機構10はシャフト1
7を軸として上記遅れ機構用シャフト19の動作でのみ
動く。スワール生成弁レバー22はワイヤ23と連結さ
れた上記遅れ機構10の動作により動作する。上記レバ
ー22とワイヤ23の取り付け半径は、上記シャフト1
9の取付位置と同様のaである。これによりアクセルペ
ダル1のストロークと遅れを考慮したスワール生成弁8
のストロークを合わせることが可能となる。また、レバ
ー22には希薄空燃比燃焼限界を達成するスワール生成
弁開度及び全開ストッパー用シャフト24が取り付けら
れている。
セルペダル1の踏み込みによりワイヤ2を介してアクセ
ルレバー3が回転される。これにより上記アクセルレバ
ー3と直結されたシャフト17が回転し、シャフト17
に取り付けられたスロットルバルブ4及びスロットル開
度センサ5内の回転部が動作する。アクセルレバー3の
円周上には全開ストッパー用シャフト18及び左側には
中心から半径aの距離に遅れ機構用シャフト19が取り
付けられている。遅れ機構10には上記遅れ機構用シャ
フト19が入る溝20及び全閉ストッパー用シャフト2
1が設けられている。また、遅れ機構10はシャフト1
7を軸として上記遅れ機構用シャフト19の動作でのみ
動く。スワール生成弁レバー22はワイヤ23と連結さ
れた上記遅れ機構10の動作により動作する。上記レバ
ー22とワイヤ23の取り付け半径は、上記シャフト1
9の取付位置と同様のaである。これによりアクセルペ
ダル1のストロークと遅れを考慮したスワール生成弁8
のストロークを合わせることが可能となる。また、レバ
ー22には希薄空燃比燃焼限界を達成するスワール生成
弁開度及び全開ストッパー用シャフト24が取り付けら
れている。
【0010】図3はアクセル開度とスワール生成弁開度
の関係図である。図1,図2のアクセル開度を変化させ
ると図3のような特性を示す。例えば、アクセル開度全
閉を0.4V,全開を5.6V、上記遅れ機構10の動
作開始を2.0Vとする。この時、スワール生成弁開度
は希薄空燃比燃焼限界を確保するための値、例えば75
%に保持される。つまり、アクセル開度0.4Vから
2.0Vが希薄燃焼(リーン)領域、2.0Vから5.
6Vが理論空燃比(ストイキ)あるいは濃空燃比(リッ
チ)領域となる。ここで、0%が生成弁開度全開、10
0%が全閉である。
の関係図である。図1,図2のアクセル開度を変化させ
ると図3のような特性を示す。例えば、アクセル開度全
閉を0.4V,全開を5.6V、上記遅れ機構10の動
作開始を2.0Vとする。この時、スワール生成弁開度
は希薄空燃比燃焼限界を確保するための値、例えば75
%に保持される。つまり、アクセル開度0.4Vから
2.0Vが希薄燃焼(リーン)領域、2.0Vから5.
6Vが理論空燃比(ストイキ)あるいは濃空燃比(リッ
チ)領域となる。ここで、0%が生成弁開度全開、10
0%が全閉である。
【0011】図4はエンジンのアクセル開度特性図であ
る。横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジントルクにス
ロットル開度と一致するアクセル開度をプロットすると
図4のようになる。例えば、図3のアクセル開度、つま
り電圧値で表すと1.0Vから5.6Vまで右下がりの
特性となる。図3のリーン領域が、この特性曲線上の斜
線部分に対応する。エンジンの改良、燃焼改善によりリ
ーン運転領域が広がった場合は、更にアクセル開度の大
きい領域までリーン領域を増大することが可能となる。
る。横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジントルクにス
ロットル開度と一致するアクセル開度をプロットすると
図4のようになる。例えば、図3のアクセル開度、つま
り電圧値で表すと1.0Vから5.6Vまで右下がりの
特性となる。図3のリーン領域が、この特性曲線上の斜
線部分に対応する。エンジンの改良、燃焼改善によりリ
ーン運転領域が広がった場合は、更にアクセル開度の大
きい領域までリーン領域を増大することが可能となる。
【0012】図5は希薄空燃比制御システムの全体構成
である。希薄燃焼エンジン25には、変速機26,排気
管27及び吸気管28が取り付けられている。上記変速
機26には、トルクコンバータ29の入力軸回転センサ
30,トルクコンバータ29の出力軸回転センサ31,
変速機出力軸回転センサ32及び変速制御用アクチュエ
ータ33が設けられている。これらの信号はエンジンパ
ワートレイン制御ユニット34において入出力される。
また、上記排気管27にはO2センサ(空燃比センサ)
35,HC吸着剤36・NOx還元触媒37・三元触媒
38から成る触媒システム39が設けられている。上記
希薄燃焼エンジン25には、点火装置40が取り付けら
れている。また、上記吸気管28にはエアクリーナ4
1,空気量センサ42,燃料噴射弁43,希薄燃焼のた
めスワールを形成するスワール生成弁44,機械的連結
手段45及びスワール形成通路46が設けられている。
スロットルバルブ47の制御に関しては、2通りの方法
がある。1つは、アクセルペダル48により機械式ワイ
ヤ49を介して直接スロットルバルブ47を駆動する方
法である。もう1つは、アクセルペダル48に開度セン
サ49を設け、その信号をエンジンパワートレイン制御
ユニット34に入力し、この制御ユニット34で演算さ
れたスロットル開度をスロットルバルブ47,モータ5
0及びスロットル開度センサ51とから成るスロットル
制御器52に出力する、いわゆる電子制御スロットルシ
ステム方式(破線記述)である。電子制御スロットルシ
ステムの場合は制御のフレキシビリティが向上する。上
記機械的連結手段45が上記記載の遅れ機構10等を含
んでいる。
である。希薄燃焼エンジン25には、変速機26,排気
管27及び吸気管28が取り付けられている。上記変速
機26には、トルクコンバータ29の入力軸回転センサ
30,トルクコンバータ29の出力軸回転センサ31,
変速機出力軸回転センサ32及び変速制御用アクチュエ
ータ33が設けられている。これらの信号はエンジンパ
ワートレイン制御ユニット34において入出力される。
また、上記排気管27にはO2センサ(空燃比センサ)
35,HC吸着剤36・NOx還元触媒37・三元触媒
38から成る触媒システム39が設けられている。上記
希薄燃焼エンジン25には、点火装置40が取り付けら
れている。また、上記吸気管28にはエアクリーナ4
1,空気量センサ42,燃料噴射弁43,希薄燃焼のた
めスワールを形成するスワール生成弁44,機械的連結
手段45及びスワール形成通路46が設けられている。
スロットルバルブ47の制御に関しては、2通りの方法
がある。1つは、アクセルペダル48により機械式ワイ
ヤ49を介して直接スロットルバルブ47を駆動する方
法である。もう1つは、アクセルペダル48に開度セン
サ49を設け、その信号をエンジンパワートレイン制御
ユニット34に入力し、この制御ユニット34で演算さ
れたスロットル開度をスロットルバルブ47,モータ5
0及びスロットル開度センサ51とから成るスロットル
制御器52に出力する、いわゆる電子制御スロットルシ
ステム方式(破線記述)である。電子制御スロットルシ
ステムの場合は制御のフレキシビリティが向上する。上
記機械的連結手段45が上記記載の遅れ機構10等を含
んでいる。
【0013】図6はスワール生成弁制御機構の機差及び
経時変化補正装置の概略である。図1に示したスワール
生成弁制御機構は、機構製作時の機差及び長期使用によ
る経年変化が生じる可能性が高い。もし、この機械的誤
差が生じた状態で希薄空燃比制御を実行した場合、スワ
ール生成弁開度と希薄空燃比領域に違いが生じノッキン
グ,トルク不足及び失火による燃焼不安定等が発生する
可能性がある。そこで、スワール生成弁開度と希薄空燃
比領域はいつもマッチングしておく必要がある。例え
ば、経時変化によりワイヤ2及びワイヤ9が延びる可能
性が高く、それぞれテンショナー53及びテンショナー
54を設ける必要がある。また、希薄燃焼時のスワール
生成弁開度(例えば、75%)が重要であり、ストッパ
ー14に調整ねじ55を取り付けスワール生成弁初期開
度を管理する必要がある。もう1つの手段としては、新
たにスワール生成弁開度センサ56を設け、上記スワー
ル生成弁開度フィードバックで希薄燃焼運転領域をスワ
ール生成弁開度に合わせて変更する必要がある。
経時変化補正装置の概略である。図1に示したスワール
生成弁制御機構は、機構製作時の機差及び長期使用によ
る経年変化が生じる可能性が高い。もし、この機械的誤
差が生じた状態で希薄空燃比制御を実行した場合、スワ
ール生成弁開度と希薄空燃比領域に違いが生じノッキン
グ,トルク不足及び失火による燃焼不安定等が発生する
可能性がある。そこで、スワール生成弁開度と希薄空燃
比領域はいつもマッチングしておく必要がある。例え
ば、経時変化によりワイヤ2及びワイヤ9が延びる可能
性が高く、それぞれテンショナー53及びテンショナー
54を設ける必要がある。また、希薄燃焼時のスワール
生成弁開度(例えば、75%)が重要であり、ストッパ
ー14に調整ねじ55を取り付けスワール生成弁初期開
度を管理する必要がある。もう1つの手段としては、新
たにスワール生成弁開度センサ56を設け、上記スワー
ル生成弁開度フィードバックで希薄燃焼運転領域をスワ
ール生成弁開度に合わせて変更する必要がある。
【0014】図7は図6補正装置実行時のスワール生成
弁開度特性である。まず、リーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期を重要視し、且つスワール生成弁の
初期開度、つまり希薄空燃比燃焼限界制御達成のために
必要な開度は変化しない場合を考える。例えば、ワイヤ
の延びを補正するテンショナーを用いた場合は、初期特
性と同様の結果が得られる。これに対し、調整ねじのみ
の場合は、ワイヤの延びによりアクセル開度に対するス
ワール生成弁開度の変化が初期状態と異なるため、リー
ン,ストイキ領域変化時を合わせようとするとスワール
生成弁の初期開度を破線のように変更せざるを得ない。
よって、希薄空燃比燃焼限界を少し低下させることによ
って上記課題を解決できる。次に、初期状態を維持する
補正が必要な場合、つまりリーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期及び希薄空燃比燃焼限界制御達成の
ために必要な開度の両方を補正する場合は、テンショナ
ー及び調整ねじの両方を用いて補正する必要がある。
弁開度特性である。まず、リーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期を重要視し、且つスワール生成弁の
初期開度、つまり希薄空燃比燃焼限界制御達成のために
必要な開度は変化しない場合を考える。例えば、ワイヤ
の延びを補正するテンショナーを用いた場合は、初期特
性と同様の結果が得られる。これに対し、調整ねじのみ
の場合は、ワイヤの延びによりアクセル開度に対するス
ワール生成弁開度の変化が初期状態と異なるため、リー
ン,ストイキ領域変化時を合わせようとするとスワール
生成弁の初期開度を破線のように変更せざるを得ない。
よって、希薄空燃比燃焼限界を少し低下させることによ
って上記課題を解決できる。次に、初期状態を維持する
補正が必要な場合、つまりリーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期及び希薄空燃比燃焼限界制御達成の
ために必要な開度の両方を補正する場合は、テンショナ
ー及び調整ねじの両方を用いて補正する必要がある。
【0015】図8はアクセル側スプリングの概要であ
る。図9はスワール生成弁側スプリングの概要である。
上記のスワール生成弁制御機構は2つのリターンスプリ
ングを用いるため、アクセルペダル踏み込み時の反力が
開度に応じて変化してしまう。これは、運転者に不快感
を与える。そこで、スワール生成弁側スプリングの反力
をなるべく小さくする必要がある。図10はアクセル開
度に対するアクセル踏力の関係である。図8に示したア
クセル側リターンスプリング7のアクセル踏力は定数k
1の破線である。アクセルレバー3の回転、つまりアク
セル開度の増加に伴いリターンスプリング7が回転方向
に縮み反力が増大する。図9に示したスワール生成弁側
リターンスプリング12のアクセル踏力は定数k2の破
線である。スワール生成弁レバー12の回転、つまりア
クセル開度の増加に伴いリターンスプリング12が直線
方向に延び、反力が増大した後徐々に低下する。この2
つを加えたアクセル踏力(実線:k1+k2)が運転者
に伝わる反力である。ここで示したスプリング構成は比
較的変動の小さいアクセル踏力になっている。
る。図9はスワール生成弁側スプリングの概要である。
上記のスワール生成弁制御機構は2つのリターンスプリ
ングを用いるため、アクセルペダル踏み込み時の反力が
開度に応じて変化してしまう。これは、運転者に不快感
を与える。そこで、スワール生成弁側スプリングの反力
をなるべく小さくする必要がある。図10はアクセル開
度に対するアクセル踏力の関係である。図8に示したア
クセル側リターンスプリング7のアクセル踏力は定数k
1の破線である。アクセルレバー3の回転、つまりアク
セル開度の増加に伴いリターンスプリング7が回転方向
に縮み反力が増大する。図9に示したスワール生成弁側
リターンスプリング12のアクセル踏力は定数k2の破
線である。スワール生成弁レバー12の回転、つまりア
クセル開度の増加に伴いリターンスプリング12が直線
方向に延び、反力が増大した後徐々に低下する。この2
つを加えたアクセル踏力(実線:k1+k2)が運転者
に伝わる反力である。ここで示したスプリング構成は比
較的変動の小さいアクセル踏力になっている。
【0016】図11はスワール生成弁レバーの改良構成
である。ここでは、スワール生成弁開度を2段に変化さ
せる場合の構成を示した。アクセルレバー3側の遅れ機
構10によりワイヤ23を介してスワール生成弁レバー
22が回転動作する。上記レバー22にはスワール生成
弁側遅れ機構用シャフト57が取り付けられている。ス
ワール生成弁側遅れ機構58には上記遅れ機構用シャフ
ト57が入る溝59及びリターンスプリング12が設け
られている。また、遅れ機構58にはスワール生成弁開
度の2段目の変化を実現するリニアソレノイド60が内
蔵されている。よって、スワール生成弁8は上記遅れ機
構用シャフト57及び上記リニアソレノイド60の動作
により動く。図12は図11改良構成のA−B断面図で
ある。アクセル開度に相当するスロットル開度が制御ユ
ニット61に入力され、上記リニアソレノイド60が制
御される。制御方法は後述する。スワール生成弁レバー
22とスワール生成弁側遅れ機構58の間、上記遅れ機
構58と吸気管62の間には、回転動作力低減のためそ
れぞれベアリング63及び64を設けている。スワール
生成弁シャフト65は遅れ機構58と直結されている。
また、シャフト65とレバー22の間にはベアリングが
介在されており、自由回転動作可能となっている。
である。ここでは、スワール生成弁開度を2段に変化さ
せる場合の構成を示した。アクセルレバー3側の遅れ機
構10によりワイヤ23を介してスワール生成弁レバー
22が回転動作する。上記レバー22にはスワール生成
弁側遅れ機構用シャフト57が取り付けられている。ス
ワール生成弁側遅れ機構58には上記遅れ機構用シャフ
ト57が入る溝59及びリターンスプリング12が設け
られている。また、遅れ機構58にはスワール生成弁開
度の2段目の変化を実現するリニアソレノイド60が内
蔵されている。よって、スワール生成弁8は上記遅れ機
構用シャフト57及び上記リニアソレノイド60の動作
により動く。図12は図11改良構成のA−B断面図で
ある。アクセル開度に相当するスロットル開度が制御ユ
ニット61に入力され、上記リニアソレノイド60が制
御される。制御方法は後述する。スワール生成弁レバー
22とスワール生成弁側遅れ機構58の間、上記遅れ機
構58と吸気管62の間には、回転動作力低減のためそ
れぞれベアリング63及び64を設けている。スワール
生成弁シャフト65は遅れ機構58と直結されている。
また、シャフト65とレバー22の間にはベアリングが
介在されており、自由回転動作可能となっている。
【0017】図13はスワール生成弁開度の2段折れ特
性である。図12に示したリニアソレノイド60を用い
ることによりスワール生成弁開度の種々の2段折れ特性
を得ることが可能となる。これにより、希薄空燃比燃焼
限界の状態に合わせたスワール生成弁開度を設定でき
る。
性である。図12に示したリニアソレノイド60を用い
ることによりスワール生成弁開度の種々の2段折れ特性
を得ることが可能となる。これにより、希薄空燃比燃焼
限界の状態に合わせたスワール生成弁開度を設定でき
る。
【0018】図14は電子制御スロットルシステムを用
いた場合の一実施例である。電子制御スロットルシステ
ムでは、アクセルペダル1の踏み込みに対しアクセル開
度センサ66から開度信号がエンジンパワートレイン制
御ユニット34に入力され、目標のスロットル開度を演
算してスロットルバルブ47を動作するモータ50に出
力される。また、上記スロットルバルブ47の実開度を
スロットル開度センサ51より検出して上記制御ユニッ
ト34に入力される。スワール生成弁制御機構は電子制
御スロットルシステムなしの場合と同様である。アクセ
ルペダル1の踏み込み量により遅れ機構10及びワイヤ
9を動作させスワール生成弁8を動作する。
いた場合の一実施例である。電子制御スロットルシステ
ムでは、アクセルペダル1の踏み込みに対しアクセル開
度センサ66から開度信号がエンジンパワートレイン制
御ユニット34に入力され、目標のスロットル開度を演
算してスロットルバルブ47を動作するモータ50に出
力される。また、上記スロットルバルブ47の実開度を
スロットル開度センサ51より検出して上記制御ユニッ
ト34に入力される。スワール生成弁制御機構は電子制
御スロットルシステムなしの場合と同様である。アクセ
ルペダル1の踏み込み量により遅れ機構10及びワイヤ
9を動作させスワール生成弁8を動作する。
【0019】図15は電子制御スロットルシステムを用
いた場合の具体的構成である。スワール生成弁制御機構
は図2、電子制御スロットルシステムは図14で説明済
みであるので省略する。
いた場合の具体的構成である。スワール生成弁制御機構
は図2、電子制御スロットルシステムは図14で説明済
みであるので省略する。
【0020】図16は電子制御スロットルシステムなし
の場合のエンジン制御ブロック図である。まず、処理7
0でアクセル開度α及びエンジン回転数Neから目標燃
料噴射幅Titを演算する。これはいわゆるα−Ne方
式と呼ばれるものである。次に、処理71に進み、上記
噴射幅Titに上記回転数Ne,補正定数k及び空気量
センサ信号Qaの関数により求まる補正噴射幅ΔTiを
加え燃料噴射幅Tiを演算し出力する。また、処理72
では上記回転数Ne及び上記噴射幅Titにより点火時
期ADVを演算し出力する。実線で囲まれた領域が希薄
燃焼領域であり、希薄燃焼時の点火時期が記憶されてい
る。それ以外の領域は、ストイキ運転、つまり現状のエ
ンジンと同じ点火時期ADVが記憶されている。
の場合のエンジン制御ブロック図である。まず、処理7
0でアクセル開度α及びエンジン回転数Neから目標燃
料噴射幅Titを演算する。これはいわゆるα−Ne方
式と呼ばれるものである。次に、処理71に進み、上記
噴射幅Titに上記回転数Ne,補正定数k及び空気量
センサ信号Qaの関数により求まる補正噴射幅ΔTiを
加え燃料噴射幅Tiを演算し出力する。また、処理72
では上記回転数Ne及び上記噴射幅Titにより点火時
期ADVを演算し出力する。実線で囲まれた領域が希薄
燃焼領域であり、希薄燃焼時の点火時期が記憶されてい
る。それ以外の領域は、ストイキ運転、つまり現状のエ
ンジンと同じ点火時期ADVが記憶されている。
【0021】図17は電子制御スロットルシステムあり
の場合のエンジン制御ブロック図である。燃料噴射幅T
i及び点火時期ADVは図16と同様である。処理7
3,74,75がそれぞれ処理70,71,72に対応
する。処理76では上記回転数Ne及び上記噴射幅Ti
tによりスロットル開度θを演算し出力する。実線で囲
まれた領域が希薄燃焼領域であり、希薄燃焼時のスロッ
トル開度θ(α<θ:希薄燃焼時のトルク低下を防止)
が記憶されている。それ以外の領域は、ストイキ運転、
つまり現状のエンジンと同じためα=θとする。これに
より、燃料先行制御が実現可能となるため空燃比切り換
え時のショックや加速応答性が向上する。
の場合のエンジン制御ブロック図である。燃料噴射幅T
i及び点火時期ADVは図16と同様である。処理7
3,74,75がそれぞれ処理70,71,72に対応
する。処理76では上記回転数Ne及び上記噴射幅Ti
tによりスロットル開度θを演算し出力する。実線で囲
まれた領域が希薄燃焼領域であり、希薄燃焼時のスロッ
トル開度θ(α<θ:希薄燃焼時のトルク低下を防止)
が記憶されている。それ以外の領域は、ストイキ運転、
つまり現状のエンジンと同じためα=θとする。これに
より、燃料先行制御が実現可能となるため空燃比切り換
え時のショックや加速応答性が向上する。
【0022】図18はリニアソレノイドの制御フローチ
ャートである。まず、処理77でアクセル開度αを読み
込む。次に、処理78に進みアクセル開度の変化率dα
/dtを演算する。そして、処理79に進み上記変化率
dα/dtが任意の定数dαoより大きくなったかどう
かを判断する。これは緩加速か急加速かの判断を実行す
るものである。Yes、つまり急加速と判断された場合
は、処理80に進み現在のソレノイド変位量Osolを
保持する。処理79でNo、つまり緩加速の場合は処理
81に進みアクセル開度αが1段目リーン領域の最大ア
クセル開度α1かどうかを判断する。Yesの場合は、
アクセルレバー側で遅れ制御が実行されるため、リニア
ソレノイドは動作させる必要がなく、処理80に進む。
Noの場合は、処理82に進みアクセル開度αが2段目
リーン領域の最大アクセル開度α2かどうかを判断す
る。Yesの場合は、2段目リーン領域の遅れ、つまり
2段目のスワール生成弁開度保持を実行する必要がある
ため、処理83でアクセル開度αの関数f1によりソレ
ノイド変位量Osolを演算し、アクセル開度の変化に
対応した制御を行う。Noの場合は、処理84に進みス
トイキ領域でスワール生成弁開度が全開まで開くよう
に、アクセル開度αの関数f2を用いてソレノイド変位
量Osolを初期状態に戻していく。そして、処理85
でソレノイド変位量Osolを出力しリターンされる。
これにより、アクセル開度が除々に開閉される場合は図
13のようにスワール生成弁開度が変化し、ストイキ領
域まで急開される場合は直接ストイキ領域まで応答良く
変化させることが可能となる。
ャートである。まず、処理77でアクセル開度αを読み
込む。次に、処理78に進みアクセル開度の変化率dα
/dtを演算する。そして、処理79に進み上記変化率
dα/dtが任意の定数dαoより大きくなったかどう
かを判断する。これは緩加速か急加速かの判断を実行す
るものである。Yes、つまり急加速と判断された場合
は、処理80に進み現在のソレノイド変位量Osolを
保持する。処理79でNo、つまり緩加速の場合は処理
81に進みアクセル開度αが1段目リーン領域の最大ア
クセル開度α1かどうかを判断する。Yesの場合は、
アクセルレバー側で遅れ制御が実行されるため、リニア
ソレノイドは動作させる必要がなく、処理80に進む。
Noの場合は、処理82に進みアクセル開度αが2段目
リーン領域の最大アクセル開度α2かどうかを判断す
る。Yesの場合は、2段目リーン領域の遅れ、つまり
2段目のスワール生成弁開度保持を実行する必要がある
ため、処理83でアクセル開度αの関数f1によりソレ
ノイド変位量Osolを演算し、アクセル開度の変化に
対応した制御を行う。Noの場合は、処理84に進みス
トイキ領域でスワール生成弁開度が全開まで開くよう
に、アクセル開度αの関数f2を用いてソレノイド変位
量Osolを初期状態に戻していく。そして、処理85
でソレノイド変位量Osolを出力しリターンされる。
これにより、アクセル開度が除々に開閉される場合は図
13のようにスワール生成弁開度が変化し、ストイキ領
域まで急開される場合は直接ストイキ領域まで応答良く
変化させることが可能となる。
【0023】図19はスワール生成弁に開度センサを設
けた場合の制御フローチャートである。まず、処理86
でスワール生成弁開度AJSを読み込む。次に、処理8
7に進み上記生成弁開度AJSが希薄空燃比燃焼限界開
度75%以上なったかどうかを判断する。Yesの場合
は、処理88に進み希薄空燃比燃焼限界が変化してしま
うため、リーン領域をストイキ領域に変更しスロットル
開度θをアクセル開度αと一致させる。処理87でNo
の場合は、処理89に進み現状のリーン運転を継続(リ
ーン用スロットル開度マップ検索)しリターンされる。
けた場合の制御フローチャートである。まず、処理86
でスワール生成弁開度AJSを読み込む。次に、処理8
7に進み上記生成弁開度AJSが希薄空燃比燃焼限界開
度75%以上なったかどうかを判断する。Yesの場合
は、処理88に進み希薄空燃比燃焼限界が変化してしま
うため、リーン領域をストイキ領域に変更しスロットル
開度θをアクセル開度αと一致させる。処理87でNo
の場合は、処理89に進み現状のリーン運転を継続(リ
ーン用スロットル開度マップ検索)しリターンされる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、吸気ポート内燃焼用空
気のスワール強度を調整するスワール生成弁及びその駆
動手段を含む吸気系システムを簡易且つ低コストにで
き、更に希薄空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
気のスワール強度を調整するスワール生成弁及びその駆
動手段を含む吸気系システムを簡易且つ低コストにで
き、更に希薄空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
【図1】本発明の一実施例。
【図2】一実施例の具体的構成。
【図3】アクセル開度とスワール生成弁開度の関係図。
【図4】エンジンのアクセル開度特性図。
【図5】希薄空燃比制御システムの全体構成。
【図6】スワール生成弁制御機構の機差及び経時変化補
正装置の概略。
正装置の概略。
【図7】図6補正装置実行時のスワール生成弁開度特
性。
性。
【図8】アクセル側スプリングの概要。
【図9】スワール生成弁側スプリングの概要。
【図10】アクセル開度に対するアクセル踏力の関係。
【図11】スワール生成弁レバーの改良構成。
【図12】図11改良構成のA−B断面図。
【図13】スワール生成弁開度の2段折れ特性。
【図14】電子制御スロットルシステムを用いた場合の
一実施例。
一実施例。
【図15】電子制御スロットルシステムを用いた場合の
具体的構成。
具体的構成。
【図16】電子制御スロットルシステムなしの場合のエ
ンジン制御ブロック図。
ンジン制御ブロック図。
【図17】電子制御スロットルシステムありの場合のエ
ンジン制御ブロック図。
ンジン制御ブロック図。
【図18】リニアソレノイドの制御フローチャート。
【図19】スワール生成弁に開度センサを設けた場合の
制御フローチャート。
制御フローチャート。
1…アクセルペダル、2,9…ワイヤ、3…アクセルレ
バー、4…スロットルバルブ、5…スロットル開度セン
サ、6…固定部、7…リターンスプリング、8…スワー
ル生成弁、10…遅れ機構、12…リターンスプリン
グ。
バー、4…スロットルバルブ、5…スロットル開度セン
サ、6…固定部、7…リターンスプリング、8…スワー
ル生成弁、10…遅れ機構、12…リターンスプリン
グ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 靖 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (56)参考文献 特開 平1−216018(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 31/00 331 F02D 11/04
Claims (20)
- 【請求項1】燃料に対する空気の割合を大きくして燃焼
させる希薄燃焼エンジン、上記希薄燃焼エンジンの希薄
燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼用空気のスワール強
度を調整するスワール生成弁、車両の加速要求を設定す
るアクセルペダルを備えた内燃機関の制御装置におい
て、上記スワール生成弁と上記アクセルペダルの間に機
械的連結手段を設け、当該機械的連結手段は、希薄燃焼
運転時のスワール生成弁開度を保持する遅れ機構と、ア
クセルペダルの動作により上記遅れ機構を動作させるア
クセルワイヤとを有することを特徴とする内燃機関の制
御装置。 - 【請求項2】請求項1記載の遅れ機構にアクセル側レバ
ー及びスワール生成弁側レバーを設けたことを特徴とす
る内燃機関の制御装置。 - 【請求項3】請求項2記載のアクセル側レバー及びスワ
ール生成弁側レバーにリターンスプリングを設けたこと
を特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項4】請求項3記載のスワール生成弁側レバーに
設けられたリターンスプリングは、直線方向に延び、反
力が増大した後、徐々に低下する構成としたことを特徴
とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項5】請求項1記載の機械的連結手段に機差及び
経時変化に対応する補正手段を設けたことを特徴とする
内燃機関の制御装置。 - 【請求項6】請求項5記載の補正手段は、調整ねじ,テ
ンショナーあるいは上記2の組み合わせであることを特
徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項7】請求項1記載の遅れ機構に2段遅れ機構を
設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項8】請求項7記載の2段遅れ機構は電気的に制
御可能なアクチュエータであることを特徴とする内燃機
関の制御装置。 - 【請求項9】請求項1記載の機械的連結手段にスロット
ルバルブを電気的に制御可能な電子制御スロットルシス
テムを組み合わせたことを特徴とする内燃機関の制御装
置。 - 【請求項10】請求項5記載の補正手段は、スワール生
成弁の実開度を検出する開度センサを有し、上記開度セ
ンサ値と実際の希薄燃焼運転領域を比較し異なっている
場合は運転領域のデータを変更することを特徴とする内
燃機関の制御装置。 - 【請求項11】希薄燃焼エンジンは燃料に対する空気の
割合を大きくして燃焼させ、スワール生成弁は上記希薄
燃焼エンジンの希薄燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼
用空気のスワール強度を調整し、アクセルペダルは車両
の加速要求を設定する内燃機関の制御方法において、上
記スワール生成弁と上記アクセルペダルの間に機械的連
結手段を設け、当該機械的連結手段は、希薄燃焼運転時
のスワール生成弁開度を保持する遅れ機構と、アクセル
ペダルの動作により上記遅れ機構を動作させるアクセル
ワイヤとを有することを特徴とする内燃機関の制御方
法。 - 【請求項12】請求項11記載の遅れ機構にアクセル側
レバー及びスワール生成弁側レバーを設けたことを特徴
とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項13】請求項12記載のアクセル側レバー及び
スワール生成弁側レバーにリターンスプリングを設けた
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項14】請求項13記載のスワール生成弁側レバ
ーに設けられたリターンスプリングは、直線方向に延
び、反力が増大した後、徐々に低下する構成としたこと
を特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項15】請求項11記載の機械的連結手段に機差
及び経時変化に対応する補正手段を設けたことを特徴と
する内燃機関の制御方法。 - 【請求項16】請求項15記載の補正手段は、調整ね
じ,テンショナーあるいは上記2の組み合わせであるこ
とを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項17】請求項11記載の遅れ機構に2段遅れ機
構を設けたことを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項18】請求項17記載の2段遅れ機構は電気的
に制御可能なアクチュエータであることを特徴とする内
燃機関の制御方法。 - 【請求項19】請求項11記載の機械的連結手段にスロ
ットルバルブを電気的に制御可能な電子制御スロットル
システムを組み合わせたことを特徴とする内燃機関の制
御方法。 - 【請求項20】請求項15記載の補正手段は、スワール
生成弁の実開度を検出する開度センサを有し、上記開度
センサ値と実際の希薄燃焼運転領域を比較し異なってい
る場合は運転領域のデータを変更することを特徴とする
内燃機関の制御方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14139494A JP3221236B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 内燃機関の制御装置及び制御方法 |
KR1019950016909A KR960001447A (ko) | 1994-06-23 | 1995-06-22 | 내연기관의 제어장치 및 제어방법 |
DE19522692A DE19522692C2 (de) | 1994-06-23 | 1995-06-22 | Steuervorrichtung und -verfahren für eine Verbrennungskraftmaschine |
US08/494,627 US5609132A (en) | 1994-06-23 | 1995-06-23 | Control apparatus and method for an internal combustion engine |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14139494A JP3221236B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 内燃機関の制御装置及び制御方法 |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH084540A JPH084540A (ja) | 1996-01-09 |
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Family
ID=15290977
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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JP3554167B2 (ja) * | 1997-12-02 | 2004-08-18 | 株式会社日立製作所 | 筒内噴射エンジンの制御装置 |
DE19710832A1 (de) * | 1997-03-15 | 1998-09-17 | Ford Global Tech Inc | Verfahren zum Betrieb eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
JP3514083B2 (ja) * | 1997-07-31 | 2004-03-31 | 日産自動車株式会社 | 筒内直接噴射式火花点火エンジン |
EP0911506A3 (en) * | 1997-10-21 | 2000-12-27 | Hitachi, Ltd. | Electronically controlled throttle apparatus for an engine |
JPH11190218A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Hitachi Ltd | 内燃機関の制御装置 |
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DE60021895T2 (de) * | 2000-11-10 | 2006-05-24 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Onboard-Diagnoseeinrichtung für ein Saugkanalsteuerventil |
DE102005029193A1 (de) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Mahle International Gmbh | Klappenanordnung für eine Frischgasanlage |
JP6206285B2 (ja) * | 2013-09-06 | 2017-10-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
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JPS5830097Y2 (ja) * | 1979-12-04 | 1983-07-02 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の吸気制御装置 |
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