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技術 内燃機関の運転制御方法

出願人 ダイハツ工業株式会社ダイヤモンド電機株式会社
発明者 浅野守人高橋幸一泉光宏杉崎忍鴛海博
出願日 2008年3月13日 (12年0ヶ月経過) 出願番号 2008-064787
公開日 2009年10月1日 (10年5ヶ月経過) 公開番号 2009-221886
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 内燃機関の複合的制御
主要キーワード 補正限界 運転制御プログラム O2センサ DL信号 全炭化水素 迂回路 吸入空気圧 イグニション
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この項目の情報は公開日時点(2009年10月1日)のものです。
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課題

内燃機関において、冷間始動時に、ガソリン性状により始動を失敗しないように、空燃比リッチにして始動し、その後、空燃比をリーン化するが、空燃比の変化によりトルクが変化し、回転変動を引き起こすことがある。

解決手段

内燃機関の始動後、空燃比がリッチである状態で内燃機関の運転を確実に継続し得る燃料補正量及び吸入空気補正値限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定し、限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で運転する場合の燃料噴射量をリーン適合噴射量とし、かつ限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量と設定し、内燃機関の始動後における運転において可能である場合に、リーン適合噴射量とリーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転する。

概要

背景

従来、内燃機関であるガソリン燃料とするエンジンでは、始動を良好にするために、燃料噴射量を一時的に多くして、その後は漸次燃料噴射量を減量して空燃比理論空燃比となるように運転を制御することが知られている。この場合に、燃料噴射量を減量する量は、例えばガソリンの性状による影響やシステムのばらつきにより空燃比がリーンになり、回転変動が生じることを防止するために、そのような場合においても空燃比がリッチになるように設定してある。

その一方で、始動時の、O2センサ活性するまでの間の、全炭化水素(THC)の排出量を低減するために、その間において空燃比をできる限りリーンにしてエンジンを運転する傾向にある。例えば、特許文献1に記載のものでは、エンジンの回転変動をモニタしながら、始動時に燃料噴射量を補正して増量し、その増量した燃料噴射量を減量することにより、冷間始動直後から空燃比をリーンにして、運転を制御するものである。この場合に、始動完了後の所定期間においては燃料噴射量の減量を、その所定期間の経過後の減量よりも多くするように設定している。
特開平10-184422号公報

概要

内燃機関において、冷間始動時に、ガソリンの性状により始動を失敗しないように、空燃比をリッチにして始動し、その後、空燃比をリーン化するが、空燃比の変化によりトルクが変化し、回転変動を引き起こすことがある。内燃機関の始動後、空燃比がリッチである状態で内燃機関の運転を確実に継続し得る燃料補正量及び吸入空気補正値限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定し、限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で運転する場合の燃料噴射量をリーン適合噴射量とし、かつ限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量と設定し、内燃機関の始動後における運転において可能である場合に、リーン適合噴射量とリーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

内燃機関始動後、空燃比リッチである状態で内燃機関の運転を確実に継続し得る燃料補正量及び吸入空気補正値限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定し、限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で運転する場合の燃料噴射量をリーン適合噴射量とし、かつ限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量と設定し、内燃機関の始動後における運転において可能である場合に、リーン適合噴射量とリーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転する内燃機関の運転制御方法

技術分野

0001

本発明は、始動時に燃料噴射量を増量した後における内燃機関運転制御方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、内燃機関であるガソリン燃料とするエンジンでは、始動を良好にするために、燃料噴射量を一時的に多くして、その後は漸次燃料噴射量を減量して空燃比理論空燃比となるように運転を制御することが知られている。この場合に、燃料噴射量を減量する量は、例えばガソリンの性状による影響やシステムのばらつきにより空燃比がリーンになり、回転変動が生じることを防止するために、そのような場合においても空燃比がリッチになるように設定してある。

0003

その一方で、始動時の、O2センサ活性するまでの間の、全炭化水素(THC)の排出量を低減するために、その間において空燃比をできる限りリーンにしてエンジンを運転する傾向にある。例えば、特許文献1に記載のものでは、エンジンの回転変動をモニタしながら、始動時に燃料噴射量を補正して増量し、その増量した燃料噴射量を減量することにより、冷間始動直後から空燃比をリーンにして、運転を制御するものである。この場合に、始動完了後の所定期間においては燃料噴射量の減量を、その所定期間の経過後の減量よりも多くするように設定している。
特開平10-184422号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところが、このような構成のものであると、燃料噴射量を減量するのみで空燃比がリーンになるように調整しているので、空燃比の変化によりトルクが変化し、回転変動を生じる場合がある。このような場合に、例えば重質ガソリンを利用している場合、上述のように燃料を減量すると、トルクが低下して回転変動を引き起こす可能性が生じる。このような場合、吸入空気量を補正する必要があるが、吸入空気量をフィードバック制御により補正しようとすると、補正した吸入空気がエンジンの運転に反映するまでに時間がかかるものとなった。

0005

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

すなわち、本発明の内燃機関の運転制御方法は、内燃機関の始動後、空燃比がリッチである状態で内燃機関の運転を確実に継続し得る燃料補正量及び吸入空気の補正値限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定し、限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で運転する場合の燃料噴射量をリーン適合噴射量とし、かつ限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量と設定し、内燃機関の始動後における運転において可能である場合に、リーン適合噴射量とリーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転することを特徴とする。

0007

このような構成によれば、限界適合噴射量を基準として、リーン適合噴射量との減量した燃料量に応じて吸入空気の補正量すなわちリーン適合吸気補正量により内燃機関を運転することにより、空燃比が変わった状態におけるトルクの差を、リーン適合吸気補正量にして把握するものである。したがって、内燃機関の回転を安定させることが可能になる。

発明の効果

0008

本発明は、以上説明したような構成であり、始動後に空燃比をリーンにして、全炭化水素量を減少させるようにしても、トルクの変動に起因して機関回転が低下することを防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

0010

図1に概略的に示したエンジン100は、自動車用火花点火式4サイクル気筒のもので、その吸気系1には図示しないアクセルペダル応動してモータを駆動して開閉するいわゆる電子式スロットルバルブ2が配設され、その下流側にはサージタンク3が設けられている。サージタンク3に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁4が設けてあり、その燃料噴射弁4を、電子制御装置5により制御するようにしている。燃焼室6を形成するシリンダヘッド7には、吸気弁8及び排気弁9が配設されるとともに、火花を発生するスパークプラグ10が取り付けてある。また排気系11には、排気ガス中の酸素濃度を測定するための空燃比検出手段を構成するO2センサ12が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された触媒である三元触媒13の上流の位置に取り付けられている。なお、図1にあっては、エンジン100の1気筒の構成を代表して図示している。

0011

エンジン100の運転状態を検出して制御する電子制御装置5は、中央演算処理装置14と、記憶装置15と、入力インターフェース16と、出力インターフェース17とを具備してなるマイクロコンピュータシステム主体に構成されている。入力インターフェース16には、サージタンク3内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ18から出力される吸気圧信号a、エンジン100の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ19から出力される気筒判別信号G1とクランク角度基準位置信号G2とエンジン回転数信号b、車速を検出するための車速センサ20から出力される車速信号c、スロットルバルブ2の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ21から出力されるIDL信号d、エンジン100の冷却水温を検出するための水温センサ22から出力される水温信号e、上記したO2センサ12から出力される電流信号h等が入力される。一方、出力インターフェース17からは、燃料噴射弁4に対して燃料噴射信号fが、またスパークプラグ10に対してイグニションパルスgが出力されるようになっている。

0012

電子制御装置5には、吸気圧センサ18から出力される吸気圧信号aとカムポジションセンサ19から出力される回転数信号bとを主な情報とし、エンジン100の運転状態に応じて決まる各種の補正係数基本噴射時間(基本噴射量)を補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Tを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁4を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を吸気系1に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。また、このようにエンジン100の燃料噴射を制御する一方、エンジン100の始動後、空燃比がリッチである状態でエンジン100の運転を確実に継続し得る燃料補正量及び吸入空気の補正値を限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定し、限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で運転する場合の燃料噴射量をリーン適合噴射量とし、かつ限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量と設定し、エンジン100の始動後における運転において可能である場合に、リーン適合噴射量とリーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転する運転制御プログラムが、電子制御装置5に内蔵してある。

0013

図4フローチャートを交えて、この運転時期制御プログラムの動作を説明する。なお、この運転時期制御プログラムは、エンジン100が始動された後、O2センサ12が活性して空燃比フィードバック制御を実行するまでの間、所定間隔を置いて繰り返し実行されるものである。この運転制御プログラムには、始動時における制御データとして、冷却水温度もしくは機関温度負荷(吸入空気量又は吸入空気圧)、エンジン回転数に対応して、燃料噴射量及び吸気補正量初期値を、例えばマップにして設定してある。マップは、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量のためのものと、リーン適合噴射量のためのものとを備えるものである。

0014

限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量は、冷間始動において、燃料である一般的に使用可能なガソリンの性状の如何によらず、エンジン100を始動し、かつO2センサ12が活性して空燃比フィードバック制御を実行し得る状態まで、エンジン100を運転し続けることができる量に演算により設定するものである。特には、例えば、重質ガソリンを使用する場合においても、冷間時においてエンジン100を始動することができ、しかも始動後、例えばアイドル運転が継続されて理論空燃比になるように空燃比フィードバック制御を実行し得るような空燃比を維持するように、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量を設定するものである。したがって、請求項1における、空燃比がリッチである状態とは、エンジン100を始動し得るに十分な燃料量による空燃比の状態であればよく、理論空燃比を中心としてリッチである状態と若干リーンである状態とを包含し、必ずしも空燃比が理論空燃比に対してリッチである状態だけに限定するものではない。図2において、実線により限界適合噴射量を噴射した場合の空燃比の変化を示す。

0015

一方、リーン適合噴射量は、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量により始動した直後から、O2センサ12が活性するまでの期間において、できうる限り早期に空燃比を理論空燃比近傍から若干リーンになるように演算により設定するもので、最も空燃比をリッチにする時点までは、限界適合噴射量と同等である。特には、例えば、重質ガソリンとは反対の性状の良質のガソリンを使用する場合において、限界適合噴射量の変化より急激に噴射量を減量しても、アイドル運転を継続し得るように、リーン適合噴射量を設定するものである。図2において、点線によりリーン適合噴射量を噴射した場合の空燃比の変化を示す。

0016

運転制御プログラムを実行すると、まずステップS1では、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量を演算する。この演算に際しては、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量の初期値を、この時点の冷却水温度及び負荷に基づいて決定した後、そのそれぞれの初期値に基づいて演算するものである。

0017

次に、ステップS2では、限界適合噴射量の演算と同様にして、リーン適合噴射量を演算する。ステップS3では、演算して得られた限界適合噴射量とリーン適合燃料噴射量との差分を演算する。

0018

ステップS4では、得られた差分が0か否かを判定する。そして差分が0でないならステップS5に進み、0ならステップS6に進む。

0019

ステップS5では、得られた差分に基づいてリーン適合吸気補正量を演算する。この場合に、リーン適合吸気補正量は、例えばマップにより設定するものであってよい。そして、例えば図3に示すように、差分が大きい程、吸気補正量が多くなる、すなわちアイドル回転制御(ISC)における吸入空気量を増量する補正量が多くなるように設定してある。一方、ステップS6では、演算した限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量によりエンジン100を運転制御する。

0020

ステップS7では、リーン適合噴射量の燃料を噴射するとともに、リーン適合吸気補正量に基づいて吸入空気量を補正して、内燃機関を運転する。

0021

このような構成において、エンジン100を始動し、演算した限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差分が0である場合は、制御は、ステップS1〜ステップS4、ステップS6と進んで、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量によりエンジン100を運転する。これにより、エンジン100は、空燃比がリッチである状態で運転されることになるので、失火することなくエンジン100を確実に始動することができる。

0022

そしてこのように空燃比がリッチである状態で運転が継続され、差分が0でない、つまり0を上回っていると判定した場合は、ステップS1〜ステップS5及びステップS7を実行して、差分に基づいて演算したリーン適合吸気補正量とリーン適合噴射量とによりエンジン100を運転する。この場合、リーン適合噴射量は限界適合噴射量より少なくなるようにその初期値が設定してあるので、リーン適合噴射量及びリーン適合吸気補正量により運転する場合は、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量により運転している場合に比較して空燃比がリーンとなる。この場合に、差分が多い程リーン適合吸気補正量は多くなり、したがって吸入空気量はアイドル回転制御において増量されるものである。

0023

したがって、リーン適合噴射量は、限界適合噴射量より減量するものの、吸入空気量が増加するため、空燃比の変化によるトルクの低下を抑制することができる。したがって、安定した回転でエンジン100を運転することができるとともに、空燃比を限界適合噴射量によるリッチな空燃比より理論空燃比に近くすることができるので、全炭化水素の排出量も減らすことができる。

0024

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

0025

上述の実施形態においては、限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差分により、リーン適合吸気補正量を演算したが、この差分をリーン適合噴射量の補正限界量とするものであってもよい。すなわち、リーン適合噴射量を演算するに際して、差分に基づいて設定される補正限界量により、リーン適合噴射量の減量を規制して、リーン適合噴射量が過度に少なくなることを防止するものである。補正限界量は、差分が大きくなりに応じて大きく設定するものである。

0026

したがって、例えば、重質ガソリンを使用する場合に、リーン適合噴射量により回転数が低下したりしても、補正限界量によりリーン適合噴射量を補正して設定することにより、最大、限界適合噴射量により燃料を噴射することで、トルクの変動による回転変動を抑制することができる。したがって、O2センサが活性するまでの間において、空燃比の状態を検知することなく、エンジンの運転を制御することができる。

0027

上述の実施形態においては、アイドル回転制御をスロットルバルブの開度を調整することにより行ったが、スロットルバルブを迂回する迂回路を設け、その迂回路に電磁開閉弁を設け、迂回路を通過する空気量を増減する構成であってもよい。

0028

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

図面の簡単な説明

0029

本発明の実施形態のエンジンの概略構成を示す構成説明図。
同実施形態の限界適合噴射量及びリーン適合噴射量を噴射した場合の空燃比の変化を示すグラフ
同実施形態のリーン適合吸気補正量と差分との関係を示すグラフ。
同実施形態の制御手順を示すフローチャート。

符号の説明

0030

14…中央演算装置
15…記憶装置
16…入力インターフェース
17…出力インターフェース

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