(57)【要約】【課題】  加速時における燃料噴射量および点火時期の制御を、それぞれの制御応答性を考慮して行えるようにする。【解決手段】  基本噴射量算出部１２および基本点火時期算出部１７と、加速時に基本燃料噴射量を補正する噴射量補正部１６および加速時に基本点火時期を補正する点火時期補正部１９とを有する。噴射量加速補正値算出部１５はスロットル開度の変動量がしきい値を超えたときに、加速要求があったと判断して噴射量加速補正値を算出する。点火時期加速補正値算出部１８はエンジン回転数の変動量がしきい値を超えたときに、加速要求があったと判断して点火時期加速補正値を算出する。噴射量補正部１６は加速補正値Ｔａｃｃで基本燃料噴射量Ｑを補正する。点火時期補正部１９は点火時期加速補正値ＫθＩＧで基本点火時期θＩＧを補正する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル開度を含む複数のパラメータを使用して基本燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段と、スロットル開度を含む複数のパラメータを使用して基本点火時期を算出する基本点火時期算出手段と、内燃機関の加速時に前記基本燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、内燃機関の加速時に前記基本点火時期を補正する点火時期補正手段とを有する内燃機関の加速制御装置において、
所定時間毎に検出されるスロットル開度の変化量がしきい値以上であったときに噴射量加速補正値を算出して前記噴射量補正手段に入力する噴射量加速補正値算出手段と、
所定時間毎に検出される内燃機関の回転数変化量がしきい値以上であったときに点火時期加速補正値を算出して前記噴射量補正手段に入力する点火時期加速補正値算出手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の加速制御装置。
【請求項２】
前記点火時期加速補正値算出手段が、所定の回転数変化量における内燃機関の回転数およびスロットル開度をパラメータとする点火時期加速補正値を設定したマップを含み、該マップを検索して点火時期加速補正値を得るように構成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の加速制御装置。
【請求項３】
前記点火時期加速補正値算出手段が、所定の回転数変化量間隔で内燃機関の回転数およびスロットル開度をパラメータとする点火時期加速補正値を所定の回転数変化量間隔で設定したマップを含み、
検出された回転数変化量が前記マップに設定された回転数変化量に該当しない場合は、検出された回転数変化量に隣接する複数の回転数変化量に対応する点火時期加速補正値を使用して、検出された回転数変化量に応じた点火時期加速補正値を補間するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の加速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の加速制御装置に係り、特に、燃料噴射量および点火時期を加速に適合させて加速フィーリングを向上させるのに好適な内燃機関の加速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動源としてその車両に搭載される内燃機関に関して、燃料噴射量および点火時期を加速に応じて制御する場合、エンジンの加速判断をスロットル開度に基づいて行うのが一般的である。また、特開２００４−３２４４１８号公報には、内燃機関の回転変動に基づいて加速を検出したときに点火時間および点火時期を補正する点火制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３２４４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、内燃機関の運転状態の変化に応じて燃料噴射制御と点火時期制御とを行った場合、制御結果が反映されて適正な空燃比の混合気が実際に燃焼室に吸入されるよりも、点火時期が変化するのが早い。つまり点火制御の応答性の方が燃料噴射制御より良好である。したがって、スロットル開度に基づく加速判断で燃料噴射制御と点火時期制御とを行った場合、点火制御の方が先行する。
【０００４】
一方、内燃機関の回転変動に基づく加速判断で燃料噴射制御と点火時期制御とを行った場合、点火時期は適切に変化されるが、燃料噴射量の変化が空燃比に反映されて適切な空燃比の混合気が燃焼室に吸入されるのは、スロットル操作時より遅れることになる。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、燃料噴射制御と点火時期制御とを運転者の加速意思と実際の内燃機関の状態とに適合させて加速フィーリングを向上させることができる内燃機関の加速制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、本発明は、スロットル開度を含む複数のパラメータを使用して基本燃料噴射量を算出する基本噴射量算出手段と、スロットル開度を含む複数のパラメータを使用して基本点火時期を算出する基本点火時期算出手段と、内燃機関の加速時に前記基本燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、内燃機関の加速時に前記基本点火時期を補正する点火時期補正手段とを有する内燃機関の加速制御装置において、所定時間毎に検出されるスロットル開度の変化量がしきい値以上であったときに、加速時であると判断して噴射量加速補正値を算出して前記噴射量補正手段に入力する噴射量加速補正値算出手段と、所定時間毎に検出される内燃機関の回転数の変化量がしきい値以上であったときに、加速時であると判断して点火時期加速補正値を算出して前記噴射量補正手段に入力する点火時期加速補正値算出手段とを具備した点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、本発明は、前記点火時期加速補正値算出手段が、所定の回転数変化量における内燃機関の回転数およびスロットル開度をパラメータとする点火時期加速補正値を設定したマップを含み、該マップを検索して点火時期加速補正値を得るように構成されている点に第２の特徴がある。
【０００８】
また、本発明は、前記点火時期加速補正値算出手段が、所定の回転数変化量間隔で内燃機関の回転数およびスロットル開度をパラメータとする点火時期加速補正値を所定の回転数変化量間隔で設定したマップを含み、検出された回転数変化量が前記マップに設定された回転数変化量に該当しない場合は、検出された回転数変化量に隣接する複数の回転数変化量に対応する点火時期加速補正値を使用して、検出された回転数変化量に応じた点火時期加速補正値を補間するように構成されている点に第３の特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
上記特徴によれば、制御応答性の遅い混合気の制御に関しては、操作者の加速意思を直接的に反映することができるスロットル開度の変化によって加速判断を行うことができる。一方、制御応答性の早い点火時期の制御に関しては、内燃機関の回転変動を直接反映することができる内燃機関の回転数の変化によって加速判断を行うことができる。こうして、的確に判断された加速時に燃料噴射量や点火時期の補正を行うことができるので、操作者の要求に適合した加速フィーリングを実現できる。
【００１０】
回転数変化量、スロットル開度、および内燃機関の回転数をパラメータに三次元マップを設定すると、このマップの記憶容量が大きくなって大型の記憶装置を要するのでコストが増大するおそれがある。しかし、第３の特徴によれば、所定の回転数変化量間隔で点火時期加速補正値を記憶させるようにしたので、記憶容量の削減を図ることができる。また、回転数変化量間隔の狭間に該当する回転数変化量が検出された場合には、その前後にある所定回転数変化量に対応する点火時期加速補正値を使った補間演算を行うことができる。したがって、記憶容量の削減を図りつつ、あらゆる回転数変化量に対する最適な補正値を得ることができる。
【００１１】
また、点火時期加速補正値をマップ化し、このマップから検索された補正値によって、種々のパラメータから決定された基本噴射量を補正するようにしたので、基本噴射量を決定するためのデータが加速制御の追加によって増加することがなく、記憶容量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態である加速制御装置を含む内燃機関（以下、「エンジン」と呼ぶ）の要部システム構成図である。エンジン２０の燃焼室２１には、吸気ポート２２および排気ポート２３が開口し、各ポート２２，２３には吸気弁２４および排気弁２５がそれぞれ設けられる。燃焼室２１の上部には点火プラグ２６が設けられる。
【００１３】
吸気ポート２２に通じる吸気通路２７には、その開度θＴＨに応じて吸入空気量を調節するスロットル弁２８、ならびに開度θＴＨを検出するスロットルセンサ５および吸入負圧ＰＢを検知する負圧センサ６が設けられている。吸気通路２７の終端にはエアクリーナ２９が設けられている。エアクリーナ２９内にはエアフィルタ３０が設けられ、このエアフィルタ３０を通じて吸気通路２７へ外気が取り込まれる。
【００１４】
吸気通路２７には、スロットル弁２８よりも下流側に噴射弁８が配置され、スロットル弁２８よりも上流側のエアクリーナ２９には、吸気（大気）温度ＴＡを検知する吸気温度センサ２が設けられている。
【００１５】
エンジン２０のピストン３１にはコンロッド３２を介してクランク軸３３が連結される。クランク軸３３の外周にはクランク軸３３の回転角度に対応して所定角度間隔で設けられた突起を有するリラクタ３３Ａが取り付けられる。リラクタ３３Ａの外周にクランクパルサ４が設けられ、このクランクパルサ４はリラクタ３３Ａの突起を感知する毎にパルス信号（クランクパルス）を出力する。エンジン回転数ＮＥはクランクパルスに基づいて算出することができる。
【００１６】
さらに、クランク軸３３に連結されて回転するギヤ等の回転体３４には、車速Ｖを検知する車速センサ７が対向配置されている。エンジン２０の周りに形成されたウォータジャケットには、エンジン温度を代表する冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ３が設けられている。
【００１７】
ＥＣＵ（エンジン制御装置）１は、燃料噴射制御部１Ａおよび点火タイミング制御部１Ｂを含む。燃料噴射制御部１Ａおよび点火タイミング制御部１Ｂはマイクロコンピュータの機能（後述する）によって実現できる。燃料噴射制御部１Ａは、前記各センサにより検知された信号（プロセス値）に基づいて、噴射弁８へ噴射信号ＱＩＮＪを出力する。この噴射信号ＱＩＮＪは燃料噴射量Ｑ’に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、噴射弁８は、このパルス幅に相当する時間だけ開弁されて燃料を噴射する。点火タイミング制御部１Ｂは、点火プラグ２６の点火タイミングを制御する。
【００１８】
図１は、ＥＣＵ１の要部機能を示すブロック図であり、図２と同符号は同一または同等部分を表している。第１加速判断部１０は、所定時間（例えば、所定の割り込み周期やクランクパルスの発生周期等）毎のスロットル開度θＴＨの変化量ΔθＴＨがしきい値ΔθＴＨｒｅｆより大きいときに加速検出信号Ｄａｃｃ１を出力する。第２加速判断部１１は、所定時間（例えば、所定の割り込み周期やクランクパルスの発生周期等）毎のエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥがしきい値ΔＮＥｒｅｆより大きいときに加速検出信号Ｄａｃｃ２を出力する。
【００１９】
基本噴射量算出部１２は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度θＴＨおよび吸気圧ＰＢに基づいてマップ検索して燃料噴射弁８の基本燃料噴射量Ｑを算出する。補正係数算出部１３は、吸気負圧ＰＢ、吸気温度ＴＡおよび冷却水温度ＴＷ等のプロセス値に基づいて、吸気負圧補正係数Ｋｐｂ、吸気温度補正係数Ｋｔａおよび冷却水温度補正係数Ｋｔｗ等を算出する。加算部１４は、これら全ての補正係数を加算して総補正係数Ｋｔｏｔａｌを算出する。加速補正値算出部１５は、加速検出信号Ｄａｃｃ１が入力されると基本燃料噴射量Ｑを増量補正する加速増量値Ｔａｃｃを算出する。加速増量値Ｔａｃｃは、例えばスロットル開度θＴＨ、吸気負圧ＰＢおよびエンジン回転数ＮＥの関数として算出される。
【００２０】
噴射量補正部１６は総補正係数Ｋｔｏｔａｌおよび加速増量値Ｔａｃｃ、並びに無効噴射時間ＴｉＶＢを使用して式（ｆ１）により基本燃料噴射量Ｑを補正し、燃料噴射量Ｑ’を決定する。Ｑ’＝Ｑ×Ｋｔｏｔａｌ＋Ｔａｃｃ＋ＴｉＶＢ…（ｆ１）。なお、式（ｆ１）において無効噴射時間ＴｉＶＢは噴射弁８の開弁時間のうち燃料の完全な噴射を伴わない時間であり、噴射弁８の形式や構造により決定される。決定された燃料噴射量Ｑ’を代表する噴射信号ＱＩＮＪは噴射弁８に入力される。
【００２１】
基本点火時期算出部１７は、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度θＴＨとをパラメータとしてマップ検索により基本点火時期θＩＧを算出する。基本点火時期θＩＧは圧縮上死点からの進角量である。加速補正値算出部１８は加速検出信号Ｄａｃｃ２が入力されると加速補正点火時期マップを検索して加速補正量ＫθＩＧを算出する。加速補正点火時期マップは加速補正量ＫθＩＧをエンジン回転数ＮＥとスロットル開度θＴＨとをパラメータして単一または複数の回転数変化量ΔＮＥ毎に予め設定した進角量である。
【００２２】
点火時期補正部１９は加速補正量ＫθＩＧを使用して式（ｆ２）により基本点火時期θＩＧを補正し、点火時期θ’ＩＧを決定する。θ’ＩＧ＝θＩＧ＋ＫθＩＧ…（ｆ２）。点火プラグ２６の点火回路２６Ａは決定された点火時期θ’ＩＧに従って点火プラグ２６をトリガして点火を行う。
【００２３】
図３は、燃料噴射制御部１０における基本燃料噴射量算出のフローチャートである。図３のステップＳ１では、クランクパルスに基づいて（例えば、クランクパルスの周期に基づいて）エンジン回転数ＮＥが算出されて読み込まれる。ステップＳ２ではスロットル開度θＴＨが読み込まれる。ステップＳ３では、スロットル開度θＴＨの変化量ΔθＴＨ、つまりステップＳ２で検出されたスロットル開度θＴＨの前回値と今回値との差が算出される。ステップＳ４では、吸気負圧ＰＢが読み込まれる。ステップＳ５では、スロットル開度θＴＨの変化量ΔθＴＨが基準変化量ΔθＴＨｒｅｆと比較される。
【００２４】
変化量ΔθＴＨが基準変化量ΔθＴＨｒｅｆ未満であれば、スロットル操作が緩やかであってエンジン２０が定常状態で運転されていると判断され、この場合はステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、基本噴射量算出部１２で使用されるＰＢマップが選択される。ＰＢマップは、エンジン回転数ＮＥと吸気負圧ＰＢとをパラメータとして設定された噴射時間としての噴射時間Ｑを予め登録したものである。
【００２５】
ステップＳ５で変化量ΔθＴＨが基準変化量ΔθＴＨｒｅｆ以上であってエンジン２０が加速状態であると判断されれば、ステップＳ５からステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、基本噴射量算出部１２で使用されるＴＨマップが選択される。ＴＨマップは、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度θＴＨとをパラメータとして設定された噴射時間Ｑを予め登録したものである。
【００２６】
ステップＳ８では、ステップＳ６またはステップＳ７で選択されたマップを使用し、エンジン回転数ＮＥと吸気負圧ＰＢとに基づいてＰＢマップが検索され、あるいはエンジン回転数ＮＥとスロットル開度θＴＨとに基づいてＴＨマップが検索され、基本噴射時間Ｑが算出される。
【００２７】
図７は、燃料噴射制御部１０における加速増量を含む補正のフローチャートである。ステップＳ１０では、エンジンの加速操作が行われたか否かがスロットル開度θＴＨの増大変化の有無により判断される。加速操作が行われた場合は、ステップＳ１１に進み、スロットル開度変化量ΔθＴＨ、吸気負圧ＰＢおよびエンジン回転数ＮＥに基づいて加速増量値Ｔａｃｃを算出する。なお、エンジン２０が減速装置を介して負荷に接続される場合は、減速比も加速増量値Ｔａｃｃの算出に考慮することができる。ステップＳ１２では、基本燃料噴射量Ｑに、総補正係数Ｋｔｏｔａｌ、加速増量値Ｔａｃｃ、および無効噴射時間ＴｉＶＢを式（ｆ１）を使用して演算し、補正燃料噴射量Ｑ’を決定する。ステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出された補正燃料噴射時間Ｑ’に応じたパルス幅を有するパルス信号つまり駆動信号が噴射弁８へ供給される。噴射弁８は、噴射時間Ｑ’開弁して燃料を噴射する。
【００２８】
ステップＳ１０で加速操作が検出されなかった場合は、ステップＳ１４に進んで、このフローチャートの前回の処理で加速増量補正をした噴射が実行されたか否かが判断される。前回加速増量補正を実行した場合は、ステップＳ１５に進んで加速増量値Ｔａｃｃを減衰させる。例えば、予め設定した値を現在の加速増量値Ｔａｃｃから減算するか、加速増量値Ｔａｃｃをゼロにする。ステップＳ１５からステップＳ１２に進む。
【００２９】
前回加速増量補正を実行しなかった場合は、ステップＳ１５をスキップしてステップＳ１０からステップＳ１２に進む。
【００３０】
続いて、図４のフローチャートを参照して点火タイミング制御部１１の動作を説明する。図４では点火時期θ’ＩＧを算出する。ステップＳ２０ではエンジン回転数ＮＥが算出されて読み込まれる。ステップＳ２１ではスロットル開度θＴＨが読み込まれる。ステップＳ２２ではスロットル開度θＴＨとエンジン回転数ＮＥとに基づいて点火時期θＩＧを算出する。スロットル開度θＴＨとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとしたマップを予め設定しておき、このマップを使用して基本点火時期θＩＧを求めることができる。
【００３１】
ステップＳ２３では、エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥを検出する。変化量ΔＮＥは前回の点火時期演算時のエンジン回転数ＮＥ１から今回演算時のエンジン回転数ＮＥ２への変化量（ＮＥ２−ＮＥ１）である。ステップＳ２４では、変化量ΔＮＥが加速判断しきい値ΔＮＥｒｅｆ以上であるか否かが判断される。ステップＳ２４が否定ならば、エンジン２０は定常運転状態であり、ステップＳ２５に進んで加速補正量ＫθＩＧとして「０」をセットする。
【００３２】
ステップＳ２４が肯定ならば、エンジン２０は加速状態と判断され、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θＴＨとに基づいて点火加速補正マップを検索し、加速補正量ＫθＩＧを読み出す。点火加速補正マップの例を図５に示す。点火加速補正マップには、エンジン回転数ＮＥ（ＮＥ１〜ＮＥｎ）とスロットル開度θＴＨ（ＴＨ１〜ＴＨｎ）とをパラメータとして加速補正量ＫθＩＧを予め登録してある。図５はエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが５００ｒｐｍのときの加速補正量ＫθＩＧである。したがって、ステップＳ２７では、ステップＳ２３で読み出された加速補正量ＫθＩＧに基づいて補間演算を行い、加速補正量ＫθＩＧを決定する。
【００３３】
ステップＳ２８では、算出された加速補正量ＫθＩＧを使用して式（ｆ２）により基本点火時期θＩＧを補正し、点火時期θ’ＴＨを算出する。
【００３４】
図６は、加速補正量ＫθＩＧの補間演算の模式図である。図６において、加速補正を実行する下限のエンジン回転数変化量ΔＮＥＬＬＭＴ（０ｒｐｍ）に対応する加速補正量ＫθＩＧをゼロとして、変化量ΔＮＥ５００ｒｐｍのときの加速補正量ＫθＩＧを、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度θＴＨとから図５のマップ上で１５°と読んだ場合、現在の検出変化量ΔＮＥが２００ｒｐｍとすると、２００ｒｐｍのΔＮＥの加速補正量ＫθＩＧは式（ｆ３）により６°と算出される。ＫθＩＧ＝２００／５００×１５…（ｆ３）。
【００３５】
なお、基準のエンジン回転数変化量ΔＮＥ（例えば５００ｒｐｍ）に対して単一のマップを用意した場合は、図６に関して説明したように補間を行うが、例えば、複数のエンジン回転数変化量ΔＮＥに関してマップを用意した場合は、検出変化量ΔＮＥに近接する二つのマップを使用して補間演算を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る加速制御装置の要部機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る加速制御装置を含むエンジンのシステム構成図である。
【図３】燃料噴射の制御手順を示したフローチャートである。
【図４】点火制御のフローチャートである。
【図５】加速補正量マップの一例を示した図である。
【図６】加速補正量の補間手法を示す模式図である。
【図７】加速増量を含む燃料噴射制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１…ＥＣＵ、  ４…クランクパルサ、  ５…スロットル開度（θＴＨ）センサ、  ６…吸気圧（ＰＢ）センサ、８…燃料噴射弁、  １０…第１加速判断部、  １１…第２加速判断部、  １２…基本噴射量算出部、  １５，１８…加速補正値算出部、  ２０…エンジン、  ２６…点火プラグ、  ２８…スロットル弁、  ３３…クランク軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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