(57)【要約】【課題】エンジン高温時に、実用運転領域での出力性能を低下させることなく、必要な温度低下を図る。【解決手段】エンジン冷却水温度に基づき、エンジンの所定の高温状態を判定する。エンジン高温時は、燃料増量により、エンジン温度を低下させる。エンジン高温時に燃料増量が限界値に達したときは、吸気絞り許可回転数ＮＥＨＩＧＨ以上の高回転領域であることを条件として、電制スロットル弁の開度を減少させて、吸気絞りを併用し、エンジン温度を低下させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの所定の高温状態を判定するエンジン温度判定手段と、
エンジン高温時に燃料供給量を増量してエンジン温度を低下させる燃料増量手段と、
エンジン高温時に特定の運転領域にて燃料供給量の増量と併用して吸気絞りを実施することでエンジン温度を低下させる吸気絞り手段と、
を含んで構成されるエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記吸気絞り手段は、エンジン高温時に前記燃料増量手段による燃料供給量の増量が限界値に達しているときに、特定の運転領域にて吸気絞りを実施することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
吸気絞りを実施する運転領域は、高回転領域であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記吸気絞り手段による吸気絞りの実施後は、エンジン高温状態を脱した後アクセル開度が変化したときに吸気絞りを解除することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記エンジン温度の代表値はエンジン冷却水温度であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記エンジン温度の代表値は排気浄化触媒の温度であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特にエンジンが所定の高温状態になったときにエンジン温度を低下させるための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、エンジンが所定の高温状態（例えば触媒温度が所定値以上）となったときに、アクセル開度の変化が少ない状態では、吸気絞り（電制スロットル弁の開度減少）により、出力性能を抑えて、エンジン温度を低下させ、アクセル開度の変化が多い状態では、燃料増量（燃料冷却）により、運転性を確保しながら、エンジン温度を低下させることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６５９４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、エンジン高温時に、アクセル開度の変化がたとえ少ない状態ではあっても、実用運転領域にて電制スロットル弁を閉じることで吸気絞りを行い、エンジン出力を下げて温度低下を図る構成になっていたため、実用運転領域で運転者の要求する加速が得られないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、エンジン高温時に、実用運転領域での出力性能を低下させることなく、必要な温度低下を図ることのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、エンジン高温時に燃料増量にてエンジン温度を低下させる一方、特定の運転領域でのみ燃料増量と併用して吸気絞りによりエンジン温度を低下させる構成とする。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、実用運転領域では、燃料増量によりエンジン温度を低下させることで、出力性能を低下させることなくエンジン保護を図り、燃料増量のみでは十分な温度低下が望めない特定の運転領域においてのみ吸気絞りを併用して確実なエンジン保護を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す車両用エンジン（内燃機関）のシステム図である。
【０００９】
エンジン１の各気筒の燃焼室２には、吸気系のエアクリーナ３から、過給機４の吸気コンプレッサ５、インタークーラ６、電制スロットル弁７、及び、吸気マニホールド８を経て、空気が吸入される。燃料供給系は、所定の圧力に調整された燃料を各気筒毎に吸気マニホールド８のブランチ部に（又は燃焼室２内に直接）噴射供給可能な燃料噴射弁９を備えて構成され、各気筒の所定のタイミングにて燃料噴射がなされ、燃焼室２内で点火プラグ１０により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気系の排気マニホールド１１、過給機４の排気タービン１２、排気浄化触媒１３を経て排出される。
【００１０】
前記電制スロットル弁７、燃料噴射弁９及び点火プラグ１０の作動は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵ）２０により制御する。
このため、ＥＣＵ２０に、エンジン回転に同期したクランク角信号を発生しこれによりエンジン回転数ＮＥを検出可能なクランク角センサ２１、アクセル開度（アクセルペダルの踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２２、スロットル弁９の開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２３、吸入空気量ＱＡを検出するエアフローメータ２４、エンジン冷却水温度（水温）ＴＷを検出する水温センサ２５、更に必要により触媒温度ＴＣを検出する触媒温度センサ２６の信号を入力してある。
【００１１】
ここにおいて、ＥＣＵ２０では、通常、アクセル開度ＡＰＯに基づいて目標スロットル開度ＴＧＴＶＯを設定し、この目標スロットル開度ＴＧＴＶＯを得るように電制スロットル弁７の開度を制御する。
【００１２】
また、吸入空気量ＱＡとエンジン回転数ＮＥとから基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×ＱＡ／ＮＥ（Ｋは定数）を算出し、更に各種補正係数ＣＯＥＦ＝１＋ＫＭＲ＋ＫＨＯＴ＋・・・により補正して、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦを算出し、このＴｉに対応するパルス幅の燃料噴射パルス信号を各気筒毎に所定のタイミングで燃料噴射弁９に出力して、燃料噴射を行わせる。
【００１３】
前記各種補正係数ＣＯＥＦ中のＫＭＲは、高回転・高負荷領域でパワー空燃比を得るための空燃比補正係数であり、通常領域ではＫＭＲ＝０に設定され、高負荷・高回転領域でＫＭＲ＞０に設定される。
【００１４】
前記各種補正係数ＣＯＥＦ中のＫＨＯＴは、エンジン高温時にエンジン温度を低下させるための燃料増量補正係数であり、後述するフローチャートに従って、通常時はＫＨＯＴ＝０に設定され、エンジン高温時にＫＨＯＴ＞０に設定される。
【００１５】
また、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて点火時期ＡＤＶを設定し、当該点火時期ＡＤＶにて点火プラグ１０の点火動作を行わせる。
次に本発明でのエンジン高温時制御について図２のフローチャートにより説明する。
【００１６】
図２のフローは所定時間毎に繰り返し実行される。
Ｓ１では、各種センサにより検出されるエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰＯ、スロットル開度ＴＶＯ、水温ＴＷなどを読込む。
【００１７】
Ｓ２では、エンジン温度の代表値である水温ＴＷを予め定めた燃料増量許可水温所定値ＴＷＨＥＡＴ（例えば１００〜１０５℃）と比較し、エンジン温度を低下させる必要のあるエンジン高温時か否かを判定する。
【００１８】
エンジン高温時でない場合は、Ｓ３へ進み、後述するＳ１６又はＳ１７による吸気絞り中か否かを判定し、吸気絞り中でないときは、Ｓ４へ進んで、通常制御を行う。
【００１９】
通常制御では、燃料増量補正係数ＫＨＯＴ＝０とし、また燃料増量中フラグＫＨＯＴＦＬＧ＝０とする。また、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯをアクセル開度ＡＰＯに基づいて設定する。尚、フロー中には「ＴＧＴＶＯ＝ＡＰＯ」と記してあり、これは、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯをアクセル開度ＡＰＯに基づいて比例的に設定することを意味している。
【００２０】
Ｓ２での判定でエンジン高温時（ＴＷ≧ＴＷＨＥＡＴ）と判定された場合は、Ｓ５へ進む。
Ｓ５では、燃料増量フラグＫＨＯＴＦＬＧ＝１（燃料増量中）か否かを判定し、ＫＨＯＴＦＬＧ＝０（エンジン高温状態と判定された初回）であれば、Ｓ６へ進む。
【００２１】
Ｓ６では、燃料増量を開始するため、水温ＴＷに基づき、所定のテーブルを参照して、燃料増量補正係数ＫＨＯＴを設定する。ここで、水温ＴＷが高いほど、燃料増量補正係数ＫＨＯＴを大きく設定する。
【００２２】
次のＳ７では、燃料増量フラグＫＨＯＴＦＬＧを１にセットする。
次のＳ８では、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯをアクセル開度ＡＰＯに基づいて設定し（ＴＧＴＶＯ＝ＡＰＯ）、リターンする。
【００２３】
燃料増量フラグＫＨＯＴＦＬＧ＝１となった後は、次回以降の本フローの実行時に、Ｓ２での判定で、ＴＷ≧ＴＷＨＥＡＴである限り、Ｓ５へ進み、Ｓ５での判定で、ＫＨＯＴＦＬＧ＝１となるので、Ｓ９へ進む。
【００２４】
Ｓ９では、燃料増量補正係数ＫＨＯＴが予め定めた燃焼安定性の限界値ＫＨＯＴＬＭＴに達している（ＫＨＯＴ≧ＫＨＯＴＬＭＴ）か否かを判定し、ＫＨＯＴ＜ＫＨＯＴＬＭＴであれば、Ｓ１０へ進む。
【００２５】
Ｓ１０では、燃料増量補正係数ＫＨＯＴを現在値（ＫＨＯＴ）に対し所定の増分Ｋ１大きくする（ＫＨＯＴ＝ＫＨＯＴ＋Ｋ１）。
次のＳ１１では、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯをアクセル開度ＡＰＯに基づいて設定し（ＴＧＴＶＯ＝ＡＰＯ）、リターンする。
【００２６】
Ｓ９での判定で、ＫＨＯＴ≧ＫＨＯＴＬＭＴとなっている場合は、Ｓ１２へ進む。
Ｓ１２では、燃料増量補正係数ＫＨＯＴを限界値ＫＨＯＴＬＭＴに固定する（ＫＨＯＴ＝ＫＨＯＴＬＭＴ）。
【００２７】
次のＳ１３では、エンジン回転数ＮＥが予め定めた吸気絞り許可回転数ＮＥＨＩＧＨ（例えば５０００ｒｐｍ）に達している（ＮＥ≧ＮＥＨＩＧＨ）か否かを判定する。
【００２８】
ＮＥ≧ＮＥＨＩＧＨの場合は、吸気絞り併用領域であり、Ｓ１４へ進む。
Ｓ１４では、エンジン回転数ＮＥに基づき、所定のテーブルを参照して、スロットル開度に対する制限値（吸気絞り限界値）ＴＶＯＬＭＴを設定する。ここで、エンジン回転数ＮＥが吸気絞り許可回転数ＮＥＨＩＧＨより高くなるほど、吸気絞り限界値ＴＶＯＬＭＴを、図３に示すように、例えば４０％→３０％→２０％と、小さくする。
【００２９】
次のＳ１５では、実際のスロットル開度ＴＶＯが吸気絞り限界値ＴＶＯＬＭＴに達している（ＴＶＯ≦ＴＶＯＬＭＴ）か否かを判定し、ＴＶＯ＞ＴＶＯＬＭＴであれば、Ｓ１６へ進む。
【００３０】
Ｓ１６では、吸気絞り度合を大きくするため、実際のスロットル開度ＴＶＯから所定の開度減少分Ｋ２を減算し、これを目標スロットル開度ＴＧＴＶＯとし（ＴＧＴＶＯ＝ＴＶＯ−Ｋ２）、リターンする。
【００３１】
Ｓ１５での判定で、ＴＶＯ≦ＴＶＯＬＭＴの場合は、吸気絞り限界値に達しているため、Ｓ１７へ進み、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯを吸気絞り限界値ＴＶＯＬＭＴに設定し（ＴＧＴＶＯ＝ＴＶＯＬＭＴ）、リターンする。
【００３２】
Ｓ１３での判定で、エンジン回転数ＮＥが吸気絞り許可回転数ＮＥ１に達していない場合は、吸気絞り併用領域ではないため、Ｓ１８へ進み、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯをアクセル開度ＡＰＯに基づいて設定し（ＴＧＴＶＯ＝ＡＰＯ）、リターンする。
【００３３】
次に燃料増量後、又は燃料増量＋吸気絞り後に、水温ＴＷが燃料増量許可水温度ＴＷＨＥＡＴより低下した場合について説明する。
Ｓ２での判定で、ＴＷ＜ＴＷＨＥＡＴとなると、Ｓ３へ進み、吸気絞り中か否かを判定する。
【００３４】
吸気絞り中でない場合は、そのまま、Ｓ４へ進んで、燃料増量補正係数ＫＨＯＴ＝０、燃料増量フラグＫＨＯＴＦＬＧ＝０とし、また目標スロットル開度ＴＧＴＶＯをアクセル開度ＡＰＯに基づいて設定し（ＴＧＴＶＯ＝ＡＰＯ）、通常制御に戻す。
【００３５】
これに対し、吸気絞り中の場合は、Ｓ１９へ進んで、アクセル開度の変化があったか否かを判定し、アクセル開度の変化がない場合は、Ｓ５以降へ進んで、燃料増量＋吸気絞りの制御を続行する。吸気絞り中の場合にアクセル開度の変化がないにもかかわらず直ぐに通常制御に戻すと、運転者のアクセル操作とは無関係にスロットル開度が急に増大してしまい、運転者に違和感を与えるからである。
【００３６】
従って、吸気絞り中は、Ｓ１９での判定でアクセル開度の変化を検出した時点で、Ｓ４の通常制御に戻すようにする。
次に制御例（１）について図４のタイムチャートにより説明する。
【００３７】
水温ＴＷが燃料増量許可水温ＴＷＨＥＡＴを超えると、燃料増量補正係数ＫＨＯＴの設定により、燃料増量がなされ、空燃比はリッチ化する。かかる燃料増量によっても水温Ｔｗが低下しない場合は、燃料増量補正係数ＫＨＯＴは漸増され、空燃比もよりリッチ化する。
【００３８】
そして、燃料増量補正係数ＫＨＯＴが限界値ＫＨＯＴＬＭＴ（空燃比のリッチ限界）に達すると、エンジン回転数ＮＥが吸気絞り許可回転数ＮＥＨＩＧＨ以上であることを条件として、吸気絞りがなされる（目標スロットル弁開度ＴＧＴＶＯ減少→実スロットル開度ＴＶＯ減少）。吸気絞りは吸気絞り限界値ＴＶＯＬＭＴまでなされる。
【００３９】
燃料増量＋吸気絞りにより水温ＴＷが低下して、燃料増量許可水温ＴＷＨＥＡＴより低下すると、その後、アクセル開度ＡＰＯの変化があった時点（アクセルが緩められた時点）で、通常制御に戻す。直ちに通常制御に戻すと、運転者がアクセル開度を変化させないにもかかわらず吸気絞りが解除されることでスロットル開度が増大し、運転者に違和感を与えるからである。特に通常制御に戻す時に、アクセルが緩め側に変化した場合に限れば、スロットル開度の変化を常に縮小側として吸気絞りの解除が行える。
【００４０】
次に制御例（２）について図５のタイムチャートにより説明する。
水温ＴＷが燃料増量許可水温ＴＷＨＥＡＴを超えると、燃料増量補正係数ＫＨＯＴの設定により、燃料増量がなされ、空燃比はリッチ化する。かかる燃料増量によっても水温Ｔｗが低下しない場合は、燃料増量補正係数ＫＨＯＴは漸増され、空燃比もよりリッチ化する。
【００４１】
そして、燃料増量補正係数ＫＨＯＴが限界値ＫＨＯＴＬＭＴ（空燃比のリッチ限界）に達すると、エンジン回転数ＮＥが吸気絞り許可回転数ＮＥＨＩＧＨ以上であることを条件として、吸気絞りがなされる（目標スロットル弁開度ＴＧＴＶＯ減少→実スロットル開度ＴＶＯ減少）。吸気絞りは吸気絞り限界値ＴＶＯＬＭＴまでなされる。
【００４２】
ここで、変速操作がなされ、変速段が例えば３速から４速にシフトアップしたとすると、エンジン回転数ＮＥが低下する。これにより、吸気絞り許可回転数ＮＥＨＩＧＨを下回ったとすると、吸気絞り併用領域ではなくなるため、吸気絞りは解除され（目標スロットル弁開度ＴＧＴＶＯ増大→実スロットル開度ＴＶＯ増大）、燃料増量のみでエンジンの冷却を図る。
【００４３】
その後、水温ＴＷが低下して、燃料増量許可水温ＴＷＨＥＡＴより低下すると、燃料増量を終了させて（ＫＨＯＴ＝０）、通常制御に戻す。
本実施形態によれば、実用運転領域では、燃料増量のみによりエンジン温度を低下させることで、出力性能を低下させることなくエンジン保護を図ることができる。また、燃料増量のみでは十分な温度低下が望めない特定の運転領域において吸気絞りを併用することで、過給機付きエンジンのように熱的に厳しい条件でも確実にエンジン保護を図ることができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、吸気絞りを実施するのは、燃料増量が限界値に達してからとすることにより、吸気絞りの実施を必要最小限に止めて、運転性を確保することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、吸気絞りを実施する運転領域を高回転領域に限定することにより、吸気絞りの実施を燃料増量のみでは十分なエンジン冷却を図ることができない恐れのある領域に止めて、実用運転領域（低中回転領域）では燃料増量のみによりエンジン冷却を図ることで、運転性を確保することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、吸気絞りの実施後は、エンジン高温状態を脱した後アクセル開度が変化したときに吸気絞りを解除することにより、運転者に違和感を与えることをなくして、運転性を向上できる。
【００４７】
尚、本実施形態では、エンジン温度として水温ＴＷを用いたが、エンジン温度として水温ＴＷに代えて触媒温度ＴＣを用い、また燃料増量許可水温ＴＷＨＥＡＴに代えて燃料増量許可触媒温度ＴＣＨＥＡＴを設定し、触媒温度ＴＣがＴＣＨＥＡＴ以上のときに本制御を実施するようにして、触媒の保護を図るようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用エンジンのシステム図
【図２】エンジン高温時制御のフローチャート
【図３】燃料増量領域及び吸気絞り領域の説明図
【図４】制御例（１）を示すタイムチャート
【図５】制御例（２）を示すタイムチャート
【符号の説明】
１  エンジン
４  過給機
７  電制スロットル弁
９  燃料噴射弁
１０  点火プラグ
１３  排気浄化触媒
２０  ＥＣＵ
２１  クランク角センサ
２２  アクセル開度センサ
２３  スロットル開度センサ
２４  エアフローメータ
２５  水温センサ
２６  触媒温度センサ
【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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