(57)【要約】【課題】エンジンの運転域に対してスロットルバルブを適正な開度に制御して、エンジン性能の向上を図ると共に、良好な運転性を確保する。【解決手段】吸気通路２に設けた電動式のスロットルバルブ１０を制御するスロットル制御手段１５を備えるエンジンの制御装置において、スロットル制御手段１５は、エンジン回転速度に対してスロットルバルブ開度を制御する領域と、アクセル開度に対してスロットルバルブ開度を制御する領域とを持つ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けた電動式のスロットルバルブを制御するスロットル制御手段を備えるエンジンの制御装置において、
スロットル制御手段は、エンジン回転速度に対してスロットルバルブ開度を制御する領域と、アクセル開度に対してスロットルバルブ開度を制御する領域とを持つことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記スロットル制御手段は、エンジンの低速域にスロットルバルブ開度をほぼ半開に、エンジンの中速域にスロットルバルブ開度をほぼ全開に制御すると共に、エンジンの高速域にアクセル開度に基づいてスロットルバルブ開度を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記スロットル制御手段は、エンジンの速度域にしたがってスロットルバルブ開度を変更する場合、エンジン回転速度の変化率に基づいてスロットルバルブ開度の変更速度を設定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
エンジンは、燃料を筒内に噴射する筒内噴射式かつ火花点火式であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
燃料はガス燃料であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
エンジンの高速域に予混合燃焼を行わせるべく燃料の噴射時期を吸気上死点付近に制御する燃料噴射時期制御手段を備えることを特徴とする請求項２〜５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】
この発明は、エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火花点火式エンジンは、アクセルの開度に応じて吸気通路のスロットルバルブの開度を制御している。このようなエンジンにおいて、スロットルバルブを駆動する電動アクチュエータを設け、フェイル時にスロットルバルブを閉制御して、エンジントルクを落とすようにしたものがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−６５１４０
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような火花点火式エンジンは、スロットルバルブの開度によって吸気（新気）量を制御すると共に、吸気量によって燃料インジェクタからの燃料噴射量を制御するようになっているが、エンジンの中速域等、スロットルバルブの開度が小さい場合、吸気の抵抗となる。一方、エンジンの低速域等、スロットルバルブの開度が大きすぎると、空気が過剰となりやすい。
【０００５】
また、エンジンの運転域によってスロットルバルブの制御を切り替えるようにした場合、スロットルバルブの開度の変化が大きいと、吸気量が急に変化して、トルク変動を起こしかねない。
【０００６】
この発明は、エンジンの運転域に対してスロットルバルブを適正な開度に制御して、エンジン性能の向上を図ると共に、良好な運転性を確保することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、吸気通路に設けた電動式のスロットルバルブを制御するスロットル制御手段を備えるエンジンの制御装置において、スロットル制御手段は、エンジン回転速度に対してスロットルバルブ開度を制御する領域と、アクセル開度に対してスロットルバルブ開度を制御する領域とを持つ。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記スロットル制御手段は、エンジンの低速域にスロットルバルブ開度をほぼ半開に、エンジンの中速域にスロットルバルブ開度をほぼ全開に制御すると共に、エンジンの高速域にアクセル開度に基づいてスロットルバルブ開度を制御する。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記スロットル制御手段は、エンジンの速度域にしたがってスロットルバルブ開度を変更する場合、エンジン回転速度の変化率に基づいてスロットルバルブ開度の変更速度を設定する。
【００１０】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、エンジンは、燃料を筒内に噴射する筒内噴射式かつ火花点火式である。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、燃料はガス燃料である。
【００１２】
第６の発明は、第２〜第５の発明において、エンジンの高速域に予混合燃焼を行わせるべく燃料の噴射時期を吸気上死点付近に制御する燃料噴射時期制御手段を備える。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明においては、エンジン回転速度に対して吸気抵抗を低減して、エンジンの出力を向上できる。
【００１４】
第２の発明においては、エンジンの低速域の燃焼を安定に行えると共に、エンジンの中速域の出力を向上できる。
【００１５】
第３の発明においては、スロットルバルブの開度を違和感なく変更することができ、エンジン性能を向上しつつ、良好な運転性を確保できる。
【００１６】
第４の発明においては、筒内噴射式火花点火エンジンの性能を向上できる。
【００１７】
第５の発明においては、性能を向上を容易に行える。
【００１８】
第６の発明においては、エンジンの高速域に、良好な燃焼を維持することができ、排気性能を向上できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の概略構成図を示す。
【００２０】
図１において、１は圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする火花点火式エンジン、２は吸気通路である。
【００２１】
エンジン１のシリンダヘッド３には、ガスインジェクタ４と点火プラグ５とがピストン６の頂部に偏心して設けられたキャビティ７部位の燃焼室８に臨むように設置される。
【００２２】
ガスインジェクタ４には図示しないガスボンベから所定圧のＣＮＧが導かれ、開弁によってＣＮＧが燃焼室８に噴射される。
【００２３】
吸気通路２には、スロットルバルブ１０が配設され（吸気マニホールドの上流）、スロットルバルブ１０は電動アクチュエータ１１によって駆動される。
【００２４】
１２は吸気バルブ（または排気バルブ）、１３は動弁機構である。
【００２５】
ガスインジェクタ４のＣＮＧの噴射、点火プラグ５の点火時期、スロットルバルブ１０の開度（電動アクチュエータ１１の回動量）等を制御するエンジンコントロールユニット１５が備えられ、エンジンコントロールユニット１５には、アクセル開度（図示しないアクセルペダルの踏み量：エンジン負荷）を検出するアクセル開度センサ１６、エンジン回転速度、クランク角度を検出するクランク角センサ１７等からの信号が入力される。
【００２６】
エンジンコントロールユニット１５は、アクセル開度センサ１６からの信号とクランク角センサ１７からの信号等に基づいて、ガスインジェクタ４のＣＮＧの噴射量、噴射時期、点火プラグ５の点火時期、スロットルバルブ１０の開度を制御する。
【００２７】
この場合、エンジンの運転域を、図２のように低速域Ａと中速域Ｂと高速域Ｃに分け、スロットルバルブ１０の開度は、低速域Ａには半開に、中速域Ｂには全開に制御する一方、高速域Ｃにはアクセル開度が大きくなるにしたがって１／３開→全開に制御する。各開度はそれぞれ近似範囲の開度で良い。
【００２８】
ガスインジェクタ４のＣＮＧの噴射量は、基本的には、速度域Ａ〜Ｃに関わらず、アクセル開度が大きくなるにしたがって微増するように制御する。
【００２９】
噴射時期は、低、中速域Ａ、Ｂには成層燃焼を行うように、圧縮行程中期から後期に制御する一方、高速域Ｃには予混合燃焼を行うべく、吸気上死点付近に進角制御する。
【００３０】
点火プラグ５の点火時期は、基本的には、ほぼ一定の進角時期に制御するが、低速域Ａのアクセル開度が大きいときは、いくらか遅角時期に制御する。
【００３１】
一方、図２のように低速域Ａと中速域Ｂとの間、中速域Ｂと高速域Ｃとの間に境界域（切替域）Ｄ、Ｅを設け、境界域Ｄ、Ｅにおいては、両側の速度域に対してスロットルバルブ１０の開度、ガスインジェクタ４のＣＮＧの噴射量、噴射時期、点火プラグ５の点火時期がスムーズにつながるように、各制御値を設定している。
【００３２】
すなわち、エンジン回転速度の上昇によって、低速域Ａ→境界域Ｄ→中速域Ｂならびに中速域Ｂ→境界域Ｄ→高速域Ｃに変遷する場合、エンジン回転速度の変化率が大きいときは、制御を速やかに切り替え、エンジン回転速度の変化率が小さいときは、制御を徐々に切り替える。
【００３３】
低速域Ａ→境界域Ｄ→中速域Ｂに変遷する場合、スロットルバルブ１０の開度は、エンジン回転速度の変化率が大きいときは半開から全開に速やかに切り替え、エンジン回転速度の変化率が小さいときは半開から徐々に全開に切り替える。点火プラグ５の点火時期は、アクセル開度が大きい低速域Ａに遅角時期にあるので、アクセル開度が大きくエンジン回転速度の変化率が大きいときは速やかに進角する。
【００３４】
中速域Ｂ→境界域Ｄ→高速域Ｃに変遷する場合、スロットルバルブ１０の開度は、エンジン回転速度の変化率が大きいときは全開から高速域Ｃの開度（１／３開〜全開）に速やかに切り替え、エンジン回転速度の変化率が小さいときは全開から徐々に高速域Ｃの開度に切り替える。ガスインジェクタ４のＣＮＧの噴射時期は、エンジン回転速度の変化率が大きいときは圧縮行程から吸気上死点付近に速やかに切り替え、エンジン回転速度の変化率が小さいときは圧縮行程から段階的に吸気上死点付近に切り替える。
【００３５】
エンジン回転速度の下降の場合は、これらの逆に制御を行う。
【００３６】
このような制御によって、エンジンの出力性能、排気性能を向上できる。
【００３７】
すなわち、エンジンの低速域Ａにスロットルバルブ１０の開度を半開にするので、吸気量（新気の充填量）が多すぎて燃焼性に影響するようなことはなく、ＣＮＧの圧縮行程での噴射によって成層燃焼を行うことによって、燃焼を安定に行える。
【００３８】
エンジンの中速域Ｂにスロットルバルブ１０の開度を全開にすることによって、良好に成層燃焼を行いつつ、吸気抵抗を低減することができ、エンジンの出力を高められる。
【００３９】
エンジンの高速域Ｃには、アクセル開度にしたがってスロットルバルブ１０の開度を１／３開→全開にする一方、ガスインジェクタ４のＣＮＧを吸気上死点付近に噴射して予混合燃焼を行わせることによって、良好な燃焼を維持することができ、排気性能を向上できる。
【００４０】
また、低速域Ａから中速域Ｂに移行する場合、スロットルバルブ１０の開度は、エンジン回転の上昇が速いときは半開から全開に速やかに切り替え、エンジン回転の上昇が緩やかなときは半開から徐々に全開に切り替える。中速域Ｂから高速域Ｃに移行する場合、スロットルバルブ１０の開度は、エンジン回転の上昇が速いときは全開から高速域Ｃの開度（１／３開〜全開）に速やかに切り替え、エンジン回転の上昇が緩やかなときは全開から徐々に高速域Ｃの開度に切り替える。
【００４１】
そのため、急加速時等に制御に遅れを生じることはなく、またエンジン回転の上昇が緩やかなときのスロットルバルブ１０の開度の切り替えによるトルク変動を抑えることができ、違和感を与えることはない。
【００４２】
点火プラグ５の点火時期ならびにガスインジェクタ４のＣＮＧの噴射時期も、同様に、エンジン回転速度の変化率に基づいて切り替える。
【００４３】
したがって、良好な運転性を確保して、エンジンの出力性能、排気性能を向上できる。
【００４４】
実施の形態は、筒内噴射式の火花点火ガスエンジンに適用したものであり、燃料にガソリンを用いたものにも適用できるが、ＣＮＧは新気との混合性が良く、そのためＣＮＧエンジンの方が適用は容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の概略構成図である。
【図２】制御領域を示す特性図である。
【符号の説明】
２  吸気通路
４  ガスインジェクタ
５  点火プラグ
７  キャビティ
１０  スロットルバルブ
１１  電動アクチュエータ
１５  エンジンコントロールユニット
１６  アクセル開度センサ
１７  クランク角センサ
【図１】
2005036683.tif 000003
【図２】
2005036683.tif 000004