(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の停止状態を検知する停止状態検知手段と、エンジン燃焼室への吸入空気量を調整するため吸気通路内に開度調整可能に設けられたスロットルバルブと、前記スロットルバルブの開度調整を行うためのアクセルペダルの踏込み状態を検知するアクセル踏込み検知手段と、前記アクセルペダルが踏み込まれている時間を測定する踏込み時間測定手段と、 前記停止状態検知手段、アクセル踏込み検知手段、及び踏込み時間測定手段からの信号に基づき、当該車両が停止中であってアクセルペダルを踏み込んだ状態が所定時間以上経過したと判断した場合、前記スロットルバルブを閉じ側に駆動することにより吸入空気量の抑制を行うスロットルバルブ制御手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの空吹かし制御装置。
【請求項２】
前記スロットルバルブを迂回するバイパス通路に前記スロットルバルブを全閉としたとき吸入空気量を調整するアイドルスピードコントロールバルブを備え、前記スロットルバルブ制御手段は、前記スロットルバルブ制御手段により前記スロットルバルブが全閉とされたときには、前記アイドルスピードコントロールバルブの開閉制御により吸入空気量の抑制を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空吹かし制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの空吹かし制御装置、特にスロットルバルブに電子制御機構を有し排気系の異常過熱防止を行うエンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両においては、エンジンの燃焼により発生する排気ガス中の炭化水素（以下、ＨＣという）や窒素酸化物を化学反応により浄化する触媒コンバータを備えており、浄化作用はエンジンの燃焼が理論空燃比近傍で正常に行われた際に最適に機能する。また、当該触媒コンバータが劣化や損傷を起こさないようにする目的から、耐熱温度以内で熱バランスを維持するように、車両の走行により得られる空気流れによる冷却効果を積極的に取り入れるといった構造や機構が用いられている。
【０００３】
これにより、運転者が車両を走行させる際、高速走行状態のときには、エンジンの高速回転に伴い高い排気温度となるものの、高速走行状態に応じた高い冷却機能とのバランスが保たれて、触媒コンバータが劣化や損傷を起こすことが回避されている。また、当該運転者が車両を停止させているときには、排気系の自然放熱による冷却効果は大きくないことから、エンジンの回転を低く保つことにより低い排気温度を得て熱バランスを保ち、触媒コンバータの劣化や損傷を免れている。
【０００４】
しかしながら、車両を停止させている際に、運転者が居眠りなどをして無意識にアクセルペダルを踏込み、エンジンをアイドル状態よりも回転数の高い運転状態で維持してしまう場合がある。こうした、いわゆる空吹かしが長時間行われると、停車中のため空気流れによる冷却の効果が殆ど無いことから熱がこもり、排気系の異常過熱を誘起し、触媒コンバータが耐熱温度を越えて損傷を起こしてしまうことがある。更に、当該停止車両の周囲に燃焼し易い物質( 草・落葉・紙など) がある場合には、排気系の熱源による発火等のおそれを配慮しなければならない。
【０００５】
この異常過熱の防止対策としては、例えば特公平６−６３４６６号公報に開示されているように、車両停止時で且つ変速装置がニュートラルのとき、エンジンがアイドル状態よりも回転数の高い運転状態で所定時間維持された場合、燃料カットを行うことにより、エンジンの高速回転を回避して過熱を防止する装置が知られている。
【０００６】
また、一方で特開平６−１５９１０４号公報に示されているように、排気温度センサなどの過熱検出手段を用いて過熱状態を検出した際、アクセルペダルの開度とは無関係に、ステップモータなどにより駆動されるスロットルバルブを許容最大開度以下となるよう制御し、エンジンの高速回転を回避して過熱を防止する装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の特公平６−６３４６６号公報に開示されるような燃料カットによる制御方法及び装置では、エンジン運転中に一時的にでも燃料カットを行って失火させると、急激に排気温度が高くなる現象を招き、触媒コンバータが耐熱温度を超えて劣化あるいは損傷を起こしてしまう。また、図らずも失火によるエンジンの停止あるいは振動が発生してしまったり、燃料カット復帰時には空燃比が理論空燃比から大きく外れることから排気ガスの成分が偏り、触媒コンバータの能力が十分発揮されないままＨＣが浄化されずに大気中に排出されてしまう等の事項がいずれも解決されない。
【０００８】
また、後者の特開平６−１５９１０４号公報の装置によれば、走行中でエンジンに負荷がかかっている場合を前提としている。しかしながら、例えばエンジン出力が出力車輪と非連動状態となっていることを検出するなどしていないことから、車両が停止している状態は判断していない。従って、車両停止中においてもスロットルバルブを車両走行中と同様の許容最大開度以下程度の制御量として、車両が急激に徐行するような不必要な出力低下を起こさない回転数に維持することとなる。しかし、これではアイドル回転数までは低下しないから、その際の排気温度がアイドル回転時による排気温度よりも高くなる。従って、触媒コンバータの劣化が生じたり、また停止車両周囲に前記の燃焼し易い物質があるときには、当該物質が発火するおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は車両停止中におけるエンジンの空吹かしを防止して、排気系の異常過熱を回避するエンジンの空吹かし制御装置を提供することにある。
【００１０】
【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、以下に示す装置をその手段として構成する。
【００１１】
すなわち、請求項１に係るエンジンの空吹かし制御装置は、
車両の停止状態を検知する手段、エンジンへの吸入空気量を調整するスロットルバルブの開度調整のためアクセルペダルの踏込み状態を検知する手段および前記アクセルペダルが踏み込まれている時間を測定する手段とを備えている。そして、前記各手段からの信号に基づき、当該車両が停止中であってアクセルペダルを踏み込んだ状態が所定時間以上経過したと判断したときには、前記スロットルバルブを閉じ側に駆動できるようにしている。
【００１２】
このように構成したことにより、吸入空気量が抑制され燃料噴射量も低減されてエンジンの回転数が低下し、エンジンの運転状態をアイドル状態にすることができる。従って、エンジンから送り込まれる熱量が低下して排気系の過熱状態が回避され、異常過熱による排気系の劣化や損傷が防止される。
【００１５】
更に、請求項２に係るエンジンの空吹かし制御装置は、前記請求項１に係るエンジンの制御装置において、前記スロットルバルブを迂回して設けられ、前記スロットルバルブを全閉としたとき吸入空気量を調整するアイドルスピードコントロールバルブ( 以下、ＩＳＣバルブという) を備えている。そして、前記スロットルバルブを閉じ側に駆動して全閉としたときには前記ＩＳＣバルブの開度を制御できるようにしている。
【００１６】
このように構成したことにより、前記の装置と同様に吸入空気量を調整し、エンジンがアイドル状態となって空吹かしを回避し、排気系の異常過熱が防止される。
【００１７】
上記請求項１又は２に係る構成の装置を搭載した車両が、エンジンを運転させ走行する場合には、アクセルペダルの踏込み量に対応して、カム，レバーおよびワイヤなどによりアクセルペダルに機械的に連結されたスロットルバルブが開閉され、あるいはアクセルの踏込み量を検知する手段からの信号を受けた電子制御装置によりスロットルバルブが開閉されるため、エンジンへの吸入空気量が調整され、また踏込み量に応じた燃料噴射が行われて任意の回転数が得られる。従って、上記空吹かし制御装置が併存しても通常の車両運転状態が実現され弊害はない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る空吹かし制御装置を具備した燃料噴射式エンジンの一実施の形態を示す概略構成図である。
【００１９】
エンジン本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド４とから構成されている。シリンダヘッド４の燃焼室６には、吸気ポート８及び排気ポート１０が連通され当該シリンダヘッド４の燃焼室６の中央部付近には点火プラグ１２が設置されている。吸気ポート８及び排気ポート１０の燃焼室４側開口部分には、吸気ポート８及び排気ポート１０を開閉する吸気バルブ１４及び排気バルブ１６がそれぞれ設けられている。また、エンジン本体１にはエンジン回転数及びクランク角を検出するためのクランク角センサ１８が設けられている。
【００２０】
シリンダヘッド４の上流側の吸気通路２０には上流側から吸気ポート８へ向けて、エアクリーナ２２、エアフローメータ２４、スロットルバルブ２６、チャンバ２８、吸気管３０が順次配置され、これらを介して外気が燃焼室６に取り入れられる。エアフローメータ２４はエンジンに吸入される空気量を検出し、チャンバ２８は吸入した空気の脈動を抑えるサージタンクとしての役割を果たす。
【００２１】
スロットルバルブ２６は、アクセルペダル３２と図示されないカム、リンク及びワイヤにて連結されており、当該ペダル３２の開度に応じてスロットルバルブ２６の開度が機械的に決定される。従って、運転者によるアクセルペダル３２の操作量に応じてスロットルバルブ２６が開閉され、吸気管３０に導かれる吸入空気量が調節される。更に、スロットルバルブ２６は、ステップモータなどで実現され、当該バルブ２６に隣接して具備された図示されない電気駆動式アクチュエータの動作によっても開閉が可能である。
【００２２】
アクセルペダル３２の裏側にはアクセル踏込みセンサ３４を設けている。当該センサ３４は運転者によるアクセルペダル３２の踏込みの有無を検知し、オンおよびオフの２値信号を出力するアクセル踏込み検知手段である。このアクセル踏込み検知手段は、アクセルペダル３２に連結あるいは接するように設け、当該ペダル３２が多少に関わらず踏み込まれていることを検知し信号として出力する機能を有するすべての手段をいう。この手段は、アクセルペダル３２の踏込みの程度を測定することを目的としたアクセル踏込み検知手段が同時に設けられる場合には、それを妨げない。
【００２３】
吸気管３０の吸気ポート８近傍位置にはインジェクタ３６が吸気ポート８方向に傾けられて設置される。当該インジェクタ３６は後述する電子制御装置による信号で制御され、エンジンの運転状態に応じた空燃比になるように燃料を噴射する。よって、吸気通路に導かれた外気と燃料が混合して混合気が生成される。当該混合気は、吸気バルブ１４が開いているときに燃焼室６に流入する。
【００２４】
点火プラグ１２はイグニッションコイル３８を介した高電圧信号により駆動され点火する。燃焼室６に流入した混合気は点火プラグの点火により燃料の着火に必要な熱を瞬間的に供給されて燃焼し、ピストン４０及び図示されないクランクシャフトを介してエンジンが駆動される。燃焼が終了したガスは、排気バルブが開かれた際に排気ポート１０から排気ガスとして排気通路４２を通じて排出される。
【００２５】
排気通路４２には、排気ポート１０から下流側に向けて排気管４４、触媒コンバータ４６およびマフラ４８が配置される。触媒コンバータ４６は排気ガス中の炭化水素や窒素酸化物などを化学反応により浄化する機能を有している。また、マフラ４８は排気ガスの排気音を消す機能を有している。
【００２６】
本実施の形態では、排気ポート１０、排気管４４、触媒コンバータ４６及びマフラ４８により排気系を構成している。
【００２７】
この他、車両の状態を検知する手段として更に以下のセンサを有している。車速検知センサ６２は停止状態検出手段として、車両の変速機の回転をギアを介したケーブルで取り出す図示されないスピードメータ用の信号から分岐して設けられている。ここで、停止状態検知手段は、車両がその車輪の接地している面に対して相対的に速度を持たないことを検知し信号として出力する機能を有する手段であればいずれでもよい。例えば前記のもの以外では、駆動輪に連結される駆動軸の回転信号から速度がゼロの状態を検知する手段が挙げられる。
【００２８】
これらセンサからの信号は、当該信号を電気的に処理することが可能な電子制御装置（以下ＥＣＵという）に入力される。図２に示したＥＣＵ５０は、主演算部であるＣＰＵ５１、制御プログラムや予め設定されたデータを記憶するＲＯＭ５２、各センサ類からの信号を処理した後のデータやＣＰＵ５１で演算したデータが格納されるＲＡＭ５４、信号の入力時間を計測するタイマ５６、各種センサ類からの信号を入力する入力インターフェイス５８、及びＣＰＵからの制御信号をスロットルバルブ２６などに出力する出力インターフェイス６０がバスラインを介して互いに接続されたマイクロコンピュータの形態で構成されている。この構成によりＥＣＵ５０は、車速検知センサ６２やクランク角センサ１８などのセンサによる信号から車両各部の状態を把握し、予め設定された初期データや論理プログラムに基づいて判断を行い、制御信号を出力することが可能である。
【００２９】
ここでＥＣＵ５０には、車両が停止中にアクセルペダル３２を踏み込み続けたとき排気系の過熱を回避するため許容できる踏込み時間である所定時間をあらかじめ設定し、更に、排気系の過熱状態を回避するべくエンジンをアイドル回転に安定させるスロットルバルブ２６の開度を設定する。このスロットルバルブ２６の開度は一定である必要はなく、経時変化するエンジンのフリクションなどの状態に応じてアイドル回転を維持できるように変化すればよい。加えて、アクセル踏込み検知手段による当該踏込み量の信号を受ける場合には、踏込み量に対応するスロットルバルブ２６の開度を計算し、当該開度を出力してスロットルバルブ２６を駆動制御する機能をＥＣＵ５０に付加してもよい。
【００３０】
また、前記タイマ５６は、踏込み時間測定手段として用いられる。この踏込み時間測定手段は、アクセルが踏込まれている時間を計測しその計測量を信号として出力できる機能を有しているものであればいずれでもよい。
【００３１】
ここで、本実施の形態の作用と効果をフローチャートに従って説明する。フローチャートに示されるルーチンは、ＥＣＵ５０によって実行される各処理のうち、エンジン回転数を制御するものであり、所定時間毎の割り込みルーチンである。 車両のエンジンが運転されている状態で当該ルーチンが起動されたとするとき、図３のフローチャートによる作用と効果は以下のようである。
【００３２】
まず、最初のステップ( 以下、単に「Ｓ」という) １００では、車速検知センサ６２の信号を読み込むことにより車速がゼロであるかどうかを確認する。このとき車速が多少に関わらず存在すれば当該ルーチンから抜ける。車速がゼロであればＥＣＵ５０は車両が停止している状態にあると判断し次のステップへ移行する。
【００３３】
Ｓ１１０では、アクセル踏込みセンサ３４の信号によりアクセルペダルが踏み込まれているかを確認する。このときアクセル踏込みが無ければ（アクセルペダルが全閉であれば）当該ルーチンから抜ける。アクセル踏込みの信号が有れば運転者がアクセルを踏み込んでいると判断して次のステップへ移行する。
【００３４】
更にＳ１２０では、アクセルが踏み込まれている時間をＥＣＵ５０に内蔵するタイマで測定し、予め設定した時間と比較することにより排気系が過熱していないか判断する。この設定時間は、当該空吹かし防止装置を具備する車両を停止状態とし、当該空吹かし防止装置の機能を一時的に停止させて排気系の異常過熱に至る場合を試験することから求めておいてよい。タイマで計測されたアクセル踏込み時間が、設定された時間に満たなければ当該ルーチンから抜ける。アクセル踏込み時間が設定された時間を超過している場合には排気系が過熱していると判断して次のステップに移行する。
【００３５】
これら３つの条件を順次満たす場合、ＥＣＵ５０はＳ１３０を実行する。即ち、出力ポートを介して電気駆動式アクチュエータに制御信号を出力しスロットルバルブを閉じ側に駆動する。ここでＥＣＵ５０内には、スロットルバルブの閉じ量が吸入空気量を抑えてエンジンの運転をアイドル回転域に安定せしむるようなアクチュエータ動作量に対応する信号を予め設定しておく。
【００３６】
この結果、アクセルペダルの踏込み量とは無関係に吸入空気量が減少する。更に、理論空燃比近傍を維持し且つ当該吸入空気量の減少に応じるよう、ＥＣＵ５０は燃料噴射量を制御することから、エンジンはアイドル回転状態となり、排出ガスによる熱量が低下して排気系の異常過熱を回避する。
【００３７】
このアイドル回転状態を一定の時間継続した後、当該空吹かし回避のためのフローを終了するが、復帰時にもＥＣＵ５０は理論空燃比を維持するように、スロットルバルブ２６の開閉により得られる吸入空気量に応じて燃料噴射量を制御する。このためエンジンの運転状態が安定し、上記異常過熱の回避のみでなく、不要な振動やエンジン停止を起こさず、更に触媒コンバータによる適切な排気ガスの浄化が行われる。
【００４１】
更に、他の実施の形態では、上記実施の形態に記載されたスロットルバルブ２６を用いた開度調整に代えて、ＩＳＣバルブ７０を用いて吸入空気量の制御を行うようにしている。すなわち、ＩＳＣバルブ７０はスロットルバルブ２６の前後を迂回して設けられたＩＳＣ通路７２中に設けており、望ましいアイドル回転速度を実現する機能を有した吸入空気量調整用のバルブであればよく、バルブの駆動方式などにとらわれない。またＥＣＵ５０には、前出の所定時間あるいは所定排気温度をあらかじめ設定するほか、前記スロットルバルブ２６の開度設定に代えて、エンジンをアイドル回転に安定させるＩＳＣバルブ７０の開度を設定する。このＩＳＣバルブ７０の開度は一定である必要はなく、経時変化するエンジンのフリクションなどの状態に応じてアイドル回転を維持できるように変更すればよい。
【００４２】
こうした形態によれば、図３のフローチャートに示すＥＣＵ５０の実行ステップであるＳ１３０の内容は以下となる。すなわち、ＥＣＵ５０は出力ポートを介して電気駆動式アクチュエータに制御信号を出力し、スロットルバルブ２６を駆動して全閉とする。更にＥＣＵ５０はＩＳＣバルブ７０に対する制御信号を出力して当該バルブ７０の開度を制御する。ここでＥＣＵ５０内には、ＩＳＣバルブ７０の閉じ量が吸入空気量を抑えてエンジンの運転をアイドル回転域に安定せしむる信号を予め設定しておく。この結果は同様で、エンジンはアイドル回転状態となり、エンジンを停止させることなく排気系の異常過熱を回避し、排気を浄化できる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述した各々の形態例ではアクセルペダル３２とスロットルバルブ２６が機械的に連結されているが、この構成によらず、アクセルペダル３２の踏込み量を検知し出力するアクセル踏込み量センサによって当該ペダルの踏込みの有無および踏込み量を検知し、ＥＣＵ５０を介して電子制御のみでスロットルバルブ２６を駆動する形態を用いてもよい。この場合には車両停止時の空吹かしの回避のみでなく、通常運転時にも電子制御によりエンジン回転の制御を行うことが出来る。すなわち、通常のエンジン運転による走行においては、ＥＣＵ５０はアクセル踏込み量の信号を受けると出力ポートを介して電気駆動式アクチュエータに制御信号を与える。当該アクチュエータの動作によりアクセル踏込み量に対応したスロットルバルブ２６の開度が調整され、且つ同時に、インジェクタ３６の燃料噴射量を調整することにより適当な空燃比を実現した混合気を燃焼室に供給するから、運転者が意図するエンジン回転状態を得ることが出来る。
【００４４】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明の制御装置によれば、車両停止中で且つアクセルペダルが踏み込まれている場合に、踏込み時間あるいは排気温度が所定値以上となったときには、エンジンをアイドル回転状態に安定して制御するようにしたので、排気系の空吹かしによる異常過熱を有効に防止でき、触媒劣化を効果的に防止できる。さらには常に理論空燃比で制御するため、不要な振動やエンジン停止さらには排気ガスの浄化率の悪化を防止出来るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空吹かし制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態において使用されるＥＣＵの構成図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ＥＣＵにより実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
１８ クランク角センサ
２０ 吸気通路
２４ エアフローメータ
２６ スロットルバルブ
３２ アクセルペダル
３４ アクセル踏込みセンサ
４２ 排気通路
４６ 触媒コンバータ
５０ ＥＣＵ
５６ タイマ
６２ 車速検知センサ
６４ 排気温センサ
７０ ＩＳＣバルブ
７２ ＩＳＣ通路
【図１】
0003943640.tif 000002
【図２】
0003943640.tif 000003
【図３】
0003943640.tif 000004