(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比をストイキ及びリーンに変更可能とし、内燃機関の回転数がアイドル回転数近傍の低回転数領域にあり、且つ内燃機関の負荷が所定値以上であるときに目標空燃比をリーンに設定する内燃機関の空燃比制御方法において、
目標空燃比をリーンに設定する場合、内燃機関の負荷を前記所定値以上に増加させた後に、所定のディレイ時間が経過してから各気筒の目標空燃比をリーンに切り換えることを特徴とする、内燃機関の空燃比制御方法。
【請求項２】
内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比をストイキ及びリーンに変更可能とし、内燃機関の回転数がアイドル回転数近傍の低回転数領域にあり、且つ内燃機関の負荷が所定値以上であるときに目標空燃比をリーンに設定する内燃機関の空燃比制御方法において、
リーンに設定した目標空燃比をストイキに戻す場合、各気筒の目標空燃比のストイキへの切り換えを開始した後に、所定の待機時間が経過してから内燃機関の負荷を減少させることを特徴とする、内燃機関の空燃比制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転状態に応じて目標空燃比をストイキ及びリーンに変更可能な内燃機関に関し、特にその空燃比制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる内燃機関において、燃焼限界が高い運転領域で目標空燃比をストイキからリーンに変更することにより燃費の低減が図られている。この場合、内燃機関のＮＯｘ排出量は弱リーン空燃比（Ａ／Ｆ＝１５〜１７）において最大になることから、この弱リーン空燃比を飛び越えるようにストイキ空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）及び強リーン空燃比（Ａ／Ｆ＝２０〜２４）間でステップ状に空燃比の切換制御を行っていた。
【０００３】
ところで、内燃機関のアイドル運転領域のような低回転数・低負荷運転領域では燃焼限界が低いため、目標空燃比を前記強リーン空燃比に設定することができない問題があった。そこで目標空燃比を前記弱リーン空燃比に設定すると、今度はＮＯｘ排出量が増加してしまう問題がある。このため、従来はアイドル運転領域のような低回転数・低負荷運転領域では、目標空燃比をストイキ空燃比に設定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の自動車はエアコン、交流発電機、オイルポンプ等の種々の補機類を備えているため、アイドル運転領域において必ずしも低回転数・低負荷運転を行わなくなっている。
【０００５】
本発明は、内燃機関のアイドル運転領域において、補機の駆動による負荷の増加を考慮して目標空燃比を設定することにより、燃費の低減及びＮＯｘ排出量の低減を両立させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比をストイキ及びリーンに変更可能とし、内燃機関の回転数がアイドル回転数近傍の低回転数領域にあり、且つ内燃機関の負荷が所定値以上であるときに目標空燃比をリーンに設定する内燃機関の空燃比制御方法において、目標空燃比をリーンに設定する場合、内燃機関の負荷を前記所定値以上に増加させた後に、所定のディレイ時間が経過してから各気筒の目標空燃比をリーンに切り換えることを特徴とする。
【０００７】
また請求項２に記載された発明は、内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比をストイキ及びリーンに変更可能とし、内燃機関の回転数がアイドル回転数近傍の低回転数領域にあり、且つ内燃機関の負荷が所定値以上であるときに目標空燃比をリーンに設定する内燃機関の空燃比制御方法において、リーンに設定した目標空燃比をストイキに戻す場合、各気筒の目標空燃比のストイキへの切り換えを開始した後に、所定の待機時間が経過してから内燃機関の負荷を減少させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。  図１〜図５は本発明の一実施例を示すもので、図１は内燃機関の空燃比制御装置の全体構成図、図２は作用を説明するフローチャートの第１分図、図３は作用を説明するフローチャートの第２分図、図４はアイドル運転領域における目標空燃比の変化を示すタイムチャート、図５はエンジンの運転領域と目標空燃比との関係を示す図である。
【０００９】
図１に示すように、４気筒内燃機関Ｅ（以下、単にエンジンＥという）の吸気通路１は吸気マニホールド２を介して４個の気筒３1 〜３4 にそれぞれ接続される。吸気通路１には図示せぬアクセルペダルに接続されて開閉するスロットルバルブ４が設けられており、このスロットルバルブ４に接続されてスロットル開度θＴＨを検出するスロットル開度センサ５からの信号が電子制御ユニットＵに入力される。吸気通路１にはスロットルバルブ４を迂回してエンジンＥに補助エアを供給する補助エアデバイス１０が設けられる。補助エアデバイス１０の開度、即ち補助エアの供給量は電子制御ユニットＵにより制御される。
【００１０】
吸気通路１には吸入空気量Ｑを検出する吸入空気量センサ６が設けられており、この吸入空気量センサ６からの信号が電子制御ユニットＵに入力される。エンジンＥには図示せぬクランクシャフトの回転に基づいてエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ７が設けられており、このエンジン回転数センサ７からの信号が電子制御ユニットＵに入力される。吸気マニホールド２には４個の気筒３1 〜３4 にそれぞれ対応して４個の燃料噴射弁８1 〜８4 が設けられる。各燃料噴射弁８1 〜８4 は電子制御ユニットＵに接続されて燃料噴射量Ｔｉを制御される。またエンジンＥに設けられた補機としてのエアコン９は、電子制御ユニットＵに接続されて作動を制御される。
【００１１】
電子制御ユニットＵはスロットル開度センサ５で検出したスロットル開度θＴＨ及びエンジン回転数センサ６で検出したエンジン回転数Ｎｅに基づいて目標空燃比Ａ／Ｆをマップ検索する。エンジンＥの通常の運転領域では目標空燃比Ａ／Ｆはストイキ、即ち理論空燃比であるＡ／Ｆ＝１４．７に設定される。一方、エンジンＥの減速時等の特定の運転領域では、燃費の低減を図るべく目標空燃比Ａ／Ｆは大幅にリーン化され、目標空燃比Ａ／Ｆは例えばＡ／Ｆ＝２３に設定される。
【００１２】
また電子制御ユニットＵは、目標空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比であるときには、その理論空燃比が得られるように、吸入空気量センサ６で検出した空気吸入量Ｑ及びエンジン回転数センサ７で検出したエンジン回転数Ｎｅに応じた燃料噴射弁８1 〜８4 の燃料噴射量Ｔｉを設定する。一方、目標空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりもリーン化された場合には、そのリーン化された目標空燃比Ａ／Ｆが得られるように燃料噴射量Ｔｉを設定するとともに、目標空燃比Ａ／Ｆのリーン化に伴うエンジントルクの減少を補償するように補助エアデバイス１０を介してエンジンＥに供給する補助エアを増量補正する。
【００１３】
更にエンジンＥがアイドル運転領域にあるとき、エアコン９の作動状態に応じて、即ちエアコンクラッチがＯＮしてエンジンＥにエアコン９の負荷が加わっているか、或いはエアコンクラッチがＯＦＦしてエンジンＥにエアコン９の負荷が加わっていないかに応じて、目標空燃比Ａ／Ｆが変更される。
【００１４】
次に、目標空燃比Ａ／Ｆの制御を、図２及び図３のフローチャートを参照しながら更に説明する。
【００１５】
先ず、ステップＳ１でスロットル開度θＴＨが所定値よりも大きく、エンジンＥがアイドル運転領域にない場合には、ステップＳ２で後述するアイドルリーンフラグを「０」にリセットする。ステップＳ３でスロットル開度θＴＨ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて基本目標空燃比Ａ／Ｆをマップ検索し、続くステップＳ４で前記検索された目標空燃比Ａ／Ｆがストイキであるかリーンであるかに応じて燃料噴射弁８1 〜８4 からの燃料噴射量Ｔｉを決定し、その燃料噴射量Ｔｉに応じた点火時期や燃料噴射時期を決定する。
【００１６】
続くステップＳ５でエアコンクラッチＯＮ指令が出力されていれば、ステップＳ６でエアコンクラッチをＯＮしてエアコン９を駆動する。一方、ステップＳ５でエアコンクラッチＯＮ指令が出力されていないとき（即ち、エアコンクラッチＯＦＦ指令が出力されているとき）、ステップＳ７で後述するエアコンクラッチＯＦＦ待機フラグは「１」にセットされていないため、ステップＳ８でエアコンクラッチをＯＦＦしてエアコン９を停止する。
【００１７】
つまり、アイドル運転領域以外の運転領域においては、エアコン９の駆動状態と無関係にスロットル開度θＴＨ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて目標空燃比Ａ／Ｆがストイキ又はリーンに制御されるとともに、エアコンクラッチＯＮ指令又はエアコンクラッチＯＦＦ指令が出力されると同時にエアコン９が駆動又は停止する。
【００１８】
さて、前記ステップＳ１でエンジンＥがアイドル運転領域にあるとき、ステップＳ９でエアコンクラッチＯＮ指令が出力されると、ステップＳ１０で所定のディレイ時間が経過するまでステップＳ１１でアイドルリーン許可フラグが「０」にリセットされ、ステップＳ１０で所定のディレイ時間が経過するとステップＳ１２でアイドルリーン許可フラグが「１」にセットされる。
【００１９】
また前記ステップＳ９でエアコンクラッチＯＮ指令が出力されておらず（即ち、エアコンクラッチＯＦＦ指令が出力されており）、且つステップＳ１３で前回エアコンクラッチＯＮ指令が出力されていれば、つまり今回エアコンクラッチ指令がＯＮからＯＦＦに切り換わった場合には、ステップＳ１４でアイドルリーン許可フラグを「０」にリセットするとともに、ステップＳ１５でエアコンクラッチオフ待機フラグを「１」にセットする。
【００２０】
一方、前記ステップＳ１３で前回既にエアコンクラッチ指令がＯＮからＯＦＦに切り換わっている場合には、ステップＳ１６でアイドルリーン許可フラグを「０」にリセットするとともに、ステップＳ１７で目標空燃比Ａ／Ｆがリーンからストイキに切り換わった後に、ステップＳ１８でエアコンクラッチオフ待機フラグを「０」にリセットする。
【００２１】
而して、ステップＳ１９で前記アイドルリーン許可フラグが「１」にセットされていれば、つまりエンジンＥがアイドル運転領域にあるときにエアコンクラッチＯＮ指令が出力され、且つエアコンクラッチＯＮ指令が出力されてから所定のディレイ時間（ステップＳ１０参照）が経過すると、ステップＳ２０でリーン空燃比であるアイドル目標空燃比が設定され、続くステップＳ２１で前記アイドル目標空燃比に応じた燃料噴射量Ｔｉと、その燃料噴射量Ｔｉに応じた点火時期と、燃料噴射時期と補助エアの供給量とが決定される。  そして、ステップＳ５でエアコンクラッチＯＦＦ指令が出力されたとき、ステップＳ７でエアコンクラッチオフ待機フラグが「１」にセットされていれば、つまりリーン（アイドル目標空燃比）→ストイキの切り換えが終了していれば、ステップＳ８でエアコンクラッチをＯＦＦしてエアコン９を停止する。
【００２２】
上述したアイドル運転領域における作用を、図４のタイムチャートを参照して更に説明する。
【００２３】
エンジンＥがアイドル運転領域にあってもエアコン９が駆動されていないときには、エンジンＥの回転数及び負荷が小さくて燃焼限界が低いため、エンジンＥの運転状態を安定させるべく目標空燃比Ａ／Ｆはストイキに設定されている。この状態でエアコンクラッチＯＮ指令が出力されると直ちにエアコン９が駆動され、それから所定のディレイ時間が経過してエアコン９の負荷が安定すると、エンジンＥの燃焼限界が高まったと判断して目標空燃比Ａ／Ｆをストイキからリーンに切り換える。これにより、エンジンＥのアイドル安定性を損なうことなく燃費を低減することができる。
【００２４】
尚、目標空燃比Ａ／Ｆをストイキからリーンに切り換えるとき、４個の気筒３1 〜３4 の目標空燃比Ａ／Ｆを同時に切り換えることなく、それらを所定のインターバルをもって順次切り換えることにより、空燃比切換時のトルクショックを軽減し、更に補助エアデバイス１０による補助エアの増量によりトルクダウンの発生を防止する。
【００２５】
エンジンＥを前記リーン空燃比で運転しているとき、エアコンクラッチＯＦＦ指令が出力されると直ちに目標空燃比Ａ／Ｆのリーンからストイキへの切り換えが開始され、４個の気筒３1 〜３4 の目標空燃比Ａ／Ｆが所定のインターバルをもって順次切り換えられ、併せて補助エアが減量される。そして所定の待機時間が経過して４個の気筒３1 〜３4 の空燃比切換が終了すると、エアコンクラッチをＯＦＦしてエアコン９を停止させる。これにより、目標空燃比Ａ／Ｆをストイキに変更して内燃機関Ｅの低回転数・低負荷運転に備えた状態で、エアコン９を停止させることができる。
【００２６】
図５（Ａ）は、アイドル運転領域での負荷が小さいエンジンにおける従来の目標空燃比制御を示すものである。この場合、エンジン回転数Ｎｅが低い領域は一律にストイキ領域になるため、アイドル運転時の目標空燃比は常時ストイキに設定される。
【００２７】
図５（Ｂ）は本実施例の目標空燃比制御を示すもので、この場合、エンジン回転数Ｎｅが低い領域であってもエンジン負荷が高い領域はリーン領域になる。従って、アイドル運転時にエアコン９の駆動によりエンジン負荷が増加すると、アイドル運転領域がリーン領域に含まれるようになり、その結果としてアイドル運転領域での目標空燃比をリーンに設定することが可能となる。またエアコン非駆動時には、負荷の減少によってアイドル運転領域がリーン領域に含まれなくなるため、この場合には目標空燃比がリーンからストイキに戻される。
【００２８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
例えば、実施例ではエンジンＥの補機としてエアコン９を例示したが、補機はエアコン９に限定されず、交流発電機等の他の補機であっても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関の回転数がアイドル回転数近傍の低回転数領域にあり、且つ内燃機関の負荷が所定値以上であるときに目標空燃比をリーンに設定する場合、内燃機関の負荷を前記所定値以上に増加させた後に、所定のディレイ時間が経過してから各気筒の目標空燃比をリーンに切り換えるので、負荷の増加によって内燃機関の燃焼限界が高くなった状態で目標空燃比をリーン化することにより、内燃機関のアイドル安定性を確保しながら燃費を低減することができ、しかも空燃比の切換時における内燃機関の燃焼悪化を防止してアイドル回転数の変動を低減することができる。
【００３１】
また請求項２に記載された発明によれば、内燃機関の回転数がアイドル回転数近傍の低回転数領域にあり、且つ内燃機関の負荷が所定値以上であるときに目標空燃比をリーンに設定するので、負荷の増加によって内燃機関の燃焼限界が高くなった状態で目標空燃比をリーン化することにより、内燃機関のアイドル安定性を確保しながら燃費を低減することができる。そして目標空燃比をリーンに設定してからストイキに戻す場合、各気筒の目標空燃比のストイキへの切り換えを開始した後に、所定の待機時間が経過してから内燃機関の負荷を減少させるので、空燃比の切換時における内燃機関の燃焼悪化を防止してアイドル回転数の変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  内燃機関の空燃比制御装置の全体構成図
【図２】  作用を説明するフローチャートの第１分図
【図３】  作用を説明するフローチャートの第２分図
【図４】  アイドル運転領域における目標空燃比の変化を示すタイムチャート
【図５】  エンジンの運転領域と目標空燃比との関係を示す図
【符号の説明】
Ｅ          内燃機関
Ｕ          電子制御ユニット
１          吸気通路
３1 〜３4         気筒
８1 〜８4         燃料噴射弁
９          エアコン
【図１】
0003741770.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003741770.tif 000005
【図５】
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