(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルペダルの操作に独立に吸入空気量を制御しうる吸気調整弁と、アクセルペダルの操作に応じて該吸気調整弁の開度を制御する吸気調整弁制御手段と、内燃機関の温度を計測する温度計測手段と、計測される機関温度によって温間運転か否かを判定する判定手段と、アクセルペダルの急速操作時を検出する手段と、アクセルペダルの急速操作時においてアクセルペダルの操作とは無関係に吸気調整弁の開放を減速して行わしめる吸気調整弁開放速度制御手段とを備え、
前記吸気調整弁開放速度制御手段が、内燃機関の回転速度を計測する回転速度計測手段と、計測される機関回転数に応じて吸気調整弁の許容開度又は許容開速度を設定する開度設定手段より構成されていて、
前記判定手段が温間運転であると判定したときに、前記吸気調整弁開放速度制御手段はアクセルペダルの操作からの時間推移の経過と共に機関回転数に応じた許容開度に従って吸気調整弁の開速度を大きくするように吸気調整弁制御手段への操作信号を形成することを特徴とする内燃機関の吸気調整弁制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、アクセルペダルの操作量と機関回転数に応じた許容開度のうち小さい方によって吸気調整弁の開度を決定する手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の吸気調整弁制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記吸気調整弁開放速度制御手段による吸気調整弁の許容開度θは、
θ＝ｋ×Ｒev
ｋ：定数
Ｒev：機関回転数
によって制限されることを特徴とする内燃機関の吸気調整弁制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記吸気調整弁開放速度制御手段による吸気調整弁の許容開速度ｄθ／ｄｔは、
ｄθ／ｄｔ＝ｋ′×Ｒev
ｋ′：定数
Ｒev：機関回転数
によって制限されることを特徴とする内燃機関の吸気調整弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関において異常燃焼を回避するための装置、特に、スロットル弁等の吸気調整弁の開度を制御するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の内燃機関においてはアクセルペダルは機械的に直接にスロットル弁に連結される。従って、アクセルペダルの踏み込み量に比例したスロットル弁の開度が得られるようになっている。しかしながら、機関が暖気された状態においてアイドル運転のような低回転速度から一気にアクセルペダルを踏み込むことにより急加速を行う場合、シリンダボア内が高温高圧状態となり、その直後に燃焼を行う回転が十分に上昇していない気筒において、ノッキング、プレイグニッション、ポストイグニッション、自発火といった異常燃焼現象が発生するおそれがあった。
【０００３】
そこで、特公平６−７２５６３号公報ではアクセルペダルの踏み込みと独立にスロットル弁の開度を制御する電子機構を設け、低回転数状態からアクセルペダルの踏み込みを行い急加速を行う場合に、スロットル弁の開放をアクセルペダルの踏み込みに対して減速して行い、ノッキングの防止を図る技術を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平６−７２５６３号公報によれば、急加速時のアクセルペダルの踏み込みに対するスロットル弁の開放の減速は一定の割合で行われていた。即ち、アクセルペダルの踏み込みからスロットル弁の開放は一定の速度で最終的な開度まで徐々に増加するような設定になっていた。そのため、スロットル弁が最大開度に達するまで時間を要し、十分な加速性能を得られないという問題があった。
【０００５】
この発明は急加速時において異常燃焼を抑制しつつ、所期の加速性能を得るようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば上記課題を解決するため請求項１に記載の技術手段を採用する。この技術手段によれば、急加速時において、その直後は吸気調整弁の開速度を小さくとり、時間推移の経過と共に開速度を大きくするようにすることにより加速直後の燃焼を行う気筒において燃焼室圧が高くなりすぎるのを防止することにより異常燃焼が抑えられ、その後吸気調整弁の開速度を高めてゆくことにより加速性能を確保することができる。
また機関温度の要因も取り入れることにより異常燃焼が起こりやすいときのみ吸気調整弁の開速度の調整を行うようにすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、アクセルペダル操作量と前記許容開度のうち小さい方を吸気調整弁開度として使用することにより急加速直後の異常燃焼を防止すると共に、その後は吸気調整弁の開度としてアクセルペダル操作量により制御することで最適な加速性能を得ることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によれば、吸気調整弁の許容開度θの決定に機関回転数を反映させることで、吸気調整弁の適正な開度を得ることができ、請求項４に記載の発明によれば吸気調整弁の開放速度を回転数により決定することで良好な加速性能を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１において、１０はシリンダブロック、１２はピストン、１６はシリンダボア、１８はシリンダヘッド、２０は点火栓、２２は吸気弁、２３は吸気カム軸、２４は吸気ポート、２５は燃料噴射弁、２６は排気弁、２８は排気ポートである。吸気ポート２４は吸気マニホルド３２に接続され、吸気マニホルド３０はスロットルボディ３４に接続され、スロットルボディ３４内にスロットル弁３６が配置される。スロットル弁３６（この発明の吸気調整弁）はアクセルペダル３７の踏み込み操作とは独立にスロットルボディ３４を流通する空気量を制御可能とするものである。即ち、スロットル弁３６の回転軸はスロットル弁駆動モータ３８の駆動軸に連結され、スロットル弁３６の回転軸の回転角度位置、即ち、スロットル弁３６の開度が制御されるようになっている。
【００１０】
制御回路４０はマイクロコンピュータによって構成することができ、電子制御回路４０はこの発明にしたがって、各運転条件センサにより検出される運転条件に応じたスロットル弁の開度制御を行うべくスロットル弁駆動モータ３８への駆動信号を出力するように動作する。運転条件センサとしては、回転数センサ４２はこの実施形態では吸気カム軸２３に近接して設けられ、クランク軸２回転で１回転する吸気カム軸２３の回転に応じた信号が電子制御回路４０に入力される。機関水温計４４はその検出端はシリンダブロック１０の冷却水ジャケット10-1まで延びており、機関冷却水温に応じた信号が電子制御回路４０に導入される。また、アクセルペダル３７の踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ４５がアクセルペダル３７に連結され、アクセルペダル３７の踏み込み量に応じた信号が電子制御回路４０に入力される。
【００１１】
図２は第１の実施形態における作動を説明するフローチャートであり、このルーチンは所定の時間間隔（例えば６ミリ秒）毎に実行されるものとする。ステップ１００は内燃機関が暖気された温間運転下にあるか否かを機関水温センサ４４が検出する機関水温THW が所定値（例えば８０°Ｃ）より高か否かによって判別する。ステップ１１０ではアクセルペダル３７がスロットル弁の急開（急加速）を指示したか否かを、アクセルペダル踏み込み量センサ４５が検出するアクセルペダル踏み込み量（スロットル弁開度指示量）が所定値よりも大きいか否かによって判別する。内燃機関が冷間時又は暖機されていても急加速でない場合はステップ１２０に進み、センサ４５が検出するアクセルペダル踏み込み量がそのままスロットル弁操作量として駆動モータ３８に出力される。即ち、内燃機関が冷間時又は温間時でも急加速条件ではないときはアクセルペダル３７の踏み込み量に対して比例的にスロットル弁３６の開度が制御されるという通常の内燃機関と同一の動作となる。
【００１２】
内燃機関が温間運転において急加速があったときはステップ１３０に進み、アクセルペダル踏み込み量センサ４５が検出するアクセルペダル踏み込み量（スロットル弁開度指示量）θA が入力され、ステップ１４０では回転数センサ４２が検出する機関回転数が入力される。次のステップ１５０では機関回転数に応じたスロットル弁開度の許容値θが算出される。スロットル弁開度の許容値θは機関回転数に対して次の式、
θ＝ｋ×Ｒev                                                (1)
によって算出される。ここにｋは適合係数であり、その値は実験によって定めることができる。ステップ１６０ではステップ１０３で検出されるアクセルペダル踏み込み量θA （スロットル弁開度指示量）とステップ１５０で算出されるスロットル弁開度許容値θのうち小さい値がスロットル弁操作量として駆動モータ３８に出力される。
【００１３】
上述手法による加速後の機関回転数の立ち上がりが不十分の場合はスロットル弁の開速度ｄθ/dt を
ｄθ/dt ＝ｋ′×Ｒev                                        (2)
のように制御するようにしてもよい。同様にｋ′は適合係数であり、その値は実験によって定めることができる。
【００１４】
図３は図２の制御による動作を説明するタイミングチャートである。(イ) はアクセルペダル踏み込み量を示し、ｐをアイドル運転からの加速開始時点とするとアクセルペダル踏み込み量は即座に１００％に達する。一方、回転数の増加は(ロ) に示すように行われる。また、スロットル弁開度θR の開速度ｄθR ／dtが図２のステップ１５０で算出される回転数に応じた許容値ｄθ／dtを超えないように徐々に増加される。(ニ) はクランク角度で１８０°毎に起こる第１気筒(#1)から第４気筒(#4)の各気筒の行程変化を模式的に示している。この実施例では加速開始後のスロットル弁開度を最初大きく制限しているため、図の例で加速開始時点ｐにおいて吸気行程を実行しているため回転数が低い第１気筒(#1)において燃焼室内が高圧となるため、ノッキング、プレイグニッション、ポストイグニッション、自発火といった異常燃焼現象の発生を抑制することができる。また、加速開始からの回転数の増加に従ってスロットル弁開度は急速に増加しているため、必要な加速性能の確保が可能である。
【００１５】
図４は従来技術においてアクセルペダル(イ) とスロットル弁(ロ) とを連動させた場合の動作を示しており、この場合は加速直後に吸気行程を行う第１気筒(#1)において機関回転数が低い状態で燃焼室が高圧となり、ノッキング、プレイグニッション、ポストイグニッション、自発火といった異常燃焼現象の発生を回避することができなかった。また、図５は特公平６−７２５６３号公報のようにスロットル弁の開度を制御する電子機構を設けたものの動作を説明するが、この場合は加速開始後のスロットル弁の開度が小さいため、燃焼室が高圧となることは防止され、異常燃焼は抑制しうるが、スロットル弁の開放(ロ) が緩慢にしか行われないため、加速性能が足りない結果となる。
【００１６】
図６は第１実施形態においてアクセルペダル操作量と機関回転速度に応じたスロットル弁操作量許容値との関係を説明する。即ち、アクセルペダル操作量θA はａのように時間に対して直線的に変化する一方、機関回転速度に応じたスロットル弁許容開度θは曲線ｂのように時間の経過と共にスロットル弁開放速度が大きくなる設定となっている。従って、ステップ１６０のガード処理後の最終的なスロットル弁開度θR は太実線のようである。即ち、加速の初期においてはアクセルペダルの踏み込みとは独立に機関回転速度に応じたスロットル弁許容開度θにより曲線ｂに従って制御され、θ＞θA となると以後はアクセルペダルの踏み込みに応じて直線ａに沿ってスロットル弁開度θR は制御される。
【００１７】
図７は第２の実施形態における電子制御回路の動作を説明するフローチャートを示している。第１の実施形態における図２のフローチャートに対して２００のステップを付加している点が相違する。即ち、第１の実施形態では急加速運転開始後のスロットル弁開速度の更新は所定時間毎（例えば６ミリ秒毎）に実施されるが、図６の第２の実施形態ではステップ２００を設けてることから急加速運転開始後のスロットル弁開放速度の更新はクランク軸が１８０°回転する毎に実施される。
【００１８】
図８は第２の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。即ち、急加速が開始されると、最初の１８０°のクランク角度の機関において、そのときの機関回転数によって算出される小さなスロットル弁開放速度でスロットル弁は徐々に開放され、そのとき吸気行程にある気筒において燃焼室は低圧に維持され、異常燃焼を防止することができる。次の、１８０°のクランク角度機関では最初のクランク角度機関により大きなスロットル弁開放速度でスロットル弁は開放される。そのため、必要な加速性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１の実施形態における内燃機関のスロットル弁制御装置の概略構成図である。
【図２】図２は第１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は第１の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】図４はスロットル弁開放速度制御を行わない従来の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】図５はスロットル弁開放速度制御を行う従来の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】図６は第１の実施形態におけるガード処理を説明する図である。
【図７】図７は第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図８】図８は第２の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１４…シリンダボア
２３…吸気カム軸
３６…スロットル弁
３７…アクセルペダル
３８…スロットル弁駆動モータ
４０…電子制御回路
４２…機関回転数ピックアップ
４４…機関水温計
４５…アクセルセンサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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