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JP3737145B2 - 内燃機関用の制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排気ガスが触媒を通過するタイプの内燃機関において空気／燃料混合気、並びに、点火角度すなわち点火時期を制御するための制御装置であって、所望のすなわち必要とされる駆動トルクの減少を記録するために当該制御装置の中に設けられる第１の手段と、上記駆動トルクの減少に関連して空気／燃料混合気及び点火時期に影響を与えるための第２の手段を備える制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＡＥテクニカルペーパ（ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ）９２ ０６ ４１は、「エンジンのトルク制御を経済的に行う方法である燃料噴射抑制を用いた牽引力制御（トラクションコントロール）」（”Ｔｒａｃｔｉｏｎ−Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＳＲ） Ｕｓｉｎｇ Ｆｕｅｌ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ − ａ Ｃｏｓｔ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅ−Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ”）を論じている。この論文においては、「牽引力制御」すなわちＡＳＲ（Ａｎｔｒｉｅｂｓｓｃｈｌｕｐｆｒｅｇｅｌｕｎｇ）の概念は、いわゆる駆動スリップ制御を意味する。これは、車道に対して最適な力の伝達を行い従って乗物の最適な加速を行うために、車輪の空転に対処する作用を電子的な手段が行うことを意味している。このＳＡＥの論文においては、燃料噴射を抑制する操作は、駆動トルクを減少させる必要がある場合に取り得る対策の１つであると述べている。これは、内燃機関の駆動トルクを極めて良好な速度で迅速且つ効果的に減少させることができる。そのような噴射の抑制は、有害な排気ガス成分を減少させる手段を必要とする。
【０００３】
従来技術においては、噴射の抑制に加えて、いわゆる二次空気を触媒の前に排気パイプに吹き込み、これにより、下流側の触媒をより迅速に加熱させてその働きをより迅速にし、従って、シリンダで燃焼しない燃料の成分を触媒で燃焼させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、燃料噴射を抑制することによる駆動トルクの減少に関連させて、噴射、点火及び二次空気を最適に制御することである。対象となる主要な状況は、内燃機関が暖気運転されていてその通常の運転温度に達していない場合である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、排気ガスが触媒を通過するタイプの内燃機関における空気／燃料混合気、並びに、点火角度すなわち点火時期を制御するための制御装置において、所望のすなわち必要とされる駆動トルクの減少を記録するために当該制御装置の中に設けられた第１の手段と、駆動トルクの減少に応じて空気／燃料混合気及び点火時期に影響を与える第２の手段とを備え、内燃機関が暖気運転されている間に駆動トルクが減少した場合には、燃料が供給されるシリンダの混合気の濃度を減少させることに加えて、点火角度を進める方向に調節する操作、あるいは、排気パイプの中に吹き込まれる二次空気の量を増加させる操作、又はその両方の操作を行うことを特徴とする、内燃機関における空気／燃料混合気、並びに、点火角度すなわち点火時期を制御するための制御装置が提供される。
【０００６】
【発明の効果】
上述の特徴を有する本発明の制御装置は、内燃機関が暖気運転されている時の噴射、点火及び二次空気の相互作用を最適化することができる。最適化という意味は、排気ガスが極めて低い量の汚染物を含むということと共に、極力広い範囲で触媒の熱的な過負荷を防止するということである。
【０００７】
本発明の別の効果は、以下の実施例の説明から明らかになろう。
【０００８】
【実施例】
図１は、吸気パイプ１１を備える内燃機関１０を示しており、上記吸気パイプの中には、空気の容積流量又は質量流量を計測するためのフローメータ１２、蝶型スロットル弁１３、及び、シリンダ１４．１乃至１４．４ごとに１つ設けられている噴射弁とが流体の流れ方向に沿って順に配列されている。排気パイプ１５は、排気ガスプローブ１６と、二次空気用の入口１７と、触媒１８とを備えている。
【０００９】
制御ユニット２０は、他の信号も受けるが特に、空気の容積流量又は質量流量を計測するための流量センサからの信号、蝶型スロットル弁１３に関する位置ピックアップ１３．１からの信号、内燃機関の回転速度を計測するための回転速度センサ２１からの信号、排気ガスセンサ１６から排気ガスの組成の関数としてもたらされる信号、及び、２つの車輪用の回転速度センサ２２、２３からの信号を受信する。そのような車輪回転速度センサ２２、２３は、被駆動輪２４、２５に接続されており、一方これら被駆動輪は、内燃機関１０から発生する駆動トルクをギアボックス２７及び差動装置２８を介して受け取る。制御ユニット２０は、導線３０によって概略的に示すように、個々の噴射弁１４．１乃至１４．４に作動信号を与えると共に、これに対応する点火信号を点火プラグ又は上流側の点火制御ユニットに与える。制御ユニットはまた、出力導線３１を介して、二次空気ポンプ３２を作動させる。この二次空気ポンプは、入口１７を介して排気パイプ１５の中に二次空気を吹き込むことができる。
【００１０】
図１に概略的に示す構成は、従来技術において周知のものである。
【００１１】
制御ユニットは、内燃機関の個々の運転パラメータから、個々の噴射弁１４．１乃至１４．４に対する噴射信号、並びに、点火プラグ（図示せず）に対する点火信号を決定する。また、二次空気ポンプ３２には、内燃機関の個々の運転パラメータに合致する作動信号が与えられる。
【００１２】
制御ユニット２０は、特に車輪回転速度センサ２２、２３の助けを受けて、一方の車輪が空転し始めていることを認識した場合には、このことを内燃機関が過剰の駆動トルクを与えていると評価し、駆動トルクが減少する方向に内燃機関を制御する。この駆動トルクの減少は、点火に影響を与えることにより行われる。しかしながら、上記駆動トルクの減少は、上述のＳＡＥの論文９２０６４１に特に示されるように、個々のシリンダへの燃料噴射を抑制することによっても行うことができる。
【００１３】
本発明によれば、駆動トルクを減少させるための構成を最適化するために、別の処置が行われる。そのような別の処置は、図２のフローダイアグラムによって示されている。
【００１４】
図２のフローダイアグラムにおいては、質問ブロックプ４０が、プログラムの一部として、燃料の調節により駆動トルクの減少を行うべきか否かを判断する（Ｉ＝噴射）。その答えが否定的な場合には、内燃機関が暖気運転を行っている間の通常の点火角度の補正（暖気点火角度補正）、通常の暖気濃厚化特性（暖気の間の空気／燃料混合気の濃厚化）、並びに、通常の二次空気量が与えられる。これらの処置は、ブロック４１、４２、４３に対応する。次に、暖気点火角度補正、暖気濃厚化特性、及び、二次空気量のそれぞれのサイズは、個々のケースに合致され、内燃機関の制御システムの一連の開発の一部としてのテストグループにおいて決定される。従って、ブロック４１乃至４３の処置は、従来技術にもあるものである。
【００１５】
決定的な特徴は、質問ブロック４０が、駆動トルクの減少を燃料調整の変化によって行うべきであることを示した場合に、点火角度（ブロック４５）、暖気濃厚化（ブロック４６）、及び、二次空気（ブロック４７）による処置を行うことである。そのような処置は、暖気濃厚化の減少に加えて、点火角度を進める方向における調節及び／又は二次空気量の増加を含む。これは、可能な限り清浄な排気ガスを得ると共に、触媒の熱的な過負荷を防止するために、以下のことを考慮して行う。
【００１６】
内燃機関が暖気運転している時にシリンダへの燃料噴射の抑制による駆動トルクの減少が生じ、また、触媒が既にその作動温度に到達していて所望の如く作動している場合には、依然として燃料が供給されているシリンダの暖気濃厚化によって生ずる未燃焼の燃料と、燃料が供給されていない（噴射の抑制によって）シリンダからの新鮮な空気とが反応する。これは、触媒の温度を過度に上昇させ、従って、触媒に損傷を与えることがある。触媒の熱的な負荷を緩和するために、単数又は複数のシリンダが抑制されている時に、追加の濃厚化の触媒暖気処置（ブロック４２）並びに遅延された点火角度の調整（ブロック４１）が、キャンセルされるか、あるいは、少なくとも減少される。これは、エンジン及び吸入気の温度に応じて、すなわち、高負荷の場合に、暖気濃厚化特性４２の通常の値から、減少された値を有する対応するブロック４６へ切り替えることにより行われる。
【００１７】
暖気点火角度補正（ブロック４１）は、エンジン温度に応じて、最適な駆動トルクの点又はノッキング限度となるように、最も前進した点火角度を有する他の特性へ切り替えられ（ブロック４５）、これにより、より多くの熱がエンジンに生ずる（エンジンの迅速な暖気につながる）が、排気ガスの温度は、点火角度を進める方向への調節によって減少する。これは、触媒をゆっくりと加熱する。点火角度を進める方向への調節によりもたらされる別の効果は、エンジンのトルクが増大することである。必要とされる駆動トルクが一定のままである場合には、増大された抑制段階が必要とされることになる。この抑制段階は、燃料が供給されるシリンダの数を減少させ、触媒を更に冷却する。シリンダが抑制された時には、増大された量の二次空気を吹き込み、触媒を更に冷却することができる。
【００１８】
シリンダの抑制が完了した後に、通常の暖気濃厚化特性（ブロック４２）が再び噴射の計算を受け持つようになる。これに応じて、点火角度の特性が、通常の暖気点火角度補正（４１）に戻る。二次空気量も切り替えられる。すなわち、二次空気量は、通常の運転で必要とされる程度である通常の値に再度設定される。
【００１９】
本発明の制御装置を用いた場合の重要な特徴は、駆動トルクが減少した場合の暖気運転の間に、混合気濃度を減少することに加えて、点火角度を進める方向に調節することである。これら２つの処置に加えて、二次空気量を増大させ、これにより、触媒を冷却するかあるいは触媒の温度上昇を制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置に関連して設けられる主要な構成要素を示している。
【図２】本発明の制御装置のフローダイアグラムの一部を示している。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１１ 排気パイプ
１２ フローメータ
１３ スロットル弁
１４．１−１４．４ エンジンシリンダ
１５ 排気パイプ
１７ 二次空気入口
１８ 触媒
２０ 制御ユニット
２２、２３ 回転速度センサ
２４、２５ 車輪

Claims (8)

  1. 排気ガスが触媒を通過するタイプの内燃機関における空気／燃料混合気、並びに、点火角度すなわち点火時期を制御するための制御装置において、
    駆動トルクの減少を行うべきか否かを判断する第１の手段と、
    燃料が供給されるシリンダ内の空気／燃料混合気の濃厚化の調節に追加して、排気パイプの中に吹き込まれる二次空気の量の調節と、点火角度すなわち点火時期の調節との少なくとも一方を実行するための第２の手段とを備え、
    内燃機関が暖気運転されている間に、前記第１の手段が駆動トルクの減少を行うべきと判断した場合には、前記第２の手段は、燃料が供給されるシリンダの混合気の濃度を減少させることに加えて、点火角度すなわち点火時期を進める方向へ調節する操作と、排気パイプの中に吹き込まれる二次空気の量を増加させる操作との少なくとも一方を行うことを特徴とする、内燃機関における空気／燃料混合気、並びに、点火角度すなわち点火時期を制御するための制御装置。
  2. 請求項１の制御装置において、空気／燃料混合気は、少なくとも個々のシリンダへの燃料噴射を抑制することによって、影響を受けることを特徴とする制御装置。
  3. 請求項１の制御装置において、内燃機関が暖気運転されている間に駆動トルクが減少した場合には、燃料が供給されるシリンダの混合気の濃度の減少が、内燃機関の温度及び吸入気の温度の少なくとも一方のパラメータの関数として生ずることを特徴とする制御装置。
  4. 請求項３の制御装置において、燃料が供給されるシリンダの混合気の濃度の減少が、高い負荷値の場合に特に生ずることを特徴とする制御装置。
  5. 請求項３の制御装置において、前記点火角度を進める方向への調節が、内燃機関の温度の関数として生ずることを特徴とする制御装置。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の制御装置において、
    前記第１の手段は、車輪用の回転速度センサから受けた信号により、一方の車輪が空転し始めているか否かを認識して、内燃機関が過剰トルクを与えていると評価することを特徴とする制御装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の制御装置において、
    内燃機関が暖気運転されている間に、前記第１の手段が駆動トルクの減少を行うべきと判断した場合には、前記第２の手段は、燃料が供給されるシリンダの混合気の濃度を減少させることに加えて、点火角度すなわち点火時期を進める方向へ調節する操作を行うことを特徴とする制御装置。
  8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の制御装置において、
    内燃機関が暖気運転されている間に、前記第１の手段が駆動トルクの減少を行うべきと判断した場合には、前記第２の手段は、燃料が供給されるシリンダの混合気の濃度を減少させることに加えて、点火角度すなわち点火時期を進める方向へ調節する操作と、排気パイプの中に吹き込まれる二次空気の量を増加させる操作とを行うことを特徴とする制御装置。
JP24778894A 1993-10-13 1994-10-13 内燃機関用の制御装置 Expired - Lifetime JP3737145B2 (ja)

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JPH07166915A JPH07166915A (ja) 1995-06-27
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