JP3879270B2 - Negative pressure control device for in-vehicle internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成層燃焼が行われる車載内燃機関の負圧制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジン等の車載内燃機関では、吸気通路を介して燃焼室内に吸入される空気と、燃料噴射弁から噴射される燃料とを混合して混合気を形成し、その混合気を燃焼室内で燃焼させることで駆動力を得ている。こうした内燃機関の吸気通路には、燃焼室に吸入される空気の量を調整するためのスロットルバルブが設けられている。そして、スロットルバルブの開度を調節して燃焼室へ吸入される空気の量を調整することにより、燃焼室へ充填される混合気の量が変化し、内燃機関の出力が調整されるようになる。
【0003】
ところで、近年は、燃費を向上させること及び十分な機関出力を得ることの両立を図るために、機関運転状態に応じて燃焼方式を切り換えるタイプの内燃機関が提案され、実用化されている。
【0004】
こうしたタイプの内燃機関は、高出力が要求される高回転高負荷時には、空気に対して燃料が均等に混合された均質混合気を燃焼させる「均質燃焼」を行い、十分な機関出力を得るようにしている。この「均質燃焼」は、内燃機関の吸気行程にて燃焼室内に噴射供給された燃料が同燃焼室内の空気と均等に混ぜ合わされ、その空気と燃料とから形成された混合気に点火プラグにより点火がなされることによって実行される。
【0005】
また、あまり高出力が要求されない低回転低負荷時には、点火プラグ周りの燃料濃度を高めて着火性を向上させるとともに、混合気の平均空燃比を理論空燃比よりも大きくすることで燃費を向上させることが可能な「成層燃焼」を実行する。この「成層燃焼」は、内燃機関の圧縮行程にて燃焼室内に噴射供給された燃料がピストン頭部の窪みに当たって点火プラグ周りに集められ、その集められた燃料と燃焼室内の空気とからなる混合気に点火プラグにより点火がなされることによって実行される。こうした「成層燃焼」では、混合気の平均空燃比を大きくすべくスロットルバルブを「均質燃焼」の場合に比べて開き側に制御するため、ポンピングロスが低減されるようになる。
【0006】
上記のように内燃機関の燃焼方式を、機関運転状態に応じて「均質燃焼」と「成層燃焼」との間で切り換えることにより、燃費を向上させることができるとともに十分な機関出力が得られるようになる。
【0007】
ところで、車載内燃機関にあっては、吸気系に生じる負圧を利用して自動車のブレーキ踏込操作力を軽減するブレーキブースタを駆動させたり、機関出力に基づき自動車のエアコンディショナを駆動させたりしている。上記ブレーキブースタは、車載内燃機関の吸気系に生じる負圧をブレーキ負圧として蓄圧し、そのブレーキ負圧によって駆動される。こうしたブレーキブースタを上記成層燃焼が行われる内燃機関に適用することも考えられる。しかし、この場合には、成層燃焼中のスロットルバルブの開度が均質燃焼に比べて開き側の値になるため、車載内燃機関の吸気系に生じる負圧が大気圧側の値になり、上記ブレーキブースタの駆動に必要なブレーキ負圧を確保することが困難になる。特に、自動車停止中のアイドル運転時や自動車が極めて低速で走行しているときの減速時など、車載内燃機関の低回転運転時には上記ブレーキ負圧を確保しにくくなる。
【0008】
そこで従来は、上記ブレーキブースタを駆動させるためのブレーキ負圧を確保すべくスロットルバルブの閉じ制御を行うことが提案されている。こうしたスロットルバルブの閉じ制御を行う装置としては、例えば特開平8−164840号公報に記載された負圧制御装置が知られている。同公報に記載された負圧制御装置では、スロットルバルブがアイドル開度になり且つ吸気圧が所定値よりも大きいときにスロットルバルブを閉じ側に制御する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車載内燃機関に更に上記エアコンディショナを適用した場合には、そのエアコンディショナを駆動するのに必要な機関出力を得るために、成層燃焼中のエアコンディショナ作動時に燃料噴射量が通常よりも大きくされる。その結果、良好な燃焼状態を確保するためにはスロットルバルブ開度を小さくすることができず、車載内燃機関の吸気圧が大きくなって、上記ブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧を確保することができなくなってしまう。
【0010】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、成層燃焼時においてブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧を得ることのできる車載内燃機関の負圧制御装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、成層燃焼を実行可能な車載内燃機関の出力軸の回転によって駆動されるエアコンディショナと、成層燃焼中に前記エアコンディショナが駆動されているときには前記内燃機関の燃料噴射量を増量補正する手段と、前記内燃機関の吸気系に生じる負圧をブレーキ負圧として蓄圧し、そのブレーキ負圧によって駆動されるブレーキブースタと、前記内燃機関の吸入空気量を調整する吸気調整手段と、成層燃焼中に前記ブレーキ負圧が前記ブレーキブースタを作動させるのに必要な値に達していないとき、前記内燃機関の吸入空気量を燃焼状態が悪化することのない範囲で減少させるべく前記吸気調整手段を制御する制御手段と、前記制御手段による前記吸気調整手段の制御が行われるとき、前記エアコンディショナの駆動を停止させる停止手段とを備えた。
【0012】
同構成によれば、車載内燃機関の成層燃焼中にブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧を得るために、エアコンディショナの駆動が停止された状態で同機関の吸入空気量が燃焼状態が悪化することのない範囲で減量されることとなる。すなわち、エアコンディショナの駆動に基づく燃料噴射量の増量がなくなり、上記吸入空気量の減量に基づき成層燃焼時においてもブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧を確保することができるようになる。
【0013】
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記停止手段は、前記内燃機関の機関負荷が前記エアコンディショナを駆動停止せずとも前記制御手段による前記吸気調整手段の制御のみで前記ブレーキブースタを駆動するブレーキ負圧を確保できる値であるときには前記エアコンディショナの駆動停止を行わないものとした。
【0014】
同構成によれば、エアコンディショナを駆動停止せずとも吸入空気量の減量によってブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧が得られるときには、エアコンディショナの駆動停止が行われないため、不必要にエアコンディショナの駆動停止が行われるのを防止することができるようになる。
【0015】
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の発明において、前記内燃機関は燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えるものであって、前記エアコンディショナの駆動が必要な状態であるときに前記停止手段による前記エアコンディショナの駆動停止を禁止する停止禁止手段と、前記停止禁止手段によって前記エアコンディショナの駆動停止が禁止されたときに前記内燃機関の燃焼方式を成層燃焼から均質燃焼へと切り換える燃焼切換手段とを更に備えた。
【0016】
同構成によれば、外気温が高いときなど、エアコンディショナの駆動が必要なときには、車載内燃機関の燃焼方式が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられることでブレーキブースタを駆動するためのブレーキ負圧が確保される。従って、成層燃焼によって車載内燃機関の燃料消費率を向上させつつ、必要なときにエアコンディショナの駆動が停止されるのを防止し、且つブレーキブースタを駆動するためのブレーキ負圧を確保することができるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を直列4気筒の自動車用ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図1〜図9に従って説明する。
【0018】
図1に示すように、エンジン11は、そのシリンダブロック11a内に往復移動可能に設けられた合計四つのピストン12(図1には一つのみ図示)を備えている。これらピストン12の頭部には、成層燃焼を実行するのに必要な窪み12aが形成されている。また、これらピストン12は、コンロッド13を介して出力軸であるクランクシャフト14に連結されている。そして、ピストン12の往復移動は、上記コンロッド13によってクランクシャフト14の回転へと変換されるようになっている。
【0019】
クランクシャフト14には、自動車の室内を冷房するためのエアコンディショナ29が連結されている。このエアコンディショナ29は、エアコンスイッチ29aを操作することにより、クランクシャフト14の回転に基づき駆動されるようになる。また、クランクシャフト14にはシグナルロータ14aが取り付けられている。このシグナルロータ14aの外周部には、複数の突起14bがクランクシャフト14の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。また、シグナルロータ14aの側方には、クランクポジションセンサ14cが設けられている。そして、クランクシャフト14が回転して、シグナルロータ14aの各突起14bが順次クランクポジションセンサ14cの側方を通過することにより、同センサ14cからはそれら各突起14bの通過に対応したパルス状の検出信号が出力されるようになる。
【0020】
一方、シリンダブロック11aの上端にはシリンダヘッド15が設けられ、シリンダヘッド15とピストン12との間には燃焼室16が設けられている。この燃焼室16には、シリンダヘッド15に設けられた一対の吸気ポート17a,17bと、同じく一対の排気ポート18a,18bとが連通している(図1には一方の吸気ポート17b及び排気ポート18bのみ図示)。これら吸気及び排気ポート17a,17b,18a,18bの平断面形状を図2に示す。
【0021】
同図に示されるように、吸気ポート17aは湾曲して延びるヘリカルポートとなっており、吸気ポート17bは直線状に延びるストレートポートとなっている。そして、吸気ポート(ヘリカルポート)17aを通過して燃焼室16に空気が吸入されると、その燃焼室16内に破線矢印で示す方向へスワールが発生するようになる。こうした吸気ポート17a,17b及び排気ポート18a,18bには、それぞれ吸気バルブ19及び排気バルブ20が設けられている。
【0022】
また、図1に示すように、シリンダヘッド15には、上記吸気バルブ19及び排気バルブ20を開閉駆動するための吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22が回転可能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト21,22は、タイミングベルト及びギヤ(共に図示せず)等を介してクランクシャフト14に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシャフト14の回転が伝達されるようになる。そして、吸気カムシャフト21が回転すると、吸気バルブ19が開閉駆動されて、吸気ポート17a,17bと燃焼室16とが連通・遮断される。また、排気カムシャフト22が回転すると、排気バルブ20が開閉駆動されて、排気ポート18a,18bと燃焼室16とが連通・遮断される。
【0023】
シリンダヘッド15において、吸気カムシャフト21の側方には、同シャフト21の外周面に設けられた突起21aを検出して検出信号を出力するカムポジションセンサ21bが設けられている。そして、吸気カムシャフト21が回転すると、同シャフト21の突起21aがカムポジションセンサ21bの側方を通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ21bから上記突起21aの通過に対応して所定間隔毎に検出信号が出力されるようになる。
【0024】
吸気ポート17a,17b及び排気ポート18a,18bには、それぞれ吸気管30及び排気管31が接続されている。この吸気管30内及び吸気ポート17a,17b内は吸気通路32となっており、排気管31内及び排気ポート18a,18b内は排気通路33となっている。吸気通路32の上流部分にはスロットルバルブ23が設けられている。このスロットルバルブ23は、直流(DC)モータからなるスロットル用モータ24の駆動により回動されて開度調節がなされる。そして、スロットルバルブ23の開度は、スロットルポジションセンサ44によって検出される。
【0025】
また、上記スロットル用モータ24の駆動は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル25の踏込量(アクセル踏込量)に基づき制御される。即ち、自動車の運転者がアクセルペダル25を踏込操作すると、アクセル踏込量がアクセルポジションセンサ26によって検出され、同センサ26の検出信号に基づきスロットル用モータ24が駆動制御される。このスロットル用モータ24の駆動制御に基づくスロットルバルブ23の開度調節により、吸気通路32の空気流通面積が変化して燃焼室16へ吸入される空気の量が調整されるようになる。
【0026】
吸気通路32においてスロットルバルブ23の下流側に位置する部分には、同通路32内の圧力を検出するバキュームセンサ36が設けられている。そして、バキュームセンサ36は検出した吸気通路32内の圧力に対応した検出信号を出力する。また、吸気通路32においてバキュームセンサ36よりも下流側に位置して吸気ポート(ストレートポート)17bに連通する部分には、スワールコントロールバルブ(SCV)34が設けられている。SCV34は、スワール用モータ35の駆動により回動されて開度調節がなされる。そして、SCV34の開度が小さくなるほど、図2に示される吸気ポート(ヘリカルポート)17aを通過する空気の量が多くなり、燃焼室16内に生じるスワールが強くなる。
【0027】
更に、吸気通路32におけるスロットルバルブ23よりも下流には、負圧通路49を介してブレーキブースタ50が接続されている。このブレーキブースタ50は、自動車のブレーキペダル51を踏込操作するときの操作力を軽減するためのものであって、エンジン11の運転時に吸気通路32内に生じる負圧を利用して駆動される。即ち、吸気通路内32の負圧によってブレーキブースタ50内から負圧通路49を介して空気が吸引され、その空気の吸引によってブレーキブースタ50内に生じる負圧(ブレーキ負圧Pb)に基づき同ブースタ50が駆動されるようになる。このブレーキ負圧Pbは、ブースタ圧力センサ50aによって検出される。
【0028】
また、図1に示すように、シリンダヘッド15には、燃焼室16内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁40と、燃焼室16内に充填される燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ41とが設けられている。この点火プラグ41による上記混合気への点火時期は、点火プラグ41の上方に設けられたイグナイタ41aによって調整される。そして、燃料噴射弁40から燃焼室16内へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路32を介して燃焼室16に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室16内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更に、燃焼室16内の混合気は点火プラグ41によって点火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気通路33に送り出される。
【0029】
次に、本実施形態におけるエンジン11の負圧制御装置の電気的構成を図3に基づいて説明する。
この負圧制御装置は、燃料噴射量制御、点火時期制御、スロットル開度制御、及びSCV開度制御など、エンジン11の運転状態を制御するための電子制御ユニット(以下「ECU」という)92を備えている。このECU92は、ROM93、CPU94、RAM95及びバックアップRAM96等を備える論理演算回路として構成されている。
【0030】
ここで、ROM93は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、CPU94はROM93に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAM95はCPU94での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM96はエンジン11の停止時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、ROM93、CPU94、RAM95及びバックアップRAM96は、バス97を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路98及び外部出力回路99と接続されている。
【0031】
外部入力回路98には、クランクポジションセンサ14c、カムポジションセンサ21b、アクセルポジションセンサ26、バキュームセンサ36、スロットルポジションセンサ44、及びブースタ圧力センサ50a等が接続されている。一方、外部出力回路99には、スロットル用モータ24、エアコンディショナ29、スワール用モータ35、燃料噴射弁40、及びイグナイタ41a等が接続されている。
【0032】
このように構成されたECU92は、バキュームセンサ36からの検出信号に基づき吸気圧PMを求め、アクセルポジションセンサ26からの検出信号に基づきアクセル踏込量ACCPを求める。更に、ECU92は、クランクポジションセンサ14cからの検出信号に基づきエンジン回転数NEを求める。そして、上記のように求められた吸気圧PMとエンジン回転数NE、若しくはアクセル踏込量ACCPとエンジン回転数NEとに基づき、周知のマップを参照して基本燃料噴射量Qbse をマップ演算する。こうして算出された基本燃料噴射量Qbse は、エンジン回転数NEが高くなるほど大きい値になるとともに、吸気圧PM若しくはアクセル踏込量ACCPが大きくなるほど大きい値になる。
【0033】
エンジン11の機関負荷は、上記基本燃料噴射量Qbse によって表される。そして、ECU92は、エンジン11の運転状態が高回転高負荷領域にあるときに同エンジン11の燃焼方式を「均質燃焼」とし、低回転低負荷領域にあるときに同エンジン11の燃焼方式を「成層燃焼」とする。このように燃焼方式を変化させるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には混合気の空燃比をリッチ側の値にしてエンジン出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷時には空燃比をリーン側の値にして燃費の向上を図るためである。
【0034】
エンジン11の燃焼方式を「均質燃焼」とした場合、ECU92は、バキュームセンサ36からの検出信号に基づき求められる吸気圧PMとエンジン回転数NEとに基づき基本燃料噴射量Qbse をマップ演算する。ECU92は、燃料噴射弁40を駆動制御することにより、上記基本燃料噴射量Qbse に基づき求められる最終燃料噴射量Qfin に対応した量の燃料をエンジン11の吸気行程中に燃料噴射弁40から噴射させる。こうした燃料噴射に基づき燃焼室内に形成される混合気においては、その空燃比が理論空燃比若しくは理論空燃比よりも大きい値となる。更に、ECU92は、スロットル開度、点火時期、及びSCV34の開度等が「均質燃焼」に適したものとなるよう、スロットル用モータ24、イグナイタ41a、及びスワール用モータ35等を駆動制御する。
【0035】
エンジン11の燃焼方式を「成層燃焼」とした場合、ECU92は、アクセル踏込量ACCP及びエンジン回転数NEとから基本燃料噴射量Qbse を算出する。ECU92は、上記基本燃料噴射量Qbse から求められる最終燃料噴射量Qfin に基づき燃料をエンジン11の圧縮行程中に噴射させる。こうした燃料噴射により燃焼室16内に形成される混合気においては、その空燃比が「均質燃焼」時の空燃比よりもリーン側の値とされる。また、ECU92は、スロットル開度、点火時期、及びSCV34の開度等が「成層燃焼」に適したものとなるよう、スロットル用モータ24、イグナイタ41a、及びスワール用モータ35等を駆動制御する。
【0036】
こうした「成層燃焼」時において、エンジン11の圧縮行程中に燃料噴射弁40から噴射された燃料は、ピストン12の頭部に設けられた窪み12a(図1)内に入り込む。更に、上記スワール用モータ35の駆動制御によるSCV34の開度調節に基づきスワールが発生し、そのスワール及びピストン12の移動により上記燃料が点火プラグ41の周りに集められる。このように点火プラグ41の周りに燃料を集めることによって、燃焼室16内の混合気全体の平均空燃比を「均質燃焼」時より大きくしても、同プラグ41周りの混合気の空燃比が着火に適したものとされて良好な混合気への着火が行われる。また、燃焼室16内の混合気全体の平均空燃比を「均質燃焼」時より大きくするためにスロットル開度が開き側に制御されて吸入空気量が多くされるため、「成層燃焼」時にはエンジン11のポンピングロスが低減されるようになる。
【0037】
次に、「成層燃焼」時における最終燃料噴射量Qfin の算出手順について図4を参照して説明する。図4は上記最終燃料噴射量Qfin を算出するための最終燃料噴射量算出ルーチンを示すフローチャートである。この最終燃料噴射量算出ルーチンは、ECU92を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【0038】
最終燃料噴射量算出ルーチンにおいて、ECU92は、ステップS101の処理として、現在「成層燃焼」が行われているか否かを判断する。そして、「成層燃焼」が行われていなければ当該最終燃料噴射量算出ルーチンを一旦終了し、「成層燃焼」が行われていれば続くステップS102に進む。ECU92は、ステップS102の処理として、エアコンディショナ29が駆動中であるか否かを判断する。そして、エアコンディショナ29が駆動中であればステップS103に進み、エアコンディショナ29が駆動中でなければステップS104に進む。
【0039】
ECU92は、ステップS103の処理としてエアコン補正項Dacを所定値aにし、ステップS104の処理としてエアコン補正項Dacを「0」にする。なお、所定値aは、エアコンディショナ29の稼働率に応じて可変とされ、例えば稼働率が高くなるほど大きい値になる。従って、外気温が高くなるなどエアコンディショナ29の稼働が必要とされる状況であって、そのエアコンディショナ29の稼働率100%になったときには所定値aが最大値になる。上記エアコン補正項Dacは続くステップS105の処理で補正量Dcalを算出する際に用いられ、その補正量DcalはステップS106の処理で最終燃料噴射量Qfin を算出する際に用いられる。
【0040】
ECU92は、ステップS105の処理において補正量Dcalを算出する。この補正量Dcalは、エンジン11の燃料噴射量を補正するためのものであって、ISC(アイドルスピードコントロール)補正項Discやエアコン補正項Dacなど各種補正項を加算することによって算出される。ECU92は、ステップS106の処理として、アクセル踏込量ACCP及びエンジン回転数NEから算出される基本燃料噴射量Qbse に上記補正量Dcalを加算したものを最終燃料噴射量Qfin として設定する。その後、ECU92は、最終燃料噴射量算出ルーチンを一旦終了する。
【0041】
このように最終燃料噴射量Qfin が算出されると、ECU92は、別のルーチンによって燃料噴射弁40を駆動制御し、最終燃料噴射量Qfin に対応した量の燃料を燃料噴射弁40から噴射させる。従って、エアコンディショナ29が駆動されているときは補正量Dcalがエアコン補正項Dacの分だけ大きくなり、最終燃料噴射量Qfin もエアコンディショナ29が駆動されていないときに比べてエアコン補正項Dacの分だけ大きくなる。こうして最終燃料噴射量Qfin を大きくすることにより、エンジン回転数NEが若干高くなるとともに、エアコンディショナ29を駆動するのに必要な値までエンジン11の出力トルクが高められる。
【0042】
次に、「成層燃焼」時のスロットル開度制御に用いられる目標スロットル開度TAtrg の算出手順について図5及び図6を参照して説明する。図5及び図6は上記目標スロットル開度TAtrg を算出するための目標スロットル開度算出ルーチンを示すフローチャートである。この目標スロットル開度算出ルーチンは、ECU92を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【0043】
目標スロットル開度算出ルーチンにおいて、目標スロットル開度TAtrg は、ステップS117,S118(図5)の処理によって算出される。即ち、ステップS117の処理において、ECU92は、上記最終燃料噴射量Qfin とエンジン回転数NEに基づき周知のマップを参照して基本スロットル開度TAbse をマップ演算し、その算出される基本スロットル開度TAbse に補正量rを加算したものを目標スロットル開度TAtrg として設定する。なお、上記基本スロットル開度TAbse は、最終燃料噴射量Qfin 及びエンジン回転数NEが大きくなるほど、大きい値として算出されることとなる。
【0044】
次いで、ステップS118の処理において、ECU92は、目標スロットル開度TAtrg をガード値Gで下限ガードする。なお、上記ガード値Gは、スロットルバルブ23が過度に閉じすぎてエンジン11の燃焼状態が悪化することのない値として設定される。
【0045】
ECU92は、こうして算出された目標スロットル開度TAtrg を下限ガードした値と、スロットルポジションセンサ44からの検出信号に基づき求められる実際のスロットル開度とが近づくように、別のルーチンによってスロットル用モータ24を駆動制御する。
【0046】
ここで、最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)と、目標スロットル開度TAtrg のガード値Gとの関係を図7のグラフに示すとともに、最終燃料噴射量Qfin と確保できる吸気圧PMとの関係を図8のグラフに示す。これらのグラフから明らかなように、アクセル踏込量ACCPを一定とした条件のもとでは最終燃料噴射量Qfin が大きくなるほど、図7に実線で示す目標スロットル開度TAtrg のガード値Gが開き側の値になるとともに、図8に実線で示す確保できる吸気圧PMが大気圧側の値になる。
【0047】
図7のグラフにおいて一点鎖線L1は、ブレーキブースタ50を駆動させるのに必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)が得られるときの目標スロットル開度TAtrg を示すものである。エアコンディショナ29の非駆動時には最終燃料噴射量Qfin が小さくなって例えば図中の波線L2で示す状態になり、目標スロットル開度TAtrg のガード値Gが一点鎖線L1よりも小さくなる。この場合、エンジン11の吸入空気量が少なく、ブレーキブースタ50を駆動させるのに必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)が得られるようになる。
【0048】
これに対し、エアコンディショナ29の駆動時には最終燃料噴射量Qfin 大きくなって例えば図中の波線L3で示す状態になり、目標スロットル開度TAtrg のガード値Gが一点鎖線L1よりも大きくなる。この場合、エンジン11の吸入空気量が多く、ブレーキブースタ50を駆動させるのに必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)が得られなくなる。従って、エアコンディショナ29が駆動されると、ブレーキブースタ50を駆動するのに必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)が得られなくなるおそれのあることが図7のグラフから分かる。
【0049】
そこで本実施形態では、ブレーキブースタ50を駆動するのに必要なブレーキ負圧Pbが得られないとき、スロットル開度を閉じ側に制御するとともにエアコンディショナ29が駆動されているならば同エアコンディショナ29を駆動停止する。このようにエアコンディショナ29を駆動停止することで、最終燃料噴射量Qfin が小さくなってスロットル開度を小さくすることができ、吸気圧PM及びブレーキ負圧Pbをブレーキブースタ50の駆動に必要な値とすることができるようになる。
【0050】
さて、目標スロットル開度算出ルーチンにおいて、ステップS103〜S106(図6)はブレーキ負圧Pbがブレーキブースタ50の駆動に必要な値でないとき、スロットル開度を小さくすべくエアコンディショナ50の駆動を停止するためのものである。また、ステップS108〜S111の処理は、ブレーキ負圧Pbがブレーキブースタ50の駆動に必要な値でないとき、スロットル開度を小さくすべく目標スロットル開度TAtrg の算出に用いられる補正量rを小さくするためのものである。更に、ステップS112〜S116(図5)の処理は、ブレーキ負圧Pbがブレーキブースタ50の駆動に必要な値になったとき、上記のように小さくされたスロットル開度を元に戻すべく上記補正量rを徐々に大きくして「0」にするためのものである。
【0051】
目標スロットル開度算出ルーチンにおいて、ECU92は、ステップS101(図5)の処理として、現在「成層燃焼」が行われているか否かを判断する。そして、「成層燃焼」が行われていなければ当該目標スロットル開度算出ルーチンを一旦終了し、「成層燃焼」が行われていれば続くステップS102に進む。ECU92は、ステップS102の処理として、ブースタ圧力センサ50aからの検出信号に基づきブレーキ負圧Pbを求め、その求められるブレーキ負圧Pbがブレーキブースタ50を駆動するのに必要な要求値Preq に達しているか否かを判断する。
【0052】
そして、ステップS102の処理において、ブレーキ負圧Pbが要求値Preq に達していない旨判断されると、ステップS103(図6)に進む。こうしてステップS103に進むのは、吸気圧PMが高くなってブレーキブースタ50の駆動に必要なブレーキ負圧Pbを確保することができなくなったときである。ECU92は、ステップS103の処理として、現在エアコンディショナ29が駆動しているか否かを判断する。そして、エアコンディショナ29が駆動していなければ、ステップS108に進む。
【0053】
ECU92は、ステップS108の処理で、フラグFとして「0」がRAM95の所定領域に記憶されているか否かを判断する。このフラグFは、必要なブレーキ負圧Pbを確保するためのスロットル開度の閉じ側への制御が既に開始されているか否か判断するためのものである。そして、「F=0」であって上記スロットル閉じ制御が開始されていない旨判断されるとステップS109に進み、「F=0」でなく上記スロットル閉じ制御が開始されている旨判断されるとステップS110に進む。
【0054】
ECU92は、ステップS109の処理で補正量rから所定値cを減算したものを新たな補正量rとして設定し、ステップS110の処理で補正量rから所定値dを減算したものを新たな補正量rとして設定する。このステップS110の処理で用いられる所定値dは、上記ステップS109の処理で用いられる所定値cよりも小さい値に設定される。この補正量rは、ステップS117(図5)の処理で目標スロットル開度TAtrg を算出する際に用いられる。そして、補正量rが大きくなるほど目標スロットル開度TAtrg が大きくなり、補正量rが小さくなるほど目標スロットル開度TAtrg が小さくなる。
【0055】
上記ステップS108からステップS109に進んだ場合には続いてステップS111の処理でフラグFとして「1」をRAM95の所定領域に記憶した後にステップS117に進む。こうしてフラグFが「1」にセットされると、次回のステップS108の処理でNOと判断されてステップS110に進むことになる。ステップS108からS110に進んだ場合には、続いて直接ステップS117に進む。
【0056】
従って、上記スロットル閉じ制御の開始直後は、ステップS109の処理により補正量rが大幅に小さくされることで、ステップS117の処理により算出される目標スロットル開度TAtrg が大幅に小さくなる。その後、ステップS110の処理により補正量rが徐々に小さくされ、目標スロットル開度TAtrg も徐々に小さくなる。上記ステップ117の処理で目標スロットル開度TAtrg が算出された後、ステップS118に進む。
【0057】
ECU92は、ステップS118の処理として、算出された目標スロットル開度TAtrg をガード値Gで下限ガードした後、この目標スロットル開度算出ルーチンを一旦終了する。
【0058】
上記のようにエアコンディショナ29の非駆動時において、ブレーキ負圧Pbがブレーキブースタ50の駆動に必要な値でない場合には、目標スロットル開度TAtrg が小さくされることで、スロットルバルブ23が閉じ側に制御される。こうしてスロットルバルブ23が閉じ側に制御されることで、ブレーキブースタ50の駆動に必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)が確保されるようになる。
【0059】
一方、上記ステップS103(図6)の処理において、現在エアコンディショナ29が駆動している旨判断されると、ステップS104に進む。ステップS104〜S106の処理の内、ステップS106の処理は最終燃料噴射量Qfin を小さくしてスロットル開度を小さくすべく、エアコンディショナ29を駆動停止するためのものである。また、ステップS104の処理は、外気温が高くて同外気温と室内温との差が大きいときなど、エアコンディショナ29の駆動を必要とする状況であるか否かを判断するためのものである。更に、ステップS105の処理は、上記ステップS106の処理によってエアコンディショナ29を駆動停止させずとも、ブレーキブースタ50の駆動に必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)を確保できるか否か判断するためのものである。
【0060】
ECU92は、ステップS104の処理として、最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)が判断値Q2よりも小さいか否か判断する。この判断値Q2は、例えば外気温が高いためにエアコンディショナ29を稼働率を「100%」にしたときの最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)に対応した値に設定される。そして、ステップS104の処理で「Qfin <Q2」でなくエアコンディショナ29の駆動を必要とする状況である旨判断されると、ステップS107に進む。こうしてステップS107に進むことにより、ステップS106におけるエアコンディショナ29の駆動停止処理の実行が禁止される。ECU92は、ステップS107の処理として、エンジン11の燃焼方式を「成層燃焼」から「均質燃焼」へと切り換えた後、この目標スロットル開度算出ルーチンを一旦終了する。このように「均質燃焼」へと切り換えられると、スロットルバルブ23が「成層燃焼」の実行時に比べて閉じ側に制御される。その結果、エアコンディショナ29が駆動されていても、ブレーキブースタ50の駆動に必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)が確保されるようになる。
【0061】
また、上記ステップS104の処理において、「Qfin <Q2」であってエアコンディショナ29の駆動を必ずしも必要としない状況である旨判断されると、ステップS105に進む。ECU92は、ステップS105の処理として、最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)が判断値Q1よりも大きいか否か判断する。この判断値Q1は、エアコンディショナ29の稼働率が低い(例えば10%)ときの最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)に対応した値に設定される。そして、ステップS105の処理において、「Qfin >Q1」でない旨判断されると、ステップS108に進んで同ステップS108以降の処理が実行され、ステップS106でのエアコンディショナ29の駆動停止処理が実行されることはない。
【0062】
エアコンディショナ29の稼働率が低く、最終燃料噴射量Qfin が比較的小さいとき(「Qfin <Q1」)には、図7に示すように目標スロットル開度TAtrg のガード値Gが一点鎖線L1に近い状態にある。そのため、エアコンディショナ29を駆動停止させずとも、ステップS108〜S111等の処理に基づくスロットルバルブ23の閉じ制御のみで、目標スロットル開度TAtrg を上記一点鎖線L1に到達させることが可能になる。そして、そのスロットルバルブ23の閉じ制御のみによってブレーキブースタ50の駆動に必要なブレーキ負圧Pbを得ることができ、エアコンディショナ29が不必要に駆動停止するのを防止することができるようになる。
【0063】
また、上記ステップS105の処理において、「Qfin >Q1」である旨判断されると、ステップS106に進む。こうしてステップS106に進んだときには、最終燃料噴射量Qfin が判断値Q1と判断値Q2との間の大きさということになる。ECU92は、ステップS106の処理として、エアコンディショナ29を駆動停止させる。こうしてエアコンディショナ29を駆動停止することにより、最終燃料噴射量Qfin の大きさが図7に示す判断値Q1と判断値Q2との間の波線L3に示す状態であったとしても、その状態から減少側(図中左側)へと変化する。
【0064】
更に、上記ステップS106の処理が行われた後、ステップS108〜S111等の処理に基づくスロットルバルブ23の閉じ制御が行われる。その結果、ステップS117,S118(図5)の処理によって算出される目標スロットル開度TAtrg が図7の一点鎖線L1よりも小さい値になり、ブレーキブースタ50の駆動に必要な吸気圧PM(ブレーキ負圧Pb)が確保されるようになる。
【0065】
上記のようにエアコンディショナ29を駆動停止したり、スロットルバルブ23の閉じ制御を行ったりすることで、ブレーキブースタ50の駆動に必要なブレーキ負圧Pbが確保されると、上記ステップS102の処理でYESと判断されるようになる。即ち、ステップS102の処理において、ブレーキ負圧Pbが要求値Preq に達している旨判断されてステップS112に進むようになる。
【0066】
ECU92は、ステップS112の処理で、フラグFとして「1」がRAM95の所定領域に記憶されているか否か、即ち必要なブレーキ負圧Pbを確保するためのスロットル閉じ制御中か否かを判断する。上記のようにブレーキ負圧Pbが要求値Preq に達した直後は、「F=1」であるため、ステップS112の処理でYESと判断されてステップS113に進む。ECU92は、ステップS113の処理として補正量rが「0」よりも小さいか否かを判断し、「r<0」であるならば続くステップS114の処理で現在の補正量rに所定値eを加算したものを新たな補正量rとして設定する。
【0067】
従って、ブレーキ負圧Pbが要求値Preq に達すると、ステップS114の処理によって補正量rが徐々に大きくされ、ステップS117の処理によって算出される目標スロットル開度TAtrg が徐々に大きくなる。このように目標スロットル開度TAtrg が徐々に大きくなると、スロットルバルブ23も徐々に開き側に制御されるようになる。上記ステップS114の処理で補正量rが徐々に大きくされることで「r≧0」になると、ステップS113の処理でNOと判断されてステップS115に進むようになる。
【0068】
ECU92は、ステップS115の処理として補正量rを「0」にし、続くステップS116の処理としてフラグFを「0」にセットする。こうして「F=0」とすることで、次回ステップS112に進んだときには同ステップS112でNOと判断され、ステップS115以降の処理が実行されることとなる。そして、上記のように補正量rを「0」に戻すことで、必要なブレーキ負圧Pbを確保するために閉じ側に制御されていたスロットルバルブ23が元に戻される。
【0069】
最後に、本実施形態における負圧制御装置の動作について図9のグラフを併せ参照して総括する。この図9は、「成層燃焼」時においてスロットル閉じ制御を実行したときの吸気圧PM及びブレーキ負圧Pbの推移を、エアコンディショナ29の駆動時と非駆動時とで別々に示したものである。
【0070】
図中二点鎖線L4,L5で示すように推移するブレーキ負圧Pbが、一点鎖線L6で示される要求値Preq よりも大気圧側の値になると、スロットルバルブ23の閉じ制御が実行される。エアコンディショナ29が駆動されていないときには、スロットルバルブ23の閉じ制御により、吸気圧PMが波線L8で示すように低下して要求値Preq に到達する。ブレーキ負圧Pbは、スロットルバルブ23の閉じ制御開始後、波線L8で示すように推移する吸気圧PMに近づき、最終的に同吸気圧PMと一致して推移することとなる。従って、エアコンディショナ29が駆動されていないときには、スロットル閉じ制御によってブレーキ負圧Pbが要求値Preq に達してブレーキブースタ50の駆動に必要な値になる。
【0071】
しかし、エアコンディショナ29が駆動されているときには、スロットル閉じ制御により、吸気圧PMが実線L7で示すように低下するが、要求値Preq に達することはない。この状態にあっても、ブレーキ負圧Pbは、スロットル閉じ制御開始後、実線L7で示すように推移する吸気圧PMに近づき、最終敵に同吸気圧PMと一致して推移することとなる。従って、エアコンディショナ29が駆動されているときには、スロットル閉じ制御が行われてもブレーキ負圧Pbが要求値Preq に達せず、ブレーキブースタ50を駆動するのに必要なブレーキ負圧Pbを確保することができない。
【0072】
そこで本実施形態では、ブレーキ負圧Pbを確保するためのスロットル閉じ制御が行われるとき、エアコンディショナ29が駆動されているならば同エアコンディショナ29を強制的に駆動停止する。こうしてエアコンディショナ29を駆動停止することで、スロットル閉じ制御時における吸気圧PMの推移傾向が図9に実線L7で示す状態から波線L8で示す状態へと変化し、スロットル閉じ制御によりブレーキ負圧Pbが要求値Preq に達するようになる。従って、「成層燃焼」時においても、スロットル閉じ制御に基づきブレーキブースタ50を駆動するのに必要なブレーキ負圧Pb(吸気圧PM)を確保することができるようになる。
【0073】
以上詳述した処理が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)「成層燃焼」中にブレーキブースタ50を駆動するのに必要なブレーキ負圧Pbを確保する際には、エアコンディショナ29が駆動停止された状態でスロットル閉じ制御が行われる。従って、エアコンディショナ29の駆動に基づく最終燃料噴射量Qfin の増大がなくなり、「成層燃焼」中においても上記スロットル閉じ制御によってブレーキブースタ50の駆動に必要なブレーキ負圧Pbを確保することができる。また、自動車停止中のアイドル運転時や自動車が極めて低速で走行しているときの減速時では、吸気圧PMが比較的高い値になって「成層燃焼」中において必要なブレーキ負圧Pbを確保しにくい。しかし、上記エアコンディショナ29の駆動停止処理を実行することで、上記のような運転状況であっても的確に必要なブレーキ負圧Pbを確保することができる。
【0074】
(2)エアコンディショナ29の稼働率が低く最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)が判断値Q1よりも小さいときには、エアコンディショナ29が駆動されていてもスロットル閉じ制御のみによりブレーキブースタ50の駆動に必要なブレーキ負圧Pbを確保することができる。従って、「Qfin <Q1」であるときには、「成層燃焼時」時に必要なブレーキ負圧Pbを確保するためのエアコンディショナ29の駆動停止を行わず、スロットル閉じ制御のみにより上記ブレーキ負圧Pbの確保を行う。そのため、不必要にエアコンディショナ29の駆動停止が行われるのを防止することができる。
【0075】
(3)外気温が高いときなどエアコンディショナ29の稼働率が高く最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)が判断値Q2よりも大きいときには、エアコンディショナ29の駆動が必要な状況である旨判断される。こうした状況での「成層燃焼」時の必要なブレーキ負圧Pbの確保は、エアコンディショナ29の駆動停止を禁止した状態で、燃焼方式を「成層燃焼」から「均質燃焼」へと切り換えることによって行われる。従って、「成層燃焼」によってエンジン11の燃料消費率を向上させつつ、必要なときにエアコンディショナ29が駆動停止されるのを防止し、且つブレーキブースタ50の駆動に必要なブレーキ負圧Pbを確保することができる。
【0076】
なお、本実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・最終燃料噴射量Qfin (機関負荷)が判断値Q2よりも大きいことに基づき、エアコンディショナ29の駆動が必要な状況であることを判断したが、本発明はこれに限定されない。即ち、例えば外気温と室内温とをそれぞれ測定し、それらの差が大きいときにエアコンディショナ29の駆動が必要な状況であると判断してもよい。
【0077】
・エアコンディショナ29の駆動が必要な状況であるか否か判断するための上記判断値Q2を適宜変更してもよい。
・エアコンディショナ29の駆動が必要な状況のとき、エアコンディショナ29の駆動停止を禁止するとともに、燃焼方式を「成層燃焼」から「均質燃焼」に切り換えてブレーキブースタ50の駆動に必要なブレーキ負圧Pbを確保するようにしたが、こうした処理を必ずしも行う必要はない。
【0078】
・目標スロットル開度算出ルーチンにおいて、ステップS104(図6)の処理で用いられる判断値Q1を適宜変更してもよい。
・エアコンディショナ29を駆動停止させなくても、スロットル閉じ制御のみで必要なブレーキ負圧Pbを得ることができる場合、即ち最終燃料噴射量Qfin が上記判断値Q1よりも小さい場合にはエアコンディショナ29の駆動停止を行うようにしたが、こうした処理を必ずしも行う必要はない。例えば、上記ブレーキ負圧Pbの確保のためのスロットル閉じ制御が行われるときには、必ずエアコンディショナ29の駆動を停止させるようにしてもよい。
【0079】
・スロットルバルブ23の閉じ制御に基づく吸入空気量の減量によって吸気圧PM及びブレーキ負圧Pbの確保を行ったが、本発明はこれに限定されない。即ち、スロットルバルブ23を迂回して吸気通路32に接続されるバイパス通路と、そのバイパス通路における空気流量を調節するアイドルスピードコントロールバルブとをエンジン11に適用した場合には、そのアイドルスピードコントロールバルブの閉じ制御に基づく吸入空気量の減量によって上記吸気圧PM及びブレーキ負圧Pbの確保を行ってもよい。
【0080】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、車載内燃機関の成層燃焼中にブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧を得るために、エアコンディショナの駆動が停止された状態で同機関の吸入空気量が減量されることとなる。すなわち、エアコンディショナの駆動に基づく燃料噴射量の増量がなくなり、上記吸入空気量の減量に基づき成層燃焼時においてもブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧を確保することができる。
【0081】
請求項2記載の発明によれば、エアコンディショナを駆動停止せずとも吸入空気量の減量によってブレーキブースタを駆動するのに必要なブレーキ負圧が得られるときには、エアコンディショナの駆動停止が行われないため、不必要にエアコンディショナの駆動停止が行われるのを防止することができる。
【0082】
請求項3記載の発明によれば、外気温が高いときなどエアコンディショナの駆動が必要なときには、車載内燃機関の燃焼方式が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられることでブレーキブースタを駆動するためのブレーキ負圧が確保される。従って、成層燃焼によって車載内燃機関の燃料消費率を向上させつつ、必要なときにエアコンディショナの駆動が停止されるのを防止し、且つブレーキブースタを駆動するためのブレーキ負圧を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる負圧制御装置が適用されたエンジン全体を示す断面図。
【図2】同エンジンにおける吸気及び排気ポートの形状を示すシリンダヘッドの断面図。
【図3】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図4】最終燃料噴射量算出手順を示すフローチャート。
【図5】目標スロットル開度算出手順を示すフローチャート。
【図6】目標スロットル開度算出手順を示すフローチャート。
【図7】最終燃料噴射量と目標スロットル開度のガード値との関係を示すグラフ。
【図8】最終燃料噴射量と確保できる吸気圧との関係を示すフラフ。
【図9】「成層燃焼」時においてスロットル閉じ制御を実行したときの吸気圧及びブレーキ負圧の推移を、エアコンディショナの駆動時と非駆動時とで別々に示したグラフ。
【符号の説明】
11…エンジン、14…クランクシャフト、23…スロットルバルブ、24…スロットル用モータ、29…エアコンディショナ、32…吸気通路、34…スワールコントロールバルブ(SCV)、35…スワール用モータ、36…バキュームセンサ、40…燃料噴射弁、44…スロットルポジションセンサ、49…負圧通路、50…ブレーキブースタ、50a…ブースタ圧力センサ、92…電子制御ユニット(ECU)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a negative pressure control device for an in-vehicle internal combustion engine in which stratified combustion is performed.
[0002]
[Prior art]
In general, in an in-vehicle internal combustion engine such as an automobile engine, an air-fuel mixture is formed by mixing air sucked into a combustion chamber through an intake passage and fuel injected from a fuel injection valve, and the air-fuel mixture is combusted. Driving power is obtained by burning indoors. The intake passage of such an internal combustion engine is provided with a throttle valve for adjusting the amount of air taken into the combustion chamber. By adjusting the amount of air sucked into the combustion chamber by adjusting the opening of the throttle valve, the amount of air-fuel mixture charged into the combustion chamber changes, and the output of the internal combustion engine is adjusted. Become.
[0003]
By the way, in recent years, an internal combustion engine of a type that switches a combustion system in accordance with an engine operating state has been proposed and put into practical use in order to achieve both improvement in fuel efficiency and obtaining sufficient engine output.
[0004]
These types of internal combustion engines perform “homogeneous combustion” in which a homogeneous mixture in which fuel is evenly mixed with air is burned at high rotation and high load where high output is required to obtain sufficient engine output. I have to. In this "homogeneous combustion", the fuel injected and supplied into the combustion chamber in the intake stroke of the internal combustion engine is evenly mixed with the air in the combustion chamber, and the air-fuel mixture formed from the air and fuel is ignited by the spark plug. It is executed by doing.
[0005]
Also, at low rotation and low load, where high output is not required, the fuel concentration around the spark plug is increased to improve ignitability, and the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made larger than the stoichiometric air-fuel ratio to improve fuel efficiency. Perform “stratified combustion” possible. In this "stratified combustion", the fuel injected and supplied into the combustion chamber in the compression stroke of the internal combustion engine hits a recess in the piston head and is collected around the spark plug, and is a mixture consisting of the collected fuel and air in the combustion chamber. It is executed by being ignited by a spark plug. In such “stratified combustion”, the throttle valve is controlled to open more than in the case of “homogeneous combustion” in order to increase the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture, so that the pumping loss is reduced.
[0006]
By switching the combustion method of the internal combustion engine between “homogeneous combustion” and “stratified combustion” according to the engine operating state as described above, fuel efficiency can be improved and sufficient engine output can be obtained. become.
[0007]
By the way, in an in-vehicle internal combustion engine, a brake booster that reduces the brake depressing operation force of an automobile is driven using negative pressure generated in an intake system, or an automobile air conditioner is driven based on engine output. ing. The brake booster accumulates a negative pressure generated in an intake system of an in-vehicle internal combustion engine as a brake negative pressure, and is driven by the brake negative pressure. It is also conceivable to apply such a brake booster to an internal combustion engine in which the stratified combustion is performed. However, in this case, since the opening of the throttle valve during stratified combustion becomes a value on the open side compared to homogeneous combustion, the negative pressure generated in the intake system of the in-vehicle internal combustion engine becomes the value on the atmospheric pressure side, It becomes difficult to secure the brake negative pressure necessary for driving the brake booster. In particular, it is difficult to ensure the above-described brake negative pressure during low-speed operation of the on-board internal combustion engine, such as during idling while the vehicle is stopped or when the vehicle is traveling at a very low speed.
[0008]
Therefore, conventionally, it has been proposed to control the closing of the throttle valve in order to ensure a brake negative pressure for driving the brake booster. As a device for performing such throttle valve closing control, for example, a negative pressure control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-164840 is known. In the negative pressure control device described in the publication, the throttle valve is controlled to be closed when the throttle valve is in an idle opening and the intake pressure is larger than a predetermined value.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-mentioned air conditioner is further applied to the onboard internal combustion engine, in order to obtain the engine output necessary for driving the air conditioner, the fuel injection amount is normally set when the air conditioner is operating during stratified combustion. Larger than. As a result, in order to ensure a good combustion state, the throttle valve opening cannot be reduced, and the intake pressure of the in-vehicle internal combustion engine increases, so that the brake negative pressure necessary to drive the brake booster is reduced. It will not be possible to secure.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a negative pressure control device for an in-vehicle internal combustion engine capable of obtaining a brake negative pressure required to drive a brake booster during stratified combustion. Is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the vehicle is driven by the rotation of the output shaft of the in-vehicle internal combustion engine capable of executing stratified combustion.Air conditionerWhen,During stratified combustionSaidAir conditionerMeans for increasing the fuel injection amount of the internal combustion engine when the engine is driven, a negative pressure generated in the intake system of the internal combustion engine is accumulated as a brake negative pressure, and a brake booster driven by the brake negative pressure; An intake air adjusting means for adjusting an intake air amount of the internal combustion engine; and an intake air amount of the internal combustion engine when the brake negative pressure does not reach a value necessary for operating the brake booster during stratified combustion.As long as the combustion state does not deteriorateWhen the control means for controlling the intake air adjusting means to reduce and the control of the intake air adjusting means by the control means,Air conditionerAnd stopping means for stopping the driving of the apparatus.
[0012]
According to this configuration, in order to obtain the brake negative pressure required to drive the brake booster during stratified combustion of the on-vehicle internal combustion engine,Air conditionerThe intake air volume of the engine isAs long as the combustion state does not deteriorateIt will be reduced. That is,Air conditionerThus, the increase in the fuel injection amount based on the driving of the engine is eliminated, and the brake negative pressure required to drive the brake booster can be ensured even during the stratified combustion based on the decrease in the intake air amount.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the stop means has an engine load of the internal combustion engine as the engine load.Air conditionerThe brake negative pressure for driving the brake booster can be secured only by controlling the intake air adjusting means by the control means without stopping the driving.Air conditionerThe drive was not stopped.
[0014]
According to the configuration,Air conditionerWhen the brake negative pressure necessary to drive the brake booster is obtained by reducing the intake air amount without stopping the drive,Air conditionerBecause the drive is not stopped, it is unnecessary.Air conditionerIt is possible to prevent the drive from being stopped.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the internal combustion engine switches a combustion mode between stratified combustion and homogeneous combustion,Air conditionerWhen the driving means is necessary,Air conditionerThe stop prohibiting means for prohibiting the stop of driving and the stop prohibiting meansAir conditionerAnd combustion switching means for switching the combustion system of the internal combustion engine from stratified combustion to homogeneous combustion when the drive stop of the engine is prohibited.
[0016]
According to this configuration, when the outside temperature is high,Air conditionerWhen the drive of the vehicle is required, the combustion system of the onboard internal combustion engine is switched from stratified combustion to homogeneous combustion, so that a brake negative pressure for driving the brake booster is secured. Therefore, stratified combustion improves the fuel consumption rate of the on-board internal combustion engine, and when necessaryAir conditionerIt is possible to prevent the drive of the engine from being stopped and to secure a brake negative pressure for driving the brake booster..
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an in-line four-cylinder automobile gasoline engine will be described with reference to FIGS.
[0018]
As shown in FIG. 1, the
[0019]
An
[0020]
On the other hand, a
[0021]
As shown in the figure, the
[0022]
As shown in FIG. 1, the
[0023]
In the
[0024]
An
[0025]
The driving of the
[0026]
A
[0027]
Further, a
[0028]
As shown in FIG. 1, the
[0029]
Next, the electrical configuration of the negative pressure control device for the
This negative pressure control device includes an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 92 for controlling the operating state of the
[0030]
Here, the
[0031]
A crank
[0032]
The
[0033]
The engine load of the
[0034]
When the combustion method of the
[0035]
When the combustion method of the
[0036]
During such “stratified combustion”, the fuel injected from the
[0037]
Next, a procedure for calculating the final fuel injection amount Qfin during “stratified combustion” will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a final fuel injection amount calculation routine for calculating the final fuel injection amount Qfin. The final fuel injection amount calculation routine is executed through the
[0038]
In the final fuel injection amount calculation routine, the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
When the final fuel injection amount Qfin is calculated in this way, the
[0042]
Next, a procedure for calculating the target throttle opening degree TAtrg used for throttle opening degree control during "stratified combustion" will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are flow charts showing a target throttle opening calculation routine for calculating the target throttle opening TAtrg. This target throttle opening calculation routine is executed by the
[0043]
In the target throttle opening calculation routine, the target throttle opening TAtrg is calculated by the processes of steps S117 and S118 (FIG. 5). That is, in the process of step S117, the
[0044]
Next, in the process of step S118, the
[0045]
The
[0046]
Here, the relationship between the final fuel injection amount Qfin (engine load) and the guard value G of the target throttle opening degree TAtrg is shown in the graph of FIG. 7, and the relationship between the final fuel injection amount Qfin and the intake pressure PM that can be secured is shown in FIG. This is shown in the graph of FIG. As is apparent from these graphs, the guard value G of the target throttle opening degree TAtrg shown by the solid line in FIG. 7 increases as the final fuel injection amount Qfin increases under the condition that the accelerator depression amount ACCP is constant. In addition, the intake pressure PM that can be secured, which is indicated by a solid line in FIG.
[0047]
In the graph of FIG. 7, the alternate long and short dash line L1 indicates the target throttle opening degree TAtrg when the intake pressure PM (brake negative pressure Pb) necessary for driving the
[0048]
On the other hand, when the
[0049]
Therefore, in this embodiment, when the brake negative pressure Pb necessary for driving the
[0050]
In the target throttle opening calculation routine, in steps S103 to S106 (FIG. 6), when the brake negative pressure Pb is not a value necessary for driving the
[0051]
In the target throttle opening calculation routine, the
[0052]
If it is determined in step S102 that the brake negative pressure Pb has not reached the required value Preq, the process proceeds to step S103 (FIG. 6). Thus, the process proceeds to step S103 when the intake pressure PM becomes high and the brake negative pressure Pb necessary for driving the
[0053]
The
[0054]
The
[0055]
When the process proceeds from step S108 to step S109, “1” is stored in the predetermined area of the
[0056]
Therefore, immediately after the start of the throttle closing control, the target throttle opening degree TAtrg calculated by the process of step S117 is significantly reduced by reducing the correction amount r by the process of step S109. Thereafter, the correction amount r is gradually reduced by the processing of step S110, and the target throttle opening degree TAtrg is also gradually reduced. After the target throttle opening degree TAtrg is calculated in the process of step 117, the process proceeds to step S118.
[0057]
As a process of step S118, the
[0058]
As described above, when the
[0059]
On the other hand, if it is determined in the process of step S103 (FIG. 6) that the
[0060]
The
[0061]
If it is determined in the process of step S104 that “Qfin <Q2” and the
[0062]
When the operating rate of the
[0063]
If it is determined in the process of step S105 that “Qfin> Q1”, the process proceeds to step S106. Thus, when the routine proceeds to step S106, the final fuel injection amount Qfin is a magnitude between the judgment value Q1 and the judgment value Q2. The
[0064]
Further, after the process of step S106 is performed, the closing control of the
[0065]
When the brake negative pressure Pb necessary for driving the
[0066]
In step S112, the
[0067]
Therefore, when the brake negative pressure Pb reaches the required value Preq, the correction amount r is gradually increased by the process of step S114, and the target throttle opening degree TAtrg calculated by the process of step S117 is gradually increased. Thus, when the target throttle opening degree TAtrg is gradually increased, the
[0068]
The
[0069]
Finally, the operation of the negative pressure control device in this embodiment will be summarized with reference to the graph of FIG. FIG. 9 shows the transitions of the intake pressure PM and the brake negative pressure Pb when the throttle closing control is executed during “stratified combustion”, separately for when the
[0070]
When the brake negative pressure Pb that changes as indicated by two-dot chain lines L4 and L5 in the figure becomes a value on the atmospheric pressure side than the required value Preq indicated by the one-dot chain line L6, the closing control of the
[0071]
However, when the
[0072]
Therefore, in the present embodiment, when the throttle closing control for securing the brake negative pressure Pb is performed, if the
[0073]
According to the present embodiment in which the processing detailed above is performed, the following effects can be obtained.
(1) During the “stratified combustion”, when the brake negative pressure Pb necessary for driving the
[0074]
(2) When the operating rate of the
[0075]
(3) When the operating rate of the
[0076]
In addition, this embodiment can also be changed as follows, for example.
Although it is determined that the
[0077]
The determination value Q2 for determining whether or not the
・ When the
[0078]
In the target throttle opening calculation routine, the determination value Q1 used in the process of step S104 (FIG. 6) may be changed as appropriate.
If the required brake negative pressure Pb can be obtained only by throttle closing control without stopping the operation of the
[0079]
Although the intake pressure PM and the brake negative pressure Pb are secured by reducing the intake air amount based on the closing control of the
[0080]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in order to obtain the brake negative pressure necessary for driving the brake booster during the stratified combustion of the in-vehicle internal combustion engine,Air conditionerThe intake air amount of the engine is reduced in a state where the driving of is stopped. That is,Air conditionerAccordingly, the increase in the fuel injection amount based on the driving of the engine is eliminated, and the brake negative pressure required to drive the brake booster can be secured even during the stratified combustion based on the decrease in the intake air amount.
[0081]
According to invention of
[0082]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an entire engine to which a negative pressure control apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a cylinder head showing the shape of intake and exhaust ports in the engine.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the control device.
FIG. 4 is a flowchart showing a final fuel injection amount calculation procedure.
FIG. 5 is a flowchart showing a target throttle opening calculation procedure.
FIG. 6 is a flowchart showing a target throttle opening calculation procedure.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the final fuel injection amount and the guard value of the target throttle opening.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the final fuel injection amount and the intake pressure that can be secured.
FIG. 9 is a graph showing the transition of the intake pressure and the brake negative pressure when the throttle closing control is executed during “stratified combustion”, separately when the air conditioner is driven and when it is not driven.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
成層燃焼中に前記エアコンディショナが駆動されているときには前記内燃機関の燃料噴射量を増量補正する手段と、
前記内燃機関の吸気系に生じる負圧をブレーキ負圧として蓄圧し、そのブレーキ負圧によって駆動されるブレーキブースタと、
前記内燃機関の吸入空気量を調整する吸気調整手段と、
成層燃焼中に前記ブレーキ負圧が前記ブレーキブースタを作動させるのに必要な値に達していないとき、前記内燃機関の吸入空気量を燃焼状態が悪化することのない範囲で減少させるべく前記吸気調整手段を制御する制御手段と、
前記制御手段による前記吸気調整手段の制御が行われるとき、前記エアコンディショナの駆動を停止させる停止手段と、
を備えることを特徴とする車載内燃機関の負圧制御装置。An air conditioner driven by rotation of an output shaft of an on-vehicle internal combustion engine capable of executing stratified combustion;
Means for increasing the fuel injection amount of the internal combustion engine when the air conditioner is driven during stratified combustion ;
A brake booster that accumulates the negative pressure generated in the intake system of the internal combustion engine as a brake negative pressure, and is driven by the brake negative pressure;
Intake air adjusting means for adjusting the intake air amount of the internal combustion engine;
When the brake negative pressure does not reach a value necessary for operating the brake booster during stratified combustion, the intake air adjustment is performed to reduce the intake air amount of the internal combustion engine within a range in which the combustion state does not deteriorate. Control means for controlling the means;
Stop means for stopping the driving of the air conditioner when the control of the intake air adjusting means is performed by the control means;
A negative pressure control device for an in-vehicle internal combustion engine, comprising:
請求項1記載の車載内燃機関の負圧制御装置。When the engine load of the internal combustion engine is a value that can secure a brake negative pressure for driving the brake booster only by the control of the intake air adjusting means by the control means without stopping the operation of the air conditioner. The negative pressure control device for an in-vehicle internal combustion engine according to claim 1, wherein driving of the air conditioner is not stopped.
前記内燃機関は燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えるものであって、前記エアコンディショナの駆動が必要な状態であるときに前記停止手段による前記エアコンディショナの駆動停止を禁止する停止禁止手段と、前記停止禁止手段によって前記エアコンディショナの駆動停止が禁止されたときに前記内燃機関の燃焼方式を成層燃焼から均質燃焼へと切り換える燃焼切換手段とを更に備える
ことを特徴とする車載内燃機関の負圧制御装置。The negative pressure control device for an on-vehicle internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The internal combustion engine switches a combustion method between stratified combustion and homogeneous combustion, and prohibits the air conditioner from being stopped by the stopping means when the air conditioner needs to be driven. Further comprising: stop prohibiting means; and combustion switching means for switching the combustion system of the internal combustion engine from stratified combustion to homogeneous combustion when the stop of the operation of the air conditioner is prohibited by the stop prohibiting means. Negative pressure control device for in-vehicle internal combustion engine.
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