(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時に電子スロットル弁の制御を行う内燃機関の制御装置に関し、始動時の燃焼状態を最適に制御することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】電子スロットル弁２２の開度を絞った状態で内燃機関１０を始動し、始動後開度を大きくするスロットル制御において、内燃機関１０の燃焼状態に基づいて、スロットル制御の演算周期を設定する演算周期設定手段を備える。演算周期設定手段は、燃焼状態に基づいて、スロットル制御の演算周期をクランク角同期として設定するか時間同期として設定するかを切り替える。好ましくは、燃焼状態の相関値として機関回転数ＮＥを使用し、機関回転数ＮＥが所定の下限値よりも小さい場合に、スロットル制御の演算周期を時間同期に設定する。また、内燃機関１０に作用するフリクションに基づいて、下限値を可変に設定する。【選択図】図３
2010001825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を制御するスロットル制御手段と、
前記内燃機関の燃焼状態に基づいて、前記スロットル制御手段の演算周期を、前記内燃機関のクランク軸の回転角に同期する周期（以下、クランク角同期）として設定するか、時間に同期する周期（以下、時間同期）として設定するかを切り替える演算周期設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記スロットル制御手段は、前記内燃機関の始動直後における前記スロットル弁の開度を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の機関回転数を取得する手段を含み、前記機関回転数が所定の下限値よりも小さい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関に作用するフリクションに基づいて、前記フリクションが大きいほど、前記下限値を大きな値に設定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の水温を取得する手段を含み、前記水温が低いほど、前記下限値を大きな値に設定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の補機類の駆動状況を取得する手段を含み、前記補機類が駆動している場合には、駆動していない場合に比して前記下限値を大きな値に設定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の燃焼時の筒内圧を取得する手段を含み、前記筒内圧が所定の下限値よりも小さい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の機関回転数を取得する手段を含み、前記機関回転数が所定の上限値よりも大きい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記演算周期設定手段は、前記クランク軸の角加速度を取得する角加速度取得手段を含み、前記角加速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、始動時に電子スロットル弁の制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００５−３２０９２３号公報に開示されるように、目標値の変化や制御対象の出力の変化が小さいときに、制御対象の入力を演算する周期を長くする内燃機関の制御装置が知られている。この制御装置では、より具体的には、目標バルブタイミングの変化または実バルブタイミングの変化が小さいときに、パラメータ調整機構の演算周期とコントローラの演算周期が、通常の演算周期よりも長い演算周期に設定される。これにより、可変バルブタイミング装置の制御精度を確保しながら、ＥＣＵの演算負荷を軽減することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２０９２３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２９２号公報
【特許文献３】特開２００６−２９１９４号公報
【特許文献４】特許第２８８６６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の制御には、クランク角の回転角度に同期した演算周期（以下、「クランク角同期」と称する）で演算を行う制御と、時間に同期した演算周期（以下、「時間同期」と称する）で演算を行う制御とが存在する。一般的には、内燃機関の燃焼サイクルに関連する制御には、クランク角同期で演算が行われている。
【０００５】
ここで、内燃機関の始動時における電子スロットル弁の制御においては、一般的にクランク角同期で演算が行われる。より具体的には、この制御では、イグニッションスイッチをオンした時点で電子スロットル弁の開度が全閉にされる。そして、始動後徐々にスロットル弁を開弁することにより、空燃比のバラツキを抑えながら、安定したアイドル状態に移行させることとしている。かかる制御をクランク角同期で行うと、吸気行程と同期したスロットルの開閉が可能となる。このため、機関回転数や空気量挙動の高精度な制御を行うことができる。
【０００６】
しかしながら、クランク角同期で演算を行う場合、機関回転数の大小によって演算周期が変化してしまう。このため、機関回転数が通常の始動時に想定される範囲を超えて低くなる事態が発生した場合には、制御応答性が低下して、燃焼状態の悪化に伴うエンスト等を起こすおそれがある。また、機関回転数が通常の始動時に想定される範囲を超えて高くなる事態が発生した場合には、ＣＰＵの負荷が増大して、タスク抜け等による制御不良を起こすおそれがある。このように、電子スロットル弁の制御を常にクランク角に同期した一定の演算周期で行うこととすると、始動時の燃焼状態を良好に維持することが困難となる事態が想定される。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の始動時の燃焼状態を最適に制御することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を制御するスロットル制御手段と、
前記内燃機関の燃焼状態に基づいて、前記スロットル制御手段の演算周期を、前記内燃機関のクランク軸の回転角に同期する周期（以下、クランク角同期）として設定するか、時間に同期する周期（以下、時間同期）として設定するかを切り替える演算周期設定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記スロットル制御手段は、前記内燃機関の始動直後における前記スロットル弁の開度を制御することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の機関回転数を取得する手段を含み、前記機関回転数が所定の下限値よりも小さい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関に作用するフリクションに基づいて、前記フリクションが大きいほど、前記下限値を大きな値に設定することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第３の発明において、
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の水温を取得する手段を含み、前記水温が低いほど、前記下限値を大きな値に設定することを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、第３の発明において、
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の補機類の駆動状況を取得する手段を含み、前記補機類が駆動している場合には、駆動していない場合に比して前記下限値を大きな値に設定することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明は、第１または２の発明において、
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の燃焼時の筒内圧を取得する手段を含み、前記筒内圧が所定の下限値よりも小さい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする。
【００１５】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記演算周期設定手段は、前記内燃機関の機関回転数を取得する手段を含み、前記機関回転数が所定の上限値よりも大きい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする。
【００１６】
第９の発明は、第１乃至第８の何れか１つの発明において、
前記演算周期設定手段は、前記クランク軸の角加速度を取得する角加速度取得手段を含み、前記角加速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記スロットル制御手段の演算周期を前記時間同期に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、内燃機関のスロットル弁の開度を制御するスロットル制御において、当該制御の演算周期が、前記内燃機関のクランク軸の回転角に同期する周期（クランク角同期）と、時間に同期する周期（時間同期）との間で切り替えられる。スロットル弁の制御においては、吸気行程と同期したクランク角同期で演算を行ったほうが、空気量挙動や機関回転数挙動の制御性向上が期待できる。一方において、クランク角同期による演算は、機関回転数の大小によって演算周期が変化してしまうため、内燃機関の燃焼状態によっては、クランク角同期で演算を行うよりも時間同期で演算を行ったほうが好適な場合がある。本発明によれば、内燃機関の燃焼状態に基づいて、演算周期を切り替えて設定できるので、燃焼状態が悪化する事態を効果的に抑止することができる。
【００１８】
第２の発明によれば、内燃機関の始動直後のスロットル制御において、内燃機関の燃焼状態に基づいて、該スロットル制御の演算周期をクランク角同期として設定するか時間同期として設定するかを切り替えることができる。内燃機関の始動直後においては、機関回転数が安定していない。このため、内燃機関の燃焼状態によっては、クランク角同期で演算を行うよりも時間同期で演算を行ったほうが好適な場合がある。本発明によれば、内燃機関の燃焼状態に基づいて、演算周期を切り替えることができるので、燃焼状態が悪化する事態を効果的に抑止することができる。
【００１９】
第３の発明によれば、機関回転数が所定の下限値よりも小さい場合に、制御手段の演算周期が時間同期に設定される。機関回転数が極低回転の領域において、クランク角同期による演算を行うと、制御応答性が低下して燃焼状態の悪化に伴うエンストが発生するおそれがある。本発明によれば、かかる領域において時間同期による演算を行うことができるので、制御応答性が低下して燃焼状態が悪化する事態を効果的に抑止することができる。
【００２０】
第４の発明によれば、内燃機関のフリクションの大きさに基づいて、下限値が可変に設定される。フリクションが大きい運転状態では、機関回転数が極低回転の領域でなくても、エンストの発生が懸念される。本発明によれば、演算周期の設定にフリクションの大きさが反映されるので、クランク角同期による演算領域を効果的に拡大することができる。
【００２１】
第５の発明によれば、内燃機関の水温が低いほど下限値が大きな値に設定される。水温が低い状態は、内燃機関のフリクションが大きい。このため、本発明によれば、内燃機関のフリクションが大きいほど下限値を大きく設定することができるので、燃焼状態の悪化に伴うエンストの発生を効果的に抑止することができる。
【００２２】
第６の発明によれば、補機類が駆動している場合には、該補機類が駆動していない場合に比して下限値が大きく設定される。補機類が駆動していると、内燃機関のフリクションが増加する。このため、本発明によれば、内燃機関のフリクションが大きいほど下限値を大きく設定することができるので、燃焼状態の悪化に伴うエンストの発生を効果的に抑止することができる。
【００２３】
第７の発明によれば、燃焼時の筒内圧が所定の下限値よりも小さい場合に、制御手段の演算周期が時間同期に設定される。燃焼時の筒内圧が所定の下限値よりも小さい場合には、失火等の不完全燃焼により燃焼状態が悪化していると判断することができる。このため、本発明によれば、かかる領域において時間同期による演算を行うことができるので、制御応答性が低下して燃焼状態が悪化する事態を効果的に抑止することができる。
【００２４】
第８の発明によれば、機関回転数が所定の上限値よりも大きい場合に、制御手段の演算周期が時間同期に設定される。機関回転数が通常想定される回転数よりも高回転の領域において、クランク角同期による演算を行うと、ＣＰＵの負荷が増加してタスク抜けを起こす可能性がある。本発明によれば、かかる領域において時間同期による演算を行うことができるので、ＣＰＵ負荷の増加に伴う制御不良の発生を効果的に抑止することができる。
【００２５】
第９の発明によれば、クランク軸の角加速度が所定の閾値よりも小さい場合に，時間同期による演算周期が設定される。内燃機関の燃焼状態が悪化すると、機関回転数が急激に減少するため、角加速度は減少することとなる。このため、本発明によれば、角加速度と所定の閾値を比較することにより、燃焼状態の悪化する時期を機関回転数の大小によらず判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその周辺の構造を説明するための図である。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。また、排気通路１４には排気浄化触媒３２が配置されている。
【００２８】
エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０の下流には、電子スロットル弁２２が設けられている。電子スロットル弁２２の軸の一端には、電子スロットル弁２２を駆動するアクチュエータであるスロットルモータ２４設けられており、他端には電子スロットル弁２２の開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ５２が設けられている。電子スロットル弁２２は、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度および機関に取り付けられた電子制御機器の各制御信号等から決定されたスロットル開度指令値に基づいて、スロットルモータ２４によって開閉駆動されるものである。
【００２９】
電子スロットル弁２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。また、サージタンク２８の更に下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３０が配置されている。
【００３０】
内燃機関１０は、吸気バルブ３６および排気バルブ３８を備えている。また、燃焼室内に噴霧された燃料に点火するため、内燃機関１０の筒内には点火プラグが設けられている。更に、筒内には、その内部を往復運動するピストン３４が設けられている。また、内燃機関１０には、冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ５４が取り付けられている。
【００３１】
内燃機関１０には、種々の補機類４２が接続されている。補機類４２としては、例えば、エアコンのコンプレッサ、オルタネータ、トルクコンバータ、パワーステアリングのポンプ等が挙げられる。ピストン３４には、その往復運動によって回転駆動されるクランク軸４０が連結されている。車両駆動系と上述した補機類４２は、このクランク軸４０の回転トルクによって駆動される。クランク軸４０の近傍には、クランク軸４０の回転角を検出するためのクランク角センサ５６が取り付けられている。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態の制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種センサに加え、ノッキングの発生を検知するKCSセンサや、車速、筒内圧、排気温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ（何れも図示せず）が接続されている。また、ＥＣＵ５０には、上述したスロットルモータ２４、燃料噴射弁３０、補機類４２などの各種アクチュエータが接続されている。
【００３３】
［実施の形態１の動作］
（始動時におけるスロットル制御について）
次に、図２を参照して、内燃機関１０の始動から定常のアイドル状態に移行するまでの電子スロットル弁２２の開度制御（以下、単に「スロットル制御」と称する）について説明する。図２は、スロットル制御における機関回転数ＮＥおよびスロットル開度ＴＡの変化の様子を説明するための図である。この図に示すとおり、内燃機関１０の始動は、電子スロットル弁２２が全閉された状態で行われる。より具体的には、先ず時刻ｔ１においてイグニッションスイッチがオンとされると、これと同時にスロットルモータ２４が駆動されて、電子スロットル弁２２が閉弁される。電子スロットル弁２２を閉じた状態で機関を始動すると、燃料の霧化を促進することができ、気筒間の空燃比のバラツキを抑えることができるため、始動性を良好にすることができる。また、吸気管圧力を早く低下させることができるため、早期に定常状態にすることができ、燃料噴射量、空燃比の制御性を高めることができる。
【００３４】
電子スロットル弁２２は、始動後所定のタイミング（図２では時刻ｔ２）で開弁される。より具体的には、内燃機関１０の燃焼状態と相関を有する種々の入力値に基づいて、最適な開弁時期及びスロットル開度がＥＣＵ５０において演算される。そして、演算された開弁時期およびスロットル開度となるように、スロットルモータ２４が駆動される。
【００３５】
ここで、スロットル制御の演算周期は、燃焼サイクルにおける吸気行程と同期した周期、すなわち、クランク軸４０の回転角度と同期した演算周期（クランク角同期）が好ましい。これにより、機関回転数挙動や空気量挙動等を高精度に制御することができるので、始動時の燃焼状態を最適に制御し易い。
【００３６】
しかしながら、クランク角同期で演算を行う場合、機関回転数ＮＥの大小によって演算周期が変化してしまう。このため、種々の要因により、機関回転数ＮＥが通常の始動時に想定される範囲を超えて低くなる事態が発生した場合には、制御応答性が低下してしまい、燃焼状態の悪化に伴うエンスト等を起こすおそれがある。また、反対に機関回転数ＮＥが通常の始動時に想定される範囲を超えて高くなる事態が発生した場合には、ＥＣＵ５０の演算負荷が増大してしまい、タスク抜け等の制御不良を起こすおそれがある。
【００３７】
そこで、本実施の形態１では、スロットル制御の演算周期を、機関回転数ＮＥに応じて可変に設定することとする。より具体的には、機関回転数ＮＥが所定の下限値Ｌを下回った場合には、スロットル制御の演算周期をクランク角同期から時間に同期した演算周期（時間同期）へ可変させることとする。下限値Ｌは、例えば、通常想定されるアイドル回転数よりも低い回転数（例えば、８００ｒｐｍ）に設定される。時間同期でスロットル制御を実行すると、機関回転数ＮＥが極低回転な領域であっても、機関回転数ＮＥによらず、任意の時間周期で演算を行うことができる。このため、電子スロットル弁２２の制御応答性が低下することにより内燃機関１０の燃焼状態が悪化する事態を効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、機関回転数ＮＥが所定の上限値Ｈを上回った場合には、スロットル制御の演算周期をクランク角同期から時間同期へ可変させることとする。上限値Ｈは、例えば、通常想定される始動時の吹け上がりの回転数よりも高い回転数（例えば、２０００ｒｐｍ）に設定される。時間同期でスロットル制御を実行すると、機関回転数ＮＥが極高回転な領域であっても、機関回転数ＮＥによらず、任意の時間周期で演算を行うことができる。このため、ＥＣＵ５０の演算負荷の増大によりタスク抜けが発生し、内燃機関１０の燃焼状態が悪化する事態を効果的に抑制することができる。
【００３９】
このように、内燃機関１０の始動時において、機関回転数ＮＥに応じて演算周期を可変に設定することにより、内燃機関１０の燃焼状態を常に最適に制御することができる。
【００４０】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、ＥＣＵ５０が、スロットル制御において演算周期を設定するルーチンのフローチャートである。
【００４１】
図３に示すルーチンでは、先ず、スロットル制御を実行中か否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、内燃機関１０の始動から定常のアイドル状態に移行するまでの電子スロットル弁２２の開度制御が実行中か否かが判断される。その結果、スロットル制御を実行中でないと判定された場合には、本ルーチンの制御を実行する必要がないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００４２】
一方、上記ステップ１００において、スロットル制御の実行中と判定された場合には、次のステップに移行し、機関回転数ＮＥが所定の上限値Ｈよりも大きいか否かが判定される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、クランク角センサ５６によって検出された機関回転数ＮＥと、予め実験等で設定された上限値Ｈとが比較される。その結果、機関回転数ＮＥ＞上限値Ｈの成立が認められた場合には、クランク角同期でスロットル制御を実行すると、機関回転数ＮＥの極高回転化に伴うＥＣＵ５０の演算負荷が許容範囲外となると判断されて、次のステップに移行し、時間に同期した演算周期によるスロットル制御が実行される（ステップ１０４）。
【００４３】
一方、上記ステップ１０２において、機関回転数ＮＥ＞上限値Ｈの成立が認められない場合には、クランク角同期によるＥＣＵ５０の演算負荷が許容範囲内となると判断されて、次のステップに移行し、機関回転数ＮＥが所定の下限値Ｌよりも小さいか否かが判定される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、クランク角センサ５６によって検出された機関回転数ＮＥと、予め実験等で設定された下限値Ｌとが比較される。その結果、機関回転数ＮＥ＜上限値Ｌの成立が認められた場合には、クランク角同期でスロットル制御を実行すると、機関回転数ＮＥの極低回転化に伴う制御応答性の低下が許容範囲外となると判断されて、上記ステップ１０４に移行し、時間同期によるスロットル制御が実行される。
【００４４】
一方、上記ステップ１０６において、機関回転数ＮＥ＜下限値Ｌの成立が認められない場合には、クランク角同期による制御応答性の低下が許容範囲内となると判断されて、次のステップに移行し、クランク角同期によるスロットル制御が実行される（ステップ１０８）。
【００４５】
以上説明したとおり、本実施の形態１によれば、内燃機関１０のスロットル制御において、機関回転数ＮＥが所定の下限値Ｌより小さい場合に、時間同期によるスロットル制御が行われる。このため、スロットル制御の制御応答性が低下して、燃焼状態が悪化する事態を効果的に抑止することができる。
【００４６】
また、本実施の形態１によれば、内燃機関１０のスロットル制御において、機関回転数ＮＥが所定の上限値Ｈより大きい場合に、時間同期によるスロットル制御が行われる。このため、ＥＣＵ５０の演算負荷の増大に伴う制御不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００４７】
ところで、上述した実施の形態１によれば、スロットル制御として、電子スロットル弁２２を閉弁した状態で内燃機関１０を始動し、始動後の電子スロットル弁２２の開度を徐々に開弁することとしているが、スロットル制御はこれに限られない。すなわち、内燃機関１０のスロットル弁の開度制御であれば、始動時におけるスロットル制御に限られない。
【００４８】
また、上述した実施の形態１によれば、内燃機関１０の機関回転数ＮＥと所定値との比較に基づいて、スロットル制御における演算周期を時間同期とクランク角同期との間で可変に設定することとしているが、演算周期の判断に利用可能な値は機関回転数ＮＥに限られない。すなわち、内燃機関１０の燃焼状態と相関を有する値であれば、例えば、筒内圧センサを設けた内燃機関において、燃焼時の筒内圧に基づいて演算周期を可変させてもよい。より具体的には、内燃機関１０における燃焼圧が低い場合には、失火等の不完全燃焼が発生していると判断することができる。そこで、例えば、筒内圧センサにより検出された燃焼圧が所定の下限値よりも小さい場合に、燃焼状態が悪化していると判断し、演算周期を時間同期に設定することとしてもよい。
【００４９】
尚、上述した実施の形態１においては、電子スロットル弁２２が前記第１の発明における「スロットル弁」に、スロットル制御が前記第１の発明における「スロットル制御手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０２または１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「演算周期設定手段」が実現されている。
【００５０】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第３の発明における「演算周期設定手段」が実現されている。
【００５１】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第８の発明における「演算周期設定手段」が実現されている。
【００５２】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５３】
上述した実施の形態１では、内燃機関１０のスロットル制御において、機関回転数ＮＥが所定の下限値Ｌより小さい場合に、時間同期によるスロットル制御を行うこととしている。これにより、燃焼状態の悪化によるエンストの発生を効果的に抑制することができる。
【００５４】
ここで、実施の形態１において上述したとおり、内燃機関１０のスロットル制御においては、クランク角同期で演算を行ったほうが、時間同期で演算を行うよりも空気量挙動や機関回転数挙動の制御性の向上が期待できる。
【００５５】
しかしながら、上述した実施の形態１においては、下限値Ｌを固定値として設定している。下限値Ｌは、エンスト耐性が最も低い状況、すなわち機関のフリクションが最も大きい状況を基準に設定される。したがって、内燃機関１０の暖機後の再始動等、フリクションが小さい機関状況では、エンストしない領域であるにもかかわらず、時間同期によるスロットル制御が行われる場合が想定される。
【００５６】
そこで、本実施の形態２においては、下限値Ｌを可変に設定することにより、時間同期による制御領域を拡大することとする。より具体的には、機関各部のフリクションの相関値として、水温ＴＨＷに基づいて下限値Ｌを可変に設定することとする。
【００５７】
図４は、水温ＴＨＷに対する下限値Ｌの依存性を説明するための図である。下限値Ｌは、この図に示す関係に基づいて演算される。この図に示すとおり、下限値Ｌは、水温ＴＨＷが大きくなるほど小さくなる傾向を示している。これは、内燃機関１０の暖機が進行するほど、機関の各部のフリクションが小さくなることによる。したがって、図４に示す関係に基づいて下限値Ｌを演算することにより、内燃機関１０がエンストしない範囲で、クランク角同期による演算領域を効果的に拡大することができる。
【００５８】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図５を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図５は、ＥＣＵ５０が、スロットル制御において演算周期を設定するルーチンのフローチャートである。
【００５９】
図５に示すルーチンでは、先ず、スロットル制御を実行中か否かが判定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、スロットル制御を実行中でないと判定された場合には、本ルーチンの制御を実行する必要がないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００６０】
一方、上記ステップ２００において、スロットル制御を実行中と判定された場合には、次のステップに移行し、水温ＴＨＷが取り込まれる（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、水温センサ５４の検出信号が取り込まれる。次に、下限値Ｌが演算される（ステップ２０４）。ＥＣＵ５０は、図４に示す水温ＴＨＷと下限値Ｌとの関係を記憶している。ここでは、具体的には、上記ステップ２０２において取り込まれた水温ＴＨＷに対応する下限値Ｌが、かかる関係に基づいて演算される。
【００６１】
次に、機関回転数ＮＥが所定の下限値Ｌよりも小さいか否かが判定される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、クランク角センサ５６によって検出された機関回転数ＮＥと、上記ステップ２０４において演算された下限値Ｌとが比較される。その結果、機関回転数ＮＥ＜上限値Ｌの成立が認められた場合には、クランク角同期でスロットル制御を実行すると、機関回転数ＮＥの極低回転化に伴う制御応答性の低下が許容範囲外となると判断されて、時間同期によるスロットル制御が実行される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０４と同様の処理が実行される。
【００６２】
一方、上記ステップ２０６において、機関回転数ＮＥ＜下限値Ｌの成立が認められない場合には、クランク角同期による制御応答性の低下が許容範囲内となると判断されて、次のステップに移行し、クランク角同期によるスロットル制御が実行される（ステップ２１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０８と同様の処理が実行される。
【００６３】
以上説明したとおり、本実施の形態２によれば、内燃機関１０の始動時のスロットル制御において、水温ＴＨＷに基づいて下限値Ｌが演算される。これにより、フリクションの大きさを反映した下限値Ｌを設定することができるので、エンストが起きない範囲で、クランク角同期による演算領域を最大限に拡大することができる。
【００６４】
ところで、上述した実施の形態１によれば、スロットル制御として、電子スロットル弁２２を閉弁した状態で内燃機関１０を始動し、始動後の電子スロットル弁２２の開度を徐々に開弁することとしているが、スロットル制御はこれに限られない。すなわち、内燃機関１０のスロットル弁の開度制御であれば、始動時におけるスロットル制御に限られない。
【００６５】
また、上述した実施の形態２によれば、水温ＴＨＷに基づいて、下限値Ｌを可変に設定することとしているが、下限値Ｌの演算に使用されるパラメータは水温ＴＨＷに限られない。すなわち、機関のフリクションと相関を有するのであれば、例えば、外気温ＴＨＡなどの他の検出値を用いることとしてもよいし、また、補機類４２の駆動状況等を考慮することとしてもよい。
【００６６】
図６は、水温ＴＨＷおよび補機類４２の駆動状況に対する下限値Ｌの依存性を説明するための図である。この図に示す鎖線Ｌ１は、補機類４２としてのエアコンがオフされている場合を、実線Ｌ２は、該エアコンがオンされている場合を、それぞれ示している。本実施の形態２の変形例として、この図に示す関係に基づいて、下限値Ｌ演算することができる。すなわち、この図においては、エアコンがオンされている場合の下限値Ｌは、該エアコンがオフされている場合の下限値Ｌ状況に比して、大きくなる方向にオフセットされている。これは、エアコンがオンされることにより増大したフリクションを考慮したことによる。したがって、図６に示すように、補機類４２の駆動状況を考慮することにより、機関のフリクションを更に詳細に反映した下限値Ｌを演算することができる。
【００６７】
また、機関のフリクションの大きさは、経年劣化等によっても変化する。このため、例えば、経年変化等による定常的なフリクションの変化を学習値として記憶しておき、下限値Ｌの演算の際に更に考慮に入れることとしてもよい。これにより、フリクションを考慮した下限値Ｌの演算精度を更に高めることができる。
【００６８】
尚、上述した実施の形態２においては、電子スロットル弁２２が前記第１の発明における「スロットル弁」に、スロットル制御が前記第１の発明における「スロットル制御手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「演算周期設定手段」が実現されている。
【００６９】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第５の発明における「演算周期設定手段」が実現されている。
【００７０】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００７１】
上述した実施の形態１では、内燃機関１０のスロットル制御において、機関回転数ＮＥが所定の下限値Ｌより小さい場合に、時間同期によるスロットル制御を行うこととしている。これにより、燃焼状態の悪化によるエンストの発生を効果的に抑制することができる。
【００７２】
ここで、内燃機関１０にデポジットの付着等に起因する経年劣化や突発的な不安定燃焼が発生した場合、燃焼状態の悪化を上述した機関回転数ＮＥのみで判定することが困難となる。図７は、通常時および経年劣化時における、燃焼状態の悪化前後の機関回転数ＮＥの変化を示す図である。この図中の鎖線Ｌ３は、通常時における機関回転数ＮＥの変化を示している。鎖線Ｌ３で示すとおり、通常時においては、機関回転数ＮＥが下限値Ｌよりも低下すると燃焼状態が悪化する。換言すれば、通常時に燃焼状態が悪化する機関回転数ＮＥを下限値Ｌとして設定している。
【００７３】
一方、この図中の実線Ｌ４は、経年劣化時の機関回転数ＮＥの変化を示している。内燃機関１０にデポジットの付着等に起因する経年劣化が発生すると、機関のフリクションが定常的に増加する。このため、実線Ｌ４で示すとおり、機関回転数ＮＥが下限値Ｌまで低下する前に、燃焼状態の悪化によってエンストが発生する事態が想定される。また、突発的な不安定燃焼が発生した場合には、機関回転数ＮＥの大小とは関係なく燃焼状態が悪化するおそれがある。このため、このような場合においては、機関回転数ＮＥに基づいて、燃焼状態の悪化を精度よく判断することができない。
【００７４】
そこで、本実施の形態３では、機関回転数ＮＥに加えて、クランク軸４０の角加速度ｄω／ｄｔを燃焼状態の悪化を判定するパラメータとして使用することとする。図７に示すとおり、燃焼状態が悪化すると、機関回転数ＮＥが急激に低下する。このため、角加速度ｄω／ｄｔは、燃焼状態が悪化する前後で大きく減少することとなる。したがって、角加速度ｄω／ｄｔが所定の閾値を下回ったか否かを判定することにより、燃焼状態の悪化の発生を精度よく判定することができる。
【００７５】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図８を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図８は、ＥＣＵ５０が、スロットル制御において演算周期を設定するルーチンのフローチャートである。
【００７６】
図８に示すルーチンでは、先ず、スロットル制御を実行中か否かが判定される（ステップ３００）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、スロットル制御を実行中でないと判定された場合には、本ルーチンの制御を実行する必要がないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００７７】
一方、上記ステップ３００において、スロットル制御を実行中と判定された場合には、次のステップに移行し、機関回転数ＮＥが所定の下限値Ｌ２よりも小さいか否かが判定される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、クランク角センサ５６によって検出された機関回転数ＮＥと下限値Ｌ２とが比較される。下限値Ｌ２は、上記ステップ１０６における下限値Ｌよりも大きな値として、予め実験等で設定された値が使用される。その結果、機関回転数ＮＥ＜下限値Ｌ２の成立が認められない場合には、内燃機関１０が経年劣化しているとしても、燃焼状態の悪化によるエンストの可能性はないと判断されて、次のステップに移行し、クランク角同期によるスロットル制御が実行される（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０８と同様の処理が実行される。
【００７８】
一方、上記ステップ３０２において、機関回転数ＮＥ＜上限値Ｌ２の成立が認められた場合には、燃焼状態の悪化に伴うエンストの可能性があると判断されて、次のステップに移行し、角加速度ｄω／ｄｔが演算される（ステップ３０６）。ここでは、具体的には、先ず、クランク角センサ５６の検出信号に基づいて、角速度ωが演算される。次いで、角速度ωの時間変化量としての角加速度ｄω／ｄｔが演算される。
【００７９】
図８に示すルーチンでは、次に、角加速度ｄω／ｄｔが、所定の閾値Ｗよりも小さいか否かが判定される（ステップ３０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ３０６において演算された角加速度ｄω／ｄｔと閾値Ｗとが比較される。閾値Ｗは、燃焼状態の悪化を判定するための閾値として、事前に実験等で求めた値が使用される。その結果、角加速度ｄω／ｄｔ＜閾値Ｗの成立が認められない場合には、燃焼状態の悪化に伴うエンストの可能性はないと判断されて、上記ステップ３０４に移行し、クランク角同期によるスロットル制御が実行される。
【００８０】
一方、上記ステップ３０８において、角加速度ｄω／ｄｔ＜閾値Ｗの成立が認められた場合には、燃焼状態の悪化に伴うエンストの可能性があると判断されて、次のステップに移行し、判定カウンタに＋１がカウントされる（ステップ３１０）。
【００８１】
次に、判定カウンタが所定の閾値Ｊよりも大きいか否かが判定される（ステップ３１２）。ここでは、具体的には、上記ステップ３１０において積算された判定カウンタと閾値Ｊとが比較される。閾値Ｊは、誤判定を防止するために設定する閾値であり、実験等により予め設定された値が使用される。その結果、判定カウンタ＞閾値Ｊの成立が認められない場合には、上記ステップ３０４に移行し、クランク角同期によるスロットル制御が実行される。
【００８２】
一方、上記ステップ３１２において、判定カウンタ＞閾値Ｊの成立が認められた場合には、燃焼状態の悪化に伴うエンストが発生すると判断されて、次のステップに移行し、時間同期によるスロットル制御が実行される（ステップ３１４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０４と同様の処理が実行される。
【００８３】
以上説明したとおり、本実施の形態３によれば、機関回転数ＮＥの大きさだけでなく、更に角加速度ｄω／ｄｔの大きさに基づいて、燃焼状態が判断される。このため、経年劣化等が発生している場合においても、燃焼状態が悪化するタイミングを精度よく判定することができる。したがって、かかるタイミングで時間同期によるスロットル制御を実行することにより、エンストの発生を効果的に回避することができる。
【００８４】
ところで、上述した実施の形態１によれば、スロットル制御として、電子スロットル弁２２を閉弁した状態で内燃機関１０を始動し、始動後の電子スロットル弁２２の開度を徐々に開弁することとしているが、スロットル制御はこれに限られない。すなわち、内燃機関１０のスロットル弁の開度制御であれば、始動時におけるスロットル制御に限られない。
【００８５】
尚、上述した実施の形態３においては、電子スロットル弁２２が前記第１の発明における「スロットル弁」に、スロットル制御が前記第１の発明における「スロットル制御手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３０４、３０８、または３１２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「演算周期設定手段」が実現されている。
【００８６】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３０６の処理を実行することにより、前記第９の発明における「角加速度取得手段」が、上記ステップ３０８の処理を実行することにより、前記第９の発明における「演算周期設定手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置及びその周辺の構成を説明するための図である。
【図２】内燃機関１０のスロットル制御を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】下限値Ｌの水温ＴＨＷに対する依存性を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】下限値Ｌの補器類の駆動に対する依存性を説明するための図である。
【図７】通常時および経年劣化時における、燃焼状態の悪化前後の機関回転数ＮＥの変化を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３において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】
【００８８】
１０  内燃機関
２２  電子スロットル弁
２４  スロットルモータ
２８  サージタンク
４０  クランク軸
４２  補機類
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２  スロットル開度センサ
５４  水温センサ
５６  クランク角センサ
ω  角速度
ｄω／ｄｔ  角加速度
【図１】
2010001825.tif 000003
【図２】
2010001825.tif 000004
【図３】
2010001825.tif 000005
【図４】
2010001825.tif 000006
【図５】
2010001825.tif 000007
【図６】
2010001825.tif 000008
【図７】
2010001825.tif 000009
【図８】
2010001825.tif 000010