(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標アイドル回転速度となるように内燃機関のアイドル回転速度のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置において、
アイドル回転速度制御の要求点火時期と最終点火時期とが一致しないときには、前記アイドル回転速度のフィードバック制御を停止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
目標アイドル回転速度となるように内燃機関のアイドル回転速度のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置において、
アイドル回転速度制御の要求トルクと実トルクとが一致しないときには、前記アイドル回転速度のフィードバック制御を停止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記フィードバック制御は、積分制御により行われる
請求項１又は２に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】
本発明は、目標アイドル回転速度となるように内燃機関のアイドル回転速度のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等に見られるように、車載等の内燃機関では、目標アイドル回転速度となるようにアイドル回転速度のフィードバック制御、いわゆるＩＳＣ（Ｉｄｏｌ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フィードバックが行われている。ＩＳＣフィードバックでは、実アイドル回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に応じて機関負荷（吸入空気量等）を調節することで、実アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に近づけるようにしている。
【０００３】
またＩＳＣフィードバック時には、目標アイドル回転速度を得るために必要な機関トルク（ＩＳＣ要求トルク）を求めるようにしている。そしてそのＩＳＣ要求トルクが得られる点火時期（ＩＳＣ要求点火時期）を求め、実点火時期をＩＳＣ要求点火時期とするようにもしている。
【０００４】
ところで、機関運転状況によっては、外乱により制御に乱れが生じ、ＩＳＣフィードバックの制御性が悪化することがある。そこで、機関運転状況によってＩＳＣフィードバックを一時停止することがある。例えば特許文献２に記載の内燃機関の制御装置では、シフトダウン時には、機関負荷の急激な低下が生じ、その結果、実アイドル回転速度と目標アイドル回転速度との偏差が急激に拡大して、ＩＳＣフィードバックの制御性が悪化するため、シフトダウンの検出に応じてＩＳＣフィードバックを一時停止することがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−３２４６８４号公報
【特許文献２】特開平０２−０７０９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、点火時期には、失火やトルク発生効率等の制約による設定可能範囲の制限が定められており、そうした点火時期の制限のため、ＩＳＣ要求トルクが実現できないことがある。アイドル回転速度は、こうした場合のＩＳＣ要求トルクの実現エラーによっても上下する。そして、このときのアイドル回転速度の変化分をそのままＩＳＣフィードバックに反映してしまえば、フィードバック補正項の絶対値、特にフィードバック積分項の絶対値が不適切に大きくなったり、小さくなったりして、制御性が悪化する。
【０００７】
こうしたＩＳＣ要求トルクの実現エラーに起因した制御性の悪化は、例えばＩＳＣ要求トルクの実現エラー発生の蓋然性がある機関運転領域では、ＩＳＣフィードバックを禁止することで回避することが可能となる。しかしながら、そうした場合には、ＩＳＣフィードバックの実行領域が限定されてしまって、その実行領域外では、エンジンストールが発生し易くなってしまうようになる。
【０００８】
また上記制御性の悪化は、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーの影響がＩＳＣフィードバックに反映され難くなるように、ＩＳＣフィードバックのフィードバックゲインを予め小さくしておくことでもその回避が可能となる。しかしながら、そうした場合には、目標アイドル回転速度に対する実アイドル回転速度の応答性が低下して、やはりエンジンストールが発生し易くなってしまう。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、アイドル運転時のエンジンストール耐性をより高めることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
目標アイドル回転速度となるように内燃機関のアイドル回転速度のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置としての請求項１に記載の発明は、上記課題を解決するため、アイドル回転速度制御の要求点火時期と最終点火時期とが一致しないときには、アイドル回転速度のフィードバック制御を停止するようにしている。
【００１１】
上記構成では、目標アイドル回転速度を得るために必要な機関トルク（ＩＳＣ要求トルク）の得られる点火時期であるアイドル回転速度制御の要求点火時期（ＩＳＣ要求点火時期）が、点火時期として実際に設定される最終点火時期と一致しているか否かが判定されるようになる。こうしたＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期との不一致、一致によれば、ＩＳＣ要求トルクの実現エラー発生の有無を的確に判断することができるようになる。
【００１２】
そして上記構成では、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが不一致となり、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーが発生していると判断されるときには、ＩＳＣフィードバックを停止するようにしている。こうして目標アイドル回転速度へのアイドル回転速度の追従性が低下されれば、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーに起因したアイドル回転速度の変化分のＩＳＣフィードバックへの反映が抑えられるようになる。
【００１３】
こうした上記構成では、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーが実際に生じるときにのみ、ＩＳＣフィードバックの停止がなされるため、それ以外の状況では、制限を受けることなく、ＩＳＣフィードバックを行うことが可能となる。そのため、上記構成では、ＩＳＣフィードバックの実行領域を可能な限り拡大したり、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーが無いときのフィードバックゲインをより大きくしたりすることが可能となる。したがって上記構成によれば、アイドル運転時のエンジンストール耐性をより高めることができるようになる。
【００２０】
また目標アイドル回転速度となるように内燃機関のアイドル回転速度のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置としての請求項２に記載の発明は、上記課題を解決するため、アイドル回転速度制御のＩＳＣ要求トルクと実トルクとが一致しないときには、アイドル回転速度のフィードバック制御を停止するようにしている。
【００２１】
上記構成では、アイドル回転速度を得るために必要なＩＳＣ要求トルクと実トルクとが不一致であることからＩＳＣ要求トルクの実現エラーが判断されるようになる。そしてＩＳＣ要求トルクの実現エラー時には、ＩＳＣフィードバックが停止されるようになる。こうしてＩＳＣフィードバックが停止されれば、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーに起因したアイドル回転速度変化のＩＳＣフィードバックへの反映が抑えられるようになる。
【００２２】
こうした上記構成では、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーが実際に生じるときにのみ、ＩＳＣフィードバックが停止されるため、それ以外の状況では、制限を受けることなく、ＩＳＣフィードバックを行うことが可能となる。そのため、上記構成では、ＩＳＣフィードバックの実行領域を可能な限り拡大したり、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーが無いときのフィードバックゲインをより大きくしたりすることが可能となる。したがって上記構成によれば、アイドル運転時のエンジンストール耐性をより高めることができるようになる。
【００２７】
ＩＳＣフィードバックをＰＩ制御やＰＩＤ制御などの積分制御により行う場合には、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーによるアイドル回転速度の変化がフィードバックに反映されてしまうと、フィードバック積分項の絶対値が不適切に大きくなったり、小さくなったりして、制御性に悪影響が及ぶことになる。そのため、上記のような本発明の内燃機関の制御装置は、請求項３によるような、ＩＳＣフィードバックを積分制御により行う装置への適用が特に好適なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の適用される内燃機関の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施の形態に適用されるＩＳＣフィードバックルーチンのフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態に適用されるＩＳＣフィードバックルーチンのフローチャート。
【図４】本発明の第３実施形態に適用されるＩＳＣフィードバックルーチンのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態の制御装置の適用される内燃機関の吸気通路１には、その上流から順に、吸気を浄化するエアクリーナー２、吸入空気量を検出するエアフローメーター３、吸入空気量を調節するスロットルバルブ５が設けられている。スロットルバルブ５は、スロットルモーター４により駆動され、スロットルセンサー６によりその開度が検出されるようになっている。また吸気通路１は、スロットルバルブ５の下流において、燃料を噴射するインジェクター９が配置された吸気ポート７を介して燃焼室８に接続されている。
【００３１】
内燃機関の燃焼室８には、空気と燃料との混合気を点火する点火プラグ１０が設置されている。そして燃焼室８は、排気ポート１１を介して排気通路１２に接続されている。
排気通路１２には、その内部を流れる排気の酸素濃度から燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比センサー１３、及び排気を浄化する触媒コンバーター１４が設置されている。
【００３２】
以上のように構成された内燃機関は、電子制御ユニット１５により制御されている。電子制御ユニット１５は、機関制御に係る各種演算処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリー（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）を備えている。こうした電子制御ユニット１５には、上記エアフローメーター３、スロットルセンサー６及び空燃比センサー１３に加え、内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサー１６等の各種センサーの検出信号が入力されている。そして電子制御ユニット１５は、それらセンサーの検出結果に基づいて、スロットルモーター４、インジェクター９、点火プラグ１０等の各種アクチュエーターの駆動回路に指令信号を出力することで機関制御を行っている。
【００３３】
また電子制御ユニット１５は、機関制御の一環として、アイドル回転速度のフィードバック制御、すなわちＩＳＣフィードバックを行うようにしている。このＩＳＣフィードバックは、目標アイドル回転速度と実アイドル回転速度との偏差に応じてスロットルバルブ５の開度をフィードバック調整することで行われる。なお、本実施の形態では、こうしたＩＳＣフィードバックを、ＰＩ制御やＰＩＤ制御のような積分制御によって行うようにしている。
【００３４】
一方、ＩＳＣフィードバックに際しては、目標アイドル回転速度から同目標アイドル回転速度の得られる機関トルク（ＩＳＣ要求トルク）を算出し、そのＩＳＣ要求トルクが得られるように点火時期の調節が行われるようにもなっている。このときの点火時期の設定は、上記ＩＳＣ要求トルクの得られる点火時期（ＩＳＣ要求点火時期）を機関回転速度及び機関負荷に基づいて算出することで行われる。
【００３５】
ただし、一定の時期を超えて点火時期を遅角すると、点火不良による失火が発生するようになる。そこで点火時期には、点火時期が失火発生領域まで遅角されないように、遅角ガードが行われるようになっている。
【００３６】
またＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  ａｄｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｂｅｓｔ  Ｔｏｒｑｕｅ）点を超えて点火時期を進角すると、機関トルクの発生効率が低下するようになる。そこで点火時期には、ＭＢＴ点を超えて進角されないように、進角ガードが行われるようにもなっている。
【００３７】
更に点火時期には、ＲＯＭのデータ化けにより点火時期に不適切な値が設定されないように、進角／遅角ガードが行われる。またフェール時には、点火時期の制御範囲を制限するため、点火時期の進角／遅角ガードが行われることがある。
【００３８】
そこで実際に設定される点火時期、すなわち最終点火時期は、上記のような各種のガード処理をＩＳＣ要求点火時期に施すことで求められるようになっている。そのため、ガードにかかった場合には、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが一致しなくなることがあり、そうした場合には、ＩＳＣ要求トルクを実現できないことになる。
【００３９】
こうしたＩＳＣ要求トルクの実現エラーによっては、アイドル回転速度が上下するようになる。例えば実トルクがＩＳＣ要求トルクよりも高ければ、アイドル回転速度は上昇するようになる。また実トルクがＩＳＣ要求トルクよりも低ければ、アイドル回転速度は低下するようになる。こうしたＩＳＣ要求トルクの実現エラーに起因したアイドル回転速度の変化がＩＳＣフィードバックに反映されてしまえば、フィードバック補正項の絶対値が、特に、フィードバック積分項の絶対値が不適切に増大されて、ＩＳＣフィードバックの制御性が悪化する。そしてその結果、エンジン回転速度が吹き上がってしまい易くなる。
【００４０】
そこで、本実施の形態では、以下の態様でＩＳＣフィードバックを行うことで、エンジンストール耐性を確保するようにしている。すなわち、本実施の形態では、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期との不一致からＩＳＣ要求トルクの実現エラーの有無を判定するようにしている。そしてＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期との不一致が発生したときには、ＩＳＣフィードバックのフィードバックゲインを小さくすることで、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーに起因したアイドル回転速度の変化がＩＳＣフィードバックに与える影響を低減するようにしている。
【００４１】
図２に、本実施の形態に適用されるＩＳＣフィードバックルーチンの処理手順を示す。本ルーチンは、内燃機関のアイドル運転時に、電子制御ユニット１５により一定の制御周期毎に繰り返し実施されるものとなっている。
【００４２】
さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、現状の機関回転速度及び機関負荷からＩＳＣ要求点火時期が算出される。このときのＩＳＣ要求点火時期は、目標アイドル目標回転速度から求められるＩＳＣ要求トルクを実現するために必要な点火時期として算出されている。
【００４３】
続くステップＳ１０１においては、上述したような各種のガード処理をＩＳＣ要求点火時期に施して最終点火時期が算出される。そしてステップＳ１０２において、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが不一致であるか否かの判定が行われる。
【００４４】
ここで、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが一致していれば（Ｓ１０２：ＮＯ）、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーは発生していないとして、フィードバックゲインを通常の値に設定してのＩＳＣフィードバックが実行される（Ｓ１０３）。
【００４５】
一方、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが不一致であれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーは発生しているとして、フィードバックゲインを通常の値よりも小さい値に設定してのＩＳＣフィードバックが実行される（Ｓ１０４）。
【００４６】
以上の本実施の形態の内燃機関の制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが一致しないときには、すなわちＩＳＣ要求トルクの実現エラーが実際に発生したときには、ＩＳＣフィードバックのフィードバックゲインを小さくするようにしている。そしてそれにより、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーに起因したＩＳＣフィードバックの制御性の悪化を抑制するようにしている。そのため、ＩＳＣ要求トルクの実現エラー発生の蓋然性がある機関運転領域でも、ＩＳＣフィードバックを行うことが可能となり、ＩＳＣフィードバックの実行領域が拡大されるようになる。またＩＳＣ要求トルクの実現エラーが発生していない限りは、フィードバックゲインを大きくしてＩＳＣフィードバックを行うことができるようになる。したがって、本実施の形態によれば、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーによる制御性の悪化を回避しながらも、アイドル運転時のエンジンストール耐性を高めることができるようになる。
【００４７】
（２）本実施の形態では、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期との不一致により、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーを確認するようにしている。そのため、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーの確認を、容易かつ的確に行うことができるようになる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した第２の実施の形態を、図３を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４９】
第１の実施の形態では、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーの発生時には、ＩＳＣフィードバックのフィードバックゲインを小さくして、それにより目標アイドル回転速度へのアイドル回転速度の追従性が低下するように、ＩＳＣフィードバックの制御態様を変更するようにしていた。これに対して本実施の形態では、ＩＳＣフィードバックの制御性が悪化するＩＳＣ要求トルクの実現エラー発生時には、ＩＳＣフィードバックを停止するようにしている。
【００５０】
図３に、本実施の形態に適用されるＩＳＣフィードバックルーチンの処理手順を示す。本ルーチンは、内燃機関のアイドル運転時に、電子制御ユニット１５により一定の制御周期毎に繰り返し実施されるものとなっている。
【００５１】
さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ２００において、現状の機関回転速度及び機関負荷からＩＳＣ要求点火時期が算出される。このときのＩＳＣ要求点火時期は、目標アイドル目標回転速度から求められるＩＳＣ要求トルクを実現するために必要な点火時期として算出されている。
【００５２】
続くステップＳ２０１においては、上述したような各種のガード処理をＩＳＣ要求点火時期に施して最終点火時期が算出される。そしてステップＳ２０２において、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが不一致であるか否かの判定が行われる。
【００５３】
ここで、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが一致していれば（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーは発生していないとして、ＩＳＣフィードバックが実行される（Ｓ２０３）。
【００５４】
一方、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期とが不一致であれば（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーは発生しているとして、ＩＳＣフィードバックの実行が停止される（Ｓ２０４）。
【００５５】
以上のような本実施の形態によっても、上記（１）及び（２）と同様、あるいはそれに準じた効果を奏することができる。
（第３の実施の形態）
次に、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した第３の実施の形態を、図４を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５６】
第１及び第２の実施の形態では、ＩＳＣ要求点火時期と最終点火時期との不一致により、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーを確認するようにしていた。これに対して本実施の形態では、内燃機関の実トルクを求めるとともに、その実トルクとＩＳＣ要求トルクとの不一致により、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーを確認するようにしている。
【００５７】
なお、本実施の形態では、実トルクを次の態様で求めるようにしている。まず、現状の機関回転速度及び機関負荷から現状の機関運転状況におけるＭＢＴ点トルクを算出する。次に、点火時期からトルクの発生効率を算出する。そして算出したＭＢＴ点トルクとトルク発生効率とを積算することで、実トルクが求められるようになっている。
【００５８】
図４に、本実施の形態に適用されるＩＳＣフィードバックルーチンの処理手順を示す。本ルーチンは、内燃機関のアイドル運転時に、電子制御ユニット１５により一定の制御周期毎に繰り返し実施されるものとなっている。
【００５９】
さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ３００において、目標アイドル回転速度からＩＳＣ要求トルクが算出される。このときのＩＳＣ要求トルクは、目標アイドル目標回転速度の実現に必要な機関トルクとして算出されている。
【００６０】
続くステップＳ３０１においては、上述した態様で実トルクが求められる。そしてステップＳ３０２において、ＩＳＣ要求トルクと実トルクとが不一致であるか否かの判定が行われる。
【００６１】
ここで、ＩＳＣ要求トルクと実トルクとが一致していれば（Ｓ３０２：ＮＯ）、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーは発生していないとして、フィードバックゲインを通常の値に設定してのＩＳＣフィードバックが実行される（Ｓ３０３）。
【００６２】
一方、ＩＳＣ要求トルクと実トルクとが不一致であれば（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーは発生しているとして、フィードバックゲインを通常の値よりも小さい値に設定してのＩＳＣフィードバックの実行、あるいはＩＳＣフィードバックの実行の停止が行われる（Ｓ３０４）。
【００６３】
以上のような本実施の形態によっても、上記（１）と同様、あるいはそれに準じた効果を奏することができる。
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
【００６４】
・上記実施の形態では、ＩＳＣフィードバックを積分制御により行うようにしていたが、ＩＳＣフィードバックを積分制御以外の制御、例えばＰＤ制御などで行うようにしても良い。そうした場合であれ、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーによっては、ＩＳＣフィードバックの制御性が悪化する。そのため、上記態様でＩＳＣ要求トルクの実現エラー時に、ＩＳＣフィードバックのフィードバックゲインを小さくしたり、ＩＳＣフィードバックを停止したりすれば、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーによる制御性の悪化を回避しながらも、アイドル運転時のエンジンストール耐性を高めることができるようになる。
【００６５】
・上記実施の形態では、ＩＳＣフィードバックのフィードバックゲインを小さくしたり、ＩＳＣフィードバックを停止したりすることで、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーによる制御性の悪化を回避するようにしていた。もっとも、それら以外の態様であれ、ＩＳＣ要求トルクの実現エラー時に目標アイドル回転速度へのアイドル回転速度の追従性が低下するようにＩＳＣフィードバックの制御態様を変更すれば、ＩＳＣ要求トルクの実現エラーによる制御性の悪化を回避することは可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１…吸気通路、２…エアクリーナー、３…エアフローメーター、４…スロットルモーター、５…スロットルバルブ、６…スロットルセンサー、７…吸気ポート、８…燃焼室、９…インジェクター、１０…点火プラグ、１１…排気ポート、１２…排気通路、１３…空燃比センサー、１４…触媒コンバーター、１５…電子制御ユニット、１６…クランク角センサー。
【図１】
0005644384.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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