(57)【要約】【課題】使用に伴ってフリクションが低下した状態であっても、適切な回転数に機関回転数を制御でき、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】ＥＣＵは、ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされてから更新されておらず（ステップＳ１でＹＥＳ）、かつ、機関回転数が目標アイドル回転数より大きい所定機関回転数以上である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、初期学習値を減量補正して機関回転数を抑制する抑制制御（ステップＳ４、Ｓ５）を、ＩＳＣ学習制御（ステップＳ７で許可）に先だって開始する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関回転数を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
アイドリング中の前記機関回転数を目標アイドル回転数に一致させるようにスロットル開度を設定し、設定した前記スロットル開度またはこれと相関を有する空気流量をＩＳＣ学習値として記憶するＩＳＣ学習制御を実行する内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、
前記ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされてから更新されておらず、かつ、前記機関回転数が前記目標アイドル回転数より大きい所定機関回転数以上である場合、
前記初期学習値を減量補正して前記機関回転数を抑制する抑制制御を、前記ＩＳＣ学習制御に先だって開始することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記機関回転数が大きくなるほど、前記初期学習値を減量補正する補正量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
所定の補正終了条件を満たした場合に前記抑制制御を終了し、
前記補正終了条件は、前記機関回転数が前記目標アイドル回転数に収束すること、または、前記学習値が更新されたこと、の何れか一方であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記所定機関回転数を車両状態に基づいて設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の制御装置として特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、内燃機関のアイドル運転時における実機関回転速度がその目標回転速度と一致するように機関制御量を調節するＩＳＣ制御と、スロットルバルブの開度と同スロットルバルブを通過する吸気の量との関係を学習するスロットル学習制御と、を実行する。
【０００３】
また、この内燃機関の制御装置は、機関出力軸に作用するフリクションを学習する機関フリクション学習制御と、機関回転速度が予め定めた所定速度以上になったときに内燃機関への燃料噴射を一時的に停止させるフューエルカットを実行する過回転防止制御と、を実行する。
【０００４】
また、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、ＩＳＣ制御の実行中にフューエルカットが複数回実行されたときにスロットル学習制御の学習値を初期値にリセットし、リセットの後にフューエルカットの実行が繰り返されたときには、機関フリクション学習制御の学習値を初期値にリセットする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置にあっては、リセットを行った場合の学習値の初期値は、未使用の状態での各部のフリクション等を考慮してエンジンストールを防止することを優先して決定されており、内燃機関の使用に伴った経年劣化を考慮して設定されたものではない。すなわち、内燃機関は生産当初と比較して、使用に伴って摩擦面の平滑化や潤滑油の粘度低下により各部のフリクションが小さくなる。
【０００７】
このため、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置にあっては、フリクションが低下した状態において学習値が初期値にリセットされた場合、機関回転数が大きい状態が継続してしまう。また、機関回転数が大きい状態が継続することで、適切な目標アイドル回転数に収束するのに長い時間を要してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、使用に伴ってフリクションが低下した状態であっても、適切な回転数に機関回転数を制御でき、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する内燃機関の制御装置の発明の一態様は、内燃機関の機関回転数を制御する制御部を備え、前記制御部は、アイドリング中の前記機関回転数を目標アイドル回転数に一致させるようにスロットル開度を設定し、設定した前記スロットル開度またはこれと相関を有する空気流量をＩＳＣ学習値として記憶するＩＳＣ学習制御を実行する内燃機関の制御装置であって、前記制御部は、前記ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされてから更新されておらず、かつ、前記機関回転数が前記目標アイドル回転数より大きい所定機関回転数以上である場合、前記初期学習値を減量補正して前記機関回転数を抑制する抑制制御を、前記ＩＳＣ学習制御に先だって開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明によれば、使用に伴ってフリクションが低下した状態であっても、適切な回転数に機関回転数を制御でき、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を搭載する車両の構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の補正係数算出マップを示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置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、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の動作による、各状態におけるスロットル開度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の機関回転数を制御する制御部を備え、制御部は、アイドリング中の機関回転数を目標アイドル回転数に一致させるようにスロットル開度を設定し、設定したスロットル開度またはこれと相関を有する空気流量をＩＳＣ学習値として記憶するＩＳＣ学習制御を実行する内燃機関の制御装置であって、制御部は、ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされてから更新されておらず、かつ、機関回転数が目標アイドル回転数より大きい所定機関回転数以上である場合、初期学習値を減量補正して機関回転数を抑制する抑制制御を、ＩＳＣ学習制御に先だって開始することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、使用に伴ってフリクションが低下した状態であっても、適切な回転数に機関回転数を制御でき、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができる。
【実施例】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。
【００１４】
図１において、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両１は、内燃機関２と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００１５】
内燃機関２は、ピストンが気筒内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行なう４サイクルのエンジンによって構成されている。
【００１６】
各気筒に収納されたピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復動をクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。
【００１７】
したがって、内燃機関２は、気筒内の燃焼室２５で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストンを往復動させ、コネクティングロッドを介してクランクシャフトを回転させることにより、車両１を駆動させる駆動力を発生するようになっている。
【００１８】
内燃機関２の吸気ポートには、空気を燃焼室２５に導入するための吸気マニホールド３１が設けられている。吸気マニホールド３１は、外気を吸入するための吸気管３２に接続されている。すなわち、吸気マニホールド３１は、吸気管３２と各気筒の吸気ポートとを連通している。
【００１９】
吸気マニホールド３１の上流部は、空気を一時的に貯留するサージタンクを形成している。吸気マニホールド３１の上流部には、吸気圧力センサ２７が設けられており、この吸気圧力センサ２７は、吸気マニホールド３１の圧力を検出し、検出信号をＥＣＵ３に送信する。
【００２０】
吸気管３２には、内燃機関２の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ３３が設けられている。スロットルバルブ３３は、電子制御スロットルバルブとして構成されており、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、内燃機関２の吸入空気量を調整するようになっている。
【００２１】
スロットルバルブ３３には、スロットル開度センサ２８が設けられており、このスロットル開度センサ２８は、スロットルバルブ３３の開度を検出し、検出信号をスロットル開度としてＥＣＵ３に送信する。
【００２２】
吸気管３２の新気が導入される方向を吸気方向としたとき、スロットルバルブ３３よりも吸気方向の上流側には、エアフローセンサ２１が設けられている。エアフローセンサ２１は、内燃機関２に流入する空気の流量を検出する。
【００２３】
内燃機関２の排気ポートには、燃焼室２５のなかで混合気の燃焼によって発生した排気ガスを車外に排出するための排気マニホールド４１が設けられている。排気マニホールド４１は、排気管４２に接続されている。すなわち、排気マニホールド４１は、排気管４２と各気筒の排気ポートとを連通している。
【００２４】
この排気管４２には、三元触媒４３と、空燃比センサ４４と、酸素センサ４５とが設けられている。三元触媒４３は、内燃機関２の燃焼室２５から排出された排気ガス、すなわち既燃ガスを浄化するようになっている。
【００２５】
ここで、排気ガスが排出される方向を排気方向としたとき、空燃比センサ４４は、三元触媒４３よりも排気方向の上流側に設けられている。また、酸素センサ４５は、三元触媒４３よりも排気方向の下流側に設けられている。
【００２６】
空燃比センサ４４および酸素センサ４５は、排気ガスに含まれる酸素濃度を検出することで、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側またはリーン側の何れ側であるかを検出し、検出信号をＥＣＵ３に送信する。
【００２７】
酸素センサ４５は、空燃比に対して理論空燃比を基準にしてリッチ側とリーン側とで出力が急変する出力特性を有する酸素センサである。また、空燃比センサ４４は、酸素濃度に対してリニアな出力特性を有するセンサである。
【００２８】
燃料タンク５１は、内燃機関２の燃料としてのガソリンを常圧状態で貯留するものである。燃料タンク５１に貯留されているガソリンは、燃料ポンプ５１ａにより圧送され、各気筒の吸気ポートに設けられたインジェクタ２４から吸気ポートに噴射される。
【００２９】
この内燃機関２は、可変バルブタイミング機構２６を吸気側と排気側にそれぞれ備えており、この可変バルブタイミング機構２６をＥＣＵ３により制御することで、吸気タイミングと排気タイミングおよびバルブオーバーラップ量を調整可能になっている。
【００３０】
燃料タンク５１には、蒸発燃料を吸着するキャニスタ５２が接続されている。キャニスタ５２には、パージ配管５３が接続され、パージ配管５３のキャニスタ５２が接続されたのと反対端は吸気マニホールド３１が接続されている。キャニスタ５２内に吸着された蒸発燃料は、パージガスとして空気とともにパージ配管５３を介して吸気マニホールド３１に導入される。
【００３１】
パージ配管５３には、パージバルブ５４が設けられている。パージバルブ５４は、ＥＣＵ３によって開閉が制御される。ＥＣＵ３は、パージバルブ５４の開閉を制御することで吸気マニホールド３１へのパージガスの導入量を制御する。
【００３２】
ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【００３３】
ＥＣＵ３のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。
【００３４】
ＥＣＵ３の入力ポートには、上述のエアフローセンサ２１、空燃比センサ４４、酸素センサ４５に加え、アクセル開度センサ２２、アイドルスイッチ２９、クランク角センサ２３等の各種センサ類が接続されている。
【００３５】
アクセル開度センサ２２は、アクセルペダル２２Ａの操作量を表すアクセル開度を検出し、検出信号をＥＣＵ３に送信する。アイドルスイッチ２９は、アクセルペダル２２Ａが踏み込まれていない場合に、オン信号をＥＣＵ３に送信する。
【００３６】
クランク角センサ２３は、内燃機関２のクランクシャフトの回転角度を検知するようになっている。ＥＣＵ３は、クランク角センサ２３から入力される検知結果に基づき内燃機関２の機関回転数（機関回転速度）を算出するようになっている。
【００３７】
さらに、ＥＣＵ３は、エアフローセンサ２１からの信号に基づいて単位時間当たりの吸入空気の量（吸入空気量）を算出するようになっている。一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、インジェクタ２４、スロットルバルブ３３、パージバルブ５４等の各種装置が接続されている。
【００３８】
ＥＣＵ３は、内燃機関２のアイドリング中の機関回転数を目標アイドル回転数に一致させるようにスロットル開度を設定する。そして、ＥＣＵ３は、設定したスロットル開度をＩＳＣ学習値として記憶および保持するＩＳＣ学習制御を実行する。なお、ＩＳＣ学習値は、スロットル開度の代わりに、このスロットル開度と相関を有する空気流量であってもよい。
【００３９】
以上のように構成された本実施例に係る内燃機関の制御装置による動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
図２において、ＥＣＵ３は、ＩＳＣ学習値が初期学習値から更新されているか否かを判別し（ステップＳ１）、更新されていない場合は、アイドルスイッチ２９がオンであるか否かを判別する（ステップＳ２）。ステップＳ１でＩＳＣ学習値が更新されていると判別した場合、またはステップＳ２でアイドルスイッチ２９がオフであると判別した場合、ＥＣＵ３は今回の動作を終了する。
【００４１】
ステップＳ２でアイドルスイッチ２９がオンであると判別した場合、ＥＣＵ３は、機関回転数が所定機関回転数以上であるか否かを判別し（ステップＳ３）、所定機関回転数以上である場合は、減量補正係数を決定し（ステップＳ４）、この減量補正係数を初期学習値に乗算することで、初期学習値を減量補正する（ステップＳ５）。
【００４２】
ＥＣＵ３は、機関回転数が所定機関回転数未満となるまで、ステップＳ４、Ｓ５を繰り返す。このステップＳ４、Ｓ５は、本発明における抑制制御を構成する。初期学習値を減量補正して機関回転数を抑制する抑制制御は、後述するステップＳ９によって終了されるまで継続される。
【００４３】
ステップＳ３で機関回転数が所定機関回転数未満であると判別した場合、ＥＣＵ３は、ＩＳＣ学習を開始可能な学習条件が成立しているか否かの判別を繰り返す（ステップＳ６）。学習条件は、車両状態に応じて異なる複数のＩＳＣ学習値ごとに、複数の条件がある。
【００４４】
例えば、冷却水温が低く冷機状態、および冷却水温が高く暖機完了状態にそれぞれ対応する学習条件がある。また、内燃機関の運転領域（機関回転数、機関負荷、トルク等）ごとに学習条件がある。また、変速機の変速段または変速比、エアコン等の補機の作動の有無ごとに学習条件がある。
【００４５】
ステップＳ６で学習条件が成立している場合は、ＥＣＵ３は、初回のＩＳＣ学習制御、すなわち初回学習を許可する（ステップＳ７）。
【００４６】
ステップＳ７に次いで、ＥＣＵ３は、ＩＳＣ学習が完了したか否かの判別を繰り返し（ステップＳ８）、ＩＳＣ学習が完了した場合は初期学習値の減量補正を終了し（ステップＳ９）、図２のフローチャートを終了する。
【００４７】
なお、ステップＳ２でアイドルスイッチ２９がオンであるか否かを判別しているのは、その後のステップＳ３で機関回転数が所定機関回転数以上であると判別された場合に、これが運転者の要求（アクセルペダル操作）によるものか否かを区別するためである。
【００４８】
また、ステップＳ３で閾値として用いられる所定機関回転数は、車両状態に基づいて設定することが好ましい。例えば、シフトレンジがＲ（後進）レンジまたはＤ（前進）レンジ等の走行レンジのときは所定機関回転数を低い値に設定し、シフトレンジがＰ（駐車）レンジまたはＮ（ニュートラル）レンジ等の非走行レンジのときは所定機関回転数を高い値に設定してもよい。
【００４９】
また、ステップＳ３では、機関回転数を所定機関回転数と比較する代わりに、実際の機関回転数と目標回転数との差回転を所定の閾値と比較してもよい。ただし、この場合は、補機の作動状態が切り替わったこと等により目標回転数が急変すると、目標回転数と機関回転数との差回転も急変してしまう。このため、このような急変に影響されることなく機関回転数を収束できるように配慮して、制御を行うことが望ましい。
【００５０】
図３は、図２のステップＳ４で減量補正係数を算出するときに参照されるマップである。このマップは予め実験等により求められ、ＥＣＵ３に記憶されている。
【００５１】
このマップには、減量補正係数と機関回転数との相関が定められており、機関回転数が所定機関回転数未満の領域では減量補正係数が１．０（減量補正なし）で、機関回転数が所定機関回転数以上の領域では、機関回転数が大きくなるほど減量補正係数が小さくなるように定められている。言い換えると、機関回転数が大きくなるほど、初期学習値を減量補正する補正量が大きくなっている。
【００５２】
図２の動作について図４のタイミングチャートを参照して説明する。このタイミングチャートは、ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされてから更新されていない状態において、内燃機関２を始動した後の状態変化を示している。
【００５３】
より詳しくは、このタイミングチャートは、機関回転数、抑制制御フラグ、学習許可フラグの経時変化を示している。ここで、抑制制御フラグは、図２のフローチャートのステップＳ３において機関回転数が所定機関回転数以上であると判定されたときに成立する。また、学習許可フラグは、図２のフローチャートのステップＳ６で学習条件が成立していると判定されてステップＳ７で初回学習が許可されたときに成立する。
【００５４】
時刻ｔ１において、補機の負荷等の外乱が入力されたことに起因して、実線で示すように機関回転数が上昇する。その後、時刻ｔ２において、機関回転数が所定機関回転数以上に上昇したことで抑制制御フラグが成立し、抑制制御が開始される。
【００５５】
この抑制制御では、ＩＳＣ学習値に対する減少補正により、機関回転数が抑制される。これにより、機関回転数が目標機関回転数に収束し、時刻ｔ３で学習許可フラグが成立する。なお、このタイミングチャートでは、補機の負荷等の外乱が入力されず、機関回転数が大きく上昇しなかった場合を破線で示している。
【００５６】
図５において、ＩＳＣ学習値に関する各状態における、スロットル開度の一例を示している。図５の縦軸はスロットル開度であり、横軸は、左からＩＳＣ学習値の学習後の状態、ＩＳＣ学習値の初期学習値へのリセット後（学習前）の状態、抑制制御の実行後の状態である。
【００５７】
また、各状態は、何れもエアコンが作動しており、シフトレンジがＤレンジである場合を示している。なお、縦軸は、スロットル開度に代えて、スロットル開度と相関を有する空気流量であってもよい。
【００５８】
図５において、ＩＳＣ学習値の学習後では、学習値と、エアコンが作動していることによるＡ／Ｃ補正分の補正量と、シフトレンジがＤレンジであることによるＤレンジ補正分の補正量との和が、スロットル開度となる。
【００５９】
また、初期学習値へのリセット後（学習前）では、初期学習値と、Ａ／Ｃ補正分の補正量と、Ｄレンジ補正分の補正量との和が、スロットル開度となる。抑制制御の実行後では、減量補正された初期学習値と、Ａ／Ｃ補正分の補正量と、Ｄレンジ補正分の補正量との和が、スロットル開度となる。
【００６０】
初期学習値は、内燃機関２が工場で生産されてから初回始動する際の、フリクションが高い状態でのストールを防止するため、燃費や静粛性に優れるアイドル回転数よりも大きな値となっている。このため、学習により得たＩＳＣ学習値は、初期学習値よりも小さな値になる。
【００６１】
ここで、ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされた場合、初回の学習は機関回転数が安定していることを条件として行われる。そのため、機関回転数の収束前は、初回の学習が未実施であり、初期学習値も未更新である。
【００６２】
そこで、本実施例では、ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされてから更新されていない状態で、機関回転数が収束しない場合は、初期学習値に対して減量補正係数を乗算し、減量補正された初期学習値を用いて制御を行うことで機関回転数を収束させ、初回の学習を早期に実施できるようにしている。
【００６３】
このように、本実施例では、ＥＣＵ３は、アイドリング中の機関回転数を目標アイドル回転数に一致させるようにスロットル開度を設定し、設定したスロットル開度またはこれと相関を有する空気流量をＩＳＣ学習値として記憶するＩＳＣ学習制御を実行する。
【００６４】
そして、ＥＣＵ３は、ＩＳＣ学習値が初期学習値にリセットされてから更新されておらず、かつ、機関回転数が目標アイドル回転数より大きい所定機関回転数以上である場合、初期学習値を減量補正して機関回転数を抑制する抑制制御を、ＩＳＣ学習制御に先だって開始する。
【００６５】
本実施例によれば、初期学習値を減量補正して機関回転数を抑制しているので、補機の駆動状態等に影響されることなく適切に機関回転数を抑制できる。すなわち、補機の負荷分を考慮した過剰な補正量で機関回転数を抑制するものではないため、過剰な補正量により内燃機関２がストールすることなく、適切な回転数に機関回転数を制御できる。また、機関回転数を抑制することで、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができる。
【００６６】
この結果、使用に伴ってフリクションが低下した状態であっても、適切な回転数に機関回転数を制御でき、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができる。
【００６７】
また、本実施例では、ＥＣＵ３は、機関回転数が大きくなるほど、初期学習値を減量補正する補正量を大きくする。
【００６８】
本実施例によれば、機関回転数が大きくなるほど、大きな補正量で初期学習値を減量補正されるので、速やかに機関回転数を収束させることができる。
【００６９】
また、本実施例では、ＥＣＵ３は、所定の補正終了条件を満たした場合に抑制制御を終了する。補正終了条件は、機関回転数が目標アイドル回転数に収束すること、または、学習値が更新されたこと、の何れか一方である。
【００７０】
本実施例によれば、機関回転数が目標アイドル回転数に収束すること、または、学習値が更新されたこと、の何れか一方の成立まで抑制制御が継続されるので、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができ、ＩＳＣ学習制御によるＩＳＣ学習値の更新を確実に行うことができる。
【００７１】
また、本実施例では、ＥＣＵ３は、所定機関回転数を車両状態に基づいて設定する。
【００７２】
本実施例によれば、車両状態ごとの全てのＩＳＣ学習値に対して、ＩＳＣ学習制御が行われる条件を早期に成立させることができる。
【００７３】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００７４】
２  内燃機関
３  ＥＣＵ（制御部）
【図１】
2018091168.tif 000003
【図２】
2018091168.tif 000004
【図３】
2018091168.tif 000005
【図４】
2018091168.tif 000006
【図５】
2018091168.tif 000007