(57)【要約】      （修正有）【課題】デポジットが堆積しても、スロットル弁の開弁特性を精度よく補正する。【解決手段】第１スロットル開度θ１における学習値に加え、デポジットの堆積による影響の大きいスロットル弁の開度領域（スロットル開度θ２〜θ３の間）において最小となるスロットル開度θ２における学習値と最大となるスロットル開度θ３における学習値とを用い、所定の２次曲線に近似された特性となるようにスロットル流量特性を補正する。これによって、デポジットが堆積しても、スロットル弁の開弁特性を精度よく補正することができ、スロットル弁の全ての開度領域の空気流量の補正をデポジットの堆積に応じて精度よく行うことが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置されたスロットル弁と、スロットル弁の通過する空気流量を検出する空気流量検出手段と、を有し、スロットル開度と空気流量との相関を表すスロットル流量特性に基づいて、運転状態に応じた目標スロットル開度が決定される内燃機関の制御装置において、
上記スロットル流量特性は、所定のアイドル状態におけるスロットル開度である第１スロットル開度と、上記第１スロットル開度よりも小さい任意の第２スロットル開度と、上記第１スロットル開度よりも大きく、上記スロットル弁近傍に堆積したデポジット影響を受けない所定の第３スロットル開度と、における空気流量の学習値を用いて、所定の２次曲線に近似した特性となるように補正されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記第２スロットル開度は、上記スロットル弁の全閉時の開度であ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】
上記スロットル流量特性における全閉時の空気流量は、上記スロットル弁近傍にデポジットの堆積がない初期状態における全閉時の空気流量を第２スロットル開度における空気流量の学習値の大きさに応じて補正することで算出されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記スロットル流量特性は予めマップ化されており、空気流量の学習値に応じて複数枚のマップの中から選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記スロットル流量特性は、上記第３スロットル開度以下となるスロットル弁の開度領域が、空気流量の学習値に応じて選択可能となるよう複数枚にマップ化されていることを特徴とする請求項４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、学習値に応じてスロットル開度が補正される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、スロットル弁の近傍に堆積するデポジットの影響を軽減すべく、学習値によるスロットル弁の開度補正を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献１においては、特定の学習点における学習値を用いて基準となる初期曲線を略平行移動することによりスロットル弁の開弁特性を補正しており、学習点以外の開度における流量特性が必ずしも精度良く補正されているとはいえず、改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、スロットル開度と空気流量との相関を表すスロットル流量特性に基づいて、運転状態に応じた目標スロットル開度が決定される内燃機関の制御装置において、上記スロットル流量特性は、所定のアイドル状態におけるスロットル開度である第１スロットル開度と、上記第１スロットル開度よりも小さい任意の第２スロットル開度と、上記第１スロットル開度よりも大きく、上記スロットル弁近傍に堆積したデポジット影響を受けない所定の第３スロットル開度と、における空気流量の学習値を用いて、所定の２次曲線に近似した特性となるように補正されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スロットル弁の全ての開度領域の空気流量の補正をデポジットの堆積に応じて精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置のシステム構成図。
【図２】スロットル流量特性の一例を示した説明図。
【図３】スロットル弁とデポジットとの位置関係を開度別に模式的に示した説明図。
【図４】学習値を用いたスロットル流量特性の補正例を模式的に示した説明図。
【図５】本発明に係る内燃機関の制御装置の制御の一例を示したブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る内燃機関１の制御装置を示すシステム構成図である。内燃機関１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続され、かつ排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【０００９】
吸気通路４には、吸気流量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ７が設けられているとともに、制御信号によりアクチュエータ８を介してＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）９により開度制御される電子制御式のスロットル弁１０が配置されている。スロットル弁１０は、当該スロットル弁１０の開度（スロットル開度）を検出するスロットルセンサ１１を一体に備えており、その検出信号に基づいて、スロットル開度が目標開度にクローズドループ制御される。
【００１０】
排気通路６には、各気筒の排気を集合させる排気マニホルド１２の下流側に、排気浄化用の触媒コンバータ１３が設けられている。
【００１１】
触媒コンバータ１３の上流位置及び下流位置には、それぞれ空燃比を検出するための空燃比センサ１４、１５が設けられている。空燃比センサ１４、１５は、空燃比のリッチ、リーンのみを検出する酸素センサであってもよく、あるいは、空燃比の値に応じた出力が得られる広域型空燃比センサであってもよい。
【００１２】
燃焼室２の頂部には、点火プラグ１６が配置されている。また、燃焼室２の吸気通路４側の側部に、当該燃焼室２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１７が配置されている。
【００１３】
また、内燃機関１には、機関回転速度およびクランク角位置を検出するためのクランク角センサ１８や、運転者により操作されるアクセルペダルの開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ１９等の各種センサ類が設けられている。
【００１４】
エアフローメータ７やクランク角センサ１８等の各種センサ類の検出信号は、ＥＣＵ９に入力されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備えている。ＥＣＵ９は、上述した各種センサ類からの検出信号に基づいて、燃料噴射弁１７の噴射量や噴射時期、点火プラグ１６による点火時期、スロットル開度等を制御する。
【００１５】
このＥＣＵ９は、空気流量が目標値となるようにスロットル弁１０を制御するにあたって、スロットル開度と空気流量との相関を表すスロットル流量特性に基づいてスロットル開度の目標値を設定している。このスロットル流量特性は、所定の２次曲線に近似された特性を有するものであって、スロットル開度が予め設定された所定の第１〜第３スロットル開度（詳細は後述）となった際の空気流量の学習値を用いて補正される。
【００１６】
図２、図３に示すように、スロットル弁１０近傍の吸気通路４内壁にデポジット３１が堆積すると、堆積したデポジット３１の影響により同一のスロットル開度であっても空気流量が変化する。図２中の特性線Ｌ１はデポジット３１の堆積がない初期状態におけるスロットル流量特性を示し、図２中の特性線Ｌ２は、所定量のデポジット３１の堆積がある状態におけるスロットル流量特性を示している。
【００１７】
図２、図３において、スロットル弁１０の全閉位置をスロットル開度θ０、スロットル弁１０の弁体先端が堆積したデポジット３１の頂点付近に近接する位置をスロットル開度θｎ、スロットル弁１０を通過する空気の流速が音速状態（ソニック状態）から脱する位置をスロットル開度θｍとする。
【００１８】
図２、図３に示すように、スロットル弁１０近傍にデポジット３１が堆積している場合、スロットル開度θｎからスロットル開度θｍの間のスロットル弁１０の開度領域では、スロットル弁１０の先端とデポジット３１との隙間が、上記初期状態におけるスロットル弁１０の先端と吸気通路４内壁との隙間に比べて小さくなるため、スロットル弁１０を通過する空気流量が相対的に減少する。
【００１９】
スロットル開度θｎにおいては、スロットル弁１０の先端がデポジット３１の頂点付近に近接することになるため、空気流量がデポジット３１の堆積の影響を大きく受けることになる。
【００２０】
スロットル開度θｍよりも大きいスロットル弁１０の開度領域では、幾何学的にも堆積しているデポジット３１の影響が大きく低下するため、空気流量が上記初期状態における空気流量に漸近する。つまり、スロットル開度θｍよりも大きいスロットル弁１０の開度領域では、デポジット３１が堆積していても、空気流量への影響は殆どなくなる。
【００２１】
スロットル流量特性は、堆積したデポジット３１の影響を受けるスロットル弁１０の開度領域にあっては、スロットル弁１０を通過する空気流量がスロットル弁１０位置における流路断面積と等価なる。この流路断面積は、縦軸を流路断面積、横軸をスロットル開度とする直交座標系において縦軸下方に向かって凸の２次曲線で表させる。そこで、本実施例では、このようなスロットル弁１０の物理現象に近似させるべく、縦軸を空気流量（要求トルク）、横軸をスロットル開度とする直交座標系において、縦軸下方に向かって凸の所定の２次曲線に近似するように学習値（空気流量）を用いてスロットル流量特性を補正する。
【００２２】
図４を用いて、本実施例におけるスロットル流量特性の補正について説明する。ここで、内燃機関１の運転状態が所定のアイドル状態（例えば、Ｎレンジ、無負荷）のときのスロットル開度を第１スロットル開度θ１とし、スロットル弁１０全閉状態（０ｄｅｇ）のスロットル開度を第２スロットル開度θ２とし、スロットル弁１０を通過する空気の流速が音速状態（ソニック状態）から脱するスロットル開度を第３スロットル開度θ３とする。なお、スロットル開度θが第３スロットル開度θ３以下となるスロットル弁１０の開度領域では、実質的な流路断面積が小さいためスロットル弁１０を通過する空気の流速が音速状態（ソニック状態）となっている。第３スロットル開度θ３は、予め実験等によって検証可能であり、スロットル全閉を０ｄｅｇとすると、例えば、約２０ｄｅｇ程度の値である。
【００２３】
例えば、第１スロットル開度θ１における空気流量がデポジット３１の堆積に応じた空気流量となるように、上記初期状態におけるスロットル流量特性（特性線Ｌ３）を第１スロットル開度θ１における学習値を用いて略平行移動させるような補正（図４中の特性線Ｌ４に相当）を行うと、スロットル弁１０の全ての開度領域で、第１スロットル開度θ１における学習値に応じた補正となってしまう。そのため、補正に用いる学習値自体の信頼性は高いものの、スロットル弁１０の全ての開度領域で、デポジット３１の堆積に応じた空気流量の補正を精度よく行うことはできない。なお、アイドル状態は運転状態が安定した状態であるため、第１スロットル開度θ１における空気流量の学習値の信頼性は高いものとなる。
【００２４】
そこで、本実施例では、学習値の信頼性が高い第１スロットル開度θ１における学習値に加え、デポジット３１の堆積による影響の大きいスロットル弁１０の開度領域（スロットル開度θ２〜θ３の間）においてスロットル開度が最小となるスロットル開度θ２における学習値とスロットル開度が最大となるスロットル開度θ３における学習値とを用いることで、図４中の特性線Ｌ５に示すようにスロットル流量特性を補正する。
【００２５】
第１スロットル開度θ１、第２スロットル開度θ２及び第３スロットル開度θ３における空気流量の学習は、それぞれ所定の学習条件が成立した際に実施される。
【００２６】
第２スロットル開度θ２における学習（第２スロットル開度学習）は、例えば、内燃機関１停止時に所定の条件が成立してスロットル弁１０を全閉位置まで強制的に制御した際に実施される。
【００２７】
第２スロットル開度学習時の空気流量が上記初期状態の第２スロットル開度θ２における空気流量よりも大きい場合には、第２スロットル開度θ２における空気流量が「０」となるように、スロットル流量特性を補正する。
【００２８】
第２スロットル開度学習時の空気流量が上記初期状態の第２スロットル開度θ２における空気流量よりも小さい場合には、第２スロットル開度θ２における空気流量が、上記初期状態の第２スロットル開度θ２における空気流量から第２スロットル開度学習時の空気流量を減じた量となるように、スロットル流量特性を補正する。なお、第２スロットル開度学習時の空気流量が上記初期状態の第２スロットル開度θ２における空気流量よりも小さい場合にも、第２スロットル開度θ２における空気流量が「０」となるように、スロットル流量特性を補正するようにしてもよい。
【００２９】
第１スロットル開度θ１における学習（第１スロットル開度学習）は、例えば、内燃機関１暖機完了後のアイドル運転中に実施される。スロットル流量特性は、第１スロットル開度学習時の空気流量が第１スロットル開度θ１における空気流量となるように補正される。
【００３０】
第３スロットル開度θ３における学習（第３スロットル開度学習）は、例えば、内燃機関１暖機完了後に実施される。スロットル流量特性は、第３スロットル開度学習時の空気流量が第３スロットル開度θ３における空気流量となるように補正される。
【００３１】
第１スロットル開度θ１と第２スロットル開度θ２の間の領域については、所定の２次曲線に近似した特性となるよう、傾きを変化させるようにスロットル流量特性の補正を行う。第１スロットル開度θ１と第３スロットル開度θ３の間についても、所定の２次曲線に近似した特性となるよう、傾きを変化させるようにスロットル流量特性の補正を行う。換言すると、第１スロットル開度θ１、第２スロットル開度θ２及び第３スロットル開度θ３の３点以外のスロットル開度では、空気流量がデポジット３１が堆積した際のスロットル弁１０の物理現象に近似する２次曲線と一致するように補正される。これによって、学習点以外のスロットル開度における空気流量についても精度よく推定する。
【００３２】
本実施例において、スロットル流量特性は、具体的には、スロットル開度と空気流量を関連づけた格子状のマップとしてＥＣＵ９内に保存されている。マップ化されたスロットル流量特性は、上記初期状態に対応するマップの他に、上述した各学習値に対応する複数枚マップとして予め用意されている。つまり、学習値が更新される毎に、最新の学習値に対応するスロットル流量特性のマップが選択される。
【００３３】
このように補正されたスロットル流量特性は、図４中の特性線Ｌ５のような特性となり、少ない学習点での学習で、スロットル弁１０の全ての開度領域の空気流量の補正をデポジット３１の堆積に応じて精度よく行うことが可能となる。
【００３４】
そのため、デポジット３１が付着しても、運転状態に応じた空気量を精度よく供給することが可能となり、内燃機関の運転性能の悪化を抑制することができる。
【００３５】
また、学習値を用いて目標スロットル開度を直接演算しようとすると、演算式内に平方根が存在することになるため、誤演算時に、補正量の過不足が大きくなってしまう虞がある。しかしながら、本実施例では、スロットル流量特性がマップ化されているため、このマップを用いることで、誤演算による運転性能への跳ね返りを防止することができる。
【００３６】
なお、第３スロットル開度θ３よりも大きいスロットル弁１０の開度領域では、空気流量がデポジット３１の堆積の影響をほとんど受けることはないので、スロットル流量特性をマップ化するにあたって、第３スロットル開度θ３以下のスロットル弁１０の開度領域についてのみ、各学習値に対応するように複数枚のマップを用意するようにしてもよい。すなわち、上記初期状態におけるスロットル流量特性に対応するマップのうち、第３スロットル開度θ３以下のスロットル弁１０の開度領域についてのみ、学習値に応じて使用するマップを選択するようにしてもよい。
【００３７】
また、第１スロットル開度θ１で学習された第１学習値、第２スロットル開度θ２で学習された第２学習値及び第３スロットル開度θ３で学習された第３学習値の３点を通る下に向かって凸の２次曲線となるように、上記初期状態におけるスロットル開度と空気流量との相関を示すスロットル流量特性を補正するようにしてもよい。
【００３８】
そして、第２スロットル開度をスロットル全閉位置ではなく、第１スロットル開度θ１よりも小さい任意の開度とすることも可能である。
【００３９】
図５は、学習値によって補正されたスロットル流量特性を用いたスロットル弁１０の制御の一例を示したブロック図である。
【００４０】
Ｓ１１では、アクセル開度センサ１９の検出信号に基づき、トルク要求の面積換算値であるトルク面積換算値を算出する。Ｓ１２では、アイドル時の回転数とアイドル時の目標回転数との回転数差の面積換算値である要求最終開口面積を算出する。Ｓ１３では、トルク面積換算値に要求最終開口面積を加算する。Ｓ１４では、Ｓ１３での演算結果を基本総開口面積とする。Ｓ１５では、基本総開口面積に、学習値によって補正されたスロットル流量特性に基づいて算出される空気量学習補正値を加算して開口面積を算出し、所定の開口面積−目標スロットル開度変換テーブルを用いて、開口面積を目標スロットル開度に変換する。なお、上記空気量学習補正値は、例えば、デポジット３１の堆積量と基本総開口面積とを対応させたマップから算出されるものである。デポジット３１の堆積量は、学習値によって補正されたスロットル流量特性と、上記初期状態におけるスロットル流量特性と、から算出可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…内燃機関
４…吸気通路
７…エアフローメータ
９…ＥＣＵ
１０…スロットル弁
１１…スロットルセンサ
１９…アクセル開度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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