(57)【要約】【課題】本発明は、エンジン始動時のハンチング及び違和感を抑えるため、エンジン冷間始動時のアイドル回転数フィードバックゲインを変化させ、目標回転数への収束を迅速化した内燃機関の制御装置を実現することを目的とする。【解決手段】エンジン冷間始動時に吸入空気量によりアイドル回転数をフィードバックする制御装置において、空気量をステップ的に変更した場合の回転数挙動によって、フィードバックゲインを設定して成るように構成する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷間始動時に吸入空気量によりアイドル回転数をフィードバックする制御装置において、
空気量をステップ的に変更した場合の回転数挙動によって、フィードバックゲインを設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
エンジン始動後所定時間以内に回転数が目標アイドル回転数よりも所定回転数低くなった時点で目標偏差分に相当する空気量をステップ的に入力することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
エンジン冷間始動時に吸入空気量によりアイドル回転数をフィードバックする制御装置において、
空気量をステップ的に変更した場合の回転数挙動によって、フィードバックゲインを設定する際、空気量の変更による、回転数変動を押さえるために、点火時期を見込みで制御あるいは点火時期による回転数フィードバックを実施し、その点火時期変化分を回転数変化量に換算して、回転数変化量に上乗せしたものを、フィードバックゲイン算出に使用することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。詳しくは、エンジン冷間始動時のアイドル回転数をフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のアイドル時吸気量及び点火時期を制御して回転数を一定に保つ装置としては、図７に示すようなものがある。これは同図に示すように、エンジン１００の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０１はエンジン始動時に回転数に応じてエンジンの電子スロットル弁１０２の開度を調節してエンジン回転数を目標回転数に制御する吸気量目標回転数制御と、機関点火時期を調節してエンジン回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御を行うものである。
【０００３】
そして、ＥＣＵ１０１は、エンジン始動操作（クランキング）開始時からのエンジン吸入空気量の積算値を算出し、この積算値がスロットル弁１０２の下流側の吸気通路１０３の容積に到達したときに上記回転数制御を開始する。これにより、始動時にスロットル弁１０２の下流側の吸気通路に貯溜されていた空気がエンジン１００に吸入されることによる回転数の急上昇が終了した時点から回転数制御を開始することができるため、短期間でエンジン回転数を目標回転数に収束させることができるというものである。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９０５８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のようなアイドル回転数制御においては、吸入空気量によるアイドル回転数フィードバックを実施する場合、エンジン冷間アイドルにおいて、アイドル回転数フィードバックゲイン固定では、回転数がハンチングしたり、目標回転数への収束が遅かったりするという問題がある。これは、エンジン冷間アイドルの応答性が変化し、アイドル回転数フィードバックゲインの要求値が変わってくるので、アイドル回転数フィードバックゲイン固定では、フィードバックゲインが小さすぎたり、大きすぎたりするためである。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、エンジン始動時のハンチング及び違和感を抑えるため、エンジン冷間始動時のアイドル回転数フィードバックゲインを変化させ、目標回転数への収束を迅速化した内燃機関の制御装置を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１は、エンジン冷間始動時に吸入空気量によりアイドル回転数をフィードバックする制御装置において、空気量をステップ的に変更した場合の回転数挙動によって、フィードバックゲインを設定することを特徴とする。また、請求項２は、エンジン始動後所定時間以内に回転数が目標アイドル回転数よりも所定回転数低くなった時点で目標偏差分に相当する空気量をステップ的に入力することを特徴とする。また、請求項３は、エンジン冷間始動時に吸入空気量によりアイドル回転数をフィードバックする制御装置において、空気量をステップ的に変更した場合の回転数挙動によって、フィードバックゲインを設定する際、空気量の変更による、回転数変動を押さえるために、点火時期を見込みで制御あるいは点火時期による回転数フィードバックを実施し、その点火時期変化分を回転数変化量に換算して、回転数変化量に上乗せしたものを、フィードバックゲイン算出に使用することを特徴とする。
【０００８】
この構成を採ることにより、エンジン始動時のハンチング及び違和感を抑え、目標回転数への収束を迅速化した内燃機関の制御装置を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置の好適な実施形態を示す構成図である。同図は燃料噴射および点火時期等の制御を行う制御装置に本発明を適用した実施形態を示している。
【００１０】
このエンジン１は、燃料噴射を行うインジェクタ５を備えていわゆる燃料噴射式であり、インジェクタ５は燃焼室２とエアクリーナ３とを連通している吸気通路４に設けられている。このインジェクタ５には燃料通路２０が接続されており、燃料を吸気通路４内に噴射するので吸気と混合し、その霧化燃料が燃焼室２に導かれる。
【００１１】
吸気通路４には、エアクリーナ３を介して吸入される吸気の流量を検知するエアフロメータ６，吸気の温度を検知する吸気温度センサ７，吸気の流量を適宜に調節するためのスロットル弁８及びインジェクタ５が、エアクリーナ３側から順に設けられている。スロットル弁８には、その開度を検知するスロットル開度センサ９及びそれが全開か否かを検知するアイドルスイッチ１０とが付設されている。また吸気通路４にはスロットル弁８を迂回するバイパス通路１１が設けられており、そのバイパス通路１１に、アイドル回転時の吸気量を適切に調節するためのアイドル調節弁１２が配設されている。
【００１２】
燃焼室２においては、吸気通路４との連通部に吸気弁１３が、そして排気通路１４との連通部に排気弁１５が各々設けられており、また所定部に点火プラグ１６が配設されている。さらにエンジン１の側壁には冷却水の温度を検知する水温センサ１７が設けられている。
【００１３】
排気通路１４には、空燃比を判断するため排気中の酸素濃度を検知するＯ２センサ１８が設けられており、そのＯ２センサ１８の下流側に、排気浄化のための触媒コンバータ１９が配設されている。
【００１４】
インジェクタ５に至る燃料通路２０は燃料タンク２１に連通されているが、その途中に燃料ポンプ２２，燃料フィルタ２３及び燃料圧力を調節するための燃圧レギュレータ２４が、燃料タンク２１側から順に配設されている。燃圧レギュレータ２４は、ダイヤフラムで内部が二室に隔絶されており、燃料通路２０と非接続側の室に、吸気付圧を導入するためのエア通路２５が接続されていて、燃料圧力を吸気通路４内の圧力に対して一定差圧に調整し、余った燃料は戻し通路２６を通して燃料タンク２１へ戻すようになっている。このエア通路２５は、スロットル弁８下流の吸気通路４に接続されて開口しており、その途中には燃料圧力を上昇させるため吸気負圧の導入を阻止する燃圧調節弁２７が配設されている。
【００１５】
各気筒の点火プラグ１６はデストリビュータ２８を介してイグニッションコイル２９の二次側と接続されており、イグニッションコイル２９に誘起した高電圧を爆発行程となる気筒の点火プラグ１６へ適宜に分配できるようになっている。デストリビュータ２８にはデストリビュータ軸の回転を検知する回転センサ３０が付設されており、当該検知信号から１のクランク角度及び回転数をコンピユータ３１によって検出するようになっている。
【００１６】
エンジン１の各部は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよびＩ／Ｏポートを備えたコンピュータ３１によって適宜に制御されるようになっている。すなわち、コンピュータ３１には、その入力側にエアフロメータ６，吸気温度センサ７，スロットル開度センサ９，アイドルスイッチ１０，水温センサ１７，Ｏ２センサ１８，回転センサ３０および車速を検知する車速センサ３２やトランスミッションのギヤ段を検知するギヤ位置センサ３３など各種スイッチ・センサ類が接続され、それらの検知信号がエンジン１の運転状態および車両の走行状態等を判断するため取り込まれる一方、出力側にはインジェクタ５，アイドル調節弁１２，燃圧制御弁２７およびイグニッションコイル２９など各種のアクチュエータ類が接続され、それらに対して制御信号が送られるようになっており、燃料噴射および点火時期等の各種のエンジン制御が所定の制御ロジックに従ってなされる。
【００１７】
次に本発明の第１の実施の形態を説明する。本実施の形態はエンジン冷間始動時に吸入空気量によりアイドル回転数をフィードバックする制御装置において、エンジン始動後所定時間以内に回転数が目標アイドル回転数よりも所定回転数低くなった時点で目標偏差分に相当する空気量をステップ的に入力するようにしたものである。
【００１８】
図２は、本発明に係る第１の実施の形態のエンジンのアイドル回転数制御を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）図はエンジン始動時からのエンジン回転数（曲線Ａ）及び吸入空気量（曲線Ｂ）の経時変化を示し、（ｂ）図は（ａ）図に一部拡大図である。同図により過渡応答法（ステップ応答法）による冷間ＩＳＣフィードバックゲイン設定方法について説明する。これは、適合工数低減のため、トライアンドエラーによらず、過渡応答法を用いて、吸入空気量のステップ入力に対するアイドル回転数挙動よりフィードバックゲインを設定するものである。
【００１９】
即ち、プロセスゲイン（ｒｐｍ）をＫ、応答遅れ時間（ｓｅｃ）をＬ、６３％応答時間（ｓｅｃ）をＴ、ステップ入力（Ｌ／　ｓｅｃ）をＵとしたとき、Ｋ、Ｌ、Ｔ、Ｕより（２）式が得られ、（２）式より、下記の（５）（６）式が得られる。そして、（５）（６）式より比例項ゲインおよび積分項ゲインを算出することができる。なお、比例項ゲインは空気量に比例し、目標値になると０になるもので、回転数が低い場合に急激に作用する。また、積分項ゲインは回転が目標値になるまで徐々に作用し，目標に達するには長時間かかる。従って本発明では両者を組み合わせて用いる。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
次に、図３により本発明の第１の実施形態の処理手順を説明する。先ず、アイドル制御ルーチンを開始すると、ステップ３０１で、始動後所定時間以内か否かを判定し、所定時間以内であるときはステップ３０２を実行し、所定時間以内でないときはステップ３０５を実行する。ステップ３０２では、回転数が目標アイドル回転数よりも所定回転数低いか否かを判定し、所定回転数低いときはステップ３０３を実行し、所定回転数低くないときはステップ３０５を実行する。
【００２２】
ステップ３０３では、空気量をステップ入力未実施か否かを判定し、未実施の場合はステップ３０４を実行し、既実施の場合はステップ３０５を実行する。ステップ３０４では目標偏差分に相当する空気量をステップ入力する。ステップ３０５では、空気量ステップ入力後所定時間以上経過したか否かを判定し、所定時間以上経過した場合のみステップ３０６でステップ応答法で算出したフィードバックゲインを用い吸入空気量によるアイドル回転数フィードバックを開始する。
【００２３】
このようにアイドル回転数制御を実行する本第１の実施形態は、エンジン冷間始動時に、回転数挙動に応じて算出したフィードバックゲインを用いて空気量のステップ入力を行うことにより、目標回転数に近づく方向であるため、空気量ステップ入力時の違和感の発生を押さえ、且つ目標回転数への収束も早くなる。
【００２４】
次に本発明の第２の実施形態を図４及び図５のタイムチャート及び図６のフローチャートにより説明する。
本実施形態はエンジン冷間始動時に吸入空気量をステップ的に変更した場合の回転数挙動によって、フィードバックゲインを設定する。その際、空気量の変更による回転数変動を押さえるために、図４の如く、点火時期を見込みで制御あるいは図５の如く、点火時期による回転数フィードバックを実施し、その点火時期変化分を回転数変化量に換算したものを回転数変化量に上乗せし、それをフィードバックゲイン算出に使用する。
【００２５】
フィードバックゲイン算出は、図４又は図５の如く、Ｋ：プロセスゲイン（ｒｐｍ）、Ｌ：応答遅れ時間（ｓｅｃ）、Ｔ：６３％応答時間（ｓｅｃ）、Ｕ：ステップ入力（Ｌ／　ｓｅｃ）として、過渡応答法により上記Ｋ，Ｌ，Ｔ，Ｕを用いてフィードバックゲインを算出する。
【００２６】
そして、アイドル回転数制御を実行する場合は、図６のフローチャートに示すように、アイドル制御ルーチンを開始すると、ステップ６０１で、始動後所定時間（Ｔ１）経過したかどうかを判定し、所定時間を経過していない場合はなにもせず、所定時間を経過している場合はステップ６０２で、点火フィードバックを開始する。次いで、ステップ６０３で、点火フィードバックを開始後所定時間（Ｔ２）経過したかどうかを判定し、所定時間を経過していない場合はなにもせず、所定時間を経過している場合はステップ６０４で空気量ステップ入力未実施かどうか調べ、未実施の場合はステップ６０５で空気量ステップ入力を実施する。
【００２７】
ステップ６０４で空気量ステップ入力未実施でないと判定した場合は、ステップ６０６で空気量ステップ入力後所定時間以上経過したかどうかを調べ、経過している場合はステップ６０７でステップ応答法（点火フィードバックを動かさなかったとした場合の推定エンジン回転数）で算出したフィードバックゲインを用い吸入空気量によるアイドル回転数フィードバックを開始し、点火フィードバックを減衰させる。また前記ステップ６０６で空気量ステップ入力後所定時間以上経過していない場合はなにもしない。
【００２８】
このようにアイドル回転数制御を実行する本第２の実施態は、エンジン始動後、空気量ステップ入力時の回転変動を点火時期制御により押さえつつ、フィードバックゲインを算出可能である。これにより回転数のハンチングが抑制され、且つ目標回転数への収束も早くなる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に依れば、エンジン始動時の空気量ステップ入力時に、最適なフィードバックゲインを算出し、それを用いてアイドル回転数制御を行うことにより、ステップ入力時のハンチングと違和感の発生を小さく押さえることができ、また目標回転数への収束も早くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の好適な実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するためのタイムチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態を説明するためのタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図７】従来の内燃機関のアイドル時吸気量及び点火時期を制御して回転数を一定に保つ装置の１例を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン
２…燃焼室
３…エアクリーナ
４…吸気通路
５…インジェクタ
６…エアフロメ−タ
７…吸気温度センサ
８…スロットル弁
９…スロットル開度センサ
１０…アイドルスイッチ
１１…バイパス通路
１２…アイドル調節弁
１３…吸気弁
１４…排気通路
１５…排気弁
１６…点火プラグ
１７…水温センサ
１８…Ｏ２センサ
１９…触媒コンバータ
２０…燃料通路
２１…燃料タンク
２２…燃料ポンプ
２３…燃料フィルタ
２４…圧力レギュレータ
２５…エア通路
２６…戻し通路
２７…燃圧調整弁
２８…デストリビュータ
２９…イグニッションコイル
３０…回転センサ
３１…コンピュータ
３２…車速センサ
３３…ギヤ位置センサ
【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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【図６】
2004108246.tif 000009
【図７】
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