(57)【要約】【課題】エンジンの運転中にもスロットルバルブの全閉位置学習を良好に行うことのできる車両用エンジンの制御装置を提供する【解決手段】全閉位置学習が未完了（ステップＳ１０１がＹＥＳ）でありエンジン停止中でない（ステップＳ１０２がＮＯ）場合には、車両の走行速度が所定速度以上であり、エンジン駆動力が車輪に伝達されている状態かを判定する。そして、車速が所定速度以上であり（ステップＳ１０３がＹＥＳ）、且つ駆動力伝達状態である（ステップＳ１０４がＹＥＳ）と判定された場合にスロットルバルブの全閉位置学習を行う（ステップＳ１０６）。【選択図】図３
2007154737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブを開閉させるスロットルアクチュエータと、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサとを備えた車両用エンジンに適用され、
前記スロットル開度センサにより検出される開度を目標とする開度に一致させるべく前記スロットルアクチュエータを操作する制御装置において、
前記エンジンを搭載した車両の走行速度を検出する車速センサと、
前記エンジンの駆動力が前記車両の車輪に伝達されている状態であるかを判定する判定手段と、
前記車速センサにより検出した走行速度が所定速度以上であり、且つ前記判定手段により駆動力伝達状態であると判定された場合に、前記スロットルバルブの全閉位置学習を行う学習手段と、
を備えたことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項２】
所定の起動操作により本制御装置が起動された後、前記エンジンの始動前に前記スロットルバルブの全閉位置学習が可能である場合に、即時に前記スロットルバルブの全閉位置学習を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの制御装置。
【請求項３】
１トリップごとに、前記スロットルバルブの全閉位置を学習することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用エンジンの制御装置。
【請求項４】
キーシリンダにおけるキー操作により本制御装置の起動要求がなされ、前記キーシリンダとは別に設けられたスタータ操作部材の操作によりエンジンを回転始動させるスタータの駆動要求がなされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットルバルブの全閉位置学習を行う車両用エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エンジンでは、吸入通路に設けられたスロットルバルブを開閉することにより吸入空気量の調整が行われる。スロットルバルブはスロットルアクチュエータにより開閉され、そのスロットル開度がスロットル開度センサにより検出されるようになっている。そしてかかる構成において、スロットル開度センサにより検出されるスロットル開度を目標とする開度に一致させるべくスロットルアクチュエータが操作される。
【０００３】
ここで、スロットル開度センサには機差や取り付けずれなどに起因する検出誤差が生じている。そこで従来より、スロットルバルブの全閉位置を学習する全閉位置学習が行われている。具体的には、スロットルアクチュエータを操作してスロットルバルブを全閉位置まで閉動作させ、スロットルバルブが全閉位置に達しスロットル開度センサの出力が変化しなくなったときの出力を全閉基準値として取得する。そして、その全閉基準値に基づいてスロットル開度の検出誤差を補償する。早期にスロットル開度の検出誤差を補償することが望ましく、通常、全閉位置学習はエンジンの始動前に行われる。
【０００４】
ところで、全閉位置学習が行われないままエンジンが始動される場合があり、そのような場合にはエンジンの運転中に全閉位置学習を行うことが考えられる。例えば特許文献１では、ひとまず仮の全閉基準値を用いて検出誤差を補償することとし、エンジンの運転中に全閉位置学習を行う制御方法が示されている。詳しくは、スロットルバルブの全閉位置指令が与えられた際に、スロットル開度センサの出力が全閉位置を示していてもスロットルバルブをさらに閉側に駆動させ、スロットル開度センサの出力が変化しなくなった時の出力を全閉基準値として取得している。
【０００５】
しかしながら、エンジンの運転中にスロットルバルブを全閉位置にすると、吸入空気が不足して出力トルクが減少し、エンジンストールを生じるおそれがある。
【０００６】
特に、自動二輪車では、そのエンジンの多数が小排気量のものであり出力トルクが小さいため、エンジンストールが生じ易い。また、バッテリレスの制御システムにおいては、キック操作や押しがけによってエンジンが始動され、発電機より電子制御装置等に給電が行われるため、エンジンの始動前に全閉位置学習を行うことができない。バッテリを備えている制御システムにおいても充電量が不足して同様にキック操作や押しがけが行われる可能性がある。これらの要因により、自動二輪車ではエンジンの運転中に全閉位置学習を行うケースが多く、全閉位置学習を行う際の問題が顕著になる。
【特許文献１】特開平０７−２６９４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、エンジンの運転中にもスロットルバルブの全閉位置学習を良好に行うことのできる車両用エンジンの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、エンジンを搭載した車両の走行速度を検出する車速センサを備え、車速センサにより検出した車速が所定速度以上であり、且つエンジンの駆動力が車両の車輪に伝達されている場合に、スロットルバルブの全閉位置学習を行う。
【００１０】
本発明の車両用エンジンには、スロットルバルブを開閉させるスロットルアクチュエータと、同スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサが備えられている。そしてかかる構成において、スロットル開度センサにより検出されるスロットル開度を目標とする開度に一致させるべくスロットルアクチュエータが操作される。
【００１１】
ここで、スロットル開度センサには機差や取り付けずれによる全閉位置のばらつきが生じるため、スロットルバルブの全閉位置を学習する必要がある。しかしながら、エンジンの運転中にスロットルバルブの全閉位置学習を行うと、スロットルバルブの全閉位置への閉動作に伴い吸入空気が不足して出力トルクが低下し、エンジンストールが発生するおそれがあった。
【００１２】
この点、本発明によれば、車速が所定速度以上であり、且つエンジン駆動力が車輪に伝達されている場合に全閉位置学習が行われる。このため、全閉位置学習に際してスロットルバルブを全閉位置に閉動作しても、車両の走行に伴う車輪の回転によりエンジンのクランク軸が惰性回転される。したがって、エンジンストールを生じることなく全閉位置学習を良好に行うことが可能である。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、所定の起動操作により本制御装置が起動された後、エンジンの始動前にスロットルバルブの全閉位置学習が可能である場合に、即時にスロットルバルブの全閉位置学習を行う。
【００１４】
エンジンの始動前に学習可能である場合には、即時にスロットルバルブの全閉位置学習を行うことにより、早期に学習を行うことができる。これに対し、エンジンの始動前に学習が行われなかった場合には、前述の通り車速が所定速度以上であり且つエンジンの駆動力が車両の車輪に伝達されているときに全閉位置学習を行うこととする。これにより、都度のエンジン運転状態に応じて最適なタイミングで全閉位置学習を行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、１トリップごとに、スロットルバルブの全閉位置学習を行うことを特徴とする。
【００１６】
例えば、書き換え可能な不揮発メモリなど、学習値を記憶する手段を有していない制御システムなどでは、１トリップごとに学習を行う必要がある。１トリップごとにスロットルバルブの全閉位置学習を行う制御システムではエンジンの運転中に学習を行う機会も多くなる。このため、エンジンの運転中には、前述の通り車速が所定速度以上であり且つエンジンの駆動力が車両の車輪に伝達されているときに全閉位置学習を行うこととする。これにより、エンジンの運転中においてエンジンストールを生じることなく全閉位置学習を良好に行うことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、キーシリンダにおけるキー操作により制御装置の起動要求がなされ、キーシリンダとは別に設けられたスタータ操作部材の操作によりエンジンを回転始動させるスタータの駆動要求がなされることを特徴とする。
【００１８】
上記構成では、キー操作とスタータの駆動要求操作とが個別に行われるため、制御装置の起動後に全閉位置学習が行われる前に、スタータ操作部材の操作によりエンジンが回転始動される可能性がある。このため、エンジンの運転中には、前述の通り車速が所定速度以上であり且つエンジンの駆動力が車両の車輪に伝達されているときに全閉位置学習を行うこととする。これにより、エンジンの運転中においてエンジンストールを生じることなく全閉位置学習を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、自動二輪車用のガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものである。本エンジン制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢とし、点火時期制御や吸入空気量制御などが実施される。先ずは、図１を用いて本エンジン制御システムの全体概略構成を説明する。
【００２０】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられており、その下流部にはスロットルバルブ１３が設けられている。スロットルバルブ１３はＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１４により開度調節されるようになっており、スロットルアクチュエータ１４にはスロットルバルブ１３の開度（以下、スロットル開度という）を検出するスロットル開度センサ１５が内蔵されている。このスロットル開度センサ１５は、検出信号としてスロットル開度に応じた出力電圧を出力するものである。スロットルバルブ１３の下流側には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１６が設けられている。吸気管１１の吸気ポート近傍には電磁駆動式の燃料噴射弁１７が取り付けられており、この燃料噴射弁１７には図示しない燃料供給系より燃料が供給されるようになっている。
【００２１】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排気が排気管２４に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等によりなる点火装置２６を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入された混合気が着火される。
【００２２】
排気管２４には排ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＨＯx等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられ、この触媒３１の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ３２が設けられている。また、エンジン１０には、シリンダブロックに形成されたウォータジャケットの冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ３３、エンジン１０の回転に伴い所定のクランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ３４が設けられている。さらに、エンジン１０付近には、バッテリ（図示略）からの給電により駆動されてエンジン１０に初期回転を付与するスタータ３５が設けられている。
【００２３】
また、図示は略すが、エンジン１０の回転はクラッチ及び変速機を介してドライブチェーンに伝達される。そして、そのドライブチェーンの回転によって車輪が回転するようになっている。
【００２４】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものであり、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することにより、都度のエンジン運転状態に応じて点火時期制御や吸入空気量制御などのエンジン１０の各種制御を実施する。ＥＣＵ４０には、エンジン運転状態を表す情報としてスロットル開度センサ１５、吸気管圧力センサ１６、空燃比センサ３２、エンジン水温センサ３３、クランク角センサ３４からの検出信号が入力される。この他に、運転者によるＥＣＵ４０の起動・終了要求を検出するキーＳＷ５１、スタータ３５によるエンジン１０の始動要求を検出するスタータＳＷ５２、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５３からの検出信号が入力される。また、エンジン１０を搭載した車両の走行速度を検出する車速センサ５４、変速機のニュートラル状態（ニュートラル時：ＯＮ）を検出するニュートラルＳＷ５５、クラッチによるエンジントルクの断続状態（伝達時：ＯＮ）を検出するクラッチＳＷ５６などからの検出信号が入力される。
【００２５】
図２は、スロットル開度とスロットル開度センサ１５の検出信号としての出力電圧との関係を示す図である。スロットル開度と出力電圧とはほぼ比例関係にある。スロットルバルブ１３の全閉位置における出力電圧は零点からオフセットしており、そのオフセット電圧はαである。ＥＣＵ４０は、これらの関係に基づきスロットル開度センサ１５の出力電圧からスロットル開度を検出する。
【００２６】
ここでオフセット電圧αは、スロットル開度センサ１５の機差や組み付けずれなどに起因してばらついており、検出誤差の要因となる。そこで、ＥＣＵ４０は、本車両の１トリップごとにスロットルバルブ１３の全閉位置におけるスロットル開度センサ１５の出力電圧のオフセット電圧αを学習する全閉位置学習を行う。詳しくは、学習初期には全閉位置を開側に検出するように想定されるオフセット電圧よりも大きなオフセット電圧を仮の学習値として設定し、スロットルバルブ１３の閉動作に際してより低い出力電圧が得られる度に学習値を更新する。ＥＣＵ４０は、学習値の更新が所定期間行われなくなるまで全閉位置学習を行う。
【００２７】
ところで、ＥＣＵ４０による全閉位置学習に際し、エンジン１０がすでに始動され、運転状態となっている場合がある。例えば、ＥＣＵ４０の起動直後にスタータ３５によるエンジン１０の始動が行われた場合、ＥＣＵ４０への電力供給が瞬断されてＥＣＵ４０が再起動された場合などである。エンジンの運転中に全閉位置学習を行うと、スロットルバルブ１３が全閉位置まで閉動作された際に吸入空気が不足して出力トルクが低下し、エンジンストールを起こすおそれがある。特に、本実施の形態のような自動二輪車では小排気量のエンジンが用いられるため、出力トルクが比較的小さく、エンジンストールを生じ易い。
【００２８】
そこで、全閉位置学習を車両の走行中に行うこととし、車両走行時の慣性エネルギを利用することを考える。すなわち、車速が所定速度以上であり、且つエンジン駆動力が車輪に伝達されている状態である場合に全閉位置学習を行う。これにより、全閉位置学習に際してスロットルバルブ１３が全閉位置まで閉動作されたとしても車両の走行に伴う車輪の回転によりエンジン１０のクランク軸が惰性回転されるため、エンジンストールの発生を回避することができる。
【００２９】
図３は、前述した全閉位置学習を行うスロットルバルブ開閉制御の処理手順を示すフローチャートである。本スロットルバルブ開閉制御処理は、ＥＣＵ４０により所定周期毎（例えば５ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【００３０】
ステップＳ１０１では全閉位置学習が未完了か否かを判定する。全閉位置学習が未完了であればステップＳ１０２に移行し、全閉位置学習が完了していればステップＳ１０７に移行する。続いてステップＳ１０２では、エンジン停止中か否かを判定する。エンジン停止中でない場合にはステップＳ１０３に移行し、エンジン停止中であればステップＳ１０６に移行する。
【００３１】
ステップＳ１０３では、車速センサ５４により検出した車速が所定速度ＴｈＶ（本実施の形態では３０ｋｍ／ｈ）以上か否かを判定する。ステップＳ１０４では、エンジン駆動力が車輪に伝達されている状態か否かを判定する。詳しくは、変速機が非ニュートラル状態（ニュートラルＳＷ５５：ＯＦＦ）であり、且つクラッチ接続中（クラッチＳＷ５６：ＯＮ）の場合に、駆動力伝達状態であると判定する。ステップＳ１０５ではアクセルセンサ５３により検出したアクセル操作量が所定量ＴｈＡ以下か否かを判定する。以上のステップＳ１０３〜Ｓ１０５の各条件判定において、すべての条件が成立している場合にはステップＳ１０６に移行し、いずれかの条件が不成立の場合にはステップＳ１０７に移行する。
【００３２】
全閉位置学習が未完了であり、ステップＳ１０２においてエンジン停止中と判定した場合、又はステップＳ１０３〜Ｓ１０５におけるすべての条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１０６において全閉位置学習を行う。具体的には、スロットルアクチュエータ１４に対してスロットルバルブ１３を閉方向に駆動するように操作指令を出力し、その時のスロットル開度センサ１５の出力電圧が現在の学習値よりも小さければ学習値を更新する。所定時間の間、学習値の更新が行われなければ学習完了とみなして全閉位置学習を終了し、ステップＳ１０７に移行する。
【００３３】
ステップＳ１０７では、通常のスロットルバルブ１３の開閉制御を行う。各種センサより取得したエンジン運転情報に基づいて目標吸入空気量を求め、その目標吸入空気量となるようにスロットルバルブ１３の目標開度を算出する。そして、スロットル開度センサ１５によりスロットル開度を検出するとともに、そのスロットル開度と目標開度との偏差を算出し、その偏差に基づく制御指令をスロットルアクチュエータ１４に出力する。ここで、スロットル開度センサ１５の出力電圧からスロットル開度を算出するにあたり、全閉位置学習が未完了である場合には仮の学習値を利用し、全閉位置学習が完了している場合には全閉位置学習の学習値を利用する。スロットルアクチュエータ１４への制御指令の出力後、本スロットルバルブ開閉制御を終了する。
【００３４】
図４は、図３のスロットルバルブ開閉制御における全閉位置学習の様子を示すタイムチャートである。図４では、タイミングｔ０において、運転者によるＥＣＵ４０の起動要求（キーＳＷ５１：ＯＮ）がなされてＥＣＵ４０が起動される。また、その直後には、スタータ３５による回転始動要求（スタータＳＷ５２：ＯＮ）がなされてスタータ３５によるエンジン１０の始動が行われている。このため、ＥＣＵ４０の起動時には全閉位置学習が行われない。タイミングｔ１において運転者によりアクセル操作及び変速操作が行われると、エンジン出力が車輪に伝達されて車両が走行し始める。その後、タイミングｔ２においてアクセル操作量が所定量ＴｈＡ以下、車速が所定速度ＴｈＶ（３０ｋｍ／ｈ）以上、駆動力伝達状態になると、全閉位置学習が行われる。このとき、車両の走行に伴う車輪の回転によってエンジン１０のクランク軸が惰性回転されるため、スロットルバルブ１３が全閉位置になってもエンジンストールが生じない。
【００３５】
以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３６】
車速が所定速度ＴｈＶ以上であり、且つエンジン駆動力が車両の車輪に伝達されている場合にスロットルバルブ１３の全閉位置学習を行うようにしたため、スロットルバルブ１３を全閉位置に閉動作しても車両の走行に伴う車輪の回転によりエンジン１０のクランク軸が惰性回転される。このため、エンジン１０の運転中にエンジンストールを生じることなく全閉位置学習を行うことができる。そして、全閉位置学習の結果、スロットル開度が正しく検出されるようになり、ひいては適正なスロットルバルブ１３の開閉制御が可能となる。
【００３７】
また、ＥＣＵ４０の起動直後に時間の余裕があれば、エンジン１０の始動前にスロットルバルブ１３の全閉位置学習を行うようにした。これにより、エンジン１０の始動当初より適正なスロットルバルブ１３の開閉制御が可能となる。
【００３８】
全閉位置学習では、想定されるオフセット電圧よりも大きな値を仮の学習値として設定し、スロットルバルブ１３の閉動作に際してより低い出力電圧が得られる度に学習値を更新するようにした。このようにして全閉位置学習を行うことにより、全閉位置指令が与えられた際に、実際の全閉位置よりもさらに閉側に閉動作させようとしてスロットルアクチュエータ１４に過負荷を与えたり、全閉位置ストッパを磨耗させるなどの問題を回避することができる。
【００３９】
なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。
【００４０】
上記実施の形態では、全閉位置学習としてスロットルバルブ１３を閉動作させ、より低い電圧を全閉位置の出力電圧として更新したが、これに限らない。スロットルバルブ１３を開閉するスロットルアクチュエータ１４の駆動電流の大きさに注目し、スロットルバルブ１３を閉動作させた際に駆動電流が所定値以上になった時のスロットル開度センサ１５の出力を全閉位置の出力とする構成としても良い。スロットルバルブ１３が全閉位置に達して駆動できなくなると駆動電流量が増加するため、全閉位置を得ることができる。また、スロットルバルブ１３の全閉位置に全閉スイッチを設置し、全閉スイッチがＯＮになった時のスロットル開度センサ１５の出力を取得する構成としても良い。
【００４１】
上記実施の形態では、バッテリを用いてスタータ３５を駆動させ、エンジン１０の始動を行う構成としたが、これに限らない。バッテリレスの制御システムにおいてキック操作や押しがけによるエンジン１０の始動を行う構成としても良い。このような制御システムにおいては、エンジン１０の回転に伴い発電機よりＥＣＵ４０等に給電が行われるため、エンジン１０の始動前に全閉位置学習を行うことができない。そこで、走行速度が所定速度以上であり、且つ駆動力伝達状態であると判定された場合に全閉位置学習を行うこととし、エンジン１０の運転中に全閉位置学習を良好に行うと良い。
【００４２】
上記実施の形態では自動二輪車用のエンジン制御システムを対象としたが、その他の車両への適用も可能である。例えば、耕運機等の農機具に適用したり、四輪の自動車等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】エンジン制御システムの概略を示す全体構成図である。
【図２】スロットル開度センサにおける出力電圧とスロットル開度との関係を示す図である。
【図３】スロットルバルブ開閉制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】全閉位置学習が行われる様子を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…エンジン、１３…スロットルバルブ、１４…スロットルアクチュエータ、１５…スロットル開度センサ、３５…スタータ、４０…ＥＣＵ、５１…キーシリンダとしてのキーＳＷ、５２…スタータ操作部材としてのスタータＳＷ、５４…車速センサ、５５…ニュートラルＳＷ，５６…クラッチＳＷ。
【図１】
2007154737.tif 000003
【図２】
2007154737.tif 000004
【図３】
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【図４】
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