(57)【要約】【課題】エンジンの不安定になったアイドル状態を安定化させるようにする。【解決手段】エンジンの回転数が周期的に大きく変動してアイドル不安定検出部４１がアイドル不安定を検出した場合に、不安定原因判定部４２がエンジンの発生トルクを可変させてみてアイドル状態の不安定が改善または悪化の方向に変化したかどうかで不安定原因を判定し、原因対策部４３が不安定原因に対してアイドル状態の不安定が改善される方向に補正を行う。これにより、アイドル安定化制御中に、アイドル安定化のための補正量が適切でないことによる不安定を抑制することができ、複数のアイドル不安定原因に対してもアイドル安定化を図ることができる。【選択図】図３
2007255300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転数を表わす信号を基にアイドル運転時におけるアイドル回転数の変動を監視してアイドル状態の不安定を検出するアイドル不安定検出手段と、
前記アイドル不安定検出手段によってアイドル不安定が検出された場合に、アイドル状態におけるエンジンの発生トルクを変化させてアイドル状態の不安定が変化するかどうかによって不安定原因を判定する不安定原因判定手段と、
前記不安定原因判定手段によって判定された不安定原因に対してアイドル状態の不安定が改善される方向に補正を行う原因対策手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンのアイドル安定化制御装置。
【請求項２】
前記不安定原因判定手段は、エンジンの前記発生トルクを、吸入空気量、燃料噴射量および点火時期の少なくとも１つの変更により変化させ、前記発生トルクの変化の結果、アイドル状態の不安定が改善または悪化したときに前記発生トルクを変化させた制御対象を不安定原因と判定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのアイドル安定化制御装置。
【請求項３】
前記不安定原因判定手段は、前記発生トルクをエンジンの補機負荷の変更により変化させ、前記発生トルクの変化の結果、アイドル状態の不安定が改善または悪化したときに前記発生トルクの変化要因を不安定原因と判定するようにしたことを特徴とする請求項２記載のエンジンのアイドル安定化制御装置。
【請求項４】
前記不安定原因判定手段は、前記アイドル不安定検出手段がアイドル不安定であると判断したときの前記エンジン回転数が低い所定値近傍にあるとき、不安定原因判定を禁止するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのアイドル安定化制御装置。
【請求項５】
前記不安定原因判定手段は、前記アイドル不安定検出手段がアイドル不安定であると判断したときの前記エンジン回転数が低い所定値近傍にあるとき、前記不安定原因判定手段により前記発生トルクを増加させる制御と協調して、補機負荷を変化させることによって不安定原因を判定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのアイドル安定化制御装置。
【請求項６】
前記原因対策手段は、不安定原因に対する補正の実行後に、アイドル状態が安定した場合に、補正実行前の状態に徐々に復帰させることを特徴とする請求項１記載のエンジンのアイドル安定化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンのアイドル安定化制御装置に関し、特に車両が停車によりエンジンがアイドル状態にあるときにアイドル回転数が不安定になるのを防止するようにしたエンジンのアイドル安定化制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン駆動中において、アクセルペダルが踏まれていないアイドル状態（アイドリング状態）にあるときには、一般に、スロットルバルブ、ＩＳＣＶ（アイドル速度制御弁）などにより吸入空気量を制御することで、エンジン回転数がそのときの車両の状態に応じた目標回転数になるような制御が行われている。このとき、ヘッドライトを点灯するなどして、バッテリの電気負荷が増加した場合には、それを補うべくオルタネータの発電量を増加させる制御が行われるが、そのオルタネータによる発電は、エンジンにとって負荷となるため、エンジン回転数が目標回転数より落ち込んで、アイドル状態が不安定になってしまう。そこで、ＩＳＣＶの開度を、エンジン回転数とオルタネータに対する発電要求値とに応じて変化させ、オルタネータの発電増加量に対応したエンジン負荷の増加分に相当するトルクをエンジンに発生させることによって、エンジン回転数の落ち込みを目標回転数まで回復することが行われている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、アイドル状態のときのエンジン回転数は、燃費の点からできるだけ低い方がよいが、アイドル時のエンジン回転数を下げると発生するトルクも小さいので、負荷変動に対するエンジン回転数の変動が大きく、いわゆるハンチングが起きやすくなり、エンジンストールに陥る危険性が増加する。そこで、各気筒の点火時期を、アイドル時の気筒出力に応じて変化させることにより、エンジン回転数の変動を抑え、アイドル状態を安定化させることも知られている（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００４】
このように、アイドル状態時におけるエンジンの所要トルクは、オルタネータなどの補機負荷によって変化しているので、その変化に対応したトルクをエンジンで発生させるのに必要な吸入空気量や点火時期を見込み補正量として求め、その補正量を吸入空気量や点火時期の制御に反映させることでアイドル状態の安定化を図っている。
【特許文献１】特許第２６３５４８３号公報
【特許文献２】特開２０００−２４０５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ハンチングによりアイドル状態が不安定となるのは、補機負荷の変動だけでなく、その変動負荷に対応したトルクを発生させるよう補正される吸入空気量や点火時期についても相互に関連しているので、その吸入空気量や点火時期の補正が、実際にはエンジン回転数の変動と無関係であったり、変動を収束するつもりが補正量が過剰になるなどして変動を助長してしまう結果になったりすることがあるという問題点があった。また、アイドル状態が常時不安定になってしまったときに、その車両をディーラーなどに持ち込んでも、点検・調整時に参考となる情報がないため、不安定の原因究明に多くの時間を要していた。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、アイドル不安定の原因が複雑に影響しあっていても、確実にアイドル状態を安定化させることができるエンジンのアイドル安定化制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では上記問題点を解決するために、エンジン回転数を表わす信号を基にアイドル運転時におけるアイドル回転数の変動を監視してアイドル状態の不安定を検出するアイドル不安定検出手段と、前記アイドル不安定検出手段によってアイドル不安定が検出された場合に、アイドル状態におけるエンジンの発生トルクを変化させてアイドル状態の不安定が変化するかどうかによって不安定原因を判定する不安定原因判定手段と、前記不安定原因判定手段によって判定された不安定原因に対してアイドル状態の不安定が改善される方向に補正を行う原因対策手段と、を備えていることを特徴とするエンジンのアイドル安定化制御装置が提供される。
【０００８】
このようなエンジンのアイドル安定化制御装置によれば、エンジンの回転数が周期的に大きく変動してハンチングした場合に、エンジンの発生トルクを可変させてみてアイドル状態の不安定が改善または悪化の方向に変化したかどうかで不安定原因を判定し、不安定原因に対してアイドル状態の不安定が改善される方向に補正を行うようにした。これにより、アイドル安定化制御中に、アイドル安定化のための補正量が適切でないことによる不安定を抑制することができ、複数のアイドル不安定原因に対してもアイドル安定化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエンジンのアイドル安定化制御装置は、アイドル安定化のために、吸入空気量や点火時期といった特定の変動要因に対して補正を行うのではなく、アイドル不安定の状態になったときに、エンジンの発生トルクを変化させることにより一時的にアイドル制御を狂わせ、それによりアイドル回転数の変動が変化すれば、それがアイドル不安定の原因と判定し、その不安定原因に対してアイドル状態の不安定が改善される方向に補正を行う構成にしたので、複数のアイドル不安定原因に対して対応することができるという利点がある。また、不安定原因に対してアイドル状態の不安定が改善される方向に行われる補正の情報を記憶しておくことで、次回のアイドル制御に反映させたり、ディーラーなどでの点検の際にアイドル制御を調整するときの参考にしたりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施の形態のエンジン周辺の構成を表す概略構成図である。
この車両のエンジン１には、その吸排気系の上流側に吸気管２が接続され、下流側に排気管３が接続されている。吸気管２の上流側端部にはエアクリーナ４が設けられ、下流側端部には気筒毎に吸気通路を分けるインテークマニホルド５が設けられている。エアクリーナ４を介して吸気管２に導入された空気は、インテークマニホルド５を通って各気筒内に吸入される。
【００１１】
吸気管２の中間部にはサージタンク６が設けられ、その上流側に配置されたスロットルバルブ７を迂回するようにバイパス通路８が形成されている。このバイパス通路８には、迂回させる空気の流量を調整するリニアソレノイド式のＩＳＣＶ９が配置されている。このＩＳＣＶ９は、バイパス通路８を開閉する弁機構とこれを駆動するＩＳＣ制御ソレノイドとを有しており、供給される電流のデューティ比が制御されることにより、所定の弁開度に調整される。そして、アイドリング時には、このＩＳＣＶ９の開度を制御して吸入空気量を調整することによりエンジン回転数が制御される。
【００１２】
インテークマニホルド５において気筒毎に設けられた吸気ポートには、インジェクタ１０がそれぞれ配置されている。このインジェクタ１０は、図示しない燃料タンクから汲み上げられて調圧された燃料が供給され、通電制御により開弁して吸気ポート内に燃料を噴射する。このとき噴射された燃料は、上流側から導入される吸入空気と混合されて混合気となり、吸気弁１１を介して各気筒の燃焼室１２に供給される。
【００１３】
各気筒の燃焼室１２にはスパークプラグ１３がそれぞれ配置されている。このスパークプラグ１３は、イグニッションコイル一体型のイグナイタ１４により生成された高電圧が印加されて点火用の火花を生成する。この点火により燃焼室１２内の混合気が燃焼し、ピストン１５を介してクランク軸１６に回転駆動力が与えられる。
【００１４】
排気管３の上流側端部には、気筒毎の排気通路を合流させて排気管３に接続するエキゾーストマニホルド１７が設けられている。さらに、排気管３の内部には、排気ガス浄化用の図示しない触媒コンバータが配置されている。この触媒コンバータには、排気ガス中の未燃成分の酸化と窒素酸化物の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されている。燃焼室１２から排気弁１８を介して排出された排気ガスは、エキゾーストマニホルド１７を通って排気管３に導出され、図示しない触媒コンバータで浄化される。
【００１５】
また、吸気管２の最上流部には、吸気温センサが一体化したエアフローメータ１９が設けられ、吸入空気量と吸気温を検出できるようになっている。吸気管２のスロットルバルブ７の近傍には、スロットルバルブ７の開度を検出するスロットル開度センサ２０が設けられている。また、クランク軸１６の近傍には、エンジン回転数を算出するために、クランク軸１６の回転に伴う所定のクランク角毎にクランク角信号を発生するクランク角センサ２１が配置されている。
【００１６】
また、エンジン１のクランク軸１６には、所定のプーリを介してエアコン２２およびオルタネータ２３が連結されている。このエアコン２２は、クランク軸１６によって回転駆動される図示しないコンプレッサ、そのコンプレッサの冷媒吐出容量をエンジン１の回転数に関係なく所望の値に制御する制御部、凝縮器、膨張弁、蒸発器、ヒータコアなどにより構成され、車室内の空気温度を調整する。オルタネータ２３は、図示しないロータ、ステータ、整流器などにより構成され、エンジン１の回転に伴って回転して交流電圧を発生させる。このオルタネータ２３にて発生した電力は、車両に搭載された図示しない電装機器に供給され、さらに余剰電力が発生した場合には、図示しないバッテリに供給されて充電される。
【００１７】
さらに、吸入空気量制御、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御、オルタネータ２３の発電制御などを含むエンジン１の各種制御は、マイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unitという）により実行される。本実施の形態においては、このＥＣＵ３０の一部がエンジンのアイドル安定化制御装置を構成する。
【００１８】
図２はＥＣＵのハードウェア構成を例示するブロック図である。
ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ３１と入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）３２とを有し、これらマイクロコンピュータ３１および入出力インタフェース３２は、バス３３によって相互に接続されている。入出力インタフェース３２は、車載ネットワークのバス３４に接続されている。このバス３４には、他のＥＣＵも接続されていて、ＥＣＵ３０は他のＥＣＵと相互に通信することにより協調制御できるようになっている。
【００１９】
マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３５、ＲＯＭ（Read Only Memory）３６およびＲＡＭ（Random Access Memory）３７を有し、これらは、内部バス３８を介して相互に接続されている。ＲＯＭ３６は、たとえばＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）で構成され、ＲＡＭ３７は、たとえばＳＲＡＭ（Static RAM）で構成されている。
【００２０】
マイクロコンピュータ３１のＣＰＵ３５は、このＥＣＵ３０の全体の制御を司るものである。ＲＯＭ３６には、ＯＳ（Operating System）、各種プログラム、パラメータなどの各種データが格納されている。ＲＡＭ３７は、ＣＰＵ３５が実行するＯＳやアプリケーションプログラムの少なくとも一部、ＣＰＵ３５による処理に必要な各種データおよびエンジン制御時における学習値を一時的に記憶する。なお、ＲＯＭ３６に格納されているプログラムは、エンジン制御に必要なプログラムの他に、エンジンのアイドル安定化制御装置の機能を実現するもので、少なくともアイドル安定化処理を実行するプログラムを含んでいる。
【００２１】
次に、以上のようなハードウェアによって実現されるＥＣＵ３０の中のアイドル安定化制御装置の機能について説明する。
図３はＥＣＵ内のアイドル安定化制御装置の機能を示すブロック図である。
【００２２】
ＥＣＵ３０の中のアイドル安定化制御装置は、アイドル不安定検出部４１と、不安定原因判定部４２と、原因対策部４３とを備えている。アイドル不安定検出部４１は、クランク角センサ２１によって検出された信号をエンジン回転数を表わす信号として入力し、アイドル運転時におけるエンジン回転数の変動を監視してアイドル状態が不安定になった場合を検出する。不安定原因判定部４２は、アイドル不安定検出部４１によってアイドル不安定が検出された場合に、アイドル状態におけるエンジンの発生トルクを変化させてその不安定原因を判定する。原因対策部４３は、不安定原因判定部４２によって判定された不安定原因に対してアイドル状態の不安定が改善される方向に補正を行う。
【００２３】
次に、以上の機能を有するアイドル安定化制御装置の動作について説明する。
図４はアイドル安定化制御装置の全体処理の流れを示すフローチャート、図５はアイドル不安定検出方法の一例を示す説明図、図６は原因判定処理の流れを示すフローチャートである。
【００２４】
アイドル安定化処理では、まず、この処理の開始条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１）。すなわち、アイドル安定化処理の開始条件としては、たとえば、エンジン駆動中において（車両が停止していてもしていなくてもよい）、アクセルペダルが踏み込まれていない条件が所定時間経過したとき、あるいは、そもそもアイドルが不安定な状態にある低水温時、低油温時、始動後所定時間以内でないときとすることができる。
【００２５】
アイドル安定化処理の開始条件が成立すると、アイドル不安定検出部４１によりエンジン回転数の変動を監視し（ステップＳ２）、アイドル不安定か否かが判断される（ステップＳ３）。すなわち、アイドル運転中のエンジンは、補機負荷の状態に応じてこれを駆動するのに必要な分の必要トルクが得られるようエンジンの出力トルクが制御されており、アイドル安定状態にあるときは、図５に示すように、エンジン回転数は目標回転数の近傍にある。しかし、エンジン回転数が定常的に大きく変動してくると、エンジン回転数は、正常範囲を超えて変動するようになり、ハンチング状態となる。したがって、ステップＳ３におけるアイドル不安定の判断は、エンジン回転数がその正常範囲を逸脱して変動している時間を計測し、その時間が所定値より長くなると、アイドル不安定であると判断する。アイドル不安定でなければ、ステップＳ１に戻る。ただし、アイドル不安定と判断されたアイドル回転数が低い所定値の近傍にある場合、次の原因判定処理の実行によりエンジンがストールしてしまう危険があるので、その場合は、ステップＳ１に戻るようにするとよい。
【００２６】
アイドル不安定である場合には、次に、そのアイドル不安定の原因が何であるかを判定する処理が行われる（ステップＳ４）。この原因判定処理は、図６に示したように、まず、エンジンの出力トルクを可変し（ステップＳ１１）、その結果、アイドル状態が変化するかどうかを判断する（ステップＳ１２）。
【００２７】
ここで、エンジンの出力トルクは、ＩＳＣＶ９により吸入空気量を変更し、インジェクタ１０により燃料噴射量を変更し、イグナイタ１４により点火時期を変更することによって可変することができる。好ましい実施の形態では、まず、吸入空気量を変更してみてアイドル不安定が変化するかどうかを判断し、吸入空気量の変更でアイドル不安定が変化しないときは、燃料噴射量の変更をしてアイドル不安定の変化を判断し、それでも変化しない場合は、点火時期を変更してアイドル不安定の変化を判断するようにしている。また、吸入空気量、燃料噴射量および点火時期の変更は、それらの制御目標値を直接変更するのではなく、アイドル制御として設定される基準値に対して通常は補正項を付加することで制御目標値にしているが、ここでは、その補正項に対して所定の係数を適用することでエンジンの出力トルクを可変している。具体的には、吸入空気量の変更では、アイドル制御時における補正項をたとえば０．５倍するという方法で制御目標値を変更する。
【００２８】
吸入空気量、燃料噴射量および点火時期を順次変更していき、最初にアイドル不安定が改善または悪化する方向に変化したときには、それがアイドル不安定の原因であると特定することができる（ステップＳ１３）。すなわち、吸入空気量、燃料噴射量および点火時期の順に変更していくとして、たとえば、燃料噴射量の変更後にハンチングが収まるかあるいは悪化すれば、そのハンチングの原因は、燃料噴射量であってこれが適切に制御されていないと判断することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、吸入空気量、燃料噴射量および点火時期の順に変更していくとしたが、これは、アイドル不安定の要因となりやすいパラメータから順に変更したものであって、特にこの順で変更することに限定しなくても良い。また、制御値の変更は、ある制御値（たとえば吸入空気量）を変更してもアイドル不安定が変化しなければ、制御値を元に戻してから次の制御値（たとえば燃料噴射量）を変更する方法であっても、変更した制御値のまま、次の制御値を変更する方法であっても良い。
【００３０】
吸入空気量、燃料噴射量および点火時期の順に変更し、いずれも、アイドル不安定の状態が変化しなければ、次に、アイドル回転数が低いか否かが判断され（ステップＳ１４）、アイドル回転数が所定値より低い場合には、エンジンストールを避けるためにこのアイドル安定化制御を禁止とする（ステップＳ１５）。
【００３１】
アイドル回転数が所定値より高い場合には、エンジンの負荷、すなわち、エンジンが必要とするトルクを可変し（ステップＳ１６）、その結果、アイドル状態が変化するかどうかを判断し（ステップＳ１７）、これによってアイドル不安定の原因を特定する（ステップＳ１８）。
【００３２】
ここで、エンジンの必要トルクは、たとえば、オルタネータの発電要求値を最大に設定するとか、エアコンが運転中であれば、その冷凍能力を最大に設定するとかして、エンジンの補機負荷を増加させることで可変している。もちろん、この必要トルクの変化は、オルタネータが発電していてそのときのバッテリの充電率が十分である場合には、逆に、発電を禁止したり、現在のエアコンの冷凍負荷があまり大きくない場合には、エアコン動作を停止したりしてエンジンの補機負荷を低下させるように変化させても良い。このように、エンジンの必要トルクを変化させることで、ＥＣＵ３０は、その変化した必要トルクに合わせてエンジンの出力トルクを可変するよう協調制御してくるので、結果的には、エンジンの出力トルクを可変させたのと同じ効果を有する。
【００３３】
なお、このエンジンの必要トルク、すなわち補機負荷を変更してみる処理は、アイドル回転数が低い場合には、行わないようにしているが、アイドル回転数を上げるように出力トルクを増加させる変更と協調して、この必要トルク可変処理を実行するようにしてもよい。
【００３４】
次に、図４に戻って、原因判定処理の間にこのアイドル安定化制御が禁止になったか否かが判断され（ステップＳ５）、禁止中なら、ステップＳ１へ戻る。アイドル安定化制御が禁止でなければ、原因別安定化制御が実行され（ステップＳ６）、そのときの安定化制御に関する原因・対策のデータは、学習値としてＲＡＭ３７に記憶される（ステップＳ７）。これは、実質的に原因判定処理と同様の処理が行われる。たとえば、原因判定処理にて、吸入空気量の補正項を変更した結果、アイドル不安定状態が改善または悪化する方向へ変化して、アイドル不安定の原因が吸入空気量であると判断されたなら、この原因安定化制御においては、吸入空気量の補正項に対してアイドル不安定状態が改善される方向に作用する係数を適用して吸入空気量を変更することになる。
【００３５】
そして、このアイドル安定化制御は、アイドル状態が継続している間実施され、たとえばアクセルペダルが踏み込まれるなどしてアイドル状態が終了すると、ステップＳ１へ戻る。
【００３６】
なお、アイドル不安定状態が一時的である場合に対応するため、ステップＳ４の原因判定処理後、原因判定処理の前の状態に戻したときに、アイドル状態が安定したか否かを再度判断し、安定してきたなら、ステップＳ１に戻し、あるいは、ステップＳ６の安定化制御の実行の後、アイドル状態が安定したか否かを判断して、安定してきたなら、実行している補正項を実行前の値に徐々に復帰させるような処理を追加しても良い。
【００３７】
以上の安定化処理にて、ステップＳ７では、原因・対策の学習値をＲＡＭ３７に記憶しているが、この学習値は、必要に応じてＥＣＵ３０の次のアイドル制御に反映したり、ディーラーなどにおける点検時において、学習値をＲＡＭ３７から読み出すことによってアイドル制御を調整するときの参考にしたりすることができる。
【００３８】
以上、本発明をその好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はこの特定の実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述の実施の形態では、アイドル不安定の検出をエンジン回転数の変動を基に判断したが、車両のたとえばエンジンブロックなどに車両振動センサを設けて車両の振動を監視し、その車両の振動が所定のレベル以上に大きくなったときに、アイドルが不安定であると判断しても良いし、その車両の振動による判定とエンジン回転数を基にした判定と併用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施の形態のエンジン周辺の構成を表す概略構成図である。
【図２】ＥＣＵのハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図３】ＥＣＵ内のアイドル安定化制御装置の機能を示すブロック図である。
【図４】アイドル安定化制御装置の全体処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】アイドル不安定検出方法の一例を示す説明図である。
【図６】原因判定処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
３０  ＥＣＵ
４１  アイドル不安定検出部
４２  不安定原因判定部
４３  原因対策部
【図１】
2007255300.tif 000003
【図２】
2007255300.tif 000004
【図３】
2007255300.tif 000005
【図４】
2007255300.tif 000006
【図５】
2007255300.tif 000007
【図６】
2007255300.tif 000008