(57)【要約】【課題】エンジン（内燃機関）の定常アイドル状態での音振性能と燃費向上を両立させる。【解決手段】定常アイドル状態で、車両の振動加速度Ｇｐがアイドル回転増大用の判定レベルＧｐu以上のときは、目標アイドル回転速度Ｎｉを上限値ＮｉULまで増大させ、Ｇｐがアイドル回転低下用の判定レベルＧｐd以下となる状態が所定回ｎ０続いたときに、目標アイドル回転速度Ｎｉを所定回転速度ΔＮｅ減少していくようにした。【選択図】図２
2007127012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のアイドル運転条件で、目標アイドル回転速度となるようにフィードバック制御するエンジンのアイドル回転速度制御装置であって、
エンジン振動を検出するエンジン振動検出手段を設け、該エンジン振動検出手段によって検出されたエンジン振動が、所定の許容条件に合致するように、目標アイドル回転速度を設定することを特徴とするエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項２】
前記目標アイドル回転速度の設定は、エンジン振動が許容条件に合致する範囲で、最も低い回転速度とすることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項３】
前記目標アイドル回転速度の設定は、エンジン振動がアイドル回転速度低下条件に合致する際には、目標アイドル回転速度を所定の回転速度幅で下方修正することを特徴とする請求項２に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項４】
前記アイドル回転速度低下条件は、エンジン振動レベルに基づく仮のアイドル回転速度低下条件が所定回満たされたときに合致することを特徴とする請求項３に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項５】
エンジン振動が、前記アイドル回転速度低下条件よりも振動が大側であるアイドル回転速度上昇条件に合致した際には、目標アイドル回転速度の上限値まで上方修正することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項６】
目標アイドル回転速度の初期値を前記上限値より小さい値に設定することを特徴とする請求項５に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項７】
エンジン振動検出手段として、車両加速度を検出する加速度センサを備え、加速度センサ検出値の所定時間内の最大値と最小値との差が、所定の低下条件判定値より小さい場合に、アイドル回転速度低下条件に合致しているとし、前記低下条件判定値より大きい上昇条件判定値より大きい場合に、アイドル回転上昇条件に合致しているとすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項８】
エンジン振動検出手段として、車両加速度を検出する加速度センサを備え、加速度センサ検出値の所定時間内の頻度バラツキが、所定の低下条件判定値より小さい場合に、アイドル回転速度低下条件に合致しているとし、前記低下条件判定値より大きい上昇条件判定値より大きい場合に、アイドル回転速度上昇条件に合致しているとすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【請求項９】
エンジン振動検出手段として、エンジンクランク角センサを備え、単位時間当たりのエンジン回転の変化速度が、所定の低下条件判定値より小さい場合に、アイドル回転速度低下条件に合致しているとし、前記低下条件判定値より大きい上昇条件判定値より大きい場合に、アイドル回転速度上昇条件に合致しているとすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のエンジンのアイドル回転速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、アイドル状態での音振性能と燃費向上を両立させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関のアイドル回転速度制御装置では、例えば、特許文献１に開示されるように、冷却水温度等に基づいて目標アイドル回転速度を設定し、実際の機関回転速度（以下「実回転速度」という）が目標アイドル回転速度 から所定範囲以上外れた場合には、実回転速度が目標アイドル回転速度に近づくように、理論空燃比（λ＝１）の下で、機関に供給される空気量を増減するフィードバック制御が行われている。
【特許文献１】特開昭５４−７６７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記目標アイドル回転速度は、そのアイドル回転速度で運転した際の回転速度の安定度が一定レベル以下の良好なアイドル回転安定度を確保できる速度に設定されているが、生産されるエンジン個体毎のアイドル回転安定度のバラツキや経時劣化に対応して、余裕を持たせて大きめに設定されている。
このため、元々アイドル回転安定度が良好な個体では、若しくは新品でアイドル回転安定度が良好に維持されている時には、必要以上にアイドル回転速度が大きく設定されることとなり、無駄に燃費を悪化させることとなっていた。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、常時良好な音振性能を確保しつつ目標アイドル回転速度を必要最小限に設定することにより、燃費を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
所定のアイドル運転条件で、目標アイドル回転速度となるようにフィードバック制御するエンジンのアイドル回転速度制御装置であって、
エンジン振動を検出するエンジン振動検出手段を設け、該エンジン振動検出手段によって検出されたエンジン振動が、所定の許容条件に合致するように、目標アイドル回転速度を設定する構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
かかる構成によれば、アイドル運転状態において、アイドル回転安定度に個体毎のバラツキや経時劣化があっても、エンジン振動の所定の許容条件を合致するように目標アイドル回転速度を必要最小限に設定することができるので、常時音振性能を確保しつつ燃費を最大限向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明に係るアイドル回転速度制御装置の一実施形態を示す。
エンジン（内燃機関）１０のピストン１１の頂面１１ａとシリンダヘッド１２下面との間には、所定容積を有する燃焼室１３が形成される。燃焼室１３の上部に位置するシリンダヘッド１２の壁面、即ち、シリンダヘッド１２の下部に形成されたシリンダヘッド燃焼室１３ａの壁面には、吸気弁１４によって開閉される吸気ポート１５、及び、排気弁１６によって開閉される排気ポート１７が、夫々並列して２つずつ形成される。
【０００８】
シリンダヘッド１２の両吸気ポート１５間には、燃焼室１３に噴口を臨ませて燃焼室１３内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１８が配設される。また、シリンダヘッド燃焼室１３ａの壁面の略中央部には、燃料と空気との可燃混合気を火花点火させる点火プラグ１９が配設される。
ピストン頂面１１ａには、燃料噴射弁１８と点火プラグ１９とを結ぶ線下の位置に、開口部が上面に形成されたキャビティ２０が形成される。
【０００９】
機関１０の燃焼室１３には、エアクリーナ２１、吸気ダクト２２、吸気ポート１５及び吸気弁１４を介して空気が吸入される。吸気ダクト２２には、吸気ダクト２２内の吸気通路の開口面積を変化させる電子制御式のスロットル弁（以下「電制スロットル弁」という）２３が介装され、機関運転状態に基づいて制御されるアクチュエータ２４を介して、機関への吸入空気流量Ｑが制御される。
【００１０】
そして、低負荷及び中負荷領域では、圧縮行程後期に燃料噴霧をキャビティ２０内に噴射して、点火プラグ１９下部に可燃混合気を層状に形成して成層燃焼を行い、高負荷領域では、吸気行程中に燃料噴霧を燃焼室１３内に噴射して、燃焼室１３内に略均質な可燃混合気を形成して均質燃焼が行われる。
次に、かかる構成からなる機関１０の制御系について説明する。
【００１１】
マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット３０には、機関回転速度Ｎｅを検出するクランク角センサ３１、機関温度を代表する冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ３２、吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ３３、電制スロットル弁２３のスロットル弁開度θを検出するポテンショメータ式のスロットル弁開度センサ３４、該スロットル弁開度センサ３４と一体に設けられ、スロットル弁開度θが所定値以下のアイドル状態でＯＮとなるアイドルスイッチ３５、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ３６、車速ＶＳＰを検出する車速センサ３７、車両の振動加速度を検出するＧセンサ３８等の信号が入力される。
【００１２】
そして、コントロールユニット３０は、入力された各種信号に基づいて検出される運転状態に応じて、電制スロットル弁２３のスロットル弁開度θを制御すると共に、点火時期を設定して、設定された点火時期に可燃混合気に火花点火する制御を行う。
また、Ｇセンサ３８で検出される振動加速度は、本来は車輪速と比較される車体速度を算出してＡＢＳ制御に用いられるが、本実施形態では、該Ｇセンサ３８で検出された振動加速度に基づいて目標アイドル回転速度が設定される。
【００１３】
上記振動加速度に基づく目標アイドル回転速度設定を、図２に示したフローに従い、Ｇセンサ３８からの出力を示す図３を参照しつつ説明する。
ステップＳ１では、エンジン１０が定常アイドル運転状態かを判定し、定常アイドル運転状態と判定されたときにステップＳ２へ進む。実質的に乗員が感知する音振が問題になるのは、停車時のアイドル状態であるので、車速ＶＳＰが０近傍の値以下であること等を条件に入れるのが好ましい。
【００１４】
ステップＳ２では、前記Ｇセンサ３８で検出される振動加速度Ｇｐを読み込む。具体的には、Ｇセンサ３８の出力値の単位時間（数秒）での最大値と最小値の差を振動加速度Ｇｐとして算出する。
ステップＳ３では、前記振動加速度Ｇｐが目標アイドル回転速度Ｎｉを増大させる必要がある回転ＵＰ判定レベルＧｐu（例えば０．０４ｇ，ｇは重力加速度）以上であるかを判定する。
【００１５】
そして、Ｇｐ≧Ｇｐuと判定されたときは、ステップＳ４で目標アイドル回転速度Ｎｉを上限値ＮｉULまで増大させた後、このフローを終了する。ここで、目標アイドル回転速度の上限値ＮｉULは、従来設定される目標アイドル回転速度と同様、音振性能のバラツキ、経時劣化を考慮して所定のマージンを持たせて高めに設定される。一方、本実施形態における目標アイドル回転速度の初期値は、これより小さめに設定されている。
【００１６】
ステップＳ３で、Ｇｐ＜Ｇｐuと判定されたときは、ステップＳ５へ進み、振動加速度Ｇｐが目標アイドル回転速度Ｎｉの減少を許容する回転Ｄｏｗｎ判定レベルＧｐd（例えば０．０２ｇ）以下であるかを判定する。
ステップＳ５で、Ｇｐ＞ＧｐdつまりＧｐd＜Ｇｐ＜Ｇｐuと判定されたときは、振動加速度Ｇｐが良好な音振性能を満たしつつアイドル回転速度を過剰に高くさせていない適性レベルに維持されていると判断できるので、ステップＳ６で目標アイドル回転速度Ｎｉを現状の値に維持する。
【００１７】
一方、ステップＳ５で、Ｇｐ≦Ｇｐdと判定されたときは、ステップＳ７へ進んで該条件成立の回数をインクリメント（＋１カウントアップ）する。
ステップＳ８では、前記Ｇｐ≦Ｇｐdとなる回数ｎが所定値ｎ０（数回）に達したかを判別する。
そして、ｎがｎ０に達する前は、ステップＳ６で目標アイドル回転速度Ｎｉを現状の値に維持するが、ｎがｎ０に達したときは、ステップＳ９へ進んで、目標アイドル回転速度Ｎｉを所定回転速度分ΔＮｄ（例えば２５ｒｐｍ）減少する。
【００１８】
このようにすれば、振動レベルが低すぎるときは、その状態が数回連続するごとに、目標アイドル回転速度Ｎｉを減少していくことにより、振動レベルＧｐをＧｐd〜Ｇｐuの適正範囲に収めることができ、エンジン個体毎のアイドル回転安定度のバラツキや経時劣化があっても、音振性能を良好に維持しつつ燃費を十分に向上させることができる。
つまり、音振性能を良好に維持し、かつ、燃費も良好に維持することができる振動レベルＧｐの範囲Ｇｐd〜Ｇｐuという所定の許容条件に合致し、かつ、該許容条件に合致する範囲で目標アイドル回転速度Ｎｉの減少を繰り返しながら、最も低い目標アイドル回転速度に設定して、燃費を最大限向上することができる。
【００１９】
また、振動レベルが低すぎる状態が数回連続することを条件として目標アイドル回転速度を減少するようにしたため、振動レベルがノイズ等によって過渡的に小さい値が検出されたときには目標アイドル回転速度が減少されることなく、アイドル回転速度が誤って減少されることを防止でき安定した制御を行える。
また、振動レベルが高すぎるときは、ただちに目標アイドル回転速度Ｎｉを上限値まで増大させることによって、速やかに振動レベルを減少させて、良好な音振性能を確保することができる。
【００２０】
なお、目標アイドル回転速度の初期値は、簡易的には上限値ＮｉULとして回転速度低下条件の成立によって低下させていくようにしてもよい。しかし、上限値ＮｉULで回転速度低下条件が満たされないと、初期値＝上限値ＮｉULのまま維持されてしまい、一方、初期値を小さく設定しすぎると、すぐに、回転速度増大条件が満たされて上限値ＮｉULに戻ってそのまま維持されてしまうので、上限値ＮｉULより適性量小さめに設定しておき、この初期値で振動レベルが低すぎる場合には、さらに回転速度を低下させていって許容範囲に落ち着くようにするのがよい。
【００２１】
次に第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、システム構成は、上記第１の実施形態と同様であり、Ｇセンサ３８で検出した振動加速度Ｇｐを用いて以下のように目標アイドル回転速度Ｎｉを設定する。
図４は、本実施形態における目標アイドル回転速度設定のフローを示す。
ステップＳ１１では、エンジン１０が定常アイドル運転状態かを判定し、定常アイドル運転状態と判定されたときにステップＳ１２へ進む。
【００２２】
ステップＳ１２では、所定時間当たりにＧセンサ３８から読み込んだ振動加速度Ｇｐの分布を作成する（図５参照）。
ステップＳ１３では、上記分布に基づいて頻度バラツキ（標準偏差）σを算出する。
ステップＳ１４では、上記頻度バラツキσが、目標アイドル回転速度Ｎｉを増大させる必要がある回転ＵＰ判定レベルσｕ（例えば６０ｄＢ）以上であるかを判定する。ここで、本実施形態では、頻度バラツキσが大きいときほど振動が大きいことを用いている。
ステップＳ１４で、σ≧σｕと判定されたときは、ステップＳ１５へ進んで目標アイドル回転速度Ｎｉを上限値ＮｉULまで増大させた後、このフローを終了する。
【００２３】
ステップＳ１４で、σ＜σuと判定されたときは、ステップＳ１６へ進み、頻度バラツキσが目標アイドル回転速度Ｎｉの減少を許容する回転Ｄｏｗｎ判定レベルσd（例えば２０ｄＢ）以下であるかを判定する。
ステップＳ１６で、σ＞σdつまりσd＜σ＜σuと判定されたときは、頻度バラツキσが、良好な音振性能を満たしつつアイドル回転速度を過剰に高くさせていない適性レベルに維持されていると判断できるので、ステップＳ１７へ進んで目標アイドル回転速度Ｎｉを現状の値に維持する。
【００２４】
また、ステップＳ１６でσ≦σdと判定されたときは、ステップＳ１８へ進んで、目標アイドル回転速度Ｎｉを所定回転速度分ΔＮｄ（例えば２５ｒｐｍ）減少する。この実施形態では、ある程度の時間をかけて頻度分布を作成しているので、σ≦σdの条件が１回成立するだけで目標アイドル回転速度Ｎｉを減少するが、頻度分布作成の時間を短くした場合には、第１の実施形態のように、σ≦σdの条件が複数回成立したときに目標アイドル回転速度Ｎｉを減少する構成としてもよい。
【００２５】
このようにすれば、第１の実施形態同様に常時音振性能を満たしつつ燃費を十分に向上することができる。
次に、第３の実施形態について説明する。
第１、第２の実施形態では、エンジン振動の検出としてエンジンによって加振された車両の振動をＧセンサによって検出し、該車両振動状態に基づいて目標アイドル回転速度を設定することによって加振源であるエンジン振動を制御し、もって音振性能を適性レベルに制御する構成であった。音振性能は乗員が車両の振動によって感知するものであるから、音振性能を適正レベルに制御するには車両振動状態を検出することが望ましいが、Ｇセンサを備えていない場合には、加振源であるエンジンの振動状態を検出し、エンジン振動レベルの検出値に基づいてエンジン振動を直接制御することもできる。
【００２６】
第３の実施形態では、上記のようにエンジン振動レベルの検出値に基づいてエンジン振動を直接制御する構成とした。以下図６に示したフローにしたがって、説明する。
ステップＳ２１では、エンジン１０が定常アイドル運転状態かを判定する。
ステップＳ２２では、クランク角センサ３１からのエンジン回転信号によってエンジン振動を検出する。具体的には、クランク角センサ３１で検出されるエンジン回転速度Ｎｅの単位時間当たりの変化量、すなわち変化速度ΔＮｅをエンジン振動として検出する（図６参照）。変化速度ΔＮｅが大きいときは、回転変化量、すなわち角速度が大であり、振動を与える。特に、車両振動共振点に近いと、入力の影響が大きいため、それを回避するため回転速度を上げる。
【００２７】
ステップＳ２３では、前記変化速度ΔＮｅが目標アイドル回転速度Ｎｉを増大させる必要がある回転ＵＰ判定レベルΔＮｅu（例えば２０００ｒｐｍ／ｓ）以上であるかを判定する。
そして、ΔＮｅ≧ΔＮｅuと判定されたときは、ステップＳ２４へ進んで目標アイドル回転速度Ｎｉを上限値ＮｉULまで増大させた後、このフローを終了する。
【００２８】
ステップＳ２３で、ΔＮｅ＜ΔＮｅuと判定されたときは、ステップＳ２５へ進み、変化速度ΔＮｅが目標アイドル回転速度Ｎｉの減少を許容する回転Ｄｏｗｎ判定レベルΔＮｅd（例えば１０００ｒｐｍ／ｓ）以下であるかを判定する。
ステップＳ２５で、ΔＮｅ＞ΔＮｅdつまりΔＮｅd＜ΔＮｅ＜ΔＮｅuと判定されたときは、変化速度（エンジン振動）ΔＮｅが、良好な音振性能を満たしつつアイドル回転速度を過剰に高くさせていない適性レベルに維持されていると判断できるので、ステップＳ２６で目標アイドル回転速度Ｎｉを現状の値に維持する。
【００２９】
ステップＳ２５で、ΔＮｅ≦ΔＮｅdと判定されたときは、ステップＳ２７へ進んで該条件成立の回数をインクリメントする。
ステップＳ２８では、前記ΔＮｅ≦ΔＮｅdとなる回数ｎが所定値ｎ０（数回）に達したかを判別する。
そして、ｎがｎ０に達する前は、ステップＳ２６で目標アイドル回転速度Ｎｉを現状の値に維持するが、ｎがｎ０に達したときは、ステップＳ２９へ進んで、目標アイドル回転速度Ｎｉを所定回転速度分ΔＮ（例えば２５ｒｐｍ）減少する。
【００３０】
このようにすれば、第１、第２の実施形態同様に常時音振性能を満たしつつ燃費を十分に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム構成図
【図２】第１の実施形態にかかる目標アイドル回転速度設定を示すフローチャート
【図３】第１の実施形態におけるＧセンサの出力状態を示す図
【図４】第２の実施形態にかかる目標アイドル回転速度設定を示すフローチャート
【図５】第２の実施形態におけるＧセンサの出力分布状態を示す図
【図６】第３の実施形態にかかる目標アイドル回転速度設定を示すフローチャート
【図７】第３の実施形態におけるエンジン回転速度および回転速度変化状態を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１０   エンジン（内燃機関）
１８   燃料噴射弁
２３   電制スロットル弁
３０   コントロールユニット
３１   クランク角センサ
３７   車速センサ
３８   Ｇセンサ
【図１】
2007127012.tif 000003
【図２】
2007127012.tif 000004
【図３】
2007127012.tif 000005
【図４】
2007127012.tif 000006
【図５】
2007127012.tif 000007
【図６】
2007127012.tif 000008
【図７】
2007127012.tif 000009