(57)【要約】【課題】目標回転速度への復帰が遅れて不快な車両振動が発生したりエンストに至ることを防止するエンジンのアイドル制御装置を提供する。【解決手段】  回転速度と吸入空気量と目標点火時期とに基づいて目標点火時期トルクを演算する目標点火時期トルク演算手段２８と、目標トルクとトルク比とに基づいて低速応答用目標トルクを演算する低速応答用目標トルク演算手段３０と、基本点火時期を演算する基本点火時期演算手段３１と、低速応答用目標トルクと回転速度と基本点火時期とに基づいて低速応答用目標トルクを発生するための目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段３２と、吸入空気量が目標吸入空気量と一致するようにスロットルを制御する低速応答トルク制御手段３３と、回転速度と目標回転速度と目標トルクとに基づいて設定した点火時期制限値により制限した点火時期を最終点火時期として決定する点火時期変化量制限手段２６とを備えた。【選択図】図２
2012127228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンがアイドル運転状態であることを検出するアイドル検出手段と、
前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記エンジンがアイドル運転状態のときの目標回転速度を演算する目標回転速度演算手段と、
前記エンジンに吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記エンジンがアイドル運転状態のときの目標トルクを演算する目標トルク演算手段と、前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標トルクとに基づいて前記吸入空気量において前記目標トルクを発生させるための目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、
前記回転速度と前記目標回転速度と前記目標トルクとに基づいて前記目標点火時期の変更を制限する点火時期制限値を設定するとともに前記点火時期制限値により制限された後の点火時期を最終点火時期として決定する点火時期変化量制限手段と、
前記最終点火時期において点火プラグによる火花放電が開始されるように点火コイルの駆動を制御する高速応答トルク制御手段と、
前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標点火時期とに基づいて前記目標点火時期で発生する目標点火時期トルクを演算する目標点火時期トルク演算手段と、
前記目標トルクに対する前記目標点火時期トルクの比率（トルク比）を演算するトルク比演算手段と、
前記目標トルクと前記トルク比とに基づいて低速応答用目標トルクを演算する低速応答用目標トルク演算手段と、
前記エンジンの運転状態に応じて決定される基本点火時期を演算する基本点火時期演算手段と、
前記低速応答用目標トルクと前記回転速度と前記基本点火時期とに基づいて前記低速応答用目標トルクを発生するための目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記吸入空気量が前記目標吸入空気量と一致するようにスロットルバルブの開度を制御する低速応答トルク制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンのアイドル制御装置。
【請求項２】
前記点火時期変化量制限手段は、少なくとも、前記回転速度が前記目標回転速度よりも低下しているときに前記目標点火時期の遅角側への変化量を制限す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制御装置。
【請求項３】
前記点火時期変化量制限手段は、前記回転速度と前記目標回転速度との偏差に基づいて前記点火時期変化量制限値を補正することを特徴とする請求項１または２記載のエンジンのアイドル制御装置。
【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制御装置に関するものであり、特に、トルクベース制御を採用したアイドル制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のエンジン制御装置においては、例えば、特許文献１に記載されているような、トルクを指標としてエンジンの発生トルクを制御する、いわゆる、「トルクベース制御」と呼ばれるエンジンの制御方法が普及しつつある。
このようなトルクベース制御では、ドライバーによるアクセルペダルの操作量に基づいてエンジンの目標トルクを決定し、目標トルクを発生させることができる空気量がエンジンに吸入されるようにスロットルバルブの開度を制御し、エアーフローセンサで検出した実際の吸入空気量によって目標トルクが実現される点火時期で点火コイルを制御することにより、エンジンの出力が目標トルクに制御されてドライバーの要求する走行性能が実現される。
【０００３】
また、アクセルペダルが踏まれていないとき、すなわち、アイドル時では、エンジンの損失トルク（機械損失とポンプ損失）と補機負荷損失（オルタネータやエアコンの負荷）の合計を目標トルクに決定し、目標トルクを発生させることができる空気量がエンジンに吸入されるようにスロットルバルブの開度を制御し、エアーフローセンサで検出した実際の吸入空気量によって目標トルクが実現される点火時期で点火コイルを制御することにより、エンジンの出力が目標トルクに制御されて目標回転速度が実現される。
【０００４】
このようなトルクベース制御においては、その演算過程において、目標トルクを吸入空気量や点火時期に変換する必要があり、その変換方法としては、例えば、内燃機関の運転状態（回転速度とシリンダ内への吸入空気量）ごとに予め計測しておいた「点火時期−エンジントルク特性」をマップデータとして制御装置内のメモリに記憶させておき、トルクと回転速度と点火時期とから吸入空気量を求めたり、トルクと回転速度と空気量とから点火時期を求めている。
【０００５】
ところが、点火時期とトルクの関係は２次関数で近似される特性を持っているため、エンジンのトルクが最大（２次関数の頂点）となる点火時期（ＭＢＴ点火時期と言う）から離れたところに実際の点火時期が設定されるほど（２次関数の頂点から遠のくほど）、点火時期の変化幅に対するトルクの変化幅が大きくなる傾向を持つ。
【０００６】
参考までに、「点火時期−トルク特性」の一例を図９に示す。
図９において、相対的にＭＢＴに近い点火時期のときに△ＩＧの変動ないし点火時期のずれが生じた場合には△Ｔ２のトルク変動ないしトルクずれを起こす。これに対し、相対的にＭＢＴから離れた点火時期で△ＩＧの変動ないし点火時期のずれが生じた場合には△Ｔ１（＞△Ｔ２）のトルク変動ないしトルクずれを起こす。
このように、「点火時期−トルク特性」のずれは点火時期がＭＢＴから離れたところ、すなわち、より遅角側に設定されるときほど拡大することが判る。
【０００７】
また、各種部品特性の経年変化が進むと、制御装置内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」と、実際のエンジン特性としての「点火時期−発生トルク特性」とのずれが大きくなり、同じ点火時期であっても目標トルクと実際にエンジンで発生するトルクとのずれが増大してくる。
そのような状態で、アイドル時のトルクと回転速度と点火時期から空気量を算出する場
合、「点火時期−トルク特性」のマップデータから算出した空気量が必要量よりも多すぎた場合には実トルクが過剰となって回転速度が目標アイドル回転速度を超えて上昇し、逆に、「点火時期−トルク特性」のマップデータから算出した空気量が必要量よりも少なすぎた場合には実トルクが不足して回転速度が目標アイドル回転速度よりも低下する。
【０００８】
また、トルクと回転速度と空気量から点火時期を算出する場合、「点火時期−トルク特性」のマップデータから算出した点火時期が進角しすぎた場合には実トルクが過剰となって回転速度が目標アイドル回転速を超えて上昇し、逆に、「点火時期−トルク特性」のマップデータから算出した点火時期が遅角しすぎた場合には実トルクが不足して回転速度が目標アイドル回転速度よりも低下する。
【０００９】
しかし、前記いずれの場合に対しても、目標回転速度と実回転速度との回転偏差に基づいたＰＩＤ制御等を追加し、目標回転速度と実回転速度との回転偏差に基づく補正量を目標トルクに加算することで、実際に発生したトルクの過不足分がフィードバック補正されて吸入空気量を増減するようにしているが、特に、点火時期が大きく遅角側にずれていた場合については回転速度が大きく低下して目標回転速度への復帰が遅れ、不快なエンジン振動が発生したり、最悪の場合にはエンストに至ることが懸念される。
【００１０】
すなわち、「点火時期−トルク特性」にずれが生じている場合、本来なら、回転速度の低下に即して点火時期を進角させてトルクを増加させてやれば、目標回転速度への復帰を早めることが出来るのであるが、前述のトルクベース制御では、実際の空気量に基づいて目標トルクを実現するための点火時期が設定されてしまうため、回転速度の低下を補うためのトルクの増量は点火時期に対しては直接、反映されず、エンジントルクの増加が遅れて目標回転速度への復帰が遅くなる。
【００１１】
上記への対策としては、例えば、特許文献２のように、予め所定の制限位置を設定しておき、その制限位置よりも遅角側に点火時期がセットされなくする方法や、特許文献３に記載のように、回転速度がアイドル目標回転速度よりも低下しているときには点火時期を遅角側へ動かさないようにする方法などが知られているが、これら特許文献２ないし特許文献３の方策を前述のトルクベース制御にそのまま適用したとしても以下の理由により目標回転速度への復帰の遅れは解消されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３６２７４６４号公報
【特許文献２】特許第３５５６６８２号公報
【特許文献３】特許第３４３５７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述したようなトルクベース制御では、吸入空気量に基づいて演算された点火時期によって目標トルクが実現できなくなった場合、点火時期で実現できなくなった目標トルクの過不足分は目標空気量へフィードバックされるように操作される制御構成となっている。そのため、点火時期が目標値まで遅角できずに制限されてしまうと、点火時期で実現できなくなっているトルク分（目標点火時期で発生可能なトルクと制限された点火時期時で発生可能なトルクとの差分）は、目標空気量を減量側に補正するように目標トルクが補正され、結局のところ、点火時期が遅角側へ動くことが抑えられたにも関わらず、吸入空気量が減少側へ操作されてしまい、トルクの増加が遅れ、目標回転速度への復帰の遅れが解消されないという課題がある。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑み、制御装置内に記憶させている「点火時期−トルク特性」と、実際の特性とのずれに起因して、アイドル時の回転速度が目標回転速度より低下しているにも関わらず、目標トルクに従って制御された吸入空気量に基づいて算出された目標点火時期が遅角側の値となってしまい、目標回転速度への復帰が遅れて不快な車両振動が発生したりエンストに至ることを防止するエンジンのアイドル制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るエンジンのアイドル制御装置は、エンジンがアイドル運転状態であることを検出するアイドル検出手段と、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンがアイドル運転状態のときの目標回転速度を演算する目標回転速度演算手段と、前記エンジンに吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記エンジンがアイドル運転状態のときの目標トルクを演算する目標トルク演算手段と、前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標トルクとに基づいて前記吸入空気量において前記目標トルクを発生させるための目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、前記回転速度と前記目標回転速度と前記目標トルクとに基づいて前記目標点火時期の変更を制限する点火時期制限値を設定するとともに前記点火時期制限値により制限された後の点火時期を最終点火時期として決定する点火時期変化量制限手段と、前記最終点火時期において点火プラグによる火花放電が開始されるように点火コイルの駆動を制御する高速応答トルク制御手段と、前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標点火時期とに基づいて前記目標点火時期で発生する目標点火時期トルクを演算する目標点火時期トルク演算手段と、前記目標トルクに対する前記目標点火時期トルクの比率（トルク比）を演算するトルク比演算手段と、前記目標トルクと前記トルク比とに基づいて低速応答用目標トルクを演算する低速応答用目標トルク演算手段と、前記エンジンの運転状態に応じて決定される基本点火時期を演算する基本点火時期演算手段と、前記低速応答用目標トルクと前記回転速度と前記基本点火時期とに基づいて前記低速応答用目標トルクを発生するための目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、前記吸入空気量が前記目標吸入空気量と一致するようにスロットルバルブの開度を制御する低速応答トルク制御手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るエンジンのアイドル制御装置によれば、制御装置内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」と、実際のエンジン特性としての「点火時期−トルク特性」とのずれに起因して、アイドル時の回転速度が目標回転速度より低下しているにも関わらず、目標トルクに従って制御された吸入空気量に基づいて算出された目標点火時期が遅角側の値となってしまい、目標回転速度への復帰が遅れて不快な車両振動が発生したりエンストに至ることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエンジンおよびアイドル制御装置の全体構成図である。
【図２】実施の形態１に係るアイドル制御装置の機能ブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るアイドル制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１に係るアイドル制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】回転偏差△ＮＥ（＝ＮＥｔ−ＮＥ）に応じた点火時期変化量制限値ＩＧｃの設定の例を示す説明図である。
【図６】従来装置における動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】従来装置における課題を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】特性ずれが発生している時の「点火時期−トルク特性」の一例を示す説明図である。
【図９】「点火時期−トルク特性」の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係るエンジンのアイドル制御装置について好適な実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るエンジンおよびアイドル制御装置の全体構成図である。図１において、エンジン１における気筒１ａの燃焼室１ｂには、吸気弁１ｃと排気弁１ｄとピストン１ｅとが備えられており、更に、燃焼室１ｂ内を臨むようにして、点火プラグ２と燃料噴射弁３とが備えられている。また、エンジン１には、吸気通路４に設けられた電子制御スロットル５により、吸入空気量が調整される。電子制御スロットル５は、スロットルバルブ５ａと、これを駆動するモータ５ｂ、スロットルバルブ５ａの開度を検出するスロットル開度センサ５ｃとから構成されている。
【００１９】
エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する。）６には、アクセルペダル７の操作量を検出するアクセルポジションセンサ８の出力信号を取得して、モータ５ｂに制御信号を送り、スロットル開度センサ５ｃからのスロットルバルブ開度信号に基づいて、スロットルバルブ５ａを適切な開度に制御する。クランク角センサ９は、クランク軸１ｆのクランク角度を検出し、カム角センサ１０は、吸気側のカム軸１ｇのカム角度を検出し、水温センサ１１は、エンジン１の冷却水の温度を検出する。
【００２０】
ＥＣＵ６は、アクセルポジションセンサ８、クランク角センサ９、カム角センサ１０、エアーフローセンサ１２、水温センサ１１、図示しないその他の各種センサ類からの各出力信号を取得して、点火タイミングや燃料噴射量などを決定する。そして、それらの各決定値に基づいて、燃料噴射弁３を駆動して燃料を燃焼室１ｂ内に噴射供給し、点火プラグ２に接続された点火コイル１３を駆動することにより点火プラグ２のプラグギャップから火花を放電させる。
【００２１】
エアクリーナ１４によって塵やごみが除去された吸入空気は、エアーフローセンサ１２で流量が計測された後、電子制御スロットル５を通過してサージタンク１５へと導かれ、更に、サージタンク１５から吸気弁１ｃを通って燃焼室１ｂに導入される。燃焼室１ｂ内に導入された吸入空気と燃料噴射弁３から噴射された燃料とが混ざりあって混合気が形成され、点火プラグ２の火花放電によって混合気が着火されて燃焼する。
【００２２】
混合気の燃焼圧力はピストン１ｅに伝えられてピストン１ｅを往復運動させる。ピストン１ｅの往復運動はコネテクティングロッド１ｈを介してクランク軸１ｆに伝えられ、ここで回転運動に変換されて、エンジン１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排気ガスとなり、排気弁１ｄを通ってエキゾーストマニホールド１６へ排出され、触媒１７で浄化された後、大気中へ排出される。
【００２３】
次に、図２の機能ブロック図を用いて実施の形態１に係るエンジンのアイドル制御装置の制御機能を詳しく説明する。なお、アイドル制御装置の制御機能は前述の図１に記載されたＥＣＵ６内にプログラミングされている。
【００２４】
アイドル検出手段２０は、アクセルポジションセンサ８により検出されるアクセルペダル７の操作量が入力され、アクセルペダル７の操作量が零のとき（ドライバーがアクセルペダル７を踏んでいないとき）にエンジン１がアイドル運転状態であると判定してアイドル判定信号を出力する。
回転速度検出手段２１は、クランク角センサ９により検出されるパルス信号が入力され、クランク軸１ｆの回転速度であるエンジン回転速度ＮＥを検出する。
吸入空気量検出手段２２は、エアーフローセンサ１２の出力信号が入力され、吸入空気量ＱＡを検出する。
【００２５】
目標回転速度演算手段２３は、水温センサ１１の検出するエンジン１の冷却水温情報のほかオルタネータやエアコンといった補機負荷（図示せず）の作動信号が入力され、アイドル運転を行うのに最適な目標回転速度ＮＥｔを演算する。
【００２６】
目標トルク演算手段２４には、水温センサ１１の検出するエンジン１の冷却水温情報のほかオルタネータやエアコンといった補機負荷（図示せず）の作動信号、アイドル検出手段２０により判定されたアイドル判定信号、回転速度検出手段２１により検出された回転速度ＮＥ、目標回転速度決定手段２３により決定された目標回転速度ＮＥｔが入力され、これら入力情報に基づいて、エンジン１が目標回転速度ＮＥｔのときの損失トルク（機械損失とポンプ損失の合計）を演算し、これに、目標回転速度ＮＥｔと回転速度ＮＥの偏差に基づいてＰＩＤ演算を行った補正値である回転数Ｆ／Ｂ（フィードバック）補正量と、補機負荷の合計トルクとを加算して目標トルクＴＱｔを決定する。
なお、オフアイドル時については、例えばアクセルペダル７の操作量と回転速度ＮＥに基づいて決定したドライバ要求トルクに補機負荷の合計トルクが加算されて目標トルクＴＱｔが決定される。
【００２７】
目標点火時期演算手段２５では、回転速度検出手段２１により検出された回転速度ＮＥ、吸入空気量検出手段２２により検出された吸入空気量ＱＡ、目標トルク演算手段２４で演算された目標トルクＴＱｔが入力され、これら入力情報に基づいて目標点火時期ＩＧｔを演算する。
なお、ここでは、回転速度と吸入空気量とトルクと点火時期の４つのパラメータのうち、回転速度ＮＥと吸入空気量ＱＡと目標トルクＴＱｔの３つのパラメータが既知であり、これら既知のパラメータを、制御装置内のメモリに記憶させているマップデータと照合することにより、未知のパラメータである目標点火時期ＩＧｔが求められる。
【００２８】
点火時期変化量制限手段２６では、目標点火時期演算手段２５で演算された目標点火時期ＩＧｔ、回転速度検出手段２１により検出された回転速度ＮＥ、目標回転速度決定手段２３により決定された目標回転速度ＮＥｔが入力され、回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥｔとに基づいて目標点火時期ＩＧｔの変更を制限する点火時期制限値を設定するとともに点火時期制限値により制限された後の点火時期を最終点火時期ＩＧｏとして決定する。
【００２９】
高速応答トルク制御手段２７では、点火遅角制限手段２６で決定された最終点火時期ＩＧｏが入力され、最終点火時期ＩＧｏにて点火プラグ２から火花放電が開始されるように点火コイル１３の駆動タイミングを制御する。
【００３０】
目標点火時期トルク演算手段２８では、回転速度検出手段２１により検出された回転速度ＮＥ、吸入空気量検出手段２２により検出された吸入空気量ＱＡ、目標点火時期演算手段２５で演算された目標点火時期ＩＧｔが入力され、これら入力情報に基づいて目標点火時期ＩＧｔで発生する目標点火時期トルクＴＱｓを演算する。
なお、ここでは、回転速度と吸入空気量とトルクと点火時期の４つのパラメータのうち、回転速度ＮＥと吸入空気量ＱＡと目標点火時期ＩＧｔの３つのパラメータが既知であり、これら既知のパラメータを、制御装置内のメモリに記憶させているマップデータと照合することにより、未知のパラメータである目標点火時期トルクＴＱｓが求められる。
【００３１】
トルク比演算手段２９では、目標トルク演算手段２４で演算された目標トルクＴＱｔと目標点火時期トルク演算手段２８で演算された目標点火時期トルクＴＱｓとが入力され、目標トルクＴＱｔに対する目標点火時期トルクＴＱｓの比率（トルク比）ＴＲが演算される
。
なお、トルク比ＴＲは、ＴＲ＝ＴＱｓ／ＴＱｔとして演算され、ＴＱｔ＝ＴＱｓのときはＴＲ＝１．０、ＴＱｔ＞ＴＱｓのときは０＜ＴＲ＜１．０の値、ＴＱｔ＜ＴＱｓのときはＴＲ＞１．０の値をとる。
【００３２】
低速応答用目標トルク演算手段３０では、目標トルク演算手段２４で演算された目標トルクＴＱｔとトルク比演算手段２９で演算されたトルク比ＴＲとが入力され、目標トルクＴＱｔとトルク比ＴＲとに基づいて低速応答用目標トルクＴＱａが演算される。
なお、低速応答用目標トルクＴＱａは、ＴＱａ＝ＴＱｔ／ＴＲとして演算され、ＴＲ＝１．０のときにはＴＱａ＝ＴＱｔ、０＜ＴＲ＜１．０のときにはＴＱａ＞ＴＱｔ、ＴＲ＞１．０のときにはＴＱａ＜ＴＱｔの値をとる。
すなわち、目標点火時期トルクＴＱｓが目標トルクＴＱｔに未達の場合には低速応答用目標トルクＴＱａが目標トルクＴＱｔよりも増加された値となり、逆に、目標点火時期トルクＴＱｓが目標トルクＴＱｔよりも過剰となる場合には低速応答用目標トルクＴＱａが目標トルクＴＱｔよりも減少された値となる。
【００３３】
基本点火時期演算手段３１では、例えば、回転速度検出手段２１により検出された回転速度ＮＥや吸入空気量検出手段２２により検出された吸入空気量ＱＡと言ったエンジンの運転状態を示す情報が入力され、これら入力情報に基づいて予め設定されている基本点火時期ＩＧｂが演算される。
【００３４】
目標吸入空気量演算手段３２では、低速応答用目標トルク演算手段３０で演算された低速応答用目標トルクＴＱａ、回転速度検出手段２１により検出された回転速度ＮＥ、基本点火時期演算手段３１で演算された基本点火時期ＩＧｂが入力され、これら入力情報に基づいて目標吸入空気量ＱＡｔが演算される。
なお、ここでは、回転速度と吸入空気量とトルクと点火時期の４つのパラメータのうち、低速応答用目標トルクＴＱａと回転速度ＮＥと基本点火時期ＩＧｂの３つのパラメータが既知であり、これら既知のパラメータを、制御装置内のメモリに記憶させているマップデータと照合することにより、未知のパラメータである吸入空気量ＱＡが演算される。
【００３５】
低速応答トルク制御手段３３では、目標吸入空気量演算手段３２で演算された目標吸入空気量ＱＡｔと吸入空気量検出手段２２により検出された吸入空気量ＱＡが入力され、吸入空気量ＱＡが目標吸入空気量ＱＡｔに一致するように電子制御スロットル５のスロットルバルブ５ａの開度を制御する。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態１に係るアイドル制御装置の動作を図３のフローチャートに従って説明する。
なお、図３においては、アクセルペダル７の操作量、回転速度ＮＥ、吸入空気量ＱＡ、冷却水温度、補機負荷類（図示せず）の作動信号といった各種情報の検出ステップの記載は省略しているが、これら情報は、図３のフローチャートが実行される前段で既にＥＣＵ６内のＲＡＭに格納されているものとして説明を進める。
【００３７】
最初のステップＳ１０１ではアイドル検出手段２０によりエンジンがアイドル運転状態であるか否かが検出される。ここで、ＹＥＳ判定の場合（アイドルが検出されている場合）にはステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進み、ＮＯ判定の場合には何もせずに処理を抜ける。
【００３８】
ステップＳ１０１でＹＥＳ判定の場合（アイドルが検出されている場合）、ステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５へと、順次、処理が進む。
ステップＳ１０２では目標回転速度演算手段２３により目標回転速度ＮＥｔが演算され
、ステップＳ１０３では目標トルク演算手段２４により目標トルクＴＱｔが演算され、ステップＳ１０４では目標点火時期演算手段２５により目標点火時期ＩＧｔが演算され、ステップ１０５へと進む。
【００３９】
ステップ１０５では、点火時期変化量制限手段２６の動作として、先ず、回転速度検出手段２１により検出された回転速度ＮＥが目標回転速度決定手段２３により演算された目標回転速度ＮＥｔよりも低下しているか否かが判定される。
ここで、ＹＥＳ判定の場合（ＮＥ＜ＮＥｔの場合）にはステップＳ１０５からステップＳ１０６へ処理が進み、ＮＯ判定の場合（ＮＥ≧ＮＥｔの場合）にはステップＳ１０５からステップＳ１０８へ処理が進む。
【００４０】
ステップＳ１０５での判定がＹＥＳの場合、ステップＳ１０５からステップＳ１０６へ進み、点火時期変化量制限手段２６により目標点火時期ＩＧｔの遅角側への変化量を制限するために設定された点火時期変化量制限値ＩＧｃが演算されてステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、目標点火時期ＩＧｔの変更を制限する点火時期制限値ＩＧｃを設定し、目標点火時期ＩＧｔが点火時期制限値ＩＧｃを越えないように制限した値を最終点火時期ＩＧｏとして決定してステップＳ１０９へ進む。
【００４１】
一方、ステップＳ１０５での判定がＮＯの場合、ステップＳ１０５からステップＳ１０８へ進み、ステップＳ１０４で演算された目標点火時期ＩＧｔを最終点火時期ＩＧｏとして決定してステップＳ１０９へ進む。
【００４２】
ステップＳ１０９では、目標点火時期トルク演算手段２８の動作として、回転速度ＮＥと吸入空気量ＱＡとステップＳ１０４で演算された目標点火時期ＩＧｔとに基づいて目標点火時期ＩＧｔで実現することができる目標点火時期トルクＴＱｓを演算してステップＳ１１０へ進む。
【００４３】
ステップＳ１１０では、トルク比演算手段２９の動作として、ステップＳ１０３で演算された目標トルクＴＱｔとステップＳ１０９で演算された目標点火時期トルクＴＱｓとから、目標トルクＴＱｔに対する目標点火時期トルクＴＱｓの比率であるトルク比ＴＲを演算してステップＳ１１１へ進む。
【００４４】
ステップＳ１１１では、低速応答用目標トルク演算手段３０の動作として、ステップＳ１０３で演算された目標トルクＴＱｔとステップＳ１１０で演算されたトルク比ＴＲとから低速応答用目標トルクＴＱａが演算されてステップＳ１１２へ進む。
【００４５】
ステップＳ１１２では、基本点火時期演算手段３１の動作として、回転速度ＮＥと吸入空気量ＱＡとを入力としたマップデータにより予め設定されている基本点火時期ＴＧｂが演算されてステップＳ１１３へ進む。
【００４６】
ステップＳ１１３では、目標吸入空気量演算手段３２の動作として、ステップＳ１１１で演算された低速応答用目標トルクＴＱａと回転速度ＮＥとステップＳ１１２で演算された基本点火時期ＩＧｂとから目標吸入空気量ＱＡｔが演算されてステップＳ１１４へ進む。
【００４７】
ステップＳ１１４では、低速応答トルク制御手段３３の動作として、吸入空気量ＱＡがステップＳ１１３で演算された目標吸入空気量ＱＡｔに一致するように電子制御スロットル５が制御される。
【００４８】
そして、最後のステップＳ１１５では、高速応答トルク制御手段２７の動作として、ス
テップＳ１０７ないしステップＳ１０８で決定された最終点火時期ＩＧｏにて点火プラグ２から火花放電が開始されるように点火コイル１３の通電タイミングが制御される。
【００４９】
次に、点火時期変化量制限手段２６による目標点火時期ＩＧｔの制限を有しない従来装置の動作および課題について、図６、図７、図８を用いて補足説明する。
図６は従来装置におけるアイドル時の制御動作を示すタイミングチャートである。
【００５０】
図６、図７のタイミングチャートには、上から順に、下記（１）〜（７）の動作状態が記載されている。
（１）損失トルク＋補機負荷トルク
（２）目標トルクＴＱｔ（破線）
（３）基本点火時期ＩＧｂで実現できるトルク（実線）
（４）最終点火時期ＩＧｏ
（５）発生トルク（エンジンで実際に発生しているトルク）
（６）目標回転速度ＮＥｔ（破線）
（７）回転速度ＮＥ（実線）
【００５１】
図６は、ＥＣＵ６内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」と、実際の「点火時期−トルク特性」とにずれが無い状態で、例えば、補機負荷の１つが作動を開始して直ぐに作動停止したときの従来の制御動作として示されている。
図６において、補機負荷が作動して補機負荷トルクが増加すると、これに応じて目標トルクＴＱｔが増加して吸入空気量（図示せず）を増加させるが、吸入空気量には応答遅れがあるため、基本点火時期ＩＧｂで実現できるトルクは目標トルクＴＱｔに対して不足（斜線Ａ部分）が生じる。しかし、その不足分は最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）が進角されることで相殺され、エンジンで実際に発生するトルクは、ほとんど遅れ無く目標トルクＴＱｔに一致し、回転速度ＮＥは変動せずに目標回転速度ＮＥｔを維持する。
【００５２】
続いて、作動していた補機負荷が停止して補機負荷トルクが元のトルク値に戻ると、これに準じて目標トルクＴＱｔも元の値に戻り、今度は、吸入空気量が減少されるが、吸入空気量には応答遅れがあるため、基本点火時期ＩＧｂで実現できるトルクは目標トルクＴＱｔに対して過剰（斜線Ｂ部分）が生じる。しかし、その過剰分は最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）を遅角させることで相殺され、実際に発生するトルクは、ほとんど遅れ無く目標トルクＴＱｔに一致し、回転速度ＮＥは変動せずに目標回転速度ＮＥｔを維持する。
【００５３】
次に示す図７は、ＥＣＵ６内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」と、実際の「点火時期−トルク特性」とにずれが有る状態で、補機負荷の１つが作動を開始して直ぐに作動停止したときの従来の課題を示す動作として示されている。
【００５４】
なお、ＥＣＵ６内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」と、実際の「点火時期−トルク特性」と、のずれの発生とは、例えば、図８に示すように、ＥＣＵ６内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」のマップデータ（実線）と、各種部品の性能や特性のばらつき等により変化した後の点火時期と発生トルクの関係であるところの真の特性（破線）とが一致していないときを言う。
図８において、例えば、ＴＱｔを目標トルクに設定した場合、点火時期ＩＧｔが演算されてトルクＴＱｔを実現しにいくが、点火時期がＩＧｔのときの真の特性における発生トルクは、ＴＱｒ（＜ＴＱｔ）であり、発生トルクが不足して回転の低下が発生する。
【００５５】
図７において、補機負荷が作動して補機負荷トルクが増加すると、これに応じて目標ト
ルクＴＱｔが増加して吸入空気量（図示せず）を増加させるが、吸入空気量には応答遅れがあるため、基本点火時期ＩＧｂで実現できるトルクは目標トルクＴＱｔに対して不足（斜線Ａ部分）が生じる。しかし、その不足分は最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）が進角されることで相殺されるはずであるが、図７では、図６の場合と異なり、マップデータと真の特性との間にずれがあるため、最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）で実際に発生するトルクＴＱｒは目標トルクＴＱｔよりも少なめとなることから回転速度ＮＥの低下が発生する。
【００５６】
続いて、作動していた補機負荷が停止して補機負荷トルクが元のトルク値に戻ると、これに応じて目標トルクＴＱｔも元の値に戻り、今度は、吸入空気量が減少されるが、吸入空気量には応答遅れがあるため、空気量だけで実現される空気トルクは目標トルクＴＱｔに対して過剰（斜線Ｂ部分）が生じる。しかし、その過剰分は最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）を遅角させることで相殺されるはずであるが、今、マップデータと真の特性とにずれがあるため、最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）で実際に発生するトルクＴＱｒは目標トルクＴＱｔよりも少なめとなって、回転速度ＮＥの低下が更に大きく発生し、前述の課題に挙げたように、目標回転速度ＮＥｔへの復帰が遅れ、不快なエンジン振動が発生したり、最悪の場合にはエンストに至る。
【００５７】
次に、点火時期変化量制限手段２６による目標点火時期ＩＧｔの変化量制限を採用した実施の形態１に係るアイドル制御装置の効果を示す動作について、図４を用いて説明する。
なお、点火時期変化量制限手段２６では、回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥｔよりも高いときに目標点火時期ＩＧｔが進角側へ変化したときの変化量を制限し、回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥｔよりも低いときに目標点火時期ＩＧｔが遅角側へ変化したときの変化量を制限したものを最終点火時期ＩＧｏとして決定する。
また、目標トルクＴＱｔと目標点火時期ＩＧｔにおけるトルクＴＱｓに基づいてトルク比ＴＲを演算して低速応答用目標トルクＴＱａが演算されるようになっている。
【００５８】
図４は、実施の形態１に係るアイドル制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図４には、図６および図７と同じ項目の動作状態が記載されている。
また、図４についても図７と同様、ＥＣＵ６内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」と、実際の「点火時期−トルク特性」と、にずれが有る状態で、補機負荷の１つが作動を開始して直ぐに作動停止したときを示す動作として示されている。
【００５９】
図４において、補機負荷が作動して補機負荷トルクが増加すると、これに応じて目標トルクＴＱｔが増加して吸入空気量（図示せず）を増加させるが、吸入空気量には応答遅れがあるため、基本点火時期ＩＧｂで実現できるトルクは目標トルクＴＱｔに対して不足（斜線Ａ部分）が生じる。
しかし、その不足分は目標点火時期ＩＧｔを進角させることで相殺されるはずであるが、図７の場合と同様、マップデータと真の特性とにずれがあるため、空気量の増加に伴なう特性ずれの影響により、最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）に対する実際に発生するトルクが少なめとなって回転速度ＮＥの低下が発生する。
なお、このとき、目標点火時期ＩＧｔは進角側へ変化しているが回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥｔよりも低くなっているため、点火時期変化量制限手段２６による目標点火時期ＩＧｔの進角側への変化量は制限されず、最終点火時期ＩＧｏ（＝目標点火時期ＩＧｔ）による点火時期で制御される。
【００６０】
続いて、作動していた補機負荷が停止して補機負荷トルクが元のトルク値に戻ると、これに応じて目標トルクＴＱｔも元の値に戻り、今度は、吸入空気量を減少させるが、吸入空気量には応答遅れがあるため、空気量だけで実現される空気トルクは目標トルクＴＱｔ
に対して過剰（斜線Ｂ部分）が生じる。このとき、目標点火時期ＩＧｔは図７同様、遅角側へ変化するが、回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥｔよりも低くなっているため、点火時期変化量制限手段２６による目標点火時期ＩＧｔの遅角側への変化量が制限された点火時期制限値（図４の１点鎖線Ｃ）に最終点火時期ＩＧｏが制限され、特性ずれに起因したトルク不足が改善し、回転速度ＮＥが大きく低下することが解消される。
【００６１】
なお、図４における点火時期制限値ＩＧｃは、図３のステップＳ１０７で説明したように、目標点火時期ＩＧｔの変更を制限する固定値Ｃとして設定されているが、回転速度の低下量が小さいときほど、より遅角側の値とし、回転速度の低下量が大きくなるほど、より進角側の値とすることで、回転速度の低下量に応じて目標回転速度ＮＥｔへの収束性を更に最適化することが可能となる。
そのためには、点火時期制限値ＩＧｃは、図５の実線（Ａ）に示すように、目標回転速度ＮＥｔと回転速度ＮＥとの回転偏差△ＮＥ（＝ＮＥｔ−ＮＥ）に応じた変数として設定される。
また、図５の一点鎖線（Ｂ）に示すように、回転低下時に特化させて、回転偏差△ＮＥ＞０のときにのみ点火時期制限値ＩＧｃによる制限が掛かるようにしても良い。
【００６２】
以上のように、本発明に係るエンジンのアイドル制御装置によれば、制御装置内のメモリに記憶させておいた「点火時期−トルク特性」と、実際のエンジン特性としての「点火時期−発生トルク特性」とのずれに起因して、アイドル時の回転速度が目標回転速度より低下しているにも関わらず、目標トルクに従って制御された吸入空気量に基づいて算出された目標点火時期が遅角側の値となってしまい、目標回転速度への復帰が遅れて不快な車両振動が発生したりエンストに至ることが防止される。
【符号の説明】
【００６３】
１    エンジン                          １ａ  気筒
１ｂ  燃焼室                            １ｃ  吸気弁
１ｄ  排気弁                            １ｅ  ピストン
１ｆ  クランク軸                        １ｇ  カム軸
１ｈ  コネテクティングロッド            ２    点火プラグ
３    燃料噴射弁                        ４    吸気通路
５    電子制御スロットル                ５ａ  スロットルバルブ
５ｂ  モータ                            ５ｃ  スロットル開度センサ
６    エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）    ７    アクセルペダル
８    アクセルポジションセンサ          ９    クランク角センサ
１０  カム角センサ                      １１  水温センサ
１２  エアフローセンサ                  １３  点火コイル
１４  エアクリーナ                      １５  サージタンク
１６  エキゾーストマニホールド          １７  触媒
２０  アイドル検出手段                  ２１  回転速度検出手段
２２  吸入空気量検出手段                ２３  目標回転速度演算手段
２４  目標トルク演算手段                ２５  目標点火時期演算手段
２６  点火時期変化量制限手段            ２７  高速応答トルク制御手段
２８  目標点火時期トルク演算手段        ２９  トルク比演算手段
３０  低速応答用目標トルク演算手段      ３１  基本点火時期演算手段
３２    目標吸入空気量演算手段          ３３    低速応答トルク制御手段
ＮＥ    回転速度     ＮＥｔ  目標回転速度
ＱＡ    吸入空気量     ＱＡｔ  目標吸入空気量
ＩＧｔ  目標点火時期     ＩＧｏ  最終点火時期
ＩＧｂ  基本点火時期     ＴＲ    トルク比
ＴＱｔ  目標トルク     ＴＱａ  低速応答用目標トルク
ＴＱｓ  目標点火時期ＩＧｔで発生する目標点火時期トルク
【図１】
2012127228.tif 000003
【図２】
2012127228.tif 000004
【図３】
2012127228.tif 000005
【図４】
2012127228.tif 000006
【図５】
2012127228.tif 000007
【図６】
2012127228.tif 000008
【図７】
2012127228.tif 000009
【図８】
2012127228.tif 000010
【図９】
2012127228.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月14日(2012.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのアイドル運転時に前記エンジンの損失トルクと補機負荷損失に基づいて目標トルクを決定し、前記目標トルクに応じた空気量が前記エンジンに吸入されるようにスロットルバルブの開度を制御すると共に、実際の吸入空気量によって前記目標トルクが実現される目標点火時期で点火コイルを制御することにより、前記エンジンの出力を目標回転速度になるように制御し、かつ、前記エンジンの回転速度と前記目標回転速度との偏差に基づいて前記目標点火時期の変更を制限するようにしたエンジンのアイドル制御装置において、
前記エンジンがアイドル運転状態であることを検出するアイドル検出手段と、
前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記エンジンがアイドル運転状態のときの目標回転速度を演算する目標回転速度演算手段と、
前記エンジンに吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記エンジンのアイドル運転時における前記目標トルクを演算する目標トルク演算手段と、
前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標トルクとに基づいて前記吸入空気量において前記目標トルクを発生させるための目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、
前記回転速度が前記目標回転速度より低下しているときには前記目標点火時期の遅角側への変化量を制限する点火時期制限値を設定するとともに前記点火時期制限値により制限された後の点火時期を最終点火時期として決定する点火時期変化量制限手段と、
前記最終点火時期において点火プラグによる火花放電が開始されるように点火コイルの駆動を制御する高速応答トルク制御手段と、
前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標点火時期の３つのパラメータを予めメモリに記憶された点火時期−トルク特性と照合することにより前記目標点火時期で発生する目標点火時期トルクを演算する目標点火時期トルク演算手段と、
前記目標トルクに対する前記目標点火時期トルクの比率（トルク比）を演算するトルク比演算手段と、
前記目標トルクと前記トルク比とに基づいて、前記目標点火時期トルクが前記目標トルクに未達の場合には前記目標トルクよりも増加された値となり、前記目標点火時期トルクが前記目標トルクよりも過剰となる場合には前記目標トルクよりも減少された値となる低速応答用目標トルクを演算する低速応答用目標トルク演算手段と、
前記エンジンの運転状態に応じて決定される基本点火時期を演算する基本点火時期演算手段と、
前記低速応答用目標トルクと前記回転速度と前記基本点火時期とに基づいて前記低速応答用目標トルクを発生するための目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記吸入空気量が前記目標吸入空気量と一致するようにスロットルバルブの開度を制御する低速応答トルク制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンのアイドル制御装置。
【請求項２】
前記点火時期変化量制限手段は、前記回転速度が前記目標回転速度よりも高いときに前記目標点火時期の進角側への変化量を制限する点火時期制限値を設定す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制御装置。
【請求項３】
前記点火時期変化量制限手段は、前記回転速度と前記目標回転速度との偏差に基づいて前記点火時期制限値を補正することを特徴とする請求項１または２記載のエンジンのアイドル制御装置。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に係るエンジンのアイドル制御装置は、  エンジンのアイドル運転時に前記エンジンの損失トルクと補機負荷損失に基づいて目標トルクを決定し、前記目標トルクに応じた空気量が前記エンジンに吸入されるようにスロットルバルブの開度を制御すると共に、実際の吸入空気量によって前記目標トルクが実現される目標点火時期で点火コイルを制御することにより、前記エンジンの出力を目標回転速度になるように制御し、かつ、前記エンジンの回転速度と前記目標回転速度との偏差に基づいて前記目標点火時期の変更を制限するようにしたエンジンのアイドル制御装置において、前記エンジンがアイドル運転状態であることを検出するアイドル検出手段と、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンがアイドル運転状態のときの目標回転速度を演算する目標回転速度演算手段と、前記エンジンに吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記エンジンのアイドル運転時における前記目標トルクを演算する目標トルク演算手段と、前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標トルクとに基づいて前記吸入空気量において前記目標トルクを発生させるための目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、
前記回転速度が前記目標回転速度より低下しているときには前記目標点火時期の遅角側への変化量を制限する点火時期制限値を設定するとともに前記点火時期制限値により制限された後の点火時期を最終点火時期として決定する点火時期変化量制限手段と、前記最終点火時期において点火プラグによる火花放電が開始されるように点火コイルの駆動を制御する高速応答トルク制御手段と、前記回転速度と前記吸入空気量と前記目標点火時期の３つのパラメータを予めメモリに記憶された点火時期−トルク特性と照合することにより前記目標点火時期で発生する目標点火時期トルクを演算する目標点火時期トルク演算手段と、
前記目標トルクに対する前記目標点火時期トルクの比率（トルク比）を演算するトルク比演算手段と、前記目標トルクと前記トルク比とに基づいて、前記目標点火時期トルクが前記目標トルクに未達の場合には前記目標トルクよりも増加された値となり、前記目標点火時期トルクが前記目標トルクよりも過剰となる場合には前記目標トルクよりも減少された値となる低速応答用目標トルクを演算する低速応答用目標トルク演算手段と、前記エンジンの運転状態に応じて決定される基本点火時期を演算する基本点火時期演算手段と、前記低速応答用目標トルクと前記回転速度と前記基本点火時期とに基づいて前記低速応答用目標トルクを発生するための目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、前記吸入空気量が前記目標吸入空気量と一致するようにスロットルバルブの開度を制御する低速応答トルク制御手段と、を備えている。