(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサからの信号に基づいて、上記スロットル弁の開度が開度指示値に一致するようアクチュエータを介して上記スロットル弁を開閉制御する電子制御スロットル式エンジンの制御装置であって、
学習条件成立時のアイドル運転状態において、上記スロットル弁を通過する実空気量と上記スロットル弁の開度指示値に対応する計算空気量との間のずれ量を学習する手段と、
上記学習条件成立時のアイドル運転状態以外のアイドル運転状態において、上記スロットル弁を通過する実空気量と上記スロットル弁の開度指示値に対応する計算空気量との間のずれ量を演算する手段と、
上記両ずれ量の差に基づいて、上記スロットル弁の開度指示値を補正する開度補正値を算出する手段とを備えたことを特徴とする電子制御スロットル式エンジンの制御装置。
【請求項２】
上記両ずれ量の差が設定範囲内になるよう、上記開度補正値を漸次的に増減することを特徴とする請求項１記載の電子制御スロットル式エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットルセンサの温度特性に起因するスロットル弁の機械的開度と開度指示値との間のずれを解消する電子制御スロットル式エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクセルペダルとスロットル弁とがケーブル等で機械的に連結された従来のエンジン制御系においては、アクセルペダルの踏み込み量に応じて定まるスロットル開度での吸入空気量或いは吸気管圧力を測定し、この吸入空気量或いは吸気管圧力に基づいて燃料噴射量や点火時期を設定することにより、燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を行なうようになっている。
【０００３】
これに対し、最近では、車両の運転操作を電気的に検出して走行制御を行なう、いわゆるドライブバイワイヤの制御システムが開発されている。このドライブバイワイヤによるエンジン制御システムでは、例えば特開平１１−３６９５４号公報等に開示されているように、モータ等により開閉駆動される電子制御式スロットル弁を採用しており、スロットル弁の開度が目標開度となるようフィードバック制御する。このとき、スロットル弁の開度は、スロットル弁を基準位置に位置させたときのスロットルセンサの出力値を学習し、その学習値に基づいて検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、センサ出力は温度に依存して変化するため、スロットル弁の基準位置を学習しても、温度が変化すると、スロットルセンサの出力に基づくスロットル開度と実際の機械的開度とが一致しなくなる。
【０００５】
特に、全閉点付近でスロットル弁を制御するアイドル運転時には、図５に示すように、スロットルセンサの温度特性に起因して、目標開度と機械的な実開度との間に生じた開度ずれにより、同一の開度指示値でアイドル運転に必要な同一の空気量を与えようとしても、実際の空気量が過大となって目標回転数への収束性が悪化したり、逆に空気量が不足して目標回転数に達せず、回転落ちが発生してエンジン回転が不安定になるといった問題が発生する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スロットルセンサの温度特性に起因して発生するスロットル弁の機械的開度と開度指示値との間のずれを解消し、制御性の悪化を防止することのできる電子制御スロットル式エンジンの制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサからの信号に基づいて、上記スロットル弁の開度が開度指示値に一致するようアクチュエータを介して上記スロットル弁を開閉制御する電子制御スロットル式エンジンの制御装置であって、学習条件成立時のアイドル運転状態において、上記スロットル弁を通過する実空気量と上記スロットル弁の開度指示値に対応する計算空気量との間のずれ量を学習する手段と、上記学習条件成立時のアイドル運転状態以外のアイドル運転状態において、上記スロットル弁を通過する実空気量と上記スロットル弁の開度指示値に対応する計算空気量との間のずれ量を演算する手段と、上記両ずれ量の差に基づいて、上記スロットル弁の開度指示値を補正する開度補正値を算出する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記両ずれ量の差が設定範囲内になるよう、上記開度補正値を漸次的に増減することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明は、学習条件成立時のアイドル運転状態において、スロットル弁を通過する実空気量とスロットル弁の開度指示値に対応する計算空気量との間のずれ量を学習し、また、学習条件成立時のアイドル運転状態以外のアイドル運転状態において、スロットル弁を通過する実空気量とスロットル弁の開度指示値に対応する計算空気量との間のずれ量を演算する。そして、両ずれ量の差に基づいて、スロットル弁の開度指示値を補正することで、スロットルセンサの温度特性に起因するスロットル弁の機械的開度と開度指示値との間をずれを解消し、制御性の悪化を防止する。
【００１０】
その際、開度補正値は、請求項２記載の発明のように、両ずれ量の差が設定範囲内になるように漸次的に増減することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形態に係わり、図１は電子制御スロットルシステムの概略構成図、図２はＩＳＣ学習ルーチンのフローチャート、図３はスロットル開度制御ルーチンのフローチャート、図４はスロットル開度の補正を示すタイムチャートである。
【００１２】
図１において、符号１はエンジンであり、このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装され、吸気ポートの上流側に、この吸気ポートに連通する吸気通路２を形成するスロットルボディ４が配設されている。スロットルボディ４には、スロットル弁５が介装され、このスロットル弁５が電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって駆動制御されるアクチュエータとしてのモータ（本形態においては、直流モータ）６にギヤ７を介して連設されている。また、スロットルボディ４の上流側には、吸入空気量センサ８が介装されている。
【００１３】
スロットル弁５は、モータ６が非通電のとき、オープナストッパ９に当接するようにリターンスプリング１０ａによって付勢されており、オープナストッパ９でのスロットル開度が万一の場合の退避走行を可能とするリンプホーム開度を与える。また、スロットル弁５がオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗してモータ６により閉側に制御されたときの全閉位置は、全閉ストッパ１１によって規制される。尚、図においては、スロットル弁５の位置を、上下方向の動きで模式的に示している。
【００１４】
ＥＣＵ１００は、メイン及びサブの２つのマイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、メインマイコン１０１、サブマイコン１０２と記載する）を備えている。メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とは、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイコン１０２でモータ６の駆動制御（スロットル制御）を分担する。
【００１５】
このため、メインマイコン１０１には、アクセルペダル１２の踏込み量を検出する２系統のアクセルセンサ１３，１３、及びスロットル弁５の開度を検出する２系統のスロットルセンサ１４，１４からの信号が入力されると共に、吸入空気量センサ８、クランク角センサ１５、冷却水温センサ１６、その他、エンジン運転状態を検出するための図示しないセンサ類からの信号が入力され、インジェクタ３からの燃料噴射量や点火時期等のエンジン制御量を演算する。
【００１６】
一方、サブマイコン１０２には、２系統のアクセルセンサ１３，１３、及び２系統のスロットルセンサ１４，１４からの信号が入力されると共に、メインマイコン１０１からのデータが入力され、目標スロットル開度と実スロットル開度との偏差に基づいて、モータ駆動回路１０３によりモータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比を演算する。
【００１７】
２系統のアクセルセンサ１３，１３、及び２系統のスロットルセンサ１４，１４からの信号は、一方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統が自己診断に使用される。すなわち、アクセルペダル１２の踏込み量を２重系のアクセルセンサ１３，１３で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系で処理した上で、モータ６を駆動して最適なスロットル開度に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２重系のスロットルセンサ１４，１４で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、正常に動作しているか否かを監視する。
【００１８】
ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系の出力は、一致回路１０４を介してモータリレー１０５に出力される。そして、正常時には、この一致回路１０４の出力によってモータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６から電源がモータリレー１０５からモータ駆動回路１０３を介してモータ６に供給される。
【００１９】
ここで、本形態におけるスロットル制御は、アクセルセンサ１３からの信号によるアクセル開度と、クランク角センサ１５からの信号によるエンジン回転数とからエンジンの要求トルクをマップ参照等により算出し、この要求トルクを図示しないトラクション制御ユニット等からの要求に応じて補正して上限規制した後、要求トルクを発生させるための目標スロットル開度を、要求トルクとエンジン回転数とからマップ参照等により算出する。
【００２０】
また、エンジン回転数や冷却水温等からアイドル運転に必要な空気量（ＩＳＣ流量）を算出し、このＩＳＣ流量をマップ参照等によりスロットル開度（ＩＳＣ開度）に換算する。ＩＳＣ流量は、周知のように、冷却水温に基づく基本ＩＳＣ流量を、目標アイドル回転数と実エンジン回転数との偏差に基づくフィードバック補正値、エアコン等の補機類の負荷や電気的負荷を補償するための負荷補正値、学習値等により補正することで算出される。
【００２１】
そして、アクセル開度に基づく目標スロットル開度にＩＳＣ開度分を加算して最終的な目標スロットル開度を求め、この目標スロットル開度とスロットルセンサ１４からの信号による実スロットル開度との偏差に基づいて、モータ駆動回路１０３のＰＷＭ制御におけるデューティ比を演算し、モータ６を駆動してスロットル開度のフィードバック制御を行う。
【００２２】
このようなスロットル制御において、ＥＣＵ１００では、スロットルセンサ１４の温度特性に起因するスロットル弁５の実際の機械的開度とＥＣＵ１００から出力されるスロットル弁５の開度指示値との不一致を解消するため、ＩＳＣ学習時に、吸入空気量センサ８で計測したエンジンの吸入空気量、すなわちスロットル弁５を通過する実空気量と、エンジン運転状態から演算されるＩＳＣ空気量、すなわちスロットル弁５の開度指示値を与える空気量との間のずれ量を学習する。そして、このずれ量の学習値を用いて運転状態が変化して温度条件が変化した場合の開度指示値とエンジンの吸入空気量との相関を一定に保つことで、空気量が過大となって目標回転数への収束性が悪化したり、逆に空気量が不足して目標回転数に達せず、回転落ちが発生してエンジン回転が不安定になることを防止する。
【００２３】
以下、ＥＣＵ１００におけるスロットル制御に係わる処理について、図２及び図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２４】
図２は、所定時間毎に実行されるＩＳＣ学習ルーチンを示し、先ず、ステップＳ１０１，Ｓ１０２でアイドル運転時の学習条件が成立するか否かを判定する。すなわち、ステップＳ１０１で、冷却水温センサ１６からの信号に基づく冷却水温ＴＷが設定水温ＴＷＳＥＴ以上か否かを調べ、更に、ステップＳ１０２で、クランク角センサ１５からの信号に基づく実エンジン回転数ＮＥと目標アイドル回転数ＮＳＥＴとの偏差の絶対値 ＮＥ−ＮＳＥＴ が設定値ΔＮＳＥＴ以下か否かを調べることにより、学習条件の成否を判定する。例えば、設定水温ＴＷＳＥＴは、エンジン完全暖機状態を示す冷却水温値であり、設定値ΔＮＳＥＴは、目標アイドル回転数ＮＳＥＴへの収束制御範囲を定める値である。
【００２５】
そして、ステップＳ１０１においてＴＷ＜ＴＷＳＥＴであり、エンジン温度が設定温度に達していない場合、或いはステップＳ１０２において ＮＥ−ＮＳＥＴ ＞ΔＮＳＥＴであり、エンジン回転数が目標アイドル回転数への制御範囲内に収束していない場合には、学習条件不成立と判定してルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１０１においてＴＷ≧ＴＷＳＥＴ、且ステップＳ１０２において│ＮＥ−ＮＳＥＴ ≦ΔＮＳＥＴの場合には、学習条件成立と判定してステップＳ１０３へ進む。
【００２６】
ステップＳ１０３では、目標アイドル回転数と実エンジン回転数との偏差に基づくＩＳＣフィードバック補正値ＩＦＢが制御目標範囲内の上限を定める第１の判定値ＩＳＥＴ１を越えているか否かを調べる。そして、ＩＦＢ＞ＩＳＥＴ１の場合には、ステップＳ１０３からステップＳ１０４へ進んで、前回のＩＳＣ学習値ＩＬＲＮn-1に設定値ΔＩを加算して今回の学習値ＩＬＲＮnに更新し（ＩＬＲＮn←ＩＬＲＮn-1＋ΔＩ）、ステップＳ１０７へ進む。
【００２７】
一方、ステップＳ１０３において、ＩＦＢ≦ＩＳＥＴ１の場合には、ステップＳ１０３からステップＳ１０５へ進み、ＩＳＣフィードバック補正値ＩＦＢが制御安定範囲内の下限を定める第２の判定値ＩＳＥＴ２より小さいか否かを調べる。そして、ＩＦＢ≧ＩＳＥＴ２であり、ＩＳＣフィードバック補正値ＩＦＢが制御目標範囲内に収束している場合には、現在の学習値を保持してステップ１０７へジャンプし、ＩＦＢ＜ＩＳＥＴ２の場合、ステップＳ１０６で、前回のＩＳＣ学習値ＩＬＲＮn-1から設定値ΔＩを減算して今回の学習値ＩＬＲnに更新し（ＩＬＲＮn←ＩＬＲＮn-1−ΔＩ）、ステップＳ１０７へ進む。
【００２８】
ステップＳ１０７では、吸入空気量センサ８で計測したエンジンの吸入空気量ＧＡ（スロットル弁５を通過する実空気量）から、冷却水温に基づく基本ＩＳＣ流量を各種補正項で補正して得られるＩＳＣ流量ＩＳＣＧＡを減算し、その差分を空気量ずれ量学習値ＤＧＡとしてメモリにストアしてルーチンを抜ける。空気量ずれ量学習値ＤＧＡは、スロットル弁の機械的な実開度と制御上の開度指示値と関係を温度変化に対して一定に保つための学習値であり、後述する図３のスロットル制御ルーチンにおいて参照される。
【００２９】
以上の処理によって算出された空気量ずれ量学習値ＤＧＡは、図３のスロットル制御ルーチンにおいて参照され、スロットルセンサ１４の温度特性に起因して生じるスロットル弁５の機械的開度と開度指示値との間のずれを補正するための開度補正値ＱＡＤＪが求められる。次に、スロットル制御ルーチンについて説明する。
【００３０】
このスロットル制御ルーチンでは、先ず、ステップＳ２０１で、アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて目標スロットル開度を算出し、ステップＳ２０２で、冷却水温に基づく基本ＩＳＣ流量を各種補正項で補正してＩＳＣ流量ＩＳＣＧＡを求め、スロットル開度（ＩＳＣ開度）に換算する。次いで、ステップＳ２０３へ進み、吸入空気量センサ８で計測したアイドル運転時の実吸入空気量ＧＡとＩＳＣ流量ＩＳＣＧＡとの差を、空気量ずれ量ＤＧＡ２として算出する（ＤＧＡ２←ＧＡ−ＩＳＣＧＡ）。
【００３１】
次に、ステップＳ２０４，Ｓ２０５で、先に学習した空気量ずれ量学習値ＤＧＡと現在の空気量ずれ量ＤＧＡ２との流量差（ＤＧＡ−ＤＧＡ２）が制御目標となる設定範囲内にあるか否かを調べる。すなわち、ステップＳ２０４で、流量差（ＤＧＡ−ＤＧＡ２）が設定範囲の上限を定める第１の判定値ＱＨより大きいか否かを調べ、ＤＧＡ−ＤＧＡ２≦ＱＨの場合、更に、ステップＳ２０５で、流量差（ＤＧＡ−ＤＧＡ２）が設定範囲の下限を定める第２の判定値ＱＬより小さいか否かを調べる。
【００３２】
そして、ＤＧＡ−ＤＧＡ２＞ＱＨの場合には、スロットル開度指示値を漸次的に開方向に補正すべく、ステップＳ２０４からステップＳ２０６へ進んで、開度補正値ＱＡＤＪの前回の値ＱＡＤＪn-1に設定値ΔＱを加算して今回の値ＱＡＤＪnに更新し（ＱＡＤＪn←ＱＡＤＪn-1＋ΔＱ）、ＤＧＡ−ＤＧＡ２＜ＱＬの場合、スロットル開度指示値を漸次的に閉方向に補正すべく、ステップＳ２０４からステップＳ２０７へ進んで、開度補正値ＱＡＤＪの前回の値ＱＡＤＪn-1から設定値ΔＱを減算して今回の値ＱＡＤＪnに更新する（ＱＡＤＪn←ＱＡＤＪn-1−ΔＱ）。また、ステップＳ２０５でＤＧＡ−ＤＧＡ２≧ＱＬの場合（すなわち、ＱＬ≦ＤＧＡ−ＤＧＡ２≦ＱＨの場合）には、ステップＳ２０８で、開度補正値ＡＤＪの前回の値ＱＡＤＪn-1を今回の値ＱＡＤＪnとして保持する（ＱＡＤＪn←ＱＡＤＪn-1）。
【００３３】
そして、以上の各ステップで開度補正値ＱＡＤＪを更新・保持した後、ステップＳ２０９へ進み、目標スロットル開度にＩＳＣ開度と開度補正値ＱＡＤＪとを加算して最終的な目標スロットル開度を求め、ルーチンを抜ける。すなわち、図４に示すように、ＩＳＣ学習条件が成立する安定状態で予め学習しておいたエンジンの吸入空気量ＧＡとＩＳＣ空気量ＩＳＣＧＡとの差ΔＧＡ（空気量ずれ量学習値ＤＧＡ）を用い、運転状態が変化したときのエンジンの吸入空気量ＧＡとＩＳＣ空気量ＩＳＣＧＡとの差が学習値ＤＧＡと設定範囲内で一致するよう補正を行う。
【００３４】
これにより、スロットルセンサ１４の温度特性に起因するスロットル弁５の機械的開度と開度指示値との間のずれを解消し、温度条件が変化した場合においても、同一の開度指示値に対して同一の空気量を得ることができ、目標回転数への収束性を向上し、また回転安定性を確保することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スロットルセンサの温度特性に起因して発生するスロットル弁の機械的開度と開度指示値との間のずれを解消し、制御性の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子制御スロットルシステムの概略構成図
【図２】ＩＳＣ学習ルーチンのフローチャート
【図３】スロットル開度制御ルーチンのフローチャート
【図４】スロットル開度の補正を示すタイムチャート
【図５】スロットルセンサの温度特性に起因する開度ずれを示す説明図
【符号の説明】
１  エンジン
５  スロットル弁
６  モータ（アクチュエータ）
１４  スロットルセンサ
１００  電子制御ユニット
ＤＧＡ  空気量ずれ量学習値
ＤＧＡ２  空気量ずれ量
ＧＡ  吸入空気量
ＩＳＣＧＡ  ＩＳＣ空気量
ＱＡＤＪ  開度補正値
【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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