(57)【要約】【課題】本発明は、機関回転数が目標機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する内燃機関の点火制御システムにおいて、機関回転数の変化に対する制御の追従遅れを抑制可能な技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、機関回転数が目標機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する内燃機関の点火制御システムにおいて、点火時期の遅角ガード値が進角側へシフトされた時点で、フィードバック制御に用いられる積分項の遅角ガード値も進角側へシフトさせるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関回転数が目標機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する内燃機関の点火制御システムにおいて、
点火時期の遅角ガード値が進角側へシフトされる時に、上記フィードバック制御に用いられる補正項の１つである積分項の遅角ガード値を進角側へシフトさせる進角処理が行われることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記進角処理における前記積分項の遅角ガード値のシフト量は、前記点火時期の遅角ガードのシフト量と同等に設定されることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記進角処理は、機関回転数が目標機関回転数に収束した時に終了されることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式の内燃機関の点火を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火花点火式内燃機関の始動中及び始動直後において、機関回転数が所望の機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する技術が知られている。かかる技術において、点火時期が遅角側である程、フィードバックゲインが小さくなるように積分項を定める方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７９４３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８１７２号公報
【特許文献３】特開２００３−１７２１８１号公報
【特許文献４】特開２００３−２５４１４１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、上記したような従来の技術によれば、機関回転数が目標機関回転数を超えて吹き上がった後に目標機関回転数未満へ低下（アンダーシュート）した場合は、フィードバックゲインが即座に大きくならない。このため、点火時期の補正量が適当な値となるまでに時間がかかる事態（制御の追従遅れ）が発生し、内燃機関がストールする虞があった。
【０００４】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関回転数が目標機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する内燃機関の点火制御システムにおいて、機関回転数の変化に対する制御の追従遅れを抑制可能な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、機関回転数が目標機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する内燃機関の点火制御システムにおいて、点火時期の遅角ガード値が進角側へシフトされた時点で、フィードバック制御に用いられる積分項の遅角ガード値も進角側へシフトさせるようにした。
【０００６】
詳細には、本発明は、機関回転数が目標機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する内燃機関の点火制御システムにおいて、点火時期の遅角ガード値が進角側へシフトされる時に、上記フィードバック制御に用いられる補正項の１つである積分項の遅角ガード値を進角側へシフトさせる進角処理が行われるようにした。
【０００７】
点火時期のフィードバック制御に用いられる補正項には、積分項が含まれる。この積分項は、機関回転数と目標機関回転数との差を積分した値に係数を乗算した値である。このため、機関回転数がオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じた時に、前記積分項は点火時期を遅角側へ補正する値から進角側へ補正する値へ即座に変化せず、点火時期を大幅に遅角させるような値を取り得る。よって、点火時期の進角補正量が不足して機関回転数の過剰な低下や内燃機関のストールを招く可能性がある。
【０００８】
これに対し、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムは、点火時期の遅角ガード値が進角側へシフトされるタイミングに同期して前記積分項の遅角ガード値も進角側へシフトさせるようにした。
【０００９】
点火時期フィードバック制御の主な目的は、内燃機関の始動時に機関回転数が目標機関回転数を超えて吹き上がる現象（オーバーシュート）を抑制することにある。このため、点火時期の遅角ガード値の初期値は、比較的遅い時期に設定される。そして、機関回転数がオーバーシュート状態から目標機関回転数近傍まで低下した時、若しくは目標機関回転数以下へ低下した時に、当該遅角ガード値は初期値よりも進角側へシフトされる。
【００１０】
従って、点火時期の遅角ガード値が進角側へシフトされるタイミングに同期して上記積分項の遅角ガード値が進角側へシフトされると、機関回転数がオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じた時および／または直後に前記積分項が点火時期を大幅に遅角させるような値を取らなくなる。その結果、機関回転数がオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じた場合に、点火時期の進角補正量が不足することがなくなる。
【００１１】
本発明にかかる内燃機関の点火制御システムにおいて、前記した進角処理における積分項の遅角ガード値のシフト量は、点火時期の遅角ガードのシフト量と同等に設定されてもよい。
【００１２】
この場合、機関回転数の低下量（目標機関回転数からの低下量）を最小限に抑えることができる。その結果、機関回転数を速やかに目標機関回転数に収束させることが可能となる。
【００１３】
本発明にかかる内燃機関の点火制御システムにおいて、前記した進角処理は、機関回転数が目標機関回転数に収束した時に終了されるようにしてもよい。これは、機関回転数が目標機関回転数に収束する前に進角処理が終了されたり、或いは機関回転数が目標機関回転数に収束した後も進角処理が継続されたりすると、機関回転数が目標機関回転数に収束し難くなる可能性があるためである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内燃機関の機関回転数が目標機関回転数に収束するように点火時期をフィードバック制御する内燃機関の点火制御システムにおいて、機関回転数の変化に対する制御の追従遅れが抑制される。その結果、機関回転数がオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じた時に内燃機関がストールすることを抑制可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。
【００１７】
内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。
【００１８】
吸気ポート３には、気筒２内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられている。吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設けられている。
【００１９】
排気通路４０には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、三元触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化可能となる。
【００２０】
内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁１０と、気筒
２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁１１が設けられている。これら吸気弁１０と排気弁１１は、吸気側カムシャフト１２と排気側カムシャフト１３によりそれぞれ開閉駆動される。
【００２１】
気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１４が配置されている。また、気筒２内にはピストン１５が摺動自在に挿入されている。ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７と接続されている。
【００２２】
また、内燃機関１には、ＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。このＥＣＵ２０は、吸気圧センサ７、エアフローメータ８、クランクポジションセンサ１８、及び水温センサ１９等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。
【００２３】
吸気圧センサ７は、スロットル弁６より下流の吸気通路３０内の圧力を測定するセンサである。エアフローメータ８は、吸気通路３０内へ吸入される空気量を測定するセンサである。クランクポジションセンサ１８は、クランクシャフト１７の回転角度を測定するセンサである。水温センサ１９は、内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定するセンサである。
【００２４】
ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁５、スロットル弁６、及び点火プラグ１４を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の始動時において機関回転数が目標機関回転数と一致するように点火プラグ１４の作動時期（点火時期）をフィードバック制御（点火時期フィードバック制御）する。
【００２５】
以下、点火時期フィードバック制御の実行手順について図２に沿って説明する。図２は、点火時期フィードバック制御の実行手順を示すタイミングチャートである。
【００２６】
図２において、Ｎｅは実際の機関回転数、ＳＡは点火時期（ＣＡ  ＢＴＤＣ）、Ｄｓａは点火時期フィードバック制御による点火時期の補正量、ＳＡｍｉｎは点火時期の遅角ガード値、Ｉｄｓａは点火時期フィードバック制御における積分項を各々示す。
【００２７】
内燃機関１のクランキング開始後において、ある気筒２で混合気が燃焼（初爆）すると、機関回転数Ｎｅが上昇し始める。そして、全気筒２において混合気が燃焼（完爆）すると、機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇ以上に吹き上がる（オーバーシュート）。
【００２８】
機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇを超えると、基本点火時期（予め実験的に求められた点火時期）が遅角されるため、それに伴って点火時期ＳＡも正値（圧縮上死点前のタイミング）から負値（圧縮上死点後のタイミング）へ遅角される。また、ＥＣＵ２０は、機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに達した時点で点火時期フィードバック制御を開始する。
【００２９】
機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに到達したサイクルの次のサイクルにおいては、機関回転数Ｎｅと目標機関回転数Ｎｅｔｒｇとの差に基づいて点火時期の補正量Ｄｓａが決定される。その際、機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇを上回っているため、補正量Ｄｓａは負の値（点火時期を遅角させる値）となる。
【００３０】
前記した補正量Ｄｓａは、機関回転数Ｎｅと目標機関回転数Ｎｅｔｒｇとの差△Ｎｅに所定の係数を乗算した値や、機関回転数Ｎｅと目標機関回転数Ｎｅｔｒｇとの差△Ｎｅの積算値Σ△Ｎｅに所定の係数を乗算した値（積分項）Ｉｄｓａ等を相互に加算して求めら
れる。
【００３１】
このように点火時期の遅角補正が行われると、機関回転数Ｎｅの過剰な吹き上がりが抑制されるものの、機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇ未満へ低下（アンダーシュート）する可能性がある。
【００３２】
これに対し、ＥＣＵ２０は、機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇまで低下すると、点火時期ＳＡの遅角ガード値ＳＡｍｉｎを増大（進角側へシフト）させる。しかしながら、上記した積分項Ｉｄｓａは、機関回転数Ｎｅがオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じた時に即座に大きくならない。このため、補正量Ｄｓａは、アンダーシュートを解消し得る量まで増大しない可能性がある。
【００３３】
そこで、本実施例の点火時期フィードバック制御では、ＥＣＵ２０は、点火時期ＳＡの遅角ガード値ＳＡｍｉｎを進角側へシフトさせる時（図２中のｔ１）に、積分項Ｉｄｓａの遅角ガード値Ｉｄｓａｍｉｎも強制的に増大（進角側へシフト）させる進角処理を行うようにした。その際、遅角ガード値Ｉｄｓａｍｉｎのシフト量は、点火時期ＳＡの遅角ガード値ＳＡｍｉｎと同量に設定されることが好ましい。
【００３４】
このような進角処理が行われると、機関回転数Ｎｅがオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じた時に、積分項Ｉｄｓａが速やかに増大する。その結果、補正量Ｄｓａは、アンダーシュートを解消し得る量まで即座に増大することになる。
【００３５】
尚、上記した進角処理は、積分項Ｉｄｓａの計算値（点火時期フィードバック制御実行開始時からの積算値Σ△Ｎｅに係数を乗算した値）が遅角ガード値Ｉｄｓａｍｉｎ以上まで増大した時、或いは機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに収束した時に終了されればよい。
【００３６】
以下、本実施例の進角処理ルーチンを示すフローチャートである。この進角処理ルーチンは、点火時期フィードバック制御の実行開始をトリガにして実行されるルーチンであり、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。
【００３７】
進角処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において点火時期フィードバック制御の実行が開始されたか否かを判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はＳ１０２へ進む。
【００３８】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０は、点火時期ＳＡの遅角ガード値ＳＡｍｉｎが進角側へシフトされたか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ２０は、機関回転数Ｎｅがオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じたか否かを判別する。
【００３９】
前記Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２を繰り返し実行する。一方、前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３へ進む。
【００４０】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ２０は、前述した進角処理の実行を開始する。すなわち、ＥＣＵ２０は、積分項Ｉｄｓａの遅角ガード値Ｉｄｓａｍｉｎを点火時期ＳＡの遅角ガード値ＳＡｍｉｎと同量だけ進角側へシフトさせる。
【００４１】
この場合、補正量Ｄｓａが即座に大きくなるため、点火時期の遅角量も即座に小さくなる。つまり、機関回転数Ｎｅの変化に対する点火時期フィードバック制御の追従性が高め
られたことになる。よって、機関回転数Ｎｅが過剰に低下することがなくなるとともに、機関回転数Ｎｅのアンダーシュート状態が短時間で解消されるようになる。
【００４２】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ２０は、機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに収束したか否か（又は積分項Ｉｄｓａの計算値が遅角ガード値Ｉｄｓａｍｉｎ以上に増大したか否か）を判別する。
【００４３】
前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、該Ｓ１０４を繰り返し実行する。一方、前記Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ２０は、進角処理の実行を終了する。
【００４４】
以上述べたようにＥＣＵ２０が進角処理を実行することにより、機関回転数Ｎｅがオーバーシュート状態からアンダーシュート状態へ転じた時の点火時期フィードバック制御の追従遅れが解消される。その結果、内燃機関１のストールを回避することができるとともに、機関回転数Ｎｅを速やかに目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに収束させることが可能になる。
【００４５】
尚、本実施例では、内燃機関１の始動時において機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに到達した時点で点火時期フィードバック制御が開始される場合を例にあげたが、機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに到達する前、或いは機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇに到達した後であって機関回転数Ｎｅが目標機関回転数Ｎｅｔｒｇ以下に低下する前に点火時期フィードバック制御が開始される場合にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】内燃機関の点火制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】点火時期フィードバック制御の実行手順を示すタイミングチャートである。
【図３】進角処理の実行手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
７・・・・・吸気圧センサ
８・・・・・エアフローメータ
９・・・・・排気浄化装置
１０・・・・吸気弁
１１・・・・排気弁
１４・・・・点火プラグ
１８・・・・クランクポジションセンサ
１９・・・・水温センサ
２０・・・・ＥＣＵ
３０・・・・吸気通路
４０・・・・排気通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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