(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御されるスロットル弁を有する内燃機関のスロットル弁制御装置であって、アクセル踏み込み量を含む機関運転状態から算出される要求開度とアイドル運転時における機関回転数を目標回転数とするためのＩＳＣ要求開度とに基づいて最終目標開度を演算し、スロットル開度が該最終目標開度になるように該スロットル弁を電子制御する内燃機関のスロットル弁制御装置であって、
該最終目標開度と該ＩＳＣ要求開度とが一致し、且つ該スロットル開度が該ＩＳＣ要求開度近傍であるときにアイドルＯＮ判定を行うと共に、該最終目標開度と該ＩＳＣ要求開度とが一致しなくなるとアイドルＯＦＦ判定を行う判定手段と、
該判定手段によりアイドルＯＮ判定がなされたときに該機関回転数が該目標回転数になるようにフィードバック制御を行う制御手段と、
を備えた内燃機関のスロットル弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御されるスロットル弁を有する内燃機関のスロットル弁制御装置に関し、特に、スロットル開度が機関運転状態とＩＳＣ要求開度とに基づいて演算される最終目標開度になるようにスロットル弁を電子制御する内燃機関のスロットル弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関のスロットル弁の電子制御化が図られており、電子制御されるスロットル弁を用いてＩＳＣ（Idle Speed Control）制御を行うことが提案されている（例えば、特開平7-63083号公報参照）。このような内燃機関においては、機関回転数が目標回転数となるように、アクセル踏み込み量などの機関運転状態とＩＳＣ要求開度とに基づいて最終目標開度が演算される。そして、スロットル開度がこの最終目標開度となるように、スロットル弁の見込み制御およびフィードバック制御が行われている。
【０００３】
このようなＩＳＣ制御は、所定の条件によってアイドル運転時かどうかを判定し、アイドル状態である（アイドルＯＮ）と判定された場合に実行される。アイドル状態の判定はスロットル開度を所定のしきい値と比較することによって行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電子制御されるスロットル弁の場合、アイドル状態を判定するしきい値はＩＳＣ制御によるスロットル開度の変動を考慮して所定値に設定される。このような場合、内燃機関のアイドル運転時において運転者がアクセルを僅かに踏み込むと、内燃機関の回転数がそれだけ上昇する。しかし、そのときのスロットル開度がアイドル状態判定の所定のしきい値（アイドル開度の範囲）を越えなければアイドル運転時であるとの判定がなされ、アクセルの踏み込みによる機関回転数の変化に伴って上述のＩＳＣ制御量の補正が実行される。即ち、アクセルの踏み込みによる回転数の増加を補償するようにＩＳＣ制御量のフィードバック制御項が減少する。従って、この状態で運転者がアクセルから足を離した場合、アイドル運転時に必要なスロットル開度が得られなくなり、内燃機関の回転数が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アクセルの僅かな踏み込みによるスロットル弁の微開閉が行われた場合でも、アイドル状態（アイドルＯＮ及びアイドルＯＦＦ）の判定を確実に行い、不適切なフィードバック制御による機関回転数の落込みを防止する内燃機関のスロットル弁制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による内燃機関のスロットル弁制御装置は、アクセル踏み込み量を含む機関運転状態から算出される要求開度とアイドル運転時における機関回転数を目標回転数とするためのＩＳＣ要求開度とに基づいて最終目標開度を演算し、スロットル開度が該最終目標開度になるように該スロットル弁を電子制御する。この内燃機関のスロットル弁制御装置は、該最終目標開度と該ＩＳＣ要求開度とが一致し、且つ該スロットル開度が該ＩＳＣ要求開度近傍になったときにアイドルＯＮ判定を行うと共に、該最終目標開度と該ＩＳＣ要求開度とが一致しなくなるとアイドルＯＦＦ判定を行う判定手段と、該判定手段によりアイドルＯＮ判定がなされたときに該機関回転数が該目標回転数になるようにフィードバック制御を行う制御手段とを備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
図１は本発明の１つの実施の形態による内燃機関のスロットル弁制御装置を示す全体構成図である。本実施の形態では、車両用の内燃機関（エンジン１２）のスロットル弁１０を制御する制御装置について説明する。
図１に示されるように、エンジン１２のスロットル弁１０は吸気管内に配設され、電子制御ユニットＥＣＵ２０の制御により、モータや電磁クラッチ等を含むアクチュエータ１１を用いて駆動される。シフトレバーポジションスイッチ１４は、自動変速機１３のポジション（ＸＳＷ）を検出して出力する。エアコンスイッチ１５は、エアコンのＯＮ／ＯＦＦに対応してエアコンの状態ＸＡＣを検出して出力する。電気負荷スイッチ１６は、ヘッドランプやフォグランプ等のＯＮ／ＯＦＦに対応する電気負荷ＷＥＬＳを検出して出力する。アクセルポジションセンサ１７はアクセルペダルの踏み込み量（実アクセル開度ＡＰ）を検出して出力する。エンジン回転数センサ１８はエンジン１２の実回転数ＮＥを検出して出力する。水温センサ１９はエンジン１２を冷却するラジエータ冷却水の温度（水温ＴＨＷ）を検出して出力する。また、スロットル開度センサ２７は実スロットル開度ＴＡを検出して出力する。
【０００９】
また、図１に示されるように、 ＥＣＵ２０は、アクチュエータ１１に駆動信号を出力するアクチュエータ駆動回路２１、上述の各種スイッチやセンサからの信号を入力しＡ／Ｄ変換等の処理を行う入力回路２２、所定の制御プログラムに従ってエンジン１２を制御するために必要な各種演算処理を実行するＣＰＵ２３、演算処理に必要な各種データ等を記憶するＲＡＭ２４、制御に必要なマップ等を記憶しバッテリバックアップされるバックアップＲＡＭ２５、及び制御プログラム等を記憶するＲＯＭ２６を備えている。
【００１０】
本実施の形態によるスロットル弁制御装置は、車両の運転状態及び制御状態に応じてスロットル弁１０の要求開度を選択して最終目標開度を算出し、算出した最終目標開度に向けてスロットル弁１０を駆動する。そして、ＩＳＣフィードバック制御におけるフィードバック実行条件の判定に用いるアイドル状態の判定を以下のように行う。
【００１１】
即ち、アイドル状態であることを示すアイドルＯＮの判定は、最終目標開度とアイドル運転時における機関回転数を目標回転数にするためのＩＳＣ要求開度とが一致し、且つ現在のスロットル開度ＴＡが"ＩＳＣ要求開度＋α"以下になったときに行う。また、アイドル状態でないことを示すアイドルＯＦＦの判定は、最終目標開度とＩＳＣ要求開度とが一致しなくなったときに行う。そして、アイドルＯＮ判定がなされたときにのみ、エンジン１２の回転数が目標回転数になるようにフィードバック制御を行う。
【００１２】
このように、本実施の形態によるスロットル弁制御装置においては、電子スロットル制御の目標値（最終目標開度）を演算したときに、最終目標開度にＩＳＣ要求開度のみが反映され、且つ、現在の実スロットル開度がＩＳＣ要求開度の近傍にある場合に、ＩＳＣフィードバック制御の実行条件のアイドルＯＮを成立させる。逆に、アイドルＯＦＦの判定は、ＩＳＣ要求開度のみが最終目標開度に反映されていない場合に成立させる。
【００１３】
以下、本実施の形態によるスロットル弁の制御装置の動作をＣＰＵ２３における処理により詳しく説明する。
【００１４】
図２は、最終目標開度ＴＡＮＧＬを算出するための演算処理手順を示すフローチャートである。
【００１５】
まず、ステップＳ１０において、非線形要求開度ＴＴＡＨを算出する。運転者のアクセル踏み込み量（実アクセル開度ＡＰ）は、アクセルポジションセンサ１７（図１）から得られるアクセルポジション信号によって示される。この実アクセル開度ＡＰに相当するスロットル開度（非線形要求開度ＴＴＡＨ）を非線形特性マップを用いて算出する。図３は、非線形マップの一例を示す。この時、実アクセル開度ＡＰ≦所定値ＡＰthならば、非線形要求開度ＴＴＡＨが０°となるように、非線形特性を導くマップの横軸のアクセル開度は、実アクセル開度ＡＰ−所定値ＡＰthに設定しておく。
【００１６】
次に、ステップＳ１１において、クルーズコントロールによるクルーズ要求開度Ｔ1を算出する。そして、ステップＳ１２及びＳ１３において、車両挙動制御によるＶＳＣ開き側要求開度Ｔ2と、変速中であることによるＳＦＴ開き側要求開度Ｔ3を算出する。ここで、ステップＳ１０〜Ｓ１３において要求が無い場合には、各々の要求開度＝０°に設定する。
【００１７】
次に、ステップＳ１４において、ステップＳ１０〜Ｓ１３で算出した各要求開度の最大値（ｍａｘ）を選択し、開き側要求開度ＴＡＮＧＬmaxとする。
【００１８】
次に、ステップＳ１５及びＳ１６において、ＶＳＣ閉じ側要求開度Ｔ5及びＳＦＴ閉じ側要求開度Ｔ6を算出する。ここで、ステップＳ１５及びＳ１６において要求が無い場合には、各要求開度＝ｍａｘ開度（８０゜）とする。そして、ステップＳ１７において、ステップＳ１４で選択したＴＡＮＧＬmax及びステップＳ１５〜Ｓ１６で算出した要求開度のうちの最小値（ｍｉｎ）を選択し、ＴＡＮＧＬminとする。
【００１９】
ステップＳ１８においてＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣ（後述）を算出した後、ステップＳ１９において、最終目標開度ＴＡＮＧＬをＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣとＴＡＮＧＬminとの加算値として算出する。
【００２０】
次に、ステップＳ１８におけるＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣの算出をより詳しく説明する。図４は、ＩＳＣ要求開度を算出する演算処理手順を示すフローチャートである。
【００２１】
まず、ステップＳ２０においてはＩＳＣ制御のベースとなるＩＳＣ学習量ＱISCを算出する。ステップＳ２１においては、エンジン回転数センサ１８から得られるエンジン１２（図１）の実回転数ＮＥに基いてＩＳＣフィードバックによる制御量Ｑ1（後述）を算出し、ステップＳ２２〜Ｓ２６においては、以下に示すように、各見込み量及び補正量Ｑ2〜Ｑ6を算出する。
【００２２】
ステップＳ２２においては、シフトレバーポジションスイッチ１４から得られるシフトレバーポジションＸＳＷ（ニュートラルＮ、ドライブＤなど）に基づいて、シフト見込み量Ｑ2を算出する。ステップＳ２３においては、水温センサ１９から得られるラジエータ冷却水の温度（ＴＨＷ）に基づいて、低温補正を行うための水温補正量Ｑ3を算出する。ステップＳ２４においては、電気負荷スイッチ１６から得られる電気負荷ＷＥＬＳやパワーステアリングなどによる電気負荷に基づいて、電気負荷見込み量Ｑ4を算出する。同様に、ステップＳ２５においては、エアコンスイッチ１５から得られるエアコンの状態ＸＡＣに基づいて、エアコンのＯＮ／ＯＦＦ時に生じるエアコン見込み量Ｑ5を算出する。更に、ステップＳ２６では、その他の見込みＱ6を算出する。
【００２３】
そして、ステップＳ２７においては、ステップＳ２０〜Ｓ２６において算出したＩＳＣ学習量ＱISC、ＩＳＣフィードバック制御量Ｑ1、シフト見込み量Ｑ2、水温補正量Ｑ3、電気負荷見込み量Ｑ4、エアコン見込み量Ｑ5及びその他の見込み量Ｑ6を全て加算することにより、ＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣを算出する。
【００２４】
次に、上述のステップＳ２０におけるＩＳＣフィードバック制御量Ｑ1の算出を説明する。図５は、ＩＳＣフィードバック制御量Ｑ1の算出ルーチンを示すフローチャートである。
【００２５】
まず、ステップＳ３０において、エンジン１２の暖機が完了しているかどうかを水温ＴＨＷが所定値（例えば８０℃）以上であるかによって判定する。暖機後であれば、ステップＳ３１においてアイドル状態かどうか（アイドルＯＮ／ＯＦＦ）の判定を行う（後述）。アイドルＯＮの判定がなされた場合、ステップＳ３２において、車両が停止状態かどうかの判定を車速を所定値と比較することによって行う。例えば、車速が所定値より小さければ、車両は実質的に停止していると判定する。車両が停止状態であると判定された場合、ステップＳ３３において車両の状態が安定しているかどうかを判定する。ステップＳ３３においては、例えば、負荷変動や、実回転数ＮＥの変化率、空気量の変化などが十分に小さいことから車両の安定状態を判定する。
【００２６】
上記ステップＳ３０〜Ｓ３３の判定がすべて成立していれば、以下のようにＩＳＣフィードバック制御を実行する。
【００２７】
まず、ステップＳ３４においてＩＳＣフィードバック制御の基準となるエンジンの目標回転数ＴＮを算出し、ステップＳ３５において目標回転数ＴＮと現在の実回転数ＮＥとの偏差である回転数偏差ΔＮＥ（即ち、ΔＮＥ＝ＴＮ−ＮＥ）を算出する。そして、ステップＳ３６において回転数偏差ΔＮＥの絶対値を所定値と比較する。
【００２８】
ステップＳ３６における判定の結果、回転数偏差ΔＮＥの絶対値が所定値未満である場合、ＩＳＣフィードバック制御量Ｑ1の算出・更新は行わずにこのルーチンを終了する。ステップＳ３６における判定の結果、回転数偏差ΔＮＥの絶対値が所定値以上である場合、ステップＳ３７に進み、ＩＳＣフィードバック制御量Ｑ1を算出する。
【００２９】
ステップＳ３７においては、図６に示すように、目標回転数ＴＮと実回転数ＮＥとの偏差ΔＮＥの値に応じてフィードバック制御量Ｑ1を算出する。ここで、Ａ〜Ｄは所定の正の定数であり、Ａ＞Ｂ 及び −Ｃ＞−Ｄの関係を満たしている。
【００３０】
また、上記ステップＳ３０〜Ｓ３３の判定がいずれか１つでも不成立の場合、ステップＳ３４以下の処理を実行せず、そのままルーチンを終了する。
【００３１】
次に、上述のステップＳ３１におけるアイドル状態の判定を詳しく説明する。図７は、本発明の１つの実施形態によるアイドル状態の判定を示すフローチャートである。
【００３２】
図７に示すように、まず、ステップＳ４０において、ステップＳ１９（図２）で算出した最終目標開度ＴＡＮＧＬが、ステップＳ１８（図２）で算出したＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣに等しいかどうかを判定する。ステップＳ４０の判定の結果、ＴＡＮＧＬ＝ＴＴＡＩＳＣが成立すれば、ステップＳ４１に進む。
【００３３】
ステップＳ４１においては、スロットル開度センサ２７（図１）から得られる現在のスロットル開度ＴＡが（ＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣ＋所定値α）以下であるかどうかを判定する。ステップＳ４１の判定の結果、ＴＡ≦ＴＴＡＩＳＣ＋α であれば、アイドル状態である（アイドルＯＮ）とし（ステップＳ４２）、ルーチンを終了する。
【００３４】
ステップＳ４１において、現在のスロットル開度ＴＡが（ＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣ＋所定値α）より大きい場合には、アイドルＯＮの判定を行わず、そのままルーチンを終了する。即ち、それまでに行われたアイドル状態の判定がそのまま維持される。
【００３５】
一方、ステップＳ４０において最終目標開度とＩＳＣ要求開度とが一致しなくなったときはステップＳ４３に進む。そしてステップＳ４３においてアイドル状態でない（アイドルＯＦＦ）の判定を行い、ルーチンを終了する。
【００３６】
次に、以上説明した本発明によるアイドル状態の判定及びＩＳＣフィードバック制御を、従来のフィードバック制御との比較により説明する。
【００３７】
図８（ａ）〜（ｅ）は、従来のスロットル弁制御装置によるＩＳＣフィードバック制御を示すタイミングチャートである。図８（ｃ）に示すように、従来のスロットル弁制御装置においては、運転者がアクセルを僅かに踏み込んだ場合、それに応じて実スロットル開度ＴＡが増加する。それに伴い、エンジンの実回転速度ＮＥも増加し始める（図８（ｅ））。しかし、実スロットル開度ＴＡの値がアイドルＯＦＦ判定が行われる所定のしきい値よりも小さいため、アイドル判定はＯＮのままであり（図８（ｂ））、ＩＳＣフィードバック制御が実行中であることを示すＩＳＣＦ／ＢフラグもＯＮのままである（図８（ａ））。従って、図８（ｄ）に示すように、実スロットル開度ＴＡの増加に伴ってＩＳＣフィードバック制御が実行され、エンジンの実回転速度ＮＥの増加を押さえるようにフィードバック制御項が減少する（図８（ｄ）における期間Ｐ1）。このとき、運転者が時刻ｔ1においてアクセルの踏み込みをやめると、スロットル開度ＴＡが急に減少するため、図８（ｅ）に示すようにエンジン回転数ＮＥが落ち込んでしまう。
【００３８】
図９（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態によるスロットル弁制御装置のＩＳＣフィードバック制御を示すタイミングチャートである。本実施の形態によるスロットル弁制御装置においては、運転者がアクセルを僅かに踏み込んだ場合、図９（ａ）に示すように、実アクセル開度ＡＰが増加する。尚、簡単のため、上述のステップＳ１７において選択されたＴＡＮＧＬminが非線形開度ＴＴＡＨである場合について説明する。
【００３９】
実アクセル開度ＡＰが増加すると、図３に示すマップの非線形特性に従って非線形スロットル開度ＴＴＡＨが算出され、それに応じてスロットル弁が制御される。上述のように、実アクセル開度ＡＰ≦所定値ＡＰthにおいて非線形要求開度ＴＴＡＨ＝０としている為、図９（ａ）に示す期間Ｐ2の間、即ち、運転者がごく僅かにアクセルを踏み込んでいる間、実スロットル開度ＴＡは増加しない。
【００４０】
アクセルが更に踏み込まれ、時刻ｔ2において実アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰthを越えると、非線形要求開度ＴＴＡＨ＞０としてスロットル弁が制御され、実スロットル開度ＴＡが増加し始める。しかし、この時点（時刻ｔ2）において、非線形要求開度ＴＴＡＨ＞０であるため、上述のステップＳ４０におけるアイドル状態の判定条件（最終目標開度ＴＡＮＧＬ＝ＩＳＣ要求開度ＴＴＡＩＳＣ）が満たされなくなる。従って、時刻ｔ2において、実スロットル開度ＴＡの値は従来のアイドルＯＦＦ判定値よりも小さいけれどもアイドル判定がＯＦＦとなり（図９（ｃ））、ＩＳＣフィードバック制御が実行されなくなる（図９（ｂ）及び（ｅ））。
【００４１】
その後、運転者がアクセルの踏み込みをやめて実スロットル開度ＴＡが減少した場合でも、エンジン回転数ＮＥはアクセル踏み込み前の回転数に戻るだけであり、回転数ＮＥの落ち込みはない。従って、本実施の形態によれば、アクセルのわずかな踏み込みによるスロットル弁の微開閉に対して、安定したエンジン回転数ＮＥを維持することができる。
【００４２】
尚、上述のステップＳ４０及びＳ４１の所定の条件が満たされたときにアイドル判定は再びＯＮとなり、ＩＳＣフィードバック制御が再開される（図９（ｂ）〜（ｃ））。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるスロットル弁の制御装置によれば、最終目標開度とＩＳＣ要求開度とが一致し、且つスロットル開度がＩＳＣ要求開度近傍になったときにアイドルＯＮ判定を行うと共に、最終目標開度とＩＳＣ要求開度とが一致しなくなるとアイドルＯＦＦ判定を行う判定手段と、この判定手段によってアイドルＯＮ判定がなされたときに機関回転数が目標回転数になるようにフィードバック制御を行う制御手段とを備えることにより、アクセルの僅かな踏み込みによるスロットル弁の微開閉が行われた場合でも、アイドル状態（アイドルＯＮ及びアイドルＯＦＦ）の判定を確実に行い、不適切なフィードバック制御による機関回転数の落込みを防止し、安定した内燃機関の回転数制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態による内燃機関のスロットル弁制御装置を示す全体構成図である。
【図２】最終目標開度を算出するための処理手順を示すフローチャートである。
【図３】非線形要求開度を算出するための非線形マップの一例を示す図である。
【図４】ＩＳＣ要求開度を算出するための処理手順を示すフローチャートである。
【図５】ＩＳＣフィードバック制御量を算出するための処理手順を示すフローチャートである。
【図６】回転数偏差に基づいたフィードバック制御量の算出の一例を示す図である。
【図７】本発明の１つの実施形態によるアイドル状態の判定を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、従来のスロットル弁制御装置によるＩＳＣフィードバック制御を示すタイミングチャートである。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の１つの実施の形態によるスロットル弁制御装置のＩＳＣフィードバック制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０  スロットル弁
１１  アクチュエータ
１２  エンジン
１３  自動変速機
１４  ニュートラルスイッチ
１５  エアコンスイッチ
１６  電気負荷スイッチ
１７  アクセルポジションセンサ
１８  エンジン回転数センサ
１９  水温センサ
２０  ＥＣＵ
２１  アクチュエータ駆動回路
２２  入力回路
２３  ＣＰＵ
２４  ＲＡＭ
２５  バックアップＲＡＭ
２６  ＲＯＭ
２７  スロットル開度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003809253.tif 000009
【図９】
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