(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンがアイドル運転状態にある時、エンジン回転数を所定の目標回転数に制御するアイドル回転制御装置と、排気ガス中の酸素濃度より空燃比を目標値にフィードバック制御する空燃比制御装置と、点火時期制御装置とを有する電子制御ユニットとを備え、アイドル回転実行中でかつ空燃比制御実行時に、上記酸素濃度に基づいて燃料の空燃比補正値を算出し、この算出された空燃比補正値と定時間あたりの空燃比補正値の平均値との偏差を点火時期補正用空燃比とし、点火時期補正用空燃比と点火時期補正値の関係を予め関数の形で上記電子制御ユニット内に記憶し、算出された空燃比補正値に基づいて上記記憶された関数から点火時期補正値を求めて点火時期を補正するエンジン制御装置において、上記点火時期算出に用いる空燃比として所定時間前の燃料の空燃比補正値を使用するとともに、エンジン水温を検出し、この検出されたエンジン水温と、予め上記電子制御ユニット内に記憶しておいた燃料の噴射時間と供給時間との間に発生する搬送遅れ時間とエンジン水温との関係を示す関数とから、上記検出されたエンジン水温における搬送遅れ時間を求め、この搬送遅れ時間を上記所定時間としたことを特徴とするエンジンのアイドル回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アイドル時のエンジン回転数を制御するエンジンのアイドル回転制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アイドル運転状態においては、エンジン回転数は所定のアイドル回転数に制御されている。このアイドル回転数は、アイドル時の燃料消費を極力押えるために、低回転に設定されるとともに、外乱による回転数変動を抑制するために迅速かつ高精度の制御性が要求される。従来の、アイドル回転制御装置としては、例えば特公昭６１−５３５４４号公報がある。これは、エンジンのアイドル運転時にエンジンの回転数を検出し、上記エンジン回転速度がエンジン運転条件に応じて予め設定された目標エンジン回転速度と一致するようにエンジンへの供給混合気量の調整を行い、更にエンジン回転速度と目標回転速度との偏差を求め、この偏差をなくするように点火時期を補正してエンジン回転速度の変動を抑制するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アイドル時におけるエンジン回転速度の変動要因としては、負荷の入切等による負荷変動や、空燃比の変動によるもの等があり、従来はエンジン回転速度の変動を検出し、エンジンの吸入空気量や点火時期をフィードバック制御することにより、エンジン回転数を所定のアイドル回転数になるように制御していた。
しかしながら、上記従来例のような回転速度のフィードバック制御は、一定量以上の回転速度の偏差が生じてからフィードバック動作が開始されるため、回転速度変動の初期、または小さな変動には対応できないという問題点があった。また、アイドル時に空燃比制御を実施した場合には、空燃比のリッチ、リーンによるエンジンのトルク変動が大きいため、上述した制御方法ではエンジンの回転速度の変動を吸収しきれないという問題点があった。
【０００４】
この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、空燃比制御中であっても、高い応答性でかつ高精度にアイドル回転数を目標回転数に制御することができるエンジンのアイドル回転数制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わるエンジンのアイドル回転数制御装置は、アイドル回転実行中でかつ空燃比制御実行時に、上記酸素濃度に基づいて燃料の空燃比補正値を算出し、この算出された空燃比補正値と定時間あたりの空燃比補正値の平均値との偏差を点火時期補正用空燃比とし、点火時期補正用空燃比と点火時期補正値の関係を予め関数の形で上記電子制御ユニット内に記憶し、算出された空燃比補正値に基づいて上記記憶された関数から点火時期補正値を求めて点火時期を補正するとともに、上記点火時期算出に用いる空燃比として所定時間前の燃料の空燃比補正値を使用することを特徴とするものである。本発明においては、エンジン水温を検出し、この検出されたエンジン水温と、予め上記電子制御ユニット内に記憶しておいた燃料の噴射時間と供給時間との間に発生する搬送遅れ時間とエンジン水温との関係を示す関数とから、上記検出されたエンジン水温における搬送遅れ時間を求め、この搬送遅れ時間を上記所定時間とした。
一般に、空燃比がリッチであるときにはエンジンのトルクが大きくなり、空燃比がリーンであるときにはエンジンのトルクが小さい。そこで本発明においては、測定された空燃比によりトルク変動を予測して点火時期を補正するようにしたものである。なお、上記空燃比補正値は、予め設定された空燃比と、Ｏ２センサ出力から求めた排気ガス中の酸素濃度に対応する空燃比との差に基づいて燃料の空燃比を補正するもので、例えば実際の空燃比が目標空燃比より少ない状態が続いた場合には上記空燃比補正値が増加し続けるように、上記空燃比差を時間積分した値に比例するような値として算出される。
また、噴射された燃料がシリンダー供給されるまでには噴射時間と供給時間との間の搬送遅れがあり、この搬送遅れはエンジンの冷却水の温度に依存するので、本発明では、上記点火時期を補正する際に、エンジン水温に依存する所定時間前の燃料の空燃比補正値を使用することで、空燃比の補正のタイミングを合わせるようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係わるアイドル回転数制御装置の構成を示す図で、１はエアクリーナ、２は吸気管１７の吸気量を検出するエアフローセンサ、３は吸気温度を検出する吸気温センサ、４はエンジン１６の吸気量を制御するスロットル、５は上記スロットル４の開閉度を検出するスロットルセンサ、６はサージタンク、７はスロットル４の上流と下流をバイパスする通路１８に設けられた電磁式空気制御弁（ＩＳＣバルブ）、８はインテークマニホールド、９はエンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ、１０は燃料を噴射するインジェクター、１１は吸気弁、１２はシリンダ、１３はエンジンの回転数およびクランク角を検出するクランク角センサ、１４はエンジンが無負荷であることを検出するニュートラルスイッチ、２０は点火プラグ、２１は排気管１９に設けられた空燃比を検出するＯ2センサ、１５は上記各センサからの入力信号に基づき燃料（空燃比）の制御、ＩＳＣバルブの制御、点火制御等を行う電子制御部（ＥＣＵ）である。
【０００９】
次に、上記構成のアイドル回転数制御装置において、空燃比制御中のアイドル回転数を目標値に制御するための動作について、図２のフローチャートおよび図３のタイミングチャートに基づき説明する。まず、Ｏ2センサ２１からの出力信号に基づき、現在の酸素濃度が目標酸素濃度に対して、リッチかリーンかを判断し、酸素濃度が目標酸素濃度となるように燃料の空燃比補正値（ＣＦＢ）を算出する（ステップＳ１）。上記Ｏ2センサ２１からの出力は、図３（ａ）に示すように、目標酸素濃度に対してリッチ（濃い）またはリーン（薄い）の２値に変換され出力される。Ｏ2センサ２１からの出力がリーンの状態では、図３（ｂ）に示すように、空燃比補正値（ＣＦＢ）は増加し続けるので、電子制御部（ＥＣＵ）１５は、上記ＣＢＦの値（ここでは＋）に基づいて、インジェクターパルス幅を補正し、インジェクター１０を駆動して燃料を噴射する（ステップＳ２）。なお、上記Ｏ2センサ２１からの出力により空燃比をフィードバック制御するときの応答性を上げるため、図３（ｂ）に示すように、上記Ｏ2センサ２１からの出力が基準電圧Ｖ0を横切ったとき，空燃比補正値を大きく変化（スキップ）させている。
次に、ＥＣＵ１５はエンジンがアイドル状態であるかどうかを判断し（ステップＳ３）、アイドル状態でない場合には空燃比の点火補正値（ＣＩＧ）を０（補正なし）とする（ステップＳ８）。エンジンがアイドル状態であれば、一定時間あたりの上記空燃比補正値（ＣＦＢ）の平均値（ＡＶＥ＿ＣＦＢ）を求める（ステップＳ４）。ＡＶＥ＿ＣＦＢは上記目標酸素濃度に対応する目標空燃比を示すもので、上記一定時間内のＣＦＢのサンプリング回数をｎとすると、ＡＶＥ＿ＣＦＢは次式で表わせる。
ＡＶＥ＿ＣＦＶ＝（ΣＣＦＶ）／ｎ
図３（ｂ）に点線は、上記ＡＶＥ＿ＣＦＶの値を示したものである。次に、上記一定時間内の各ＣＢＦの値と上記ＡＶＥ＿ＣＦＢの値との差である空燃比変動差（Ｄ＿ＣＦＢ＝ＣＦＢ−ＡＶＥ＿ＣＦＢ）を求める（ステップＳ５）。Ｄ＿ＣＦＢは、図３（ｂ）のＣＦＢと同様の変化をする（図３（ｃ）参照）。
【００１０】
ところで、インジェクター１０で噴射された燃料がシリンダー１２に供給されるまでには噴射時間と供給時間との間の搬送遅れがあるので、燃料の供給と点火による空燃比の補正のタイミングを合わせる必要がある。そのため、点火補正値（ＣＩＧ）を求めるための点火補正用空燃比（ＩＧ−ＣＦＢ）としては、所定時間（ＴＤＬＹ）前の空燃比変動差（Ｄ＿ＣＦＢ）をセットする（ステップＳ６）。上記ＴＤＬＹは搬送遅れ時間といわれるもので、図４に示すように、エンジン冷却水の水温によって変化するもので、エンジン水温が低いほど燃料の気化に時間がかかるので、ＴＤＬＹは低温ほど長くなる。なお、このＴＤＬＹはエンジン水温の関数としてマップデータの形で予めＥＣＵ１５内のＲＯＭに記憶し、水温センサ８の出力から求めたエンジン水温をパラメータとして、補間演算して求めるものである。
次に、上記セットされた点火補正用空燃比（ＩＧ−ＣＦＢ）から点火時期補正値（ＣＩＧ）を算出する（ステップＳ７）。なお点火補正値（ＣＩＧ）は、図５に示すような、点火補正用空燃比（ＩＧ−ＣＦＢ）の関数としてマップデータの形で予めＥＣＵ１５内のＲＯＭに記憶されており、上記セットされたＩＧ−ＣＦＢの値をパラメータとして当該点火補正値（ＣＩＧ）を補間演算して求める。上記点火補正用空燃比と点火時期補正値とは、空燃比がリッチであるときにはエンジンのトルクが大きくなりエンジン回転数が上がり、空燃比がリーンであるときにはりエンジン回転数が下がることから、この空燃比によるトルク変動を点火時期を変えることにより吸収しようとするため、図５に示すように、空燃比が高いときには点火時期を遅らせてトルクを下げ、空燃比が低いときには点火時期を早めててトルクを上げるような関係になっている。そして、点火時期は、予め設定された基本点火時期と上記ステップＳ７またはステップＳ８で算出された空燃比の点火補正値（ＣＩＧ）とを用いて、（点火時期）＝（基本点火時期）＋（ＣＩＧ）により算出し（ステップＳ９）、エンジンの点火を行う（ステップＳ１０）。
【００１１】
このように、本実施の形態によれば、エンジンのアイドル回転実行中かつ空燃比制御実行時においても、Ｏ2センサ２１の出力から空燃比補正値（ＣＦＢ）を算出するとともに、点火補正用空燃比（ＩＧ−ＣＦＢ）として水温センサ８の出力から求めた燃料搬送遅れ時間（ＴＤＬＹ）だけずらした空燃比変動差（Ｄ＿ＣＦＢ）を用いて空燃比の点火補正値（ＣＩＧ）を算出し、エンジンのトルク変動を測定された空燃比から予測して、エンジンの点火時期を補正するようにしたので、空燃比変動による回転変動が引き起こされる前に点火時期を適正に補正することができ、アイドル時の回転数制御を効率よく行うことができる。
【００１２】
なお、本実施の形態では、エンジン冷却水の水温と搬送遅れ時間の関係と、空燃比（ＩＧ−ＣＦＢ）と点火補正用空燃比（ＩＧ−ＣＦＢ）の関係をマップデータとして予めＥＣＵ１５内のＲＯＭに記憶させ、エンジン水温または空燃比の値をパラメータとし、１次補間法により算出したが、上記それぞれの関係を近似した多項式を作り、上記多項式をＥＣＵ１５内に記憶して、エンジン水温または空燃比の値を上記多項式に代入して搬送遅れ時間や空燃比を算出しても良い。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のエンジンのアイドル回転数制御装置は、エンジン水温と燃料搬送遅れ時間（ＴＤＬＹ）との関係を予め電子制御ユニット内に記憶し、測定されたエンジンの水温から上記遅れ時間を算出するようにしたので、燃料搬送遅れ時間を的確に予測でき、空燃比と点火補正の同期が正確にとれるため、アイドル時の回転数制御をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係わるエンジンのアイドル回転数制御装置の構成を示す図である。
【図２】  本発明の実施の形態に係わる空燃比制御中のアイドル回転数を目標値に制御する動作を説明するためのフローチャート図である。
【図３】  本発明の実施の形態に係わる空燃比制御中のアイドル回転数を目標値に制御する動作を説明するためタイミングチャート図である。
【図４】  本発明の実施の形態に係わるエンジン水温と燃料搬送遅れ時間（ＴＤＬＹ）との関係を示す図である。
【図５】  本発明の実施の形態に係わる点火補正用空燃比（ＩＧ−ＣＦＢ）と点火補正値（ＣＩＧ）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  エアクリーナ、２  エアフローセンサ、３  吸気温センサ、４  スリットル、５  スロットルセンサ、６  サージタンク、７  電磁式空気制御弁（ＩＳＣバルブ）、８  インテークマニホールド、９  水温センサ、１０  インジェクター、１１  吸気弁、１２  シリンダ、１３  クランク角センサ、１４  ニュートラルスイッチ、１５  電子制御部（ＥＣＵ）、１６  エンジン、１７  吸気管、１８  通路、１９  排気管、２０  点火プラグ、２１  Ｏ2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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