JP2006125243A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】走行時から急激にアイドル状態に移行してもＩＳＣバルブ制御値に所定期間の間、下限値を設けることでエンジン回転速度異常低下を防止した内燃機関制御装置を得る。
【解決手段】角種センサ７０の信号によりエンジンが走行状態かアイドル状態かを判定する運転状態判定手段６０２、外部センサ７ｂの信号によりエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段６０１、走行状態時にＩＳＣバルブ３への開閉制御値を、エンジンの回転速度の増加に伴いバルブが開くように制御値が増加するように設定する走行時制御値設定部６０３、アイドル状態時にエンジンが予め設定された目標回転速度になるようにＩＳＣバルブへの開閉制御値を設定すると共に、走行状態からアイドル状態に切り換えられた後の所定期間の間は開閉制御値に下限値を設けてこの下限値より小さくしないように制御値を設定するアイドル時制御値設定部６０４〜６１０、を備えた。
【選択図】図２

Description

この発明は内燃機関制御装置、特に、エンジンに空気を供給するための空気吸入管に併設されたバイパス配管に設けられたアイドルスピードコントロールバルブの開閉制御に関する。
従来、自動車エンジン等に用いられる内燃機関制御装置では、アイドル状態時のエンジン回転速度を一定の低回転速度に保持するために、アイドルスピードコントロールバルブ(以下ＩＳＣバルブ)を設けたバイパス配管を空気吸入管に併設し、アイドル状態時には、空気吸入管はこれに設けられたスロットルバルブで全閉になることから、閉ループ(フィードバック)制御によりＩＳＣバルブを制御してバイパス配管の通過空気量を微調整していた。
この種の内燃機関制御装置では、特にエンジンが高速回転の走行状態からアイドル状態に切り換えられた場合に、空気吸入管のスロットルバルブが全閉になると同時にバイパス配管のＩＳＣバルブも急閉すると、エンジンへの空気量の急激な低下により空燃比(Ａ／Ｆ)が過剰燃料(オーバーリッチ)になり、失火してエンジン回転速度が低下したりエンジンが停止してしまう。そこで、エンジンが走行状態からアイドル状態に切り換えられた場合にエンジン回転速度(回転数)が所定値に下がるまで、バイパス配管の通過空気量を保持するように制御するものがあった(例えば特許文献１参照)。
特開平５−１０６４８１号公報
上述のように、この種の内燃機関制御装置では、エンジンが走行状態からアイドル状態に切り換えられた場合に、空気吸入管のスロットルバルブが全閉になると同時にバイパス配管のＩＳＣバルブも急閉するので、エンジンへの空気量が急激に低下して、失火してエンジン回転速度の低下やエンジン停止が発生してしまうという課題があった。
この発明は、上記の課題を解消するためになされたものであり、上述のものとは異なり、エンジンが走行状態からアイドル状態に切り換えられた後の所定期間の間はＩＳＣバルブの閉じ量に下限値を設けてＩＳＣバルブの閉じ量を制限することで、エンジンの回転速度の低下や停止を防止した内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
この発明は、エンジンに空気を供給するための空気吸入管にスロットルバルブの前後を繋げるように併設されたバイパス配管に設けられてこれの通過空気量を調整するＩＳＣバルブの開閉制御を行う内燃機関制御装置であって、外部センサからの信号に従って前記エンジンが走行状態かアイドル状態かを判定する運転状態判定手段と、外部センサからの信号に従って前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、前記エンジンが走行状態時に、上記ＩＳＣバルブへの開閉制御値を、前記エンジンの回転速度の増加に伴いバルブが開くように制御値が増加するように設定する走行時制御値設定部と、上記エンジンがアイドル状態時に、前記エンジンが予め設定された目標回転速度になるように上記ＩＳＣバルブへの開閉制御値を設定すると共に、走行状態からアイドル状態に切り換えられた後の所定期間の間は上記開閉制御値に下限値を設けてこの下限値より小さくしないように制御値を設定するアイドル時制御値設定部と、を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置にある。
この発明では、高いエンジン回転速度の走行時から急激にスロットルを閉じてアイドル状態に移行させた時でも、ＩＳＣバルブの制御値に所定期間の間、下限値を設けることで、吸気流量の急激な低下を防ぐことができ、これによりＡ／Ｆがオーバーリッチにならないため、エンジン回転速度の異常な低下を防ぐことができる。
以下にこの発明の実施の形態を１つの気筒を代表して示して説明するが、実際には周知のようにエンジンの気筒数は複数のものあり、その場合には同様にして各気筒に関して制御が行われる。
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による内燃機関制御装置の構成を示す概略図である。図１において、吸入空気管１はエンジンの気筒(図示せず)に混合気を生成するために外部からの空気を供給するためのもので、通過空気量はスロットルバルブ２によって調整される。吸入空気管１のスロットルバルブ２が設けられた前後の部分には、アイドル時の吸入空気量を調整するために、スロットルバルブ２が設けられた前後の部分を繋げるようにバイパス配管１ａが併設され、このバイパス配管１ａの通過空気量はＩＳＣバルブ３により調整される。スロットルバルブ２の開度はスロットルワイヤ５を介して例えば運転者により操作されるスロットルレバー４の操作に従って制御される。スロットル位置検出センサ７はスロットルレバー４の操作位置を検出するもので、スロットル開度(ひいてはエンジンが走行状態にあるかアイドル状態にあるかの運転状態Ｄ)を得るために設けられたものである。なお、スロットル位置検出センサ７の代わりにスロットルバルブ２(アイドル状態では全閉)の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ７ａを設けて、これからスロットル開度を得るようにしてもよい。クランク角センサ７ｂはクランク軸８に取り付けられたクランク信号プレート８ａからエンジンの回転速度を得るために設けられたものである。そしてＥＣＵ(電子制御ユニット)６は、この発明に係わるエンジンの運転状態と回転速度に基づくＩＳＣバルブ３の制御等を含む内燃機関の全体の制御を行う。なお、エンジンの運転状態はクランク角センサ７ｂから得られるエンジンの回転速度から得ることもできる。
図２は図１のＥＣＵの構成の一例を示す機能ブロック図である。図２において、エンジン回転速度検出手段６０１は、クランク角センサ７ｂの出力からエンジン回転速度を検出する。運転状態判定手段６０２は、スロットル位置検出センサ７、スロットルバルブ開度センサ７ａ等の各種センサ７０から得られるスロットル開度やエンジン回転速度検出手段６０１で得られたエンジン回転速度Ｒから、エンジンが走行状態にあるかアイドル状態にあるかという運転状態Ｄを判定する。
エンジン回転速度偏差検出手段６０５は、運転状態判定手段６０２からの運転状態Ｄがアイドル状態の時に、エンジン回転速度検出手段６０１からの現在のエンジン回転速度Ｒと目標回転速度設定手段６０４に予め設定されているアイドル時の目標回転速度との偏差を検出する。補正量設定手段６０６は、エンジン回転速度偏差検出手段６０５で得られたエンジン回転速度の偏差からＩＳＣバルブ３の制御値の補正量を設定する。図３には、ＩＳＣバルブ３が例えばソレノイドコイルを設けた電磁式バルブからなり、ＩＳＣバルブ３への制御値がソレノイドコイルに流す電流を制御するデューティ比の制御値である場合の、回転速度偏差とデューティ比の補正量の関係を示す補正量設定手段６０６に設けられた補正量マップ(ＴＫＩＮＭＬ)の一例を示す。概して、デューティ比の補正量は回転速度偏差の増加と共に増加する。また以下の説明では、ＩＳＣバルブ３への制御値を大きくするとバルブが開方向に動き、小さくすると閉方向に動くものとして説明する。なお、ＩＳＣバルブは上記のようなデューティソレノイド式ＩＳＣバルブだけでなくステップ式ＩＳＣバルブも使用でき、従って制御値はＩＳＣバルブの開度を制御するデューティ比の制御値である。
補正量加減算手段６０７は、現在の制御値と補正量設定手段６０６で得られた補正量を加減算する。タイマ手段６０９は、運転状態判定手段６０２からの運転状態が走行状態からアイドル状態に切り換えられてから所定期間を示すタイマ信号ＴＭを発生する。アイドル時制御値設定手段６１０は、補正量加減算手段６０７からの制御値に従ってＩＳＣバルブ３の例えばソレノイドコイルからなる制御部３ａへの制御値を設定すると共に、タイマ手段６０９からのタイマ信号のある期間は、補正量加減算手段６０７からの制御値の下限を制御値制限値設定手段６０８に予め設定された下限制限値に制限して制御値を設定する。
走行時制御値設定手段６０３は、運転状態判定手段６０２からの運転状態Ｄが走行状態の時に、エンジン回転速度検出手段６０１のエンジン回転速度からＩＳＣバルブ３への制御値を設定する。図４には、上述のようにＩＳＣバルブ３が電磁式バルブからなり、ＩＳＣバルブ３の制御値がソレノイドコイルに流す電流を制御するデューティ比の制御値である場合の、回転速度とデューティ比の関係を示す走行時制御値設定手段６０３に設けられた走行時の制御値マップ(ＴＩＳＣＤＰ)の一例を示す。概してデューティ比は回転速度の増加と共に増加する。
走行時制御値設定手段６０３から構成される走行時制御値設定部はオープンループ(Ｏ／Ｌ)制御である。一方、目標回転速度設定手段６０４、エンジン回転速度偏差検出手段６０５、補正量設定手段６０６、補正量加減算手段６０７、制御値制限値設定手段６０８、タイマ手段６０９およびアイドル時制御値設定手段６１０から構成されるアイドル時制御値設定部はフィードバック(Ｆ／Ｂ)制御である。これらの両設定部からのＩＳＣバルブ３への制御値の切り換えは運転状態判定手段６０２の運転状態Ｄを示す信号で行われる。
次に図５〜７のフローチャートに従って動作を説明する。運転状態判定手段６０２により、上述のスロットル位置検出センサ７からのスロットルレバー４の位置を示す信号、スロットルバルブ開度センサ７ａからのスロットルバルブ２の角度位置を示す信号、クランク角センサ７ｂからエンジン回転速度検出手段６０１を介して得られるエンジン回転速度を示す信号に基づき、エンジンの運転状態が走行状態か又はアイドル状態かが判定される(ステップＳ１０１)。例えば図６に示すように、スロットル位置検出センサ７又はスロットルバルブ開度センサ７ａの信号からスロットル開度が”低”である場合(ステップＳ２０１)、又はクランク角センサ７ｂの信号からエンジン回転速度が”低”である場合(ステップＳ２０２)にはアイドル状態と判定され(ステップＳ２０３)、その他の場合は走行状態と判定される(ステップＳ２０４)。
走行状態時では走行時制御値設定手段６０３により、例えば図４に示した走行時の制御値マップを検索して、回転速度に対応する制御値がＩＳＣバルブ３に設定され出力される(ステップＳ１０２、Ｓ１１３)。またタイマ手段６０９ではタイマ設定が行われ、例えば図７に示すようにアイドル状態ではない、すなわち走行状態であればタイマは”０”に設定され動作せず(ステップＳ３０１，Ｓ３０２)、走行状態からアイドル状態への移行が判定されると(ステップＳ３０１，Ｓ３０３)、タイマ設定が行われ(ステップＳ３０４)、走行状態からアイドル状態に切り換えられてから所定期間、タイマ信号ＴＭが出力される。この所定期間内に走行状態に戻ればタイマは”０”に設定されてタイマ信号ＴＭは停止される(ステップＳ３０５〜Ｓ３０７)。
アイドル状態時では、エンジン回転速度偏差検出手段６０５により、目標回転速度設定手段６０４に予め設定されているアイドル時の目標回転速度とエンジン回転速度検出手段６０１からの現在のエンジン回転速度との偏差が検出され、偏差が予め定められた不感帯を超えていればこれが出力される(ステップＳ１０３〜Ｓ１０５)。補正量設定手段６０６では、例えば図３に示した補正量マップを検索して、エンジン回転速度偏差検出手段６０５からの偏差に基づきＩＳＣバルブ３の制御値の補正量が設定される(ステップＳ１０６)。そして補正量加減算手段６０７では、現在の制御値と補正量を加減算する。すなわちエンジン回転速度が目標回転速度以上であれば現在の制御値から補正量を減算してこれを新たな制御値とし、エンジン回転速度が目標回転速度より小さければ現在の制御値に補正量を加算してこれを新たな制御値とする(ステップＳ１０７〜Ｓ１０９)。
そしてアイドル時制御値設定手段６１０により、補正量加減算手段６０７からの制御値に従ってＩＳＣバルブ３の例えばソレノイドコイルからなる制御部３ａへの制御値が設定され出力されるが、運転状態の走行状態からアイドル状態への移行が判定されていて、タイマ手段６０９のタイマ設定値が”０”ではなく、タイマ信号ＴＭが出力されている期間では、制御値が制御値制限値設定手段６０８に予め設定された下限値(下限制限値)より小さければ、制御値をこの下限値とし、これがＩＳＣバルブ３への制御値として設定され出力される(ステップＳ１１０〜Ｓ１１３)。
図８には運転状態の走行状態からアイドル状態への移行時に上述のような下限値を設けない従来の制御装置による制御の場合の動作特性、図９には上述のような下限値を設けたこの発明の制御装置による制御の場合の動作特性を示す。図８および図９において、(ａ)はスロットル開度、(ｂ)はＩＳＣバルブ制御値(例えばデューティ比)、(ｃ)はエンジン回転速度を示す。図８に示す従来の制御装置の場合は、スロットル開度が”低”と判定されて走行状態からアイドル状態への移行が検出された時、ＩＳＣバルブ制御値が急激に減少させられるためにエンジン回転速度が目標回転速度以下にまで落ち込んでいるのが分かる。場合によってはエンジンが完全に停止(エンジン回転速度が”０”)してしまうこともありうる。これに対して図９に示すこの発明による制御装置の場合は、(ｂ)に示すＩＳＣバルブ制御値にタイマ時間の期間の間、下限値を設けて制御しているので、エンジン回転速度が目標回転速度以下にまで落ち込んでしまうようなことはない。すなわち、この発明では、高いエンジン回転速度の走行時から急激にスロットルを閉じてアイドル状態に移行させた時でも、ＩＳＣバルブ制御値に所定期間の間、下限値を設けることで、吸気流量の急激な低下を防ぐことができ、これによりＡ／Ｆがオーバーリッチにならないため、エンジン回転速度の異常な低下を防ぐことができる。
なお運転状態判定手段６０２での運転状態判定は上記のものに限定されず、スロットル位置検出センサ７やスロットルバルブ開度センサ７ａ等の各種センサからの単独の信号、あるいはクランク角センサ７ｂからエンジン回転速度検出手段６０１を介して得られるエンジン回転速度の単独の信号からも得ることができる。
この発明の一実施の形態による内燃機関制御装置の構成を示す概略図である。 図１のＥＣＵの構成の一例を示す機能ブロック図である。 図２の補正量設定手段に設けられた補正量マップ(ＴＫＩＮＭＬ)の一例を示す図である。 図２の走行時制御値設定手段に設けられた走行時の制御値マップ(ＴＩＳＣＤＰ)の一例を示す図である。 図１のＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。 図２のエンジン回転速度検出手段の動作の一例を示すフローチャートである。 図２のタイマ手段の動作の一例を示すフローチャートである。 従来の制御装置の制御による動作特性を説明するための図である。 この発明による制御装置の制御による動作特性を説明するための図である。
符号の説明
１ 吸入空気管、１ａ バイパス配管、２ スロットルバルブ、３ ＩＳＣバルブ、３ａ制御部、４ スロットルレバー、５ スロットルワイヤ、６ ＥＣＵ、７ スロットル位置検出センサ、７ａ スロットルバルブ開度センサ、７ｂ クランク角センサ、８ クランク軸、８ａ クランク信号プレート、７０ 各種センサ、６０１ エンジン回転速度検出手段、６０２ 運転状態判定手段、６０３ 走行時制御値設定手段、６０４ 目標回転速度設定手段、６０５ エンジン回転速度偏差検出手段、６０６ 補正量設定手段、６０７ 補正量加減算手段、６０８ 制御値制限値設定手段、６０９ タイマ手段、６１０ アイドル時制御値設定手段。

Claims (5)

  1. エンジンに空気を供給するための空気吸入管にスロットルバルブの前後を繋げるように併設されたバイパス配管に設けられてこれの通過空気量を調整するＩＳＣバルブの開閉制御を行う内燃機関制御装置であって、
    外部センサからの信号に従って前記エンジンが走行状態かアイドル状態かを判定する運転状態判定手段と、
    外部センサからの信号に従って前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
    前記エンジンが走行状態時に、上記ＩＳＣバルブへの開閉制御値を、前記エンジンの回転速度の増加に伴いバルブが開くように制御値が増加するように設定する走行時制御値設定部と、
    上記エンジンがアイドル状態時に、前記エンジンが予め設定された目標回転速度になるように上記ＩＳＣバルブへの開閉制御値を設定すると共に、走行状態からアイドル状態に切り換えられた後の所定期間の間は上記開閉制御値に下限値を設けてこの下限値より小さくしないように制御値を設定するアイドル時制御値設定部と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置。
  2. 上記アイドル時制御値設定部が、
    上記アイドル状態時に、上記エンジン回転速度検出手段からの現在のエンジン回転速度と上記目標回転速度との偏差を求めるエンジン回転速度偏差検出手段と、
    上記偏差から予め設定された補正量マップに基づく上記ＩＳＣバルブの開閉制御値の補正量を設定する補正量設定手段と、
    上記補正量を現在の制御値から加減算する補正量加減算手段と、
    上記運転状態判定手段の判定に従って、上記エンジンが走行状態からアイドル状態に切り換えられてから所定期間を示すタイマ信号を発生するタイマ手段と、
    上記補正量加減算手段からの制御値に従って上記ＩＳＣバルブへの制御値を設定すると共に、上記タイマ信号のある期間は、上記補正量加減算手段からの制御値の下限を予め設定された下限制限値に制限して設定するアイドル時制御値設定手段と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  3. 上記走行時制御値設定部が、上記走行状態時に、上記ＩＳＣバルブの開閉制御値を、予め設定された走行時制御値マップに基づく前記エンジンの回転速度に応じた制御値に設定する走行時制御値設定手段を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置。
  4. 上記運転状態判定手段が、上記スロットルバルブを操作するスロットルレバーのスロットル位置検出センサ又は上記スロットルバルブのスロットルバルブ開度センサからの信号に基づくスロットル開度と、クランク角センサからの信号に基づくエンジン回転速度とから運転状態を判定し、上記回転速度検出手段が上記クランク角センサからの信号によりエンジンの回転速度を検出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
  5. 上記ＩＳＣバルブが、ソレノイドコイルを設けた電磁式バルブからなり、上記制御値が上記ＩＳＣバルブの開度を制御するデューティ比の制御値であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
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