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
【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)。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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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Applications Claiming Priority (1)
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