JP2010065640A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の無負荷運転状態での機関回転速度を好適に制御する。
【解決手段】エンジンは、運転者によるアクセル操作に連動して吸気通路を開閉するメインスロットルバルブ１５と、モータ１３により吸気通路を開閉するサブスロットルバルブ１４と、無負荷運転状態の場合にサブスロットルバルブ１４の開方向又は閉方向への動きに連動してメインスロットルバルブ１５を閉弁するリンク機構とを備える。ＥＣＵ３０は、モータ１３を駆動してサブスロットルバルブ１４の開閉を制御する。また、無負荷運転状態であって、サブスロットバルブ１４の駆動を制御できない場合にエンジンの出力制限を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、一の吸気通路にメインスロットルバルブ及びサブスロットルバルブを備える内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の吸気通路に２つのスロットルバルブを設け、それら２つのスロットルバルブの開閉により燃焼室内に吸入される空気量を調整する装置が知られている。この２つのスロットルバルブとしては、運転者のアクセル操作に連動して開閉するメインスロットルバルブと、モータ駆動により開閉するサブスロットルバルブとが知られている（例えば特許文献１や特許文献２参照）。

特許文献１には、サブスロットルバルブの開閉に伴いメインスロットルバルブを開閉させる機構を設けた吸気制御装置が提案されている。この装置では、メインスロットルバルブが全閉状態の場合に、モータによりサブスロットルバルブが全閉状態から開かれることで、サブスロットルバルブの開方向への回動がメインスロットルバルブに伝達され、メインスロットルバルブを全閉状態から微小角度開いた状態とする。これにより、メインスロットルバルブの開度を自動的にファーストアイドルに必要な開度にしている。

また、特許文献２には、全開方向に付勢力を有するリターンスプリングをサブスロットルバルブに設け、例えばモータの断線時に、同スプリングによりサブスロットルバルブを初期状態（全開状態）に戻すことが開示されている。
特許第３９２５０７３号公報 実開平２−１３５６４３号公報

しかしながら、例えばバッテリレス式の内燃機関において、その始動時に、エンジンにて燃焼は実施されるものの、サブスロットルバルブのモータを駆動するのに必要な電力を同モータに供給できない場合、サブスロットルバルブを開閉できないことが考えられる。かかる場合、特許文献１の装置では、サブスロットルバルブを駆動することができないため、メインスロットルバルブをファーストアイドルに必要な開度まで開くことができないおそれがある。また、特許文献２のように、モータの非通電時にリターンスプリングによりサブスロットルバルブを全開状態にする構成では、内燃機関の始動時にモータへ通電されない場合に、過剰量の空気が燃焼室内へ導入されてしまい、その結果、アイドル回転速度が過度に上昇してしまうことが考えられる。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の無負荷運転状態での機関回転速度を好適に制御することができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

請求項１に記載の発明は、運転者によるアクセル操作に連動して吸気通路を開閉するメインスロットルバルブと、モータ駆動により前記吸気通路を開閉するサブスロットルバルブと、無負荷運転状態の場合に前記サブスロットルバルブの開方向又は閉方向への動きに連動して前記メインスロットルバルブを閉弁する連動機構とを備える内燃機関に適用される。また、本発明は、前記モータを駆動して前記サブスロットルバルブの開閉を制御する開閉制御手段と、前記内燃機関が無負荷運転状態であって、前記開閉制御手段により前記サブスロットバルブの駆動を制御できない場合に前記内燃機関の出力制限を行う出力制御手段と、を備えることを特徴とする。

吸気通路にメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとを備える内燃機関において、例えばアイドル制御時など内燃機関の無負荷運転状態の場合に、サブスロットルバルブに連動してメインスロットルバルブを目標開度まで閉弁することにより、内燃機関の無負荷運転状態における吸入空気量を制御している。このとき、サブスロットルバルブを駆動できない場合には、メインスロットルバルブを目標開度まで閉弁することができない。そのため、内燃機関の無負荷運転状態において吸入空気量が過多になることが考えられる。本発明によれば、内燃機関の無負荷運転状態であってサブスロットルバルブを駆動できない場合に、内燃機関の出力制限を実施するため、内燃機関の無負荷運転状態での機関回転速度を好適に制御することができる。

また、ＡＣジェネレータ等の発電機からの給電により電気負荷が駆動される内燃機関において、サブスロットルバルブのモータの駆動電圧（第２の電圧値）が、燃料噴射弁及び点火装置の駆動電圧（第１の電圧値）よりも大きい場合がある。かかる場合、例えば内燃機関の始動時において、燃料噴射及び点火が実施されているのにもかかわらず、サブスロットルバルブを駆動できない期間が存在することとなる。この期間では、アイドル時の吸入空気量が過多となり、アイドル回転速度が過度に上昇することが考えられる。

その点に鑑み、請求項２に記載の発明は、内燃機関の出力軸に同期して回転する発電機からの給電により燃料噴射及び点火が実施されるとともに前記モータが駆動される内燃機関に適用され、前記発電機から供給される電圧が第１の電圧値以上になった場合に燃料噴射及び点火を実施する内燃機関の制御装置に関するものである。また、前記開閉制御手段は、前記発電機から供給される電圧が前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値以上になった場合に前記モータを駆動して前記サブスロットルバルブの駆動を制御し、前記出力制御手段は、前記サブスロットルバルブの駆動を制御できない場合として、前記発電機から供給される電圧が前記第１の電圧値以上であって前記第２の電圧値未満の場合に前記内燃機関の出力制限を行う。この構成によれば、燃料噴射及び点火の実施中であってサブスロットルバルブのモータの非駆動時に内燃機関の出力制限を実施するため、例えばアイドル制御時などの内燃機関の無負荷運転時に、内燃機関の過回転が発生するのを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記発電機からの電力が蓄電装置を介さずに直接給電されることにより燃料噴射及び点火が実施され、かつ前記モータが駆動されることを特徴とする。つまり、内燃機関の出力軸に同期して回転する発電機では、例えば内燃機関の始動時において、機関回転速度の上昇に伴い発電機の起電力が上昇する。そのため、請求項３に記載の発明のように、発電機からの電力がバッテリ等の蓄電装置を介さずに直接燃料噴射弁やモータ等に供給される構成では、燃料噴射及び点火の実施中にサブスロットルバルブを駆動できない期間が生じやすい。したがって、蓄電装置を設けない構成に本発明を適用することにより、内燃機関の無負荷運転時に過回転が発生するのを防止するといった効果を好適に得ることができる。

さらに、サブスロットルバルブが駆動されると、上記連動機構を介してメインスロットルバルブを閉方向に駆動可能となる。これにより、内燃機関の無負荷運転時において吸入空気量の制御が可能になる。その点に鑑み、請求項４に記載の発明は、前記出力制御手段が、前記サブスロットルバルブの駆動が開始された場合に前記内燃機関の出力制限を解除する。この構成によれば、サブスロットルバルブの駆動により内燃機関の出力制限が解除されるため、サブスロットルバルブの駆動後に機関回転速度が過度に小さくなるのを回避することができる。その結果、エンジンストールが発生するのを防止することができる。

なお、内燃機関の出力制限を解除する形態としては、サブスロットルバルブが駆動された場合にその出力制限を一気に解除してもよいが、出力制限を徐々に解除するのが望ましい。

内燃機関では、その機関温度に応じてアイドル制御が実施され、例えば内燃機関の暖機後の再始動では、冷間始動時に比べ、吸入空気量を少なくしてアイドル制御が実施される。このとき、メインスロットルバルブがモータ駆動されていない場合において、同バルブを暖機後のアイドル制御に必要な開度よりも開側に設定してある構成では、内燃機関の暖気後の再始動時に、メインスロットルバルブをそのモータ非駆動時の状態から目標開度まで閉弁することにより吸入空気量が調整される。

その点に鑑み、請求項５に記載の発明は、前記サブスロットルバルブが、前記モータの非駆動時に前記内燃機関の暖機後のアイドル制御に必要な開度よりも開側の位置で保持され、前記開閉制御手段が、前記モータの駆動を開始する場合に、前記内燃機関の温度に応じて設定される目標開度まで前記メインスロットルバルブを閉弁すべく前記サブスロットルバルブの開度を制御する。また、前記出力制御手段が、前記内燃機関の暖機後の再始動時に前記内燃機関の出力制限を実施し、前記内燃機関の暖機後の再始動時以外では前記内燃機関の出力制限を実施しない。これによれば、上記構成において内燃機関の暖機後の再始動時に内燃機関の出力制限を実施するため、暖機再始動時に内燃機関の過回転が発生するのを防止することができる。また、内燃機関の暖機が未完の場合に上記出力制限を実施しないことにより、エンジンストールが発生するのを回避することができる。

また、サブスロットルバルブのモータ故障や固着等といった異常が発生している場合、サブスロットルバルブを駆動できないため、内燃機関の無負荷運転時に上記連動機構を介してメインスロットルバルブを駆動することができない。そのため、内燃機関の減速時にメインスロットルバルブを目標開度まで閉弁することができず、その結果、内燃機関の減速不良が発生することが考えられる。その点に鑑み、請求項６に記載の発明は、出力制御手段が、前記サブスロットルバルブの駆動を制御できない場合として、前記内燃機関の減速時であってかつ前記サブスロットルバルブの駆動異常が発生している場合に前記内燃機関の出力制限を行う。この構成によれば、内燃機関の減速時にサブスロットルバルブの駆動異常が発生している場合に内燃機関の出力制限を行うため、内燃機関を速やかに減速させることができる。

請求項７に記載の発明は、点火装置と燃料噴射弁とを備える内燃機関に適用され、前記出力制御手段が、前記内燃機関の出力制限として前記点火装置による点火時期の遅角及び前記燃料噴射弁による燃料噴射回数の低減の少なくともいずれかを実施する。この構成によれば、点火遅角や燃料の噴射間引きにより内燃機関の出力制限を図るため、点火遅角量の増減や噴射間引きの数を変えることにより、出力制限を比較的容易に調整することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した第１の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態における制御装置は、二輪車用単気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施している。

図１に、本実施形態におけるエンジン制御システム１０のシステム構成図を示す。同制御システム１０におけるエンジンは、火花点火式エンジンとして構成されている。エンジンにおいて、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側にはスロットルバルブが設けられている。スロットルバルブは空気の流れ方向に２つ並べて設けられている。このうち、上流側のスロットルバルブとして、モータ１３によって開度調節されるサブスロットルバルブ１４が設けられ、下流側のスロットルバルブとして、運転者のアクセル操作によって開度調節されるメインスロットルバルブ１５が設けられている。メインスロットルバルブ１５及びサブスロットルバルブ１４の開度は、それぞれメインスロットル開度センサ１６，サブスロットル開度センサ１７により検出される。

また、エンジンは、燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１８を備えている。この燃料噴射弁１８からの燃料は、吸気管内の空気と混合された状態で気筒内へ導入される。さらに、エンジンは点火プラグ１９を備えている。点火プラグ１９には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、点火プラグ１９の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。

また、本システムには、永久磁石式の交流発電機（ＡＣＧ）２１が備えられている。ＡＣＧ２１は、交流マグネット式であり、エンジンの出力軸としてのクランク軸とともに回転する永久磁石からなるロータ２２と、ロータ２２の内側に配置された単相の発電コイルからなるステータ２３とを備える。ステータ２３は、エンジンのクランク軸の回転に伴って交流電圧を誘起するものであり、その誘起された交流電圧を整流等した後、燃料噴射弁１８や点火装置、モータ１３などの各種電気負荷やＥＣＵ３０にバッテリを介さずに供給される。このＡＣＧ２１の起電力Ｖｇは、電圧センサ２４により検出される。

ここで、本実施形態では、ＥＣＵ３０及び電気負荷のうち燃料噴射弁１８や点火装置などについては、第１の電圧値Ｖ１（例えば５Ｖ）以上で起動又は駆動されるようになっている。一方、モータ１３については、第１の電圧値Ｖ１よりも高圧側の第２の電圧値Ｖ２（例えば１２Ｖ）以上で駆動されるようになっている。

また、エンジンには、冷却水温度を検出する冷却水温センサ２５や、エンジンの所定クランク角毎に矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２６が取り付けられている。その他本システムには、システム起動のためのイグニッションスイッチ２７や、運転者によるアクセル操作量を検出するアクセル開度センサ２８、変速機のシフトポジションの位置を検出するシフトポジションセンサ２９などが設けられている。

ＥＣＵ３０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジンの各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ３０のマイコン３１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力するとともに、それらの各種検出信号に基づいて目標スロットル開度や燃料噴射量、点火時期等を演算し、モータ１３や燃料噴射弁１８、点火装置などの駆動を制御する。

次に、メインスロットルバルブ１５及びサブスロットルバルブ１４について詳細に説明する。図２は、メインスロットルバルブ１５及びサブスロットルバルブ１４の構成及び動作についての説明図である。図２中、（ａ）はエンジン停止時の状態（初期状態）を示し、（ｂ）はエンジン始動時の状態を示す。

メインスロットルバルブ１５は、図２（ａ）に示すように、吸気管１１に対して回動自在な回転軸４１に取り付けられている。また、メインスロットルバルブ１５は、エンジン停止時（つまりアクセル操作量ゼロ）においてファーストアイドルに必要な所定開度（アイドル上限開度ＴＡｏ）だけ開いた状態に保持されており、アイドル上限開度ＴＡｏに対して開閉両側に回動可能になっている。このアイドル上限開度ＴＡｏについて本実施形態では、エンジン冷間始動時でのファーストアイドルを基準に設定してある。また、回転軸４１の一端にはプーリ（図示略）が設けられている。このプーリが運転者のアクセル操作に連動して作動することにより回転軸４１が回動し、その回動に伴いメインスロットルバルブ１５を開閉するようになっている。

一方、サブスロットルバルブ１４は、図２（ａ）に示すように、メインスロットルバルブ１５の上流側に設けられた回転軸４２に取り付けられており、エンジン停止時において全開状態に保持されている。本実施形態のシステム１０にはバッテリを設けていないため、エンジン始動後直ちにモータ１３を駆動することができない。そこで、エンジン停止時においてサブスロットルバルブ１４を開状態にし、更にメインスロットルバルブ１５をアイドル上限開度ＴＡｏだけ開弁させておくことにより、吸気の通路を常に確保しておくのである。また、回転軸４２の一端にはモータ１３が連結されている。そして、ＥＣＵ３０からの指令信号に基づいてモータ１３が駆動されることにより回転軸４２が回動し、その回動に伴いサブスロットルバルブ１４が開閉するようになっている。

また、メインスロットルバルブ１５には、無負荷運転時にサブスロットルバルブ１４に連動してメインスロットルバルブ１５の開閉を行うリンク機構４３が設けられている。このリンク機構４３により、エンジン始動時において燃焼室内に導入される空気量が調整され、アイドル回転速度が制御される。

アイドル回転速度の制御として具体的には、エンジンの始動開始直後では、図２（ａ）に示すように、メインスロットルバルブ１５がアイドル上限開度ＴＡｏだけ開いた状態になっており、サブスロットルバルブ１４が全開状態になっている。本システム１０では、アイドル上限開度ＴＡｏを冷間始動時でのファーストアイドルを基準に設定してあることから、例えばエンジン暖機後では、燃焼室内へ導入される空気量が過多となるために、アイドル回転速度が目標値を超えることが考えられる。そこで、アイドル回転速度を目標値にするために、モータ１３を駆動してサブスロットルバルブ１４を閉方向に回動させる。すると、図２（ｂ）に示すように、リンク機構４３によりメインスロットルバルブ１５が閉方向に回動し、メインスロットルバルブ１５の開度が絞られる。これにより、サブスロットルバルブ１４の開度を調整することでメインスロットルバルブ１５を通過する空気量が調整され、その結果、アイドル回転速度が適正な値に制御される。

ここで、エンジン始動時において、ＥＣＵ３０の起動に伴いエンジンの燃焼は開始されるものの、電圧不足によりサブスロットルバルブ１４を駆動できない期間が発生することが考えられる。これについて図３を用いて説明する。

図３は、エンジン始動期間におけるＡＣＧ２１の起電力Ｖｇやエンジン回転速度等の推移を示すタイムチャートである。図３において、イグニッションスイッチ２７がオフからオンに切り替わるのに伴いエンジン回転速度が上昇し、これによりＡＣＧ２１の起電力Ｖｇが上昇する。そして、起電力Ｖｇが第１の電圧値Ｖ１に達すると、ＥＣＵ３０が起動される。また、ＥＣＵ３０の起動に伴い、燃料噴射及び点火が開始され、エンジンにて燃焼が開始される。この燃焼開始によりエンジン回転速度が更に上昇し、起電力Ｖｇが第２の電圧値Ｖ２になると、サブスロットルバルブ１４のモータ１３が駆動され、アイドル回転速度の制御が実施される。

ところが、起電力Ｖｇが第１の電圧値Ｖ１になった時点（図３のＢ時点）から第２の電圧値Ｖ２になった時点（図３のＣ時点）までの期間では、起電力Ｖｇがモータ１３の駆動電圧（本実施形態ではＶ２）に達していないため、サブスロットルバルブ１４を駆動することができない。そのため、エンジンにて燃焼が実施されているにもかかわらず、リンク機構４３を利用してメインスロットルバルブ１５の開度を制御することができない。かかる場合、サブスロットルバルブ１４が全開状態のままメインスロットルバルブ１５がアイドル上限開度ＴＡｏで保持されるため、冷間始動時に必要な量の空気が燃焼室内に導入されることとなる。したがって、例えばエンジン暖機後の再始動時などエンジンが比較的高温の場合には空気量過多となり、図３中のＡに示すように、アイドル制御時にエンジンが過回転になることが考えられる。

そこで、本実施形態では、エンジン始動時のアイドル制御において、サブスロットルバルブ１４の開閉を制御できない場合に点火時期を遅角することでエンジンの出力を制限する。こうすることで、アイドル回転速度が過度に上昇するのを防止する。この処理としてＥＣＵ３０は、以下に示す処理を実行する。

図４は、エンジン始動時における出力制限に関する処理（始動時出力制限処理）の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、ＡＣＧ２１の起電力Ｖｇが第１の電圧値Ｖ１に達しＥＣＵ３０が起動されることにより、ＥＣＵ３０により所定周期で繰り返し実行される。

図４のステップＳ１０では、まず、例えばシフトポジションセンサ２９により検出される変速機のシフト位置やクランク角度センサ２６により検出されるエンジン回転速度等に基づいて、アイドル制御中か否かを判断する。アイドル制御中であれば、ステップＳ１１へ進み、電圧センサ２４により検出される起電力Ｖｇが第２の電圧値Ｖ２未満か否かを判定する。起電力Ｖｇが第２の電圧値Ｖ２未満であれば、ステップＳ１２へ進み、エンジン暖機後の再始動か否かを判定する。本実施形態では、始動時水温ＴＨＷｏが所定温度ＴＨＷｔｈ（例えば６０℃）以上の場合に、エンジン暖機後の再始動であるものと判断する。なお、エンジン暖機後の再始動であることは、上記以外に、例えばエンジン停止からの経過時間に基づいて判断してもよい。

そして、始動時水温ＴＨＷｏが所定温度ＴＨＷｔｈ未満の場合には、ステップＳ１４へ進み、エンジン運転状態に基づいて算出される通常時の点火時期にて点火を実施する。一方、始動時水温ＴＨＷｏが所定温度ＴＨＷｔｈ以上の場合には、ステップＳ１３へ進み、点火遅角量ＫＢを算出する。

点火遅角量ＫＢについて本実施形態では、始動時水温ＴＨＷｏとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて算出される。具体的には、始動時水温ＴＨＷｏに基づき算出される点火遅角量ＫＢ１と、エンジン回転速度ＮＥに基づき算出される点火遅角量ＫＢ２とを加算した値を点火遅角量ＫＢとしている。

図５に、点火遅角量ＫＢを設定するためのマップを示す。図５のうち、（ａ）は始動時水温ＴＨＷｏと点火遅角量ＫＢ１との関係を示すマップであり、（ｂ）はエンジン回転速度ＮＥと点火遅角量ＫＢ２との関係を示すマップである。図５（ａ）に示すように、始動時水温ＴＨＷｏに基づき算出される点火遅角量ＫＢ１は、始動時水温ＴＨＷｏが温度ＴＷＨｔｈ以上の範囲において、始動時水温ＴＨＷｏが高いほど大きい値にしてある。また、図５（ｂ）に示すように、エンジン回転速度ＮＥに基づき算出される点火遅角量ＫＢ２は、エンジン回転速度がＮＥ１までは、エンジン回転速度ＮＥが高いほど大きい値にしてあり、エンジン回転速度がＮＥ１以上では最大値に固定してある。そして、これらのマップから算出される点火遅角量ＫＢ１，ＫＢ２を加算した値を点火遅角量ＫＢとしている。

図４の説明に戻り、続くステップＳ１４では、算出した点火遅角量ＫＢだけ点火時期を遅角して点火制御を実施する。これにより、エンジン出力が抑制される。なお、本実施形態では、始動時水温ＴＨＷｏが所定温度ＴＷＨｔｈ未満の場合には、エンジンストールが発生しやすくなるため、これを回避するために、アイドル制御中であっても点火遅角を実施しない。

一方、アイドル制御中にＡＣＧ２１の起電力Ｖｇが第２の電圧値Ｖ２以上になると、ステップＳ１１で否定判定がなされ、ステップＳ１５へ進み、点火時期を遅角しているか否かを判定する。点火遅角中であれば、ステップＳ１６へ進み、点火遅角量ＫＢを算出する。ここでは、点火時期を徐々に通常時の値に戻すために、点火遅角量ＫＢの前回値ＫＢｎ−１から所定量ＡＲＴを減算した値を今回値ＫＢｎとしている。そして、ステップＳ１４へ進み、算出した点火遅角量ＫＢだけ点火時期を遅角して点火制御を実施する。

なお、エンジン始動後にアクセル操作されたことが検出された場合には、アイドル制御中でないことからステップＳ１０で否定判定がなされ、ステップＳ１５に移行し、点火遅角量ＫＢの再設定又は点火制御を実施する。また、エンジン停止中の場合には、ステップＳ１４で点火を実施せずに本ルーチンを終了する。

図６は、始動時出力制限処理を説明するためのタイムチャートである。図６中、実線はエンジン始動時に点火遅角を実施する場合を示し、一点鎖線はエンジン始動時に点火遅角を実施しない場合を示す。

図６において、ＡＣＧ２１の起電力Ｖｇが第１の電圧値Ｖ１に達すると、ＥＣＵ３０が起動され、これに伴い燃料噴射及び点火が開始される。このとき、起電力Ｖｇがモータ１３の駆動電圧（第２の電圧値Ｖ２）に満たないため、サブスロットルバルブ１４を駆動することができず、ファーストアイドル時の吸入空気量を調整することができない。そこで、起電力Ｖｇが第１の電圧値Ｖ１になった後の点火制御において、エンジンの出力制限のための処理として点火時期の遅角が実施される。具体的には、始動時水温ＴＨＷｏを基に算出される点火遅角量ＫＢ１を点火遅角量ＫＢの初期値とし、エンジン回転速度が上昇するにつれて点火遅角量ＫＢを多くしている。これにより、図６に実線で示すように、ファーストアイドルにおいて、アイドル回転速度が過度に上昇するのが抑制される。

そして、起電力Ｖｇが第２の電圧値Ｖ２に達すると、サブスロットルバルブ１４のモータ１３が駆動され、サブスロットルバルブ１４を閉方向に回動させる。また、サブスロットルバルブ１４に連動して、リンク機構４３を介してメインスロットルバルブ１５を目標スロットル開度ＴＡｔｇまで閉方向に回動させる。これにより、吸入空気量の制御が可能になり、アイドル回転速度の制御が可能になる。また、点火遅角量ＫＢについては、起電力Ｖｇが第２の電圧値Ｖ２になった時点で徐々に減少され、通常時の点火時期に戻される。

以上説明した第１の実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

エンジン始動によりＡＣＧ２１で発電され、その起電力Ｖｇが第１の電圧値Ｖ１以上であって第２の電圧値Ｖ２未満の場合にエンジンの出力制限のための処理として点火遅角を実施する構成としたため、エンジンで燃焼が実施されているのにもかかわらずアイドル時の吸入空気量を調整できない場合に、アイドル回転速度が過度に上昇するのを抑制することができる。これにより、アイドル状態でのエンジン回転速度を好適に制御することができる。

本システム１０ではバッテリを設けず、また燃料噴射弁１８及び点火装置の駆動電圧とモータ１３の駆動電圧とを各々異なる値にする構成としたため、エンジン始動時において、燃料噴射及び点火の実施中にサブスロットルバルブ１４を駆動できない期間が発生しやすいところ、上記構成とすることにより、アイドル制御時に過回転が発生するのを防止するといった効果を好適に得ることができる。

また、バッテリを設けない構成としたため、イグニッションオンした後、直ちに吸気の通路を確保するために、各スロットルバルブ１４，１５の初期状態として、サブスロットルバルブ１４を全開状態とし、メインスロットルバルブ１５を開度ＴＡｏだけ開弁した状態とし、更にこの状態でメインスロットルバルブ１５を閉方向に回動させることによりアイドル制御時の吸入空気量を調整する構成としている。そのため、エンジン始動時にモータ１３を駆動できない期間においてアイドル回転速度が過度に上昇しやすいところ、同期間で点火遅角を実施することにより、アイドル制御時に過回転が発生するのを防止することができる。

ＡＣＧ２１の起電力Ｖｇが第２の電圧値Ｖ２に達し、これによりサブスロットルバルブ１４が駆動された場合に点火遅角量ＫＢを徐々に小さくする構成としたため、サブスロットルバルブ１４の駆動後にアイドル回転速度が過度に小さくなるのを回避することができる。その結果、エンジンストールの発生を防ぐことができる。また、点火遅角量ＫＢを徐々に小さくすることにより、アイドル回転速度が急変するのを回避することができる。

エンジン暖機後では、冷間始動時に比べてアイドル回転速度が上昇しやすいところ、エンジン暖機後の再始動時の場合に点火遅角を実施する構成としたため、リンク機構４３によりメインスロットルバルブ１５を閉方向に制御できないことによるエンジンの過回転を好適に抑制することができる。また、エンジンの暖機が未完の場合には点火遅角を実施しないため、点火遅角に起因してエンジンストールが発生するのを回避することができる。

エンジン出力制限のための処理として点火遅角を実施する構成としたため、点火遅角量ＫＢを増減させることにより、アイドル回転速度を比較的容易に調整することができる。また、始動時水温ＴＨＷｏ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて点火遅角量ＫＢを算出する構成としたため、始動時水温ＴＨＷｏ及びエンジン回転速度ＮＥに応じて点火遅角量ＫＢを適正な値に設定することができ、ひいてはアイドル回転速度を適正な値に制御することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、エンジン運転中に、例えばモータ１３の故障やバルブの固着等によりサブスロットルバルブ１４を駆動できなくなった場合に、エンジンの出力制限のための処理として点火時期の遅角又は燃料の噴射間引きを実施する。

具体的には、モータ１３の故障等によりサブスロットルバルブ１４を駆動できない場合、リンク機構４３によるメインスロットルバルブ１５の開度調整を行うことができない。つまり、メインスロットルバルブ１５の開度（メインスロットル開度）をアイドル上限開度ＴＡｏよりも小さくすることができない。そのため、運転者が車両走行中に減速するための動作として例えばアクセル全閉にした場合に、空気量をアイドル上限開度ＴＡｏ相当の値から更に絞ることができず、その結果、減速不良になることが考えられる。そこで、本実施形態では、車両の減速時であってサブスロットルバルブ１４を駆動できない場合に、エンジンの出力制限を行うための処理として点火遅角又は噴射間引きを実施する。

図７は、サブスロットルバルブ１４の動作異常時におけるエンジン出力制限に関する処理（異常時出力制限処理）の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ３０により所定周期で繰り返し実行される。

図７のステップＳ２０では、まず、サブスロットルバルブ１４を駆動できないといった駆動異常が発生しているか否かを判定する。サブスロットルバルブ１４の駆動異常は、例えば、サブスロットル開度センサ１７により検出されるサブスロットル開度と目標値との偏差に基づいて検出される。サブスロットルバルブ１４を駆動できない場合には、ステップＳ２１へ進み、車両減速中か否かを判定する。本実施形態では、アクセル開度センサ２８によりアクセルオン状態からアクセルオフに切り替わったことが検出され、かつメインスロットル開度センサ１６によりメインスロットル開度がアイドル上限開度ＴＡｏよりも所定開度αだけ大きい開度ＴＡＬ以下になった場合に車両減速中と判断する。

車両減速中であれば、ステップＳ２２へ進み、エンジン回転速度が高回転判定値ＮＥＨ以上であるか否かを判定する。エンジン回転速度が高回転判定値ＮＥＨ以上であれば、ステップＳ２３へ進み、エンジン出力制限のための処理として燃料噴射を間引きして燃焼制御を実施する。このとき、エンジン回転速度が高いほど間引き回数を多くするのが望ましい。

一方、エンジン回転速度が高回転判定値ＮＥＨ未満であれば、ステップＳ２４へ進み、エンジン回転速度が中回転判定値ＮＥＭ以上であるか否かを判定する。この中回転判定値ＮＥＭについては、高回転判定値ＮＥＨよりも低回転側に設定してある。そして、中回転判定値ＮＥＭ以上の場合には、エンジン出力制限のための処理として点火時期を遅角して点火制御を実施する。このとき、エンジン回転速度が高いほど遅角量を多くするのが望ましい。

以上説明した第２の実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

車両減速のための動作としてアクセルオフされ、かつサブスロットルバルブ１４の駆動異常が発生している場合にエンジンの出力制限を行う構成としたため、リンク機構４３を介してメインスロットルバルブ１５を回動できず、吸入空気量を更に絞ることができない場合であっても、車両の減速を速やかに行うことができる。

エンジンの出力制限のための処理として、エンジン回転速度が高回転判定値ＮＥＨ以上の場合に噴射間引きを実施し、エンジン回転速度が中回転判定値ＮＥＭ以上であって高回転判定値ＮＥＨ未満の場合に点火遅角を実施する構成としたため、エンジン回転速度に応じてエンジンの出力制限を実施することができる。すなわち、エンジン回転速度が高回転域にある場合には、エンジン出力をより大きく低減させる必要があるため、噴射間引きによりエンジン出力制限を行う。これに対し、エンジン回転速度が中回転域にある場合には、低減させるエンジン出力がエンジン高回転域よりも小さくて済むため、点火遅角によりエンジン出力制限を行う。こうすることで、エンジン回転速度に応じた形態でエンジンの出力制限が実施されるため、エンジン回転速度の急変を防ぎつつ速やかに車両の減速を実施することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・上記第１の実施形態では、エンジン始動時において、モータ１３の駆動電圧に満たないことによりサブスロットルバルブ１４を駆動できない期間で点火時期を遅角する構成について説明したが、エンジン始動時にモータ１３の故障等によりサブスロットルバルブ１４を駆動できない場合に点火時期を遅角する構成としてもよい。この場合においても、エンジン始動時にリンク機構４３によるメインスロットルバルブ１５の開度調整を実施することができないため、アイドル回転速度が過度に上昇することが考えられる。したがって、モータ故障等が発生した場合のエンジン始動時に点火時期を遅角することで、アイドル回転速度を好適に制御するといった効果を得ることができる。

・上記第１の実施形態では、エンジン出力を制限するための処理として点火時期を遅角する構成としたが、エンジン出力を制限するための処理はこれに限定せず、例えば燃料の噴射間引きを実施したり、あるいは燃料噴射量を少なくしたりする構成としてもよい。

・上記第２の実施形態において、バッテリを備える構成の車両に本発明を適用してもよい。バッテリを備える車両であっても、上記実施形態と同様の構成からなるメインスロットルバルブ１５及びサブスロットルバルブ１４を備える場合には、サブスロットルバルブ１４の動作異常が発生することにより、上記第２の実施形態と同様のことが言えるからである。

・上記実施形態では、サブスロットルバルブ１４を全開状態から閉方向に回動させることによりリンク機構４３を介してメインスロットルバルブ１５の開度を閉方向に回動させる構成としたが、メインスロットルバルブ１５を閉方向に回動可能であれば、サブスロットルバルブ１４の初期状態での開度や回動方向は特に限定しない。例えば、サブスロットルバルブ１４を全開状態よりも閉側の位置を初期状態とし、サブスロットルバルブ１４を開方向に回動させることによりリンク機構４３を介してメインスロットルバルブ１５を閉方向に回動させる構成としてもよい。また、上記実施形態では、メインスロットルバルブ１５の初期状態をとして、冷間始動時のアイドル制御を基に定めた開度（アイドル上限開度ＴＡｏ）で保持する構成としたが、これに限定せず、例えば全開位置又は全開位置とアイドル上限開度ＴＡｏとの中間位置で保持する構成としてもよい。

・上記実施形態では、単気筒エンジンに適用したが、エンジンの気筒数はこれに限定しない。例えば４気筒エンジンなどの多気筒エンジンに適用してもよい。また、本実施形態では、自動二輪車に適用したが、自動四輪車に適用してもよい。

エンジン制御システムのシステム構成図。 メインスロットルバルブ及びサブスロットルバルブの構成及び動作についての説明図。 エンジン始動期間における起電力Ｖｇ及びエンジン回転速度等の推移を示すタイムチャート。 始動時出力制限処理の処理手順の一例を示すフローチャート。 点火遅角量を設定するためのマップ。 始動時出力制限処理を説明するためのタイムチャート。 異常時出力制限処理の処理手順の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…エンジン制御システム、１３…モータ、１４…サブスロットルバルブ、１５…メインスロットルバルブ、１６…メインスロットル開度センサ、１７…サブスロットル開度センサ、２１…交流発電機（ＡＣＧ）、３０…ＥＣＵ、３１…マイコン、４３…連動機構としてのリンク機構。

Claims (7)

1. 運転者によるアクセル操作に連動して吸気通路を開閉するメインスロットルバルブと、モータ駆動により前記吸気通路を開閉するサブスロットルバルブと、無負荷運転状態の場合に前記サブスロットルバルブの開方向又は閉方向への動きに連動して前記メインスロットルバルブを閉弁する連動機構とを備える内燃機関に適用され、
   前記モータを駆動して前記サブスロットルバルブの開閉を制御する開閉制御手段と、
   前記内燃機関が無負荷運転状態であって、前記開閉制御手段により前記サブスロットバルブの駆動を制御できない場合に前記内燃機関の出力制限を行う出力制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の出力軸に同期して回転する発電機からの給電により燃料噴射及び点火が実施されるとともに前記モータが駆動される内燃機関に適用され、
   前記発電機から供給される電圧が第１の電圧値以上になった場合に燃料噴射及び点火を実施する内燃機関の制御装置であり、
   前記開閉制御手段は、前記発電機から供給される電圧が前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値以上になった場合に前記モータを駆動して前記サブスロットルバルブの駆動を制御し、
   前記出力制御手段は、前記サブスロットルバルブの駆動を制御できない場合として、前記発電機から供給される電圧が前記第１の電圧値以上であって前記第２の電圧値未満の場合に前記内燃機関の出力制限を行う請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記発電機からの電力が蓄電装置を介さずに直接給電されることにより燃料噴射及び点火が実施され、かつ前記モータが駆動される請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記出力制御手段は、前記サブスロットルバルブの駆動が開始された場合に前記内燃機関の出力制限を解除する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記サブスロットルバルブは、前記モータの非駆動時に前記内燃機関の暖機後のアイドル制御に必要な開度よりも開側の位置で保持され、
   前記開閉制御手段は、前記モータの駆動を開始する場合に、前記内燃機関の温度に応じて設定される目標開度まで前記メインスロットルバルブを閉弁すべく前記サブスロットルバルブの開度を制御し、
   前記出力制御手段は、前記内燃機関の暖機後の再始動時に前記内燃機関の出力制限を実施し、前記内燃機関の暖機後の再始動時以外では前記内燃機関の出力制限を実施しない請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記出力制御手段は、前記サブスロットルバルブの駆動を制御できない場合として、前記内燃機関の減速時であってかつ前記サブスロットルバルブの駆動異常が発生している場合に前記内燃機関の出力制限を行う請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 点火装置と燃料噴射弁とを備える内燃機関に適用され、
   前記出力制御手段は、前記内燃機関の出力制限として前記点火装置による点火時期の遅角及び前記燃料噴射弁による燃料噴射回数の低減の少なくともいずれかを実施する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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