JP4211789B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳細には機関始動時に機関回転数を目標回転数に制御する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that controls the engine speed to a target speed when the engine is started.
機関始動時、特に機関の冷間始動時には燃焼の悪化が生じやすく機関回転数が不安定になる場合がある。燃焼の悪化が生じると機関始動性の悪化や機関排気性状の悪化、始動後の回転数不安定による振動、騒音の増大等の問題が生じる。
このため、機関始動時に燃焼の悪化を防止して機関回転数を安定させるための制御装置が種々提案されている。
When the engine is started, particularly when the engine is cold, combustion is likely to deteriorate, and the engine speed may become unstable. When combustion deteriorates, problems such as deterioration of engine startability, deterioration of engine exhaust properties, vibration due to unstable rotation speed after start-up, and noise increase occur.
For this reason, various control devices have been proposed for stabilizing the engine speed by preventing the deterioration of combustion when the engine is started.
例えば、この種の制御装置の例としては特許文献1に記載されたものがある。特許文献1の装置は、機関始動後のアイドル運転時に機関回転数が予め定めた目標回転数に一致するように、機関吸入空気量と点火時期とをフィードバック制御することにより、アイドル回転数を一定に維持するようにしている。
For example, an example of this type of control device is described in
ところが、上記特許文献1の装置のように機関始動直後の暖機運転時に吸入空気量により機関回転数を制御していると、特に冷間始動後のアイドル運転では機関の燃焼悪化が生じる場合がある。例えば、機関吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた機関では、機関冷間始動時には噴射された燃料が気化せずに液体のまま吸気ポート壁面に付着して気化燃料の濃度が不十分になる場合がある。特に、機関冷間始動時や揮発性の低い燃料(以下「重質燃料」という)を使用した場合には、燃料が充分に気化しないため実際に気筒内に吸入される気化燃料の量が減少して混合気の空燃比がリーン化してしまい燃焼が悪化するような場合がある。このような場合には、吸入空気量を増大するためにスロットル弁開度を増大すると、スロットル弁下流側の吸気管負圧が低下(絶対圧力が上昇)してしまうため、壁面に付着した燃料が更に気化しにくくなり燃焼の悪化が増大する場合が生じるのである。
However, when the engine speed is controlled by the intake air amount during the warm-up operation immediately after the engine start as in the device of
本願出願人は、上記問題を解決するために既に上記特許文献2で、機関始動時の回転数をスロットル弁開度(機関吸入空気量)を調整することにより制御するとともに、機関燃焼悪化が生じた場合にはスロットル弁開度調整による回転数制御を停止して機関点火時期調整による回転数制御に切り換える制御装置を提案している。
In order to solve the above problem, the applicant of the present application has already controlled the engine speed by adjusting the throttle valve opening (engine intake air amount) in
上記特許文献2の装置では機関始動時のピーク回転数や回転変動等に基づいて機関燃焼状態の悪化を判断し、悪化が生じている場合にはスロットル弁開度調整による回転数制御から、機関点火時期調整による回転数制御、またはスロットル弁開度調整による回転数制御から、燃料噴射量増量による回転数制御への切り換えを行うことにより燃焼悪化を防止するようにしている。
In the device of
しかし、上記特許文献2の装置では機関始動時(本明細書では、機関始動操作(クランキング)開始から定常アイドル運転までの期間を「機関始動時」と呼ぶことにする)に回転数制御自体を開始するタイミングについては充分に考慮がされていない。例えば、機関回転数は始動操作(クランキング)開始後、機関の全気筒内で燃焼が開始されると急激に上昇し、始動時ピーク回転数に到達後再度低下して一定の回転数になる。機関始動時の回転数制御は、短時間で機関回転数を所定の目標回転数に収束させることが必要とされるが、機関始動操作開始後に上記のように回転数が変化している状態では、回転数制御を開始するタイミングによって回転数制御開始後の回転数収束までの時間が異なってくる。
However, in the device of
また、上記出願の装置では、燃焼状態の悪化の有無により吸入空気量調整による回転数制御から点火時期調整による回転数制御への切り換えが行われるものの、切り換え後の点火時期調整による回転数制御の制御方法によっては、機関回転数を目標回転数に収束させる時間が長くなる問題が生じる。
本発明は上記問題に鑑み、機関始動時に短時間で機関回転数を目標回転数に収束させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
Further, in the device of the above application, although switching from the rotational speed control by adjusting the intake air amount to the rotational speed control by adjusting the ignition timing is performed depending on the deterioration of the combustion state, the rotational speed control by adjusting the ignition timing after switching is performed. Depending on the control method, there is a problem that it takes a long time to converge the engine speed to the target speed.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can converge an engine speed to a target speed in a short time when the engine is started.
請求項1に記載の発明によれば、機関始動時に機関回転数を予め定めた目標回転数にフィードバック制御する回転数制御を行う内燃機関の制御装置であって、機関始動操作開始後に機関回転数が始動時のピーク回転数に到達した後に低下を開始したことを検出する手段を備え、機関始動操作開始後スロットル弁開度がアイドル運転時の開度に保持された状態で前記ピーク回転数到達後に機関回転数が低下を開始したことが検出されたときに前記回転数制御を開始する、内燃機関の制御装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine that performs rotational speed control for feedback control of the engine rotational speed to a predetermined target rotational speed at the time of starting the engine, the engine rotational speed after starting the engine starting operation. Is provided with means for detecting that the engine has started to decrease after reaching the peak rotational speed at the start, and the peak rotational speed is reached with the throttle valve opening maintained at the opening during the idling operation after the engine start operation is started. There is provided a control device for an internal combustion engine that starts the rotational speed control when it is later detected that the engine rotational speed starts to decrease .
すなわち、請求項1の発明では、機関回転数が機関始動操作開始後の始動時ピーク回転数に到達したときに回転数制御を開始する。始動時ピーク回転数は機関始動前にスロットル弁下流側の吸気通路に貯留された空気が一挙に機関に吸入されるために生じる。このため、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達したときにはスロットル弁下流側の吸気通路に貯留された空気の全量が機関に吸入され、精度の良い回転数制御が可能になったことを意味している。このため、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達した時点から回転数制御を開始することにより、短時間で機関回転数を目標回転数に収束させることが可能となる。 That is, in the first aspect of the invention, the engine speed control is started when the engine speed reaches the starting peak speed after the engine start operation is started. The peak rotational speed at start-up occurs because air stored in the intake passage on the downstream side of the throttle valve is sucked into the engine all at once before the engine is started. Therefore, when the engine speed reaches the starting peak speed, the entire amount of air stored in the intake passage on the downstream side of the throttle valve is sucked into the engine, which means that the engine speed can be controlled with high accuracy. is doing. For this reason, it is possible to converge the engine rotational speed to the target rotational speed in a short time by starting the rotational speed control from the time when the engine rotational speed reaches the starting peak rotational speed.
請求項2に記載の発明によれば、更に、前記回転数制御を開始したときから前記目標回転数を前記ピーク回転数から予め定めた基準回転数まで時間の経過とともに徐々に変化させる目標回転数設定手段を備えた、請求項1に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
すなわち、請求項2の発明では、回転数が始動時ピーク回転数到達時に回転数制御を開始するとともに、回転数制御の目標回転数をピーク回転数から基準回転数(最終的な目標回転数)まで徐々に変化させる。始動時ピーク回転数は一般には回転数制御の最終目標回転数(例えば機関暖機のためのファストアイドル回転数)よりもかなり高くなっている。このため、ピーク回転数到達時から回転数制御を開始する場合には、回転数制御開始時に目標回転数と実際の回転数との偏差が大きくなる。このため、ピーク到達時に回転数制御を開始すると上記偏差に基づいて大幅に回転数を下げる方向に制御が行われる。ところが、機関回転数はピーク回転数到達後は自然に低下するため、ピーク回転数到達時に大幅に回転数を低下させる制御を行うと、機関回転数は目標回転数を越えて低下してしまうアンダシュートを生じ、回転数制御開始後の回転数の目標回転数への収束が遅れる場合が生じる。本発明では、回転数制御開始時には目標回転数をピーク回転数に設定し、その後時間とともに徐々に最終的な目標回転数に変化(減少)させるようにしているため、目標回転数と実際の回転数との偏差が過大にならず、回転数制御により短時間で機関回転数を目標回転数に収束させることが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, the target rotational speed that further changes the target rotational speed gradually from the peak rotational speed to a predetermined reference rotational speed as time elapses from when the rotational speed control is started. The control device for an internal combustion engine according to
That is, in the second aspect of the invention, when the rotational speed reaches the starting peak rotational speed, the rotational speed control is started, and the target rotational speed of the rotational speed control is changed from the peak rotational speed to the reference rotational speed (final target rotational speed). Gradually change. The peak rotational speed at start-up is generally much higher than the final target rotational speed of the rotational speed control (for example, the fast idle rotational speed for warming up the engine). For this reason, when the rotational speed control is started when the peak rotational speed is reached, the deviation between the target rotational speed and the actual rotational speed becomes large at the start of the rotational speed control. For this reason, when the rotational speed control is started when the peak is reached, the control is performed in the direction of greatly reducing the rotational speed based on the deviation. However, since the engine speed naturally decreases after reaching the peak speed, if the control is performed to greatly reduce the engine speed when the peak speed is reached, the engine speed will decrease beyond the target speed. A chute occurs, and the convergence of the rotational speed after the start of rotational speed control to the target rotational speed may be delayed. In the present invention, the target rotational speed is set to the peak rotational speed at the start of the rotational speed control, and then gradually changed (decreased) to the final target rotational speed with time, so the target rotational speed and the actual rotational speed are set. The deviation from the engine speed does not become excessive, and the engine speed can be converged to the target engine speed in a short time by controlling the engine speed.
請求項3に記載の発明によれば、前記目標回転数設定手段は、前記回転数制御開始後、実際の機関回転数の前記基準回転数からの偏差が予め定めた値より小さくなった場合には、前記偏差が予め定めた値より大きい場合に較べて前記目標回転数の時間変化率が、小さくなるように前記目標回転数を変化させる、請求項2に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
According to a third aspect of the present invention, the target engine speed setting means, when the deviation of the actual engine speed from the reference engine speed becomes smaller than a predetermined value after the start of the engine speed control. The control apparatus for an internal combustion engine according to
すなわち、請求項3の発明では、実際の機関回転数が基準回転数(最終目標回転数)に近づいた場合には、目標回転数の変化が緩やかになるようにする。これにより、機関回転数はオーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく滑らかに最終目標回転数に収束するようになる。
請求項4に記載の発明によれば、更に機関回転数の変化速度を算出する手段を備え、前記ピーク回転数到達後の機関回転数低下開始が検出され、かつ機関始動操作開始後スロットル弁開度がアイドル運転時の開度に保持された状態で前記算出された機関回転数変化速度が予め定めた値以下になったときに前記回転数制御を開始する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
That is, in the third aspect of the invention, when the actual engine speed approaches the reference speed (final target speed), the change in the target speed is made gentle. As a result, the engine speed smoothly converges to the final target speed without causing overshoot or undershoot.
According to the fourth aspect of the present invention, there is further provided means for calculating the change speed of the engine speed, the start of the engine speed decrease after reaching the peak speed is detected, and the throttle valve is opened after the engine start operation is started. 2. The internal combustion engine according to
すなわち、請求項4の発明では、機関始動操作開始後、機関回転数の変化速度が所定値以下になったときに回転数制御が開始される。前述したように、機関回転数は機関始動操作開始後、各気筒で燃焼が開始されると急激に上昇し始動時ピーク回転数到達後に再度低下する。しかし、機関始動操作開始後直ちに回転数制御を開始しても、上記ピーク回転数到達前後の回転数の変化率が大きい期間は精度良く回転数を制御することはできず、逆に回転数制御を実施するとハンチング等を生じるおそれがある。そこで、本発明では機関始動操作開始後始動時ピーク回転数前後の回転数変化が激しい間は回転数制御を実施せず、回転数制御を有効に実施できる時期、すなわち回転数変化速度が小さくなった時点から回転数制御を開始する。これにより、回転数制御開始当初から有効に回転数が制御されるようになり短時間で機関回転数が目標回転数に収束するようになる。 That is, in the fourth aspect of the invention, after the engine starting operation is started, the rotational speed control is started when the changing speed of the engine rotational speed becomes a predetermined value or less. As described above, the engine speed rapidly increases when combustion is started in each cylinder after the engine start operation is started, and then decreases again after reaching the starting peak speed. However, even if the engine speed control is started immediately after the engine start operation is started, the engine speed cannot be accurately controlled during a period in which the engine speed change rate is large before and after the peak engine speed is reached. If this is performed, hunting may occur. Therefore, in the present invention, the rotation speed control is not performed while the engine speed change before and after the start of the engine start operation is severe and the rotation speed control can be effectively performed, that is, the rotation speed change speed is reduced. Rotational speed control is started from the moment. As a result, the rotational speed is effectively controlled from the beginning of the rotational speed control, and the engine rotational speed converges to the target rotational speed in a short time.
各請求項に記載の発明によれば、機関始動時の回転数制御において、機関回転数を短時間で円滑に目標回転数に収束させることが可能となる共通の効果を奏する。 According to the invention described in each claim, in the rotational speed control at the time of starting the engine, there is a common effect that the engine rotational speed can be smoothly converged to the target rotational speed in a short time.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の全体構成を示す概略図である。図1において、1は内燃機関本体、2は機関1の吸気通路に設けられたサージタンク、2aはサージタンク2と各気筒の吸気ポートを接続する吸気マニホルド、16はサージタンク2の上流側の吸気通路に配置されたスロットル弁、7は機関1の各気筒の吸気ポートに加圧燃料を噴射する燃料噴射弁である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration when the present invention is applied to an automobile internal combustion engine. In FIG. 1, 1 is an internal combustion engine body, 2 is a surge tank provided in the intake passage of the
本実施形態では、スロットル弁16はステッパモータ等のアクチュエータ16aを備えており、後述するECU10から入力する制御信号に応じた開度をとる形式とされている。すなわち、本実施形態のスロットル弁16としては、運転者のアクセルペダル操作量とは無関係な開度をとることができる、いわゆる電子制御スロットル弁が用いられている。また、スロットル弁16にはスロットル弁の動作量(開度)に応じた電圧信号を発生するスロットル開度センサ17が設けられている。
In this embodiment, the
図1において11は各気筒の排気ポートを共通の集合排気管14に接続する排気マニホルド、20は排気管14に配置された三元触媒、13は排気マニホルド11の排気合流部(三元触媒20上流側)に配置された上流側空燃比センサ、15は三元触媒20下流側の排気管14に配置された下流側空燃比センサである。三元触媒20は、流入する排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに排気中のHC、CO、NOXの3成分を同時に浄化することができる。空燃比センサ13、15は機関通常運転時に機関空燃比が所定の目標空燃比になるように機関への燃料噴射量をフィードバック制御する際の排気空燃比検出に用いられる。
In FIG. 1, 11 is an exhaust manifold for connecting the exhaust ports of the cylinders to a common
本実施形態では、吸気通路のサージタンク2にはサージタンク内の吸気圧力(絶対圧)に応じた電圧信号を発生する吸気圧センサ3が、また、機関本体1のシリンダブロックのウォータジャケット8には、冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する水温センサ9が設けられている。
なお、上述のスロットル弁開度センサ17、吸気圧センサ3、水温センサ9及び空燃比センサ13、15の出力信号は、後述するECU10のマルチプレクサ内蔵A/D変換器101に入力される。
In the present embodiment, an intake pressure sensor 3 for generating a voltage signal corresponding to the intake pressure (absolute pressure) in the surge tank is provided in the
The output signals of the throttle
図1に5、6で示すのは、機関1のカム軸とクランク軸(図示せず)とのそれぞれ近傍に配置されたクランク角センサである。クランク角センサ5は例えばクランク角に換算して720°毎に基準位置検出用パルス信号を発生し、クランク角センサ6は、クランク角30°毎にクランク角検出用パルス信号を発生する。これらクランク角センサ5、6のパルス信号はECU10の入出力インターフェイス102に供給され、このうちクランク角センサ6の出力はECU10のCPU103の割込み端子に供給される。ECU10は、クランク角センサ6からのクランク角パルス信号間隔に基づいて機関1の回転数(回転速度)を算出し、種々の制御に使用している。
Reference numerals 5 and 6 in FIG. 1 denote crank angle sensors disposed in the vicinity of a cam shaft and a crank shaft (not shown) of the
機関1の電子制御ユニット(ECU)10は、たとえばマイクロコンピュータとして構成され、マルチプレクサ内蔵A/D変換器101、入出力インターフェイス102、CPU103の他に、ROM104、RAM105、メインスイッチがオフにされた場合でも記憶保持可能なバックアップRAM106、クロック発生回路107等が設けられている。
The electronic control unit (ECU) 10 of the
ECU10は、吸気圧、スロットル弁開度及び機関回転数に基づいて機関1の燃料噴射量制御、点火時期制御等の機関1の基本制御を行う他、本実施形態では、後述するように機関始動時(クランキング開始から完爆後の定常アイドル運転まで)に機関回転数を目標回転数に維持する始動時回転数制御を行う。
上記制御を行うため、ECU10は一定時間毎に実行するA/D変換ルーチンにより、吸気圧センサ3からの吸気圧(PM)信号、スロットル開度センサ17からのスロットル開度(TA)信号、水温センサ9からの冷却水温度(THW)信号をA/D変換して入力する。
The
In order to perform the above control, the
また、ECU10の入出力インターフェイス102は駆動回路108を介して燃料噴射弁7に接続され、燃料噴射弁7からの燃料噴射量、噴射時期を制御している。
更に、ECU10の入出力インターフェイス102は、点火回路110を介して機関1の各点火プラグ111に接続され、機関の点火時期を制御するとともに、駆動回路113を介してスロットル弁16のアクチュエータ16aに接続され、アクチュエータ16aを駆動してスロットル弁16開度を制御している。
The input /
Further, the input /
次に、本実施形態の始動時回転数制御について説明する。
本実施形態では、ECU10は機関始動時、すなわち機関始動操作開始(クランキング開始)から機関暖機完了後の安定したアイドル運転が行われるようになるまでの間、機関回転数を予め定めた目標回転数(一般的には機関暖機促進のためのファストアイドル回転数)に維持する始動時回転数制御を行う。通常、機関クランキング開始時には機関の燃料噴射量は冷却水温度と機関回転数とから定まる基本始動時噴射量に吸気温度(大気温度)と大気圧とに応じた補正を加えた量に設定される。そして、クランキング開始後、機関回転数がクランキング回転数より高い所定の回転数(例えば400rpm程度)を越えたあと、(すなわち、各気筒で燃焼が開始され機関が完爆状態になったと判断された後)は燃料噴射量は機関吸入空気量と機関回転数とに応じた基本燃料噴射量に所定の係数を乗じた量に設定される。基本燃料噴射量は、機関燃焼空燃比を理論空燃比に維持するために必要とされる燃料噴射量である。また、上記所定の係数は機関始動時の吸気ポート壁面への噴射燃料の付着や低温による燃料の気化状態の悪化を補償するためのものであり、機関始動時には上記所定の係数は1より大きな値に設定され機関燃焼空燃比は理論空燃比よりリッチ側に設定される。
Next, the engine speed control of the present embodiment will be described.
In this embodiment, the
また、機関始動時には排気通路に配置された排気浄化触媒(図1に20で示す)の温度は低くなっており、触媒は排気浄化機能を発揮できない。従って、機関始動後は、できるだけ早く触媒温度を活性化温度まで上昇させて触媒による排気浄化を開始する必要がある。このため、通常機関始動時には排気温度を上昇させて短時間で触媒を昇温するために機関点火時期は通常運転時に較べて遅角される。 Further, when the engine is started, the temperature of the exhaust purification catalyst (shown by 20 in FIG. 1) disposed in the exhaust passage is low, and the catalyst cannot exhibit the exhaust purification function. Therefore, after the engine is started, it is necessary to raise the catalyst temperature to the activation temperature as soon as possible and to start exhaust purification by the catalyst. For this reason, in order to raise the exhaust gas temperature during normal engine start and raise the catalyst temperature in a short time, the engine ignition timing is retarded compared to during normal operation.
上記のように、機関始動時の燃料噴射量は種々の要因に応じて適切に設定されるため、本来機関が正常な状態にあれば機関始動時に燃焼悪化による回転数変動は生じにくくなっている。しかし、機関が正常であっても始動時の燃焼悪化による回転数変動が生じる場合がある。例えば、機関に使用する燃料(ガソリン)の性状が異なると始動時の燃焼悪化が生じやすい。機関始動時の燃料噴射量は標準の性状を有する燃料を使用した場合に基づいて設定されている。このため、例えば標準の燃料に較べて揮発性の低い燃料(以下、「重質燃料」と呼ぶ)が機関に使用されると、特に機関冷間始動時には燃焼の悪化が生じる場合がある。すなわち、重質燃料は揮発性が低いため、標準燃料と同量の燃料を噴射した場合でも気化せずに液体のまま吸気ポート壁面に付着する燃料の割合が増加し実際に気筒内に供給される燃料の量は少なくなる。このため、機関の燃焼空燃比が通常よりリーン側にシフトしてしまい、燃焼の悪化による機関回転数の不安定化が生じるのである。 As described above, the fuel injection amount at the time of starting the engine is appropriately set according to various factors. Therefore, if the engine is originally in a normal state, fluctuations in the rotational speed due to deterioration of combustion are less likely to occur when the engine is started. . However, even if the engine is normal, there may be a case where the rotational speed fluctuates due to deterioration of combustion at the time of starting. For example, if the properties of fuel (gasoline) used in the engine are different, combustion deterioration at the time of starting tends to occur. The fuel injection amount at the time of starting the engine is set based on the use of fuel having standard properties. For this reason, for example, when a fuel having lower volatility than the standard fuel (hereinafter, referred to as “heavy fuel”) is used in the engine, deterioration of combustion may occur particularly at the time of engine cold start. In other words, since the heavy fuel has low volatility, even when the same amount of fuel as the standard fuel is injected, the ratio of the fuel adhering to the intake port wall surface without being vaporized increases and is actually supplied into the cylinder. The amount of fuel that can be reduced. For this reason, the combustion air-fuel ratio of the engine shifts to a leaner side than usual, and the engine rotational speed becomes unstable due to deterioration of combustion.
一般に、始動時の機関回転数の不安定化を防止して機関回転数を所定の目標回転数に維持する方法としては、機関回転数に基づく機関吸入空気量のフィードバック制御(吸気量回転数制御)が行われる。吸気量回転数制御では、機関回転数が目標回転数より低い場合にはスロットル弁16開度を増大(機関吸入空気量を増大)して回転数を上昇させ、回転数が目標回転数より高い場合にはスロットル弁開度を低減(吸入空気量を低減)して回転数を低下させる、回転数に基づくフィードバック制御を行うことにより回転数が目標回転数に維持される。しかし、重質燃料を使用した場合には、吸気量回転数制御では機関の燃焼悪化を抑制できず、始動時回転数を目標回転数に維持できない場合が生じる。
In general, as a method of preventing instability of the engine speed at the start and maintaining the engine speed at a predetermined target speed, feedback control of the engine intake air amount based on the engine speed (intake amount speed control) ) Is performed. In the intake air amount speed control, when the engine speed is lower than the target speed, the
例えば、重質燃料を使用したために機関始動時に機関の燃焼空燃比がリーン空燃比になり燃焼が悪化したような場合、吸気量回転数制御では燃焼悪化により機関回転数が低下すると回転数を上昇させるためにスロットル弁開度は増大される。ところが、スロットル弁開度を増大するとスロットル弁下流側の吸気通路内負圧が低下(絶対圧が増大)するため、噴射された燃料がますます気化しにくくなる。このため、機関燃焼空燃比は更にリーン方向に移行して燃焼悪化が増大するような場合が生じるのである。 For example, if heavy combustion fuel is used and the combustion air-fuel ratio of the engine becomes a lean air-fuel ratio and the combustion deteriorates when the engine is started, the intake air speed control increases the engine speed when the engine speed decreases due to combustion deterioration. Therefore, the throttle valve opening is increased. However, when the throttle valve opening is increased, the negative pressure in the intake passage on the downstream side of the throttle valve is reduced (the absolute pressure is increased), so that the injected fuel becomes more difficult to vaporize. For this reason, the engine combustion air-fuel ratio further shifts in the lean direction, resulting in an increase in combustion deterioration.
本実施形態では、吸気量回転数制御では燃焼の悪化による始動時回転数低下を補償できないと判断されたときには、吸気量回転数制御に代えて点火時期回転数制御を実施することにより、燃焼悪化時にも機関回転数を目標回転数に正確に維持するようにしている。
点火時期回転数制御では機関回転数に基づいて点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に維持する操作が行われる。機関始動時には、前述したように触媒暖機のため機関点火時期は遅角されている。一方、重質燃料を使用したような場合には、空燃比のリーン化等のため気筒内混合気の燃焼速度は低下している。このため、機関点火時期を進角させて燃焼速度の低下を補うことにより気筒での出力トルクが増大し、機関回転数は上昇する。これにより、重質燃料が使用されて機関燃焼が悪化したような場合でも機関回転数を正確に目標回転数に一致させることが可能となる。
In this embodiment, when it is determined that the reduction in the engine speed at the start due to the deterioration of combustion cannot be compensated for by the intake air amount rotational speed control, the combustion deterioration is performed by performing the ignition timing rotational speed control instead of the intake air amount rotational speed control. Sometimes the engine speed is accurately maintained at the target speed.
In the ignition timing rotational speed control, an operation for maintaining the engine rotational speed at the target rotational speed is performed by feedback control of the ignition timing based on the engine rotational speed. When the engine is started, as described above, the engine ignition timing is retarded due to catalyst warm-up. On the other hand, when heavy fuel is used, the combustion speed of the air-fuel mixture in the cylinder decreases due to the lean air-fuel ratio. For this reason, by advancing the engine ignition timing to compensate for the decrease in the combustion speed, the output torque in the cylinder increases, and the engine speed increases. As a result, even when heavy fuel is used and engine combustion deteriorates, the engine speed can be accurately matched with the target speed.
なお、点火時期回転数制御が行われると一般に点火時期は点火時期回転数制御か実施されていない場合に較べて進角されるため、機関排気温度が低くなり触媒の暖機が遅くなる。このため、本実施形態では、機関始動時にはまず吸気量回転数制御を実施し、燃焼悪化が判断されたときにのみ吸気量回転数制御から点火時機械点数制御への切り換えを行うようにして触媒暖機の遅延による機関排気性状の悪化を抑制している。 When the ignition timing rotation speed control is performed, the ignition timing is generally advanced as compared with the case where the ignition timing rotation speed control is not performed, so that the engine exhaust temperature is lowered and the catalyst warm-up is delayed. For this reason, in the present embodiment, when the engine is started, first, the intake air amount rotational speed control is performed, and only when the deterioration of combustion is determined, the switching from the intake air amount rotational speed control to the mechanical point control during ignition is performed. Suppressing deterioration of engine exhaust properties due to warm-up delay.
また、本発明で使用する燃焼悪化の判定方法は特に制限はなく、燃焼悪化を正確に判定できる方法であればいかなる方法を使用しても良い。例えば、機関始動操作(クランキング)が開始された後、機関全気筒で燃焼が開始されると(すなわち機関が完爆状態になると)機関回転数は急上昇して始動時ピーク回転数に到達し、その後低下する。この始動時ピーク回転数は機関燃焼の悪化程度が大きいほど(使用される燃料の揮発性が低いほど)低くなる。このため、燃焼悪化が生じていないときの(揮発性の良好な通常の燃料を使用したときの)始動時ピーク回転数を基準ピーク回転数として予め設定しておき、実際の始動時ピーク回転数が基準ピーク回転数より所定値以上低い場合には燃焼の悪化が生じたと判定するようにすることも可能である。また、上記により燃焼悪化が生じていると判定された場合には、機関始動時に吸気量回転数制御を行うことなく直ちに点火時期回転数制御を開始するようにしても良いし、燃焼悪化時には機関始動時に最初は吸気量回転数制御を実施し、その後吸気量回転数制御では回転数を目標回転数に維持できないと判定された場合(例えば、吸気量回転数制御における吸気量フィードバック補正量が所定値を越えて増大した場合に)点火時期回転数制御に切り換えるようにしても良い。 Further, the method for determining combustion deterioration used in the present invention is not particularly limited, and any method may be used as long as it can accurately determine combustion deterioration. For example, after the engine start operation (cranking) is started, when the combustion is started in all the cylinders (that is, when the engine is in a complete explosion state), the engine speed rapidly increases and reaches the peak speed at start-up. Then decline. The peak rotational speed at start-up decreases as the degree of deterioration of engine combustion increases (the lower the volatility of the fuel used). For this reason, the starting peak rotational speed (when using normal fuel with good volatility) when combustion deterioration has not occurred is set in advance as the reference peak rotational speed, and the actual starting peak rotational speed is set. It is also possible to determine that the deterioration of combustion has occurred when is lower than the reference peak rotational speed by a predetermined value or more. In addition, when it is determined that the deterioration of combustion occurs due to the above, the ignition timing rotation speed control may be started immediately without performing the intake air amount rotation speed control at the time of starting the engine, When starting, the intake air amount rotational speed control is performed first, and then it is determined that the intake air amount rotational speed control cannot maintain the rotational speed at the target rotational speed (for example, the intake air amount feedback correction amount in the intake air amount rotational speed control is predetermined). It is also possible to switch to ignition timing rotational speed control (when it increases beyond the value).
ところで、上述のように吸気量回転数制御や点火時期回転数制御により始動時回転数制御を行う場合、始動時の回転数制御の開始タイミングや開始時の制御パラメータの設定等が問題となる。すなわち、始動時回転数制御においては機関始動操作開始後できるだけ短時間で機関回転数をファストアイドル回転数相当の目標回転数に収束させることが望ましい。しかし、制御開始のタイミングや制御開始時の制御パラメータの設定によっては、逆に回転数変動の増大や、目標回転数への追従速度の低下を生じ、目標回転数への収束が遅れる問題がある。例えば、後述するように機関始動操作開始後、機関回転数がピーク回転数に到達するまでの間は一般的には機関回転数を制御することはできない。このため、機関始動操作開始と同時に回転数制御を開始したのでは、正確な回転数制御が行えないのみならず回転数制御により吸入空気量や点火時期のフィードバック補正量が過度に大きな値に設定されてしまい、回転数制御か可能となった時に逆に回転数の変動が大きくなる場合がある。また、回転数制御開始時に実際の機関回転数が目標回転数近傍の領域にあるような場合に、例えばフィードバック制御ゲインなどの制御パラメータを大きな値に設定したのでは、回転数のオーバシュートやアンダシュートが発生し目標回転数への収束が遅れる場合が生じる。 By the way, when starting speed control is performed by intake air amount speed control and ignition timing speed control as described above, the start timing of start speed control, setting of control parameters at the start, and the like become problems. That is, in starting speed control, it is desirable that the engine speed is converged to a target speed corresponding to the fast idle speed in as short a time as possible after the start of the engine starting operation. However, depending on the control start timing and the control parameter setting at the start of the control, there is a problem that the rotation speed fluctuation increases or the tracking speed to the target rotation speed decreases, and the convergence to the target rotation speed is delayed. . For example, as will be described later, it is generally impossible to control the engine speed until the engine speed reaches the peak speed after the start of the engine starting operation. For this reason, if the engine speed control is started simultaneously with the start of the engine start operation, the engine speed cannot be accurately controlled, and the intake air amount and the feedback correction amount of the ignition timing are set to an excessively large value by the engine speed control. If the rotational speed control becomes possible, the fluctuation of the rotational speed may increase. Also, when the actual engine speed is in the region near the target speed at the start of the speed control, for example, if a control parameter such as the feedback control gain is set to a large value, the engine speed overshoot or undershoot There is a case where a chute occurs and the convergence to the target rotational speed is delayed.
以下に説明する本発明の始動時回転数制御では、回転数制御開始のタイミング、或いは制御開始時の回転数制御における制御パラメータ等を適切に設定することにより、機関回転数を円滑に、かつ短時間で目標回転数に収束させることを可能としている。
以下、本発明の始動時回転数制御の具体的な実施形態について説明する。
(1)第1の実施形態
本実施形態では、機関始動操作(クランキング)開始後、機関に吸入された空気量がスロットル弁下流側の吸気通路容積に等しくなった時点から回転数制御を開始することにより、回転数制御開始のタイミングを適切に設定し、制御開始後短時間で円滑に機関回転数を目標回転数に収束させる。
In the engine speed control according to the present invention, which will be described below, the engine speed can be made smooth and short by appropriately setting the control timing in the engine speed control at the start of the engine speed control or the engine speed control. It is possible to converge to the target speed over time.
Hereinafter, specific embodiments of the engine speed control at the start of the present invention will be described.
(1) First Embodiment In this embodiment, after the engine start operation (cranking) is started, the rotational speed control is started when the amount of air taken into the engine becomes equal to the intake passage volume on the downstream side of the throttle valve. By doing so, the timing for starting the rotational speed control is set appropriately, and the engine rotational speed is smoothly converged to the target rotational speed in a short time after the control starts.
図2は、スロットル弁16開度を一定にした状態で機関を始動したときの機関回転数の一般的な時間変化を示す図である。図2に示すように、機関回転数はクランキング開始後上昇し、全気筒内で爆発が生じると、急激に上昇してピーク回転数(図2、a点)に到達する。そしてピーク回転数に到達した後機関回転数は再度低下してアイドル回転になる(b点)。
FIG. 2 is a diagram showing a general change over time in the engine speed when the engine is started with the
図2において、スロットル弁16が一定に保持されているにもかかわらず、始動時に回転数が急激に上昇してピーク回転数が生じるのは以下の理由による。
すなわち、機関停止時にはスロットル弁16下流側の吸気通路圧力は大気圧に等しくなっており、スロットル弁16と各気筒の間の吸気通路には比較的多量の空気が貯留されている。機関が回転を始めると、スロットル弁下流側に貯留された空気は一挙に気筒内に吸入される。このため、機関始動操作開始時にはスロットル弁が全開のときと同様に多量の空気が気筒内に吸入され、機関完爆とともに回転数が急激に上昇するようになる。しかし、スロットル弁下流側に貯留された空気の全量が気筒内に吸入された後は、気筒内にはスロットル弁開度に応じた量の空気しか供給されなくなるため回転数は低下する。このため、機関始動操作開始後、一時的に機関回転数が急上昇して始動時ピーク回転数が生じるようになる。
In FIG. 2, although the
That is, when the engine is stopped, the intake passage pressure downstream of the
前述したように、早期に機関回転数を目標回転数に一致させるためにはできるだけ早い時期に回転数制御を開始することが望ましい。しかし、機関始動時にスロットル弁下流側の吸気通路に貯留された空気が気筒に吸入されている間は、いわばスロットル弁が全開に保持されているのと同様であるため、吸気量回転数制御、点火時期回転数制御のいずれによっても回転数を制御することは困難である。また、この時期に回転数制御を開始すると吸気量回転数制御と点火時期回転数制御では回転数を低下させるために吸気量を大幅に低減、或いは点火時期を大幅に遅角させる方向に制御が進んでしまう。このため、始動時ピーク回転数到達後、回転数低下時には目標回転数より大幅に回転数が低下してしまい、目標回転数への収束が遅れる問題が生じる。 As described above, in order to make the engine speed coincide with the target speed at an early stage, it is desirable to start the speed control as early as possible. However, while the air stored in the intake passage on the downstream side of the throttle valve is being sucked into the cylinder when the engine is started, it is the same as the throttle valve being held fully open, It is difficult to control the rotational speed by any of the ignition timing rotational speed controls. In addition, when the engine speed control is started at this time, the intake air speed control and the ignition timing engine speed control control the engine so that the intake air amount is significantly reduced or the ignition timing is greatly retarded in order to reduce the engine speed. Proceed. For this reason, after reaching the peak rotational speed at start-up, when the rotational speed is reduced, the rotational speed is significantly reduced from the target rotational speed, and there is a problem that convergence to the target rotational speed is delayed.
本実施形態では、機関始動操作開始後に機関に吸入された空気量を積算し、この積算値がスロットル弁下流側の吸気通路容積に到達した時点から回転数制御を開始することにより、上記問題を解決している。すなわち、機関始動操作開始時にスロットル弁下流側の吸気通路に貯留された量の空気が機関に吸入された後は、回転数制御により機関回転数を制御することが可能である。そこで、本実施形態では、機関の吸入空気量の積算値からスロットル弁下流側に貯留された量に等しい量の吸気が機関に吸入されたことを判断し、その時点から回転数制御を開始する。これにより、機関始動操作開始後に回転数制御が可能となった時点から直ちに回転数制御を開始することができるため、短時間で機関回転数を目標回転数に収束させることが可能となる。 In the present embodiment, the amount of air sucked into the engine after the start of the engine start operation is integrated, and the rotational speed control is started when this integrated value reaches the intake passage volume on the downstream side of the throttle valve. It has been solved. That is, after the amount of air stored in the intake passage on the downstream side of the throttle valve is drawn into the engine at the start of the engine starting operation, the engine speed can be controlled by the speed control. Therefore, in this embodiment, it is determined from the integrated value of the intake air amount of the engine that the amount of intake air equal to the amount stored downstream of the throttle valve has been sucked into the engine, and the rotational speed control is started from that point. . Thus, since the engine speed can be controlled immediately after the engine start operation is started, the engine speed can be converged to the target engine speed in a short time.
図3は、本実施形態の始動時回転数制御の開始操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU10により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図3の操作がスタートすると、ステップ301では、それぞれ対応するセンサ6、17で検出された機関回転数NEとスロットル弁開度THAとが読み込まれる。そして、ステップ303では上記NEとTHAとに基づいて現在の吸気体積効率ηVが算出される。体積効率ηVは、実際に機関に吸入される空気量と機関の総排気量との比であり、スロットル弁開度THAと機関回転数NEとの関数となる。本実施形態では、予めスロットル弁開度と機関回転数とを変化させて実際の機関を運転し、機関吸入空気量を実測することにより、ηVの値とTHA、NEとの関係を求めてあり、ECU10のROM104にηVの値をTHAとNEとを用いた数値テーブルとして格納してある。ステップ303では、スロットル弁開度THAと回転数NEとに基づいてこの数値テーブルから体積効率ηVの値が読み出される。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the start operation of the rotational speed control at the start of the present embodiment. This operation is performed as a routine executed by the
When the operation of FIG. 3 starts, in
次に、ステップ305では機関に実際に吸入された空気量(体積)の積算値が、(ηV×Vd/2)×NE×KTだけ増大される。
ここで、ηVはステップ303で算出した吸気体積効率、Vdは機関の排気量、NEは機関回転数(RPM)、KTはKT=ΔT/60で表される定数。ΔTは本操作の実行間隔(秒)である。すなわち、本実施形態では、機関1は4サイクル機関とされるため、機関1回転当たりに吸入する空気量は(ηV×Vd/2)で表される。また、NE×KTは本操作を前回実行してから今回本操作を実行するまでの間に機関が何回転したかをあらわしている。従って、(ηV×Vd/2)×NE×KTの値は、前回本操作実行後機関に吸入された空気量(体積)を表すことになる。ΣQの値の初期値は0とされているため、ステップ305を一定時間(ΔT)毎に実行することにより、ΣQの値は現在までの機関吸入空気量の積算値を正確に表すことになる。
Next, in
Here, η V is the intake volume efficiency calculated in
上記により、積算値ΣQを算出後、ステップ307では現在の吸入空気量積算値ΣQの値が所定値Vvolに到達したか否かが判定される。ここで、Vvolはスロットル弁16下流側の吸気通路全容積である。ステップ307でΣQ<Vvolであった場合には、すなわち、スロットル弁16下流側に貯留された空気の全量が機関に吸入されておらず、精度の良い回転数制御を行うことができないため、そのまま本操作は終了する。また、ΣQ≧Vvolであった場合にはスロットル弁下流側に貯留された空気の全量が機関に吸入されており、精度の良い回転数制御を実施可能となっている。このため、この場合には、ステップ309に進み、回転数制御実行フラグFBの値を1にセットして操作を終了する。
As described above, after calculating the integrated value ΣQ, it is determined in
フラグFBが1にセットされると、別途ECU10により実行されるルーチンにより、前述した吸気量回転数制御と点火時期回転数制御の実行が許可され、吸気量回転数制御、または燃焼が悪化している場合には点火時期回転数制御が実行される。
(2)第2の実施形態
次に、本発明の機関始動時回転数制御の開始操作の別の実施形態について説明する。本実施形態においても、第1の実施形態と同様に回転数制御が可能になると同時に制御を開始することにより、短時間で回転数を目標回転数に収束させるが、第1の実施形態では機関吸入空気量に基づいて制御開始時期を判定していたのに対して、本実施形態では機関回転数に基づいて制御開始時期を判定する点が相違している。
When the flag FB is set to 1, execution of the intake air amount rotational speed control and ignition timing rotational speed control described above is permitted by a routine separately executed by the
(2) Second Embodiment Next, another embodiment of the starting operation of the engine start speed control of the present invention will be described. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the rotational speed can be controlled, and at the same time, the control is started to converge the rotational speed to the target rotational speed in a short time. In the first embodiment, however, the engine Whereas the control start time is determined based on the intake air amount, the present embodiment is different in that the control start time is determined based on the engine speed.
前述のように、機関始動操作開始後スロットル弁下流側に貯留された空気が機関に吸入されている間はスロットル弁開度にかかわらず機関回転数は上昇し、貯留された空気の全量が機関に吸入された後は機関回転数はスロットル弁開度に応じた回転数まで低下する。このため、機関回転数が低下を開始する時点、すなわち機関回転数が図2で説明した始動時ピーク回転数に到達した時点は、スロットル弁下流側に貯留された空気の全量が機関に吸入された時点であると考えることができる。 As described above, while the air stored on the downstream side of the throttle valve is sucked into the engine after the engine start operation is started, the engine speed increases regardless of the throttle valve opening, and the total amount of the stored air is After being drawn into the engine, the engine speed decreases to a speed corresponding to the throttle valve opening. Therefore, when the engine speed starts to decrease, that is, when the engine speed reaches the starting peak speed described with reference to FIG. 2, the entire amount of air stored on the downstream side of the throttle valve is sucked into the engine. Can be thought of as
そこで、本実施形態では、機関始動操作開始後機関回転数を監視して、回転数が始動時ピーク回転数に到達したと判断される時点から回転数制御を開始するようにしている。
図4、図5は本実施形態の回転数制御開始操作を説明するフローチャートである。図4は、機関の始動操作開始後、機関回転数が始動ピーク回転数に到達したことを検出する検出操作を示すフローチャート、図5は、始動ピーク回転数到達の有無に基づく始動時回転数制御開始操作を示すフローチャートである。図4、図5の操作は、それぞれECU10により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
Therefore, in this embodiment, the engine speed is monitored after the start of the engine starting operation, and the rotational speed control is started from the time when it is determined that the rotational speed has reached the starting peak rotational speed.
4 and 5 are flowcharts for explaining the rotation speed control start operation of the present embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing a detection operation for detecting that the engine speed has reached the start peak speed after the start operation of the engine is started, and FIG. 5 is a start speed control based on whether or not the start peak speed has been reached. It is a flowchart which shows start operation. The operations shown in FIGS. 4 and 5 are performed by routines executed by the
図4の操作では、まず、ステップ401でピーク検出フラグFPの値が1にセットされているか否かが判定される。ピーク検出フラグFPは、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達したときに後述するステップ415で1にセットされるフラグであり、初期値は0にセットされている。
ステップ401でピーク検出フラグFPの値が1にセットされている場合には、再度ピーク検出を行う必要はないため本操作はステップ403以下を実行することなく終了する。
In the operation of FIG. 4, first, in
When the value of the peak detection flag FP is set to 1 in
ステップ401でFP≠1、すなわちピーク検出か完了していない場合には、次にステップ403で現在の機関回転数NEを読み込むとともに、ステップ405と407とで現在ピーク検出条件が成立しているか否かが判断される。本実施形態では、ピーク検出操作は、機関回転数NEが所定値NES以上であり、(ステップ405)、かつ機関始動操作開始後所定時間が経過している場合(ステップ407)にのみ実施される。これらの条件は、始動時ピーク回転数の誤検出を防止するためのものである。すなわち、機関が完爆状態になる前は機関の燃焼が安定せず、機関回転数が一様に上昇しないで変動するため回転数に小さなピークが生じる場合がある。本実施形態では、この小さな回転数ピークを始動時ピーク回転数として誤検出することを防止するために、機関回転数が所定値NES以上(NESは機関が完爆状態にあると判定される回転数)、かつ始動操作開始後所定時間(例えば1000ms)経過した後にピーク回転数の検出を開始するようにしている。ステップ405、407のいずれか一方または両方の条件が成立しない場合には、本操作はステップ409以下を実行することなく直ちに終了する。
If FP ≠ 1 in
ステップ405、407の条件が成立していた場合には、次にステップ409に進み、前回操作実行時の機関回転数NEi-1とステップ403で読み込んだ現在の機関回転数NEとを比較する。そして、NE≧NEi-1である場合、すなわち現在機関回転数が上昇中である場合には、始動時ピーク回転数NEPの値を今回測定した機関回転数NEで置き換える操作(ステップ411)を行うとともに、次回の本操作実行に備えてNEi-1の値を更新して本操作を終了する。
If the conditions of
一方、ステップ409でNE<NEi-1であった場合、すなわち始動時ピーク回転数に到達して機関回転数が低下を始めている場合には、ステップ415に進み、ピーク検出フラグFPの値を1にセットして操作を終了する。これにより、機関回転数が上昇を続けている間はピーク回転数NEPは現在の機関回転数を用いて更新されるが、機関回転数が減少を開始するとNEPの値は更新されなくなるため、NEPには始動時のピーク回転数がセットされるようになる。また、一旦始動時ピーク回転数が検出されるとピーク検出フラグFPが1にセットされるため、次回からはピーク検出操作は実行されなくなる(ステップ401)。
On the other hand, if NE <NE i-1 in
図5の操作では、まずステップ501で現在機関がアイドル運転中か否かが判定される。現在機関がアイドル運転中か否かは、スロットル弁開度THAがアイドル時の所定開度にセットされているか否かに基づいて判定される。現在、機関がアイドル運転中である場合には、次にステップ503で、図4の操作でセットされるピーク検出フラグFPの値が1(検出済)になっているか否かを判定する。FP=1である場合には、機関回転数は始動時ピーク回転数に到達したことを意味するため、ステップ505に進み、回転数制御実施フラグFBを1にセットして操作を終了する。これにより、第1の実施形態と同様に吸気量回転数制御(または点火時期回転数制御)が実行される。一方、FP≠1であった場合には、現在、まだ始動時ピーク回転数に到達しておらず、回転数制御を開始する時期ではないため、回転数制御フラグFBの値は変更せずにそのまま操作を終了する。
In the operation of FIG. 5, it is first determined in
なお、ステップ501で現在、機関がアイドル運転中でない場合、すなわち現在車両が走行中である場合には、回転数制御を開始する必要はないため本操作は直ちに終了する。
本実施形態によれば、吸入空気量の積算値を算出することなく簡易に回転数制御の開始時期を判断することが可能となる。
(3)第3の実施形態
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
If it is determined in
According to the present embodiment, it is possible to easily determine the start time of the rotational speed control without calculating the integrated value of the intake air amount.
(3) Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では第2の実施形態と同様に、機関回転数が始動時ピーク回転数に到達したときに回転数制御を開始するが、回転数制御開始時には制御目標回転数を実際のピーク回転数に設定し、その後時間の経過とともに徐々に目標回転数を最終的な目標回転数(ファストアイドル回転数)まで変化させる。
始動時ピーク回転数到達時に回転数制御を開始すると、制御開始時の回転数はファストアイドル回転数よりかなり高くなっている。このため、制御開始時からファストアイドル回転数を目標回転数として設定すると、回転数制御では実際の回転数を低下させる方向に制御が行われる。一方、ピーク回転数到達後は機関回転数は自然に低下するため、この時期に回転数を大幅に低下させる方向に制御が行われると、回転数がファストアイドル回転数を越えて大幅に低下してしまい、最終的な目標回転数であるファストアイドル回転数に収束するまでに時間を要する場合がある。そこで、本実施形態では始動時ピーク回転数到達時に回転数制御を開始する際には、制御目標回転数を実際の始動時ピーク回転数に設定し、その後徐々に制御目標回転数を最終的な目標回転数であるファストアイドル回転数まで低下させる操作を行う。これにより、ピーク回転数到達後も実際の機関回転数と制御目標回転数との間に大きな偏差が生じないため、回転数を大幅に低下させる制御が行われず、制御開始後短時間で機関回転数が目標回転数に収束するようになる。
In the present embodiment, as in the second embodiment, the engine speed control is started when the engine speed reaches the starting peak engine speed. At the start of the engine speed control, the control target engine speed is set to the actual peak engine speed. After that, the target rotational speed is gradually changed to the final target rotational speed (fast idle rotational speed) with the passage of time.
When the rotational speed control is started when the peak rotational speed at the start is reached, the rotational speed at the start of the control is considerably higher than the fast idle rotational speed. For this reason, when the fast idle rotation speed is set as the target rotation speed from the start of the control, the rotation speed control is performed in a direction to decrease the actual rotation speed. On the other hand, the engine speed naturally decreases after reaching the peak speed, so if control is performed in a direction that significantly reduces the engine speed at this time, the engine speed will greatly decrease beyond the fast idle speed. Therefore, it may take time to converge to the fast idle speed that is the final target speed. Therefore, in this embodiment, when starting the rotational speed control when the starting peak rotational speed is reached, the control target rotational speed is set to the actual starting peak rotational speed, and then the control target rotational speed is gradually set to the final rotational speed. An operation to reduce the target engine speed to the fast idle speed is performed. As a result, there is no large deviation between the actual engine speed and the target control speed even after the peak speed is reached, so control that greatly reduces the speed is not performed, and the engine speed is reduced in a short time after the start of control. The number will converge to the target speed.
また、本実施形態では機関回転数が始動時ピーク回転数から低下中に、ファストアイドル回転数から所定値以内になった場合、すなわち回転数低下中に最終目標回転数に近づいた場合には、更に上記の制御目標回転数の低下速度が小さくなるような操作を行う。このように、最終目標回転数近傍では制御目標回転数の低下速度を小さくすることにより、回転数低下時にアンダシュートが生じることが更に抑制されるようになる。 Further, in the present embodiment, when the engine speed is decreasing from the starting peak rotational speed and within a predetermined value from the fast idle rotational speed, that is, when the engine speed approaches the final target rotational speed while the rotational speed is decreasing, Further, an operation is performed so as to reduce the rate of decrease in the control target rotational speed. As described above, by reducing the decrease speed of the control target rotation speed in the vicinity of the final target rotation speed, occurrence of undershoot when the rotation speed decreases is further suppressed.
図6は、本実施形態の目標回転数設定操作を具体的に説明するフローチャートである。本操作は、ECU10により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図6において操作がスタートすると、ステップ601では、現在回転数制御実行フラグFBが1にセットされているか否かが判定され、FB≠1の場合にはステップ603以下を実行することなく直ちに本操作を終了する。
FIG. 6 is a flowchart for specifically explaining the target rotational speed setting operation of the present embodiment. This operation is performed by a routine executed by the
When the operation starts in FIG. 6, in
一方、ステップ601でFB=1であった場合には、ステップ603で今回の操作がフラグFBの値が0から1に変化した後最初に実行されているか否かが判定され、FBの値変化後最初の実行である場合にのみステップ605を実行して後述する変数KNEの初期値を設定する操作を行う。
なお、本実施形態においても、図4、図5の操作が別途行われており、機関が始動ピーク回転数に到達すると同時にFBの値が1にセットされる。また、ステップ603、607のフラグXはステップ605をFBの値が0から1に変化した直後に1回だけ実行するために使用されるフラグである。
On the other hand, if FB = 1 in
Also in this embodiment, the operations of FIGS. 4 and 5 are performed separately, and the value of FB is set to 1 at the same time as the engine reaches the starting peak rotational speed. A flag X in
ステップ605では、KNEの初期値は、KNE=NEP−NE0として設定される。ここで、NEPは今回機関始動時の実際の始動時ピーク回転数であり、図4の操作で設定される。また、NE0は回転数制御の最終目標回転数(ファストアイドル回転数)である。後述するように、本実施形態では回転数制御の目標回転数はTNEはNE0+KNEとして設定され、KNEの値は上記初期値から時間とともに低減される。
In
ステップ613と615はKNEの低減操作である。本実施形態では実際の機関回転数NEが最終目標値NE0に近接したか否か、すなわちNEがNE+ΔNE1以下になったか否かに応じてKNEの減少速度を変更する。すなわち、ステップ611では回転数NEが、NE0+ΔNE1以下になったか否かを判定し、NE>NE0+ΔNE1(実際の回転数が最終目標値に近接していない場合)には、操作実行毎にKNEの値を比較的大きな一定値K1ずつ低減する(ステップ613)これにより、KNEの値は比較的大きな速度で時間とともに減少する。また、ステップ611でNE≦NE0+ΔNE1(実際の回転数が最終目標値に近接した場合)には操作実行毎にKNEの値を比較的小さな一定値K2(K2<K1)ずつ低減する(ステップ615)。これにより、KNEの値は制御開始から最終目標値に近接するまでは比較的大きな速度で時間とともに減少し、最終目標値に近づいた場合には減少速度が小さくなるように変化する。なお、本実施形態ではΔNE1の値は、例えば100RPM程度の一定値に設定されている。
そして、ステップ617では回転数制御における目標回転数TNEが、TNE=NE0+KNEとして設定される。また、KNEの値が減少により負の値になった場合には、TNEの値は最終目標回転数NE0に設定される(ステップ609、619)。
図6の操作により、本実施形態では始動時ピーク回転数到達時に回転数制御が開始されるときには、制御目標回転数TNEは実際のピーク回転数NEPに設定され(ステップ605、617)、その後最終目標回転数に実際の回転数が近づくまでは時間とともに比較的大きな速度で減少し(ステップ611、613)、実際の回転数が最終目標回転数NE0に接近した領域では比較的小さな速度で減少して(ステップ615)、最終目標回転数NE0に一致するようになる(ステップ609、619)。
In step 617, the target rotational speed TNE in the rotational speed control is set as TNE = NE 0 + KNE. When the value of KNE becomes negative due to the decrease, the value of TNE is set to the final target rotational speed NE 0 (
According to the operation of FIG. 6, in this embodiment, when the rotational speed control is started when the starting peak rotational speed is reached, the control target rotational speed TNE is set to the actual peak rotational speed NEP (
なお、図6の操作はECU10により一定時間毎に実行されるが、図6の操作を機関クランク軸の一定回転角毎に実行するようにすれば、上記に加えて制御目標回転数の低下速度が機関回転数に応じて変化するようになるため、制御応答性を更に高めることが可能となる。
本実施形態では、上記のように制御目標回転数を実際のピーク回転数から最終目標回転数まで徐々に変化させることにより、実際の始動時ピーク回転数のばらつきが生じた場合にも、制御目標回転数と実際の回転数との間に大きな偏差が生じることがなく、短時間で機関回転数を最終目標回転数に収束させることが可能となる。また、本実施形態では実際の機関回転数が最終目標回転数に接近した場合には制御目標回転数の変化速度が小さく設定されるため、回転数のアンダシュートが生じることが防止され最終目標回転数への収束時間が更に短縮されるようになる。
(4)第4の実施形態
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
6 is executed at regular time intervals by the
In the present embodiment, as described above, the control target rotational speed is gradually changed from the actual peak rotational speed to the final target rotational speed, so that the control target rotational speed also varies even when the actual starting peak rotational speed varies. A large deviation does not occur between the rotational speed and the actual rotational speed, and the engine rotational speed can be converged to the final target rotational speed in a short time. Further, in this embodiment, when the actual engine speed approaches the final target speed, the change speed of the control target speed is set to be small, so that an undershoot of the speed is prevented and the final target speed is prevented. The convergence time to the number is further shortened.
(4) Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
前述の第1から第3の実施形態では、機関始動操作開始後、回転数が始動時ピーク回転数付近になったときから回転数制御を開始している。このため、回転数制御開始時には実際の回転数は目標回転数(例えばファストアイドル回転数)より高くなっており、回転数制御が開始されると吸入空気量または点火時期は回転数を低下させる方向に補正されるようになる。しかし、実際には機関始動時に回転数はピーク回転数到達後急激に低下する。このため、ピーク回転数到達後急激な回転数低下が生じているときに回転数制御を開始すると、回転数が過度に低下してしまい目標回転数への収束が遅くなる場合がある。 In the first to third embodiments described above, after the engine start operation is started, the rotation speed control is started when the rotation speed is in the vicinity of the starting peak rotation speed. For this reason, when the rotational speed control is started, the actual rotational speed is higher than the target rotational speed (for example, the fast idle rotational speed), and when the rotational speed control is started, the intake air amount or the ignition timing decreases the rotational speed. Will be corrected. However, in actuality, at the start of the engine, the rotational speed rapidly decreases after reaching the peak rotational speed. For this reason, if the rotational speed control is started when the rapid rotational speed reduction has occurred after reaching the peak rotational speed, the rotational speed may be excessively decreased, and convergence to the target rotational speed may be delayed.
そこで、本実施形態では機関始動操作開始後の機関回転数変化速度を検出し、変化速度が所定値以下になった時点から回転数制御を開始するようにして、機関回転数を目標回転数に短時間で収束させるようにしている。
図7は、本実施形態の始動時回転数制御開始操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU10により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
Therefore, in this embodiment, the engine speed change speed after the start of the engine start operation is detected, and the engine speed is set to the target speed by starting the speed control from the time when the change speed becomes a predetermined value or less. It tries to converge in a short time.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the start-up rotation speed control start operation according to this embodiment. This operation is performed by a routine executed by the
図7、ステップ701から705は回転数制御開始条件が成立しているか否かの判定を示す。すなわち、ステップ701ではスロットル弁16開度に基づいて現在アイドル運転中か否かが判断され、ステップ703では既に回転数制御が開始されているか否かが回転数制御実行フラグFBに基づいて判定される。また、ステップ705では、現在機関始動操作(クランキング)開始後所定時間(例えば2000ms程度)が経過したか否かが判定される。ステップ701で現在アイドル運転でない場合、及びステップ703で既に回転数制御が開始されている場合(FB=1)には、更に回転数制御を開始する必要がないため、ステップ707以下の操作は実行せず直ちに本操作は終了する。ステップ705で、機関始動操作開始後所定時間が経過していない場合には、まだ機関回転数が始動時ピーク回転数に到達していない可能性がある。この場合には、始動時ピーク回転数付近での回転数変化速度の低下を検出することを避けるため、同様にステップ707以下は実行せずにそのまま操作を終了する。
In FIG. 7,
ステップ701から703の条件が全て成立した場合には、ステップ707で現在の機関回転数NEを読み込み、前回操作実行時の回転数NEi-1から現在までの回転数変化速度RNEが、RNE=|NE−NEi-1|として算出される。そして、ステップ711で次回のRNE算出操作に備えてNEi-1の値を更新した後、ステップ713に進む。
If all of the conditions in
ステップ713では、ステップ711で算出した回転数変化速度が予め定めた所定値RNE0以下になったか否かが判定され、RNE≦RNE0の場合には回転数制御実行フラグFBの値が1にセットされる。
これにより、本実施形態では回転数の変化速度が小さくなった時点から回転数制御が開始されるようになり、回転数が短時間で目標回転数に収束するようになる。
(5)第5の実施形態
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
In
As a result, in the present embodiment, the rotational speed control is started from the point of time when the rotational speed change speed becomes small, and the rotational speed converges to the target rotational speed in a short time.
(5) Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では、機関始動操作開始後、機関回転数が始動時ピーク回転数を通過した後に低下する際に、目標回転数を横切った時点から回転数制御を開始するようにしている。
前述したように、始動時ピーク回転数を過ぎると機関回転数は急激に低下する。このため、ピーク回転数通過後まだ回転数が目標回転数より高い状態から回転数制御を開始すると、機関回転数が低下中であるにもかかわらず回転数制御はさらに回転数を低下させる方向に作用してしまい、回転数が過度に低下する場合が生じる。
In the present embodiment, after the engine start operation is started, when the engine speed decreases after passing the starting peak speed, the speed control is started from the time when the target speed is crossed.
As described above, the engine speed decreases sharply after the starting peak speed is exceeded. For this reason, if the engine speed is started from a state in which the engine speed is still higher than the target engine speed after passing the peak engine speed, the engine speed control will further decrease the engine speed even though the engine engine speed is decreasing. In some cases, the rotational speed is excessively reduced.
本実施形態では、機関回転数がピーク回転数到達後の低下中に目標回転数(ファストアイドル回転数)を横切ったとき、すなわち実際の回転数が目標回転数に等しくなった時点から回転数制御を開始することにより、回転数の過度の低下を防止するようにしている。すなわち、本実施形態では回転数制御開始時には実際の回転数と目標回転数との差は極めて小さくなっているため、実際の回転数が大幅に低下方向に制御されることがない。このため、制御開始時の回転数の過度の低下が防止され短時間で回転数が目標回転数に収束するようになる。 In this embodiment, the engine speed is controlled when the engine speed crosses the target engine speed (fast idle engine speed) while the engine engine speed decreases after reaching the peak engine speed, that is, when the actual engine speed becomes equal to the target engine speed. By starting the operation, an excessive decrease in the rotational speed is prevented. In other words, in the present embodiment, when the rotational speed control is started, the difference between the actual rotational speed and the target rotational speed is extremely small, and thus the actual rotational speed is not controlled in a significantly decreasing direction. For this reason, excessive reduction of the rotational speed at the start of control is prevented, and the rotational speed converges to the target rotational speed in a short time.
図8は、本実施形態の回転数制御開始操作を説明するフローチャートである。 本操作は、ECU10により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図8、ステップ801、803は図7、ステップ701、703と同様な回転数制御開始条件成立の有無の判定を示す。また、ステップ805は現在回転数が始動時ピーク回転数を通過したか否かの判定を示す。FPは、別途ECU10により実行される図4と同様な操作により設定されるピーク検出フラグである。ステップ805でFP≠1、すなわち回転数が始動時ピーク回転数到達していない場合には、回転数上昇中に機関回転数が目標回転数に一致したときに回転数制御が開始されてしまうことを防止するためステップ807以下の操作は実行しない。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the rotation speed control start operation of the present embodiment. This operation is performed by a routine executed by the
ステップ805で現在ピーク回転数通過後である場合には、ステップ807で回転数NEを読み込み、ステップ809では読み込んだ回転数NEが目標回転数NE0以下に低下したか否かを判定する。そして、NE≦NE0であった場合にはステップ811で回転数制御実行フラグFBの値を1にセットして操作を終了する。これにより、始動時ピーク回転数通過後に機関回転数が目標回転数まで低下すると回転数制御が開始されるようになる。
If at
また、ステップ809で機関回転数NEが未だ目標回転数NE0まで低下していない場合には、ステップ813に進み、現在、機関始動操作開始時から所定時間(例えば3000ms程度)が経過したか否かを判定し、所定時間が経過した場合には、機関回転数が目標回転数まで低下していない場合であってもステップ811に進み回転数制御を開始する。これは、始動時ピーク到達後の機関回転数の低下が比較的緩やかなような場合には機関回転数が目標回転数まで低下するのに比較的長い時間が係るため、目標回転数まで低下するのを待たずに回転数制御を開始して早期に回転数を目標回転数に収束させるためである。この場合、機関回転数の低下速度は比較的緩やかであるため、回転数が目標回転数に低下する前に回転数制御を開始しても、大幅な回転数低下は生じない。
(6)第6の実施形態
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
If it is determined in
(6) Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では、機関の燃焼悪化時に吸気量回転数制御から点火時期回転数制御に切り換える際に、点火時期をステップ的に所定量だけ進角させた状態で点火時期回転数制御を開始するようにしている。通常、燃焼悪化時にはピーク回転数到達後の回転数低下が大きいため、機関燃焼悪化時に吸気量回転数制御から点火時期回転数制御への切り換えが行われる時点では、機関回転数は目標回転数より低くなっている。このため、点火時期回転数制御への切り換え後には早期に回転数を上昇させる必要がある。 In the present embodiment, when switching from the intake air amount rotational speed control to the ignition timing rotational speed control when the combustion of the engine deteriorates, the ignition timing rotational speed control is started with the ignition timing advanced by a predetermined amount stepwise. I have to. Normally, when the combustion deteriorates, the decrease in the rotation speed after reaching the peak rotation speed is large, so at the time when switching from the intake air amount rotation speed control to the ignition timing rotation speed control is performed when the engine combustion deterioration is worse, the engine rotation speed is higher than the target rotation speed. It is low. For this reason, it is necessary to increase the rotational speed early after switching to the ignition timing rotational speed control.
そこで、本発明では点火時期回転数制御への切り換え時には、切り換え前に較べて所定量点火時期を進角させた状態で点火時期回転数制御を開始するようにしている。これにより、点火時期回転数制御の開始と同時に機関回転数は上昇し、短時間で目標回転数に到達するようになる。
以下に、図9から図12を用いて機関燃焼悪化時の回転数制御切り換え操作と、吸気量回転数制御操作及び点火時期回転数操作について具体的に説明する。
Therefore, in the present invention, at the time of switching to the ignition timing rotational speed control, the ignition timing rotational speed control is started in a state where the ignition timing is advanced by a predetermined amount compared to before the switching. As a result, the engine speed increases simultaneously with the start of the ignition timing speed control, and reaches the target speed in a short time.
The engine speed control switching operation, the intake air quantity engine speed control operation, and the ignition timing engine speed operation when the engine combustion deteriorates will be specifically described below with reference to FIGS. 9 to 12.
本実施形態では、図4の操作で検出した始動時ピーク回転数NEPと予め定めた基準ピーク回転数NEP0とを比較することにより、機関燃焼の悪化が生じているか否かを判定する。機関の燃焼が悪化すると、始動時ピーク回転数NEPは燃焼悪化の程度に応じて低下する。このため、例えば適宜な基準ピーク回転数NEP0(一定値)を予め設定しておき、この基準ピーク回転数NEP0と実際の始動時ピーク回転数NEPとの差DNP(=NEP0−NEP)を算出すれば、燃焼の悪化の程度が大きいほどDNPの値が大きくなる。このため、DNPの値を用いて燃焼悪化の程度を表すことができる。 In the present embodiment, it is determined whether engine combustion has deteriorated by comparing the starting peak rotational speed NEP detected by the operation of FIG. 4 with a predetermined reference peak rotational speed NEP 0 . When the combustion of the engine deteriorates, the starting peak rotational speed NEP decreases according to the degree of deterioration of combustion. Therefore, for example, an appropriate reference peak rotational speed NEP 0 (constant value) is set in advance, and the difference DNP (= NEP 0 −NEP) between the reference peak rotational speed NEP 0 and the actual starting peak rotational speed NEP Is calculated, the DNP value increases as the degree of combustion deterioration increases. For this reason, the degree of combustion deterioration can be expressed using the value of DNP.
本実施形態では、回転数制御開始時には、まず吸気量回転数制御を実施するとともに、上記ピーク回転数差DNPの値に基づいて燃焼悪化の有無を判定するとともに、燃焼悪化の程度に応じて吸気量回転数制御から点火時期制御への切り換え時期を設定している。
図9は、本実施形態の始動時回転数制御操作を説明するフローチャートである。本操作はECU10により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
In this embodiment, at the start of the rotational speed control, the intake air quantity rotational speed control is first performed, the presence / absence of combustion deterioration is determined based on the value of the peak rotational speed difference DNP, and the intake air is determined according to the degree of combustion deterioration. The timing for switching from quantity rotation speed control to ignition timing control is set.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the engine speed control operation at the start of the present embodiment. This operation is performed as a routine executed by the
図9において操作がスタートすると、ステップ901では現在アイドル運転中か否かが、またステップ903では回転数制御実行フラグFBの値が1か否かが判定される。
現在アイドル運転中で、かつ回転数制御実行フラグFBの値が1(実行)にセットされている場合には、次にステップ905に進み、予め定めた基準ピーク回転数NEP0と図4の操作で検出した始動時ピーク回転数NEPとの差DNPを算出する。そして、ステップ907では吸気量回転数制御のフィードバック補正量EQの上限値EQMAXをDNPの値に応じて設定して操作を終了する。
When the operation starts in FIG. 9, it is determined in
If the engine is currently idling and the value of the rotation speed control execution flag FB is set to 1 (execution), the process proceeds to step 905, where the predetermined reference peak rotation speed NEP 0 and the operation of FIG. A difference DNP from the starting peak rotational speed NEP detected in step S3 is calculated. In
一方、ステップ901、903のいずれかの条件が成立しなかった場合にはステップ909に進み、吸気量回転数制御実行フラグCNと点火時期回転数制御実行フラグINとの値をともに0にセットして操作を終了する。
本実施形態では、吸気量回転数制御実行フラグCNが1にセットされると後述の吸気量回転数制御が実行され、点火時期回転数制御実行フラグINが1にセットされると点火時期回転数制御が実行される。なお、吸気量回転数制御実行フラグCNの初期値は1(実行)に設定されている。このため、アイドル運転時にフラグFBの値が1にセットされると(ステップ901、903)、まず吸気量回転数制御が開始されるようになる。
On the other hand, if either of the conditions in
In the present embodiment, when the intake air amount rotational speed control execution flag CN is set to 1, the later-described intake air amount rotational speed control is executed, and when the ignition timing rotational speed control execution flag IN is set to 1, the ignition timing rotational speed. Control is executed. Note that the initial value of the intake air amount rotational speed control execution flag CN is set to 1 (execution). For this reason, when the value of the flag FB is set to 1 during the idling operation (
図10は、吸気量回転数制御操作を説明するフローチャートである。本操作では、目標回転数NE0と実際の機関回転数NEとの差DNEに基づいて吸入空気量フィードバック補正量EQの値が設定される。また、フィードバック補正量EQの値が上限値EQMAXに到達すると吸気量回転数制御から点火時期回転数制御への切り換えが行われる。 FIG. 10 is a flowchart for explaining the intake air amount rotational speed control operation. In this operation, the value of the intake air amount feedback correction amount EQ is set based on the difference DNE between the target engine speed NE 0 and the actual engine speed NE. Further, when the value of the feedback correction amount EQ reaches the upper limit value EQ MAX , switching from the intake amount rotational speed control to the ignition timing rotational speed control is performed.
すなわち、ステップ1001では、吸気量回転数制御実行フラグCNの値が1(実行)か否かが判断され、CN=1の場合にはステップ1003、1005でDNEの値が算出され、ステップ1007では偏差DNEの積分値IDNEが算出される。また、ステップ1009では、偏差DNEの微分値DDNEが、DDNE=DNE−DNEi-1として算出される。DNEi-1は前回本操作実行時のDNEの値である。DNEi-1の値は、操作実行毎にステップ1011で更新される。
That is, in
そして、ステップ1013では吸入空気量のフィードバック補正量EQの値がEQ=α1×DNE+α2×IDNE+α3×DDNEとして算出される。すなわち、フィードバック補正量EQの値は目標回転数と実際の回転数との差DNEに基づく比例微分積分制御により設定される。
上記により、補正量EQの値を設定後、ステップ1015では補正量EQの値が図9の操作で設定した上限値EQMAXに到達したか否かが判定され、上限値に到達していない場合には、ステップ1017に進み、機関吸入空気量の目標値QTが、QT=QCAL+EQとして算出される。QCALは、機関回転数と運転者のアクセルペダル踏込み量とにより定まる目標吸入空気量である。そして、ステップ1019では算出した機関吸入空気量QTに応じてスロットル弁16の開度が制御される。
In
After setting the value of the correction amount EQ as described above, it is determined in
また、ステップ1015でフィードバック補正量EQが上限値EQMAXに到達していた場合には、ステップ1021に進み吸気量回転数制御実行フラグCNの値が0(停止)にセットされ、点火時期回転数制御フラグINの値が1(実行)にセットされる。これにより、次回からは吸気量回転数制御は停止され(ステップ1001)、後述する点火時期回転数制御が開始される。すなわち、吸気量回転数制御から点火時期回転数制御への切り換えが行われる。
If the feedback correction amount EQ has reached the upper limit value EQ MAX in
本実施形態で、フィードバック補正量EQが上限値EQMAXに到達したときに点火時期回転数制御への切り換えを行うのは以下の理由による。
すなわち、点火時期回転数制御が実施されると点火時期は一般に進角されるため、排気温度が低下して排気浄化触媒の温度上昇に時間を要するようになる。このため、点火時期回転数制御への切り換えが行われると、排気浄化触媒が活性温度に到達しない状態での機関運転時間が長くなり、全体として機関始動時の排気性状が悪化する傾向になる。本実施形態ではできるだけ吸気量回転数制御で回転数制御を行うようにして排気性状の悪化を防止し、燃焼悪化等により吸気量回転数では回転数を制御できないと判断された場合にのみ点火時期回転数制御への切り換えを行うようにしている。例えば、機関燃焼の悪化が生じて回転数が目標回転数より低下すると吸気量回転数制御では機関回転数を上昇させるためにフィードバック補正量EQは増大設定される。また、EQの値は積分項IDNEの作用により、実際の機関回転数NEが目標回転数より低い値である限り増大を続ける。このため、EQの値がある程度の大きな値に到達した場合には吸気量回転数制御では機関回転数を目標回転数に制御することが困難であると判定できる。そこで、本実施形態ではEQの値がある上限値EQMAXに到達した場合には、吸気量回転数制御によっては燃焼の悪化による回転数の低下を回復できないと判断して点火時期回転数制御への切り換えを行うようにしている。
In the present embodiment, the switching to the ignition timing rotational speed control is performed when the feedback correction amount EQ reaches the upper limit EQ MAX for the following reason.
That is, when the ignition timing rotation speed control is performed, the ignition timing is generally advanced, so that the exhaust temperature decreases and it takes time to increase the temperature of the exhaust purification catalyst. For this reason, when switching to the ignition timing rotation speed control is performed, the engine operation time in a state where the exhaust purification catalyst does not reach the activation temperature becomes long, and the exhaust property at the time of engine start tends to deteriorate as a whole. In the present embodiment, the engine speed is controlled as much as possible by controlling the intake air amount to prevent the deterioration of the exhaust properties, and the ignition timing only when it is determined that the engine speed cannot be controlled by the intake air amount due to combustion deterioration or the like. Switching to rotation speed control is performed. For example, when engine combustion deteriorates and the rotational speed falls below the target rotational speed, the feedback correction amount EQ is set to increase in order to increase the engine rotational speed in the intake air amount rotational speed control. Further, the value of EQ continues to increase as long as the actual engine speed NE is lower than the target speed by the action of the integral term IDNE. Therefore, when the value of EQ reaches a certain large value, it can be determined that it is difficult to control the engine speed to the target speed by the intake air speed control. Therefore, in this embodiment, when the EQ value reaches a certain upper limit EQ MAX , it is determined that the reduction in the rotational speed due to the deterioration of the combustion cannot be recovered by the intake air rotational speed control, and the ignition timing rotational speed control is performed. Is switched.
また、前述したように、本実施形態では上記上限値EQMAXの値はピーク回転数差DNPの値に応じて設定するようにしている(図9、ステップ907)。
図11は、図9、ステップ907で設定されるEQMAXの値を示す図である。図11に示すように、EQMAXの値はDNPが負の値の領域では(機関始動時ピーク回転数NEPが基準回転数NEP0より高い場合)比較的大きな正の一定値EQMAX0に設定される。またEQMAXの値はDNPが正の値の領域ではDNPが大きいほど低減され、DNPが予め定めた値DNP1以上では0に設定される。
Further, as described above, in the present embodiment, the value of the upper limit EQ MAX is set according to the value of the peak rotational speed difference DNP (FIG. 9, step 907).
FIG. 11 is a diagram showing the value of EQ MAX set in
前述したように、DNPの値は燃焼悪化の程度を表しており、DNPの値が大きくなるほど燃焼は悪化している。このため、本実施形態では燃焼の悪化の程度が大きいほど、上限値EQMAXの値を小さく設定して吸気量回転数制御から点火時期回転数制御への切り換えタイミングが早くなるようにしている。また、DNPの値が所定値DNP1より大きい場合、すなわち燃焼の悪化がかなり大きいと判断される場合には上限値EQMAXの値は0にセットされるため、回転数制御開始後直ちに吸気量回転数制御から点火時期回転数制御への切り換えが行われる。 As described above, the value of DNP represents the degree of deterioration of combustion, and the combustion becomes worse as the value of DNP increases. For this reason, in this embodiment, as the degree of deterioration of combustion increases, the upper limit value EQ MAX is set to be smaller so that the switching timing from the intake amount rotation speed control to the ignition timing rotation speed control becomes earlier. When the DNP value is larger than the predetermined value DNP 1 , that is, when it is determined that the deterioration of combustion is considerably large, the upper limit value EQ MAX is set to 0, so that the intake air amount immediately after the start of the rotational speed control Switching from the rotational speed control to the ignition timing rotational speed control is performed.
次に、本実施形態の点火時期回転数制御操作について説明する。本実施形態では、上述したように吸気量回転数から点火時期回転数制御への切り換えが行われると、吸気量回転数制御と同様に目標回転数NE0と実際の回転数NEとの偏差DNEに基づいて点火時期のフィードバック補正量が比例積分微分制御により設定される。しかし、本実施形態では、上記フィードバック補正量の他に点火時期回転数制御が開始されると点火時期が所定量K3だけ進角される。吸気量回転数制御から点火時期回転数制御に回転数制御が切り換えられるときは、燃焼の悪化が生じたときであるため、機関回転数は燃焼の悪化に応じて低下している。このため、点火時期回転数制御が開始された時点では、点火時期を大幅に進角させて機関回転数を目標回転数まで上昇させる必要がある。この場合、回転数差に基づくフィードバック制御により点火時期フィードバック補正量が増大するのを待っていたのでは回転数の上昇が遅くなる可能性がある。そこで、本実施形態では、点火時期回転数制御が開始された場合には、機関回転数に関係なく開始前に較べて一律に点火時期を所定値K3だけ進角するようにしている。これにより、点火時期回転数制御開始と同時に機関回転数は上昇し、短時間で目標回転数に収束するようになる。 Next, the ignition timing rotation speed control operation of this embodiment will be described. In the present embodiment, as described above, when switching from the intake air amount rotational speed to the ignition timing rotational speed control is performed, the deviation DNE between the target rotational speed NE 0 and the actual rotational speed NE is performed as in the intake air amount rotational speed control. Based on this, the feedback correction amount of the ignition timing is set by proportional integral derivative control. However, in the present embodiment, when the ignition timing rotation speed control is started in addition to the feedback correction amount, the ignition timing is advanced by a predetermined amount K 3 . When the engine speed control is switched from the intake air quantity engine speed control to the ignition timing engine speed control, the deterioration of the combustion occurs, and therefore the engine speed decreases according to the deterioration of the combustion. For this reason, when the ignition timing rotational speed control is started, it is necessary to significantly advance the ignition timing to increase the engine rotational speed to the target rotational speed. In this case, if waiting for the ignition timing feedback correction amount to increase by feedback control based on the rotational speed difference, the increase in the rotational speed may be delayed. Therefore, in this embodiment, when the ignition timing rotational speed control is started, the ignition timing is uniformly advanced by a predetermined value K 3 compared to before the start regardless of the engine rotational speed. As a result, the engine speed increases simultaneously with the start of the ignition timing speed control, and converges to the target speed in a short time.
図12は、本実施形態の点火時期回転数制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU10により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図12において、操作がスタートすると、ステップ1201では点火時期回転数制御実行フラグINの値が1にセットされているか否かが判定される。本操作は、フラグINの値が1にセットされた場合にのみ実行される。これにより、図10の吸気量回転数制御操作でフラグINの値が1にセットされると直ちに吸気量回転数制御から点火時期回転数制御への切り換えが行われる。
FIG. 12 is a flowchart for explaining the ignition timing rotation speed control operation of the present embodiment. This operation is performed as a routine executed by the
In FIG. 12, when the operation starts, it is determined in
ステップ1203から1207では、図10、ステップ1003から1009と同様に、目標回転数NE0と実際の回転数NEとの差DNE、及びDNEの積分値IDNE、微分値DDNEが算出される。
また、本実施形態では機関点火時期AOPは上記DNE、IDNE、DDNEを用いて、
AOP=EACAL+K3+β1×DNE+β2×IDNE+β3×DDNE
−EACAT
として設定される。そして、ステップ1215では、上記により設定した点火時期AOPは点火回路110にセットされ、本操作は終了する。
In
In the present embodiment, the engine ignition timing AOP is calculated using the above DNE, IDNE, and DDNE.
AOP = EA CAL + K 3 + β 1 × DNE + β 2 × IDNE + β 3 × DDNE
-EACAT
Set as In step 1215, the ignition timing AOP set as described above is set in the
上記の式において、点火時期AOPは各気筒の上死点までのクランク角で表されており、AOPの値が増大すると点火時期は進角する。また、EACALは機関冷却水温度から定まる基本点火時期、β1、β2、β3はそれぞれ比例項、積分項、微分項の係数(フィードバック制御定数)である。また、K3は正の所定値、EACATは触媒暖機遅角量である。触媒暖機遅角量EACATについては後述する。 In the above equation, the ignition timing AOP is represented by the crank angle up to the top dead center of each cylinder, and the ignition timing advances when the value of AOP increases. EA CAL is a basic ignition timing determined from the engine coolant temperature, and β 1 , β 2 , and β 3 are coefficients of a proportional term, an integral term, and a differential term (feedback control constant), respectively. K 3 is a predetermined positive value, and EACAT is a catalyst warm-up delay amount. The catalyst warm-up retarding amount EACAT will be described later.
上述のように、点火時期回転数制御においても、フィードバック補正量(β1×DNE+β2×IDNE+β3×DDNE)は目標回転数と実際の回転数との差DNEに基づく比例積分微分制御により設定されるが、点火時期制御においては、基本点火時期EACALに対して進角量K3が一律に加算されている点が相違する。 As described above, also in the ignition timing rotational speed control, the feedback correction amount (β 1 × DNE + β 2 × IDNE + β 3 × DDNE) is set by proportional integral differential control based on the difference DNE between the target rotational speed and the actual rotational speed. However, the ignition timing control is different in that the advance amount K 3 is uniformly added to the basic ignition timing EA CAL .
すなわち、点火時期回転角制御が開始されると、開始前に較べて点火時期はステップ状にK3だけ進角されることになる。これにより、回転数の上昇速度が速くなり、短時間で機関回転数が目標回転数NE0に収束するようになる。
次に、点火時期開始時のステップ進角量K3について説明する。
ステップ進角量K3は一定値として設定しても良いが、本実施形態では、燃焼の悪化の程度に応じてK3の値を設定するようにしている。すなわち、燃焼悪化の程度が大きければ点火時期回転数制御開始時の機関回転数の低下も大きくなっており、回転数の上昇速度を大きく設定する必要がある。本実施形態では、燃焼悪化の程度、すなわちピーク回転数差DNPの値がが大きいほどステップ進角量K3の値を大きく設定するようにして、回転数の上昇を早めている。
That is, when the ignition timing rotation angle control is started, the ignition timing is advanced by K 3 in a stepped manner compared to before the start. As a result, the speed of increase of the rotational speed is increased, and the engine rotational speed converges to the target rotational speed NE 0 in a short time.
Next, the step advance amount K 3 at the start of the ignition timing will be described.
The step advance amount K 3 may be set as a constant value, but in the present embodiment, the value of K 3 is set according to the degree of deterioration of combustion. That is, if the degree of deterioration of combustion is large, the decrease in engine speed at the start of ignition timing rotational speed control is also large, and it is necessary to set the speed of increase in rotational speed to be large. In the present embodiment, as the degree of combustion deterioration, that is, the value of the peak rotational speed difference DNP is larger, the value of the step advance amount K 3 is set to be larger, thereby increasing the rotational speed.
図13は、本実施形態のステップ進角量K3とピーク回転数差DNPとの関係を示す図である。
図13に示すように、ステップ進角量K3は、DNPの値が負の領域では0に設定され、DNPの値が0から所定値DNP2の間では直線的に増大し、DNPの値がDNP2以上の領域では一定値となるように設定される。これにより、ステップ進角量K3は燃焼の悪化が大きいほど大きな値に設定されるようになる。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the step advance amount K 3 and the peak rotational speed difference DNP in the present embodiment.
As shown in FIG. 13, the step advance amount K 3 is set to 0 when the DNP value is negative, increases linearly when the DNP value is between 0 and a predetermined value DNP 2 , and the DNP value Is set to a constant value in the region of DNP 2 or more. As a result, the step advance amount K 3 is set to a larger value as the deterioration of combustion increases.
次に、DNPの算出に用いる基準ピーク回転数NEP0について説明する。NEP0の値は、燃焼悪化が生じていない時の始動時ピーク回転数を予め実験により測定しておき、この始動時ピーク回転数を基準ピーク回転数NEP0としてECU10のROMに記憶するようにしても良い。しかし、始動時ピーク回転数は機関の個体差や経年変化による内部摩擦の変化により機関毎にばらつきを生じる場合がある。そこで、本実施形態では実際の機関始動毎に検出した始動時ピーク回転数NEPに基づいて基準ピーク回転数NEP0を設定するようにしている。
Next, the reference peak rotational speed NEP 0 used for calculating DNP will be described. As for the value of NEP 0 , the starting peak rotational speed when combustion deterioration does not occur is previously measured by experiment, and this starting peak rotational speed is stored in the ROM of the
すなわち、ECU10は機関始動時に検出したピーク回転数NEPをRAMに記憶し、機関暖機が完了して通常運転になった時点で点火時期回転数制御実行フラグINの値が1にセットされたか否か、すなわち今回の機関始動時に点火時期回転数制御が実行されたか否かを判断する。今回の機関始動時に点火時期回転数制御が実行されなかった場合には、今回の始動時に燃焼の悪化は生じなかったと判断できる。そこで、この場合には、基準ピーク回転数NEP0の値として今回始動時に記憶した始動時ピーク回転数を採用し、バックアップRAMに記憶して次回の機関始動操作時に使用する。今回の機関始動時に点火時期回転数制御が実行された場合には、前回までの基準ピーク回転数NEP0は更新せずに次回の機関始動操作にも使用する。これにより、機関毎、或いは経年変化による内部摩擦の変化等が生じた場合でも正確に機関燃焼の悪化を判定することが可能となる。
(7)第7の実施形態
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。
That is, the
(7) Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
第6の実施形態では、吸気量回転数制御と点火時期回転数制御とは目標回転数NE0と実際の回転数NEとの差DNEに基づく比例積分微分制御とされていたが、比例項α1×DNE、β1×DNE、積分項α2×IDNE、β2×IDNE及び微分項α3×DDNE、β3×DDNEの各係数(フィードバック制御定数)α1、α2、α3、及びβ1、β2、β3の値は一定値に固定されていた。これに対して、本実施形態では、フィードバック制御定数の値を回転数差DNEとその変化率DDNEとに応じて設定するようにしている。 In the sixth embodiment, the intake air amount rotational speed control and the ignition timing rotational speed control are proportional integral differential control based on the difference DNE between the target rotational speed NE 0 and the actual rotational speed NE. 1 × DNE, β 1 × DNE, integral terms α 2 × IDNE, β 2 × IDNE and differential terms α 3 × DDNE, β 3 × DDNE coefficients (feedback control constants) α 1 , α 2 , α 3 , and The values of β 1 , β 2 , and β 3 were fixed at constant values. On the other hand, in this embodiment, the value of the feedback control constant is set according to the rotational speed difference DNE and the change rate DDNE.
例えば、機関回転数が目標回転数より大幅に下回っており、しかも目標回転数との差DNEが増大しつつあるような場合には、回転数を大幅に上昇させるためにフィードバック補正量(α1×DNE+α2×IDNE+α3×DDNE)、(β1×DNE+β2×IDNE+β3×DDNE)を大きく増大させる必要がある。 For example, when the engine speed is significantly lower than the target speed and the difference DNE from the target speed is increasing, the feedback correction amount (α 1 × DNE + α 2 × IDNE + α 3 × DDNE) and (β 1 × DNE + β 2 × IDNE + β 3 × DDNE) need to be greatly increased.
一方、機関回転数が目標回転数に近づいており、回転数差DNEの値が比較的小さく、回転数差DNEが減少しつつあるような場合には、回転数の上昇速度は小さく設定しないと目標回転数に対してオーバシュートを生じる可能性があるため、フィードバック補正量は小さく設定する必要がある。
この場合、フィードバック制御定数を一定値に固定していると、フィードバック補正量が必ずしも最適に設定されず、目標回転数への収束が遅くなる場合が生じる。
On the other hand, when the engine speed is approaching the target speed, the value of the rotational speed difference DNE is relatively small, and the rotational speed difference DNE is decreasing, the speed of increase of the rotational speed must be set small. Since an overshoot may occur with respect to the target rotational speed, the feedback correction amount needs to be set small.
In this case, if the feedback control constant is fixed to a constant value, the feedback correction amount is not necessarily set optimally, and convergence to the target rotational speed may be delayed.
本実施形態では、回転数差DNEと、その増減傾向(すなわちDNEの微分値DDNE)に応じてフィードバック制御定数の値を設定することにより、フィードバック補正量が回転数の変化傾向に応じて最適な値に設定されるようにして、回転数が目標回転数に収束する時間を更に短縮する。
本実施形態では、フィードバック制御定数のうち積分項係数α2、β2を実際の回転数変化傾向に応じて変化させるようにしている。積分項は、回転数差の積算値であるため、回転数差が変化しても積分項自身の変化は比較的小さい。このため、比例項、微分項に較べて積分項には回転数の変化傾向が反映されにくくなっている。従って、回転数変化傾向に応じてフィードバック制御定数を変化させる場合には、積分項係数を回転数変化傾向に応じて変化させ、積分項への回転数変化傾向の反映の度合いを大きくすることが回転数の収束時間を短縮する上で最も効果的なためである。なお、当然ながら比例項、微分項についても回転数変化傾向に応じて変化させるようにすれば更に大きな効果が得られる。
In the present embodiment, by setting the value of the feedback control constant according to the rotational speed difference DNE and the increasing / decreasing tendency thereof (that is, the differential value DDNE of DNE), the feedback correction amount is optimized according to the changing tendency of the rotational speed. By setting the value, the time for the rotation speed to converge to the target rotation speed is further shortened.
In the present embodiment, the integral term coefficients α 2 and β 2 of the feedback control constant are changed according to the actual rotational speed change tendency. Since the integral term is an integrated value of the rotational speed difference, even if the rotational speed difference changes, the change of the integral term itself is relatively small. For this reason, compared with the proportional term and the differential term, the integral term is less likely to reflect the changing tendency of the rotational speed. Therefore, when changing the feedback control constant according to the rotational speed change trend, the integral term coefficient may be changed according to the rotational speed change tendency to increase the degree of reflection of the rotational speed change tendency to the integral term. This is because it is most effective in reducing the convergence time of the rotational speed. Of course, if the proportional term and the differential term are also changed in accordance with the change tendency of the rotational speed, a greater effect can be obtained.
まず、本実施形態における積分項について説明する。
第6の実施形態では、積分項IDNEは回転数差DNEの積算値ΣDNEとして算出され、フィードバック補正量算出の際にIDNEに一定の係数α2、β2を乗じていた。すなわち、図10の吸気量回転数制御の場合についていえば、フィードバック補正量EQは、(1)EQ=α1×DNE+α2×IDNE(=ΣDNE)+α3×DDNEとして算出されていた。これに対して、本実施形態では、積分項IDNEは予め積算の際にDNEにα2を乗じておき、Σ(α2×DNE)として算出し、その代わりにフィードバック補正量EQは、(2)EQ=α1×DNE+IDNE(=Σ(α2×DNE))+α3×DDNEとして算出される。(1)式と(2)式とは、α2が一定値である場合には同一になる。
First, the integral term in the present embodiment will be described.
In the sixth embodiment, the integral term IDNE is calculated as the integrated value ΣDNE of the rotational speed difference DNE, and IDNE is multiplied by constant coefficients α 2 and β 2 when calculating the feedback correction amount. That is, in the case of the intake air amount rotational speed control of FIG. 10, the feedback correction amount EQ is calculated as (1) EQ = α 1 × DNE + α 2 × IDNE (= ΣDNE) + α 3 × DDNE. On the other hand, in this embodiment, the integral term IDNE is calculated in advance by multiplying DNE by α 2 at the time of integration and calculating as Σ (α 2 × DNE). Instead, the feedback correction amount EQ is (2 ) EQ = α 1 × DNE + IDNE (= Σ (α 2 × DNE)) + α 3 × DDNE Equations (1) and (2) are the same when α 2 is a constant value.
しかし、本実施形態では積分項係数α2の値を、回転数差DNEとその変化率DDNEの値に応じて変化させる。これにより、回転数の変化傾向がより適切に積分項に反映されるようになる。
すなわち、α2の値はDNEとDDNEとの値に応じて設定されるが、本実施形態では実際にはDNEとDDNEの各組合せに応じて最適なα2(点火時期回転数制御の場合にはβ2)の値を実験等により設定しておき、DNEにα2を乗じた値QIDNE(=α2×DNE)をDNEとDDNEとを用いた数値マップの形でECU10のROM104に格納してある。そして、図10の操作実行毎に算出したDNEとDDNEとの値を用いて、この数値マップから積分項の増減量としてQIDNE(=α2×DNE)の値を読み出し、上記(2)式を用いてフィードバック補正量EQの値を、EQ=α1×DNE+IDNE(=ΣQIDNE)+α3×DDNEとして算出するようにしている。
However, in the present embodiment, the value of the integral term coefficient α 2 is changed in accordance with the rotation speed difference DNE and the change rate DDNE. Thereby, the change tendency of the rotation speed is more appropriately reflected in the integral term.
That is, the value of α 2 is set according to the values of DNE and DDNE. However, in the present embodiment, the optimum α 2 (in the case of ignition timing rotation speed control) is actually set according to each combination of DNE and DDNE. The value of β 2 ) is set by experiment or the like, and a value QIDNE (= α 2 × DNE) obtained by multiplying DNE by α 2 is stored in the
図18は、上記積分項の変化量QIDNE(=α2×DNE)の値の設定を示す図である。
図18において、横軸は回転数差DNE(=NE0−NE)を、縦軸はその辺か率DDNEを、それぞれ表している。また、図18において直線N1は回転数差DNE=0(目標回転数と実際の回転数とが一致している状態)、直線N2はDDNE=0(機関回転数が安定している状態)、をそれぞれ表している。更に、直線Iは後述するように、QIDNE=0となる状態であり、本実施形態では、DNE=0、DDNE=0の点を通り傾きが45度の右下がりの直線として与えられている。
FIG. 18 is a diagram illustrating setting of the value of the change amount QIDNE (= α 2 × DNE) of the integral term.
In FIG. 18, the horizontal axis represents the rotational speed difference DNE (= NE 0 −NE), and the vertical axis represents the side or the rate DDNE. In FIG. 18, a straight line N 1 indicates a rotational speed difference DNE = 0 (a state where the target rotational speed and the actual rotational speed match), and a straight line N 2 indicates a DDNE = 0 (a state where the engine rotational speed is stable). ), Respectively. Further, as will be described later, the straight line I is in a state where QIDNE = 0, and in this embodiment, the straight line I is given as a straight line having a slope of 45 degrees passing through points DNE = 0 and DDNE = 0.
いま、図18においてDNE<0、かつDDNE<0である場合(図18、A点)について考える。この場合は、DNE(=NE0−NE)<0であるので、機関回転数NEは目標回転数NE0より高くなっており、しかもDDNE<0であるので回転数差は前回より大きな負の値になっている。すなわちこの場合は回転数はすでに目標回転数より高くなっているのに、更に回転数が上昇傾向にあることを意味する。このため、この場合には積分項IDNEの値を低下させてフィードバック補正量EQの値を減少させる必要がある。そこで、本実施形態ではこのような場合には積分項変化量QIDNE(=α2×DNE)の値が負になり、かつ回転数差DNEが負の大きな値であるほど(回転数が高いほど)、また変化率DDNEが負の大きな値であるほど(回転数の上昇が急なほど)、QIDNEが負の大きな値になるようにα2の値を設定する。 Consider the case where DNE <0 and DDNE <0 in FIG. 18 (point A in FIG. 18). In this case, since DNE (= NE 0 −NE) <0, the engine speed NE is higher than the target speed NE 0 , and since DDNE <0, the speed difference is larger than the previous negative value. It is a value. That is, in this case, the rotational speed is already higher than the target rotational speed, but the rotational speed is further increasing. Therefore, in this case, it is necessary to reduce the value of the feedback correction amount EQ by reducing the value of the integral term IDNE. Therefore, in this embodiment, in such a case, the value of the integral term change amount QIDNE (= α 2 × DNE) becomes negative and the rotational speed difference DNE becomes a negative value (the higher the rotational speed). ) And the value of α 2 is set so that QIDNE becomes a large negative value as the change rate DDNE becomes a large negative value (as the rotational speed increases more rapidly).
一方、DNE>0、かつDDNE>0(図18、B点)の場合には、回転数は目標回転数より低く、しかも回転数差が増大(すなわち回転数が低下)しつつある。このため、この場合には積分項IDNEの値を早く増大させてフィードバック補正量EQの値を増大する必要がある。そこで、この場合には積分項変化量QIDNE(=α2×DNE)の値は正になり、かつ回転数差DNEが正の大きな値であるほど(回転数が低いほど)、また変化率DDNEが正の大きな値であるほど(回転数の低下が急なほど)、QIDNEが正の大きな値になるようにα2の値を設定する。 On the other hand, when DNE> 0 and DDNE> 0 (FIG. 18, point B), the rotational speed is lower than the target rotational speed, and the rotational speed difference is increasing (that is, the rotational speed is decreasing). For this reason, in this case, it is necessary to increase the value of the feedback term EQ by quickly increasing the value of the integral term IDNE. Therefore, in this case, the value of the integral term change amount QIDNE (= α 2 × DNE) becomes positive and the rotational speed difference DNE is a large positive value (lower rotational speed), and the change rate DDNE. The value of α 2 is set so that QIDNE becomes a large positive value as the value of QIDNE becomes a large positive value (as the rotational speed decreases more rapidly).
次に、図18、C点、D点の場合について考える。この場合にはともに、DNE<0、DDNE>0であり、回転数は目標回転数より高いが回転数差は縮小(回転数が低下)しつつある状態である。この場合には、DNEとDDNEとの大きさに応じてQIDNEの正負を変える必要がある。
例えば、図18、C点では、DNEの値が負の比較的大きい値になっているため、回転数が目標回転数より大きく上回っている。このため、回転数は低下傾向にあるものの、回転数の低下速度を多少大きくして回転数が早く目標回転数に到達するようにすることが好ましい。そこで、この場合には、QIDNEの値は比較的小さい負の値に設定される。一方、D点ではDNEの値が負の比較的小さい値になっているため、回転数は目標回転数より高いものの、比較的目標回転数に近い値になっている。しかも、DDNE>0であるため回転数差は縮小(回転が低下)しつつある。このため、IDNEの値が大きいままだとオーバシュートを生じ、回転数が目標回転数を越えて低下してしまう可能性がある。そこで、D点ではQIDNEの値は比較的小さい正の値に設定し、IDNEの値を緩やかに増大させるようにする。
Next, consider the case of point C and point D in FIG. In this case, both DNE <0 and DDNE> 0, and the rotational speed is higher than the target rotational speed, but the rotational speed difference is being reduced (the rotational speed is decreasing). In this case, it is necessary to change the sign of QIDNE according to the size of DNE and DDNE.
For example, at point C in FIG. 18, the DNE value is a relatively large negative value, so the rotational speed is much higher than the target rotational speed. For this reason, although the rotational speed tends to decrease, it is preferable that the rotational speed decrease rate is slightly increased so that the rotational speed reaches the target rotational speed quickly. Therefore, in this case, the value of QIDNE is set to a relatively small negative value. On the other hand, since the DNE value is a relatively small negative value at point D, the rotational speed is higher than the target rotational speed, but is relatively close to the target rotational speed. Moreover, since DDNE> 0, the rotational speed difference is being reduced (rotation is reduced). For this reason, if the value of IDNE remains large, overshooting occurs, and the rotational speed may drop beyond the target rotational speed. Therefore, at point D, the value of QIDNE is set to a relatively small positive value, and the value of IDNE is gradually increased.
上記と同様に、図18、E、F点(DNE>0、DDNE<0)について見ると、QIDNEの値はE点では比較的小さい負の値に、F点では比較的小さい正の値に、それぞれ設定される。
また、図18の直線I上の点では、回転数差DNEと差の変化傾向DDNEとの影響が互いに相殺するため、積分項IDNEの値は増減せずに前回の値をそのまま保持するようにする。このため、この線上の点ではQIDNE=0に設定される。このため、直線IはQIDNEが正になる領域と負になる領域との境界線になっている。また、本実施形態では制御を安定させるために、直線Iから一定の距離内の領域(図18に斜線で示す領域)を設け、この領域内ではQIDNEの値を0に設定して、DNEとIDNEとの値が変化してもIDNEの値が増減しないようにしている。
Similarly to the above, when looking at points E and F (DNE> 0, DDNE <0) in FIG. 18, the value of QIDNE is a relatively small negative value at point E and a relatively small positive value at point F. , Respectively.
Further, at the point on the straight line I in FIG. 18, the influence of the rotational speed difference DNE and the change tendency DDNE cancel each other, so that the value of the integral term IDNE is not increased or decreased and the previous value is maintained as it is. To do. For this reason, QIDNE = 0 is set at the points on this line. For this reason, the straight line I is a boundary line between a region where QIDNE is positive and a region where QIDNE is negative. Further, in this embodiment, in order to stabilize the control, an area within a certain distance from the straight line I (area shown by hatching in FIG. 18) is provided, and in this area, the value of QIDNE is set to 0, and DNE and Even if the value of IDNE changes, the value of IDNE is not increased or decreased.
上述のように、本実施形態では、QIDNE(=α2×DNE)の値は、図18の斜線領域の上側の部分では正の、下側の部分では負の値をとり、その絶対値は直線Iからの距離が大きい程大きな値になるように設定されることになる。
このように、フィードバック制御定数(α2、β2)の値を回転数差DNEとその変化率DDNEとに応じて操作実行毎に設定することにより、フィードバック補正量が回転数の変化傾向に応じて適切に設定されるようになり、回転数の目標回転数への収束時間が短縮されるようになる。
(8)第8の実施形態
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。
As described above, in the present embodiment, the value of QIDNE (= α 2 × DNE) takes a positive value in the upper part of the hatched area in FIG. 18, takes a negative value in the lower part, and its absolute value is The larger the distance from the straight line I, the larger the value.
In this way, by setting the value of the feedback control constant (α 2 , β 2 ) for each operation execution according to the rotational speed difference DNE and the change rate DDNE, the feedback correction amount corresponds to the changing tendency of the rotational speed. Therefore, the convergence time of the rotation speed to the target rotation speed is shortened.
(8) Eighth Embodiment Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では、点火時期回転数制御実施中の触媒暖機のための点火時期遅角量を調整することにより、点火時期回転数制御と触媒暖機のための点火時期遅角との干渉を防止し短時間で機関回転を目標回転数に収束させる。
図12で説明したように、点火時期回転数制御中は機関点火時期AOPは、機関冷却水温度から定まる基本点火時期EACAL(図12の例ではEACAL+K3)とフィードバック補正量(図12の例ではβ1×DNE+β2×IDNE+β3×IDNE)との和に触媒暖機遅角量(−EACAT)を加えた量として設定される。触媒暖機遅角量EACATは、機関始動時に排気温度を上昇させ排気浄化触媒を短時間で活性化温度まで到達させるために設けられており、機関始動操作開始後徐々に増大し、その後緩やかに減少して始動操作開始後所定時間経過後に0になるように変化する。
In the present embodiment, by adjusting the ignition timing retard amount for catalyst warm-up during execution of the ignition timing rotation speed control, interference between the ignition timing speed control and the ignition timing retard angle for catalyst warm-up is reduced. Prevents the engine speed to converge to the target speed in a short time.
As described with reference to FIG. 12, during the ignition timing rotation speed control, the engine ignition timing AOP is determined based on the basic ignition timing EA CAL (EA CAL + K 3 in the example of FIG. 12) and the feedback correction amount (FIG. 12). In this example, it is set as a sum of β 1 × DNE + β 2 × IDNE + β 3 × IDNE) plus a catalyst warm-up retardation amount (−EACAT). The catalyst warm-up retarding amount EACAT is provided to increase the exhaust temperature at the time of starting the engine and allow the exhaust purification catalyst to reach the activation temperature in a short time, and gradually increases after the start of the engine start operation and then gradually increases. It decreases and changes to 0 after a predetermined time has elapsed after the start operation is started.
実際には、触媒暖機遅角量EACATは、EACAT=RF×EACATBASEの形で与えられる。ここで、EACATBASEは基本触媒暖機遅角量であり、予め機関冷却水温度の関数として与えられる。また、RFは反映係数であり、機関始動操作開始からの時間の関数として与えられる。
図14は、RFの機関始動操作開始後の時間変化を示す図である。
In practice, the catalyst warm-up retarding amount EACAT is given in the form of EACAT = RF × EACATBASE. Here, EACATBASE is the basic catalyst warm-up delay amount, and is given in advance as a function of the engine coolant temperature. RF is a reflection coefficient, which is given as a function of time from the start of the engine start operation.
FIG. 14 is a diagram showing a time change after the start of the RF engine starting operation.
図14に示すように、反映係数RFは、機関始動操作開始時から所定時間t1までは機関始動を容易にするために0にセットされ、始動操作開始後数秒経過すると増大を開始する。そして、RF=1まで増大すると、その後徐々に減少を開始し、0まで減少するように設定されている。このため、触媒暖機遅角量EACATも、機関始動操作開始後、図14に示したと同様な変化をすることになる。ところが、点火時期回転数制御は機関点火時期を変化させて回転数を目標回転数に一致させるものであるため、点火時期回転数制御を実施中に触媒暖機遅角量EACATが増減変化すると回転数制御による点火時期調整とEACATの増減とが干渉してしまい、短時間で機関回転数を目標回転数に収束させることができなくなる場合が生じる。 As shown in FIG. 14, the reflection coefficient RF is set to 0 from the start of the engine start operation to a predetermined time t 1 to facilitate the engine start, and starts increasing after a few seconds have elapsed after the start operation has started. And when it increases to RF = 1, it is set so that it may start decreasing gradually after that and may decrease to 0. Therefore, the catalyst warm-up retarding amount EACAT also changes in the same manner as shown in FIG. 14 after the engine start operation is started. However, since the ignition timing rotation speed control is to change the engine ignition timing so that the rotation speed matches the target rotation speed, the rotation is performed when the catalyst warm-up delay amount EACAT increases or decreases during the ignition timing rotation speed control. The ignition timing adjustment by the number control and the increase / decrease of EACAT interfere with each other, and the engine speed cannot be converged to the target speed in a short time.
そこで、本実施形態では点火時期回転数制御が開始された場合には、触媒暖機遅角量EACAT(反映係数RF)を早くゼロまで減衰させて触媒暖機のための点火時期遅角が点火時期回転数制御と干渉することを防止している。
図15は、本実施形態の触媒暖機遅角量制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU10により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
Therefore, in the present embodiment, when the ignition timing rotational speed control is started, the catalyst warm-up delay amount EACAT (reflection coefficient RF) is quickly attenuated to zero, and the ignition timing retard for catalyst warm-up is ignited. This prevents interference with the rotational speed control.
FIG. 15 is a flowchart for explaining the catalyst warm-up retardation amount control operation of the present embodiment. This operation is performed as a routine executed by the
本操作では、点火時期遅角制御が実行されていない場合には通常通りEACATの値を、EACAT=RF×EACATBASEとして設定するが、点火時期遅角制御が開始されると、触媒暖機遅角量EACATを上記の計算式により設定することを中止し、遅角量EACATを現在の値から0まで一定量ずつ減少させる。すなわち、本実施形態では点火時期回転数制御が実行されていないときには、触媒暖機遅角量EACATは図14に実線で示したように変化するが、例えば図14のS点で点火時期回転数制御が開始されると、その後は点線で示したように触媒暖機遅角量EACATが直線的に減少し、点火時期回転数制御が実行されていない時に較べて短時間で0になるように制御される。 In this operation, when the ignition timing retard control is not executed, the value of EACAT is set as EACAT = RF × EACATBASE as usual, but when the ignition timing retard control is started, the catalyst warm-up retard The setting of the amount EACAT is stopped by the above formula, and the retardation amount EACAT is decreased from the current value by 0 by a certain amount. That is, in this embodiment, when the ignition timing rotational speed control is not executed, the catalyst warm-up retarding amount EACAT changes as shown by the solid line in FIG. 14, but for example, at the S point in FIG. When the control is started, the catalyst warm-up retarding amount EACAT decreases linearly as shown by the dotted line thereafter, and becomes zero in a shorter time than when the ignition timing rotational speed control is not executed. Be controlled.
すなわち、図15で操作がスタートすると、ステップ1501では、現在点火時期回転数制御が実行されているか否かが、点火時期回転数制御実行フラグINの値から判定される。そして、IN≠1の場合、すなわち現在点火時期回転数制御が実行されていない場合には、ステップ1503に進み、触媒暖機遅角量EACATを、EACAT=RF×EACATBASEとして設定する。これにより、触媒暖機遅角量EACATは、機関始動操作開始後図14に実線(通常時)で示したように変化する。
That is, when the operation starts in FIG. 15, in
一方、ステップ1501で現在点火時期回転数制御が実行中であった場合(IN=1の場合)には、ステップ1505に進み、現在の触媒暖機遅角量を一定値ΔEAだけ減少させるとともに、ステップ1507と1509でEACATの最小値が0になるように制限する。これにより、EACATの値は点火時期回転数制御が開始された時点から本操作実行毎に一定値ΔEAずつ減少し(図14、点線)、通常時(図14、実線)より早く減衰し短時間で0になる。
On the other hand, if the ignition timing rotation speed control is currently being executed at step 1501 (IN = 1), the routine proceeds to step 1505, where the current catalyst warm-up delay amount is decreased by a constant value ΔEA, and In
このため、点火時期回転数制御による点火時期調整と触媒暖機遅角とが干渉することが防止され、短時間で機関回転数を目標回転数に収束させることが可能となる。
なお、本実施形態では点火時期回転数制御の開始とともに触媒暖機遅角量の減少を開始しているが、例えば燃焼の悪化が比較的少ないため点火時期回転数制御が開始されても点火時期があまり大きく進角されない場合がある。このような場合には触媒暖機遅角量を早期に減衰させてしまうと触媒暖機が遅れるために、全体として排気性状が悪化する可能性がある。このため、例えば点火時期回転数制御の開始と同時に触媒暖機遅角量の減少を開始するのではなく、点火時期回転数制御により点火時期がある程度以上進角されたとき、すなわち燃焼の悪化の程度がある程度大きいと判断されたときから触媒暖機遅角量の減少を開始するようにしてもよい。
For this reason, the ignition timing adjustment by the ignition timing rotation speed control and the catalyst warm-up delay angle are prevented from interfering with each other, and the engine rotation speed can be converged to the target rotation speed in a short time.
In the present embodiment, the catalyst warm-up delay amount starts decreasing with the start of the ignition timing rotational speed control. However, for example, the ignition timing rotational speed control is started even if the ignition timing rotational speed control is started because the deterioration of combustion is relatively small. May not be advanced too much. In such a case, if the catalyst warm-up retardation amount is attenuated early, the catalyst warm-up is delayed, so that the exhaust properties as a whole may deteriorate. For this reason, for example, instead of starting to decrease the catalyst warm-up delay amount simultaneously with the start of the ignition timing rotation speed control, when the ignition timing is advanced more than a certain degree by the ignition timing rotation speed control, that is, the deterioration of the combustion The decrease in the catalyst warm-up retardation amount may be started when it is determined that the degree is somewhat large.
この場合には、図15ステップ1501で、点火時期回転数制御実行フラグINの値が1になったときにステップ1505以下の減少操作を行う代りに、ステップ1501で点火時期回転数制御におけるフィードバック補正量(図12の例では、β1×DNE+β2×IDNE+β3×DDNE)の値が所定値以上に大きくなったか否か、すなわち点火時期回転数制御により点火時期が所定値以上進角されようとしているか否かを判断し、フィードバック補正量が所定値以上になったときにステップ1507以下の減少操作を行うようにしても良い。
(9)第9の実施形態
本実施形態では、第8の実施形態と同様に点火時期回転数制御実施時に触媒暖機遅角量を低減する操作を行うが、第8の実施形態では一律に触媒暖機遅角量EACATを減少させていたのに対して本実施形態では燃焼の悪化の程度に応じてEACATを減少させる点が相違している。
In this case, instead of performing a decrease operation after
(9) Ninth Embodiment In the present embodiment, an operation for reducing the catalyst warm-up retarding amount is performed when the ignition timing rotation speed control is performed as in the eighth embodiment, but in the eighth embodiment, it is uniformly performed. While the catalyst warm-up retarding amount EACAT is decreased, the present embodiment is different in that EACAT is decreased according to the degree of deterioration of combustion.
前述したように、燃焼悪化の程度が大きいときには点火時期回転数制御における点火時期進角量は大きくなる。このため、燃焼悪化の程度が大きいときに触媒暖機遅角量が大きい値になると点火時期回転数制御による精度の良い回転数制御を行うことができなくなる可能生がある。
そこで、本実施形態では前述した機関始動時のピーク回転数NEPの基準ピーク回転数NEP0からの偏差(DNP=NE0−NEP)を燃焼悪化程度のパラメータとして用い、燃焼悪化が大きいとき(DNPが大きいとき)には触媒暖機遅角量の減少が大きく、燃焼悪化が小さい時に(DNPが小さいとき)には触媒暖機遅角量の減少が小さくなるように触媒暖機遅角量を調整している。
As described above, when the degree of combustion deterioration is large, the ignition timing advance amount in the ignition timing rotation speed control becomes large. For this reason, if the catalyst warm-up retardation amount becomes a large value when the degree of deterioration of combustion is large, there is a possibility that accurate rotation speed control by ignition timing rotation speed control cannot be performed.
Therefore, in the present embodiment, the deviation (DNP = NE 0 −NEP) of the peak rotational speed NEP at the time of engine start described above from the reference peak rotational speed NEP 0 is used as a parameter for the degree of combustion deterioration, and when the combustion deterioration is large (DNP The catalyst warm-up delay amount is large so that the decrease in the catalyst warm-up delay amount is large, and when the combustion deterioration is small (when DNP is small), the catalyst warm-up delay amount is small. It is adjusted.
図16は、本実施形態の触媒暖機遅角量制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU10により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図16において操作がスタートすると、ステップ1601では、まず、触媒暖機遅角量EACATが、EACAT=RF×EACATBASEとして算出される。そして、ステップ1603では、現在点火時期回転数制御が実行されているか否かが点火時期回転数制御実行フラグINの値に基づいて判定される。現在点火時期回転数制御が実行されていない場合(IN≠1の場合)には、本操作は直ち終了する。この場合、触媒暖機遅角量はステップ1601で設定された通常の値になる。一方、現在点火時期回転数制御が実行されている場合(IN=1の場合)には、次にステップ1605で、機関始動時に検出された始動時ピーク回転数NEPの予め定めた基準ピーク回転数NEP0からの偏差DNPに基づいて、触媒暖機遅角量の低減係数K4(K4≦1)が決定される。そして、ステップ1607では、ステップ1601で算出された通常時のEACATの値に係数K4を乗じた値を触媒暖機遅角量EACATとしてセットして操作を終了する。
FIG. 16 is a flowchart for explaining the catalyst warm-up retardation amount control operation of the present embodiment. This operation is performed as a routine executed by the
When the operation starts in FIG. 16, first, in
図17は、係数K4の設定を示すグラフである。図17に示すように、K4の値はピーク回転数差DNPの値が負の領域ではK4=1に設定され、DNPが正の領域ではDNPの値が大きくなるほど(すなわち燃焼悪化の程度が大きいほど)小さな値に設定される。これにより、図16ステップ1607では燃焼悪化の程度が大きいほど触媒暖機遅角量は小さな値に設定されるため、点火時期回転数制御と触媒暖機のための点火時期遅角とが干渉することが防止される。 Figure 17 is a graph showing the setting of a coefficient K 4. As shown in FIG. 17, the value of K 4 is set to K 4 = 1 is the value of the peak rotational speed difference DNP is negative region, the degree of DNP is larger value of DNP is a positive region (i.e. combustion deterioration It is set to a smaller value (the larger is). Accordingly, in step 1607 of FIG. 16, the larger the degree of combustion deterioration, the smaller the catalyst warm-up delay amount is set to a smaller value. Therefore, the ignition timing rotation speed control and the ignition timing retard for catalyst warm-up interfere with each other. It is prevented.
なお、本実施形態では、図17に示したように係数K4の値をピーク回転数差DNPの値に応じて連続的に変化させているが、例えばDNPの値が所定値以上か否かに応じてK4の値を2段階に設定するようにして制御の簡素化を図ることも可能である。
また、本実施形態ではピーク回転数差DNPに応じて係数K4を設定しているが、点火時期回転数操作開始後のフィードバック補正量(図12の例では、β1×DNE+β2×IDNE+β3×DDNE)は点火時期回転数操作による進角量を表している。そこで、このフィードバック補正量の値に応じて、図17と同様な関係を用いてK4の値を設定するようにすることも可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the value of the coefficient K 4 is continuously changed according to the value of the peak rotational speed difference DNP. However, for example, whether the value of DNP is a predetermined value or more. It is possible to simplify the control by setting the value of K 4 in two stages according to the above.
In this embodiment, the coefficient K 4 is set according to the peak rotational speed difference DNP. However, the feedback correction amount after the ignition timing rotational speed operation is started (in the example of FIG. 12, β 1 × DNE + β 2 × IDNE + β 3 XDDNE) represents the amount of advance by ignition timing rotation speed operation. Therefore, it is possible to set the value of K 4 using the same relationship as in FIG. 17 according to the value of the feedback correction amount.
1 内燃機関本体
5、6 クランク角センサ
10 電子制御ユニット(ECU)
16 電子制御スロットル弁
110 点火回路
1 Internal combustion engine body 5, 6
16 Electronically controlled
Claims (4)
機関始動操作開始後に機関回転数が始動時のピーク回転数に到達した後に低下を開始したことを検出する手段を備え、機関始動操作開始後スロットル弁開度がアイドル運転時の開度に保持された状態で前記ピーク回転数到達後に機関回転数が低下を開始したことが検出されたときに前記回転数制御を開始する、内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that performs rotational speed control for feedback control of the engine rotational speed to a predetermined target rotational speed when the engine is started,
A means for detecting that the engine speed has started to decrease after the engine speed reaches the peak speed at the start after the start of the engine start operation is provided, and after the start of the engine start operation, the throttle valve opening is maintained at the opening during idle operation. A control device for an internal combustion engine that starts the rotational speed control when it is detected that the engine rotational speed has started to decrease after the peak rotational speed has been reached.
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