JP4633085B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、ステップモータによりバイパス通路の吸入空気流量を調整する絞り弁（バイパスエアバルブとも呼ぶ）を用いたエンジン回転速度制御手段を備えたエンジン制御装置に関するものである。

ステップモータによりエンジンの回転速度を制御する装置では、始動時および始動後のバイパス通路の吸入空気流量（バイパス空気量とも呼ぶ）を適切に制御し、スムースに始動することができるように、エンジン始動時のバイパスエアバルブ開度を認識しておく必要がある。一般的に用いられる回転速度を制御する装置では、コスト低減のためバイパスエアバルブ開度を計測するセンサを備えず、エンジン停止時に次の始動に充分な空気量を供給できるバイパスエアバルブ開度に待機することで、エンジン始動時のバイパスエアバルブ開度を認識する方法を用いる事が多い。

エンジン始動時バイパスエアバルブ開度の認識方法として、例えば、特開平６−３０７２６７号公報（以下、特許文献１と称す。）に開示されたものがある。この特許文献１に記載の制御装置では、ステップモータ駆動中に制御装置が認識するバイパスエアバルブ開度と、実際のバイパスエアバルブ開度でずれが生じた場合でも、それを修正する初期化（イニシャライズとも呼ぶ）処理を行う機構を設け、車輌の走行に影響を与えないエンジン停止時に初期化処理を行うことにより、次のエンジン始動時の適正な位置にバイパスエアバルブ開度を待機するというものである。

特開平６−３０７２６７号公報

しかし、例えば二輪車のキック始動装置などでバッテリ放電時にエンジン始動した場合や、スタータ電流によりコントロールユニットが低電圧リセットした場合では、バルブ開度が始動に適正な位置になく、また、現在のバルブ開度も正確に認識できていないため、始動後のバイパス空気量を制御するためには、始動中でもイニシャライズ処理を行う必要がある。ステップモータのイニシャライズ処理は、全閉側または全開側に設けたストッパへの突き当て処理によって行われる。
始動時のバイパスエアバルブ開度が不定のためステップモータのイニシャライズ処理を行う場合、全開側のイニシャライズ処理を行うとエンジン回転速度が急激に上昇し暴走する恐れがあり、また、全閉側のイニシャライズを行うと吸入空気量が不足し始動できない恐れがあるという課題があった。

この発明は上記のような従来技術における課題を解決するためになされたもので、バッテリが無い状態や、バッテリ放電時や、充電が不十分なバッテリを接続したときのエンジン始動時のバッテリ電圧低下により、始動時にバイパスエアバルブ開度が正確に認識できていなくても、エンジン回転の上昇や低下を引き起こさず始動でき、アイドリング時の空気量不安定状態を防止することができる、ステップモータによるエンジン回転速度制御手段を備えたエンジン制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係るエンジン制御装置は、エンジンの吸気通路にスロットル弁を迂回するように設けられたバイパスエア通路と、このバイパスエア通路に配設されバイパスエア通路の吸入空気量を調整する絞り弁、前記絞り弁を開弁／閉弁させるステップモータ、前記ステップモータに駆動信号を与え、前記絞り弁の開閉制御並びにエンジン停止時またはエンジンブレーキ時または高負荷時に前記ステップモータの全閉または全開位置を検出する初期化動作を行うコントロールユニットを備えたエンジン制御装置であって、前記コントロールユニットは、前記エンジンの実回転速度を含む運転状態を検出するセンサ手段と、前記センサ手段で検出されたエンジンの運転状態に基づいて第１の所定のモードを判定するモード判定手段を具備し、前記モード判定手段は、キック始動装置でバッテリが接続されていない時にエンジン始動した場合、または、スタータ電流によりコントロールユニットが低電圧リセットした場合において、前記コントロールユニットに動作電圧が供給された後の所定時間内に、エンジンの実回転速度が所定値以上となった場合に前記第１の所定のモードと判定し、前記コントロールユニットは、前記モード判定手段が前記第１の所定のモードと判定した時には前記絞り弁の初期化動作を実施しないこととし、あらかじめ得られたエンジン温度に対する必要バイパス空気量データを基本のステップ数に換算した形で使い、さらに、始動直後のアイドルアップ量を補正する始動直後補正ステップ数、大気圧補正ステップ数、エンジン実回転速度と目標回転速度の偏差から演算される回転速度ＦＢ（フィードバック）補正ステップ数の補正を行わず、エンジン実回転速度と目標回転速度の偏差をチェックし、エンジン実回転速度が目標回転速度よりも大の時は、バイパスエアバルブのステップ数を閉め側に制御し、エンジン実回転速度が目標回転速度よりも小の時は、バイパスエアバルブのステップ数を開け側に制御するのみで、吸入空気量を制御するようにしたものである。

この発明のエンジン制御装置によれば、始動時のバッテリ電圧低下によりコントロールユニットがリセットし、エンジン始動時にバイパスエアバルブの開度が正確に認識できていない時でも、モード判定手段によりエンジン始動時のバッテリ電圧低下による電源瞬断からの復帰等の第１の所定のモード状態を判定し、始動中および、アイドリング中にステップモータのイニシャライズ処理を行わず、エンジン実回転速度が目標回転速度となるように吸入空気量を制御することで、エンジンの急激な上昇や低下を起こさず始動することが可能となる。

また、バイパス空気量の変化が運転状態に及ぼす影響が少ないエンジンブレーキ時や、高負荷時に第２の所定の状態と判定し、イニシャライズ処理を実施することによって、運転中のドライバビリティを損なうことなく、その後のバイパス空気量を精度よくコントロールすることが可能となる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるエンジン制御装置について、図１〜図４を参照して説明する。
図１はこの発明の実施の形態１のエンジン制御装置がエンジンに取り付けられた状態を示す全体構成図である。
図１において、コントロールユニット１は、エンジンの吸入空気の温度を計測する吸気温センサ２、スロットル弁３の開度を計測するスロットルポジションセンサ４、スロットル弁３の下流の吸入空気圧力を計測する吸気圧センサ５、エンジンの壁面温度を計測するエンジン温度センサ６、クランク位置を計測するクランク角センサ７等のエンジンの運転状態を検出するセンサ手段を有し、適切な燃料噴射時期、燃料噴射量を演算し、燃料噴射モジュール８に駆動信号を出力する。また同じく、各種センサの情報から、適切な点火信号を点火コイル９に出力する。さらに、スロットル弁３を迂回するバイパスエア通路にはバイパスエア量を調整するステップモータ式バイパスエアバルブ１０が取り付けられており、コントロールユニット１は、前記と同様に各種センサの情報から、適切なタイミングでこのバイパスエアバルブ１０を駆動制御するステップモータに駆動信号を出力する。なお、１１は、燃料タンクである。

図２は、バッテリが接続されずキックによりエンジンを始動する場合の時間チャート図、
図３は、充電が不十分なバッテリが接続されて、スタータモータにて始動した際に、一度電源電圧が降下した（瞬断した）場合の時間チャート図を示す。

図２のバッテリが接続されていない場合は、運転者が、キースイッチＳＷをＯＮしても、コントロールユニットには電源電圧は供給されないので、コントロールユニットはなんら動作を開始しない。また、スタータモータにも電源電圧が供給されないので動作しない。
そして、運転者がキックレバーによりキックを開始すると、エンジンは回転を開始し、即座に高回転に達する。すると、発電機が発電を開始し、コントロールユニットに電源電圧Ｖｃを供給する。電源電圧Ｖｃがコンントローラ動作電圧Ｖｓを超えると、コントロールユニットは動作を始め、第１の所定のモードであるかどうかを判定する所定期間（電源瞬断モード判定期間）内に、エンジン回転速度Ｎｅが所定値（電源瞬断モード判定速度）Ｎｓ以上になっているかをチェックする。そこで、エンジン回転速度Ｎｅが既に所定回転速度Ｎｓ以上になっていると、コントロールユニットは、第１の所定のモードと判定する。

図３の充電が不十分なバッテリが接続されている場合は、運転者が、キースイッチＳＷをＯＮすると、コントロールユニットには電源電圧Ｖｃが供給され、コントロールユニットは一旦動作を開始する。しかし、その後運転者がスタータモータを回そうとすると、スタータモータへ大電流が流れ、コントロールユニットには動作可能な電源電圧Ｖｓが一瞬途絶えてしまい、コントロールユニットは、エンジン回転速度が上昇し発電機が発電を開始するまで停止状態になる。回転速度が上昇して再び、コントロールユニットに動作電圧Ｖｓ以上の電源電圧Ｖｃが供給されると、コントロールユニットは動作を始め、第１の所定のモードであるかどうかを判定する所定期間内に、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎｓ以上になっているかをチェックする。
そこで、エンジン回転速度Ｎｅが既に所定回転速度Ｎｓ以上になっていると、コントロールユニットは、第１の所定のモードと判定する。

次に図４のバイパスエアバルブ制御の動作を表すフローチャートを参照して、実施の形態１のエンジン制御装置の動作について説明する。
図４のフローチャートは、コントロールユニットに電源が供給されている限り、常に一定時間毎に呼び出されるバイパスエアバルブ制御ルーチンである。
図４において、ステップ１０１で現状のエンジン状態がエンストか否かを判断する。
エンストと判断されれば、ステップ１０２に進みバイパスエアバルブ初期化処理を行う。ステップ１０１でエンストでないと判断されれば、ステップ１０３に進み、バイパスエアバルブ初期化は実施していないか（つまりコントロールユニット動作開始後一度もエンストになっていない第１の所定のモードが継続されている状態であるか）を判断する。
ステップ１０３での判断は、上述の図２、図３で説明した内容の処理により判断される。

ステップ１０３で既にバイパスエアバルブ初期化処理が行われていると判断されると、ステップ１０９に進み通常のバイパスエアバルブ制御を実施する。通常のバイパスエアバルブ制御とは、ここでは、詳細に説明しないが、あらかじめ実験等で得られたエンジン温度に対する必要バイパス空気量データを基本のステップ数に換算した形で使い、さらに、始動直後のアイドルアップ量を補正する始動直後補正ステップ数や、大気圧補正ステップ数や、エンジン実回転速度と目標回転速度の偏差から演算される回転速度ＦＢ（フィードバック）補正ステップ数等の補正を行い、緻密にバイパスエアバルブを制御することである。

ステップ１０３でまだ バイパスエアバルブ初期化処理が行われていない（つまりコントロールユニット動作開始後一度もエンストになっておらず第１の所定のモードが継続されている状態である）と判断されると、ステップ１０４に進み、エンジン実回転速度と目標回転速度の偏差をチェックし、実回転速度が目標回転速度よりも大の時は、ステップ１０５に進み、バイパスエアバルブのステップ数を所定値閉め側に制御し、バイパスエア量を減らしエンジン実回転速度を下げるようにする。
ステップ１０４で上記とは逆に実回転速度が目標回転速度よりも小の時はステップ１０６に進み、バイパスエアバルブのステップ数を所定値開け側に制御し、バイパスエア量を増やしエンジン実回転速度を上げるようにする。
また、通常のバイパスエアバルブ制御における、始動直後のアイドルアップ量を補正する始動直後の増量補正は行わない。

次いで、ステップ１０７では各種センサ手段によりエンジンの運転状態をチェックし、
エンジンの運転状態が第２の所定の状態、例えば、減速燃料カットあるいは点火カット等のエンジンブレーキ状態か否かを判断し、エンジンブレーキ状態と判断した場合には、ステップ１０８に進みバイパスエアバルブ初期化処理を行う。

上記のように一連の処理を実施後本ルーチンから抜け出し（リターンし）、所定時間後に再び本ルーチン処理を実施する。

なお、上記の実施の形態１では、ステップ１０５、ステップ１０６のバイパスエアバルブのステップ移動数を単に所定値としているが、エンジンの状態、例えば、エンジン温度、スロットルバルブ開度、エンジン実回転速度と目標回転速度との偏差量等に応じて所定値を変化させるようにしても良い。

また、上記の実施の形態１においては、ステップ１０７で、第２の所定の状態としてエンジンブレーキ状態と判断した場合にバイパスエアバルブの初期化処理を行うとしたが、例えば、スロットル開度が所定値より大となり、スロットルバルブからの吸入空気量が増大し、バイパスエア通路からの吸入空気量の変化がエンジン挙動に影響を与えない場合を第２の所定の状態として、バイパスエアバルブの初期化処理を行うように構成しても良い。

以上説明したようにこの発明の実施の形態１のエンジン制御装置によれば、始動時のバッテリ電圧低下によりコントロールユニットがリセットし、エンジン始動時にバイパスエアバルブの開度が正確に認識できていない時でも、モード判定手段により第１の所定のモードと判定し、始動中および、アイドリング中にステップモータのイニシャライズ処理を行わず、エンジン実回転速度が目標回転速度となるように吸入空気量を制御することで、エンジンの急激な上昇や低下を起こさず始動することが可能となる。

また、始動時のバッテリ電圧低下によりコントロールユニットがリセットし、エンジン始動時にバイパスエアバルブの開度が正確に認識できていない第１の所定のモード判定時には、始動直後に始動後アイドル回転速度の増量補正を行わないので、エンジンの急激な上昇を抑えることが出来る。

さらに、始動時のバッテリ電圧低下によりコントロールユニットがリセットし、エンジン始動時にバイパスエアバルブの開度が正確に認識できていない第１の所定のモード判定時には、エンジンの運転状態が第２の所定の状態、すなわち、バイパス空気量の変化が運転状態に及ぼす影響が少ない燃料カットや点火カット時等のエンジンブレーキ時や、スロットル弁が所定値以上等の高負荷状態、となるまではイニシャライズ処理を実施せず、第２の所定の状態となった後にイニシャライズ処理を実施することによって、運転中のドライバビリティを損なうことなく、その後のバイパス空気量を精度よくコントロールすることが可能となる。

この発明の実施の形態１におけるエンジン制御装置の全体構成図である。 実施の形態１の、バッテリが接続されていない場合のエンジン始動時の各部の挙動を示すタイミングチャートである。 実施の形態１の、充電が不十分なバッテリが接続されて、エンジン始動時に瞬断した場合の各部の挙動を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１におけるバイパスエアバルブ制御の動作を表すフローチャートである。

符号の説明

１ コントロールユニット
２ 吸気温センサ
３ スロットル弁
４ スロットルポジションセンサ
５ 吸気圧センサ
６ エンジン温度センサ
７ クランク角センサ
８ 燃料噴射モジュール
９ 点火コイル
１０ ステップモータ式バイパスエアバルブ
１１ 燃料タンク

Claims (5)

1. エンジンの吸気通路にスロットル弁を迂回するように設けられたバイパスエア通路と、このバイパスエア通路に配設されバイパスエア通路の吸入空気量を調整する絞り弁、前記絞り弁を開弁／閉弁させるステップモータ、前記ステップモータに駆動信号を与え、前記絞り弁の開閉制御並びにエンジン停止時またはエンジンブレーキ時または高負荷時に前記ステップモータの全閉または全開位置を検出する初期化動作を行うコントロールユニットを備えたエンジン制御装置であって、前記コントロールユニットは、前記エンジンの実回転速度を含む運転状態を検出するセンサ手段と、前記センサ手段で検出されたエンジンの運転状態に基づいて第１の所定のモードを判定するモード判定手段を具備し、前記モード判定手段は、キック始動装置でバッテリが接続されていない時にエンジン始動した場合、または、スタータ電流によりコントロールユニットが低電圧リセットした場合において、前記コントロールユニットに動作電圧が供給された後の所定時間内に、エンジンの実回転速度が所定値以上となった場合に前記第１の所定のモードと判定し、前記コントロールユニットは、前記モード判定手段が前記第１の所定のモードと判定した時には前記絞り弁の初期化動作を実施しないこととし、あらかじめ得られたエンジン温度に対する必要バイパス空気量データを基本のステップ数に換算した形で使い、さらに、始動直後のアイドルアップ量を補正する始動直後補正ステップ数、大気圧補正ステップ数、エンジン実回転速度と目標回転速度の偏差から演算される回転速度ＦＢ（フィードバック）補正ステップ数の補正を行わず、エンジン実回転速度と目標回転速度の偏差をチェックし、エンジン実回転速度が目標回転速度よりも大の時は、バイパスエアバルブのステップ数を閉め側に制御し、エンジン実回転速度が目標回転速度よりも小の時は、バイパスエアバルブのステップ数を開け側に制御するのみで、吸入空気量を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記コントロールユニットは、前記モード判定手段が前記第１の所定のモードと判定した時は始動後アイドル回転速度の増量補正を行わないことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記コントロールユニットは、前記モード判定手段が第１の所定のモードと判定した時は、前記エンジンの運転状態が、エンジンブレーキの状態であるか又はエンジン高負荷の状態のいずれかである第２の所定のモードとなるまで前記絞り弁の初期化動作を実施せず、前記エンジンの運転状態が前記第２の所定のモードとなった後に絞り弁の初期化動作を実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記エンジンブレーキの状態とは、燃料カットおよび点火カットの少なくともいずれかが成立した状態であることを特徴とする請求項３に記載のエンジン制御装置。
5. 前記エンジン高負荷の状態とは、スロットル弁開度が所定値より高開度の状態であることを特徴とする請求項３に記載のエンジン制御装置。

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