JP2004346899A - エンジンのアイドル制御装置 - Google Patents
エンジンのアイドル制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004346899A JP2004346899A JP2003147452A JP2003147452A JP2004346899A JP 2004346899 A JP2004346899 A JP 2004346899A JP 2003147452 A JP2003147452 A JP 2003147452A JP 2003147452 A JP2003147452 A JP 2003147452A JP 2004346899 A JP2004346899 A JP 2004346899A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- ignition timing
- speed
- air amount
- idle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】エンジン始動直後のアイドル運転時に、エンジン回転数を速やかに目標アイドル回転数に収束させると共に、排気浄化触媒の早期活性化を図る。
【解決手段】始動直後より、エンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように、点火時期補正量ADVHOSを算出し、アイドル状態での基本点火時期TADVに前記点火時期補正量ADVHOSを加算して点火時期ADVを算出・制御する。エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、エンジンの出力変動を検出し、出力変動を許容限界値に近づけるように、前記基本点火時期TADVを補正することで、点火時期を十分リタードして排気温度を上昇させる。
【選択図】 図11
【解決手段】始動直後より、エンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように、点火時期補正量ADVHOSを算出し、アイドル状態での基本点火時期TADVに前記点火時期補正量ADVHOSを加算して点火時期ADVを算出・制御する。エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、エンジンの出力変動を検出し、出力変動を許容限界値に近づけるように、前記基本点火時期TADVを補正することで、点火時期を十分リタードして排気温度を上昇させる。
【選択図】 図11
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのアイドル制御装置、特に始動直後のアイドル運転時(ファーストアイドル運転時)の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のアイドル制御装置として、特許文献1に示されるように、エンジン始動直後の所定時間において、出力変動が許容限界を超えない範囲で点火時期を最大限リタード(遅角)することにより、排気温度の上昇によって排気浄化触媒の活性を早め、暖機中の排気性能を改善するようにしたものがある。
【0003】
【特許文献1】特開平8−232745号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、点火時期のリタード中に、外乱によるエンジン回転の落ち込みを生じた場合、出力変動の検出に基づいて点火時期を進角側に戻すことになるが、出力変動の検出には数サイクルを要するため、対応が遅れてしまう。
【0005】
そこで、エンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように点火時期をフィードバック制御する技術を併用して、エンジン回転数を応答良く目標アイドル回転数に収束させることが考えられるが、アイドル回転数フィードバック制御のための点火時期の補正と、出力変動許容限界制御のための点火時期の補正とは、相互に干渉しないように配慮する必要がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、エンジン回転数を検出し、検出されるエンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように、点火時期補正量を算出し、アイドル状態での基本点火時期に前記点火時期補正量を加算して点火時期を算出・制御する。その上で、エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束した後に、エンジンの出力変動を検出し、検出される出力変動を許容限界値に近づけるように、前記基本点火時期を補正する。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、点火時期を十分にリタードでき、排気温度の上昇によって排気浄化触媒の活性を早めることができ、暖機時における排気性能を改善できる。また、最終的な点火時期指令値ではなく、アイドル回転数フィードバック分を除いた基本点火時期に対して遅角化を行うので、アイドル回転数フィードバック制御はそのまま実行でき、外乱による回転落ちなどが生じた場合には、フィードバック分が働く(進角する)ことにより、速やかにエンジン回転数を目標アイドル回転数に収束できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示すエンジン(内燃機関)のシステム図である。
【0009】
エンジン1の吸気通路2には吸入空気量を制御する電制スロットル弁3が設置され、エンジン1の燃焼室4には燃料噴射弁5と点火プラグ6とが設置されている。但し、燃料噴射弁5は吸気通路2に各気筒毎に設置される構成でもよい。一方、排気通路7には排気浄化触媒8が設置されている。
【0010】
電制スロットル弁3、燃料噴射弁5及び点火プラグ6は、エンジンコントロールユニット(以下ECUという)10により制御される。
ECU10には、アクセルペダルセンサ11により検出されるアクセル開度APO(全閉位置でONとなるアイドルスイッチの信号を含む)、吸気通路2の電制スロットル弁3上流に設けたエアフローメータ12により検出される吸入空気量Qa、クランク角センサ13(エンジン回転数検出手段)により検出されるエンジン回転数Ne、水温センサ14により検出されるエンジン冷却水温Tw、排気通路7の排気浄化触媒8上流に設けたO2センサ15により排気中の酸素濃度を介して検出されるエンジン吸入混合気の空燃比、筒内圧センサ16(筒内圧検出手段)により検出される筒内圧Pなどが入力されている。
【0011】
筒内圧センサ16は、点火プラグ6の座金として装着される圧電素子からなるものであり、各気筒の点火プラグ6毎に装着することで気筒別に筒内圧(燃焼圧)Pの検出ができるようになっている。但し、センサ部を直接燃焼室4内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出するタイプのものを用いてもよい。
【0012】
電制スロットル弁3のスロットル開度の制御は、主にアクセル開度APOに基づいて行う。燃料噴射弁5の燃料噴射量の制御は、吸入空気量Qaとエンジン回転数Neとから算出される基本燃料噴射量Tp(=K・Qa/Ne)に対し、各種補正、特に空燃比フィードバック制御条件では、O2センサ15の信号に基づく空燃比フィードバック補正係数ALPHA による補正を行って、最終的な燃料噴射量Tiを算出し、これに基づいて行う。点火プラグ6の点火時期の制御は、基本的に、運転条件(エンジン回転数Ne及び負荷Tp)に基づいて行う。
【0013】
次に、エンジン始動直後のアイドル運転時の制御について、図2〜図10のフローチャートと図11のタイムチャートとを用いて、説明する。エンジン始動直後は、エンジン回転数を速やかに目標アイドル回転数に収束させることと、排気浄化触媒8の早期活性化を図ることが求められる。
【0014】
図2はアイドル状態での点火時期算出・制御ルーチンのフローチャートである。
S21では、アイドル状態での基本点火時期TADVに、点火時期補正量ADVHOSを加算して、点火時期ADVを算出する(次式参照)。
【0015】
ADV=TADV+ADVHOS
尚、点火時期ADVは圧縮上死点からの進角値(°BTDC)である。
アイドル状態での基本点火時期TADVは、初期値としては一定であるが、後述する図7のルーチンにより可変される。
【0016】
点火時期補正量ADVHOSは、初期値としては0であるが、後述する図5のルーチンにより増減され、遅角補正の場合にマイナス値、進角補正の場合にプラス値となる。
【0017】
S22では、算出された点火時期ADVに従って、点火制御を行う。
図3はアイドル状態での空気量算出・制御ルーチンのフローチャートである。
S31では、アイドル状態での基本空気量TIQAに、空気量補正量IQAHOSを加算して、空気量IQAを算出する(次式参照)。
【0018】
IQA=TIQA+IQAHOS
尚、アイドル状態での基本空気量TIQAは、初期値としては一定であるが、後述する図8のルーチンにより可変される。
【0019】
空気量補正量ADVHOSは、初期値としては0であるが、後述する図6のルーチンにより増減され、減量補正の場合にマイナス値、増量補正の場合にプラス値となる。
【0020】
S32では、算出された空気量IQAに従って、これを実現するように、電制スロットル弁の開度制御を行う。
図4は制御フラグ設定ルーチンのフローチャートである。
【0021】
S41では、始動後、所定時間(例えば1秒)経過した時点か否かを判定し、その時点の場合に、S42へ進んで、フラグFADVHOS、FIQAHOSを共に1にセットする。始動後、所定時間経過した時点(図11のT1)より、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図5)と、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図6)とを開始するためである。
【0022】
S43では、始動後、実際のエンジン回転数(実Ne)が目標アイドル回転数(目標Ne)に収束したか否かを判定し、収束した時点の場合に、S44へ進んで、フラグFTADV、FTIQAを共に1にセットする。始動後、実Neが目標Neに収束した時点(図11のT2)より、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御(図7)と、空気量増量制御(図8)とを開始するためである。尚、収束判定は、回転偏差が所定値(例えば25rpm )以内になったか否かを判定することで行う。
【0023】
S45では、始動後、アクセルON(アイドルスイッチOFF)、又は、所定時間(例えば40秒)経過した時点か否かを判定し、その時点の場合に、S46へ進んで、全てのフラグFADVHOS、FIQAHOS、FTADV、FTIQAを0にリセットする。ファーストアイドル状態を脱した時点(図11のT5)で、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図5)、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図6)、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御(図7)、空気量増量制御(図8)を全て終了させるためである。
【0024】
図5は点火時期補正量算出ルーチン(点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御ルーチン)のフローチャートである。
S51では、フラグFADVHOS=1か否かを判定し、YESの場合に、アイドル回転数フィードバック制御のため、S52へ進む。
【0025】
S52では、実際のエンジン回転数(実Ne)を読込み、目標アイドル回転数(目標Ne)との偏差に、所定のゲインGain1を乗じて、点火時期補正量ADVHOSを算出する(次式参照)。
【0026】
ADVHOS=(目標Ne−実Ne)×Gain1
従って、実Ne>目標Neの場合は、点火時期補正量ADVHOSがマイナス値となり、これにより、点火時期ADVを遅角側(エンジントルク減少側)に補正することで、実Neを低下させ、目標Neに収束させる。
【0027】
実Ne<目標Neの場合は、点火時期補正量ADVHOSがプラス値となり、これにより、点火時期ADVを進角側(エンジントルク増大側)に補正することで、実Neを増大させ、目標Neに収束させる。
【0028】
図6は空気量補正量算出ルーチン(空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御ルーチン)のフローチャートである。
S61では、フラグFIQAHOS=1か否かを判定し、YESの場合に、アイドル回転数フィードバック制御のため、S62へ進む。
【0029】
S62では、実際のエンジン回転数(実Ne)を読込み、目標アイドル回転数(目標Ne)との偏差に、所定のゲインGain2を乗じて、空気量補正量IQAHOSを算出する(次式参照)。
【0030】
IQAHOS=(目標Ne−実Ne)×Gain2
従って、実Ne>目標Neの場合は、空気量補正量IQAHOSがマイナス値となり、これにより、空気量IQAを減少側(エンジントルク減少側)に補正することで、実Neを低下させ、目標Neに収束させる。
【0031】
実Ne<目標Neの場合は、空気量補正量IQAHOSがプラス値となり、これにより、空気量IQAを増大側(エンジントルク増大側)に補正することで、実Neを増大させ、目標Neに収束させる。
【0032】
尚、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御と空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御とを併用するのは、点火時期制御は空気量制御に比べて、応答性が良い反面、制御幅が少ないので、両者の併用により、応答性の向上と制御幅の確保とを図るためである。
【0033】
図7は基本点火時期補正ルーチン(出力変動許容限界内での点火時期リタード制御ルーチン)のフローチャートである。
S71では、フラグFTADV=1か否かを判定し、YESの場合に、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御のため、S72へ進む。
【0034】
S72では、後述する図9、図10のルーチンによりエンジン出力変動のパラメータとして算出される筒内圧積分値の変動幅ΔPiを読込む。
S73では、出力変動(筒内圧積分値の変動幅)ΔPiを予め定めた許容限界値と比較する。
【0035】
この結果、ΔPi<限界値の場合は、S74へ進んで、基本点火時期TADVを予め定めた減少分(ΔADV;例えば5°)ステップ的に減少させる。これにより、点火時期ADVを遅角側に補正することで、出力変動許容限界内で点火時期を最大限リタードし、排気温度上昇による触媒の早期活性化を図る。
【0036】
ΔPi>限界値の場合は、S75へ進んで、基本点火時期TADVを予め定めた増大分(ΔADV)増大させる。これにより、点火時期ADVを進角側に補正することで、燃焼安定性を改善し、出力変動を許容限界内に抑える。
【0037】
図8は基本空気量補正ルーチン(空気量増量制御ルーチン)のフローチャートである。
S81では、フラグFTIQA=1か否かを判定し、YESの場合に、空気量増量制御のため、S82へ進む。
【0038】
S82では、基本空気量TIQAを予め定めた増大分(ΔIQA)ステップ的に増大させる。そして、次のS83では、増大させた基本空気量TIQAを最終的な目標値と比較し、TIQA>目標値の場合となった場合は、S84へ進んで、基本空気量TIQAを目標値に規制する。
【0039】
このように、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御を行う際に、空気量を増量補正することで、燃焼安定性が向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を増大させ、より排気温度を高めて、触媒の早期活性化を促進できる。
【0040】
図9は出力変動算出のための筒内圧積分値Pi算出ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、予め定めた微小クランク角度毎に実行される。
S91では、1燃焼相当の予め定めた積分区間の開始角度(圧縮上死点:0°ATDC)〜終了角度(圧縮上死点後の所定クランク角度)の範囲内か否かを判定し、範囲内の場合にS92へ進む。
【0041】
S92では、筒内圧センサの出力である筒内圧Pを読込む。
S93では、読込んだ筒内圧Pを積分する(ΣP=ΣP+P)。
S94では、積分区間の終了角度か否かを判定し、NOの場合は処理を終了する。YESの場合は、積分値の確定のため、S95へ進む。
【0042】
S95では、現在の筒内圧積分値ΣPを、最終的な筒内圧積分値(図示平均有効圧)Piとする。
S96では、次回の処理のため、ΣPを0にする。
【0043】
図10は出力変動ΔPi算出ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、筒内圧積分値Piが算出される毎のタイミングで実行される。
S101では、サンプリング数nを1アップする。
【0044】
S102では、筒内圧積分値Piを読込む。
S103では、サンプリング数n=1か否かを判定し、n=1の場合は、S104へ進んで、仮に、筒内圧積分値の最大値Pimax=Pi、筒内圧積分値の最小値Pimin=Piとして、処理を終了する。
【0045】
サンプリング数n≧2の場合は、S105へ進む。
S105では、今回読込んだ筒内圧積分値Piが現在の最大値Pimaxを超えているか否かを判定し、超えている場合は、S106へ進んで、最大値Pimax=Piとして更新する。
【0046】
S107では、今回読込んだ筒内圧積分値Piが現在の最小値Piminを下回っているか否かを判定し、下回っている場合は、S108へ進んで、最小値Pimin=Piとして更新する。
【0047】
S109では、サンプリング数nが所定値(例えば10サイクル分)に達したか否かを判定し、達していない場合は、処理を終了する。達した場合は、S110へ進む。
【0048】
S110では、筒内圧積分値の最大値Pimaxから最小値Piminを減算することで、筒内圧積分値の変動幅ΔPi=Pimax−Piminを算出し、これを出力変動のパラメータとする。
【0049】
S111では、次回の処理のため、サンプリング数n=0とする。
尚、ここでは、エンジン出力変動のパラメータとして、所定サンプリング期間における筒内圧積分値の変動幅(最大変動幅)を求めるようにしたが、筒内圧積分値の標準偏差、あるいは、より簡易とするため、その2乗値である分散を求めるようにしてもよい。更には、エンジン回転数の変動幅などを求めるようにしてもよい。
【0050】
以上のフローによるエンジン始動直後のアイドル運転時の制御について、図11のタイムチャートにより説明する。
エンジン始動に伴い、エンジン回転数Neは急激に上昇する。
【0051】
始動後、T1(例えば1秒経過)の時点で、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御と、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御とが開始される。従って、点火時期補正量ADVHOSによる点火時期ADVの遅角と、空気量補正量IQAHOSによる空気量IQAの減量とにより、エンジン回転数Neは、ピークより下降に転じ、目標アイドル回転数に収束して行く。
【0052】
T2(始動後例えば2〜3秒経過)の時点で、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束すると、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御と、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御とを続行したまま、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御と、空気量増量制御とが開始される。
【0053】
こうして、出力変動許容限界内で点火時期を最大限リタードすることにより、排気温度を上昇させて、排気浄化触媒の早期活性化を図ることができる。また、このときに、空気量を増量補正することで、燃焼安定性を向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を十分に大きなものとして、触媒昇温制御を促進することができる。
【0054】
また、例えばT3の時点で、何らかの外乱によりエンジン回転数Neの落ち込みを生じると、点火時期制御(ADVHOS)及び空気量制御(IQAHOS)によるアイドル回転数フィードバック制御が働いて、点火時期ADVの進角と空気量IQAの増量とがなされ、速やかに目標アイドル回転数に収束させることができる。
【0055】
尚、T4の時点にて、O2センサの活性化が確認されると、空燃比フィードバック制御(λコン)が開始され、空燃比フィードバック補正係数ALPHA が増減設定されるようになる。
【0056】
以上説明したように本実施形態によれば、エンジン回転数Neを目標アイドル回転数に近づけるように、点火時期補正量ADVHOSを算出し、アイドル状態での基本点火時期TADVに前記点火時期補正量ADVHOSを加算して点火時期ADVを算出・制御する一方、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、エンジンの出力変動ΔPiを許容限界値に近づけるように、前記基本点火時期TADVを補正する構成としたため、点火時期ADVを十分にリタードでき、排気温度の上昇によって排気浄化触媒の活性を早めることができ、暖機時における排気性能を改善できる。また、最終的な点火時期ADVの指令値ではなく、アイドル回転数フィードバック分を除いた基本点火時期TADVに対して遅角化を行うので、アイドル回転数フィードバック制御はそのまま実行でき、外乱による回転落ちなどが生じた場合には、フィードバック分である点火時期補正量ADVHOSが働く(進角する)ことにより、速やかにエンジン回転数Neを目標アイドル回転数に収束できる。
【0057】
また、本実施形態によれば、更に、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、すなわち、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御を開始する際に、空気量を増量補正することで、燃焼安定性を向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を十分に大きなものとして、触媒の昇温をより促進できる。
【0058】
また、本実施形態によれば、更に、エンジン回転数Neを目標アイドル回転数に近づけるように、空気量補正量IQAHOSを算出し、アイドル状態での基本空気量TIQAに前記空気量補正量IQAHOSを加算して空気量IQAを算出・制御する一方、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、前記基本空気量TIQAを増量補正する構成とすることで、次のような効果が得られる。空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御を併用することで、応答性に加え、制御幅を確保できる。また、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御を開始する際に、空気量を増量補正することで、燃焼安定性を向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を十分に大きなものとして、触媒の昇温をより促進できる。
【0059】
また、本実施形態によれば、筒内圧積分値に基づいて、出力変動を示すパラメータを算出する構成としたため、出力変動(安定度)の精度の良い検出が可能となると共に、空燃比フィードバック制御できないオープン制御時でもエンジンの限界までリタード可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図2】点火時期算出・制御ルーチンのフローチャート
【図3】空気量算出・制御ルーチンのフローチャート
【図4】制御フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図5】点火時期補正量算出ルーチンのフローチャート
【図6】空気量補正量算出ルーチンのフローチャート
【図7】基本点火時期補正ルーチンのフローチャート
【図8】基本空気量補正ルーチンのフローチャート
【図9】筒内圧積分値算出ルーチンのフローチャート
【図10】出力変動算出ルーチンのフローチャート
【図11】タイムチャート
【符号の説明】
1 エンジン
2 吸気通路
3 電制スロットル弁
4 燃焼室
5 燃料噴射弁
6 点火プラグ
7 排気通路
8 排気浄化触媒
10 ECU
11 アクセルペダルセンサ
12 エアフローメータ
13 クランク角センサ
14 水温センサ
15 O2センサ
16 筒内圧センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのアイドル制御装置、特に始動直後のアイドル運転時(ファーストアイドル運転時)の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のアイドル制御装置として、特許文献1に示されるように、エンジン始動直後の所定時間において、出力変動が許容限界を超えない範囲で点火時期を最大限リタード(遅角)することにより、排気温度の上昇によって排気浄化触媒の活性を早め、暖機中の排気性能を改善するようにしたものがある。
【0003】
【特許文献1】特開平8−232745号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、点火時期のリタード中に、外乱によるエンジン回転の落ち込みを生じた場合、出力変動の検出に基づいて点火時期を進角側に戻すことになるが、出力変動の検出には数サイクルを要するため、対応が遅れてしまう。
【0005】
そこで、エンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように点火時期をフィードバック制御する技術を併用して、エンジン回転数を応答良く目標アイドル回転数に収束させることが考えられるが、アイドル回転数フィードバック制御のための点火時期の補正と、出力変動許容限界制御のための点火時期の補正とは、相互に干渉しないように配慮する必要がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、エンジン回転数を検出し、検出されるエンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように、点火時期補正量を算出し、アイドル状態での基本点火時期に前記点火時期補正量を加算して点火時期を算出・制御する。その上で、エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束した後に、エンジンの出力変動を検出し、検出される出力変動を許容限界値に近づけるように、前記基本点火時期を補正する。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、点火時期を十分にリタードでき、排気温度の上昇によって排気浄化触媒の活性を早めることができ、暖機時における排気性能を改善できる。また、最終的な点火時期指令値ではなく、アイドル回転数フィードバック分を除いた基本点火時期に対して遅角化を行うので、アイドル回転数フィードバック制御はそのまま実行でき、外乱による回転落ちなどが生じた場合には、フィードバック分が働く(進角する)ことにより、速やかにエンジン回転数を目標アイドル回転数に収束できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示すエンジン(内燃機関)のシステム図である。
【0009】
エンジン1の吸気通路2には吸入空気量を制御する電制スロットル弁3が設置され、エンジン1の燃焼室4には燃料噴射弁5と点火プラグ6とが設置されている。但し、燃料噴射弁5は吸気通路2に各気筒毎に設置される構成でもよい。一方、排気通路7には排気浄化触媒8が設置されている。
【0010】
電制スロットル弁3、燃料噴射弁5及び点火プラグ6は、エンジンコントロールユニット(以下ECUという)10により制御される。
ECU10には、アクセルペダルセンサ11により検出されるアクセル開度APO(全閉位置でONとなるアイドルスイッチの信号を含む)、吸気通路2の電制スロットル弁3上流に設けたエアフローメータ12により検出される吸入空気量Qa、クランク角センサ13(エンジン回転数検出手段)により検出されるエンジン回転数Ne、水温センサ14により検出されるエンジン冷却水温Tw、排気通路7の排気浄化触媒8上流に設けたO2センサ15により排気中の酸素濃度を介して検出されるエンジン吸入混合気の空燃比、筒内圧センサ16(筒内圧検出手段)により検出される筒内圧Pなどが入力されている。
【0011】
筒内圧センサ16は、点火プラグ6の座金として装着される圧電素子からなるものであり、各気筒の点火プラグ6毎に装着することで気筒別に筒内圧(燃焼圧)Pの検出ができるようになっている。但し、センサ部を直接燃焼室4内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出するタイプのものを用いてもよい。
【0012】
電制スロットル弁3のスロットル開度の制御は、主にアクセル開度APOに基づいて行う。燃料噴射弁5の燃料噴射量の制御は、吸入空気量Qaとエンジン回転数Neとから算出される基本燃料噴射量Tp(=K・Qa/Ne)に対し、各種補正、特に空燃比フィードバック制御条件では、O2センサ15の信号に基づく空燃比フィードバック補正係数ALPHA による補正を行って、最終的な燃料噴射量Tiを算出し、これに基づいて行う。点火プラグ6の点火時期の制御は、基本的に、運転条件(エンジン回転数Ne及び負荷Tp)に基づいて行う。
【0013】
次に、エンジン始動直後のアイドル運転時の制御について、図2〜図10のフローチャートと図11のタイムチャートとを用いて、説明する。エンジン始動直後は、エンジン回転数を速やかに目標アイドル回転数に収束させることと、排気浄化触媒8の早期活性化を図ることが求められる。
【0014】
図2はアイドル状態での点火時期算出・制御ルーチンのフローチャートである。
S21では、アイドル状態での基本点火時期TADVに、点火時期補正量ADVHOSを加算して、点火時期ADVを算出する(次式参照)。
【0015】
ADV=TADV+ADVHOS
尚、点火時期ADVは圧縮上死点からの進角値(°BTDC)である。
アイドル状態での基本点火時期TADVは、初期値としては一定であるが、後述する図7のルーチンにより可変される。
【0016】
点火時期補正量ADVHOSは、初期値としては0であるが、後述する図5のルーチンにより増減され、遅角補正の場合にマイナス値、進角補正の場合にプラス値となる。
【0017】
S22では、算出された点火時期ADVに従って、点火制御を行う。
図3はアイドル状態での空気量算出・制御ルーチンのフローチャートである。
S31では、アイドル状態での基本空気量TIQAに、空気量補正量IQAHOSを加算して、空気量IQAを算出する(次式参照)。
【0018】
IQA=TIQA+IQAHOS
尚、アイドル状態での基本空気量TIQAは、初期値としては一定であるが、後述する図8のルーチンにより可変される。
【0019】
空気量補正量ADVHOSは、初期値としては0であるが、後述する図6のルーチンにより増減され、減量補正の場合にマイナス値、増量補正の場合にプラス値となる。
【0020】
S32では、算出された空気量IQAに従って、これを実現するように、電制スロットル弁の開度制御を行う。
図4は制御フラグ設定ルーチンのフローチャートである。
【0021】
S41では、始動後、所定時間(例えば1秒)経過した時点か否かを判定し、その時点の場合に、S42へ進んで、フラグFADVHOS、FIQAHOSを共に1にセットする。始動後、所定時間経過した時点(図11のT1)より、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図5)と、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図6)とを開始するためである。
【0022】
S43では、始動後、実際のエンジン回転数(実Ne)が目標アイドル回転数(目標Ne)に収束したか否かを判定し、収束した時点の場合に、S44へ進んで、フラグFTADV、FTIQAを共に1にセットする。始動後、実Neが目標Neに収束した時点(図11のT2)より、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御(図7)と、空気量増量制御(図8)とを開始するためである。尚、収束判定は、回転偏差が所定値(例えば25rpm )以内になったか否かを判定することで行う。
【0023】
S45では、始動後、アクセルON(アイドルスイッチOFF)、又は、所定時間(例えば40秒)経過した時点か否かを判定し、その時点の場合に、S46へ進んで、全てのフラグFADVHOS、FIQAHOS、FTADV、FTIQAを0にリセットする。ファーストアイドル状態を脱した時点(図11のT5)で、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図5)、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御(図6)、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御(図7)、空気量増量制御(図8)を全て終了させるためである。
【0024】
図5は点火時期補正量算出ルーチン(点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御ルーチン)のフローチャートである。
S51では、フラグFADVHOS=1か否かを判定し、YESの場合に、アイドル回転数フィードバック制御のため、S52へ進む。
【0025】
S52では、実際のエンジン回転数(実Ne)を読込み、目標アイドル回転数(目標Ne)との偏差に、所定のゲインGain1を乗じて、点火時期補正量ADVHOSを算出する(次式参照)。
【0026】
ADVHOS=(目標Ne−実Ne)×Gain1
従って、実Ne>目標Neの場合は、点火時期補正量ADVHOSがマイナス値となり、これにより、点火時期ADVを遅角側(エンジントルク減少側)に補正することで、実Neを低下させ、目標Neに収束させる。
【0027】
実Ne<目標Neの場合は、点火時期補正量ADVHOSがプラス値となり、これにより、点火時期ADVを進角側(エンジントルク増大側)に補正することで、実Neを増大させ、目標Neに収束させる。
【0028】
図6は空気量補正量算出ルーチン(空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御ルーチン)のフローチャートである。
S61では、フラグFIQAHOS=1か否かを判定し、YESの場合に、アイドル回転数フィードバック制御のため、S62へ進む。
【0029】
S62では、実際のエンジン回転数(実Ne)を読込み、目標アイドル回転数(目標Ne)との偏差に、所定のゲインGain2を乗じて、空気量補正量IQAHOSを算出する(次式参照)。
【0030】
IQAHOS=(目標Ne−実Ne)×Gain2
従って、実Ne>目標Neの場合は、空気量補正量IQAHOSがマイナス値となり、これにより、空気量IQAを減少側(エンジントルク減少側)に補正することで、実Neを低下させ、目標Neに収束させる。
【0031】
実Ne<目標Neの場合は、空気量補正量IQAHOSがプラス値となり、これにより、空気量IQAを増大側(エンジントルク増大側)に補正することで、実Neを増大させ、目標Neに収束させる。
【0032】
尚、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御と空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御とを併用するのは、点火時期制御は空気量制御に比べて、応答性が良い反面、制御幅が少ないので、両者の併用により、応答性の向上と制御幅の確保とを図るためである。
【0033】
図7は基本点火時期補正ルーチン(出力変動許容限界内での点火時期リタード制御ルーチン)のフローチャートである。
S71では、フラグFTADV=1か否かを判定し、YESの場合に、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御のため、S72へ進む。
【0034】
S72では、後述する図9、図10のルーチンによりエンジン出力変動のパラメータとして算出される筒内圧積分値の変動幅ΔPiを読込む。
S73では、出力変動(筒内圧積分値の変動幅)ΔPiを予め定めた許容限界値と比較する。
【0035】
この結果、ΔPi<限界値の場合は、S74へ進んで、基本点火時期TADVを予め定めた減少分(ΔADV;例えば5°)ステップ的に減少させる。これにより、点火時期ADVを遅角側に補正することで、出力変動許容限界内で点火時期を最大限リタードし、排気温度上昇による触媒の早期活性化を図る。
【0036】
ΔPi>限界値の場合は、S75へ進んで、基本点火時期TADVを予め定めた増大分(ΔADV)増大させる。これにより、点火時期ADVを進角側に補正することで、燃焼安定性を改善し、出力変動を許容限界内に抑える。
【0037】
図8は基本空気量補正ルーチン(空気量増量制御ルーチン)のフローチャートである。
S81では、フラグFTIQA=1か否かを判定し、YESの場合に、空気量増量制御のため、S82へ進む。
【0038】
S82では、基本空気量TIQAを予め定めた増大分(ΔIQA)ステップ的に増大させる。そして、次のS83では、増大させた基本空気量TIQAを最終的な目標値と比較し、TIQA>目標値の場合となった場合は、S84へ進んで、基本空気量TIQAを目標値に規制する。
【0039】
このように、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御を行う際に、空気量を増量補正することで、燃焼安定性が向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を増大させ、より排気温度を高めて、触媒の早期活性化を促進できる。
【0040】
図9は出力変動算出のための筒内圧積分値Pi算出ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、予め定めた微小クランク角度毎に実行される。
S91では、1燃焼相当の予め定めた積分区間の開始角度(圧縮上死点:0°ATDC)〜終了角度(圧縮上死点後の所定クランク角度)の範囲内か否かを判定し、範囲内の場合にS92へ進む。
【0041】
S92では、筒内圧センサの出力である筒内圧Pを読込む。
S93では、読込んだ筒内圧Pを積分する(ΣP=ΣP+P)。
S94では、積分区間の終了角度か否かを判定し、NOの場合は処理を終了する。YESの場合は、積分値の確定のため、S95へ進む。
【0042】
S95では、現在の筒内圧積分値ΣPを、最終的な筒内圧積分値(図示平均有効圧)Piとする。
S96では、次回の処理のため、ΣPを0にする。
【0043】
図10は出力変動ΔPi算出ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、筒内圧積分値Piが算出される毎のタイミングで実行される。
S101では、サンプリング数nを1アップする。
【0044】
S102では、筒内圧積分値Piを読込む。
S103では、サンプリング数n=1か否かを判定し、n=1の場合は、S104へ進んで、仮に、筒内圧積分値の最大値Pimax=Pi、筒内圧積分値の最小値Pimin=Piとして、処理を終了する。
【0045】
サンプリング数n≧2の場合は、S105へ進む。
S105では、今回読込んだ筒内圧積分値Piが現在の最大値Pimaxを超えているか否かを判定し、超えている場合は、S106へ進んで、最大値Pimax=Piとして更新する。
【0046】
S107では、今回読込んだ筒内圧積分値Piが現在の最小値Piminを下回っているか否かを判定し、下回っている場合は、S108へ進んで、最小値Pimin=Piとして更新する。
【0047】
S109では、サンプリング数nが所定値(例えば10サイクル分)に達したか否かを判定し、達していない場合は、処理を終了する。達した場合は、S110へ進む。
【0048】
S110では、筒内圧積分値の最大値Pimaxから最小値Piminを減算することで、筒内圧積分値の変動幅ΔPi=Pimax−Piminを算出し、これを出力変動のパラメータとする。
【0049】
S111では、次回の処理のため、サンプリング数n=0とする。
尚、ここでは、エンジン出力変動のパラメータとして、所定サンプリング期間における筒内圧積分値の変動幅(最大変動幅)を求めるようにしたが、筒内圧積分値の標準偏差、あるいは、より簡易とするため、その2乗値である分散を求めるようにしてもよい。更には、エンジン回転数の変動幅などを求めるようにしてもよい。
【0050】
以上のフローによるエンジン始動直後のアイドル運転時の制御について、図11のタイムチャートにより説明する。
エンジン始動に伴い、エンジン回転数Neは急激に上昇する。
【0051】
始動後、T1(例えば1秒経過)の時点で、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御と、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御とが開始される。従って、点火時期補正量ADVHOSによる点火時期ADVの遅角と、空気量補正量IQAHOSによる空気量IQAの減量とにより、エンジン回転数Neは、ピークより下降に転じ、目標アイドル回転数に収束して行く。
【0052】
T2(始動後例えば2〜3秒経過)の時点で、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束すると、点火時期制御によるアイドル回転数フィードバック制御と、空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御とを続行したまま、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御と、空気量増量制御とが開始される。
【0053】
こうして、出力変動許容限界内で点火時期を最大限リタードすることにより、排気温度を上昇させて、排気浄化触媒の早期活性化を図ることができる。また、このときに、空気量を増量補正することで、燃焼安定性を向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を十分に大きなものとして、触媒昇温制御を促進することができる。
【0054】
また、例えばT3の時点で、何らかの外乱によりエンジン回転数Neの落ち込みを生じると、点火時期制御(ADVHOS)及び空気量制御(IQAHOS)によるアイドル回転数フィードバック制御が働いて、点火時期ADVの進角と空気量IQAの増量とがなされ、速やかに目標アイドル回転数に収束させることができる。
【0055】
尚、T4の時点にて、O2センサの活性化が確認されると、空燃比フィードバック制御(λコン)が開始され、空燃比フィードバック補正係数ALPHA が増減設定されるようになる。
【0056】
以上説明したように本実施形態によれば、エンジン回転数Neを目標アイドル回転数に近づけるように、点火時期補正量ADVHOSを算出し、アイドル状態での基本点火時期TADVに前記点火時期補正量ADVHOSを加算して点火時期ADVを算出・制御する一方、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、エンジンの出力変動ΔPiを許容限界値に近づけるように、前記基本点火時期TADVを補正する構成としたため、点火時期ADVを十分にリタードでき、排気温度の上昇によって排気浄化触媒の活性を早めることができ、暖機時における排気性能を改善できる。また、最終的な点火時期ADVの指令値ではなく、アイドル回転数フィードバック分を除いた基本点火時期TADVに対して遅角化を行うので、アイドル回転数フィードバック制御はそのまま実行でき、外乱による回転落ちなどが生じた場合には、フィードバック分である点火時期補正量ADVHOSが働く(進角する)ことにより、速やかにエンジン回転数Neを目標アイドル回転数に収束できる。
【0057】
また、本実施形態によれば、更に、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、すなわち、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御を開始する際に、空気量を増量補正することで、燃焼安定性を向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を十分に大きなものとして、触媒の昇温をより促進できる。
【0058】
また、本実施形態によれば、更に、エンジン回転数Neを目標アイドル回転数に近づけるように、空気量補正量IQAHOSを算出し、アイドル状態での基本空気量TIQAに前記空気量補正量IQAHOSを加算して空気量IQAを算出・制御する一方、エンジン回転数Neが目標アイドル回転数に収束した後に、前記基本空気量TIQAを増量補正する構成とすることで、次のような効果が得られる。空気量制御によるアイドル回転数フィードバック制御を併用することで、応答性に加え、制御幅を確保できる。また、出力変動許容限界内での点火時期リタード制御を開始する際に、空気量を増量補正することで、燃焼安定性を向上させることができ、その分、点火時期のリタード量を十分に大きなものとして、触媒の昇温をより促進できる。
【0059】
また、本実施形態によれば、筒内圧積分値に基づいて、出力変動を示すパラメータを算出する構成としたため、出力変動(安定度)の精度の良い検出が可能となると共に、空燃比フィードバック制御できないオープン制御時でもエンジンの限界までリタード可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図2】点火時期算出・制御ルーチンのフローチャート
【図3】空気量算出・制御ルーチンのフローチャート
【図4】制御フラグ設定ルーチンのフローチャート
【図5】点火時期補正量算出ルーチンのフローチャート
【図6】空気量補正量算出ルーチンのフローチャート
【図7】基本点火時期補正ルーチンのフローチャート
【図8】基本空気量補正ルーチンのフローチャート
【図9】筒内圧積分値算出ルーチンのフローチャート
【図10】出力変動算出ルーチンのフローチャート
【図11】タイムチャート
【符号の説明】
1 エンジン
2 吸気通路
3 電制スロットル弁
4 燃焼室
5 燃料噴射弁
6 点火プラグ
7 排気通路
8 排気浄化触媒
10 ECU
11 アクセルペダルセンサ
12 エアフローメータ
13 クランク角センサ
14 水温センサ
15 O2センサ
16 筒内圧センサ
Claims (4)
- エンジンの始動直後のアイドル運転時の制御装置であって、
エンジン回転数を検出する手段と、
検出されるエンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように、点火時期補正量を算出する手段と、
アイドル状態での基本点火時期に前記点火時期補正量を加算して点火時期を算出・制御する手段と、
エンジンの出力変動を検出する手段と、
エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束した後に、検出されるエンジンの出力変動を許容限界値に近づけるように、前記基本点火時期を補正する手段と、
を含んで構成されるエンジンのアイドル制御装置。 - 更に、エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束した後に、エンジンへ供給する空気量を増量補正する手段を含んで構成される請求項1記載のエンジンのアイドル制御装置。
- 更に、検出されるエンジン回転数を目標アイドル回転数に近づけるように、空気量補正量を算出する手段と、
アイドル状態での基本空気量に前記空気量補正量を加算してエンジンへ供給する空気量を算出・制御する手段と、
エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束した後に、前記基本空気量を増量補正する手段と、
を含んで構成される請求項1記載のエンジンのアイドル制御装置。 - 前記出力変動検出手段は、
エンジンの筒内圧を検出する手段と、
検出される筒内圧を所定の積分区間で積分して筒内圧積分値を得る手段と、
前記筒内圧積分値に基づいて、出力変動を示すパラメータを算出する手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のエンジンのアイドル制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003147452A JP2004346899A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | エンジンのアイドル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003147452A JP2004346899A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | エンジンのアイドル制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004346899A true JP2004346899A (ja) | 2004-12-09 |
Family
ID=33533972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003147452A Pending JP2004346899A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | エンジンのアイドル制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004346899A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009114979A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2013231388A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | エンジンの始動制御装置、及び、エンジンの始動制御方法 |
-
2003
- 2003-05-26 JP JP2003147452A patent/JP2004346899A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009114979A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP4521436B2 (ja) * | 2007-11-07 | 2010-08-11 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP2013231388A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | エンジンの始動制御装置、及び、エンジンの始動制御方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6845749B2 (en) | Start-up control device for engine | |
JP3323974B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
WO2016084188A1 (ja) | 内燃機関の制御装置および制御方法 | |
JP5927024B2 (ja) | エンジンの始動制御装置 | |
JP3314294B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2009144550A (ja) | 筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンのアイドル制御装置 | |
JP3838006B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4962464B2 (ja) | 圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法及び燃料噴射制御システム | |
JP2007321561A (ja) | 排出ガスセンサのヒータ制御装置 | |
JP4515416B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH10159699A (ja) | 内燃機関の燃焼制御装置 | |
JP2006266116A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
JP2006112329A (ja) | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置 | |
JP3858622B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2004346899A (ja) | エンジンのアイドル制御装置 | |
JP2008180184A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置 | |
JP2008038732A (ja) | 内燃機関の燃料制御装置 | |
JP2006177179A (ja) | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置 | |
JP2002309995A (ja) | 内燃機関の燃料性状判定装置 | |
JP2004197693A (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
JP6077371B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2504020B2 (ja) | 内燃エンジンの始動直後の点火時期制御方法 | |
JP3046465B2 (ja) | イオン電流によるmbt制御方法 | |
JP2007182845A (ja) | イオン電流に基づく内燃機関の空燃比判定方法 | |
JP3489204B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 |