JP2008231986A - トルクディマンド型の内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＳＣ学習制御に適したトルクディマンド型のエンジン制御を実現する。
【解決手段】ＥＣＵは、ＩＳＣ学習制御が開始されると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、エンジン回転数ＮＥ、現在ＫＬを検出するステップ（Ｓ１０１０、Ｓ１０２０）と、スロットル開度が変化してもＮＥおよびトルクが変化しないように点火効率を変化させるステップ（Ｓ１０３０）と、ＩＳＣ目標トルクに点火効率を乗算して目標トルクを算出するステップ（Ｓ１０４０）と、目標トルク、ＮＥおよびＭＢＴから目標ＫＬを算出するステップ（Ｓ１０５０）、スロットル開度を目標ＫＬに基づいて算出するステップ（Ｓ１０６０）と、ＮＥ、現在ＫＬおよび目標トルクから目標点火時期を算出するステップ（Ｓ１０７０）と、算出されたスロットル開度、点火時期および燃料噴射量を用いてエンジンを制御するステップ（Ｓ１０８０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＩＳＣ（Idle Speed Control）学習制御を実行する内燃機関の制御装置に関し、特に、トルクディマンド型の内燃機関におけるＩＳＣ学習制御に関する。

一般的に、エンジンにおいては、ＩＳＣ制御が行なわれている。このＩＳＣ制御は、エンジンのアイドリング回転数を一定回転数に維持する制御である。具体的には、エンジンのスロットルバルブをバイパスする空気通路を設け、その通路の絞り量をアクチュエータにより駆動して、空気（混合気）流量を調節することによりアイドリング回転数を制御するものである。このＩＳＣ制御装置では、アイドリング時の回転数を目標値に近づけるために、フィードバック制御が行なわれている。これにより、回転数をほぼ一定に保つことができる。

フィードバック制御においてエンジンのアイドリング回転数を一定回転数に維持するために必要な空気流量は、個体差、経時変化等の要因により変化するので、フィードバックの結果を反映して記憶するいわゆる学習制御が行なわれている。通常、アイドリング空気流量の学習値の初期値は、エンジンストールを回避するために大きめの値が設定されている。そして、学習未完了の場合にはこの初期値でＩＳＣ制御が行なわれる。

特開２００６−１７７３０１号公報（特許文献１）は、ＩＳＣの誤学習を回避する内燃機関のアイドル回転速度制御装置を開示する。この制御装置は、ＩＳＣ補正量に基づく吸入空気量の調整を通じてアイドル運転時の機関回転速度を制御する内燃機関のアイドル回転速度制御装置であって、ＩＳＣ補正量は、機関回転速度を目標値に近づけるべく増減するフィードバック項と、内燃機関の温間時にフィードバック項を所定範囲内に収束させるべく増減するＩＳＣ学習値と、同機関の冷間時に増減する冷間補正項と、同機関の冷間から温間に渡って増減する冷間・温間補正項とを備えてなり、内燃機関の冷間時のみ、且つ、冷間補正項に対してのみ、吸入空気の密度が小になるほど冷間補正項を大とする吸気密度補正を行なうことを特徴とする。

この内燃機関のアイドル回転速度制御装置によると、内燃機関の温間時には、フィードバック項が所定範囲内に収束するようＩＳＣ学習値が増減される。そして、フィードバック項が所定範囲内に収束することによってＩＳＣ学習値の学習が完了することになる。内燃機関の温間時には、こうして学習されたＩＳＣ学習値が吸入空気の密度（吸気密度）に対応した値になり、同ＩＳＣ学習値に基づき冷間・温間補正項が吸気密度に対応した値に調整される。この調整により吸気密度の違いに基づく吸入空気量の適正値からのずれが補償される。一方、内燃機関の冷間時には、冷間補正項に対してのみ吸気密度が小になるほど冷間補正項を大とする吸気密度補正が行われ、これにより吸気密度の違いに基づく吸入空気量の適正値からのずれを補償することができるようになる。また、こうした吸気密度補正は温間時に冷間・温間補正項に対して行われることはない。このため、温間時に、冷間・温間補正項に対する不必要な吸気密度補正の実行、および、その吸気密度補正と同時にＩＳＣ学習値の学習が行われることに伴うＩＳＣ学習値の誤学習を回避することができる。
特開２００６−１７７３０１号公報

ＩＳＣ学習制御は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）内に記憶された、平均的な「スロットル開度−流量」特性と、現在の「スロットルセンサで検出されたスロットル開度−エアーフローメータで検出された流量」特性との違いを学習する。スロットル開度の流量特性の変化（個体間のばらつき等）は、平均的な流量特性に対して並行にずれる（オフセットをもつ）だけではなく、傾きも変化する（ずれる）ため、スロットル開度によってずれ量が異なってくる。そのため、様々なスロットル開度でＩＳＣ学習制御が実行されることが好ましい。

ところが、実際のＩＳＣ学習制御は、安定したアイドル状態（スロットル開度を変化させないでエンジン回転数を変化させない）で行なわれる。すなわち、極狭いスロットル開度（アイドル状態でのスロットル開度）の領域でしか学習制御が行なわれない。これは、安定したアイドル状態において、スロットル開度を変化させてしまうと、エンジン回転数が変化してしまい、ＩＳＣ学習が困難になる。これは、このような安定したアイドル状態においてスロットル開度を変化させるのみであると、エンジン回転数が変化してしまうことを意味する。

しかしながら、上述した特許文献１においても、安定したアイドル状態において、積極的にスロットル開度を変化させて、広範囲で、スロットルバルブの流量特性を学習制御することについては開示していない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＩＳＣ学習制御を広範囲で実現できる、ＩＳＣ学習制御に適したトルクディマンド型の内燃機関の制御装置を提供することである。

なお、以下に記載するトルクディマンド型の内燃機関の制御装置は、エンジンやパワートレーン系を含む車両全体として要求される目標トルクを実現するにあたり、エンジンに要求される出力トルクをエンジン制御系が実現する場合における制御装置を含むものである。

第１の発明に係る制御装置は、トルクディマンド型の内燃機関の制御装置である。この制御装置は、内燃機関の状態が予め定められたＩＳＣ学習開始条件を満足すると、内燃機関への吸入空気量を調整するスロットルバルブの流量特性を学習するための学習制御手段と、スロットルバルブの流量特性を学習している間において、内燃機関の回転数が変化しないように、少なくとも充填効率、出力トルクおよび内燃機関回転数の間に成立する関係を用いたトルクディマンド制御を実行するための制御手段とを含む。この制御手段は、内燃機関の充填効率を変化させて、スロットルバルブ開度を変化させるための充填効率制御手段と、内燃機関の充填効率が変化したときにおいて、内燃機関の点火時期を変化させて、内燃機関の回転数が変化しないように、内燃機関の点火時期を制御するための点火時期制御手段とを含む。

第１の発明によると、たとえば、内燃機関が安定したアイドル状態になるとＩＳＣ学習開始条件を満足したと判断されて、内燃機関への吸入空気量を調整するスロットルバルブの流量特性が学習される。このときにおいて、スロットル開度をできるだけ広範囲に意図的に変化させる。しかしながら、このようにすると、内燃機関の回転数やトルクが変化してしまい、結局ＩＳＣ学習制御することができない。そこで、スロットル開度が変化したとき（内燃機関の充填効率が変化したとき）においては、内燃機関の点火時期を変化させる。たとえば、スロットル開度を大きく開いた時には、点火時期を遅角させて点火効率を低下せしめて、スロットル開度が変化しても内燃機関の回転数やトルクが変化しないようにする。これらのスロットル開度を大きく開く制御（充填効率を上昇させる制御）および点火時期を遅角させる制御（点火効率を低下させる制御）においては、トルクディマンド制御が用いられる。その結果、ＩＳＣ学習制御を広範囲で実現できる、ＩＳＣ学習制御に適したトルクディマンド型の内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、点火時期制御手段は、点火時期に対応する点火効率が限界効率に到達するまでは、内燃機関の充填効率が増加したときにおいて、点火効率を低下させるために点火時期を遅角させるための手段を含む。

第２の発明によると、スロットル開度が大きく開いたとき（内燃機関の充填効率が上昇したとき）において、トルクディマンド制御を用いて点火時期を遅角させるので点火効率が低下して、スロットル開度が変化しても内燃機関の回転数やトルクが変化しないようにできる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、点火時期制御手段は、点火時期に対応する点火効率が限界効率に到達すると、内燃機関の充填効率が減少したときにおいて、点火効率を上昇させるために点火時期をＩＳＣ学習制御開始時の点火時期まで進角させるための手段を含む。

第３の発明によると、スロットル開度が大きく開いて点火効率が限界効率に到達した後においては、スロットル開度を絞った（内燃機関の充填効率が低下したとき）において、トルクディマンド制御を用いて点火時期を進角させるので点火効率が上昇して、スロットル開度が変化しても内燃機関の回転数やトルクが変化しないようにできる。

第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、点火時期制御手段は、現実の充填効率を用いて点火時期を算出するための手段を含む。

第４の発明によると、充填効率、トルクおよび内燃機関回転数の間に成立する関係を用いたトルクディマンド制御を実行して点火時期を遅角または進角するにおいて、現実の充填効率を用いて点火時期を算出するので、点火時期を正確に制御することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下の説明においては、エンジンは、トルクディマンド型の制御が実行されることを前提とする。

本実施の形態においては、エンジントルクディマンド制御が行なわれる場合において、広範囲で、スロットルバルブの流量特性を学習制御する。このため、このトルクディマンドについてここで説明する。

一般的には、ドライバーのアクセルペダル操作とは独立にエンジン出力トルクを制御することが可能なエンジンと自動変速機とを備えた車両において、ドライバーのアクセルペダル操作量や車両の運転条件等に基づいて算出された正負の目標駆動トルクを、エンジントルクと自動変速機の変速ギヤ比で実現する「駆動力制御」という考え方がある。また、「駆動力要求型」や「駆動力ディマンド型」や「トルクディマンド方式」などと呼ばれる制御手法も、これに類する。

トルクディマンド方式のエンジン制御装置は、アクセル操作量とエンジン回転数と外部負荷とに基づき、エンジンの目標トルクを算出し、この目標トルクに応じて燃料噴射量と供給空気量とを制御する。このようなトルクディマンド方式のエンジン制御装置では、実際は、要求出力トルクに対し、エンジンやパワートレーン系でロスとなる摩擦トルクなどの損失負荷トルクを加えて、目標発生トルクとして算出し、これを実現するように燃料噴射量と供給空気量を制御することになる。このトルクディマンド方式のエンジン制御装置によると、車両の制御に直接作用する物理量であるエンジンのトルクを制御の基準値とすることにより、常に一定の操縦感覚を維持できる等、運転性を向上させることができる。すなわち、エンジンと自動変速機（ロックアップクラッチを含む）とを制御することにより、エンジンやパワートレーン系を含む車両全体として要求されるトルクが目標トルクを実現する。

さらに、エンジンのみを制御対象として（自動変速機を制御対象としないで）、このトルクディマンド方式による制御手法の概念をエンジンのみに取り入れることにより、エンジン単体を制御して、エンジンに要求される目標トルクを出力することも考えることができる。

すなわち、エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＫＬ（＝シリンダに吸入された空気量（質量流量）／シリンダに吸入可能な空気量（質量流量））、点火時期ＳＡ（以下、点火時期をＳＡ（Spark Advance）と記載する場合がある）、空燃比Ａ／Ｆ（ストイキメトリックを前提としても構わない）およびトルクの関係を前提として、目標トルクを実現できるように、スロットル開度、点火時期および燃料噴射量を算出するものである。すなわち、このようなエンジントルクディマンド制御を用いることにより、エンジンの目標トルクを算出して、目標トルクを実現できるようにスロットル開度、点火時期および燃料噴射量をエンジンＥＣＵが制御する。

図１に示すように、本実施の形態に係る制御装置が搭載された車両は、エンジン１５０と、吸気系１５２と、排気系１５４と、エンジンＥＣＵ１００とを含む。また、このエンジン１５０は、ポート噴射型のガソリンエンジンであるが、ポートインジェクタに代えて／加えてシリンダ内に燃料を直接噴射する直噴インジェクタを備えても構わない。

吸気系１５２は、吸気通路１１０と、エアクリーナ１１８と、エアーフローメータ１０４と、スロットルモータ１１４と、スロットルバルブ１１２と、スロットルポジションセンサ１１６とを含む。

エアクリーナ１１８から吸気された空気は、吸気通路１１０を通り、エンジン１５０に流通する。吸気通路１１０の途中には、スロットルバルブ１１２が設けられる。スロットルバルブ１１２は、スロットルモータ１１４が作動することにより開閉される。このとき、スロットルバルブ１１２の開度は、スロットルポジションセンサ１１６により検出することが可能となる。エアクリーナ１１８とスロットルバルブ１１２との間における吸気通路には、エアーフローメータ１０４が設けられており、吸気された空気量を検出する。エアーフローメータ１０４には、吸入空気量Ｑを表わす吸気量信号をエンジンＥＣＵ１００に送信する。

エンジン１５０は、冷却水通路１２２と、シリンダブロック１２４と、インジェクタ１２６と、ピストン１２８と、クランクシャフト１３０と、水温センサ１０６と、クランクポジションセンサ１３２とを含む。

シリンダブロック１２４には特定の数に対応したシリンダが設けられ（特定の数は、気筒の数に対応する）、シリンダにはそれぞれピストン１２８が設けられる。ピストン１２８上部の燃焼室に吸気通路１１０を通って、インジェクタ１２６から噴射された燃料と吸気された空気との混合気が導入されて、点火プラグ（図示せず）の点火により燃焼する。燃焼が生じると、ピストン１２８が押し下げられる。このとき、ピストン１２８の上下運動は、クランク機構を介して、クランクシャフト１３０の回転運動に変換される。なお、エンジン１５０の回転数ＮＥは、クランクポジションセンサ１３２により検出された信号に基づいてエンジンＥＣＵ１００が検出する。

シリンダブロック１２４内には、冷却水通路１２２が設けられており、ウォータポンプ（図示せず）の作動により、冷却水が循環する。この冷却水通路１２２内の冷却水は、冷却水通路１２２に接続されたラジエータ（図示せず）へと流通して冷却ファン（図示せず）により放熱される。冷却水通路１２２の通路上には水温センサ１０６が設けられており、冷却水通路１２２内の冷却水の温度（エンジン冷却水温）ＴＨＷを検出する。水温センサ１０６は、検出したエンジン冷却水温ＴＨＷを示す信号をエンジンＥＣＵ１００に送信する。

排気系１５４は、排気通路１０８と、第１の空燃比センサ１０２Ａと、第２の空燃比センサ１０２Ｂと、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａと、第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂとを含む。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流側に第１の空燃比センサ１０２Ａが設けられ、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの下流側（第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流側）に第２の空燃比センサ１０２Ｂが設けられる。なお、三元触媒コンバータは１個でもよい。

エンジン１５０の排気側に接続された排気通路１０８は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂに接続される。すなわち、エンジン１５０において燃焼室内の混合気の燃焼により生じる排気ガスは、まず、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入する。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入した排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａにおいて酸化される。また、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入した排気ガス中に含まれるＮＯｘは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａにおいて、還元される。この第１の三元触媒コンバータ１２０Ａは、エンジン１５０の近くに設置され、エンジン１５０の冷間始動時においても速やかに昇温されて触媒機能を発現する。

さらに、排気ガスは、ＮＯｘの浄化を目的として、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａから第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂに送られる。この第１の三元触媒コンバータ１２０Ａと第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂとは、基本的には同じ構造および機能を有するものである。

第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流側に設けられた第１の空燃比センサ１０２Ａ、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの下流側であって第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流側に設けられた第２の空燃比センサ１０２Ｂは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａまたは第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂを通過した排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検出する。酸素の濃度を検出することにより、排気ガス中に含まれる燃料と空気との比、いわゆる空燃比を検出することができる。

第１の空燃比センサ１０２Ａおよび第２の空燃比センサ１０２Ｂは、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流を発生させる。この電流は、たとえば電圧に変換されてエンジンＥＣＵ１００に入力される。したがって、第１の空燃比センサ１０２Ａの出力信号から第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流における排気ガスの空燃比を検出することができ、第２の空燃比センサ１０２Ｂの出力信号から第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流における排気ガスの空燃比を検出することができる。これらの第１の空燃比センサ１０２Ａおよび第２の空燃比センサ１０２Ｂは、空燃比がリーンのときには、たとえば０．１Ｖ程度の電圧を発生し、空燃比がリッチのときには０．９Ｖ程度の電圧を発生するものである。これらの値に基づいて空燃比に換算した値と、空燃比のしきい値とを比較して、エンジンＥＣＵ１００による空燃比制御が行なわれる。

第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂは、空燃比がほぼ理論空燃比のときにＨＣ，ＣＯを酸化しつつＮＯｘを還元する機能、すなわちＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを同時に浄化する機能を有する。これらの第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、また空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発となり、前述の三成分をすべて良好に浄化させることができない。

なお、エンジンＥＣＵ１００には、ドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセルペダル開度ＡＣＣ）を検出するアクセルペダル開度センサが接続されている。

エンジンＥＣＵ１００は、エンジン１５０を制御対象として、トルクディマンド制御を実行する。エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＫＬ、点火時期ＳＡ、空燃比Ａ／Ｆ（ここでは、ストイキメトリックを前提とする）およびトルクの関係を用いて、目標トルクを実現できるように、スロットル開度、点火時期および燃料噴射量を算出して、スロットルバルブ１１２の開度、点火時期およびインジェクタ１２６からの燃料噴射量（より具体的には燃料噴射時間と噴射される燃料量とがリニアな関係が成立する領域（噴射量限界領域）においては、燃料噴射時間をエンジンＥＣＵ１００が制御して燃料噴射量が制御される）を制御する。

すなわち、このようなエンジントルクディマンド制御を用いることにより、エンジンの目標トルクを算出して、目標トルクを実現できるようにスロットル開度、点火時期および燃料噴射量をエンジンＥＣＵ１００が制御する。さらに、このエンジンＥＣＵ１００においては、目標トルクから算出された目標ＫＬに基づいてスロットル開度を算出して、その開度になるようにスロットルバルブ１１２を制御する。このように制御されてスロットルバルブ１１２の開度が調整されて充填効率ＫＬが変化する。現在の充填効率ＫＬを検出して、これを用いて点火時期を制御している。

本実施の形態においては、ＩＳＣ学習制御を広範囲なスロットルバルブ１１２の開度で実行するために、スロットル開度を意図的に変更するが、可能な範囲で点火時期を変化させて、エンジン回転数ＮＥやエンジントルクを一定に保持する。このような制御を実現するために、エンジントルクディマンド制御が用いられる。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図について説明する。図２に示すように、この制御装置（エンジンＥＣＵ１００で実現される）は、ＩＳＣ学習制御を実際に実行するにあたり、スロットルバルブ１１２の開度を変化させても点火時期を変化させてエンジン１５０の出力トルクおよびエンジン１５０の回転数ＮＥを変化させないように、エンジン１５０を制御する。このとき、トルクディマンド方式による制御が実行される。以下、ＩＳＣ学習制御が実行される場合において、スロットルバルブ１１２の開度を変化させても、エンジン１５０の出力トルクおよびエンジン１５０の回転数ＮＥを変化させないトルクディマンド制御について説明する。

エンジン１５０の出力トルクおよびエンジン１５０の回転数ＮＥを変化させないために、以下のように処理が実行される。演算器１０００において、ＩＳＣ（Idle Speed Control）時の目標トルク（以下、ＩＳＣ目標トルクと記載する場合がある）に、点火時期を遅角することによるトルクダウン率である点火効率を乗算してトルク（目標トルク）が算出される。スロットルバルブ１１２をより大きく開く時には、目標充填効率（以下、目標ＫＬと記載する場合がある）を上昇させる必要がある。ＩＳＣ目標トルクが一定の元で目標ＫＬを上昇させるために、点火時期を遅角してトルクダウン率を上昇させる（点火効率を下げる）。ＫＬ算出器１０１０において、この算出された目標トルクと、エンジン回転数ＮＥ（現在のエンジン回転数）と、ＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque）とに基づいて、目標ＫＬが算出される。なお、スロットル算出部１０３０において、目標ＫＬに基づいて、スロットルバルブ１１２の開度（以下、スロットル開度と記載する場合がある）が算出される。

また、現在の充填効率ＫＬ（以下、現在ＫＬと記載する場合がある）が検出されて、点火時期算出部２０００において、エンジン回転数ＮＥ（現在のエンジン回転数）と、この現在ＫＬと、上述した目標トルクとに基づいて、点火時期が算出される。

このような本実施の形態に係る制御装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、エンジンＥＣＵ１００に含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ１００で実行されるＩＳＣ学習制御時のプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行されるサブルーチンプログラムとして記載する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０００にて、エンジンＥＣＵ１００は、ＩＳＣ学習を開始する条件が成立したか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵ１００は、たとえば、アイドル状態が安定すると（過渡状態でもなく、応答遅れもなくなると）、ＩＳＣ学習を開始する条件が成立したと判断する。ＩＳＣ学習を開始する条件が成立すると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０１０へ移される、もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、処理はＳ１０００へ戻される。なお、このプログラムはサブルーチンプログラムとして記載したものであるので、Ｓ１０００にてＮＯの場合には、リターンしても構わない。

Ｓ１０１０にて、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン回転数ＮＥを検出する。Ｓ１０２０にて、エンジンＥＣＵ１００は、現在の充填効率（現在ＫＬ）を検出する。

Ｓ１０３０にて、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン回転数ＮＥおよびエンジントルクが変化しないように点火効率を変化させる。このとき、点火効率が限界効率に到達するまでは点火効率を低下させ（点火時期を遅角させ）、点火効率が限界効率に到達すると点火効率を元の点火効率まで上昇させる（点火時期を元の点火時期まで進角させる）。

Ｓ１０４０にて、エンジンＥＣＵ１００は、目標トルクを、ＩＳＣ目標トルク×点火効率により算出する。Ｓ１０５０にて、エンジンＥＣＵ１００は、変数を目標トルク、エンジン回転数ＮＥ、ＭＢＴとする関数を用いて、目標ＫＬを算出する。

Ｓ１０６０にて、エンジンＥＣＵ１００は、目標ＫＬを変数とする関数を用いて、スロットルバルブ１１２の開度を算出する。Ｓ１０７０にて、エンジンＥＣＵ１００は、変数を、エンジン回転数ＮＥ、現在ＫＬ、目標トルクとする関数を用いて、目標点火時期（以下、目標ＳＡと記載する場合がある）を算出する。

Ｓ１０８０にて、エンジンＥＣＵ１００は、ＩＳＣ学習時における、スロットル開度、点火時期、燃料噴射量についての、各指令信号を、スロットルバルブ１１２の開度コントローラ、点火時期コントローラ、燃料噴射量コントローラにそれぞれ出力する。この処理により、点火時期が変化されても、エンジン１５０から出力されるトルクやエンジン回転数が変化しない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置（ＥＣＵ）により制御されるエンジン１５０のＩＳＣ学習制御動作について、図４を参照して説明する。

ドライバーがアクセルペダルを踏まないで車両が停止している時であって、アイドル状態が予め定められた時間継続すると、ＩＳＣ学習を開始する条件が成立したと判断される（Ｓ１０００にてＹＥＳ）。このタイミングが図４の時刻ｔ（１）である。

本実施の形態に係る制御装置においては、この時点から、ＩＳＣ学習制御を、広範囲のスロットル開度で実行するために、（１）スロットル開度を大きくするために目標ＫＬを上昇させ、（２）目標ＫＬが上昇してもエンジントルクおよびエンジン回転数ＮＥを変化させないために、点火効率を低下させ、（３）点火効率を低下させるために、点火時期を遅角させる。遅角限界に到達すると（失火しない等の点火効率の下限）、点火時期を進角側に戻す。このときにも、スロットル開度を小さくしながらＩＳＣ学習制御が実行される。

すなわち、図４に示すように、ＩＳＣ学習制御が実行されるときには（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、スロットルバルブ１１２の開度を変化させる。具体的には、ＩＳＣ学習制御の開始される時においては安定したアイドル状態であるので、まずは、スロットルバルブ１１２の開度をより大きく開くように変化させても、エンジン回転数およびエンジントルクが変化しないように点火効率が変化（低下）される（Ｓ１０３０）。

目標トルクがＩＳＣ目標トルク×点火効率で算出され（Ｓ１０４０）、目標トルクとエンジン回転数ＮＥとＭＢＴとに基づいて、目標ＫＬが算出される（Ｓ１０５０）。さらに、スロットルバルブ１１２の開度が目標ＫＬに基づいて算出され（Ｓ１０６０）、エンジン回転数と現在ＫＬと目標トルクとに基づいて目標ＳＡが算出される（Ｓ１０７０）。なお、燃料噴射量は、現在ＫＬに変換係数を乗算して算出される。

算出された、スロットル開度、点火時期、燃料噴射量についての、各指令信号が、スロットルバルブ１１２の開度コントローラ、点火時期コントローラ、燃料噴射量コントローラにそれぞれ出力される。

このような処理が、ＩＳＣ学習制御が開始されて、点火効率が限界効率（失火限界）に到達するまで繰返し実行され、スロットルバルブ１１２がより大きく開いてＩＳＣ学習制御が実行される。このとき、目標ＫＬが上昇するものの点火時期が遅角されて点火効率が低下するので、エンジントルクおよびエンジン回転数ＮＥは変化しない。

ＩＳＣ学習制御が開始されて、点火効率が限界効率に到達すると、スロットルバルブ１１２が閉じるように制御されるときにＩＳＣ学習制御が実行される。このとき、目標ＫＬが低下するものの点火時期が進角されて点火効率が上昇するので、エンジントルクおよびエンジン回転数ＮＥは変化しない。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置は、ＩＳＣ学習制御を実行するにあたり、スロットルバルブ１１２の開度を意図的に変化させて、広範囲でのスロットルバルブ１１２の流量特性を学習させることができる。このときに、
（Ａ）点火効率が限界効率に到達するまでは、点火時期を遅角して点火効率を低下させて、スロットルバルブ１１２を開く側に変化させている状態でＩＳＣ学習制御を実行させ、
（Ｂ）点火効率が限界効率に到達すると失火等の問題を回避すべく、点火時期を進角して点火効率を上昇させて、スロットルバルブ１１２を閉じる側に変化させている状態でＩＳＣ学習制御を実行させる。

このようにＩＳＣ学習制御している場合であっても、点火効率（点火時期）を変化させているので、エンジントルクおよびエンジン回転数ＮＥを一定に維持することができ、的確にＩＳＣ学習を行なうことができる。

＜第１の変形例＞
以下、本発明の実施の形態の第１の変形例について説明する。この変形例は、上述した実施の形態に加えて、以下のような特徴を備える。

点火効率は、ＩＳＣ学習開始条件が成立した後、燃焼限界および／または振動限界から定められた値（限界効率）まで、徐々に遅角させる。点火効率が限界効率に到達するまで遅角されると、元の点火時期まで徐々に進角させて元の安定したアイドル状態に戻す。

なお、この遅角や進角の度合いやスロットルバルブ１１２の開度の変化の度合いは、ステップ状であっても構わない。さらに、燃焼限界および／または振動限界は、通常、試験的、実験的に算出される。

この変形例によると、安全に（良好に燃焼させつつ、不快な振動を回避しつつ）、より広い範囲でＩＳＣ学習制御を実行することができる。

＜第２の変形例＞
以下、本発明の実施の形態の第２の変形例について説明する。この変形例は、上述した実施の形態に加えて、以下のような特徴を備える。

上述した一連のＩＳＣ学習制御（点火効率を限界効率に到達するまでは先に点火時期を遅角させて点火効率を低下させてスロットルバルブ１１２をより大きく開く過程においてもエンジントルクが変化しないように、限界効率に到達すると点火時期を進角させて点火効率を上昇させてスロットルバルブ１１２をより大きく開いた状態から元の状態に戻す過程においてもエンジントルクが変化しないようにして行なわれるＩＳＣ学習制御）は、１トリップ（１回のエンジン１５０の始動から停止まで）、１回のみ実行する。

なお、この１回のＩＳＣ学習制御の実行を、完全暖気後の最初の安定したアイドル時に実行する。なお、完全暖気後の最初の安定したアイドル時であることは、エンジン冷却水温が十分に上昇したこと等に基づいて判断される。

この変形例によると、ＩＳＣ学習制御を実行していることを、ドライバーが認知し難くするようにできる。

＜第３の変形例＞
以下、図５を参照して、本発明の実施の形態の第３の変形例について説明する。この変形例は、上述した実施の形態に加えて、以下のような特徴を備える。

車両の走行時においてドライバーがアクセルペダルを踏まなくなると、エンジン１５０はアイドル状態に移行する。この移行過程において、エンジン１５０の回転数がアイドル目標回転数に到達する前（図５の時刻ｔ（２）の直後）に、途中でスロットルバルブ１１２を閉じるのを中止して点火効率を低下させてエンジン１５０からのトルクを低下させてトルクダウンを実現する。アイドル状態に移行した後において、点火効率を徐々に元に戻す（点火効率を上昇させる）。

この変形例によると、ＩＳＣ学習制御を実行していることを、ドライバーが認知し難くするようにできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の制御ブロック図である。 図１のエンジンＥＣＵで実行されるＩＳＣ学習制御のプログラムの制御構造を表わすフローチャートである。 ＩＳＣ学習制御時におけるタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に関するタイミングチャートである。

符号の説明

１００ エンジンＥＣＵ、１０２Ａ 第１の空燃比センサ、１０２Ｂ 第２の空燃比センサ、１０４ エアーフローメータ、１０６ 水温センサ、１０８ 排気通路、１１０ 吸気通路、１１２ スロットルバルブ、１１４ スロットルモータ、１１６ スロットルポジションセンサ、１１８ エアクリーナ、１２０Ａ 第１の三元触媒コンバータ、１２０Ｂ 第２の三元触媒コンバータ、１２２ 冷却水通路、１２４ シリンダブロック、１２６ インジェクタ、１２８ ピストン、１３０ クランクシャフト、１５０ エンジン、１５２ 吸気系、１５４ 排気系、１６０ アクセルペダル開度センサ。

Claims (4)

1. トルクディマンド型の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の状態が予め定められたＩＳＣ学習開始条件を満足すると、前記内燃機関への吸入空気量を調整するスロットルバルブの流量特性を学習するための学習制御手段と、
   前記スロットルバルブの流量特性を学習している間において、前記内燃機関の回転数が変化しないように、少なくとも充填効率、出力トルクおよび内燃機関回転数の間に成立する関係を用いたトルクディマンド制御を実行するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記内燃機関の充填効率を変化させて、前記スロットルバルブ開度を変化させるための充填効率制御手段と、
   前記内燃機関の充填効率が変化したときにおいて、前記内燃機関の点火時期を変化させて、前記内燃機関の回転数が変化しないように、前記内燃機関の点火時期を制御するための点火時期制御手段とを含む、制御装置。
2. 前記点火時期制御手段は、点火時期に対応する点火効率が限界効率に到達するまでは、前記内燃機関の充填効率が増加したときにおいて、点火効率を低下させるために前記点火時期を遅角させるための手段を含む、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記点火時期制御手段は、点火時期に対応する点火効率が限界効率に到達すると、前記内燃機関の充填効率が減少したときにおいて、点火効率を上昇させるために前記点火時期をＩＳＣ学習制御開始時の点火時期まで進角させるための手段を含む、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記点火時期制御手段は、現実の充填効率を用いて点火時期を算出するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。

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