JP2010090719A - 内燃機関の回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの回転数制御装置において、アイドル回転数フィードバック制御中に、クラッチが断状態から半クラッチ状態に操作され、エンジン回転数が低下することによりエンジン回転数に係る補正値が変更されてしまうことにより発生する不都合を解消する。
【解決手段】手動変速機を有する車両に搭載され、アイドル回転数フィードバック制御を行うエンジンの回転数制御装置において、アイドル回転数フィードバック制御の終了時に（ＳＴ１）、半クラッチ検出スイッチが半クラッチ状態であること検出している場合（ＳＴ２：ＹＥＳ）、その時のスロットル弁４に係る補正値を破棄して、当該半クラッチ状態を検出する直前のエンジン回転数に係る補正値を非アイドル回転数フィードバック制御時の補正値として設定する（ＳＴ３）。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動力伝達系にクラッチが設けられた車両に搭載される内燃機関の回転数制御装置に関する。

ガソリンエンジンなどの内燃機関では、アイドル状態での運転状態が排ガスの状態や燃費に大きく影響する。このため、そのような内燃機関を搭載する車両では、エンジンのアイドル回転数が所定の目標回転数に収束するようにフィードバック制御するアイドル回転数制御装置（ＩＳＣ）を搭載している。

従来より知られるアイドル回転数制御装置は、所定のアイドル回転数フィードバック制御の実行条件成立時に、エンジンの状態を表わすパラメータ、例えばエンジン冷却水温等、に基づいて目標アイドル回転数を設定する。そして、この目標アイドル回転数と実際のエンジン回転数との偏差を検出し、この偏差に基づいて得られる演算結果に応じてスロットル弁の開度を制御してエンジン回転数を目標回転数に近づくように制御する（例えば特許文１，２を参照。）。
特開平５−３１２０７６号公報 特開平３−１８２６６３号公報

ところで、ＩＳＣなどエンジンの回転数制御装置を搭載した車両のうち、変速機がマニュアルタイプの車両では、次のような問題があった。

すなわち、車両が停車してアイドル回転数フィードバック制御が実行されているときに、発進のために、クラッチが断状態から半クラッチ状態に操作されると、エンジンに負荷がかかることでエンジン回転数が目標回転数より一時的に大きく低下してしまうことがある。そうなると、アイドル回転数制御装置は、スロットル弁の開度を補正するための補正値を開き側へ大きく変更し、エンジン回転数を目標回転数に近づけようとする。そして、そのまま車両が走り出すとアイドル回転数フィードバック制御は終了して、エンジン回転数はオープンループ制御（非アイドル回転数フィードバック制御）されるものの、開き側へ大きく変更された上記補正値（以下この補正値を「補正値α」という。）はそのオープンループ制御でも使用されることになる。

この補正値αは、再び車両が停車するなどして、アイドル回転数フィードバック制御が再開されるまで引き継がれ、この間、エンジン回転数は不必要に高めに制御されてしまう。

車両の加速時や一定速度で巡航中はさほど問題ではないが、車両が減速するときには、不必要に高いエンジン回転数によって運転者が違和感を感じることがある。また、その不必要に高いエンジン回転数が原因で燃費が悪化するおそれもある。

本発明は、上記問題点に鑑みて創案されたものであり、目標アイドル回転数と、実際の内燃機関回転数とに基づいて内燃機関を目標アイドル回転数に近づけるアイドル回転数フィードバック制御を行う内燃機関の回転数制御装置において、アイドル回転数フィードバック制御中に、クラッチが断状態から半クラッチ状態に操作され、内燃機関回転数が低下することにより内燃機関回転数に関わる補正値が変更されたとしても、アイドル回転数フィードバック制御の終了後に内燃機関回転数が不必要に高くなることを抑制する内燃機関の回転数制御装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための手段として、本発明の内燃機関の回転数制御装置は、以下のように構成されている。すなわち、本発明の内燃機関の回転数制御装置は、手動変速機を有する車両に搭載され、目標アイドル回転数と実アイドル回転数とに基づいて、実アイドル回転数を目標アイドル回転数に近づけるアイドル回転数フィードバック制御を行うものを前提としており、半クラッチ状態を検出する半クラッチ検出手段と、アイドル回転数フィードバック制御の終了時に、前記半クラッチ検出手段が半クラッチ状態であることを検出している場合、その時の内燃機関回転数に係る補正値を破棄して、当該半クラッチ状態を検出する直前の内燃機関回転数に係る補正値を非アイドル回転数フィードバック制御時の補正値として設定する補正値設定手段と、を備えることを特徴としている。

かかる構成を備える内燃機関の回転数制御装置によれば、アイドル回転数フィードバック制御の終了時に、半クラッチ検出手段が半クラッチ状態であること検出していれば、その時の内燃機関回転数に係る補正値が破棄されて、当該半クラッチ状態が検出される直前の内燃機関回転数に係る補正値が非アイドル回転数フィードバック制御時の補正値として設定されるので、アイドル回転数フィードバック制御中に、クラッチが断状態から半クラッチ状態に操作され、内燃機関回転数が低下することにより上記補正値が回転数上昇側に変更されても、アイドル回転数フィードバック制御の終了後に内燃機関の回転数が不必要に高くなる現象は抑制される。なお、半クラッチ状態が検出される直前は、半クラッチ状態により内燃機関に負荷が掛かって回転数が落ちる直前であることが望ましい。車種に応じて異なるが、例えば半クラッチ検出時より０．１秒〜１．０秒前とすることができる。

本発明に係る内燃機関の回転数制御装置によれば、アイドル回転数フィードバック制御中に、クラッチが断状態から半クラッチ状態に操作され、内燃機関の回転数が低下することにより内燃機関の回転数に係る補正値が回転数上昇側に変更されても、アイドル回転数フィードバック制御の終了後に内燃機関の回転数が不必要に高くなる現象は抑制される。

以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関の回転数制御装置（以下単に「回転数制御装置」ともいう。）について図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態に係る回転数制御装置としては、アイドル回転数を目標アイドル回転数に収束させるようスロットル弁の開度によりエンジンへの吸入空気量を調整するものを例に挙げて説明する。なお、本実施形態における回転数制御装置は、駆動力伝達系にクラッチが設けられた車両、つまり、手動変速機を有する車両に搭載される。

図１は、本実施形態に係る回転数制御装置の概要を示す構成図である。図１において、エンジン１には吸気管２と排気管３とが接続されている。吸気管２にはスロットル弁４が設けられており、スロットル弁４の開度はスロットルアクチュエータ５の駆動により制御される。また、このスロットル弁４にはスロットル開度センサ６が配設され、吸気管２のサージタンク７には吸気圧センサ８が配設されている。

シリンダ９内にはピストン１０が配設され、ピストン１０上方の燃焼室１３は、吸気弁１４及び排気弁１５を介して前記吸気管２および排気管３に連通している。また、シリンダ９には、冷却水温を検出するための水温センサ２１が配設されている。エンジン１の吸気ポート１７には、気筒毎に電磁駆動式のインジェクタ１８が設けられており、インジェクタ１８は図示しない燃料タンクから供給される燃料（ガソリン）を噴射する。シリンダヘッド１２には点火プラグ１９が配設されている。燃焼に伴う図示しないクランク軸の回転は回転数センサ２０により検出される。

また、この回転数制御装置が搭載されている車両には、半クラッチ状態を検出する半クラッチ検出手段が設けられている。この半クラッチ検出手段３０は、例えば図２に示すように、クラッチペダル３１のペダルレバー３２の片側方に延設されたスイッチ押圧バー３３と、クラッチペダルが半クラッチ位置にあるとき、つまり、半クラッチ状態のときに、上記スイッチ押圧レバー３３によって上方押圧されてスイッチオンとなる半クラッチ検出スイッチ３４とを備えるものが採用されている。上記半クラッチ検出スイッチ３４としては種々のものを使用することが可能であるが、本実施形態では、図示するような、ローラプランジャ型リミットスイッチが使用されている。なお、クラッチペダル３１のクラッチ断状態は既知のロワ側スイッチ３６（図２において不図示）によって検出され、クラッチペダル３１のクラッチ接続状態は図示しない既知のアッパー側スイッチ３５（図２において不図示）によって検出される。上記いずれのスイッチ３４〜３６の検出信号も後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）４０に入力されるように構成されている。

なお、半クラッチ状態を検出する半クラッチ検出手段には、上記したものに限定されず、種々のものを採用することができる。例えば、特開平５−３１２０７６号公報に開示されているように、スロットル弁４の開度を上げてエンジンへの空気吸入量を増加させたにもかかわらず、回転数センサ２０から検出されるエンジン回転数が増加しなかった場合に、これを後述のＥＣＵ４０により半クラッチ状態として検出することも可能である。

図１におけるＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ４０には、既述したスロットル開度センサ６、吸気圧センサ８、回転数センサ２０、水温センサ２１、半クラッチ検出スイッチ３４、アッパー側スイッチ３５、ロワ側スイッチ３６などからの検出信号が入力される。また、ＥＣＵ４０には既知の車速センサ２２からの車速検出信号、シフトレバーのニュートラル位置を検出するギヤスイッチ３７からの検出信号も入力されるようになっている。ＥＣＵ４０はそれらの各検出信号に基づいてスロットル開度、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、半クラッチ状態、クラッチ接続状態、クラッチ断状態および車速を検知する。そしてＥＣＵ４０は、ＲＯＭ内のプログラムに従い各種演算を行い、その時々のエンジン運転状態に基づいて最適なる燃料噴射量、点火時期、吸入空気量を演算し、その演算結果に対応する制御信号によりインジェクタ１８、点火プラグ１９、スロットルアクチュエータ５の駆動を制御する。

ＥＣＵ４０は、アイドル回転数フィードバック制御（以下単に「フィードバック制御」ともいう。）の実行条件が成立すると、目標アイドル回転数と実エンジン回転数との偏差を検出し、この偏差に基づいて得られる演算結果に応じてスロットルアクチュエータ５を駆動してスロットル弁４の開度を制御しエンジン１を目標回転数に近づける制御を行う。なお、本実施形態では、上記フィードバック制御の実行条件として、下記（１）および（２）が設定されている。（１）スロットル弁の開度が所定開度以下（アイドリング時の吸入空気量に満たない吸入空気量となる開度以下）であること。（２）クラッチ断状態、ギヤがニュートラル状態又は車速がゼロであること。

ＥＣＵ４０は、上記（１）および（２）のアイドル回転数フィードバック制御の実行条件を何れも満たしているとき、エンジン回転数が目標アイドル回転数（例えば７００ｒｐｍ）から所定値以上外れると（例えば６８０ｒｐｍ以下、７２０ｒｐｍ以上）、目標アイドル回転数に近づけるために、スロットル弁４の開度に係る補正値（例えばスロットルアクチュエータ５に対する駆動信号の制御Ｄｕｔｙのオンオフ比の補正値（％））を変更する。なお、スロットル弁４の開度に係る補正値はエンジン回転数に係る補正値の１つである。

また、ＥＣＵ４０は、フィードバック制御の実行条件が不成立となり、フィードバック制御を終了してエンジン回転数の非フィードバック制御に移行するときは、後述する場合を除き原則としてフィードバック制御終了時のスロットル弁４の開度に係る補正値（以下単に「補正値」ともう。）を、この後のエンジン回転数制御（非アイドル回転数フィードバック制御）に用いる。

ところで、ＥＣＵ４０は、時々刻々と変化する補正値を時刻情報とともに一定期間ＥＣＵ４０のバックアップＲＡＭの所定領域に保存する。そして、半クラッチ状態を検出したときに、その半クラッチ状態検出直前（例えば半クラッチ状態検出時の１秒前）の補正値を上記所定領域から読み出してバックアップＲＡＭの他の領域に保存する。そして、ＥＣＵ４０は、フィードバック制御終了時に半クラッチ状態を検出した場合、フィードバック制御終了時の補正値を破棄し、当該半クラッチ状態を検出する直前の上記補正値をこの後のエンジン回転数制御（非アイドル回転数フィードバック制御）時の補正値として設定する。

次に、本発明の実施の形態に係る回転数制御装置によるフィードバック制御等について図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳＴ１において、ＥＣＵ４０は、フィードバック制御の実行条件が成立から不成立に変化したか否かを判定する。例えば、フィードバック制御の実行条件の成立中に、ギヤがニュートラル状態から非ニュートラル状態となり、クラッチが断状態でなくなり、且つ、車両が動き出すと、ＥＣＵ４０は、フィードバック制御の実行条件が成立から不成立に変化したと判定する。ステップＳＴ１において、肯定判定を行った場合は処理を次ステップＳＴ２に進め、否定判定を行った場合は、このサブルーチンを一旦抜ける。

ステップＳＴ２において、ＥＣＵ４０は、半クラッチ検出スイッチ３４からの検出信号に基づいて、半クラッチ状態を検出しているか否かを判定する。ここで、肯定判定を行った場合は処理をステップＳＴ３に進め、否定判定を行った場合は、処理をステップＳＴ４に進める。

ステップＳＴ３において、ＥＣＵ４０は、現在の補正値を破棄し、ＥＣＵ４０のバックアップＲＡＭに保存されている補正値（ステップＳＴ２での半クラッチ状態を検出する直前の補正値）を新たに補正値として設定し、この後のエンジン回転数制御において新たに設定した補正値を使用する。

ステップＳＴ４において、ＥＣＵ４０は現在の補正値を変更することなくこの後のエンジン回転数制御（非アイドル回転数フィードバック制御）にもその補正値を継続して使用する。

つぎに、上記処理動作を実行する回転数制御装置を搭載した車両の走行例を図４に基づいて説明する。

時刻ｔ０においては、車両の車速がゼロとなっている。このとき、アイドル回転数フィードバック制御の実行条件が成立しているものとする。

時刻ｔ１において、運転者の操作によりクラッチペダル３１がクラッチ断位置から半クラッチ位置に操作されている。この時、ＥＣＵ４０は、半クラッチ検出スイッチ３４からの検出信号に基づいて半クラッチ状態を検出するとともに、この検出直前（例えば１秒前）の補正値をバックアップＲＡＭの所定領域から読み出してバックアップＲＡＭの他の領域に保存する。なお、記憶資源節約のため、前記他の領域に既に保存されている補正値は上書きされ、常に最新の補正値のみが保存されることが望ましい。

時刻ｔ２において、車両が走り出している。この時、ＥＣＵ４０は、車両が走り出したことを車速センサ２２からの車速検出信号に基づいて検出し、アイドル回転数フィードバック制御の実行条件が成立から不成立に変化したと判定し（ＳＴ１：ＹＥＳ）、フィードバック制御を終了（ＩＳＣ Ｆ／Ｂ制御終了）して、非アイドル回転数フィードバック制御を開始する。この時（時刻ｔ２の時）、ＥＣＵ４０は、継続して半クラッチ状態を検出しているので（ＳＴ２：ＹＥＳ）、現在の補正値（６０％）を破棄し、ＥＣＵ４０のバックアップＲＡＭに保存している、当該半クラッチ状態を検出する直前の補正値Ｐ（２５％）を非アイドル回転数フィードバック制御時に使用する補正値として設定する。その後は、アイドル回転数フィードバック制御の実行条件が成立するまで、設定された補正値（２５％）が使用される。

その後、車両は減速して、図示しないスロットル開度が所定開度以下となり、時刻ｔ３においてクラッチ断状態が検出されると、ＥＣＵ４０は、フィードバック制御の実行条件が成立したと判定して、非アイドル回転数フィードバック制御からフィードバック制御に移行し（ＩＳＣ Ｆ／Ｂ制御開始）、時刻ｔ４において車両は停車する。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、フィードバック制御中に、クラッチが断状態から半クラッチ状態に操作され、エンジン回転数が低下することにより補正値が変更されたとしても、車両が走り出して非アイドル回転数フィードバック制御に移行するときには、半クラッチ状態を検出する直前の補正値（２５％）が使用され、従来のように、大きく開き側に変更された補正値（６０％；図４の２点鎖線参照。）は使用されない。その結果、エンジン回転数は、従来のエンジン回転数（図４の２点鎖線参照）のように、不必要に高くなることはない。

既述した実施の形態では、スロットルアクチュエータを用い、スロットル弁の開度を電子制御することによりアイドル運転時における吸入空気量を制御したが、これに代えて、吸気管にバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路に絞り弁（いわゆる、ＩＳＣ弁）を設け、アイドル運転時にこの絞り弁の開度を調節して吸入空気量を制御するようにしてもよい。この場合にも、既述の優れた効果が同様に得られる。

本発明は、例えば、駆動力伝達系にクラッチが設けられた自動車に搭載されるエンジンの回転数制御装置に適用することが可能である。

本発明の実施の形態におけるエンジン制御装置の概要を示す構成図である。 本発明の実施の形態におけるクラッチペダルおよびクラッチ検出手段の例を示した斜視図である。 本発明の実施の形態におけるエンジンの回転数制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるエンジンの回転数制御装置を搭載した車両のクラッチ接続状態、エンジン回転数、補正値および車速を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
３０ 半クラッチ検出手段
３３ スイッチ押圧レバー
３４ 半クラッチ検出スイッチ
４０ ＥＣＵ

Claims (1)

1. 手動変速機を有する車両に搭載され、目標アイドル回転数と実アイドル回転数とに基づいて、実アイドル回転数を目標アイドル回転数に近づけるアイドル回転数フィードバック制御を行う内燃機関の回転数制御装置において、
   半クラッチ状態を検出する半クラッチ検出手段と、
   アイドル回転数フィードバック制御の終了時に、前記半クラッチ検出手段が半クラッチ状態であることを検出している場合、その時の内燃機関回転数に係る補正値を破棄して、当該半クラッチ状態を検出する直前の内燃機関回転数に係る補正値を非アイドル回転数フィードバック制御時の補正値として設定する補正値設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の回転数制御装置。

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