JP2011080480A - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】学習を伴うアイドルスピードコントロールと大気圧の推定とを行う車両用エンジンの制御装置において、不適切な学習を防止する。
【解決手段】吸気通路のバイパス通路に設けられたＩＳＣバルブを備えた車両用エンジンに設けられる制御装置である。制御装置は、吸気圧に基づいて大気圧を推定する大気圧推定部５２と、目標開度に関する学習値と大気圧の推定値とに基づいてアイドル時のＩＳＣバルブの目標開度を決定する目標開度決定部６５と、アイドル時にＩＳＣバルブの開度が前記目標開度となるようにＩＳＣバルブを制御する開度変更部６１と、アイドル時のエンジン回転速度が所定値となるように前記学習値を更新する学習部５５と、予め定められた所定条件のときに学習部５５の学習を禁止する学習禁止部６０と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用エンジンの制御装置に関する。

従来から、吸気通路に設けられたバイパス通路と、バイパス通路内に配置されたバルブ、すなわちアイドルスピードコントロール（Ｉｄｌｅ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ。以下、ＩＳＣという）バルブとを備えた車両用エンジンが知られている。このエンジンでは、アイドル時にＩＳＣバルブの開度を制御することによって吸入空気量が調整され、エンジン回転速度が一定に保たれる。以下、この制御のことを単にＩＳＣと称することとする。

ＩＳＣバルブは、エンジン回転速度が所定値になるようにフィードバック制御される。ところで、エンジンの個々の特性のばらつき、またはエンジンの経年変化等により、ＩＳＣバルブの開度が同一であってもアイドル回転数が異なってしまう場合がある。そこで、フィードバック制御の安定化等を目的として、経年変化等の影響を考慮した補正値を学習値として学習し、ＩＳＣバルブのフィードバック制御にその学習値を利用することが提案されている。なお、学習値はフィードバック制御の結果に基づいて適宜更新される。

車両用エンジンは、車両の移動に伴い、大気圧の異なる場所で運転される場合がある。例えば、車両が山頂付近を走行する場合には、大気圧は低くなる。大気圧が異なると、吸入空気の密度が異なる。ＩＳＣバルブの開度が同一であっても、吸入空気の密度が小さければエンジン回転速度は小さくなり、逆に、吸入空気の密度が大きければエンジン回転速度は大きくなる。このように、エンジン回転速度は大気圧に依存する。従来から、エンジンの吸気圧を検出するセンサとは別に大気圧を検出するセンサを設け、そのセンサによって検出された大気圧を用いてＩＳＣバルブの目標開度を補正する技術が知られている。

しかし、大気圧を検出する専用のセンサを設けることとすると、エンジンのコストアップを招く。そこで、センサを用いて大気圧を直接検出する代わりに、エンジンの吸気圧から大気圧を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１−１５９４４７号公報

ところが、大気圧は常に正確に推定できるとは限らない。運転条件によっては、大気圧を正確に推定できない場合がある。そのような場合にまで学習を行ったのでは、学習値が不適切な値に変更されてしまい、アイドル運転を適切に行うことが難しくなる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、学習を伴うＩＳＣと大気圧の推定とを行う車両用エンジンの制御装置において、アイドル運転の適正化を図ることにある。

本発明に係る制御装置は、吸気通路と、前記吸気通路に設けられた第１スロットル弁と、前記第１スロットル弁をバイパスするように前記吸気通路に接続されたバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた第２スロットル弁と、を備えた車両用エンジンに設けられる制御装置である。この制御装置は、前記吸気通路における前記第１スロットル弁よりも下流側の圧力を検出する吸気圧検出手段と、前記吸気圧検出手段によって検出された圧力に基づいて大気圧を推定する大気圧推定手段と、目標開度に関する学習値と前記大気圧推定手段によって推定された大気圧とに基づいて、アイドル時の前記第２スロットル弁の目標開度を決定する目標開度決定手段と、アイドル時に前記第２スロットル弁の開度が前記目標開度となるように前記第２スロットル弁を制御するアイドルスピードコントロール手段と、アイドル時の前記エンジンの回転速度が所定値となるように前記学習値を更新する学習手段と、予め定められた所定条件のときに、前記学習手段による前記学習値の更新を禁止する学習禁止手段と、を備えている。

本発明によれば、学習を伴うＩＳＣと大気圧の推定とを行う車両用エンジンの制御装置において、無駄な学習を防止することができる。

自動二輪車の側面図である。 エンジンおよび制御装置の構成を表すブロック図である。 ＩＳＣに関する制御ブロック図である。 スロットル開度とエンジン回転数とで特定される高負荷領域を表すグラフである。

本発明に係る車両用エンジンの制御装置は、例えば図１に示すような自動二輪車１のエンジン８を制御する装置である。図１に示す自動二輪車１はいわゆるスクータ型の自動二輪車であるが、自動二輪車１はスクータ型以外の自動二輪車であってもよい。また、本発明に係る制御装置の制御対象となる車両用エンジンは、自動二輪車用のエンジンに限定されず、例えばＡＴＶ、自動車等の他の車両用のエンジンであってもよい。

自動二輪車１は、車体フレーム６と、車体フレーム６に支持されたエンジン８と、車体フレーム６に支持された前輪４および後輪９とを備えている。また、自動二輪車１は、ハンドル２およびシート３を備えている。エンジン８は空冷式のエンジンであってもよいが、ここではエンジン８は水冷式のエンジンである。

図２はエンジン８および制御装置１０の構成を表すブロック図である。エンジン８は、燃焼室１６と、点火装置１７と、吸気弁２５と、排気弁２９とを備えている。また、エンジン８は吸気通路２０および排気通路１８を備えており、吸気通路２０にはスロットル弁２２が設けられている。吸気通路２０のスロットル弁２２の上流側にはエアクリーナ２６が配置され、吸気通路２０のスロットル弁２２の下流側には燃料噴射弁２１が取り付けられている。

吸気通路２０には、バイパス通路２３が設けられている。バイパス通路２３は、吸気通路２０のスロットル弁２２の上流側部分と下流側部分とを連通している。バイパス通路２３には、ＩＳＣバルブ２７が設けられている。ＩＳＣバルブ２７は、バイパス通路２３を流れる空気の量を制御するバルブである。ＩＳＣバルブ２７の具体的構成は何ら限定されず、例えば、ＩＳＣバルブ２７はデューティソレノイドバルブ等によって構成されていてもよい。

制御装置１０は、ＥＣＵ４２と各種のセンサとを備えている。制御装置１０は、スロットル弁２２の開度を検出するスロットルセンサ２４と、吸気通路２０のスロットル弁２２の下流側部分の圧力を検出する吸気圧センサ４０と、エンジン回転速度を検出するためのクランクパルスセンサ３６と、冷却水の温度を検出する温度センサ３８と、を備えている。

制御装置１０が実行するＩＳＣは、アイドル時にエンジン回転速度を所定値に保つ制御である。アイドル時には、スロットル弁２２は全閉状態に設定され、エンジン回転速度が所定値になるようにＩＳＣバルブ２７の開度が制御される。なお、スロットル弁２２の全閉状態とは、必ずしも吸気通路２０を流れる空気の量が零になることを意味する訳ではない。スロットル弁２２が全閉状態になった場合に、ある程度の量の空気がスロットル弁２２を通過するようになっていてもよい。

ＥＣＵ４２は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等を備えており、それらにより、以下に説明する制御システム５０が構築される。図３に示すように、制御システム５０は、エンジン８の冷却水の温度（以下、水温という）に基づいてＩＳＣバルブ２７の基本開度を算出する基本開度算出部５１を備えている。基本開度算出部５１には水温と基本開度との対応関係が予め記憶されている。温度センサ３８から基本開度算出部５１に水温が入力されると、基本開度算出部５１はその水温に対応する基本開度を求め、その基本開度を出力する。

また、制御システム５０は、吸気圧に基づいて大気圧を推定する大気圧推定部５２を備えている。吸気圧センサ４０から大気圧推定部５２に吸気圧が入力されると、大気圧推定部５２は大気圧の推定値を算出し、その推定値を出力する。

大気圧推定部５２が行う推定の具体的方法は何ら限定されず、従来から公知の各種の方法を採用することができる。例えば、エンジン始動時の吸気圧の値を大気圧の推定値としてもよい。また、排気行程における吸気圧の値を大気圧の推定値としてもよい。また、例えば特開２００８−１９７４２号公報に開示された以下のような方法を採用することができる。この方法では、所定の基準大気圧下において予め測定されたスロットル開度とエンジン回転速度と吸気圧との対応関係に関する対応関係データを参照して、大気圧推定期間中に検出された実スロットル開度および実エンジン回転数に対応する基準吸気圧ｐを取得する。予め定められた基準大気圧をＰとし、大気圧推定期間中に検出された実吸気圧をｐａとする。これら基準吸気圧ｐ、基準大気圧Ｐ、および実吸気圧ｐａを用いて、下記式により実大気圧Ｐａを算出する。この実大気圧Ｐａが大気圧の推定値となる。
Ｐａ＝ｐａ×（Ｐ／ｐ）

大気圧推定部５２から出力された大気圧の推定値は補正係数算出部５３に送られ、補正係数算出部５３はこの推定値に基づいて補正係数を算出する。

制御システム５０は学習部５５を備えている。学習部５５は、エンジン８の個々の特性、ＩＳＣバルブ２７の個々の特性、およびそれらの経年変化等を考慮した補正値、すなわち学習値を算出する。学習部５５が算出した学習値は、ＥＥＰＲＯＭ等からなるメモリ５６に保存される。

第１補正部５４は、基本開度算出部５１から基本開度を受け、メモリ５６から学習値を読み込む。第１補正部５４は、基本開度と学習値とに基づいて第１補正開度を算出する。例えば、第１補正部５４は、基本開度と学習値とを加算することによって第１補正開度を算出する。

制御システム５０は、エンジン回転速度を所定値にするためのフィードバック制御を行うフィードバック制御部５８を備えている。フィードバック制御部５８はクランクパルスセンサ３６から信号を受け、エンジン回転速度と目標エンジン回転速度との差を算出し、その差をなくすために必要な補正値を算出する。この補正値はフィードバック制御部５８から第２補正部５７に送られる。なお、上記補正値は学習部５５にも送られ、学習部５５は上記補正値に基づいて学習値を更新する。言い換えると、学習部５５は、フィードバック制御の結果である上記補正値に基づいて学習を行う。

第２補正部５７は、第１補正部５４から第１補正開度を受けるとともに、フィードバック制御部５８から補正値を受ける。第２補正部５７は、第１補正開度と上記補正値とに基づいて第２補正開度を算出する。詳しくは、第２補正部５７は、第１補正開度と上記補正値とを加算することによって第２補正開度を算出する。

第３補正部５９は、第２補正部５７から第２補正開度を受け、補正係数算出部５３から補正係数を受ける。第３補正部５９は、第２補正開度に補正係数を乗算することにより、目標開度を算出する。算出された目標開度は開度変更部６１に出力される。開度変更部６１は、ＩＳＣバルブ２７を駆動し、ＩＳＣバルブ２７の開度を上記目標開度に変更する。

なお、符号６５は、アイドル時のＩＳＣバルブ２７の目標開度を決定する目標開度決定部である。開度変更部６１は、ＩＳＣバルブ２７を制御する制御手段に対応する。

以上のように、学習部５５はＩＳＣバルブ２７のフィードバック制御の結果に基づいて学習を行う。フィードバック制御では、大気圧の推定値が用いられる。そのため、大気圧の推定値が誤っている場合、学習部５５は誤った学習をしてしまうことになる。そのような誤った学習を防止するため、制御システム５０は、所定条件のときに学習部５５の学習を禁止する学習禁止部６０を備えている。

上記所定条件は、大気圧の推定値が誤っている蓋然性の高いときに充足される条件である。言い換えると、上記所定条件は、大気圧を正確に推定できていない可能性の高い場合を表す条件である。次に、上記所定条件の例について説明する。

エンジン８の負荷が特定の負荷領域にある場合、大気圧の推定は不正確になりやすい。そこで学習禁止部６０は、エンジン８の負荷を推定する負荷推定部（図示せず）を備え、この負荷推定部によって推定される負荷が特定の負荷領域にあると、学習部５５の学習を禁止するようにしてもよい。特定の負荷領域は適宜に設定することができ、特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、スロットル開度ＴＨとエンジン回転速度ＲＥとで特定される運転ポイントが、所定の特性曲線７１よりも上側の領域、すなわち高負荷領域７０にある場合に、学習部５５の学習を禁止するようにしてもよい。この場合、高負荷領域７０が特定の負荷領域となる。また、他の例として、吸気圧とエンジン回転速度とで特定される運転ポイントが所定の高負荷領域にある場合に、学習部５５の学習を禁止するようにしてもよい。ただし、これらの例は特定の負荷領域の具体例の一部に過ぎず、特定の負荷領域として他の負荷領域を選定してもよいことは勿論である。

大気圧の推定は繰り返し実行されるが、推定値がばらつく場合、大気圧の推定は不正確である可能性が高い。そこで学習禁止部６０は、大気圧の推定値の変動量を検出する変動量検出部（図示せず）を備え、上記変動量が所定量以上になると、学習部５５の学習を禁止してもよい。例えば、学習禁止部６０は、連続して推定した所定数の大気圧推定値について、その最大値と最小値との差が所定値以上の場合、学習部５５の学習を禁止するようにしてもよい。

大気圧の推定は繰り返し実行されるが、一定期間の間、推定が実施されなかった場合、その状態で行われる学習は不正確となる可能性が高い。そこで、学習禁止部６０は、大気圧の推定の実施状況を監視する監視部（図示せず）を備え、一定期間の間、大気圧の推定が実施されない場合に、学習部５５の学習を禁止するようにしてもよい。なお、上記一定期間は、適宜に設定することができる。例えば、最後の推定の実施から所定時間が経過すると、学習を禁止するようにしてもよい。また、例えば、最後の推定の実施時からのエンジンの累積回転数が所定回転数以上になると、学習を禁止するようにしてもよい。

大気圧の推定には、吸気圧センサ４０により検出された吸気圧が用いられる。吸気圧センサ４０が故障した場合、大気圧の推定は不正確となる。また、大気圧推定部５２自体が故障した場合、大気圧の推定は不正確となる。そこで学習禁止部６０は、吸気圧センサ４０または大気圧推定部５２の故障を検出する故障検出部（図示せず）を備え、吸気圧センサ４０または大気圧推定部５２が故障した場合に、学習部５５の学習を禁止するようにしてもよい。

なお、上記各条件は大気圧の推定値が誤っている蓋然性の高い条件の例に過ぎず、学習禁止部６０が他の条件に基づいて学習部５５の学習を禁止してもよいことは勿論である。

大気圧の推定値が誤っている可能性が高い場合、大気圧の推定を一時的に中止するようにしてもよい。その場合には、それ以前の推定値を利用すればよい。また、１気圧を大気圧と見なしてもよい。

大気圧の推定が一時的に不正確であったとしても、その後、推定を正確に行うことができるようになる場合がある。例えば、大気圧を正確に推定できない特定領域内のエンジン負荷で運転が行われていた場合に、その後、負荷が変化して大気圧を正確に推定できるようになることがある。また、大気圧の推定値にばらつきが大きく、大気圧を正確に推定できていない可能性が高い場合であっても、その後に推定値のばらつきが小さくなり、大気圧を正確に推定できることがある。学習禁止部６０は、前記所定条件になって学習部５５の学習を禁止した後、前記所定条件が満たされなくなった場合に、学習部５５の学習禁止を解除するようにしてもよい。すなわち、学習禁止部６０は、いったん学習部５５の学習を禁止した後、前記所定条件が満たされなくなると、学習部５５の学習を再開させるようにしてもよい。

１ 自動二輪車（車両）
８ エンジン（車両用エンジン）
１０ 制御装置
２０ 吸気通路
２２ スロットル弁（第１スロットル弁）
２３ バイパス通路
２７ ＩＳＣバルブ（第２スロットル弁）
４０ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
５０ 制御システム
５２ 大気圧推定部（大気圧推定手段）
５５ 学習部（学習手段）
６０ 学習禁止部（学習禁止手段）
６１ 開度変更部（制御手段）
６５ 目標開度決定部（目標開度決定手段）

Claims (6)

1. 吸気通路と、前記吸気通路に設けられた第１スロットル弁と、前記第１スロットル弁をバイパスするように前記吸気通路に接続されたバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた第２スロットル弁と、を備えた車両用エンジンに設けられる制御装置であって、
   前記吸気通路における前記第１スロットル弁よりも下流側の圧力を検出する吸気圧検出手段と、
   前記吸気圧検出手段によって検出された圧力に基づいて大気圧を推定する大気圧推定手段と、
   目標開度に関する学習値と前記大気圧推定手段によって推定された大気圧とに基づいて、アイドル時の前記第２スロットル弁の目標開度を決定する目標開度決定手段と、
   アイドル時に前記第２スロットル弁の開度が前記目標開度となるように前記第２スロットル弁を制御する制御手段と、
   アイドル時の前記エンジンの回転速度が所定値となるように前記学習値を更新する学習手段と、
   予め定められた所定条件のときに、前記学習手段による前記学習値の更新を禁止する学習禁止手段と、
   を備えた車両用エンジンの制御装置。
2. 車両走行中の前記エンジンの負荷を推定する負荷推定手段を更に備え、
   前記所定条件は、前記負荷推定手段によって推定される負荷が特定の負荷となることである、請求項１に記載の車両用エンジンの制御装置。
3. 前記所定条件は、前記大気圧推定手段によって推定された大気圧の値の変動量が所定量以上となることである、請求項１に記載の車両用エンジンの制御装置。
4. 前記所定条件は、前記大気圧推定手段による大気圧の推定が実施されない期間が所定期間以上となることである、請求項１に記載の車両用エンジンの制御装置。
5. 前記所定条件は、前記吸気圧検出手段または前記大気圧推定手段が故障することである、請求項１に記載の車両用エンジンの制御装置。
6. 前記学習禁止手段は、前記所定条件が満たされなくなると前記学習値の更新の禁止を解除する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の車両用エンジンの制御装置。

Images