JP2011094561A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドル状態が存在しない又はアイドル状態の機会が少ない車両において、定期的な空気量学習の機会以外に、ＥＴＣ特性変化の急変発生有無を判定して、ＥＴＣ特性をタイムリに学習し、エンジンの回転吹け上がり抑制・トルク実現精度向上を図ることができるエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの自動停止制御及び自動始動制御を行う制御装置であって、電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量の特性を記憶する特性記憶手段と、自動停止制御の際に、前記空気流量の特性が、前記弁開度に対して空気流量が増加する方向に変化したことを判定する特性変化判定手段４０５ｂと、判定結果に基づいて、前記空気流量の特性を補正することにより該空気流量の特性を学習する特性学習手段４０５ｃと、学習した空気流量の特性に基づいて、前記検出した空気流量が目標空気流量となるように、前記電制スロットル弁の弁開度を制御する電制スロットル弁制御手段４０７と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンの自動停止制御及び自動始動制御を行うエンジンの制御装置に係り、特に、燃費・運転性悪化を低減することができるエンジンの制御装置に関する。

これまでに、エンジンの燃費性能の向上や排気性能の向上を目的として、信号待ちなどの車両が停車したときに、車両の運転状態に基づいて、一時的にエンジンを自動停止させ、その後、ドライバのアクセル操作などで自動再始動させるアイドルストップ機能付き制御装置を備えた（アイドルストップ制御を行う制御装置を備えた）車両が実用化されている。

また、モータとエンジンにより車両を駆動するハイブリット車両においても、エンジンの自動停止制御を行う。具体的には、車両の走行中に、運転者が車両に要求する要求駆動力（要求駆動トルク）が所定値以下で、且つ、バッテリ充電のための発電運転が不要な場合等には、これまで駆動力源として作動していたエンジンを自動停止させる。その後、運転者の要求駆動力が所定値以上（例えばモータ発生トルク以上となったとき）、または、バッテリ充電が必要と判断されたときに、エンジンの回転軸に回転力を与え、自動的にエンジンを再始動させることが一般的に行われている。

すなわち、これまでの車両は、運転者がアクセル操作をしないシーンにおいても、エンジンのアイドル運転を継続していた。しかしながら、このようなハイブリット車両、及びアイドルストップ機能付き車両は、燃費性能の向上・排気性能の向上により不要なアイドル運転を実行しないことになる。

ここで、エンジンで発生する駆動力（エンジントルク）は、主としてエンジンに吸入される吸入空気量により決定される。具体的には、エンジンの制御装置は、目標とするエンジントルクに応じて、エンジンの吸気管に配置された電制スロットル弁（以下、ＥＴＣと称す）の弁開度を調整（制御）することで、吸入空気量(空気流量）すなわちエンジン発生トルクを制御する。

このような制御は以下に示すようにして行われる。具体的には、エンジンの制御装置は、要求駆動力に応じた目標エンジントルクを実現すべく、吸入空気量を演算する。一方、エンジンの制御装置は、ＥＴＣ開度と吸入空気量の関係をＥＴＣ特性（電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量の特性）を、予め装置内に記憶している。その後、演算された吸入空気量に基づいて、記憶したＥＴＣ特性を基準として、ＥＴＣ開度（弁開度）を決定（演算）する。この弁開度になるように、制御装置は、電気的信号をＥＴＣに入力し、ＥＴＣ開度の制御（調節）を行う。

ここで、ＥＴＣ特性は、機差及び経時劣化により変化する。そのため、エンジンの制御装置は、エンジンに備えられたエアフロセンサで検出された吸入空気量と、ＥＴＣ特性から得られるＥＴＣ開度に対する吸入空気量と、の相関関係から、記憶したＥＴＣ特性のずれ（ＥＴＣ開度と吸入空気量との関係のずれ）を学習（以下、空気量学習と称す）することがなされている。

エンジン回転数及び負荷が変化する過渡状態では、エアフロセンサで検出された吸入空気量は、吸気管容積による位相遅れが存在する。このため、ＥＴＣ開度と、吸入空気量との相関関係を精度良く確保する観点から、安定した運転状態、すなわちアイドル運転状態で、空気量学習が実行されるのが一般的である。

しかしながら、前述のようにアイドルストップ機能を有する車両においては、基本的にアイドル運転点が存在しないため、空気量学習の機会を確保することができない。これに対し、イグニッションスイッチをＯＮするたび（毎ＴＲＩＰ）に空気量学習が完了するまでアイドルストップ機能を禁止してしまうと燃費性能・排気性能に悪化を招くおそれがある。そこで、特許文献１では、空気量学習を毎ＴＲＩＰ実行するのではなく、アイドルストップ機能の実行回数・時間、暖機運転・始動回数等に応じて、空気量学習の機会を与えることで燃費・排気性能の悪化を低減することが提案されている。

特開２００５−３２５７９４号公報

ところで、制御装置は、空気量学習において、まず、初期にＥＴＣ特性に対して機差ばらつき分を補正する。その後、ブローバイガス混入等に起因するＥＴＣ空気通路部への異物（ガム質のデポジット）付着（以下デポ付着と称す）による特性変化分（一般的にはＥＴＣ開度に対し、通過空気が減少する方向）を主たる経年変化分として、このＥＴＣ特性を補正する。

ここでＥＴＣの空気通路部に堆積・付着した異物は、エンジンの運転状態の変化、または、振動・環境温度の変化等により不定期に剥れ落ちる（取り除かれる）こと、すなわちデポ剥がれが知られている。デポ付着による空気量減少分を学習値で増加側（すなわち弁開度を初期状態より開く側）に補正している状態で、デポ剥れが発生した場合、デポ付着に相当する学習値分の空気量が過多となり、結果的に、エンジンの回転吹け上がりやトルク実現精度の低下に起因することになる。

このように、デポ付着のように、経時的にＥＴＣ特性が変化する場合には、空気量学習を定期的に実行しても、ＥＴＣ特性の変化は緩やかであるので、制御装置はこの変化に対して充分に対応できる。しかしながら、デポ剥れのように、デポ付着に比べて一度期にかつ不定期にＥＴＣ特性が大きく変化する場合には、空気量学習を定期的に実行したとしても、ＥＴＣ特性の変化に合わせて対応することは難しい。その結果、次回定期的に実行される空気量学習の機会までは、学習されたＥＴＣ特性がアンマッチ状態となり、エンジンは、回転吹け上がり・トルク実現精度低下の状態を保持することになり、燃費性能、排気性能、および運転性能が損なわれるおそれがある。

本発明の目的は、不定期に発生するＥＴＣ特性変化によるエンジン性能悪化を鑑みてなされ、アイドル状態が存在しない又はアイドル状態の機会が少ないアイドルストップ機能付きの車両又はハイブリッド車両において、定期的な空気量学習の機会以外に、ＥＴＣ特性変化の急変発生の有無を判定して、ＥＴＣ特性をタイムリに学習し、エンジンの回転吹け上がり抑制・トルク実現精度向上を図ることができるエンジンの制御装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンに吸入される空気流量を制御する電制スロットル弁と、前記吸入された空気流量を検出する空気流量検出手段と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、を備えたエンジンの自動停止制御及び自動始動制御を行う制御装置であって、該制御装置は、前記電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量の特性を記憶する特性記憶手段と、前記自動停止制御の際に、前記空気流量の特性が、所定の弁開度に対して空気流量が増加する方向に変化したことを判定する、又は、前記空気流量の特性が急変したことを判定する特性変化判定手段と、該判定の結果に基づいて、前記空気流量の特性を補正することにより該空気流量の特性を学習する特性学習手段と、該学習した空気流量の特性に基づいて、前記検出した空気流量が目標空気流量となるように、前記電制スロットル弁の弁開度を制御する電制スロットル弁制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
前記空気量学習手段にて演算された学習値はエンジンに要求される目標トルクに応じてＥＴＣ開度を演算する目標ＥＴＣ開度演算手段に反映され、所望のＥＴＣ開度すなわち吸入空気量の制御を行う。

本発明によれば、アイドル状態が存在しない又はアイドル状態の機会が少ない車両において、定期的な空気量学習の機会以外に、ＥＴＣ特性をタイムリに学習し、エンジンの回転吹け上がり抑制・トルク実現精度向上を図ることができる。

本実施形態に係る筒内噴射エンジンの制御装置（エンジン制御ユニット）を含むエンジン制御システムの全体構成図。 エンジン制御ユニットの主要部を示した図。 本実施形態に係るエンジン制御ユニットにおける目標ＥＴＣ開度を演算するための制御ブロック図。 目標トルク−開口面積−ＥＴＣ開度の特性相関図。 経年劣化によるＥＴＣ特性の変化を説明するための図。 図５に示す経年劣化によるデポ付着の状態を説明するための図であり、（Ａ）は、初期状態、（Ｂ）は、デポ付着（ＥＴＣ詰まり状態）、（Ｃ）は、デポ剥がれ（詰まり解除の状態）を示した図。 本実施形態に係る空気量学習手段の一実施の形態を示した図。 本実施形態に係る空気量学習手段のフローチャート。 デポ付着時のアイドルストップ移行前におけるアイドル状態でのエンジン回転数挙動と、ＩＳＣＦ／Ｂ空気量の変化を示したタイムチャート。 エンジン運転中のある時点でデポ剥れが発生した場合における、アイドルストップ移行前におけるアイドル状態でのエンジン回転数挙動と、ＩＳＣＦ／Ｂ空気量の変化を示したタイムチャート。 イグニッションスイッチをＯＮする間（ＴＲＩＰ間）のアイドルストップ動作の一例を示したタイムチャート。 各区間における所定のタイミングのＩＳＣＦ／Ｂ空気量の記憶と特性変化判定域の算出の一例を示した図。 第二実施形態に係る空気量学習手段のフローチャート。 第二実施形態に係る空気量学習手段を用いたときのアイドルストップ移行前のエンジン回転数挙動によるＥＴＣ特性変化判定のタイムチャート。

［第一実施形態］
以下、図１〜１４を参照して、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る筒内噴射エンジンの制御装置（エンジン制御ユニット）を含むエンジン制御システム１００の全体構成図を示している。

このシステム１００はシリンダ２２９に導入される吸入空気は、エアクリーナ２２０の入口部２１９から取り入れられる。取り入れられた吸入空気は、エンジンの運転状態計測手段の一つであるエアフロセンサ（空気流量検出手段）２１８を通り、エアフロセンサ２１８で、吸入空気量（吸気流量）が計測される。さらに下流において、吸入空気は、吸気流量を制御する電制スロットル弁（ＥＴＣ）２２４が収容されたスロットルボディ２２１を通ってコレクタ２２３に入る。コレクタ２２３に吸入された空気は、エンジン２１３の各シリンダ２２９に接続された各吸気管２２５に分配された後、シリンダ２２９の燃焼室２２８に導かれる。

上述したように、エアフロセンサ２１８からは、吸気流量を表す信号がエンジン制御装置であるエンジン制御ユニット２１６に出力されるようになっている。スロットルボディ２２１には、ＥＴＣ２２４の弁開度を検出するエンジンの運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ２１７が取り付けられており、その信号もエンジン制御ユニット２１６に出力されるようになっている。エンジン制御ユニット２１６は、エンジンに要求される目標トルクを演算し、この目標トルクに基づき、スロットルボディ２２１に取り付けられたモータ２２２に駆動信号を出力し、ＥＴＣ２２４の弁開度を制御し、その結果として、吸入空気量を制御する。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク２０５から燃料ポンプ２０４により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ２０３により一定の圧力（例えば０．３ＭＰａ）に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ２０１でより高い圧力に二次加圧（例えば５ＭＰａ）されてコモンレールへ圧送される。

高圧燃料は各シリンダ２２９に設けられているインジェクタ２１４から、エンジン制御ユニット２１６の駆動信号に基づいて所定量・所定タイミングで燃焼室２２８に噴射される。燃焼室２２８に噴射された燃料は、同様にエンジン制御ユニット２１６により制御されたタイミングにおいて点火コイル２１１で高電圧化された点火信号により点火プラグ２１５で着火される。

また、排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ２０７は、カムシャフトの位相を検出するための信号をエンジン制御ユニット２１６に出力する。ここで、カム角センサは、吸気弁側のカムシャフトに取り付けてもよい。また、エンジンのクランクシャフトの回転数（エンジン回転数）と位相を検出するために、クランク角センサ（回転数検出手段）２３０をクランクシャフト軸上に設け、その出力をエンジン制御ユニット２１６に入力するようになっている。

さらに、排気管２０９中の触媒２１０の上流に設けられたＡ／Ｆセンサ２０８は、排気ガスを検出し、その検出信号がエンジン制御ユニット２１６に入力されるようになっている。

図２は、エンジン制御ユニット２１６の主要部を示している。図２に示すように、エンジン制御ユニット２１６は、ＭＰＵ３０２、ＲＯＭ３０１、ＲＡＭ３０３及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／Ｏ ＬＳＩ３０４等で構成されている。エンジン制御ユニット２１６は、エンジンの運転状態を計測（検出）する手段の一つであるクランク角センサ２３０、カム角センサ２０７、燃圧センサ２０６、スロットルセンサ２１７、アクセルセンサ２３１、空燃比センサ２０８、負圧センサ２２６、エアフロセンサ２１８などの各種センサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、高圧燃料ポンプ２０１のソレノイド、低圧燃料ポンプ２０４、インジェクタ２１４、点火コイル２１１、及び、電制スロットルモータ（ＥＴＣモータ）２２２に所定の制御信号を供給して燃料噴射量制御、点火時期制御、吸入空気量制御、及び高圧ポンプによる燃料圧力制御を実行するものである。

このようにエンジンには、各種のアナログセンサが設けられており、エンジン制御において、それぞれが制御対象に合わせてフィルタ・マスク等の信号処理によって加工されて用いられている。

また、エンジン制御ユニット２１６以外の制御ユニットで検出された運転者操作によるシフトレンジ情報５００、ハイブリット車両などでエンジン・モータ・バッテリ制御を統括する制御ユニットから、アイドルストップ実行（予告）要求５０１、エンジン制御としてアイドルストップ制御を禁止している状態を示すアイドルストップ禁止要求５０２などをＣＡＮ通信等のユニット間通信によりデータ送受信が行われる。

図３は、本実施形態に係るエンジン制御ユニット２１６における目標ＥＴＣ開度を演算するための制御ブロック図であり、エンジン制御ユニット２１６は、目標トルク演算手段４０１、ＥＴＣ開口面積演算手段４０２、ＩＳＣ制御空気量演算手段４０３、ＩＳＣ相当開口面積演算手段４０４、空気量学習手段４０５、目標ＥＴＣ開度演算手段４０６、及びＥＴＣ開度Ｆ／Ｂ制御手段４０７を備えている。

目標トルク演算手段４０１は、運転者により踏み込まれたアクセルに対するアクセル開度、及び吸入空気量等の外部要求（他Ｃ／Ｕからの要求）から目標トルクを演算する。ＥＴＣ開口面積演算手段４０２は、演算した目標トルク及びエンジン回転数からエンジン特性に応じて一義的に求まる駆動力要求分としてのＥＴＣ開口面積（吸入空気量の通路面積）を算出する。

一方、アイドルスピードコントロール（以下ＩＳＣと称す）において、ＩＳＣ制御空気量演算手段４０３は、アクセルＯＦＦ時いわゆるアイドル状態でのエンジン回転数保持分を目標回転数と実エンジン回転数から、ＩＳＣ空気量（目標空気流量）を演算し、ＩＳＣ相当開口面積演算手段４０４は、ＥＴＣ開口面積演算手段４０２におけるトルク要求分の演算と同様に、ＩＳＣ相当の開口面積を演算する。

ＥＴＣ開口面積演算手段４０２で演算された駆動力要求分開口面積Ａ１と、ＩＳＣ相当開口面積演算手段４０４で演算されたＩＳＣ相当開口面積Ａ２を加算して、現在運転状態に必要なＥＴＣ開口面積とする。

一方、空気量学習手段４０５は、予め電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量（開口面積）の相関特性であるＥＴＣ特性が記憶されており（特性記憶手段）、運転状態から、経年的に変化するＥＴＣ特性（開口面積と弁開度相関特性）の変化を学習している。

目標ＥＴＣ開度演算手段４０６は、空気量学習手段４０５において学習したＥＴＣ特性（開口面積と弁開度相関特性）を用いて、現在運転状態に必要なＥＴＣ開口面積から、最終的に制御すべき目標ＥＴＣ開度を演算する。

ＥＴＣ開度Ｆ／Ｂ制御手段４０７は、目標ＥＴＣ開度演算手段４０６で演算された目標ＥＴＣ開度となるように、実際のＥＴＣの開度である実ＥＴＣ開度をフィードバック制御する制御信号をＥＴＣに出力する。

このように、目標ＥＴＣ開度演算手段４０６とＥＴＣ開度Ｆ／Ｂ制御手段４０７により、学習した空気流量の特性に基づいて、検出した空気流量が目標空気流量となるように、電制スロットル弁の弁開度を制御することになる。

ここで、例えばアイドルストップ制御などの自動停止制御におけるアイドル運転の際に、ＩＳＣ制御空気量演算手段４０３は、前記検出したエンジン回転数が、アイドル運転時の目標エンジン回転数となるような前記目標空気流量を演算し、該目標空気流量と前記検出した空気流量との差分を、フィードバック補正空気流量（アイドル回転数Ｆ／Ｂ補正量（以下ＩＳＣＦ／Ｂ補正量と称す））として演算する（フィードバック補正空気流量演算手段）。なお、目標ＥＴＣ開度演算手段４０６は、フィードバック補正空気流量に合わせた弁開度分を演算し、ＥＴＣ開度Ｆ／Ｂ制御手段４０７は、この弁開度分を制御してもよい。

図４は、目標トルク−開口面積−ＥＴＣ開度の特性相関図を示しており、図５は、経年劣化によるＥＴＣ特性の変化を説明するための図である。また、図６は、図５に示す経年劣化によるデポ付着の状態を説明するための図であり、（Ａ）は、初期状態、（Ｂ）は、デポ付着（ＥＴＣ詰まり状態）、（Ｃ）は、デポ剥がれ（詰まり解除の状態）を示している。

図４に示すように、電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量（開口面積）の相関特性であるＥＴＣ特性は、初期特性値として予め記憶されており（特性記憶手段）目標トルクと開口面積の関係は図に示すとおりである。ここで、目標トルク演算手段４０１で演算された目標トルクＴから、ＥＴＣ開口面積演算手段４０２は、図４に示すグラフより、ＥＴＣ開口面積Ａ１を演算する。そして、ＥＴＣ開口面積（駆動力要求分）Ａ１に、ＩＳＣ相当開口面積演算手段４０４で演算されたＩＳＣ相当開口面積（ＩＳＣ要求分）Ａ２を加算して、目標開口面積Ａ３を演算する。目標ＥＴＣ開度演算手段４０６は、図４に示すＥＴＣ特性のグラフから、ＥＴＣ目標開度Ｄを演算する。

ここで、エンジンを運転するに従って、図５に示すように、デポ付着等の経年変化により特性ドリフトが発生する。図５に示すＥＴＣ特性は、図６に示す初期状態（Ａ）からデポ付着等でＥＴＣ詰まり状態（Ｂ）となった状態におけるＥＴＣ特性である。

この場合（状態（Ｂ）の場合）、同一ＥＴＣ開口面積Ａに対し、予め記憶されたＥＴＣ特性から、ＥＴＣ目標開度を演算するとＤ１となり、Ｄ１の目標開度でＥＴＣを制御した場合には、結果的に吸入空気量が不足することになる。実際のＥＴＣ特性は、デポ付着等で詰まり状態で変化しているため、同一吸入空気量を得るためには、Ｄ１よりも開度の大きいＥＴＣ開度Ｄ２とする必要がある。

そこで、空気量学習手段４０５は、このＥＴＣ特性のドリフト分を、補正（図５実線と破線のＥＴＣ特性差分を学習値として補正）することにより、空気量学習を行っている。具体的には、スロットルセンサ２１７により検出された弁開度から、図５を用いて空気流量を算出し、この算出した空気流量と、エアフロセンサ２１８で検出した空気流量との差が、所定量以上となった場合には、特性ずれが発生しているので、図５の点線に示すように、空気流量に応じた弁開度にＥＴＣ特性を補正する。

ここで、図６のＥＴＣ詰まり状態（Ｂ）の要因であるデポ付着分は、エンジン運転状態や環境条件により不定期であるが剥れ落ちる（取り除かれる）ことがあり、結果的に詰まり解除状態（Ｃ）となり、デポ付着による特性ドリフト分を補正している空気量学習値は再学習により、初期の状態（Ａ）に近づくように、これまで経年劣化により構築してきた学習値分をキャンセルする必要がある。

これまでのように、定期的にアイドル状態を設けて空気量学習を実行する制御装置では、不定期に発生するデポ剥れ状態による学習値キャンセルタイミングが、次回定期的学習タイミングとなるため、それまでの間、空気量過多による回転数吹け上がりやトルク実現精度低下を招くことになる。

そこで、本実施形態のエンジン制御装置（エンジン制御システム）では、以下に示すように、回転数挙動および回転数制御パラメータを監視することで、不定期に発生するデポ剥れ等によるＥＴＣ特性変化（ＥＴＣ特性の急変）をタイムリに検出(判定）し、この急変のタイミングをトリガーとして再学習実行することによって、これまで構築した空気量学習値をキャンセルすることが可能となる。

図７は、本実施形態に係る空気量学習手段４０５の一実施の形態を示す。空気量学習手段４０５は、回転数制御パラメータ記憶手段４０５ａ、ＥＴＣ特性変化判定手段４０５ｂ、及びＥＴＣ特性学習手段４０５ｃを備えている。

回転数制御パラメータ記憶手段（履歴記憶手段）４０５ａは、アイドルストップ状態に移行前のエンジン回転数および回転数挙動（時間変化により低下するエンジン回転数軌跡、又は、エンジン回転数の低下速度）、エンジンが該アイドルストップ状態に移行前のアイドル運転状態におけるアイドル回転数Ｆ／Ｂ補正量（以下ＩＳＣＦ／Ｂ補正量（フィードバック補正空気流量）と称す）、水温条件等のエンジン制御パラメータの履歴を記憶・保持している。

ＥＴＣ特性変化判定手段４０５ｂは、自動停止制御の際に、空気流量の特性（ＥＴＣ特性）が、弁開度に対して空気流量が増加する方向に変化したことを判定するものであり、記憶した回転数制御パラメータと今回のアイドルストップ移行前のエンジン回転数及び挙動、ＩＳＣＦ／Ｂ補正量の変化量（所定の閾値との比較）からデポ剥れ等によりＥＴＣ特性が変化（急変）したこと（弁開度に対して空気流量が増加する方向に変化したこと）を判定し、これをトリガーとして、空気量学習の学習（再学習）を要求する。

ＥＴＣ特性学習手段（特性学習手段）４０５ｃは、その内部にＥＴＣ特性を記憶しており（特性記憶手段）、ＥＴＣ特性変化判定手段４０５ｂの判定結果に基づいて（空気量学習の学習を要求したときに）、空気量学習の再学習を行う（具体的には、上述したように、記憶してあるＥＴＣ特性の補正を行う）。

目標ＥＴＣ開度演算手段４０６は、ＥＴＣ特性学習手段４０５ｃで演算された学習値であるＥＴＣ特性を用いて、エンジンに要求される目標トルク（目標開度面積）に応じてＥＴＣの弁開度を演算し、これにより、所望のＥＴＣの弁開度すなわち吸入空気量の制御を行うことができる。

アイドルストップ状態移行前のエンジン回転数・アイドル運転時のＩＳＣＦ／Ｂ補正量を用いて、これらの急激な変化から、不定期に発生するデポ剥れ等をタイムリに判定し、空気量学習の再学習を実行することができ、次回定期的に実行される空気量学習機会までの回転吹け上がり・トルク実現精度低下の状態を解消することが可能となる。

図８は、本実施形態に係る空気量学習手段４０５のフローチャートである。まず、ステップ９０１で、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）においてフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始しているかの判定を行う。ここで、ＩＳＣＦ／Ｂ制御を開始している場合には、ステップ９０２に進み、このときの目標空気流量と検出した空気流量との差分であるフィードバック補正空気流量（ＩＳＣＦ／Ｂ空気量）が、所定の閾値（判定値Ｘ）以下であるかの判定を行う。この判定値Ｘは、正常時には取りえない値を固定値として設定してもよく、後述する図１１、１２に示すような方法により演算してもよい。

そして、フィードバック制御量（フィードバック補正空気流量（Ｆ／Ｂ空気量））が、所定の閾値（判定値Ｘ）以下である（例えば履歴などを比較して、これまでのものに比べ急激な変化をした）場合には、ステップ９０３に進み、デポ剥がれ等のＥＴＣ特性の変化が発生した（ＥＴＣ特性が急変した）として、ＥＴＣ特性変化のフラッグをセットし、空気量の再学習を行う。なお、デポ剥がれの場合には、空気流量の特性は、弁開度に対して空気流量が増加する方向に変化することになる。

一方、ＩＳＣＦ／Ｂ制御を開始していない、又は、フィードバック制御量（Ｆ／Ｂ空気量）が、所定の閾値（判定値Ｘ）よりも大きい場合には、ステップ９０４に進み、ＥＴＣ特性変化のフラッグをクリアし、空気量の再学習は行わない。

図９は、デポ付着時のアイドルストップ移行前におけるアイドル状態でのエンジン回転数挙動と、ＩＳＣＦ／Ｂ空気量の変化を示した図である。時刻Ｔ０においてエンジンに対するトルク要求が無くなると、それに応じてＥＴＣの弁開度はＩＳＣ制御空気量相当の開度に制御される。このＥＴＣ開度が閉じる制御に伴って、エンジン回転数は、エンジンフリクションに応じた低下率で、低下し始める。

その後、ここで、時刻Ｔ１において、アイドル時のエンジン回転数を所望の目標回転数に制御するために、ＩＳＣＦ／Ｂ制御が開始される。ＩＳＣＦ／Ｂ制御開始後は、目標回転数と実回転数の偏差に応じて、実回転数が目標回転数より高いときはＦ／Ｂ空気量を減少させ、逆に目標回転数より実回転数が低いときは空気量を増加させる側にＦ／Ｂ制御が行われる。

その後、Ｆ／Ｂ制御により時刻Ｔ２において、目標回転数と実回転数が所望の偏差に収束する。ＥＴＣ近傍のデポ付着等によって、初期の特性からＥＴＣ特性がドリフトし（ＥＴＣ特性がずれ）、ＥＴＣが詰まり状態となっているときは、目標とするＥＴＣの弁開度に対して実空気量は不足方向となる。このため、アイドル時の目標回転実現はＩＳＣＦ／Ｂ空気量を増加側に操作することで実現される。

空気量学習によりＥＴＣ特性ずれが補正されたあとは、Ｆ／Ｂ空気量は所定の操作量範囲内で増減することになる。すなわち空気量学習値が実際のＥＴＣ特性と合致していればＩＳＣＦ／Ｂ空気量は所定範囲内に留まることになる。

図１０は、エンジン運転中のある時点でデポ剥れが発生した場合における、アイドルストップ移行前におけるアイドル状態でのエンジン回転数挙動と、ＩＳＣＦ／Ｂ空気量の変化を示した図である。図１０に示すように、ＩＳＣＦ／Ｂ制御が開始されると、前述同様に実回転数を目標回転数に収束させるためＩＳＣＦ／Ｂ空気量を減少方向にＥＴＣは制御される。しかし、デポ剥れによりＥＴＣ特性自体が変化（急変）しているため、ＩＳＣＦ／Ｂ空気量の補正量だけではＥＴＣ特性変化分を吸収できず、実回転数が目標回転数に収束しない状態となる。

そこで、ＩＳＣＦ／Ｂ空気量が所定量以上減少させている状態（Ｆ／Ｂ空気量が判定値Ｘよりも減少方向に操作されている）にも拘らず、実回転数が目標回転数よりも高い状態をデポ剥れ発生すなわち空気量学習値がアンマッチとなっている状態、すなわち、フィードバック補正空気流量が判定値Ｘ以下のときに、ＥＴＣ特性が急変した（すなわち、電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量の特性が、従来の変化とはありえない程度に大幅変化した）と判定する。この判定結果に応じて、空気量学習の再学習実行を要求することで、タイムリにデポ剥れ等によるＥＴＣ特性変化を検知し、空気量学習をする。

また、今回のアイドル状態のみではなく、アイドルストップ移行前の複数回のアイドル状態におけるＩＳＣＦ／Ｂ空気量の操作量から判定する構成としてもよい。すなわち、フィードバック補正空気流量が判定値Ｘ以下であるときに、電制スロットル弁近傍の異物の剥離（デポ剥がれ）状態を判定し、該剥離状態である判定結果が、アイドルストップ移行前の複数回のアイドル状態において所定回数以上継続したときに、前記空気流量の特性が変化したと判定してもよい。

ここで、判定に用いるＩＳＣＦ／Ｂ空気量の閾値は通常時に想定されるＦ／Ｂ空気量変化積上げ値から固定値とすることに限定せず、図１１及び図１２に示すように過去複数回のＦ／Ｂ空気量からＥＴＣ特性変化判定域を算出するようにしてもよい。すなわち、自動停止制御のたびに演算されるフィードバック補正空気量の履歴を記憶し、記憶した過去のフィードバック補正空気量の履歴と、現時点のフィードバック補正空気流量とを比較し、ＥＴＣ特性が変化（急変）したことを判定してもよい。さらに、比較結果から、電制スロットル弁近傍の異物の剥離状態を判定し、該剥離状態である判定結果が、アイドルストップ移行前の複数回のアイドル状態において所定回数以上継続したときに、空気流量の特性が変化したと判定してもよい。

図１１には、イグニッションスイッチをＯＮする間（ＴＲＩＰ間）のアイドルストップ動作の一例を示す。エンジンへのトルクの要求の有無により、アイドルストップ状態への移行が予告されると、短いながらアイドル運転状態を経験したのちにアイドルストップ状態へと移行する。再度トルク要求が発生すればエンジン始動を行い、同様にトルク要求有無等でアイドルストップ移行を繰返し行うことになる。

ここで図１１の区間Ａ，Ｂ，Ｃでは前述のＩＳＣＦ／Ｂによるアイドル回転数制御が実行されるため、各区間で実回転数を目標回転数に収束させるべきＩＳＣＦ／Ｂ空気量が操作される。

図１２には、各区間における所定のタイミングのＩＳＣＦ／Ｂ空気量の記憶と特性変化判定域の算出の一例を示している。ＩＳＣＦ／Ｂを実行した今回Ｎ、前回Ｎ−１、前々回Ｎ−２…での、所定のタイミングでの各ＩＳＣＦ／Ｂ空気量の履歴を記憶し、過去経験したＦ／Ｂ空気量の操作範囲の履歴から正常時（ＥＴＣ特性が変化していない状態）でのＦ／Ｂ空気量を算出し、アイドル運転時のＩＳＣＦ／Ｂ空気量が算出された正常時Ｆ／Ｂ空気量を超えたときにＥＴＣ特性変化（特性の急変）が発生したと判定してもよい。

図１２では過去経験のＩＳＣＦ／Ｂ空気量の上下限値から正常時Ｆ／Ｂ空気量の範囲を算出しているが、平均値＋所定偏差や前回Ｆ／Ｂ空気量＋所定偏差等から算出するようにしてもよい。また、正常時Ｆ／Ｂ空気量の算出精度を向上させるためには、エンジンフリクション変化分の影響を低減するため、所定水温域のＩＳＣＦ／Ｂ空気量に限定して判定閾値を決定する構成としてもよい。

［第二実施形態］
図１３は、第二実施形態に係る空気量学習手段のフローチャートを示している。図1３に示すように、第二実施形態では、エンジンの回転数に関する回転パラメータ（時間変化により低下するエンジン回転数軌跡）を用いて、空気量学習を行うかの判定を行う。

具体的には、まず、ステップ１４０１で、アイドルストップ制御（自動停止制御）を開始するか（Ｉ／Ｓ予告あり）の判定を行う。ここで、アイドルストップ制御（自動停止制御）を開始している場合には、ステップ１４０２に進み、Ｉ／Ｓ予告後に時刻Ｔ４以上経過しているかの判定を行う。ここで、経過していない場合には、順次、ステップ１４０３に進み、時刻Ｔ１において、エンジン回転数がＡ以上であるかの判定を行う。この判定条件が成立した場合には、ステップ１４０４に進み、時刻Ｔ２において、エンジン回転数がＢ以上であるかの判定を行う。同様の判定を、ステップ１４０６まで行い、すべての時刻Ｔ１〜Ｔ４までにおいて、それぞれのエンジン回転数Ａ〜Ｄ以上である場合には、ステップ１４０７に進み、デポ剥れ等のＥＴＣ特性の変化が発生したとして、ＥＴＣ特性変化のフラッグをセットし、空気量の再学習を行う。このように、エンジン回転数の急変（従来の変化とはありえない変化）を、時間変化により低下するエンジン回転数軌跡（各時点におけるエンジン回転数とその閾値との比較）から、判定する。これにより、ＥＴＣ特性（空気流量特性）の急変を判定し、この急変をトリガーとして、ＥＴＣ特性の再学習をすることができる。なお、デポ剥がれの場合には、空気流量の特性は、弁開度に対して空気流量が増加する方向に変化したことを判定することになる。

一方、Ｉ／Ｓ制御を開始していない、又は、Ｉ／Ｓ予告後に時刻Ｔ４以上経過している、又は、各時刻におけるエンジン回転数が、所定の値Ａ〜Ｄ以下となる場合には、ステップ９０８に進み、ＥＴＣ特性変化のフラッグをクリアし、空気量の再学習は行わない。

ここで、エンジン回転数の閾値となるＡ〜Ｄは、これまでの過去のエンジン回転数の履歴から、そのエンジン回転数の平均値、または最大値から設定することがのぞましい。また、ここでは、時刻Ｔ１〜Ｔ４の４つの時点すべてのエンジン回転数が所定値以上のときに、デポ剥がれであると判定しているが、これらのいくつかの時点のみで、この判定をおこなってもよく、４つの時点に限定されるものではなく、これ以上多い時点をもって、このような判定を行っても良い。別の態様としては、回転パラメータの履歴として時間変化により低下するエンジン回転数軌跡を用いたが、その替わりに、エンジン回転数、エンジン回転数の低下速度を用いても、同様に、ＥＴＣ特性の変化(急変）を判定してもよい。

このようにして、記憶した回転パラメータの履歴と、現時点の回転パラメータとを比較するして、ＥＴＣ特性の変化(急変）を判定しているが、さらに、ＥＴＣ特性の変化(急変）を判定する場合には、この比較結果から、電制スロットル弁近傍の異物の剥離状態を判定し、該剥離状態である判定結果が、所定回数以上継続したときに、ＥＴＣ特性が変化したと判定してもよい。これにより、判定精度が向上し、より精度よく、ＥＴＣ特性を学習することができる。

図１４には、図１３に示す第二実施形態に係る空気量学習手段を用いたときのアイドルストップ移行前のエンジン回転数挙動によるＥＴＣ特性変化判定のタイムチャートを示している。

ここで、アイドルストップ予告後に、エンジン回転数はエンジンフリクションに応じて低下し始めるが、所定回転まで低下した点を基点（Ｔ０）に、所定時間経過時点（Ｔ１，２，３，４）の実回転数の奇跡の履歴を記憶する。前回Ｎ−１、前々回Ｎ−２での実回転数の値から正常時（ＥＴＣ特性が変化しない状態）での回転低下軌跡を求める。

これに対し、デポ剥れが今回Ｎで発生すると、回転数は吹け上がり方向となるため、記憶した回転低下軌跡よりも高い回転数で推移することになる。

このように過去の回転低下軌跡と比較（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点全てまたはいずれかの点）して今回軌跡がＥＴＣ特性変化に相当する挙動となるときには、特性の変化（ＥＴＣ特性の急変）が発生したと判定し、前述ＩＳＣＦ／Ｂ空気量による判定時同様に空気量学習の再学習を要求することでタイムリな学習実行を実現することができる。

本例では今回軌跡を過去経験値と比較したが、今回軌跡だけでなく、その後の回転軌跡も含めて判定するようにしてもよい。また、デポ剥れ時には回転吹け上がり方向となるため、アイドルストップ移行予告後に回転数低下速度を算出し、過去経験の回転低下速度と比較して判定する構成としてもよい。さらには、アイドルストップ移行前のエンジン回転数が所定回転より高い状態が継続することを用いて簡易的にＥＴＣ特性変化発生を判定するようにしてもよい。

このように、前記２つの実施形態では、アイドルストップ状態すなわちエンジン停止状態に移行する前には、各種エンジンデバイスの初期状態戻しや排気要求等から短い時間ではあるがアイドル運転状態が存在することを利用したものである。そして、これら２つの実施形態によれば、アイドルストップ状態移行前の実回転数の挙動や回転数制御パラメータ（フィードバック補正空気量）からＥＴＣ特性変化の発生有無を判定し、タイムリに空気量学習実行を要求することにより、実ＥＴＣ特性に対し、空気量学習値がずれた状態での運転機会が低減・短縮され、空気量過多補正による回転吹け上がり・トルク実現精度悪化を回避することができ、燃費・排気・運転性性能の向上を図ることが可能となる。またこれらの実施形態の適用は、アイドルストップ機能を有した車両、特にハイブリット車両に有効である。

１００ エンジン制御システム
２０１ 高圧燃料ポンプ
２０３ レギュレータ
２０４ 低圧燃料ポンプ
２０５ 燃料タンク
２０６ 燃圧センサ
２０７ カム角センサ
２０８ 空燃比センサ
２０９ 排気管
２１０ 触媒
２１１ 点火コイル
２１３ エンジン
２１４ インジェクタ
２１５ 点火プラグ
２１６ エンジン制御ユニット
２１７ スロットルセンサ
２１８ エアフロセンサ
２１９ エアクリーナの入口部
２２０ エアクリーナ
２２１ スロットルボディ
２２２ モータ
２２３ コレクタ
２２４ ＥＴＣ（電制スロットル弁）
２２５ 吸気管
２２６ 負圧センサ
２２８ 燃焼室
２２９ シリンダ
２３０ クランク角センサ
２３１ アクセルセンサ
４０１ 目標トルク演算手段
４０２ ＥＴＣ開口面積演算手段
４０３ ＩＳＣ制御空気量演算手段
４０４ ＩＳＣ相当開口面積演算手段
４０５ 空気量学習手段
４０５ａ 回転数制御パラメータ記憶手段
４０５ｂ ＥＴＣ特性変化判定手段
４０５ｃ ＥＴＣ特性学習手段
４０６ 目標ＥＴＣ開度演算手段
４０７ ＥＴＣ開度Ｆ／Ｂ制御手段

Claims (15)

1. エンジンに吸入される空気流量を制御する電制スロットル弁と、前記吸入された空気流量を検出する空気流量検出手段と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、を備えたエンジンの自動停止制御及び自動始動制御を行う制御装置であって、
   該制御装置は、前記電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量の特性を記憶する特性記憶手段と、
   前記自動停止制御の際に、前記空気流量の特性が、前記弁開度に対して空気流量が増加する方向に変化したことを判定する特性変化判定手段と、
   該判定の結果に基づいて、前記空気流量の特性を補正することにより該空気流量の特性を学習する特性学習手段と、
   該学習した空気流量の特性を用いて、前記検出した空気流量が目標空気流量となるように、前記電制スロットル弁の弁開度を制御する電制スロットル弁制御手段と、
   を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記自動停止制御におけるアイドル運転の際に、前記検出したエンジン回転数が、アイドル運転時の目標エンジン回転数となるような前記目標空気流量を演算し、該目標空気流量と前記検出した空気流量との差分を、フィードバック補正空気流量として演算するフィードバック補正空気流量演算手段を備え、
   前記特性変化判定手段は、前記フィードバック補正空気流量に基づいて、前記空気流量の特性の変化を判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記特性変化判定手段は、前記フィードバック補正空気流量が所定の値以下のときに、前記空気流量の特性が変化したものと判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記エンジンの自動停止制御は、アイドルストップ制御であり、前記特性変化判定手段は、前記エンジンがアイドルストップ状態に移行前のアイドル運転状態において、前記空気流量の特性の変化を判定する請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記特性変化判定手段は、前記エンジン回転数、時間変化により低下するエンジン回転数軌跡、及び、エンジン回転数の低下速度からなる回転パラメータのうち、少なくとも１つの回転パラメータに基づいて、前記空気流量の特性の変化を判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記エンジンの自動停止の制御は、アイドルストップ制御であり、前記特性変化判定手段は、前記エンジンがアイドルストップ状態に移行前の前記回転パラメータに基づいて、前記空気流量の特性の変化を判定する請求項５に記載のエンジンの制御装置。
7. 前記エンジンの自動停止制御のたびに演算される前記フィードバック補正空気量の履歴を記憶する履歴記憶手段を備え、
   前記特性変化判定手段は、該フィードバック補正空気量の履歴と、現時点のフィードバック補正空気流量とを比較することにより、前記空気流量の特性の変化を判定することを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン制御装置。
8. 前記エンジンの自動停止の制御のたびに前記エンジン回転数、時間変化により低下するエンジン回転数軌跡、及び、エンジン回転数の低下速度のうち少なくとも１つの回転パラメータの履歴を記憶する履歴記憶手段を備え、
   前記特性変化判定手段は、該記憶した回転パラメータの履歴と、現時点の回転パラメータとを比較することにより、前記空気流量の特性の変化を判定することを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジン制御装置。
9. 前記特性変化判定手段は、前記比較の結果から、前記電制スロットル弁近傍の異物の剥離を判定し、剥離したと判定した結果が、所定回数以上継続したときに、前記空気流量の特性が変化したと判定することを特徴とする請求項７又は８に記載のエンジンの制御装置。
10. エンジンに吸入される空気流量を制御する電制スロットル弁と、前記吸入された空気流量を検出する空気流量検出手段と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、を備えたエンジンの自動停止制御及び自動始動制御を行う制御装置であって、
    該制御装置は、前記電制スロットル弁の弁開度に対する前記空気流量の特性を記憶する特性記憶手段と、
    前記自動停止制御の際に、前記空気流量の特性が急変したことを判定する特性変化判定手段と、
    該判定の結果に基づいて、前記空気流量の特性を補正することにより該空気流量の特性を学習する特性学習手段と、
    該学習した空気流量の特性を用いて、前記検出した空気流量が目標空気流量となるように、前記電制スロットル弁の弁開度を制御する電制スロットル弁制御手段と、
    を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
11. 前記自動停止制御におけるアイドル運転の際に、前記検出したエンジン回転数が、アイドル運転時の目標エンジン回転数となるような前記目標空気流量を演算し、該目標空気流量と前記検出した空気流量との差分を、フィードバック補正空気流量として演算するフィードバック補正空気流量演算手段を備え、
    前記特性変化判定手段は、前記フィードバック補正空気流量に基づいて、前記空気流量の特性の急変を判定することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの制御装置。
12. 前記特性変化判定手段は、前記フィードバック補正空気流量が所定の値以下のときに、前記空気流量の特性が急変したものと判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
13. 前記特性変化判定手段は、前記エンジン回転数、時間変化により低下するエンジン回転数軌跡、及び、エンジン回転数の低下速度からなる回転パラメータのうち、少なくとも１つの回転パラメータに基づいて、前記空気流量の特性の急変を判定することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの制御装置。
14. 前記エンジンの自動停止制御のたびに演算される前記フィードバック補正空気量の履歴を記憶する履歴記憶手段を備え、
    前記特性変化判定手段は、該フィードバック補正空気量の履歴と、現時点のフィードバック補正空気流量とを比較することにより、前記空気流量の特性の急変を判定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のエンジン制御装置。
15. 前記エンジンの自動停止の制御のたびに前記エンジン回転数、時間変化により低下するエンジン回転数軌跡、及び、エンジン回転数の低下速度のうち少なくとも１つの回転パラメータの履歴を記憶する履歴記憶手段を備え、
    前記特性変化判定手段は、該記憶した回転パラメータの履歴と、現時点の回転パラメータとを比較することにより、前記空気流量の特性の急変を判定することを特徴とする請求項１４に記載のエンジン制御装置。

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