JP2012062844A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関温度が比較的高い状態で再始動するときに、吸気量制御及び点火時期制御をより適切に実行し、機関回転数の過剰な上昇を防止しつつアイドル目標回転数に円滑且つ迅速に制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 始動完了時点からの経過時間に応じてアイドル目標回転数まで増加する過渡目標回転数が設定され、検出回転数と過度目標回転数との偏差に応じて第１フィードバック制御トルクが算出され、第１フィードバック制御トルクを用いて第１目標トルクが算出され、第１目標トルクに応じて最適点火時期より遅角側の点火時期を中心として、点火時期が制御される。過渡目標回転数がアイドル目標回転数に達した後は、検出回転数とアイドル目標回転数との偏差に応じて第１フィードバック制御トルクが算出される。検出回転数がアイドル目標回転数と一致するように機関の吸気量が制御される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に機関始動直後において機関回転数が目標回転数に一致するように機関出力トルクを制御するものに関する。

特許文献１には、機関の１燃焼毎の目標運転状態を機関停止状態から算出し、目標運転状態と実運転状態とに基づいて、機関制御パラメータを算出する制御装置が示されている。目標運転状態としては、目標上昇回転数が示され、機関制御パラメータとしては、吸気量、燃料噴射量、点火時期などが示されている。

より具体的には、目標上昇回転数と実上昇回転数との偏差に応じて回転数を上昇させるために必要なトルクを含む目標トルクが算出され、目標トルクが得られるように目標吸気量が算出される。目標トルクを得るために吸気量制御のみではトルクが不足するときは、点火時期の進角補正が行われる。

特許第４４４２６２３号公報

機関の暖機完了後に再始動するときには、目標上昇回転数に対して実上昇回転数が大きくなり、機関出力トルクを減少方向に迅速に制御することが必要となることがある。しかしながら、特許文献１の手法によれば、吸気量制御によって実上昇回転数を目標上昇回転数（負の値）に一致させる制御が行われ、点火時期については補正が行われない。そのため、応答速度が比較的低い吸気量制御のみでは、機関回転数が一時的に過剰に上昇するおそれがある。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、機関温度が比較的高い状態で再始動するときに、吸気量制御及び点火時期制御をより適切に実行し、機関回転数の過剰な上昇を防止しつつアイドル目標回転数に円滑且つ迅速に制御することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の回転数（ＮＥ）がアイドル目標回転数（ＮＯＢＪＩＤＬ）と一致するように前記機関の出力トルクを制御する、内燃機関の制御装置において、前記機関の回転数（ＮＥ）を検出する回転数検出手段と、前記機関の始動完了時点からの経過時間に応じて前記アイドル目標回転数（ＮＯＢＪＩＤＬ）まで増加する過渡目標回転数（ＮＯＢＪＳＴ）を設定する過渡目標回転数設定手段と、前記過渡目標回転数（ＮＯＢＪＳＴ）が前記アイドル目標回転数（ＮＯＢＪＩＤＬ）に達するまでの期間中は、検出される回転数（ＮＥ）と前記過度目標回転数（ＮＯＢＪＳＴ）との偏差に応じてフィードバック制御トルク（ＴＲＱＦＢＩＧ）を算出し、前記過渡目標回転数（ＮＯＢＪＳＴ）が前記アイドル目標回転数（ＮＯＢＪＩＤＬ）に達した後は、検出される回転数（ＮＥ）と前記アイドル目標回転数（ＮＯＢＪＩＤＬ）との偏差に応じて前記フィードバック制御トルク（ＴＲＱＦＢＩＧ）を算出するフィードバック制御トルク算出手段と、前記フィードバック制御トルク（ＴＲＱＦＢＩＧ）を用いて前記機関の目標トルク（ＴＲＱＣＭＢ）を算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルク（ＴＲＱＣＭＢ）に応じて前記機関の点火時期（ＩＧＬＯＧ）を制御する点火時期制御手段と、検出される回転数（ＮＥ）が前記アイドル目標回転数（ＮＯＢＪＩＤＬ）と一致するように前記機関の吸気量を制御する吸気量制御手段とを備え、前記点火時期制御手段は、前記機関の吸気量の推定値である推定吸気量（ＧＡＩＲＣＹＬ）を算出する吸気量推定手段と、前記点火時期（ＩＧＬＯＧ）が前記出力トルクを最大とする最適点火時期（ＩＧＭＢＴ）に設定されている状態に対応する前記出力トルクの推定値である推定出力トルク（ＨＴＲＱＧＡ）を、前記推定吸気量（ＧＡＩＲＣＹＬ）に応じて算出する出力トルク推定手段とを有し、前記目標トルク（ＴＲＱＣＭＢ）及び推定出力トルク（ＨＴＲＱＧＡ）に応じて前記点火時期（ＩＧＬＯＧ）の制御を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記目標トルク算出手段は、前記目標トルク（ＴＲＱＣＭＢ）を前記推定出力トルク（ＨＴＲＱＧＡ）より小さい値に設定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火時期制御手段は、前記目標トルク（ＴＲＱＣＭＢ）を前記推定出力トルク（ＨＴＲＱＧＡ）で除算することによりトルク低減率（ＫＴＲＱＤ）を算出し、該トルク低減率（ＫＴＲＱＤ）に応じて点火時期の遅角補正量（ＤＩＧＲＴＤ）を算出する遅角補正量算出手段を有し、前記遅角補正量（ＤＩＧＲＴＤ）を用いて前記点火時期（ＩＧＬＯＧ）の制御を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機関の始動完了時点からの経過時間に応じてアイドル目標回転数まで増加する過渡目標回転数が設定され、過渡目標回転数がアイドル目標回転数に達するまでの期間中は、検出される回転数と過度目標回転数との偏差に応じてフィードバック制御トルクが算出され、過渡目標回転数がアイドル目標回転数に達した後は、検出される回転数とアイドル目標回転数との偏差に応じてフィードバック制御トルクが算出され、フィードバック制御トルクを用いて機関の目標トルクが算出され、目標トルクに応じて機関の点火時期が制御される。また検出される回転数がアイドル目標回転数と一致するように機関の吸気量が制御される。さらに機関の吸気量の推定値である推定吸気量が算出され、点火時期が最適点火時期に設定されている状態に対応する出力トルクの推定値である推定出力トルクが、推定吸気量に応じて算出され、目標トルク及び推定出力トルクに応じて点火時期が制御される。したがって、始動完了時点から吸気量のフィードバック制御と、点火時期のフィードバック制御が並行して実行され、しかも過渡目標回転数がアイドル目標回転数に達するまでは、機関回転数が過渡目標回転数と一致するように点火時期が制御される。点火時期制御の応答速度は、吸気量制御に比べて高いので、機関回転数は過渡目標回転数に対する良好な追従特性が得られる。その結果、始動完了直後において機関回転数の過剰な上昇を防止しつつ、機関回転数を円滑かつ迅速にアイドル目標回転数に収束させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、目標トルクが推定出力トルクより小さい値に設定されるので、点火時期の制御中心値が最適点火時期より遅角側に設定され、機関回転数が目標回転数に対して高い場合及び低い場合のいずれにおいても、良好な制御応答性を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、目標トルクを推定出力トルクで除算することによりトルク低減率が算出され、該トルク低減率に応じて点火時期の遅角補正量が算出され、その遅角補正量を用いて点火時期の制御が行われる。これにより、点火時期の制御中心値を最適点火時期より遅角側の適切な値に設定することができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 目標トルク（ＴＲＱＣＭＢ，ＴＲＱＧＡ）を算出する処理のフローチャートである。 点火時期（ＩＧＬＯＧ）を制御する処理のフローチャートである。 図３の処理で参照されるマップの設定を示す図である。 スロットル弁開度（ＴＨ）を制御する処理のフローチャートである。 制御動作を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気管２を有し、吸気管２にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が連結されており、その検出信号は電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給される。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。

吸気管２には、エンジン１の吸気量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］を検出する吸気量センサ１３が設けられている。吸気量センサ１３の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。

エンジン１の各気筒の点火プラグ１５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１５に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が取付けられている。またエンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１及び、エンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）と、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でパルス（以下「ＴＤＣパルス」という）を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

エンジン１ の適宜の位置に、高周波振動を検出するノックセンサ１４が装着されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。またＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３３が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、燃料噴射弁６、及び点火プラグ１５に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、点火時期制御、スロットル弁３の開度制御による吸気量制御、及びエンジン１に供給する燃料量（燃料噴射弁６の開弁時間）の制御を行う。

本実施形態では、エンジン１の始動直後のアイドル状態では、検出されるエンジン回転数ＮＥに応じて、点火時期制御用の目標トルクである第１目標トルクＴＲＱＣＭＢと、吸気量制御用の目標トルクである第２目標トルクＴＲＱＧＡとが算出され、エンジン回転数ＮＥをアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬへ迅速に収束させる制御が行われる。

以下に説明する制御は、エンジン冷却水温ＴＷが所定水温ＴＷＨ（例えば６０℃）以上であるときに、エンジン１の始動モード（クランキング）が終了（始動完了）した時点から実行されるものである。本実施形態では、エンジン回転数ＮＥが所定判定回転数ＮＥＴＨ（例えば５００ｒｐｍ）に達したとき、始動完了と判定される。

図２は、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢ及び第２目標トルクＴＲＱＧＡを算出する目標トルク算出処理のフローチャートである。この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間ＴＣＡＬ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。

ステップＳ１１では、過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴを算出する。過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴは、所定判定回転数ＮＥＴＨを初期値として、アイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに達するまで時間経過に伴って増加するように設定され、アイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに達した後は、その値に維持される（図６（ｅ）参照）。

ステップＳ１２では、エンジン１の摩擦トルクＴＲＱＦＲＣを算出する。具体的には、過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴ及び吸気ゲージ圧ＰＢＧＡ（＝ＰＡ−ＰＢＡ）に応じて基本摩擦トルクＴＲＱＦＲＣＢを算出するとともに、過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴ、エンジン冷却水温ＴＷ、及び吸気温ＴＡに応じて環境補正項ＤＴＲＱＦを算出し、基本摩擦トルクＴＲＱＦＲＣＢに環境補正項ＤＴＲＱＦを加算することにより、摩擦トルクＴＲＱＦＲＣ（＝ＴＲＱＦＲＣＢ＋ＤＴＲＱＦ）が算出される。摩擦トルクＴＲＱＦＲＣは、エンジン１のアイドル回転を維持するための必要とされる最小トルクに相当する。

ステップＳ１３では、エンジン回転数ＮＥを過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴに追従して増加させるために必要なフィードフォワード制御トルクである加速トルクＴＲＱＮＥＦを下記式（１）により算出する。式（１）のＩＥは、エンジン１の回転にかかる慣性モーメントであり、ＫＣは式（２）で与えられる換算係数（エンジン回転数ＮＥの次元を［ｒｐｍ］とした場合に対応する）である。「ｋ」は、所定時間ＴＣＡＬで離散化した離散化時刻である。
ＴＲＱＮＥＦ＝ＩＥ×（ＮＯＢＪＳＴ(k)−ＮＯＢＪＳＴ(k-1)）×ＫＣ （１）
ＫＣ＝２π／（６０×ＴＣＡＬ） （２）

ステップＳ１４では、点火時期制御に適用される第１フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＩＧを下記式（３）により算出する。式（３）のＤＮＥＩＧは、下記式（４）で与えられる制御偏差であり、ＫＰＩＧ及びＫＩＩＧは、それぞれ所定値に設定される第１比例ゲイン及び第１積分ゲインである。
ＴＲＱＦＢＩＧ＝ＫＰＩＧ×ＤＮＥＩＧ＋ＫＩＩＧ×ΣＤＮＥＩＧ （３）
ＤＮＥＩＧ＝ＮＯＢＪＳＴ−ＮＥ （４）

ステップＳ１５では、摩擦トルクＴＲＱＦＲＣ、加速トルクＴＲＱＮＥＦ、及び第１フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＩＧを下記式（５）に適用し、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢを算出する。式（５）のＤＴＲＱＦＩＲＥは、点火時期ＩＧＬＯＧの制御中心値を最適点火時期ＩＧＭＢＴより遅角側に設定するための所定減算補正項である。
ＴＲＱＣＭＢ＝ＴＲＱＦＲＣ＋ＴＲＱＮＥＦ＋ＴＲＱＦＢＩＧ−ＤＴＲＱＦＩＲＥ
（５）

ステップＳ１６では、下記式（６）により、吸気量制御に適用される第２フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＧＡを算出する。式（６）のＤＮＥＧＡは、下記式（７）で与えられる制御偏差であり、ＫＰＧＡ及びＫＩＧＡは、それぞれ所定値に設定される第２比例ゲイン及び第２積分ゲインである。吸気量制御は点火時期制御に比べて応答速度が低いので、第２比例ゲインＫＰＧＡ及び第２積分ゲインＫＩＧＡは、それぞれ第１比例ゲインＫＰＩＧ及び第１積分ゲインＫＩＩＧより小さな値に設定される。
ＴＲＱＦＢＧＡ＝ＫＰＧＡ×ＤＮＥＧＡ＋ＫＩＧＡ×ΣＤＮＥＧＡ （６）
ＤＮＥＧＡ＝ＮＯＢＪＩＤＬ−ＮＥ （７）

ステップＳ１７では、エンジン冷却水温ＴＷに応じて加算補正項ＤＴＲＱＳＴＵＰを算出する。加算補正項ＤＴＲＱＳＴＵＰは、燃料噴射弁の特性ばらつきや粗悪ガソリンが使用された場合などを考慮して、吸気量を増加させるために適用される補正項であり、エンジン冷却水温ＴＷが低下するほど増加するように設定される。

ステップＳ１８では、摩擦トルクＴＲＱＦＲＣ、第２フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＧＡ、及び加算補正項ＤＴＲＱＳＴＵＰを下記式（８）に適用して、第２目標トルクＴＲＱＧＡを算出する。
ＴＲＱＧＡ＝ＴＲＱＦＲＣ＋ＴＲＱＦＢＧＡ＋ＤＴＲＱＳＴＵＰ （８）

図３は、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢに応じて点火時期ＩＧＬＯＧを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。なお、点火時期ＩＧＬＯＧは圧縮上死点からの進角量で示される。

ステップＳ３１では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気ゲージ圧ＰＢＧＡに応じて、ＩＧＭＢＴマップを検索し、最適点火時期ＩＧＭＢＴを算出する。ＩＧＭＢＴマップは、エンジン回転数ＮＥが一定であれば、吸気ゲージ圧ＰＢＧＡが増加するほど、最適点火時期ＩＧＭＢＴが減少する（遅角する）ように設定されている。

ステップＳ３２では、吸気圧ＰＢＡ及び吸気温ＴＡを下記式（１１）に適用し、気筒吸入空気量の推定値である推定吸気量ＧＡＩＲＣＹＬを算出する。式（１１）のηｖは体積効率、Ｒは気体定数、ＶＣＹＬは気筒容積、ＫＰＡは大気圧ＰＡに応じて設定される大気圧補正係数である。

ステップＳ３３では、推定吸気量ＧＡＩＲＣＹＬに所定変換係数ＫＧＡＴを乗算することにより、推定トルクＨＴＲＱＧＡを算出する。所定変換係数ＫＧＡＴは、点火時期ＩＧＬＯＧが最適点火時期ＩＧＭＢＴに設定された状態に対応する値に設定されている。

ステップＳ３４では、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢ及び推定トルクＨＴＲＱＧＡを下記式（１２）に適用し、トルク低減率ＫＴＲＱＤを算出する。
ＫＴＲＱＤ＝ＴＲＱＣＭＢ／ＨＴＲＱＧＡ （１２）

ステップＳ３５では、トルク低減率ＫＴＲＱＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じてトルク低減率マップを検索し、遅角量ＤＩＧＲＴＤを算出する。トルク低減率マップは、図４に示すＫＴＲＱＤテーブルが、複数の所定エンジン回転数に対応して設定されたマップであり、トルク低減率ＫＴＲＱＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じてこのマップ検索することにより、遅角量ＤＩＧＲＴＤが算出される。

ステップＳ３６では、下記式（１３）に最適点火時期ＩＧＭＢＴ及び遅角量ＤＩＧＲＴＤを適用し、点火時期ＩＧＬＯＧを算出する。
ＩＧＬＯＧ＝ＩＧＭＢＴ−ＤＩＧＲＴＤ （１３）
ＥＣＵ５は、算出した点火時期ＩＧＬＯＧにおいて点火プラグ１５による点火を行う。

図３の処理によれば、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢには、エンジン回転数ＮＥを過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴに制御するための第１フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＩＧが反映されているので、式（１２）により算出されるトルク低減率ＫＴＲＱＤを用いることにより、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢの変化に対応した適切な点火時期制御を行うことができる。すなわち、エンジン回転数ＮＥを過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴに一致させるトルク制御を行う際に、点火時期ＩＧＬＯＧの変更によって応答速度の速いフィードバック制御が実行される。

図５は、第２目標トルクＴＲＱＧＡに応じてスロットル弁開度ＴＨを制御する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。

ステップＳ４１では、第２目標トルクＴＲＱＧＡに応じて目標吸気量ＧＡＣＭＤを算出する。目標吸気量ＧＡＣＭＤは、第２目標トルクＴＲＱＧＡにほぼ比例するように設定される。

ステップＳ４２では、目標吸気量ＧＡＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じて予め設定されているマップを検索することにより、目標開度ＴＨＣＭＤを算出する。

ステップＳ４３では、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するように、アクチュエータ７を駆動する。
図５の処理により、第２目標トルクＴＲＱＧＡに応じた吸気量制御が行われる。

図６は、上述した制御動作例を説明するためのタイムチャートである。図６（ａ）〜図６（ｇ）は、それぞれエンジン回転数ＮＥ、第２目標トルクＴＲＱＧＡ、スロットル弁開度、吸気圧ＰＢＡ、過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴ、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢ、及び点火時期ＩＧＬＯＧの推移を示す。時刻ｔ０において、エンジン回転数ＮＥが所定判定回転数ＮＥＴＨに達する。すなわち時刻ｔ０が始動完了（自立運転開始）時点に相当する。

第２目標トルクＴＲＱＧＡは、始動中は所定値に維持され、時刻ｔ０以後は、第２フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＧＡが徐々に減少するのに伴って、摩擦トルクＴＲＱＦＲＣまで減少する。スロットル弁開度ＴＨは、第２目標トルクＴＲＱＧＡと同様に推移する。これにより吸気圧ＰＢＡは図６（ｄ）に示すように推移する。

過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴは、時刻ｔ０からアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに達する時刻ｔ１まで時間経過に伴って増加し、時刻ｔ１以後はアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに設定される。

第１目標トルクＴＲＱＣＭＢは、時刻ｔ０からｔ１までの期間中は加速トルクＴＲＱＮＥＦが加算されるために比較的大きな値に設定され、時刻ｔ１以後は加速トルクＴＲＱＮＥＦが「０」となってほぼ一定値維持される。

点火時期ＩＧＬＯＧは、最適点火時期ＩＧＭＢＴより遅角側の値を制御中心値として、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢ及び吸気圧ＰＢＡに応じた値に設定される。時刻ｔ０において第１目標トルクＴＲＱＣＭＢが増加するが、吸気圧ＰＢＡが比較的高いため、遅角方向に変化する。時刻ｔ１においては第１目標トルクＴＲＱＣＭＢの減少に対応して遅角方向に変化し、その後は吸気圧ＰＢＡに低下に伴って徐々に進角方向に変化する。

エンジン回転数ＮＥは、過渡目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬの変化に追従して増加し、アイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに収束する。

以上のように本実施形態では、始動完了時点（ｔ０）からの経過時間に応じてアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬまで増加する過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴが設定され、過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴがアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに達するまでの期間中は、エンジン回転数ＮＥと過度目標回転数ＮＥＯＢＪＳＴとの偏差に応じて第１フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＩＧが算出され、過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴがアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＬＤに達する時刻ｔ１以後は、エンジン回転数ＮＥとアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬとの偏差に応じて第１フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＩＧが算出され、第１フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＩＧを用いて機関の第１目標トルクＴＲＱＣＭＢが算出され、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢに応じて点火時期ＩＧＬＯＧが制御される。

またエンジン回転数ＮＥとアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬとの偏差に応じて第２フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＧＡが算出され、第２フィードバック制御トルクＴＲＱＦＢＧＡを用いて第２目標トルクＴＲＱＧＡが算出され、第２目標トルクＴＲＱＧＡに応じて吸気量が制御される。これにより、吸気量はエンジン回転数ＮＥがアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬと一致するように制御される。

さらに吸気量の推定値である推定吸気量ＧＡＩＲＣＹＬが吸気圧ＰＢＡ、吸気温ＴＡ、及び大気圧ＰＡに応じて算出され、点火時期ＩＧＬＯＧが最適点火時期ＩＧＭＢＴに設定されている状態に対応する出力トルクの推定値である推定トルクＨＴＲＱＧＡが、推定吸気量ＧＡＩＲＣＹＬに応じて算出され、第１目標トルクＴＲＱＣＭＢ及び推定出力トルクＨＴＲＱＧＡに応じて点火時期ＩＧＬＯＧが制御される。

したがって、始動完了時点（ｔ０）から吸気量のフィードバック制御と、点火時期のフィードバック制御が並行して実行され、しかも過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴがアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに達するまでは、エンジン回転数ＮＥが過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴと一致するように点火時期ＩＧＬＯＧが制御される。点火時期制御の応答速度は、吸気量制御に比べて高いので、エンジン回転数ＮＥの過渡目標回転数ＮＯＢＪＳＴに対する良好な追従特性が得られる。その結果、始動完了直後においてエンジン回転数ＮＥの過剰な上昇を防止しつつ、エンジン回転数ＮＥを円滑かつ迅速にアイドル目標回転数ＮＯＢＪＩＤＬに収束させることができる。

また第１目標トルクＴＲＱＣＭＢは、式（５）において所定減算補正項ＤＴＲＱＦＩＲＥが適用されるため、推定トルクＨＴＲＱＧＡより小さい値に設定される。その結果、点火時期ＩＧＬＯＧの制御中心値が最適点火時期ＩＧＭＢＴより遅角側に設定され、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＯＢＪＳＴまたはＮＯＢＪＩＤＬに対して高い場合及び低い場合のいずれにおいても、良好な制御応答性を得ることができる。

また第１目標トルクＴＲＱＣＭＢを推定トルクＨＴＲＱＧＡで除算することによりトルク低減率ＫＴＲＱＤが算出され、該トルク低減率ＫＴＲＱＤに応じて点火時期の遅角補正量ＤＩＧＲＴＤが算出され、その遅角補正量ＤＩＧＲＴＤを用いて点火時期の制御が行われる。これにより、点火時期ＩＧＬＯＧの制御中心値が最適点火時期ＩＧＭＢＴより遅角側の適切な値に設定される。

本実施形態では、クランク角度位置センサ１１が回転数検出手段に相当し、スロットル弁３及びアクチュエータ７が吸気量制御手段の一部に相当し、ＥＣＵ５が、過渡目標回転数設定手段、第１フィードバック制御トルク算出手段、第１目標トルク算出手段、点火時期制御手段、第２フィードバック制御トルク算出手段、第２目標トルク算出手段、及び吸気量制御手段の一部を構成する。具体的には、図２のステップＳ１１が過渡目標回転数設定手段に相当し、ステップＳ１４が第１フィードバック制御トルク算出手段に相当し、ステップＳ１１〜Ｓ１３，及びＳ１５が第１目標トルク算出手段に相当し、図３の処理が点火時期制御手段に相当し、図２のステップＳ１６〜Ｓ１８、及び図５の処理が吸気量制御手段の一部に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上述した実施形態では、スロットル弁３及びアクチュエータ７により吸気量制御を行っているが、スロットル弁３をバイパス通路及びそのバイパス通路を通過する空気量を制御する補助吸気制御弁によって吸気量制御を行うようにしてもよい。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

１ 内燃機関
３ スロットル弁（吸気量制御手段）
５ 電子制御ユニット（過渡目標回転数設定手段、フィードバック制御トルク算出手段、第１目標トルク算出手段、点火時期制御手段、吸気量制御手段の一部）
７ アクチュエータ（吸気量制御手段）
１１ クランク角度位置センサ（回転数検出手段）
１５ 点火プラグ

Claims (3)

1. 内燃機関の回転数がアイドル目標回転数と一致するように前記機関の出力トルクを制御する、内燃機関の制御装置において、
   前記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記機関の始動完了時点からの経過時間に応じて前記アイドル目標回転数まで増加する過渡目標回転数を設定する過渡目標回転数設定手段と、
   前記過渡目標回転数が前記アイドル目標回転数に達するまでの期間中は、検出される回転数と前記過度目標回転数との偏差に応じてフィードバック制御トルクを算出し、前記過渡目標回転数が前記アイドル目標回転数に達した後は、検出される回転数と前記アイドル目標回転数との偏差に応じて前記フィードバック制御トルクを算出するフィードバック制御トルク算出手段と、
   前記フィードバック制御トルクを用いて前記機関の目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
   前記目標トルクに応じて前記機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
   検出される回転数が前記アイドル目標回転数と一致するように前記機関の吸気量を制御する吸気量制御手段とを備え、
   前記点火時期制御手段は、
   前記機関の吸気量の推定値である推定吸気量を算出する吸気量推定手段と、
   前記点火時期が前記出力トルクを最大とする最適点火時期に設定されている状態に対応する前記出力トルクの推定値である推定出力トルクを、前記推定吸気量に応じて算出する出力トルク推定手段とを有し、
   前記目標トルク及び推定出力トルクに応じて前記点火時期の制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記目標トルク算出手段は、前記目標トルクを前記推定出力トルクより小さい値に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記点火時期制御手段は、前記目標トルクを前記推定出力トルクで除算することによりトルク低減率を算出し、該トルク低減率に応じて点火時期の遅角補正量を算出する遅角補正量算出手段を有し、前記遅角補正量を用いて前記点火時期の制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

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