JP2687592B2 - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関のスロットルバルブを迂回して流
れる吸入空気量を制御し、内燃機関の始動時における機
関回転数を制御する内燃機関の吸入空気量制御装置に関
する。

［従来の技術］ 一般に、内燃機関の始動時における機関回転数を制御
する吸入空気量制御装置は、内燃機関のスロットルバル
ブを迂回するバイパス通路に設けられた制御弁（いわゆ
るISCV:I dle Speed Control Valve）の開度を調整する
ことで、スロットルバルブとは独立して内燃機関の吸入
空気量を制御している。このような制御装置であって、
しかも内燃機関の経時変化に対処するために、ISCVの開
度の学習制御を実行するものが特開昭58−28570号公報
（エンジンの回転数制御装置）に開示されている。この
制御装置は、内燃機関の冷却水温等に基づいてISCVの開
度のフィードバック制御条件が成立したと判断されたと
きに、機関回転数を目標回転数幅内に維持させるようIS
CVの開度をフィードバック制御し、このフィードバック
制御時にISCVの開度を学習している。そして、次に内燃
機関を始動するとき、この学習値をもって内燃機関の始
動時のISCVの見込み開度として吸入空気量を制御してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の学習制御を用いた制御装置
では、内燃機関の始動時におけるISCVの見込み開度に、
フィードバック制御条件の成立した暖機後におけるISCV
の開度学習値を用いているため、本来の内燃機関の始動
時における適切なISCVの見込み開度が得らず、内燃機関
の始動性が悪いという問題が生じていた。なぜなら、内
燃機関の始動時においては、その油温が上昇していない
ため、内燃機関のオイルの粘性が高く、摩擦損失が大き
いことから、内燃機関にかかる負荷が大きなものとな
り、このときのISCVの見込み開度に、暖機後、即ち内燃
機関にかかる負荷が小さいときのISCVの開度学習値を適
用するのは適切ではないからである。

一方、内燃機関の始動性を向上するためには吸入空気
量を増大すればよいが、増大しすぎれば、かえって始動
フィーリングが悪化してしまうという問題も生じてい
る。

本発明の内燃機関の吸入空気量制御装置は上記課題を
解決し、内燃機関の経時変化や機差にかかわらず、内燃
機関の始動性の向上と始動フィーリングの向上とを両立
させること目的とする。

発明の構成 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明の内燃機関の吸入空気量制御装置は、第１図に
例示するように、 内燃機関M1のスロットルバルブM2を迂回するバイパス
通路M3に設けられ、該バイパス通路M3を通過する空気量
を調整する空気量制御弁M4と、 上記内燃機関M1の始動時に、上記空気量制御弁M4の開
度を、上記内燃機関M1の運転に基づいて予め学習された
見込み開度に駆動制御する弁開度制御手段M5と を備えた内燃機関の吸入空気量制御装置において、 上記内燃機関M1の始動完了時における機関回転数を検
出する回転数検出手段M6と、 上記検出された機関回転数と予め定められた目標回転
数との偏差に応じて、上記見込み開度を増減して該見込
み開度を学習しておく学習手段M7と を備えることを要旨とする ［作用］ 上記構成を有する本発明の内燃機関の吸入空気量制御
装置は、回転数検出手段M6により内燃機関M1の始動完了
時における機関回転数を検出し、得られた機関回転数と
予め定められた目標回転数との偏差に基づいて、学習手
段M7が内燃機関M1の始動時における空気量制御弁M4の見
込み開度を増減してその開度を学習しておくように働い
ている。そして、このように学習された見込み開度は、
次回の内燃機関M1の始動時における空気量制御弁M4の見
込み開度として用いられる。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにする
ために、以下本発明の内燃機関の吸入空気量制御装置の
好適な実施例について説明する。

第２図は、本発明の一実施例である吸入吸気量制御装
置を搭載した車両用の内燃機関１およびその周辺装置を
表す概略構成図である。

同図に示すように、内燃機関１の吸気通路10中には、
スロットルバルブ12が設けられており、スロットルバル
ブ12の開度制御によって内燃機関１への吸入空気量が制
御されている。このスロットルバルブ12の介装された吸
気通路10を迂回するようにバイパス通路14が形成されて
おり、このバイパス通路14には、アイドルスピードコン
トロールバルブ（以下、ISCVと呼ぶ）16が介装されてい
る。ISCV16は、バイパス通路14を閉じる方向に付勢され
摺動可能に収納されたプランジャ16aと、そのプランジ
ャ16aを駆動するソレノイド16bとからなり、プランジャ
16aを移動させてバイパス通路の開口面積を調整するこ
とで、スロットルバルブ12を迂回して流れる吸入空気量
を制御するものである。この吸入空気量の制御は、ソレ
ノイド16bにデューティ比の制御されたパルス信号を出
力することにより行なわれる。そして、このデューティ
比とバイパス通路14を流れるバイパス空気流量との関係
は、ほぼリニアな関係に設定されている。

さらに吸気通路10には、内燃機関１の各気筒毎に燃料
を噴射する燃料噴射弁20が設けられている。

また、内燃機関１には、点火に必要な電圧を出力する
イグナイタ22、内燃機関のクランク24に連動してイグナ
イタ22で発生した交流電圧を各気筒の点火プラグ26に分
配供給するディストリビュータ28が設けられている。

さらに内燃機関１には、吸気通路10に配設されて吸気
温度を検出する吸気温センサ30、シリンダブロックに配
設されて冷却水温度THWを検出する水温センサ32、スロ
ットルバルブ12の開度を検出すると共にスロットルバル
ブ12の全閉状態を検出するアイドルスイッチを内蔵した
スロットルポジションセンサ34、ディストリビュータ28
のカムシャフトの1/24回転毎に、すなわちクランク角度
０°から30°の整数倍毎に回転角信号を出力する回転角
センサ36、排気通路38に配設されて排気中の酸素濃度を
検出する02センサ40および吸気通路10の空気取入れ口側
に設けられ内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフロ
メータ42等が備えられている。

前述した各センサやスイッチ等の検出信号は電子制御
回路60に入力され、その電子制御回路60は、ISCV16、燃
料噴射弁20、イグナイタ22等を駆動制御する。

電子制御回路60は、第３図に示すように、CPU60a、RO
M60b、RAM60cおよびバックアップRAM60dを中心に論理演
算回路として構成され、コモンバス60eを介して、A/D変
換器等を備えた入力部60f、出力回路を備えた出力部60g
に接続されて外部との入出力を行なう。

次に、電子制御回路60により実行される内燃機関１の
始動時での吸入空気量および燃料噴射時間の制御ルーチ
ンを第４図のフローチャートに基づいて説明する。尚、
このルーチンは内燃機関１の始動完了後の任意時に起動
されるものであり、このルーチンに先立ち、内燃機関１
の始動時から始動完了時までの始動状態や始動完了時に
おける回転数Ｎ等の検出を、後述する第９図に示す別処
理ルーチンにより行なっている。

内燃機関１の始動完了後、本ルーチンが起動される
と、まず、回転角センサ36より検出した内燃機関１の始
動完了時における回転数Ｎと、目標回転数ｎとを比較す
る（ステップ100）。この目標回転数ｎは、水温センサ3
2にて検出された冷却水温度THWから、第５図に示すよう
なマップを用いて算出される。

ステップ100において始動完了時の回転数Ｎが目標回
転数ｎよりも小さいと判断されると、内燃機関１の始動
時におけるISCV16のデューティ比の学習値KGDST（以
下、デューティ比学習値KGDSTという）を１だけ加算し
（ステップ110）、次に、内燃機関１の始動時の燃料噴
射時間TAUSTAの学習値KGST（以下、燃料噴射学習値KGST
という）を0.001だけごく微量に減算し（ステップ12
0）、本ルーチンを一旦終了する。また、始動完了時の
回転数Ｎが目標回転数ｎよりも大きく、しかも、その差
が100（rpm）以上の場合には、デューティ比学習値KGDS
Tを１だけ減算する（ステップ100,130,140）。

ステップ130あるいはステップ140の処理後はステップ
150の処理に移る。このステップ150以降の処理は、内燃
機関１の始動から始動完了するまでの回転状態の推移に
応じて、燃料噴射学習値KGSTあるいは始動後の冷却水温
度THWに応じて燃料噴射時間を増量させる補正係数FASE
の学習値KGASEを更新するものである。

ここで、内燃機関１の始動から始動完了するまでの回
転状態の推移を、第６図に示す。これは、横軸に時間
を、縦軸に回転角センサ36から得られる回転数NEをと
り、スタータSTAがオンした後、回転数が変化していく
様子を表したものである。

スタータSTAがオンして出力軸であるクランク軸24が
回転し始め、クランキング回転数N1を越えたとき（いわ
ゆる初爆）までの期間をt1＊、その時点から予め設定さ
れた回転数N2になるまでの期間をt2＊、更に始動完了時
（いわゆる完爆）までの期間をt3＊とする。回転数N2
は、本実施例では400（rpm）とし、回転数N2に達した時
（この時をモード切換時とよぶ）を境に、燃料噴射時間
は始動時用としての燃料噴射時間TAUSTAから、非始動時
用としての燃料噴射時間TAUに切り替わる。尚、始動完
了時の回転数をＮとする。

次に、この内燃機関１の始動から始動完了するまでの
回転状態の推移を、期間t1＊,t2＊,t3＊の長さに基づい
て、３つのパターンに分類する。この分類された３つの
パターンを第７図に示す。パターンＡでは、初爆からモ
ード切換時までの期間T2が長くなっている。このパター
ンＡは、始動時燃料噴射時間TAUSTAが長く、燃料がリッ
チになっている場合に生じる。パターンＢでは、初爆ま
での期間T1が長い。この場合は、逆に、始動時燃料噴射
時間TAUSTAが短く、燃料がリーンになっている。パター
ンＣではモード切換時から完爆までの期間T3が長くなっ
ている。このパターンＣは、始動後の冷却水温度THWに
応じて燃料噴射時間を増量させる補正係数FASEが小さい
場合に生じる。

これらのパターンA,B,Cに基づいて、第４図のステッ
プ150からの処理の説明を続ける。

まず、内燃機関１の始動時において検出した期間T1,T
2,T3の合計値と、それらに対応する目標期間t1,t2,t3の
合計値とを比較する（ステップ150）。この期間T1,T2,T
3の検出は後述する第９図に示す別ルーチンにより実行
され、また、目標期間t1,t2,t3は、第８図に示すマップ
を用いて、水温センサ32にて得られた冷却水温度THWに
基づいて算出される。

ステップ150にて期間T1,T2,T3の合計値が目標期間t1,
t2,t3の合計値より短い場合には、始動良好であり、ス
テップ120にて燃料噴射学習値KGSTを0.001だけごく微量
に減算し、本ルーチンを一旦終了する。逆にt1＋t2＋t3
≦T1＋T2＋T3の場合には、更に期間T1,T2の合計値と目
標期間t1,t2の合計値とを比較する（ステップ160）。こ
のとき、t1＋t2＞T1＋T2の場合には、回転状態が第７図
のパターンＣ、即ち、始動後の冷却水温度THWに応じて
燃料噴射時間を増量させる補正係数FASEが小さ過ぎる場
合に相当するとして、その補正係数FASEの学習値KGASE
を１だけ加算する（ステップ170）。更に、燃料噴射学
習値KGSTを0.1だけ減算する（ステップ180）。このステ
ップ180の処理は、学習値KGASEの上限ガードとして作用
するもので、始動時燃料噴射時間TAUSTAと非始動時燃料
噴射時間TAUとのつながりを良好にするためになされて
いる。

ステップ160の判断において、t1＋t2≦T1＋T2の場合
には、更に期間T1と目標期間t1とを比較し（ステップ19
0）、t1＞T1の場合には、第７図のパターンＡ、即ち、
始動時からモード切換時までの燃料がリッチになってい
る場合に相当するとして、燃料噴射学習値KGSTを１だけ
減算する（ステップ200）。逆に、t1≦T1の場合には、
パターンＢ、即ち、燃料がリーンになっている場合に相
当するとして、燃料噴射学習値KGSTを１だけ加算する
（ステップ210）。ステップ180,200,210の処理後は、一
旦本ルーチンを終了する。

このルーチンによって学習されたデューティ比学習値
KGDSTは、次回の内燃機関１の始動時におけるISCV16の
見込み開度に用いられ、その学習が繰り返されることに
より、内燃機関１の経時変化や機差にかかわらず、始動
時のISCVの開度、ひいては始動完了時の回転数Ｎは適切
値に収束される。また、燃料噴射学習値KGSTおよび補正
係数FASEの学習値KGASEも、次回の内燃機関１の始動時
における燃料噴射弁20の燃料噴射時間に用いられ、これ
らの学習が繰り返されることにより、始動時の燃料噴射
時間TAUSTAと非始動時の燃料噴射時間TAUが適切値に収
束すると共に、これらのつながりも良好になる。

次に、上述した始動完了時における回転数Ｎと、期間
T1,T2,T3を検出する電子制御回路60の実行する処理につ
いて第9,10図のフローチャートに基づいて説明する。

第９図は、期間T1〜T3および始動完了時の回転数Ｎの
算出ルーチンを示し、このルーチンは内燃機関１の始動
時において所定のタイミングにて繰り返し実行される。
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップ300に
て、スタータがオンかを判断し（フラグXSTA＝1?）、オ
フの場合には、フラグXSTABを０とし、次にフラグF1＝
１かを判断する（ステップ310,320）。本ルーチンにお
けるフラグF1および後述するフラグF2,F3は、内燃機関
１の始動状態の推移を表すものであって、初期値を０と
しているため、ステップ320の判断は「NO」となり、一
旦本ルーチンを抜ける。ステップ300の判断にてスター
タがオンと判断されると、フラグXSTAB＝０かを判断す
る（ステップ330）。即ち、前回取り込んだスタータの
状態がオフであったかを判断する。「YES」、即ち、本
ルーチンが起動されて始めてスタータがオンであると判
断されると、フラグF1を立てる（ステップ340）。

このフラグF1により、第10図に示すカウントルーチン
のカウント処理は規制されている。このルーチンは、所
定時間毎の割込にて実行されるもので、フラグF1＝１で
あって（ステップ500）、しかも回転数NEがNE＞０の場
合において（ステップ510）、カウンタ値Ｃを１だけイ
ンクリメントしていく（ステップ520）ものである。フ
ラグF1＝０のときには、カウンタ値Ｃはゼロクリアされ
（ステップ530）、また、NE＝０の場合には、カウンタ
値Ｃはインクリメントされない。従って、第９図に示す
処理のステップ340にてF1＝１とされると、NE＞０の場
合においてカウンタ値Ｃがインクリメントされていく。

第９図の処理に戻る。ステップ340の処理後は、フラ
グXSTABを立てる処理を行なう（ステップ350）。ステッ
プ330において「NO」と判断された場合（前回スタータS
TAがオンであった場合）、あるいはステップ350の処理
後は、回転数NEがクランキング回転数N1以上であるかを
判断し（ステップ360）、フラグF2に基づいて、回転数N
Eが初めてクランキング回転数N1以上になったときのカ
ウンタ値Ｃを期間T1として算出する（ステップ370〜39
0）。即ち、フラグF2＝０のときに、初めて回転数NEが
クランキング回転数N1以上になったとして、そのときの
カウンタ値Ｃを期間T1としている。尚、ステップ360に
てNE＜N1と判断された場合、あるいは期間T1を求めフラ
グF2を立てた後には、一旦本ルーチンを抜ける。

ステップ370の判断において、「YES」と判断された場
合には、回転数NEが予め定められたモード切換時である
回転数N2以上であるかを判断し（ステップ400）、フラ
グF3に基づいて、回転数NEが初めて回転数N2以上になっ
たときのカウンタ値Ｃから期間T1差し引いた値を、期間
T2として算出する（ステップ410〜430）。ステップ400
にてNE＜N2と判断された場合、あるいはステップ430の
処理後は、一旦本ルーチンを抜ける。

ステップ410の判断において、「YES」と判断された場
合には、ステップ440の処理に移る。このステップ440の
処理は、前回検出された回転数と今回検出した回転数と
の差△NEと、予め定められた値αとを比較判断する処理
で、回転数NEが高まり安定してきて、この差△NEがαよ
りも小さいと判断されると（ステップ440）、そのとき
のカウンタ値Ｃからすでに算出された期間T1,T2を差し
引いて期間T3を算出する（ステップ450）。即ち、この
ときを始動完了としている。そして、このときの回転数
NEを完爆回転数Ｎとし（ステップ460）、更にフラグF1,
F2,F3をリセットして（ステップ470）、本ルーチンを終
了する。

尚、本ルーチンにおいて、前回検出された回転数との
差である△NEに基づき内燃機関１の完爆回転数Ｎを求め
たが、スタータがオン（XSTA＝１）してから所定期間内
での最大値を完爆回転数Ｎとして採用してもよい。ま
た、本ルーチンは始動の失敗時においてもT1,T2,T3を求
めているが、この失敗時においては本ルーチンを中止し
ても良く、また、スロットルポジションセンサ34に内蔵
されたアイドルスイッチがオフ状態、側スロットルバル
ブ12が全閉状態にない場合には本ルーチンを行なわない
ようにしてもよい。

以上説明した本実施例の内燃機関の吸入空気量制御装
置は、内燃機関１の始動完了を検出し、その始動完了時
の回転数Ｎと、予め冷却水温度THWにより決定される目
標回転数ｎとの偏差に基づいてISCV16のデューティ比を
学習し、その学習値KGDSTを用いて、次回の始動時にお
けるISCV16の見込み開度を設定している。従って、内燃
機関１の経時変化や機差にかかわらず、始動直後の回転
数Ｎが適切値に維持される。その結果、始動性と始動フ
ィーリングが共に向上されるという極めて優れた効果を
奏する。

また、内燃機関１の始動から始動完了するまでの回転
状態の推移を、３つのパターンA,B,Cに分類し、更に、
そのパターンに応じて始動時燃料噴射時間TAUSTAおよび
始動後の冷却水温度THWに応じて燃料噴射時間を増量さ
せる補正係数FASEの学習制御を行なっているため、一層
精度の高い始動特性が得られる。更に、始動良好時に
は、始動時燃料噴射時間TAUSTAをごく微量に減量するよ
うに働いているため、オーバーリッチによる燃料のかぶ
りが防止されている。加えて、始動時燃料噴射時間TAUS
TAを用いて、補正係数FASEの学習値KGASEの上限ガード
を設けているため、補正係数FASEを増加しても始動時燃
料噴射時間TAUSTAと非始動時燃料噴射時間TAUとのつな
がりは良好となる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
うした実施例に何等限定されるものではなく、例えば、
燃料噴射時間の制御を行なわず、ISCV16による吸入空気
量の制御のみの構成をとってもよく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ること
は勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の内燃機関の吸入空気量
制御装置によれば、内燃機関の始動完了を検出し、その
始動完了時の回転数と、予め定められた目標回転数との
偏差に基づいてISCVの開度を学習し、この学習値を用い
て内燃機関の始動時のISCVの見込み開度としているた
め、内燃機関の経時変化や機差にかかわらず、始動直後
の回転数が適切値に維持される。従って、始動性と始動
フィーリングが共に向上されるという極めて優れた効果
を奏する。また、内燃機関のハード構成においては、従
来となんら変わることなく、簡素な構成において良好な
内燃機関の始動制御が可能となる。更に、学習制御なの
でフィードバック制御に見られるようなハンチングも生
じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の一実施例である吸入空気量制御装置を搭
載した車両用の内燃機関およびその周辺装置を表す概略
構成図、第３図はその実施例の電子制御回路の構成を説
明するためのブロック図、第４図は電子制御回路で実行
される吸入空気量・燃料噴射時間制御ルーチンを示すフ
ローチャート、第５図は冷却水温度と目標回転数との関
係を示すグラフ、第６図は内燃機関の始動から始動完了
までの回転状態を示すグラフ、第７図はその回転状態の
パターンを示すグラフ、第８図は冷却水温度と目標期間
との関係を示すグラフ、第９図は回転状態のパターンを
検出するための各期間の長さと始動完了時の回転数の算
出ルーチンを示すフローチャート、第10図はカウントル
ーチンを示すフローチャートである。 M1…内燃機関、M2…スロットルバルブ M3…バイパス通路、M4…空気量制御弁 M5…弁開度制御手段、M6…回転数検出手段 M7…学習手段 １…内燃機関、10…吸気通路 12…スロットルバルブ、14…バイパス通路 16…アイドルスピードコントロールバルブ（ISCV） 36…回転角センサ、60…電子制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のスロットルバルブを迂回するバ
   イパス通路に設けられ、該バイパス通路を通過する空気
   量を調整する空気量制御弁と、 上記内燃機関の始動時に、上記空気量制御弁の開度を、
   上記内燃機関の運転に基づいて予め学習された見込み開
   度に駆動制御する弁開度制御手段と を備えた内燃機関の吸入空気量制御装置において、 上記内燃機関の始動完了時における機関回転数を検出す
   る回転数検出手段と、 上記検出された機関回転数と予め定められた目標回転数
   との偏差に応じて、上記見込み開度を増減して該見込み
   開度を学習しておく学習手段と を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装
   置。