JP3203470B2 - エンジンのアイドル回転速度学習制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのアイド
ル回転速度学習制御装置に関し、特にスロットル弁の全
閉時の洩れ空気量変化分を学習補正することのできるア
イドル回転速度学習制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車用エンジンでは、吸気
通路のスロットル弁をバイパスする補助空気通路に補助
空気制御弁を備え、アイドル運転時に、実際のアイドル
回転速度と目標アイドル回転速度とを比較し、この比較
結果に応じて補助空気制御弁の開度を制御して、アイド
ル回転速度をフィードバック制御している。

【０００３】また、特公平２−１９２９５号公報などに
示されるように、所定の条件でアイドル回転速度のフィ
ードバック制御のために設定されるフィードバック補正
量に基づいて学習補正量を設定し、該学習補正量によっ
て補助空気量制御弁の開度を補正して、より高度な学習
制御を行うことも知られている。更に、このような学習
補正量をスロットル弁の全閉時の洩れ空気量変化分（詰
まり分）に対応させることも行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のアイ
ドル回転速度学習制御装置にあっては、アイドル回転速
度のフィードバック制御のために設定されるフィードバ
ック補正量に基づいてスロットル弁の全閉時の空気洩れ
変化分を学習する場合に、エアコンのＯＮ・ＯＦＦ、変
速機レンジ（Ｎレンジ・Ｄレンジ）、電気負荷などの外
部負荷の影響で、要求されるフィードバック補正量に大
きな差が生じるために、学習精度が大きく低下してしま
うという問題があった。

【０００５】このため、従来では、前記フィードバック
制御中であることの他に、エアコンＯＦＦ，Ｎレンジ，
電気負荷ＯＦＦなどの学習条件が成立しているときにの
み、前記学習を行わせたり、外部負荷の条件毎に学習を
行わせることで、学習精度を確保するようにしていた。
しかしながら、上記のように学習精度を確保するために
学習条件を厳しくすると、学習頻度が少なくなって、学
習がなかなか進行しないという問題があった。また、外
部負荷の条件毎に学習を行わせる場合には、外部負荷が
一定ではないために学習精度を維持することが困難であ
るという問題があった。

【０００６】本発明は上記問題点が鑑みなさたものであ
り、スロットル弁の全閉時の洩れ空気量分に相当する学
習補正量の学習において、学習精度を確保しつつ、学習
の頻度を増大させることができるようにすることを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明では、吸気通路のスロットル弁をバイパスする補
助空気通路に補助空気制御弁を備えるエンジンにおい
て、図１に示すような手段を設けて、アイドル回転速度
学習制御装置を構成する。図１において、フィードバッ
ク補正量設定手段は、アイドル運転時に実際のアイドル
回転速度と目標アイドル回転速度とを比較し、該比較結
果に応じてフィードバック補正量を設定する。

【０００８】また、学習補正量記憶手段は、スロットル
弁の全閉時の洩れ空気量変化分に相当する学習補正量を
記憶する書換え可能な記憶手段である。ここで、制御量
算出手段は、少なくとも前記フィードバック補正量と前
記学習補正量とに基づいて、前記補助空気制御弁に対す
る制御量を算出する。そして、補助空気制御弁駆動手段
は、前記制御量に対応する信号により前記補助空気制御
弁を開閉駆動する。

【０００９】一方、外部負荷投入判別手段は、エンジン
に対する外部負荷の投入の有無を判別し、制御信号読み
込み手段は、外部負荷投入判別手段で外部負荷の投入が
判別されたときに、投入されている外部負荷の負荷レベ
ルを示す制御信号を読み込む。 そして、外部負荷変換手
段は、前記読み込まれた外部負荷の負荷レベルを示す制
御信号を、前記補助空気制御弁における制御量に変換
し、減算処理手段は、前記フィードバック補正量から前
記外部負荷変換手段により変換された制御量を減算す
る。 ここで、学習補正量更新手段は、減算処理手段にお
ける減算結果を前記洩れ空気量変化分として、前記学習
補正量記憶手段の学習補正量を更新する。

【００１０】かかる構成によると、外部負荷に対応して
目標アイドル回転速度を維持するための補助空気制御弁
の制御量の要求が、外部負荷の負荷レベルを示す制御信
号を制御量に変換することで推定されるから、フィード
バック補正量から前記外部負荷の大きさに対応する制御
量を除いた分が、スロットル弁の全閉時の洩れ空気量変
化分に相当する値になり、これを学習することで、外部
負荷の投入状態においても精度の良い学習が可能とな
る。

【００１１】請求項２記載の発明では、前記外部負荷投
入判別手段で判別される外部負荷が、制御信号に応じて
吐出容量が変化する可変容量コンプレッサーであって、
前記制御信号読み込み手段が前記可変容量コンプレッサ
ーにおける吐出容量の制御信号を読み込み、前記外部負
荷変換手段が、前記可変容量コンプレッサーにおける吐
出容量の制御信号を前記補助空気制御弁における制御量
に変換する構成とした。かかる構成によると、可変容量
コンプレッサーの吐出容量の変化によってコンプレッサ
ー負荷が変化しても、かかる負荷に対応するための制御
量が洩れ空気量変化分として誤学習されることを回避で
き、学習精度を維持できる。

【００１２】

【００１３】請求項３記載の発明では、前記外部負荷投
入判別手段で判別される外部負荷が、電気負荷であっ
て、前記制御信号読み込み手段がオルタネータの電圧制
御回路における制御信号を読み込み、前記外部負荷変換
手段が、前記電圧制御回路における制御信号を前記補助
空気制御弁における制御量に変換する構成とした。かか
る構成によると、例えば電圧の検出結果に基づいてトラ
ンジスタのＯＮ／ＯＦＦをデューティ制御して励磁電流
を調整する電圧制御回路を備える場合には、前記制御デ
ューティ（制御信号）が各種電気負荷のＯＮ・ＯＦＦに
応じて変化することになるから、前記制御デューティ
（制御信号）を介して電気負荷の大きさを推定でき、電
気負荷の大きさが変化しても、かかる負荷に対応するた
めの制御量が洩れ空気量変化分として誤学習されること
を回避でき、学習精度を維持できる。

【００１４】

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は本実施形態におけるエンジンのシステム構
成図である。図２において、エンジン１の吸気通路２に
はスロットル弁３が設けられるが、このスロットル弁３
をバイパスする補助空気通路４が設けられており、この
補助空気通路４には電磁式の補助空気制御弁５が介装さ
れている。

【００１６】補助空気制御弁５は、一定周期内における
ＯＮ時間割合（デューティ）を変化させるデューティ信
号により駆動されて、デューティ増大により開度が増
大、デューティ減少により開度が減少する。従って、こ
こでいうデューティ（％）が制御量に相当する。また、
吸気通路２には各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁６が設け
られていて、これにより燃料供給がなされる。

【００１７】補助空気制御弁５及び燃料噴射弁６の作動
を制御するコントロールユニット７には各種のセンサ・
スイッチから信号が入力されている。具体的には、エン
ジンの所定クランク角毎に信号に出力するクランク角セ
ンサ８が設けられ、これによりクランク角を検出し得る
と共に、エンジン回転速度Ｎを算出可能である。

【００１８】また、吸気通路２内で吸入空気流量Ｑを検
出するエアフローメータ９、スロットル弁３の開度ＴＶ
Ｏを検出するスロットルセンサ10、冷却水温度Ｔｗを検
出する水温センサ11が設けられている。また、図２に示
すエンジン１が搭載される車両には、エンジン駆動され
る可変容量コンプレッサーを用いるエアコンが装備され
ている。前記可変容量コンプレッサーは、内蔵するソレ
ノイド式コントロールバルブに対する制御信号に応じて
その吐出容量が変化する電子制御式の可変容量コンプレ
ッサーであって、図６に示すように、エアコン用コント
ロールユニット21は、室内温度センサ22で検出される車
室内の温度，操作パネルを介して乗員が設定した室内設
定温度23等の情報に基づいて吐出容量を決定し、該吐出
容量に対応する制御信号（容量制御信号）を前記可変容
量コンプレッサ（ソレノイド式コントロールバルブ）24
に出力するようになっている。

【００１９】ここで、前記吐出容量を制御するために可
変容量コンプレッサー24に出力される制御信号は、外部
負荷である可変容量コンプレッサーによるエンジンに対
する外部負荷の大きさを推定するための情報として、前
記コントロールユニット７に入力されるようにしてあ
る。また、エンジン駆動されるオルタネータ（図示省
略）には、電子制御式の電圧制御回路が備えられ、出力
電圧の検出結果に基づいてトランジスタのＯＮ／ＯＦＦ
をデューティ制御してオルタネータの励磁電流を調整
し、オルタネータの出力電圧が一定に保たれるようにな
っている。

【００２０】そして、前記コントロールユニット７に
は、前記電圧制御回路におけるトランジスタの制御デュ
ーティ（電圧制御信号）が、電圧制御回路の動作状態を
示すパラメータとして入力されるようになっている。前
記制御デューティは各種電気負荷のＯＮ・ＯＦＦに応じ
て変化することになるから、コントロールユニット７に
おいて前記制御デューティを介して電気負荷の大きさを
推定できることになる。

【００２１】この他、コントロールユニット７には、図
示省略したが、エアコンスイッチ、ヘッドライトスイッ
チ等の電気負荷スイッチなどの信号が入力されている。
ここにおいて、コントロールユニット７内のマイクロコ
ンピュータは、後述する図３〜図５のルーチンに従っ
て、補助空気制御弁５への制御量（デューティ）を制御
して、アイドル回転速度を学習制御する。

【００２２】また、吸入空気流量Ｑとエンジン回転速度
Ｎとから、基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎ（Ｋは定
数）を演算し、これに各種補正を施して、最終的な燃料
噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ（ＣＯＥＦは空燃比
フィードバック補正係数を含む各種補正係数、Ｔｓはバ
ッテリ電圧補正分）を設定し、エンジン回転に同期した
所定のタイミングで、Ｔｉに相応するパルス巾の駆動パ
ルス信号を燃料噴射弁６に出力して、燃料噴射を行わせ
る。

【００２３】図３のデューティ制御ルーチンについて説
明する。本ルーチンは所定時間毎に実行される。ステッ
プ１（図にはＳ１と記してある。以下同様）では、水温
センサ11で検出される冷却水温度Ｔｗに基づいてテーブ
ルを参照して、基本制御量（基本デューティ）ＩＳＣＴ
Ｗを設定する。

【００２４】ステップ２では、後述する図４のフィード
バック補正量設定ルーチンにより設定されているフィー
ドバック補正量ＩＳＣＩを読込む。ステップ３では、学
習補正量記憶手段としての書換え可能なＲＡＭに記憶さ
れている学習補正量ＩＳＣＴＡＳを読込む。この学習補
正量ＩＳＣＴＡＳは、スロットル弁３の全閉時の洩れ空
気量変化分（詰まり分）に相当するものである。尚、Ｒ
ＡＭに対しては、キーＯＦＦ後も学習補正量ＩＳＣＴＡ
Ｓを記憶保持するために、バックアップ電源回路を用い
る。

【００２５】ステップ４では、次式のごとく、基本制御
量ＩＳＣＴＷとフィードバック補正量ＩＳＣＩと学習補
正量ＩＳＣＴＡＳとを加算して、制御量（デューティ）
ＩＳＣＯＮを算出する。この部分が制御量算出手段に相
当する。 ＩＳＣＯＮ＝ＩＳＣＴＷ＋ＩＳＣＩ＋ＩＳＣＴＡＳ ステップ５では、制御量（デューティ）ＩＳＣＯＮに対
応するデューティ信号を出力して、補助空気制御弁５を
開閉駆動する。この部分が補助空気制御弁駆動手段に相
当する。

【００２６】図４のフィードバック補正量設定ルーチン
について説明する。本ルーチンはフィードバック補正量
設定手段に相当し、所定時間毎に実行される。ステップ
11では、アイドル回転速度フィードバック制御条件（Ｉ
ＳＣ条件）か否かを判定する。ここで、ＩＳＣ条件と
は、例えばスロットル弁３が全閉（ＴＶＯ＝０）で、車
速ＶＳＰが所定値以下で、かつ、エンジン回転速度Ｎが
所定範囲内であるアイドル運転時であることとする。

【００２７】ＩＳＣ条件の場合は、ステップ12へ進む
が、ＩＳＣ条件でない場合は、本ルーチンを終了する
（このときフィードバック補正量ＩＳＣＩは前回値にク
ランプされる）。ステップ12では、クランク角センサ８
からの信号に基づいて算出されている実際のエンジン回
転速度（アイドル回転速度）Ｎを読込む。

【００２８】ステップ13では、冷却水温度Ｔｗに基づい
てテーブルを参照して、目標アイドル回転速度Ｎｓを設
定する。ステップ14では、実際のアイドル回転速度Ｎと
目標アイドル回転速度Ｎｓとを比較し、Ｎ＜Ｎｓの場合
は、ステップ15でフィードバック補正量ＩＳＣＩを所定
の積分分ΔＩ増大させる。逆に、Ｎ＞Ｎｓの場合は、ス
テップ16でフィードバック補正量ＩＳＣＩを所定の積分
分ΔＩ減少させる。

【００２９】図５の学習ルーチンについて説明する。本
ルーチンは所定時間毎又は所定回転毎に実行される。ス
テップ21（外部負荷投入判別手段）では、各種の外部負
荷（コンプレッサー負荷，電気負荷）が投入されている
状態であるか否かを、前記エアコンスイッチ等に基づい
て判別する。そして、各種の外部負荷が投入されていな
い場合には、ステップ22へ進み、通常の学習制御を実行
させる。

【００３０】具体的には、所定のアイドル学習条件にお
いて、前記フィードバック補正量ＩＳＣＩの平均値を求
め、これと学習補正量ＩＳＣＴＡＳとの加重平均値を、
新たな学習補正量ＩＳＣＴＡＳとしてＲＡＭ記憶データ
の書き換えを行う。前記所定のアイドル学習条件とは、
例えばアイドル運転時であって、アイドル回転速度のフ
ィードバック制御中であることとする。また、安定状態
で学習するため、始動後所定時間経過、水温Ｔｗが所定
範囲内、バッテリ電圧が所定範囲内、車速ＶＳＰ＝０、
空燃比フィードバック制御中であることを条件とすると
更によい。

【００３１】一方、ステップ21で、各種の外部負荷が投
入されていると判別された場合には、ステップ23へ進
み、外部負荷の大きさを推定する。例えば、エアコンス
イッチがＯＮで前記可変容量コンプレッサーの負荷がエ
ンジンに対して外部負荷として加わる場合には、可変容
量コンプレッサーに出力される吐出容量の制御信号を読
み込む。また、電気負荷スイッチがＯＮである場合に
は、前記オルタネータの電圧制御回路における制御デュ
ーティを、電気負荷に対応する信号として読み込む。従
って、この部分が制御信号読み込み手段に相当する。

【００３２】そして、次のステップ24では、前記吐出容
量の制御信号や電圧制御回路における制御デューティ
を、それぞれ補助空気制御弁５のデューティに変換す
る。この部分が外部負荷変換手段に相当する。即ち、前
記吐出容量の制御信号や電圧制御回路における制御デュ
ーティは、外部負荷の大きさを示すものであるから、か
かる外部負荷に応じて目標アイドル回転速度を維持する
ために必要となる空気量に相当する補助空気制御弁５の
デューティを予め求めておき、これを図７及び図８に示
すようにマップ化しておく。そして、前記マップを参照
することで、前記フィードバック補正量ＩＳＣＩに含ま
れる外部負荷に対応するための要求値を推定するもので
ある。

【００３３】ステップ25（減算処理手段）では、所定の
アイドル学習条件において前記学習補正量ＩＳＣＴＡＳ
の学習更新を行うに当たって、前記フィードバック補正
量ＩＳＣＩから前記ステップ24で外部負荷に対応するデ
ューティとして推定された値をそれぞれ減算して、学習
用のフィードバック補正量ＩＳＣＩを設定する。コンプ
レッサー負荷や電気負荷などの外部負荷が大きくなる
と、かかる外部負荷によるアイドル回転の落ち込みを抑
制すべく前記フィードバック補正量ＩＳＣＩは増大修正
されることになるから、かかるフィードバック補正量Ｉ
ＳＣＩから外部負荷に対応するためのデューティを減算
すれば、外部負荷の投入状態であっても、非投入時にお
ける要求制御量、即ち、洩れ空気量変化分に相当するフ
ィードバック補正量ＩＳＣＩを求めることができること
になる。

【００３４】ステップ26（学習補正量更新手段）では、
前記ステップ25による減算補正で外部負荷対応分が除か
れたフィードバック補正量ＩＳＣＩが、洩れ空気量変化
分に相当するものとして、学習補正量ＩＳＣＴＡＳの書
き換えを行う。上記構成によると、外部負荷の投入時に
あっても前記学習補正量ＩＳＣＴＡＳの学習更新を行え
るから、学習頻度を確保できる一方、可変容量コンプレ
ッサーの吐出容量の変化による負荷レベルの変化や電気
負荷レベルの変化があっても、その分が精度良く除かれ
るから、学習精度を維持できることになる。

【００３５】尚、上記に示した外部負荷以外について
は、その負荷の大きさが略一定として、負荷投入の有無
に応じて前記フィードバック補正量ＩＳＣＩから減算処
理すれば良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、外部負荷の大きさを推定し、該推定結果に
基づいてフィードバック補正量を補正して学習を行わせ
るから、スロットル弁の全閉時の洩れ空気量変化分を、
負荷投入時であっても学習させることができると共に、
外部負荷の大きさが変化しても学習精度を維持できると
いう効果がある。

【００３７】請求項２記載の発明によると、可変容量コ
ンプレッサーの吐出容量の変化によってコンプレッサー
負荷が変化しても、洩れ空気量変化分を精度良く学習さ
せることができるという効果がある。

【００３８】請求項３記載の発明によると、電気負荷の
大きさが変化しても、洩れ空気量変化分を精度良く学習
させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明を示す構成ブロック図。

【図２】実施形態におけるエンジンのシステム構成図。

【図３】補助空気制御弁のデューティ制御ルーチンのフ
ローチャート。

【図４】フィードバック補正量設定ルーチンのフローチ
ャート。

【図５】学習ルーチンのフローチャート。

【図６】実施形態における可変容量コンプレッサーの容
量制御の回路を示すブロック図。

【図７】コンプレッサー容量とコンプレッサー負荷に対
応する制御値との相関を示す線図。

【図８】電気負荷と電気負荷に対応する制御値との相関
を示す線図。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 吸気通路 ３ スロットル弁 ４ 補助空気通路 ５ 補助空気制御弁 ６ 燃料噴射弁 ７ コントロールユニット ８ クランク角センサ ９ エアフローメータ 10 スロットルセンサ 11 水温センサ 24 可変容量コンプレッサー

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路のスロットル弁をバイパスする補
   助空気通路に補助空気制御弁を備えるエンジンにおい
   て、 アイドル運転時に実際のアイドル回転速度と目標アイド
   ル回転速度とを比較し、該比較結果に応じてフィードバ
   ック補正量を設定するフィードバック補正量設定手段
   と、 スロットル弁の全閉時の洩れ空気量変化分に相当する学
   習補正量を記憶する書換え可能な学習補正量記憶手段
   と、 少なくとも前記フィードバック補正量と前記学習補正量
   とに基づいて、前記補助空気制御弁に対する制御量を算
   出する制御量算出手段と、 前記制御量に対応する信号により前記補助空気制御弁を
   開閉駆動する補助空気制御弁駆動手段と、エンジンに対する外部負荷の投入の有無を判別する外部
   負荷投入判別手段と、 該外部負荷投入判別手段で外部負荷の投入が判別された
   ときに、投入されている外部負荷の負荷レベルを示す制
   御信号を読み込む制御信号読み込み手段と、 前記読み込まれた外部負荷の負荷レベルを示す制御信号
   を、前記補助空気制御弁における制御量に変換する外部
   負荷変換手段と、 前記フィードバック補正量から前記外部負荷変換手段に
   より変換された制御量を減算する減算処理手段と、 該減算処理手段における減算結果を前記洩れ空気量変化
   分として 、前記学習補正量記憶手段の学習補正量を更新
   する学習補正量更新手段と、 を含んで構成されるエンジンのアイドル回転速度学習制
   御装置。
2. 【請求項２】前記外部負荷投入判別手段で判別される外
   部負荷が、制御信号に応じて吐出容量が変化する可変容
   量コンプレッサーであって、前記制御信号読み込み手段
   が前記可変容量コンプレッサーにおける吐出容量の制御
   信号を読み込み、前記外部負荷変換手段が、前記可変容
   量コンプレッサーにおける吐出容量の制御信号を前記補
   助空気制御弁における制御量に変換することを特徴とす
   る請求項１記載のエンジンのアイドル回転速度学習制御
   装置。
3. 【請求項３】前記外部負荷投入判別手段で判別される外
   部負荷が、電気負荷であって、前記制御信号読み込み手
   段がオルタネータの電圧制御回路における制御信号を読
   み込み、前記外部負荷変換手段が、前記電圧制御回路に
   おける制御信号を前記補助空気制御弁における制御量に
   変換することを特徴とする請求項１記載のエンジンのア
   イドル回転速度学習制御装置。