JP3276976B2 - エンジンのアイドル回転数制御方法 - Google Patents

エンジンのアイドル回転数制御方法

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン始動後にアイ
ドル回転数を目標回転数に一致させるよう吸入空気量お
よび点火時期を調整してフィードバック制御を行うとと
もに、冷間時には排ガス浄化用触媒装置のウォームアッ
プをも行うエンジンのアイドル回転数制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】エンジン始動後に不安定になりやすいア
イドル回転数を目標回転数に一致させる制御には、吸入
空気量を調整するフィードバック制御、あるいは点火時
期を調整するフィードバック制御がある。前者は制御で
きる回転数の範囲が大きく、後者は制御応答性に優れて
いる。そして、例えば実行平3−2689号公報に開示
されているように、これら2つの制御を並行して行うこ
とも提案されている。
【0003】一方、通常排気管には触媒装置が設けら
れ、排気ガス中の未燃成分を燃焼させて排気ガスを浄化
する構成がとられているが、この触媒装置に用いられる
触媒には一定の活性温度(例えば300℃付近)があ
り、エンジン始動後に効果的な浄化が行われるまでには
所定の時間がかかる。この時間を短かくするため、特に
冷間時のエンジン始動直後には、エンジンの点火時期を
強制的に遅らせる(リタードさせる)ことで、排ガス中
の未燃成分が前記触媒装置内に到達していわば後燃えす
るようにし、早期に温度を上昇させるウォームアップが
行われている。
【0004】図8は電子式燃料噴射制御系統の概略ブロ
ック図である。図8に示すように、エンジン1への吸入
空気が流れる吸気経路3には、エアフローセンサ5、ス
ロットルバルブ7、インジェクタ9などが設けられてい
る。
【0005】スロットルバルブ7を挾んでバイパス11
が設けられ、このバイパス11を開閉するための電磁ソ
レノイドバルブであるアイドルスピードコントロールバ
ルブ13が設けられて、アイドル時の吸入空気量を制御
できるようになっている。
【0006】燃焼室15内に突設されている点火プラグ
17へは、点火のための電圧がディストリビュータ19
を介してイグニションコイル21から供給される。エン
ジン1のウォータージャケット23内には水温センサ2
5が設けられ、エンジン温度としてのエンジン冷却水温
が検出される。また、排気ガスが通る排気経路27には
空燃比センサ29としてのO2 センサが設けられ、さら
にその下流には触媒装置31が設けられている。
【0007】エアフローセンサ5からの吸入空気量信
号、ディストリビュータ19からのクランク角信号、空
燃比センサ29からの空燃比信号、水温センサ25から
の温度信号はそれぞれエンジンコントロールユニット
(以下ECUと称する)33に入力される。また、EC
U33からは、それらの信号を含む入力信号に基づいて
演算処理が行われ、アイドルスピードコントロールバル
ブ駆動信号、イグニションコイル21への点火信号、イ
ンジェクタ9への燃料噴射信号等が出力される。すなわ
ち、ECU33から出力される前記アイドルスピードコ
ントロールバルブ駆動信号、点火信号などにより、前記
吸入空気量および点火時期の制御が行われる。
【0008】次に、具体的な制御方法について説明する
と、アイドル回転の実回転数Neを目標回転数Noに一
致させる制御は、図9に示すように、両回転数NeとN
oとの差分をもとに補正量(THTFB)を求め、この
補正量がプラスかマイナスかにより吸入空気量および点
火時期を制御する。
【0009】このうち点火時期のフィードバック制御の
具体例を図10に示す。すなわち、エンジンが始動され
ると、点火時期(IG・T)を定める進角は、始動のた
めの固定進角となる(図10(a))。そしてNeが目
標回転数Noよりも若干低い所定の回転数(例えば50
0rpm )に達した時点で(図10(b))、エンジン回
転の立ち上がり感を出すために大きめの進角に固定され
る(図10(a),IDL)。これにより実回転数Ne
が目標回転数Noを超えると、点火時期のフィードバッ
ク制御(IDL・F/B)が行われる。
【0010】このようなフィードバック制御が行われる
ための条件は、アクセルペダルが踏まれておらず、した
がってスロットル弁が全閉であり(アイドルスイッチO
N)、かつNe≧Noであることである。なお、始動時
にこのような条件が成立した後再びアイドリング状態に
なった場合には、前記不等式はNe<No+設定値と変
更される。
【0011】また、冷間時には、図8の排気ガス浄化用
触媒装置31をウォームアップするため、エンジン回転
数が500rpmを超えた時に、点火時期を定める進角
を始動時の固定進角に対し小さくする(図11
(a))。すなわち点火時期をリタードさせる。ここで
は、図11(a)に示すように、このリタード量をTH
TLと称することとする。このリタード制御により、エ
ンジン回転数の立ち上がりは緩やかになり、やがて目標
回転数Noに達し(図11(b))点火時期のフィード
バック制御が始まる(図11(a))。前記リタードが
行われている間に、排ガス中には未燃成分が増加し、触
媒装置31の中で燃焼する。これにより触媒装置31は
ウォームアップされ、その後の排気ガスの浄化が円滑に
行われる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷間時
に触媒装置をウォームアップするためのリタード制御が
なされる自動車に、低質ガソリン(重質成分を多く含ん
だガソリン)が使用されると、図12に示すように、エ
ンジンの実回転数Neがいつまでも目標回転数Noに達
せず、いわゆるラフアイドルが発生する。すなわち、点
火時期がリタード制御されている上に、低質ガソリンに
より燃焼室内で気化する揮発成分量が減少することで、
回転数がなかなか上昇しない現象が発生する。このと
き、ラフアイドルをなくすために、点火時期制御ではな
く吸入空気量を増加させる制御を行うことが考えられる
が、吸入空気量が増加すると燃費悪化を招いてしまうと
いう別の問題が生じる。
【0013】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、燃費悪化を招くことなく、触媒装置ウォ
ームアップのためのリタードによる冷間時のラフアイド
ルを防止できるエンジンのアイドル回転数制御方法を提
供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明は、エンジン始動後に該エンジンのアイドル
回転数を目標回転数にフィードバック一致させるべく
入空気量および点火時期の調整によるフィードバック制
御を行うとともに、前記エンジン冷間時の始動直後
記点火時期をリタードさせて排気ガス浄化用触媒装置を
加熱するエンジンのアイドル回転数制御方法において、
前記エンジンの冷間時の始動直後に行われる前記点火時
期の調整によるフィードバック制御は、目標回転数より
低い所定のエンジン回転数に達した時点で開始されると
ともに、前記吸入空気量によるフィードバック制御は、
目標回転数に達した時点で開始されるものである。
【0015】
【0016】ここで、前記エンジン冷間時の始動直後に
行われる前記点火時期の調整によるフィードバック制御
は、前記目標回転数と前記エンジンの実回転数との差分
に基づいて設定される進角値に、前記点火時期のリター
ド分に相当する値が加えられて点火時期を決定すべく実
行されるようにする。
【0017】または、前記エンジン冷間時の始動直後に
行われる前記点火時期の調整によるフィードバック制御
は、前記エンジンの実回転数が目標回転数に達しない時
間が所定時間経過した時点で前記点火時期のリタードを
解除し、前記点火時期の調整によるフィードバック制御
のみに遷移するようにする。
【0018】
【作用】前記構成を有する本発明によれば、従来のよう
に点火時期のリタードを先行させエンジンの実回転数が
目標回転数に達した後に初めて点火時期のフィードバッ
ク制御に移行するのではなく、リタードが所定時間行わ
れ、その後の早期に点火時期のフィードバック制御も並
行して行われるので、従来のようにエンジンの実回転数
がいつまでも目標回転数に達しないという状況を避ける
ことができる。
【0019】この際に、エンジンの実回転数が目標回転
数より低い所定の回転数に達した時点でフィードバック
制御を開始するものとすることにより、前記エンジンの
実回転数がこの所定の回転数から目標回転数に達するま
での間は実質的に点火時期のリタードが行われることと
なり、その後はエンジン回転数を円滑に目標回転数に到
達させることができる。
【0020】また、目標回転数とエンジンの実回転数と
の差分に基づいて定められる進角値に、点火時期のリタ
ード分に相当する遅角値が加えられて点火時期を決定す
ると、点火時期の調整によるフィードバック制御を行い
つつ、点火時期のリタードも行われるので、リタードが
行われると同時に、エンジン回転数は円滑に目標回転数
に達する。
【0021】さらに、点火時期のリタード実行中にエン
ジンの実回転数が目標回転数に達しない時間が所定時間
経過した時点で点火時期のリタードが解除され、点火時
期の調整によるフィードバック制御のみに移行するよう
にすると、エンジン回転数が目標回転数に達しないラフ
アイドル現象を直接防止することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図1,図2,
および図8を用いて説明する。またエンジンの目標回転
数Noと実回転数Neとの差分によって補正量を求める
図9、および冷間時でない場合のエンジン始動後の制御
を示す図10は、本実施例および後述する第2,第3実
施例においても同様に参照される。
【0023】本実施例におけるエンジン始動時の点火時
期(IG・T)およびエンジン回転数(Ne)と経過時
間との関係を図1に示す。エンジンが始動されると、始
動のための固定進角によって、実回転数Neは目標回転
数Noより低い所定の回転数(本実施例にあっては50
0rpm )に達した時点で、直ちにフィードバック制御が
開始される。すなわち、従来のように回転数の立ち上が
り感を出すための固定進角制御は採用されない。
【0024】このような本実施例における吸入空気量に
よるフィードバック制御を図2のフローチャートで説明
する。エアフローセンサ5からの吸入空気量信号やディ
ストリビュータ19からのクランク角信号(エンジン回
転数)などを読み込み(S1)基準制御量(GB)を設
定する(S2)。次に目標回転数Noを設定する(S
3)。この目標回転数Noは、エンジン温度(水温セン
サ25からの信号などによる)に応じて異なる値が設定
される。そしてスロットル弁7が全閉か否か(S4)、
実回転数Neが目標回転数Noより大きいか否か(S
5)などによりアイドル回転数制御のための条件が成立
しているかどうかが判断される。また、エンジン回転数
の立ち上がり感を出すための係数GSW,GSAが0か否か
が判定され(S6)、これらの係数GSW,GSAが0であ
れば、立ち上がり感を出すために吸入空気量を増やす補
正はもはや必要ない。そしてエンジン始動後のアイドル
回転数制御のためのフィードバック制御量(GFB)演
算が行われ(S7)、さらに最終制御量が演算され(S
8)、アイドルスピードコントロール(ISC)バルブ
13に出力される(S9)。
【0025】次に、点火時期によるフィードバック制御
を図3で説明する。まず前記図2と同様にデータの読込
みが行われ(S101)、その後、スタータースイッチ
がONであり(S102,YES)、エンジンが始動さ
れ、エンジンの実回転数Neが500rpm より小さく
(S103,NO)、すなわちまだ始動中であれば、最
終点火時期(THTIG)は固定進角値(KHARD)
とされ(S104)、エンジン回転数は500rpm 近く
まで急速に立ち上がる。
【0026】エンジンが始動されて回転数Neが500
rpm 以上になれば(S103,YES)、始動後の状態
となり、必要な場合には点火時期のリタードが行われ
る。すなわちエンジン温度を示す冷却水温が50℃より
も低く(S105,YES)冷間時であり、始動後20
秒経っておらず(S106,YES)、したがって触媒
装置の十分なウォームアップがまだ行われていない場合
には、点火時期のリタード値(THTL)が設定される
(S107)。このリタードがなされるための条件(S
105およびS106がともにNO)が成立していない
場合には、リタード値は0とされ(S108)、次の点
火時期フィードバック制御に遷移する。
【0027】すなわち、アイドルスイッチがONであり
(S109,YES)、したがってスロットル弁7が全
閉であれば、前記エンジン回転数Neが500rpm 以上
である(S103,YES)ことと併せて、始動後の点
火時期フィードバック制御を行うための条件が成立した
ことになる(S110)。そこで、アイドル進角テーブ
ル(THTIDL)を用いて最も高いトルクを達成する
ことのできる基本点火時期Aが設定され(S111)、
これに、水温,吸気温,ノッキング,加速などの各補正
が加えられる(S112)。このような補正が加えられ
た基本点火時期Aにアイドルフィードバック進角(TH
TFB)が加算されて最終点火時期(THTIG)とさ
れ(S113)、点火時期信号としてイグニションコイ
ル21に出力される。
【0028】なお、アイドルスイッチがONでない場合
には(S109,NO)、通常の走行時であると判定さ
れ(S114)、通常進角マップ(THTBSE)の中
から基本点火時期Aが設定され(S115)、前記と同
じ補正が加えられて最終点火時期(S116)とされ
る。
【0029】以上説明したように、本実施例にあって
は、エンジンの実回転数Neが500rpm に達した時点
で(S103,YES)リタード値を設定すると同時に
(S107)、点火時期フィードバック制御を行う(S
110〜S113)ので、従来よりも低い回転数でフィ
ードバック制御が開始されることとなる。すなわち、図
10,図11に示すように、従来は目標回転数Noに達
した時点で初めてフィードバック制御が行われていた
が、本実施例では、その目標回転数No(例えば750
rpm )より低い所定の回転数(500rpm )に達した時
点で、リタード値(THTL)の設定を前提として点火
時期フィードバック制御を開始する。
【0030】これにより、図1(a)に示すように、点
火時期は小さな進角値からフィードバック制御され、同
図(b)に示すように、エンジン回転数Neは緩やかに
かつ円滑に立ち上がり、目標回転数Noに確実に達する
ことができる。また、このように実回転数Neが緩やか
に立ち上がる間、触媒装置31は十分なウォームアップ
が受けられる。
【0031】次に、本発明の第2実施例につき図4に基
づいて説明する。なお、空気流入量によるフィードバッ
ク制御は、前記第1実施例の図2について説明したのと
同様である。
【0032】前記第1実施例にあっては、リタード値
(THTL)が設定された(S107)後に点火時期す
なわち点火進角によるフィードバック制御(S110〜
S113)が行われたが、本実施例ではフィードバック
制御を開始した後にリタード値(THTL)を設定す
る。すなわち、図4に示すように、始動時の固定進角に
よってエンジン回転数Neが立ち上がり500rpm に達
した時点でフィードバック制御が開始され、さらにエン
ジン回転数Neが上昇し目標回転数Noに達した時点
で、フィードバック制御をしつつリタード値(THT
L)をも設定するものである。
【0033】以下、図5をもとにさらに詳しく説明す
る。なお、前記第1実施例の図3と同一の部分について
は、図3中と同一の符号を付してある。
【0034】始動時の固定進角(KHARD)によって
エンジン回転数Neが500rpm を超えて(S103,
YES)、アイドルスイッチがONとなり(S109,
YES)、したがってスロットル弁が全閉である、とい
う条件のもとにフィードバック制御が開始される(S1
10)。このフィードバック制御中にエンジン回転数N
eが目標回転数Noを超え(S117,YES)、水温
が50℃以下の冷間時であり(S118,YES)、始
動後20秒以内であり(S119,YES)、したがっ
てまだリタードによる触媒装置31のウォームアップが
十分でない場合には、リタード値(THTL)が設定さ
れ(S120)、同時にアイドルフィードバック進角
(THTFB)が設定される(S121)。このアイド
ルフィードバック進角は、目標回転数Noと実回転数N
eとの差分に基づいて、図9に示すように設定される補
正量によって定められる進角値である。この進角値に前
記リタード値(THTL)が加算される。そして、アイ
ドル進角テーブルに基づいて基本点火時期Aが設定され
(S111)、各補正が加えられる(S112)。補正
が加えられた基本点火時期Aに、前記加算が行われたア
イドルフィードバック進角(THTFB)が加算され
て、最終点火時期(THTIG)となる(S113)。
【0035】このように点火時期によるフィードバック
制御を開始することで、エンジン回転数Neが目標回転
数Noまで上昇した後(S117,YES)、リタード
を行う(S120)ことで、目標回転数Noに確実に達
することができると同時に、リタードによる触媒装置3
1のウォームアップも十分に行うことができる。
【0036】次に、本発明の第3実施例につき図6およ
び図7を用いて説明する。
【0037】図6に示すように、エンジン始動時の固定
進角によりエンジン回転数Neが500rpm に達する
と、点火時期がリタードされる。点火時期がリタードさ
れても、通常はエンジン回転数Neはさらに上昇して目
標回転数Noに達することが期待されるが、低質ガソリ
ンなどを使用することにより目標回転数Noに達しない
場合には、このNe≦Noである時間が所定の長さαだ
け継続した時点でリタードを解除する。そしてフィード
バック制御を開始することにより、実回転数Neは目標
回転数Noに達する。
【0038】以下図7を用いて詳細に説明する。なお、
図7中で第1実施例を示す図3と同一の部分について
は、図3と同一の符号を付している。
【0039】エンジン回転数Neが500rpm を超えて
(S103,YES)始動後の状態になった時点で禁止
フラグ(後述する)が0か否かを判定する。禁止フラグ
が0であり(実回転数Neが目標回転数Noを超えない
時間が所定長さαに達しておらず)(S125,YE
S)、さらに水温が50℃以下であって冷間時であり
(S126,YES)、始動後20秒内であり(S12
7,YES)、十分に触媒装置31のウォームアップが
なされていない場合には、リタード値(THTL)が設
定され(S128)リタードが続けられる。
【0040】禁止フラグが0でなければ(実回転数Ne
が目標回転数Noを超えない時間が所定長さαを超えて
いれば)(S125,NO)、あるいは冷間時でなけれ
ば(S126,NO)、あるいは始動後20秒以上経過
していれば(S127,NO)、リタード値(THT
L)は0とされて(S134)リタードが解除され、フ
ィードバック制御に遷移する。
【0041】すなわち、アイドルスイッチがONであり
(S109,YES)したがってスロットル弁が全閉で
あれば、点火時期によるフィードバック制御(S11
0)が行われる。もっとも、エンジン回転数Neが目標
回転数Noを超えていなければ(S129,NO)、カ
ウンタ(T)がカウントアップを開始し(S130)、
その計数値が所定値αを超えた場合(S131,YE
S)、つまりリタードのためエンジン回転数Neが目標
回転数Noを超えないまま所定時間αが経過した場合に
は、リタード値(THTL)を0とし(S132)、リ
タードを解除する。そして禁止フラグを1とし(S13
3)、前記したようにリタード値(THTL)の設定を
行わないようにする。これによりフィードバック制御が
開始されるので、カウンタの計数値はリセットされる
(S134)。その後、第1あるいは第2実施例と同様
にフィードバック制御が行われる(S121,S11
1,S112,およびS113)。
【0042】リタードを行っていても実回転数Neが目
標回転数Noを超えれば(S129,YES)、その後
もリタードが続行される(S121,S111,S11
2,およびS113)。
【0043】同様に、リタードが行われていることによ
り実回転数Neが目標回転数Noを超えない状態が続い
ていても(S129,NO)、この状態が所定時間αを
超えていなければ(S131,NO)リタードが続けら
れる(S121,S111,S112,およびS11
3)。
【0044】以上のように、本実施例によれば、点火時
期のリタード(S126〜S128)とフィードバック
制御(S121,S112,S113)とが別個に行わ
れるものの、先行するリタードによってエンジン回転数
Neが目標回転数Noに達しない(S129,NO)時
間が所定長さαになった(S131,YES)時点で、
直ちにフィードバック制御(S121,S112,S1
13)が開始されるので、エンジンの実回転数Neがい
つまでも目標回転数Noに達しないラフアイドル現象が
生じるのを防止できる。
【0045】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るエンジンのアイドル回転数制御方法によれば、冷間時
の始動直後における点火時期の調整によるフィードバッ
ク制御は目標回転数よりも低い所定の回転数に達した時
点から開始されるとともに、吸入空気量によるフィード
バック制御は、目標回転数に達した時点で開始されるよ
うにしたので、エンジンの実回転数がこの所定の回転数
から目標回転数に達するまでの間は実質的に点火時期の
リタードが行われ、その後の早期に点火時期のフィード
バック制御も並行して行われるようになり、燃焼成分が
不足する低質ガソリンを使用した場合でもエンジンの回
転数が目標回転数に円滑に到達しラフアイドルを防止で
きる。
【0046】またこのように点火時期の調整によるフィ
ードバック制御によりラフアイドルを防止するので、吸
入空気量の調整によるフィードバック制御によりラフア
イドルを防止するのと異なり、燃費の悪化を招くことが
ない等種々の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は点火時期の時間に対する変化を示す
図、(b)はエンジン回転数の時間に対する変化を示す
図である。
【図2】第1実施例の吸入空気量の調整によるフィード
バック制御を示すフローチャートである。
【図3】第1実施例の点火時期の調整によるフィードバ
ック制御を示すフローチャートである。
【図4】(a)は点火時期の時間に対する変化を示す
図、(b)はエンジン回転数の時間に対する変化を示す
図である。
【図5】第2実施例の点火時期の調整によるフィードバ
ック制御を示すフローチャートである。
【図6】(a)は点火時期の時間に対する変化を示す
図、(b)はエンジン回転数の時間に対する変化を示す
図である。
【図7】第3実施例の点火時期の調整によるフィードバ
ック制御を示すフローチャートである。
【図8】電子式燃料噴射系統を示す概略ブロック図であ
る。
【図9】エンジン回転数と目標回転数との差分に基づい
て設定される補正量を示すグラフである。
【図10】(a)は点火時期の時間に対する変化を示す
図、(b)はエンジン回転数の時間に対する変化を示す
図である。
【図11】(a)は点火時期の時間に対する変化を示す
図、(b)はエンジン回転数の時間に対する変化を示す
図である。
【図12】(a)はエンジン点火時期の時間に対する変
化を示す図、(b)はエンジン回転数の時間に対する変
化を示す図である。
【符号の説明】
3 吸気経路 5 エアフローセンサ 7 スロットル弁 9 インジェクタ 11 バイパス(吸気経路3の) 13 アイドルスピードコントロールバルブ(ISC
バルブ) 15 燃焼室 17 点火プラグ 19 ディストリビュータ 21 イグニションコイル 25 水温センサ 29 空燃比センサ 31 触媒装置 33 エンジンコントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02P 5/15 E (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02P 5/15 F02D 41/16 F02D 41/14 320 F02D 45/00 335

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン始動後に該エンジンのアイドル
    回転数を目標回転数にフィードバック一致させるべく
    入空気量および点火時期の調整によるフィードバック制
    御を行うとともに、前記エンジン冷間時の始動直後
    記点火時期をリタードさせて排気ガス浄化用触媒装置を
    加熱するエンジンのアイドル回転数制御方法において、前記エンジンの冷間時の始動直後に行われる 前記点火時
    期の調整によるフィードバック制御は、目標回転数より
    低い所定のエンジン回転数に達した時点で開始されると
    ともに、前記吸入空気量によるフィードバック制御は、
    目標回転数に達した時点で開始されることを特徴とする
    エンジンのアイドル回転数制御方法。
  2. 【請求項2】 前記エンジン冷間時の始動直後に行われ
    る前記点火時期の調整によるフィードバック制御は、
    記目標回転数と前記エンジンの実回転数との差分に基づ
    いて設定される進角値に、前記点火時期のリタード分に
    相当する値が加えられて点火時期を決定すべく実行され
    ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンのアイド
    ル回転数制御方法。
  3. 【請求項3】 前記エンジン冷間時の始動直後に行われ
    る前記点火時期の調整によるフィードバック制御は、前
    エンジンの実回転数が目標回転数に達しない時間が所
    定時間経過した時点で前記点火時期のリタードを解除
    し、前記点火時期の調整によるフィードバック制御のみ
    に遷移することを特徴とする請求項1に記載のエンジン
    のアイドル回転数制御方法。
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