JP3586975B2 - Idle speed control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のアイドル回転数制御装置に係わり、特に、内燃機関の始動時における回転数を安定に制御するのに好適な内燃機関のアイドル回転数制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関においては、低速回転領域におけるトルク特性を向上させる上で吸気管の長さを増大させることが望ましく、また、内燃機関の性能向上のためには、吸気管の径が大きい方が有利である。更に、過給装置を装備する場合にも吸気管の長さを増大させる必要がある。このように、内燃機関の高性能化が図られるほど、その吸気系の容積は大きくなる傾向にある。内燃機関始動前の状態においては、吸気系には大気圧の空気が充満している。従って、吸気系の容積が大きいと、スロットル弁が全閉とされる内燃機関始動時であっても、多量の空気が内燃機関に吸入される。かかる状態で、アイドル・スピード・コントロール・バルブ(以下、ISCVと称する)が開弁されると、内燃機関の吸入空気量は更に増加することになる。この場合、機関始動時の回転数が所要の回転数を越えて吹き上がり、車両の振動等が生ずるなど運転者に対して違和感を与えることがある。
【0003】
内燃機関の始動時における、かかる回転数上昇を抑制する上では、例えば、実開昭58−151332号に開示される内燃機関のアイドル回転数制御装置の如く、内燃機関始動時にISCVを全閉状態とすることが有効である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置は、バッテリへの負担を低減させることを目的としてISCVを全閉とするものであり、内燃機関始動時にISCVが全閉状態とされることで、結果的に始動時の回転数上昇が抑制されるに過ぎない。従って、上記従来の装置においては、内燃機関の運転状態に基づいて回転数を最適に制御することについての考慮は何らなされていない。このため、上記従来の装置は、内燃機関始動時の回転数の吹き上がりを防止する点では有効であるものの、回転数が適切に制御されないために回転数が落ち込むなど、機関回転数が不安定となることがあるという問題を有していた。
【0005】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動時における機関回転数の変動を抑制し、始動時の機関回転数を安定に制御することが可能な内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項1に記載する如く、内燃機関の吸入空気量制御弁の開度を制御することにより前記内燃機関のアイドル回転数を制御する内燃機関のアイドル回転数制御装置において、
前記内燃機関の吸気圧又は機関1回転当たりの吸入空気量を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の始動時のクランキング状態において、前記吸入空気量制御弁を、前記運転状態検出手段により検出された前記吸気圧又は前記吸入空気量が前記内燃機関の目標アイドル回転数に対応する目標状態よりも内燃機関始動前の状態側に設定された所定の状態に達するまでは全閉とし、前記吸気圧又は前記吸入空気量が前記所定の状態に達した時点で目標開度に開弁する始動時開度制御手段と、を備え、
前記始動時開度制御手段は、前記内燃機関の始動時のクランキング状態において、前記内燃機関の温度が所定値よりも低い場合には、前記吸入空気量制御弁を全閉とする措置を禁止する内燃機関のアイドル回転数制御装置により達成される。
【0007】
本発明において、運転状態検出手段は、内燃機関の運転状態として吸気圧又は機関1回転当たりの吸入空気量を検出する。始動時開度制御手段は、内燃機関の始動時のクランキング状態において、吸入空気量制御弁を、運転状態検出手段により検出された運転状態が内燃機関の目標アイドル回転数に対応する目標状態よりも内燃機関始動前の状態側に設定された所定の状態に達するまでは全閉とし、運転状態がその所定の状態に達した時点で目標開度に開弁する。従って、内燃機関の始動時には、内燃機関のアイドル回転数は内燃機関の運転状態に基づいて制御される。但し、本発明において、内燃機関の始動時のクランキング状態において吸入空気量制御弁を全閉とする措置は、内燃機関の温度が所定値よりも低い場合には禁止される。従って、内燃機関の低温に起因する吸入空気量不足により機関回転数が目標アイドル回転数にまで上昇しない事態を回避することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。本実施例は、本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置が内燃機関10に適用された例である。図1において、内燃機関10はシリンダブロック12を備えている。シリンダブロック12の壁中には、内部を冷却水が循環するウォータジャケット14が設けられている。また、シリンダブロック12には、ウォータジャケット14内を流通する冷却水の温度を検出する水温センサ16が配設されている。
【0009】
シリンダ12の内部には、ピストン18が液密かつ摺動可能に収納されている。本実施例の内燃機関10は多気筒内燃機関であり、シリンダブロック12内には、ピストン18の他に、図示されない複数のピストンが収納されている。シリンダブロック12内部の、ピストン18の上方側には、燃焼室20が形成されている。燃焼室20には、点火ブラグ22の先端が露出していると共に、それぞれ吸気バルブ24及び排気バルブ26を介して、吸気マニホールド28及び排気マニホールド30が連通している。
【0010】
吸気マニホールド28は、内燃機関10の各気筒とサージタンク32とを連通する複数の枝管を備えている。各枝管には電磁弁式のインジェクタ34が配設されている。内燃機関10においては、インジェクタ34に供給する駆動信号の時間長を変更することで、燃料噴射量を変更することができる。また、サージタンク32には吸気温センサ40及び吸気圧センサ42が配設されている。吸気温センサ40は、サージタンク32を流通する空気の温度に応じた出力信号を発生する。また、吸気圧センサ42は、サージタンク32内の空気の圧力、即ち、内燃機関10の吸気圧に応じた出力信号を発生する。
【0011】
サージタンク32の上流側には吸気管44が連通されている。吸気管44の内部には、スロットルバルブ46が配設されている。スロットルバルブ46はアクセルペダルと連動して作動するように構成されている。スロットルバルブ46には、その開度を検出するスロットルポジションセンサ48が連結されている。
【0012】
吸気管44とサージタンク32とは、スロットルバルブ46をバイパスするバイパス通路50により連通されている。従って、スロットルバルブ46が全閉状態であっても、バイパス通路50が導通状態であれば、内燃機関10には空気が供給されることになる。バイパス通路50には、アイドル・スピード・コントロール・バルブ(以下、ISCVと称す)52が配設されている。ISCV52はソレノイド式の電磁弁であり、外部からソレノイドに供給される駆動信号のデューティ比によりその開度が制御される。スロットルバルブ46が全閉の場合には、ISCV52の開度に応じた量の空気が内燃機関10に供給される。従って、ISCV52の開度を制御することで、内燃機関10のアイドル回転数を制御することができる。
【0013】
吸気管44の、スロットルバルブ46より上流側には、エアフィルタ54が連通されている。従って、吸気管44には、エアフィルタ54により濾過された清浄な空気が流入される。
また、内燃機関10は、点火コイルを備え点火に必要な高電圧を発生するイグナイタ56、イグナイタ56で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ22に分配供給するディストリビュータ58、ディストリビュータ58に設けられた回転角センサ60及び気筒判別センサ62を備えている。回転角センサ60の出力信号に基づいて機関回転数NEが算出される。更に、内燃機関10はスタータ64を備えている。スタータ64は電動式のモータであり、その出力軸が内燃機関10の出力軸に連結されている。このため、スタータ64が起動されると、内燃機関10の出力軸が強制的に回転されてクランキング状態となり、これにより、内燃機関10の始動が行われる。このようなスタータ64による内燃機関10の始動を、以下、クランキング始動と称する。
【0014】
上記した水温センサ16、点火ブラグ22、インジェクタ34、吸気温センサ40、吸気圧センサ42、スロットルセンサ46、ISCV52、回転角センサ60、及び気筒判別センサ62は電子制御装置(以下、ECUと称す)66に接続されている。更に、ECU66にはスタータ64がスタータスイッチ68を介して接続されている。ECU66は、スタータスイッチ68のオン・オフを検出することで、内燃機関10がクランキング状態にあるか否かを判別することができる。ECU66は、水温センサ16、吸気温センサ40、スロットルセンサ44、エアフローメータ50、回転角センサ62、気筒判別センサ64等の出力に基づく安定した運転状態を実現するための燃料噴射量、点火時期、アイドル運転時の吸入空気量等を演算し、点火ブラグ22、インジェクタ34、ISCV52等の制御を行う。
【0015】
イグニッションスイッチがオンされる前の状態、即ち、ECU66に通電されていない状態では、ISCV52の開度(以下、ISC開度と称す)は機械的に50%に保たれている。イグニッションスイッチがオンされてECU66に通電されると、ECU66は初期化ルーチンの実行を開始し、このルーチンの中で、ISCV52へ全閉指令を発する。従って、イグニッションスイッチがオンされた後、ISCV52は全閉状態とされる。更に、後述する如く、スタータスイッチ68がオンされると同時に、その後の経過時間を計測する時間計測ルーチンの実行を開始し、更に、スタータ64の始動により内燃機関10が回転を始めると、所定のクランク角毎にISC開度制御ルーチンを実行する。
【0016】
ところで、内燃機関10が停止状態にある場合には、吸気マニホールド28、サージタンク32、吸気管44等の吸気系には大気圧の空気が充満している。このため、スロットルバルブ44及びISCV52が全閉であっても、内燃機関10には、吸気系に存在する空気が吸入される。特に、始動時には、内燃機関10の回転数NEが低いために、内燃機関10には1回転当たり多量の空気が吸入される。かかる状態で、ISC開度が所定のアイドル回転数を実現するために開弁されると、内燃機関10の吸入空気量が更に増加して始動時における機関回転数が吹き上がり、車両に振動が生じて運転者に違和感を与える等の不都合が生ずることになる。
【0017】
これに対して、本実施例のシステムは、スタータ64の始動、即ち、クランキング状態に入ると同時にISCV52を全閉とした後、適当なタイミングでISCV52を開弁させることにより、機関始動時における回転数を、吹き上がりを招くことなく安定に目標回転数に上昇させ得る点に特徴を有している。
【0018】
上述の如く、ECU66はスタータスイッチ68がオンされると同時に時間計測ルーチンの実行を開始し、スタータ64が起動された後の経過時間CSTATONを計測している。後述する如く、ISC開度制御ルーチンにおいては、この経過時間CSTATONを用いて、内燃機関10の始動不良を検出することとしている。そこで、先ず、図2を参照して、ECU66が実行する時間計測ルーチンの内容を説明する。
【0019】
図2は、時間計測ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンはイグニッションスイッチがオンされた後、所定時間間隔DT毎に繰り返し起動される。本ルーチンが起動されると、先ず、ステップ102において、変数CSTAONがDTだけ増加される。なお、イグニッションスイッチがオンされた後、本ルーチンが最初に実行される際には、変数CSTAONはゼロに初期化されている。従って、このステップ102における処理により、CSTAONにはイグニッションスイッチがオンされた後の経過時間が設定される。ステップ102の処理が終了されると、次に、ステップ104の処理が実行される。
【0020】
ステップ104では、スタータスイッチ68のオン・オフ状態に基づいて、変数STLの値が設定される。即ち、スタータスイッチ68がオン状態であれば、STLはハイレベル(H)に、スタータスイッチ68がオフ状態であれば、STLはローレベル(L)に、それぞれ設定される。ステップ104の処理が終了されると、次に、ステップ106の処理が実行される。
【0021】
ステップ106では、本ルーチンの前回の実行時におけるSTLの値STL0 がL、かつ、現在のSTLがHであるか否かが判別される。ステップ106において肯定判別されると、スタータ64が起動されたと判断されて、次に、ステップ108においてCSTAONにゼロが代入される。従って、これ以後、CSTAONはスタータ64が起動された後の経過時間を示すことなる。ステップ108の処理が終了されると、次に、ステップ110の処理が実行される。
【0022】
一方、ステップ106において否定判別されると、ステップ108はスキップされて、次にステップ110の処理が実行される。ステップ110においては、STLの値がSTL0 に代入される。これにより、本ルーチンの次回の実行時において、STL0 を前回のSTLの値として使用することができる。ステップ110の処理が終了されると今回のルーチンは終了される。
【0023】
次に、図3を参照して、本実施例においてECU66が実行するISC開度制御ルーチンの内容を説明する。図3は、ISC開度制御ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンはスタータ64が起動された後、内燃機関10の回転角が所定のクランク角に達する毎に実行される。
【0024】
本ISC開度制御ルーチンは、内燃機関10の始動時の機関回転数NEを目標回転数NEc に向けて制御するものである。上述の如く、内燃機関10のクランキング始動開始直後においては、ISCV52及びスロットルバルブ44は全閉とされている。スロットルバルブ44が全閉とされていても、スロットルバルブ44と吸気管42の内壁との間には隙間が存在している。このため、かかる隙間を経由して空気が流通し、内燃機関10には一定量の空気が吸入される。即ち、内燃機関10のクランキング始動時においては、内燃機関10の単位時間当たりの吸入空気量qa は一定となり、従って、内燃機関10の1回転当たりの吸入空気量qn は回転数NEに反比例して変化する。また、一般に、内燃機関10の1回転当たりの吸入空気量qn は吸気圧PMにほぼ比例して変化する。従って、吸気圧PMは回転数NEにほぼ反比例して変化することになる。そこで、本実施例においては、内燃機関10のアイドル運転時の目標回転数NEc に対応する目標吸気圧PMc を求めておき、目標吸気圧PMc を目標値として吸気圧PMを制御することにより、回転数NEを目標回転数NEc に向けて制御することとしている。
【0025】
図3に示すルーチンが起動されると、先ず、ステップ120において、定常的なアイドル運転状態を前提とした、目標回転数NEc を実現するためのISCV52の目標開度DOPが算出される。目標開度DOPは車両の状態、例えば、内燃機関10の吸入空気の温度やエアコンの動作状態等に基づいて算出される。ステップ120の処理が終了されると、次に、ステップ122の処理が実行される。
【0026】
ステップ122では、水温センサ16により検出される内燃機関10の冷却水の温度THWが、所定の温度TH0以上であるか否かが判別される。ステップ122においてTHW≧TH0が不成立であると判別されると、次に、ステップ124において、ISC開度をDOPに設定するための処理が実行される。かかる処理は、ECU66がDOPに応じたデューティ比の駆動信号をISCV52に向けて発することにより行われる。
【0027】
上述の如く、本ルーチンにおいては、内燃機関10の始動時におけるアイドル回転数の上昇を抑制するために、ISC開度を全閉とする処理が行われる。しかしながら、内燃機関10が非常に低い温度状態にある場合には、潤滑油の粘性が大きくなって、ピストン14には大きな摩擦力が作用する。かかる状態で、ISC開度を全閉とする処理を行ったのでは、吸入空気量が不足し、内燃機関10の回転数が目標回転数NEc まで上昇し得ない事態が生ずる可能性がある。そこで、本実施例においては、内燃機関10の温度が、かかる事態が生じる程度に低いか否かを冷却水の温度THWに基づいて判別し、かかる判別結果に応じてISC開度の設定を行うこととしている。即ち、ISC開度を全閉とする措置を禁止すべきTHWの上限値TH0を予め求めておき、上記ステップ122において、THWが所定値TH0より小さいと判別された場合には、直ちにステップ124の処理を実行することで、ISC開度を目標開度DOPに設定している。本実施例においては、TH0の値は例えば−1.5°Cとしている。
【0028】
一方、ステップ122においてTHW≧TH0が成立すると判別されると、次にステップ126において、CSTAONが所定値T0未満であるか否かが判別される。ステップ126において、CSTAON<T0が不成立であると判別されると、次に、ステップ124の処理が実行される。
【0029】
内燃機関10はスタータ64により始動されるため、内燃機関10が正常に始動されれば、スタータ64が起動されてからある程度の時間が経過した時点で、内燃機関10の回転数は一定の回転数以上に上昇する。しかしながら、燃料噴射制御の不良、点火プラグ22の点火不良、あるいは燃料の性状不良等が発生すると、内燃機関10の始動は正常に行われず、回転数NEは正常通り上昇し得なくなる。かかる場合に、ISC開度が全閉状態に維持されたのでは、内燃機関10の始動が更に妨げられてしまうことになる。一方、内燃機関10が正常に始動された場合には、一定時間が経過して始動が終了した時点でISC開度を目標開度DOPに設定する必要がある。
【0030】
そこで、本実施例においては、ステップ122において、スタータ64が起動された後の経過時間CSTAONが所定時間T0以上となった場合には、直ちにステップ124の処理を実行することで、ISCV52を開弁して目標開度DOPに設定することとしている。なお、所定時間T0は、正常時におけるスタータ64の起動から内燃機関10の始動までの経過時間の最大値を僅かに上回る程度に設けられ、本実施例においては、例えば1.5秒としている。
【0031】
一方、上記ステップ126においてCSTAON<T0が成立すると判別された場合には、未だ内燃機関10の始動中であると判断されて、ステップ128以降の処理が実行される。ステップ128においては、フラグFLがセットされているか否かが判別される。フラグFLは、本ルーチンの前回の実行時において、ISC開度を全閉とする処理が実行されたか否かを示すフラグであり、リセット状態に初期化されている。ステップ128においてFLがセットされていないと判別された場合には、前回、ISC開度を全閉とする処理は実行されなかったと判断されて、次に、ステップ130の処理が実行される。一方、ステップ128においてFLがセットされていると判別された場合には、前回、ISC開度を全閉とする処理が実行されたと判断されて、次に、ステップ132の処理が実行される。
【0032】
ステップ130では、吸気圧センサ42により検出された内燃機関10の吸気圧PMが所定の圧力PM0 より大きいか否かが判別される。ステップ130においてPM>PM0 が成立すると判別されると、次にステップ134においてフラグFLがセットされる。ステップ134の処理が終了されると、次に、ステップ136において、目標開度DOPがゼロに設定された後、ステップ124の処理が実行される。従って、PM>PM0 が成立する場合、ISCV52は全閉とされる。一方、ステップ130において、PM>PM0 が不成立であると判別されると、ステップ134及びステップ136はスキップされて、次にステップ124の処理が実行される。従って、PM≦PM0 が成立する場合には、ISCV52はステップ120で算出された目標開度DOPに開弁される。
【0033】
一方、ステップ132では、吸気圧PMが所定の圧力PM1 より大きいか否かが判別される。ステップ132においてPM>PM1 が成立すると判別されると、次にステップ136、及びそれに続くステップ124の処理が実行される。従って、PM>PM1 が成立するする場合には、ISCV52は全閉とされる。一方、ステップ132において、PM>PM1 が不成立であると判別されると、次に、ステップ138においてフラグFLがリセットされた後ステップ124の処理が実行される。従って、PM≦PM1 が成立する場合には、ISCV52はステップ120で算出された目標開度DOPに開弁される。なお、上記した所定の圧力PM0 及びPM1 は、PM0 >PM1 なる大小関係となるように設けられている。上記ステップ124の処理が終了されると、今回のルーチンは終了される。
【0034】
上述の如く、内燃機関10の始動前においては、吸気系には大気圧の空気が充満しており、PMは大気圧に一致している。従って、クランキング始動が開始された後、本ルーチンが最初に実行される際には、ステップ128において否定判別された後、ステップ130において肯定判別される。そして、ステップ134においてフラグFLがセットされた後、ステップ136及び124の処理が実行されることで、ISC開度は全閉とされる。このため、本ルーチンの次回の実行時においては、ISCV52は全閉状態とされていると共に、フラグFLはセットされている。上述の如く、PM0 及びPM1 は、PM0 >PM1 となるように設けられている。従って、本ルーチンの2回目以降の実行時においては、PMがPM1 に減少するまでISCV52は全閉状態に保たれ、PMがPM1 に達した時点で、ISC開度がステップ120で算出された目標開度DOPに設定されることになる。
【0035】
ところで、ISCV52から内燃機関10の吸気バルブ24に至るまでの間に、サージタンク32及び吸気マニホールド28が設けられており、この間にはかなり大きな容量が存在している。このため、ISC開度が変更されても、変更後のISC開度に応じた量の空気が内燃機関10に吸入されるまでには、ある程度の時間を要する。即ち、ISC開度が設定された後、内燃機関10の回転数がその設定値に応じた値となるまでに遅れが生ずることになる。このため、クランキング始動の開始直後にISC開度を全閉とした後、吸気圧PMが、目標回転数NEc に応じた圧力PMc に達した時点でISCV52を開弁したのでは、ISCV52の開弁のタイミングが遅過ぎて吸入空気量が不足し、回転数NEが再びNEc を下回ってしまうことになる。
【0036】
そこで、本実施例においては、上述の如きISC開度設定後の遅れを考慮してISCV52が早めに開弁されるようにPM1 を設定し、吸気圧PMがPM1 に達した時点で、ISCV52を目標開度DOPに開弁することとしている。これにより、機関回転数NEが目標回転数NEc に達した後、再び減少することが防止され、機関始動時における機関回転数NEの変動が抑制されている。なお、本実施例においては、PM0 及びPM1 を、例えば、それぞれ80kPa、40kPaに設定している。
【0037】
また、ステップ132において否定判別、即ち、PM≦PM1 であると判別された場合、ステップ138においてフラグFLがリセットされる。このため、その次の実行時においては、ステップ128において否定判別された後、ステップ130〜124においてPMとPM0 との比較に基づいてISC開度の設定が行われる。上述の如く、PM0 及びPM1 はPM0 >PM1 となるように設けられている。このため、PM≦PM1 が成立してISC開度がDOPに設定された直後に、再び、PM>PM1 となった場合にも、PMがPM0 を上回らない限り、ISC開度がDOPに設定された状態が維持される。このように、本実施例においては、フラグFLの内容に応じて、ISC開度を設定する際のPMの基準値をPM0 またはPM1 に変更することで、PMがPM1 の周囲で振動的に変動した場合に、ISCV52の全閉処理と開弁処理とが繰り返し行われることが防止されている。
【0038】
次に、図4に、ECU66が上記ルーチンを実行した場合の、内燃機関10の始動時におけるISC開度及び内燃機関10の回転数NEのタイムチャートを実線で示す。なお、図4には、クランキング始動の開始直後、即ち、スタータ64の起動と同時に、ISCV52が目標開度DOPに開弁された場合、及び、スタータ64が起動された直後にISCV52を全閉とした後、PMがPMcに達した時点でISCV52をDOPに開弁した場合についても、それぞれ、破線及び一点鎖線で示している。
【0039】
図4に破線で示す如く、スタータ64の起動と同時にISCV52が開弁された場合には、機関回転数NEは目標回転数NEc を越えてオーバシュートしている。かかるオーバシュートは、上述の如く、内燃機関10の始動直後に大気圧の空気が吸気系内に存在した状態でISCV52が開弁されることにより、内燃機関10の吸入空気量が多大となることに起因して生じたものである。また、図4に一点鎖線で示す如く、クランキング開始直後にISC開度を全閉とした後、吸気圧PMがPMc に達した時点でISC開度をDOPを設定した場合には、回転数NEがNEc に達した後アンダシュートしている。かかるアンダシュートは、上述の如く、ISCV52の開弁から、この開弁により内燃機関10の吸入空気量が増加するまでの遅れ時間に起因して生じたものである。
【0040】
これに対して、本実施例においては、クランキング開始直後にISCV52が全閉とされると共に、吸気圧PMが上述の如く遅れ時間を考慮して設定されたPM1 に達した時点で、ISCV52が開弁されることにより、図4に実線で示す如く、内燃機関10の回転数NEが目標アイドル回転数NEc にまで速やかに、オーバシュートやアンダシュートを生ずることなく上昇されている。
【0041】
このように、本実施例の内燃機関のアイドル回転数制御装置によれば、内燃機関10の始動時における回転数を、オーバシュートやアンダシュート等の変動を伴うことなく、目標回転数まで安定に上昇させることができ、これにより、内燃機関10の始動時に運転者に対して車両の振動等の違和感を与えることが防止されている。
【0042】
次に、図5〜図7を参照して本発明の第2実施例について説明する。本実施例は、図1に示すシステムにおいて、ECU66が図3に示すルーチンに代えて図7に示すルーチンを実行する点を除き、上記第1実施例と同様である。本実施例は、ISC開度を、内燃機関10の吸気圧PM、及び、内燃機関10の冷却水温度THWに基づいて連続的に変化させる点に特徴を有している。
【0043】
上述の如く、内燃機関10の始動直後においてはPMは大気圧にほぼ等しく、機関回転数NEが上昇すると、PMはNEにほぼ反比例して減少する。従って、内燃機関10の始動直後の回転数を、オーバシュートやアンダシュートを伴うことなく速やかに目標回転数NEc に到達させるには、内燃機関10の始動直後にはISC開度を全閉とし、NEの上昇、即ち、PMの減少に応じて徐々にISC開度を増加させると共に、NEがNEc の近傍に達した時点でISC開度を目標開度DOPに設定することが適当である。また、上述の如く、内燃機関10が低温状態にある場合には、潤滑油の粘性が増大して、ピストン18に対する摩擦力が大きくなる。この場合、かかる摩擦力が補償されるよう内燃機関10の発生する動力を増加させるために、内燃機関10の吸入空気量を増大させることが適当である。
【0044】
そこで、本実施例においては、吸気圧PM、及び、冷却水温度THWに基づいて、それぞれ、上限値DSTG、及び、上限値DSTWを決定し、これら上限値の和によりDOPに対してガード処理を行うことで、上述の如くPM、及びTHWに応じたISC開度を実現することとしている。
【0045】
図5に、PMとDSTGとの関係を示す。図5に示す如く、DSTGは、PMが所定値PM3を越える領域では0%(全閉)となり、PM3からPM4までの領域では、PMの減少に応じて増加し、PM4以下の領域では100%(全開)となるように設けられている。なお、図5に示す如き関係は、内燃機関10の始動時の回転数を最適とするようなISC開度のPMに対する変化を予め実験的に求めることにより得ることができる。
【0046】
また、図6には、THWとDSTWとの関係を示す。図6に示す如く、DSTWは、THWが所定の温度以下ではTHWの減少に応じて増加するように設けられている。なお、図6に示す如き関係は、種々の冷却水温度THWに対して、目標回転数NEc を実現するのに必要なISC開度を予め実験的に求めることにより得ることができる。
【0047】
次に、図7を参照して、本実施例においてECU66が実行するISC開度制御ルーチンの内容を説明する。図7は本実施例においてECU66が実行するISC開度制御ルーチンのフローチャートを示す。なお、図7において、図3に示すルーチンと同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【0048】
図7に示すルーチンにおいて、ステップ126でスタータ64がオンされた後の経過時間CSTAONがT0に達していないと判別された場合、次に、ステップ150の処理が実行される。ステップ150においては、ISCV52の目標開度DOPに対して、吸気圧PMに基づく上限値DSTGと、冷却水温度THWに基づく上限値DSTWとの和を上限値とするガード処理が行われる。即ち、ステップ150においては、DOPと(DSTG+DSTW)とが比較し、DOP≦(DSTG+DSTW)であれば、DOPの値を変更せず、DOP>(DSTG+DSTW)であればDOPに(DSTG+DSTW)を代入する処理が実行される。
【0049】
本実施例においては、図6及び図7に示す如き関係を予めECU66内に記憶させておく。そして、上記ステップ150の実行時には、PM及びTHWから、かかる記憶値に基づいてDSTG及びDSTWを決定することとしている。上記ステップ150の処理が終了されると、次に、ステップ124において、ISC開度が設定されて今回のルーチンが終了される。
【0050】
上述の如く、本実施例によれば、内燃機関10の始動時におけるISC開度が吸気圧PM及び冷却水温度THWに基づいて連続的に設定されることにより、ISC開度をより最適な状態に設定することができる。従って、本実施例によれば、第1実施例の場合に比して、内燃機関10の始動時における回転数NEを、より安定かつ速やかに目標回転数NEc にまで上昇させることができる。
【0051】
なお、上記第1及び第2実施例においては、水温センサ16及び吸気圧センサ42が上記した運転状態検出手段に相当し、従って、冷却水温度THW及び吸気圧PMが上記した内燃機関の運転状態に相当している。また、ISCV52が上記した吸入空気量制御弁に相当し、ECU66が図3あるいは図7に示すISC開度制御ルーチンを実行することにより上記した始動時開度制御手段が実現されている。
【0052】
ただし、内燃機関の運転状態は冷却水温度THW及び吸気圧PMに限定されるものではなく、本発明を、吸気圧センサ42の代わりにエアフローメータを備える型式の内燃機関に適用し、内燃機関の1回転当たりの吸入空気量を内燃機関の運転状態として用いることもできる。この他、内燃機関の運転状態として、機関回転数NE、加速度センサにより検出される内燃機関の振動状態、吸気温センサ40により検出される吸気温度等を用いることもできる。
【0053】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、内燃機関の始動時の回転数を安定に制御することができる。これにより、内燃機関の始動時に、運転者に対して違和感を与えるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシステム構成図である。
【図2】本実施例においてECUが実行する時間計測ルーチンのフローチャートである。
【図3】本実施例においてECUが実行するISC開度制御ルーチンのフローチャートである。
【図4】本実施例の実行結果を示すタイムチャートである。
【図5】吸気圧PMと上限値DSTGとの関係を示す図である。
【図6】冷却水温度THWと上限値DSGWとの関係を示す図である。
【図7】本発明の第2実施例においてECUが実行するISC開度制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
10 内燃機関
16 水温センサ
42 吸気圧センサ
52 ISCV
64 スタータ
66 ECU[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an idle speed control device for an internal combustion engine, and more particularly to an idle speed control device for an internal combustion engine suitable for stably controlling the speed at the start of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine, it is desirable to increase the length of the intake pipe in order to improve the torque characteristics in the low-speed rotation region. In order to improve the performance of the internal combustion engine, it is advantageous that the diameter of the intake pipe is larger. is there. Further, when a supercharging device is provided, it is necessary to increase the length of the intake pipe. Thus, as the performance of the internal combustion engine is improved, the capacity of the intake system tends to increase. Before starting the internal combustion engine, the intake system is filled with air at atmospheric pressure. Therefore, when the volume of the intake system is large, a large amount of air is sucked into the internal combustion engine even when the internal combustion engine is started with the throttle valve fully closed. In this state, when the idle speed control valve (hereinafter, referred to as ISCV) is opened, the intake air amount of the internal combustion engine further increases. In this case, the rotational speed at the time of starting the engine may exceed the required rotational speed and may be blown up, causing the driver to feel uncomfortable, for example, causing vibration of the vehicle.
[0003]
In order to suppress such an increase in the number of revolutions when the internal combustion engine is started, for example, the ISCV is fully closed when the internal combustion engine is started, as in an idle speed control device for an internal combustion engine disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 58-153332. Is effective.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional device is to fully close the ISCV for the purpose of reducing the load on the battery. When the ISCV is fully closed at the time of starting the internal combustion engine, the result is that the ISCV is eventually closed. Only an increase in the rotational speed is suppressed. Therefore, in the above-described conventional apparatus, no consideration is given to controlling the rotational speed optimally based on the operating state of the internal combustion engine. For this reason, the above-described conventional apparatus is effective in preventing the rotational speed from rising when the internal combustion engine is started, but the engine rotational speed is unstable, such as a decrease in the rotational speed because the rotational speed is not properly controlled. There was a problem that it might be.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has been made in consideration of the above-described circumstances. It is an object to provide a rotation speed control device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide an idle speed control device for an internal combustion engine, which controls an idle speed of the internal combustion engine by controlling an opening of an intake air amount control valve of the internal combustion engine, as described in
Operating state detecting means for detecting an intake pressure of the internal combustion engine or an intake air amount per one rotation of the engine;
In the cranking state at the time of starting the internal combustion engine, the intake air amount control valve is detected by the operating state detecting means.The intake pressure or the intake air amountIs fully closed until a predetermined state set on the state side before the start of the internal combustion engine is reached from the target state corresponding to the target idle speed of the internal combustion engine,Intake pressure or intake air volumeStarting opening control means for opening the target opening when the predetermined state is reached;,With
In the cranking state at the time of starting the internal combustion engine, when the temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined value, the opening degree control unit at the time of starting prohibits a measure for completely closing the intake air amount control valve. YouThis is achieved by an idle speed control device for an internal combustion engine.
[0007]
In the present invention, the operating state detecting means detects an intake pressure or an intake air amount per one rotation of the engine as an operating state of the internal combustion engine. The starting opening degree control means, in the cranking state at the time of starting the internal combustion engine, sets the intake air amount control valve to a state in which the operation state detected by the operation state detection means corresponds to the target idle speed of the internal combustion engine. Also, the valve is fully closed until it reaches a predetermined state set on the state side before the start of the internal combustion engine, and opens to the target opening when the operating state reaches the predetermined state. Therefore, when the internal combustion engine is started, the idle speed of the internal combustion engine is controlled based on the operating state of the internal combustion engine.However, in the present invention, the measure for completely closing the intake air amount control valve in the cranking state at the time of starting the internal combustion engine is prohibited when the temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined value. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the engine speed does not increase to the target idle speed due to the shortage of the intake air amount due to the low temperature of the internal combustion engine.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a system configuration diagram of an embodiment of the present invention. The present embodiment is an example in which the idle speed control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to an
[0009]
A
[0010]
The
[0011]
An
[0012]
The
[0013]
An
The
[0014]
The above-described water temperature sensor 16,
[0015]
Before the ignition switch is turned on, that is, when the
[0016]
By the way, when the
[0017]
On the other hand, the system according to the present embodiment starts the starter 64, that is, completely closes the
[0018]
As described above, the
[0019]
FIG. 2 shows a flowchart of the time measurement routine. This routine is repeatedly started at predetermined time intervals DT after the ignition switch is turned on. When this routine is started, first, in step 102, the variable CSTAON is increased by DT. The variable CSTAON is initialized to zero when this routine is first executed after the ignition switch is turned on. Therefore, by the processing in step 102, the elapsed time after the ignition switch is turned on is set in CSTAON. When the process of step 102 is completed, the process of step 104 is executed.
[0020]
In step 104, the value of the variable STL is set based on the on / off state of the
[0021]
In
[0022]
On the other hand, if a negative determination is made in
[0023]
Next, the contents of the ISC opening control routine executed by the
[0024]
This ISC opening degree control routine controls the engine speed NE at the time of starting the
[0025]
When the routine shown in FIG. 3 is started, first, in step 120, the target opening DOP of the ISCV 52 for realizing the target rotational speed NEc is calculated on the assumption that the engine is in a steady idling operation state. The target opening degree DOP is calculated based on the state of the vehicle, for example, the temperature of the intake air of the
[0026]
In step 122, it is determined whether the coolant temperature THW of the
[0027]
As described above, in this routine, the process of fully closing the ISC opening is performed in order to suppress an increase in the idle speed at the time of starting the
[0028]
On the other hand, if it is determined in step 122 that THW ≧ TH0 holds, then in step 126, it is determined whether or not CSTAON is less than a predetermined value T0. In step 126, CSTAON <T0UnsuccessfulIs determined, the process of step 124 is executed.
[0029]
Since the
[0030]
Therefore, in the present embodiment, when the elapsed time CSTAON after the starter 64 is started becomes equal to or longer than the predetermined time T0 in step 122, the process of step 124 is immediately executed to open the
[0031]
On the other hand, if it is determined in step 126 that CSTAON <T0 holds, it is determined that the
[0032]
In step 130, it is determined whether the intake pressure PM of the
[0033]
On the other hand, in step 132, it is determined whether or not the intake pressure PM is higher than a predetermined pressure PM1. If it is determined in step 132 that PM> PM1 holds, then the processing of step 136 and the subsequent step 124 are executed. Therefore, if PM> PM1 holds, the
[0034]
As described above, before the
[0035]
Meanwhile, a surge tank 32 and an
[0036]
Therefore, in the present embodiment, PM1 is set so that the
[0037]
If it is determined in step 132 that the determination is made as PM ≦ PM1, the flag FL is reset in step 138. Therefore, at the time of the next execution, after a negative determination is made in step 128, the ISC opening is set in steps 130 to 124 based on the comparison between PM and PM0. As described above, PM0 and PM1 are provided such that PM0> PM1. Therefore, immediately after PM ≦ PM1 is satisfied and the ISC opening is set to DOP, even when PM> PM1 again, the ISC opening is set to DOP unless PM exceeds PM0. State is maintained. As described above, in this embodiment, by changing the reference value of PM when setting the ISC opening to PM0 or PM1 in accordance with the content of the flag FL, the PM fluctuates in a vibrating manner around PM1. In this case, it is possible to prevent the fully closing process and the valve opening process of the
[0038]
Next, FIG. 4 is a solid line showing a time chart of the ISC opening and the rotational speed NE of the
[0039]
As shown by the broken line in FIG. 4, when the
[0040]
In contrast, in the present embodiment, the
[0041]
As described above, according to the idle speed control device for the internal combustion engine of the present embodiment, the speed of the
[0042]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is the same as the first embodiment except that the
[0043]
As described above, immediately after the start of the
[0044]
Therefore, in the present embodiment, the upper limit value DST is set based on the intake pressure PM and the cooling water temperature THW, respectively.G, And the upper limit value DSTW are determined, and guard processing is performed on the DOP based on the sum of the upper limit values, thereby realizing the ISC opening according to the PM and the THW as described above.
[0045]
Fig. 5 shows PM and DST.GShows the relationship with As shown in FIG. 5, the DSTG is 0% (fully closed) in a region where PM exceeds a predetermined value PM3, increases in a region from PM3 to PM4 in accordance with the decrease in PM, and 100% in a region below PM4. (Fully open)WhenIt is provided so that it becomes. The relationship as shown in FIG. 5 can be obtained by experimentally obtaining a change in the ISC opening degree with respect to PM so as to optimize the rotation speed at the time of starting the
[0046]
FIG. 6 shows the relationship between THW and DSTW. As shown in FIG. 6, the DSTW is provided so that when the THW is equal to or lower than a predetermined temperature, the DSTW increases as the THW decreases. Note that the relationship as shown in FIG. 6 can be obtained by experimentally obtaining the ISC opening required for realizing the target rotational speed NEc at various cooling water temperatures THW.
[0047]
Next, the contents of the ISC opening control routine executed by the
[0048]
In the routine shown in FIG. 7, if it is determined in step 126 that the elapsed time CSTAON since the starter 64 was turned on has not reached T0, then the process of
[0049]
In the present embodiment, the relationship as shown in FIGS. 6 and 7 is stored in the
[0050]
As described above, according to the present embodiment, the ISC opening at the start of the
[0051]
In the first and second embodiments, the water temperature sensor 16 and the intake pressure sensor 42 correspond to the above-mentioned operating condition detecting means. Therefore, the cooling water temperature THW and the intake pressure PM correspond to the above operating condition of the internal combustion engine. Is equivalent to The
[0052]
However, the operating state of the internal combustion engine is not limited to the cooling water temperature THW and the intake pressure PM, and the present invention is applied to an internal combustion engine of a type having an air flow meter instead of the intake pressure sensor 42, and The amount of intake air per rotation can be used as the operating state of the internal combustion engine. In addition, as the operating state of the internal combustion engine, the engine speed NE, the vibration state of the internal combustion engine detected by the acceleration sensor, the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 40, and the like can be used.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to stably control the rotation speed at the time of starting the internal combustion engine. This can prevent the driver from feeling uncomfortable when the internal combustion engine is started.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a time measurement routine executed by an ECU in the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart of an ISC opening control routine executed by an ECU in the embodiment.
FIG. 4 is a time chart showing an execution result of the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between intake pressure PM and upper limit value DSTG.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a cooling water temperature THW and an upper limit value DSGW.
FIG. 7 is a flowchart of an ISC opening control routine executed by an ECU according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
16 Water temperature sensor
42 Intake pressure sensor
52 ISCV
64 Starter
66 ECU
Claims (1)
前記内燃機関の吸気圧又は機関1回転当たりの吸入空気量を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の始動時のクランキング状態において、前記吸入空気量制御弁を、前記運転状態検出手段により検出された前記吸気圧又は前記吸入空気量が前記内燃機関の目標アイドル回転数に対応する目標状態よりも内燃機関始動前の状態側に設定された所定の状態に達するまでは全閉とし、前記吸気圧又は前記吸入空気量が前記所定の状態に達した時点で目標開度に開弁する始動時開度制御手段と、を備え、
前記始動時開度制御手段は、前記内燃機関の始動時のクランキング状態において、前記内燃機関の温度が所定値よりも低い場合には、前記吸入空気量制御弁を全閉とする措置を禁止することを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御装置。An idle speed control device for an internal combustion engine that controls an idle speed of the internal combustion engine by controlling an opening degree of an intake air amount control valve of the internal combustion engine,
Operating state detecting means for detecting an intake pressure of the internal combustion engine or an intake air amount per one rotation of the engine;
In a cranking state at the time of starting the internal combustion engine, the intake air amount control valve is set to a target in which the intake pressure or the intake air amount detected by the operating state detection means corresponds to a target idle speed of the internal combustion engine. The valve is fully closed until a predetermined state set before the start of the internal combustion engine is reached from the state, and the valve is opened to a target opening when the intake pressure or the intake air amount reaches the predetermined state. a starting time opening control means comprises,
In the cranking state at the time of starting the internal combustion engine, when the temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined value, the opening degree control unit at the time of starting prohibits a measure for completely closing the intake air amount control valve. idle speed control apparatus for an internal combustion engine, wherein to Rukoto.
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