JP3789597B2 - エンジンのアイドル回転制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、アイドル時のエンジン回転数を制御するエンジンのアイドル回転制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、アイドル運転状態においては、エンジン回転数は所定のアイドル回転数に制御されている。このアイドル回転数は、アイドル時の燃料消費を極力押えるために、低回転に設定されるとともに、外乱による回転数変動を抑制するために迅速かつ高精度の制御性が要求される。従来の、アイドル回転制御装置としては、例えば特公昭61−53544号公報がある。これは、エンジンのアイドル運転時にエンジンの回転数を検出し、上記エンジン回転速度がエンジン運転条件に応じて予め設定された目標エンジン回転速度と一致するようにエンジンへの供給混合気量の調整を行い、更にエンジン回転速度と目標回転速度との偏差を求め、この偏差をなくするように点火時期を補正してエンジン回転速度の変動を抑制するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
アイドル時におけるエンジン回転速度の変動要因としては、負荷の入切等による負荷変動や、空燃比の変動によるもの等があり、従来はエンジン回転速度の変動を検出し、エンジンの吸入空気量や点火時期をフィードバック制御することにより、エンジン回転数を所定のアイドル回転数になるように制御していた。
しかしながら、上記従来例のような回転速度のフィードバック制御は、一定量以上の回転速度の偏差が生じてからフィードバック動作が開始されるため、回転速度変動の初期、または小さな変動には対応できないという問題点があった。また、アイドル時に空燃比制御を実施した場合には、空燃比のリッチ、リーンによるエンジンのトルク変動が大きいため、上述した制御方法ではエンジンの回転速度の変動を吸収しきれないという問題点があった。
【0004】
この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、空燃比制御中であっても、高い応答性でかつ高精度にアイドル回転数を目標回転数に制御することができるエンジン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。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係わるエンジンのアイドル回転数制御装置は、アイドル回転実行中でかつ空燃比制御実行時に、上記酸素濃度に基づいて燃料の空燃比補正値を算出し、この算出された空燃比補正値と定時間あたりの空燃比補正値の平均値との偏差を点火時期補正用空燃比とし、点火時期補正用空燃比と点火時期補正値の関係を予め関数の形で上記電子制御ユニット内に記憶し、算出された空燃比補正値に基づいて上記記憶された関数から点火時期補正値を求めて点火時期を補正するとともに、上記点火時期算出に用いる空燃比として所定時間前の燃料の空燃比補正値を使用することを特徴とするものである。本発明においては、エンジン水温を検出し、この検出されたエンジン水温と、予め上記電子制御ユニット内に記憶しておいた燃料の噴射時間と供給時間との間に発生する搬送遅れ時間とエンジン水温との関係を示す関数とから、上記検出されたエンジン水温における搬送遅れ時間を求め、この搬送遅れ時間を上記所定時間とした。
一般に、空燃比がリッチであるときにはエンジンのトルクが大きくなり、空燃比がリーンであるときにはエンジンのトルクが小さい。そこで本発明においては、測定された空燃比によりトルク変動を予測して点火時期を補正するようにしたものである。なお、上記空燃比補正値は、予め設定された空燃比と、O2センサ出力から求めた排気ガス中の酸素濃度に対応する空燃比との差に基づいて燃料の空燃比を補正するもので、例えば実際の空燃比が目標空燃比より少ない状態が続いた場合には上記空燃比補正値が増加し続けるように、上記空燃比差を時間積分した値に比例するような値として算出される。
また、噴射された燃料がシリンダー供給されるまでには噴射時間と供給時間との間の搬送遅れがあり、この搬送遅れはエンジンの冷却水の温度に依存するので、本発明では、上記点火時期を補正する際に、エンジン水温に依存する所定時間前の燃料の空燃比補正値を使用することで、空燃比の補正のタイミングを合わせるようにした。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係わるアイドル回転数制御装置の構成を示す図で、1はエアクリーナ、2は吸気管17の吸気量を検出するエアフローセンサ、3は吸気温度を検出する吸気温センサ、4はエンジン16の吸気量を制御するスロットル、5は上記スロットル4の開閉度を検出するスロットルセンサ、6はサージタンク、7はスロットル4の上流と下流をバイパスする通路18に設けられた電磁式空気制御弁(ISCバルブ)、8はインテークマニホールド、9はエンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ、10は燃料を噴射するインジェクター、11は吸気弁、12はシリンダ、13はエンジンの回転数およびクランク角を検出するクランク角センサ、14はエンジンが無負荷であることを検出するニュートラルスイッチ、20は点火プラグ、21は排気管19に設けられた空燃比を検出するO2センサ、15は上記各センサからの入力信号に基づき燃料(空燃比)の制御、ISCバルブの制御、点火制御等を行う電子制御部(ECU)である。
【0009】
次に、上記構成のアイドル回転数制御装置において、空燃比制御中のアイドル回転数を目標値に制御するための動作について、図2のフローチャートおよび図3のタイミングチャートに基づき説明する。まず、O2センサ21からの出力信号に基づき、現在の酸素濃度が目標酸素濃度に対して、リッチかリーンかを判断し、酸素濃度が目標酸素濃度となるように燃料の空燃比補正値(CFB)を算出する(ステップS1)。上記O2センサ21からの出力は、図3(a)に示すように、目標酸素濃度に対してリッチ(濃い)またはリーン(薄い)の2値に変換され出力される。O2センサ21からの出力がリーンの状態では、図3(b)に示すように、空燃比補正値(CFB)は増加し続けるので、電子制御部(ECU)15は、上記CBFの値(ここでは+)に基づいて、インジェクターパルス幅を補正し、インジェクター10を駆動して燃料を噴射する(ステップS2)。なお、上記O2センサ21からの出力により空燃比をフィードバック制御するときの応答性を上げるため、図3(b)に示すように、上記O2センサ21からの出力が基準電圧V0を横切ったとき,空燃比補正値を大きく変化(スキップ)させている。
次に、ECU15はエンジンがアイドル状態であるかどうかを判断し(ステップS3)、アイドル状態でない場合には空燃比の点火補正値(CIG)を0(補正なし)とする(ステップS8)。エンジンがアイドル状態であれば、一定時間あたりの上記空燃比補正値(CFB)の平均値(AVE_CFB)を求める(ステップS4)。AVE_CFBは上記目標酸素濃度に対応する目標空燃比を示すもので、上記一定時間内のCFBのサンプリング回数をnとすると、AVE_CFBは次式で表わせる。
AVE_CFV=(ΣCFV)/n
図3(b)に点線は、上記AVE_CFVの値を示したものである。次に、上記一定時間内の各CBFの値と上記AVE_CFBの値との差である空燃比変動差(D_CFB=CFB−AVE_CFB)を求める(ステップS5)。D_CFBは、図3(b)のCFBと同様の変化をする(図3(c)参照)。
【0010】
ところで、インジェクター10で噴射された燃料がシリンダー12に供給されるまでには噴射時間と供給時間との間の搬送遅れがあるので、燃料の供給と点火による空燃比の補正のタイミングを合わせる必要がある。そのため、点火補正値(CIG)を求めるための点火補正用空燃比(IG−CFB)としては、所定時間(TDLY)前の空燃比変動差(D_CFB)をセットする(ステップS6)。上記TDLYは搬送遅れ時間といわれるもので、図4に示すように、エンジン冷却水の水温によって変化するもので、エンジン水温が低いほど燃料の気化に時間がかかるので、TDLYは低温ほど長くなる。なお、このTDLYはエンジン水温の関数としてマップデータの形で予めECU15内のROMに記憶し、水温センサ8の出力から求めたエンジン水温をパラメータとして、補間演算して求めるものである。
次に、上記セットされた点火補正用空燃比(IG−CFB)から点火時期補正値(CIG)を算出する(ステップS7)。なお点火補正値(CIG)は、図5に示すような、点火補正用空燃比(IG−CFB)の関数としてマップデータの形で予めECU15内のROMに記憶されており、上記セットされたIG−CFBの値をパラメータとして当該点火補正値(CIG)を補間演算して求める。上記点火補正用空燃比と点火時期補正値とは、空燃比がリッチであるときにはエンジンのトルクが大きくなりエンジン回転数が上がり、空燃比がリーンであるときにはりエンジン回転数が下がることから、この空燃比によるトルク変動を点火時期を変えることにより吸収しようとするため、図5に示すように、空燃比が高いときには点火時期を遅らせてトルクを下げ、空燃比が低いときには点火時期を早めててトルクを上げるような関係になっている。そして、点火時期は、予め設定された基本点火時期と上記ステップS7またはステップS8で算出された空燃比の点火補正値(CIG)とを用いて、(点火時期)=(基本点火時期)+(CIG)により算出し(ステップS9)、エンジンの点火を行う(ステップS10)。
【0011】
このように、本実施の形態によれば、エンジンのアイドル回転実行中かつ空燃比制御実行時においても、O2センサ21の出力から空燃比補正値(CFB)を算出するとともに、点火補正用空燃比(IG−CFB)として水温センサ8の出力から求めた燃料搬送遅れ時間(TDLY)だけずらした空燃比変動差(D_CFB)を用いて空燃比の点火補正値(CIG)を算出し、エンジンのトルク変動を測定された空燃比から予測して、エンジンの点火時期を補正するようにしたので、空燃比変動による回転変動が引き起こされる前に点火時期を適正に補正することができ、アイドル時の回転数制御を効率よく行うことができる。
【0012】
なお、本実施の形態では、エンジン冷却水の水温と搬送遅れ時間の関係と、空燃比(IG−CFB)と点火補正用空燃比(IG−CFB)の関係をマップデータとして予めECU15内のROMに記憶させ、エンジン水温または空燃比の値をパラメータとし、1次補間法により算出したが、上記それぞれの関係を近似した多項式を作り、上記多項式をECU15内に記憶して、エンジン水温または空燃比の値を上記多項式に代入して搬送遅れ時間や空燃比を算出しても良い。
【0013】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載のエンジンのアイドル回転数制御装置は、エンジン水温と燃料搬送遅れ時間(TDLY)との関係を予め電子制御ユニット内に記憶し、測定されたエンジンの水温から上記遅れ時間を算出するようにしたので、燃料搬送遅れ時間を的確に予測でき、空燃比と点火補正の同期が正確にとれるため、アイドル時の回転数制御をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係わるエンジンのアイドル回転数制御装置の構成を示す図である。
【図2】 本発明の実施の形態に係わる空燃比制御中のアイドル回転数を目標値に制御する動作を説明するためのフローチャート図である。
【図3】 本発明の実施の形態に係わる空燃比制御中のアイドル回転数を目標値に制御する動作を説明するためタイミングチャート図である。
【図4】 本発明の実施の形態に係わるエンジン水温と燃料搬送遅れ時間(TDLY)との関係を示す図である。
【図5】 本発明の実施の形態に係わる点火補正用空燃比(IG−CFB)と点火補正値(CIG)との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 エアクリーナ、2 エアフローセンサ、3 吸気温センサ、4 スリットル、5 スロットルセンサ、6 サージタンク、7 電磁式空気制御弁(ISCバルブ)、8 インテークマニホールド、9 水温センサ、10 インジェクター、11 吸気弁、12 シリンダ、13 クランク角センサ、14 ニュートラルスイッチ、15 電子制御部(ECU)、16 エンジン、17 吸気管、18 通路、19 排気管、20 点火プラグ、21 O2センサ
Claims (1)
- エンジンがアイドル運転状態にある時、エンジン回転数を所定の目標回転数に制御するアイドル回転制御装置と、排気ガス中の酸素濃度より空燃比を目標値にフィードバック制御する空燃比制御装置と、点火時期制御装置とを有する電子制御ユニットとを備え、アイドル回転実行中でかつ空燃比制御実行時に、上記酸素濃度に基づいて燃料の空燃比補正値を算出し、この算出された空燃比補正値と定時間あたりの空燃比補正値の平均値との偏差を点火時期補正用空燃比とし、点火時期補正用空燃比と点火時期補正値の関係を予め関数の形で上記電子制御ユニット内に記憶し、算出された空燃比補正値に基づいて上記記憶された関数から点火時期補正値を求めて点火時期を補正するエンジン制御装置において、上記点火時期算出に用いる空燃比として所定時間前の燃料の空燃比補正値を使用するとともに、エンジン水温を検出し、この検出されたエンジン水温と、予め上記電子制御ユニット内に記憶しておいた燃料の噴射時間と供給時間との間に発生する搬送遅れ時間とエンジン水温との関係を示す関数とから、上記検出されたエンジン水温における搬送遅れ時間を求め、この搬送遅れ時間を上記所定時間としたことを特徴とするエンジンのアイドル回転制御装置。
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