JP4365848B2

JP4365848B2 - 車両用エンジン制御装置

Info

Publication number: JP4365848B2
Application number: JP2006288933A
Authority: JP
Inventors: 正高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: JP2008106651A

Description

本発明は、ステッピングモータを用いてアイドル回転速度制御用バルブの開閉を行い、アイドル回転速度を制御するＩＳＣ（ＩＳＣ：Idle Speed Control）機構を有し、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化を全開で行う場合にエンジン回転抑制処理を実施する車両用エンジン制御装置に関するものである。
に係わるものである。

車両用エンジン制御装置にて、アイドル回転速度制御を適応させる必要がある理由として、エンジンのフリクションが経時変化した場合、または、スロットルバルブの隙間に空気に浮遊した細かな塵等が付着し、空気量が変化した場合は、アイドル回転速度が変化する。アイドル回転が下がると、回転が不安定になり、運転者への不快な振動を与える原因になり、発進時のエンスト（エンジンストール：engine stall）に至る原因ともなりうる。逆にアイドル回転が高いとアイドル燃費が悪化することにもなる。

また、ＩＳＣ機構の初期化処理は、ステッピングモータを使用する際に必要となる処理であり、ステッピングモータのステップ位置決めを行うものである。特にＥＣＵ（electronic control unit）の電源オン後に現在ステップ位置情報が不明な場合は、初期化処理としてアイドル回転速度制御用バルブを全開側へ駆動し、突き当たったときのステッピングモータのステップ位置をそのバルブの全開位置と定めている。

従来、車両用エンジン制御装置では、車載電子制御装置により、例えば燃料噴射量や点火時期等を制御しているが、ＩＳＣ機構の経年劣化などによる故障等でＩＳＣ機構を代替品へ付け替えるとき、または、前回の状態をＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）等に記憶する手段を持ち合わせていないシステムであるときにおいては、始動時にアイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理を全開側へ駆動させて実施する場合、特許文献１に示すように、エンジン回転速度上昇を懸念し、点火時期を遅角させる処理を実施している例がある。

特開２０００−９００８号公報

始動時（キーＯＮ後）に、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理を全開側へ駆動させて実施（ＩＳＣ全開初期化処理）する場合、吸入空気量変化によって、エンジン状態が運転者の意図と異なるエンジン回転速度の上昇が見られる。また、初期化処理中に、エンジン制御を停止した場合に、通常制御を開始するまでの時間的要素が加わり、フィーリング低下に陥る。また、回転数上昇による非効率な燃料消費を発生させることとなる。さらに、無段階に変速比を制御できる無段自動変速機(ＣＶＴ：continuously variable transmission)を搭載する車両では、クラッチミート（clutchmeet）回転速度まで上昇する場合に対して、意図しない動力伝達による運転者および同乗者への危険回避が必要となる。

また、始動時にＩＳＣ全開初期化処理する場合、前述の特許文献１に示すように、回転速度上昇を懸念し、点火時期を遅角させる処理を実施している例があるが、この場合には、総ステップ数・駆動速度によっては、初期化処理時間が長くなることによって、始動性が悪化し、初期化処理終了時の通常状態への復帰時に点火時期の進角度合いによっては、ノッキングが生じる恐れが考えられる。特に無段階に変速比を制御できる無段自動変速機を搭載する車両では、クラッチミート回転速度まで上昇する場合もでてくる。そのため、ショック発生、フィーリングへの影響も懸念される。

この発明は、前記のような問題点を解消するためになされたもので、始動時にアイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理を全開側へ駆動させて実施する場合に、始動性およびフィーリングを向上させることを目的とする。

本発明に係わる車両用エンジン制御装置は、ステッピングモータを用いてアイドル回転速度制御用バルブの開閉を行い、アイドル回転速度を制御するＩＳＣ機構を有し、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化を全開側へ駆動させてステッピングモータのステップ位置の初期化処理をエンジン始動時に行うときに、エンジン回転抑制処理を実施するものにおいて、前記エンジン回転抑制処理は、スロットル開度が閉状態で、かつ初期化処理時のエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとしてそのパラメータが所定領域にあるか否かを判定する回転抑制条件判定手段と、前記回転抑制条件判定手段がスロットル開度が閉状態で、かつそのパラメータが所定領域にあると判定したとき、燃料噴射弁の噴射停止、噴射間引き、点火プラグの点火停止、及び点火間引きのいずれかでエンジン回転抑制を実施する回転抑制制御手段とを用いて実施するようにしたものである。

また、本発明に係わる車両用エンジン制御装置は、ステッピングモータを用いてアイドル回転速度制御用バルブの開閉を行い、アイドル回転速度を制御するＩＳＣ機構を有し、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化を全開側へ駆動させてステッピングモータのステップ位置の初期化処理をエンジン始動時に行うときに、エンジン回転抑制処理を実施するものにおいて、前記エンジン回転抑制処理は、スロットル開度が閉状態で、かつ初期化処理時のエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとしてそのパラメータが所定領域にあるか否かを判定する回転抑制条件判定手段と、前記回転抑制条件判定手段がスロットル開度が閉状態で、かつそのパラメータが所定領域にあると判定したとき、エンジン燃焼室の可変バルブの可変バルブタイミング制御でエンジン回転抑制を実施する回転抑制制御手段を用いて実施するようにしたものである。

本発明の車両用エンジン制御装置によれば、エンジン回転抑制処理は、スロットル開度が閉状態で、かつ初期化処理時のエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとしてそのパラメータが所定領域にあるか否かを判定する回転抑制条件判定手段と、前記回転抑制条件判定手段がスロットル開度が閉状態で、かつそのパラメータが所定領域にあると判定したとき、燃料噴射弁の噴射停止、噴射間引き、点火プラグの点火停止、及び点火間引きのいずれかでエンジン回転抑制を実施する回転抑制制御手段とを用いて実施するようにしたので、始動時にアイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理を全開側へ駆動させて実施する場合に、始動性およびフィーリングを向上させることができる。

また、本発明の車両用エンジン制御装置によれば、エンジン回転抑制処理は、スロットル開度が閉状態で、かつ初期化処理時のエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとしてそのパラメータが所定領域にあるか否かを判定する回転抑制条件判定手段と、前記回転抑制条件判定手段がスロットル開度が閉状態で、かつそのパラメータが所定領域にあると判定したとき、エンジン燃焼室の可変バルブの可変バルブタイミング制御でエンジン回転抑制を実施する回転抑制制御手段を用いて実施するようにしたので、始動時にアイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理を全開側へ駆動させて実施する場合に、始動性およびフィーリングを向上させることができる。

実施の形態１．
以下、この発明を具体化した実施の形態について、説明する。実施の形態としては、特に、単気筒エンジン、若しくは多気筒エンジンを制御対象とし、当該エンジンの燃料噴射量や点火時期は電子制御装置により実施されるようになっている。図１は本発明の実施の形態１による車両用エンジン制御装置を示す構成図である。

図１において、エンジン１０の吸気ポート１１には吸気管１２が接続され、その上流側には、外気を吸い込むためのエアボックス１３が接続されている。エアボックス１３には、吸気温を検出するための吸気温センサ１４が取り付けられている。吸気管１２の途中にはスロットル弁１５の開度(スロットル開度)がスロットル開度センサ１６によって検出される。またＩＳＣ機構２８には、ＩＳＣのステッピングモータ２９が接続されており、バイパスエア開度が設定可能である。さらにスロットル弁１５の下流側には、吸気圧センサ１７が設置されており、この吸気圧センサ１７によってスロットル弁下流側の吸気圧(吸気管内圧力)が検出される。吸気ポート１１の近傍には燃料噴射弁(インジェクタ)１８が取り付けられており、この燃料噴射弁１８は、図示しない燃料供給系より供給される燃料を吸気ポート１１に噴射する。

また、エンジン１０には図示しないクランク軸に連結されて往復運動するピストン１９が設置されており、ピストン１９の上方には燃焼室２０が形成される。燃焼室２０は吸気弁２１および排気弁２２を介して、吸気管１２および排気管２３に連通している。またエンジン１０のシリンダヘッドには、点火プラグ２４が取り付けられ、点火タイミング毎に点火コイル２５の二次側に発生する高電圧が点火プラグ２４に印加されて点火する。

エンジン１０のクランク軸には、エンジン回転速度を検出するため、回転数(クランク)センサ２６が設置されており、同センサ２６は所定クランク角度毎に回転パルス信号を出力する。また、エンジン１０には、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ２７が取り付けられている。

電子制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３等から成る周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、この電子制御装置３０には、前記した吸気温センサ１４、スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１７、回転数センサ２６、及び水温センサ２７の各検出信号が入力される。

ＣＰＵ３１は、これらの各検出信号に基づいて、吸気圧、吸気温、エンジン回転速度、エンジン水温等のエンジン状態を検知する。またＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に予め記憶された制御プログラム等を実行することで、燃料噴射弁１８による燃料噴射制御や、点火プラグ２４による点火時期の制御、ＩＳＣのステッピングモータ２９の駆動等、エンジン制御に付随した補機類の制御を適宜実施する。

そこで実施の形態では、キーＯＮ後の始動時に、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理（イニシャライズ動作）を全開側へ駆動させて実施する場合、これによりアイドル回転速度制御用バルブが開方向に推移した(バイパスエア量が増加した)際に、回転速度が上昇するとき、特に無段自動変速機においてクラッチミートに至るとき、初期化処理中にＥＣＵに取り込んでいる各種センサ情報にて判定を実施し、回転抑制条件判定が成立中であるならば、回転抑制処理を行うことを可能とするものである。

そして、回転抑制条件判定としては、ＩＳＣ全開初期化処理中、エンジン運転状態、スロットル開度、非ニュートラル、吸気温、水温、エンジン回転速度等の条件にて判定を実施し、回転抑制条件判定が成立中であるならば、所定回転速度以下となるように、回転抑制処理を実施する。その回転抑制処理は、燃料噴射弁の噴射停止、噴射間引き、点火プラグの点火停止、点火間引き、エンジン燃焼室の可変バルブの可変バルブタイミング制御のいずれかで実施する。

図２は、実施の形態によるアイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理中での回転速度上昇を抑制する手段を示すフローチャートであり、本ルーチンは、ＥＣＵの処理により、実行される。図２のルーチンでは、まず一連のアイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理を全開側へ駆動させて実施中（ＩＳＣ全開初期化処理中）であるならば、制御とは異なるエンジン回転速度の上昇が危惧される為、ステップ１をＹＥＳとし、後続の回転抑制条件判定を実施する。また、ＩＳＣ全開初期化処理中でないならば、意図したステッピングモータの制御が実施可能である為、回転抑制条件判定を実施する必要が無く、回転抑制条件判定を禁止すべくステップ１をＮＯとし、後続の回転抑制条件判定を実施せずそのまま本ルーチンを終了する。

ステップ２では、使用するエンジン特性により、エンジン運転状態条件(停止状態でなく、エンジン動作状態)に基づいて実施条件が成立していれば、ステップ２をＹＥＳとし、後続の回転抑制条件判定を実施する。エンジン運転状態条件が不成立(エンジン停止状態、燃料および点火カット状態)であれば、回転上昇を懸念する状態でないため、抑制条件判定を実施する必要が無く、回転抑制条件判定を禁止すべくステップ２をＮＯとし、後続の回転抑制条件判定を実施せずそのまま本ルーチンを終了する。

ステップ３では、スロットル開度が閉状態、例えば１．０[deg]以下であるとき、すなわちスロットル操作をしていない状態であるとき、アイドル回転速度制御用バルブ全開初期化処理による空気量増で、制御とは異なるエンジン回転速度の上昇が危惧される為、ステップ３をＹＥＳとし、後続の回転抑制条件判定を実施する。また、スロットル開度条件が不成立であれば、スロットル操作をしている状態となる時であり、回転抑制条件判定を実施する必要が無く、回転抑制条件判定を禁止すべくステップ３をＮＯとし、後続の回転抑制条件判定を実施せずそのまま本ルーチンを終了する。なお、フローチャート中のＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は各種のエンジン特性や機種により設定される値を示す。

ステップ４では、ニュートラル状態でない（非ニュートラル状態）ならば、吸入空気量増加によって、他条件にて生じるエンジン回転速度上昇が生じクラッチミートする可能性があるため、ステップ４をＹＥＳとし、後続の回転抑制条件判定を実施する。また、ニュートラルの場合であれば、吸入空気量増加によるエンジン回転速度上昇が生じてもクラッチミートすることがないため、回転抑制条件判定を実施する必要が無く、回転抑制条件判定を禁止すべくステップ４をＮＯとし、後続の回転抑制条件判定を実施せずそのまま本ルーチンを終了する。

ステップ５では、エンジン状態を決定する一要因である吸気温条件が成立中、すなわちエンジン温が高温となりうる状態、例えば、吸気温が２℃以上であれば、ステップ５をＹＥＳとし、後続の回転抑制条件判定を実施する。また、吸気温条件が不成立であれば、回転抑制条件判定を実施する必要が無く、回転抑制条件判定を禁止すべくステップ５をＮＯとし、後続の回転抑制条件判定を実施せずそのまま本ルーチンを終了する。

ステップ６では、エンジン状態を決定する一要因である水温条件が成立中、すなわちエンジン温が高温である場合、エンジン回転速度上昇が危惧される為、例えば、水温が３℃以上であれば、ステップ６をＹＥＳとし、後続の回転抑制条件判定を実施する。また、水温条件が不成立、すなわちエンジン温が低温時であれば、回転抑制条件判定を実施する必要が無く、回転抑制条件判定を禁止すべくステップ６をＮＯとし、後続の回転抑制条件判定を実施せずそのまま本ルーチンを終了する。

ステップ７では、クラッチミートする所定回転速度を考慮し、エンジン回転速度Ｎｅが例えば２５００[r/min]超である場合、ステップ７をＹＥＳとし、回転抑制制御を実施する。この条件には、エンジンの挙動を考慮し、チャタリングを回避するために、ヒステリシスを設けてもよい（例えば、ハイＨ：２５００[r/min]、ロウＬ：２２００[r/min]）。また、エンジン回転速度条件が不成立であれば、回転抑制条件判定を禁止すべくステップ７をＮＯとし、本ルーチンを終了する。

このようにして、回転抑制条件の判定を実施して、回転抑制制御を実施する必要のある領域にあるか否かを判断し、ステップ１から７のすべてが成立している場合、それぞれのエンジン特性に合った回転抑制制御を実施する。ステップ１〜６はエンジン負荷条件を判定するものであり、ステップ７はエンジン回転速度条件を判定するものである。また、エンジン特性としては、気筒数、シリンダ容量、クラッチの有無、ニュートラル状態への移行できるか否か等である。

なお、ステッピングモータに異常がある場合(断線/モータ固着)は正常な制御が実施できないため、回転上昇が懸念されるので、他の条件が成立しておれば、回転抑制制御を実施するとよい。

図３は、実施の形態によるＩＳＣ全開初期化処理の流れを補足説明するタイムチャートである。時刻ｔ１にてイグニッションスイッチ(キー)がオンに操作され、ＥＣＵ３０に電源が投入されると、制御が開始される。その際に初期化処理として、ＩＳＣ全開初期化処理を実施した際に、すでにエンジン状態が始動している場合、初期化処理によりＩＳＣ機構が開方向に推移した(バイパスエア量が増加した)際に、エンジン回転速度が上昇し、ある所定エンジン回転速度（２５００[r/min]）を超えてしまう状態が起こり得るため、前記にて設定した判定条件によって、時刻ｔ２の規定開度への到達までの期間、それぞれのエンジン特性に合ったエンジン回転速度の抑制を実施する。

図３でＰＯＢＪは初期開度を示し、突き当たり開度（バルブ開度１００％＝全開）を確実に達成させるために、α（例えば１０５％）駆動し、全開で停止し、規定開度に向かう。その間に回転抑制条件が成立していると、回転速度が上昇し、Ｈを超えると、回転抑制制御が実施され、Ｌより減少すると、回転抑制制御が中断される。再びＨを超えると、回転抑制制御が実施され、Ｌより減少すると、回転抑制制御が中段される。これが、ＩＳＣ全開初期化処理中に実施され、アイドル回転速度制御用バルブが規定開度へ到達して終了する。

以上詳述した実施の形態によれば、ステッピングモータを用いてアイドル回転速度制御用バルブの開閉を行い、アイドル回転速度を制御するＩＳＣ機構を有し、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化を全開側へ駆動させてステッピングモータのステップ位置の初期化処理をエンジン始動時に行うときに、エンジン回転抑制処理を実施するものにおいて、初期化処理時のエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとしてそのパラメータが所定領域にあるか否かで判定し、所定領域にあると判定したとき、燃料噴射弁の噴射停止、噴射間引き、点火プラグの点火停止、及び点火間引き、エンジン燃焼室の可変バルブの可変バルブタイミング制御のいずれかでエンジン回転抑制を実施すするようにしたため、目標とする所定回転速度に近づけることができ、かつ、エンストを回避する設定も可能なため、始動性低下、およびフィーリング低下の影響を抑えることができる。

エンジン回転を抑制するために、燃料噴射弁の噴射停止、噴射間引き、点火プラグの点火停止、及び点火間引きをするときは、複数の気筒中での気筒数を制御したり、間引き率を制御したり、エンジンの回転数に応じて制御する。また、エンジン回転抑制制御処理としては、それぞれのエンジン特性（機種、容量）により、回転速度上昇度合いに応じて、燃料噴射弁の噴射、点火プラグの点火の停止措置から、エンジン回転数上昇を段階的に引き下げる効果を有する噴射、点火の間引き制御、初期化処理完了後の復帰方法についても、段階的に処理を実施することによって、ノッキングの防止や、フィーリング低下抑止にも効果を持つ。

また、ＩＳＣ全開時にもエンジン回転速度上昇を防止するために、ＩＳＣ機構のバイパスとしてのエア量を規定する必要もなくなる。すなわち機構側の制限なく、アイドル時のエンジン回転速度設定を実施することが可能である。

エンジン燃焼室に可変バルブを有する場合は、可変バルブタイミング制御を実施することによってエンジン回転抑制制御を実現することが可能である。

本発明では、特に単気筒エンジン、若しくは多気筒エンジンに用いられるのが望ましく、これらエンジンにおいて好適なるフィーリングが実現できる。

本発明の実施の形態による車両用エンジン制御装置を示す構成図である。実施の形態によるアイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化処理中での回転速度上昇を抑制する手段を示すフローチャートである。実施の形態によるＩＳＣ全開初期化処理の流れを補足説明するタイムチャートである。

符号の説明

１０エンジン１１吸気ポート
１２吸気管１３エアボックス
１４吸気温センサ１５スロットル弁
１６スロットル開度センサ１７吸気圧センサ
１８燃料噴射弁１９ピストン
２０燃焼室２１吸気弁
２２排気弁２３排気管
２４点火プラグ２５点火コイル
２６回転数(クランク)センサ２７水温センサ
２８ＩＳＣ機構２９ステッピングモータ
３０電子制御装置（ＥＣＵ）３１ＣＰＵ
３２ＲＯＭ３３ＲＡＭ

Claims

ステッピングモータを用いてアイドル回転速度制御用バルブの開閉を行い、アイドル回転速度を制御するＩＳＣ機構を有し、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化を全開側へ駆動させてステッピングモータのステップ位置の初期化処理をエンジン始動時に行うときに、エンジン回転抑制処理を実施するものにおいて、
前記エンジン回転抑制処理は、スロットル開度が閉状態で、かつ初期化処理時のエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとしてそのパラメータが所定領域にあるか否かを判定する回転抑制条件判定手段と、前記回転抑制条件判定手段がスロットル開度が閉状態で、かつそのパラメータが所定領域にあると判定したとき、燃料噴射弁の噴射停止、噴射間引き、点火プラグの点火停止、及び点火間引きのいずれかでエンジン回転抑制を実施する回転抑制制御手段とを用いて実施するようにしたことを特徴とする車両用エンジン制御装置。
ステッピングモータを用いてアイドル回転速度制御用バルブの開閉を行い、アイドル回転速度を制御するＩＳＣ機構を有し、アイドル回転速度制御用バルブの開度の初期化を全開側へ駆動させてステッピングモータのステップ位置の初期化処理をエンジン始動時に行うときに、エンジン回転抑制処理を実施するものにおいて、
前記エンジン回転抑制処理は、スロットル開度が閉状態で、かつ初期化処理時のエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとしてそのパラメータが所定領域にあるか否かを判定する回転抑制条件判定手段と、前記回転抑制条件判定手段がスロットル開度が閉状態で、かつそのパラメータが所定領域にあると判定したとき、エンジン燃焼室の可変バルブの可変バルブタイミング制御でエンジン回転抑制を実施する回転抑制制御手段を用いて実施するようにしたことを特徴とする車両用エンジン制御装置。
無段階に変速比を制御できる無段自動変速機を搭載する場合には、パラメータとしての前記エンジン回転速度がクラッチミート回転速度まで上昇するとき、前記エンジン回転抑制処理を実施するようにした請求項１又は請求項２記載の車両用エンジン制御装置。