JP4450228B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スロットルバルブの開度フィードバック制御を行うエンジン制御装置に関する。

車両用のエンジンでは、ガソリンや軽油などの燃料と吸入空気とが共に燃焼に供されることによって出力が得られる。エンジンには吸入空気を導入するための吸気管が配設されるとともに、この吸気管にスロットルバルブが設けられている。スロットルバルブはＤＣモータ等からなるスロットルアクチュエータによって開度が制御され、スロットルバルブの開閉により吸気管の通路断面積が変化してエンジンに導入される吸入空気量が調節される。ここで、スロットルバルブの開閉にかかる制御として、エンジン運転情報に基づいて目標開度を決定するとともに、スロットルバルブの実際の開度をその目標開度に一致させる開度フィードバック制御が行なわれている。

さて、スロットルバルブでは、スロットルアクチュエータ等の個体差や経時変化等によってバルブ開閉特性が適正な特性とは相違することがある。バルブ開閉特性が適正でない場合には、吸入空気量の調節が望み通りに行われず、その結果としてスモークの発生やエンジンの停止時における振動が大きくなるなどの問題が懸念される。また、スロットルバルブが過剰にオーバーシュートし、ストッパの磨耗が早まるおそれがある。

特に、ディーゼルエンジンの制御システムでは、エンジン出力や排ガスの成分等は燃料供給系の調整によるところが大きく、かかる燃料供給制御の演算処理が電子制御ユニットなどの制御装置において優先的に行われている。これに対してスロットルバルブの開度フィードバック制御は副次的に実施され、比較的遅い周期にて演算処理が行われる。この結果、バルブ開閉特性が悪化し易く、吸入空気量の調節の問題が顕著になる。

また、ディーゼルエンジンの制御システムでは、排ガスの後処理機能であるディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理に際して、排ガス温度を高くするために吸入空気の量を減少するように吸入空気量が調節される。また、排ガスの一部を吸入空気として再循環させる排ガス再循環制御に際して、その効率化のためにスロットルバルブの開閉が行われる。これらの点からもスロットルバルブのバルブ開閉特性の改善上が望まれている。

また、ガソリンエンジンの制御システムにおいても、吸入空気と燃料との混合気について、その混合比率として吸入空気量の調節が排気エミッションに与える影響は大きく、スロットルバルブのバルブ開閉特性の改善が望まれている。

例えば、特許文献１では、スロットルアクチュエータへの制御信号に対してスロットルバルブを微小振動させるための制御信号を重畳し、スロットルバルブのバルブ開閉特性として開度分解能を向上させている。しかしながら、エンジン出力や排気エミッションなどの改善のために開閉特性の更なる向上が要望されている。また、前述した個体差や経時変化等のバルブ開閉特性のばらつきに対する対策を講じる必要がある。
特開平１０−１２２０１９号公報

本発明の主たる目的は、スロットルバルブのバルブ開閉特性を改善し、ひいては好適なエンジンの運転等が可能なエンジン制御装置を提供することである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

請求項１に記載の発明では、スロットルバルブの目標開度の変化量として目標値変化量を算出するとともに、その目標値変化量に応じて開度フィードバック制御におけるフィードバックゲインを可変設定する。

吸入空気量はスロットルバルブの開閉によって調節され、スロットルバルブの開度はＤＣモータやギアユニット等から構成されるスロットルアクチュエータによって制御される。詳しくは、エンジンの運転情報に基づいてスロットルバルブの目標開度が決定され、実際の開度が目標開度に一致するように開度フィードバック制御が行われる。

本発明におけるスロットルアクチュエータは、ＤＣモータ等の回転動作に伴ってスロットルバルブを開閉するものである。このため、スロットルバルブを開閉させる場合には、異なる目標開度であってもスロットルバルブの開閉量が同じであれば実開度の追従の振る舞いが概ね同様になる。一方で、同じ目標開度であっても開閉前のスロットルバルブの開度によって実開度の追従の振る舞いが異なる。すなわち、スロットルバルブのバルブ開閉特性は、目標開度の変化量に起因して変化する。

この点、本発明では、目標開度に基づきその変化量として目標値変化量が求められ、その目標値変化量に応じてフィードバックゲインが可変設定される。これにより、スロットルバルブのバルブ開閉特性が向上し、吸入空気量の調節がより適切に行われるようになる。ひいてはエンジン出力の向上や排気エミッションの改善を図ることができる。また、エンジンの停止時における振動が抑制され、ストッパを備えるスロットルバルブにおいてはその開閉特性の向上によりオーバーシュートに伴うストッパの磨耗を低減することができる。

また、請求項１に記載の発明では、フィードバックゲインを学習対象として同学習対象を目標値変化量に対応させて複数設け、スロットルバルブのバルブ開閉特性が所定の開閉特性を満たすように、学習対象ごとに学習を行う。

前述したようにスロットルバルブのバルブ開閉特性は目標値変化量ごとに異なるものであり、スロットルアクチュエータなどの機差やその機構部の劣化による経時変化の具合等もそれぞれ異なる。これに対して本発明では、フィードバックゲインを学習対象として同学習対象が目標値変化量に対応させて複数設けられ、所定の開閉特性が満たされるように、学習対象ごとに学習が行われる。これにより、スロットルバルブのバルブ開閉特性が悪化することが回避される。

また、工場等からの出荷後の早期にフィードバックゲインの学習を行うことにより、出荷時におけるフィードバックゲインの適合にかかる工数の低減が可能である。
さらに、請求項１に記載の発明では、一の学習対象について学習前のフィードバックゲインと学習後のフィードバックゲインとの差が所定値以下の場合に、他の学習対象におけるフィードバックゲインの学習を実施しない。
スロットルアクチュエータ等における機構部の経時劣化は、通常、急に生じるものではないため、スロットルバルブのバルブ開閉特性は急変しない。そこで、学習したフィードバックゲインの変化量が所定値以下の場合には、他の学習対象におけるフィードバックゲインの学習を中止すると良い。これにより、フィードバックゲインの学習のためにスロットルバルブの開閉動作を行う必要がなくなり、エンジンの運転への影響を抑えることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、所定の学習条件成立時に、学習対象に対応する目標値変化量に応じたスロットルバルブの目標開度を設定するとともに、その目標開度による開度フィードバック制御時のスロットルバルブのバルブ開閉特性を取得する。そして、取得したバルブ開閉特性に基づいて学習対象の学習を行う。このようにスロットルバルブを積極操作することにより個別の学習対象について所望の学習を行うことができる。さらに好ましくは、各学習対象において上記行程を繰り返し行うとスロットルバルブのバルブ開閉特性が所定の開閉特性を確実に満たすことができるようになる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、目標開度をパルス状に設定し、スロットルバルブの開動作時と閉動作時とのそれぞれにおいて、目標開度の変化に対応する学習対象の学習を行う。これにより、学習対象の学習を効率的に行うことができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、学習結果に対してなまし処理を施した後に前回値を更新する際に、学習対象に応じたなまし度合いにてなまし処理を行う。

通常、フィードバックゲインの学習に際し、学習結果のなまし処理が行われることによって温度や湿度などの環境の変化等の影響による誤学習が回避されている。ここで、誤学習の程度はやはり目標値変化量に応じて変化するため、学習対象に応じたなまし処理を行うと良い。

一般に、目標値変化量が大きいほどスロットルバルブの開閉量が大きくなるため誤学習が行われやすい。そこで、好ましくは、比較的小さな目標値変化量に対する学習対象に対してはなまし度合いを小さくし、比較的大きな目標値変化量に対する学習対象に対してはなまし度合いを大きくすると良い。

請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、エンジンの停止中、又は燃料供給停止中の少なくともいずれかにおいて前記フィードバックゲインの学習を行う。

フィードバックゲインの学習に際してスロットルバルブの開閉動作を行うと、エンジンに導入される吸入空気量が変化してエンジンの運転に影響を与えるおそれがある。この点、本発明のようにエンジンの停止中又は燃料供給停止中に学習を行うと、エンジンの要求トルクがゼロ又は比較的小さいため、エンジンの運転への影響を小さくすることができる。

ところで、エンジンの停止中には、スロットルバルブの開度を自由に調節することが可能であるが、イグニッションスイッチのオフ時に実施されるいわゆるメインリレー制御のために時間的な制限がある。一方で、燃料供給停止中には、スロットルバルブを全閉近くまで閉じるとエンジンの運転に対して比較的大きな負荷になる。そこで、好ましくは、燃料供給停止中に比較的小さな目標値変化量に対する学習対象を学習し、エンジンの停止後に比較的な大きな目標値変化量に対する学習対象を学習すると良い。

請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、ディーゼルエンジンの制御装置として適用され、同制御装置として前記ディーゼルエンジンの燃料供給制御を主として実施するとともに、スロットルバルブに関する制御を副次的に実施する。

ディーゼルエンジンでは、エンジン出力や排ガスの成分等は燃料供給の調整によるところが大きく、かかる燃料供給制御が主として行われ、スロットルバルブの開度フィードバック制御は副次的に実施される。このため、スロットルバルブの開度フィードバック制御は比較的遅い周期で演算処理が行われ、スロットルバルブのバルブ開閉特性が悪化し易い。

この点、本発明では、目標値変化量に応じてフィードバックゲインが設定されたり、そのフィードバックゲインの学習が行われるように構成されている。これにより、バルブ開閉特性が改善され、同じ演算能力であってもより良好なスロットルバルブの開度フィードバック制御を行うことができる。

また、ディーゼルエンジン制御システムとして、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）などの後処理装置の再生のために燃焼温度の調節や、ＥＧＲ制御（排ガス再循環制御）に際してその効率化のためにスロットルバルブの開閉が行われる。このため、スロットルバルブのバルブ開閉特性が向上することによって得られる利点は多い。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両エンジンとして多気筒ディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、この制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として吸入空気量制御や燃料供給制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、このエアクリーナ１２の下流側にはスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４は、ＤＣモータ及びギアユニット等からなるスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるようになっている。また、スロットルアクチュエータ１５にはスロットル開度センサ１５ａが内蔵されており、スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）が検出されるようになっている。吸気管１１はスロットルバルブ１４の下流側にてエンジン１０の各気筒の吸気ポートに接続されている。

エンジン１０内には周知のコモンレール式燃料噴射システムより燃料が噴射供給される。詳しくは、高圧の燃料がコモンレール内に蓄えられ、同コモンレールより燃料噴射弁（インジェクタ）を介して燃料がエンジン１０内に噴射供給されるようになっている。そして、噴射供給された燃料が吸気管１１を通じて吸入された吸入空気と共に燃焼に供され、燃焼後の排ガスが排気管１６より排出される。排気管１６の下流部にはディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）１７が設けられている。このＤＰＦ１７により排ガス中に含まれるＰＭが捕集され、外気に放出されるＰＭの量が減少される。

また、本エンジン１０には、排ガスの一部を吸気系に再循環させる排ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が設けられている。すなわち、吸気管１１のスロットルバルブ１４の下流部と排気管１６との間にＥＧＲ配管１８が設けられるとともに、そのＥＧＲ配管１８にはＥＧＲバルブ１９が設けられている。このＥＧＲバルブ１９が駆動制御されることにより排ガスの再循環量が調節される。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップメモリよりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することによりエンジン運転状態に応じて燃料供給制御、吸入空気量制御、ＤＰＦ再生制御、排ガス再循環制御などを行うものである。エンジン運転情報としてＥＣＵ２０にはエンジン回転速度、運転者によるアクセル操作量、車両の走行速度などが入力される。本エンジン制御システムでは燃料供給制御を優先的に演算処理しており、燃料噴射量及び時期等の調節や、コモンレール内の燃料圧の調節などを行っている。一方で、その他の各種制御については比較的遅い周期で演算処理を行っている。

吸入空気量制御では、スロットルバルブ１４の開閉により空気量を調節する。具体的には、エンジン回転速度などのエンジン運転情報に基づいて吸入空気量を決定し、この吸入空気量に応じたスロットルバルブ１４の目標開度を設定する。そして、スロットル開度センサ１５ａによりスロットルバルブ１４の実開度を取得するとともに目標開度と実開度との開度偏差を求め、その開度偏差に基づいてスロットルアクチュエータ１５を駆動させる。詳しくは、開度偏差に基づくＰＩＤフィードバック制御を行う。要するに、吸入空気量制御では、スロットルバルブ１４の操作として開度フィードバック制御を行っている。

また、ＤＰＦ再生制御では、ＤＰＦ１７に捕集されたＰＭを燃焼除去するべく、エンジン１０における燃焼温度を高くする。このため、吸入空気量の調節を行うべく、スロットルバルブ１４を操作する。また、排ガス再循環制御では、ＥＧＲバルブ１９の駆動制御を行うとともに、その効率化のためにスロットルバルブ１４を操作する。

さて、スロットルバルブ１４の開度フィードバック制御では、吸入空気量制御等においてスロットルバルブ１４の目標開度を設定した際に、前回の目標開度との差として目標値変化量を算出する。そして、その目標値変化量に応じて、開度フィードバック制御におけるフィードバックゲインを可変設定する。詳細には、目標開度を開側にα％変化させた時の目標値変化量を「＋α％」、目標開度を閉側にα％変化させた時の目標値変化量を「−α％」とする場合において、スロットルバルブ１４の全閉位置では開度０％、全開位置では開度１００％であり、目標値変化量は−１００％から＋１００％の範囲で算出される。このとき、開度フィードバック制御では−１００％から＋１００％の範囲で算出される目標値変化量に応じてフィードバックゲインを可変設定するとともに、そのフィードバックゲインを用いてスロットルバルブ１４の開度をフィードバック制御する。本実施の形態では、目標値変化量［±１００％，±５０％，±３０％，±１０％，±５％］に対応するフィードバックゲインが個別に設定されており、目標値変化量に対応させたフィードバックゲインのマップとしてバックアップメモリに記憶されている。ここで、バックアップメモリは、ＥＥＰＲＯＭ等の電気的に書き換え可能な不揮発性メモリや、イグニッションスイッチの状態に関わらず常時給電が行われてデータを保持可能なバックアップＲＡＭ等のいずれかである。

ところで、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性には、スロットルアクチュエータ１５の長期の使用により、ＤＣモータやギアユニット等の機構部に劣化が生じるなどして経時変化が生じる。そこで、エンジン１０の通常使用時において、所定の学習条件が成立した時にスロットルバルブ１４のバルブ開閉特性が所定の開閉特性を満たすようにフィードバックゲインの学習を行う。

詳しくは、目標値変化量がステップ状になるように目標開度を設定するとともに、スロットルバルブ１４の実開度がその目標開度に追従する際のバルブ開閉特性を取得する。そして、所定の開閉特性が満たされているかを判定し、所定の開閉特性が満たされていない場合には取得したバルブ開閉特性に基づいてフィードバックゲインを変更する。ここで、フィードバックゲインの変更は、所定の開閉特性が満たされるまで繰り返し行う。

また、フィードバックゲインの学習に際し、学習対象を目標値変化量に対応させて複数設け、学習対象ごとに且つ全学習対象に対して学習を実施する。そして、全学習対象の学習後にフィードバックゲインのマップの更新を適宜実施する。

図２は、フィードバックゲインの学習処理の処理手順を示すフローチャートである。本学習処理は、ＥＣＵ２０によって所定周期毎に実行される。

先ず、ステップＳ１０１では、学習条件が成立しているかを判定する。詳しくは、学習条件として減速中であり且つ燃料噴射供給の停止中（燃料カット中）か、又はエンジン停止中であるかを判定する。学習条件が成立している場合にはステップＳ１０２に移行し、学習条件が成立していない場合には本学習処理を終了する。

ステップＳ１０２では、学習完了フラグＦｃが０であるかを判定する。本実施の形態では本学習処理では全学習対象の学習を１トリップに１回行うこととしており、全学習対象の学習が完了しているかの判定を学習完了フラグＦｃに基づいて行う。学習完了フラグＦｃは、ＥＣＵ２０の電源投入時の初期動作において０に設定され、全学習対象の学習が完了した場合に１に設定されるものである。全学習対象の学習が完了していない場合（Ｆｃ＝０の場合）にはステップＳ１０３に移行し、全学習対象の学習が完了している場合（Ｆｃ＝１の場合）には本学習処理を終了する。なお、全学習対象の学習は１トリップに１回行う構成に限らず、長時間の運転が継続して行われる場合に複数回の学習を行ったり、所定の走行距離を走行するごとに学習を行うなどの構成としても良い。

ステップＳ１０３では、学習対象を選択する。詳しくは、本学習処理では各学習対象の学習状態を示す学習フラグＦＬ＿ｉ（ＦＬ＿１，ＦＬ＿２，…，ＦＬ＿ｎ：ｎは学習対象数）を設けており、この学習フラグＦＬ＿ｉに基づいて未学習の学習対象（ＦＬ＿ｉ＝０の学習対象）を選択する。学習フラグＦＬ＿ｉはＥＣＵ２０の初期動作時に０に設定され、学習が終了すると学習対象ごとに１に設定されるものである。また、本学習処理を繰り返し実行するにあたり目標開度の変化がパルス状となるように開動作と閉動作とを組とし、同開閉動作に対応する学習対象を選択する。

ステップＳ１０４では今回の学習対象に対応する目標開度を設定し、ステップＳ１０５においてその目標開度に基づいて開閉されるスロットルバルブ１４のバルブ開閉特性を取得する。本学習処理では、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性として応答性、オーバーシュート量、及び安定性を評価する。応答性は目標開度の変化に対する実開度の追従の速さにより評価される。オーバーシュート量は目標開度に対する実開度の行き過ぎ量により評価される。安定性は実開度がオーバーシュートした後の目標開度に対する振動幅により評価される。

ステップＳ１０６では、取得したバルブ開閉特性が目標とする開閉特性を達成しているかを判定する。ここで目標とする開閉特性は、学習対象ごとにあらかじめ定められている。目標とする開閉特性が達成されていない場合にはステップＳ１０７に移行してフィードバックゲインの変更を行う。フィードバックゲインの変更は、取得したバルブ開閉特性に基づいて、一般に知られているオートチューニング等の手法により行う。その後、一旦本学習処理を終了し、次回以降の処理において再びバルブ開閉特性を取得するとともに目標とする開閉特性を達成しているかを判定し、目標とする開閉特性が達成されるまで繰り返しフィードバックゲインの変更を行う。

ステップＳ１０７において目標とする開閉特性が達成されている場合には、ステップＳ１０８に移行してその時のフィードバックゲインをＲＡＭに仮記憶する。そして、ステップＳ１０９において学習フラグＦＬ＿ｉを１に設定する。

ステップＳ１１０では、学習フラグＦＬ＿ｉに基づいて全学習対象の学習が終了したかを判定する。全学習対象の学習が終了していない場合には、一旦本学習処理を終了して次回以降に未学習の学習対象の学習を行う。一方で全学習対象の学習が終了している場合には、ステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１１１では、ＲＡＭに仮記憶されたフィードバックゲインについてなまし処理をした上でバックアップメモリに記憶されているフィードバックゲインのマップを更新する。なまし処理において、なまし処理前後のフィードバックゲインをＧ０，Ｇ１、その差をΔＧ、なまし係数をβとすると、式［Ｇ１＝Ｇ０＋ΔＧ×β］に基づいてなまし処理が行われる。図３は、なまし係数βのマップの一例である。学習対象ごとになまし係数βを設けており、目標値変化量が小さいほど１に近く、目標値変化量が大きくなるにつれて小さい値となるように設定されている。

ステップ１１１におけるフィードバックゲインのマップの更新後、ステップＳ１１２において学習完了フラグＦｃを１に設定し、その後、本学習処理を終了する。

図４は、スロットルバルブ１４の開度フィードバック制御の処理手順を示すフローチャートである。本制御処理では、目標値変化量に応じてフィードバックゲインを可変設定し、スロットルバルブ１４をフィードバック制御する。本制御処理は、ＥＣＵ２０によって所定周期毎に実行される。

先ず、ステップＳ２０１では、エンジン回転速度などのエンジン運転情報を取得する。続いてステップＳ２０２では、取得したエンジン運転情報や各種制御からの要求に基づいて目標開度を決定する。エンジン運転情報と目標開度との関係はあらかじめマップとして求められており、通常はそのマップにより目標開度が決定される。

ステップＳ２０３では、前回の目標開度と今回の目標開度の差として目標値変化量を算出する。続いて、ステップＳ２０４において、バックアップメモリに保存されているフィードバックゲインのマップに基づき目標値変化量に応じたフィードバックゲインを可変設定する。ここで参照されるフィードバックゲインのマップは、図２の学習処理によって適宜更新されるものであり、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性が所定の開閉特性を満たすように設定されている。なお、目標値変化量が小さい場合にはフィードバックゲインを設定しない構成とし、バルブ開閉特性が逐次変化することを回避しても良い。

ステップＳ２０５では、スロットル開度センサ１５ａによりスロットルバルブ１４の実開度を取得する。その後、ステップＳ２０６において、算出した目標開度と取得した実開度との開度偏差を求めるとともに、その開度偏差に基づいてスロットルアクチュエータ１５の制御量を算出する。この制御量の算出では、ステップＳ２０４において設定したフィードバックゲインを使用している。

その後、ステップＳ２０７において、スロットルアクチュエータ１５に対して算出した制御量に応じた制御指令（ＤＣモータへの通電電流）を出力し、本制御処理を終了する。

さて、図５はフィードバックゲインの学習の様子を示すものである。図５（ａ）にはエンジン１０の減速中に燃料噴射供給が停止されて学習が行われる場合を示し、図５（ｂ）にはエンジン１０の停止後に学習が行われる場合を示す。

図５（ａ）では、運転者によりブレーキ操作がなされるなどしてエンジン回転速度が低下し、タイミングｔ１において燃料供給が停止されると、フィードバックゲインの学習が行われる。先ず、タイミングｔ１より目標値変化量が＋３０％及び−３０％となるように目標開度がステップ状に与えられ、スロットルバルブ１４の実開度が目標開度に追従する。このとき、バルブ開閉特性に関する応答性、オーバーシュート量、及び安定性の各データが取得され、所定の開閉特性を満たしているかが判定される。そして、所定の開閉特性を満たしていない場合には、取得したバルブ開閉特性に基づいてフィードバックゲインが変更される。そして、再び目標開度が設定され、フィードバックゲインの変更が繰り返し行われる。その後、タイミングｔ２において所定の開閉特性が満たされると、目標値変化量±３０％に対するフィードバックゲインの学習が終了する。続いて、目標値変化量＋１０％及び−１０％に対するフィードバックゲインの学習が開始される。

図５（ｂ）では、イグニッションスイッチがオフされるなどして、タイミングｔ３においてエンジン回転速度が０になると、図５（ａ）の例と同様にフィードバックゲインの学習が行われる。その後、各学習対象に対する学習が行われ、タイミングｔ４において最後の学習対象として目標値変化量＋５％及び−５％に対するフィードバックゲインの学習が終了する。このとき、全ての学習対象における学習が終了し、フィードバックゲインのマップの更新が行われて学習完了フラグＦｃが１に設定される。

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

スロットルバルブ１４の目標開度の変化量として目標値変化量が算出されるとともに、その目標値変化量に応じて開度フィードバック制御におけるフィードバックゲインが可変設定されることにより、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性が向上する。この結果、吸入空気量の調節がより適切に行われるようになる。

フィードバックゲインを学習対象として同学習対象を目標値変化量に対応させて複数設け、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性が所定の開閉特性を満たすように、学習対象ごとに学習が行われる。これにより、目標値変化量に応じて異なるバルブ開閉特性や、スロットルアクチュエータ１５などの機構部の劣化等によるバルブ開閉特性の悪化を回避することができる。

フィードバックゲインの学習に際して、学習対象に対応する目標値変化量に応じたスロットルバルブ１４の目標開度が設定されるとともに、その目標開度による開度フィードバック制御時にスロットルバルブ１４のバルブ開閉特性が取得され、取得したバルブ開閉特性に基づいてフィードバックゲインの学習が行われる。このようにスロットルバルブ１４が積極操作されることにより個別の学習対象について所望の学習を行うことができる。さらに、目標開度がパルス状となるように設定され、スロットルバルブ１４の開動作時と閉動作時とのそれぞれにおいて目標開度の変化に対応する学習対象の学習が行われることにより、フィードバックゲインの学習が効率的に行われる。

また、フィードバックゲインの学習に際して学習対象に応じて学習結果がなまし処理されることにより、外乱などの影響による誤学習が少なくなる。ここで、比較的小さな目標値変化量に対する学習対象の学習結果に対してなまし度合いが小さく、比較的大きな目標値変化量に対する学習対象の学習結果に対してなまし度合いが大きくされることにより、誤学習の影響の受けやすさに応じたなまし処理が行われる。なお、全学習対象の学習後に更新がフィードバックゲインのマップの更新が行われることにより、外乱等の影響が抑制される。

さらに、フィードバックゲインの学習は、減速中であり且つ燃料噴射供給の停止中、又はエンジンの停止中に行われることにより、エンジン１０の要求トルクがゼロ又は比較的小さい場合にスロットルバルブ１４の開閉が行われ、エンジン１０の運転への影響を抑えることができる。

以上により、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性が改善されて望み通りの吸入空気量の調節が可能になり、ひいてはエンジン出力の向上や排気エミッションの改善を図ることができる。

また、目標値変化量に応じたフィードバックゲインの可変設定やそのフィードバックゲインの学習が行われることにより、演算処理能力によらずにバルブ開閉特性が改善される。このため、多気筒ディーゼルエンジンの制御装置として適用され、燃料供給制御を主として演算処理し開度フィードバック制御を副次的に演算処理するＥＣＵ２０においても、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性が改善され、ひいてはエンジン出力の向上や排気エミッションの改善を図ることができる。また、ＤＰＦ再生制御や排ガス再循環制御等を好適に実施することが可能である。

なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。

上記実施の形態では、図３のステップＳ１０３の処理において目標開度の変化がパルス状になるように学習対象を選択したが、これに限らない。その都度、個別の学習対象を選択する構成としても良く、かかる構成においてもスロットルバルブ１４のバルブ開閉特性を改善することができる。

また、同ステップＳ１０３の処理において、燃料の噴射供給の停止中に比較的小さな目標値変化量に対する学習対象を選択し、エンジン１０の停止後に比較的な大きな目標値変化量に対する学習対象を選択する構成とする。かかる構成の場合、エンジン１０の停止後のメインリレー制御により時間的な制限が生じる問題や、燃料の噴射供給の停止中のエンジン１０の運転に影響が及ぶ問題などが解消される。これにより、フィードバックゲインの学習が好適に行われる。

上記実施の形態では、全学習対象に対してフィードバックゲインの学習を行ったがこれに限らない。フィードバックゲインの学習に際して、学習前と学習後のフィードバックゲインの変化量が所定値以下のときには、以降の学習及びフィードバックゲインのマップの更新を中止する構成とする。スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性は急に変化するものではないため、以降の学習を行わないことにより、フィードバックゲインの学習のためにスロットルバルブ１４の開閉動作を行う必要がなくなり、エンジン１０の運転への影響を小さくすることができる。

上記実施の形態におけるシステムを、ガソリンエンジンシステムに適用する。ガソリンエンジンではエンジン回転速度やアクセル開度などのエンジン運転情報に基づいて吸入空気量が決定され、且つ所定の空燃比になるように燃料が供給される。ガソリンエンジンでは、燃焼に供される混合気の空気量及びその比率によってエンジン出力や排ガスの成分が大きく変化する。そこで、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性を改善することにより吸入空気量の調節がより適切に行われるようになり、ひいてはエンジン出力の向上や排気エミッションの改善を図ることができる。

上記実施の形態では、フィードバックゲインの可変設定及び学習を行ったが、開度フィードバック制御が行われるスロットルバルブ１４の異常診断装置として適用する。スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性の経時変化が想定以上に進行すると、所望とする吸入空気量の調節ができなくなり、エンジン１０の異常運転を引き起こすおそれがあるためである。

図４に示した学習処理において、ステップＳ１０８の処理に続いて学習前のフィードバックゲインと学習後のフィードバックゲインとの差が所定値以上かを判定する。その差が所定値以上であればダイアグノーシス機能により、運転者に異常を知らせる警告灯を点灯するとともに、スロットルバルブ１４が異常であることを表す警告データを異常診断用ログメモリ（ＥＥＰＲＯＭやスタンバイＲＡＭ等）に書き込む。そして、開度フィードバック制御をオープン制御に切り替えて運転に必要な最小限の開度とするなどのフェイルセーフ処置を行う。一方で、学習前のフィードバックゲインと学習後のフィードバックゲインとの差が所定値以上でなければそのまま処理を続ける。以上により、スロットルバルブ１４のバルブ開閉特性の経時変化が進行して吸入空気量が想定以上にばらつくことが回避され、意図しない吸入空気量の調節によるエンジン１０の異常運転を回避することができる。

エンジン制御システムの概略を示す全体構成図である。 フィードバックゲイン学習処理の処理手順を示すフローチャートである。 学習対象ごとのなまし係数を示す図である。 開度フィードバック制御処理の処理手順を示すフローチャートである。 フィードバックゲインの学習の様子を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０…エンジン、１４…スロットルバルブ、１５…スロットルアクチュエータ、１５ａ…検出手段としてのスロットル開度センサ、２０…算出手段，設定手段，学習手段としてのＥＣＵ。

Claims (6)

1. スロットルバルブの開閉を行うスロットルアクチュエータと、前記スロットルバルブの実開度を検出取得するスロットル開度センサとを備え、エンジン運転情報に基づいて前記スロットルバルブの目標開度を算出するとともに、前記スロットル開度センサにより検出した実開度を前記目標開度に一致させるべく前記スロットルアクチュエータを操作して開度フィードバック制御を実施するエンジン制御装置において、
   前記目標開度の変化量として目標値変化量を算出する算出手段と、
   該算出手段により算出した目標値変化量に応じて前記開度フィードバック制御におけるフィードバックゲインを可変設定する設定手段と、
   前記フィードバックゲインを学習対象として該学習対象を前記目標値変化量に対応させて複数設け、前記スロットルバルブのバルブ開閉特性が所定の開閉特性を満たすように、前記学習対象ごとに学習を行う学習手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、一の学習対象について学習前のフィードバックゲインと学習後のフィードバックゲインとの差が所定値以下の場合に、他の学習対象の学習を実施しないことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記学習手段は、所定の学習条件成立時において、前記学習対象に対応する前記目標値変化量に応じた前記スロットルバルブの目標開度を設定するとともに、該目標開度による開度フィードバック制御時の前記スロットルバルブのバルブ開閉特性を取得し、該バルブ開閉特性に基づいて前記学習対象の学習を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記学習手段は、前記目標開度をパルス状に変化させ、前記スロットルバルブの開動作時と閉動作時とのそれぞれにおいて、前記目標開度の変化に対応する学習対象の学習を行うことを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記学習手段は、学習結果に対してなまし処理を施した後に前回値を更新するものであり、且つそのなまし処理に際して前記学習対象に応じたなまし度合いにてなまし処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン制御装置。
5. 前記学習手段は、エンジンの停止中、又は燃料供給停止中の少なくともいずれかにおいて前記フィードバックゲインの学習を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエンジン制御装置。
6. ディーゼルエンジンの制御装置として適用され、前記ディーゼルエンジンの燃料供給制御を主として実施するとともに、前記スロットルバルブに関する制御を副次的に実施することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジン制御装置。

Images