JP4455956B2 - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の吸気弁は吸入空気の流れを律速する絞りとして機能する。しかも、そうした絞りの度合は、可変動弁機構の作動によって吸気弁のリフト量や開弁期間(リフト作用角)が変更されると、それに応じて変化するようになる。そうしたリフト態様の変更による絞り度合の相違は、スロットル弁によるポンピング損失の変化、ひいてはスロットル開度の変化に対する吸入空気量変化の応答性にばらつきを生じさせることとなるために、これがISC制御における機関回転速度の変化速度ばらつきを招く一因となっている。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リフト態様の変更に即した制御態様をもって好適にアイドル運転時における機関回転速度を制御することのできる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を提供することにある。
先ず、請求項1に記載の発明は、吸気弁のリフト態様を変更可能な可変動弁機構と吸気通路に設けられて吸入空気量を調節する制御弁とを備えた内燃機関がアイドル運転時にあるときに、実機関回転速度がその目標回転速度と一致するように前記制御弁の制御量を設定することにより吸入空気量を調節制御する制御手段を備える内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、前記制御手段は前記可変動弁機構により変更されるリフト態様に基づいて前記調節制御にかかる制御量を設定することをその要旨とする。
以下、本発明にかかる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を具体化した第1の実施の形態について説明する。
同図1に示すように、内燃機関10の吸気通路12には、スロットル弁14が設けられている。スロットル弁14には、スロットルモータ16が連結されている。そして、このスロットルモータ16の駆動制御を通じてスロットル弁14の開度(スロットル開度)が調節され、これにより吸気通路12を通じて燃焼室18内に吸入される空気の量が調節される。また、上記吸気通路12には燃料噴射弁20が設けられている。この燃料噴射弁20は吸気通路12内に燃料を噴射する。
各種センサとしては、例えばスロットル開度を検出するためのスロットルセンサ50や、吸気通路12を通過する吸入空気の量GAを検出するための吸入空気量センサ52、機関冷却水の温度(冷却水温度THW)を検出するための水温センサ54、アクセルペダル(図示略)の操作量を検出するためのアクセルセンサ56が挙げられる。その他、クランクシャフト26の回転角(クランク角)及び回転速度(機関回転速度NE)を検出するためのクランクセンサ58や、吸気カムシャフト34の回転角(カム角)を検出するためのカムセンサ60、吸気弁30のリフト作用角VL(詳しくは、リフト量可変機構42の作動量)を検出するためリフトセンサ62等も挙げられる。
このISC制御は、スロットル制御の一態様である。具体的には、内燃機関10のアイドル運転時に、機関運転状態に応じてスロットル開度をフィードフォワード制御することに併せて、機関回転速度NEと目標回転速度Tneとを一致させるべく、それらの偏差に応じてスロットル開度をフィードバック制御するといったようにISC制御は実行される。本実施の形態では、このISC制御が、実機関回転速度が目標回転速度と一致するように吸入空気量を調節制御する制御手段として機能する。また、スロットル開度が、そうした調節制御にかかる制御量に相当する。
なお、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置70により実行される処理である。
上記比例項Qfbpとしては、機関回転速度NEが目標回転速度Tneよりも低い場合には(偏差ΔNE<0)、それらの差(=|NE−Tne|)が大きいほど大きい正の値が算出される。一方、機関回転速度NEが目標回転速度Tneよりも高い場合には(偏差ΔNE>0)、それらの差(=|NE−Tne|)が大きいほど小さい負の値が比例項Qfbpとして算出される。他方、機関回転速度NEと目標回転速度Tneとが等しい場合には、上記比例項Qfbpとして「0」が算出される。こうして算出される比例項Qfbpにより、機関回転速度NEと目標回転速度Tneとの差が大きいほど、フィードバック補正量が大きく設定されて、スロットル開度が速やかに変更されるようになる。
次に、上記積分項Qfbiの算出手順について説明する。
この学習項Qgは、図7に示すように、吸入空気量GA(詳しくは、リフト作用角VL)によって区分された複数(本実施の形態では3つ)の領域毎に設定され、それぞれ後述する態様で学習されて電子制御装置70に記憶されている。ここでは、リフト作用角VLから現在の学習領域が選択されるとともに、同領域に対応する学習項Qgが読み込まれる。
Qcal=Qb+Qi+Qg
その後、上記学習項Qgの学習にかかる処理(学習処理)が実行される(ステップS112)。本実施の形態では、この学習処理が、フィードバック補正量とその基準値との定常的な乖離量をフィードフォワード補正量として学習する学習手段として機能する。また、上記学習項Qgによる補正量が、学習手段により学習されるフィードフォワード補正量に相当する。
なお、図8は学習処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、図9は学習処理の処理態様の一例を示すタイミングチャートである。
一方、前提条件が成立している場合には(ステップS200:YES)、リフト作用角VLから現在の学習領域が選択されるとともに、同領域に対応する学習項Qgが読み込まれる(ステップS202)。
このように更新される学習項Qgは、フィードバック補正項Qiとその基準値(ここでは「0」)との定常的な乖離を補償することの可能な値となる。
(1)フィードバック補正項Qiの算出パラメータとして、機関回転速度NEと目標回転速度Tneとの偏差ΔNEに加えて、吸気弁30のリフト作用角VLを用いるようにした。そのため、リフト量可変機構42によるリフト量の変更に即した制御態様をもって好適にアイドル運転時における機関回転速度NEを制御することができるようになる。
以下、本発明にかかる内燃機関のアイドル回転速度制御装置を具体化した第2の実施の形態について説明する。
図12のフローチャートはISC制御の具体的な処理手順を示しており、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置70により実行される。
この補正項Qvlは、リフト作用角VLに応じたかたちで基本制御量Qbを補正するための値である。補正項Qvlの算出に用いるBマップのマップ構造を図13に示すように、リフト作用角VLが大きいほど、補正項Qvlとして大きい値が算出される。なお、リフト作用角VLが最も小さいときに補正項Qvlとして「0」が算出され、このとき基本制御量Qbは補正されない。すなわち、本実施の形態では、リフト作用角VLが最も小さいときを基準に、同リフト作用角VLが大きくなるほど基本制御量Qbをより大きく増大補正するといったように、同基本制御量Qbが補正される。なお、本実施の形態では、この補正項Qvlによる補正量が、スロットル開度をフィードフォワード制御する際のフィードフォワード補正量に相当する。
Qcal=Qb+Qfb+Qvl
こうして要求制御量Qcalが算出された後、本処理は一旦終了される。
図14に示すように、時刻t41において機関暖機が完了すると、その後において吸気弁30のリフト作用角VL(同図(a))が徐々に小さくなり、必要な機関出力、すなわち必要とされる吸入空気量GAが少なくなる。
(1)リフト量可変制御を通じて変更される吸気弁30のリフト作用角VLに基づいて基本制御量Qbについての補正項Qvlを算出するようにした。これにより、リフト作用角VLが変更されている場合にあっても、スロットル開度がそうしたリフト作用角VLに基づいてフィードフォワード制御されるようになるため、リフト作用角VLの変更に即した制御態様をもって好適にアイドル運転時における機関回転速度NEを制御することができるようになる。
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記第1の実施の形態では、フィードバック補正項Qiを、偏差ΔNEとリフト作用角VLとに基づいてマップから算出するようにした。これに限らず、フィードバック補正項は、偏差ΔNEに基づき算出したフィードバック補正項をリフト作用角VLに基づき補正するといった手法をもって算出することも可能である。同構成によっても、実機関回転速度と目標回転速度との偏差に加え可変動弁機構により変更されるリフト態様に基づいて、スロットル開度をフィードバック制御する際のフィードバック補正量を設定することができる。
・上記第1の実施の形態において、フィードバック補正項Qiの算出パラメータとして、前記偏差ΔNE及びリフト作用角VLに加えて、例えば吸気弁30の開弁時期や閉弁時期にあたるクランク角等、同吸気弁30のリフト量が所定量になるときのクランク角を用いるようにしてもよい。ここで、燃焼室18への吸入空気導入量に関してみると、これを決定する因子にはスロットル開度や吸気弁30のリフト量の他、ピストン24の移動速度も含まれる。この移動速度は一定ではなく、上死点及び下死点近傍では低速になる一方、これら上死点と下死点との間の期間では高速になる。このため、その移動速度に応じて吸入空気導入量も変化することとなる。この点、上記構成によれば、こうしたピストン24の移動速度を決定するクランク角に基づいてフィードバック補正量を設定することができ、より適切にアイドル運転時における機関回転速度を制御することができるようになる。
・上記各実施の形態では、フィードバック補正項Qiの算出や複数の学習領域の設定(共に第1の実施の形態)、並びに補正項Qvlの算出(第2の実施の形態)に、リフト作用角VLを用いるようにした。リフト作用角VLに代えて、吸気弁30の開弁時期や、閉弁時期、リフト量、開弁時におけるクランク角とリフト量との関係(リフトプロフィール)等といった同リフト作用角VLの指標値である他のリフト態様を用いるようにしてもよい。
Claims (10)
- 吸気弁のリフト態様を変更可能な可変動弁機構と吸気通路に設けられて吸入空気量を調節する制御弁とを備えた内燃機関がアイドル運転時にあるときに、実機関回転速度がその目標回転速度と一致するように前記制御弁の制御量を設定することにより吸入空気量を調節制御する制御手段を備える内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記制御手段は前記可変動弁機構により変更されるリフト態様に基づいて前記調節制御にかかる制御量を設定する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 吸気弁のリフト態様を変更可能な可変動弁機構と吸気通路に設けられて吸入空気量を調節する制御弁とを備えた内燃機関がアイドル運転時にあるときに、実機関回転速度がその目標回転速度と一致するように前記制御弁の制御量を設定することにより吸入空気量を調節制御する制御手段を備える内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記制御手段は、基本制御量にフィードバック補正量を反映させることにより設定した制御量に基づいて前記制御弁を駆動するものであり、前記実機関回転速度と前記目標回転速度との偏差に加え前記可変動弁機構により変更されるリフト態様に基づいて前記フィードバック補正量を設定する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 請求項2に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記可変動弁機構はリフト態様としてリフト量を変更するものであり、前記制御手段は前記可変動弁機構によって前記リフト量が小さく設定されているときほど前記フィードバック補正量を大きく設定する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 請求項3に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記制御手段は前記リフト量が小さく設定されているときほどフィードバックゲインが大きくなるようにこれを可変設定する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 請求項2〜4のいずれか一項に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記制御手段は前記偏差及び前記可変動弁機構により変更されるリフト態様に加え前記吸気弁のリフト量が所定量になるときのクランク角に基づいて前記フィードバック補正量を設定する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 請求項2〜5のいずれか一項に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記フィードバック補正量とその基準値との定常的な乖離量をフィードフォワード補正量として学習する学習手段を更に備え、
前記制御手段は前記フィードバック補正量に加え前記学習されるフィードフォワード補正量に基づいて前記調節制御にかかる制御量を制御する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 請求項6に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記学習手段は吸入空気量について複数の領域を設定し、これら設定される領域に対応する前記フィードフォワード補正量を各別に学習する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 吸気弁のリフト態様を変更可能な可変動弁機構と吸気通路に設けられて吸入空気量を調節する制御弁とを備えた内燃機関がアイドル運転時にあるときに、実機関回転速度がその目標回転速度と一致するように前記制御弁の制御量を設定することにより吸入空気量を調節制御する制御手段を備える内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記制御手段は、基本制御量にフィードフォワード制御量を反映させることにより設定した制御量に基づいて前記制御弁を駆動するものであり、前記可変動弁機構により変更されるリフト態様に基づいて前記フィードフォワード補正量を設定する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 請求項8に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
前記可変動弁機構はリフト態様としてリフト作用角を変更するものであり、前記制御手段は前記可変動弁機構によって前記リフト作用角が大きく設定されているときほど前記フィードフォワード補正量を大きく設定する
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。 - 前記制御弁はスロットル弁であり、前記制御手段は同スロットル弁の開度であるスロットル開度を制御するものである
請求項1〜9のいずれか一項に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
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