JP4510114B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。V型6気筒の内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、#1,#2及び#3気筒が設けられた右バンクと、#4,#5及び#6気筒が設けられた左バンクとを備え、右バンクには#1〜#3気筒を一時的に休止させるための気筒休止機構30が設けられている。図2は、気筒休止機構30を油圧駆動するための油圧回路とその制御系を示す図であり、この図も図1と合わせて参照する。
ECU5には、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ10が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ10は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で(6気筒エンジンではクランク角120度毎に)TDCパルスを出力するTDCセンサ及びTDCパルスより短い一定クランク角周期(例えば30度周期)でCRKパルスを発生するCRKセンサから成り、CYLパルス、TDCパルス及びCRKパルスがECU5に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。
エンジン1の適宜の位置に、高周波振動を検出するノックセンサ11が装着されており、その検出信号がECU5に供給される。また、ECU5には、大気圧PAを検出する大気圧センサ14、エンジン1により駆動される車両の走行速度(車速)VPを検出する車速センサ15、当該車両の変速機のギヤ位置GPを検出するギヤ位置センサ16、及び当該車両のアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセルペダル操作量」という)APを検出するアクセルセンサ17が接続されており、これらのセンサの検出信号がECU5に供給される。
ステップS211では、始動モードフラグFSTMODが「1」であるか否かを判別し、FSTMOD=1であってエンジン1の始動(クランキング)中であるときは、検出したエンジン水温TWを始動モード水温TWSTMODとして記憶する(ステップS213)。次いで、始動モード水温TWSTMODに応じて図6に示すTMTWCSDLYテーブルを検索し、遅延時間TMTWCSDLYを算出する。TMTWCSDLYテーブルは、始動モード水温TWSTMODが第1所定水温TW1(例えば40℃)以下の範囲では、遅延時間TMTWCSDLYが所定遅延時間TDLY1(例えば250秒)に設定され、始動モード水温TWSTMODが第1所定水温TW1(例えば40℃)より高く第2所定水温TW2(例えば60℃)以下の範囲では、始動モード水温TWSTMODが高くなるほど遅延時間TMTWCSDLYが減少するように設定され、始動モード水温TWSTMODが第2所定水温TW2より高い範囲では、遅延時間TMTWCSDLYは「0」に設定されている。
これにより、作動気筒数の変更に伴うトルクショックと、点火時期の補正に伴うトルク変化とが重なることがなく、トルクショックを効果的に抑制することができる。
ステップS231では、アクセルペダル操作量APに応じて基本目標開度THONLを算出する。基本目標開度THONLは、アクセルペダル操作量APにほぼ比例するように設定される。ステップS232では、エンジン回転数NE及びスロットル弁開度THに応じてTRQBASEマップ(図示せず)を検索し、エンジン1の基本目標トルクTRQASEを算出する。TRQBASEマップは、エンジン回転数NE及びスロットル弁開度THを変化させて、全筒運転時のエンジン1の出力トルクを測定することにより、予め設定されている。
TRQENG=TRQBASE−DCSTRQD
続くステップS260では、エンジン回転数NE及び目標トルクTRQENGに応じて全筒運転用のTRQTHマップ(図示せず)を検索し、目標トルクTRQENGを出力するのに必要な要求スロットル弁開度TRQTHを算出する。全筒運転用のTRQTHマップは、ステップS232で検索されるTRQBASEマップと実質的の同一内容のマップである。すなわち、TRQBASEマップは、エンジン回転数NE及びスロットル弁開度THから基本目標トルクTRQBASEを算出するように設定されており、全筒運転用のTRQTHマップは、エンジン回転数NE及び目標トルクTRQENGから、要求スロットル弁開度TRQTHを算出するように設定されている。
ステップS261では、目標開度THCMDを、ステップS260で算出した要求スロットル弁開度TRQTHに設定する。
TRQENG=TRQENG+DTRQENGD
ここで、DTRQENGDは、所定加算値である。
ステップS241で第1移行フラグFPTTOALが「0」に設定されると、その後は、ステップS238から直ちにステップS241に進む。
TRQENG=TRQBASE+DCSTRQU
ステップS254実行後は、前記ステップS260に進む。ステップS260では、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQENGに応じて、一部気筒運転用のTRQTHマップ(図示せず)を検索し、要求スロットル弁開度TRQTHが算出される。一部気筒運転用のTRQTHマップは、エンジン回転数NE及び目標トルクTRQENGに対応する、一部気筒運転時の要求スロットル弁開度TRQTHが設定されている。
TRQENG=TRQENG−DTRQENGD
ステップS11では、下記式(1)によりノイズレベルNZMINAA(n)を算出する。
NZMINAA(n)=(NZMINAA(n-3)+NZMINAA(n-2)
+NZMINAA(n-1)+NZMIN(n))/4 (1)
ステップS41でTW≦TWKAG2であるときは、エンジン水温TWが第3所定水温TWKAG2より低い第2所定水温TWKAG1(例えば60℃)以下か否かを判別する(ステップS42)。ステップS42の答が否定(NO)、すなわちTWKAG1<TW≦TWKAG2であるときは、エンジン回転数NEに応じて図14に示すKAGTW2テーブル(実線L13)を検索し、第3係数値KAGTW2を算出する(ステップS48)。KAGTW2テーブルは、エンジン回転数NEが増加するほど、第3係数値KAGTW2が増加するように設定されている。次いで、補正係数KAGTWをその第3係数値KAGTW2に設定する(ステップS49)。
ステップS19では、ノイズレベルNZMINAA、ゲイン係数GAMP、補正係数KAGTW及びゲイン切換係数KAGKIRIを下記式(2)に適用し、判定閾値KLVLを算出する。
KLVL=NZMINAA×GAMP×KAGTW×KAGKIRI (2)
より具体的には、基本点火時期IGMAPは、図15に破線で示すように、吸気管内絶対圧PBAが図15の点PXに対応する所定吸気圧PBPXより低い低負荷運転状態では、ラインL21に対応するMBTが設定され、吸気管内絶対圧PBAが所定吸気圧PBPXより高い高負荷運転状態では、ラインL22に対応するノック限界点火時期IGRONHが設定されている。
IGCMD=IGMAP+IGCR (3)
ここで、IGCRは、下記式(4)により算出される補正項である。
IGCR=DIGRSV+IGTW+IGPA−IGTA−IGKNOCK
(4)
DIGRSVは、図15に示すように、点PXより低負荷側で(IGRONH−MBT)に設定され、点PXより高負荷側では「0」に設定される低負荷進角補正項である。IGTWはエンジン水温TWに応じて設定される水温補正項であり、IGPAは大気圧に応じて設定される大気圧補正項であり、IGTAは、吸気温TAに応じて設定される吸気温補正項である。また、IGKNOCKは、下記式(5)により算出されるノック補正項である。
IGKNOCK=DIGKR×KIGKN (5)
ステップS61では、気筒休止フラグFCYLSTPが「1」であるか否かを判別する。ステップS61の答が否定(NO)であって、全筒運転中であるときは、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに応じてIGML1マップ(図示せず)を検索し、第1マップ値IGML1を算出する(ステップS62)。IGML1マップは、全筒運転用の基本点火時期マップであり、上述したよに、吸気管内絶対圧PBAが図15の点PXに対応する所定吸気圧PBPXより低い低負荷運転状態では、ラインL21に対応するMBTが設定され、吸気管内絶対圧PBAが所定吸気圧PBPXより高い高負荷運転状態では、ラインL22に対応するノック限界点火時期IGRONHが設定されている。続くステップS63では、基本点火時期IGMAPを第1マップ値IGML1に設定して、ステップS66に進む。
続くステップS65では、基本点火時期IGMAPを、第2マップ値IGMCS1に設定して、ステップS66に進む。
ステップS71では、図18に示すIGKNOCK算出処理を実行し、ノック補正項IGKNOCKを算出する。ステップS72では、エンジン水温TWに応じて水温補正項IGTWを算出し、ステップS73では、吸気温TAに応じて吸気温補正項IGTAを算出する。さらにステップS74では、大気圧PAに応じて大気圧補正項IGPAを算出する。
ステップS75では、前記式(4)により、補正項IGCRを算出する。
ステップS81では、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに応じてIGRONHマップ(図示せず)を検索し、高オクタン価燃料のノック限界点火時期IGRONHを算出する。そして、ノック限界点火時期IGRONHが基本点火時期IGMAPより大きいか否かを判別し(ステップS82)、IGRONH≦IGMAPであるときは、低負荷進角補正項DIGRSVを「0」に設定する(ステップS83)。一方、IGRONH>IGMAPであるときは、下記式(6)により、低負荷進角補正項DIGRSVを算出する(ステップS84)。
DIGRSV=IGRONH−IGMAP (6)
ステップS91では、図21に示すリミット値算出処理を実行し、遅角係数KIGKNの上限値KIGKNLMH及び下限値KIGKNLMLを算出する。ステップS92では、異常検出フラグFFSPKSが「1」であるか否かを判別する。異常検出フラグFFSPKSは、吸気管内絶対圧センサ7,吸気温センサ8などのエンジン運転状態を検出する各種センサのいずれかの故障が検出されたとき「1」に設定される。FFSPKS=1であって、フェールセーフ動作が必要であるときは、遅角係数KIGKNをフェールセーフ用所定値FSKIGKNに設定し(ステップS93)、第2リミット処理を実行する(ステップS94)。第2リミット処理では、遅角係数KIGKNが上限値KIGKNLMHを超えているときは、その上限値IGKNLMHに再設定される。ステップS94を実行した後、ステップS110に進む。
KIGKN=KIGKREF+DKNINI (7)
ステップS97の実行後は、ステップS109に進む。
KIGKN=KIGKN+DKIGKNU (8)
ステップS104実行後は、ステップS109に進む。
KIGKN=KIGKN−DKIGKND (9)
ここで、DKIGKNDは、所定減算値である。
ステップS112の答が否定(NO)であるときは、遅角係数KIGKNを、学習値算出用遅角係数KIGKMに設定する(ステップS113)。ステップS112でFKIGKNADV=1であって学習値が進角方向に更新されたときは、気筒休止フラグFCYLSTPが「1」であるか否かを判別する(ステップS114)。そしてFCYLSTP=1であって一部気筒運転中であるときは、遅角係数KIGKNを第3学習値KIGKRFCSに設定する(ステップS115)。
ステップS121では、エンジン水温TWに応じて図22に示すKIGKNLMXテーブルを検索し、リミット値KIGLNLMXを算出する。KIGKNLMXテーブルは、エンジン水温TWが増加するほど、リミット値KIGKNLMXが増加するように設定されている。エンジン水温TWが低いときは、ノッキングは発生せず、エンジン水温TWが高くなるほど発生しやすくなることを考慮したものである。
ステップS140では、初期化フラグFKNREFMODが「1」であるか否かを判別する。最初はFKNREFMOD=0であるので、ステップS141に進み、異常検出フラグFFSPKSが「1」であるか否かを判別する。この答が否定(NO)であってセンサの異常が検出されていないときは、直ちにステップS143に進む。一方、FFSPKS=1であって何れかのセンサの異常が検出されているときは、学習値算出用の中間パラメータKIGKNREF、第1学習値KIGKREF、第2学習値KIGKREFE及び第3学習値KIGKRFCSをいずれも初期化所定値KIGRINIに設定する(ステップS142)。
DRREF=DRREF−DDRREF (10)
ステップS154では、学習値算出用遅角係数KIGKMが中間パラメータKIGKNREF以下であるか否かを判別し、KIGKM>KIGKNREFであって、遅角係数KIGKMが中間パラメータKIGKNREFより遅角側の値であるときは、ステップS155〜S159により、学習値算出用遅角係数KIGKMをなまし処理することにより、各学習値が算出されるとともに、算出された学習値の上限リミット処理が行われる。学習値算出用遅角係数KIGKMは図19のステップS109でリミット処理がなされているが、学習値の上限値は別に設定される場合があるため、再度リミット処理が行われる。
KIGKRFCS=CKIGREF×KIGKM
+(1−CKIGREF)×KIGKRFCS (11)
ここでCKIGREFは0から1の間の値に設定されるなまし係数であり、右辺のKIGKRFCSは、第3学習値の最新の過去値である。
KIGKREFE=CKIGREF×KIGKM
+(1−CKIGREF)×KIGKREFE (12)
ここで右辺のKIGKREFEは、第2学習値の最新の過去値である。
KIGKREF=CKIGREF×KIGKM
+(1−CKIGREF)×KIGKREF (13)
ここで右辺のKIGKREFは、第1学習値の最新の過去値である。
続くステップS160では、進角学習フラグFKIGKNADVを「0」に設定し、本処理を終了する。
一方FADVREF=1であって進角学習が許可されているときは、下記式(14)により、中間パラメータKIGKNREFを進角補正項DRREFだけデクリメントする(ステップS164)。これにより、中間パラメータKIGKNREFは、進角方向に更新される。
KIGKNREF=KIGKNREF−DRREF (14)
ステップS172では、進角学習フラグFKIGKNADVを「1」に設定する。
本実施形態は、ノッキングの検出結果に応じて設定される遅角係数KIGKNにに応じて一部気筒運転を禁止することに代えて、一部気筒運転中は、点火時期の補正を制限し、点火時期の補正によるトルク変動を抑制するようにしたものである。以下に説明する点以外は、第1の実施形態と同一である。
ステップS120では、気筒休止フラグFCYLSTPが「1」であるか否かを判別し、FCYLSTP=0であって全筒運転中であるときは、ステップS121に進む。一方、FCYLSTP=1であって一部気筒運転中であるときは、上限値KIGKNLMH及び下限値KIGKNLMLを、それぞれ所定上限値KIGLCSH(例えば「1.5」であって、オクタン価85程度の燃料に対応する値)及び所定下限値KIGLCSL(例えば「1.0」であって、オクタン価90程度の燃料に対応する値)に設定する(ステップS134)。
また制御モードフラグFKNFBが「1」に設定されたとき、ステップS122またはステップS125からステップS128に進む。
本実施形態は、一部気筒運転中に遅角係数KIGKNの設定範囲を制限することに代えて、一部気筒運転中は、遅角係数KIGKNを所定係数値KIGKNCS0(例えば、「1.5」であって、オクタン価85程度の燃料に対応する値)に固定するようにしたものである。以下に説明する点以外は、第1の実施形態と同一である。
またステップS112で、進角学習フラグFKIGKNADVが「1」であるときは、ステップS116に進む。
所定係数値KIGKNCS0は、「1.0」(オクタン価90程度の燃料に対応する値)から「1.5」(オクタン価85程度の燃料に対応する値)の間の値に設定するようにしてもよい。通常使用されるガソリンのオクタン価は、90程度あるいはそれより高いので、このような設定であっても、ノッキングはほとんど発生しない。
所定係数値KIGKNCS0は、全筒運転時に算出される遅角係数KIGKNの学習値KIGKREFEまたはKIGKREFに所定加算値DKIGKCS(例えば「0.3」)を加算した値に設定するようにしてもよい。ただし、その場合でも「1.5」(オクタン価85程度の燃料に対応する値)を上限とすることが望ましい。学習値KIGKREFEまたはKIGKREFは、使用している燃料のオクタン価に応じた値となるので、このように設定することにより、一部気筒運転中においてもノッキングの発生を確実に抑制することができる。
4 スロットル弁開度センサ(運転パラメータ検出手段)
5 電子制御ユニット
8 吸気温センサ(運転パラメータ検出手段)
9 エンジン水温センサ(運転パラメータ検出手段)
10 クランク角度位置センサ(運転パラメータ検出手段)
15 車速センサ(運転パラメータ検出手段)
16 ギヤ位置センサ(運転パラメータ検出手段)
11 ノックセンサ(ノッキング検出手段)
12 点火プラグ
30 気筒休止機構(切換手段)
51 アナログ回路部(ノッキング検出手段)
52 サブマイクロコンピュータ(ノッキング検出手段)
53 メインマイクロコンピュータ(ノッキング検出手段、指令手段、点火時期制御手段、補正手段、制限手段)
Claims (2)
- 複数気筒を有し、前記複数気筒の全てを作動させる全筒運転と、前記複数気筒のうち一部気筒の作動を休止させる一部気筒運転とを切換える切換手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記機関の運転パラメータを含む、前記機関により駆動される車両の運転パラメータを検出する運転パラメータ検出手段と、
前記運転パラメータ検出手段により検出される運転パラメータに応じて前記全筒運転または一部気筒運転を前記切換手段に指令する指令手段と、
前記機関のノッキングを検出するノッキング検出手段と、
前記機関の運転パラメータに応じて前記機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
前記ノッキング検出手段の検出結果に応じて前記点火時期を遅角方向に補正する補正量を算出し、該補正量により前記点火時期を補正する補正手段と、
前記全筒運転中に、前記補正量のなまし演算を行うことにより学習値を算出する学習値算出手段と、
前記一部気筒運転中は、前記点火時期の補正量を前記学習値に所定加算値を加算した値に設定する制限手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記切換手段による切換時における前記機関の出力トルクの変動を抑制するように前記機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
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