JP5299456B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、目標とするアイドル回転速度が得られるスロットル開度の学習を行う内燃機関の制御装置に関する。

周知のように、車載等の内燃機関では、目標とするアイドル回転速度が得られるスロットル開度の学習を行っている。
アイドル運転時に、失火が発生するなどの一時的な燃焼状態の悪化が生じた場合には、目標アルドル回転速度が得られるスロットル開度は増加する。そのため、燃焼状態が悪化した状態で学習を行えば、スロットル開度の学習値が、正常時の値よりも大きい値となってしまう。この場合のスロットル開度の学習値は、一旦は増大するものの、燃焼状態の悪化が解消されれば、その後の再学習により、正常時の値に戻されるようになる。

なお、特許文献１には、燃焼状態の悪化が確認されたときには、スロットル開度の学習制御の実施に係る機関回転速度変動量の条件を緩和することで、燃焼悪化時にも、スロットル開度の学習を継続可能とした技術が開示されている。

特開２０１０−０１４０３１号公報

一方、近年には、内燃機関とモーターとの２つの駆動源を備えるハイブリッド車両や、アイドル時に内燃機関を自動停止するアイドルストップ制御を行う車両が実用されている。これらの車両では、アイドル運転が行われる頻度は低く、よってアイドル運転時のスロットル開度の学習の機会も少なくなる。そのため、燃焼の悪化により、スロットル開度の学習値が一旦変化すると、再学習の機会が得られず、燃焼悪化時の値がその後も使用され続けてしまうことがある。

こうした問題は、燃焼状態が悪化したときには、学習を禁止したり、学習期間を長くとって、燃焼悪化時の状態のみに基づいて学習がなされないようにしたりすることで、ある程度に抑制することができる。しかしながら、そうした場合には、学習の完了に時間がかかるようになり、燃費の悪化を招いてしまう。

なお、こうした問題は、ハイブリッド車両やアイドルストップ制御を行う車両に搭載されるもの以外の内燃機関でも、アイドル運転時のスロットル開度の学習の機会が少なければ、同様に発生し得るものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、学習頻度が少なくとも、アイドル運転時のスロットル開度の学習を精度良く行うことのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、目標とするアイドル回転速度が得られるスロットル開度の学習を行う内燃機関の制御装置としての請求項１に記載の発明は、燃焼状態が悪化していないときには、スロットル開度の学習に係る学習値として第１の学習値の更新を行い、燃焼状態が悪化しているときには、スロットル開度の学習に係る学習値として第２の学習値の更新を行うようにしている。

上記構成では、通常は、第１の学習値を更新する一方で、燃焼状態が悪化したときには、第２の学習値を更新している。そのため、第１の学習値には、燃焼状態の悪化の影響が反映されないようになり、一時的な燃焼状態の悪化により、学習値に不適切な値が設定されることを回避することができる。しかも、燃焼状態が悪化しているときにも、第２の学習値の更新を通じて学習が行われるため、学習完了に要する時間が長くならないようにすることができる。したがって、上記構成によれば、学習頻度が少なくとも、アイドル運転時のスロットル開度の学習を精度良く行うことができるようになる。

また、請求項１に記載の発明は、イグニッションがオフとされた後の次回の機関始動時には、第１の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御するようにしている。一旦、内燃機関の燃焼状態が悪化したとしても、その要因が一時的なものである場合には、イグニッションがオフとされた後の次回の機関始動時には、燃焼状態の悪化は解消されていることが多い。そのため、上記構成によるように、イグニッションがオフとされた後の次回の機関始動時には、第１の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御するようにすると良い。

一方、燃焼状態が悪化したときには、請求項２によるように、その状態が解消されるまでは、第２の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御することが望ましい。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を模式的に示す略図。 同実施形態に採用されるＩＳＣ学習ルーチンの処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態の制御装置は、内燃機関とモーターとの２つの駆動源を備えるハイブリッド車両に搭載の内燃機関に適用されるものとなっている。

まず、図１を参照して本実施の形態の内燃機関の制御装置の構成を説明する。
同図に示す内燃機関１の吸気通路２には、その上流から順に、吸気を浄化するエアクリーナー３、吸気量を検出するエアフローメーター４、吸気量を調節するスロットルバルブ５が設けられている。そして吸気通路２は、スロットルバルブ５の下流において各気筒に分岐され、吸気中に燃料を噴射するインジェクター６の設けられた吸気ポート７を介して燃焼室８に接続されている。燃焼室８には、その内部に導入された吸気と燃料との混合気を点火する点火プラグ８ａが設けられている。そして燃焼室８は、排気ポート９を介して排気通路１０に接続されている。排気通路１０には、排気の酸素濃度から燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比センサー１１と、排気を浄化する触媒コンバーター１２とが配設されている。

こうした内燃機関１は、電子制御ユニット１３により制御されている。電子制御ユニット１３は、機関制御のための各種の演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータの記憶された読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）を備えている。また電子制御ユニット１３には、センサーの検出信号等の信号を入力するための入力ポートと、指令信号等の信号を出力するための出力ポートが設けられている。

こうした電子制御ユニット１３の入力ポートには、上述したエアフローメーター４や空燃比センサー１１の検出信号が入力される。また電子制御ユニット１３の入力ポートには、機関出力軸であるクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサー１４やアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサー１５、スロットルバルブ５の開度（スロットル開度）を検出するスロットルセンサー１６などの検出信号も入力される。一方、電子制御ユニット１３の出力ポートからは、上述したスロットルバルブ５やインジェクター６、点火プラグ８ａ等の駆動回路に指令信号が出力される。

電子制御ユニット１３は、クランク角センサー１４の検出結果から機関運転中の機関回転速度の変動を求め、その変動の大きさから、失火等による燃焼状態の悪化を確認するようにしている。

また電子制御ユニット１３は、機関制御の一環として、内燃機関１のアイドル回転速度が目標値となるように、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）を実施する。ＩＳＣは、アイドル運転時の実際の回転速度と目標とするアイドル回転速度との偏差を縮小するようにスロットル開度をフィードバック調整することで行われる。そして電子制御ユニット１３は、ＩＳＣの結果から、目標とするアイドル回転速度の得られるスロットル開度を学習し、その値を学習値として記憶するようにしている。

本実施の形態では、こうしたアイドル運転時のスロットル開度の学習値として２つの学習値が用いられている。第１の学習値は、燃焼状態が悪化していないときにその値が更新される学習値となっており、第２の学習値は、燃焼状態が悪化しているときにその値が更新される学習値となっている。

また本実施の形態では、燃焼状態が悪化していないときには、第１の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度の制御を行い、燃焼状態が悪化したときには、その状態が解消されるまで、第２の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度の制御を行っている。また本実施の形態では、イグニッションがオフとされた後の次回の機関始動時には、第１の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度の制御を行っている。

次に、こうした本実施の形態のアイドル運転時のスロットル開度の学習に係る処理の詳細を、図２を参照して説明する。同図に示されるＩＳＣ学習ルーチンは、電子制御ユニット１３により周期的に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、アイドル安定状態にあること、暖機が完了していること、といったＩＳＣ学習条件が成立しているか否かが判定される。ここでＩＳＣ学習条件が成立していれば、ステップＳ１０１に処理が移行され、成立していなければ、ステップＳ１０７に処理が移行される。

ステップＳ１０１に処理が移行されると、そのステップＳ１０１において、燃焼状態が悪化しているか否かの判定が行われる。ここで燃焼状態の悪化が確認されていれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２において、前回の本ルーチンの処理時に燃焼状態の悪化が確認されていたか否かの判定が行われる。そして前回の処理時に燃焼状態の悪化が確認されていれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３−１においてＩＳＣに使用する学習値（ＩＳＣ学習値）が第２の学習値に設定され、確認されていなければ（Ｓ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０３−２において現状のスロットル開度に基づいて第２の学習値が更新される。そしてその後、ステップＳ１０７に処理が移行される。

一方、燃焼状態の悪化が確認されていなければ（Ｓ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０４において、前回の本ルーチンの処理時に燃焼状態の悪化が確認されていたか否かの判定が行われる。ここで前回の処理時に燃焼状態の悪化が確認されていれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５においてＩＳＣに使用する学習値（ＩＳＣ学習値）が第１の学習値に設定され、確認されていなければ（Ｓ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０６において現状のスロットル開度に基づいて第１の学習値が更新される。そしてその後、ステップＳ１０７に処理が移行される。

ステップＳ１０７に処理が移行されると、そのステップＳ１０７において、イグニッションスイッチがオフされたか否かの判定が行われる。ここでイグニッションスイッチがオフされていなければ（Ｓ１０７：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、イグニッションスイッチがオフされたのであれば（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８において、次回、イグニッションスイッチがオンされたときのＩＳＣに使用される学習値が第１の学習値に設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

以上の本実施の形態の内燃機関の制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、燃焼状態が悪化していないときには、スロットル開度の学習に係る学習値として第１の学習値の更新を行い、燃焼状態が悪化しているときには、スロットル開度の学習に係る学習値として第２の学習値の更新を行うようにしている。そのため、第１の学習値には、燃焼状態の悪化の影響が反映されないようになり、一時的な燃焼状態の悪化により、学習値に不適切な値が設定されることを回避することができる。しかも、燃焼状態が悪化しているときにも、第２の学習値の更新を通じて学習が行われるため、学習完了に要する時間が長くならないようにすることができる。したがって、本実施の形態によれば、学習頻度が少なくとも、アイドル運転時のスロットル開度の学習を精度良く行うことができる。

（２）本実施の形態では、イグニッションがオフとされた後の次回の機関始動時には、第１の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御するようにしている。一旦、内燃機関の燃焼状態が悪化したとしても、その要因が一時的なものである場合には、イグニッションがオフとされた後の次回の機関始動時には、燃焼状態の悪化は解消されていることが多い。そのため、イグニッションスイッチのオン後は、第１の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御することで、ＩＳＣを適切に実施することができる。

（３）本実施の形態では、燃焼状態が悪化したときには、その状態が解消されるまでは、第２の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御するようにしている。そのため、燃焼状態の悪化時にも、ＩＳＣを適切に実施することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、燃焼状態の悪化に応じて第２の学習値をＩＳＣに使用し、燃焼状態の悪化の解消に応じてＩＳＣに使用する学習値を第１の学習値に戻すようにしていた。なお、燃焼状態が一旦悪化すると、その状態が一時的に解消されても、燃焼状態の悪化が再発することがある。そうした燃焼状態の悪化の再発の頻度が高い場合には、燃焼状態が悪化してからイグニッションスイッチがオフされるまで、第２の学習値をＩＳＣに使用するようにしても良い。

・上記実施の形態では、機関回転速度の変動から燃焼状態の悪化を確認するようにしていたが、燃焼時の筒内圧の検出結果など、他のパラメーターを用いて燃焼状態の悪化の有無を確認するようにしても良い。

・上記実施の形態では、内燃機関とモーターとの２つの駆動源を備えるハイブリッド車両に搭載される内燃機関に本発明を適用した場合を説明したが、本発明はそれ以外の内燃機関にも同様に適用することができる。もっとも、本発明は、上記ハイブリッド車両の内燃機関や、車両の停車／発車に応じた自動停止／自動再始動制御を行う内燃機関など、アイドル運転の頻度が低く、目標とするアイドル回転速度が得られるアイドル運転時のスロットル開度の学習を行う機会が限られた内燃機関への適用が特に好適なものとなっている。

１…内燃機関、２…吸気通路、３…エアクリーナー、４…エアフローメーター、５…スロットルバルブ、６…インジェクター、７…吸気ポート、８…燃焼室、８ａ…点火プラグ、９…排気ポート、１０…排気通路、１１…空燃比センサー、１２…触媒コンバーター、１３…電子制御ユニット、１４…クランク角センサー、１５…アクセルペダルセンサー、１６…スロットルセンサー。

Claims (2)

1. 目標とするアイドル回転速度が得られるアイドル運転時のスロットル開度の学習を行う内燃機関の制御装置において、
   燃焼状態が悪化していないときには、前記スロットル開度の学習に係る学習値として第１の学習値の更新を行い、燃焼状態が悪化しているときには、前記スロットル開度の学習に係る学習値として第２の学習値の更新を行い、
   イグニッションがオフとされた後の次回の機関始動時には、前記第１の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 燃焼状態が悪化したときには、その状態が解消されるまで、前記第２の学習値を用いてアイドル運転時のスロットル開度を制御する
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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