JPH09303181A - 内燃機関のアイドル運転制御装置 - Google Patents
内燃機関のアイドル運転制御装置Info
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- JPH09303181A JPH09303181A JP8123146A JP12314696A JPH09303181A JP H09303181 A JPH09303181 A JP H09303181A JP 8123146 A JP8123146 A JP 8123146A JP 12314696 A JP12314696 A JP 12314696A JP H09303181 A JPH09303181 A JP H09303181A
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Abstract
におけるエンジン回転数の安定化とともにリーンバーン
制御が解除されたときのエンジン回転数の変動を抑制
し、常に円滑なアイドル運転状態を実現する内燃機関の
アイドル運転制御装置を供する。 【解決手段】 始動後理論空燃比よりもリーン側の空燃
比で運転する始動後リーンバーン制御を受ける内燃機関
において、アイドル運転時にエンジン回転数を目標エン
ジン回転数となるよう制御量を演算し該制御量にてフィ
ードバック制御を行うアイドルエンジン回転数制御手段
Aと、内燃機関の始動後リーンバーン制御の作動・非作
動を判別する始動後リーンバーン制御判別手段Bと、始
動後リーンバーン制御判別手段Bの判別結果に応じてア
イドルエンジン回転数制御手段Aの制御量aを補正する
補正量kを演算する補正手段Cとを備え、該補正手段C
にて補正された制御量bにてアイドルエンジン回転数を
制御する内燃機関のアイドル運転制御装置。
Description
燃比よりもリーン側の空燃比で運転する始動後リーンバ
ーン制御を受ける内燃機関におけるアイドル運転制御装
置に関する。
低温始動時においては、燃焼効率が悪いために未燃焼ガ
ス中にHCが大量に発生し易く、その対策として空燃比
をリーン側(通常のストイキ空燃比14.7に対して18〜22
程度の空燃比)にすることで、未燃焼ガスを減らし結果
的にHCの発生を抑えようとする始動後リーンバーン制
御が行われる。
たものは、空燃比のフィードバック制御を開始するまで
空燃比をリーン側に制御して機関を運転する始動後リー
ンバーン制御が行われる例である。
機関の始動後いかなる運転状態においても行い得るもの
ではなく、内燃機関の冷却水温度が燃料の霧化に支障が
ある程低く燃焼状態が悪化する低温時やパーコレーショ
ンが予想される高温時においてリーンバーン制御する
と、機関回転の安定性の低下や機関のストール等の問題
が生じる。 そこで一定の運転条件下ではリーンバーン
制御を解除する方法が提案されている(同じ出願人に係
る特願平7−61784号)。
の霧化に影響する程低くなくても、比較的低い温度状態
にある場合のリーンバーン制御運転は、燃焼が必ずしも
安定しておらずエンジン回転数の変動が大きくなる傾向
にある。
解除は、運転条件によって判別して切り換えているの
で、リーンバーン制御時と非リーンバーン(ストイキま
たはリッチバーン)制御時のエンジン出力トルク差が、
切り換え時大きく現れエンジン回転数等に影響して回転
変動が大きくなったり、エアコン等の電気負荷変動によ
る吸入空気量等の補正量が適切でなくなったりするとい
った問題があった。
その目的とする処は、内燃機関の低温での始動後リーン
バーン制御におけるエンジン回転数の安定化とともにリ
ーンバーン制御が解除されたときのエンジン回転数の変
動を抑制し、常に円滑なアイドル運転状態を実現する内
燃機関のアイドル運転制御装置を供する点にある。
本発明の内燃機関のアイドル運転制御装置の概念的に示
した構成図である。アイドルエンジン回転数制御手段A
は、アイドル運転時にエンジン回転数を目標エンジン回
転数となるよう制御量aを演算し該制御量aにてフィー
ドバック制御を行う。
燃機関の始動後リーンバーン制御の作動・非作動を判別
し、補正手段Cはこの始動後リーンバーン制御判別手段
Bの判別結果に応じて前記アイドルエンジン回転数制御
手段Aの制御量aを補正する補正量kを演算する。この
補正量kにより補正された制御量bにてアイドルエンジ
ン回転数を制御する。
したリーンバーン制御の作動・非作動に応じて補正手段
が、アイドルエンジン回転数制御手段Aの制御量aを補
正する補正量kを演算し、補正された制御量bでアイド
ルエンジン回転数を制御するので、リーンバーン制御の
作動・非作動に応じてアイドルエンジン回転数が制御す
ることができ、内燃機関の低温での始動後リーンバーン
制御におけるエンジン回転数の安定化を図るとともに、
リーンバーン制御が解除されたときのエンジン回転数の
変動を防止し、常に円滑なアイドル運転状態を実現する
ことができる。
燃機関の吸気系に設けられたスロットル弁を駆動し吸入
空気量を調整する制御手段であり、前記補正手段はアイ
ドル運転時の目標吸入空気量を補正する請求項1記載の
内燃機関のアイドル運転制御装置とすることで、リーン
バーン制御の作動・非作動に応じてアイドル運転時の目
標吸入空気量を補正することになり、円滑なアイドル運
転状態を実現することができる。
ついて図2ないし図6に図示し説明する。本実施例は車
載内燃エンジンに適用したもので、図2は該内燃エンジ
ンの燃料供給制御システムの全体概略図である。
2は、その上流端にエアクリーナ3が備えられ、途中に
スロットル弁4が吸気路2を開閉自在に配設され、下流
側には燃料噴射弁5が設けられ、エアクリーナ3を介し
て吸気路2に導入された空気は、スロットル弁4によっ
て流量を調節されてインテークマニホールド6に入り、
燃料噴射弁5より噴射される燃料とともに吸気弁7が開
閉する吸気ポートを通じて燃焼室8に流入する。
駆動し、排気弁10で開閉される排気ポートを通ってエキ
ゾーストマニホールド11から排気路を経てエンジン外に
排出される。
運転室床面にはアクセルペダル12が配設されており、同
アクセルペダル12はスプリングによりアイドル位置に付
勢され運転者の踏込動作に応じて揺動する。
ットル弁4とは機械的に連結されておらず、アクセルペ
ダル12の踏込量はアクセルペダル12の揺動軸に設けられ
たポテンショメータからなるアクセルセンサ13によって
検出され、スロットル弁4はステップモータ15によって
開閉駆動され、ステップモータ15は電子制御ユニットE
CU20からの駆動信号によって動作するようになってい
る。
トル弁4の弁軸4aと同軸にあって、ギア等の変速連結
具を一切介さずに直接連結部16で連結されている。ステ
ップモータ15の正逆回転角度は、そのままスロットル弁
4の開閉角度となる。このスロットル弁4の開閉角度は
ポテンショメータ等からなるスロットルセンサ17によっ
て検出され、その検出信号はECU20に入力される。
サ21が配設され、スロットル弁4の下流には吸入空気の
絶対圧を検出する吸気圧センサ22が設けられ、さらに下
流側には吸入空気の温度を検出する吸気温センサ23が設
けられている。
置には冷却水温を検出する水温センサ24、ディストリビ
ュータ内にはクランク角センサ25が設けられ、またエン
ジン回転数センサ26、車速センサ27、駆動輪速度センサ
28が適宜位置に設けられている。以上の各センサの検出
信号はECU20に入力される。
圧を検出するバッテリ電圧センサ29等の各種センサから
の検出信号がECU20に出力されるようになっている。
ここにステップモータ15は、ハイブリッド型の4相ステ
ッピングモータで、2相励磁駆動方式で駆動される。
ECU20内において燃料供給制御の方はFI−CPU40
が行っており、FI−CPU40は内燃機関の運転状態を
検出する前記各種センサーからの検出信号が入力され、
例えば吸気管内絶対圧PB ,吸気温TA ,エンジン水温
TW ,エンジン回転数NE ,車速Vその他前記アクセル
センサ13からのアクセルペダル角度AP S ,スロットル
センサ17からのスロットル弁開度THS 等が入力され、
運転状態に基づき燃料噴射弁5を制御するINJ信号お
よび点火時期を制御するIG信号がゲート41を介して出
力される。
からの出力信号に基づいて燃料噴射量(通常は燃料噴射
時間)を決める場合に、 TOUT = TREF *TTW(*THAC *・・・)*K TREF :エンジンの運転状態(例えば負荷、PB やエン
ジン回転数など)から求まる基本燃料噴射時間 TTW :水温で定まる補正定数 THAC :電気負荷などから定まる補正定数 その他:吸気温など種々補正定数は任意に決められる K :空燃比補正定数 のようにして燃料噴射量を決定する。
ための補正係数であり、始動直後に(特に低温始動時)
燃焼効率が悪いため未燃焼ガス中のHCが大量に発生し
易く、空燃比をリーン側にすることで未燃焼ガスを減ら
し結果的にHCの発生を抑えようとするために使用され
る。また、空燃比を理論(ストイキ)空燃比とする場合
には、K=1.0に設定される。
4の開度制御はDBW−CPU45が行っており、前記ア
クセルセンサー13およびスロットルセンサ17が検出する
アクセルペダル角度APS ,スロットル弁開度THS の
信号が入力され、ステップモータ15を駆動する励磁相φ
およびデューティDの信号がステップモータ駆動回路46
に出力され、ステップモータ駆動回路46によりステップ
モータ15が駆動される。
センサのほかアクセルセンサー13やスロットルセンサ17
の検出信号も入力されており、各検出信号を基にした目
標スロットル開度がそれぞれ演算され、これらの情報は
FI−CPU40とDBW−CPU45との間で信号のやり
取りを行っているDP−RAM42を介してDBW−CP
U45に送信されるようになっている。
して途中各種補正を加えて最終的な目標スロットル開度
THO を決定し、スロットル弁4のスロットル開度を最
終目標スロットル開度THO にすべくステップモータ15
に供給する電流の前記励磁相φおよびデューティDを設
定して出力する。なお運転状況あるいは異常状態によっ
てはFI−CPU40側がDP−RAM42に介入してバッ
クアップに入ることができ、このときはDP−RAM42
による送受信は停止する。
(1) 式のように前記アクセルセンサ13が検出するアクセ
ルペダル角度APS を主として演算される目標スロット
ル開度THNML に加算項としてアイドルスロットル開度
THIDL が加算されて算出される。 THO =THNML +THIDL ………… (1)
IDL は通常アクセルペダル12が踏まれていないアイドル
状態(THNML =0)において最終目標スロットル開度
TH O になるもので、アクセルペダル12を踏み始めると
このアイドルスロットル開度THIDL から作用してアク
セルペダル12によるスロットル弁4の開きが始まる。
ペダル角度APS に基づいて決定され、予め設定された
マップを検索して補正された目標スロットル開度TH
NML を求めるようにしている。
HNML は直接スロットル弁4の駆動に供されるのではな
く、図5に示すフローチャートに従ってさらに修正がな
されて目標スロットル開度THNML が決定され、この決
定値にアイドルスロットル開度THIDL が加算されて最
終的な目標スロットル開度が設定される。
THNML であるアイドルスロットル開度THIDL の決定
に際し、始動後リーンバーン制御の作動の有無が影響す
るので、まず始動後リーンバーン制御の解除の判別を行
う作業手順を図4のフローチャートに従って説明する。
行モードであるDレンジにあるか否かが判別され、Dレ
ンジ以外のレンジにあれば次のステップ2に進み、Dレ
ンジにあればステップ7に飛んで始動後リーンフラグF
LNを0とし、始動後リーンバーン制御の解除を指示す
る。
ーンバーン制御を行うべき所定時間が経過したか否かを
判別し、所定時間が経過していないときはステップ3に
進み、経過したときはステップ7に飛び始動後リーンフ
ラグFLNを0とし、始動後リーンバーン制御の解除を指
示する。
の水温TW が、始動後リーンバーン制御を支障なく行う
ことができる温度範囲(TWL≦TW ≦TWH)にあるか否
かを判別し、この温度範囲内にあればステップ5に進
み、温度範囲外にあるとステップ7に飛んで始動後リー
ンフラグFLNを0とする。 なおここで下限温度TWLは
この温度以下であると燃料の霧化に支障が生じるおそれ
がある程に低い温度であり、上限温度TWHはこの温度以
上であるとパーコレーションが予想される程の高温であ
る。
ル開度THNML が、ドライバーの走行意志を判別するヒ
ステリシスを有するアイドル判定閾値THH/L 以下であ
るか否かを判別しており、アイドル判定閾値THH/L 以
下であればステップ6に進んで始動後リーンフラグFLN
に1を立て始動後リーンバーン制御を指示し、アイドル
判定閾値THH/L を越えたときはステップ7に飛んで始
動後リーンフラグFLNを0とする。
始動後所定時間内にあり、内燃機関の水温TW が所定温
度範囲内にあり、目標スロットル開度THNML が所定ア
イドル判定閾値を越えていない条件が全て満足された場
合にのみ、始動後リーンバーン制御を行い始動後リーン
フラグFLNに1を立てておき、上記条件の1つでも満足
されない場合は、始動後リーンバーン制御の解除を指示
し始動後リーンフラグFLNを0とし、始動後リーンバー
ン制御の解除を指示する。こうして始動後リーンフラグ
FLNに基づいて始動後リーンバーン制御の作動・非作動
が設定される。
定する手順を、図5にフローチャートで示し、以下同フ
ローチャートに従って説明する。まずステップ11でクラ
ンキングが終了したか否かすなわちスタータモータによ
りエンジンが始動したか否かを判別し、クランキング中
ならばステップ15に飛びクランキングモードにおける目
標吸入空気量QIDL が演算され、クランキングが終了し
ていれば次のステップ12に進みアイドル状態にあるか否
かを判別し、アイドル状態にあればステップ13に進みフ
ィードバックモードにおける目標吸入空気量QIDL が演
算され、アイドル状態でなければステップ14に進みオー
プンモードにおける目標吸入空気量QIDL が演算され
る。
それぞれのモードにおける外部負荷状態より算出され、
ステップ3のフィードバックモードでは次の(2) 式によ
り、 QIDL =(QFBN +QLOAD+QSA)*KPAD +QPA ……(2) ステップ4のオープンモードでは次の(3) 式により、 QIDL =(QXREF+QTW+QLOAD+QSA)*KPAD +QDEC +QPA ……(3) ステップ5のクランキングモードでは次の(4) 式によ
り、 QIDL =(QXREF+QCRST)*KPAD +QPA ……(4) 目標吸入空気量QIDL が求められる。
項、QLOADは電気負荷項、QSAはショットエア項、Q
XREFはフィードバック項の学習値、QTWは水温補正項、
QCRSTは始動時水温補正項であり、KPAD は大気圧補正
乗算項であり、QPAは大気圧補正加算項、QDEC は減速
補正加算項である。
るとステップ16に進み、前記始動後リーンフラグFLNが
0であるか1であるかを判別し、1が立って始動後リー
ンバーン制御時ならばステップ17に進んで補正係数KLN
を検索により求めてステップ19に進み、一方FLN=0で
始動後リーンバーン制御が解除されている時はステップ
18に進んで補正係数KLNを1.0 としてステップ19に進
む。
うに、前記ステップ13,14,15において算出した目標吸
入空気量QIDL に乗算して補正を加える係数である。こ
の補正係数KLNを決定するに際し、始動後リーンバーン
制御が解除されている時はKLN=1.0 とする(ステップ
18)ので、目標吸入空気量QIDL は補正が加えられない
と同じであり、ステップ13,14,15において算出した目
標吸入空気量QIDL をそのまま用いることになる。
テップ17での補正係数KLNの検索は、混合気のリーン状
態に基づいて検索され、リーン状態と補正係数KLNの対
応をグラフで表すと、図6のようになる。横軸がリーン
の程度を示し空燃比に相当し、1.0 の位置が略理論空燃
比に相当し、値が小さくなる程リーンの程度が増し、縦
軸が補正係数KLNの値を示す。
正係数KLNは1.0 に固定し、1.0 より小さくリーンの程
度が大きくなる程補正係数KLNは1.0 から徐々に増加す
るように予め決められている。通常リーンバーン制御時
は、リーン状態は1.0 以下であるので、補正係数KLNは
1.0 以上の値が検索されて目標吸入空気量QIDL は増す
方向に補正される。
ステップ18でKLN=1.0 とされるが、ステップ17の検索
においてリーン状態が1.0 を越えて補正係数KLNが1.0
に固定されるのとほぼ合致する。
は、ステップ20においてQIDL のリミットチェックがな
され、限界値を越えるようなときはその限界値を目標吸
入空気量QIDL とする。次のステップ21では目標吸入空
気量QIDL に基づきアイドルスロットル開度THIDL が
テーブル検索され、さらに次のステップ22で、検索され
たアイドルスロットル開度THIDL をモータのステップ
数に換算している。
ットル開度THIDL は前記(1) 式に示すようにアクセル
ペダル角度APS を主として演算される第1目標スロッ
トル開度THAPに加算されて最終的な目標スロットル開
度THO が求められ、同最終目標スロットル開度THO
にすべくスロットル弁4が駆動される。
いてリーンの程度に応じて目標吸入空気量QIDL の補正
が行われるので、エンジン水温TW が例えば10℃(なお
始動後リーンバーン制御の作動・非作動の判別を行う図
3のフローチャートにおけるステップ4の下限温度TWL
は、さらに低い値である)以下の低い温度である場合で
も燃焼を安定化させてエンジン回転数の変動を防止する
ことができる。
動に応じて目標吸入空気量QIDL の補正量を異ならし
め、リーンの程度でアイドルスロットル開度THIDL を
適切に設定することができるので、始動後リーンバーン
制御が解除されたときのアイドルスロットル開度TH
IDL を適切に保ち、出力トルクの変動を抑制しエンジン
回転数の変動を防止することができる。
後リーンバーン制御が解除されたときでも、エンジン回
転数の変動を防止することができる。またエアコン等の
負荷補正量である前記電気負荷項QLOADは、始動後リー
ンバーン制御の解除前後で異なる値を設定しているが、
吸入空気量に対するエンジントルクの変動でこの値が適
切でなくなることも防止することができる。このように
常に円滑なアイドル運転状態を実現することができる。
IDL の補正を行いアイドルスロットル開度THIDL を制
御していたが、点火時期を補正して制御するようにして
もよい。すなわち始動後リーンバーン制御の作動・非作
動に応じて点火時期の補正を行うことで、常に安定した
燃焼を可能としエンジン回転数の変動を防止することが
できる。
イパスエア制御システムが構成されたものにおいては、
バイパス空気量を調整することで、アイドルエンジン回
転数を制御することもできる。
念的に示した構成図である。
料供給制御システムの全体概略図である。
ク図である。
を示すフローチャートである。
る作業手順を示すフローチャートである。
るテーブルをグラフ化した図である。
…スロットル弁、5…燃料噴射弁、6…インテークマニ
ホールド、7…吸気弁、8…燃焼室、9…ピストン、10
…排気弁、11…エキゾーストマニホールド、12…アクセ
ルペダル、13…アクセルセンサ、15…ステップモータ、
16…連結部、17…スロットルセンサ、20…ECU、21…
大気圧センサ、22…吸気圧センサ、23…吸気温センサ、
24…水温センサ、25…クランク角センサ、26…エンジン
回転数センサ、27…車速センサ、28…駆動輪速度セン
サ、29…バッテリ電圧センサ、40…FI−CPU、41…
ゲート、42…DP−RAM、45…DBW−CPU、46…
ステップモータ駆動回路。
Claims (2)
- 【請求項1】 始動後理論空燃比よりもリーン側の空燃
比で運転する始動後リーンバーン制御を受ける内燃機関
において、 アイドル運転時にエンジン回転数を目標エンジン回転数
となるよう制御量を演算し該制御量にてフィードバック
制御を行うアイドルエンジン回転数制御手段と、 内燃機関の始動後リーンバーン制御の作動・非作動を判
別する始動後リーンバーン制御判別手段と、 前記始動後リーンバーン制御判別手段の判別結果に応じ
て前記アイドルエンジン回転数制御手段の制御量を補正
する補正量を演算する補正手段とを備え、 該補正手段にて補正された制御量にてアイドルエンジン
回転数を制御することを特徴とする内燃機関のアイドル
運転制御装置。 - 【請求項2】 前記アイドルエンジン回転数制御手段
は、内燃機関の吸気系に設けられたスロットル弁を駆動
し吸入空気量を調整するスロットル制御手段または吸気
系にバイパスする空気量を調整するバイパスエア制御手
段であり、前記補正手段はアイドル運転時の目標吸入空
気量を補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機
関のアイドル運転制御装置。
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