JPH1122525A - エンジンのアイドル回転学習制御装置 - Google Patents

エンジンのアイドル回転学習制御装置

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JPH1122525A
JPH1122525A JP9179681A JP17968197A JPH1122525A JP H1122525 A JPH1122525 A JP H1122525A JP 9179681 A JP9179681 A JP 9179681A JP 17968197 A JP17968197 A JP 17968197A JP H1122525 A JPH1122525 A JP H1122525A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸気系の汚れや詰まりによる空気量の低下分を
学習するアイドル回転学習制御の学習精度を向上させ
る。 【解決手段】アイドルを含む低回転，低負荷領域で、理
論空燃比よりもリーンに制御されるエンジンにおいて、
学習条件の成立を判別する。完暖状態で（Ｓ１）かつエ
アコン等の外部負荷がＯＦＦで（Ｓ２）、然も、アイド
ル運転時であるときには（Ｓ３）、学習条件が成立して
いると判断する。学習条件が成立したときには、リーン
空燃比での燃焼を、理論空燃比での燃焼に強制的に切り
換える（Ｓ４）。そして、理論空燃比で燃焼させている
状態で、目標アイドル回転速度を得るために設定された
フィードバック補正量を、前記汚れ等による空気量の低
下分として学習する（Ｓ５）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンのアイドル
回転学習制御装置に関し、詳しくは、エンジンの吸気系
の開口面積が、汚れや詰まり等によって経時的に減少変
化した分を学習補正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車用エンジンでは、エン
ジンのアイドル運転時に、エンジン回転速度が目標アイ
ドル回転速度に近づくように、エンジンの吸入空気量を
フィードバック制御している。また、所定の学習条件が
成立しているときに、前記目標アイドル回転速度を得る
ためのフィードバック補正量を、汚れや詰まりによる経
時的な吸気系開口面積の減少変化分として学習すること
が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、空燃
比20〜25程度で燃焼を行わせるリーンバーンエンジン
や、燃料を直接筒内に噴射させて成層燃焼を行わせるこ
とで40〜50程度の超リーン空燃比での燃焼を可能にする
直噴式ガソリンエンジンが開発されている。そして、上
記のようなエンジンにおいては、一般に、アイドルを含
む低回転，低負荷領域ではリーン燃焼を行わせて燃費や
排気エミッションの改善を図るようになっている。この
ため、従来のアイドル学習制御をそのまま前記リーンバ
ーンエンジンや直噴式ガソリンエンジンでは、リーン燃
焼状態で学習が行われることになる。
【０００４】しかしながら、リーン空燃比で燃焼させて
いる場合には、理論空燃比で燃焼させる場合に比べ、エ
ンジンの要求吸入空気量が多くなるため、汚れや詰まり
による空気量の減少変化分が、全体の吸入空気量に占め
る割合が小さくなり、リーン燃焼状態でアイドル学習を
行う構成では、汚れや詰まりによる開口面積の減少変化
分を高精度に学習させることが困難であるという問題が
あった。
【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、リーンバーンエンジンや直噴式ガソリンエンジン
などのアイドル時の空燃比が理論空燃比よりもリーンに
制御されるエンジンにおいて、汚れや詰まりによる開口
面積の減少変化分の学習を、高精度に行えるようにする
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明では、少なくともアイドルを含む所定の運転領域
で目標空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定されるエ
ンジンのアイドル回転学習制御装置であって、アイドル
運転時に、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に
近づけるようにエンジンの吸入空気量をフィードバック
制御した結果に基づいて、エンジンの吸気系における経
時的な開口面積の減少変化分を学習する構成であって、
前記開口面積の減少変化分の学習を、目標空燃比を強制
的に理論空燃比に設定した状態で行わせる構成とした。
【０００７】かかる構成によると、本来理論空燃比より
もリーンな空燃比に制御されるアイドル運転時であって
も、前記開口面積の減少変化分を学習する場合には、理
論空燃比で燃焼させるようにする。即ち、学習時には、
汚れや詰まりによる吸入空気量の低下分が、全体の吸入
空気量に占める割合を大きくすべく、空燃比をリーンか
ら理論空燃比に切り換えてエンジンの吸入空気量を少な
くするものである。
【０００８】一方、請求項２記載の発明は、図１に示す
ように構成される。図１において、フィードバック補正
量設定手段は、エンジンのアイドル運転時に、エンジン
回転速度を目標アイドル回転速度に近づけるように、エ
ンジンの吸入空気量を調整するためのフィードバック補
正量を設定する。また、学習条件判別手段は、エンジン
の吸気系における経時的な開口面積の減少変化分を学習
する学習条件を判別する。
【０００９】そして、リーン燃焼禁止手段は、学習条件
判別手段により前記学習条件の成立が判別されたとき
に、前記目標空燃比を強制的に理論空燃比に設定する。
ここで、アイドル学習手段は、リーン燃焼禁止手段によ
り前記目標空燃比を強制的に理論空燃比に設定した状態
で、前記フィードバック補正量設定手段により設定され
たフィードバック補正量に基づいて、前記開口面積の減
少変化分に相当する学習補正量を学習し、空気量制御手
段は、前記フィードバック補正量及び学習補正量に基づ
いてエンジンの吸入空気量を制御する。
【００１０】かかる構成によると、学習条件の成立が判
別されると、目標空燃比をリーン空燃比から理論空燃比
に強制的に変更し、該理論空燃比で燃焼させている状態
でのフィードバック補正量から、開口面積の減少変化分
を学習補正量として学習する。そして、前記フィードバ
ック補正量と学習補正量とに基づいて、エンジンの吸入
空気量を制御して、目標アイドル回転速度を得る。
【００１１】請求項３記載の発明では、前記リーン燃焼
禁止手段による目標空燃比を強制的に理論空燃比に設定
する制御の実行を、予め定めた学習頻度内に制限する学
習頻度制限手段を設ける構成とした。かかる構成による
と、リーン空燃比で燃焼させるべきアイドル時におい
て、学習のために強制的に理論空燃比で燃焼させる制御
が、学習条件成立時に無条件に繰り返されるのではな
く、予め定められた学習頻度内に制限される。即ち、所
定の学習頻度での学習が行われた場合、又は、所定の学
習頻度条件を満足しない場合には、たとえ学習条件が成
立していても、強制的に理論空燃比に設定しての学習を
行わせない。
【００１２】請求項４記載の発明では、前記予め定めた
学習頻度を、イグニッションスイッチのＯＮ中に１回の
割合とする構成とした。かかる構成によると、イグニッ
ションスイッチがＯＮされた後、１回でも空燃比を理論
空燃比に設定して学習が行われると、その後は、たとえ
学習条件が成立しても、空燃比を強制的に理論空燃比に
することはせず、従って、学習も行わない。
【００１３】請求項５記載の発明では、前記予め定めた
学習頻度を、前記学習条件が継続して所定時間以上成立
している状態毎に１回の割合とする構成とした。かかる
構成によると、学習条件が成立しても直ちに空燃比を理
論空燃比にして学習を行わせるのではなく、学習条件が
成立している状態が所定時間以上継続してから空燃比を
理論空燃比に設定して学習を行わせる。従って、学習条
件が成立しても短時間のうちの該学習条件を脱したとき
には、空燃比を切り換えての学習は行われない。
【００１４】
【発明の効果】請求項１及び請求項２記載の発明による
と、吸気系の開口面積の汚れや詰まりによる減少変化分
の学習を、空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に強制
的に切り換えて行わせるようにしたので、前記汚れや詰
まりによる空気量の低下分が全体の空気量に占める割合
が高い状態で学習を行わせることができ、以て、前記学
習を高精度に行わせることができるという効果がある。
【００１５】請求項３記載の発明によると、空燃比をリ
ーンから理論空燃比に強制的に切り換えて行われる学習
の頻度を制限することで、学習に伴って理論空燃比で燃
焼させることによる燃費，排気エミッションの悪化を抑
制できるという効果がある。請求項４記載の発明による
と、イグニッションスイッチのＯＮ中に理論空燃比でア
イドル運転される機会を１回に制限して燃費，排気エミ
ッションの悪化を抑制できるという効果がある。
【００１６】請求項５記載の発明によると、学習条件が
所定時間以上継続して初めて学習を行わせることで、短
時間で学習条件を脱した場合に空燃比を理論空燃比に切
り換えての学習が行われることを回避し、以て、学習に
伴う燃費，排気エミッションの悪化を抑制できるという
効果がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は、実施の形態におけるエンジンのシステム
構成図であり、この図２に示すエンジン１は、各気筒毎
に筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２を備えると共
に、各気筒毎に点火プラグ４を備えた直噴ガソリンエン
ジンである。
【００１８】前記燃料噴射弁２は、マイクロコンピュー
タを内蔵したコントロールユニット３からの噴射パルス
信号に応じて各気筒毎に制御されるようになっている。
また、各点火プラグ４にはそれぞれにイグニッションコ
イル５が備えられ、前記コントロールユニット３からの
点火信号に応じてパワトラユニット６が各イグニッショ
ンコイル５の１次側への通電をオン・オフして各気筒毎
に点火時期が制御されるようになっている。
【００１９】前記コントロールユニット３には、燃料噴
射や点火時期制御等のために各種センサから検出信号が
入力される。前記各種センサとしては、吸入空気流量を
検出するエアフローメータ７，モータ13によって開閉駆
動される電制式のスロットル弁８の開度を検出するスロ
ットルセンサ９，クランク角を検出するクランク角セン
サ10，冷却水温度を検出する水温センサ11，排気中の酸
素濃度に基づいて燃焼混合気の平均空燃比を検出する酸
素センサ12などが設けられている。
【００２０】一方、前記コントロールユニット３は、例
えば目標の出力トルク及びエンジン回転速度に応じて目
標当量比（目標空燃比）と燃焼モードとを予め設定した
目標当量比マップを複数備え、該複数の目標当量比マッ
プを水温，始動後時間，車速，加速度などの条件に応じ
て切り換えて参照し、目標当量比及び燃焼モードの要求
を判別して、前記燃料噴射弁２による燃料噴射量及び噴
射時期を制御する。
【００２１】前記燃焼モードとしては、吸気行程におい
て燃料を噴射させることで均質燃焼を行わせる均質燃焼
モード、圧縮行程において燃料を噴射させることで点火
プラグ４近傍に濃い混合気を形成させて成層リーン燃焼
を行わせる成層燃焼モードが設定されており、前記均質
モードにおいては目標当量比が、運転領域に応じてリー
ン，ストイキ（理論空燃比），リッチに制御される。
尚、アイドルを含む低負荷，低回転領域において、始動
時を除いては、成層燃焼モード（成層リーン燃焼）又は
均質リーンが設定される構成となっている。
【００２２】また、コントロールユニット３は、アイド
ル運転時に、目標アイドル回転速度を得るためのモータ
13の基本制御信号を決定すると共に、エンジン回転速度
が目標アイドル回転速度に近づくように前記基本制御信
号をフィードバック補正量で補正して、該補正された制
御信号をモータ13に出力してスロットル弁８の開度を調
整する。かかるコントロールユニット３の機能がフィー
ドバック補正量設定手段に相当する。
【００２３】更に、スロットル弁８の汚れ等により開度
に対する開口面積が経時的に減少し、開度に対して得ら
れる吸入空気量が減少した分を学習するようになってお
り、該学習によって得られた学習補正量と前記フィード
バック制御によって得られる補正量とに基づいてモータ
13への制御信号を決定するようになっており、コントロ
ールユニット３は、アイドル学習手段，空気量制御手段
としての機能も有している。
【００２４】ここで、前記学習制御の様子を説明する。
図３のフローチャートにおいて、ステップ１（図中には
Ｓ１と記してある。以下同様）では、エンジンが完暖状
態であるか否かを、水温センサ11で検出される冷却水温
度に基づいて判別する。完暖状態であるときには、ステ
ップ２へ進み、外部負荷の非投入状態であるか否かを判
別する。具体的には、エアコンがＯＦＦ，Ｎレンジ，ヘ
ッドライト等の電気負荷ＯＦＦであるときを、外部負荷
の非投入状態（無負荷状態）として判断する。
【００２５】外部負荷の非投入状態であるときには、ス
テップ３へ進み、前記目標アイドル回転速度へのフィー
ドバック制御が行われるアイドル運転状態であるか否か
を判別する。そして、前記ステップ３でアイドルである
と判別されたとき、即ち、エンジンが完暖状態で、か
つ、外部負荷の非投入状態であって、かつ、アイドルで
あるときには、学習条件が成立していると判断して、ス
テップ４へ進む。
【００２６】上記のステップ１〜３の部分が学習条件判
別手段に相当する。ステップ４では、前記目標当量比マ
ップによって均質リーン又は成層リーンに設定されてい
る燃焼状態を、目標当量比を理論空燃比とする均質燃焼
モードに強制的に切り換える。この部分が、リーン燃焼
禁止手段に相当する。上記のリーン空燃比から理論空燃
比への強制的な切り換えを行うことで、エンジンの吸入
空気量が絞られることになり、これにより、汚れや詰ま
りによる空気量の低下分が全体の吸入空気量に占める割
合が大きくなり、学習精度の向上が図られることにな
る。
【００２７】理論空燃比への切り換えが行われて燃焼状
態が安定すると、ステップ５へ進み、そのときのフィー
ドバック補正量の平均値を求め、該平均値とそれまでの
学習補正量との加重平均値を、新たな学習補正量として
更新記憶させる（アイドル学習手段）。ところで、上記
のように、学習条件が成立する毎にリーン燃焼状態から
理論空燃比に切り換えて学習を行わせる構成であると、
汚れや詰まりの進行に対して学習機会が過剰となり、学
習毎に理論空燃比へ切り換えられることで、燃費や排気
エミッションの悪化を招くことになってしまう。
【００２８】そこで、図４のフローチャートに示すよう
にして、予め定められた学習頻度内に制限することが好
ましい。図４のフローチャートにおいて、ステップ11〜
ステップ13においては前記ステップ１〜３と同様に、学
習条件が成立しているか否かを判別する。そして、学習
条件の成立が判別されると、ステップ14へ進み、本トリ
ップ中に１回でも学習を行ったか否かを判別する。
【００２９】前記トリップとは、イグニッションスイッ
チがＯＮされてからＯＦＦされるまでの間を示す。従っ
て、前記ステップ14における判別は、イグニッションス
イッチがＯＮされてから１回でも学習を行ったか否かを
判別することになる。ステップ14で、学習済であると判
別されたときには、ステップ15，16を迂回して本ルーチ
ンを終了させることにより、理論空燃比への切り換え及
び学習を行わない。これにより、１トリップ中における
学習は１回だけに制限されることになる。上記ステップ
14の部分が、学習頻度制限手段に相当することになる。
【００３０】一方、学習が行っていないときには、ステ
ップ15へ進んで、リーンから理論空燃比への強制的な切
り換えを行わせ、次のステップ16では、そのときのフィ
ードバック補正量を、汚れや詰まりによる空気量の低下
分（開口面積の減少変化分）として学習する。また、上
記では、１トリップ当たり１回の学習頻度に制限する構
成としたが、学習条件が所定時間以上継続して初めて学
習を実行させるようにしても、学習頻度を制限できるこ
とになり、かかる実施の形態を、図５のフローチャート
に示す。
【００３１】図５のフローチャートにおいて、ステップ
21〜ステップ23においては前記ステップ１〜３と同様
に、学習条件が成立しているか否かを判別する。そし
て、学習条件の成立が判別されると、ステップ24へ進
み、学習条件が継続して所定時間以上成立しているか否
かを判別する。ここで、学習条件が成立していても、前
記所定時間内であるときには、ステップ25，26を迂回し
て本ルーチンを終了させる。従って、学習条件が成立し
ても短時間のうちに学習条件を脱するような場合には、
学習が行われないことになり、学習の機会が、比較的長
い時間学習条件が成立しているときに限定されることに
なる。上記ステップ24の部分が、学習頻度制限手段に相
当する。
【００３２】一方、学習条件が所定時間以上継続してい
るとステップ24で判別された場合には、ステップ25へ進
んで、リーンから理論空燃比への強制的な切り換えを行
わせ、次のステップ26では、そのときのフィードバック
補正量を、汚れや詰まりによる空気量の低下分（開口面
積の減少変化分）として学習する。尚、上記の実施の形
態では、学習条件を、エンジンが完暖状態で、かつ、外
部負荷の非投入状態であって、かつ、アイドルであると
きとしたが、学習条件を上記のものに限定するものでは
ない。
【００３３】また、スロットル弁をバイパスする補助空
気通路と、該補助空気通路に介装されたアイドル制御弁
とを備え、前記アイドル制御弁の開度を制御して目標ア
イドル回転速度に制御するものであっても良い。更に、
直噴ガソリンエンジンではなく、吸気ポートに燃料噴射
弁を備えたリーンバーンエンジンであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２記載のアイドル回転学習制御装置の基
本構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。
【図３】アイドル回転学習の第１の実施の形態を示すフ
ローチャート。
【図４】アイドル回転学習の第２の実施の形態を示すフ
ローチャート。
【図５】アイドル回転学習の第３の実施の形態を示すフ
ローチャート。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 燃料噴射弁 ３ コントロールユニット ４ 点火プラグ ７ エアフローメータ ８ スロットル弁 ９ スロットルセンサ 10 クランク角センサ 11 水温センサ 12 酸素センサ 13 モータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくともアイドルを含む所定の運転領域
    で目標空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定されるエ
    ンジンのアイドル回転学習制御装置であって、 アイドル運転時に、エンジン回転速度を目標アイドル回
    転速度に近づけるようにエンジンの吸入空気量をフィー
    ドバック制御した結果に基づいて、エンジンの吸気系に
    おける経時的な開口面積の減少変化分を学習する構成で
    あって、前記開口面積の減少変化分の学習を、目標空燃
    比を強制的に理論空燃比に設定した状態で行わせること
    を特徴とするエンジンのアイドル回転学習制御装置。
  2. 【請求項２】少なくともアイドルを含む所定の運転領域
    で目標空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定されるエ
    ンジンにおいて、 エンジンのアイドル運転時に、エンジン回転速度を目標
    アイドル回転速度に近づけるように、エンジンの吸入空
    気量を調整するためのフィードバック補正量を設定する
    フィードバック補正量設定手段と、 エンジンの吸気系における経時的な開口面積の減少変化
    分を学習する学習条件を判別する学習条件判別手段と、 該学習条件判別手段により前記学習条件の成立が判別さ
    れたときに、前記目標空燃比を強制的に理論空燃比に設
    定するリーン燃焼禁止手段と、 該リーン燃焼禁止手段により前記目標空燃比を強制的に
    理論空燃比に設定した状態で、前記フィードバック補正
    量設定手段により設定されたフィードバック補正量に基
    づいて、前記開口面積の減少変化分に相当する学習補正
    量を学習するアイドル学習手段と、 前記フィードバック補正量及び学習補正量に基づいてエ
    ンジンの吸入空気量を制御する空気量制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするエンジンのアイド
    ル回転学習制御装置。
  3. 【請求項３】前記リーン燃焼禁止手段による目標空燃比
    を強制的に理論空燃比に設定する制御の実行を、予め定
    めた学習頻度内に制限する学習頻度制限手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項２記載のエンジンのアイドル回転
    学習制御装置。
  4. 【請求項４】前記予め定めた学習頻度が、イグニッショ
    ンスイッチのＯＮ中に１回の割合であることを特徴とす
    る請求項３記載のエンジンのアイドル回転学習制御装
    置。
  5. 【請求項５】前記予め定めた学習頻度が、前記学習条件
    が継続して所定時間以上成立している状態毎に１回の割
    合であることを特徴とする請求項３記載のエンジンのア
    イドル回転学習制御装置。
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