JP2000257490A - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents
内燃機関の吸入空気量制御装置Info
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
気量の適正値に対するずれを、機関運転状態に係わらず
適切に補償することのできる内燃機関の吸入空気量制御
装置を提供する。 【解決手段】エンジン11のアイドル運転時には、実際
の吸入空気量が要求値に達するようスロットル開度が調
整される。このとき、要求吸入空気量が得られるスロッ
トル基準開度Tbに対する実際のスロットル開度Trの
ずれ量をスロットル学習値Tgとして学習する。更に、
同学習値Tgをスロットル開度Tr及びエンジン回転数
NEに基づき補正してスロットル補正量DTRTとして
算出する。このスロットル補正量DTRTに基づき目標
スロットル開度を補正することで、所定の機関運転状態
のときに同目標スロットル開度の補正が過度なものにな
るのを防止することができる。
Description
気量制御装置に関するものである。
機関では、吸気通路を介して燃焼室内に吸入される空気
と、燃料噴射弁から噴射される燃料とを混合して混合気
を形成し、その混合気を燃焼室内で燃焼させることで駆
動力を得ている。こうした内燃機関の吸気通路には、燃
焼室に吸入される空気の量を調整するためのスロットル
バルブが設けられている。このスロットルバルブは、自
動車のアクセルペダルの踏込量に応じて開度調節され
る。そして、アクセルペダルの踏込量に応じてスロット
ルバルブの開度を調節して燃焼室へ吸入される空気の量
を調整することにより、燃焼室へ充填される混合気の量
が変化し、内燃機関の出力が調整されるようになる。
ては、燃費を向上させること及び十分な機関出力を得る
ことの両立を図るために、機関運転状態に応じて燃焼方
式を切り換えるタイプの内燃機関が提案され、実用化さ
れている。
荷になるほど例えば「均質ストイキ燃焼」、「均質リー
ン燃焼」、「弱成層燃焼」、「成層燃焼」のように順次
のリーン側の空燃比での混合気の燃焼が可能な燃焼方式
へと切り換えられる。これは、高出力が要求される高回
転高負荷になるほどリッチ側の空燃比にて燃焼が行われ
る燃焼方式を実行して十分な出力を得るとともに、あま
り高出力が要求されない低回転低負荷になるほどリーン
側の空燃比での燃焼が可能な燃焼方式を実行して燃費向
上を図るためである。
えば内燃機関の吸気圧及び機関回転数に基づき燃料噴射
量を算出し、同噴射量に対応した量の燃料を噴射供給す
ることで、内燃機関の吸入空気量に対応した燃料噴射が
行われるようになる。こうした吸入空気量に対応した燃
料噴射量が行われることにより、燃焼室内の混合気が理
論空燃比となった状態で燃焼するようになる。
燃焼」、及び「成層燃焼」など、理論空燃比よりもリー
ンな空燃比での混合気の燃焼(希薄燃焼)が行われる燃
焼方式においては、アクセル踏込量に対するスロットル
バルブの開度が上記「均質ストイキ燃焼」に比べて開き
側の値にされる。更に、アクセル踏込量及び機関回転数
に基づき燃料噴射量を算出し、同噴射量に対応した量の
燃料を噴射供給する。こうしたスロットル開度制御及び
燃料噴射制御により、燃焼室内に形成される混合気の空
燃比が理論空燃比よりもリーン側の値になる。
記アクセル踏込量に基づき行うのは、例えば吸気圧等に
基づき燃料噴射量を算出すると、上記希薄燃焼ではスロ
ットル開度が「均質ストイキ燃焼」時よりも開き側の値
となることから、同希薄燃焼を行う上で上記算出される
燃料噴射量が機関吸入空気量に対し不適切になるためで
ある。
トル開度の調節によって吸入空気量を調整しているが、
例えば内燃機関の吸気通路に異物が付着したりすると、
同機関の吸入空気量が適正値からずれることとなる。こ
うした吸入空気量の適正値からのずれをなくすためにス
ロットル開度を補正する装置が従来より提案されてい
る。このようにスロットル開度の補正を行う装置として
は、例えば特開平9−268935号公報に記載された
吸入空気量制御装置があげられる。
は、実際のスロットル開度を機関運転状態に応じて算出
される目標スロットル開度に制御することで、実際の吸
入空気量が要求される値へと調整される。このようにス
ロットル開度制御を行っても、例えば吸気通路に異物の
付着などが生じると吸入空気量が要求される値からずれ
ることとなる。
置では、アイドル運転時など所定の機関運転状態のもと
で、実際の吸入空気量が要求される値と一致するように
スロットル開度を制御し、そのときの要求吸入空気量に
対応したスロットル基準開度と、そのときの実際のスロ
ットル開度とのずれ量を学習値として算出(学習)す
る。そして、その学習値を加味して上記目標スロットル
開度の算出を行い、同目標スロットル開度に基づきスロ
ットル開度を制御することで、実際の吸入空気量と要求
吸入空気量とのずれを補償することができるようにな
る。
学習はアイドル運転時といった所定の機関運転状態のと
きに行われる。そのため、内燃機関の全運転領域に亘っ
て上記学習値を目標スロットル開度の補正に用いると、
機関運転状態によっては上記学習値に基づくスロットル
開度の補正が過度なものになって機関制御性が悪化す
る。
焼状態に大きく影響を及ぼす機関運転状態では、上記の
ようにスロットル開度が学習値に基づき過度に補正され
ることで機関制御性が一層悪化することとなる。例え
ば、スロットル開度が比較的小さくなる機関運転状態に
あっては、吸入空気量の適正値からのずれ量が全吸入空
気量に対して高い割合となるため、燃焼状態に大きく影
響を及ぼして機関制御性が一層悪化する。また、希薄燃
焼が行われる機関運転状態にあっては、吸入空気量(吸
気圧)を計測せずにアクセル踏込量に基づき燃料噴射量
の算出が行われるため、上記のようにスロットル開度の
補正が過度に行われたときに空燃比が適正値からずれ、
それに伴い機関制御性が一層悪化する。
ものであって、その目的は、吸気通路への異物の付着等
に伴う実際の吸入空気量の適正値に対するずれを、機関
運転状態に係わらず適切に補償することのできる内燃機
関の吸入空気量制御装置を提供することにある。
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項1記載の発明では、機関運転状態に応じて燃焼方式が
切り換えられる内燃機関にあって、同機関の吸気通路に
設けられたスロットルバルブを機関運転状態に応じて定
められる目標スロットル開度に制御することで同機関の
吸入空気量を調整する内燃機関の吸入空気量制御装置に
おいて、所定の機関運転状態のときに内燃機関の実際の
吸入空気量を要求される値に近づけるべく前記スロット
ルバルブを開度制御する制御手段と、前記制御手段によ
るスロットル開度制御が行われるとき、要求される吸入
空気量を得るための予め定められたスロットル基準開度
と実際のスロットル開度とを基に、それら両者のずれ量
を学習値として学習する学習手段と、前記学習値を機関
運転状態に基づき補正した値を前記目標スロットル開度
の補正量として算出する算出手段と、前記算出手段によ
って算出される補正量に基づき前記目標スロットル開度
を補正する補正手段とを備えた。
る学習値を機関運転状態に基づき補正して補正量を算出
し、同補正量にて目標スロットル開度を補正することに
より、吸気通路への異物の付着等に伴う実際の吸入空気
量の適正値に対するずれが抑制される。従って、実際の
吸入空気量の適正値に対するずれを機関運転状態に係わ
らず適切に補償することができるようになる。
発明において、前記算出手段は、スロットル開度及び機
関回転数に基づき前記学習値を補正して前記補正量を算
出するものとした。
空気量の適正値からのずれ量は、スロットル開度及び機
関回転数によって大きく変化する。そのため、スロット
ル開度及び機関回転数に基づき学習値を補正して目標ス
ロットル開度の補正量を算出する同構成によれば、上記
吸入空気量の適正値からのずれを的確に補償することが
できるようになる。
発明において、前記制御手段は内燃機関のアイドル運転
時に前記スロットル開度制御を行うものであって、前記
算出手段は機関運転状態がアイドル運転以外のとき前記
学習値を減少側に補正して前記補正量を算出するものと
した。
量の適正値からのずれ量は、スロットル開度及び機関回
転数が大きくなるほど小さい値になる。また、アイドル
運転付近のスロットル開度が比較的小さい機関運転状態
にあっては、吸入空気量の適正値からのずれ量が全吸入
空気量に対して高い割合となり、学習値に基づくスロッ
トル開度の過度な補正による悪影響を受け易い。しか
し、アイドル運転以外のときには学習値を減少側に補正
して目標スロットル開度の補正量を算出する同構成によ
れば、アイドル運転付近の比較的スロットル開度が小さ
い機関運転状態にあっても、学習値に基づくスロットル
開度の過度な補正を的確に抑制することができるように
なる。
車用ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図1〜図
8に従って説明する。
シリンダブロック11a内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン12(図1には一つのみ図示)を備
えている。これらピストン12の頭部には、成層燃焼を
実行するのに必要な窪み12aが形成されている。ま
た、これらピストン12は、コンロッド13を介して出
力軸であるクランクシャフト14に連結されている。そ
して、ピストン12の往復移動は、上記コンロッド13
によってクランクシャフト14の回転へと変換されるよ
うになっている。
14aが取り付けられている。このシグナルロータ14
aの外周部には、複数の突起14bがクランクシャフト
14の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ14aの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ14cが設けられている。そして、クランク
シャフト14が回転して、シグナルロータ14aの各突
起14bが順次クランクポジションセンサ14cの側方
を通過することにより、同センサ14cからはそれら各
突起14bの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。
は、シリンダヘッド15が設けられ、シリンダヘッド1
5とピストン12との間には燃焼室16が設けられてい
る。この燃焼室16には、シリンダヘッド15に設けら
れた吸気ポート17と排気ポート18とが連通してい
る。こうした吸気ポート17及び排気ポート18には、
それぞれ吸気バルブ19及び排気バルブ20が設けられ
ている。
バルブ19及び排気バルブ20を開閉駆動するための吸
気カムシャフト21及び排気カムシャフト22が回転可
能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト
21,22は、タイミングベルト及びギヤ(共に図示せ
ず)等を介してクランクシャフト14に連結され、同ベ
ルト及びギヤ等によりクランクシャフト14の回転が伝
達されるようになる。そして、吸気カムシャフト21が
回転すると、吸気バルブ19が開閉駆動されて、吸気ポ
ート17と燃焼室16とが連通・遮断される。また、排
気カムシャフト22が回転すると、排気バルブ20が開
閉駆動されて、排気ポート18と燃焼室16とが連通・
遮断される。
カムシャフト21の側方には、同シャフト21の外周面
に設けられた突起21aを検出して検出信号を出力する
カムポジションセンサ21bが設けられている。そし
て、吸気カムシャフト21が回転すると、同シャフト2
1の突起21aがカムポジションセンサ21bの側方を
通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ
21bから上記突起21aの通過に対応して所定間隔毎
に検出信号が出力されるようになる。
それぞれ吸気管30及び排気管31が接続されている。
この吸気管30内及び吸気ポート17内は吸気通路32
となっており、排気管31内及び排気ポート18内は排
気通路33となっている。吸気通路32の上流部分には
スロットルバルブ23が設けられている。このスロット
ルバルブ23は、直流(DC)モータからなるスロット
ル用モータ24の駆動により回動されて開度調節がなさ
れる。そして、スロットルバルブ23の開度は、スロッ
トルポジションセンサ44によって検出される。
は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル25の踏
込量(アクセル踏込量)に基づき制御される。即ち、自
動車の運転者がアクセルペダル25を踏込操作すると、
アクセル踏込量がアクセルポジションセンサ26によっ
て検出され、同センサ26の検出信号に基づきスロット
ル用モータ24が駆動制御される。このスロットル用モ
ータ24の駆動制御に基づくスロットルバルブ23の開
度調節により、吸気通路32の空気流通面積が変化して
燃焼室16へ吸入される空気の量が調整されるようにな
る。
3の下流側に位置する部分には、同通路32内の圧力を
検出するバキュームセンサ36が設けられている。そし
て、バキュームセンサ36は検出した吸気通路32内の
圧力に対応した検出信号を出力する。
6内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁40と、燃焼室1
6内に充填される燃料と空気とからなる混合気に対して
点火を行う点火プラグ41とが設けられている。この点
火プラグ41による上記混合気への点火時期は、点火プ
ラグ41の上方に設けられたイグナイタ41aによって
調整される。
へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路32を介して
燃焼室16に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室1
6内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更
に、燃焼室16内の混合気は点火プラグ41によって点
火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気
通路33に送り出される。
吸入空気量制御装置の電気的構成を図2に基づいて説明
する。この吸入空気量制御装置は、燃料噴射量制御、燃
料噴射時期制御、点火時期制御、及びスロットル開度制
御など、エンジン11の運転状態を制御するための電子
制御ユニット(以下「ECU」という)92を備えてい
る。このECU92は、ROM93、CPU94、RA
M95及びバックアップRAM96等を備える論理演算
回路として構成されている。
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されたメモリであり、CPU94はR
OM93に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、RAM95はCPU
94での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM9
6はエンジン11の停止時に保存すべきデータを記憶す
る不揮発性のメモリである。そして、ROM93、CP
U94、RAM95及びバックアップRAM96は、バ
ス97を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路98及び外部出力回路99と接続されている。
ンセンサ14c、カムポジションセンサ21b、アクセ
ルポジションセンサ26、バキュームセンサ36、及び
スロットルポジションセンサ44等が接続されている。
一方、外部出力回路99には、スロットル用モータ2
4、燃料噴射弁40、及びイグナイタ41a等が接続さ
れている。
ンクポジションセンサ14cからの検出信号に基づきエ
ンジン回転数NEを求める。更に、アクセルポジション
センサ26又はバキュームセンサ36からの検出信号
と、上記エンジン回転数NEとに基づきエンジン11の
負荷を表す基本燃料噴射量Qbse を求める。ECU92
は、図3に示すように、均質ストイキ燃焼領域A、均質
リーン燃焼領域B、弱成層燃焼領域C、及び成層燃焼領
域Dを備えたマップを参照し、エンジン回転数NE及び
基本燃料噴射量Qbse からエンジン11の燃焼方式を決
定する。即ち、ECU92は、エンジン回転数NE及び
基本燃料噴射量Qbse が上記領域A〜Dのいずれの領域
に位置する状態かにより、エンジン11の燃焼方式を
「均質ストイキ燃焼」、「均質リーン燃焼」、「弱成層
燃焼」、及び「成層燃焼」に決定する。
ンジン11の運転状態が高回転高負荷へと移行するに従
い、エンジン11の燃焼方式は「成層燃焼」、「弱成層
燃焼」、「均質リーン燃焼」、「均質ストイキ燃焼」へ
と順次変化することとなる。このように燃焼方式を変化
させるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には
「均質燃焼」とし混合気の空燃比を小さくしてエンジン
出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷
時には「成層燃焼」とし空燃比を大きくして燃費の向上
を図るためである。
CU92を通じて実行される燃焼制御態様について、
「均質ストイキ燃焼」、「均質リーン燃焼」、「弱成層
燃焼」、及び「成層燃焼」の各燃焼方式毎にそれぞれ説
明する。
焼方式が「均質ストイキ燃焼」に決定されると、ECU
92は、バキュームセンサ36からの検出信号に基づき
求められる吸気圧PMとエンジン回転数NEとに基づき
基本燃料噴射量Qbse を算出する。こうして算出された
基本燃料噴射量Qbse は、エンジン回転数NEが高くな
るとともに、吸気圧PMが高くなるほど大きい値にな
る。ECU92は、燃料噴射弁40を駆動制御すること
により、上記基本燃料噴射量Qbse に基づき求められる
最終燃料噴射量Qfin に対応した量の燃料を、エンジン
11の吸気行程中に燃料噴射弁40から噴射させる。ま
た、ECU92は、燃料噴射量の空燃比フィードバック
補正を行って混合気の空燃比を理論空燃比へと制御す
る。
センサ26からの検出信号に基づきアクセル踏込量AC
CPを求める。そして、ECU92は、スロットルポジ
ションセンサ44からの検出信号に基づき求められる実
際のスロットル開度Trが、アクセル踏込量ACCPに
基づき算出される目標スロットル開度TRTに近づくよ
うスロットル用モータ24を駆動制御する。更に、EC
U92は、吸気圧PMとエンジン回転数NEとに基づき
目標点火時期を算出し、同目標点火時期に応じてイグナ
イタ41aを駆動制御する。こうしてスロットル開度及
び点火時期が「均質ストイキ燃焼」に適したものにな
る。
方式が「均質リーン燃焼」に決定されると、ECU92
は、アクセル踏込量ACCPとエンジン回転数NEとに
基づき基本燃料噴射量Qbse 算出する。こうして算出さ
れた基本燃料噴射量Qbse は、エンジン回転数NEが高
くなるととともに、アクセル踏込量ACCPが大きくな
るほど大きい値になる。ECU92は、燃料噴射弁40
を駆動制御することにより、上記基本燃料噴射量Qbse
に基づき求められる最終燃料噴射量Qfin 対応した量の
燃料をエンジン11の吸気行程中に燃料噴射弁40から
噴射させる。こうした燃料噴射により燃焼室16内に形
成される混合気においては、空燃比が理論空燃比よりも
大きい値(例えば15〜23)とされる。
度Trが基本燃料噴射量Qbse に基づき算出される目標
スロットル開度TRTに近づくようスロットル用モータ
24を駆動制御する。更に、ECU92は、基本燃料噴
射量Qbse とエンジン回転数NEとに基づき目標点火時
期を算出し、同目標点火時期に応じてイグナイタ41a
を駆動制御する。こうしてスロットル開度及び点火時期
が「均質リーン燃焼」に適したものとされる。
が「弱成層燃焼」に決定されると、ECU92は、上記
と同様にアクセル踏込量ACCP及びエンジン回転数N
Eから基本燃料噴射量Qbse を算出する。ECU92
は、燃料噴射弁40を駆動制御することにより、上記基
本燃料噴射量Qbse に基づき算出される最終燃料噴射量
Qfin に対応した量の燃料をエンジン11の吸気行程と
圧縮行程とに噴射させる。こうした燃料噴射により燃焼
室16内に形成される混合気においては、空燃比が「均
質リーン燃焼」時の空燃比よりもリーン側の値(例えば
20〜23)とされる。
スロットル開度Trが基本燃料噴射量Qbse とエンジン
回転数NEとに基づき算出される目標スロットル開度T
RTに近づくようスロットル用モータ24を駆動制御す
る。更に、ECU92は、上記と同様に基本燃料噴射量
Qbse とエンジン回転数NEとに基づき目標点火時期を
算出し、同目標点火時期に応じてイグナイタ41aを駆
動制御する。こうしてスロットル開度及び点火時期が
「弱成層燃焼」に適したものとされる。
行程のときに噴射供給された燃料は空気に対して均等に
分散され、圧縮行程のときに噴射供給された燃料はピス
トン12の頭部に設けられた窪み12aによって点火プ
ラグ41の周りに集められる。上記のように吸気行程と
圧縮行程との二回に分けて燃料噴射を行うことで、上記
「均質リーン燃焼」と後述する「成層燃焼」との中間の
燃焼方式(弱成層燃焼)で混合気の燃焼が行われ、その
「弱成層燃焼」によって「均質リーン燃焼」と「成層燃
焼」との切り換え時のトルクショックが抑えられる。
「成層燃焼」に決定されると、ECU92は、上記と同
様にアクセル踏込量ACCP及びエンジン回転数NEか
ら基本燃料噴射量Qbse を算出する。ECU92は、上
記基本燃料噴射量Qbse に基づき算出される最終燃料噴
射量Qfin に対応した量の燃料をエンジン11の圧縮行
程中に噴射させる。こうした燃料噴射により燃焼室16
内に形成される混合気においては、空燃比が「弱成層燃
焼」時の空燃比よりもリーン側の値(例えば25〜5
0)とされる。
スロットル開度Trが基本燃料噴射量Qbse とエンジン
回転数NEとに基づき算出される目標スロットル開度T
RTに近づくようスロットル用モータ24を駆動制御す
る。更に、ECU92は、上記と同様に基本燃料噴射量
Qbse とエンジン回転数NEとに基づき目標点火時期を
算出し、同目標点火時期に応じてイグナイタ41aを駆
動制御する。こうしてスロットル開度及び点火時期が
「成層燃焼」に適したものとされる。
ン11の圧縮行程中に燃料噴射弁40から噴射された燃
料は、ピストン12の頭部に設けられた窪み12a内に
入り込み、そのピストン12の移動により上記燃料が点
火プラグ41の周りに集められる。このように点火プラ
グ41の周りに燃料を集めることによって、燃焼室16
内の混合気全体の平均空燃比を「弱成層燃焼」時より大
きくしても、同プラグ41周りの混合気の空燃比が着火
に適したものとされて良好な混合気への着火が行われ
る。
焼」、及び「成層燃焼」など、理論空燃比よりもリーン
側の空燃比にて混合気の燃焼が行われる、いわゆる希薄
燃焼では、混合気の平均空燃比を理論空燃比よりも大き
くすべくスロットルバルブ23が「均質燃焼」の場合に
比べて開き側に制御される。そのため、希薄燃焼では、
燃料噴射量が少なくなるとともにポンピングロスが低減
され、エンジン11の燃費が向上するようになる。
スロットルバルブ23を目標スロットル開度TRTに制
御することでエンジン11の吸入空気量を適正値へと調
整している。しかし、このようにスロットル開度制御を
おこなったとしても、スロットルバルブ23の個体差や
吸気通路32への異物の付着などにより、エンジン11
の吸入空気量が適正値からずれる場合がある。ここで、
正常状態でのスロットル開度変化に対する吸入空気量の
推移、及び吸気通路32に異物が付着した場合でのスロ
ットル開度変化に対する吸入空気量の推移を、それぞれ
図4のグラフに実線L1,L2で示す。
NEを一定とした条件のもとでは、所定のスロットル開
度にスロットルバルブ23を固定した状態にあっても、
正常状態に比べて上記異物の付着が生じた場合には吸入
空気量が少なくなる。こうして吸入空気量が少なくなる
分(吸入空気量の適正値からのずれ)は、スロットル開
度が大きくなるほど小さいものになる。これは、スロッ
トル開度が大きいときにはエンジン11の吸入空気量自
体が多くなって、全吸入空気量に対する上記異物の付着
に伴う吸入空気量の減少分の割合が小さくなるためであ
る。
に伴い吸入空気量が適正値からずれると、燃焼室16に
充填される混合気の量及び空燃比が不適切になって燃焼
状態の悪化が生じることとなる。特に、上記希薄燃焼時
には「均質ストイキ燃焼」時と異なり吸入空気量(吸気
圧PM)に基づく燃料噴射量の算出が行われず、アクセ
ル踏込量ACCPに基づく燃料噴射量の算出が行われ
る。そのため、上記吸入空気量の適正値からのずれによ
り空燃比が不適切になって燃焼状態の悪化が一層大きな
ものとなる。
らのずれを補償して燃焼状態の悪化を防止すべくスロッ
トル開度を補正する。即ち、エンジン11の始動完了後
のアイドル運転時において燃焼方式を「均質ストイキ燃
焼」に固定し、エンジン回転数NEを予め定められた値
(アイドル回転数)となるようにスロットルバルブ23
の開度をフィードバック制御する。こうしたアイドルス
ピードコントロール(ISC)を実行することで、上記
アイドル時において吸入空気量が要求される値(適正
値)に維持されるようになる。
図4のP1点に位置するときに上記アイドル運転時の要
求される吸入空気量が得られるとすると、吸気通路32
への異物の付着が生じたときには上記ISCによってス
ロットル開度が所定量θだけ開き側に制御される。これ
により、スロットル開度が図4のP2点に位置すること
となり、吸気通路32に異物の付着が生じたとしても要
求される吸入空気量が得られるようになる。なお、P1
点に位置するときのスロットル開度は、正常状態での
「均質ストイキ燃焼」中のアイドル運転時において要求
される吸入空気量が得られるスロットル基準開度Tbを
表すものとなる。また、上記所定量θは、スロットル基
準開度Tbに対する実際のスロットル開度Trのずれ量
を表すものとなる。
bに対する実際のスロットル開度Trのずれ量(上記所
定量θ)をスロットル学習値Tgとし、こうして学習し
た学習値Tgを加味して通常運転時における目標スロッ
トル開度TRTを算出する。そして、スロットル学習値
Tgを加味して算出された目標スロットル開度TRTに
基づき通常運転時のスロットル開度制御を行うことで、
スロットル開度の補正が行われるとともに、要求される
吸入空気量(適正値)に対する実際の吸入空気量のずれ
を補償することが行われる。
は、「均質ストイキ燃焼」中のアイドル運転時に行われ
る。そのため、エンジン11の全運転領域に亘って上記
スロットル学習値Tgをスロットル開度の補正に用いる
と、機関運転状態によって同補正が過度なものになって
機関制御性が悪化する。これは要求される吸入空気量が
得られるスロットル基準開度Tbに対する実際のスロッ
トル開度Trのずれ量は、図4に示すようにスロットル
開度が大きくなるほど小さい値になるためである。
線で示すような吸入空気量が比較的少なくなるエンジン
11の運転領域では、吸入空気量の適正値からのずれに
よる燃焼状態への悪影響が大きく、上記スロットル開度
の過度な補正に伴う燃焼状態の悪化が一層大きなものと
なる。なお、上記斜線で示す領域にて吸入空気量の適正
値からのずれによる燃焼状態への悪影響が大きくなるの
は、吸入空気量が小さい場合には全吸入空気量に対する
上記ずれ量の割合が高くなるためである。
ル開度の過度な補正を防止すべく本実施形態では、同学
習値Tgをスロットル開度Tr及びエンジン回転数NE
等の機関運転状態に基づき補正する。そして、この補正
により得られる値をスロットル補正量DTRTとし、目
標スロットル開度TRTを同スロットル補正量DTRT
に基づき補正することで、機関運転状態に係わらず吸入
空気量の適正値に対するずれを的確に補償できるように
する。
らの要求により、混合気の空燃比を一時的に理論空燃比
よりもリッチ側の値(例えば12)に強制制御する、い
わゆるリッチスパイク制御が行われるとき、混合気の空
燃比を的確に上記リッチ側の値へと制御することができ
る。また、リッチスパイク制御の際に、上記スロットル
開度の過度な補正による吸入空気量のずれに伴い、エン
ジン11の出力トルクに段差が生じるのを防止すること
もできる。
ついて図6を参照して説明する。図6は、スロットル学
習値算出ルーチンを示すフローチャートである。このス
ロットル学習値算出ルーチンは、ECU92を通じて例
えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
ステップS101〜S103の処理は上記スロットル学
習値Tgの学習条件が成立したか否かを判断するための
ものである。また、ステップS104,S108,S1
09の処理は学習完了フラグFの設定処理を行うための
ものであって、ステップS105〜S107の処理は学
習値Tgの算出及び記憶するためのものである。
してエンジン回転数NE等に基づきエンジン11が始動
完了しているか否かを判断し、ステップS102の処理
として「均質ストイキ燃焼」中であるか否かを判断す
る。また、ステップS103の処理として、現在ISC
フィードバック制御が実行中であるか否かを判断する。
そして、ステップS101〜S103の処理において、
全てYESと判断されるとステップS104に進み、い
ずれか一つの処理でもNOと判断されると当該スロット
ル学習値算出ルーチンを一旦終了する。
には燃焼方式を「均質ストイキ燃焼」に固定した状態で
アイドル運転を行い、ISCフィードバック制御により
エンジン回転数NEを予め定められたアイドル回転数に
近づけるべくスロットル開度をフィードバック制御す
る。こうしたISCフィードバック制御のスロットル開
度制御により、エンジン11の吸入空気量が要求値(適
正値)に制御されることとなる。この状態で、スロット
ル学習値Tgの学習が行われて同学習が完了すると、E
CU92は、「均質ストイキ燃焼」から他の燃焼方式へ
の切り換えを許可する。
ン11の運転状況としては、上記のように始動完了後で
あってスロットル学習値Tgの算出(学習)ために「均
質ストイキ燃焼」でのISCフィードバック制御が実行
されているとき等があげられる。こうしてステップS1
04に進むと、ECU92は、学習完了フラグFとして
「1」がRAM95の所定領域に記憶されているか否か
を判断する。この学習完了フラグFは、スロットル学習
値Tgの学習が完了しているか否かを判断するためのも
のであって、同学習の完了時に「1」に設定されるとと
もにエンジン11の停止により「0」に設定される。
1」であってスロットル学習値Tgの学習が完了してい
る旨判断されると当該スロットル学習値算出ルーチンを
一旦する。また、「F=0」であって同学習が完了して
いない旨判断されるとステップS105に進み、このス
テップS105以降の処理によりスロットル学習値Tg
の学習が行われる。従って、スロットル学習値Tgの学
習は、上記スロットル学習完了フラグFがエンジン停止
毎に「0」に設定されることから、エンジン11の始動
毎に行われることとなる。
して、実際のスロットル開度Trからスロットル基準開
度Tbを減算してスロットル学習値Tgを算出する。こ
のスロットル基準開度は、このときの要求される吸入空
気量に対応した正常状態でのスロットル開度である。な
お、上記要求される吸入空気量は、ISCフィードバッ
ク制御中であることから現在の吸入空気量と同じ値にな
る。そして、上記スロットル基準開度Tbは、図7に示
すマップを参照してエンジン回転数NE及び吸気圧PM
に基づき算出することができる。こうして算出されるス
ロットル基準開度Tbは、同図から明らかなように、エ
ンジン回転数NE及び吸気圧PMが高くなるほど開き側
の値になる。
きには、実際のスロットル開度Trがスロットル基準開
度Tbと同じになるため、上記スロットル学習値Tgが
「0」になる。これに対し、吸気通路32に異物の付着
等が生じた場合には、要求される吸入空気量を得るため
にISCフィードバック制御により実際のスロットル開
度Trがスロットル基準開度Tbよりも大きい値(開き
側の値)になる。そのため、この場合には上記スロット
ル学習値Tgが「0」よりも大きくなる。また、スロッ
トルバルブ23の個体差等により燃焼室16に多めの空
気が吸入されることもあるが、この場合には要求される
吸入空気量を得るために上記ISCフィードバック制御
により実際のスロットル開度Trがスロットル基準開度
Tbよりも小さい値(閉じ側の値)になる。そのため、
この場合には上記スロットル学習値Tgが「0」よりも
小さい値になる。
理として上記スロットル学習値Tgの急な変動を取り除
くための徐変処理を同学習値Tgに施し、ステップS1
07の処理として上記徐変処理後のスロットル学習値T
gをRAM95の所定領域に記憶する。ECU92は、
続くステップS108の処理として、例えば上記学習値
Tgの変化量が所定値以下であるか否かに基づき、同ス
ロットル学習値Tgが安定しているか否かを判断する。
そして、上記スロットル学習値Tgが安定していない旨
判断されると、ECU92は、このスロットル学習値算
出ルーチンを一旦終了する。
て、スロットル開度Tgが安定している旨判断される
と、ステップS109に進む。ECU92は、ステップ
S109の処理で、学習完了フラグとして「1」をRA
M95の所定領域に記憶した後、このスロットル学習値
算出ルーチンを一旦終了する。このように学習完了フラ
グFが「1」に設定されることにより、スロットル学習
値Tgの学習が完了する。そして、「F=1」であるこ
とから上記ステップS104の処理でNOと判断される
ようになり、ステップS105〜S107の処理による
スロットル学習値Tgの学習が行われることはなくな
る。
順について図8を参照して説明する。図8は、目標スロ
ットル開度算出ルーチンを示すフローチャートである。
この目標スロットル開度算出ルーチンは、ECU92を
通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行され
る。
いては、ステップS206の処理で、後述する基本スロ
ットル開度TRTBにスロットル補正量DTRTを加算
することによって目標スロットル開度TRTが算出され
る。こうして目標スロットル開度TRT算出されると、
ECU92は、実際のスロットル開度Trが目標スロッ
トル開度TRTに近づくようスロットル用モータ24を
駆動制御する。なお、上記スロットル補正量DTRT
は、スロットル学習値算出ルーチン(図6)によって学
習されたスロットル学習値Tgに、後述する学習値補正
係数Kを乗算して得られる値である。
て、ECU92は、ステップS201の処理として、
「均質ストイキ燃焼」中であるか否かを判断する。そし
て、「均質ストイキ燃焼」中であれば、ステップS20
2の処理としてアクセル踏込量ACCP及びエンジン回
転数NEに基づき基本スロットル開度TRTBを算出す
る。また、「均質ストイキ燃焼」中でなければ、ステッ
プS203の処理として基本燃料噴射量Qbse 及びエン
ジン回転数NEに基づき基本スロットル開度TRTBを
算出する。
理として、上記スロットル学習値Tgをスロットル開度
Tr及びエンジン回転数NEなどの機関運転状態に応じ
て補正するための学習値補正係数Kを算出する。この学
習値補正係数Kは、スロットル開度Tr及びエンジン回
転数NEに基づき算出され、アイドル運転時には「1.
0」になるとともに、スロットル開度Tr及びエンジン
回転数NEが大きくなほど小さい値になる。
して、スロットル学習値算出ルーチンのステップS10
7(図6)の処理によって記憶されたスロットル学習値
Tgを読み出し、同スロットル学習値Tgに上記学習値
補正係数Kを乗算することでスロットル補正量DTRT
を算出する。従って、このスロットル補正量DTRT
は、学習値補正係数Kによってスロットル開度Tr及び
エンジン回転数NEに基づき補正され、それらスロット
ル開度Tr及びエンジン回転数NEが大きくなるほど
「0」に近い値になる。
して、基本スロットル開度TRTBにスロットル補正量
DTRTを加算することで目標スロットル開度TRTを
算出する。こうして算出される目標スロットル開度TR
Tは、スロットル補正量DTRTによる補正が行われ、
同補正によって吸気通路32への異物の付着やスロット
ルバルブ23の個体差等による吸入空気量の適正値から
のずれが抑制される。目標スロットル開度TRTを算出
した後、ECU92は、この目標スロットル開度算出ル
ーチンを一旦終了する。
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 (1)スロットル学習値Tgをスロットル開度Tr及び
エンジン回転数NEに基づき算出される学習値補正係数
Kにより補正してスロットル補正量DTRTを算出し、
このスロットル補正量DTRTに基づき目標スロットル
開度TRTの補正を行うようにした。そのため、上記ス
ロットル学習値Tgがアイドル運転時に学習されたもの
であっても、アイドル運転以外のときに同スロットル学
習値Tgに基づくスロットル開度の補正が過度なものに
なるのを防止することができる。従って、スロットルバ
ルブ23の個体差や吸気通路32への異物の付着に伴う
吸入空気量の適正値からのずれを、スロットル開度Tr
及びエンジン回転数NEといった機関運転状態に係わら
ず、上記スロットル補正量DTRTに基づく目標スロッ
トル開度TRTの補正によって的確に補償することがで
きる。そのため、上記スロットル開度の過度な補正に伴
う燃焼状態の悪化及び機関制御性の悪化を防止すること
ができる。
気通路32への異物の付着に伴う吸入空気量の適正値か
らのずれ量は、スロットル開度Tr及びエンジン回転数
NEが大きくなるほど小さくなる。また、アイドル運転
付近の図5に斜線で示すエンジン11の運転領域におい
ては、上記吸入空気量の適正値からのずれ量が全吸入空
気量に対して高い割合となり、上記スロットル開度の過
度な補正によって燃焼状態が悪影響を受け易い。しか
し、上記スロットル補正量DTRTは、スロットル開度
Tr及びエンジン回転数NEが大きくなるほど上記学習
値補正係数Kによって減少側の値とされるため、アイド
ル運転以外のときの値が同アイドル運転時の値よりも小
さくなる。そのため、図5の斜線で示すようなアイドル
運転付近であって、比較的スロットル開度Trが小さく
吸入空気量が少ないエンジン11の運転状態にあって
も、上記スロットル補正量DTRTに基づく目標スロッ
トル開度TRTの補正により、スロットル開度の過度な
補正を的確に抑制することができる。
び「均質リーン燃焼」などの希薄燃焼が行われるときに
は、吸入空気量(吸気圧PM)に関係なくアクセル踏込
量ACCP等に基づき燃料噴射量が決定される。そのた
め、上記のような吸入空気量の適正値に対するずれに基
づく燃焼状態の悪化を、吸気圧PMに基づく燃料噴射量
の調整によって抑制することはできない。しかし、上記
のようにスロットル補正量DTRTに基づき目標スロッ
トル開度TRTを補正し、そのスロットル補正量DTR
Tを機関運転状態(Tr,NE)に応じて可変とした。
そのため、機関運転状態に係わらすスロットル開度を適
切なものとし、希薄燃焼中であってもスロットル開度の
過度な補正による燃焼状態の悪化を的確に抑制すること
ができる。
変更することもできる。 ・本実施形態では、希薄燃焼として「成層燃焼」、「弱
成層燃焼」、及び「均質リーン燃焼」を行うエンジン1
1に本発明を適用したが、例えば上記「弱成層燃焼」を
行わないエンジン11に本発明を適用してもよい。
ロットル開度Tr及びエンジン回転数NEに応じて可変
としたが、エンジンの高負荷高回転領域においては学習
補正係数Kが固定値となるようにしてもよい。
されたエンジン全体を示す断面図。
ック図。
気圧)の推移を示すグラフ。
きく影響を及ぼすエンジンの運転領域を示す図。
ート。
プ。
ャート。
16…燃焼室、23…スロットルバルブ、24…スロッ
トル用モータ、25…アクセルペダル、26…アクセル
ポジションセンサ、36…バキュームセンサ、40…燃
料噴射弁、44…スロットルポジションセンサ、92…
電子制御ユニット(ECU)。
Claims (3)
- 【請求項1】機関運転状態に応じて燃焼方式が切り換え
られる内燃機関にあって、同機関の吸気通路に設けられ
たスロットルバルブを機関運転状態に応じて定められる
目標スロットル開度に制御することで同機関の吸入空気
量を調整する内燃機関の吸入空気量制御装置において、 所定の機関運転状態のときに内燃機関の実際の吸入空気
量を要求される値に近づけるべく前記スロットルバルブ
を開度制御する制御手段と、 前記制御手段によるスロットル開度制御が行われると
き、要求される吸入空気量を得るための予め定められた
スロットル基準開度と実際のスロットル開度とを基に、
それら両者のずれ量を学習値として学習する学習手段
と、 前記学習値を機関運転状態に基づき補正した値を前記目
標スロットル開度の補正量として算出する算出手段と、 前記算出手段によって算出される補正量に基づき前記目
標スロットル開度を補正する補正手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装
置。 - 【請求項2】前記算出手段は、スロットル開度及び機関
回転数に基づき前記学習値を補正して前記補正量を算出
する請求項1記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。 - 【請求項3】前記制御手段は内燃機関のアイドル運転時
に前記スロットル開度制御を行うものであって、前記算
出手段は機関運転状態がアイドル運転以外のとき前記学
習値を減少側に補正して前記補正量を算出する請求項2
記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05525099A JP3546742B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05525099A JP3546742B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000257490A true JP2000257490A (ja) | 2000-09-19 |
| JP3546742B2 JP3546742B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=12993362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05525099A Expired - Fee Related JP3546742B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3546742B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7143744B2 (en) | 2004-07-07 | 2006-12-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Detection device and method for throttle opening degree, and compensation device and method for target throttle opening degree |
| JP2010031691A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Aisan Ind Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| US20110100331A1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-05-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel injection controlling system of internal combustion engine |
| JP2015071970A (ja) * | 2013-10-03 | 2015-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
1999
- 1999-03-03 JP JP05525099A patent/JP3546742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7143744B2 (en) | 2004-07-07 | 2006-12-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Detection device and method for throttle opening degree, and compensation device and method for target throttle opening degree |
| JP2010031691A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Aisan Ind Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| US20110100331A1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-05-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel injection controlling system of internal combustion engine |
| US8528525B2 (en) * | 2009-11-05 | 2013-09-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel injection controlling system of internal combustion engine |
| JP2015071970A (ja) * | 2013-10-03 | 2015-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
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| JP3546742B2 (ja) | 2004-07-28 |
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