JP2003293833A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

内燃機関のアイドル回転数制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、暖機時に吸入空気量と点火時期
を共に目標値にフィードバック制御することで、遅角量
不足により排温上昇が不十分となり触媒活性化が遅れる
ということを防止できる内燃機関のアイドル回転数制御
装置を提供することにある。 【解決手段】 排気系に触媒コンバータ２１が装着され
アイドル運転時の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｏに制御
する内燃機関のアイドル回転数制御装置において、エン
ジン１が冷態状態で始動された場合は、エンジンの点火
時期ＩＧＴを遅角側に制御してエンジン回転数Ｎｅを目
標回転数Ｎｅｏにフィードバック制御する点火時期回転
数制御ｍ１を実行した後で、エンジン１の吸入空気量Ｑ
ａを制御してエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｏに
フィードバック制御する吸気量回転数制御ｍ２を実行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のアイドル回
転数を運転状態に応じて制御するアイドル回転数制御装
置、特に、内燃機関が暖機促進のための点火時期制御を
行うのに応じてアイドル回転数を制御するアイドル回転
数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関はその冷態始動時にアイドル運
転の安定化を図ると共に早期に触媒の活性化を図り、排
気ガスの浄化性能を確保するよう暖機促進を図る必要が
ある。そこで、内燃機関はその冷態状態でのアイドル運
転時に、アイドル回転の安定化を図るよう目標アイドル
回転数を通常時より高めて設定する。その上で、内燃機
関の点火時期を通常の点火時期よりも遅角側に補正する
ことで、排気温度を上昇させ、同時に、内燃機関の吸入
空気量を増量させることで、点火時期の遅角側への補正
に伴う内燃機関の発生トルクの低下を抑制している。
【０００３】例えば、図１４に示すアイドル回転数制御
装置では、暖機運転時にあると、電子制御式のスロット
ルバルブ（ＥＴＶ）の開度θｓが時点ｔ１で暖機用の目
標初期開度θｓ１に切換えられ、同初期開度は経時的に
修正されていく。このスロットルバルブ開度の変化に応
じて吸入空気量Ｑａも増減し、エンジン回転数Ｎｅも増
減する。始動初期において、エンジン回転数Ｎｅは目標
アイドル回転数Ｎｅ１を上回りオーバーシュートし、そ
の後、吸入空気量Ｑａ及び点火時期θｃに相当する目標
アイドル回転数Ｎｅ１に収束を始める。この場合、電子
制御式のスロットルバルブは、図１４に示すように、Ｅ
ＴＶの開度θｓ指令に応じて同値を保持するようにオー
プンループ制御される。点火装置は図１４に示すよう
に、点火時期θｃの指令に応じて同値を保持するように
フィードバック制御される。これにより、エンジン回転
数Ｎｅが目標アイドル回転数Ｎｅ１に収束し、その変動
が修正されることとなる。
【０００４】なお、暖機運転は内燃機関の暖機完了時ｔ
２に定常状態に切換えられ、その際、ＥＴＶの開度θｓ
が定常時の開度θｓｎに切換えられ、点火時期θｃも、
定常時の点火時期θｃｎに段階的に切換えられ、定常時
の目標アイドル回転数Ｎｅｎに経時的に切換えられる。
なお、内燃機関のアイドリング運転時に、点火時期を遅
角側に補正して排気温度を上昇させ、触媒装置の温度を
上昇させて触媒装置の浄化性能を早期に確保するように
し、また、点火時期の遅角側への補正と併せて吸入空気
量を増量させることで、点火時期の遅角側への補正に伴
う内燃機関の発生トルクの低下や回転数の変動を抑制す
るようにした内燃機関の制御装置の一例が特開平１０−
２９９６３１号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
アイドル回転数制御装置で用いる電子制御式のスロット
ルバルブはその開度の制御値θｓが同じでも、スロット
ルバルブの経年変化や、製品間のばらつきにより、吸入
空気量Ｑａにずれが生じやすい。ところが、図１４に示
す従来の内燃機関のアイドル回転数制御装置や、特開平
１０−２９９６３１号公報に開示されている内燃機関の
アイドル回転数制御装置では、吸入空気量をオープンル
ープ制御している。
【０００６】このため、特に、吸入空気量Ｑａが減少側
（破線参照）にずれΔｑを生じていると、目標の点火時
期θｃを修正することで、目標のアイドル回転数Ｎｅを
フィードバック制御したとしても、目標の点火時期θｃ
が進角量（破線参照）にずれ量Δθｃだけ変位すること
となってしまう。このため、目標点火時期θｃの遅角量
がずれ量Δθｃだけ小さくなり、不充分となり、排温上
昇が不十分となり、触媒の活性化が遅れ、その分、車両
の排気ガスの総排出量が増えてしまい、改善が望まれて
いる。
【０００７】本発明の目的は、スロットルバルブの開度
に経年変化や製品間のばらつきによりずれが生じたとし
ても、暖機時に、吸入空気量と点火時期を共に目標値に
フィードバック制御することで、遅角量不足により排温
上昇が不十分となり触媒活性化が遅れるということを防
止できる内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、排気系に触媒装置が装着され
アイドル運転時の回転数を目標回転数に制御する内燃機
関のアイドル回転数制御装置において、上記機関が冷態
状態で始動された場合は、上記機関の点火時期を遅角側
に制御して上記機関の回転数を目標回転数にフィードバ
ック制御する点火時期回転数制御を実行した後で、上記
機関の吸入空気量を制御して上記機関の回転数を目標回
転数にフィードバック制御する吸気量回転数制御を実行
することを特徴とする。このように、冷態始動時は先ず
点火時期を遅角側に制御して機関の回転数を目標回転数
にフィードバック制御するので、早期に排気温を上昇さ
せて触媒装置の昇温を早めることができるし、応答性良
く機関回転数を目標回転数に制御でき機関回転数の吹き
上がりを抑制して冷態始動時の未燃燃料の排出も抑制で
きる。その後は、吸入空気量を制御して機関の回転数を
目標回転数にフィードバック制御するので、点火時期遅
角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイド
ル回転数を安定させることができる。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機
関のアイドル回転数制御装置において、上記吸気量回転
数制御は、上記点火時期回転数制御により冷態状態用の
目標点火時期と実点火時期との差が所定値以下でかつ上
記目標回転数と実回転数との差が所定回転数以下になっ
た後で実行されることを特徴とする。このように、目標
点火時期に収束すると同時に目標回転数にも収束した後
で吸気量回転数制御を実行するので、点火時期と回転数
が共に適切になってから吸気量回転数制御に移行させる
ことができ、遅角された点火時期により触媒昇温効果を
効率良く発揮させながら吸気量制御によりアイドル回転
数を安定させることができる。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載の内燃機
関のアイドル回転数制御装置において、点火時期回転数
制御中は、目標回転数に対する実回転数の高さに応じて
点火時期を遅角すると同時に、冷態状態用の目標点火時
期に対する実点火時期の進角度合に応じて吸気スロット
ル開度を増大させることを特徴とする。このように、今
後に予測される点火時期遅角量に応じて吸気スロットル
開度を増大させることになるので、点火時期遅角による
出力低下を吸気量制御により応答性良く補償でき、安定
した運転状態を保ちながら点火時期を効果的に遅角でき
る。また、吸気スロットル開度の増大に伴なう空気量の
増大による回転上昇に対応して、点火時期が遅角される
ことになるため、この点でも、点火時期を効果的に遅角で
きる。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１記載の内燃機
関のアイドル回転数制御装置において、上記点火時期回
転数制御を終了後に、回転数の変動量に対応して該変動
を抑制すべく点火時期を制御し、その後に上記吸気量回
転数制御を実行することを特徴とする。このように、回
転数が安定してから吸気量回転数制御に移行するので、
その後の吸気量回転数制御を安定した状態で開始させる
ことができ、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良
く発揮させながらアイドル回転数を安定させることがで
きる。
【００１２】請求項５の発明は、請求項１記載の内燃機
関のアイドル回転数制御装置において、上記吸気量回転
数制御時に機関空燃比をリーン化することを特徴とす
る。このように、機関空燃比をリーン化しながら吸気量
回転数制御を実行するので、未燃燃料の排出を効率よく
抑制しながら、点火時期遅角による触媒昇温効果も効率
よく発揮させることができる。
【００１３】請求項６の発明は、請求項５記載の内燃機
関のアイドル回転数制御装置において、上記空気量回転
数制御中に、回転角速度が許容値以内となる範囲で機関
空燃比をリーン化することを特徴とする。このように、
機関空燃比をリーン化しながら吸気量回転数制御を実行
するので、未燃燃料の排出を効率良く抑制しながら、点
火時期遅角による触媒昇温効果も効率良く発揮させるこ
とができる。
【００１４】請求項７の発明は、請求項１記載の内燃機
関のアイドル回転数制御装置において、上記吸気量回転
数制御中は、回転数の変動量に対応して該変動を抑制す
べく点火時期を制御することを特徴とする。このよう
に、吸気量回転数制御に加えて回転数の変動量に対応し
て点火時期を制御するので、吸気量と点火時期とで効果
的に回転数を安定させることができるし、点火時期を大
きく変更させる必要がないので、点火時期遅角による触
媒昇温効果を効率良く発揮させることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態として
の内燃機関のアイドル回転数制御装置と、同装置を装備
する内燃機関としてのエンジン１を示した。図１に示し
たエンジン１は車両の駆動源として用いられ、その吸気
系及び燃料供給系、点火系はコントローラ２によって制
御されている。
【００１６】エンジン１はシリンダブロック３内に複数
の燃焼室４（図１では１つのみ記載した）を備え、同燃
焼室４内の図示しないピストンのリニア駆動をクランク
シャフト５によって回転力に変換し、図示しない回転駆
動系に伝達する。クランクシャフト５にはクランク角セ
ンサ６が対設され、クランク角センサ６によりクランク
角情報Δθｃをコントローラ２に出力しており、コント
ローラ２はクランク角情報Δθｃに基きエンジン回転数
Ｎｅを導出している。
【００１７】エンジン１のシリンダヘッド７には燃焼室
４を開閉する吸排気弁ｖ１、ｖ２及び点火プラグ９が装
着され、各気筒の吸気ポートには燃料噴射弁８が装着さ
れる。この内、燃料噴射弁８には燃料供給系より等圧燃
料が供給されており、コントローラ２内の燃料量制御部
Ａ１が運転状態より導出した燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当の
パルス幅の燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）を受けて噴射作
動をする。点火系の点火プラグ９は点火回路１１に接続
され、点火回路１１はコントローラ２内の点火制御部Ａ
２からの点火時期ＩＧＴの信号を受けた際に、同点火時
期ＩＧＴに点火出力ＤＩＧＴを点火プラグ９に発し、点
火駆動する。
【００１８】吸気系はエアクリーナ１２からの吸気を電
子制御式のスロットルバルブ（以後単にＥＴＶ１３と記
す）を装備する吸気管１４を介してサージタンク１５に
導き、サージタンク１５の吸気を吸気多岐管１６を介し
吸気弁ｖ１の開時に燃焼室４に導くことができる。ＥＴ
Ｖ１３はコントローラ２内にスロットル弁駆動部Ａ３を
備え、同部Ａ３からの開弁出力Ｐｏｂｊを受けた際に、
弁開度を切換えるよう構成されている。
【００１９】ＥＴＶ１３の回転軸にはスロットル開度セ
ンサ１７が装着され、これより発せられるスロットル開
度θｓ信号はコントローラ２に入力される。更に、吸気
管１４には吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ
１８が装着され、吸入空気量Ｑａ信号はコントローラ２
に入力される。排気系は排気管１９の途中に触媒コンバ
ータ２１を装着し、同触媒コンバータの上流側に空燃比
センサ２２を装備する。空燃比センサ２２の空燃比Ａ／
Ｆ信号はコントローラ２に入力される。触媒コンバータ
２１は内部に触媒担体２１１を介し三元触媒を配備し、
これにより、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをストイキオに調
整し、触媒活性化が成された運転域において、排気ガス
中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを無害化処理し、大気中に放出
できる。
【００２０】図１において、コントローラ２はクランク
角センサ６よりクランク角情報Δθｃ及びエンジン回転
数Ｎｅを、スロットル開度センサ１７よりスロットル開
度θｓを、エアフローセンサ１８より吸入空気量Ｑａ
を、空燃比センサ２２より空燃比Ａ／Ｆを、アクセル開
度センサ２３よりアクセルペダル踏込量θａを、シリン
ダブロック３に装着された水温センサ２４より冷却水の
水温ｗｔを、車速センサ２５より車速Ｖｃを、それぞれ
入力される。
【００２１】しかも、コントローラ２のスロットル弁駆
動部Ａ３は、定常時において、アクセルペダル開度θ
ａ、車速Ｖｃ、ペダル加減速度ΔＰａ等に応じた通常時
弁開度Ｐｏｂｊｎを求め、或いは、冷却水の水温ｗｔ、
等に応じた暖機時弁開度Ｐｏｂｊｕを求め、その上で演
算された通常時弁開度Ｐｏｂｊｎ、暖機時弁開度Ｐｏｂ
ｊｕ相当の各出力信号Ｄ（Ｐｏｂｊ）をＥＴＶ１３に出
力し、吸気量制御処理を行っている。
【００２２】コントローラ２の燃料量制御部Ａ１は、定
常時において、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開
度θａに応じた基本燃料噴射量Ｔｂを求め、これに水温
ｗｔ、加減速Ｖａｃｃ度等の補正値Ｔｗｔ，Ｔａｃｃを
加えて燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂ＋Ｔｗｔ＋Ｔａｃ
ｃ）を導出する。その上で、演算された燃料噴射量Ｔｉ
ｎｊ相当の出力信号Ｄ（Ｔｉｎｊ）を燃料噴射弁８に出
力し、燃料噴射量制御を行っている。
【００２３】コントローラ２の点火制御部Ａ２は、定常
時において、アクセルペダル開度θａ等に応じた基本点
火時期ＩＧＴｂと運転状態に応じた遅角補正値ΔＩＧＴ
より点火時期ＩＧＴを導出する。その上で、演算された
点火時期ＩＧＴ相当の出力信号Ｄ（ＩＧＴ）を点火回路
１１を介し点火プラグ９にそれぞれ出力し点火処理を行
っている。このようにコントローラ２は、定常時におい
て、吸気系、燃料供給系、点火系の基本的な周知制御を
実行し、ここでは、特に、始動時にアイドル回転数制御
手段Ｍ１としても機能する。
【００２４】コントローラ２のアイドル回転数制御手段
Ｍ１はエンジンが冷態状態、即ち、ここでは水温ｗｔが
８２℃未満で始動された場合、エンジン１の点火時期Ｉ
ＧＴを遅角側に制御してエンジン回転数Ｎｅを目標回転
数Ｎｅｏにフィードバック制御する点火時期回転数制御
ｍ１を実行する。その後で、コントローラ２はエンジン
１の吸入空気量Ｑａを制御してエンジン回転数を目標回
転数Ｎｅｏにフィードバック制御する吸気量回転数制御
ｍ２を実行する。
【００２５】この吸気量回転数制御ｍ２は、点火時期回
転数制御ｍ１により冷態状態用の目標点火時期（リター
ド時目標点火時期）ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの
差が所定値ΔＩＧＴ１（１℃Ａ）以下でかつ目標回転数
Ｎｅｏと実回転数Ｎｅｎとの差ΔＮｅが所定回転数ΔＮ
ｅ２（３０ｒｐｍ）以下になった後、１秒後において実
行される。
【００２６】更に、アイドル回転数制御手段Ｍ１は点火
時期回転数制御ｍ１中に、目標回転数Ｎｅｏに対する実
回転数Ｎｅｎの高さに応じて点火時期を遅角すると同時
に、冷態状態用の目標点火時期（リタード時目標点火時
期）ＩＧＴｃに対する実点火時期ＩＧＴｎの進角度合に
応じて暖機時弁開度（吸気スロットル開度）Ｐｏｂｊを
増大修正する。
【００２７】更に、アイドル回転数制御手段Ｍ１は点火
時期回転数制御ｍ１を終了後に、エンジン回転数Ｎｅの
変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期ＩＧＴを
（リタード時目標点火時期）ＩＧＴｃに制御し、その後
に吸気量回転数制御ｍ２を実行する。更に、アイドル回
転数制御手段Ｍ１は吸気量回転数制御ｍ２時に機関空燃
比をリーン化する。更に、アイドル回転数制御手段Ｍ１
は吸気量回転数制御中に回転角速度ｄＮｅが許容値±ｄ
Ｎｅ以内となる範囲で機関空燃比をリーン化する。
【００２８】更にアイドル回転数制御手段Ｍ１は吸気量
回転数制御ｍ２中に、回転数の変動量に対応して該変動
を抑制すべく点火時期ＩＧＴを制御する。次に、図１の
内燃機関のアイドル回転数制御装置の作動を図２の運転
状態経時変化特性線図を用い、更に、コントローラ２の
各制御処理で用いる図７乃至図１３の各制御ルーチンに
沿って説明する。コントローラ２は図示しないメインス
イッチのオンと同時に図７、８のメインルーチンを所定
制御サイクル毎に繰り返す。
【００２９】メインスイッチが時点ｔａでオンし、始動
判定が成されると、メインルーチンのステップｓ１に達
し、各運転状態を表すデータが取込まれ、ステップｓ２
で触媒昇温制御フラグＦＬＧ１がセット（オン）か否か
判断する。制御開始時であるとオフでステップｓ３に進
み、セットではステップｓ７に進む。ステップｓ３では
始動開始条件が満たされているか判定する。この始動開
始条件としては、まず、水温ｗｔが取込まれ、水温相当
の始動後所定時間Ｔｓｔが図３の始動後所定時間マップ
Ｍａで読取られ、記憶処理される。
【００３０】次いで、水温ｗｔが下限温度ｗｔ１（例え
ば、５℃）と上限温度ｗｔ２（例えば、５０℃）の範囲
にあることを判定する。更に、ＥＴＶ１３に対設された
図示しないアイドルスイッチがオンでアイドル運転中で
あることを判定する。更に、車速Ｖｃが停車判定値（所
定値：２、５ｋｍ／ｈ）未満か判定する。更に、エンジ
ン回転数Ｎｅが下限値（例えば、８００ｒｐｍ）と上限
値（例えば、２５００ｒｐｍ）の間にあることを始動後
所定経過時間Ｔｓｔ(例えば、２秒）後に判定する。
【００３１】このような始動開始条件が成立するとステ
ップｓ４に、不成立、即ち、暖機終了後や、冷態状態の
ままでエンジン回転数を過度に上昇させたり走行に入っ
た場合であると、この回の制御を終了する。ステップｓ
４では始動開始当初のエンジン回転数Ｎｅが正常に立上
がったかを所定値Ｎｅ１（例えば、８００ｒｐｍ）を一
気に上回るか否かで判定し、上回らないとこの回の制御
を終了し、そうでないとステップｓ５に進む。ステップ
ｓ５では、始動開始条件が成立していることより触媒昇
温制御フラグＦＬＧ１をセットし、ステップｓ６のフェ
ーズ、即ち、図２中の時点ｔｂより時点ｔｃ間の冷態
始動立上がり域での制御に入り、ここで、点火時期回転
数制御ｍ１及び吸気量回転数制御ｍ２を行う。
【００３２】図９に示すフェーズサブルーチンのステ
ップａ１に達すると、水温ｗｔ相当の目標回転数（アイ
ドル回転数）Ｎｅｏが予め設定されているアイドル回転
数マップＭｂ（図４参照）より導出される。同アイドル
回転数マップＭｂでは例えば、＋８２℃から−３２℃ま
での水温ｗｔの降下に沿って上昇するよう目標回転数
（アイドル回転数）Ｎｅｏを設定できる。ステップａ２
では水温ｗｔ相当の点火最遅角クリップ値（例えば、１
℃Ａ）が予め設定され、ステップａ３では水温ｗｔ相当
のリタード時目標点火時期ＩＧＴｃ（設定値であり、図
２参照）が予め設定される。
【００３３】次いでステップａ４に達すると、ここでは
空燃比のリーン化係数Ｋrfstrがリーン化係数マップＭ
ｃにより水温ｗｔに応じて設定される。同リーン化係数
マップＭｃでは、図５に示すように、例えば、水温ｗｔ
の上昇に応じて減少するようにリーン化係数Ｋrfstrが
設定される。このようなリーン化係数Ｋrfstrは、始動
直後増量、暖機増量制御等の通常制御値Ｔｉｎｊに乗算
することで空燃比リーン化を図るのに用いられる。ここ
で、リーン化係数Ｋrfstrは始動後所定回転数を越えた
時（１３００ｒｐｍ）に初期値がセットされ、それ以前
は１、０に設定する。
【００３４】次いでステップａ５に達すると、目標回転
数Ｎｅｏより実回転数Ｎｅｎを減算した回転偏差ΔＮｅ
が求められる。この時、実回転数Ｎｅｎが目標回転数Ｎ
ｅｏより大きくなりオーバーシュートしていれば回転偏
差ΔＮｅが負の値となる。ステップａ６では点火時期回
転数制御ｍ１に用いるべく、回転偏差ΔＮｅ相当の点火
時期補正値の比例項（Ｐ項）Ｐgainmap（ΔＮｅ）が予
め設定される図示しないマップにより導出される。回転
偏差ΔＮｅが負の値の場合、比例項（Ｐ項）が負とな
り、遅角に寄与する値となる。
【００３５】次いで、ステップａ７では回転偏差ΔＮｅ
相当の点火時期補正値の積分項（Ｉ項（ｎ））Ｉgainma
p（ΔＮｅ）が予め設定される図示しないマップにより
導出され、これに前回値Ｉ（ｎ−１）が加算されること
により演算される。その上でステップａ８では今回の点
火時期ＩＧＴが基本点火時期ＩＧＴＢと、比例項（Ｐ
項）と、積分項（Ｉ項（ｎ））とを加算することで算出
される。この点火時期ＩＧＴ信号を受けた点火回路１１
は点火時期ＩＧＴに点火出力ＤＩＧＴで点火プラグ９を
点火駆動させ、点火時期フィードバック制御が成され
る。
【００３６】次いでステップａ９では、今回の点火時期
ＩＧＴが点火最遅角クリップ値（例えば、１℃Ａ）を下
回るか否か判断し、下回るとステップａ１０で今回値を
点火最遅角クリップ値にクリップし、そうでないと、そ
のままステップａ１１に進む。ステップａ１１ではフェ
ーズに時点ｔｂで入った直後の吸気量回転数制御ｍ２
で用いる始動直後開度（吸気スロットル開度）Ｐｏｂｊ
ｓを演算する。ここでは予め設定される始動直後開度マ
ップＭｄより水温ｗｔ相当値として設定される。始動直
後開度マップＭｄでは、図６に示すように、水温ｗｔの
上昇に応じて始動直後開度Ｐｏｂｊｓが大きく設定され
る。
【００３７】ステップａ１２ではステップａ３で求めた
水温ｗｔ相当のリタード時目標点火時期ＩＧＴｃより実
点火時期ＩＧＴｎを減算して偏差ΔＩＧＴを求め、ステ
ップａ１３に進む。ステップａ１３では、点火時期の偏
差ΔＩＧＴを排除（収束させる）するに必要なＥＴＶ１
３の開度の偏差修正加算値ＥＴＶＡＤＤを導出する。こ
こでは予め設定される偏差修正値マップ（図示せず）よ
り対応値を求め、ステップａ１４に進む。
【００３８】ステップａ１４では今回のＥＴＶ開度増大
量ＥＴＶＲＴＤ（ｎ）を前回値ＥＴＶＲＴＤ（ｎ−１）
に偏差修正加算値ＥＴＶＡＤＤを加算して演算する。そ
の上で、ステップａ１５では今回のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊ
をステップａ１１で求めた始動直後開度（吸気スロット
ル開度）Ｐｏｂｊｓに今回のＥＴＶ開度増大量ＥＴＶＲ
ＴＤ（ｎ）を加算して求め、同ＥＴＶ開度Ｐｏｂｊに現
開度をフィードバック制御し、メインルーチンにリター
ンする。
【００３９】このように、フェーズにおいて、点火時
期回転数制御ｍ１により目標回転数Ｎｅｏと実回転数Ｎ
ｅｎの回転偏差ΔＮｅが大きいほど点火時期ＩＧＴを大
きく修正して回転偏差ΔＮｅを目標値側に応答性良く収
束させるようにフィードバック制御が成される。その上
で、吸気量回転数制御ｍ２によりリタード時目標点火時
期ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの偏差ΔＩＧＴを吸
収すべく、今回のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊを求め、ＥＴＶ１
３にＥＴＶ開度出力Ｄ（Ｐｏｂｊ）を出力して、ＥＴＶ
開度Ｐｏｂｊに切換え駆動させ、遅角による回転低下を
修正するように図２のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊ線に沿った増
加傾向でフィードバック制御がなされる。
【００４０】このように、冷態始動時は先ず点火時期Ｉ
ＧＴを遅角側であるリタード時目標点火時期ＩＧＴｃに
制御し（ステップａ２、３）、エンジン回転数Ｎｅを目
標回転数（アイドル回転数）Ｎｅｏにフィードバック制
御するので、早期に排気温を上昇させて触媒コンバータ
２１の三元触媒の昇温を早め、触媒活性化による排気ガ
ス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの無害化を早期に達成できる
し、応答性良くエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｏ
に制御できエンジン回転の吹き上がりを抑制して冷態始
動時の未燃燃料の排出も抑制できる。しかも、時点ｔｂ
の後は、ＥＴＶ１３のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊを求めて吸入
空気量Ｑａを制御してエンジン回転数Ｎｅを目標回転数
Ｎｅｏにフィードバック制御するので、点火時期遅角に
よる触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイドル回
転数Ｎｅｏの低下を抑制して安定させることができる。
【００４１】メインルーチンのステップｓ７に達する
と、ここではフェーズの処理が継続中か否か判定し、
処理が終了しないとステップｓ８側に、終了するステッ
プｓ１１に進む。ステップｓ８では目標回転数Ｎｅｏよ
り実回転数Ｎｅｎを減算した回転偏差ΔＮｅが求めら
れ、ステップｓ９に進む。
【００４２】ステップｓ９ではフェーズよりフェーズ
２（図２参照）への切換え条件が満たされるか否か判定
し、満たされないと、上述の始動開始条件が満たされて
いるかを判定するステップａ１２に進み、切換え条件が
満たされるとステップs１０に進む。
【００４３】ステップｓ９において、フェーズへの切
換え条件を判定する。ここでは回転偏差ΔＮｅが回転下
限値ΔＮｅ１（−１００ｒｐｍ：オーバーシュート時）
と回転上限値ΔＮｅ２（３０ｒｐｍ）の間にある。更
に、冷態状態用の目標点火時期（リタード時目標点火時
期）ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの差が所定値ΔＩ
ＧＴ１（１℃Ａ）以下になった後、Ｔα（０．１）秒経
過した状態にあるのを判定する。
【００４４】これに代えて、始動後Ｔ１秒を経過し、且
つ、回転偏差ΔＮｅが回転上限値ΔＮｅ２（３０ｒｐ
ｍ）未満で、且つ、冷態状態用の目標点火時期（リター
ド時目標点火時期）ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの
差が所定値ΔＩＧＴ１（１℃Ａ）未満の状態が所定時間
（適宜設定）Ｔα’経過した状態にあるのを判定しても
よい。以上、点火時期及び回転数が目標値側に収束する
ことでフェーズが完了し、フェーズへの切換え条件
が満たされ、ステップｓ１０に進む。
【００４５】図１０に示すフェーズサブルーチンのス
テップｂ１に達すると、フィードバック制御であった点
火時期回転数制御ｍ１をリセットし、今回の点火時期を
遅角時の目標値ＩＧＴｃに固定する。更に、ステップｂ
２では、フィードバック制御であった吸気量回転数制御
ｍ２をリセットし、最新のフェーズでの最終値である
ＥＴＶ１３の開度Ｐｏｂｊを今回のＥＴＶ開度として固
定する。
【００４６】ステップｂ３では、平均回転数Ｎｅｆを前
々回、前回、今回の各回転数データを用い、（Ｎｅ（ｎ
−２）＋Ｎｅ（ｎ−１）＋Ｎｅ（ｎ））／３として演算
する。更に、ステップａ１と同様に最新の目標回転数Ｎ
ｅｏ（水温相当）を求める。その上で、これらの内の大
側の値と実回転数Ｎｅ（ｎ）の偏差ΔＮｅを求める。な
お、これにより回転変動と、目標回転数Ｎｅｏ（水温相
当）を共に考慮した制御ができる。その上で、ここでの
偏差ΔＮｅ相当の点火変調ゲインδ（図示しないゲイン
マップで設定）を設定し、同ゲインを遅角時の目標点火
時期ＩＧＴｃに乗算して変調処理が成され、最新の目標
点火時期ＩＧＴ（＝ＩＧＴｃ×δ）が算出される。この
際、回転安定化を確保するため、進角１５℃Ａ、遅角−
２℃Ａの範囲の補正制限が設定され、メインルーチンに
リターンする。
【００４７】メインルーチンのステップｓ１１に達する
と、ここではフェーズの処理中か否か判定し、処理中
ではステップｓ１３側に、処理中でないとステップｓ１
５進む。ステップｓ１３では所定時間、ここでは０、３
秒の経過を待ち、その間はステップｓ１２に進み、経過
後はステップｓ１４のフェーズの制御に進む。
【００４８】図１１に示すフェーズサブルーチンのス
テップｃ１に達すると、今回の点火時期ＩＧＴを遅角時
目標値ＩＧＴｃに設定する。更に、ステップｃ２では、
ステップｂ３の制御処理と同様に、回転偏差ΔＮｅに基
づき最新の目標点火時期ＩＧＴ（＝ＩＧＴｃ×δ）が算
出され、同目標点火時期ＩＧＴに点火駆動処理がされ
る。
【００４９】ステップｃ３に達すると、クランク角セン
サ６からのクランク角信号Δθｃを基に、同値の時系列
データよりクランク軸５の回転角速度Δθｃを求め、更
に同値を微分して回転角加速度θａｃｃを算出する。次
いで、ステップｃ４で回転角加速度θａｃｃが所定値で
ある失火判定加速度Δθｃ１を下回るか否か判定し、ス
テップｃ５で現在のリタード処理では失火がない場合に
ステップｃ６に、現在のリタード処理では失火するとス
テップｃ７に進みリーン限界制御に進む。
【００５０】ここで失火することよりステップｃ７に達
すると、ステップａ４で求めていた空燃比のリーン化係
数（Ｋrfstr）の前回値Ｋrfstr（ｎ−１）を取込み、こ
れにリッチ化加算値β１を加算して今回のリーン化係数
Ｋrfstr（ｎ）を演算し、逆に、失火がないことよりス
テップｃ６に達すると、ステップａ４で求めていたリー
ン化係数の前回値Ｋrfstr（ｎ−１）よりリーン化減算
値β２を減算して今回のリーン化係数Ｋrfstr（ｎ）を
演算し、それぞれステップｃ８に進む。
【００５１】ステップｃ８ではステップｃ６、ｃ７の角
加速度リーン化係数（Ｋrfstr）にリーン化のための補
正係数γを乗算して燃料補正係数Ｋａｃｃを演算し、同
燃料補正係数Ｋａｃｃで修正した燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉ
ｎｊ）で燃料噴射弁８を駆動する。次いで、ステップｃ
９では空燃比リーン化時ＥＴＶ補正量ＥＴＶＬＥＡＮを
リーン化係数（Ｋrfstr）相当の値として設定する。
【００５２】次いで、ステップｃ１０に達すると、ここ
では目標回転数Ｎｅｏより実回転数Ｎｅｎを減算した回
転偏差ΔＮｅが求められる。ステップｃ１１に達する
と、回転偏差ΔＮｅを排除するに必要なＥＴＶ１３の開
度偏差修正値ΔＥＴＶＦＢを導出する。ここでは予め設
定される開度偏差修正値マップ（図示せず）より回転偏
差ΔＮｅに応じた増加修正値ΔＥＴＶＦＢｍａｐ（ΔＮ
ｅ）をＥＶＴ回転Ｆ／Ｂ補正値として演算し、ステップ
ｃ１２に進む。
【００５３】ステップｃ１２ではフェーズ突入時のＥ
ＴＶ１３の開度Ｐｏｂｊａにステップｃ９でのリーン化
時ＥＴＶ補正量ＥＴＶＬＥＡＮ（ｎ）とステップｃ１１
でのＥＶＴ回転Ｆ／Ｂ補正値ΔＥＴＶＦＢを加算して今
回のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊを演算し、メインルーチンにリ
ターンする。メインルーチンのステップｓ１５に達する
と、ここではフェーズの処理中か否か判定し、処理中
ではステップｓ１６側に、処理中でないとステップｓ１
８進む。
【００５４】ステップｓ１６ではフェーズよりフェー
ズ４（図２参照）への切換え条件が満たされるか否か判
定し、満たされないと始動開始条件が満たされているか
を判定するステップａ１２に、切換え条件が満たされる
とフェーズの処理を行うステップs１７に進む。ステ
ップｓ１６でのフェーズ４への切換え条件は、リーン化
係数（Ｋrfstr）が目標値（リーン化制限値：例えば１
５、５）となり、所定時間経過（０、３秒）したかを判
断する。ここで目標値はＮＯｘの排出量が増えない範囲
で、ＨＣの増加をも抑えることを考慮して、適宜設定さ
れる。
【００５５】図１２に示すフェーズサブルーチンのス
テップｄ１に達すると、ここでは点火制御をフェーズ３
のステップｃ１、ｃ２と同様に処理する。ステップｄ２
ではＥＴＶ１３の開度θｓ制御をフェーズのステップ
ｃ３以下の処理と同様に処理される。ステップｄ３では
ステップｃ６、ｃ７で求めた、リーン化係数（Ｋrfst
r）をリーン化制限値｛ここでは０、９５（Ａ／Ｆ：１
５、５）｝とし、燃料制御を行い、メインルーチンにリ
ターンする。
【００５６】メインルーチンのステップｓ１８に達する
と、ここではフェーズの処理中か否か判定し、処理中
でないとステップｓ１９に、処理中ではステップｓ１２
側に進む。ステップｓ１２では上述の始動開始条件が満
たされていると今回の制御を終了し、満たされていな
い、即ち、上述の始動開始条件を離脱しているとステッ
プｓ１９のフェーズの処理に進む。図１３に示すフェ
ーズ５サブルーチンのステップｅ１に達すると、ＥＴＶ
１３の開度制御を回転数フィードバック制御より通常制
御へ戻す。
【００５７】ステップｅ２では点火制御を空気量の動き
を模擬した行程毎の２段階テーリングで通常制御に戻
す。ステップｅ３では空燃比リーン化係数を１制御行程
毎に所定勾配で順次１、０側に戻し、メインルーチンに
戻る。メインルーチンのステップｓ２０に達すると、こ
こではフェーズの処理中か否か判定し、処理が終了し
ないとそのままこの回の制御を終了し、フェーズの処
理が終了ではステップｓ２１に達し、そこで始動開始条
件が成立した時点でオンされていた触媒昇温制御フラグ
ＦＬＧ１をリセットし、この回の制御を終了する。
【００５８】上述の様に、図１のアイドル回転数制御装
置は点火時期回転数制御ｍ１中において目標点火時期Ｉ
ＧＴに収束すると同時に目標回転数Ｎｅｏにも収束した
（ステップａ１乃至ａ１０）後で吸気量回転数制御ｍ２
（ステップａ１１乃至ａ１５）を実行するので、点火時
期と回転数が共に適切になってから吸気量回転数制御ｍ
２に移行させることができ、遅角された点火時期ＩＧＴ
ｃにより触媒昇温効果を効率良く発揮させながら吸気量
制御によりアイドル時の目標回転数Ｎｅｏを安定させる
ことができる。
【００５９】点火時期回転数制御ｍ１中は、目標回転数
Ｎｅｏに対する実回転数Ｎｅｎの高さに応じて点火時期
ＩＧＴを遅角すると同時に、冷態状態用の目標点火時期
ＩＧＴｃに対する実点火時期ＩＧＴｎの進角度合ΔＩＧ
Ｔに応じて始動直後開度（吸気スロットル開度）Ｐｏｂ
ｊｓを増大させるので（ステップａ１１乃至ａ１５）、
今後に予測される点火時期遅角量に応じて吸気スロット
ル開度を増大させることになるので、点火時期遅角によ
る出力低下を吸気量制御により応答性良く補償でき、安
定した運転状態を保ちながら点火時期を効果的に遅角で
きる。
【００６０】点火時期回転数制御ｍ１において、回転数
の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制御
し（ステップａ１０）、その後に回転数が安定してから
吸気量回転数制御ｍ２（ステップａ１２乃至ａ１５）を
実行するので、吸気量回転数制御ｍ２を安定した状態で
開始させることができ、点火時期遅角による触媒昇温効
果を効率良く発揮させながらアイドル時の目標回転数Ｎ
ｅｏを安定させることができる。
【００６１】点火時期回転数制御ｍ１を終了後に、機関
空燃比Ａ／Ｆをリーン化（フェーズの制御でステップ
ｃ２からｃ７）しながら、吸気量回転数制御ｍ２（ステ
ップｃ１０乃至ｃ１２）を実行するので、未燃燃料の排
出を効率良く抑制しながら、点火時期遅角による触媒昇
温効果も効率良く発揮させることができる。回転角速度
Δθｃが許容値以内となる範囲でリーン化しながら吸気
量回転数制御ｍ２に移行するので、未燃燃料の排出を効
率良く抑制しながら、点火時期遅角による触媒昇温効果
も効率良く発揮させることができる。
【００６２】吸気量回転数制御ｍ２中は、エンジン回転
数Ｎｅの変動量ΔＮｅに対応して該変動を抑制すべく点
火時期ＩＧＴを制御するとした場合（ステップａ５から
ステップａ１０）には、吸気量回転数制御ｍ２に加えて
エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅに対応して点火時期
ＩＧＴを制御するので、吸気量と点火時期とで効果的に
回転数Ｎｅを安定させることができるし、点火時期ＩＧ
Ｔを大きく変更させる必要がないので、点火時期遅角に
よる触媒昇温効果を効率良く発揮させることもできる。
【００６３】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、冷態始動時は先ず点火時期を遅角側に制御して機関
の回転数を目標回転数にフィードバック制御するので、
早期に排気温を上昇させて触媒装置の昇温を早めること
ができるし、応答性良く機関回転数を目標回転数に制御
でき機関回転数の吹き上がりを抑制して冷態始動時の未
燃燃料の排出も抑制できる。その後は、吸入空気量を制
御して機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御
するので、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く
発揮させながらアイドル回転数を安定させることができ
る。
【００６４】請求項２の発明は、目標点火時期に収束す
ると同時に目標回転数にも収束した後で吸気量回転数制
御を実行するので、点火時期と回転数が共に適切になっ
てから吸気量回転数制御に移行させることができ、遅角
された点火時期により触媒昇温効果を効率良く発揮させ
ながら吸気量制御によりアイドル回転数を安定させるこ
とができる。
【００６５】請求項３の発明は、今後に予測される点火
時期遅角量に応じて吸気スロットル開度を増大させるこ
とになるので、点火時期遅角による出力低下を吸気量制
御により応答性良く補償でき、安定した運転状態を保ち
ながら点火時期を効果的に遅角できる。
【００６６】請求項４の発明は、回転数が安定してから
吸気量回転数制御に移行するので、その後の吸気量回転
数制御を安定した状態で開始させることができ、点火時
期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらア
イドル回転数を安定させることができる。
【００６７】請求項５の発明は、機関空燃比をリーン化
しながら吸気量回転数制御を実行するので、未燃燃料の
排出を効率良く抑制しながら、点火時期遅角による触媒
昇温効果も効率良く発揮させることができる。
【００６８】請求項６の発明は、回転が変動しない範囲
で機関空燃比をリーン化しながら吸気量回転数制御に移
行するので、未燃燃料の排出を効率良く抑制できると同
時に触媒昇温効果を維持しながらアイドル回転数を安定
させることができる。
【００６９】請求項７の発明は、吸気量回転数制御に加
えて回転数の変動量に対応して点火時期を制御するの
で、吸気量と点火時期とで効果的に回転数を安定させる
ことができるし、点火時期を大きく変更させる必要がな
いので、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発
揮させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用された内燃機関のアイドル回転数
制御装置を装備したエンジン及び制御系の全体概略構成
図である。
【図２】図１のアイドル回転数制御装置の運転状態での
経時的変化特性線図である。
【図３】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−
始動後所定時間マップの特性線図である。
【図４】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−
目標回転数マップの特性線図である。
【図５】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−
リーン化係数マップの特性線図である。
【図６】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−
ＥＴＶ開度マップの特性線図である。
【図７】図１のアイドル回転数制御装置で用いるメイン
ルーチンの上部フローチャートである。
【図８】図１のアイドル回転数制御装置で用いるメイン
ルーチンの下部フローチャートである。
【図９】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェー
ズサブルーチンのフローチャートである。
【図１０】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェ
ーズサブルーチンのフローチャートである。
【図１１】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェ
ーズサブルーチンのフローチャートである。
【図１２】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェ
ーズサブルーチンのフローチャートである。フローチ
ャートである。
【図１３】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェ
ーズサブルーチンのフローチャートである。
【図１４】従来のアイドル回転数制御装置の運転状態で
の経時的変化特性線図である。
【符号の説明】
１ エンジン ２ コントローラ ８ 燃料噴射弁 ９ 点火プラグ １１ 点火回路 ２１ 触媒コンバータ ｍ１ 点火時期回転数制御 ｍ２ 吸気量回転数制御 Δθｃ クランク角情報 Ａ１ 燃料量制御部 Ａ２ 点火制御部 Ｄ（Ｔｉｎｊ） 燃料噴射出力 ＩＧＴ 点火時期 Ｎｅ エンジン回転数 Ｎｅｏ 目標エンジン回転数 Ｔｉｎｊ 燃料噴射量 Ｑａ 吸入空気量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 英夫 東京都港区芝五丁目33番８号・三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 前田 勝幸 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地16・三 菱自動車エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 塩田 聖二 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地16・三 菱自動車エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3G022 CA01 CA02 CA03 DA01 DA02 EA07 FA04 FA06 GA01 GA06 GA08 GA09 GA19 3G084 BA05 BA09 BA17 CA01 CA02 CA03 DA10 EA11 EB08 EB11 FA10 FA20 FA29 FA38 3G301 JA21 KA02 KA05 KA07 LA00 LA03 MA01 NA08 NC02 ND07 NE01 NE12 NE15 NE17 PA01Z PD04A PE02Z PE03Z PE08Z PF01Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気系に触媒装置が装着されアイドル運転
    時の回転数を目標回転数に制御する内燃機関のアイドル
    回転数制御装置において、 上記機関が冷態状態で始動された場合は、 上記機関の点火時期を遅角側に制御して上記機関の回転
    数を目標回転数にフィードバック制御する点火時期回転
    数制御を実行した後で、上記機関の吸入空気量を制御し
    て上記機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御
    する吸気量回転数制御を実行することを特徴とする内燃
    機関のアイドル回転数制御装置。
  2. 【請求項２】上記吸気量回転数制御は、上記点火時期回
    転数制御により冷態状態用の目標点火時期と実点火時期
    との差が所定値以下でかつ上記目標回転数と実回転数と
    の差が所定回転数以下になった後で実行されることを特
    徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御
    装置。
  3. 【請求項３】点火時期回転数制御中は、目標回転数に対
    する実回転数の高さに応じて点火時期を遅角すると同時
    に、冷態状態用の目標点火時期に対する実点火時期の進
    角度合に応じて吸気スロットル開度を増大させることを
    特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制
    御装置。
  4. 【請求項４】上記点火時期回転数制御を終了後に、回転
    数の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制
    御し、その後に上記吸気量回転数制御を実行することを
    特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制
    御装置。
  5. 【請求項５】上記吸気量回転数制御時に機関空燃比をリ
    ーン化することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の
    アイドル回転数制御装置。
  6. 【請求項６】上記吸気量回転数制御中に、回転角速度が
    許容値以内となる範囲で機関空燃比をリーン化すること
    を特徴とする請求項５記載の内燃機関のアイドル回転数
    制御装置。
  7. 【請求項７】上記吸気量回転数制御中は、回転数の変動
    量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制御するこ
    とを特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転
    数制御装置。
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