JPH11182302A - 電制スロットル式内燃機関のアイドル回転学習制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スロットル弁開度制御を安定化する。 【解決手段】機関運転条件に基づいて目標空気量を演算
し（Ｓ１) 、該目標空気量をスロットル弁の目標開口面
積ＡＡに換算した後（Ｓ２) 、スロットル弁の全閉時に
学習された目標開口面積の補正分ＡＴＡＳＬＮを目標開
度補正分ＴＡＳＤＴＶＯ１に換算し（Ｓ３→Ｓ４) 、該
換算された目標開度補正分ＴＡＳＤＴＶＯ１をリミット
値ＤＴＶＯＭＸと比較し、該リミット値ＤＴＶＯＭＸを
超えないように規制した後（Ｓ５〜Ｓ７) 、前記目標開
口面積ＡＡをスロットル弁の目標開度ＴＤＴＶＯに換算
し（Ｓ８) 、該目標開度ＴＤＴＶＯと前記リミット値で
規制後の目標開度補正分ＴＡＳＤＴＶＯとで最終的な目
標開度ＴＧＴＶＯを算出し（Ｓ９) 、該目標開度ＴＧＴ
ＶＯとなるようにスロットル弁開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電制スロットル式内
燃機関のアイドル回転学習制御装置に関し、詳しくは、
スロットル弁の開度を電子制御する電制スロットルシス
テムを備えた内燃機関において、アイドル回転速度の制
御を前記スロットル弁の開度制御によって行う装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、スロットル弁をモータなどの
アクチュエータによって開閉駆動するよう構成する一
方、アクセル操作量等に基づいて目標空気量を設定し、
該目標空気量が得られる開度にスロットル弁の開度を電
子制御するよう構成された電制スロットルシステムが知
られている。

【０００３】また、機関のアイドル運転時に、機関回転
速度が目標アイドル回転速度に近づくように機関の吸入
空気量をフィードバック制御する一方、所定の学習条件
が成立しているときに、前記フィードバック補正による
空気量分を、吸気系の汚れや詰まりによる経時的な開口
面積の減少変化分として学習し、該学習値に基づいて吸
入空気量を補正する構成が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スロットル
弁の開度と開口面積の関係は非線形であるため、前記の
ように開口面積によって学習した学習値に基づいて目標
開口面積を補正し、該補正された目標開口面積を目標開
度に変換してスロットル弁の制御を行うことが一般に行
われている。しかし、学習時は、詰まり等によるスロッ
トル弁開度の変化分を、当該アイドル運転時におけるス
ロットル弁の目標開度に対する補正分として別個に求め
てスロットル弁開度制御に反映させた方が精度上好まし
いことが明らかになった。この場合、目標開口面積の学
習による補正分を目標開度の補正分に変換する必要があ
るが、該変換された目標開度の補正分（スロットル弁の
詰まりを補正する正の値) がバグ等によって大きな値と
なってしまうと、回転上昇を発生してドライバに不快感
を与え燃費の悪化にもつながる。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電制スロットルシステムを備え、スロットル弁開
度の電子制御によって目標アイドル回転速度を得る構成
の内燃機関において、前記学習時の誤動作による悪影響
を無くしたアイドル回転学習制御装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、図１に示すように、機関の運転条件に応じて
スロットル弁の目標開口面積に応じた目標開度を設定
し、該目標開度になるようにスロットル弁をアクチュエ
ータで開閉する電制スロットルシステムを備えた電制ス
ロットル式内燃機関において、機関のアイドル運転時
に、機関回転速度を目標アイドル回転速度に近づけるよ
うにスロットル弁の目標開口面積をフィードバック制御
するアイドル回転フィードバック制御手段と、所定の学
習条件が成立しているときに、前記アイドル回転フィー
ドバック制御手段による目標開口面積の補正分を学習す
るアイドル回転学習手段と、該アイドル回転学習手段で
学習された目標開口面積の補正分を、当該アイドル運転
時におけるスロットル弁の目標開度の補正分に変換する
学習値変換手段と、前記学習値変換手段で変換された目
標開度の補正分を所定の上限値以下に規制するリミット
手段と、前記学習を行っているアイドル運転時に、スロ
ットル弁の目標開口面積に応じた目標開度を、前記所定
の上限値以下に規制された目標開度の補正分によって補
正して設定する学習補正手段と、を含んで構成されたこ
とを特徴とする。

【０００７】かかる構成によると、目標アイドル回転速
度を得るべくスロットル弁の目標開口面積をフィードバ
ック補正し、該フィードバック補正により補正された目
標開口面積の補正分を、所定の学習条件が成立している
ときに、吸気系の汚れ，詰まりによる開口面積の減少変
化分として学習する。そして、該学習された目標開口面
積の補正分を当該アイドル運転時におけるスロットル弁
の目標開度の補正分に変換し、この値を所定の上限値以
下に規制する。つまりバグ等の誤動作により目標開度の
補正分が上限値を超える大きい値になった場合には、該
上限値に規制する。

【０００８】このようにして上限値以下に規制された目
標開度の補正分によって補正した目標開度となるように
スロットル弁開度が制御されるので、不自然な回転上昇
を防止してドライバへの不快感を回避できる。また、請
求項２に係る発明は、前記学習値変換手段は、スロット
ル弁の開度と開口面積との関係から、学習時のスロット
ル弁開度ＴＶＯ１に対する開口面積ＡＡＭを求め、該開
口面積ＡＡＭを前記学習された目標開口面積の補正分Ａ
ＴＡＳＬＮによって補正した開口面積に対するスロット
ル弁開度ＴＶＯＭを求め、該スロットル弁開度ＴＶＯＭ
と前記現在のスロットル弁開度ＴＶＯ１との差を目標開
度の補正分として求めることを特徴とする。

【０００９】かかる構成によると、学習中のスロットル
弁開度ＴＶＯ１を基準にして汚れや詰まりによるスロッ
トル弁の開度変化分に応じた目標開度の補正分を高精度
に検出することができる。また、請求項３に係る発明
は、前記学習を行うアイドル運転時以外の機関運転時
は、スロットル弁の目標開口面積を前記目標開口面積の
補正分で補正した後、目標開度に変換して目標開度を設
定することを特徴とする。

【００１０】学習時以外は、スロットル弁の開口面積と
開度との関係が非線形であり、目標開口面積が変化する
ので、該目標開口面積を目標開口面積の補正分で補正し
た後、目標開度に変換することにより、高精度に目標開
度を設定することができる。

【００１１】

【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内燃機関のシステム
構成図であり、この図２に示す内燃機関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機関
（直噴式火花点火機関）である。

【００１２】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。

【００１３】一方、機関の吸入空気量を計量するスロッ
トル弁８を、コントロールユニット３で制御されるモー
タ13によって開閉駆動する電制スロットルシステムが備
えられている。前記コントロールユニット３には、燃料
噴射制御，点火時期制御，スロットル開度制御等のため
に各種センサから検出信号が入力される。

【００１４】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，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1
1，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，車速を検出する車速センサ
14，変速機のニュートラル状態を検出するニュートラル
スイッチ15，電気負荷スイッチ16，アクセル開度センサ
17などが設けられている。

【００１５】ここで、前記コントロールユニット３は、
目標の出力トルク及び機関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。

【００１６】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
燃焼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、
成層燃焼モードでは、均質リーン燃焼時よりも更にリー
ンに制御される。

【００１７】また、コントロールユニット３は、図３に
示すようにして、前記スロットル弁８の開度を電子制御
する。ステップ１では、アクセル開度，機関回転速度Ｎ
ｅ，目標当量比等に基づいて目標空気量を演算する。こ
の目標空気量の演算には、基準目標空気量の演算、及
び、該基準目標空気量の補正による最終的な目標空気量
の設定を含むものとする。

【００１８】ステップ２では、前記目標空気量を、スロ
ットル弁の目標開口面積ＡＡに換算する。ステップ３で
は、スロットル弁８の汚れ等による開度の減少を目標開
口面積の補正分として学習する学習を実行中か否かを判
定する。該学習については後述する。

【００１９】学習中であると判定されたときは、ステッ
プ４へ進み、該学習された目標開口面積の補正分ＡＴＡ
ＳＬＮを次のようにして当該アイドル運転時のスロット
ル弁の目標開度の補正分ＴＡＳＤＴＶＯ１を算出する。
まず、図４に示すように現在のスロットル弁開度（最新
の目標開度ＴＧＴＶＯ又はスロットルセンサで検出した
開度) ＴＶＯＭを、スロットル弁の開口面積ＡＡＭに変
換する。

【００２０】次に、前記開口面積ＡＡＭから前記目標開
口面積の補正分ＡＴＡＳＬＮを差し引いた開口面積ＡＡ
Ｉを算出する。前記開口面積ＡＡＩをスロットル弁開度
ＴＶＯ１に変換する。最後に、前記現在の前記スロット
ル弁開度ＴＶＯＭから前記スロットル弁開度ＴＶＯ１を
差し引いた値を、目標開度の補正分ＴＡＳＤＴＶＯ１と
して算出する。

【００２１】ステップ５では、前記目標開度の補正分Ｔ
ＡＳＤＴＶＯ１を、設定された上限値ＤＴＶＯＭＸと比
較する。そして、ＴＡＳＤＴＶＯ１≧ＤＴＶＯＭＸと判
定されたときは、ステップ６へ進んで上限値ＤＴＶＯＭ
Ｘを目標開度の補正分ＴＡＳＤＴＶＯとして設定し、Ｔ
ＡＳＤＴＶＯ１＜ＤＴＶＯＭＸと判定されたときは、ス
テップ７へ進んでステップ４で算出したＴＡＳＤＴＶＯ
１をそのまま目標開度の補正分ＴＡＳＤＴＶＯとして設
定する。即ち、目標開度の補正分ＴＡＳＤＴＶＯが上限
値ＤＴＶＯＭＸ以下に規制される。

【００２２】ステップ８では、前記ステップ２で算出さ
れたスロットル弁の目標開口面積ＡＡを、スロットル弁
の目標開度ＴＤＴＶＯに変換する。ステップ９では、前
記スロットル弁の目標開度ＴＤＴＶＯに前記目標開度の
補正分ＴＡＳＤＴＶＯを加算して最終的な目標開度ＴＧ
ＴＶＯを算出する。ステップ10では、スロットルセンサ
９で検出される実際の開度が前記目標開度ＴＧＴＶＯに
一致するように、モータ13をフィードバック制御する。

【００２３】また、ステップ３で学習中でないと判定さ
れた場合はステップ11へ進んで前記ステップ２で算出さ
れたスロットル弁の目標開口面積ＡＡに目標開口面積の
補正分ＡＴＡＳＬＮを加算し、ステップ12へ進んで該加
算された目標開口面積を目標開度ＴＧＴＶＯに変換した
後ステップ10へ進み、モータ13をフィードバック制御す
る。

【００２４】このように、学習時は、詰まり等によるス
ロットル弁開度の変化分を当該アイドル運転時における
スロットル弁の目標開度に対する補正分として別個に求
めてスロットル弁開度制御に反映させることにより、高
精度な制御を行うことができる。そして、この場合、目
標学習中に目標開口面積の補正分を目標開度の補正分に
換算した値がバグ等の誤動作により大きい値になった場
合でも、該目標開度の補正分を上限値以下に規制するこ
とにより、不自然な回転上昇が防止され、ドライバへの
不快感を防止できる。

【００２５】次に、前記スロットル弁８の汚れ等による
開度の減少を目標開口面積の補正分として学習する学習
について説明する。コントロールユニット３は、アイド
ル運転時に、機関回転速度が目標アイドル回転速度に近
づくようにフィードバック補正空気量ＱＦＢＩ（リット
ル／min)を積分制御によって設定し、該フィードバック
補正空気量ＱＦＢＩによって前記目標空気量（基準目標
空気量）を補正する。かかるコントロールユニット３の
機能がアイドル回転フィードバック制御手段に相当す
る。

【００２６】そして、前記アイドル回転フィードバック
制御中に、前記スロットル弁８の汚れ等による開度の減
少を目標開口面積の補正分として学習する。かかる学習
の様子を図５に従って説明する。ステップ21では、学習
条件が成立しているか否かを判定する。学習条件として
は、前記アイドル回転のフィードバック制御中であっ
て、かつ、完暖・ニュートラル状態、かつ、電気負荷，
エアコン負荷等の負荷が投入されていない無負荷状態で
あることを条件とする。

【００２７】学習条件が成立している場合はステップ22
以降へ進んで学習を行う。学習は、まず、ステップ22で
前記フィードバック補正空気量ＱＦＢＩを一定時間毎に
サンプリングし、ステップ23で該サンプリングした空気
量ＱＦＢＩの平均値ＱＦＢＩＡＶを演算する。ステップ
24では、それまでの空気量学習補正値ＩＳＣＬＲＣと前
記平均値ＱＦＢＩＡＶとを加重平均し、該加重平均値を
新たな空気量学習補正値ＩＳＣＬＲＣとして更新記憶す
る。

【００２８】ステップ25では、前記空気量学習補正値Ｉ
ＳＣＬＲＣを、前記学習条件の下で流量をスロットル開
口面積に換算する係数に基づいて、開口面積の補正分Ａ
ＴＡＳＬＮに変換する。但し、該開口面積の補正分ＡＴ
ＡＳＬＮは、所定の上限値内に制限する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の基本構成を示すブロック
図。

【図２】実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。

【図３】実施の形態におけるスロットル開度制御ルーチ
ンを示すフローチャート。

【図４】実施の形態における目標開口面積の補正分を目
標開度の補正分に換算する様子を示す図。

【図５】実施の形態におけるアイドル学習制御ルーチン
を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ３ コントロールユニット 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 13 モータ 14 車速センサ 15 ニュートラルスイッチ 16 電気負荷スイッチ 17 アクセル開度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿崎 成章 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の運転条件に応じてスロットル弁の目
   標開口面積に応じた目標開度を設定し、該目標開度にな
   るようにスロットル弁をアクチュエータで開閉する電制
   スロットルシステムを備えた電制スロットル式内燃機関
   において、 機関のアイドル運転時に、機関回転速度を目標アイドル
   回転速度に近づけるようにスロットル弁の目標開口面積
   をフィードバック制御するアイドル回転フィードバック
   制御手段と、 所定の学習条件が成立しているときに、前記アイドル回
   転フィードバック制御手段による目標開口面積の補正分
   を学習するアイドル回転学習手段と、 該アイドル回転学習手段で学習された目標開口面積の補
   正分を、当該アイドル運転時におけるスロットル弁の目
   標開度の補正分に変換する学習値変換手段と、 前記学習値変換手段で変換された目標開度の補正分を所
   定の上限値以下に規制するリミット手段と、 前記学習を行っているアイドル運転時に、スロットル弁
   の目標開口面積に応じた目標開度を、前記所定の上限値
   以下に規制された目標開度の補正分によって補正して設
   定する学習補正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする電制スロットル式
   内燃機関のアイドル回転学習制御装置。
2. 【請求項２】前記学習値変換手段は、スロットル弁の開
   度と開口面積との関係から、学習時のスロットル弁開度
   ＴＶＯ１に対する開口面積ＡＡＭを求め、該開口面積Ａ
   ＡＭを前記学習された目標開口面積の補正分ＡＴＡＳＬ
   Ｎによって補正した開口面積に対するスロットル弁開度
   ＴＶＯＭを求め、該スロットル弁開度ＴＶＯＭと前記現
   在のスロットル弁開度ＴＶＯ１との差を目標開度の補正
   分として求めることを特徴とする請求項１に記載の電制
   スロットル式内燃機関のアイドル回転学習制御装置。
3. 【請求項３】前記学習を行うアイドル運転時以外の機関
   運転時は、スロットル弁の目標開口面積を前記目標開口
   面積の補正分で補正した後、目標開度に変換して目標開
   度を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の電制スロットル式内燃機関のアイドル回転学習制
   御装置。