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技術 エンジンのアイドル回転学習制御装置

出願人 日産自動車株式会社株式会社日立ユニシアオートモティブ
発明者 加藤浩志柿ざき成章田村英之渡邊悟
出願日 1997年12月19日 (23年0ヶ月経過) 出願番号 1997-351663
公開日 1999年7月6日 (21年5ヶ月経過) 公開番号 1999-182304
状態 特許登録済
技術分野 絞り弁の制御および操作手段との関連機構等 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御
主要キーワード 流量面積 経時変化分 回転変動分 学習点 VOM 定常トルク 中間負荷 O2センサ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年7月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

組み付け完了当初でエンジン摺動部位がなじんでないことに伴って学習値が大きくなり過ぎることを回避する。

解決手段

学習許可条件成立したときフィードバック補正量に基づいて学習値を更新する(S4)。そして、要求アイドル空気量収束する前かどうかを判定し(S5)、要求アイドル空気量の収束前であることが判定されたとき学習値(このときの学習値は工場内での学習時の値)を減量修正する(S6)。

概要

背景

スロットル部にはEGRによる吹き返しなどに伴う汚れがスロットル部に堆積し、同じだけスロットルを開いても、徐々にではあるがスロットル開口面積が減少してゆくことから、この経時的に堆積した汚れ分に相当するアイドル空気量学習値を導入し、アイドル時に実際の回転数目標アイドル回転数に近づくようにエンジン吸入空気量をフィードバック制御しつつ、所定の学習条件成立したときアイドル空気量フィードバック補正量に基づいて上記のアイドル空気量学習値を更新するようにしたものがある。

概要

組み付け完了当初でエンジン摺動部位がなじんでないことに伴って学習値が大きくなり過ぎることを回避する。

学習許可条件が成立したときフィードバック補正量に基づいて学習値を更新する(S4)。そして、要求アイドル空気量収束する前かどうかを判定し(S5)、要求アイドル空気量の収束前であることが判定されたとき学習値(このときの学習値は工場内での学習時の値)を減量修正する(S6)。

目的

そこで本発明は、要求アイドル空気量が収束する前であるかどうかを判定し、要求アイドル空気量が収束する前は、要求アイドル空気量の収束前に得たアイドル空気量学習値を小さくなる側に修正することにより、組み付け完了当初でエンジン摺動部位がなじんでないことに伴って学習値が大きくなり過ぎることを回避することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

アクチュエータにより駆動されるスロットル弁と、アクセル開度エンジン回転数に応じたエンジントルク定常値が得られるスロットル開度基本値演算する手段と、前記スロットル弁部の開口面積経時変化分に対応する学習値を格納する手段と、アイドル回転数目標アイドル回転数と一致するようにフィードバック補正量を算出する手段と、このフィードバック補正量と前記学習値とで前記スロットル開度基本値を補正してスロットル開度指令値を求める手段と、このスロットル開度指令値を前記アクチュエータに与える手段と、学習許可条件成立したとき前記フィードバック補正量に基づいて前記学習値を更新する手段とを備えるエンジンアイドル回転学習制御装置において、車両組み付け完了直後に学習値の更新を行ったあとで要求アイドル空気量収束する前かどうかを判定する手段と、要求アイドル空気量の収束前であることが判定されたとき前記車両組み付け完了直後に更新した学習値を減量修正する手段とを設け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。

請求項2

車両組み付け完了時からのエンジン回転数または車速積算値所定値未満であるとき収束前であると判定することを特徴とする請求項1に記載のエンジンのアイドル回転学習制御装置。

請求項3

エンジン停止時、バッテリ交換時、エンジン制御用ECMの交換時のいずれかの場合に収束前であるかどうかの判定結果を保持することを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンのアイドル回転学習制御装置。

技術分野

0001

この発明はエンジンアイドル回転学習制御装置、詳しくはエンジンの吸気開口面積汚れ等によって経時的に変化する分を学習補正するものに関する。

背景技術

0002

スロットル部にはEGRによる吹き返しなどに伴う汚れがスロットル部に堆積し、同じだけスロットルを開いても、徐々にではあるがスロットル開口面積が減少してゆくことから、この経時的に堆積した汚れ分に相当するアイドル空気量学習値を導入し、アイドル時に実際の回転数目標アイドル回転数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つつ、所定の学習条件成立したときアイドル空気量フィードバック補正量に基づいて上記のアイドル空気量学習値を更新するようにしたものがある。

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、工場内で車両が組立ラインを出ると、エンジンが初めて運転された後にアイドル空気量学習値の初回の算出が行われ、その学習値エンジン停止後消失しないように記憶される。そしてこの初回の学習値の状態で工場より出荷される。

0004

この場合に、組み付け完了当初はエンジンの摺動部位がなじんでいない(初期フリクションが大きい)ので、同じアイドル回転を保つのに要求される空気量が大きい。そして、運転を続けるほど(組み付け完了当初からの回転数積算値DDNEが大きくなるほど)この要求アイドル空気量が急激に落ちてゆき、やがては一定値へと収束する。図3はこの経過を示したもので、同図にも示すように、工場内での学習時は要求アイドル空気量が収束する前であるため、この状態で算出した学習値は学習が進むにつれて小さくなる側へと変化してゆく。

0005

しかしながら、要求アイドル空気量が急激に減少するのに対して、学習値の更新速度はそれほど速くないため、実際のエンジン状態に追いつくのが遅れ、その間で学習値が過度に大きくなり(アイドル空気量が過多となり)、アイドル回転数のフィードバック制御中心がその学習値の誤差の分だけずれてしまうのである。

0006

そこで本発明は、要求アイドル空気量が収束する前であるかどうかを判定し、要求アイドル空気量が収束する前は、要求アイドル空気量の収束前に得たアイドル空気量学習値を小さくなる側に修正することにより、組み付け完了当初でエンジン摺動部位がなじんでないことに伴って学習値が大きくなり過ぎることを回避することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

第1の発明は、図6に示すように、アクチュエータ22により駆動されるスロットル弁21と、アクセル開度エンジン回転数に応じたエンジントルク定常値が得られるスロットル開度基本値演算する手段23と、前記スロットル弁部の開口面積経時変化分に対応する学習値を格納する手段24と、アイドル回転数が目標アイドル回転数と一致するようにフィードバック補正量を算出する手段25と、このフィードバック補正量と前記学習値とで前記スロットル開度基本値を補正してスロットル開度指令値を求める手段26と、このスロットル開度指令値を前記アクチュエータ22に与える手段27と、学習許可条件が成立したとき前記フィードバック補正量に基づいて前記学習値を更新する手段28とを備えるエンジンのアイドル回転学習制御装置において、車両組み付け完了直後に学習値の更新を行ったあとで要求アイドル空気量が収束する前かどうかを判定する手段29と、要求アイドル空気量の収束前であることが判定されたとき前記車両組み付け完了直後に更新した学習値を減量修正する手段30とを設けた。

0008

第2の発明では、第1の発明において車両組み付け完了時からのエンジン回転数または車速の積算値が所定値未満であるとき収束前であると判定する。

0009

第3の発明では、第1または第2の発明においてエンジン停止時、バッテリ交換時、エンジン制御用ECMの交換時のいずれかの場合に収束前であるかどうかの判定結果を保持する。

発明の効果

0010

第1の発明では、車両組み付け完了直後の学習時の要求アイドル空気量が出荷後より大きいことを考慮し、要求アイドル空気量が収束するまでの間は、アイドル空気量が収束する前に得ている学習値を減量修正することにしたので、要求アイドル空気量が収束するまでのあいだも学習値が過度に大きくなることがなく、したがってアイドル回転数のフィードバック制御中心が大きくずれてしまうことを回避できる。

0011

要求アイドル空気量が収束したエンジンでも、エンジン停止時、バッテリ交換時、エンジン制御用ECMの交換時などに収束前であるかどうかの判定結果が失われる事態が生じた後では、再び収束前であると判定されるあいだ学習値の減量修正によりアイドル空気量が不足してしまうことになるが、第3の発明では、収束前であるかどうかの判定結果が失われる事態が生じないようにしているので、判定結果が失われることによる誤学習を防止できる。

発明を実施するための最良の形態

0012

図1において、1はエンジン本体、2は吸気管、3はコントロールユニット11からの信号により駆動される電子制御スロットル装置(主にスロットル弁3Aとこれを駆動するステップモータ3Bからなる)である。

0013

コントロールユニット11では、アクセル開度センサ(図示しない)からの信号をアクセル開度相当値換算し、この値とそのときの回転数(エンジン回転数センサ12により検出)に応じたエンジントルク定常値を、所定のマップ検索することなどにより求め、この定常トルクが得られるスロットル開度基本値を演算し、このスロットル開度基本値をスロットル装置3のアクチュエータであるステップモータ3Bに与える。

0014

なお、スロットル弁3Aをバイパスする通路は設けられていないので、後述するアイドル回転数のフィードバック制御は、スロットル弁3Aを用いて実行することになる。

0015

こうしたスロットル装置3のほか、各気筒シリンダに直接的に臨んで設けられる燃料噴射弁4、頂面に点火プラグ5位置を考慮したキャビティの形成されるピストン6、スワールコントロールバルブ(図示しない)などから構成される筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンでは、アイドル時を含む低回転、低負荷領域などにおいて燃料圧縮行程の後半に噴射し、これにより圧縮上死点付近において、点火プラグ5近傍のキャビティに可燃混合気を形成し、点火プラグ5による点火に伴い燃料を成層燃焼させ、全体としては40を超える空燃比による超希薄燃焼を行う。

0016

また、エンジンの高負荷域では燃料を吸気行程で噴射し、燃料と空気の混合を早め、燃焼室全域均質的な混合気で満たし、理論空燃比付近の混合気による均質燃焼均質ストイキ燃焼)を行う。さらに、成層燃焼域と均質ストイキ燃焼域との間の中間負荷域において、成層燃焼よりも空燃比としては濃いが、理論空燃比よりは薄い希薄燃焼均質リーン燃焼)を行い、この均質リーン燃焼時には吸気行程と圧縮行程の2回に分けて燃料を噴射する。

0017

なお、12はクランク角センサ、13はエアフローメータ、14は水温センサ、15はO2センサ、16はスロットルセンサである。

0018

さて、スロットル部にはEGRによる吹き返しなどに伴う汚れが堆積し、同じだけスロットルを開いても、経時的にスロットル開口面積が減少してゆくことから、この経時的に堆積した汚れ分に相当するアイドル空気量学習値を導入し、このアイドル空気量学習値を上記のスロットル開度基本値に加算した値をスロットル開度指令値とする一方で、アイドル時に実際の回転数が目標アイドル回転数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つつ、所定の学習許可条件が成立したときアイドル空気量のフィードバック補正量に基づいて上記のアイドル空気量学習値を更新するものがある。

0019

こうした従来のアイドル空気量の学習制御をそのまま上記の筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンに適用したとき、成層燃焼の状態でアイドル空気量学習値が更新されことになる。

0020

しかしながら、成層燃焼時は、均質ストイキ燃焼時に比べてエンジンの要求空気量が多く、したがって全体の吸入空気量に対して汚れによるアイドル空気量の減少分が占める割合が小さくなるため、成層燃焼時にアイドル空気量学習値を更新したのでは、学習値の精度が低下する。

0021

このため、先願装置(特願平9−179681号参照)では、学習許可条件が成立したとき成層燃焼より均質ストイキ燃焼に強制的に切換えた状態で学習を行わせている。先願装置によれば、均質ストイキ燃焼に切換えた状態では、汚れ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が従来と同様に大きくなり、これによって学習値の精度を落とすことが避けられるのである。

0022

さて、工場内で車両が組立ラインを出ると、エンジンが初めて運転された後に初回のアイドル空気量学習値の算出が行われ、その学習値がエンジン停止後も消失しないように記憶される。そしてこの初回の学習値の状態で工場より出荷される。

0023

この場合に、組み付け完了当初はエンジンの摺動部位がなじんでいない(初期フリクションが大きい)ので、同じアイドル回転を保つのに要求される空気量が大きく、運転を続けるほどに、この要求アイドル空気量が急激に落ちてゆき、やがては一定値へと収束するのであるが(図3参照)、要求アイドル空気量が急激に減少するのに対して、学習値の更新速度はそれほど速くないため、実際のエンジン状態に追いつくのが遅れ、その間で学習値が過度に大きくなり(アイドル空気量が過多となり)、アイドル回転数のフィードバック制御中心がその学習値の誤差の分だけずれてしまう。

0024

これに対処するため本発明の第1実施形態では、組み付け完了当初からの回転数の積算値ADDNE(または車速)の積算値が所定値未満の場合は、要求アイドル空気量が収束前にあると判断し、やがては要求アイドル空気量がもっと小さな値に落ち着くものと予測して、要求アイドル空気量の収束前に得たアイドル空気量学習値を小さくなる側に修正する。

0025

コントロールユニット11で実行されるこの制御内容図2にしたがって説明する。

0026

図2はアイドル回転学習開度TDTVOを算出するためのもので、一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。

0027

テップ1では定常状態かどうかをみる。次の条件、〈1〉回転数NEが所定の範囲にあること、〈2〉補機類等の負荷変動がないこと、〈3〉車速がゼロであることの全てを満たすとき、定常状態であると判断し、ステップ2に進み、均質ストイキ燃焼要求フラグを “1” にセットする(つまり均質ストイキ燃焼を要求する)。

0028

この要求フラグを受けて前回ジョブで均質ストイキ燃焼に切換えられてないとき、成層燃焼から均質ストイキ燃焼へと切換えられる。

0029

ステップ3では学習許可条件が成立しているかどうかみる。ここで、学習許可条件には、〈4〉アイドル状態であること、〈5〉車速がゼロであること、〈6〉ヒータファンスイッチエアコンスイッチ電気負荷スイッチがすべてOFFであることなどがあり、これらの全てを満たすときが学習許可条件の成立時である。

0030

学習許可条件の成立時は、ステップ4に進み、アイドル空気量学習値QTASEEP1を算出する。詳細には、アイドル回転数のフィードバック制御により、実際の回転数NEと目標アイドル回転数NSETとの差分に応じてアイドル空気量のフィードバック補正量を求めているが、このアイドル空気量のフィードバック補正量を所定数サンプリングしたタイミングで、それら所定数のフィードバック補正量の平均値を計算し、その平均値と、その平均値を計算したタイミングでのアイドル空気量学習値との加重平均値を新たなアイドル空気量学習値として更新する。このアイドル空気量学習値QTASEEP1は、たとえばエンジン停止時にメモリ(たとえばフラッシュメモリ)に保存する。

0031

ここで、先願装置(先願装置では、ステップ1の定常状態の判定がなく、ステップ3の学習許可条件の判定が最初にきて、その後にステップ2のストイキ要求が続く)と相違して、ステップ1、2、3の並びとした点は、本願とほぼ同時期に提出した別出願によりすでに開示している。本願発明とは直接関係しないので、簡単に説明すると、均質ストイキ燃焼への切換に伴って回転変動が生じたとき、上記の 〈1〉 が成立しなくなって(つまり定常状態でなくなる)、ステップ2以降を飛ばすことになる(つまり学習許可条件が成立していても学習値の更新が行われない)。そして、切換に伴う回転変動がなくなった時点で再びステップ2以降に進むことになり、学習許可条件が成立していれば、学習値の更新が行われる。

0032

このように、上記別出願の発明では学習許可条件が成立しているかどうかをみる前に定常状態かどうかをまず判定し、定常状態であるときに均質ストイキ要求を指令し、その後に学習許可条件が成立しているかどうかをみるようにしたので、均質ストイキ燃焼への切換に伴う回転変動分が学習値に含まれることがなく、これによって学習バラツキを低減することができる。

0033

ステップ5では工場内の組立ラインでの車両の組み付け完了時からのエンジン回転数NEの積算値ADDNEと所定値GRNEを比較する。回転数積算値ADDNEが所定値GRNE未満であれば、ステップ6に進んで、アイドル空気量学習値QTASEEP1からオフセット量TASOFS(一定値)を差し引いた値を改めてアイドル空気量学習値QTASEEPとすることにより、アイドル空気量学習値を修正する。回転数積算値ADDNEが所定値GRNE以上であるときは、ステップ5よりステップ7に進み、アイドル空気量学習値の修正を行わない(QTASEEP1=QTASEEP1)。

0034

ここで、要求アイドル空気量が収束する前であるかどうかを判定するための判定値をアイドル空気量についてGRNEとすれば、このGRNEは図3に示したように、要求アイドル空気量が収束した後のアイドル空気量Q0よりも少し大きな値であり(QAGRNとQ0との差が許容値)、この判定値GRNEに対する回転数積算値ADDNEが上記の所定値GRNEである。これより、ADDNE< GRNEであるときは、組み付け完了当初でエンジンの摺動部位がなじんでおらず、したがって要求アイドル空気量が収束する前であると、またADDNE≧ GRNEになると、エンジンの摺動部位がなじんだ(要求アイドル空気量が収束した)と判断するのである。なお、要求アイドル空気量が収束したかどうかの判定に用いるパラメータは、ADDNEに限られるものでなく、組み付け完了当初からの車速の積算値でもかまわない。

0035

このようにしてアイドル空気量学習値を修正した後は、この修正後のアイドル空気量学習値QTASEEPに対して、ステップ8において流量面積変換係数CCONVA#を乗算することによりスロットル開口面積学習値ATASLNへと変換する。

0036

さらにステップ9ではこのスロットル開口面積学習値ATASLNを所定のテーブルを用いてスロットル開度に換算する。

0037

このスロットル開度への換算方法についても上記の別出願によりすでに開示している。この換算方法そのものは本願発明と関係しないので、図4を参照して簡単に説明すると、図4において、図示の曲線初期状態での流量特性である。

0038

学習値の更新時のスロットル開度をTVOMとすると、このTVOMから垂直に立ち上げた直線と曲線との交点のスロットル開口面積(つまり学習値更新時のスロットル開口面積)AAMを得る。

0039

学習値更新時のスロットル開口面積AAMからATASLNだけ差し引いた値を初期相当開口面積AAIとして求める。

0040

この初期相当開口面積AAIより水平に引いた直線と曲線との交点のスロットル開度を初期相当スロットル開度TVOIとして求める。

0041

TVOMからTVOIを差し引いた値がスロットル開口面積学習値ATASLNに対応するスロットル開度であり、これをアイドル回転学習開度TASDTVOとして求める。

0042

このようにして求めたアイドル回転学習開度TDTVOは、アクセル開度と回転数に応じて定まる上記のスロットル開度基本値に加算することで、最終的なスロットル開度指令値を得る。

0043

従来装置における学習値による補正方法図5中段のように破線特性を上方に平行移動させるものであったのに対して、上記別出願での学習値による補正方法は、図5下段に示したように、破線特性を左方向に平行移動させるものである。言い換えると、従来装置が空気量(つまり開口面積)を補正する方式であるのに対して、上記別出願はスロットル開度を補正する方式となる。従来装置と上記別出願を比較すれば、上記別出願のほうが、A点(学習点)より離れても、初期状態での流量からのズレが小さく抑えられているのがわかる。なお、図5イメージ図である。

0044

ここで、本実施形態の作用を説明する。

0045

本実施形態では、組み付け完了当初からの回転数の積算値ADDNE(または車速)の積算値と所定値との比較により要求アイドル空気量が収束する前にあるかどうかを判定し、要求アイドル空気量が収束するまでの間は、アイドル空気量が収束する前に得ている学習値を減量修正することにしたので、要求アイドル空気量が収束するまでのあいだも学習値が過度に大きくなることがなく、したがってアイドル回転数のフィードバック制御中心が大きくずれてしまうことが避けられる。

0046

ところで、要求アイドル空気量が収束したエンジンでも、エンジン停止時、バッテリ交換時、コントロールユニット(エンジン制御用ECM)の交換時などに収束前であるか、収束後であるかといった判定結果が失われる事態が生じた後では、再び収束前であると判定されるあいだ学習値の減量修正によりアイドル空気量が不足してしまうことになる。そこで、収束前であるか、収束後であるかといった判定結果が失われる事態が生じないようにその判定結果をたとえば不揮発性メモリ(たとえばフラッシュメモリ)に記憶させておくことで、判定結果が失われることによる誤学習を防止できる。

0047

図2においてステップ5、6、7の部分は、先願装置だけでなく従来装置に対してもそのまま適用できることはいうまでもない。

図面の簡単な説明

0048

図1第1実施形態の制御システム図である。
図2アイドル回転学習開度TDTVOの演算を説明するためのフローチャートである。
図3回転数積算値ADDNEに対する要求アイドル空気量の特性図である。
図4スロットル開口面積学習値ATASLNをスロットル開度へと換算する手順を説明するための特性図である。
図5スロットル開度に対する流量特性の変化を示す特性図である。
図6第1の発明のクレーム対応図である。

--

0049

3スロットル装置
4燃料噴射弁
11 コントロールユニット

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