エンジンの制御装置
【課題】アイドルストップ期間中のスロットル動作応答を迅速にして、エンジンの再始動時間を短縮する。
【解決手段】エンジン冷却水温、車速、ブレーキ情報等を入力し、ＩＳＳの実施判定を行うＩＳＳ判定手段５と、ＩＳＳ制御期間中の目標開度を設定する目標開度設定手段６から成るＩＳＳ制御部３、ＩＳＳ制御期間中は、スロットル開度フィードバック制御演算で用いられる比例ゲインをＩＳＳ制御期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正する比例ゲイン補正係数演算手段９と、補正された比例ゲインを含めた制御ゲインを用いて目標開度と実開度の開度偏差に基づきスロットル開度フィードバック制御演算を行うスロットル開度フィードバック制御手段７と、スロットル開度フィードバック制御手段７から出力される操作量に比例した電圧をモータ２０へ出力するＰＷＭ駆動手段８から成るスロットル制御部４を備えたエンジンの制御装置。
【解決手段】エンジン冷却水温、車速、ブレーキ情報等を入力し、ＩＳＳの実施判定を行うＩＳＳ判定手段５と、ＩＳＳ制御期間中の目標開度を設定する目標開度設定手段６から成るＩＳＳ制御部３、ＩＳＳ制御期間中は、スロットル開度フィードバック制御演算で用いられる比例ゲインをＩＳＳ制御期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正する比例ゲイン補正係数演算手段９と、補正された比例ゲインを含めた制御ゲインを用いて目標開度と実開度の開度偏差に基づきスロットル開度フィードバック制御演算を行うスロットル開度フィードバック制御手段７と、スロットル開度フィードバック制御手段７から出力される操作量に比例した電圧をモータ２０へ出力するＰＷＭ駆動手段８から成るスロットル制御部４を備えたエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンのアイドルストップ・スタート（以下、ＩＳＳとも称す。）期間中のスロットル応答動作を迅速にするとともに、エンジンの再始動時間を短縮するエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アイドルストップ車両のエンジンの再始動時間を短縮するために、スタータモータの駆動トルクを大きくして始動時間を短縮したり、吸気管に設置されたスロットルバルブによる吸気抵抗（ポンピングロス）を小さくするため、エンジンの再始動時にスロットル開度を通常のアイドル運転時のスロットル開度より開き側に設定して始動時間を短縮する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されたエンジンの吸気制御装置には、エンジン始動時にスロットル開度をアイドル運転時のスロットル開度より大きい第１開度に設定してクランキングを開始し、１回目の圧縮工程の終了後にスロットル開度を第１開度より小さい第２開度に設定してクランキングを行うことが記載されている。
【０００４】
この特許文献１に開示された従来の装置によれば、エンジン始動時の吸気抵抗を小さくして１回目の乗り越しトルクを低減することができると共に、圧縮工程の気筒における圧縮抵抗を小さくして平均クランキングトルクを低減することができ、スタータモータやバッテリーなどの小型化を図ることができるとされている。
【０００５】
また、特許文献２に開示された車両用エンジンの制御装置には、機関の運転条件に応じてスロットル弁を目標開度になるように電動アクチュエータで開閉する電制スロットルシステムと、停車時に機関のアイドル運転を強制的に停止し、該停止後のアクセル操作により電動機を駆動させて機関を再始動して車両を発進させるアイドルストップ・再始動システムと、を備えた車両用エンジンにおいて、電制スロットルシステムを、スロットル弁の弁軸に連結されたレバーを電動アクチュエータで駆動してスロットル弁の開度を制御するように構成する一方、前記レバーの両側に２つのスプリングを連結し、電制スロットルシステムの電源ＯＦＦ時のスロットル弁の開度位置を、前記２つのスプリングの付勢力がバランスする位置で、機関の再始動に必要な空気量を機関に供給する開度に設定する再始動時開度設定手段と、機関の強制的な停止後、スロットル弁の開度を漸減し、設定時間の経過後に、電制スロットルシステムの電源をＯＦＦとする電源シャットオフ手段と、を含んで構成していることが記載されている。
【０００６】
この特許文献２に開示された従来の装置によれば、停車時にアイドル運転を強制的に停止した後、設定時間経過後に電制スロットルシステムの電源をＯＦＦにしてスロットル弁の開度を機械的に機関再始動に必要な開度に設定し、アクセル操作して再発進条件が成立すると、電動機が駆動されてクランキングと共に燃料噴射が再開されて機関が再始動され
、完爆後スロットル弁の開度をアクセル操作量に応じた目標開度に徐々に近づける制御が行われる。これにより、機関停止状態でのバッテリ過放電を防止でき、燃費も向上する。
【０００７】
また、特許文献３に開示された内燃機関のスロットル制御装置には、スロットルバルブの作動状態に応じて制御ゲインを切り換えるスロットル制御装置において、制御ゲインの切り換え直後に生じるスロットル開度の変動を抑制して内燃機関を常に安定して運転できるようにすることが記載されている。
【０００８】
この特許文献３に開示された従来の装置によれば、スロットルバルブの実開度であるセンサ値と、その目標開度である指令値との偏差が零になるように、バルブ開閉用のＤＣモータをフィードバック制御する装置において、偏差が所定範囲（±２°）内であれば定常状態を、そうでなければ過渡状態を、それぞれ判定して、各状態毎に使用する制御ゲイン（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ）を切り換えることにより、制御の応答性と安定性を両立する。また、定常状態判定時には、制御ゲインをゆっくりと変化させて、スロットル開度が指令値からオーバーシュートするのを防止し、逆に過渡状態判定時には、制御ゲインを速やかに変化させて、過渡時の応答性を確保する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２７５５０号公報
【特許文献２】特許第３９７８９５９号公報
【特許文献３】特開平１０−４７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示された従来のエンジンの吸気制御装置を用いて、アイドルストップ・スタート期間中のエンジンの再始動を行う場合、エンジン再始動時のスロットル開度をアイドル運転時のスロットル開度より大きい第１開度を目標開度値として設定し、スロットル開度フィードバック制御演算によりスロットルアクチュエータへ出力する操作量の演算を行う。この場合、エンジンの運転状態が変わってもスロットルアクチュエータへの上記操作量（モータへの供給電圧）は同じ値になるが、モータ巻線温度が低温時に比べて高温時ではモータ巻線抵抗値が大きくなるため、モータに流れる電流値が小さくなり、モータ駆動トルクも小さくなる。このため、アイドル運転時のスロットル開度より大きい第１開度位置へのスロットル動作応答遅れが大きくなり、このスロットル動作応答遅れにより吸気抵抗（スロットル開度値に反比例してポンピングロスが小さくなる）が小さくなる開度位置への到達時間が長くなり、吸気抵抗低減効果が速やかに得られず、エンジンの再始動時間が長くなるという問題点がある。（後述の図７の時間Ｔ１からＴ３の期間。）
【００１１】
また、アイドルストップ・スタート期間中のエンジンの再始動を行う場合に、エンジンを再始動する前の期間に予めスロットルバルブを吸気抵抗（ポンピングロス）が小さい全開位置に保持して始動待機する方法が考えられるが、特許文献２に示された従来のエンジンの制御装置を用いた場合、アイドルストップ期間中は電制スロットルシステムの電源がＯＦＦされ、スロットル弁が２つのスプリングによる付勢力により機械的に固定された中間開度位置に保持される。このため、エンジン再始動はスロットル弁を上記中間開度位置から吸気抵抗（ポンピングロス）が小さい全開位置に開度フィードバック制御により駆動することになるが、上記のようにモータ巻線温度が低温時に比べて高温時ではモータ巻線抵抗値が大きくなるため、モータに流れる電流値が小さくなり、モータ駆動トルクも小さくなって、スロットル動作応答遅れにより吸気抵抗が小さいスロットル全開位置への到達時間が長くなり、吸気抵抗低減効果が速やかに得られず、エンジンの再始動時間が長くなるという問題がある。
【００１２】
さらに、特許文献３に示された従来の内燃機関のスロットル制御装置を用いて、アイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）期間中のエンジンの再始動を行う場合、再始動指令前のスロットル開度状態は一般的に開度偏差が所定範囲（±２°）内で実開度が目標開度に一致した状態であり、定常状態の比例ゲインに切り換えられている。再始動指令によりスロットル目標開度が吸気抵抗（ポンピングロス）の小さいスロットル開度位置に設定されると、開度偏差が所定範囲（±２°）外となると同時に、過渡状態の比例ゲイン（請求項３によれば定常状態の比例ゲインより大きい比例ゲイン値に設定）に切り換えられるが、エンジン暖機後にＩＳＳが実施されモータ巻線温度が高温状態でモータ電流が流れ難い（モータトルクが大きくなり難い）スロットルアクチュエータの動作状態で、エンジン再始動時のスロットル開度動作応答を速くするため定常状態の比例ゲインに対して過渡状態の比例ゲインを大きく設定した場合には、低温始動時のようにモータ巻線温度が低温状態でモータ電流が流れやすい（モータトルクが大きくなりやすい）スロットルアクチュエータの動作状態では、実開度が目標開度に収束時にオーバーシュートやアンダーシュートを発生しやすくなる。
【００１３】
これにより、開度偏差が所定範囲（±２°）近傍で変動し、比例ゲインが過渡状態の比例ゲインから定常状態の比例ゲイン、再度、過渡状態の比例ゲインへと切り換り、スロットル開度ハンチングが発生する可能性があるため、開度制御の安定性を考えると過渡状態の比例ゲインの設定値を定常状態の比例ゲインの設定値に対して大きく設定することは困難であり、スロットルアクチュエータの動作温度範囲内でスロットル開度制御の安定性と応答性が両立するように比例ゲインは適合されるのが一般的である。
このためＩＳＳ実施時のようにモータ巻線温度が高温状態でモータ電流が流れ難い（モータトルクが大きくなり難い）スロットルアクチュエータの動作状態では、スロットル開度ハンチングが発生する比例ゲイン値に対し設定されている比例ゲイン値のゲイン余裕代は過剰に設定されていることになる。従って、ＩＳＳ実施時のようにモータ巻線温度が高温になる運転状態では、モータ巻線抵抗値も大きくなってモータ電流が流れ難くなる分、モータトルクも小さくなるため、スロットル動作応答遅れが発生し、吸気抵抗が小さいスロットル全開位置への到達時間が長くなり、吸気抵抗低減効果が速やかに得られずエンジンの再始動時間が長くなるという問題がある。
【００１４】
以上のように、スロットルアクチュエータの運転温度に対し比例ゲインが固定の場合、エンジンの運転状態によりモータ温度が変化しモータ巻線抵抗値が変化すると、モータ制御電圧値が同一値でもモータ電流値は同一値とはならない。このため、同一開度偏差（＝目標開度−実開度）発生時に、ＰＩＤ制御演算により算出される制御ＤＵＴＹ値およびモータ制御電圧値が同一値で制御されても、モータ温度によるモータ巻線抵抗値の変化によりモータ電流値も変化するため、モータ電流に比例するモータ駆動トルクも同一値に制御されない。つまり同一開度偏差発生時に制御出力されるモータ駆動トルクは低温時ほど大きく、高温時ほど小さくなる。
従って、低温になるほどモータ制御系のゲインが高くなるため、低温時に制御ハンチングが発生しないように制御ゲインの適合を行うのが一般的である。この場合、図４（ａ）、
（ｂ）に示すように、高温時の動作においてはモータ巻線抵抗値の増大によりモータ制御系のゲインが低下するため、スロットルバルブを駆動するのに必要なトルクが直ぐ出力されず実開度の応答が遅れ（図４（ａ）参照）、また、高温時に速やかなバルブ駆動が得られるように制御ゲインを適合すると、低温時ではゲイン過剰となって実開度のハンチングが発生する（図４（ｂ）参照）。このため、一般的には高温運転時の開度応答性を犠牲にしつつ低温時の開度ハンチングを回避するようにＰＩＤ制御ゲインを適合しなければならないという問題が発生する。なお、図４において、Ｌは、目標値、Ｍは、低温時の制御量応答、Ｎは、高温時の制御量応答を示している。
【００１５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、スロットル開度フィードバック制御用の比例ゲイン値を、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲイン値より大きくして、エンジン再始動時のスロットル動作応答遅れを小さくし、エンジンクランキング時のポンピングロスが小さいスロットル開度位置に迅速にスロットル開度を設定して、エンジン再始動時間の短縮化とスタータモータの小型化を図ることができるようにしたエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係るエンジンの制御装置は、スロットルバルブの開閉を駆動するスロットルアクチュエータと、スロットルバルブの実開度を検出するスロットル開度検出手段と、該スロットル開度検出手段で検出されたスロットルバルブの実開度が目標開度となるように
所定の制御ゲインを用いて前記スロットルアクチュエータをフィードバック制御する制御手段を備えたエンジンの制御装置であって、前記制御手段は、少なくともエンジン冷却水温、車速、ブレーキ情報を入力し、アイドルストップ・スタートの実施判定を行うアイドルストップ・スタート判定手段と、アイドルストップ・スタート制御期間中の目標開度を設定する目標開度設定手段とから成るアイドルストップ・スタート制御部と、
前記アイドルストップ・スタート判定手段により判定されたエンジンのアイドルストップ・スタート制御期間中は、スロットル開度フィードバック制御演算で用いられる比例ゲインを、アイドルストップ・スタート制御期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正する比例ゲイン補正係数演算手段と、前記補正された比例ゲインを含めた制御ゲインを用いて目標開度と実開度の開度偏差に基づいてスロットル開度フィードバック制御演算を行うスロットル開度フィードバック制御手段と、前記スロットル開度フィードバック制御手段から出力されるモータへの操作量を入力し、該操作量に比例した電圧をモータへ出力するＰＷＭ駆動手段とから成るスロットル制御部、とを備えたものである。
【００１７】
また、前記スロットル開度フィードバック制御手段は、今回のサンプリングタイミング（ｎ）でサンプリングされた目標開度（ｎ）と実開度（ｎ）より開度偏差（目標開度−実開度）（ｎ）の絶対値を求め、この開度偏差の絶対値に基づいて予め設定されたＰＩＤ制御ゲインマップにより、開度偏差（ｉ）に応じたＰＩＤ制御ゲイン（比例ゲインＫＰ（ｉ）、積分ゲインＫＩ（ｉ）、微分ゲインＫＤ（ｉ））を読み込み、
前記比例ゲインＫＰ（ｉ）と前記比例ゲイン補正係数演算手段により算出された今回の制御周期時の比例ゲイン補正係数Ｇｃと前記開度偏差との積により比例（Ｐ）項を算出し、前記積分ゲインＫＩと開度偏差の積分値との積により積分（Ｉ）項を算出し、前記微分ゲインＫＤと実開度変化分｛実開度（ｎ）−実開度（ｎ-1）｝との積により微分（Ｄ）項を算出し、それぞれの加算によりスロットル開度フィードバック（Ｆ/Ｂ）制御演算を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のエンジンの制御装置によれば、アイドルストップ・スタート期間中のスロットル開度フィードバック制御用の比例ゲイン値を、アイドルストップ・スタート期間中以外の比例ゲイン値より大きい値に補正することにより、エンジン再始動時のスロットル動作応答遅れ時間を縮小することができ、エンジン再始動時のポンピングロスの小さいスロットル開度位置に迅速にスロットル開度を設定することができるため、エンジンクランキング時のスタータモータの負荷トルク及び消費電力が低減され、エンジン再始動時間の短縮化とスタータモータやバッテリーの小型化が図れる効果が得られる。
【００１９】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１によるエンジンの制御装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置における、開度偏差と制御ゲイン設定値の関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるエンジンの制御装置のスロットル制御処理のフローチャートである。
【図４】スロットルバルブの動作特性を示す図で、（ａ）は低温時に制御ゲインを適合した場合のスロットルバルブ動作、（ｂ）は高温時に制御ゲインを適合した場合のスロットルバルブ動作、（ｃ）は高温時に比例ゲインを補正した場合のスロットルバルブ動作を示す図である。
【図５−ａ】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置におけるＩＳＳ制御処理のフローチャートである。
【図５−ｂ】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置におけるＩＳＳ制御処理のフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置におけるＩＳＳ期間中の比例ゲインを補正した場合の、始動時のスロットルバルブ動作と始動時間の関係を示したタイムチャートである。
【図７】エンジンの制御装置のＩＳＳ期間中の比例ゲインを補正しなかった場合の、始動時のスロットルバルブ動作と始動時間の関係を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるエンジンの制御装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置の概略構成図であって、エンジン（図示しない）の制御ユニット（ＥＣＵ）１と、スロットルアクチュエータ２とからなる制御装置の、ＩＳＳ制御部とスロットル制御部の概略構成図を示したものである。
図１において、エンジンの制御ユニット（ＥＣＵ）1は、アイドルストップ・スタート（以下、ＩＳＳともいう。）制御部３と、スロットル制御部４から構成されている。
ＩＳＳ制御部３は、車速（図示しない）信号、ブレーキスイッチ（図示しない）信号、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）信号１２、エンジン回転信号１３、エンジン冷却水温度（エンジン水温）信号１４などを入力し、アイドルストップ・スタートの判定を行うアイドルストップ・スタート判定手段５と、アイドルストップ・スタート判定手段５によって出力されるスロットル目標開度設定モード信号１６に応じて、アイドルストップ期間中のスロットルの目標開度を設定するＩＳＳ期間中目標開度設定手段６とから構成されている。
【００２２】
アイドルストップ・スタート判定手段５は、ＩＳＳ期間中のスロットル開度フィードバック制御演算用の比例ゲインを、ＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正するためのＩＳＳ期間中フラグ１５を出力する。
また、アイドルストップ・スタート判定手段５によりアイドルストップが判定されると、エンジン燃焼室へ燃料供給を行うインジェクタ（図示しない）の駆動信号の遮断（ＯＦＦ）、燃焼室内の燃料と空気からなる混合気に点火プラグ（図示しない）により点火するためのイグナイタ（図示しない）への駆動信号の遮断（ＯＦＦ）を行う。
【００２３】
スロットル制御部４は、アイドルストップ・スタート判定手段５から出力されたＩＳＳ期間中フラグ１５に応じて、比例ゲインを補正する比例ゲイン補正係数Ｇｃを演算する比例ゲイン補正係数演算手段９と、比例ゲイン補正係数演算手段９により出力された比例ゲイン補正係数（Ｇｃ）１７と、ＩＳＳ制御部３のＩＳＳ期間中目標開度設定手段６により設定されたＩＳＳ期間中のスロットルの目標開度１１と、スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２２で検出された実開度１０とを入力し、目標開度１１と実開度１０の開度偏差に基づいて公知のＰＩＤ制御演算を用いてスロットル開度フィードバック（Ｆ/Ｂ）制御演算を行い、モータ電圧を制御するＤＵＴＹ値１８を算出するスロットル開度Ｆ/Ｂ制御手段７と、前記ＤＵＴＹ値１８を入力し、ＰＷＭ駆動により制御されたモータ制御電圧１９を出力するＰＷＭ駆動手段８とから構成されている。
【００２４】
スロットルアクチュエータ２は、ＰＷＭ駆動手段１９から出力されたモータ制御電圧１９によりＤＣモータ２０が駆動され、ＤＣモータ２０の駆動力が減速機（図示しない）を介してスロットルバルブ２１に伝達され、スロットルバルブ軸に設けられたスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２２により実開度１０が検出される構成である。
【００２５】
次に動作について説明する。
図３は内燃機関のスロットル制御に関する処理内容を示したフローチャートである。
スロットル制御部４では、所定の制御周期（例えば２．５ｍｓ）毎に以下の処理を行う。
【００２６】
ステップＳ１でアイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）制御処理（処理内容の詳細は後述する）を行い、アイドルストップ・スタート期間（エンジンの自動停止からエンジン再始動によりエンジンが所定回転数まで到達するまでの期間）中であれば、ＩＳＳ期間中フラグがセットされ、アイドルストップ・スタート期間中以外ではクリアされる。
【００２７】
ステップＳ２で、ＩＳＳ期間中フラグがセットされている場合は、後述のＰＩＤ制御演算用の比例ゲインを、比例ゲイン補正係数Ｇｃにより見かけ上大きくしてスロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算を行うためステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、比例ゲインを補正するための補正係数Ｇｃを第２の所定値Ｇｃ２に設定するため、今回の制御周期におけるＰＩＤ制御演算用の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）を、第１の所定値Ｇｃ１（この場合は１．０）より値が大きい第２の所定値Ｇｃ２（例えば１．５）に設定（Ｇｃ（ｎ）＝Ｇｃ２）してステップＳ7に進む。
これにより、ＩＳＳ期間中以外からＩＳＳ期間中のスロットル制御に移行すると同時に、ＰＩＤ制御演算用の比例ゲインがＩＳＳ期間中以外の設定値より大きい（例えば１．５倍）ゲイン値に速やかに切り換り、スロットル動作応答遅れが縮小される。
【００２８】
ステップＳ２でＩＳＳ期間中フラグがクリアされている場合は、ステップＳ４で、前回制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ−１）が第1の所定値Ｇｃ1と一致しているかどうかを判定し、一致していない場合は、ステップＳ５で今回の制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）を前回の制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ−１）＋（第１の補正係数Ｇｃ１−第２の補正係数Ｇｃ２）／補正係数更新定数Ｃｒ（例えば３２
）として算出して設定し、ステップＳ７に進む。
これにより、ＩＳＳ期間中からＩＳＳ期間中以外のスロットル制御に移行する場合は、ＰＩＤ制御演算用の比例ゲインがＩＳＳ期間中以外の設定値に徐々に補正され、不必要な速度での比例ゲインの補正を防止し、制御安定性を確保している。
ステップＳ４で、前回制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ−１）が第1の所定値Ｇｃ１と一致している場合は、ステップＳ６で今回の制御周期での比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）を第１の所定値Ｇｃ１に設定（Ｇｃ（ｎ）＝Ｇｃ1）して、ステップＳ７に進む。
【００２９】
ステップＳ７では、スロットルバルブ２１の実開度位置に比例した電圧を出力するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２２の出力電圧値をＡ／Ｄ変換して実開度１０として読み込む。
【００３０】
ステップＳ８では、エンジン制御部で、例えばエンジン始動後にアクセルペダル踏み込み量に比例した電圧を出力するアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）１２の出力値や、エンジン回転速度１３、エンジン水温１４などのエンジン運転情報に基づいて予め設定された目標開度設定マップを用いて、エンジンの通常運転（ＩＳＳ期間中以外）時の目標開度値として算出された目標開度値と、ＩＳＳ期間中のエンジン停止時にスロットルアクチュエータのモータ通電遮断により機械的に位置決めされるデフォルト開度位置、又はエンジン再始動指令に伴うエンジンクランキング時の吸気抵抗（ポンピングロス）が小さいスロットル開度位置のどちらかが設定されたＩＳＳ期間中の目標開度値と、のいずれかを目標開度１１として読み込む。
【００３１】
次に、ステップＳ９では、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御手段７で、制御周期毎にサンプリングされた目標開度１１と実開度１０に基づいてＰＩＤ制御演算処理を行う。
まず、今回のサンプリングタイミングｎでサンプリングされた目標開度１１（ｎ）と実開度１０（ｎ）より、開度偏差（＝目標開度１１−実開度１０）（ｎ）の絶対値を求める。
次に、上記開度偏差の絶対値ＥＲＲＯＲ（ｉ）に基づいて予め設定された、図２に示すようなＰＩＤ制御ゲインマップにより、開度偏差（ｉ）に応じたＰＩＤ制御ゲイン｛比例ゲインＫＰ（ｉ）、積分ゲインＫＩ（ｉ）、微分ゲインＫＤ（ｉ）｝を読み込み、比例ゲインＫＰ（ｉ）と今回の制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）と開度偏差との積により比例（Ｐ）項を算出し、積分ゲインＫＩと開度偏差の積分値との積により積分（Ｉ）項を算出し、微分ゲインＫＤと実開度変化分｛実開度（ｎ）−実開度（ｎ−１）｝の積により微分（Ｄ）項を算出する。
そして上記算出された比例（Ｐ）項と、積分(Ｉ)項と、微分（Ｄ）項の加算演算により算出した値を、ステップＳ１０でＤＵＴＹ値１８として出力設定する。
これにより、上記開度偏差が同じ値でも、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外より比例ゲインＫＰが大きく補正される分、上記ＤＵＴＹ値１８は大きい値が出力される。
【００３２】
次にステップＳ１１では、上記ＤＵＴＹ値１８をＰＷＭ駆動手段８に入力する。ＰＷＭ駆動手段８ではＰＷＭ駆動ＤＵＴＹ比を上記ＤＵＴＹ値に設定し、ＤＵＴＹ値に比例した電圧１９が駆動モータ２０に供給され、スロットルバルブ２１の実開度１０が目標開度１１に一致するようにＦ/Ｂ制御される。
【００３３】
以上の処理により、ＩＳＳ期間中の再始動時に実開度１０をポンピングロスが小さいスロットル開度位置へ迅速に動作させる（図４（ｃ）参照）ことができ、クランキング時のスタータモータの負荷トルクが低減する分、始動時間の短縮化が図れる。（図６参照）
【００３４】
図５−ａ、図５-ｂは、アイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）制御処理の概略フローを示したものである。
まず、ステップＳ５０で、アイドルストップ・スタート制御が実行中であるか否かをＩＳＳ期間中フラグがセットされているかどうかで判定（ステップＳ５０）する。
フラグがセットされていなければ、ステップＳ５１で、アイドルストップ（ＩＳ）条件（例えば、エンジン水温が６０℃以上、かつ、車速が０、かつ、ブレーキスイッチ（ＳＷ）がＯＮ）が成立しているかどうかを判定する。ＩＳ条件成立時は、ステップＳ５２でエンスト処理（例えば、インジェクタ(図示しない)への駆動信号遮断による燃料カットや、イグナイタ(図示しない)への点火信号ＯＦＦによる点火の遮断の実施や、スロットルモータへの通電遮断など）を行い、ステップＳ５３でＩＳＳ期間中フラグをセットし、ステップＳ５４で目標開度設定モードを０にして、さらにモータ通電遮断時にスロットルバルブがリターンスプリング（図示しない）力により機械的に中間開度位置に位置決めされるデフォルト開度位置を目標開度１１として設定する。
そしてステップＳ５７で再始動フラグをクリアして処理を終わる。
【００３５】
ステップＳ５１でＩＳ条件不成立の場合は、ステップＳ５５で、ＩＳＳ期間中フラグをクリアし、ステップＳ５６で、目標開度設定モードを２にして、さらに通常のエンジン運転時の目標開度を、例えばアクセル開度、エンジン回転数、水温などのエンジン運転情報に基づいて予め設定されたスロットル目標開度マップを用いて演算し、目標開度１１として設定する。そして前記ステップＳ５７の処理を行って処理を終わる。
【００３６】
ステップＳ５０でＩＳＳ期間中フラグがセットされている場合は、ステップＳ５８でエンジンの再始動処理を実施中かどうかを再始動フラグがセットされているかどうかで判定する。再始動フラグがセットされていなければ、ステップＳ５９で再始動要求の有無を例えばブレーキスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態により判定し、ブレーキスイッチがＯＮで再始動要求がない場合は、前記ステップＳ５７の処理を行って処理を終わる。
ブレーキスイッチがＯＦＦでエンジン再始動要求があった場合は、ステップＳ６０でエンジン始動処理（例えば、スタータモータ駆動によりエンジンのクランク軸を回転駆動するとともに、スロットルバルブをポンピングロスが小さい開度位置にＦ/Ｂ制御する）を行い、ステップＳ６１で再始動フラグをセットし、ステップＳ６２で目標開度設定モードを１にして、さらにスタータモータによるエンジンクランキング時のスタータモータ負荷トルクが小さくなるポンピングロスの小さいスロットル開度位置（例えば全開位置）を目標開度１１として設定して処理を終わる。
【００３７】
ステップＳ５８で再始動フラグがセットされている場合は、ステップＳ６３でエンジン回転速度Ｎｅが所定値（例えば２００ｒｐｍ）以上に到達したかどうかを判定する。
回転速度Ｎｅが所定値以下の場合は、そのまま処理を終わり、回転速度Ｎｅが所定値以上の場合は、ステップＳ６４でエンジン運転処理（例えば、燃料噴射量制御や点火時期制御など）行い、ステップＳ６５でＩＳＳ期間中フラグをクリアし、ステップＳ６６で再始動フラグをクリアしてＩＳＳ期間中の処理を終わる。
【００３８】
図６、図７は、上記処理により、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算に用いられる比例ゲインＫＰを、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正した場合（図６参照）と、補正しなかった場合（図７参照）の、エンジン再始動時のスロットル応答動作とエンジン再始動に要する時間の関係を示したタイムチャートである。
図６、図７の時間Ｔ０で、ＩＳＳ期間中フラグがセット状態でエンジン停止状態（エンジン回転速度＝０）において、時間Ｔ１でブレーキペダルから足を離すと、ブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）がＯＦＦし、エンジン再始動指令フラグがセットされると同時に、アクセルペダルが踏み込まれるとアクセル開度（ＡＰＳ）信号が増加し、アイドルスイッチ（アイドルＳＷ）信号がＯＦＦし、エンジン再始動時のスロットル目標開度が、モータ通電遮断時のデフォルト開度位置（目標開度設定モード＝０）から吸気抵抗（ポンピングロス）が小さいスロットル全開位置（目標開度設定モード＝１）に設定される。そして、スタータモータ（図示しない）によりクランキングが始まるとエンジン回転速度Ｎｅが増大を始め、時間Ｔ２（図６）、Ｔ３（図７）で、所定回転数（この場合は２００ｒｐｍ）以上に到達すると、通常のエンジン運転処理に移行する。これによって、ＩＳＳ期間中フラグおよび再始動指令フラグをクリアして、スロットルの目標開度はアクセル開度やエンジン回転速度、水温などのエンジン運転状態入力情報に基づいて設定される通常運転時の目標開度位置（目標開度設定モード＝２）に設定される。
【００３９】
図７に対して、図６に示すように、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算に用いられる比例ゲインＫＰを、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正（比例ゲイン補正係数Ｇｃ＝Ｇｃ２）することにより、エンジン再始動時のスロットル動作応答が迅速になり、スロットルバルブをポンピングロスの小さいスロットル開度位置に速やかに到達させることができる。このため、スタータモータ駆動時のポンピングロスを速く小さくすることができ、エンジン回転の立ち上がり速度が速くなって、結果として、エンジン再始動時間（図６ではＴ２−Ｔ１、図７ではＴ３−Ｔ１）の短縮を図ることができる。
【００４０】
以上、詳細に説明したように、この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置によれば、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算に用いられる比例ゲインＫＰを、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正して、エンジン再始動時のスロットル動作応答を迅速にすることにより、スタータモータ駆動時のポンピングロスを速く小さくすることができるため、エンジン回転の立ち上がり速度が速くなって、結果としてエンジン始動時間の短縮化が図れるとともに、スタータモータの駆動力を小さくすることができスタータモータの小型化が得られる特徴を備えるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、２ スロットルアクチュエータ、
３ ＩＳＳ制御部、４ スロットル制御部、 ５ ＩＳＳ判定手段、
６ 目標開度設定手段、７ スロットル開度Ｆ／Ｂ制御手段、
８ ＰＷＭ駆動手段、９ 比例ゲイン補正係数演算手段、１０ 実開度、
１１ 目標開度、１２ ＡＰＳ、１３ エンジン回転、１４ 水温、
２０ モータ、２１ スロットルバルブ、２２ ＴＰＳ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンのアイドルストップ・スタート（以下、ＩＳＳとも称す。）期間中のスロットル応答動作を迅速にするとともに、エンジンの再始動時間を短縮するエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アイドルストップ車両のエンジンの再始動時間を短縮するために、スタータモータの駆動トルクを大きくして始動時間を短縮したり、吸気管に設置されたスロットルバルブによる吸気抵抗（ポンピングロス）を小さくするため、エンジンの再始動時にスロットル開度を通常のアイドル運転時のスロットル開度より開き側に設定して始動時間を短縮する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されたエンジンの吸気制御装置には、エンジン始動時にスロットル開度をアイドル運転時のスロットル開度より大きい第１開度に設定してクランキングを開始し、１回目の圧縮工程の終了後にスロットル開度を第１開度より小さい第２開度に設定してクランキングを行うことが記載されている。
【０００４】
この特許文献１に開示された従来の装置によれば、エンジン始動時の吸気抵抗を小さくして１回目の乗り越しトルクを低減することができると共に、圧縮工程の気筒における圧縮抵抗を小さくして平均クランキングトルクを低減することができ、スタータモータやバッテリーなどの小型化を図ることができるとされている。
【０００５】
また、特許文献２に開示された車両用エンジンの制御装置には、機関の運転条件に応じてスロットル弁を目標開度になるように電動アクチュエータで開閉する電制スロットルシステムと、停車時に機関のアイドル運転を強制的に停止し、該停止後のアクセル操作により電動機を駆動させて機関を再始動して車両を発進させるアイドルストップ・再始動システムと、を備えた車両用エンジンにおいて、電制スロットルシステムを、スロットル弁の弁軸に連結されたレバーを電動アクチュエータで駆動してスロットル弁の開度を制御するように構成する一方、前記レバーの両側に２つのスプリングを連結し、電制スロットルシステムの電源ＯＦＦ時のスロットル弁の開度位置を、前記２つのスプリングの付勢力がバランスする位置で、機関の再始動に必要な空気量を機関に供給する開度に設定する再始動時開度設定手段と、機関の強制的な停止後、スロットル弁の開度を漸減し、設定時間の経過後に、電制スロットルシステムの電源をＯＦＦとする電源シャットオフ手段と、を含んで構成していることが記載されている。
【０００６】
この特許文献２に開示された従来の装置によれば、停車時にアイドル運転を強制的に停止した後、設定時間経過後に電制スロットルシステムの電源をＯＦＦにしてスロットル弁の開度を機械的に機関再始動に必要な開度に設定し、アクセル操作して再発進条件が成立すると、電動機が駆動されてクランキングと共に燃料噴射が再開されて機関が再始動され
、完爆後スロットル弁の開度をアクセル操作量に応じた目標開度に徐々に近づける制御が行われる。これにより、機関停止状態でのバッテリ過放電を防止でき、燃費も向上する。
【０００７】
また、特許文献３に開示された内燃機関のスロットル制御装置には、スロットルバルブの作動状態に応じて制御ゲインを切り換えるスロットル制御装置において、制御ゲインの切り換え直後に生じるスロットル開度の変動を抑制して内燃機関を常に安定して運転できるようにすることが記載されている。
【０００８】
この特許文献３に開示された従来の装置によれば、スロットルバルブの実開度であるセンサ値と、その目標開度である指令値との偏差が零になるように、バルブ開閉用のＤＣモータをフィードバック制御する装置において、偏差が所定範囲（±２°）内であれば定常状態を、そうでなければ過渡状態を、それぞれ判定して、各状態毎に使用する制御ゲイン（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ）を切り換えることにより、制御の応答性と安定性を両立する。また、定常状態判定時には、制御ゲインをゆっくりと変化させて、スロットル開度が指令値からオーバーシュートするのを防止し、逆に過渡状態判定時には、制御ゲインを速やかに変化させて、過渡時の応答性を確保する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２７５５０号公報
【特許文献２】特許第３９７８９５９号公報
【特許文献３】特開平１０−４７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示された従来のエンジンの吸気制御装置を用いて、アイドルストップ・スタート期間中のエンジンの再始動を行う場合、エンジン再始動時のスロットル開度をアイドル運転時のスロットル開度より大きい第１開度を目標開度値として設定し、スロットル開度フィードバック制御演算によりスロットルアクチュエータへ出力する操作量の演算を行う。この場合、エンジンの運転状態が変わってもスロットルアクチュエータへの上記操作量（モータへの供給電圧）は同じ値になるが、モータ巻線温度が低温時に比べて高温時ではモータ巻線抵抗値が大きくなるため、モータに流れる電流値が小さくなり、モータ駆動トルクも小さくなる。このため、アイドル運転時のスロットル開度より大きい第１開度位置へのスロットル動作応答遅れが大きくなり、このスロットル動作応答遅れにより吸気抵抗（スロットル開度値に反比例してポンピングロスが小さくなる）が小さくなる開度位置への到達時間が長くなり、吸気抵抗低減効果が速やかに得られず、エンジンの再始動時間が長くなるという問題点がある。（後述の図７の時間Ｔ１からＴ３の期間。）
【００１１】
また、アイドルストップ・スタート期間中のエンジンの再始動を行う場合に、エンジンを再始動する前の期間に予めスロットルバルブを吸気抵抗（ポンピングロス）が小さい全開位置に保持して始動待機する方法が考えられるが、特許文献２に示された従来のエンジンの制御装置を用いた場合、アイドルストップ期間中は電制スロットルシステムの電源がＯＦＦされ、スロットル弁が２つのスプリングによる付勢力により機械的に固定された中間開度位置に保持される。このため、エンジン再始動はスロットル弁を上記中間開度位置から吸気抵抗（ポンピングロス）が小さい全開位置に開度フィードバック制御により駆動することになるが、上記のようにモータ巻線温度が低温時に比べて高温時ではモータ巻線抵抗値が大きくなるため、モータに流れる電流値が小さくなり、モータ駆動トルクも小さくなって、スロットル動作応答遅れにより吸気抵抗が小さいスロットル全開位置への到達時間が長くなり、吸気抵抗低減効果が速やかに得られず、エンジンの再始動時間が長くなるという問題がある。
【００１２】
さらに、特許文献３に示された従来の内燃機関のスロットル制御装置を用いて、アイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）期間中のエンジンの再始動を行う場合、再始動指令前のスロットル開度状態は一般的に開度偏差が所定範囲（±２°）内で実開度が目標開度に一致した状態であり、定常状態の比例ゲインに切り換えられている。再始動指令によりスロットル目標開度が吸気抵抗（ポンピングロス）の小さいスロットル開度位置に設定されると、開度偏差が所定範囲（±２°）外となると同時に、過渡状態の比例ゲイン（請求項３によれば定常状態の比例ゲインより大きい比例ゲイン値に設定）に切り換えられるが、エンジン暖機後にＩＳＳが実施されモータ巻線温度が高温状態でモータ電流が流れ難い（モータトルクが大きくなり難い）スロットルアクチュエータの動作状態で、エンジン再始動時のスロットル開度動作応答を速くするため定常状態の比例ゲインに対して過渡状態の比例ゲインを大きく設定した場合には、低温始動時のようにモータ巻線温度が低温状態でモータ電流が流れやすい（モータトルクが大きくなりやすい）スロットルアクチュエータの動作状態では、実開度が目標開度に収束時にオーバーシュートやアンダーシュートを発生しやすくなる。
【００１３】
これにより、開度偏差が所定範囲（±２°）近傍で変動し、比例ゲインが過渡状態の比例ゲインから定常状態の比例ゲイン、再度、過渡状態の比例ゲインへと切り換り、スロットル開度ハンチングが発生する可能性があるため、開度制御の安定性を考えると過渡状態の比例ゲインの設定値を定常状態の比例ゲインの設定値に対して大きく設定することは困難であり、スロットルアクチュエータの動作温度範囲内でスロットル開度制御の安定性と応答性が両立するように比例ゲインは適合されるのが一般的である。
このためＩＳＳ実施時のようにモータ巻線温度が高温状態でモータ電流が流れ難い（モータトルクが大きくなり難い）スロットルアクチュエータの動作状態では、スロットル開度ハンチングが発生する比例ゲイン値に対し設定されている比例ゲイン値のゲイン余裕代は過剰に設定されていることになる。従って、ＩＳＳ実施時のようにモータ巻線温度が高温になる運転状態では、モータ巻線抵抗値も大きくなってモータ電流が流れ難くなる分、モータトルクも小さくなるため、スロットル動作応答遅れが発生し、吸気抵抗が小さいスロットル全開位置への到達時間が長くなり、吸気抵抗低減効果が速やかに得られずエンジンの再始動時間が長くなるという問題がある。
【００１４】
以上のように、スロットルアクチュエータの運転温度に対し比例ゲインが固定の場合、エンジンの運転状態によりモータ温度が変化しモータ巻線抵抗値が変化すると、モータ制御電圧値が同一値でもモータ電流値は同一値とはならない。このため、同一開度偏差（＝目標開度−実開度）発生時に、ＰＩＤ制御演算により算出される制御ＤＵＴＹ値およびモータ制御電圧値が同一値で制御されても、モータ温度によるモータ巻線抵抗値の変化によりモータ電流値も変化するため、モータ電流に比例するモータ駆動トルクも同一値に制御されない。つまり同一開度偏差発生時に制御出力されるモータ駆動トルクは低温時ほど大きく、高温時ほど小さくなる。
従って、低温になるほどモータ制御系のゲインが高くなるため、低温時に制御ハンチングが発生しないように制御ゲインの適合を行うのが一般的である。この場合、図４（ａ）、
（ｂ）に示すように、高温時の動作においてはモータ巻線抵抗値の増大によりモータ制御系のゲインが低下するため、スロットルバルブを駆動するのに必要なトルクが直ぐ出力されず実開度の応答が遅れ（図４（ａ）参照）、また、高温時に速やかなバルブ駆動が得られるように制御ゲインを適合すると、低温時ではゲイン過剰となって実開度のハンチングが発生する（図４（ｂ）参照）。このため、一般的には高温運転時の開度応答性を犠牲にしつつ低温時の開度ハンチングを回避するようにＰＩＤ制御ゲインを適合しなければならないという問題が発生する。なお、図４において、Ｌは、目標値、Ｍは、低温時の制御量応答、Ｎは、高温時の制御量応答を示している。
【００１５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、スロットル開度フィードバック制御用の比例ゲイン値を、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲイン値より大きくして、エンジン再始動時のスロットル動作応答遅れを小さくし、エンジンクランキング時のポンピングロスが小さいスロットル開度位置に迅速にスロットル開度を設定して、エンジン再始動時間の短縮化とスタータモータの小型化を図ることができるようにしたエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係るエンジンの制御装置は、スロットルバルブの開閉を駆動するスロットルアクチュエータと、スロットルバルブの実開度を検出するスロットル開度検出手段と、該スロットル開度検出手段で検出されたスロットルバルブの実開度が目標開度となるように
所定の制御ゲインを用いて前記スロットルアクチュエータをフィードバック制御する制御手段を備えたエンジンの制御装置であって、前記制御手段は、少なくともエンジン冷却水温、車速、ブレーキ情報を入力し、アイドルストップ・スタートの実施判定を行うアイドルストップ・スタート判定手段と、アイドルストップ・スタート制御期間中の目標開度を設定する目標開度設定手段とから成るアイドルストップ・スタート制御部と、
前記アイドルストップ・スタート判定手段により判定されたエンジンのアイドルストップ・スタート制御期間中は、スロットル開度フィードバック制御演算で用いられる比例ゲインを、アイドルストップ・スタート制御期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正する比例ゲイン補正係数演算手段と、前記補正された比例ゲインを含めた制御ゲインを用いて目標開度と実開度の開度偏差に基づいてスロットル開度フィードバック制御演算を行うスロットル開度フィードバック制御手段と、前記スロットル開度フィードバック制御手段から出力されるモータへの操作量を入力し、該操作量に比例した電圧をモータへ出力するＰＷＭ駆動手段とから成るスロットル制御部、とを備えたものである。
【００１７】
また、前記スロットル開度フィードバック制御手段は、今回のサンプリングタイミング（ｎ）でサンプリングされた目標開度（ｎ）と実開度（ｎ）より開度偏差（目標開度−実開度）（ｎ）の絶対値を求め、この開度偏差の絶対値に基づいて予め設定されたＰＩＤ制御ゲインマップにより、開度偏差（ｉ）に応じたＰＩＤ制御ゲイン（比例ゲインＫＰ（ｉ）、積分ゲインＫＩ（ｉ）、微分ゲインＫＤ（ｉ））を読み込み、
前記比例ゲインＫＰ（ｉ）と前記比例ゲイン補正係数演算手段により算出された今回の制御周期時の比例ゲイン補正係数Ｇｃと前記開度偏差との積により比例（Ｐ）項を算出し、前記積分ゲインＫＩと開度偏差の積分値との積により積分（Ｉ）項を算出し、前記微分ゲインＫＤと実開度変化分｛実開度（ｎ）−実開度（ｎ-1）｝との積により微分（Ｄ）項を算出し、それぞれの加算によりスロットル開度フィードバック（Ｆ/Ｂ）制御演算を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のエンジンの制御装置によれば、アイドルストップ・スタート期間中のスロットル開度フィードバック制御用の比例ゲイン値を、アイドルストップ・スタート期間中以外の比例ゲイン値より大きい値に補正することにより、エンジン再始動時のスロットル動作応答遅れ時間を縮小することができ、エンジン再始動時のポンピングロスの小さいスロットル開度位置に迅速にスロットル開度を設定することができるため、エンジンクランキング時のスタータモータの負荷トルク及び消費電力が低減され、エンジン再始動時間の短縮化とスタータモータやバッテリーの小型化が図れる効果が得られる。
【００１９】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１によるエンジンの制御装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置における、開度偏差と制御ゲイン設定値の関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるエンジンの制御装置のスロットル制御処理のフローチャートである。
【図４】スロットルバルブの動作特性を示す図で、（ａ）は低温時に制御ゲインを適合した場合のスロットルバルブ動作、（ｂ）は高温時に制御ゲインを適合した場合のスロットルバルブ動作、（ｃ）は高温時に比例ゲインを補正した場合のスロットルバルブ動作を示す図である。
【図５−ａ】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置におけるＩＳＳ制御処理のフローチャートである。
【図５−ｂ】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置におけるＩＳＳ制御処理のフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置におけるＩＳＳ期間中の比例ゲインを補正した場合の、始動時のスロットルバルブ動作と始動時間の関係を示したタイムチャートである。
【図７】エンジンの制御装置のＩＳＳ期間中の比例ゲインを補正しなかった場合の、始動時のスロットルバルブ動作と始動時間の関係を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるエンジンの制御装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置の概略構成図であって、エンジン（図示しない）の制御ユニット（ＥＣＵ）１と、スロットルアクチュエータ２とからなる制御装置の、ＩＳＳ制御部とスロットル制御部の概略構成図を示したものである。
図１において、エンジンの制御ユニット（ＥＣＵ）1は、アイドルストップ・スタート（以下、ＩＳＳともいう。）制御部３と、スロットル制御部４から構成されている。
ＩＳＳ制御部３は、車速（図示しない）信号、ブレーキスイッチ（図示しない）信号、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）信号１２、エンジン回転信号１３、エンジン冷却水温度（エンジン水温）信号１４などを入力し、アイドルストップ・スタートの判定を行うアイドルストップ・スタート判定手段５と、アイドルストップ・スタート判定手段５によって出力されるスロットル目標開度設定モード信号１６に応じて、アイドルストップ期間中のスロットルの目標開度を設定するＩＳＳ期間中目標開度設定手段６とから構成されている。
【００２２】
アイドルストップ・スタート判定手段５は、ＩＳＳ期間中のスロットル開度フィードバック制御演算用の比例ゲインを、ＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正するためのＩＳＳ期間中フラグ１５を出力する。
また、アイドルストップ・スタート判定手段５によりアイドルストップが判定されると、エンジン燃焼室へ燃料供給を行うインジェクタ（図示しない）の駆動信号の遮断（ＯＦＦ）、燃焼室内の燃料と空気からなる混合気に点火プラグ（図示しない）により点火するためのイグナイタ（図示しない）への駆動信号の遮断（ＯＦＦ）を行う。
【００２３】
スロットル制御部４は、アイドルストップ・スタート判定手段５から出力されたＩＳＳ期間中フラグ１５に応じて、比例ゲインを補正する比例ゲイン補正係数Ｇｃを演算する比例ゲイン補正係数演算手段９と、比例ゲイン補正係数演算手段９により出力された比例ゲイン補正係数（Ｇｃ）１７と、ＩＳＳ制御部３のＩＳＳ期間中目標開度設定手段６により設定されたＩＳＳ期間中のスロットルの目標開度１１と、スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２２で検出された実開度１０とを入力し、目標開度１１と実開度１０の開度偏差に基づいて公知のＰＩＤ制御演算を用いてスロットル開度フィードバック（Ｆ/Ｂ）制御演算を行い、モータ電圧を制御するＤＵＴＹ値１８を算出するスロットル開度Ｆ/Ｂ制御手段７と、前記ＤＵＴＹ値１８を入力し、ＰＷＭ駆動により制御されたモータ制御電圧１９を出力するＰＷＭ駆動手段８とから構成されている。
【００２４】
スロットルアクチュエータ２は、ＰＷＭ駆動手段１９から出力されたモータ制御電圧１９によりＤＣモータ２０が駆動され、ＤＣモータ２０の駆動力が減速機（図示しない）を介してスロットルバルブ２１に伝達され、スロットルバルブ軸に設けられたスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２２により実開度１０が検出される構成である。
【００２５】
次に動作について説明する。
図３は内燃機関のスロットル制御に関する処理内容を示したフローチャートである。
スロットル制御部４では、所定の制御周期（例えば２．５ｍｓ）毎に以下の処理を行う。
【００２６】
ステップＳ１でアイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）制御処理（処理内容の詳細は後述する）を行い、アイドルストップ・スタート期間（エンジンの自動停止からエンジン再始動によりエンジンが所定回転数まで到達するまでの期間）中であれば、ＩＳＳ期間中フラグがセットされ、アイドルストップ・スタート期間中以外ではクリアされる。
【００２７】
ステップＳ２で、ＩＳＳ期間中フラグがセットされている場合は、後述のＰＩＤ制御演算用の比例ゲインを、比例ゲイン補正係数Ｇｃにより見かけ上大きくしてスロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算を行うためステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、比例ゲインを補正するための補正係数Ｇｃを第２の所定値Ｇｃ２に設定するため、今回の制御周期におけるＰＩＤ制御演算用の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）を、第１の所定値Ｇｃ１（この場合は１．０）より値が大きい第２の所定値Ｇｃ２（例えば１．５）に設定（Ｇｃ（ｎ）＝Ｇｃ２）してステップＳ7に進む。
これにより、ＩＳＳ期間中以外からＩＳＳ期間中のスロットル制御に移行すると同時に、ＰＩＤ制御演算用の比例ゲインがＩＳＳ期間中以外の設定値より大きい（例えば１．５倍）ゲイン値に速やかに切り換り、スロットル動作応答遅れが縮小される。
【００２８】
ステップＳ２でＩＳＳ期間中フラグがクリアされている場合は、ステップＳ４で、前回制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ−１）が第1の所定値Ｇｃ1と一致しているかどうかを判定し、一致していない場合は、ステップＳ５で今回の制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）を前回の制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ−１）＋（第１の補正係数Ｇｃ１−第２の補正係数Ｇｃ２）／補正係数更新定数Ｃｒ（例えば３２
）として算出して設定し、ステップＳ７に進む。
これにより、ＩＳＳ期間中からＩＳＳ期間中以外のスロットル制御に移行する場合は、ＰＩＤ制御演算用の比例ゲインがＩＳＳ期間中以外の設定値に徐々に補正され、不必要な速度での比例ゲインの補正を防止し、制御安定性を確保している。
ステップＳ４で、前回制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ−１）が第1の所定値Ｇｃ１と一致している場合は、ステップＳ６で今回の制御周期での比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）を第１の所定値Ｇｃ１に設定（Ｇｃ（ｎ）＝Ｇｃ1）して、ステップＳ７に進む。
【００２９】
ステップＳ７では、スロットルバルブ２１の実開度位置に比例した電圧を出力するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２２の出力電圧値をＡ／Ｄ変換して実開度１０として読み込む。
【００３０】
ステップＳ８では、エンジン制御部で、例えばエンジン始動後にアクセルペダル踏み込み量に比例した電圧を出力するアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）１２の出力値や、エンジン回転速度１３、エンジン水温１４などのエンジン運転情報に基づいて予め設定された目標開度設定マップを用いて、エンジンの通常運転（ＩＳＳ期間中以外）時の目標開度値として算出された目標開度値と、ＩＳＳ期間中のエンジン停止時にスロットルアクチュエータのモータ通電遮断により機械的に位置決めされるデフォルト開度位置、又はエンジン再始動指令に伴うエンジンクランキング時の吸気抵抗（ポンピングロス）が小さいスロットル開度位置のどちらかが設定されたＩＳＳ期間中の目標開度値と、のいずれかを目標開度１１として読み込む。
【００３１】
次に、ステップＳ９では、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御手段７で、制御周期毎にサンプリングされた目標開度１１と実開度１０に基づいてＰＩＤ制御演算処理を行う。
まず、今回のサンプリングタイミングｎでサンプリングされた目標開度１１（ｎ）と実開度１０（ｎ）より、開度偏差（＝目標開度１１−実開度１０）（ｎ）の絶対値を求める。
次に、上記開度偏差の絶対値ＥＲＲＯＲ（ｉ）に基づいて予め設定された、図２に示すようなＰＩＤ制御ゲインマップにより、開度偏差（ｉ）に応じたＰＩＤ制御ゲイン｛比例ゲインＫＰ（ｉ）、積分ゲインＫＩ（ｉ）、微分ゲインＫＤ（ｉ）｝を読み込み、比例ゲインＫＰ（ｉ）と今回の制御周期時の比例ゲインの補正係数Ｇｃ（ｎ）と開度偏差との積により比例（Ｐ）項を算出し、積分ゲインＫＩと開度偏差の積分値との積により積分（Ｉ）項を算出し、微分ゲインＫＤと実開度変化分｛実開度（ｎ）−実開度（ｎ−１）｝の積により微分（Ｄ）項を算出する。
そして上記算出された比例（Ｐ）項と、積分(Ｉ)項と、微分（Ｄ）項の加算演算により算出した値を、ステップＳ１０でＤＵＴＹ値１８として出力設定する。
これにより、上記開度偏差が同じ値でも、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外より比例ゲインＫＰが大きく補正される分、上記ＤＵＴＹ値１８は大きい値が出力される。
【００３２】
次にステップＳ１１では、上記ＤＵＴＹ値１８をＰＷＭ駆動手段８に入力する。ＰＷＭ駆動手段８ではＰＷＭ駆動ＤＵＴＹ比を上記ＤＵＴＹ値に設定し、ＤＵＴＹ値に比例した電圧１９が駆動モータ２０に供給され、スロットルバルブ２１の実開度１０が目標開度１１に一致するようにＦ/Ｂ制御される。
【００３３】
以上の処理により、ＩＳＳ期間中の再始動時に実開度１０をポンピングロスが小さいスロットル開度位置へ迅速に動作させる（図４（ｃ）参照）ことができ、クランキング時のスタータモータの負荷トルクが低減する分、始動時間の短縮化が図れる。（図６参照）
【００３４】
図５−ａ、図５-ｂは、アイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）制御処理の概略フローを示したものである。
まず、ステップＳ５０で、アイドルストップ・スタート制御が実行中であるか否かをＩＳＳ期間中フラグがセットされているかどうかで判定（ステップＳ５０）する。
フラグがセットされていなければ、ステップＳ５１で、アイドルストップ（ＩＳ）条件（例えば、エンジン水温が６０℃以上、かつ、車速が０、かつ、ブレーキスイッチ（ＳＷ）がＯＮ）が成立しているかどうかを判定する。ＩＳ条件成立時は、ステップＳ５２でエンスト処理（例えば、インジェクタ(図示しない)への駆動信号遮断による燃料カットや、イグナイタ(図示しない)への点火信号ＯＦＦによる点火の遮断の実施や、スロットルモータへの通電遮断など）を行い、ステップＳ５３でＩＳＳ期間中フラグをセットし、ステップＳ５４で目標開度設定モードを０にして、さらにモータ通電遮断時にスロットルバルブがリターンスプリング（図示しない）力により機械的に中間開度位置に位置決めされるデフォルト開度位置を目標開度１１として設定する。
そしてステップＳ５７で再始動フラグをクリアして処理を終わる。
【００３５】
ステップＳ５１でＩＳ条件不成立の場合は、ステップＳ５５で、ＩＳＳ期間中フラグをクリアし、ステップＳ５６で、目標開度設定モードを２にして、さらに通常のエンジン運転時の目標開度を、例えばアクセル開度、エンジン回転数、水温などのエンジン運転情報に基づいて予め設定されたスロットル目標開度マップを用いて演算し、目標開度１１として設定する。そして前記ステップＳ５７の処理を行って処理を終わる。
【００３６】
ステップＳ５０でＩＳＳ期間中フラグがセットされている場合は、ステップＳ５８でエンジンの再始動処理を実施中かどうかを再始動フラグがセットされているかどうかで判定する。再始動フラグがセットされていなければ、ステップＳ５９で再始動要求の有無を例えばブレーキスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態により判定し、ブレーキスイッチがＯＮで再始動要求がない場合は、前記ステップＳ５７の処理を行って処理を終わる。
ブレーキスイッチがＯＦＦでエンジン再始動要求があった場合は、ステップＳ６０でエンジン始動処理（例えば、スタータモータ駆動によりエンジンのクランク軸を回転駆動するとともに、スロットルバルブをポンピングロスが小さい開度位置にＦ/Ｂ制御する）を行い、ステップＳ６１で再始動フラグをセットし、ステップＳ６２で目標開度設定モードを１にして、さらにスタータモータによるエンジンクランキング時のスタータモータ負荷トルクが小さくなるポンピングロスの小さいスロットル開度位置（例えば全開位置）を目標開度１１として設定して処理を終わる。
【００３７】
ステップＳ５８で再始動フラグがセットされている場合は、ステップＳ６３でエンジン回転速度Ｎｅが所定値（例えば２００ｒｐｍ）以上に到達したかどうかを判定する。
回転速度Ｎｅが所定値以下の場合は、そのまま処理を終わり、回転速度Ｎｅが所定値以上の場合は、ステップＳ６４でエンジン運転処理（例えば、燃料噴射量制御や点火時期制御など）行い、ステップＳ６５でＩＳＳ期間中フラグをクリアし、ステップＳ６６で再始動フラグをクリアしてＩＳＳ期間中の処理を終わる。
【００３８】
図６、図７は、上記処理により、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算に用いられる比例ゲインＫＰを、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正した場合（図６参照）と、補正しなかった場合（図７参照）の、エンジン再始動時のスロットル応答動作とエンジン再始動に要する時間の関係を示したタイムチャートである。
図６、図７の時間Ｔ０で、ＩＳＳ期間中フラグがセット状態でエンジン停止状態（エンジン回転速度＝０）において、時間Ｔ１でブレーキペダルから足を離すと、ブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）がＯＦＦし、エンジン再始動指令フラグがセットされると同時に、アクセルペダルが踏み込まれるとアクセル開度（ＡＰＳ）信号が増加し、アイドルスイッチ（アイドルＳＷ）信号がＯＦＦし、エンジン再始動時のスロットル目標開度が、モータ通電遮断時のデフォルト開度位置（目標開度設定モード＝０）から吸気抵抗（ポンピングロス）が小さいスロットル全開位置（目標開度設定モード＝１）に設定される。そして、スタータモータ（図示しない）によりクランキングが始まるとエンジン回転速度Ｎｅが増大を始め、時間Ｔ２（図６）、Ｔ３（図７）で、所定回転数（この場合は２００ｒｐｍ）以上に到達すると、通常のエンジン運転処理に移行する。これによって、ＩＳＳ期間中フラグおよび再始動指令フラグをクリアして、スロットルの目標開度はアクセル開度やエンジン回転速度、水温などのエンジン運転状態入力情報に基づいて設定される通常運転時の目標開度位置（目標開度設定モード＝２）に設定される。
【００３９】
図７に対して、図６に示すように、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算に用いられる比例ゲインＫＰを、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正（比例ゲイン補正係数Ｇｃ＝Ｇｃ２）することにより、エンジン再始動時のスロットル動作応答が迅速になり、スロットルバルブをポンピングロスの小さいスロットル開度位置に速やかに到達させることができる。このため、スタータモータ駆動時のポンピングロスを速く小さくすることができ、エンジン回転の立ち上がり速度が速くなって、結果として、エンジン再始動時間（図６ではＴ２−Ｔ１、図７ではＴ３−Ｔ１）の短縮を図ることができる。
【００４０】
以上、詳細に説明したように、この発明の実施の形態１のエンジンの制御装置によれば、スロットル開度Ｆ/Ｂ制御演算に用いられる比例ゲインＫＰを、ＩＳＳ期間中はＩＳＳ期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正して、エンジン再始動時のスロットル動作応答を迅速にすることにより、スタータモータ駆動時のポンピングロスを速く小さくすることができるため、エンジン回転の立ち上がり速度が速くなって、結果としてエンジン始動時間の短縮化が図れるとともに、スタータモータの駆動力を小さくすることができスタータモータの小型化が得られる特徴を備えるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、２ スロットルアクチュエータ、
３ ＩＳＳ制御部、４ スロットル制御部、 ５ ＩＳＳ判定手段、
６ 目標開度設定手段、７ スロットル開度Ｆ／Ｂ制御手段、
８ ＰＷＭ駆動手段、９ 比例ゲイン補正係数演算手段、１０ 実開度、
１１ 目標開度、１２ ＡＰＳ、１３ エンジン回転、１４ 水温、
２０ モータ、２１ スロットルバルブ、２２ ＴＰＳ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブの開閉を駆動するスロットルアクチュエータと、スロットルバルブの実開度を検出するスロットル開度検出手段と、該スロットル開度検出手段で検出されたスロットルバルブの実開度が目標開度となるように、所定の制御ゲインを用いて前記スロットルアクチュエータをフィードバック制御する制御手段を備えたエンジンの制御装置であって、前記制御手段は、
少なくともエンジン冷却水温、車速、ブレーキ情報を入力し、アイドルストップ・スタートの実施判定を行うアイドルストップ・スタート判定手段と、アイドルストップ・スタート制御期間中の目標開度を設定する目標開度設定手段とから成るアイドルストップ・スタート制御部と、
前記アイドルストップ・スタート判定手段により判定されたエンジンのアイドルストップ・スタート制御期間中は、スロットル開度フィードバック制御演算で用いられる比例ゲインを、アイドルストップ・スタート制御期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正する比例ゲイン補正係数演算手段と、前記補正された比例ゲインを含めた制御ゲインを用いて目標開度と実開度の開度偏差に基づいてスロットル開度フィードバック制御演算を行うスロットル開度フィードバック制御手段と、前記スロットル開度フィードバック制御手段から出力されるモータへの操作量を入力し、該操作量に比例した電圧をモータへ出力するＰＷＭ駆動手段とから成るスロットル制御部、
とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記スロットル開度フィードバック制御手段は、今回のサンプリングタイミング（ｎ）でサンプリングされた目標開度（ｎ）と実開度（ｎ）より開度偏差（目標開度−実開度）
（ｎ）の絶対値を求め、この開度偏差の絶対値に基づいて予め設定されたＰＩＤ制御ゲインマップにより、開度偏差（ｉ）に応じたＰＩＤ制御ゲイン（比例ゲインＫＰ（ｉ）、積分ゲインＫＩ（ｉ）、微分ゲインＫＤ（ｉ））を読み込み、
前記比例ゲインＫＰ（ｉ）と前記比例ゲイン補正係数演算手段により算出された今回の制御周期時の比例ゲイン補正係数Ｇｃと前記開度偏差との積により比例（Ｐ）項を算出し、前記積分ゲインＫＩと開度偏差の積分値との積により積分（Ｉ）項を算出し、前記微分ゲインＫＤと実開度変化分｛実開度（ｎ）−実開度（ｎ-1）｝との積により微分（Ｄ）項を算出し、それぞれの加算によりスロットル開度フィードバック（Ｆ/Ｂ）制御演算を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１】
スロットルバルブの開閉を駆動するスロットルアクチュエータと、スロットルバルブの実開度を検出するスロットル開度検出手段と、該スロットル開度検出手段で検出されたスロットルバルブの実開度が目標開度となるように、所定の制御ゲインを用いて前記スロットルアクチュエータをフィードバック制御する制御手段を備えたエンジンの制御装置であって、前記制御手段は、
少なくともエンジン冷却水温、車速、ブレーキ情報を入力し、アイドルストップ・スタートの実施判定を行うアイドルストップ・スタート判定手段と、アイドルストップ・スタート制御期間中の目標開度を設定する目標開度設定手段とから成るアイドルストップ・スタート制御部と、
前記アイドルストップ・スタート判定手段により判定されたエンジンのアイドルストップ・スタート制御期間中は、スロットル開度フィードバック制御演算で用いられる比例ゲインを、アイドルストップ・スタート制御期間中以外の比例ゲインより大きい値に補正する比例ゲイン補正係数演算手段と、前記補正された比例ゲインを含めた制御ゲインを用いて目標開度と実開度の開度偏差に基づいてスロットル開度フィードバック制御演算を行うスロットル開度フィードバック制御手段と、前記スロットル開度フィードバック制御手段から出力されるモータへの操作量を入力し、該操作量に比例した電圧をモータへ出力するＰＷＭ駆動手段とから成るスロットル制御部、
とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記スロットル開度フィードバック制御手段は、今回のサンプリングタイミング（ｎ）でサンプリングされた目標開度（ｎ）と実開度（ｎ）より開度偏差（目標開度−実開度）
（ｎ）の絶対値を求め、この開度偏差の絶対値に基づいて予め設定されたＰＩＤ制御ゲインマップにより、開度偏差（ｉ）に応じたＰＩＤ制御ゲイン（比例ゲインＫＰ（ｉ）、積分ゲインＫＩ（ｉ）、微分ゲインＫＤ（ｉ））を読み込み、
前記比例ゲインＫＰ（ｉ）と前記比例ゲイン補正係数演算手段により算出された今回の制御周期時の比例ゲイン補正係数Ｇｃと前記開度偏差との積により比例（Ｐ）項を算出し、前記積分ゲインＫＩと開度偏差の積分値との積により積分（Ｉ）項を算出し、前記微分ゲインＫＤと実開度変化分｛実開度（ｎ）−実開度（ｎ-1）｝との積により微分（Ｄ）項を算出し、それぞれの加算によりスロットル開度フィードバック（Ｆ/Ｂ）制御演算を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−ａ】
【図５−ｂ】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−ａ】
【図５−ｂ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５９０４５（Ｐ２０１２−１５９０４５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６８６（Ｐ２０１１−１９６８６）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]