特開 2025-8171 エンジン用制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025008171

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】エンジン用制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 5/15 20060101AFI20250109BHJP

【ＦＩ】

F02P5/15 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023110114

(22)【出願日】2023-07-04

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】花井 紀仁

(72)【発明者】

【氏名】千田 健次

(72)【発明者】

【氏名】細木 貴之

【テーマコード（参考）】

3G022

【Ｆターム（参考）】

3G022EA07

3G022FA05

3G022FA06

3G022GA05

3G022GA06

(57)【要約】

【課題】周辺学習における過剰な学習を抑制する。
【解決手段】エンジン用制御装置は、エンジンの点火時期を設定する際に用いるエンジンの運転ポイントと点火時期との関係を示す点火時期マップに対し、エンジンの運転ポイントに対して点火時期を学習したときには学習に係る運転ポイントの点火時期については学習値を用いて更新すると共に学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期については学習値に応じた値を用いて更新する周辺学習を行なう。この際、学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期のうち学習値から所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの点火時期を設定する際に用いる前記エンジンの運転ポイントと点火時期との関係を示す点火時期マップに対し、前記エンジンの運転ポイントに対して点火時期を学習したときには学習に係る運転ポイントの点火時期については学習値を用いて更新すると共に前記学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期については前記学習値に応じた値を用いて更新する周辺学習を行なうエンジン用制御装置であって、
前記学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期のうち前記学習値から所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習する、
ことを特徴とするエンジン用制御装置。

【請求項2】

請求項１記載のエンジン用制御装置であって、
前記学習に係る運転ポイントの点火時期について進角側に学習するときには、前記周辺の運転ポイントの点火時期のうち進角側に前記学習値から前記所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習し、前記学習に係る運転ポイントの点火時期について遅角側に学習するときには、前記周辺の運転ポイントの点火時期のうち遅角側に前記学習値から前記所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習する、
エンジン用制御装置。

【請求項3】

請求項１または２記載のエンジン用制御装置であって、
前記学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期を学習するときには前記学習に係る運転ポインに近い運転ポイントほど前記学習値の影響を大きく受けるように点火時期を学習する、
エンジン用制御装置。

【請求項4】

請求項１または２記載のエンジン用制御装置であって、
前記エンジンの運転ポイントは、前記エンジンの負荷率と前記エンジンの回転数とにより表わされる、
エンジン用制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンジン用制御装置に関し、詳しくは、エンジンの点火時期を設定するのに用いる点火時期マップを学習するエンジン用制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のエンジン用制御装置としては、基本学習値と多点学習値と基本点火時期とに基づいて点火時期を算出するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この制御装置では、エンジンの運転条件に基づいて区画される複数の基本学習領域とこの複数の基本学習領域のうちの１つにおいてエンジンの運転条件に基づいて区画される複数の多点学習領域を設定し、エンジンの運転状態が基本学習領域のいずれかにあるときに基本学習値を更新し、エンジンの運転状態が多点学習領域のいずれかにあるときに多点学習値を更新する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２０９８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

エンジンのある運転ポイントの点火時期を学習したときには、その運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期についても学習地に応じて学習する周辺学習するものも提案されている。しかし、エンジンを特定の運転領域のみて繰り返し運転すると、その周辺の運転ポイントでは点火時期が進角側のみ或いは遅角側のみに過剰に学習される場合が生じる。

【0005】

本開示のエンジン用制御装置は、周辺学習における過剰な学習を抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のエンジン用制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示のエンジン用制御装置は、
エンジンの点火時期を設定する際に用いる前記エンジンの運転ポイントと点火時期との関係を示す点火時期マップに対し、前記エンジンの運転ポイントに対して点火時期を学習したときには学習に係る運転ポイントの点火時期については学習値を用いて更新すると共に前記学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期については前記学習値に応じた値を用いて更新する周辺学習を行なうエンジン用制御装置であって、
前記学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期のうち前記学習値から所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習する、
ことを特徴とする。

【0008】

本開示のエンジン用制御装置では、エンジンの点火時期を設定する際に用いるエンジンの運転ポイントと点火時期との関係を示す点火時期マップに対し、エンジンの運転ポイントに対して点火時期を学習したときには学習に係る運転ポイントの点火時期については学習値を用いて更新すると共に学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期については学習値に応じた値を用いて更新する周辺学習を行なう。この際、学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期のうち前記学習値から所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習する。これにより、点火時期が進角側のみ或いは遅角側のみに過剰に学習される過剰な周辺学習を抑制することができる。

【0009】

本開示のエンジン用制御装置において、前記学習に係る運転ポイントの点火時期について進角側に学習するときには、前記周辺の運転ポイントの点火時期のうち進角側に前記学習値から前記所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習し、前記学習に係る運転ポイントの点火時期について遅角側に学習するときには、前記周辺の運転ポイントの点火時期のうち遅角側に前記学習値から前記所定値の範囲内となる運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習するものとしてもよい。こうすれば、進角側への学習については学習値から進角側に所定値を超える点火時期については行なわれず、遅角側への学習については学習値から遅角側に所定値を超える点火時期については行なわれないから、点火時期が進角側のみ或いは遅角側のみに過剰に学習される過剰な周辺学習を抑制することができる。

【0010】

本開示のエンジン用制御装置において、前記学習に係る運転ポイントの周辺の運転ポイントの点火時期を学習するときには前記学習に係る運転ポインに近い運転ポイントほど前記学習値の影響を大きく受けるように点火時期を学習するものとしてもよい。こうすれば、前記学習に係る運転ポインに近い運転ポイントほど学習の効果を大きく反映することができ、より適正に点火時期マップとすることができる。

【0011】

本開示のエンジン用制御装置において、前記エンジンの運転ポイントは、前記エンジンの負荷率と前記エンジンの回転数とにより表わされるものとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態のエンジン用制御装置を備えるエンジン装置１０の概略の構成を示す構成図である。

【図2】電子制御ユニット４０により実行される点火時期学習処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】エンジン１２の運転ポイントとしての負荷率ＫＬと回転数Ｎｅと点火時期θとの関係の一例を示す点火時期マップの一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態のエンジン用制御装置を備えるエンジン装置１０の概略の構成を示す構成図である。図示するように、エンジン装置１０は、エンジン１２と、電子制御ユニット４０とを備える。エンジン装置１０は、例えば、エンジン１２からの動力を用いて走行するエンジン車や、エンジン１２に加えてモータを備えるハイブリッド車などに搭載される。エンジン用制御装置としては、電子制御ユニット４０が相当する。

【0014】

エンジン１２は、例えば燃料タンクからのガソリンとアルコール（例えば、エタノールなど）との混合燃料を用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の４行程により動力を出力する４気筒の内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁２６と、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁２７と、点火プラグ３０とを備える。筒内噴射弁２７は、燃焼室２９の頂部の略中央に配置されており、燃料をスプレー状に噴射する。点火プラグ３０は、筒内噴射弁２７からスプレー状に噴射される燃料に点火できるように筒内噴射弁２７の近傍に配置されている。

【0015】

エンジン１２は、ポート噴射弁２６および筒内噴射弁２７を備えることにより、エンジン１２の運転状態基づいて、噴射モードＭｉをポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとで切り替えたり、筒内噴射モードや共用噴射モードでの筒内噴射弁２７の噴射回数である筒内噴射回数Ｎｄを切り替えたりしながら運転可能となっている。ポート噴射モードでは、エアクリーナ２２により清浄された空気を吸気管２３に吸入してスロットルバルブ２４やサージタンク２５を通過させると共に、吸気管２３のサージタンク２５よりも下流側でポート噴射弁２６から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。続いて、この混合気を吸気バルブ２８を介して燃焼室２９に吸入し、点火プラグ３０による電気火花により爆発燃焼させる。そして、そのエネルギによりシリンダボア３１内で押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室２９に吸入し、吸気行程や圧縮行程で筒内噴射弁２７から１回でまたは複数回に分けて燃料を噴射し、点火プラグ３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト１４の回転運動を得る。共用噴射モードでは
、空気を燃焼室２９に吸入する際にポート噴射弁２６から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程で筒内噴射弁２７から１回でまたは複数回に分けて燃料を噴射し、点火プラグ３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト１４の回転運動を得る。燃焼室２９から排気バルブ３３を介して排気管３４に排出される排気は、浄化装置３５を介して外気に排出される。浄化装置３５は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）３５ａを有する。

【0016】

電子制御ユニット４０は、マイクロコンピュータを備えており、マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有する。電子制御ユニット４０は、各種センサからの信号を入力ポートを介して入力している。例えば、電子制御ユニット４０は、エンジン１２のクランクシャフト１４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４ａからのクランク角θｃｒや、エンジン１２の冷却水の温度を検出する水温センサ１５からの冷却水温Ｔｗを入力している。電子制御ユニット４０は、吸気バルブ２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１６からのカム角θｃｉ，θｃｏも入力している。電子制御ユニット４０は、吸気管２３のスロットルバルブ２４よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ２３ａからの吸入空気量Ｑａや、吸気管２３のスロットルバルブ２４よりも上流側に取り付けられた温度センサ２３ｔからの吸気温Ｔａも入力している。電子制御ユニット４０は、スロットルバルブ２４のポジション（開度）を検出するスロットルポジションセンサ２４ａからのスロットル開度ＴＨや、サージタンク２５に取り付けられた圧力センサ２５ａからのサージ圧Ｐｓも入力している。電子制御ユニット４０は、排気管３４の浄化装置３５よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ３７からのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管３４の浄化装置３５よりも下流側に取り付けられたリヤ空燃比センサ３８からのリヤ空燃比ＡＦ２も入力している。

【0017】

電子制御ユニット４０は、各種制御信号を出力ポートを介して出力している。例えば、電子制御ユニット４０は、スロットルバルブ２４への制御信号や、ポート噴射弁２６への制御信号、筒内噴射弁２７への制御信号、点火プラグ３０への制御信号を出力している。電子制御ユニット４０は、クランク角θｃｒに基づいてエンジン１２の回転数Ｎｅを演算したり、吸入空気量Ｑａおよび回転数Ｎｅに基づいてエンジン１２の負荷率ＫＬを演算したりしている。負荷率ＫＬは、エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比として定義される。電子制御ユニット４０は、エンジンの運転ポイント（エンジン１２の負荷率ＫＬおよびエンジン１２の回転数Ｎｅの運転ポイント）と点火時期θとの関係を予め実験や機会学習などにより定めて点火時期マップとして記憶し、負荷率ＫＬと回転数Ｎｅが与えられると点火時期マップから対応する点火時期θを導出することにより設定し、そのタイミングで点火する。

【0018】

電子制御ユニット４０は、点火時期マップの点火時期を学習する。図２は、電子制御ユニット４０により実行される点火時期学習処理の一例を示すフローチャートである。この処理は所定時間毎に繰り返し実行される。

【0019】

点火時期学習処理が実行されると、電子制御ユニット４０は、点火時期の学習が行なわれるのを待つ（ステップＳ１００）。点火時期の学習が行なわれたときには、点火時期マップの学習に係るエンジン１２の運転ポイント（以下、学習運転ポイントという）の点火時期に学習値をセットする（ステップＳ１１０）。

【0020】

続いて、学習値が既存の値から進角側であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。学習値が既存の値から進角側であると判定したときには、学習運転ポイントの直近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から進角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して６０％の反映率で進角側に点火時期を学習し（ステップＳ１３０）、次近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から進角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して３０％の反映率で進角側に点火時期を学習して（ステップＳ１４０）、本処理を終了する。図３は、エンジン１２の運転ポイントとしての負荷率ＫＬと回転数Ｎｅと点火時期θとの関係の一例を示す点火時期マップの一例を示す説明図である。マップ中の丸印が学習している点火時期θであり、丸印以外の運転ポイントの点火時期θは直近の学習している点火時期θにより補間により求められる。マップ中の黒丸印の運転ポイントの点火時期が値１４から値１５に進角側に学習されたときで所定値が値２のときを考える。この場合、学習運転ポイントの点火時期θは値１５とされ、学習値（値１５）から進角側に所定値（値２）の範囲内の運転ポイントの点火時期についてだけ、直近の運転ポイントで６０％、次近の運転ポイントで３０％の反映率で進角側に周辺学習が行なわれる。図３の拡大図において、中央の学習運転ポイントの直近の運転ポイントにおける点火時期（右上ブロックＡの値１６の点火時期、左下ブロックＣの値１５の点火時期、右下ブロックＤの値１０の点火時期）については６０％の反映率で進角側の学習（＋０．６の学習）が行なわれ、次近の運転ポイントにおける点火時期（右上ブロックＡの値１７、値１５、値１７の点火時期、左下ブロックＣの値１３，値１４、値１３の点火時期、右下ブロックＤの値８、値６、値１２の点火時期）については３０％の反映率で進角側の学習（＋０．３の学習）が行なわれる。なお、中央の学習運転ポイントの左上ブロックＢの各点火時期については学習値（値１５）から進角側に所定値（値２）の範囲外となるため、進角側への周辺学習は行なわれない。

【0021】

ステップＳ１２０で学習値が既存の値から進角側ではない（遅角側である）と判定したときには、学習運転ポイントの直近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から遅角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して６０％の反映率で遅角側に点火時期を学習し（ステップＳ１５０）、次近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から遅角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して３０％の反映率で遅角側に点火時期を学習して（ステップＳ１６０）、本処理を終了する。図３の拡大図において、マップ中の黒丸印の運転ポイントの点火時期が値１６から値１５に遅角側に学習されたときで所定値が値２のときを考える。この場合、学習運転ポイントの点火時期θは値１５とされ、学習値（値１５）から遅角側に所定値（値２）の範囲内の運転ポイントの点火時期についてだけ、直近の運転ポイントで６０％、次近の運転ポイントで３０％の反映率で遅角側に周辺学習が行なわれる。図３の拡大図において、中央の学習運転ポイントの直近の運転ポイントにおける点火時期（右上ブロックＡの値１６の点火時期、左上ブロックＢの値１９の点火時期、左下ブロックＣの値１５の点火時期）については６０％の反映率で遅角側の学習（－０．６の学習）が行なわれ、次近の運転ポイントにおける点火時期（右上ブロックＡの値１７、値１５、値１７の点火時期、左上ブロックＢの値２０，値２１、値１８の点火時期、左下ブロックＣの値１３、値１４、値１３の点火時期）については３０％の反映率で遅角側の学習（－０．３の学習）が行なわれる。なお、中央の学習運転ポイントの右下ブロックＤの点火時期については学習値（値１５）から遅角側に所定値（値２）の範囲外となるため、遅角側への周辺学習は行なわれない。

【0022】

以上説明したエンジン装置１０における電子制御ユニット４０では、エンジン１２の運転ポイントの点火時期θの学習が行なわれたときに、学習値が既存の値から進角側であるときには、学習運転ポイントの直近および次近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から進角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して進角側に点火時期を周辺学習し、学習値が既存の値から遅角側であるときには、学習運転ポイントの直近および次近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から遅角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して遅角側に点火時期を周辺学習する。これにより、過剰な進角側や遅角側への周辺学習を抑制することができる。しかも、学習運転ポイントの直近の運転ポイントの点火時期については６０％の反映率で周辺学習し、学習運転ポイントの次近の運転ポイントの点火時期については３０％の反映率で周辺学習するから、周辺学習をより適正に行なうことがででき、点火時期マップをより適正なものとすることができる。

【0023】

実施形態のエンジン装置１０における電子制御ユニット４０では、エンジン１２の運転ポイントの点火時期θの学習が行なわれたときに、学習値が既存の値から進角側であるときには、学習運転ポイントの直近および次近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から進角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して進角側に点火時期を周辺学習し、学習値が既存の値から遅角側であるときには、学習運転ポイントの直近および次近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から遅角側に所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して遅角側に点火時期を周辺学習するものとした。しかし、エンジン１２の運転ポイントの点火時期θの学習が行なわれたときには、学習運転ポイントの直近および次近の運転ポイントの点火時期のうち学習値から進角側および遅角側に拘わらずに所定値の範囲内の運転ポイントの点火時期に対して進角側および遅角側に点火時期を学習するものとしてもよい。

【0024】

実施形態のエンジン装置１０における電子制御ユニット４０では、学習運転ポイントの直近の運転ポイントの点火時期については６０％の反映率で周辺学習し、学習運転ポイントの次近の運転ポイントの点火時期については３０％の反映率で周辺学習するものとした。しかし、反映率は学習運転ポイントに近いほど大きくすればよいから、実施形態の反映率にとらわれる必要はない。また、学習運転ポイントの直近の運転ポイントの点火時期についてのみ周辺学習するものとしてもよい。

【0025】

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、エンジン１２が「エンジン」に相当し、電子制御ユニット４０が「制御装置」に相当する。

【0026】

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な
要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

【0027】

以上、本開示を実施するための実施形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0028】

本開示は、エンジン用制御装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0029】

１０ エンジン装置、１２ エンジン、１４ クランクシャフト、１４ａ クランクポジションセンサ、１５ 水温センサ、１６ カムポジションセンサ、２２ エアクリーナ、２３ 吸気管、２３ａ エアフローメータ、２３ｔ 温度センサ、２４ スロットルバルブ、２４ａ スロットルポジションセンサ、２５ サージタンク、２５ａ 圧力センサ、２６ ポート噴射弁、２７ 筒内噴射弁、２８ 吸気バルブ、２９ 燃焼室、３０ 点火プラグ、３１ シリンダボア、３２ ピストン、３３ 排気バルブ、３４ 排気管、３５ 浄化装置、３７ フロント空燃比センサ、３８ リヤ空燃比センサ、４０ 電子制御ユニット。

【図1】

【図2】

【図3】