JP2517938Y2 - エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンのアイドル回転数制御装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来より、エンジンのアイドル回転数を、例えばスロ
ットル弁をバイパスして設けたバイパス通路に開閉弁を
介装し、この開閉弁の作動によるバイパスエア量の調整
で制御するについて、上記開閉弁の開度をステップモー
タの駆動によって制御するようにした技術が、例えば特
開昭62−101863号公報に見られるように公知である。

また、前記のような開閉弁をソレノイドバルブによっ
て構成し、このバルブに対してオン時間とオフ時間の比
率を設定したデューティ信号を出力して所定開度に制御
するようにした技術も知られている。

一方、アイドル回転数を変化させる開閉弁をバタフラ
イバルブで構成すると、バイパス通路の吸気負圧の影響
でその開度が変化するので、上記開閉弁を弁開度が圧力
の変化の影響を受け難い回転式バルブの構成とし、この
開閉弁を閉じ方向に作動する第１巻線と開き方向に作動
する第２巻線への駆動信号の出力によって開閉弁の開度
を制御するようにした技術が実用化されるようになって
いる。

（考案が解決しようとする課題） しかして、上記のようなアイドル回転数の制御を開閉
弁の２つの巻線への駆動信号の出力によって行うように
した場合に、その電源としてのバッテリ電圧は放電状態
に応じてまた電気負荷の増減に応じても変化することに
起因し、目標開度に対応した駆動信号を出力しても所定
開度とならず、アイドル回転数が設定値に制御できなく
なる問題を有する。

すなわち、開閉弁を単一の巻線とリターンスプリング
によって構成し、上記巻線にデューティ信号を出力して
開度制御を行う場合には、バッテリ電圧の影響は巻線の
発生電磁力が開方向もしくは閉方向の一方のみに作用す
ることから、各開度でバッテリ電圧の開度に対する誤差
は比例的に変化し、その補正も単に電圧値に応じた補正
係数を設定するだけで十分である。しかし、前記のよう
な２つの巻線によって開方向と閉方向とに作用する開閉
弁の駆動機構では、バッテリ電圧に応じて一律に開方向
もしくは閉方向に補正するだけでは対応できずに正確な
アイドル回転数制御が実現できない恐れがある。

そこで本考案は上記事情に鑑み、バッテリ電圧変動に
伴う開閉弁の作動誤差を精度良く補償するようにしたエ
ンジンのアイドル回転数制御装置を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本考案のアイドル回転数制御
装置は、エンジンアイドル時に吸気通路面積を制御する
ことによりアイドル回転数を変化させる開閉弁と、該開
閉弁を閉じ方向に制御する第１巻線と開き方向に制御す
る第２巻線とを有する駆動機構と、前記開閉弁を所定開
度に駆動するデューティ値を求め、上記駆動機構へデュ
ーティ制御信号を出力して開閉弁の開度を制御するデュ
ーティ信号制御手段とを備えると共に、上記デューティ
信号制御手段に対し、バッテリ電圧と上記デューティ信
号制御手段で求められたデューティ値との関数に基づい
て最終的なデューティ制御信号を決定する最終デューテ
ィ制御信号決定手段を設けて構成したものである。

また、具体的には、前記最終デューティ制御信号決定
手段は、バッテリ電圧と前記デューティ信号制御手段で
求められたデューティ値との関数に基づいて補正係数を
求め、該補正係数により最終デューティ値を決定するこ
とで最終的なデューティ制御信号を決定するものであ
る。

（作用） 上記のようなエンジンのアイドル回転数制御装置で
は、開閉弁を閉じ方向に制御する第１巻線と開き方向に
制御する第２巻線とを有する駆動機構への最終的なデュ
ーティ制御信号を、水温等に基づいて求めた基本的なデ
ューティ値とバッテリ電圧との関数に基づいて決定する
ものであって、基本的なデューティ値に応じて第１巻線
に対する通電時間と第２巻線に対する通電時間に応じた
電圧補正を行うことができ、バッテリ電圧変動に伴う補
正を正確に行って、所定のアイドル回転数に制御するよ
うにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本考案の実施例を説明する。第１
図はエンジンのアイドル回転数制御装置の要部断面図で
ある。

エンジン（図示せず）に吸気を供給する吸気通路１に
は、吸気量を制御するスロットル弁２が介装され、この
スロットル弁２をバイパスするバイパス通路３が設けら
れ、このバイパス通路３にはバイパスエア量を調整する
開閉弁４が介装されている。

上記バイパス通路３は、その一部が開閉弁４のバルブ
本体4a内部で折り返すように形成され、開閉弁４の弁体
4bによって開閉される開口4cが絞り形状に設けられてい
る。前記開閉弁４の弁体4bは第２図にも示すように、コ
字状に板材で屈曲形成され、その先端面部が前記開口4c
を開閉するようにシャフト５に一体に回動するように取
り付けられている。

上記シャフト５の端部には開閉弁４の開閉作動を行う
駆動機構６が設置されている。該駆動機構６は、前記シ
ャフト５の端部に円形の磁石７が固着され、第３図にも
示すように、この磁石７の両側にそれぞれコイル8,9が
設置されている。一方のコイル８はコア10に対して開閉
弁４を閉じ方向に制御する第１巻線11で構成され、ま
た、他方のコイル９は開閉弁４を開き方向に制御する第
２巻線12で構成されている。

そして、上記駆動機構６の両巻線11,12には、第２図
のように、デューティ信号制御手段15から所定のデュー
ティ値を有する最終的なデューティ制御信号が出力さ
れ、開閉弁４の開度を制御する。このデューティ信号制
御手段15は、前記開閉弁４を所定開度に駆動する基本的
なデューティ値を求めると共に最終デューティ制御信号
決定手段16によって電圧補正が行われるものであり、こ
の最終デューティ制御信号決定手段16は、上記デューテ
ィ信号制御手段15に対し、バッテリ電圧と基本的なデュ
ーティ値の関数に基づいて補正係数を求め、この補正係
数により最終デューティ値を決定することで最終的なデ
ューティ制御信号を決定する。

第３図によって具体的に説明すれば、前記第１巻線11
には第１トランジスタT1がスイッチ素子として接続さ
れ、また同様に第２巻線12には第２トランジスタT2がス
イッチ素子として接続され、第１トランジスタT1のベー
スには制御回路17（マイクロコンピュータ）からのデュ
ーティ制御信号がそのまま入力される一方、第２トラン
ジスタT2のベースには制御回路17からのデューティ制御
信号がインバータ18によって反転されて入力される。

そして、上記デューティ制御信号Dtは１周期（例えば
周波数250Hz）におけるハイ信号の比率（デューティ値
％）が制御回路17で演算設定されるものであり、ハイ信
号で第１トランジスタT1がON状態で第１巻線11にバッテ
リ電圧を通電している時には第２トランジスタT2はOFF
状態で第２巻線12は非励磁で、磁石７は図の実線矢印で
示す右回転の電磁力を受ける一方、ロー信号で第１トラ
ンジスタT1がOFF状態で第２トランジスタT2がON状態で
第２巻線12の励磁によって磁石７は図の破線矢印で示す
左回転の電磁力を受け、磁石７は両回転のバランスがと
れた位置に停止し、開閉弁４をデューティ制御信号のデ
ューティ値Dtに応じた開度に制御するものである。

なお、デューティ制御信号が出力されていない状態で
は磁石７はスプリング（図示せず）によって中立点に位
置するように構成されている。

前記制御回路17にはアイドル回転数を所定値に制御す
るデューティ制御信号の演算設定を行うために、クラン
ク角センサなどからのエンジン回転信号Ne、温度センサ
からのエンジン水温信号Thw、バッテリ電圧信号Vbおよ
び各種外部負荷信号がそれぞれ入力され、これらの信号
に応じてアイドル回転数が目標回転数となるようにデュ
ーティ値を演算し、これに基づくデューティ制御信号Dt
を駆動機構６に出力し、バイパスエア量制御でアイドル
回転数が制御される。

次に、上記制御回路17による処理を第４図のフローチ
ャートに基づいて説明する。

第４図は所定時間毎に演算処理するルーチンであり、
制御スタート後、ステップS1でエンジン回転数Neを演算
すると共に、ステップS2〜S4でエンジン水温Thw、外部
負荷信号およびバッテリ電圧Vbをそれぞれ読み込む。

そして、ステップS5で基本バイパス流量Qbを、エンジ
ン水温Thwに基づいて第５図の特性によって求める。基
本バイパス流量Qbは、エンジン水温Thwの低温時に多く
なる特性に設定され、暖機性を高めるようにしている。
また、ステップS6でエアコン信号、パワステ信号、電気
負荷信号などの外部負荷の作動状態に応じて、負荷補正
流量QLの演算を行う。この負荷補正流量QLは、作動して
いる外部負荷が大きいほど補正エア量が増大するように
設定されている。

続いて、ステップS7でアイドル中か否かをスロットル
開度、エンジン回転数等から判定し、この判定がYESで
アイドル中の場合には、ステップS8で目標回転数Noの演
算を行う。この目標回転数Noは、前記エンジン水温Thw
が低いほど大きくなるように設定されている。そして、
ステップS9でフィードバック補正のための積分項QIを回
転偏差No−Neに応じて求める。すなわち、第６図に示す
ように、回転偏差No−Neが所定値（不感帯）より正方向
もしくは負方向に大きくなると、この偏差が小さくなる
ように積分項QIがそれぞれ正方向もしくは負方向に大き
くなるように設定されている。この積分項QIを前回のフ
ィードバック補正流量Qfbに加算してフィードバック補
正バイパス流量Qfbを求める（S10）。

ステップS11は、上記のようにして求めた基本バイパ
ス流量Qb、負荷補正流量QLおよびフィードバック補正バ
イパス流量Qfbによって全バイパス流量Qtを演算するも
のであり、この全バイパス流量Qtに基づきステップS12
で基本駆動デューティDoを演算する。この基本駆動デュ
ーティDoの演算特性は、第７図に示すように、全バイパ
ス流量Qtの増大に伴ってデューティ値％が大きくなるよ
うに設定されている。なお、その特性が直接的でないの
は、低デューティ域および高デューティ域でのデューテ
ィ値の変化に対してバイパスエア量の変化が少なくなる
からである。

次に、ステップS13でバッテリ電圧Vbの大きさに対す
る電圧補正係数Cbatを求める。この電圧補正係数Cbatの
演算特性は、第８図のマップに示すように、前記バッテ
リ電圧Vbと基本駆動デューティDoの関数として設定され
ていている。バッテリ電圧Vbが14Vの状態で前記第７図
の特性が設定され、補正のない基準値であり、この14V
より電圧Vbが低くなると、低くなるにしたがって前記基
本駆動デューティDoが中立点ｄより大きい領域では正方
向に大きな補正係数Cbatに設定され、逆に中立点ｄより
小さなデューティ領域では負方向に大きな補正係数Cbat
に設定されている。一方、前記基準値14Vよりバッテリ
電圧Vbが高くなると、前記基本駆動デューティDoが中立
点ｄより大きい領域では負方向に補正係数Cbatが設定さ
れ、逆に中立点ｄより小さなデューティ領域では正方向
に補正係数Cbatが設定されている。

そして、ステップS14で上記のようにして求めた電圧
補正係数Cbatを基本駆動デューティDoに掛けて補正し、
最終駆動デューティDtの演算を行い、ステップS15で開
閉弁４の駆動機構６に上記最終駆動デューティDtを有す
るデューティ制御信号を出力して開閉弁４を所定開度に
調整してバイパスエア量を目標値とし、アイドル回転数
を目標回転数にフィードバック制御するものである。

（考案の効果） 上記のような本考案によれば、開閉弁を閉じ方向に制
御する第１巻線と開き方向に制御する第２巻線とを有す
る駆動機構への最終的なデューティ制御信号を、バッテ
リ電圧と基本的なデューティ値との関数に基づいて決定
するようにしたことにより、基本的なデューティ値に応
じて第１巻線に対する通電時間と第２巻線に対する通電
時間に応じた補正により、バッテリ電圧変動に伴う補正
を正確に行うことができ、所定のアイドル回転数に制御
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のエンジンのアイドル回転数制御装置の
要部断面図、 第２図は開閉弁の駆動機構と制御装置の概略構成を示す
斜視図、 第３図は駆動機構の具体例を示す回路図、 第４図は制御回路の処理を説明するためのフローチャー
ト図、 第５図〜第８図は制御におけるテーブルまたはマップの
設定例を示す特性図である。 １……吸気通路、２……スロットル弁、３……バイパス
通路、４……開閉弁、4b……弁体、５……シャフト、６
……駆動機構、７……磁石、11……第１巻線、12……第
２巻線、15……デューティ信号制御手段、16……最終デ
ューティ制御信号決定手段、17……制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 吉岡 浩見 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−58943（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−116045（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンアイドル時にて吸気通路面積を制
   御することによりアイドル回転数を変化させる開閉弁
   と、該開閉弁を閉じ方向に制御する第１巻線と開き方向
   に制御する第２巻線とを有する駆動機構と、前記開閉弁
   を所定開度に駆動するデューティ値を求め、上記駆動機
   構へデューティ制御信号を出力して開閉弁の開度を制御
   するデューティ信号制御手段とを備えたエンジンのアイ
   ドル回転数制御装置において、上記デューティ信号制御
   手段に対し、バッテリ電圧と上記デューティ信号制御手
   段で求められたデューティ値との関数に基づいて最終的
   なデューティ制御信号を決定する最終デューティ制御信
   号決定手段を設けたことを特徴とするエンジンのアイド
   ル回転数制御装置。
2. 【請求項２】前記最終デューティ制御信号決定手段が、
   バッテリ電圧と前記デューティ信号制御手段で求められ
   たデューティ値との関数に基づいて補正係数を求め、該
   補正係数により最終デューティ値を決定することで最終
   的なデューティ制御信号を決定するものであることを特
   徴とする請求項１に記載のエンジンのアイドル回転数制
   御装置。