JP2530144B2 - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

内燃機関のアイドル回転数制御装置

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JP2530144B2
JP2530144B2 JP62034575A JP3457587A JP2530144B2 JP 2530144 B2 JP2530144 B2 JP 2530144B2 JP 62034575 A JP62034575 A JP 62034575A JP 3457587 A JP3457587 A JP 3457587A JP 2530144 B2 JP2530144 B2 JP 2530144B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関のアイドル回転数の制御装置に関す
る。
〈従来の技術〉 内燃機関のアイドル回転数制御装置として、例えば第
9図に示すように、スロットル弁1をバイパスする補助
空気通路2の途中にアイドル制御弁(ISCバルブ)3を
設け、これにより補助空気量を調整して、アイドル回転
数を制御するようにしたものがある。アイドル制御弁3
はロータリー式で、図示しない開弁用コイルと閉弁用コ
イルとにパルス信号が互いに反転された状態で送られる
ようになっており、パルス信号のデューティ比に応じて
開度が調整される。尚、4はSPI方式の燃料噴射弁,5は
熱線式エアフローメータ,6はブローバイガスの還流パイ
プである。
ところで、アイドル制御弁へのパルス信号のデューテ
ィ比は次式によって計算される制御値ISCdyによって決
定される。尚、この制御値の単位は(u)で表され、開
弁用コイルがONになっている時間割合として出力され
る。
ISCdy=ISCtw+ISCet+ISCfb ここで、ISCtwは冷却水温度(以下水温という)依存
の基本制御値,ISCetはエアコン補正及び加減速補正等の
各種補正値,ISCfbは後述するアイドル回転数のフィード
バック制御(ISC)のためのフィードバック補正値であ
る。
アイドル回転数のフィードバック制御については、水
温センサによって検出される水温に依存する目標回転数
とクランク角センサによって検出される実際の回転数
(以下実回転数という)とを比較し、差がある場合に、
その時の制御値に補正を加えて目標回転数になるように
制御するわけであり、このため、フィードバック補正値
ISCfbというものを定めている。
そして、フィードバック補正値ISCfbの値は比較積分
(PI)制御により変化させ、安定した制御としている。
即ち、目標回転数と実回転数とを比較し、実回転数が目
標回転数より低(高)い場合には、フィードバック補正
値ISCfbを、初めにP分だけ上(下)げて、それから1
分ずつ徐々に上(下)げてゆく。
ところで、基本制御値ISCtw(若しくはこれと各種補
正値ISCetとの加算値)相当のオープンループデューテ
ィ(フィードバック補正値ISCfb=0のときの制御値ISC
dy)によって得られる回転数が目標回転数と完全に一致
していれば、フィードバック補正値ISCfbは0になるの
で、フィードバック制御は不要なのであるが、実際には
スロットルチャンバのつまり、部品のバラツキ等で相関
がずれるため、フィードバック制御を行っている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記のようにアイドル回転数のフィー
ドバック制御時に、フィードバック制御値をいわゆるPI
制御によって設定する方式では機関回転数と目標回転数
との大小関係のみを考慮した制御であったため、目標回
転数への収束度が悪くハンチングが助長され、オーバー
(アンダー)シュート量が大きいため回転落ち込みによ
るエンストを生じる等の問題を発生していた。
本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもの
で、機関回転数の変化速度をも考慮してフィードバック
補正値を設定する構成とすることにより、機関回転数の
変動を抑制できるようにした内燃機関のアイドル回転数
制御装置を提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このため本発明は第1図に示すように、機関の吸気通
路に介装されたスロットル弁をバイパスして設けられた
補助空気通路にアイドル制御弁を備え、アイドル運転時
に前記アイドル制御弁を開度制御して吸入空気流量を制
御することによってアイドル回転数を制御するようにし
た内燃機関のアイドル回転数制御装置において、 機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 機関運転状態に基づいてアイドル制御弁開度の基本制
御値を設定する基本制御値設定手段と、 機関運転状態に基づいてアイドル運転時の機関の目標回
転数を設定する目標回転数設定手段と、 実際の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、 目標回転数と実際の機関回転数との偏差を検出する回
転数偏差検出手段と、 前記検出された目標回転数と実際の機関回転数との偏
差が所定値より大きいときは、積分分を含む制御定数を
用いてアイドル制御弁開度のフィードバック補正値を設
定する第1のフィードバック補正値設定手段と、機関回
転数の変化速度を検出する回転数変化速度検出手段と、
前記検出された目標点数と実際の機関回転数との偏差が
所定値以下のときは、検出された回転数の偏差と変化速
度とに基づいてファジィ推論によりアイドル制御弁開度
のフィードバック補正値を設定する第2のフィードバッ
ク補正値設定手段と、 設定された基本制御値とフィードバック補正値とに基
づいて最終的なアイドル制御弁の開度制御値を設定する
開度制御値設定手段と、 設定された開度制御値に基づく開度制御信号をアイド
ル制御弁に出力して開度を制御する開度制御信号出力手
段とを備えた構成とする。
〈作用〉 機関運転状態検出手段によって検出された機関運転状
態に基づいて基本制御値設定手段によりアイドル制御弁
の開度の基本制御値が設定されると共に、目標回転数設
定手段により機関の目標回転数が設定される。
検出された目標回転数と実際の機関回転数との偏差が
所定値より大きいときは、第1のフィードバック補正値
設定手段が、積分分を含む制御定数を用いてアイドル制
御弁開度のフィードバック補正値を設定する。
また、検出された目標回転数と実際の機関回転数との
偏差が所定値より大きいときは、第2のフィードバック
補正値設定手段が、回転数偏差検出手段によって検出さ
れた回転数偏差と回転数変化速度検出手段によって検出
された機関回転数の変化速度とに基づいて、ファジィ推
論によりアイドル制御弁開度のフィードバック補正値を
設定する。
このようにして設定された基本制御値とフィードバッ
ク補正値とに基づいて開度制御設定手段はこれらの加算
等により最終的なアイドル制御弁の開度制御値を設定す
る。
開度制御信号出力手段は、前記のようにして設定され
た開度制御値に対応する開度制御信号をアイドル制御弁
に出力し、これによりアイドル制御弁が設定された開度
に制御される。
〈実施例〉 以下に実施例を図に基づいて説明する。
アイドル制御弁の構造,取付位置については第4図に
示した従来例と同様であり、同一符号を付して説明す
る。
第2図は制御値のハードウェア構成を示す。
11はCPU,12はP−ROM,13はCMOS−RAM,14はアドレスデ
コーダである。尚、RAM13に対しては、キースイッチOFF
後も記憶内容を保持させるため、バックアップ電源回路
を使用する。
アイドル制御弁3の制御のためのCPU11へのアナログ
入力信号としては、水温センサ15からの水温信号,スロ
ットルセンサ16からのスロットル開度信号,バッテリ17
からのバッテリ電圧があり、これらはアナログ入力イン
ターフェース及びA/D変換器19を介して入力されるよう
になっている。20はA/D変換タイミングコントローラで
ある。
デジタル入力信号としては、アイドルスイッチ21,ニ
ュートラルスイッチ22及びエアコンスイッチ23からのON
・OFF信号があり、これらはデジタル入力インターフェ
ース24を介して入力されるようになっている。
その他、クランク角センサ25からの例えば180゜毎の
リファレンス信号と1゜毎のポジション信号とがワンシ
ョットマルチ回路26を介して入力されるようになってい
る。また、車速センサ27からの車速信号が波形整形回路
28を介して入力されるようになっている。
CPU11からの出力信号(アイドル制御弁3へのパルス
信号)は、位相反転ドライバー29を介して、互いに反転
された状態で、アイドル制御弁3の開弁用コイル3aと閉
弁用コイル3bとに送られるようになっている。
ここにおいて、CPU11は、第3図に示すフローチャー
ト(アイドル制御弁3へのパルス信号のデューティ比の
制御値(即ち開度制御値ISCdyの計算ルーチン)に基づ
くプログラム(ROM2に記憶されている)に従って、入力
出力操作並びに演算処理等を行うようになっている。
次に第3図のフローチャートについて説明する。
ステップ(図ではSと記す)1では前記各種センサ,
スイッチ類からの検出信号を入力する。
ステップ2では水温センサ15によって検出される水温
Twから基本制御値ISCtwを設定する。尚、この設定は、
予めROM12に水温Twをパラメータとする基本制御値ISCtw
のマップを記憶させておき、そのマップから検索するこ
とによって行ってもよいし、あるいは演算によって行っ
てもよい。
ステップ3では、必要に応じてエアコン補正及び加減
速補正等の各種補正値ISCetを設定する。
ステップ4では、ISC条件(ISCフィードバック制御を
行う領域)であるか否かを判定する。具体的には、スロ
ットル弁の全閉位置を検出するアイドルスイッチがON
(スロットル弁が全閉位置)でかつニュートラルスイッ
チ22がON(トランスミッションのギア位置がニュートラ
ル)の時、又はアイドルスイッチ21がONでかつ車速セン
サ27によって検出される車速が所定値以下の時に、ISC
条件が成立するものとして、次のステップ5へ進む。
ステップ5では、クランク角センサ25からのリファレ
ンス信号入力毎の周期あるいは、単位時間当りのポジシ
ョン信号入力回数等によって機関回転数Nを検出する。
即ち、クランク角センサ25とステップ5の機能とで機
関回転数検出手段が構成される。
ステップ6では、水温Twから目標回転数Nsを検索ある
いは演算によって設定する。
このステップ6の機能が目標回転数設定手段に相当す
る。
ステップ7では検出された機関回転数Nと目標回転数
Nsとの偏差E(=N−Ns)を演算する。
このステップ7の機能が回転数偏差検出手段に相当す
る。
ステップ8では、回転数偏差Eが所定値0(例えば±
200rpm)以内にあるか否かを判定する。
ステップ8の判定がNOである場合、つまり、回転数偏
差Eが大きい場合はステップ9へ進み、後述する機能を
もつファジィフラグFFUZZYが1か0かを判定する。
ファジィフラグFFUZZYが0の場合はステップ10以降へ
進み従来同様のISCフィードバック制御を行う。これ
は、回転数偏差Eが大きい場合は、後述するファジィ推
論によるフィードバック制御に比較して通常の比例積分
制御の方が目標回転数に接近する速度が大きいためであ
る。
即ち、ステップ10では、偏差Eの正負を判定し、E>
0(つまりN>Ns)の場合はステップ11へ進み、比例積
分制御(又は積分制御)に基づいてフィードバック補正
値ISCfbを前回の値に対して所定量減少させ、E<0
(N<Ns)の場合はステップ12へ進み、同様にしてフィ
ードバック補正値ISCfbを前回値に対して所定量増加さ
せる。E=0(不感帯0を含む)場合はフィードバック
補正値ISCfbを前回値のままとする。
次いでステップ13へ進み、最終的な制御値ISCdyを前
回のISCdyoにステップ11,12で増減設定され、あるいは
前回値に維持されたフィードバック補正値ISCfbを加算
した値で更新設定する。
このステップ13の機能が開度制御値設定手段に相当す
る。
ステップ14では、ステップ13で設定された制御値ISC
dyに相当するデューティ比をもつパルス信号(開度制御
信号)が位相反転ドライバー29を介してアイドル制御弁
3の開弁用コイル3a及び閉弁用コイル3bに出力される。
このステップ14の機能が開度制御信号出力手段に相当
する。
ステップ15では次回の演算のため今回の制御値ISCdy
を前回の値ISCdyoとしてセットする。
このようにして従来通りのフィードバック制御を行う
ことにより、機関回転数が目標回転数に近づきステップ
8で偏差Eが所定値以内と判定された時は、ステップ16
でファジィフラグFFUZZYを1にセットした後、ステップ
17以降へ進んで本発明に係るファジィ推論を利用したフ
ィードバック制御に移行する。
また、一旦FFUZZYを1にセットした後は、ISC条件が
不成立となるまでは、再度偏差Eが所定値を上まわって
もステップ9からステップ17以降へ進みファジィ推論に
よるフィードバック制御を継続する。
ファジィ推論(制御)とは、簡略に述べれば、例えば
ある入力量(検出値)に対して操作量(制御量)を正又
は負にせよという命題等の確かさ(ファジィ量)を設定
し、複数の異なる入力量に対して同様に設定されたファ
ジィ量から総合的なファジィ量を求め、このファジィ量
に基づいて正又は負の操作量を設定するようにしたもの
である。
そこで、まずステップ17では、ステップ7で求めた回
転数偏差Eをパラメータとしたときのファジィ量U1を第
4図に示したマップからの検索によって求める。
ここで、回転数偏差Eが正の値で大きい時は、現在の
機関回転数が目標回転数に対して大きいわけであるから
機関回転数を減少方向に制御することの確かさは大き
く、逆にEが負の値で大きい時は機関回転数を増大させ
ることの確かさは大きい。
そこで、回転数偏差Eの大きさに応じてファジィ量U1
をPB,PM,PS,O,NS,NM,NBの7段階に設定してある。ここ
で、PBは正(開度増大方向)の値で最も大、PMは正の中
間値、psは正の最小値、Oは開度一定、NSは負(開度減
少方向)の値で最小、NMは負の中間値、NBは負の最大値
に相当し、夫々開度を増減することの確かさの度合を示
している。
次に、ステップ18においては、今回検出された機関回
転数Nと前回検出さた機関回転数N0との差により、回転
数変化速度ΔE(=N−N0)を演算する。
そして、ステップ19へ進み、今度は、前記回転数変化
速度ΔEをパラメータとしたときのファジィ量U2を第5
図に示したマップからの検索によって求める。
こ場合も回転数変化速度ΔEが正の値で大きいとき
は、回転数の上昇速度が大きいわけであるから、回転数
の上昇を抑制すべく機関回転数を減少方向に制御するこ
との確かさは大きく、逆にΔEが負の値で大きいとき
は、機関回転数を増大させることの確かさは大きい。
そこで、この場合も回転数変化速度ΔEの大きさに応
じてファジィ量U2をPB,PM,PS,O,NS,NM,NBの7段階に設
定してある。
そして、ステップ20では、このようにして求めた各パ
ラメータE,ΔEに対するファジィ量U1,U2に基づいて両
パラメータE,ΔEを考慮したファジィ量Uを第6図に示
すマップから検索する。
即ち、ファジィ量Uは各ファジィ量U1,U2が共に正の
値で大きいときに正の値で大きく、U1,U2が共に負の値
で大きいときに負の値で大きく設定してある。
ステップ21では、ファジィ量Uから、フィードバック
補正量ISCfbuを第7図に示すマップから検索する。
ここでは、ファジィ量Uが正の値で大きい程ISCfbu
正の値で大きくファジィ量Uが負の値で大きい程ISCfbu
を負の値で小さく設定してあり、例えば±25%(デュー
ティ比)の範囲で7段階に設定してある。
ステップ22では前記ファジィ推論で求めたフィードバ
ック補正値ISCfbuをISCfbにセットする。
ステップ23では次回の演算のため機関回転数の今回の
検出値Nを前回の検出値N0としてセットする。
以降ステップ13〜15へ進み、上記のようにファジィ推
論によって設定したフィードバック補正値ISCfbを用い
て制御値ISCdyが設定され、その制御信号がアイドル制
御弁3に出力される。
この場合ファジィ推論によってフィードバック補正値
ISCfbを設定することにより、目標回転数Nsに接近する
程、又接近する速度が大きくなる程目標回転数へ接近す
る速度を減少させる方向に制御され、目標回転数からの
偏差が大きく、かつ、偏差増大方向の速度が大きくなる
程目標回転数Nsに接近する速度を増大させる方向に制御
される。
したがって、第8図の鎖線に示すように、応答性を確
保しつつ、(脈動周期の増大を抑制しつつ)目標回転数
に緩やかに収束させる制御が行われ、オーバーシュート
量を抑制し、回転の変動巾を小さくでき、回転落ち込み
によるエンスト等も防止できる。
尚、ステップ4でISCフィードバック制御条件が不成
立と判定されたときは、ステップ24でファジィフラグFF
UZZYを0にリセットした後、ステップ13以降へ進み、フ
ィードバック補正量ISCfbを前回値に固定したままアイ
ドル制御弁3の開度をフィードフォワード制御する。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば機関回転数の目
標回転数からの偏差が大きいときは、通常の比例積分制
御(又は積分制御)によってフィードバック補正値を設
定し、回転数偏差が小さいときは、回転数偏差変化速度
を考慮したファジィ推論によってアイドル制御弁開度の
フィードバック補正値を設定する構成としたため、応答
性を確保しつつ目標回転数への収束度を良好なものと
し、変動の小さな安定した回転性が得られ、回転数の落
ち込みも抑制できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の構成を示すブロック図、第2図は、
本発明の一実施例の構成図、第3図は同上実施例の制御
ルーチンを示すフローチャート、第4図〜第7図は、同
上制御に使用する各種マップ、第8図は、同上制御によ
る各種状態量を従来と比較して示すタイムチャート、第
9図はアイドル制御弁の構造を示す断面図である。 1……スロットル弁、2……補助空気通路、3……アイ
ドル制御弁、11……CPU、12……P−ROM、13……CMOS−
RAM、15……水温センサ、25……クランク角センサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関の吸気通路に介装されたスロットル弁
    をバイパスして設けられた補助空気通路にアイドル制御
    弁を備え、アイドル運転時に前記アイドル制御弁を開度
    制御して吸入空気流量を制御することによってアイドル
    回転数を制御するようにしたアイドル回転数制御装置に
    おいて、 機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 機関運転状態に基づいてアイドル制御弁開度の基本制御
    値を設定する基本制御値設定手段と、 機関運転状態に基づいてアイドル運転時の機関の目標回
    転数を設定する目標回転数設定手段と、 実際の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、 目標回転数と実際の機関回転数との偏差を検出する回転
    数偏差検出手段と、 前記検出された目標回転数と実際の機関回転数との偏差
    が所定値より大きいときは、積分分を含む制御定数を用
    いてアイドル制御弁開度のフィードバック補正値を設定
    する第1のフィードバック補正値設定手段と、 機関回転数の変化速度を検出する回転数変化速度検出手
    段と、 前記検出された目標回転数と実際の機関回転数との偏差
    が所定値以下のときは、検出された回転数の偏差と変化
    速度とに基づいてファジィ推論によりアイドル制御弁開
    度のフィードバック補正値を設定する第2のフィードバ
    ック補正値設定手段と、 設定された基本制御値とフィードバック補正値とに基づ
    いて最終的なアイドル制御弁の開度制御値を設定する開
    度制御値設定手段と、 設定された開度制御値に基づく開度制御信号をアイドル
    制御弁に出力して開度を制御する開度制御信号出力手段
    と を備えたことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制
    御装置。
JP62034575A 1987-02-19 1987-02-19 内燃機関のアイドル回転数制御装置 Expired - Lifetime JP2530144B2 (ja)

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