JP2601267B2 - エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのアイドル回転数が目標回転数と
なるように制御する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が所定回転数と
なるように、このアイドル回転数をフィードバック制御
するとともに、このフィードバック制御に伴う学習値を
記憶して制御精度の向上を図るようにした技術は、例え
ば、特開昭56−132430号に見られるように公知である。

上記アイドル回転数制御は、例えば、エンジンへの吸
気量を調整することによって行うものであるが、エアコ
ン用コンプレッサ、パワーステアリング用オイルポン
プ、ヘッドランプ等の電気負荷などの外部負荷が作用し
たときには、エンジン負荷が上昇してアイドル回転数が
低下することから、上記アイドル回転数制御をエンジン
回転数が上昇する方向に負荷補正することが行われてい
る。そして、上記外部負荷の作動時には前記学習値は更
新しないようにしている。

また、高地においては空気密度の低下から、所定のア
イドル回転数とするためにアイドルエア量を増量するよ
うにフィードバック制御を行うものであり、このフィー
ドバック制御に伴う学習値も高地においては大きな値に
設定されることになる。

一方、前記アイドル回転数のフィードバック制御は、
エンジン回転数が所定値以下になったアイドル時に開始
するものであり、学習値は非アイドル時の最低吸気量を
設定する下限制御等に使用され、例えば、エンジン回転
数がアイドル回転数に低下する減速時に、上記学習値に
基づく制御信号を出力して吸気量を制御し、アイドル状
態に移行した場合のフィードバック制御の基準値となる
ようにして高地等においても安定したアイドル運転が得
られるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、上記のようなアイドル回転数のフィードバ
ック制御および学習制御を行う際に、高地のように学習
値が大きな値となっている状態から、例えば、外部負荷
の作動が継続した状態もしくはアイドル状態となること
なく低地に移行した場合のように、前記学習値が更新さ
れないまま学習値が小さくなるべき運転条件に変化した
ときに、アクセル操作を解放しエンジン回転数をアイド
ル回転数に低下させようとしても大きな学習値によって
エンジン回転数がフィードバック開始回転数までに低下
しないことになり、フィードバック制御に移行せず、学
習値も更新されない恐れがある。

また、上記点に対し、アクセル操作量、クラッチ状態
等からエンジンのアイドル状態が判別できる際には、学
習値にかかわらず強制的に制御量を小さくしてエンジン
回転数を低下させ、アイドル回転数のフィードバック制
御を開始させるようなそれまでの制御ルーチンから抜け
出すように制御する抜け出し制御を行うことが考えられ
る。しかし、このような抜け出し制御を行っても、外部
負荷作動時においては学習禁止処理で学習値の更新は行
われず、エンジン回転数がアイドル回転数から上昇する
と再びエンジン回転数が低下してフィードバック制御に
移行するためには、また上記のような抜け出し制御を行
うことになり、所定のアイドル回転へ早期に移行するこ
とができない問題がある。

そこで本発明は上記事情に鑑み、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とともに学習制御を
行うついて、学習値が大きくなる運転条件からの移行時
にアイドル回転数の上昇を阻止して速やかに所定のアイ
ドル回転に移行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。

（問題点を解決するための手段） 本発明のアイドル回転数制御装置は、エンジンのアイ
ドル回転数を変更調整可能なアイドル回転数調整手段
と、エンジンが駆動系と遮断された無負荷のアイドル状
態を検出するアイドル状態検出手段と、前記アイドル状
態でエンジン回転数が所定値以下となった時にアイドル
回転数が目標回転数となるように前記アイドル回転数調
整手段のフィードバック制御を行うフィードバック制御
手段と、前記フィードバック制御手段によるアイドル回
転数のフィードバック制御に伴う学習値をエンジンに外
部負荷が作用していない状態で求めてそれまでの学習値
を更新する学習値更新手段と、前記アイドル状態以外の
時に上記学習値に基づいた制御信号を出力する学習制御
手段とを備えるとともに、前記アイドル状態検出手段の
信号を受けアイドル状態でエンジン回転数が前記フィー
ドバック制御手段によりフィードバック制御を開始する
所定値以下に低下しないときに前記アイドル回転数調整
手段にエンジン回転数を低下させる信号を出力しエンジ
ン回転数を強制的に前記所定値以下に低下させてフィー
ドバック制御を開始させる抜け出し制御を行う抜け出し
制御手段と、該抜け出し制御手段によってフィードバッ
ク制御が開始したときには外部負荷作動時でも前記学習
値更新手段における学習値の更新を行わせる学習値更新
指令手段とを備えたことを特徴とするものである。

第１図は本発明の構成を明示するためのブロック図で
ある。

エンジン１の吸気通路２に、アイドル回転数を例えば
スロットル開度またはバイパスエア量によって変更調整
可能なアイドル回転数調整手段３を設け、このアイドル
回転数調整手段３には制御信号設定手段４からの制御信
号が出力されて所定状態に駆動制御される。

上記制御信号設定手段４にはフィードバック制御手段
５からのフィードバック信号が出力されてアイドル回転
数を目標回転数にフィードバック制御を行うとともに負
荷補正手段６からの負荷補正信号が出力されて外部負荷
作動時のアイドル回転数低下を補正する。このフィード
バック制御手段５は、エンジンが駆動系と遮断された無
負荷のアイドル状態を検出するアイドル状態検出手段７
の信号を受け、このアイドル状態でエンジン回転数が所
定値以下となった時に、エンジン回転数検出手段８によ
り検出した実際のエンジン回転数と、目標回転数設定手
段９により設定した目標回転数とを比較して両者の差に
応じた制御信号を出力するものである。

一方、負荷補正手段６はエアコンスイッチのオン作動
等から外部負荷作動状態を検出する外部負荷検出手段10
の信号を受け、外部負荷増大時にアイドル回転数を上昇
する方向に補正信号を出力し、外部負荷低減時には回転
数を低下する方向に補正信号を出力するものである。

また、前記フィードバック制御手段５のフィードバッ
ク値から学習値を求めそれまでの学習値を更新する学習
値更新手段11を設け、該学習値更新手段11は前記外部負
荷検出手段10の信号を受けて外部負荷の非作動状態にお
いて学習値の更新を行う。そして、学習制御手段12は、
前記アイドル状態以外の時に上記学習値変更手段11によ
る学習値に基づく制御信号を制御信号設定手段４に出力
する学習制御を行う。

一方、前記アイドル状態検出手段７およびエンジン回
転数検出手段８の信号を受け、アイドル状態でエンジン
回転数が前記フィードバック制御を開始する所定値以下
に低下しないときに、前記制御信号設定手段４にエンジ
ン回転数を低下させる補正信号を出力してエンジン回転
数を強制的に前記所定値以下に低下させてフィードバッ
ク制御を開始させる抜け出し制御を行う抜け出し制御手
段13を設ける。また、この抜け出し制御手段13の信号を
受けた学習値更新指定手段14は、前記学習値更新手段11
に信号を出力し、抜け出し制御手段13が作動してフィー
ドバック制御が開始したときには外部負荷作動時でもこ
のフィードバック制御に伴って学習値を求めて学習値の
更新を行わせるものである。

（作用） 上記のようなアイドル回転数制御装置では、基本的に
はアイドル回転数が目標回転数に一致するようにフィー
ドバック制御を行うとともに、このフィードバック制御
に伴う学習値に基づいて学習制御を行う。また、高地等
で学習値が大きくなったまま低地等の学習値が小さくな
る運転状態に変化した場合には、抜け出し制御によって
強制的にエンジン回転数を低下させてアイドル回転のフ
ィードバック制御を行うとともに、この抜け出し制御の
作動に伴うフィードバック制御の学習値を外部負荷作動
時でも更新し、この学習値を小さくしてエンジン回転数
を所定のアイドル回転数に安定させるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。第２
図は具体例のアイドル回転数制御装置の概略構成図であ
る。

エンジン１に吸気を供給する吸気通路２に介装した気
化器20に対し、そのスロットル弁21の開度を調整するこ
とによってアイドル回転数を制御するアイドル回転数制
御装置22が設置されている。このアイドル回転数調整装
置22はスロットル弁21の最小開度を調整可能に規制する
駆動バルブ23と、該駆動バルブ23の作動量を制御するデ
ューティソレノイドバルブ24とで構成されている。そし
て、上記デューティソレノイドバルブ24に対してコント
ロールユニット25から制御信号（デューティ信号）が出
力されるものである。

前記駆動バルブ23は、ケーシング26内に大小２つのダ
イヤフラム27,28を備えている。大径ダイヤフラム27に
は先端がスロットル弁21の調整ネジ21aに当接するロッ
ド29が連結され、該大径ダイヤフラム27によって区画さ
れた第１負圧室30にはロッド29を後退方向に付勢するリ
ターンスプリング31が縮装され、この第１負圧室30には
メイン負圧通路32が接続され、該メイン負圧通路32の他
端はスロットル弁21下流の吸気通路２に開口している。

一方、小径ダイヤフラム28には、前記ロッド29の後端
部に当接可能なストッパー33が取付けられている。この
小径ダイヤフラム28によってロッド29側のリーク室34と
反対側の第２負圧室35とが区画形成され、リーク室34に
はエアクリーナ（図示せず）に連通するエア導入通路36
が接続される一方、第２負圧室35にはデューティソレノ
イドバルブ24からの信号負圧通路37が接続される。

そして、前記ロッド29の後部には、一端が第１負圧室
30に開口し他端がロッド29後端面のリーク口38aに開口
し、上記第１負圧室30とリーク室34とを連通するリーク
通路38が形成され、上記リーク口38aが前記小径ダイヤ
フラム28の偏位によって移動するストッパー33によって
開閉作動される。

上記駆動バルブ23は、第１負圧室30へのメイン負圧通
路32による負圧の導入によって大径ダイヤフラム27が突
出方向に偏位してスロットル弁21を開作動するものであ
るが、ロッド29が前進移動するとリーク通路38のリーク
口38aが開口して第１負圧室30の負圧がリークしてロッ
ド29は後退し、このリーク口38aがストッパー33によっ
て閉口された位置で停止する。一方、上記ストッパー33
は第２負圧室35に導入された信号負圧に応じて所定位置
に停止するものであり、この第２負圧室35への信号負圧
通路37による信号負圧の大きさに応じてスロットル開度
を調整するように構成されている。

また、前記デューティソレノイドバルブ24は調圧室40
を有し、この調圧室40には前記メイン負圧通路32が分岐
して接続された負圧導入口32aが開口するとともに、エ
アクリーナに連通する大気開放通路41が接続され、調整
した信号負圧を前記駆動バルブ23の第２負圧室35に導入
する信号負圧通路37の他端部が接続されている。上記負
圧導入口32aに対向してその開口を開閉する弁体42がダ
イヤフラム43に支持され、上記弁体42はデューティソレ
ノイドバルブ44によって閉口方向に駆動される一方、調
圧室40に縮装されたスプリング45によって開口方向に付
勢される。

上記デューティソレノイドバルブ24のデューティソレ
ノイド44に対するコントロールユニット25からの制御信
号は、所定周波数でオン信号とオフ信号との比率が調整
されるデューティ信号であり、その比率に応じて負圧導
入口32aを開閉して調圧室40の負圧の大きさを調整し、
信号負圧を駆動バルブ23に導入してアイドル回転数を調
整するものである。

前記デューティソレノイドバルブ24に制御信号を出力
するコントロールユニット25には、エンジンの運転状態
を検出するために回転センサ47（クランク角センサ）か
らのエンジン回転信号、外部負荷の作動状態を検出する
クーラスイッチ等の負荷スイッチ48からの外部負荷信
号、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ49から
の水温信号、エンジンの無負荷状態を検出するためにニ
ュートラルスイッチ50およびクラッチスイッチ51からの
無負荷信号がそれぞれ入力される。

前記コントロールユニット25は、各種センサからのエ
ンジンの運転状態に応じてアイドル回転数を制御するも
のである。このコントロールユニット25は、アイドル状
態でエンジン回転数が所定値以下に低下したアイドル回
転数のフィードバック条件が成立すると、現在の回転数
と目標回転数とを比較してアイドル回転数が目標回転数
となるようにフィードバック値を設定し、これをデュー
ティ信号に変換してデューティソレノイドバルブ24に出
力する。また、エンジン回転数が目標回転数付近となっ
たら学習値を求めるとともに、この学習値に基づいてフ
ィードバック値の下限値および非アイドル時の制御値を
設定し、エンジン回転数が低下しない場合には抜け出し
制御によってエンジン回転数を低下させてフィードバッ
ク制御を行い、この抜け出し制御時には無条件で学習の
更新を行い、学習値を小さくするものである。

次に、前記コントロールユニット25の作動を第３図お
よび第４図のフローチャートに基づいて説明する。第３
図はメインルーチンであり、基本的なアイドル回転数制
御ルーチンについて示している。スタート後、ステップ
S1で各種センサからの検出信号を入力し、エンジン回転
数、外部負荷の作動状態、無負荷信号、水温信号等を読
み込む。そして、ステップS2で水温に対応した基本回転
数と外部負荷の作動状態に応じた負荷補正とからアイド
ル制御の目標回転数R₀を算出する。

ステップS3はニュートラルスイッチ50もしくはクラッ
チスイッチ51からエンジンと駆動系が接続されていない
無負荷状態にあるか否かを判定するものであり、この判
定がYESで無負荷状態にある場合には、ステップS4でエ
ンジン回転数Ｒが目標回転数R₀に所定値αを加算したフ
ィードバック開始回転数以下か否かを判定する。なお、
上記所定値αは、例えば自動変速機においては300rpm、
マニュアル変速機においては700rpmである。

上記ステップS4の判定がYESでフィードバック制御を
開始する場合には、ステップS5で検出アイドル回転数Ｒ
が目標回転数R₀より高いか否かを判定し、アイドル回転
数Ｒの方が大きいYES時にはステップS6でフィードバッ
ク値Cfbを所定値ΔCfb減算してアイドル回転数Ｒを下降
方向に修正し、一方、アイドル回転数Ｒの方が小さいNO
時にはステップS7でフィードバック値Cfbを所定値ΔCfb
加算してアイドル回転数Ｒを上昇方向に修正する。

上記のようにフィードバック値Cfbを設定した後、ス
テップS8でこのフィードバック値Cfbが後述の下限値If
を越えているか否かを判定し、下限値Ifより大きいYES
時にはステップS11でフィードバック値Cfbをそのまま出
力する。一方、上記ステップS8の判定がNOでフィードバ
ック値Cfbが下限値If以下の場合には、ステップS9でフ
ィードバック値Cfbを下限値Ifに設定するとともに、ス
テップS10の抜け出しルーチンに進んでからステップS11
でフィードバック値Cfbの出力を行う。

上記抜け出しルーチンは第４図に示すように、まず、
ステップS23で現在のアイドル回転数制御量より予め設
定してある偏差d i（学習値Itと下限値Ifとの差）の加
算値d eciおよび回転低下度合上限値d rpmmxを求め、ス
テップS24で上記加算値d eciに基づいて学習値Itと下限
値Ifとの偏差d iを求める。また、ステップS25でエンジ
ン回転数Ｒの低下度合d rpmを算出し、ステップS26でこ
の低下度合d rpmが所定値60未満か否か判定し、低下度
合d rpmが大きいNO時にはステップS27でこの低下度合d
rpmが上限値d rpmmxを越えているか否かを判定する。そ
して、低下度合d rpmが所定値60以上でかつ上限値d rpm
mx以下で両ステップS26,S27の判定がNOの場合には、ス
テップS24で設定した偏差d iによって抜け出し制御を行
う。

一方、前記ステップS26の判定がYESで低下度合d rpm
が所定値60未満のときは、アクセルを若干操作している
ことにより回転数が低下しないこととして検出し、この
ときにはステップS28で偏差d iを０にクリアして抜け出
し制御は行わない。また、前記ステップS27の判定がYES
で低下度合d rpmが上限値d rpmmx以上のときは、空吹し
レーシング状態で回転数が大きく低下していることとし
て検出し、このときには同様にステップS28で偏差d iを
０にクリアして抜け出し制御は行わない。

次に、メインルーチンのステップS12は、アイドル回
転数Ｒが目標回転数R₀に所定値80rpmを加減算した回転
幅内に入った学習領域か否かを判定するものであり、こ
の判定がYESでアイドル回転数Ｒが目標回転数R₀の近傍
となると、ステップS13で前記抜け出しルーチンで設定
された偏差d iが０か否かを判定する。この判定がNOで
抜け出し制御を行っている場合には、ステップS15に進
んでフィードバック値Cfbに基づいて学習値Itを算出し
更新する。一方、上記ステップS13の判定がYESで抜け出
し制御を行っていない場合には、ステップS14でクーラ
スイッチ等の外部負荷スイッチ48がオフの負荷非作動時
か否かを判定し、外部負荷非作動時のYES時にはステッ
プS15に進んで同様に学習値Itの更新を行う。また負荷
スイッチ48がオン状態で外部負荷作動時にはステップS1
4のNO判定によってステップS16に進み、学習値Itは更新
しない。

ステップS16はフィードバック値Cfbが学習値Itに所定
値10を加減算した制御幅内に入って学習値Itが安定した
か否かを判定するものであり、この判定がYESで学習値I
tが安定すると抜け出し制御が終了したとしてステップS
17で偏差ｄ図ｉを０にクリアする。そして、ステップS1
8で下限値Ifの設定を行うものであり、この下限値Ifは
学習値Itから所定値75減算するとともに前記偏差d iを
減算して求めるものである。

一方、前記ステップS3の判定がNOでエンジンと駆動系
が接続されて駆動力の伝達が行われている有負荷時に
は、ステップS19に進んで学習値Itを制御値として出力
する。また、前記ステップS4の判定がNOでアイドル時で
もエンジン回転数Ｒが目標回転数R₀に所定値α加算した
フィードバック開始回転数以下とならない場合には、ス
テップS20で学習値Itを偏差d iの減算によって小さな値
It′としてから、ステップS21で抜け出し制御を行う。
この抜け出し制御は、前記ステップS10の抜け出しルー
チンで行って偏差d iを設定し、補正した学習値It′を
制御値としてステップS22で出力するものである。

なお、上記のようなフィードバック値Cfb等の制御値
に基づいて、実際にデューティソレノイドバルブ24に出
力するデューティ信号に変換し、このデューティ信号を
出力するものである。

前記コントロールユニット25による低地と高地との移
行時のアイドル回転数制御における各種制御信号および
この制御に伴うアイドル回転数の変動のタイムチャート
を第５図に示す。まず、低地でのアイドル制御で安定し
た状態から、ａ点で高地に移行すると、同じ目標回転数
R₀に制御するにはスロットル開度を開ける必要があるこ
とから、フィードバック値Cfbは大きくなり、これに伴
って学習値Itおよび下限値Ifも大きな値となる。そし
て、上記状態でｂ点から低地に移行した場合に、この移
行においては例えば外部負荷の作動等によって学習値It
の更新が行われずに高地のままの各制御値で移行したと
きには、エンジン回転数Ｒは目標回転数R₀より大きく上
昇する。これに対し、抜け出し制御によって偏差d iが
順次設定され、これに伴ってエンジン回転数Ｒは徐々に
低下するとともにフィードバック値Cfbが低下し、エン
ジン回転数Ｒが学習開始回転域内に入ったｃ点から外部
負荷のオン・オフ作動にかかわらず学習値Itを計算して
順次更新するものである。そして、ｄ点で学習値Itが安
定し、ここで偏差d iをクリアして低地での所定のアイ
ドル制御となる。なお、学習値Itは前回学習値に対して
所定の比率で新しいフィードバック値Cfbを反映させて
更新することから、段階的に低下することになる。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、高地のように学習値が
大きくなる運転状態から学習値の更新が行われることな
く低地のように学習値が小さくなる状態に移行した場合
においても、アイドル状態でエンジン回転数が所定回転
数以下に低下しないときには抜け出し制御によって強制
的にエンジン回転数を低下させてフィードバック制御を
行うとともに、この抜け出し制御を行ったときには外部
負荷作動時でも学習値の更新を強制的に行うようにした
ことにより、学習値を早期に小さな値としてエンジン回
転数を所定のアイドル回転数に安定させることができ、
長期間のアイドル回転数の上昇が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するためのエンジンのアイ
ドル回転数制御装置のブロック図、 第２図は具体例の要部断面図、 第３図および第４図はコントロールユニットの処理を説
明するためのフローチャート図、 第５図は低地と高地間の移動に伴うアイドル回転数制御
を示すタイムチャート図である。 １……エンジン、３……アイドル回転数調整手段、３…
…制御信号設定手段、５……フィードバック制御手段、
11……学習値更新手段、12……学習制御手段、13……抜
け出し制御手段、14……学習値更新指令手段、22……ア
イドル回転数調整装置、25……コントロールユニット。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのアイドル回転数を変更調整可能
   なアイドル回転数調整手段と、 エンジンが駆動系と遮断された無負荷のアイドル状態を
   検出するアイドル状態検出手段と、 前記アイドル状態でエンジン回転数が所定値以下となっ
   た時にアイドル回転数が目標回転数となるように前記ア
   イドル回転数調整手段のフィードバック制御を行うフィ
   ードバック制御手段と、 前記フィードバック制御手段によるアイドル回転数のフ
   ィードバック制御に伴う学習値をエンジンに外部負荷が
   作用していない状態で求めてそれまでの学習値を更新す
   る学習値更新手段と、 前記アイドル状態以外の時に上記学習値に基づいた制御
   信号を出力する学習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、 前記アイドル状態検出手段の信号を受けアイドル状態で
   エンジン回転数が前記フィードバック制御手段によるフ
   ィードバック制御を開始する所定値以下に低下しないと
   きに、前記アイドル回転数調整手段にエンジン回転数を
   低下させる信号を出力しエンジン回転数を強制的に前記
   所定値以下に低下させてフィードバック制御を開始させ
   る抜け出し制御を行う抜け出し制御手段と、 該抜け出し制御手段によってフィードバック制御が開始
   したときには外部負荷作動時でも前記学習値更新手段に
   おける学習値の更新を行わせる学習値更新指令手段とを
   備え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。