JP2660616B2 - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のアイドル回転
速度制御装置に関し、詳しくは、外部負荷投入のオン・
オフ切り換え時におけるアイドル回転速度の安定性を向
上させ得る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用内燃機関のアイドル回転速度制御
装置としては、特開昭６２−１２９５４４号公報等に開
示されるように、機関の吸気系に介装されたスロットル
弁をバイパスする補助空気通路を設けると共に、この補
助空気通路に電磁式のアイドル制御弁を設け、このアイ
ドル制御弁の駆動パルス信号のデューティ比（補助空気
量制御値）を、実際のアイドル回転速度が目標回転速度
に近づくように制御することで、アイドル回転速度を目
標回転速度にフィードバック制御するものがある。

【０００３】また、このようなアイドル回転速度のフィ
ードバック制御においては、エアコン用コプレッサ，パ
ワステ用オイルポンプなどの補器類の負荷が機関に加え
られたり、トルクコンバータ式ＡＴがニュートラル状態
から非ニュートラル状態にシフトされると、アイドル回
転の落ち込みが発生し、フィードバック制御の遅れによ
って最悪エンストに至る惧れもある。そこで、従来か
ら、前述のような各種外部負荷毎に予め必要空気量を求
めておき、エアコンスイッチ，パワステスイッチ，ニュ
ートラルスイッチなど外部負荷検知情報に基づいて、外
部負荷投入がオン状態となっているときに前記必要空気
量に対応する補正値で前記デューティ比を補正し、外部
負荷投入のオン・オフ切り換え時におけるアイドル回転
の変動を抑止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように外部負荷投入のオン時にデューティ比を補正する
補正値（外部負荷補正分）は、初期状態において外部負
荷に相当する必要空気量が確保できるように設定されて
おり、部品ばらつきや経時変化等によって外部負荷に対
応する必要空気量がばらついたり、与えられた制御値に
対してアイドル制御弁を介して得られる空気量がばらつ
くと、外部負荷投入のオフ・オン切り換え時にデューテ
ィ比を初期設定された外部負荷補正分だけ補正しても、
目標アイドル回転速度を維持できる空気量が得られず、
アイドル回転速度が目標からずれてしまい、アイドル安
定性を損ねるという問題があった。

【０００５】特に、外部負荷投入のオフ→オン切り換え
時においては、増量補正される空気量が外部負荷相当分
よりも少ないと回転の落ち込みが発生し、たとえエンス
トに至らない場合でも、運転者にエンストの不安感を与
えることになってしまう。本発明は上記問題点に鑑みな
されたものであり、外部負荷投入のオン時に、吸入空気
量の制御値を所定の補正値に基づき補正するよう構成さ
れたアイドル回転速度制御装置において、経時変化や部
品ばらつきに応じて外部負荷に対応する必要空気量が確
保できるように学習すると共に、かかる学習が、運転者
の感性（エンストに対する不安感）を反映した目標に基
づいて簡便に行えるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関のアイドル回転速度制御装置は、図１に示すよ
うに構成される。図１において、フィードバック制御手
段は、所定の機関アイドル運転状態において回転速度検
出手段で検出される機関回転速度を目標回転速度に近づ
けるように機関の吸入空気量を制御するための制御値を
フィードバック制御する。

【０００７】また、補正値記憶手段は、外部負荷投入の
オン状態が検知されているときに前記制御値を補正する
ための補正値を記憶する。ここで、補正手段は、外部負
荷検知手段によって外部負荷投入のオン状態が検知され
ているときに、前記補正値記憶手段に記憶されている補
正値に基づいて前記制御値を補正設定する。

【０００８】そして、空気量制御手段は、前記制御値に
基づいて機関の吸入空気量を制御する。一方、回転変動
データ検出手段は、外部負荷検知手段によって外部負荷
投入のオン・オフ切り換えが検知されたときに、該外部
負荷投入のオン・オフ切り換えに伴う機関回転速度の変
動幅と目標回転速度への復帰時間とをそれぞれ検出し、
アイドル変動指数設定手段は、前記検出された機関回転
速度の変動幅と目標回転速度に対する復帰時間とに基づ
いてアイドル変動指数を設定する。

【０００９】そして、補正値更新手段は、前記設定され
たアイドル変動指数と該アイドル変動指数の目標値との
比較に基づいて前記補正値記憶手段に記憶されている補
正値を補正して更新記憶させる。

【００１０】

【作用】かかる構成によると、外部負荷投入のオン・オ
フ切り換えがあったときに、記憶されている補正値が不
適切であると、制御値を前記補正値で補正しても、外部
負荷投入のオン・オフに見合った空気量変化を得ること
ができず、目標回転速度から実際の回転速度がずれるこ
とになる。かかる外部負荷投入のオン・オフに伴う回転
変動が発生したときに、回転変動の幅と目標回転速度に
復帰するまでの時間とが検出され、この変動幅と復帰時
間とに基づいてアイドル変動指数が設定される。

【００１１】そして、前記アイドル変動指数と目標値と
の比較に基づいて補正値の記憶データが更新される。即
ち、外部負荷投入のオン・オフ切り換え時におけるアイ
ドル安定性は、前記変動幅を小さくし、復帰時間を短縮
することで得られるから、これら２つのパラメータが共
に充分に小さいレベルにないと特に回転落ち発生時には
エンストの不安感を運転者に与えることになる。そこ
で、前記変動幅と復帰時間とをパラメータとしてアイド
ル変動指数を設定し、このアイドル変動指数と目標値と
の比較によって補正値を更新することで、前記変動幅と
復帰時間との両方を同時に満足し得るレベルに学習でき
るようにした。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
のシステム構成を示す図２において、エアクリーナ１か
らの空気は、吸気ダクト２を通り、該吸気ダクト２に介
装され図示しないアクセルペダルに連動するスロットル
弁３と、このスロットル弁３をバイパスして設けられた
補助空気通路４に介装された電磁式のアイドル制御弁５
とをそれぞれ介して機関８に吸入される。

【００１３】一方、燃料は、吸気マニホールド６に介装
された燃料噴射弁７から機関回転に同期して間欠的に噴
射供給され、前記吸入空気と混合してシリンダ内に吸引
される。前記アイドル制御弁５は、開弁用コイルと閉弁
用コイルとを備えて構成されている。ここで、マイクロ
コンピュータを内蔵したコントロールユニット９からの
駆動パルス信号（開度制御信号）が、前記コイルそれぞ
れに互いに反転された状態で送られるようになってお
り、前記駆動パルス信号のデューティ比（開弁用コイル
に対する通電時間割合％）により、アイドル制御弁５の
開度が制御され、該アイドル制御弁５の開度を介してア
イドル運転時の機関吸入空気量（機関回転速度Ｎ）が制
御されるようになっている。

【００１４】前記コントロールユニット９には、前記駆
動パルス信号のデューティ比（アイドル制御弁５の開
度）を決定するために各種のセンサからの信号が入力さ
れるようになっている。前記各種のセンサとしては、ク
ランク軸やカム軸から回転信号を取り出して機関回転速
度Ｎを検出する回転速度検出手段としての回転速度セン
サ10、スロットル弁３に付設されてスロットル弁３のア
イドル位置（全閉位置）でＯＮとなるアイドルスイッチ
11、ウォータージャケット部に設けられ機関温度を代表
する冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ12、機関８に
組み合わされるトルクコンバータ式自動変速機（図示省
略）のニュートラル位置でＯＮとなるニュートラルスイ
ッチ13、エアコン用として機関駆動されるコンプレッサ
のＯＮ状態でＯＮとなるエアコンスイッチ14、パワース
テアリングの機関駆動されるオイルポンプのＯＮ状態で
ＯＮとなるパワステスイッチ15などが設けられている。

【００１５】上記ニュートラルスイッチ13，エアコンス
イッチ14，パワステスイッチ15が本実施例における外部
負荷検知手段に相当する。ここで、コントロールユニッ
ト９は、前記各種センサ・スイッチ類に基づいて、図３
のフローチャートに示すようにしてアイドル制御弁５へ
送る駆動パルス信号のデューティ比ＩＳＣon（制御値）
を決定し、アイドル回転速度をフィードバック制御す
る。

【００１６】尚、本実施例において、フィードバック制
御手段，補正手段，空気量制御手段としての機能は、前
記図３のフローチャートに示すようにコントロールユニ
ット９がソフトウェア的に備えており、補正値記憶手段
は、コントロールユニット９に内蔵されたマイクロコン
ピュータの書き換え可能なメモリが相当するものとす
る。

【００１７】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
冷却水温度Ｔｗに応じて予め設定されている基本デュー
ティ比ＩＳＣtwのマップから、現状の水温Ｔｗに対応す
る基本デューティ比ＩＳＣtwを検索して求める。ステッ
プ２では、アイドル回転速度のフィードバック制御を行
う条件が成立しているときに、フィードバック補正分Ｉ
ＳＣfbを設定する。

【００１８】前記フィードバック制御条件とは、例えば
アイドルスイッチ11がオンで、かつ、車速ＶＳＰが所定
速度（８ｋｍ／ｈ）以下又はニュートラルスイッチ14が
ＯＮであり、かかる運転条件が成立しているときにの
み、アイドル回転速度のフィードバック制御を行わせ
る。フィードバック制御条件が成立しているときには、
回転速度センサ10で検出される機関回転速度Ｎと、冷却
水温度Ｔｗ等に基づいて設定された目標回転速度Ｎset
とを比較し、実際の回転速度が目標に近づくように、例
えば比例積分制御によって前記フィードバック補正分Ｉ
ＳＣfbを制御する。

【００１９】ステップ３では、エアコンスイッチ14のＯ
Ｎ・ＯＦＦを判別し、エアコン用コンプレッサが機関駆
動されるエアコンスイッチ14のＯＮ状態では、ステップ
４へ進む。ステップ４では、機関回転速度Ｎに応じて設
定されている前記デューティ比のエアコン補正分ＩＳＣ
ac（制御値の補正値）が記憶されているマップから、現
状の回転速度Ｎに対応するエアコン補正分を検索して求
め、これをＩＳＣacにセットする。

【００２０】一方、エアコンスイッチ14がＯＦＦである
ときには、ステップ５へ進み、前記エアコン補正分ＩＳ
Ｃacにゼロをセットする。即ち、エアコンスイッチ14が
ＯＮであるときには、コンプレッサを駆動するための負
荷（外部負荷）が機関８に加わっている状態（外部負荷
投入のオン状態）であり、エアコンスイッチ14がＯＦＦ
であるときに比べて空気量を多くして機関出力トルクを
増大させないと、目標回転速度を維持させることができ
ないので、コンプレッサ負荷に対応する空気量に相当す
る補正分ＩＳＣacを設定し、これを加算させるものであ
る。

【００２１】同様に、ステップ６〜８では、パワステス
イッチ15のＯＮ・ＯＦＦ判別に応じてパワーステアリン
グ用オイルポンプによる負荷に対応するパワステ補正分
ＩＳＣpsを設定し、ステップ９〜１１では、トルクコン
バータ式自動変速機における非ニュートラル状態による
負荷に対応するためのギヤ位置補正分ＩＳＣ_NDをニュー
トラルスイッチ13のＯＮ・ＯＦＦに応じて設定する。

【００２２】尚、前記パワステ補正分ＩＳＣacは、機関
回転速度Ｎに応じたマップに記憶され、ギヤ位置補正分
ＩＳＣ_NDについてはミッションオイルの粘性に関与する
冷却水温度Ｔｗに応じたマップに記憶されている。上記
のようにして各種の外部負荷に対応させるための補正分
ＩＳＣac，ＩＳＣps, ＩＳＣ_NDを設定すると、次のステ
ップ12では、前記基本分ＩＳＣtw，フィードバック補正
分ＩＳＣfb，外部負荷補正分ＩＳＣac，ＩＳＣps, ＩＳ
Ｃ_NDを加算して最終的なデューティ比ＩＳＣonを設定
し、次のステップ13では、このデューティ比ＩＳＣonの
駆動パルス信号をアイドル制御弁５に出力する。

【００２３】ここで、外部負荷補正分ＩＳＣac，ＩＳＣ
ps, ＩＳＣ_NDがそれぞれコンプレッサ負荷，オイルポン
プ負荷，非ニュートラル負荷に精度良く相当する値であ
れば、外部負荷投入のオン・オフ切り換え時に、外部負
荷の変化に対応する量だけ空気量が変化して、アイドル
回転の変動は殆ど発生しないはずである。しかしなが
ら、部品ばらつきや経時変化などの影響で初期設定され
た外部負荷補正分ＩＳＣac，ＩＳＣps, ＩＳＣ_NDによる
補正では、外部負荷投入のオン・オフ切り換えに影響さ
れずにアイドル回転速度を安定させることができなくな
り、前記外部負荷補正分ＩＳＣac，ＩＳＣps, ＩＳＣ_ND
をそのときの要求レベルに学習補正する必要が生じる。

【００２４】かかる学習の様子を、図４のフローチャー
トに従って以下に説明する。尚、本実施例において、回
転変動データ検出手段，アイドル変動指数設定手段，補
正値更新手段としての機能は、前記図４のフローチャー
トに示すように、コントロールユニット９がソフトウェ
ア的に備えている。図４のフローチャートにおいて、ま
ず、ステップ11では、エアコン用コンプレッサ等の外部
負荷の投入状態がＯＮ・ＯＦＦ切り換えされた直後の回
転変動における回転変動幅Ｎ_P-P を検出し、これを外部
負荷の種類別に記憶する。

【００２５】また、ステップ12では、エアコン用コンプ
レッサ等の外部負荷の投入状態がＯＮ・ＯＦＦ切り換え
されたときに、目標からずれた実際の機関回転速度Ｎが
目標回転速度付近（±25rpm)に復帰するまで時間Ｔ_MIN
を計測し、これを外部負荷の種類別に記憶する。尚、前
記復帰時間Ｔ_MIN は、外部負荷投入のＯＮ・ＯＦＦ切り
換えから、機関回転速度Ｎが目標回転速度付近に戻るま
での時間であり、前記回転変動幅Ｎ_P-Pは、前記復帰時
間Ｔ_MIN 内における最大回転速度と最小回転速度との偏
差である（図５参照）。

【００２６】即ち、前記外部負荷補正分ＩＳＣac，ＩＳ
Ｃps, ＩＳＣ_NDがそれぞれ最適値に設定されていれば、
外部負荷の投入状態がＯＮ・ＯＦＦ切り換えされても、
アイドル回転速度の変動は僅かで、目標回転速度への復
帰も早いが、前記外部負荷補正分ＩＳＣac，ＩＳＣps,
ＩＳＣ_NDが不適切であれば、外部負荷投入のＯＮ・ＯＦ
Ｆ切り換え時に比較的大きな回転変動が発生し、この回
転変動をフィードバック制御によって目標回転に収束さ
せるまでには比較的長い時間を要することになる。

【００２７】前記回転変動幅Ｎ_P-P と復帰時間Ｔ_MIN と
（回転変動データ）は、外部負荷投入のＯＮ・ＯＦＦ切
り換え時におけるアイドル変動度合いを示す指標であ
り、前記復帰時間Ｔ_MIN が短くても変動幅Ｎ_P-P が大き
いと、又は、変動幅Ｎ_P-P が小さい場合であっても復帰
時間Ｔ_MIN が長いと、運転者にエンストに対する不安感
を与えることがあり、両者が共に小さい値となるよう
に、補正分ＩＳＣac，ＩＳＣps, ＩＳＣ_NDを補正する必
要がある。

【００２８】そこで、次のステップ13では、前記回転変
動幅Ｎ_P-Pと復帰時間Ｔ_MIN とに基づいてアイドル変動
指数Ｉｒを設定する。このアイドル変動指数Ｉｒは、回
転変動幅Ｎ_P-P と復帰時間Ｔ_MIN とをパラメータとする
マップから検索によって求められるようになっており、
回転変動幅Ｎ_P-P と復帰時間Ｔ_MIN とが共に小さい領域
ほど小さな値に設定されるようになっている。

【００２９】ここで、前記アイドル変動指数Ｉｒを小さ
くすることは、回転変動幅Ｎ_P-P と復帰時間Ｔ_MIN とが
共に小さくなるように学習制御されたことになり、アイ
ドル変動指数Ｉｒが充分に小さい場合には運転者にエン
ストの不安感を与えずに済むと見做すことができる。そ
して、次のステップ14では、ステップ13で設定したアイ
ドル変動指数Ｉｒと、該アイドル変動指数Ｉｒの許容レ
ベルである収束目標値Ｉｒとを比較する。ここで、ステ
ップ13で設定したアイドル変動指数Ｉｒが収束目標値Ｉ
ｒよりも大きいときには、回転変動幅Ｎ_P-P と復帰時間
Ｔ_MIN との少なくとも一方が許容レベルを越えて大きい
状態であり、外部負荷投入のＯＮ・ＯＦＦ切り換え時に
外部負荷補正分が不適切であるために比較的大きな（又
は長い）回転変動が発生していることを示す。

【００３０】従って、アイドル変動指数Ｉｒが収束目標
値Ｉｒよりも大きいときには、ステップ15へ進み、前記
アイドル変動指数Ｉｒ設定の基になった外部負荷に対応
する外部負荷補正分ＩＳＣ_L （ＩＳＣac，ＩＳＣps, Ｉ
ＳＣ_ND）の記憶データを補正する処理を行う。例えば、
エアコン用コンプレッサをＯＦＦ→ＯＮ切り換えしたと
きに、前記アイドル変動指数Ｉｒが収束目標値を上回る
ような大きな回転の落ち込みが発生した場合には、エア
コン補正分ＩＳＣacの不足によってコンプレッサ負荷に
相当する空気量よりも少ない空気量しか増大しなかった
ことを示すものであるから、エアコン補正分ＩＳＣacの
記憶データを所定値ＩＳＣＬＲＮだけ増大補正して更新
し、次回からはより大きなエアコン補正分ＩＳＣacに基
づいてエアコン負荷に対応する補正が行われるようにす
る。そして、最終的には、エアコンスイッチ14のＯＮ・
ＯＦＦ切り換え時において、前記アイドル変動指数Ｉｒ
が収束目標値以下となるような充分に小さい回転変動し
か生じないようにし、エアコン負荷投入の切り換え時に
運転者に対してエンストの不安感を与えないようにす
る。

【００３１】このように、回転変動幅Ｎ_P-P と復帰時間
Ｔ_MIN との２つのパラメータに基づいて設定されるアイ
ドル変動指数Ｉｒが収束目標値以下となるように学習さ
せれば、運転者のエンストに対する不安感を代表するパ
ラメータである回転変動幅と復帰時間との両方を簡便に
許容レベル内に収束させることができる。尚、上記のよ
うに外部負荷補正分を補正するに当たっては、水温Ｔｗ
や機関回転速度Ｎに応じたマップの該当する格子データ
のみを修正しても良いし、また、前記所定値ＩＳＣＬＲ
Ｎだけ全体にシフトさせても良いし、更に、修正された
格子データ間を補間するようにしても良い。

【００３２】一方、ステップ14で、アイドル変動指数Ｉ
ｒが収束目標値以下であると判別されたときには、外部
負荷投入のＯＮ・ＯＦＦ切り換え時におけるアイドル回
転速度の変動レベルが許容範囲であるから、現状のまま
でも運転者にエンストの不安感を与えることがないの
で、該当するアイドル変動指数Ｉｒの設定の基になった
外部負荷補正分を修正する必要はなく、ステップ15をジ
ャンプしてステップ16へ進む。

【００３３】ステップ16では、前記回転変動幅Ｎ_P-P と
復帰時間Ｔ_MIN とをクリアし、次の外部負荷投入ＯＮ・
ＯＦＦ切り換え時の回転変動データが新たにセットされ
るようにする。尚、本実施例では、エアコン補正分ＩＳ
Ｃac等の外部負荷補正分が、機関回転速度Ｎや冷却水温
度Ｔｗ等の運転条件に応じて可変設定されるようにした
が、運転条件に関係なく一定値が加算されるものであっ
ても良い。

【００３４】また、外部負荷は前記実施例に上げたもの
に限定されるものではなく、例えばヘッドライトやリヤ
デフォッガーなどの電気負荷の増大によるオルタネータ
負荷を対象としても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、空
気量のフィードバック制御によって目標アイドル回転速
度を得る一方、外部負荷投入のオン時には所定の補正値
に基づいて空気量制御値を補正するよう構成されたアイ
ドル回転速度制御装置において、経時変化や部品ばらつ
きによって変化する要求レベルに対応して前記補正値を
学習することができると共に、かかる学習において、回
転変動幅と目標復帰時間とをパラメータとして設定され
るアイドル変動指数を指標としたことにより、運転者の
感性に適合した学習を容易に行わせることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】実施例におけるアイドル回転速度制御を示すフ
ローチャート。

【図４】実施例における外部負荷補正分の学習を示すフ
ローチャート。

【図５】外部負荷投入のＯＦＦ→ＯＮ切り換え時の回転
変動の様子を示すタイムチャート。

【符号の説明】

４ 補助空気通路 ５ アイドル制御弁 ８ 機関 ９ コントロールユニット 10 回転速度センサ 11 アイドルスイッチ 12 水温センサ 13 ニュートラルスイッチ 14 エアコンスイッチ 15 パワステスイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の回転速度を検出する回転速度検出手
   段と、 所定の機関アイドル運転状態において前記回転速度検出
   手段で検出される機関回転速度を目標回転速度に近づけ
   るように機関の吸入空気量を制御するための制御値をフ
   ィードバック制御するフィードバック制御手段と、 機関への外部負荷投入のオン・オフを検知する外部負荷
   検知手段と、 該外部負荷検知手段によって外部負荷投入のオン状態が
   検知されているときに前記制御値を補正するための補正
   値を記憶した補正値記憶手段と、 前記外部負荷検知手段によって外部負荷投入のオン状態
   が検知されているときに、前記補正値記憶手段に記憶さ
   れている補正値に基づいて前記制御値を補正設定する補
   正手段と、 前記制御値に基づいて機関の吸入空気量を制御する空気
   量制御手段と、 前記外部負荷検知手段によって外部負荷投入のオン・オ
   フ切り換えが検知されたときに、該外部負荷投入のオン
   ・オフ切り換えに伴う機関回転速度の変動幅と目標回転
   速度への復帰時間とをそれぞれ検出する回転変動データ
   検出手段と、 該回転変動データ検出手段で検出された機関回転速度の
   変動幅と目標回転速度に対する復帰時間とに基づいてア
   イドル変動指数を設定するアイドル変動指数設定手段
   と、 該アイドル変動指数設定手段で設定されたアイドル変動
   指数と該アイドル変動指数の目標値との比較に基づいて
   前記補正値記憶手段に記憶されている補正値を補正して
   更新記憶させる補正値更新手段と、 を含んで構成された内燃機関のアイドル回転速度制御装
   置。