JP2709061B2 - エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents
エンジンのアイドル回転数制御装置Info
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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制御装置に関す
る。 （従来技術） エンジンにおいては、いわゆるエアコン等の外部負荷
を作動させ或いは作動中の外部負荷を非作動させるとエ
ンジン負荷が増減して回転数が変動することから、アイ
ドル時の回転数変動を抑制するためにアイドル回転数制
御装置が設けられている。 このようなアイドル回転数制御装置は、エンジン負荷
が増えた場合にはその分だけ吸入空気量を増やし、エン
ジン負荷が減った場合にはその分だけ吸入空気量を減ら
すこととしたものが一般的である。しかし、吸入空気量
の増減制御は応答性が悪く、吸入空気量が所望の状態に
なるまでの間に外部負荷によりアイドル回転数が大きく
変動する虞れがあった。 このため、特開昭56-121843号公報に示すように、エ
ンジン負荷に対して吸入空気量を増減制御するだけでな
く、実際のエンジン回転数（速度）と所望のアイドル回
転数（速度）との回転差を検出して、その回転差に基づ
いて点火時期制御を行なうアイドル回転数制御装置が開
発されている。これによれば、当初の回転数の急激な変
化に対しては応答性の優れた点火時期制御によって対処
することができることになり、吸入空気量増減制御に基
づく吸入空気量が所望の吸入空気量にしだいに近づくに
従って実際のエンジン回転数が所望のアイドル回転数に
近づき、該実際のエンジン回転数と所望のアイドル回転
数との回転数差が減少して、点火時期は基本点火時期に
しだいに復帰することになる。このように、点火時期制
御は吸入空気量の増減制御の応答性の悪さを補完するこ
とになっている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、上記アイドル回転数制御装置においては、制
御結果としての実際のエンジン回転数と所望のアイドル
回転数との差分をとって点火時期を決定していることか
ら、応答性はあまり良くなく、点火時期制御が吸入空気
量制御を補完するに際して十分な精度をもってなされて
いるとは言えず、アイドル回転数の変動抑制効果は十分
ではなかった。 本発明は、上記実情に鑑み、点火時期制御において、
制御効果としてのエンジン回転数ではなく応答性の観点
から吸入空気量に着目し、その場合、スロットル弁上流
側の計測吸入空気量ではスロットル弁下流のサージタン
ク、インテークマニホールド等の一定の容積の存在のた
めに、吸入空気量の変化時（過渡時）、計測遅れに基づ
いた計測誤差が生じることになってしまうことを確認
し、そのことを防ぐことをも考慮したもので、その目的
は、吸入空気量制御と点火時期制御とによってアイドル
回転数の変動をより精度良く抑制することにある。 （問題点を解決するための手段、作用） かかる目的を達成するために本発明にあっては、 エンジンに対する外部負荷の負荷状態を検出する外部
負荷検出手段と、 前記外部負荷検出手段が前記外部負荷の作動を検出し
たとき、該外部負荷の負荷状態に対して吸入空気量を、
アイドル回転数の変動を抑制する方向に補正する吸入空
気量補正手段と、 エンジンの運転状態に応じた基本点火時期を設定する
基本点火時期設定手段と、 前記外部負荷検出手段が前記外部負荷の負荷変化を検
出した直後に、一気に、該外部負荷の負荷状態に対して
点火時期を、アイドル回転数の変動を抑制する方向にお
いてアイドル回転数の変動を抑制する所定量だけ前記基
本点火時期から遠のくように補正する点火時期補正手段
と、 スロットル弁下流の実吸入空気量を検出する実吸入空
気量検出手段と、 前記実吸入空気量検出手段が検出する実吸入空気量の
変化に対応して、前記点火時期補正手段により補正され
た所定量の点火時期補正量を、燃焼室内に供給される吸
入空気量が前記吸入空気量補正手段により設定される吸
入空気量になるまでの遅れを補償すべく、該実吸入空気
量の変化に基づいて減少させて、点火時期を前記基本点
火時期に向けて近づけていく点火時期復帰手段と、 を備えることを特徴とするエンジンのアイドル回転数制
御装置とした構成としてあり、具体的には第１図に示す
ようになっている。 上述の構成により、外部負荷の負荷変化により吸入空
気量が所望の吸入空気量となる過渡時には、実吸入空気
量検出手段が検出する実吸入空気量を用いて基本点火時
期を補正することから、応答性、正確性の面で点火時期
制御が向上することになり、吸入空気量制御と点火時期
制御によってアイドル回転数の変動を精度良く抑制する
ことができることになる。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第２図において、１はエンジン本体で、吸入空気は、
エアクリーナ２、エアフローチャンバ３、スロットルバ
ルブボディ４、サージタンク５、吸気マニホルド６、吸
気弁７により開閉される吸気ポート８を経て、燃焼室９
へ供給され、上記エアクリーナ２から吸気ポート８まで
の経路が、吸気通路10を構成している。この吸気通路10
を流れる吸入空気量は、スロットル弁11により制御され
る一方、吸入空気量計測手段としてのエアフローメータ
12により計測され、この吸入空気に対しては、燃料噴射
弁13から噴射される燃料が混合されるようになってい
る。 上記燃焼室９には点火プラグＰが設けられ、その点火
プラグＰにより燃料に対して着火されることとなってお
り、燃焼室９からの排気ガスは、排気弁14により開閉さ
れる排気ポート15、排気マニホルド16等を経て、大気へ
排出される。 前記吸気通路10に対しては、バイパスエア通路17が付
設されており、これは、その上流端17aがスロットル弁1
1の上流側において、またその下流端17bが該スロットル
弁11の下流端において、それぞれ吸気通路10に接続され
ている。そして、このバイパスエア通路17には、吸入空
気量補正手段の一構成要素としての比例ソレノイド弁か
らなる電磁弁18が接続されている。 第２図中19はマイクロコンピュータからなるコントロ
ールユニットで、該コントロールユニット19に対して
は、回転数センサ21からのエンジン回転数、アイドルス
イッチ22からのスロットル弁11が全閉状態であるか否か
のON・OFF信号、エアフローメータ12からの計測吸入空
気量がぞれぞれ入力される一方、該コントロールユニッ
ト19からは、電磁弁18及び点火プラグＰに対して出力さ
れるようになっている。 上記コントロールユニット19は、外部負荷の負荷変
化、例えばエアコン等のON・OFFに基づくアイドル回転
数の変動を抑制するために吸入空気量と点火時期の両方
を制御することになっている。吸入空気量制御において
は、アイドル回転数が変動しないように、外部負荷の種
類に応じて所望の吸入空気量となるように調整される。
一方、点火時期制御においては、点火時期が、外部負荷
の負荷変化と同時に基本点火時期よりもアイドル回転数
変動を生じさせない所定量だけ進角又は遅角し、その
後、吸入空気量の増減に伴なってしだいに基本点火時期
に復帰するように吸入空気量変化を用いて決定されるよ
うになっており、この点火時期制御は、エンジン回転数
を検出して点火時期を決定する場合に比べて優れた応答
性をもって、吸入空気量制御の応答性の悪さを補完する
ことになっている。しかも、吸入空気量制御によって、
吸入空気量が所望の吸入空気量となる過渡時には、スロ
ットル弁上流の計測吸入空気量の検出遅れに基づいて計
測誤差が生ずることを考慮して、本実施例においては、
その計測吸入空気量等を用いて実吸入空気量（充填効
率）を演算により導出し、その実吸入空気量を用いて点
火時期を正確に決定することとしている。 上記過渡時における実吸入空気量は次のようにして求
められる。 まず、TDC（上死点）間を１サイクルとしてｎサイク
ル目の事象を扱うものとして次のように定義する。 TDC間の周期 Ｔ（ｎ） ［ｓ］ TDC間のエアフローメータ計測空気量平均値 Ａ（ｎ） ［g/s］ TDC間のスロットル弁下流ブースト平均値Ｐ （ｎ） ［atm］ TDC間のシリンダに吸入される空気量Ｅ（ｎ） ［g/s］ TDC間のシリンダ入口部（インテークマニホールド）温
度平均値 ti（ｎ） ［°Ｋ］ TDC間の排気温度平均値 tr（ｎ） ［°Ｋ］ TDC間の排圧平均値 Pr ［atm］ またこの場合の定数として次のものが必要である。 スロットル弁下流通路（サージタンク、インテークマニ
ホールド）容積 Vs ［ｌ］ １気筒シリンダ行程容積 Vh ［ｌ］ 標準大気密度［1atm,293°K,1］ ρｏ ［g/l］ 圧縮比 ε このような場合、ｎサイクル目にシリンダに吸入され
るシリンダ吸入空気量（ｎ）は次のようになる。 ここでηvは体積効率であり次式で示される。 次にｎサイクル目のスロットル弁下流通路容積Vsの空
気量の増分はエアフローメータ計測空気量平均値Ａ
（ｎ）からシリンダ吸入空気量Ｅ（ｎ）を差し引いたも
のであるから、 （１）、（２）式からＰ（ｎ）について解くと、 （ｎ−１）サイクル目のとき（４）式は次式となる。 （４）、（５）式を（３）式に代入して整理すると、
空気量Ｅ（ｎ）は次のようになる。 TDC間のサイクルでの温度変化率、排圧変化率は、空
気量Ａ（ｎ）、Ｐ（ｎ）、Ｅ（ｎ）、周期Ｔ（ｎ）など
に比して小さいので、（６）式では、ti（ｎ−１）≒ti
（ｎ）、tr（ｎ−１）≒tr（ｎ）、Pr（ｎ−１）≒P
r（ｎ）となり３項目が無視できる。従って（６）式は
次の（７）式に近似できる。 これはエンジンによって定まる定数である。 従って、シリンダに吸入される空気量Ｅ（ｎ）は、こ
の定数Ｋとエアフローメータの計測する空気量平均値Ａ
（ｎ）とエンジン回転周期Ｔ（ｎ）とから得られること
が（７）式によって示されている。 本実施例においては、シリンダ吸入空気量Ｅ（ｎ）の
代わりに充填効率CEに着目しており、これは式（８）で
表わせるから、これを（７）式へ代入して（９）式を得
る。 （９）式で表わされる充填効率CE（ｎ）は（７）式の
ような除算を含まないので処理速度の点で好都合であ
る。 次に、前記コントロールユニット19による制御内容を
第３図に示すフローチャートに基づいて説明するが、燃
料噴射等本発明と直接関係のない部分についての説明は
省略する。また、本実施例においては、吸入空気量の制
御は、外部負荷がON又はOFF状態に変化した場合に、電
磁弁の開度を、外部負荷の種類に応じた所望の充填効率
となるように調整することとしており、該電磁弁18の開
度は、コントロールユニット19から出力されるパルスの
デューティ比に応じて調整されるようになっている（デ
ューティ比が大きいほど電磁弁18の開度が大きい）。こ
のような吸入空気量の制御は既知であるのでこれ以上の
詳細な説明は省略する。 このフローチャートにおいて、フラグＡは外部負荷が
OFFからONに切換わったか否かを示すもので、フラグＡ
＝１のときには外部負荷がOFFからONに切換わったこと
を意味し、フラグＡ＝０のときには外部負荷がOFFからO
Nに切換わっていないことを意味する。フラグＢは外部
負荷がONからOFFに切換わったか否かを示すもので、フ
ラグＢ＝１のときには外部負荷がONからOFFに切換わっ
たことを意味し、フラグＢ＝０のときには外部負荷がON
からOFFに切換わっていないことを意味する。第３図
中、Ｓはステップを示す。 先ず、Ｓ＝１において、初期化され、フラグＡ＝０、
フラグＢ＝０と設定される。S2においては、アイドルス
イッチ22からのON、OFF信号、回転数センサ21によるエ
ンジン回転数信号、エンジン負荷信号等の各種信号が読
込まれる。Ｓ＝３においては、エンジン回転数、エンジ
ン負荷等に基づいて既知の方法によって基本点火時期Ig
が設定され、次のS4においては、アイドルスイッチ22の
ON、OFF信号、エンジン回転数によりアイドル状態か否
かが判別される。 S4がYESのときには、アイドル状態であると判断さ
れ、次のS5において、フラグＡ＝１か否かが判別され
る。S5がNOのときには、フラグＡ＝１ではなく外部負荷
がOFFからONに切換わっていないと判断され、S6におい
てフラグＢ＝１か否かが判別される。S6がNOのときに
は、フラグＢ＝１ではなく外部負荷がONからOFFに切換
わっていないと判断され、S7において外部負荷がOFFか
らONに切換わったか否かが判別される。S7がYESのとき
には、外部負荷がOFFからONに切換わったと判断され、S
8においてフラグＡがセットされ、S9において外部負荷
の種類に応じた所望の充填効率CEl（一定量）がセット
される。次いで、S10において、点火時期補正量ΔIgが
第４図に示すような一定の関係に基づきCEl−CEの差分
から求められることになり、ここで、CEには前述の
（９）式が利用される。次のS11においては、点火時期
補正量ΔIgが０となって、前述の（９）式から導びかれ
るCEがCElになったか否かが判別され、充填効率CEから
充填効率CElまでの過渡時における点火時期補正の必要
性が判断される。 S11がNOのときには、充填効率CEが充填効率CElにまで
にはなっておらず、点火時期補正の必要があると判断さ
れ、S12において、基本点火時期IgにS10によって求めら
れた点火時期補正量ΔIgが加算され、その値が最終点火
時期Igとして設定される。そして、次のS13において、S
12の点火時期Igに基づいて点火が実行され、S2にリター
ンされることになる。 前記S11がYESのときには、充填効率CEが充填効率CEl
となって点火時期補正の必要性がないと判断され、S14
においてフラグＡ＝１か否かが判別される。S14がYESの
ときには、フラグＡ＝１であることから、S15において
フラグＡはリセットされて次のS16に進み、S14がNOのと
きには、フラグＡ＝０であることから直接、S16に進
む。S16においては、フラグＢ＝１か否かが判別され、S
16がYESのときには、フラグＢ＝１であることから、S17
において、フラグＢはリセットされて前記S12に進み、S
16がNOのときには、フラグＢ＝０であることから、直
接、S12に進む。この後、S12においては、基本点火時期
Igに点火時期補正量ΔIg＝０が加算されることになり、
基本点火時期Igは補正されないことになる。このため、
S13においては、基本点火時期Igに基づいて点火が実行
されることになる。 前記S5がYESのときには、外部負荷がOFFからONに切換
わったとして、点火時期制御を続行するべく前記S10に
直接進むことになる。 前記S7がNOのときには、外部負荷がOFFからONに切換
わっていないとして、S18において、外部負荷がONからO
FFに切換わったか否かが判別され、S18がYESのときに
は、外部負荷がONからOFFに切換わったとして、S19にお
いて、フラグＢはセットされ、次のS20において、アイ
ドル無負荷時の充填効率CEiがセットされる。次いで、S
21において、点火時期補正量ΔIgが第５図に示すような
一定の関係に基づきCE-CEiの差分から求められることに
なり、ここでも、CEには前述の（９）式が用いられる。
このS21の後、前記S11に進むことになる。 前記S18がNOのときには、外部負荷がOFFからON及びON
からOFFのいずれにも切換わっていないとして、S22にお
いて、点火時期補正量はΔIg＝０と設定され、次いで、
前記S12に進むことになる。 前記S6がYESのときには、外部負荷がONからOFFに切換
わったとして、点火時期制御を続行すべく前記S21に直
接進むことになる。 前記S4がNOのときには、アイドル状態ではないとし
て、S23において、フラグＡ＝１か否かが判別されるこ
とになり、S23がYESのときには、フラグＡ＝１であるこ
とからS24において、フラグＡはリセットされて次のS25
に進み、S23がNOのときには、フラグＡ＝０であること
から直接S25に進むことになる。S25においては、フラグ
Ｂ＝１か否かが判別されることになり、S25がYESのとき
には、フラグＢ＝１であることから、S26においてフラ
グＢはリセットされて前記S22に進み、S25がNOのときに
は、フラグＢ＝０であることから、直接、前記S22に進
むことになる。 したがって、上記フローチャートによれば、外部負荷
がOFFからONとされて、吸入空気量制御によって充填効
率CEが充填効率CElとなる過渡時には、点火時期Igは、
第６図に示すように、外部負荷のONと同時に所定量進角
し、その後、充填効率CEの増大に伴って減少するように
充填効率変化を用いて決定されることになり、この点火
時期制御は、エンジン回転数を検出して点火時期を決定
する場合よりもさらに優れた応答性をもって、吸入空気
量制御の応答性の悪さを補完することになる。 そして、この場合、充填効率CEを前述の（９）式によ
り求め、それを用いて点火時期Igを導きだしており、ス
ロットル弁11上流のエアフローメータ12の計測値自体を
用いて点火時期Igを決定していない。このため、実際の
シリンダ吸入空気量に極めて近い吸入空気量を用いて基
本点火Igを補正することになり、スロットル弁11上流の
エアフローメータ12の計測値自体を用いて基本点火時期
Igを補正する場合に比べて、吸入空気量制御の応答性の
悪さをより正確に補完できることになる。 この結果、吸入空気量制御と点火時期制御とによるア
イドル回転数の変動抑制効果を、第６図のアイドル回転
数Neを示す実線からも明らかなように、高めることがで
きることになる（第６図中、回転数Neの破線は吸入空気
量制御だけを行なった場合を示す）。 同様に、外部負荷がONからOFFとされて、吸入空気量
制御によって充填効率CEが所望の充填効率、すなわち、
もとの無負荷時の充填効率CEiに戻る過渡時において
も、充填効率CEを前述の（９）式より求め、それを用い
て最終点火時期Igを導きだしており、この場合にも、吸
入空気量制御と点火時期制御とによるアイドル回転数の
変動抑制効果を高めることができることになる（第６図
中、アイドル回転数Neの実線参照）。 以上実施例について述べたが、本発明においては、ブ
ローバイガス等の影響を受けない場合には、スロットル
弁11下流の吸気負圧、該吸気負圧に基に得られるシリン
ダ内空気充填量を表わすパラメータを用いて実吸入空気
量を求めてもよい。 （発明の効果） 本発明は以上述べたように、吸入空気量制御と点火時
期制御とによってアイドル回転数の変動をより精度良く
抑制することができる。
る。 （従来技術） エンジンにおいては、いわゆるエアコン等の外部負荷
を作動させ或いは作動中の外部負荷を非作動させるとエ
ンジン負荷が増減して回転数が変動することから、アイ
ドル時の回転数変動を抑制するためにアイドル回転数制
御装置が設けられている。 このようなアイドル回転数制御装置は、エンジン負荷
が増えた場合にはその分だけ吸入空気量を増やし、エン
ジン負荷が減った場合にはその分だけ吸入空気量を減ら
すこととしたものが一般的である。しかし、吸入空気量
の増減制御は応答性が悪く、吸入空気量が所望の状態に
なるまでの間に外部負荷によりアイドル回転数が大きく
変動する虞れがあった。 このため、特開昭56-121843号公報に示すように、エ
ンジン負荷に対して吸入空気量を増減制御するだけでな
く、実際のエンジン回転数（速度）と所望のアイドル回
転数（速度）との回転差を検出して、その回転差に基づ
いて点火時期制御を行なうアイドル回転数制御装置が開
発されている。これによれば、当初の回転数の急激な変
化に対しては応答性の優れた点火時期制御によって対処
することができることになり、吸入空気量増減制御に基
づく吸入空気量が所望の吸入空気量にしだいに近づくに
従って実際のエンジン回転数が所望のアイドル回転数に
近づき、該実際のエンジン回転数と所望のアイドル回転
数との回転数差が減少して、点火時期は基本点火時期に
しだいに復帰することになる。このように、点火時期制
御は吸入空気量の増減制御の応答性の悪さを補完するこ
とになっている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、上記アイドル回転数制御装置においては、制
御結果としての実際のエンジン回転数と所望のアイドル
回転数との差分をとって点火時期を決定していることか
ら、応答性はあまり良くなく、点火時期制御が吸入空気
量制御を補完するに際して十分な精度をもってなされて
いるとは言えず、アイドル回転数の変動抑制効果は十分
ではなかった。 本発明は、上記実情に鑑み、点火時期制御において、
制御効果としてのエンジン回転数ではなく応答性の観点
から吸入空気量に着目し、その場合、スロットル弁上流
側の計測吸入空気量ではスロットル弁下流のサージタン
ク、インテークマニホールド等の一定の容積の存在のた
めに、吸入空気量の変化時（過渡時）、計測遅れに基づ
いた計測誤差が生じることになってしまうことを確認
し、そのことを防ぐことをも考慮したもので、その目的
は、吸入空気量制御と点火時期制御とによってアイドル
回転数の変動をより精度良く抑制することにある。 （問題点を解決するための手段、作用） かかる目的を達成するために本発明にあっては、 エンジンに対する外部負荷の負荷状態を検出する外部
負荷検出手段と、 前記外部負荷検出手段が前記外部負荷の作動を検出し
たとき、該外部負荷の負荷状態に対して吸入空気量を、
アイドル回転数の変動を抑制する方向に補正する吸入空
気量補正手段と、 エンジンの運転状態に応じた基本点火時期を設定する
基本点火時期設定手段と、 前記外部負荷検出手段が前記外部負荷の負荷変化を検
出した直後に、一気に、該外部負荷の負荷状態に対して
点火時期を、アイドル回転数の変動を抑制する方向にお
いてアイドル回転数の変動を抑制する所定量だけ前記基
本点火時期から遠のくように補正する点火時期補正手段
と、 スロットル弁下流の実吸入空気量を検出する実吸入空
気量検出手段と、 前記実吸入空気量検出手段が検出する実吸入空気量の
変化に対応して、前記点火時期補正手段により補正され
た所定量の点火時期補正量を、燃焼室内に供給される吸
入空気量が前記吸入空気量補正手段により設定される吸
入空気量になるまでの遅れを補償すべく、該実吸入空気
量の変化に基づいて減少させて、点火時期を前記基本点
火時期に向けて近づけていく点火時期復帰手段と、 を備えることを特徴とするエンジンのアイドル回転数制
御装置とした構成としてあり、具体的には第１図に示す
ようになっている。 上述の構成により、外部負荷の負荷変化により吸入空
気量が所望の吸入空気量となる過渡時には、実吸入空気
量検出手段が検出する実吸入空気量を用いて基本点火時
期を補正することから、応答性、正確性の面で点火時期
制御が向上することになり、吸入空気量制御と点火時期
制御によってアイドル回転数の変動を精度良く抑制する
ことができることになる。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第２図において、１はエンジン本体で、吸入空気は、
エアクリーナ２、エアフローチャンバ３、スロットルバ
ルブボディ４、サージタンク５、吸気マニホルド６、吸
気弁７により開閉される吸気ポート８を経て、燃焼室９
へ供給され、上記エアクリーナ２から吸気ポート８まで
の経路が、吸気通路10を構成している。この吸気通路10
を流れる吸入空気量は、スロットル弁11により制御され
る一方、吸入空気量計測手段としてのエアフローメータ
12により計測され、この吸入空気に対しては、燃料噴射
弁13から噴射される燃料が混合されるようになってい
る。 上記燃焼室９には点火プラグＰが設けられ、その点火
プラグＰにより燃料に対して着火されることとなってお
り、燃焼室９からの排気ガスは、排気弁14により開閉さ
れる排気ポート15、排気マニホルド16等を経て、大気へ
排出される。 前記吸気通路10に対しては、バイパスエア通路17が付
設されており、これは、その上流端17aがスロットル弁1
1の上流側において、またその下流端17bが該スロットル
弁11の下流端において、それぞれ吸気通路10に接続され
ている。そして、このバイパスエア通路17には、吸入空
気量補正手段の一構成要素としての比例ソレノイド弁か
らなる電磁弁18が接続されている。 第２図中19はマイクロコンピュータからなるコントロ
ールユニットで、該コントロールユニット19に対して
は、回転数センサ21からのエンジン回転数、アイドルス
イッチ22からのスロットル弁11が全閉状態であるか否か
のON・OFF信号、エアフローメータ12からの計測吸入空
気量がぞれぞれ入力される一方、該コントロールユニッ
ト19からは、電磁弁18及び点火プラグＰに対して出力さ
れるようになっている。 上記コントロールユニット19は、外部負荷の負荷変
化、例えばエアコン等のON・OFFに基づくアイドル回転
数の変動を抑制するために吸入空気量と点火時期の両方
を制御することになっている。吸入空気量制御において
は、アイドル回転数が変動しないように、外部負荷の種
類に応じて所望の吸入空気量となるように調整される。
一方、点火時期制御においては、点火時期が、外部負荷
の負荷変化と同時に基本点火時期よりもアイドル回転数
変動を生じさせない所定量だけ進角又は遅角し、その
後、吸入空気量の増減に伴なってしだいに基本点火時期
に復帰するように吸入空気量変化を用いて決定されるよ
うになっており、この点火時期制御は、エンジン回転数
を検出して点火時期を決定する場合に比べて優れた応答
性をもって、吸入空気量制御の応答性の悪さを補完する
ことになっている。しかも、吸入空気量制御によって、
吸入空気量が所望の吸入空気量となる過渡時には、スロ
ットル弁上流の計測吸入空気量の検出遅れに基づいて計
測誤差が生ずることを考慮して、本実施例においては、
その計測吸入空気量等を用いて実吸入空気量（充填効
率）を演算により導出し、その実吸入空気量を用いて点
火時期を正確に決定することとしている。 上記過渡時における実吸入空気量は次のようにして求
められる。 まず、TDC（上死点）間を１サイクルとしてｎサイク
ル目の事象を扱うものとして次のように定義する。 TDC間の周期 Ｔ（ｎ） ［ｓ］ TDC間のエアフローメータ計測空気量平均値 Ａ（ｎ） ［g/s］ TDC間のスロットル弁下流ブースト平均値Ｐ （ｎ） ［atm］ TDC間のシリンダに吸入される空気量Ｅ（ｎ） ［g/s］ TDC間のシリンダ入口部（インテークマニホールド）温
度平均値 ti（ｎ） ［°Ｋ］ TDC間の排気温度平均値 tr（ｎ） ［°Ｋ］ TDC間の排圧平均値 Pr ［atm］ またこの場合の定数として次のものが必要である。 スロットル弁下流通路（サージタンク、インテークマニ
ホールド）容積 Vs ［ｌ］ １気筒シリンダ行程容積 Vh ［ｌ］ 標準大気密度［1atm,293°K,1］ ρｏ ［g/l］ 圧縮比 ε このような場合、ｎサイクル目にシリンダに吸入され
るシリンダ吸入空気量（ｎ）は次のようになる。 ここでηvは体積効率であり次式で示される。 次にｎサイクル目のスロットル弁下流通路容積Vsの空
気量の増分はエアフローメータ計測空気量平均値Ａ
（ｎ）からシリンダ吸入空気量Ｅ（ｎ）を差し引いたも
のであるから、 （１）、（２）式からＰ（ｎ）について解くと、 （ｎ−１）サイクル目のとき（４）式は次式となる。 （４）、（５）式を（３）式に代入して整理すると、
空気量Ｅ（ｎ）は次のようになる。 TDC間のサイクルでの温度変化率、排圧変化率は、空
気量Ａ（ｎ）、Ｐ（ｎ）、Ｅ（ｎ）、周期Ｔ（ｎ）など
に比して小さいので、（６）式では、ti（ｎ−１）≒ti
（ｎ）、tr（ｎ−１）≒tr（ｎ）、Pr（ｎ−１）≒P
r（ｎ）となり３項目が無視できる。従って（６）式は
次の（７）式に近似できる。 これはエンジンによって定まる定数である。 従って、シリンダに吸入される空気量Ｅ（ｎ）は、こ
の定数Ｋとエアフローメータの計測する空気量平均値Ａ
（ｎ）とエンジン回転周期Ｔ（ｎ）とから得られること
が（７）式によって示されている。 本実施例においては、シリンダ吸入空気量Ｅ（ｎ）の
代わりに充填効率CEに着目しており、これは式（８）で
表わせるから、これを（７）式へ代入して（９）式を得
る。 （９）式で表わされる充填効率CE（ｎ）は（７）式の
ような除算を含まないので処理速度の点で好都合であ
る。 次に、前記コントロールユニット19による制御内容を
第３図に示すフローチャートに基づいて説明するが、燃
料噴射等本発明と直接関係のない部分についての説明は
省略する。また、本実施例においては、吸入空気量の制
御は、外部負荷がON又はOFF状態に変化した場合に、電
磁弁の開度を、外部負荷の種類に応じた所望の充填効率
となるように調整することとしており、該電磁弁18の開
度は、コントロールユニット19から出力されるパルスの
デューティ比に応じて調整されるようになっている（デ
ューティ比が大きいほど電磁弁18の開度が大きい）。こ
のような吸入空気量の制御は既知であるのでこれ以上の
詳細な説明は省略する。 このフローチャートにおいて、フラグＡは外部負荷が
OFFからONに切換わったか否かを示すもので、フラグＡ
＝１のときには外部負荷がOFFからONに切換わったこと
を意味し、フラグＡ＝０のときには外部負荷がOFFからO
Nに切換わっていないことを意味する。フラグＢは外部
負荷がONからOFFに切換わったか否かを示すもので、フ
ラグＢ＝１のときには外部負荷がONからOFFに切換わっ
たことを意味し、フラグＢ＝０のときには外部負荷がON
からOFFに切換わっていないことを意味する。第３図
中、Ｓはステップを示す。 先ず、Ｓ＝１において、初期化され、フラグＡ＝０、
フラグＢ＝０と設定される。S2においては、アイドルス
イッチ22からのON、OFF信号、回転数センサ21によるエ
ンジン回転数信号、エンジン負荷信号等の各種信号が読
込まれる。Ｓ＝３においては、エンジン回転数、エンジ
ン負荷等に基づいて既知の方法によって基本点火時期Ig
が設定され、次のS4においては、アイドルスイッチ22の
ON、OFF信号、エンジン回転数によりアイドル状態か否
かが判別される。 S4がYESのときには、アイドル状態であると判断さ
れ、次のS5において、フラグＡ＝１か否かが判別され
る。S5がNOのときには、フラグＡ＝１ではなく外部負荷
がOFFからONに切換わっていないと判断され、S6におい
てフラグＢ＝１か否かが判別される。S6がNOのときに
は、フラグＢ＝１ではなく外部負荷がONからOFFに切換
わっていないと判断され、S7において外部負荷がOFFか
らONに切換わったか否かが判別される。S7がYESのとき
には、外部負荷がOFFからONに切換わったと判断され、S
8においてフラグＡがセットされ、S9において外部負荷
の種類に応じた所望の充填効率CEl（一定量）がセット
される。次いで、S10において、点火時期補正量ΔIgが
第４図に示すような一定の関係に基づきCEl−CEの差分
から求められることになり、ここで、CEには前述の
（９）式が利用される。次のS11においては、点火時期
補正量ΔIgが０となって、前述の（９）式から導びかれ
るCEがCElになったか否かが判別され、充填効率CEから
充填効率CElまでの過渡時における点火時期補正の必要
性が判断される。 S11がNOのときには、充填効率CEが充填効率CElにまで
にはなっておらず、点火時期補正の必要があると判断さ
れ、S12において、基本点火時期IgにS10によって求めら
れた点火時期補正量ΔIgが加算され、その値が最終点火
時期Igとして設定される。そして、次のS13において、S
12の点火時期Igに基づいて点火が実行され、S2にリター
ンされることになる。 前記S11がYESのときには、充填効率CEが充填効率CEl
となって点火時期補正の必要性がないと判断され、S14
においてフラグＡ＝１か否かが判別される。S14がYESの
ときには、フラグＡ＝１であることから、S15において
フラグＡはリセットされて次のS16に進み、S14がNOのと
きには、フラグＡ＝０であることから直接、S16に進
む。S16においては、フラグＢ＝１か否かが判別され、S
16がYESのときには、フラグＢ＝１であることから、S17
において、フラグＢはリセットされて前記S12に進み、S
16がNOのときには、フラグＢ＝０であることから、直
接、S12に進む。この後、S12においては、基本点火時期
Igに点火時期補正量ΔIg＝０が加算されることになり、
基本点火時期Igは補正されないことになる。このため、
S13においては、基本点火時期Igに基づいて点火が実行
されることになる。 前記S5がYESのときには、外部負荷がOFFからONに切換
わったとして、点火時期制御を続行するべく前記S10に
直接進むことになる。 前記S7がNOのときには、外部負荷がOFFからONに切換
わっていないとして、S18において、外部負荷がONからO
FFに切換わったか否かが判別され、S18がYESのときに
は、外部負荷がONからOFFに切換わったとして、S19にお
いて、フラグＢはセットされ、次のS20において、アイ
ドル無負荷時の充填効率CEiがセットされる。次いで、S
21において、点火時期補正量ΔIgが第５図に示すような
一定の関係に基づきCE-CEiの差分から求められることに
なり、ここでも、CEには前述の（９）式が用いられる。
このS21の後、前記S11に進むことになる。 前記S18がNOのときには、外部負荷がOFFからON及びON
からOFFのいずれにも切換わっていないとして、S22にお
いて、点火時期補正量はΔIg＝０と設定され、次いで、
前記S12に進むことになる。 前記S6がYESのときには、外部負荷がONからOFFに切換
わったとして、点火時期制御を続行すべく前記S21に直
接進むことになる。 前記S4がNOのときには、アイドル状態ではないとし
て、S23において、フラグＡ＝１か否かが判別されるこ
とになり、S23がYESのときには、フラグＡ＝１であるこ
とからS24において、フラグＡはリセットされて次のS25
に進み、S23がNOのときには、フラグＡ＝０であること
から直接S25に進むことになる。S25においては、フラグ
Ｂ＝１か否かが判別されることになり、S25がYESのとき
には、フラグＢ＝１であることから、S26においてフラ
グＢはリセットされて前記S22に進み、S25がNOのときに
は、フラグＢ＝０であることから、直接、前記S22に進
むことになる。 したがって、上記フローチャートによれば、外部負荷
がOFFからONとされて、吸入空気量制御によって充填効
率CEが充填効率CElとなる過渡時には、点火時期Igは、
第６図に示すように、外部負荷のONと同時に所定量進角
し、その後、充填効率CEの増大に伴って減少するように
充填効率変化を用いて決定されることになり、この点火
時期制御は、エンジン回転数を検出して点火時期を決定
する場合よりもさらに優れた応答性をもって、吸入空気
量制御の応答性の悪さを補完することになる。 そして、この場合、充填効率CEを前述の（９）式によ
り求め、それを用いて点火時期Igを導きだしており、ス
ロットル弁11上流のエアフローメータ12の計測値自体を
用いて点火時期Igを決定していない。このため、実際の
シリンダ吸入空気量に極めて近い吸入空気量を用いて基
本点火Igを補正することになり、スロットル弁11上流の
エアフローメータ12の計測値自体を用いて基本点火時期
Igを補正する場合に比べて、吸入空気量制御の応答性の
悪さをより正確に補完できることになる。 この結果、吸入空気量制御と点火時期制御とによるア
イドル回転数の変動抑制効果を、第６図のアイドル回転
数Neを示す実線からも明らかなように、高めることがで
きることになる（第６図中、回転数Neの破線は吸入空気
量制御だけを行なった場合を示す）。 同様に、外部負荷がONからOFFとされて、吸入空気量
制御によって充填効率CEが所望の充填効率、すなわち、
もとの無負荷時の充填効率CEiに戻る過渡時において
も、充填効率CEを前述の（９）式より求め、それを用い
て最終点火時期Igを導きだしており、この場合にも、吸
入空気量制御と点火時期制御とによるアイドル回転数の
変動抑制効果を高めることができることになる（第６図
中、アイドル回転数Neの実線参照）。 以上実施例について述べたが、本発明においては、ブ
ローバイガス等の影響を受けない場合には、スロットル
弁11下流の吸気負圧、該吸気負圧に基に得られるシリン
ダ内空気充填量を表わすパラメータを用いて実吸入空気
量を求めてもよい。 （発明の効果） 本発明は以上述べたように、吸入空気量制御と点火時
期制御とによってアイドル回転数の変動をより精度良く
抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の全体構成図、
第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図、
第３図は本発明の制御内容の一例を示すフローチャー
ト、 第４図はΔIg−（CEl-CE）の一例を示す特性線図、 第５図は（ΔIg）−（CE-CEi）の一例を示す特性線図、 第６図は本発明の制御内容の一例を図示的に示した図で
ある。 18:電磁弁（吸入空気量補正手段） 19:コントロールユニット （外部負荷検出手段、吸入空気量補正手段、基本点火時
期設定手段、点火時期補正手段、実吸入空気量検出手
段、点火時期復帰手段） Ne:アイドル回転数 Ig:基本点火時期
ト、 第４図はΔIg−（CEl-CE）の一例を示す特性線図、 第５図は（ΔIg）−（CE-CEi）の一例を示す特性線図、 第６図は本発明の制御内容の一例を図示的に示した図で
ある。 18:電磁弁（吸入空気量補正手段） 19:コントロールユニット （外部負荷検出手段、吸入空気量補正手段、基本点火時
期設定手段、点火時期補正手段、実吸入空気量検出手
段、点火時期復帰手段） Ne:アイドル回転数 Ig:基本点火時期
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６Ｚ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．エンジンに対する外部負荷の負荷状態を検出する外
部負荷検出手段と、 前記外部負荷検出手段が前記外部負荷の作動を検出した
とき、該外部負荷の負荷状態に対して吸入空気量を、ア
イドル回転数の変動を抑制する方法に補正する吸入空気
量補正手段と、 エンジンの運転状態に応じた基本点火時期を設定する基
本点火時期設定手段と、 前記外部負荷検出手段が前記外部負荷の負荷変化を検出
した直後に、一気に、該外部負荷の負荷状態に対して点
火時期を、アイドル回転数の変動を抑制する方向におい
てアイドル回転数の変動を抑制する所定量だけ前記基本
点火時期から遠のくように補正する点火時期補正手段
と、 スロットル弁下流の実吸入空気量を検出する実吸入空気
量検出手段と、 前記実吸入空気量検出手段が検出する実吸入空気量の変
化に対応して、前記点火時期補正手段により補正された
所定量の点火時期補正量を、燃焼室内に供給される吸入
空気量が前記吸入空気量補正手段により設定される吸入
空気量になるまでの遅れを補償すべく、該実吸入空気量
の変化に基づいて減少させて、点火時期を前記基本点火
時期に向けて近づけていく点火時期復帰手段と、 を備える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．特許請求の範囲第１項記載において、前記実吸入空
気量検出手段は、スロットル弁上流の平均吸入空気量を
計測する吸入空気量計測手段と、エンジン回転周期を検
出する回転数センサと、スロットル弁下流の通路容積、
圧縮比、シリンダ行程容積、前記平均吸入空気量及びエ
ンジン回転周期を用いてスロットル弁下流の実吸入空気
量を演算する演算手段と、 からなることを特徴とするエンジンのアイドル回転数制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62236279A JP2709061B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | エンジンのアイドル回転数制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62236279A JP2709061B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | エンジンのアイドル回転数制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6480752A JPS6480752A (en) | 1989-03-27 |
| JP2709061B2 true JP2709061B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=16998432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62236279A Expired - Fee Related JP2709061B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | エンジンのアイドル回転数制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2709061B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007126968A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Denso Corp | エンジンの制御装置 |
| WO2013061684A1 (ja) | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の回転速度制御装置及び回転速度制御方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4587121B2 (ja) | 2005-05-31 | 2010-11-24 | 株式会社デンソー | 補機付きのエンジンの制御装置 |
| US7347184B2 (en) | 2005-11-01 | 2008-03-25 | Denso Corporation | Controller and controlling method for internal combustion engine |
| JP4483915B2 (ja) | 2007-09-06 | 2010-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | 火花点火式内燃機関のアイドリング制御装置 |
Family Cites Families (2)
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| EP0033616B1 (en) * | 1980-01-30 | 1985-07-03 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Closed loop control of i.c. engine idling speed |
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-
1987
- 1987-09-22 JP JP62236279A patent/JP2709061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007126968A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Denso Corp | エンジンの制御装置 |
| JP4609654B2 (ja) * | 2005-11-01 | 2011-01-12 | 株式会社デンソー | エンジンの制御装置 |
| WO2013061684A1 (ja) | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の回転速度制御装置及び回転速度制御方法 |
| US9284893B2 (en) | 2011-10-24 | 2016-03-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling rotation speed of internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6480752A (en) | 1989-03-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |