JP2712244B2 - 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】 発明の目的 ［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、パワーステアリングを備える車両に搭載
され、パワーステアリングの動力源としてのポンプをも
駆動するようにされた内燃機関に用いられるアイドル回
転速度制御装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、パワーステアリングは、そのアシスト力を油
圧ポンプで発生する油圧によって得ており、その油圧ポ
ンプは、内燃機関により駆動されるようになされてい
る。このために、パワーステアリングの操舵時には、内
燃機関に掛かる負荷が増加して、内燃機関の回転速度が
低下するが、そのときのスロットルバルブの開度が小さ
いと、内燃機関回転速度が低くなり過ぎて、内燃機関が
振動したり、極端な場合、ストールに至ることがあっ
た。

こうした不具合をなくするため、従来から、スロット
ルバルブによって吸入空気量が制御される吸気通路を迂
回するバイパス通路を形成し、このバイパス通路にバル
ブ（いわゆるACV:Air Control Valveと呼ばれるも
の。）を介挿し、油圧ポンプで発生する油圧によってそ
のACVを開くことで、パワーステアリング操舵時におけ
る内燃機関への吸入空気量を所定量だけ増量する構成の
ものがあった。

一方、電子制御により回転速度等が制御される内燃機
関にあっては、アイドル時の回転速度を制御するアイド
ル回転速度制御装置なるものが装備されているが、こう
したアイドル回転速度制御装置は、前記バイバス通路と
は別に吸気通路を迂回する他のバイパス通路を形成し、
このバイパス通路に制御バルブ（いわゆるISCV:Idle Sp
eed Control Valveと呼ばれるもの。）を介挿し、このI
SCVの開度を内燃機関の運転状態によって調整すること
でスロットルバルブとは独立して内燃機関への吸入空気
量を制御し、アイドル回転速度を目標値に維持するよう
になされていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来の技術は、以下に示すような
問題点を有し、猶一層改善されることが望まれていた。

この問題点とは、パワーステアリングをある手順で操
作したときに生じるものであり、第５図のタイミングチ
ャートを用いて説明する。

まず、パワーステアリングを据え切り状態に切ってい
くと、パワーステアリングを駆動する油圧ポンプの圧力
は、次第に大きくなり、所定値P0以上となった時（時刻
t1）に、ACVを開弁させる。この結果、内燃機関の吸入
空気量が所定値（パワーステアリングを据え切った状態
での内燃機関の負荷に見合った吸入空気量）だけ増加さ
れ、次第に低下していた内燃機関回転速度は増加する。
その後、アイドル回転速度制御装置が働き、制御バルブ
の開度が減量方向にフィードバック制御されて、内燃機
関回転速度は目標値に抑えられる（時刻t2）。その後、
ステアリングホイールを戻してパワーステアリングを据
え切り状態に満たないだけ操舵すると、据え切り状態時
に比べて負荷が減少するため、アイドル回転速度制御装
置により吸入空気量を減量するように制御される（時刻
t3）。こうした状態で、更にパワーステアリングが急に
据え切られた場合、内燃機関の負荷は急増することにな
り、この負荷の急増に対してアイドル回転速度制御装置
のフィードバック制御が追随することができず、内燃機
関の吸入空気量は要求吸入空気量に比較して大幅に不足
する。この結果、内燃機関回転速度の急減（アンダーシ
ュート）を招来し、内燃機関がストールに至ることがあ
った（時刻t4）。

即ち、パワーステアリングを据え切り状態もしくはそ
の付近まで操舵した後、一旦ステアリングホイールを少
し戻してパワーステアリングを据え切り状態に満たない
だけ操舵し、更にその後、パワーステアリングを据え切
り状態もしくはその付近まで急激に操舵するという運転
をした場合に、内燃機関回転速度のアンダーシュートを
招来し、内燃機関がストールに至る問題を有していた。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、パワ
ーステアリングを据え切り状態もしくはその付近まで操
舵した後、パワーステアリングを据え切り状態に満たな
い状態に操舵し、その後、再度、据え切り状態もしくは
その付近まで急激に操舵するという運転をした場合に発
生する内燃機関回転速度のアンダーシュートを防止し、
内燃機関のストールを回避する優れた内燃機関のアイド
ル回転速度制御装置を提供することを目的とする。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、課題を解決するための
手段として、本発明は以下に示す構成を取った。即ち、
本発明の内燃機関のアイドル回転速度制御装置は、第１
図に例示するように、 パワーステアリングを備える車両に搭載され、パワー
ステアリングの動力源としてのポンプをも駆動するよう
にされた内燃機関に用いられ、 前記内燃機関のスロットルバルブを迂回する第１のバ
イパス通路に設けられ、この第１のバイパス通路を通過
する吸入空気量を調整する空気量調整手段と、 前記内燃機関のアイドル時に、前記内燃機関の回転速
度と所定の目標回転速度とを比較して、前記内燃機関の
回転速度の方が大きい場合は前記吸入空気量を減量、前
記目標回転速度の方が大きい場合は前記吸入空気量を増
量するように、前記空気量調整手段をフィードバック制
御する制御手段と、 前記内燃機関のスロットルバルブを迂回する第２のバ
イパス通路に設けられ、前記パワーステアリングの操舵
状態が第１の基準値より大きいとき、この第２のバイパ
ス通路を開状態とすることで前記内燃機関への吸入空気
量を所定量だけ増量する操舵時空気量増量手段と、 を備えた内燃機関のアイドル回転速度制御装置におい
て、 前記パワーステアリングの操舵状態が、前記第１の基
準値よりも大きい第２の基準値より大きいか否かを判定
する操舵状態判定手段と、 該操舵状態判定手段により前記パワーステアリングの
操舵状態が前記第２の基準値より大きいと判定されたと
き、前記制御手段による前記フィードバック制御におけ
る吸入空気量の減量に代えて、前記吸入空気量の保持ま
たは増量を行わせる制御切替手段と、 を設けたことを要旨としている。

［作用］ 以上のように構成された本発明の内燃機関のアイドル
回転速度制御装置は次のように作用する。

内燃機関のアイドル時には、制御手段によって、第１
のバイパス通路に設けられた空気量調整手段を調整する
ことで、スロットルバルブとは独立して内燃機関への吸
入空気量をフィードバック制御し、アイドル回転速度を
所定の目標回転速度に維持する。一方、パワーステアリ
ングの操舵時には、操舵時空気量増量手段によって、内
燃機関への吸入空気量を第２のバイパス通路を介して増
量し、アイドルアップを図っている。更に、パワーステ
アリングの操舵状態が、操舵時空気量増量手段による内
燃機関への吸入空気量の増量が開始される第１の基準値
よりも大きい第２の基準値より大きいと、操舵状態判定
手段が判定したとき、制御切替手段は、前記制御手段に
よる前記フィードバック制御における吸入空気量の減量
に代えて、前記吸入空気量の保持または増量を行わせ
る。すなわち、制御手段は、アイドル時に内燃機関の回
転速度と所定の目標回転速度とを比較して、内燃機関の
回転速度の方が大きい場合は吸入空気量を減量、目標回
転速度の方が大きい場合は吸入空気量を増量するよう
に、空気量調整手段をフィードバック制御しているが、
制御切替手段は、その内の減量に代えて、吸入空気量の
保持または増量を行わせるのである。

従って、パワーステアリングが据え切り状態もしくは
その付近（前記第２の基準値を超える操舵状態）まで操
舵されると、制御切替手段が前述のように動作し、内燃
機関の吸入空気量は、制御手段によるその後の制御では
減量されない。よって、その後のパワーステアリングの
急激な操舵による要求吸入空気量の大幅な増大に対して
も、吸入空気量が大幅に不足するようなことはない。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面を用いて詳細に説明
する。

第２図は、本発明の一実施例であるアイドル回転速度
制御装置を搭載した車両用の内燃機関１およびその周辺
装置を表す概略構成図である。

同図に示すように、本実施例は、内燃機関１、その内
燃機関１を制御する電子制御装置２、パワーステアリン
グ装置３から構成されている。

内燃機関１の吸気通路10中には、スロットルバルブ12
が設けられており、スロットルバルブ12の開度制御によ
って内燃機関１への吸入空気量が制御されている。この
スロットルバルブ12を介挿された吸気通路10を迂回する
ように第１のバイパス通路14が形成されており、第１の
バイパス通路14には、アイドルスピードコントロールバ
ルブ（以下、ISCVと呼ぶ。）16が介挿されている。ISCV
16は、電子制御装置２からのパルス信号に応じて、ステ
ップモータのロータが回転してバルブの開口面積が変化
する、いわゆるステップモータ式のもので、そのISCV16
の開度を制御することによって、スロットルバルブ12と
は独立して内燃機関本体１への吸入空気量が制御され
る。また、吸気通路10を迂回するように第２のバイパス
通路20が形成されており、第２のバイパス通路20には、
エアーコントロールバルブ（以下、ACVと呼ぶ。）22が
介挿されている。ACV22は、バネ部材24で付勢された弁
体26をパワーステアリング装置３の動力源としての油圧
ポンプ30の圧力により開弁するよう構成されている。

さらに吸気通路10には、内燃機関１の各気筒毎に燃料
を噴射する燃料噴射弁32が設けられている。

また、内燃機関１には、点火に必要な電圧を出力する
イグナイタ34、内燃機関の出力軸36に連動して前記イグ
ナイタ34で発生した交流電圧を各気筒の点火プラグ38に
分配供給するディストリビュータ40を有する。さらに内
燃機関１には、シリンダブロック42に配設されて冷却水
温度THWを検出する水温センサ44、スロットルバルブ12
の開度（スロットル開度）を検出すると共にスロットル
バルブ12の全閉状態を検出するスロットルスイッチを内
蔵したスロットルポジションセンサ48、およびディスト
リビュータのカムシャフトの1/24回転毎に、すなわちク
ランク角度０゜から30゜の整数倍毎に回転角信号を出力
する回転速度センサを兼ねた回転角センサ50等が備えら
れている。

さらに、内燃機関１の出力軸36には、パワーステアリ
ング装置３の油圧ポンプ30がベルト52により接続されて
いる。このパワーステアリング装置３は、油圧を発生、
供給する既述した油圧ポンプ30、油圧を制御するソレノ
イドバルブ60、ステアリングホイール62からの操舵力を
伝達するステアリングギャボックス64やホースなどの配
管部品66等から構成される周知のものである。なお、ス
テアリングホイール62の軸には、ステアリングホイール
62の操舵角θが所定値θ０以上となったときにオン状態
となる舵角スイッチ68が設けられている。なお、この所
定値θ０は、ACV22を開弁するに充分なだけステアリン
グホイール62を切ったときにオン状態となるような値が
設定されている。

さらに前記各センサの他に、図示しない自動変速機の
ニュートラルポジションが選択されたときにオンされる
ニュートラルスイッチ70およびスピードメータ等に設置
され、車速Ｖを検出する車速センサ72等を備えている。

前述した各センサやスイッチ、メータ等の検出信号は
電子制御装置２に入力され、その電子制御装置２は、IS
CV16、燃料噴射弁32、イグナイタ34等を駆動制御する。

電子制御装置２は、第３図に示すように、CPU2a、ROM
2b、RAM2cおよびバックアップRAM2dを中心に理論演算回
路として構成され、コモンバス2eを介して、A/D変換器
等を備えた入力部2f、出力回路を備えた出力部2gに接続
されて外部との入出力を行う。

次に、前記電子制御装置２により実行されるアイドル
回転速度制御処理を第４図のフローチャートに基づいて
説明する。

第４図（Ａ）はCPU2aにおいて4msec毎に割込処理さ
れ、カウンタCTによる計時を実行する4msec割込ルーチ
ンを示す。第４図（Ｂ）は前記カウンタCTの内容を利用
しながら処理を実行するルーチンを示し、例えば点火時
期や燃料噴射量の決定等を実行するメインルーチンの一
部に組み込まれて、ISCV13のステップモータの取るべき
ステップ数STを決定する。

第４図（Ａ）の処理について説明すると、まずステッ
プ100にてカウンタCTの内容が「500」以下であるか否か
の判断がされる。ここでカウンタCTは電子制御装置２の
立ち上がり時における初期設定によりCTの内容のインク
リメントが実行され（ステップ110）、CT＞500であれ
ば、その後本ルーチンを終了する。したがって、カウン
タCTとは、後述するリセット操作を受けてからCT＞500
となるまでの期間、すなわち500×4msec＝2secの計時を
実行するのである。このCTの内容および前述した内燃機
関システムに備える各種のセンサ、スイッチ等の検出結
果は、第４図（Ｂ）に示すルーチンに以下の如く供され
る。

まず、ステップ200からステップ230までの判断処理
は、内燃機関１が通常のアイドル状態にあるか否かを検
出するための一連の処理を示すものである。ステップ20
0では、水温センサ44で検出された冷却水温度THWが所定
値、本実施例では70℃以上か否かを判断する。この判断
は、冷間時には、潤滑油等の温度も低く摩擦損失が大き
いことから、特別に内燃機関１の出力トルクを大きくす
る処理が必要であるためであった。THW≧70℃のときに
のみ次のステップ210へ進む。ステップ210では、スロッ
トルバルブ12が全閉状態にあるか否かをスロットルポジ
ションセンサ48に内蔵されたスロットルスイッチの検出
結果から判断する。スロットルスイッチがON状態、すな
わちスロットルバルブ12が全閉状態にあると判断された
ときには処理は次のステップ220へ進む。ステップ220で
は、ニュートラルスイッチ70がオン状態にあるか否かを
判断し、オン状態でない、すなわち自動変速機がニュー
トラルポジションにないと判断されたときには、処理は
次のステップ230に進む。ステップ230では、車速センサ
72の検出結果から、車速Ｖが2km/h未満であるか否かの
判断を行う。車速が2km/h未満と判断されたときにはス
テップ300以降の処理に進む。一方、ステップ220で、自
動変速機がニュートラルポジションにあると判断された
ときには、ステップ230の処理を読び飛ばして、ステッ
プ300以降の処理に進む。すなわち、冷却水温度が70℃
以上で、スロットルバルブ12が全閉状態にあり、しか
も、自動変速機がニュートラルポジションにあるか、も
しくは自動変速機がドライブポジションで車速Ｖが2km/
h未満である場合に、内燃機関１が通常のアイドル状態
にあると判断され、処理は、ステップ300以降に進むこ
とになる。

なお、ステップ200、ステップ210、ステップ230で否
定判断されたとき、すなわち内燃機関１が既述したよう
な通常のアイドル状態にないと判断されたときには、前
記第４図（Ａ）に示したルーチンにおけるカウンタCTが
リセットされ（ステップ240）、本ルーチンの処理は一
旦終了する。

ステップ300では、前述したカウンタCTが値500以上で
あるか否かを判断し、CT≧500と判断されたとき、すな
わち前記したような通常のアイドル状態が2sec以上継続
した場合には、ステップ310に進む。ステップ310では、
次ステップで内燃機関１の回転速度をRAMに記憶させた
回数を示す回数カウンタｉをインクリメントし、続くス
テップ320で回転角センサ50より検出した内燃機関１の
回転速度NEiを入力してRAM2cに記憶しておく。続いて、
前記回転カウンタｉが所定値ｎ（冷えば、ｎ＝８）以上
であるか否かを判断し（ステップ330）、未だその値ｎ
に達していなければ、本ルーチンの処理を一旦終了す
る。一方、ステップ330でｉ≧ｎと判断されると、RAM2c
にはｎ個の回転速度NE1,NE2,…,NEnが記憶されているこ
とになり、これら回転速度の平均値NEを算出する（ステ
ップ340）。続いて、カウンタCTおよび回数カウンタｉ
を夫々リセットする（ステップ350）。続いて、目標回
転速度NFを算出する処理を実行する（ステップ360）。
この目標回転速度NFの算出処理は、内燃機関の回転速
度、冷却水温度、エアコンディショナ用のコンプレッサ
負荷、自動変速機負荷等に応じて目標回転速度を算出す
る周知のものであり、詳しい説明は省略する。

ステップ360の処理後、続いて、ステップ340で算出し
た平均回転速度NEからステップ360で算出した目標回転
速度NFを減算して回転速度差△NEを求め（ステップ37
0）、その回転速度差△NEが値ゼロ以上か否かを判断す
る（ステップ380）。△NEが値０より小さいと判断され
た場合には、目標回転速度NFより実際の回転速度NEが小
さいのであるから、ISCV16のステップモータの開度を指
示するステップ数STを現状態から値１だけインクリメン
トする（ステップ390）。一方、△NEが値０以上と判断
された場合には、処理はステップ400に進み、舵角スイ
ッチ68がオン状態にあるか否かを判断し、オン状態にな
いと判定された場合には、目標回転速度NFより大きい実
際の回転速度NEを目標回転速度に近付けるべく、ISCV16
のステップモータの開度を指示するステップ数STを現状
態から値１だけデクリメントする（ステップ410）。こ
れに対して、ステップ400で舵角スイッチ68がオン状態
にあると判断されたときには、ステップ410の処理を読
み飛ばし、本ルーチンの処理を一旦終了する。なお、舵
角スイッチ68がオン状態にあるときにステップ410の処
理を読み飛ばすのは、パワーステアリング装置３の舵角
スイッチ68がオン状態となるようなACV22の開弁時に
は、アイドル回転制御処理におけるISCV16のステップモ
ータの開度を減少するような処理を禁止しようとするも
のである。

次に、以上のように構成したアイドル回転制御処理の
作用、効果を、パワーステアリング装置の制御と共に、
第５図のタイミングチャートを用いて説明する。

［従来の技術］の項で説明したように、まず、ステア
リングホイール62を据え切り状態に切っていくと、油圧
ポンプ30の圧力が所定値P0以上となった時（時刻t1）に
ACVが開弁し、その結果、内燃機関の吸入空気量が所定
量だけ増加し、次第に低下していた内燃機関回転速度を
増加することができる。その後、アイドル回転速度制御
装置が働き、制御バルブの開度が減量方向にフィードバ
ック制御されて、その回転速度は目標値に抑えられる
（時刻t2）が、据え切り状態に切っていく途中で、舵角
スイッチ68がオン状態となり（時刻t5）、その結果、前
記アイドル回転数制御処理によって、ISCV16のステップ
モータの開度を減少するような処理が禁止されて、その
舵角スイッチ68がオン状態となったときのステップモー
タのステップ数のままでISCV16の開度が保持される。し
たがって、その後、ステアリングホイール62を戻して、
ステアリングホイール62を据え切り状態に満たない位置
に操舵し、更に再度、ステアリングォオイールを急に据
え切る運転を行なった場合に、発生する吸入空気量の不
足を解消することができ、内燃機関１の回転速度NEのア
ンダーシュートを防止して、内燃機関１のストールを防
止することができる。

すなわち、前記実施例において、油圧ポンプ30の圧力
が所定値P0以上となる操舵状態が第１の基準値に、舵角
スイッチ68がオフからオンに切り替わる操舵状態が第２
の基準値に相対し、舵角スイッチ68が操舵状態判定手段
に、ステップ400の処理が制御切替手段に、それぞれ相
当する。

なお、前記実施例は、パワーステアリング装置３の舵
角スイッチ68がオン状態時に、ISCV16のステップモータ
の開度を減少するような処理を禁止して、そのときのス
テップモータのステップ数を保持するよう構成されてい
るが、これに替えて、ステップモータの開度を減少する
処理を禁止するときに、目標回転速度NEを上げて、禁止
後の回転速度NEを所定量だけ上昇させるように構成して
もよく、こうした場合、既述したような内燃機関のスト
ールを起こすような運転状態時における吸入空気量の不
足を、より確実に解消することができる。

さらに、前記実施例では、操舵状態判定手段として、
舵角スイッチ68を用いていたが、ACV22を開状態する第
１の基準値より大きい第２の基準値よりも操舵状態が大
きいことを判定できるものであればどのようなものでも
よく、例えば、所定圧以上でオン状態になる圧力スイッ
チをパワーステアリング装置３の油圧ポンプ30に設け、
その圧力スイッチを用いるように構成してもよい。

また、前記実施例では、空気量調整手段として、ステ
ップモータ式のISCV16を用いていたが、これに替えて、
デューティ制御されるリニアソレノイド式のISCVを用い
るように構成してもよい。

以上、本発明の一実施例を詳述してきたが、本発明
は、前記実施例に何等限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様にて実施
することができるのは勿論のことである。

発明の効果 以上詳述したように本発明の内燃機関のアイドル回転
数制御装置によれば、パワーステアリングを据え切り状
態もしくはその付近まで操舵した後に、パワーステアリ
ングを据え切り状態に満たない状態（第２の基準値より
大）に一旦操舵し、その後、再度、据え切り状態もしく
はその付近まで急激に操舵するという運転をしても、内
燃機関回転速度はアンダーシュートすることもなく、内
燃機関のストールを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の一実施例であるアイドル回転速度制御装
置を搭載した車両用の内燃機関およびその周辺装置を表
す概略構成図、第３図はその実施例の電子制御装置の構
成を説明するためのブロック図、第４図（Ａ）はその電
子制御装置で実行される4msec毎の割込処理のフローチ
ャート、第４図（Ｂ）は同じくその電子制御装置で実行
されるアイドル回転速度制御処理のフローチャート、第
５図はその実施例および従来例の動作を説明するタイミ
ングチャートである。 １……内燃機関、２……電子制御装置、３……パワース
テアリング装置 10……吸気通路、12……スロットルバルブ、14……第１
のバイパス通路 16……アイドルスピードコントロールバルブ（ISCV） 20……第２のバイパス通路、22……エアーコントロール
バルブ（ACV） 30……油圧ポンプ、32……燃料噴射弁、44……水温セン
サ 48……スロットルボジションセンサ、50……回転角セン
サ 68……舵角スイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パワーステアリングを備える車両に搭載さ
   れ、パワーステアリングの動力源としてのポンプをも駆
   動するようにされた内燃機関に用いられ、 前記内燃機関のスロットルバルブを迂回する第１のバイ
   パス通路に設けられ、この第１のバイパス通路を通過す
   る吸入空気量を調整する空気量調整手段と、 前記内燃機関のアイドル時に、前記内燃機関の回転速度
   と所定の目標回転速度とを比較して、前記内燃機関の回
   転速度の方が大きい場合は前記吸入空気量を減量、前記
   目標回転速度の方が大きい場合は前記吸入空気量を増量
   するように、前記空気量調整手段をフィードバック制御
   する制御手段と、 前記内燃機関のスロットルバルブを迂回する第２のバイ
   パス通路に設けられ、前記パワーステアリングの操舵状
   態が第１の基準値より大きいとき、この第２のバイパス
   通路を開状態とすることで前記内燃機関への吸入空気量
   を所定量だけ増量する操舵時空気量増量手段と、 を備えた内燃機関のアイドル回転速度制御装置におい
   て、 前記パワーステアリングの操舵状態が、前記第１の基準
   値よりも大きい第２の基準値より大きいか否かを判定す
   る操舵状態判定手段と、 該操舵状態判定手段により前記パワーステアリングの操
   舵状態が前記第２の基準値より大きいと判定されたと
   き、前記制御手段による前記フィードバック制御におけ
   る吸入空気量の減量に代えて、前記吸入空気量の保持ま
   たは増量を行わせる制御切替手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度
   制御装置。