JP2803084B2 - アイドル回転速度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアイドル回転速度を吸入空気量の増減により
制御するアイドル回転速度制御方法に係り、特に高温始
動後のアイドル回転速度の過剰な上昇を速やかに抑える
アイドル回転速度制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来より内燃機関を高速あるいは高負荷状態で長時間
運転した後、再度始動するような場合には、アイドル回
転速度の低下、変動を生じ、場合によっては始動できな
いといった問題があった。これは内燃機関が冷却ファン
の停止等によって高温となると、燃料配管中にベーパが
発生し、燃料密度が低下して空燃比が空燃比が希薄にな
りトルクが低下する、といったことによって生ずる問題
である。この問題を対策する方法として、特開昭61−65
046号に記載のように、機関温度が所定温度以上である
高温始動時には吸入空気量を増量してトルクを上昇さ
せ、所定時間経過後あるいは内燃機関の回転速度が所定
回転速度を越えた後その吸入空気量の増量分を徐々に減
量するといった方法が提案されている。さらに、特願昭
61−134066号において、内燃機関の高温始動時には、始
動後所定時間所定吸入空気量とし、所定時間経過後、機
関回転速度が目標回転速度を越えた場合には該越えた回
転速度の差に応じて吸入空気量を減少し、アイドル回転
速度が高くなり過ぎることを防止する方法が提案されて
いる。

また、機関開始後のアドレス回転速度を最適値に維持
する方法として、特開昭57−124042号の提案がある。上
記特開昭57−124042号に提案された方法は、機関始動後
所定時間経過した後は、アイドル回転速度を機関水温に
応じて決定される上下限値内に収める制御を実行するも
のであり、上記上下限制御動作は通常のフィードバック
制御動作の応答速度と異なる機関水温に応じて決定され
る応答速度の基に実行されるものであった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした従来のアイドル回転速度制御
方法には以下の如き問題点があった。すなわち、 （１） 吸入空気量を増量する制御方法においては、内
燃機関高温始動時のトルク低下を、吸入空気量の増量に
よって防止して始動時のアイドル回転速度を安定して制
御することができるものの、吸入空気量の増量制御を所
定時間継続して行なうことから、始動時の内燃機関の冷
却状態によっては、アイドル回転速度が高くなり過ぎる
といった問題があった。つまり、同じ高温始動であって
も、内燃機関の停止後再度始動するまでの時間によって
ペーパの再生が異なることから、吸入空気量の増量時間
を冷寒時の暖機と同じの一定時間としているため、アイ
ドル回転速度が例えば1000［r.p.m］以上と高くなり過
ぎ、運転者に違和感を与えてしまうといった問題が生じ
ることがあった。

（２） また、高温始動を判定して、高温始動時にはそ
れに応じた吸入空気量制御を行のう方法においても、始
動後予め設定された所定時間経過するまでは該制御が実
行されるため、移動時の機関温度が高温・常温判定温度
付近にある場合に誤判定により高温始動時制御が実行さ
れた場合にも上記所定時間経過するまでは長時間に渡り
高回転状態が続くという問題があった。

（３） さらに、アイドル回転速度の上下限制御を実行
する方法においても、該制御が実行されるのは高温時に
おいても冷寒時と同じに機関始動後一定時間経過した後
であり、始動時の機関温度によっては前述の様に高回転
状態が継続するため速やかに上下限値内に収められない
という問題があった。

（４） 尚、タンクに入ったばかりの新ガソリンと給油
後タンク内に長く入っていたガソリンとではベーパの発
生しやすさ異なり、前述の制御では限界回転速度制御の
開始時期が遅いためにガソリンの状態によってはアイド
ル回転速度が高くなり過ぎる恐れもあった。

そこで、本発明は上記問題を解決することを目的と
し、高温始動後のアイドル回転速度の上昇を速やかに抑
えて運転者に違和感のない最適な状態に制御し得るアイ
ドル回転速度制御方法を提供することを目的としてなさ
れたものである。

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べく、本発明は以下の構成を採用
した。即ち、第１図に例示する如く、 内燃機関の始動後、始動時の機関温度に応じて吸入空
気量を増量制御し（P1）、所定のフィードバック制御条
件が成立した後は（P4）、前記内燃機関のアイドル回転
速度を目標回転速度と一致させる様、前記内燃機関への
吸入空気量を所定のフィードバック制御周期毎に変更す
る（P5）アイドル回転速度制御方法において、 前記増量制御開始後（P1）、所定時間経過した後は
（P2）、前記内燃機関のアイドル回転速度を限界回転速
度内に収まるように前記内燃機関の吸入吸気量を変更す
る限界回転速度制御を実行することを特徴とし（P3）、 該限界回転速度制御は、前記フィードバック制御周期
よりも短い周期で吸入空気量を変更し、 前記限界回転速度制御の開始時期を規定する前記所定
時間を、始動時の機関温度が所定温度以上の場合は当該
所定温度以下の場合よりも短く設定すること を特徴とするアイドル回転速度制御方法にある。

［作用］ 上記構成からなる本発明のアイドル回転速度制御方法
によれば、制御が開始されると、始動時の機関温度に応
じて、所定時間、吸入空気量の増量制御がなされる（P
1）。所定時間が経過するまでは（P2）、限界回転速度
制御処理（P3）は行われない。所定時間が経過した後は
（P2）、限界回転速度制御処理が実行されるので、アイ
ドル回転速度の不必要な上昇が速やかに制御される（P
3）。この限界回転数制御処理（P3）は、フィードバッ
ク制御処理（P5）の制御周期もりも短い周期で吸入空気
量を変更する。よって、増量制御によってアイドル回転
速度が上がりすぎてしまった場合も速やかにアイドル回
転速度を低下させることができ、フィードバック制御に
よるアイドル回転速度の収束を早めることができる。

例えば、始動時の機関温度が高い場合には燃料配管中
にベーパが発生しやすいため、吸入空気量を通常より増
量する制御が行われる。しかし、機関温度が高温・常温
判定温度付近にあるような場合には、センサ等の精度、
経年変化等によりわずかな温度差で誤判断される場合等
が考えられる。このような場合にも、限界回転速度制御
は、処理時間がフィードバック制御の処理時間より短い
周期で吸入空気量を変更するので、アイドル回転速度の
不必要な上昇を速やかに抑制する。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第２図は本発明方法が適用される実施例の内燃機
関及びその周辺装置を表わす概略構成図である。

この内燃機関及びその周辺装置は、内燃機関本体１、
各気筒に対して各々設けられ燃料を噴射する燃料噴射弁
２、吸気マニホールド３、吸気マニホールド３に設けら
れたサージタンク3aに備えられ内燃機関本体１に送られ
る吸入空気の温度を検出する吸気温センサ４、内燃機関
本体１の冷却水温を検出する水温センサ６、スロットル
バルブ８、スロットルバルブ８に連動しスロットルバル
ブ８の開度に応じた信号を出力するスロットルポジショ
ンセンサ10、スロットルバルブ８を迂回する空気回路で
あるバイパス路12、バイパス路12の開口面積を制御して
アイドル回転速度を制御するアイドルスピードコントロ
ールバルブ（以下、ISCVと言う）14を備えている。ま
た、吸気マニホールド３の空気取り入れ口側にはエアフ
ローメータ3bを備え、排気マニホールド19にはO2センサ
19aを備えている。ここで上記ISCV14は本実施例にて本
発明のアイドル回転速度制御方法を実現するために用い
られるものであって、バイパス路12の開口面積を調整す
るための弁体14aと、弁体14aを動かすステップモータ14
bとからなり、例えばISCV14の全閉から全開までがステ
ップモータ14bの125ステップの動作で動くように構成さ
れている。そしてこのステップモータ14bのステップ数
とバイパス路12を流れるバイパス空気流量との関係は、
弁体14aの構造によって、第３図に示すごとくほぼリニ
アな関係に設計されている。

また、この内燃機関及びその周辺装置には、図示しな
いクランク軸に連動して回転するディストリビュータ16
に取付けられ、内熱機関本体１の回転速度を検出する回
転速度センサ18、上記各種センサからのデータに基づき
ISCV14の開度等を制御する電子制御回路20をも備えてい
る。

次に本実施例の電気系統を第４図に示すブロック図を
用いて説明する。

上記電子制御回路20は、第４図に示すように、各セン
サから出力されるデータを制御プログラムに従って入力
及び演算すると共に、ISCV14等の各種装置を作動制御す
るための処理を行なうセントラルプロセッシングユニッ
ト（CPU）30、前記制御プログラムや各種マップ等のデ
ータが格納されるリードオンリメモリ（ROM）31、電子
制御回路20に入力されるデータや演算制御に必要なデー
タが一時的に読み書きされるランダムアクセスメモリ
（RAM）32、図示せぬキースイッチがオフされても以後
の内燃機関作動に必要なデータ等を保持するようバッテ
リによってバックアップされたバックアップランダムア
クセスメモリ（バックアップRAM）33、吸気温センサ4,
水温センサ6,スロットルポジションセンサ10からの信号
をA/D変換して入力する入力部34を備えている。またこ
の電子制御回路20は、燃料噴射弁2,ISCV14,回転速度セ
ンサ18のパルス信号の入出力を行なう入・出力部35、CP
U30,ROM31等の各素子及び入力部34,入・出力部35を結び
各データが送られるバスライン36をも備えている。

電子制御回路20は、各センサから入力される検出デー
タを取り込み、エアフローメータ3bにより検出される吸
入空気量と内燃機関回転速度及びO2センサ19aにより検
出される排ガス中の残留酸素量とから運転条件に応じた
最適燃料噴射量を演算すると共に、アイドル時には、予
め運転状態に応じて設定された目標回転速度に内燃機関
回転速度を一致させるようにステップモータ14bの所望
のステップ数に対応した制御信号を設定し、ISCV14にこ
の制御信号を出力してISCV14の開度を制御し、アイドル
回転速度を制御する。

次に、第５図のフローチャートを参照してCPU30が実
行するアイドル回転速度制御処理ルーチンを説明する。
尚この処理ルーチンは、上記燃料噴射制御と共にくり返
し実行されるメインルーチンの一部を表わしている。

電子制御回路20は、スロットルポジションセンサ11に
より検出されたスロットルバルブ10の開度が零でかつ車
両が停止している場合に第５図に示すアイドル回転速度
制御ルーチンを実行する。尚、本制御ルーチンは十分に
短い時間間隔にて繰り返し実行される。まず、ステップ
100で図示しないスタートスイッチの操作によりスター
ト信号が入力されているか否か、即ち内燃機関の始動中
か否かを始動フラグ（Fs）により判断する。最初は始動
中である（Fs＝０）と判断されステップ110へ進み、始
動制御の処理を行なう。上記始動制御処理の詳細を第６
図と共に説明すると、まず、ステップ111にてISCV14を
一旦全開に制御する。次にステップ112にて内燃機関回
転速度（NE）が400r.p.mより大きいか否かが判断され
る。NE≦400の場合には、内燃機関が始動されなかった
ものと判断され本処理を終了する。一方、NE＞400の場
合には内燃機関が始動されたものと判断し、ステップ11
3以下の処理が実行される。ステップ113では始動後経過
時間を示すカウンタ（STT）のカウントが開始される。
次に、ステップ114にて高温始動時か否かが判断され
る。即ち、機関水温（THW）が105℃より大きく、かつ、
吸気温（THA）が65℃より大きい場合には高温始動時で
あると判断しステップ115へ進む。一方、高温始動時で
はないと判断されるとステップ116へ進む。ステップ115
では高温フラグ（XTH）がセットされ、後述の限界回転
速度制御（ステップ130）の開始時刻を決定する所定時
間（TGN）に1secが設定される。尚、XTHは機関始動時に
初期化される。一方、ステップ116ではTGNに3secが設定
される。上記ステップ115,116の処理の後はステップ117
に進み、ステップモータ14bへのステップ数の指示出力
値（PTMT）としてアイドル回転速度制御時の学習ステッ
プ位置（PG）に機関水温（THW）により定まる増量分
（α）を加えた値が出力され、ステップ118にて始動フ
ラグFsがセットされる。Fsも機関始動時には初期化され
る。上記THWとαとの関係を第８図に示す。機関始動後
はステップ120において機関始動後経過時間（STT）がス
テップ110にて設定された所定時間（TGN）に達したか否
かが判断される。最初はステップ120は否定判断されス
テップ140へ進む。

上記ステップ140では暖機を行なうか否かを判断す
る。この判断はTHW＞70℃かつ、NE＞300rpmになったか
否かにより行なわれる。当初は否定判断されステップ16
0へ進み前述のステップ117と同様にISCV開度を（PTMT＝
PG＋α）とする暖機制御の処理を行なう。その後、所定
時間（TGN）経過するまでは上述の処理が繰り返され、T
GN経過した後はステップ120が肯定判断となり、第７図
に詳細を示すステップ130へ進む。本実施例においては
ステップ130の処理は64msec毎に実行される。まず、ス
テップ131にて機関水温（THW）に応じた限界回転速度の
上限値（TNE）と下限値（BNE）が演算される。THWとTN
E,BNEの関係を第９図に示す。続くステップ132では内燃
機関回転速度（NE）がTNEより大きいか否かが判断さ
れ、否定判断された場合にはステップ133へ進み、さら
に、NEがBNEより小さいか否かが判断される。ステップ1
32,133にていずれも否定判断された場合には内燃機関回
転速度（NE）は限界回転速度内にあるものとして本処理
を終了する。一方、NEが限界回転速度内にない場合は、
ステップ132若しくはステップ133のいずれかが肯定判断
となる。ステップ132にて肯定判断されると、ステップ1
34へ進み、ステップモータ146へのステップ数の出力値
（PTMT）として前回の出力値（PTM）から１ステップ減
らした値が出力される。また、ステップ133にて肯定判
断された場合にはPTMTとしてPTM＋１が出力される。上
記ステップ134,135の処理におけるPTMTの出力は250msec
毎に実行される。従って、エンジン回転速度（NE）が限
界回転速度内にない場合は、通常のフィードバック制御
（１〜４ステップ/2sec）より速くステップモータ14bが
駆動される。ステップ130の処理の後、再びステップ140
へ進み、暖機制御を行なうか否かが判断される。同一条
件ならステップ160の処理が繰り返される。ステップ140
が肯定判断となると、ステップ150へ進む。ステップ150
ではフィードバック制御を行なうか否かを判断する。フ
ィードバック制御を行なうと判断するとステップ170へ
進み、フィードバック制御を行なわず、例えばISCV14の
開度を一定に保つ必要があると判断すると「リターン」
へ抜ける。ステップ170ではフィードバック制御の処理
が行なわれる。このフィードバック制御は内燃機関の回
転速度が目標アイドル回転速度以下であれば、ステップ
モータ14bを所望のステップ数だけ駆動し、ISCV14の開
度を制御して吸入空気量を増やし、逆に内燃機関の回転
速度が目標アイドル回転速度以上であれば、ISCV14の開
度を制御して吸入空気量を減らして内燃機関の回転速度
を目標アイドル回転速度に合わせる制御である。本フィ
ードバック制御においてはステップ数の書き換え間隔は
（１〜４ステップ/2sec）である。

以上の様に構成された本実施例では、高温始動時には
吸入空気量の増量制御後の限界回転速度制御の開始時間
を短く設定することにより、高温始動時における内燃機
関回転速度の不必要な上昇を防止できる。また、誤判定
により高温始動時の制御が実行された場合にも、速やか
に限界回転速度制御が実行されるため、内燃機関回転速
度の不必要な上昇を最少限に抑えられ、フェーエルカッ
ト制御によるハンチングも防止できる。さらに、ガソリ
ン性状の変化によるベーパ発生のしやすさの変化にかか
わらず速やかに対応できる。加えて、常温始動時には限
界回転速度制御の開始時期を遅く設定するため、始動後
のふき上り、暖機時の回転上昇を的確に実行でき最適な
アイドル回転速度制御が実現できる。さらに、限界回転
速度制御を64msec毎に実行すると共に、限界回転速度を
はずれた場合には通常のフィードバック制御（１〜４ス
テップ/2sec）より速くステップモータを駆動して速や
かに限界回転速度内に収める様制御しているので、その
後の暖機制御、フィードバック制御を無理なく実行でき
る。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
のような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で実施し
得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように本発明のアイドル回転速度制御方
法によると、限界回転速度制御の周期をフィードバック
制御の周期よりも短い周期で行うことによって、アイド
ル回転速度の不必要な上昇を速やかに抑制できる。特
に、誤判断により高温始動時の制御が開始された場合に
も、速やかに最適なアイドル回転速度とすることができ
る。

以上の様に、機関温度に応じた吸入空気量の増量制御
と共に、限界回転速度制御を実行することにより内燃機
関の高温始動時にベーパの発生によるトルクの低下やア
イドル回転速度の低下及び変動を防止し、またアイドル
回転速度が上昇し過ぎて運転者に違和感を与えることな
く、アイドル回転速度を速やかに良好に制御することが
できるという効果を奏する。

また、従来のハード構成を変更する必要がなく、製造
コストの上昇がきわめて少ないという効果も奏する。

【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フローチャー
ト、第２図は本発明方法の実施例が適用される内燃機関
の制御系を含む概略構成図、第３図はISCVの開度とバイ
パス空気流量との関係を示すグラフ、第４図は電子制御
回路のブロック図、第５図は電子制御回路で実行される
アイドル回転速度制御処理を示すフローチャート、第６
図はアイドル回転速度制御において実行される始動制御
を示すフローチャート、第７図は同じく限界回転速度制
御を示すフローチャート、第８図は機関水温に応じた始
動時の吸入空気量の増量分を示すグラフ、第９図は機関
水温に応じた内燃機関回転速度の上下限を示すグラフを
表わす。 １……内燃機関本体 ４……吸気温センサ ６……水温センサ 14……ISCV 18……回転速度センサ 20……電子制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の始動後、始動時の機関温度に応
   じて吸入空気量を増量制御し、所定のフィードバック制
   御条件が成立した後は、前記内燃機関のアイドル回転速
   度を目標回転速度と一致させる様、前記内燃機関への吸
   入空気量を所定のフィードバック制御周期毎に変更する
   アイドル回転速度制御方法において、 前記増量制御開始後、所定時間経過した後は、前記内燃
   機関のアイドル回転速度を限界回転速度内に収まるよう
   に前記内燃機関の吸入空気量を変更する限界回転速度制
   御を実行することを特徴とし、 該限界回転速度制御は前記フィードバック制御周期より
   も短い周期で吸入空気量を変更し、 前記限界回転速度制御の開始時期を規定する前記所定時
   間を、始動時の機関温度が所定温度以上の場合は当該所
   定温度以下の場合よりも短く設定すること を特徴とするアイドル回転速度制御方法。