JP2865737B2 - 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制御装置に関す
るものである。

（従来の技術） 一般にエンジンにおいては、スロットルバルブをバイ
パスするバイパス通路に設けた制御弁の開度を制御（フ
ィードバック制御）することによってエンジンのアイド
ル回転数を所定の目標回転数に収束させるようにしてい
る。

一方、低地走行時と高地走行時とでは、たとえ制御弁
開度が同じであったとしても空気密度の相異によりエン
ジンへの吸気充填量が実質的に異なるため、この両者の
いずれを基準として制御弁の制御特性を設定しても満足
なアイドル回転数制御は行えないこととなる。このた
め、従来より、アイドル回転数のフィードバック制御を
行うものにおいては、制御弁の開度を大気圧に応じて補
正する所謂大気圧補正を行うのが一般的である（例え
ば、特開昭57−131841号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） ところで、アイドル回転数のフィードバック制御にお
いては、通常、目標アイドル回転数よりやや高目の回転
数（例えば、目標回転数を700rpmとした場合にはこれよ
り300rpm高い1000rpm程度）をフィードバック制御領域
の上限としている。従って、自動車を通常走行状態から
減速して停車させる場合、アイドル回転数のフィードバ
ック制御は、エンジン回転数が目標アイドル回転数まで
低下するより前から事実上開始されることとなる。

また、アイドル調整を行う上記制御弁は、一般に、あ
る初期開度を中心として、これより所定量だけ高開度側
に設けた上限ガードと所定量だけ低開度側に設けた下限
ガードの範囲内でその開度が調整されるようになってい
る。そして、従来一般には、この制御弁の制御範囲（上
限ガードと下限ガード）は固定的に設定されている。

ところが、このように制御弁の上限ガードと下限ガー
ドとが固定的に設定されている場合には、次のような問
題が発生することとなる。

即ち、自動車を通常走行状態から減速して停車させる
（アイドル運転）場合を考えると、減速時にはスロット
ルバルブは全閉（アイドル開度）となっており該スロッ
トルバルブの隙間部分を通って吸入される吸気量は一定
している。従って、エンジンをアイドル運転させるに必
要な吸気量の内、該スロットルバルブから吸入される量
以外の分は全て制御弁を介してバイパス通路から供給さ
れる。この場合、エンジンの要求吸気量は低地走行時で
も高地走行時でも同じであるため、高地走行時において
は空気密度が低地走行時より小さい分だけ（換言すれ
ば、スロットルバルブ部分から吸入される吸気の充填量
が実質的に少ない分だけ）バイパス通路側の吸入負担量
が多くなる。

ここで、上記制御弁の制御可能な開度範囲を固定的に
設定したエンジンを備えた自動車を、高地と低地でそれ
ぞれ通常運転状態から減速させながら停車直前にブレー
キを踏んで急停車させる場合について考える。

低地走行時及び高地走行時とも、ともに減速が進行し
エンジン回転数が目標アイドル回転数に近くまで低下し
た時点においてアイドル回転数のフィードバック制御領
域に入り制御弁による吸入空気量制御（即ち、アイドル
回転数のフィードバック制御）が開始される。この場
合、当然エンジン回転数はまだ目標回転数よりも高いた
め、制御弁は吸気量を絞ってエンジン回転数を低下させ
るべく下限ガードまでマイナス側に制御される。

この状態において、急ブレーキがかけられて自動車が
停止し、エンジンはアイドル運転を続けるような場合を
考えると、たとえ低地走行時と高地走行時とでその減速
態様が同じであったとしても、上述のように、エンジン
の要求吸気量に対するバイパス通路側の負担量も大きく
なるが（換言すれば、高地走行時において低地走行時と
同じようなアイドル運転を行おうとすれば、低地走行時
よりもより多量の吸気をバイパス通路からエンジン側に
供給する必要がある）、自動車の停車前においては、高
地走行時においても低地走行時と同じように制御弁が下
限ガードで制御されバイパス通路が最小開度とされてい
るため、停車後にアイドル回転数のフィードバック制御
を行う場合、低地走行時にはさほど影響はないが、高地
走行時においては低地走行時よりも多量の吸気をバイパ
ス通路から導入しなければならないにもかかわらず制御
弁は最小開度に絞られていることから吸気の供給不足が
生じ（即ち、吸気増量側への制御遅れが生じ）、結果的
にエンジン回転数の落ち込みが大きくなり、場合によっ
てはエンジンストップに至るということが懸念されるも
のである。

そこで本発明は、高地走行時のように吸気充填量が実
質的に低下する条件下においては制御弁の制御可能な開
度範囲の下限ガードを小さく設定することにより吸入空
気量の減少方向への過制御を防止しもって吸入空気量不
足によるエンジン回転数の落ち込みを未然に防止せんと
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明ではかかる課題を解決するための具体的手段と
して、吸気通路に設けたスロットルバルブをバイパスす
るバイパス通路に、該バイパス通路の通路面積を可変と
する制御弁を配置し、エンジンの所定の制御領域におい
て該制御弁の開度をその上限ガードと下限ガードとの間
の制御可能な開度範囲内で調節することによってエンジ
ン回転数を予じめ設定した目標回転数に収束させる如く
フィードバック制御するようにしたエンジンのアイドル
回転数制御装置でおいて、エンジンの燃焼室に吸入され
る吸気の充填量に関連する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出される吸気充填量が少ないほど
上記制御弁の開度範囲の下限ガードを小さく設定する制
御手段とを備えたことを特徴としている。

（作用） 本発明ではこのような構成であるから、吸気充填量が
少ない場合ほど制御弁の吸気減少側への制御量が小さく
抑えられ、該制御弁を通して供給される吸気量の適度の
減量が防止される。

（発明の効果） 従って、本発明のエンジンのアイドル回転数制御装置
によれば、エンジへの吸気充填量に関連して制御弁の下
限ガードが変更設定され該制御弁による適度の減量制御
が防止されることから、吸気充填量の低下条件下におい
てもエンジン回転数の落ち込みを確実に防止しその運転
性の向上が図れるという効果が得られるものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を説
明する。

第１図には、本発明の実施例にかかるアイドル回転数
制御装置を備えた自動車用エンジン１が示されており、
同図において符号２は吸気通路、３は排気通路である。
この吸気通路２には、吸気上流側から順次エアフローメ
ータ４とスロットルバルブ５とインジェクター６がそれ
ぞれ取り付けられている。そして、この吸気通路２に
は、上記スロットルバルブ５をバイパスするバイパス通
路７が形成され、さらにこのバイパス通路７にはこれを
開閉する制御弁８が備えられている。尚、スロットルバ
ルブ５の開度は、これに並設したスロットル開度センサ
12によって検出される。

また、同図において符号９は排気通路３に設けられた
O₂センサ、10はエンジン本体側に設けられてエンジン１
の冷却水温を検出する水温センサである。

さらに、符号11はエンジン１の運転状態を制御するコ
ントロールユニットであって、このコントロールユニッ
ト11には、上記エアフローメータ４からの吸入空気量に
関連する信号とスロットル開度センサ12からのスロット
ルバルブ開度に関連した信号とO₂センサ９からの空燃比
に関連した信号と水温センサ10からのエンジン水温に関
連した信号の他に、大気圧信号と吸気温信号がそれぞれ
入力されるようになっている。

そして、このコントロールユニット11においては、こ
れら各入力信号に基づいて空燃比制御及びアイドル回転
数制御を行うようになっている。

以下、本発明の要旨であるアイドル回転数のフィード
バック制御を説明するが、先ずこのアイドル回転数のフ
ィードバック制御の概要を説明すると、この制御は、ス
ロットルバルブ５がアイドル開度とされ且つエンジン回
転数が所定回転数以下である場合（即ち、アイドル運転
状態時）に、制御弁８の開度調節によってバイパス通路
７を通ってエンジン１の燃焼室に吸入される吸気量を制
御することにより、エンジン回転数を予じめ設定した目
標アイドル回転数に収束させるものである。

そして、このアイドル回転数のフィードバック制御
は、基本的には現在の回転数と目標回転数との偏差に基
づいて制御弁８の開度を調整してエンジン回転数を目標
回転数に合致させるものであるが、その制御に際しては
エンジン回転数の変動を招く種々の要因に対処すべく必
要な補正を行うようにしている。例えば、大気圧（即
ち、空気密度）の高低に基づく大気圧補正とかクーラ等
の外部負荷の投入による負荷補正がこれである。

この実施例のアイドル回転数制御装置においては、こ
れら従来から一般的に行なわれていた補正に加えて、本
発明を適用し、吸気充填量の変動に対応して制御弁５の
制御可能な開度範囲を規定する上限ガードと下限ガード
のうち、エンジン回転数の落ち込みを招く要因となる下
限ガードを吸気充填量に応じて変更するようにしてい
る。

具体的には、第８図に示すように、大気圧によって例
えば、低地走行時と高地走行時とを判断し、大気圧の低
い高地走行時には低地走行時よりも制御弁８の下限ガー
ドを小さくし（換言すれば、制御弁８の最小制御開度を
大きくし）、もって吸気充填量の低下に起因する吸気量
減少側への過制御を防止しエンジン回転数の落ち込みを
可及的に抑制しようとするものである。

以下、第２図のフローチャートを参照してアイドル回
転数制御の実際を説明する。

制御開始後、先ず、エンジン１の運転状態把握のため
に、各センサからの信号を読みむ（ステップS1）。

次に、現在エンジン１はアイドル運転状態にあるのか
どうかを判定する（ステップS2）。そして、非アイドル
状態である場合には、制御弁８による回転数制御は不要
であるため、この場合には該制御弁８の開度をエンジン
運転状態に対応して予じめ定めた固定値に設定する（ス
テップS11）。

一方、ステップS2での判定の結果、アイドル運転状態
であると判断された場合には、アイドル回転数のフィー
ドバック制御、即ち、制御弁８の開度制御に移行する。
即ち、先ず、第３図の「目標回転数−水温」マップから
エンジン温度に対応した目標回転数Noを設定（ステップ
S3）するとともに、第４図の「基本制御量−水温」マッ
プからエンジン温度に対応した基本制御量G_Bを求める
（ステップS4）。

次に、本発明の要旨である制御弁８の下限ガード（Mi
n）の設定を、第５図の「下限ガードMin−大気圧」マッ
プにより行う（ステップS5）。尚、この下限ガードは、
大気圧が高いほど（即ち、空気密度が高いほど）大きな
値となるように（即ち、制御弁の最小開度を小さくする
ように）設定される。

また、ステップS6においては、第６図の「回転数偏差
−フィードバック補正量」マップから現在の回転数と目
標回転数との偏差（ΔNc）に対応したフィードバック補
正量（G_FB）を求める。

次に、第７図の「大気圧補正量−大気圧」マップから
現在の大気圧に対応した大気圧補正量（G_BAR）を求める
（ステップS7）とともに、その他の補正量（例えば、外
部負荷による補正量等）G_Cを求める（ステップS8）。

然る後、上記各補正量を加えて最終エア量（最終制御
量）を演算し（ステップS9）、これを制御弁８に出力す
る（ステップS10）。

以上の制御を繰り返すことによってアイドル回転数が
目標アイドル回転数に収束せしめられるとともに、低大
気圧時における制御弁８の吸気量減少側への過制御が防
止されアイドル回転数の落ち込みが回避されるものであ
る。

尚、上記実施例においては、吸気充填量に関連する信
号として大気圧信号を採用しているが、本発明はこれに
限定されるものでなく、例えば、吸気温度に基づいて吸
気充填量の判定を行うようにすることもできるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかるアイドル回転数制御装
置を備えた自動車用エンジンのシステム図、第２図は該
制御装置の制御フローチャート、第３図は目標回転数マ
ップ、第４図は基本制御量マップ、第５図は下限ガード
マップ、第６図はフィードバック補正量マップ、第７図
は大気圧補正量マップ、第８図は制御弁の大気圧に対す
る制御特性図である。 １……エンジン ２……吸気通路 ３……排気通路 ４……エアフローメータ ５……スロットルバルブ ６……インジェクター ７……バイパス通路 ８……制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/16 F02D 41/08 F02D 29/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路に設けたスロットルバルブをバイ
   パスするバイパス通路に、該バイパス通路の通路面積を
   可変とする制御弁を配置し、エンジンの所定の制御領域
   において該制御弁の開度をその上限ガードと下限ガード
   との間の制御可能な開度範囲内で調節することによって
   エンジン回転数を予じめ設定した目標回転数に収束させ
   る如くフィードバック制御するようにしたエンジンのア
   イドル回転数制御装置であって、エンジンの燃焼室に吸
   入される吸気の充填量に関連する信号を検出する検出手
   段と、該検出手段によって検出される吸気充填量が少な
   いほど上記制御弁の開度範囲の下限ガードを小さく設定
   する制御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。