JPH01104947A - エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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を目標回転数に収
束させるように制御する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。

（従来技術） 従来より、エンジンのアイドル回転数制御において、実
際のエンジン回転数と所定の目標回転数との偏差に応じ
て点火時期を制御し、アイドル回転数を」二足目標回転
数に収束させるようにした技術は、例えば、特開昭５６
−１２１８４３号公報に見られる韮うに公知である。

このような点火時期の制御によるアイドル回転数の制御
は、特に制御応答性に優れる利点がある。

また、一方上記のようなアイドル回転数の制御時におい
て、例えばエアコン用コンブレッザ、電気負荷（ヘッド
ライト等）、パワステアリング珀オイルポンプの作動等
外部負荷が作動した時には、これらの負荷に対応して自
動的にトルク特性を向上させるために当該負荷量に応じ
て吸入空気量等を自動的に増量補正する吸気増量システ
ムも一般に採用されている（例えば特開昭５７−１３１
８４１号公報参照）。

さらに、また近年では従来のキャブレタ一方式の燃料（
混合気ｆｆ１）供給制御装置に代わってフューエルイン
ジェクタを使用して吸気通路内に燃料を噴射するように
し、該フューエルインジェクタの開弁時間と開弁タイミ
ングをマイクロコンピュータによって電子的にコントロ
ールすることによって燃焼状態を高精度にコントロール
するようにした電子燃料噴射システムが多く採用される
ようになってきている。そして、このような電子燃料噴
射システムに於ける燃料噴射時期の制御方式としては、
エンジンの金気筒について同時にクランク回転の１０転
につきｌ＠燃料を噴射する所謂同期噴射方式が一般に採
用されており、例えば始動時や加速時などの非定常運転
時には必要に応じて非同期噴射方式が組合されるように
なっている。上記のような同期噴射方式に於ける燃料の
噴射時期は、通常上述の点火時期に同期したものとなっ
ており、当該点火時期に同期して燃料が噴射されるよう
になっている（例えば特公昭４７−１０８９６号公報参
照）。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記のような点火時期の制御によるアイドル
回転数制御装置を備えたエンジンに対して上記負荷投入
時の吸気増量システムおよび上記電子燃料噴射システム
を各々付加した場合には、次のような問題を生じる。

すなわち、今例えば、第４図（ａ）に示すように当該エ
ンジンの外部負荷としてエアコン（Ａ　／　Ｃ）がＯＮ
になり、それに応じて吸気充填量が増大されると、先ず
エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＩＩＩａｘまで上
昇する。また、このエンジン回転数ＮＥｍａｘは、上記
エアコンがＯＦＦにされ吸気充填量が低下すると、元の
負荷投入前（無荷時）のベースとなるアイドル回転数Ｎ
ｏまで急激に低下する。そして、この場合において、上
記エアコン負荷のＯＮ、ＯＦＦ時には図示のごとく上記
エンジン回転数ＮＥが過渡的に上下に大きく変動する。

その結果、上記エンジン回転数ＮＥのみをパラメータと
して点火時期（Ｉ　ｇＬ）の制御を行おうとすると、第
４図（ｂ）に示すように実際に制御される点火時期１ｇ
ｔも上記エンジン回転数ＮＢの変動に対応して変動し、
また該点火時期１ｇｔに同期した燃料噴射時期Ｆｔも同
様に大きく変動し、特に負荷ＯＮ直後のエンジン回転数
の落ち込みに対応して生じる進角制御は、第４図（ｃ）
の破線に示すように燃焼安定性を維持することができる
進角側の限界ｆｔ１Ｆｔｓを越えて圧縮行程の上死点（
ＴＤＣ）よりも相当にアドバンスしたものとなる可能性
が生じ著しく燃焼安定性を悪化させる問題がある。

（目的を達成するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、エンジン回転数検出手段と、該エンジン回
転数検出手段によって検出されたエンジン回転数に応じ
て点火時期を制御することによりエンジン回転数を所定
の目標回転数に収束させる点火時期制御手段と、該点火
時期制御手段によって制御される点火時期に同期して吸
気通路内への燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御
手段とを備えたエンジンにおいて、当該エンジンのアイ
ドル運転状態を検出し該アイドル運転状態検出時には上
記燃料噴射時期制御手段の制御幅に所定の限界値を設定
する限界値設定手段を設けてなるものである。

（作　用） 上記の手段によると、先ず、エンジン回転数に応じて点
火時期を制御することによりエンジン回転数を所定の目
標回転数に収束させるとともに、点火時期制御手段によ
って制御される点火時期に同期してフューエルインジェ
クタによる吸気通路内への燃料噴射時期を制御するとい
う基本作用を行う一方、アイドル運転時には燃料噴射時
期の制御幅に所定の限界値が設定されることになり、仮
にエンジン回転数の変動に対応して上述の点火時期制御
手段により制御される点火時期が大きく変更されたとし
ても燃料の噴射時期自体は上記限界値の範囲内での変化
に制約されるようになる。

（実施例） 先ず、第２図および第３図は、本発明を自動１工用ガソ
リンエンジンに実施した場合における同エンジンのアイ
ドル回転数制御装置を示すものであリ、第２図は上記実
施例装置の制御システムの概略図、第３図は同制御シス
テムにおけるエンジンコントロールユニットの点火時期
並びに燃料噴射時期制御動作を示すフローチャートであ
る。

先ず、最初に第２図を参照して本発明実施例の上記制御
システムの概略を説明し、その後要部の制御の説明に入
る。

第２図において、符号Ｉはエンジン本体であり、吸入空
気はエアクリーナ３０を介して外部より吸入され、その
後エアフロメータ２、スロットルチャンバ３を経て各シ
リンダに供給される。また燃料は燃料ポンプＩ３により
燃料タンク！２からエンジン側に供給されてフューエル
インジェクタ５により噴射されるようになっており、該
フューエルインジェクタ５の噴射時期は、後述するよう
にエンジンコントロールユニット９によって制御される
。そして、また車両走行時における上記シリンダへの吸
入空気の量は、上記スロットルチャンバ３内に設けられ
ているスロットル弁６によって制御される。スロットル
弁６は、アクセルペダルに連動して操作され、アイドル
運転状態では、最小開度状態に維持される。そして、該
最小開度状態では、アイドルスイッチＩＤ−５ＷがＯＮ
Ｉこなる。

上記スロットルチャンバ３には、上記スロットル弁６を
バイパスしてバイパス吸気通路７が設けられており、該
バイパス吸気通路７にはアイドル時に於けるエンジン回
転数制御のための吸入空気ｍ調整手段となる電流制御型
電磁弁（ＩＳＯバルブ）８が設けられている。従って、
アイドル運転状態では、上記エアフロメータ２を経た吸
入空気は、上記バイパス吸気通路７を介して各シリンダ
に供給されることになり、その供給量は上記電磁弁８に
よって調節される。この電磁弁８は、エンジンコントロ
ールユニット する）９より供給される電磁弁制御信号のデユーティ比
りによってその開閉状＠（弁開度）が制御される。この
デユーティ−比りは、後述する外部負荷ＯＮ時には、当
該負荷量に応じて大きな値に制御される。

また、符号１０は、３元触媒コンバータ１１を備えた排
気管を示している。

一方、符号１４は、上記エンジン本体１のシリンダヘッ
ド部に設けられた点火プラグであり、該点火プラグ１４
にはディストリビュータＩ７、イグナイタ１８を介して
所定の点火電圧が印加されるようになっており、この点
火電圧の印加タイミング、すなわち点火時期は上記ＥＣ
ｔＪ９より上記イグナイタ１８に供給され゛る点火時期
制御信号Ｉｇ【によってコントロールされる。゛また、
符号！９は、上記エンジン本体ｌのシリンダブロック部
に設けられたノックセンザであり、エンジンのノッキン
グの発生強度に応じた電圧出力Ｖｏを出力し、上記ＥＣ
Ｕ９に入力する。さらに、符号２０はブースト圧センサ
２０であり、エンジン負荷に対応したエンジンブースト
圧Ｂを検出して上記ＥＣＵ９に入力する。また、符号２
１はエンジンの外部負荷（エアコン用コンプレッサ、パ
ワーステアリング装置、ヘッドライト、オルタネータ等
）の投入を検出する負荷検出手段であり、該負荷のＯＮ
状態を検出して当該検出信号を同じ＜ＥＣＵ９に入力す
る。ＥＣＵ９は、該負荷のＯＮ信号に基いて負荷量を判
定し吸気量増量のために上記電磁弁制御信号のデユーテ
ィ−比りを大きく設定して吸気量を増大さＵ・る。

上記ＥＣＵ９は、例えば演算部であるマイクロコンピュ
ータ（ＣＩ’Ｕ）を中心とし、吸入空気量１点火時期、
燃料噴射時期等制御回路、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ
）、インタフェース（Ｉ　１０）回路などを備えて構成
されている。そして、このＥＣ　ｔＪ　９の」二足イン
タフェース回路には上述の各検出信号の他に例えば図示
しないスタータスイッチからのエンジン始動信号（ＥＣ
Ｕ）リガー）、エンジン回転数センサ１５からのエンジ
ン回転数検出信号ＮＥ、水温サーミスタ１６により検出
されたエンジンの冷却水温度の検出信号Ｔｖｔｓ例えば
スロットル開度センサ４により検出されたスロットル開
度検出信号ＴＶＯ，エアフロメータ２によって検出され
た吸入空気量検出信号Ｑ等の通常のエンジンコントロー
ルに必要な各種の検出信号ら各々入力される。

次に、上記Ｅ　ＣＵ　９によるアイドル運転時の点火時
期並びに燃料噴射時期の制御について第３図のフローチ
ャートを参照して詳細に説明、する。

先ず第１ステツプＳ１において、当該エンジンの実際の
回転数ＮＥを読み込む。

次に第２ステ１ブＳ、（二進み、上記読み込まれた槃ン
ジンロ転数ＮＥがアイドルフィードバック領域を仕切る
アイドル基準回転数Ｎ（Ｉ　Ｄ）以下であるか否かを判
定する。その結果、ＹＥＳの場合には、第３ステップＳ
、に進んで更に上記スロットル弁６に設けられているア
イドルスイッチＩＤ・ＳＷがＯＮとなっているか否かを
判定する。他方、ＮＯの場合には、第５ステップＳ、に
移って点火時期１ｇＬを非アイ′ドル運転状態の通常の
規定値に設定する。　次に上記第３ステップＳ、に進ん
で＼’ＥＳ（Ｉ　Ｄ　−ＳＷ：ＯＮ）と判断された場合
には、最終的に現在のエンジン運転状聾がアイドル状態
であると認定した上で更に第４ステツプＳ４に進む。他
方、Ｎｏ（Ｉ　Ｄ　−ＳＷ：０ＦＦ）と判断された場合
には、最終的に非アイドル状態と認定して、」二足第２
ステップＳ、でＮｏと判断された場合と同様に第５ステ
ップＳ、に移って点火時期ＩｇＬを通常の規定値に設定
する。

さらに第４スデップＳ、では、当該アイドル運転領域に
おける目標回転数ＮＯを目標回転数マツプより読み込み
、次の第６ステツプＳ６で上記現在のエンジン回転数Ｎ
Ｅと無負荷時の基準となるアイドル回転数ＮＯ，および
上記読み込まれた目標回転数ＮＯとから、点火時期読み
出しのための擬似回転数ＮＴを演算（ＮＴ＝ＮＥ−（Ｎ
ｏ−ＮＢ））する。

その上で、さらに第７ステツプＳ７に進み、先ず当該ア
イドル時における点火時期マツプから上記擬似回転数Ｎ
Ｔに対応する点火時期Ｉ　ｇＬ（マツプ値）を読み出し
て設定する。

次に第８ステップＳ、に進んで上述の負荷検出手段２１
（第２図参照）の検出値に基いて当該エンジンの外部負
荷（工１アコン用コンプレッザ、パワーステアリング装
置、ヘッドライト、オルタネータ等）のＯＮ状態を判定
する。

そして、該第８ステツプＳ８でＹＥＳと判定された場合
、すなわち外部負荷ＯＮの場合には、続いて第９ステツ
プＳ９に進んで上記点火時期マツプより読み出された点
火時期１ｇｔを上記フェーエルインジェクタ５の燃料噴
射時期Ｆｔの進み側限売値Ｆ　ｔｓ（第４図（ｃ）参照
）と比較し、上記点火時期１ｇＬが上記燃料噴射時期Ｆ
ｔの進み側限売値ｒｔ８よりも遅角側（ｆｇｔ−Ｆｔｓ
＜Ｏ）にあるＹＥＳの場合には、更に第１ＯステップＳ
、。に進んで上記燃料噴射時期Ｆｔを最終的にマツプ値
通りの点火時期ｒｇｔに設定して燃料を当該点火時期１
ｓｔに合せて同期噴射する。他方、上記点火時期１ｇｔ
が上記燃料噴射時期Ｆｔの進み側限売値Ｆｔｓよりもざ
らに進角（Ｉｇｔ−Ｆｔｓ＞Ｏ）にあるＮＯの場合には
、第１ＯステツプＳａ＋の方に移って上記燃料噴射時期
Ｆｔを当該噴射時期ｒｔの進み側限売値Ｆｔｓに設定し
て噴射時期Ｆｔｓで同期噴射を行ない、燃料の噴射タイ
ミングが圧縮行程の上死点（ＴＤＣ）よりもアドバンス
されて燃焼安定性を害しラフアイドルとなることを防Ｉ
ＪＩ　ｉ“′ろ、 以上の結果、例えば第４図（ａ）に示すように外部負荷
としてのエアコン（Ａ／Ｃ）がＯＮになり、それに応じ
て吸気充填量が増大されたとすると、先ずエンジン回転
数ＮＥが所定四転数Ｎ　Ｅ　ｆｆ１ａｘまで上昇する。

そして、このエンジン回転数Ｎ　ＥｍａＸは、上記エア
コン負荷Ａ／Ｃｈ＜ＯＦＦにされ吸気充填量が低下する
と、元の負荷投入前（無荷時）のベースとなるアイドル
回転数Ｎｒ３まで低下する。

この場合において、既に従来技術の項でも説明したよう
に上記負荷のＯＮ、ＯＦＦ時には上記エンジン回転数Ｎ
Ｅが過渡的に上下に大きく変動する。

その結果、上記エンジン回転数ＮＥのみをパラメータと
して点火時期１ｇｔの制御を行おうとすると、第４図（
ｂ）に示すように制御される点火時期ｔｇｔ自体も上記
エンジン回転数ＮＥの変動に対応して逆臣相方向に太き
（変動し、また該点火時期１ｇｔに同期した燃料噴射時
期Ｆｔも大きく変動し、特に負荷ＯＮ直後のエンジン回
転数の落ち込みに対応して生じる進角制御は、そのまま
（従来のまま）ならば燃焼安定性を維持することができ
る進角側の限界値Ｆｔｓを越えて上死点よりも相当にア
ドバンスしたもの（第４図Ｃ破線部）となって著しく燃
焼安定性を悪化させることになるが、本実施例の場合に
は第４図（ｃ）に実線で示すように燃料噴射時期の進角
側制御幅が上記進角側限界値ＦＬｓで固定されＦｔｓを
越えないように制御されるので従来のような燃焼安定性
の悪化やそれに基くラフアイドルを招来するようなこと
はな（、燃費性能をも向上させることが可能となる。

なお、本発明は上述のような全気筒同期噴射の場合のみ
に限らず、２〜３気筒まとめたグループ噴射システムの
場合にも同様に適用できることは言うまでもない。

゛　（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、エンジン回転数検出
手段と、該エンジン回転数検出手段によって検出された
エンジン回転数に応じて点火時期を制御することにより
エンジン回転数を所定の目標回転数に収束させる点火時
期制御手段と、該点火時期制御手段によって制御される
点火時期に同期して吸気通路内への燃料噴射時期を制御
する燃料噴射時期制御手段とを備えたエンジンＺこおい
て、当該エンジンのアイドル運転状態を検出し該アイド
ル運転状態検出時には上記燃料噴射時期制御手段の制御
幅に所定の限界値を設定する限界値設定手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

すなわち、本発明によると、上記のようなエンジン回転
数検出手段および燃料噴射時期制御手段を備えたエンジ
ンにおいて、アイドル運転時には燃料噴射時期の制御幅
に所定の限界値が設定されることになり、仮にエンジン
回転数の変動に対応して上述の点火時期割病１手段によ
り制御される点火時期が大きく変更されたとしてし燃料
の噴射時期自体は上記限界値の範囲内での変化に制約さ
れるようになる。

従って、本発明の場合には従来のように燃料噴射時期の
極端な変動を伴うことなく安定した燃焼状Ｕ＠蚕維持さ
せることができるようになり、又その結果として燃料経
済性の向上にも寄与し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明
の実施例に係るエンジンのアイドル回転数制御装置の制
御システム図、第３図は、同制御システムにおけるＥＣ
Ｕの点火時期並びに燃料噴射時期制御動作を示すフロー
ヂャート、第４図は、上記実施例装置の制御動作を示す
タイムヂャートである。 １・・・・・エンジン本体 ２・・・・・エアフロメータ ５・・・・・フューエルインジェクタ ９−−−・伊エンジンコントロールユニット１４・・・
・点火プラグ １７・・・・ディストリビュータ １８・・・・イグナイタ ２０・・・・ブースト圧センナ ２１・・・・負荷検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジン回転数検出手段と、該エンジン回転数検出
   手段によって検出されたエンジン回転数に応じて点火時
   期を制御することによりエンジン回転数を所定の目標回
   転数に収束させる点火時期制御手段と、該点火時期制御
   手段によって制御される点火時期に同期して吸気通路内
   への燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段とを
   備えたエンジンにおいて、当該エンジンのアイドル運転
   状態を検出し該アイドル運転状態検出時には上記燃料噴
   射時期制御手段の制御幅に所定の限界値を設定する限界
   値設定手段を設け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。