JPH01134049A - 内燃機関のアイドルスピード制御装置 - 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、内燃機関のアイドルスピード制御装置に関す
る。

〈従来の技術〉 従来、機関吸気系のスロットル弁をバイパスする補助空
気通路に介装される弁体と、該弁体の駆動軸側に設けら
れた永久磁石による磁界と開弁用及び閉弁用の２つのコ
イルへの通電によって発生する磁界との間に発生するト
ルクにより前記弁体を回動させる２層式ロータリーソレ
ノイドと、を含んで構成され、前記２つのコイルへのデ
ユーティ比を変化させることにより前記トルクをデユー
ティ比に応じて変化させるようにしたアイドルスピード
制御弁を備えたものがある（特開昭６１−２３４２３４
号公報等参照）。

そして、近年、機関吸気系における補助空気流量制御を
単一の大容量のアイドルスピード制御弁で賄うものがあ
る。

このアイドルスピード制御弁の一例を第５図に示す。

図において、補助空気通路１の一部を構成する空気通路
２が設けられる一方、電磁コイル８．９で発生するトル
クに応じて空気通路２を開閉するロータリーソレノイド
バルブ４が設けられている。

ロータリーソレノイドバルブ４は、シャフト５と、この
シャフト５の一端に固定され該シャフト５の軸心回りに
一体に回転する弁体６と、前記シャフト５の他端側の外
周に固定された永久磁石７及び該永久磁石７を囲むよう
にして固定された開弁用コイル８と閉弁用コイル９とが
夫々巻回された２つのヨーク１０．１１とからなる２層
式のロータリーソレノイド１２と、により構成される。

尚、１３はコイル８，９に駆動電流を供給するための電
気端子であり、１４はシャフト５を軸受するベアリング
である。

前記弁体６は、前記空気通路２の中央部の円筒状空間２
ａの内周に摺接する円筒側面の一部をなしており、シャ
フト５回りに回転することにより円筒状空間２ａの下流
側の開口を開閉する。

前記開弁用コイル８は、通電されることにより弁体６の
開弁方向にシャフト５を回転駆動するトルクを発生する
もので、閉弁用コイル９は、通電されることにより弁体
６の閉弁方向にシャフト５を回転駆動するトルクを発生
するものである。そして、これらコイル８．９には、図
示しない制御ユニットから相補なパルス状の駆動電流信
号が供給されるようになっており、かかる駆動電流信号
のデユーティ比に応じて弁体６の回動位置が制御される
ようになっている。前記制御ユニットは、減速運転時に
スロットル弁が全閉した時に、該全閉時の回転数に対応
するデユーティ信号に基づいて前記アイドルスピード制
御弁の制御を開始し吸気負圧の過度の上昇を抑制するよ
うにしている。

又、クランク角センサ等によって検出される実際の機関
回転速度と、冷却水温度等から決定される目標アイドル
スピードとを比較して、実際の回転速度を目標アイドル
スピードに近づけるように前記駆動電流信号のデユーテ
ィ比をフィードパ・ンク制御して弁体６の回動位置を制
御するようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、このような大容量のアイドルスピード制御弁
は、制御弁の機能を複数の専用機能部品、例えば、エア
コン用のファーストアイドル制御弁、パワステ、電気負
荷用アイドルアップソレノイドバルブ、アイドル回転補
正用のりニアソレノイドバルブ、冷間時の空気量補正用
のエアレギュレータ等に分割して奏させるものに比べて
、システムの簡略化、コスト低減化等多大なメリットを
有する反面、次のような問題点もある。

即ち、大容量のアイドルスピード制御弁においては、低
温時に必要とする大容量の補助空気流量に合わせて空気
通路の通路面積を大きく設定しであるため、暖機後低温
時に比べて必要とする補助空気流量が少ないにも係わら
ず、ロータリーソレノイド１２が異物の混入等物理的な
スティックを生じたり、コントロールユニットの暴走等
を生じると、弁体６が開き放しになって、補助空気通路
が全開されてしまうと、暖機後において過大な補助空気
が機関に供給されてしまい、突然暴走が発生する虞があ
った。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、ソレ
ノイドのデユーティ制御で動作されるアイドルスピード
制御弁を備えたものにおいて、暖機後にデユーティ比に
対する空気流量の上限を低く抑えるようにすることで、
暖機後において過大な補助空気が機関に供給されてしま
い、突然暴走が発生するのを防止することを目的とし、
しかも、上記構成とすることで、目標回転数の変化に対
する追従性の悪化が生じないように対策した内燃機関の
アイドルスピード制御装置を提供することを目的とする
。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、機関吸気系
のスロットル弁をバイパスする補助空気通路に介装され
、電磁コイルに供給される駆動パルス信号のデユーティ
比に応じて発生するトルクにより駆動制御されて前記補
助空気通路の空気流通量を制御するアイドルスピード制
御弁を備えてなる内燃機関のアイドルスピード制御装置
において、機関の運転状態に基づいてパルス信号のデユ
ーティ比の基本制御値を設定する基本制御値設定手段と
、機関運転状態に基づいて設定される目標回転数と実際
の機関回転数を比較して積分制御によりフィードバック
補正量を増減して設定するフィードバック補正量設定手
段と、基本制御値にフィードバック補正量を加算してパ
ルス信号のデユーティ比の制御値を演算する制御値演算
手段と、この演算された制御値に基づくデユーティ比の
パルス信号を補助空気流量制御弁に出力するパルス信号
出力手段と、を備える一方、機関の水温を検出する水温
検出手段を設け、該水温検出手段が所定値以上の水温を
検出した時に切り換えられて開弁用の電磁コイルへの励
磁電流を抵抗器を介して供給する回路部を設ける一方、
前記水温検出手段が所定値以上の水温を検出した時に、
前記フィードバック補正量の積分制御における積分分の
値を、補助空気量の増減速度を前記切り換え前と略同等
とするように増加させる積分分増加手段を設けた構成と
する。

く作用〉 そして、かかる構成では、機関の暖機に従って、水温が
上昇して所定値以上になると、開弁用の電磁コイルへの
励磁電流が抵抗器を介して供給され、弁体を駆動するト
ルクのバランス位置が変化して、デユーティ比に対する
制御弁の最大開度が水温が所定値未満である冷機時と比
べて小さくなり、暖機後の空気流量の上限が低く抑えら
れる。従って、暖機後において過大な補助空気が機関に
供給されることがなくなり、突然暴走が発生するのが防
止される。そして、上記のように、水温が上昇して所定
値以上になった時に、積分分の値が増加されることで、
補助空気量の増減速度が切り換え前と略同等となり、目
標回転数の変化に対する追従性（過渡応答性）の悪化が
防止される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、本発明に係わるアイドルスピード制御弁は、弁体
と、弁体の駆動軸側に設けられた永久磁石による磁界と
開弁用及び閉弁用の２つのコイルへの通電によって発生
する磁界との間に発生するトルクにより前記弁体を回動
させる２層式ロータリーソレノイドと、を含んで構成さ
れ、前記２つのコイルへのデユーティ比を変化させるこ
とにより前記トルクをデユーティ比に応じて変化させる
ようにした構成である。

ここで、第２図は本実施例のアイドルスピード制御弁に
おける２層式ロータリーソレノイドの回路図であり、ト
ランジスタ１５．１６を備えたコントロールユニット１
７に所定デユーティ比のパルス信号が供給されることで
、開弁用コイル１８と閉弁用コイル１９に交互にパルス
電流が供給されるように構成されている。

本発明においては、機関の冷却水温を検出する水温検出
手段を設け、該水温検出手段が所定値以上の水温を検出
した時に切り換えられて開弁用の電磁コイルへの電流を
抵抗器を介して供給する回路部が設けられる。

そして、本実施例においては、開弁用コイル１８の通電
回路に抵抗器２０を直列に接続し、該抵抗器２０と並列
に水温検出手段として機関冷却水温が所定値以上で開（
ＯＦＦ）となる常閉（ＯＮ）の水温スイッチ２１を接続
しである。

一方、アイドルスピード制御弁の制御のための前記コン
トロールユニットへの入力信号としては、クランク角セ
ンサ２２からの例えば１８０°毎のリファレンス信号と
１°毎のポジション信号、車速センサ２３からの車速信
号、アイドルスイッチ２４゜ニュートラルスイッチ２５
及びエアコンスイッチ２６からのＯＮ・ＯＦＦ信号、水
温センサ２７からの水温信号等が人力されるようになっ
ている。

以上の構成によると、機関の暖機に従って、水温が上昇
して所定値（例えば７０°Ｃ）以上になると、水温スイ
ッチ２１が開放されて、開弁用コイル１８への電流が抵
抗器２０を介して供給される。

従って、弁体を駆動するトルクのバランス位置が変化し
て、デユーティ比に対する制御弁の開度が水温が所定値
未満である冷機時と比べて小さくなり、最大開度が小さ
くされる結果、暖機後の空気流量の上限が低く抑えられ
る（第３図のグラフ参照）。

従って、ロータリーソレノイドが異物の混入等物理的な
スティックを生じたり、コントロールユニットの暴走等
を生じても、補助空気通路が全開状態になることがなく
、暖機後において過大な補助空気が機関に供給されるこ
とがなくなり、突然暴走が発生するのが防止される。

ここで、上述のようにして、水温スイッチ２１がＯＮか
らＯＦＦに切り換えられ、開弁用コイル１８へ供給され
る電流の回路に抵抗が付加されると、制御弁の流量特性
は第３図のグラフの点線に示すようになる。

この流量特性は、グラフから明らかなように、水温スイ
ッチ２１のＯＮ時即ち、冷機時の制御弁の流量特性（第
３図のグラフの実線に示す）とは、その勾配が異なる。

この結果、デユーティ比を増減補正するため前回の値に
対して・所定値ずつ増減される積分分が、水温スイッチ
２１のＯＮ時とＯＦＦ時とで同じであると、水温スイッ
チ２１のＯＦＦ時には、補助空気量の増減速度が水温ス
イッチ２１のＯＮ時よりも遅れ、目標回転数の変化に対
する追従性（過渡応答性）の悪化をきたすという問題点
がある。

従って、本発明では、上記の制御スピードの遅延を防止
するため、前記水温スイッチ２１が所定値以上の水温を
検出した時即ち、ＯＦＦ時に、フィードバック補正量の
積分制御における積分分の値を、補助空気量の増減速度
が前記切り換え前と略同等となるように増加させる手段
を設ける。

かかる手段は、コントロールユニット１７に装置Ｊｉｆ
され、第４図のフローチャートに従って作用する。

即ち、フローチャートにおいて、Ｓｌでは、水温センサ
２７によって検出される水温Ｔｗから基本制御値ＩＳＣ
ｔｗを設定する。尚、この設定は、予めコントロールユ
ニット１７内のＲＯＭに水温ＴＷかをパラメータとする
基本制御値ＩＳＣｔｗのマツプを記憶させておき、その
マツプから検索することで行っても良いし、或いは演算
によって行っても良い。

Ｓ２では、ニュートラルスイッチ２５及びエアコンスイ
ッチ２６のＯＮ・ＯＦＦ信号からエアコン、ギア位置補
正量Ｉ　ＳＣａ　ｔを設定する。このｌ５Ｃａｔは、エ
アコン使用時やオートマチックトランスミツシランのＤ
レンジ等の負荷が大きい程補正量を多くするようにしで
ある。

Ｓ３では、車速センサ２３からの車速信号及びアイドル
スイッチ２４のＯＮ・ＯＦＦ信号等から加減速補正量ｒ
ｓｃｔｒを設定する。このｒｓｃｔｒは、減速時はイン
テークマニホールド負圧が高くなるのを防止し、発進時
にはクラッチ接続時のエンストを防止するように設定さ
れる。

Ｓ４では、Ｉｓｃ条件（ＩＳＣを行う領域）であるか否
かを判定する。具体的には、スロットル弁の全開状態を
検出するアイドルスイッチ２４がＯＮ（スロットル弁が
全閉位Ｒ）でかつニュートラルスイッチ２５がＯＮの時
、又はアイドルスイッチ２４がＯＮでかつ車速センサ２
３によって検出される車速か所定値以下の時に、ｒＳＣ
条件が成立するものとして、次のＳ５に進む。

Ｓ５では、水温センサ２７によって検出される水温Ｔｗ
から目標回転数Ｎｓを検索或いは演算によって設定する
。

Ｓ６では、水温スイッチ２１がＯＮかＯＦＦかを判定し
、ＯＮであればＳ８に進み、ＯＦＦであればＳ７に進ん
で、フィードバック補正量ｌ５Ｃｆｄの積分制御におけ
る積分分（以下１分と略す）を予め設定された値に増加
設定する。

Ｓ８では、目′標回転数Ｎｓと実回転数Ｎとを比較して
、積分制御によりｌ５Ｃｆｄを設定する。

即ち、Ｎｓ＞Ｈの場合は、ＳＩＯで積分制御に基づいて
ｌ５Ｃｆｄを前回の値に対して所定量増大させ、Ｎｓ＜
Ｎの場合は、Ｓ９で積分制御に基づいてｌ５Ｃｆｄを前
回の値に対して所定量減少させる。

Ｓｌｌでは、制御値ｌ５Ｃｆｄを次式によって計算する
。

ＩＳＣｄｙ＝ＩＳＣｔｗ＋ｌ５Ｃａ　ｔ＋ｌ５Ｃｔ　ｒ
＋ｌ５Ｃｆｄ そして、計算された制御値ｌ５ｃｃｔｙをＳ１２で出力
して、ｌ５Ｃｄｙに相当するデユーティ比のパルス信号
が、アイドルスピード制御弁の開弁用コイル及び閉弁用
コイルに与えられる。

尚、Ｓ４でＩＳＣ条件が成立しない時は、フィードバッ
ク制御を行うことなくｓｌｌにジャンプして制御値ｌ５
Ｃｄｙの計算を行う。

上述のようにして、水温スイッチ２１がＯＮからＯＦＦ
に切り換えられ、開弁用コイル１８へ供給される電流の
回路に抵抗が付加されて、流量特性が水温スイッチ２１
のＯＮ時の流量特性と異なる勾配になっても、フィード
バック補正量ｌ５Ｃｆｄの積分制御における１分を予め
設定された値に増加設定することで、水温スイッチ２１
のＯＦＦ時には、補助空気量の増減速度が水温スイッチ
２１のＯＮ時と同等なものとなり、目標回転数の変化に
対する追従性（過渡応答性）の悪化を阻止することがで
きる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、ソレノイドのデ
ユーティ制御で動作されるアイドルスピード制御弁を備
えたものにおいて、機関の暖機後に開弁用の電磁コイル
への励磁電流を抵抗器を介して供給して、弁体を駆動す
るトルクのバランス位置が変化させ、デユーティ比に対
する制御弁の最大開度を冷機時より比べて小さくするこ
とで、暖機後の空気流量の上限を低（抑えるようにした
から、ロータリーソレノイドが異物の混入等物理的なス
ティックを生じたり、コントロールユニットの暴走等を
生じも、暖機後において過大な補助空気が機関に供給さ
れることがなくなり、機関の突然暴走に対処でき、安全
性を向上できる。

しかも、水温が上昇して所定値以上になった時に、フィ
ードバック補正量の積分制御における積分分の値が増加
されることで、補助空気量の増減速度が切り換え前と略
同等となり、目標回転数の変化に対する追従性（過渡応
答性）の悪化を阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる内燃機関のアイドルスピード制
御装置弁の構成を示すブロック図、第２；図は同上装置
の一実施例を示すハードウェア概略構成図、第３図は同
上実施例装置の流量特性図、第４図は同上実施例におけ
る制御を示すフローチャート、第５図は従来のアイドル
スピード制御弁の一例を示す断面図である。 １７・・・コントロールユニット　　１８・・・開弁用
：Ｉイル　　１９・・・閉弁用コイル　　２０・・・抵
抗器　　２１・・・水温スイッチ　　２２・・・クラン
ク角センサ　　２３・・・車速センサ　　２４・・・ア
イドルスイッチ　　２５・・・ニュートラルスイッチ　
　２６・・・エアコンスイッチ２７・・・水温センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関吸気系のスロットル弁をバイパスする補助空
   気通路に介装され、電磁コイルに供給される駆動パルス
   信号のデューティ比に応じて発生するトルクにより駆動
   制御されて前記補助空気通路の空気流通量を制御するア
   イドルスピード制御弁を備えてなる内燃機関のアイドル
   スピード制御装置において、機関の運転状態に基づいて
   パルス信号のデューティ比の基本制御値を設定する基本
   制御値設定手段と、機関運転状態に基づいて設定される
   目標回転数と実際の機関回転数を比較して積分制御によ
   りフィードバック補正量を増減して設定するフィードバ
   ック補正量設定手段と、基本制御値にフィードバック補
   正量を加算してパルス信号のデューティ比の制御値を演
   算する制御値演算手段と、この演算された制御値に基づ
   くデューティ比のパルス信号を補助空気流量制御弁に出
   力するパルス信号出力手段と、を備える一方、機関の水
   温を検出する水温検出手段を設け、該水温検出手段が所
   定値以上の水温を検出した時に切り換えられて開弁用の
   電磁コイルへの励磁電流を抵抗器を介して供給する回路
   部を設ける一方、前記水温検出手段が所定値以上の水温
   を検出した時に、前記フィードバック補正量の積分制御
   における積分分の値を、補助空気量の増減速度を前記切
   り換え前と略同等とするように増加させる積分分増加手
   段を設けたことを特徴とする内燃機関のアイドルスピー
   ド制御装置。
2. （２）アイドルスピード制御弁は、交互にパルス電流が
   供給される開弁用コイルと閉弁用コイルとを備えたもの
   であって、該開弁用コイルの通電回路に抵抗器を直列に
   接続し、該抵抗器と並列に水温検出手段として水温が所
   定値以上で開となる常閉の水温スイッチを介装したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関のア
   イドルスピード制御装置。