JPH02130244A - 機関回転数の制御装置 - 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］ この発明は機関回転数の制御装置、特に、自動車用内燃
機関のアイドル回転数を所望の値に保つ制御装置に関す
る。

「従来の技術」 自動車用内燃機間のアイドル回転数は、振動や音、ある
いは燃費等、いろいろな面から最適な値に保つことが望
ましい。そこで、実際の機関回転数と目標回転数との偏
差に基づき、この偏差を減少させるよう機関への吸入空
気量を増減するアイドル回転数のフィードバック制御が
従来より採用されている。

然るに、か、かるアイドル回転数のフィードバック制御
においては、回転数の検出遅れや吸入空気量を調整する
制御バルブの応答遅れがあるため、自動車のヘッドラン
プやモータ類等の各種電気装置のオン・オフに伴い負荷
が急激に増減して機関回転数が変動したときに、その回
転数が所望値に整定するのに時間がかかるということあ
って、回転数の一時的な落ち込みや吹き上がりが避けら
れない。

従来、例えば特開昭５９−１５５５４７号公報に記載さ
れているように、各電気負荷のオン・オフ状態を検出し
、各電気負荷のオン状態が検出されると同時にスロット
ル弁をバイパスする空気量を所定量増加させることによ
って電気負荷のオン・オフに伴う回転数変動の増大を抑
制するものは提案されている。この提案された制御方法
によれば、各電気負荷に接続された開閉スイッチのスイ
ッチ信号がＥＣＵ　（電子コントロールユニット）に入
力され、ＥＣＵはこれらスイッチ信号の入力を受けると
予めそれぞれの電気負荷に対応してメモリに記憶しであ
る機関回転数を所望値に保つための吸入空気量の増量値
を検索し、吸入空気量を調整する制御弁の制ｇＩＪ量を
増量側に補正して速やかに吸入空気量を追加するので、
電気負荷のオン・オフに伴う機関回転数の急激な変動が
抑止される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来装置にはつぎのような問題点がある。

（１）自動車には多数の電気負荷が装着されており、そ
れらの電気負荷量々に対応してスイッチ信号をＥＣＵに
入力すると、入力点数が多数になり、価格的にもＥＣＵ
の処理能力的にも不利である。

（２）それぞれの電気負荷に対応して予め必要な吸入空
気量が記憶されているが、電気負荷には製造上のばらつ
きがあり、更には動作温度などによって実際に機関の負
荷となる度合すなわち必要な吸入空気量が一定でない。

そのため、予め記憶しである吸入空気量では過不足が生
じる。

（３）複数の電気負荷が入ったとき、それぞれの電気負
荷の要求する吸入空気量の単純な和によって制御すると
、制御が過大になることがある。これは、機関にかかる
実際の負荷は機関によって付勢される発電機の発電量に
よって決まり、発Ｎ能力の限界を超えると電気負荷の消
費電流の一部がバッテリから供給されて機関の負荷とは
ならないためである。上記従来例においては、この問題
を、制御量に上限値を設けることによって防止するよう
にしているが、発電機の発電能力のばらつきや前記（２
）項に述べた電気負荷のばらつきがあいまって、実際に
は制御量の過不足が発生する。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであ
って、実際に機関の負荷となる電気負荷量に対応して過
不足のない吸入空気量の制御を行うことにより、電気負
荷のオン・オフに対する１回転数制御の応答性を高め回
転数変動を抑制することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る回転数制御装置は、機関の回転数を検出
し、これと所望の回転数との偏差を減少する方向の吸入
空気量調整弁段御量を設定するとともに、機関によって
駆動される発電機の出力電流を検出し、この出力電流に
相応する補正値によって補正した制御量によって機関の
吸入空気量調整手段を制御するよう構成したものである
。

［作用］ この発明においては、回転数偏差に基づいた制御量が実
際に機関にかかる負荷量に基づいて迅速に補正され、そ
れにより、回転数フィードバック制御の遅れに起因する
回転数変動が抑制される。

［実施例］ 以下、この発明による機関の回転数制御装置の実施例を
図面に基づいて説明する。

第１図はその一実施例の全体構成図である。この実施例
において、内燃機関ｌの吸気通路２にはスロットル弁３
が配設されている。スロットル弁３は機関回転数を負荷
に対応して制御するものである。また、このスロットル
弁３の前後において、吸気通路２にバイパス通路９１．
９２が設けられている。このバイパス通路９１．９２間
には、吸入空気量調整弁として、駆動装置７の出力によ
り駆動制御されるリニア特性のソレノイド弁８が配設さ
れている。

一方、内燃機関ｌには、内燃機関Ｉの回転に連動する歯
車４１が設けられている。この歯車４１の回転は回転数
センサ４２で検出するようになっている。回転数センサ
４２は歯車４１の回転を検出して機関回転数ｎ８信号を
偏差検出器６１に出力する。

偏差検出器６Ｉには、また、目標回転数設定器５の出力
ｎｔが入力される。偏差検出器６１は回転数センサ４２
の出力ｎ０と目標回転数設定器５の出力ｎ、との偏差△
ｎを演算し、偏差△ｎ信号を回転数調整器６２に出力す
る。

目標回転数設定器５は、温度センサ１６０によって検出
した機関温度などの諸条件に対応して無負荷回転数の目
標値を設定するものであり、また、回転数調整器６２は
偏差検出器６１の出力を受けて、比例、積分、もしくは
微分動作によって回転数偏差△ｎをなくする方向に回転
数調整信号Ｑｔを発生するものである。この回転数調整
器６２の出力Ｑｔは加算器１５０に送出される。

発電機１０１はベルト１０２を介して機関１により駆動
されており、その出力ｉはバッテリ１３０と各電気負荷
１４１，１４２に供給されている。

そして、この出力ｉは電流センサ１１０により検出され
吸気量調整器１２０に入力されている。吸気量調整器１
２０には温度センサ１６０の出力Ｔも人力されている。

吸気量調整器１２０は、電流センサ１１０によって検出
された発電機１０１の出力ｉと温度センサ１６０の出力
Ｔに基づいた吸気Ｉｇ整倍信号、を発生する。そして、
この吸気ｔｌｊ整器１２０の出力Ｑ、は加算器１５０に
て回転数調整器６２の出力Ｑｔと加算される。加算器１
５０の出力Ｑは駆動装置７によって電気信号に変換され
てソレノイド弁８に与えられ、デユーティ制御によって
バイパス通路９１．９２を流れる空気量を増減し機関の
吸気量を調整する。

次に、上記実施例の動作を説明する。

回転数調整器６２は機関１の回転数ｎ＃と目標回転数ｎ
、との偏差Δｎに基づいて、該偏差Δｎが減少する方向
に吸気量を設定し、これを回転数調整信号Ｑｔとして加
算器１５０に出力する。加算器１５０にはまた、吸気量
調整器１２０の出力Ｑ、も入力される。

吸気量調整器１２０は、発電器から各電気負荷１４１．
１４２やバッテリ１３０に供給される電流ｉを電流セン
サ１１０によって検出し、この電流値ｉと温度センサ１
６０の出力である温度Ｔを入力として必要な吸気量Ｑ、
を出力するしのであり、その出力特性は第２図に示すと
おりである。

この電流ｉと吸気ＩＱ、の関係は、発電機１０１が電流
ｉを出力することによって内燃機関ｌに負荷がかかった
ときに機関の回転数を目標値に維持するために必要な吸
気量増分をたとえば実験により定めたものである。ただ
し、この必要な吸気量増分というのは、第７図に示すよ
うに機関の温度Ｔに依存している。つまり、機関の摩擦
抵抗が温度に依存して変化することに伴い、同じ負荷電
流ｉに対して、回転数を目標値に保つために必要な吸気
量が変化する。そこで、吸気ｉｔｔｍ整器１２０におい
ては、まず電流ｉに応じて必要な吸気量をＱ、’＝ｈ（
ｉ）の関数により求め、このＱ、゛を温度Ｔによって予
め定めた関数に従って補正しＱｅを算出する。他の方法
としては、ｉとＴを人力として予め記憶しである数値テ
ーブルを検索する方法によりＱ、を算出することが可能
である。

加算器１５０の出力Ｑ＝Ｑｒ＋Ｑ＊は機関に必要とする
吸気量であって、駆動装置７に入力されデユーティ信号
りに変換される。第３図は駆動装置７の特性であり、こ
のようなＱとＤの関係が予め記憶されている。この関係
はソレノイド弁８の特性に基づくものであり、与えられ
たデユーティＤに対応してソレノイド弁８の平均開度が
定まり所定の流量が得られるものである。したがって、
ソレノイド弁８をデユーティＤで駆動すると、機関の吸
気量は加算器１５０の出力Ｑに略一致する。

このように制御される内燃機関の回転数の特性は第４図
のとおりになる。同図に示すように負荷電流ｉが負荷の
開閉により急激に増減すると、この負荷を補償するため
に吸気量Ｑ０が実線のとおり速やかに応動する。したか
って、回転数ｎ、は実線のとおり変動しない。回転数ｎ
、の破線で示した特性は、本発明の補償を行わないとき
のらので、負荷の開閉に応じて大きく変動している。吸
気ＩＱ、の応答において一点鎖線で示したものは、吸気
管２にサージタンク２２が設けられ、このタンク容積が
無視できない場合に、ソレノイド弁８を制御しても実際
に内燃機関に吸入される空気看が遅れることを示してい
る。この場合、応答の初期の段階において吸入空気量の
過不足が生じ、回転数ｎ、は一点鎖線に示すように若干
の変動を示すことがある。

このような変動を抑制するためには、負荷の開閉に対応
して補償する吸気量Ｑ、の応答を速めることが必要であ
る。

上記実施例では、吸気量調整器１２０よる吸気量増分Ｑ
、の設定は電流値ｉに基づいて行っている。しかし、こ
Ｑ。の設定は電流値ｉの変化度に応じて設定することも
できる。

第５図は、吸気量Ｑ０を電流値ｉの変化度に応じて設定
する場合の説明図である。吸気量調整器１２０において
電流ｉを高速でサンプリングし、！＋＋’１．・・・、
ｉｎ、・・・を得る。更に△ｌｎ＝１ｎＩｎ−１をサン
プリング毎に演算する。このへＩｎは負荷電流ｉの変化
度に対応している。次に吸気量調整器１２０は△Ｉｎに
応じて吸気量Ｑ、を発生する。Ｑ、と△ｉｎの関係は予
めテストによって定めた関数Ｑｓ＝ｇ（△ｔｎ）によっ
て、または、△ｌｎを入力とするＱ＠の数値テーブルに
より記憶しである。このようにすれば、吸気ＩＩ整器１
２０は負荷電流の変化が大きい程大きな補償吸気量信号
Ｑ。を出力するので、機関回転数ｎ。は第５図において
実線に示すごとく応答し、吸気管路の応答遅れが補償さ
れる。なお、この変化度に応じた補償は電流に変化か生
じている期間のみ行われる。

したがって、定常的にはオフセットか生じ図中−点鎖線
に示したとおり目標の回転数より小さいところに整定し
てしまうものであるが、これ回転数調整器６２の作用に
より補償されている。

以上のとおり、負荷電流ｉまたはｉの変化度△ｉｎに対
応して吸気量を補償する方法について第４図および第５
図により説明したが、本発明の効果を一層高めるために
は第４図の制御と第５図制御を複合させ、例えば、Ｑ、
−ｆ　（ｉ）　＋ｇ　（△＋ｎ）のごとく、吸気量Ｑ。

を負荷電流ｉおよび変化度△Ｉｎの両方に応じて設定す
ることができる。

この場合、第５図の説明で述べたような回転数ｎ、のオ
フセットが発生しないことは明らかであって、優れた応
答が得られる。

また、電流値ｉの変化度△ｉｎを求める際、サンプリン
グ毎の電流値ｉの差分を用いて説明したが、発電機１０
１の出力電流に含まれるリップルやノイズ成分が比較的
大きい場合、電気負荷の開閉による負荷電流の変化度△
１１よりリップルやノイズ成分の方が大きくなって△ｉ
、１の検出か不可能になることがある。このような現象
を避けるために電流のサンプリング間隔を広げると、電
流変化の検出が遅れ、好ましくない。そこで、このよう
な場合には第６図に示すようにして変化度を求めるとよ
い。同図においてＲはｍ個のレジスタある。図では一例
として４個のレジスタＲ１〜Ｒ４か示されている。この
レジスタＲにはサンプリング毎の△Ｉｎが入力され、古
いものから順に右方向へＲ１→Ｒｔ−Ｒ３→Ｒ４と転送
されるので、常に最新の４組の△ｉ　ｎが格納されてい
る。このレジスタＲ１〜Ｒ４の内容は加算器Σに支えら
れて加算され、Σ△ｊｎ＝△Ｉ　ｎ−３＋△ｉ、、１＋
△Ｉ　ｎ−＋＋△Ｉｎが出力される。このΣ△ｉ、、は
サンプリング毎の電流の変化度を速やかに反映するとと
もに変化度をリップルやノイズのレベルより十分大きな
値として取り出しているので、このΣ△Ｉｎにより吸気
量Ｑ０を発生するようにすると常に適正な補償が行われ
る。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、発電機の電流を検出し
、検出された電流値に相応して、例えばその電流値また
は電流値の変化度に応じて機関の吸入空気量を補正する
ようにしているので、つぎのような顕著な効果が得られ
る。

（１）電気負荷のオン・オフによる負荷変動を常に過不
足なく速やかに補償でき、回転変動のない優れた回転数
制御が行える。

（２）自動車のあらゆる電気負荷を一つの電流センサで
検出して制御を行うことかできるので、制御装置を簡素
に構成することができる。

（３）複数の電気負荷が入ったときでも、機関にかかる
正味の負荷を検出して適正な補償を行うことができる。

（４）機関の温度が変化しても常に適正な補償を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による機関回転数の制御装置の一実施
例の全体構成図、第２図は同実施例の吸気量調整器の特
性図、第３図は同実施例の駆動装置の特性図、第４図は
同実施例の装置の動作説明図、第５図は同実施例の変形
例の動作説明図、第６図は第１図の吸気量調整器におけ
る構成の一例を示すブロック図、第７図は吸気量調整器
の温度依存性を示すグラフである。 図において、１は内燃機関、４２は回転センサ、５は目
標回転数設定器、６１は偏差検出器、６２は回転数調整
器、７は駆動装置、８はソレノイド弁、ｌｏｔは発電機
、１１０は電流センサ、１２０は吸気量調整器、１３０
はバッテリ、１４１゜１４２は電気負荷、＋５０は加算
器、１６０は温度センサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段
   と、機関の回転数を検出する回転数検出手段と、検出さ
   れた回転数と所望の回転数との偏差に基づいて該偏差を
   減少する方向の前記吸入空気量調整手段の制御量を設定
   する制御量設定手段と、機関によって駆動される発電機
   の出力電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段
   の出力に相応して機関回転数を上記所望の値に保持する
   のに必要な吸入空気の補正量を求めて上記制御量の補正
   値を設定する補正値設定手段と、該補正値設定手段の出
   力によって補正した制御量に基づいて上記吸入空気量調
   整手段を制御する制御手段とからなることを特徴とする
   機関回転数の制御装置。