JPH02146241A - 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］ 自動車用内燃機関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があ
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ｍ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）に人
力され、Ｅ　Ｃ、Ｕはこれらスイッチ信号の人力を受け
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御量を
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か
抑止される。

［発明が解決しようとする課題１ 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
の処理能力的にら不利である。

（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、発電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ずる。

（４）電気負荷にはターンシグナル、ハザードランプ等
、周期的に電流値が変動するものがあり、そのような電
気負荷に対しても従来のようにスイッチ信号の人力で対
処しようとすると、周期的な人力信号のオン・オフに応
じた制御が必要であって装置が複雑になるだけでなく、
補正した空気量か実際に機関に吸入されるまでには機関
の吸入・圧縮・爆発・排気の各行程を経る必要があるこ
とから生ずる行程遅れがあり、また、吸入空気の脈動を
抑制するサージタンクのボリュームによる遅れ等らあっ
て、どうしても吸入遅れというものが伴うため、電気負
荷の増減の周期かかかる吸入遅れの時間に近い値となっ
た場合には機関の回転数変動が助長されてしまうという
問題が生ずる。

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種々の性状の電気負荷量
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
空気量制御の制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、また、発電機の
出力電流が所定の周期および所定の振幅で変動している
かどうかを判定する手段を設けて、その判定結果に基づ
き、発電機の出力電流が上記のような周期的な変動をし
ていないときには発電機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り機関の吸入空気ｍ調整手段
を制御し、また、発電機の出力電流が所定の周期変動を
しているときにはその出力電流の平均値に相応する補正
値によって補正した制御量により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。

［作用コ この発明においては、回転数偏差に基づいた制御量が発
電機の出力電流すなわち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。そ
の際、発電機の出力電流が所定の周期変動をしているか
どうかによって、所定の周期変動をしていないときは該
出力電流に相応する補正が行われ、所定の周期変動をし
ているときには発電機の出力電流の平均値に相応した補
正が行われる。

［実施例コ 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１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９”！、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！の回転に連動する歯
車４Ｉ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４Ｉの回転を検出して機関回転数ｎ０信号を
偏差検出器６１に出力する。

偏差検出器６１には、また、目標回転数設定器５の出力
ｎ１が入力される。偏差検出器６１は回転数センサ４２
の出力ｎ、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、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６Ｉ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１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。また、電流セン
サ１１０の出力を受けて発電機Ｉ０１の出力電流の周期
変動を検出する周期電流検出器１６０が設けられ、該周
期電流検出器１６０の出力も上記吸気量調整器１２０に
入力されている。

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あるいはその平均値に基づ
いた吸気量調整信号Ｑｏを発生する。

そして、この吸気量調整器１２０の出力Ｑ。は加算器１
５０にて回転数調整器６２の出力ＱＴと加算される。加
算器１５０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！の回転数ｎｏと目標回転数
ｎ、との偏差Δｎに基づいて、該偏差Δ。

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あるいはその平
均値を入力として必要な吸気量Ｑ、を出力するものであ
り、その出力特性は第２図に示すとおりである。電流ｉ
と吸気ｆｆ１Ｑ。

の関係は、発電機１０ｔｈ＜電流ｉを出力することによ
って内燃機関１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って、Ｑ、＝ｆ（ｉ）の関数な
いしは、ｉ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算出される。

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に略一致ずろ。

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ｆｆ１Ｑ、及び実際に機関に吸入される吸気ｆｆ
１Ｑ、が実線のとおり速やかに応動する。したがって、
回転数０６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もの
で、負荷の開閉に応じて大きく変動している。吸気ｆｆ
１Ｑ。

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量か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−点鎖線に示すように若干の変動を
示すことがある。

吸気量調整器１２０による上記吸気量Ｑ、の設定は、周
期電流検出器１６０の出力から電流値ｉが所定の周期お
よび所定の振幅で変動していないと判定されたときには
、検出された電流値ｉに基づいて行われ、また、電流値
ｉが所定の周期および所定の振幅で変動していると判定
されたときには、その電流値ｉの平均値に基づいて行わ
れる。

第５図は、負荷電流ｉが周期的に変動する場合の機関の
回転数特性を示している。同図において、負荷電流ｉが
周期的に変動すると、この負荷を補償するために設定さ
れる吸気ｆｆ１Ｑ。は実線のとおり応動し、実際に機関
に吸入される吸気ＩＱ、は吸気遅れを伴って応動する。

しかし、負荷電流ｉの変動が機関の吸気遅れに近い周期
である場合には、負荷電流ｉの増分を補償する吸気量Ｑ
、は、それが機関回転数に反映される時には電流値ｉは
減少しているため、機関回転数が更に上昇するよう作用
してしまい、次いで負荷電流ｉの減少に対応して回転数
を下げるように吸気ｆｆ１Ｑ。が設定され、遅れを伴っ
て実際の機関吸気量Ｑｒが機関回転数に反映される時に
は負荷電流ｉは増加しているため、このとき上記吸気量
Ｑｒは機関回転数が更に下降するよう作用してしまう。

したがって、このような周期的に変動する負荷電流ｉに
応じて吸気量Ｑ、を補正すると図に実線で示すように機
関回転数ｎｅの変動が助長されてしまう。そこで、この
ように負荷電流１が吸気遅れに近い周期で、しかも所定
の振幅で変動しているときには、電流値ｉの変化を周期
電流検出器で監視し、所定の周期および振幅であると判
定された時点（同図でｆで示す）で、同図に一点鎖線で
示すように、吸気量Ｑ、の設定を電流値ｉの平均値に基
づいたものとする。このように負荷電流ｉの平均値に基
づいた補正を行うことにより実際の機関吸気ｆｆ１Ｑｒ
の周期変動はなくなり、機関回転数ｎ６の変動増大が抑
制される。また、このように負荷電流が周期変動してい
るときには、負荷電流ｉの平均値相当量の補正が行われ
ることで、回転数低下が防止でき、回転数変動幅は縮小
される。

なお、上記実施例では発電機の出力電流が所定の周期お
よび所定の振幅で変動していることを電流センサの出力
によって判定するようにしているが、負荷電流が周期的
に変化するこのが予め知られている電気負荷については
、該電気負荷が作動したことを示す信号を発生する手段
を設け、その出力信号を吸気量調整器１２０に入力する
ようにしても良い。この場合には第５図においてｆで示
す時点までの検出遅れも補償できる。また、このような
電気負荷の作動を直接検出する手段と上記電流センサと
を組み合わせて用いることも可能である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、発電機の出力電流を検
出するとともに発電機の出力電流が所定、の周期および
所定の振幅で変動しているかどうかを判定し、出力電流
が所定の周期および所定の振幅で変動していないときに
は検出された電流値に応じて機関の吸入空気量を補正し
、出力電流が所定の周期および振幅で変動しているとき
には該出力電流の平均値に応じて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ができるので、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）負荷電流が周期的に変動する場合においても、機
関の回転数低下と回転数変動幅を最小に抑制することが
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図はその吸気量調整器の特性図、
第３図はその駆動装置の特性図、第４図及び第５図はそ
の実施例の装置の動作説明図である。 図において、１は内燃機関、４２は回転数センサ、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、１０１は発電
機、１１０は電流センサ、１２０は吸気量調整器、１３
０はバッテリ、１４１．１４２は電気負荷、１５０は加
算器、１６０は周期電流検出器である。

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上記制御量の補正値
   を設定する第１の補正値設定手段と、上記電流検出手段
   の出力の平均値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上記制御量
   の補正値を設定する第２の補正値設定手段と、上記発電
   機の出力電流が所定の周期および所定の振幅で変動して
   いるかどうかを判定する周期電流判定手段と、該周期電
   流判定手段により上記発電機の出力電流が上記所定の周
   期および所定の振幅で変動していないと判定されたとき
   には上記第１の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駆動制御し
   、上記発電機の出力電流が上記所定の周期および所定の
   振幅で変動していると判定されたときは上記第２の補正
   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駆動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。