JPH0222226B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジン用回転速度制御装置に関
し、特に火花点火エンジンのアイドル回転速度制
御装置に関する。

〔従来技術〕

従来、火花点火エンジンのアイドル（遊転）回
転速度制御装置としては、スロツトル弁をバイパ
スする空気導管中に空気制御弁を設ける構成で、
この導管を通る補助空気量をアイドル時の所望の
回転速度と実際の回転速度との差に応じて調整す
ることにより、アイドル時の実際の回転速度を所
望の回転速度と一致するよう閉ループ制御するも
のが公知である。

ところが上記のもので常に上記の如く閉ループ
制御していたのではアイドル状態以外の負荷運転
状態ではスロツトル弁が開かれて実際の回転速度
が上記所望の回転速度よりも充分に高い値となつ
ているために、空気制御弁は閉じられてしまうの
で、そのような負荷運転状態からスロツトル弁が
急閉されてアイドル状態へと移行した場合には、
空気制御弁は実際の回転速度が上記所望の回転速
度よりも下回つてから始めて開き始める。そして
空気制御弁の作動遅れや補助空気のエンジンへの
伝達遅れ等のために回転速度が過剰に低下してし
まい、場合によつてはエンジンストールに陥つて
しまうという問題点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、
負荷運転状態からアイドル運転状態に運転状態が
移行していく際の回転速度の変動がスムーズなも
のとなるようにしたエンジン用回転速度制御装置
を提供することを目的とする。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第１図において、エンジン１０は、公知の４
サイクロレシプロ火花点火エンジンで、エアクリ
ーナ１１、エアフローメータ１２、吸気管１３、
サージタンク１４、各吸気分岐管１５を経て主の
空気を吸入し、燃料、例えばガソリンは各吸気分
岐管１５に設けられた電磁燃料噴射弁１６から噴
射供給される。

エンジン１０の主吸入空気量は、任意に操作さ
れるスロツトル弁１７によつて調整され、一方燃
料噴射量は、電子燃料制御ユニツト２０によつて
調整される。電子燃料制御ユニツト２０は、回転
速度センサをなす点火用デイストリビユータ１８
で検出される回転速度と、エアフローメータ１２
によつて測定される吸入空気量とを基本パラメー
タとして燃料噴射量を決定する公知のもので、他
に暖機センサ１９等からの信号を入力しており、
これによつて燃料噴射量の増減を行う。

空気導管２１，２２はスロツトル弁１７をバイ
パスするように設けられ、両導管２１，２２の間
には空気制御弁３０が設けられている。また、導
管２１の一端は、スロツトル弁１７とエアフロー
メータ１２の間に設けられた空気導入口２３に接
続され、導管２２の一端は、スロツトル弁１７の
下流部に設けられた空気導出口２４に接続されて
いる。

空気制御弁３０は、基本的にはダイヤフラム式
制御弁であつて、ハウジング３１，３２間に外周
が巻締められたダイヤフラム３３の変位を、シヤ
フト３４を介して弁体３５に伝達し弁座３６を開
閉する形式のものである。ダイヤフラム３３は、
室３７，３８間の圧力差によつて変位し、またば
ね受皿３９を介して圧縮コイルばね４０により付
勢され、弁体３５の閉弁力を付与されている。

ハウジング３１，３２間にはダイヤフラム３３
と共に保持プレート４１が巻締め固定されてお
り、この保持プレート４１に設けられたスリーブ
４２によりシヤフト３４が気密的に案内されてい
る。また、保持プレート４１には小孔４３が形成
されており、この小孔４３を介して室３７内に大
気を導入させている。

なお、弁体３５はニードル弁であつて、弁座３
６と形成する流通面積をシヤフト３４の変位量に
対して連続的に変化させる。

さらに、空気制御弁３０は、弁体３５の開度を
間接的に変化させる電磁機構５０を備えている。
この電磁機構５０は、樹脂製のボビンに巻装さ
れ、ハウジング３１に固定された電磁コイル５１
と、電磁コイル５１の中心に配設された固定鉄心
５２と、磁性体で形成され、ピン５３でハウジン
グ３１に固定された板バネ５４は、板バネ５４４
の先端に対向するように設けられた管５５，５６
とから構成されている。そして、板ばね５４は、
電磁コイル５１が通電されないときは、自身のば
ね力で管５６を閉じ、電磁コイル５１が通電され
ると電磁力により管５５を閉じる。ここで、管５
５は、室８８へ大気圧を導くため大気に開放され
ており、一方管５６は、室３８へ負圧を導くため
管５７を介してサージタンク１４に接続されてい
る。

すなわちこの電磁機構５０を備えた空気制御弁
６０は電磁機構５０への通電が断たれた状態では
導管２１，２２を全閉にすると共に、通電が電磁
機構５０に対して行なわれることで導管２１，２
２を開き、されにはその通電量に比例してその開
度を大きくするノーマリクローズ形式の弁であ
る。

電磁機構５０は、電子空気制御ユニツト６０に
よつて励磁が制御される。この電子空気制御ユニ
ツト６０は、デイストリビユータ１８、暖機セン
サ１９、スロツトル弁１７の全閉あるいはその近
傍の開度を検出するスロツトルスイツチ２５、自
動車のクーラー等の空調機用コンプレツサ２６と
エンジン１０の駆動軸を接続する電磁クラツチ２
７をオン、オフする空調スイツチ２８に接続され
ており、エンジン回転速度信号、冷却水温信号、
スロツトル信号および空調機のオン、オフ信号が
入力される。

次に第２図において、電子空気制御ユニツト６
０について詳細に説明する。関数発生器６０ａ
は、暖機センサ１９、空調スイツチ２８に接続さ
れており、センサ１９、スイツチ２８の信号に応
じてエンジン回転速度を制御する関数電圧を発生
する。この関数発生器６０ａは、抵抗１０１，１
０２、トランジスタ１０３で構成され、センサ１
９、抵抗１０１，１０２の抵抗値をそれぞれＲ１
９，Ｒ１０１，Ｒ１０２とし、電源電圧をVcと
すれば、トランジスタ１０３のベース電位は、空
調スイツチ２８がオフの場合、Vc×Ｒ（19）／
（Ｒ（19）＋Ｒ（102））となり、空調スイツチ２７が
オンの場合、Vc×Ｒ（19）／（Ｒ（19）＋
Ｒ（101）×Ｒ（102）／Ｒ（101）＋Ｒ（102））となる
。このトランジスタ １０３は、エミツタフオロワとして使用されてお
り、暖機センサ１９はその抵抗値Ｒ１９が冷却水
温Ｔに対して第３図に示すように変化するサーミ
スタを使用しているので、トランジスタ１０３の
エミツタ電位は冷却水温Ｔが低ければ低いほど高
くなり、また空調スイツチ２８がオンの場合高く
なる。

Ｄ−Ａ変換器６０ｂは、デイジタルパルス信号
をアナログ信号、例えばアナログ電圧に変換する
公知のもので、回転速度センサをなすデイストリ
ビユータ１８に接続され、エンジン回転速度に応
じた周波数で発生される点火パルス信号を波形成
形した後、アナログ電圧に変換する。

比較器６０ｃは、抵抗１０４，１０５，１０
６，１０７、コンパレータ１０８から構成されて
おり、関数発生器６０ａ、Ｄ−Ａ変換器６０ｂに
接続されている。そして、比較器６０ｃは、コン
パレータ１０８により、実際のエンジン回転速度
を電圧に変換した信号と設定回転速度に相当する
関数電圧とを比較し、実際のエンジン回転速度が
設定回転速度以下の場合“０”レベル信号を出力
し、逆に設定回転速度以上の場合は“１”レベル
信号を出力する。

発振器６０ｄは、コンパレータを用いた公知の
周波数可変の無安定マルチバイブレータで、コン
パレータ１１０、抵抗１１１〜１１７、トランジ
スタ１１８，１１９、コンデンサ１２０で構成さ
れ、発振周波数は抵抗１１３、コンデンサ１２０
およびコンパレータ１１０の非反転入力端子＋に
入力される比較電圧で決定される。したがつて、
比較器６０ｃの出力信号により発振周波数が変化
し、コンパレータ１０８の出力信号が“１”レベ
ルのときは第５図ａで示すような発振周波数が低
いパルス信号を発生し、“０”レベルのときは第
５図ｃで示すような発振周波数が高いパルス信号
を発生する。

単安定マルチバイブレータ６０ｅは、抵抗１２
１〜１２５、コンデンサ１２６、トランジスタ１
２７，１２８で構成され、発振器６０ｄの出力パ
ルス信号によりトリガされ、この発振周波数に対
応して一定オン時間幅のパルス信号を出力する。
トランジスタ１２７は発振器６０ｄの出力信号に
よりトリガされ、発振器６０ｄが第５図ａで示す
パルス信号を出力すれば、トランジスタ１２８は
第５図ｂで示すようにオン、オフし、発振器６０
ｄが第５図ｃで示すパルス信号を出力すれば第５
図ｄで示すようにオン、オフする。つまり、トラ
ンジスタ１２８のオン時間幅は一定で、一方オフ
時間幅は、抵抗１２３、コンデンサ１２６の他に
トランジスタ１２７のエミツタ電位によつて決定
され、トランジスタ１２７がトリガされて、エミ
ツタ電位が下がれば下がる程トランジスタ１２３
のオフ時間幅は長くなる。しかして、発振器６０
ｄと単安定マルチバイブレータ６０ｅで比較器６
０ｃの出力信号によりオン時間幅一定で、周波数
が変化するパルス信号を発生するパルス発生器を
構成している。

駆動回路６０ｆは、抵抗１２９、トランジスタ
１３０，１３１から構成され、単安定マルチバイ
ブレータ６０ｅの出力パルス信号およびスロツト
ルスイツチ２５のオン、オフにより電磁コイル５
１の通信を制御する。

無安定マルチバイブレータ６０ｇはオン時間幅
が小さく一定周波数のパルス信号を発生するもの
で、スロツトルスイツチ２５が全閉あるいはその
近傍開度以上に開かれると駆動回路６０ｆに接続
され、トランジスタ１３１のオン、オフを制御す
る。

上記構成において、スロツトル弁１７が全閉も
しくは全閉近傍にあるエンジンアイドル運転時に
はスロツトルスイツチ２５がオンし、空気制御弁
３０は電子空気制御ユニツト６０により開度が制
御される。制御ユニツト６０は、暖機センサ１９
および空調スイツチ２８の出力信号を入力信号と
しており、関数発生器６０ａはこれらの出力信号
により第４図に示すような関数電圧Ｖを発生す
る。暖機センサ１９は、ここではエンジン冷却水
温を検出し、冷却水温Ｔに対して第３図に示すよ
うな抵抗値が変化するものを用いており、関数電
圧Ｖは、空調スイツチ２８がオンのときエンジン
冷却水温Ｔつまりエンジン１０の暖機状態に対し
て第４図曲線Ａで示すように変化し空調スイツチ
２８がオフのとき第４図曲線Ｂで示すように変化
する。

比較器６０ｃは、設定回転速度に相当する関数
電圧ＶとＤ−Ａ変換器６０ｂからの実際のエンジ
ン回転速度を電圧に変換した信号とを比較し、実
際のエンジン回転速度が設定回転速度以下の場
合、“０”レベル信号を出力し、設定回転速度以
上の場合、“１”レベル信号を出力する。

したがつて、発振器６０ａは、実際のエンジン
回転速度が設定回転速度以下の場合、第５図ｃで
示す高周波のパルス信号を出力し、このため単安
定マルチバイブレータ６０ｅは、第５図ｄで示す
ような発振周波数が高く、デユーテイ比の大きい
パルス信号を発生し、これを駆動回路６０ｆを介
して電磁コイル５１へ印加する。

このため、電磁コイル５１は、全体として通電
時間が長くなり、板ばね５４は管５６を開く時間
が長くなる。従つて、室３８内へはサージタンク
１４内の負圧が長時間断続的に導かれ、室３８内
の圧力は第６図の曲線Ａ２で示すように低くな
り、ダイヤフラム３３が第１図中下方へ変位して
弁体３５は弁座３６の開口面積を大きくする。

こうして、スロツトル弁１７をバイパスしてエ
ンジン１０へ供給する補助空気量が増加し、これ
に伴つてエアフローメータ１２が作動して噴射弁
１６の燃料噴射量が増加する。このように、エン
ジン１０が設定回転速度以下の場合は、空気と燃
料の供給量が増加し、エンジン１０の回転速度を
上昇させる。

一方、実際のエンジン回転速度が設定回転数以
上の場合、発振器６０ｅは第５図ａで示す低周波
のパルス信号を出力し、単安定マルチバイブレー
タ６０ｅは、第５図ｂで示すような発振周波数が
低くデユーテイ比の小さいパルス信号を発生し、
電磁コイル５１の通電時間が全体として短くな
る。したがつて、板ばね５４は管５５を開く時間
が長くなり、室３８内へは負圧よりも大気圧が長
時間断続的に導かれ、室３８内の圧力は第６図の
曲線Ａ１で示すように高くなり、ダイヤフラム３
８が第１図中上方へ変位して弁体３５は弁座３６
の開口面積を小さくする。こうして、スロツトル
弁１７をバイパスしてエンジン１０へ供給する補
助空気量を徐々に減少させ、エンジン１０の回転
速度を下げる。

上記のごとく、関数電圧Ｖに応じて電磁機構５
０の電磁コイル５１の通電を制御することによ
り、エンジン回転速度を関数電圧Ｖに対応した設
定回転速度に維持できる。ここで、関数電圧Ｖは
第４図に示すように冷却水温Ｔに対応して変化し
ており、エンジン１０の冷態始動時のようにエン
ジン１０の暖機が不十分で冷却水温が低い場合は
関数電圧Ｖが大きく、エンジン１０の回転速度を
高く維持し、エンジン１０をエンジンオイルの粘
性等の摩擦に打勝つて安定的に回転させる。そし
て、エンジン１０が徐々に暖機され、冷却水温Ｔ
が上昇するにつれて関数電圧Ｖは徐々に下がり、
エンジン回転数を第７図に示すように徐々に通常
のアイドル回転速度まで下げる。

また、空調スイツチ２８がオンされると、関数
電圧Ｖは、第４図の曲線Ａで示すように変化し、
エンジンアイドル回転速度を第７図の曲線Ａで示
すように通常よりも高く維持する。しかして、エ
ンジンアイドル運転中であつても、コンプレツサ
２６は十分な回転速度で駆動され、このときの自
動車の空調機の冷房能力は十分に確保される。

また、スロツトル弁１７が設定開度以上に開か
れてエンジン１０が通常の負荷運転に移行する
と、スロツトルスイツチ２５が無安定マルチバイ
ブレータ６０ｇ側に切換り、電子空気制御ユニツ
ト６０による電機機構５０の閉ループ制御が解除
され、電磁コイル５１は無安定マルチバイブレー
タ６０ｇの一定周波数のパルス信号により駆動さ
れ、空気制御弁３０は小さな一定開度に保持され
る。そのために、負荷運転中から継続して空気制
御弁３０を介してエンジンへの補助空気が供給さ
れ続けているので、アイドル回転速度近傍での回
転低下は少なくともこの補助空気により抑制され
負荷運転状態の高い回転速度からアイドル状態の
所望の回転速度へと比較的スムーズに変化してい
く。特に本実施例では電磁機構５０への通電を断
つと全閉となり、通電を行なうとその通電量に応
じた開度だけ開くノーマリクローズ形式の弁であ
るので、無安定マルチバイブレータ６０ｇの一定
周波数のパルス信号を与えることによつて、上述
の如く空気制御弁３０を開いた状態に保持してい
る。

ところで以上述べた実施例ではスロツトルスイ
ツチ２５が本発明のアイドル状態検出手段に相当
し、回転速度センサをなすデイストリビユータ及
び電子空気制御ユニツト６０のＤ−Ａ変換器６０
ｂが本発明の回転速度検出手段に相当し、電子空
気制御ユニツト６０の関数発生器６０ａが本発明
の目標値設定手段に相当し、同じく比較器６０ｃ
が本発明の比較手段に相当し、同じく発振器６０
ｄ及び単安定マルチバイブレータ６０ｅが本発明
の第１の制御信号発生手段に相当し、同じく無安
定マルチバイブレータ６０ｇが本発明の第２の制
御信号発生手段に相当し、同じく駆動回路６０ｆ
が本発明の駆動手段に相当する。

なお、上記実施例では発振周波数を高低の２段
階で制御したが、比較器６０ｃの出力を積分回路
を通して発振器６０ｄに加えることにより発振器
６０ｄの発振周波数を連続的に変化させるように
してもよい。

また、パルス発生器として周波数可変の発振器
６０ｄ、オン時間幅一定のパルス信号を出力する
単安定マルチバイブレータ６０ｅを用い、オン時
間幅が一定で周波数が変化するパルス信号により
電磁コイル５１の通電を制御したが、第８図に示
すような周波数一定の無安定マルチバイブレータ
６０ｈ、オン時間幅可変のパルス信号を出力する
単安定マルチバイブレータ６０ｉを利用して周波
数一定でオン時間幅が変化するパルス信号により
電磁コイル５１の通電を制御するようにしてもよ
い。第８図において、無安定マルチバイブレータ
６７ｈは、５〜30Hz程度の一定周波数の負パルス
を発生し、単安定マルチバイブレータ６０ｉを一
定周期毎にトリガする。単安定マルチバイブレー
タ６０ｉは、オン時間幅可変用のスイツチングト
ランジスタ１４０、抵抗１４１、公知の単安定マ
ルチバイブレータを構成する抵抗１４２〜１４
６、コンデンサ１４７，１４８、トランジスタ１
４９，１５０、トリガ用のダイオード１５１、お
よび微分回路をなす抵抗１５２、コンデンサ１５
３から構成されており、エンジン回転速度が設定
回転速度以下で比較器６０ｃの出力が“０”レベ
ルの場合、トランジスタ１４０は、オフして第９
図ｂで示すようなオン時間幅の長いパルス信号を
発生し、逆にエンジン回転速度が設定回転速度以
上で比較器６０ｃの出力が“１”レベルの場合、
トランジスタ１４０は、オンして時定数を小さく
し、第９図ａで示すようなオン時間幅の短いパル
ス信号を発生する。こうして電磁コイル５１の通
電時間を制御することにより補助空気量を増減さ
せる。

また、電磁機構５０によりダイヤフラム弁を作
動させる形式の空気制御弁を用いたが、電磁機構
５０の電磁力により直接弁体を作動させる電磁式
の空気制御弁を用いてもよい。

また、暖機センサとして冷却水温センサを用い
たが、エンジンの油温センサ、ブロツク温度セン
サ、あるいはバイメタルと電熱ヒータを用いたタ
イマー等を用いてもよい。

また、関数電圧の要素として、エンジンの暖機
状態、コンプレツサの接続状態を適用したが、他
のエンジン運転状態によつて関数電圧を発生させ
るようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明では、 エンジンへスロツトル弁をバイパスして補助空
気を供給する導管と、通電が断たれた状態で導管
を全閉にすると共に通電が行なわれることで導管
を開く、前記導管に設けられた前記補助空気量を
制御する空気制御弁と、エンジンのアイドル状態
を検出するアイドル状態検出手段と、エンジンの
回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エ
ンジンの運転状態に応じて所定の制御目標値を設
定する目標値設定手段と、前記回転速度検出手段
の検出値と前記制御目標値とを比較する比較手段
と、この比較手段の比較結果に応じて前記回転速
度検出手段の検出値を前記制御目標値に一致させ
るための第１の制御信号を発生する第１の制御信
号発生手段と、前記空気制御弁が前記導管を全閉
としない予め定めた一定の第２の制御信号を発生
する第２の制御信号発生手段と、前記アイドル状
態検出手段の検出結果に応じて、アイドル状態が
検出されている時には前記第１の制御信号発生手
段で発生される前記第１の制御信号で、またアイ
ドル状態が検出されていない時には前記第２の制
御信号発生手段で発生される前記第２の制御信号
で前記空気制御弁への通電を制御する駆動手段と
を備えたことを特徴とするエンジン用回転速度制
御装置としたことから、アイドル状態でない負荷
運転状態からアイドル状態に移行した場合であつ
ても、ノーマリクローズ形式の空気制御弁はアイ
ドル状態でない状態から第２の制御信号で継続し
て所定開度に開かれていて、補助空気が供給され
続けているので、その補助空気によつて回転速度
の急低下は抑制されて、負荷運転時の高い回転速
度からアイドル状態の所望の回転速度へとスムー
ズに回転速度が変化して運転性を向上させること
ができるという格別なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は第１図図示の電子制御ユニツトを示す電気回
路図、第３図〜第７図はそれぞれ作動説明に供す
るグラフ、第８図は本発明の他の実施例の要部を
示す電気回路図、第９図は第８図図示実施例の作
動説明に供するグラフである。 １０…エンジン、１７…スロツトル弁、１８…
回転速度センサをなすデイストリビユータ、２
１，２２…導管、２５…スロツトルスイツチ、２
６…コンプレツサ、３０…空気制御弁、５０…電
磁機構、６０…電子空気制御ユニツト、６０ａ…
関数発生器、６０ｂ…Ｄ−Ａ変換器、６０ｃ…比
較器、６０ｄ…発振器、６０ｅ…単安定マルチバ
イブレータ、６０ｇ…無安定マルチバイブレー
タ、６０ｈ…無安定マルチバイブレータ、６０ｉ
…単安定マルチバイブレータ、６０ｆ…駆動回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンへスロツトル弁をバイパスして補助
   空気を供給する導管と、通電が断たれた状態で導
   管を全閉にすると共に通電が行なわれることで導
   管を開く、前記導管に設けられた前記補助空気量
   を制御する空気制御弁と、エンジンのアイドル状
   態を検出するアイドル状態検出手段と、エンジン
   の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記
   エンジンの運転状態に応じて所定の制御目標値を
   設定する目標値設定手段と、前記回転速度検出手
   段の検出値と前記制御目標値とを比較する比較手
   段と、この比較手段の比較結果に応じて前記回転
   速度検出手段の検出値を前記制御目標値に一致さ
   せるための第１の制御信号を発生する第１の制御
   信号発生手段と、前記空気制御弁が前記導管を全
   閉としない予め定めた一定の第２の制御信号を発
   生する第２の制御信号発生手段と、前記アイドル
   状態検出手段の検出結果に応じて、アイドル状態
   が検出されている時には前記第１の制御信号発生
   手段で発生される前記第１の制御信号で、またア
   イドル状態が検出されていない時には前記第２の
   制御信号発生手段で発生される前記第２の制御信
   号で前記空気制御弁への通電を制御する駆動手段
   とを備えたことを特徴とするエンジン用回転速度
   制御装置。 ２ 前記目標値設定手段で設定される前記制御目
   標値が、前記エンジンの暖機状態と前記エンジン
   と空調機用のコンプレツサの接続状態との少なく
   ともいずれか一方に応じて変化する特許請求の範
   囲第１項記載のエンジン用回転速度制御装置。