JPH0235141B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンのアイドル回転制御装置に関
するものである。

一般に自動車のアイドル回転制御装置は、アイ
ドリング時のエンジン回転数を600〜700rpm程度
の低回転数に抑えるようフイードバツク制御する
ことにより、エンジンの燃焼性をを安定にすると
ともに、燃費の向上を図ろうとするものであり、
従来のこの種装置における制御方法は、スロツト
ル弁にこれを自動的に開閉するアクチユエータを
設け、まず、水温、クーラー負荷の有無等のエン
ジンの運転状態に応じて目標アイドル回転数を設
定し、これと実際のアイドル回転数との差を求め
てこ差に応じて上記アクチユエータを駆動制御す
ることにより、実際のアイドル回転数が目標アイ
ドル回転数になるように制御しようとするもので
あつた。

上記のようなフイードバツク制御を行なう場
合、アイドリング時に作動したクーラー等のエン
ジン負荷によつてエンストを起こさないようにす
るには、制御の応答性を高めることが望まれる
が、ゲインを大きく設定して応答性を高めると、
今度はオーバーシユートしてハンチングを起こ
し、エンジン回転数が不安定に変動する、という
不具合が生じる。

上記のような事情に鑑み従来より、例えば特開
昭54−113725号公報に示されているように、アイ
ドリング時にクーラー等のエンジン負荷が作動し
たならば、エンジンに供給される吸入空気量を設
定量増量し、それによつてフイードバツク制御の
ゲインを小さく設定したままエンジン負荷作動に
も敏速に追随できるようにした、いわゆる見込み
制御を採用したアイドル回転制御装置も考えられ
ている。

上記のような見込み制御を行なうと、エンジン
回転数の低下に先回りして吸入空気量が増量され
るから、エンジン負荷作動に対して吸入空気量増
量が遅れることによる、エンジン回転数の一時的
低下を防止することができるという考えのもので
ある。

しかし従来のものは、エンジン負荷作動と同時
に上記のように一度に吸入空気量を設定量増量さ
せるようにしたものであり、こうすると逆にこの
吸入空気量の急激な増大に対して燃料供給系の燃
料増量応答が間に合わず、一時的な空燃比の乱れ
（オーバーリーン）が生じてエンジン回転数が一
時的に落ち込みエンストが生じることがある。す
なわちエンジンが、スロツトル弁よりも上流の吸
気通路に配設された吸入空気量検出器と、少なく
ともこの検出器の出力信号に基づいてエンジンに
燃料を供給する燃料供給手段とを備えるものであ
る場合は、実際にスロツトル弁を通過する吸入空
気量に対して、吸入空気量の検出が遅れるので、
燃料増量応答が遅れるのである。

本発明は、上記空燃比の一時的乱れを発生せ
ず、よつてアイドル回転数を常に正確に所定値に
維持し得るエンジンのアイドル回転制御装置を提
供することを目的とするものである。

本発明のエンジンのアイドル回転制御装置は、
前述したような見込み制御を採用したフイードバ
ツク方式のアイドル回転制御装置において、エン
ジン負荷作動時に、吸入空気量を徐々に設定量ま
で増加させるようにしたことを特徴とするもので
あり、具体的には、エンジンの吸気通路に配設さ
れたスロツトル弁と、該スロツトル弁より上流の
吸気通路に配設された吸入空気量検出器と、少な
くとも上記吸入空気量検出器の出力信号に基づい
てエンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、エ
ンジン回転数を検出する回転数検出器と、この回
転数検出器の出力信号を入力して、エンジンのア
イドル運転時にエンジン回転数を、目標とするア
イドル回転数に収束させるように、エンジンに供
給される吸入空気量を調整する調整手段と、 アイドル運転時に作動されるエンジン負荷の非
作動状態から作動状態への切替えを検出する負荷
作動検出器と、 この負荷作動検出器により上記エンジン負荷が
作動状態に切り替わつたことを検出したとき、上
記吸入空気量を設定量増量する負荷補正手段とを
有するエンジンのアイドル回転制御装置におい
て、 上記負荷補正手段により増量される吸入空気量
を、時間に対する所定の変化率で徐々に上記設定
量まで増加するように制御する制御手段が設けら
れたことを特徴とするものである。

上述のように吸入空気量の見込み補正を徐々に
行なえば、吸入空気量増量に対して燃料増量が大
きく遅れることが回避できるから、アイドル回転
数が一時的に低下してエンストすることがなくな
る。

以下、図面を参照して本発明の実施例について
該細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるエンジンの
アイドル回転制御装置の構成を示し、図において
１はエンジン、２はピストン、３は吸気通路、４
は排気通路、３ａは吸気弁、４ａは排気弁、５は
吸気通路３に清浄な空気を供給するエアクリー
ナ、６はエアクリーナ５の下方において上記吸気
通路３に設けられた燃料噴射弁、７は燃料噴射弁
６の下流側に設けられ、エンジン１に供給される
吸入空気量を制御するスロツトル弁、８はこのス
ロツトル弁７を迂回するように吸気通路３に連通
されたバイパス通路である。このバイパス通路８
には中央部に開口を有する弁座９が介設され、こ
の弁座９には錐状の弁体１０が挿入されるように
なつている。この弁体１０は上記弁座９ととも
に、バイパス通路８を流れる吸入空気の量を制御
するバイパス弁１１を構成するものであり、以下
に述べるアクチユエータによつて駆動される。す
なわち弁体１０はダイヤフラム装置１２のダイヤ
フラム１２ａに固定され、該ダイヤフラム装置１
２の負圧室１２ｂは、ソレノイド弁１３を介して
スロツトル弁７よりも上流側の吸気通路３に連通
する大気側通路１４と、ソレノイド弁１５を介し
てスロツトル弁７よりも下流側の吸気通路３に連
通する負圧側通路１６とに連通されている。ソレ
ノイド弁１３，１５は後述するようにデユーテイ
制御され、大気側ソレノイド弁１３の開度が小で
負圧側ソレノイド弁１５の開度が大であるほど、
負圧室１２ｂに導入される負圧が大きくなり、バ
イパス弁１１はより大きく開かれる。

また１８はエンジン１の冷却水１９の水温を検
出する水温センサ、２０は水温センサ１８の出力
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、ａはＡ／Ｄ変換
器２０の出力である水温信号、２１は本装置にお
いてエンジンの回転数検出器（電磁ピツクアツプ
装置）が内蔵されているデイストリビユータ、ｂ
はその出力である回転数信号、２２はスロツトル
弁７の開度を検出するスロツトル開度センサ、ｃ
はその出力であるスロツトル開度信号、２３はク
ーラースイツチ、ｄはその出力であるクーラー負
荷検出信号、２４は吸気通路３に設けられて吸入
空気量を検出するエアフローメータ、ｅはその出
力である吸入空気量信号、２５はダイヤフラム１
２ａの変位位置からバイパス弁１１の開度を検出
するバイパス弁ポジシヨンセンサ、ｆはその出力
であるバイパス弁ポジシヨン信号である。

また２６は上記各種検出信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆが入力され、エンジンの運転状態に応じて
設定される目標アイドル回転数と上記回転数検出
装置で検出される実際アイドル回転数とを比較し
その差に応じてバイパス弁１１の目標ポジシヨン
を設定するとともに該目標ポジシヨンと実際ポジ
シヨンとを比較しその差に応じて実際アイドル回
転数が目標アイドル回転数となるよう上記アクチ
ユエータ１７を駆動制御するアクチユエータ制御
装置としてのマイクロコンピユータであり、これ
はインターフエイス２６ａとCPU２６ｂとCPU
（中央処理装置）２６ｃとを有している。以上の
説明から明らかなように、本例においては、アク
チユエータ１７とマイクロコンピユータ２６とに
より、アイドル回転数を目標アイドル回転数に収
束させる調整手段が構成されている。

本実施例のアイドル回転制御装置は、エンジン
負荷の１つであるクーラーが、アイドリング時に
作動されたときに、このクーラー作動にも対処し
てアイドル回転数を所定回転数に保つためのもの
であり、目標アイドル回転数は第３図に示すよう
に設定される。ここで、エンジン冷却水温度が低
いとき目標アイドル回転数を高く設定しているの
は、冷間始動時のように低温のときにはエンジン
の燃焼性が悪いためエンジン回転数をある程度以
上にしないと安定したアイドル運転ができないた
めであり、また水温が高い領域でクーラーのオン
時に目標アイドル回転数をそのオフ時より高くし
ているのはクーラー負荷があるときはそれをカバ
ーするだけの発電能力が要求される、さらには負
荷増大による車体振動を防止するためである。

第２図は、アイドル回転数を上記第３図の設定
にしたがつて制御するマイクロコンピユータ２６
の信号処理のフローを示すものである。以下、こ
の第２図を参照してマイクロコンピユータ２６の
信号処理について説明する。アイドル回転数を上
記第３図に示すように設定するのに必要なバイパ
ス弁１１の目標ポジシヨンはあらかじめ調べら
れ、第４図に示すようなものとなつている。

この目標ポジシヨン設定パターンは第３図の目
標アイドル回転数設定パターンとともにメモリ２
６ｂに記憶されている。

まず、アイドリング時（スロツトル開度信号ｃ
から検出される）、クーラーがOFFの場合マイク
ロコンピユータ２６はステツプS₁において、水温
信号ａから冷却水温を求め第４図のごとく与えら
れる目標ポジシヨンP₀を求める。ステツプS₂の
判別はNOであるからステツプS₃においてこのP₀
をPsと置き換え、さらにステツプS₄においてこ
のポジシヨンPsを後述する補正量ΔP₁だけ補正す
る。

次にステツプS₅において、ポジシヨン信号ｆか
らバイパス弁１１の実ポジシヨンＰを求め、ステ
ツプS₆においてこの実ポジシヨンＰと目標とする
ポジシヨンPsの偏差ΔPを求める。ステツプS₇に
おいてこの偏差ΔPがバイパス弁１１のポジシヨ
ン不感帯ΔP₀に収まつているか否かを判別し、も
し収まつていなければステツプS₈においてΔPに
応じたパルスからなるソレノイド弁１３，１５の
駆動信号ｇ、ｈを出力し、これらソレノイド弁１
３，１５をデユーテイ制御してバイパス弁１１の
ポジシヨンを補正する。

このようにして上記偏差ΔPがポジシヨン不感
帯ΔP₀に収まつて（ステツプS₇）、実ポジシヨン
Ｐが目標とするポジシヨンPs（P₀）に大旨一致し
たと判断したならばステツプS₁₈を経て、（なお、
このステツプS₁₈の内容については以下に述べる）
次にステツプS₉に進む。今の場合クーラーは
OFFなので、次のステツプS₁₀において、水温信
号ａに基づく第３図で示す目標アイドル回転数
N₀をNsと置き替える。次にステツプS₁₁において
回転数信号ｂから実アイドル回転数Ｎを求め、ス
テツプS₁₂においてこの実アイドル回転数Ｎと上
記目標とするアイドル回転数Ns（N₀）との偏差
ΔNを求める。ステツプS₁₃においてこの偏差ΔN
が前記ポジシヨン不感帯ΔP₀に基づく回転数不感
帯ΔN₀に収まつているか否かを判別し、もし収
まつていなければステツプS₁₄においてΔNに応
じたポジシヨン補正量ΔP₁を算出し、前記ステツ
プS₄において目標ポジシヨンPs（P₀）をこの補正
量ΔP₁だけ補正する。もちろんこの補正量ΔP₁は
回転偏差ΔNをなくす方向で設定されるものであ
る。この補正によつて実アイドル回転数Ｎと目標
アイドル回転数Ns（N₀）との偏差ΔNが上記不感
帯ΔN₀に収まれば制御が完了する。

なお以上の説明では、バイパス弁１１の開度と
エンジン回転数との対応については述べていない
がバイパス弁１１の開度が上記のように制御され
れば、当然バイパス通路８を通過する吸入空気の
量が制御されこの吸入空気量がエアフローメータ
２４によつて検出されて噴射信号ｉのパルス巾が
決定され、該パルス巾によつて燃料噴射弁６の燃
料噴射量が決まつてエンジン回転数はバイパス弁
１１の開度に対応した値に制御されるものであ
る。

次に本発明の特徴部分をなす制御フローを説明
する。すなわち、アイドリング時クーラーがON
になり、その旨をステツプS₂においてクーラー負
荷検出信号ｄにより検出すると、ステツプS₁₅に
進みｎ＝ｎ＋１の演算を行なうこの値ｎはサンプ
リング回数を示すもので初期においては０にされ
ているものである。次にS₁₆において、ΔP₂にあ
る値ΔP₂′（正の値）を加算して新たな値ΔP₂を求
める。なおこの値ΔP₂も初期においては０にされ
ているものである。そしてステツプS₁₇で、上記
のP₀に先のようにして求めた値ΔP₂を加算して目
標ポジシヨンPsを求める。その後はステツプS₅
に進み、さらに、上記クーラーOFF時と同様ス
テツプS₅〜S₈を繰り返すことによつて実ポジシヨ
ンＰと目標ポジシヨンPs（P₀＋ΔP₂′）との偏差
ΔPがΔP₀より小さくなるとステツプS₁₈に進む。
ここでｎ＝１と判断されるからもう一度ステツプ
S₁₅に進んで今度は実ポジシヨンＰがP₀＋
2ΔP₂′の値である目標ポジシヨンPsになるように
制御される。その後はステツプS₁₈を経て回転の
フイードバツクコントロールのフローステツプS₉
以下に進む。ここでの制御はクーラーONである
のでステツプS₁₄において目標回転数Nsは第３図
に示される特性Ncとされる。そして以下のステ
ツプを処理することによつてエンジン回転数がク
ーラーON時の目標値Ncに大旨一致するように
フイードバツク制御が行なわれる。

以上のように本施例においてはクーラーが変化
したときバイパス弁のポジシヨンを一度に所定量
増加させるのではなく２段階（P₀＋ΔP₂′、P₀＋
2ΔP₂′）に増加させるようにしているので、空気
量の増加に伴なう燃料の遅れを下及的に防ぐこと
が可能である。もちろん本実施例においては２段
階に作動させているが、それ以上の段階特性で空
気量を徐々に増加させるようにしてもよく、予め
設定する値ΔP₂′との関係において、燃料の遅れ
の程度を加味して、そのエンジンに適するように
定めればよい。また、以上の説明はエンジン負荷
の一例としてクーラーのみを挙げて行なつたが、
アイドリング時に作動され得るエンジン負荷は、
自動変速機、パワーステアリング等多々にあり、
クーラーのみに限らず各エンジン負荷によつて独
自のアイドル回転制御がなされ得るものである。

さらに前記実施例においては、バイパス通路８
の流路面積をバイパス弁１１によつて変えて、ア
イドル回転数を制御するようになつているが、ア
イドル回転制御装置にはスロツトル弁の開度を調
整して回転数を制御するようにしたものもあり、
本発明はそのようなアイドル回転制御装置にも勿
論適用可能である。

また制御弁を駆動するアクチユエータとして
も、前記実施例におけるダイヤフラム装置１２を
用いるものの他、例えば電動式のもの等が適宜選
択使用され得る。さらに上記実施例では、吸入空
気量を設定量増量する負荷補正手段と、この設定
量増量を所定の変化率で徐々に行なわせる制御手
段とがマイクロコンピユータ２６によつて構成さ
れているが、これらの手段はマイクロコンピユー
タ以外のものから構成されてもよい。

以上詳細に説明した通り本発明のエンジンのア
イドル回転制御装置は、見込み制御時の吸入空気
量増量に対する燃料供給系の応答遅れを解消した
ものであり、本装置によれば見込み制御時の一時
的空燃比の乱れを無くし、アイドル回転数を常に
安定して所定値に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す概略図、第２
図は上記実施例の制御装置の信号処理を説明する
フローチヤート、第３図は上記実施例におけるア
イドル回転数設定パターンを示すグラフ、第４図
は上記実施例におけるバイパス弁ポジシヨン設定
パターンを示すグラフである。 １……エンジン、３……吸気通路、６……燃料
噴射弁、７……スロツトル弁、８……バイパス通
路、１１……バイパス弁、１７……アクチユエー
タ、２１……デイストリビユータ、２２……スロ
ツトル開度センサ、２３……クーラースイツチ、
２４……エアフローメータ、２６……マイクロコ
ンピユータ、ｂ……回転数信号、ｄ……クーラー
負荷検出信号、ｇ，ｈ……ソレノイド弁駆動信
号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸気通路に配設されたスロツトル
   弁と、 該スロツトル弁より上流の吸気通路に配設され
   た吸入空気量検出器と、 少なくとも上記吸入空気量検出器の出力信号に
   基づいてエンジンに燃料を供給する燃料供給手段
   と、 エンジン回転数を検出する回転数検出器と、 この回転数検出器の出力信号を入力して、エン
   ジンのアイドル運転時にエンジン回転数を、目標
   アイドル回転数に収束させるように、エンジンに
   供給される吸入空気量を調整する調整手段と、 アイドル運転時に作動されるエンジン負荷の非
   作動状態から作動状態への切替えを検出する負荷
   作動検出器と、 この負荷作動検出器により前記エンジン負荷が
   作動状態に切り替わつたことを検出したとき、前
   記吸入空気量を設定量増量する負荷補正手段とを
   有するエンジンのアイドル回転制御装置におい
   て、 前記負荷補正手段により増量される吸入空気量
   を、時間に対する所定の変化率で徐々に前記設定
   量まで増加するように制御する制御手段が設けら
   れたことを特徴とするエンジンのアイドル回転制
   御装置。