JPH0291445A - 内燃機関の回転数制御装置 - 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、内燃機関の回転数制御装置に関し、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
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車用内燃機関のアイドル回転数は、内燃機関
の振動、音等の品位や燃費の面から最適の値に保つこと
が望まれている。このため、従来では、内燃機関の負荷
状態に応じて目標アイドル回転数を設定し、実際のアイ
ドル回転数と目標アイドル回転数との偏差を検出し、こ
の偏差を減少させるように内燃機関の吸入空気を増減す
るための制御バルブをフィードバック制御する方式のも
のが用いられている。しかし、このフィードバック制御
方式では、回転数の検出遅れや制御パルプの応答遅れに
よって実際に回転数を所望値に整定するのが遅れるため
、特にランプ類、モータ類などの各種電気負荷のように
負荷が急激に増減する場合には、回転数の一時的な落込
みや吹き上りが避けられなかった。このような課題を考
慮に入れて、電気負荷の開閉信号を制御に取入れ、負荷
量の変化に見合った内燃機関の吸入量をフィードフォワ
ード的に予め増減する方式のものが、例えば特開昭５９
−１５５５４７号公報等に開示されている。

この開示された装置においては、各電気負荷に接続され
た開閉スイッチが電子コントロールユニット（以下、Ｅ
ＣＵと称す、）に接続されている。

ＥＣＵはこれらの開閉スイッチからの開閉信号入力を受
けると、予めそれぞれの電気負荷に対応させてメモリに
記憶させである機関回転数を所望値に保つために増加す
べき吸気量を検索し、この検索結果に応じた信号を制御
バルブに与え、前記吸気管を速やかに追加するので、電
気負荷の大切によって発生する回転数の急激な変動が抑
制される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の内燃機関の回転数制御装置は以上のようなので、
以下に述べる課題が発生する。

口）　自動車には多数の電気負荷が装着されており、そ
れらの電気負荷の個個に対応してスイッチ信号をＥＣＵ
に入力すると、人力点数が多数になり、ＥＣＵが価格的
にも処理能力的にも不利となる。

（２１それぞれの電気負荷に対応して予め必要な吸気量
がメモリに記憶されているが、電気負荷には製造上のば
らつきがあり、更には動作温度等によって実際に機関の
負荷となる度合いすなわち必要な吸気量が一定でない、
このため、予め記憶しである吸気管では過不足が生じる
。

（３）　　複数の電気負荷が投入されたとき、それぞれ
の電気負荷の要求する吸気量の単純な和によって吸気量
を制御すると、その制御が過大になることがある。これ
は、内燃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、機関の負荷とならないためである。従来例に
おいては、この課題を、制御’Ｂ　Ｉ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
つきとあいまって、実際には制御量の過不足が発生する
。

この発明は以上に述べた課題を解決するためになされた
もので、実際に機関の負荷となる電気負荷量に対応して
過不足のない吸気量の制御を行なうことによって所望の
回転数を常に得られるようにすると共に応答性の優れた
内燃機関の回転数制御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関の回転数制御装置は、実際の回
転数と所望の回転数との偏差を減少させる方向に第１の
補正量を発生すると共に、機関によって付勢され且つ電
気負荷に接続された発電機の出力電流を検出し、この検
出結果に基づいて電気負荷量の変化による機関回転数の
増減をなくす方向に第２の補正量を発生し、第１及び第
２の補正量を加算した値に基づいて機関の吸入空気量を
調整弁手段により増減制御する。

〔作　用〕

この発明における第２の補正量は、急激に変動する電気
負荷量に対応して正確かつ高速に吸入空気量の制御を行
なうためのものであって、回転数のフィードバック制御
の遅れによる回転数変動を解消するものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の構成を示す図である。第１図
において、１は内燃機関であり、この内燃機関１に吸気
管２１がサージタンク２２を途中に設けて連結されてい
る。吸気管２１のスロットルボディ部にスロットル弁３
が配設されている。このスロットル弁３は回転数を負荷
に対応して制御するものである。このスロットル弁３の
前後において、吸気管２１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、吸気制御弁として
、リニア特性を有するソレノイド弁８が配設されている
。このソレノイド弁８は駆動装置７の出力により駆動制
御されるように構成されζいる。

一方、内燃機関１には、歯車４１が設けられている。こ
の歯車４１は内燃機関ｌの回転に連動するように構成さ
れている。この歯車４１の回転は回転数センサ４２で検
出するように構成されている。回転数センサ４２は歯車
４１の回転を検出して機関回転数ｎ、を誤差検出器６１
に出力するように構成されている。

誤差検出器６１には、目標回転数発生器５の出力ｎ、も
入力されるようになっており、誤差検出器６Ｉは回転数
センサ４２の出力ｎ、と目標回転数発生器５の出力ｎＬ
との偏差である誤差Δｎを演算して回転数調整器６２に
出力するように構成されている。

目標回転数発生器５は、機関温度などの諸条件に対応し
て目標の無負荷回転数の目標値を発生するものであり、
また、回転数調整器６２は誤差検出器６１の出力を受け
て、比例、積分、もしくは微分動作によって誤差Δｎを
なくす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
されている０発電機１０１はベルト１０２を介して内燃
機関ｌにより駆動され、その出力電流ｉはバフテリ１３
０と電気負荷１４１および１４２に供給されるように接
続されている。この出力電流ｉは、電流センサ１１０に
より検出され、吸気ｉｉ調整器１２０に入力され、吸気
１ｆｆｌ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と加算されるように構成されて
いる。

加算器１５０の出力は、駆動装置７によってソレノイド
弁８の制御量を表わす電気信号に変換されてソレノイド
弁８に与えられるように構成され、バイパス通路９１．
９２の空気量を増減して内燃機関ｌの吸気量を調整して
いる。

次に、以上のように構成されたこの発明の一実施例によ
る内燃機関の回転数制御装置の動作について説明する。

内燃機関１の回転に共なって歯車４１が回転している０
回転数センサ４２はこの歯車４１の回転から内燃機関ｌ
の回転数を検出し、機関回転数ｎ。

を誤差検出器６１に出力する。ｔｓ差検出器６１は目標
回転数発生器５からの目標回転数１１と回転数センサ４
２からの機関回転数ｎ、との偏差である誤差Δｎを回転
数調整器６２に出力する０回転数の誤差へ〇によって回
転数調整器６２が作動し、出力を発生する。この回転数
調整器６２は内燃機関１の回転数と目標の回転数とに関
連して内燃機関ｌの目標の吸気量を発生するものであり
、この回転数調整器６２の出力は誤差検出器６１がら出
力される誤差Δｎが減少する方向に発生するので、誤差
Δｎが極小になると整定する。回転数調整器６２の出力
は内燃機ｒＷｉ１の吸気量の目標値峙として用いられ、
加算器１５０に送られる。この加算器１５０には、吸気
量調整器１２０の出力Ｑ、も入力される。

吸気量調整器１２０の特性は第２図に示すようにベルト
１０２を介して内燃機関１により駆動される発電機１０
１によって電気負荷１４１．１４２やバジテリ１３０に
供給される電流ｊを電流センサ１１０によって検出し、
電流ｉを表わすこの電流値ｉｏを入力として、必要な吸
気量の信号口、を出力する。この電流値ｉ、と吸気量の
信号Ｑ、の関係は、発電機１０１が電流ｉを出力するた
めに内燃機関ｌに負荷がかかったとき回転数を目標値に
維持するために必要な吸気量増分を例えば実験により定
めたものであって、口ａ−ｆ（ｊｏ）の関数ないしはｉ
６を入力として予め記憶しである数値テーブルを検索す
る方法が用いられる。

加算器１５０の出力Ｑ＝Ｑ、＋Ｑ、は、内燃機関１に必
要とする吸気量を表わし、駆動装置７に入力され、ここ
で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、ＱとＤの関係が予め記憶しである。この
関係はソレノイド弁８の特性に基づくものであって、こ
のソレノイド弁８は与えられたデユーティ信号Ｄ（デユ
ーティ比Ｄ）に対応して平均開度が定まり、所定の空気
流量が得られるものである。したがって、ソレノイド弁
８をデユーティ比りの信号で駆動すると内燃機関１の吸
気量は、加算器１５０の出力Ｑに略−敢する。

上記のように制御される内燃機関の回転数は第４図に示
すようになる。同図において、負荷電流ｉが電気負荷の
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Ｑ、が実線で示すように速やかに応動する。し
たがって、機関回転敗ｎ、は実線で示すように変動しな
い。機関回転数ｎ。

を破線で示した応答特性は、本発明の補償を行なわない
ときのもので、電気負荷の開閉に応じて大きく変動して
いる。

電気負荷の開閉に対応して補償する吸気量Ｑ、の応答に
おいて一点鎖線で示したものは、吸気管２１にサージタ
ンク２２が設けられ、このサージタンク２２の容積が無
視できない場合、ソレノイド弁８を制御しても実際に内
燃機関ｌが吸入する空気量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、機関回転数ｎ、は一点ｉ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電気負荷の開閉に対
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。第５図はＱ、をＩの変化量に応じて発生する場合
の説明図である。吸気量調整器１２Ｇにおいて電流ｉ　
（実際にはｉに対応するｉｏ）を高速でサンプリングし
、Ｉｌ＋１！＋・・・・・・１．・・・を得る。更に、
Δｉａ　！　ｉｓ　−ｉｎ−、をサンプリング毎に演算
する。このΔ１７は負荷電流ｉの変化量に対応している
。次に吸気！調整器１２０はΔ１７に応じて吸気量信号
Ｑ０を発生する１１　ｏａとΔ五〇の関係は予めテスト
によって定めた関数Ｑ＊＝ｇ（ΔｔＪによってまたはΔ
ｉ　ｎを入力とするＱｏの数値テーブルにより記憶しで
ある。このように吸気量調整器１２０が負荷電流ｉの変
化が大きい程大きな補償吸気量信号Ｑ、を発生するので
、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ている。なおこ
の変化度に応じた補償は負荷電流ｉに変化が生じている
期間のみ行なわれる。したがって、定常的にはオフセッ
トが生じ、図中、−点鎖線に示したとおり、目標の回転
数より、Δｎだけ小さいところに整定してしまうもので
あるが、このΔｎは回転数調整器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　（実際にはｉに対応したｉ
ｏ）またはｉの変化！（実際にはｉｏの変化量）Δ１ｏ
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図の制御を複合させ、例え
ば、Ｑｏ−ｆ（ｉｏ）十ｇ（Δｉい）のごと（吸気量口
、を負荷電流ｉに対応した１０およびそのｉ、の変化量
Δｉ、ｌの両方に応じて発生することができる。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
Δｎは発生しないことは明らかであって、優れた応答性
が得られる。

また、変化量Δｉ、を求める際、サンプリング毎の電流
の差分を用いて説明したが、発電ｍｌ　０１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量Δ１．よりリッ
プルやノイズ成分の方が太き（なってΔ１７の検出が不
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、この
ような場合は、第６図のように変化量を求めるとよい、
同図において、Ｒはｍ個のレジスタであって、図では一
例として４個のレジスタＲ１〜Ｒオが示されている。こ
のレジスタＲにはサンプリング毎のΔｉ１１が入力され
、古いものから順に右方向（Ｒ＋→Ｒ２→Ｒｓ−Ｒ４）
と転送されるので、常に最新の４＆ＩｌのΔ１７が格納
されている。

このレジスタ（Ｒ，〜Ｒ４）の内容は加算器Σに与えら
れ加算され、ΣΔ１ｌｌ−Δ１ａ−１＋ΔＬ−２＋ΔＩ
Ｒ−１＋Δ１７が出力される。このΣΔｉ、１は、サン
プリング毎の電流の変化量を速やかに反映するとともに
、変化量をリップルやノイズのレベルより充分大きな値
として取出しているので、このΣΔ１１Ｉにより吸気量
信号口。を発生するようにすると常に適正な補償が行な
われる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、発電機の電流を電流セ
ンサにより検出し、この電流センサの出力に基づいて機
関の吸入空気量を補正するようにしているので、 （１）　　電気負荷の開閉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
御が行なえる。

（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、制御を行なうことができるので、簡素な構
成で実現可能である。

（３）　　複数の電気負荷が投入されたときでも内燃機
関にかかる正味の負荷を検出して適正な補償が行なわれ
る。

等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による内燃機関の回転数制
御装置の構成図、第２図は第１図の吸気量調整器の特性
図、第３図は第１図の駆動装置の特性図、第４図及び第
５図は第１図に示した装置の動作説明図用の説明図、第
６図は第１図の吸気量調整器の他の構成例を示す図であ
る。 図中、ｌ・・・内燃機関、２１・・・吸気管、２２・・
・サージタンク、３・・・スロットル弁、４２・・・回
転ｌセンサ、５・・・目標回転数発生器、６１・・・誤
差検出器、６２・・・回転数コ屑整器、７・・・駆動装
置、Ｂ・・・ソレノイド弁、１０１・・・発電機、１１
０・・・電流センサ、１２０・・・吸気量調整器、１３
０・・・バッテリ、１４１．１４２・・・電気負荷、１
５０・・・加算器。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示第 図 ：回転数センサ ｏｌＪ 二層−看彊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の吸入空気量を増減して回転数を所望の値に制
   御する装置において、機関回転数を検出し、これと所望
   の回転数との偏差を減少させる方向に第１の補正量を発
   生する第１の手段と、上記内燃機関によって付勢され且
   つ電気負荷に接続された発電機の出力電流を検出する電
   流センサと、この電流センサの出力に基づいて電気負荷
   量の変化による機関回転数の増減をなくす方向に第２の
   補正量を発生する第２の手段と、上記第１と第２の補正
   量を加算した値に基づいて上記内燃機関の吸入空気量を
   増減制御する調整弁手段とを備えたことを特徴とする内
   燃機関の回転数制御装置。