JPH03172577A - エンジンのアイドル回転数制御装置 - 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） 本発明はエンジンのアイドル回転数制御装置に関し、特
に、アイドル安定性の向上対策に関する。

（従来の技術） 従来より、この種のエンジンのアイドル回転数制御装置
として、例えば特開昭５６−１２１８４３号公報に開示
されるように、エンジンの実際のアイドル回転数とその
目標回転数との偏差を求め、この回転数偏差に応じてエ
ンジンに供給される混合気の点火時期を制御することに
より、アイドル回転数を目標回転数にフィードバック制
御するものが知られている。

ところで、上述のようにアイドル回転数のフィードバッ
ク制御を行う場合には、その制御量１例えばその制御を
行う場合の点火時期の基準値や、この基準値を含む制御
範囲、及びフィードバック制御ゲインなどをエンジンの
無負荷時を想定して予め設定している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、アイドル運転時にも二種の状態があり、
車載エアコン等の負荷が作動していないエンジン無負荷
時と、そのような外部負荷の作動した負荷時とでは、第
８図に示すように点火時期に対するエンジンのトルク特
性が異なる。つまり、エンジンの負荷時では、無負荷時
と同一回転数に保持しようとすると、その負荷の増大分
を補償するのに必要な吸気量だけ多く必要とし、無負荷
時よりも吸気充填量は多くなることから、同図に破線で
示すように、最大トルクが得られる点火時期ａは同図に
実線で示す無負荷時での同様な点火時期すよりも遅角側
に移行するし、点火時期の変化に対するトルクの変化の
傾きは大きくなる。このため、例えば、エンジンの負荷
時には、無負荷時における所定の点火時期を基準として
フィードバック制御を行うと、この基準点火時期はこの
負荷時にとって進角し過ぎた時期であるために、最大ト
ルクに相当する点火時期を越えて進角した状況となって
、トルクの低下を招く欠点が生じる。また、無負荷時に
おける所定の制御ゲインを用いると、点火時期を無負荷
時と同じ幅だけ変化させても、上記のように発生トルク
の変化の傾きが大きい関係上、発生トルクは無負荷時よ
りも大きく増大又は減少してしまい、アイドル安定性が
大きく低下することになる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、アイドル運転時におけるエンジンの負荷状態及び
無負荷状態に拘らず、アイドル回転数を目標回転数に安
定性良く収束させることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明では、エンジン無負
荷時と負荷時とをエンジンの吸気充填量により判断し、
この吸気充填量に応じてアイドル回転数のフィードバッ
ク制御を行うための点火時期の制御量を適宜変更するこ
ととする。

つまり、本発明の具体的な解決手段は、第１図に示すよ
うに、エンジンのアイドル運転時を検出するアイドル時
検出手段１６と、混合気の点火時期を調整する点火時期
調整手段１７と、上記アイドル時検出手段１６により検
出したアイドル運転時にアイドル回転数を目標回転数に
フィードバック制御するように、点火時期の基準値や、
フィードバック制御ゲイン等の所定の制御量で上記点火
時期調整手段１７を制御する制御手段２５とを備えたエ
ンジンのアイドル回転数制御装置を前提とする。そして
、エンジンの吸気充填量を検出する吸気充填量検出手段
２６と、該吸気充填量検出手段２６により検出したアイ
ドル運転時の吸気充填量に応じて上記制御手段２５の点
火時期の制御量を変更する制御量変更手段２７とを設け
る構成としている。

（作用） 以上の構成により、本発明では、車載エアコン等の外部
負荷が作動したエンジン負荷時には、最大トルクを発揮
する点火時期はエンジン無負荷時よりも遅角側に移行す
るが、この負荷時には、エンジンの無負荷時よりも遅角
側の点火時期を基準として点火時期を制御できるので、
点火時期は過進角とはならず当初から適切な値となって
、最大値に近いトルクでもってアイドル回転数をフィト
バック制御できる。また、エンジン負荷時には点火時期
の変化に対する発生トルクの変化の傾きは大きくなるも
のの、フィードバック制御ゲインを小さな値に設定でき
るので、従来のように点火時期調整により発生トルクを
増大し過ぎたり、減少し過ぎたりすることがなく、適切
な発生トルク値に調整できるので、アイドル回転数を目
標回転数に精度良く制御できて、アイドル安定性が向上
することになる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンのアイドル回転
数制御装置によれば、アイドル回転数を目標回転数にフ
ィードバック制御する場合、エンジンの吸気充填量に応
じて点火時期の制御量を変更したので、エンジンの無負
荷時や負荷時に拘らず、アイドル回転数を目標回転数に
短時間で精度良く収束させることができ、アイドル安定
性の向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、１はエンジン、２はエンジン１のシリ
ンダ３に摺動自在に嵌挿したピストン４により容積可変
に形成される燃焼室、５は一端が大気に連通し、他端が
上記燃焼室２に開口して吸気を供給するための吸気通路
、６は一端が上記燃焼室２に連通し他端が大気に開放さ
れて排気を排出するための排気通路である。上記吸気通
路５には、吸入空気量を調整するスロットル弁７と、該
スロットル弁７下流側で燃料を噴射供給する燃料噴射弁
８とが配設されているとともに、排気通路６には、排気
浄化用の触媒装置９が配設されている。さらに、燃焼室
２において、吸気通路５の開口部には吸気弁１０が、排
気通路６の開口部には排気弁１１が各々配置されている
と共に、頂部には燃焼室２内の混合気に点火する点火プ
ラグ１２が配置されている。加えて、１３は高電圧を発
生する点火コイル、１４は該点火コイル１３の高電圧を
燃焼行程となる気筒の点火プラグ１２に配電する配電器
であって、クランク角（エンジン回転数）を検出する回
転数センサとしての機能を併有している。

加えて、１５は吸入空気量を検出する熱線式のエアフロ
ーセンサ、１６はスロットル弁７の全開時にＯＮ作動し
てエンジン１のアイドル運転時を検出するアイドル時検
出手段としてのアイドルスイッチであって、その双方の
検出信号は内部にＣＰＵ等を有するコントローラ２０に
入力される。

該コントローラ２０は、上記燃料噴射弁８からの燃料噴
射量を調整すると共に、点火コイル１３への点火信号の
出力時期の調整によって点火プラグ１２による燃焼室２
内の混合気の点火時期を調整するようにした点火時期調
整手段１７として機能する。

次に、上記コントローラ２０によるアイドル回転数のフ
ィードバック制御を第３図の制御フローに基いて説明す
る。

同図において、スタートして、ステップＳ１でエアフロ
ーセンサ１５からの出力信号Ｑを、ステップＳ２で回転
数センサ（配電器１４）からの出力信号Ｎｅを各々読み
込んだ後、ステップＳ３でこの雨検出信号に基いてエン
ジンの吸気充填量Ｃｅを式　Ｃｅ−に−Ｑ／Ｎｅ　（Ｋ
は比例定数）にて算出する。

次いで、ステップＳ４では最大トルクを発揮することと
なる基本進角値（要求点火時期）ｔｈｔｂａｓｅを第４
図に示す基本進角マツプから読み出す。ここに、第４図
の基本進角マツプは、吸気充填量Ｃｅが多くなるほど基
本進角値ｔｈｔｂｓｅが遅角側になるよう予め設定され
ている。

その後、ステップＳ５でアイドル回転数のフィードバッ
ク制御を行うための第７図に示すような点火時期の基準
値１ｇＯを求めるため、同図に示すような上記基本進角
値ｔｈｔｂｓｅをリタードさせるアイドル遅角量ｔｈｔ
ｒｅｔｏを第５図のアイドル遅角量マツプから読み出す
。ここに、同図のアイドル遅角量マツプは、吸気充填量
Ｃｅが少なくなるほどアイドル遅角量ｔｈｔｒｅｔｏが
大きくなるように予め設定されている。

しかる後、ステップＳ６でアイドルスイッチ１６の状態
を判別し、ＯＮ作動しているスロットル弁開度が全開の
アイドル運転時には、ステップＳ７以降で点火時期によ
るアイドル回転数のフィードパツク制御を行う。

つまり、ステップＳ７では、先ず混合気の点火時期を上
記基本進角値ｔｈｔｂｓｅから徐々に遅らせてアイドル
遅角量ｔｈｔｒｅｔｏだけ遅角させるべく、アイドル遅
角テーリング係数Ｃｒｅｔ（０≦Ｃｒｅｔ≦１で初期値
−〇）に定数Ｋ　ｒｅｔ（０＜　Ｋ　ｒｅｔ≦１）を加
算して漸次太きくシ、ステップＳ８でアイドル遅角テー
リング係数Ｃｒｅｔの値がＣｒｅｔ＞１になるとステッ
プＳ９でこの値ＣｒｅｔをＣｒｅｔ　−１に設定し直し
て、ステップＳＩＯで今回のアイドル遅角量ｔｈｔｒｅ
ｔを式 ％式％ にて算出する。

その後、ステップＳｌ＋でアイドル回転数の目標値Ｎ。

を第６図のマツプに基いてエンジン冷却水温度が低いほ
ど高く設定した後、ステップＳＩ２でこの目標回転数Ｎ
。と実際のアイドル回転数Ｎｅとの偏差ＤＮ（Ｎｏ　　
Ｎｅ）を算出し、ステップＳＩ３で制御ゲインとしての
フィードバック制御進角値ｔｈｔｒｂをアイドル遅角量
ｔｈｔｒｅｔに基いて式ｔｈｔｆｂ　　−Ｋ　ｆｂ　・
ＤＮ　争ｔｈｔｒｅｔにて算出する。このことにより、
フィードバック制御進角値ｔｈｔｆｂは、アイドル遅角
ｆｆ１ｔｈｔｒｅｔが吸気充填量Ｃｅの少ないほど大き
い値に設定されているので、これに応じて吸気光ｋＡ　
量Ｃｃが少ないほど大きな値に設定されることになる。

その後は、ステップＳＭ以降で点火時期のフィードバッ
ク制御範囲、つまりフィードバック制御進角値ｔｈｔｆ
’ｂの大きさの最大及び最小の限界値を今回のアイドル
遅角ｊｌｔｈｔｒｅｔに基いて第７図に示すように設定
する。つまり、ステップＳ＋４でフィードバック制御進
角値ｔｈｔｒｂを今回のアイドル遅角１１ｔｈｔｒｅｔ
と比較し、ｔｈｔｒｂ　＞ｔｈｔｒｅｔの場合にはステ
ップＳＩ５でフィードバック制御進角値ｔｈｔｒｂの最
大値を今回のアイドル遅角量ｔｈｔｒｅｔに制限する。

一方、ｔｈｔｒｂ≦ｔｈｔｒｅｔの最大値以下の場合に
は、さらにステップＳＩ６でその最小値−Ｋｆｆｌｎ−
１ｈｔｒｅｔ（Ｋａｈｎは定数で例えばＫｍｎ−０，５
である）と比較し、ｔｈｔｆ’ｂ　＜　−Ｋ１１ｎ−ｔ
ｈｔｒｅｔの最小値未満の場合には、ステップＳＩ７で
ｔｈｔｆｂ　−−ＫＩｎｎ　ｅｔｈ１ ｔｒｅｔの最小値に制限する。このことから、点火時期
のフィードバック制御範囲は、アイドル遅角量ｔｈｔｒ
ｅｔが吸気充填量Ｃｅの少ないほど大きい値に設定され
ているので、このことに応じて吸気充填量Ｃｅの少ない
ほど広い範囲に設定されることになる。

その後は、ステップ５１６で最終点火時期ｔｈｔｊｇを
、基本進角値ｔｈｔｂｓｅ、今回のアイドル遅角量ｔｈ
ｔｒｅｔｓ及びフィードバック制御進角値ｔｈｔｒｂと
に基いて式 ％式％ により算出し、ステップＳＩ９で、この最終点火時期ｔ
ｈｔｉｇで混合気を点火するよう点火コイル１３に点火
信号を出力して、リターンする。

一方、上記ステップＳ６でアイドルスイッチ１６がＯＦ
Ｆ作動してアイドル運転時でなくなった場合には、ステ
ップＳ２０で点火時期を基本進角値ｔｈｔｂｓｅに徐々
に戻すべく、アイドル遅角テーリング係数Ｃｒｅｔを「
１」値から定数Ｋ　ｒｅｔを減算して漸次小さくしてい
き、ステップＳ２＋でアイドル２ 遅角テーリング係数ｃ　ｒｅｔＯ値がＣｒｅｔ＜Ｏにな
るとステップＳ２２でこの値Ｃｒａｔ　ｔ−ｃｒｅｔ　
−Ｄに設定し直して、ステップＳ２３で今回のアイドル
遅角量ｔｈｔｒｅｔを式　ｔｈｔｒｅｔ−Ｃｒｅｔ　”
　ｔｌｌｔｒｅｉｏにより算出して漸次小さくすると共
に、ステップＳ２４でフィードバック制御進角値ｔｈｔ
ｒｂをｔｈｔｆ’ｂ　−０に設定して、ステップＳＩ８
及びＳＩ９に戻ってリターンする。

よって、上記第３図の制御フローにおいて、ステップ８
４〜ＳＩ９により、アイドルスイッチ１６により検出し
たアイドル運転時にアイドル回転数Ｎｅを目標回転数Ｎ
。にフィードバック制御するように、基本進角値ｔｈｔ
ｂｓｅ、アイドル遅角量ｔｈｔｒ８ｔｏｓ及びフィード
バック制御進角値ｔｈｔｆｂ　、並びにフィードバック
制御進角値ｔｈｔｆｂの取り得る範囲の４種の制御量を
用いて最終点火時期ｔｈｔｉｇを算出し、この最終点火
時期ｔｈｔｉｇにて点火時期調整手段１７を制御するよ
うにした制御手段２５を構成している。

また、同制御フローのステップＳ３により、工３ ンジン１への吸気充填量Ｃｅを検出する吸気充填量検出
手段２６を構成していると共に、上記吸気充填量検出手
段２６により検出したアイドル運転時の吸気充填Ｉｊｌ
　Ｃｅに応じて、上記制御手段２５の基本進角値１１１
ｔｂｓｅｓアイドル遅角量１１１ｔｒ８ｔｏを各々第４
図及び第５図のマツプから読み出すと共に、フィードバ
ック制御進角値ｔｈｔ　ｒｂをその読み出したアイドル
遅角量１１１ｊＮｌ！ｔｏに基いて吸気充填量Ｃｅが少
ないほど遅角側に算出し、さらにフィードバック制御進
角値ｔｈｔｒｂの取り得る範囲をアイドル遅角量ｔｈｔ
ＮＩｔｏに基いて吸気充填量Ｃｅが少ないほど広い範囲
に設定して、この４種の点火時期の制御量を変更するよ
うにした制御量変更手段２７を構成している。

したがって、上記実施例においては、第１０図（ハ）に
示すように、アイドル回転数を例えば８００ｒ、ｐ、＋
ａの目標回転数Ｎ。に制御しているエンジン無負荷時に
おいて、例えば車載エアコン等の外部負荷が作動してエ
ンジン１に負荷がかかった場合には、同一目標回転数Ｎ
　ｏ　（８００ｒ、ｐ、ａ＋）に保持する４ ためには、同図（ロ）に示すように、その負荷の作動に
よるアイドル回転数の低下を補償する分だけ吸気充填量
が増量する。このため、点火時期の変化に対するエンジ
ンの発生トルクの変化は第８図に示すように、実線で示
す無負荷時の特性から破線で示す負荷時の特性となって
、最大トルクを発生する点火時期（要求点火時期）は遅
角側に移行すると共に、点火時期の変化に対して発生ト
ルクの変化の幅は大きくなる。

しかし、このエンジン負荷時には、第１０図（へ）に示
すように、基本進角値（要求点火時期）ｔｈｔｂａｓｅ
が第４図のマツプに基いて吸気充填量が多いほど遅角側
に読み出し設定されると共に、アイドル遅角量ｔｈｔｒ
ｅｔｏが同図（ニ）に示すように吸気充填量が多いほど
小さく読み出し設定されるので、最大値近傍のトルクを
発生させて、発生トルクの低下を招くことなく点火時期
制御によりアイドル回転数Ｎｅを目標回転数Ｎ。に良好
に調整できる。

また、外部負荷の作動したエンジン負荷時での５ フィードバック制御進角値ｔｈｔｒｂが上記のアイドル
遅角１ｈｔｈｔｒｅｔ、に基いて設定され、このことに
より第９図に示すように、吸気充填量が多いほどくエン
ジン負荷が高いほど）アイドル回転数Ｎｅと目標回転数
Ｎ。との偏差に対するフィードバック制御進角値ｔｈｔ
ｆｂ（制御ゲイン）の変化の傾きが緩やかになる。しか
も、フィードバック制御進角値ｔｈｔｆｂの取り得る範
囲は、上記のアイドル遅角量ｔｈｔｒｅｔｏに基いて設
定されるので、吸気充填量が多い（エンジン負荷が高い
）はど狭い範囲に設定されるので、上記のように点火時
期の変化に対して発生トルクの変化が急になっても、点
火時期の調整により発生トルクを細かく制御できて、ア
イドル回転数Ｎｅを目標回転数Ｎ。に精度良く制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図ないし第１０図は本発明の実施例を示し、第２図
は全体構成図、第３図はアイドル回転数制御を示すフロ
ーチャート図、第４図は基本進角７６ ツブを示す図、第５図はアイドル遅角量マツプを示す図
、第６図は目標回転数特性を示す図、第７図は点火時期
のフィードバック制御範囲を示す図、第８図はエンジン
無負荷時と負荷時とにおける点火時期に対するエンジン
の発生トルク特性を示す図、第９図はアイドル回転数と
目標回転数との偏差に対するフィードバック制御進角値
の傾き特性を示す図、第１０図は作動説明図である。 １・・・エンジン、１３・・・点火コイル、１６・・・
アイドルスイッチ（アイドル時検出手段）、１７・・・
点火時期調整手段、２０・・・コントローラ、２５・・
・制御手段、２６・・・吸気充填量検出手段、２７・・
・制御量変更手段。 ７ □−二二二＝エゴコ 二まさ −６１４− 表Ｃ響

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのアイドル運転時を検出するアイドル時
   検出手段と、混合気の点火時期を調整する点火時期調整
   手段と、上記アイドル時検出手段により検出したアイド
   ル運転時にアイドル回転数を目標回転数にフィードバッ
   ク制御するように所定の制御量で上記点火時期調整手段
   を制御する制御手段とを備えるとともに、エンジンの吸
   気充填量を検出する吸気充填量検出手段と、該吸気充填
   量検出手段により検出したアイドル運転時の吸気充填量
   に応じて上記制御手段の点火時期の制御量を変更する制
   御量変更手段とを備えたことを特徴とするエンジンのア
   イドル回転数制御装置。