JPH0359259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のアイドル回転数を制御す方
法に係り、より詳しくは、アイドル回転数を自動
的に下げることによつて燃費を節約し得るような
アイドル回転数制御方法に関する。

最近のマイクロコンピユータを利用した電子式
エンジン制御システムにはアイドリング安定性又
は、燃費節約の面からアイドル回転数を制御する
装置が開発されている。ガソリンエンジンの場合
はすでにスロツトルのバイパス空気を制御したり
スロツトル開度をDCモーター等で直接制御する
方法は公知である。また、近年デイーゼルエンジ
ンにおいても、ガソリン車と同様に排気ガス対
策、省燃費のためにより高精度な制御が望まれ、
マイクロコンピユータを使用した制御方法が開発
されつつある。これらの構成の従来のアイドル回
転制御装置は、暖機時またはエアコン使用時など
のアイドルアツプ要求時を除いて、エンジンが完
全に暖機された状態の目標アイドル回転数は固定
的に設定されている。しかしエンジンによつては
もつとアイドル回転を下げることができるのもあ
るため燃費節約の点から不利である。

従来、ラフネスを低減させる技術として例えば
特開昭54−91623号公報、特開昭55−78138号公報
に示されたものがある。

前者は振動センサの信号の変動幅が所定の範囲
に収束するようにアイドル時の回転数を修正する
ものであるが、機関に発生するラフネスの検出の
ために振動センサを用いているため、システムが
高価になるばかりでなく、振動センサではエンジ
ン回転数の変動とは異なつた要因よるエンジン振
動をも検出してしまうことになり、エンジンがス
ムーズに回つているにもかかわらず無意味にエン
ジン回転が上昇されてしまうことがあつて不経済
であつた。また、エンジン回転数を制御する具体
的方法も示されていない。

一方、後者はラフネスの検出をエンジン回転数
の変動幅から検出しているが、制御対象は空燃比
であるため、空燃比をリツチ側に動かしてラフス
ネを低減させるような場合でもエンジン回転数は
下がらないため、やはりアイドル時の経済性が十
分得られなかつた。

本発明は以上の様な不経済に鑑みて案出された
もので、エンジン制御システム内にアイドル回転
数制御機能を具備した内燃機関において、信号待
ちなど長時間アイドリング状態が続くよう場合
に、アイドル回転数を可能な限り低下させて、燃
費を節減し得るようなアイドル回転数制御方法を
提供するのみならず、ラフネスの検出とラフネス
防止のための制御とを、周知のアイドル回転数の
フイードバツク制御にうまく組み入れることによ
つて、即ち、アイドル回転数の目標値まり目標回
転数に基づいてエンジンラフネスの許容範囲を定
め、ラフネス応じて目標回転数を変更するという
簡単な方法により、確実に経済高価を得ることを
目的とするものである。

本発明のアイドル回転数制御方法は、機関のア
イドル回転時にエンジンラフネスを検出し、該検
出されたエンジンラフネスが予め設定した許容変
動範囲内に止まるようにフイードバツク制御しな
がらアイドル回転数を可能な限り低下させること
を特徴としている。すなわち、エンジンラフネス
を常時監視しながらアイドル回転数を徐々に下げ
てゆき、この時エンジンラフネスが設定下限値に
なつたならばアイドル回転数の低下を停止してこ
の回転数を持続する。この状態においてエンジン
ラフネスが増加してその設定上限値を超過すれ
ば、今度はアイドル回転数を徐々に上げてゆき、
この時のエンジンラフネスが設定上限値以下とな
つた場合にはアイドル回転数の増加を停止る。こ
のように、エンジンラフネスを基礎としてエンジ
ンラフネスが許容できるところまでアイドル回転
数を低下させるようにフイードバツク制御するの
である。

本発明の一実施態様においては、上記エンジン
ラフネスの検出はエンジン回転数の変動率を検出
することにより行う。上記エンジン回転数変動率
の検出は、所与の時間フレーム内における目標回
転数の或る幅以上にずれた回転数の時間率を検出
することにより行うことができるし、或いは、所
与の回転数データ数内の上記目標回転数の幅外の
データ数の率を検出することにより行うことが可
能である。

以下、添附図面を参照して本発明をデイーゼル
エンジンに適応した実施例を詳細に説明する。デ
イーゼルエンジンへの燃料噴射量を制御する場
合、例えばエンジンまたは、噴射ポンプに取り付
けた回転数検出センサによりエンジン回転数を検
出し、またアクセルに取り付けられたアクセル位
置センサによりアクセル開度を検出し、この回転
数とアクセル開度から基本の燃料噴射量を２次元
マツプまたは計算式により算出することができ
る。なお、この噴射量パターンはデイーゼル噴射
ポンプ特有のガバナパターンであり、このパター
ンの特徴はアイドル時（アクセル開度０％）につ
いて言えば第１図に示すように回転数の増加にと
もない噴射量が急激に減少するパターンである。
デイーゼルエンジンのアイドル回転数は、このパ
ターンとエンジンの負荷曲線（負荷一定で、それ
ぞれの回転数で必要な噴射量を結んだ曲線）との
交点付近で定まる。すなわちガバナパターン上で
回転数が上がると噴射量は減り、回転数は下が
り、逆に回転数が下がれば噴射量は増え、回転数
は上がる。このフイードバツク周期が早い場合、
回転数は負荷曲線とガバナパターンとの交点で安
定する。第１図でガバナパターン１の場合、回転
数の安定点はN₁であり、パターン２ではN₂、パ
ターン３ではN₃になる。このようなガバナパタ
ーンをエンジン運転状態に応じて定めた目標回転
数と実際の回転数との誤差に応じて平行移動させ
ることによつて、負荷曲線とガバナパターンの交
点を、目標回転数上に制御するものである。第２
図は噴射ポンプ制御装置および燃料噴射ポンプの
構成を示したものである。燃料噴射ポンプ１は、
燃料タンク２よりフイードポンプ３を通して燃料
が供給される。マイクロコンピユータを含んだ、
燃料噴射ポンプ制御装置４には、デイーゼルエン
ジンの運転状態を検出するためのセンサー信号お
よびアイドルアツプ要求信号が入力される。制御
装置４からは、運転状態に応じて計算された燃料
噴射量指令信号V_sが、噴射ポンプ１の燃料噴射
量を直接コントロールするアクチユエータ５に出
力され、燃料噴射量をコントロールる。そして噴
射ポンプ１から、燃料がインジエクター６を通し
てエンジン気筒内に噴射される。制御装置４の具
体的な構成およびその入力信号を第３図に示す。
制御装置には運転状態検出センサ信号としてエン
ジンまたは噴射ポンプの回転数信号V_Nを発生す
るための回転数検出センサー１００、車を検出す
るための車検出センサー１０１、アクセル開度を
検出するアクセル位置センサー１０２、エンジン
の暖機状態を検出する冷却水水温センサー１０
３、吸気圧を検出する吸気圧センサ１０４、吸気
温を検出する吸気温センサ１０５からの各センサ
ー信号が入力される。このうち回転数検出センサ
ー１００および車速検出センサー１０１の信号は
波形整形回路を通して、マイクロコンピユータ内
に入力され、アクセル位置、冷却水温、吸気圧、
吸気温の各センサー信号は、マルチプレクサを通
しAD変換した後、マイクロコンピユータ内に入
力される。その他、アイドルアツプ要求信号とし
てパワーステアリングスイツチ１０８、エアコン
デイシヨナー・スイツチ１０６、トルコン車の場
合のニユートラルスイツチ１０７の各信号がバツ
フアを通してマイクロコンピユータ内に取り込ま
れる。

マイクロコンピユータには、制御プログラム、
制御定数、マツプなどをあらかじめ記憶させた読
出し専用メモリ（ROM）、および計算処理など
の一時記憶のための読出し書込み可能なメモリ
（RAM）が内蔵または外部に接続されている。
またマイクロコンピユータ内で計算された噴射量
指令値V_sは、噴射量コントロールアクユエータ
駆動回路に出力される。このアクチユエータ駆動
回路は、アクチユエータ取り付けられた制御位置
センサーからの信号V_Lと先ほどのマイクロコン
ピユータからの噴射量指令値V_sからアクチユエ
ータ駆動指令（噴射量指令）信号V_sをアクチユ
エータ５に力し、噴射量をコントロールする。

次に、具体的にアイドル回転数を目標回転数に
制御する方法について、フローチヤートを用いて
以下説明する。まず第４図に示すように、エンジ
ンまたは噴射ポンプに取り付けられた回転数検出
センサー（電磁ピツクアツプ）１００からのパル
ス信号によつて割込み要求信号を発生させ、パル
ス間の時間Ti（第５図）よりパルス間回転数N_PLS
(i)＝ki／Ti（ki：定数）を算出し、この値をエン
ジン１回転分の間メモリにサイクリツク的に蓄積
していく。これにより、最も最新のN_PLS(i)のデー
タから１回転分のデータを蓄積し、１回転以上過
去のデータは忘却していく。また第６図は車速を
算出する割込みルーチンを示し、車速検出センサ
１０１の検出信号により割込み要求信号を発生さ
せパルス間の時間T_sより車速S_PD＝k₂／T_s（k₂：
定数）を算出する。

第７図ａ，ｂは噴射量算出ルーチンを示し、ま
ずステツプ０１で第４図の回転数割込みルーチン
で蓄積されたエンジン１回転分のデータの平均値
Ne＝_o 〓ⁱ⁼¹ N_PLS(i)／ｎを算出し、この値を回転数と
する。このようにすることにより、特別の基準パ
ルスを必要とせず、エンジン１回転にともなくエ
ンジン回転数脈動を平均化することができる。ス
テツプ０２では、アクセル位置センサからの出力
値よりアクセル開度A_CCを算出し、ステツプ０３
の判定ではアクセル開度からアイドル状態である
かどうかを判定する。アイドルならば、ステツプ
０４の判定へ飛び車速がないかを判定する。車速
なしの場合ステツプ０５の判定へ飛びエンジン回
転数Neが例えば1500rpm以下かを判定し、レー
シング直後などの回転数が高い場合をアイドル回
転数制御からはずす。1500rpm以下の場合は、ス
テツプ０６−１へ飛び０３，０４，０５の条件が
すべて成立してからの経過時間を、例えば50ms
のカウンタ（C_TIME）でカウントする。そしてス
テツプ０７で１秒以上経過したかを判定した後、
以下ステツプ０８からのアイドル回転数制御ロジ
ツクへ飛ぶ。ここで、ステツプ０３，０４，０５
の条件がどれか１つでも成立しなかつた場合は、
０６−２へ飛び、C_TIMEはクリアしておく。そし
て、ステツプ０７の判定で１秒以上経過していな
い場合も含めてステツプ１６に進み、目標回転数
の補正値N_DC、回転数変動率を算出するためのカ
ウンタC_iDL，C_CHAをそれぞれクリアーしあらかじ
め初期化しておきステツプ１１のロジツクまで進
む。ステツプ０８では目標のアイドル回転数N_iDL
を算出する。第８図にその制御ロジツクを示す。
ステツプ２０ではエンジン冷却水温の温度
（THW）を算出し、そして次のステツプ２１で、
冷却水温の温度に応じた暖機アイドルアツプ目標
回転数N_Wを第９図に示すような１次式またはマ
ツプ検索より算出する。

ステツプ２２の判定では、アイドルアツプ信号
を判定する。ここでは例として、エアコンのスイ
ツチのON，OFFを判定し、ONの場合は、ステ
ツプ２７でエアコンスイツチONよるエンジン負
荷増大に伴うアイドルアツプの必要性から目標回
転数N_WをN_C加算させる。ここでは、エアコンの
場合だけ記述したが、パワステアリング等その他
のアイドルアツプ要求信号があればここで回転数
を加算する。エアコンスイツチOFFの場合は、
ステツプ２３で暖機中かどうかを判定し、暖機中
ならば、ステツプ２８に進む。ステツプ２８は、
エアコンSWオンの場合にも実行され、目標回転
数の補正値N_DC、回転数変動率を算出するための
C_iDL，C_CHAをそれぞれクリアーする。エアコンス
イツチOFFで、暖機も終了した場合のみステツ
プ２４に進みアイドル回転数の変動率を監視しな
がら、目標回転数を補正する演算が行われる。

その詳細を第１０図に示す。ステツプ４０から
４５でエンジン回転数の変動率を算出し、ステツ
プ４６から５１で目標回転数を補正する。まず、
ステツプ４０，４１で目標回転数N_Wと補正回転
数N_DCを加算した回転数を中心に±K_CHAの範囲を
設定し、その回転数をN_MAX，N_MiNとする。ステ
ツプ４２，４３で前記ステツプ０１で求めた回転
数NeがN_MAXより大きいか、又はN_MiNより小さい
かを判定し、どちなか一方が、上記条件を満たし
た時にステツプ４４で回転変動検出カウンタC_CHA
を、カウントアツプする。ステツプ４５は目標回
転数算出カウンタC_iDLをカウントアツプする。こ
こでC_iDLが、一定値（K_iDL）になつたかどうか、
ステツプ４６で判定する。一致していない場合
は、以下の処理はスキツプされる。一致した場合
は、回転変動検出カウンタC_CHAの値により、目標
回転数を以下の様に補正する。ステツプ４７でカ
ウンタC_CHAが、定数K_CHAMiNより小さい場合、つ
まり回転数変動率が非常に少く、もつとアイドル
回転を下げても、実質上問題ない場合は、目標ア
イドル回転数を下げる向に、ステツプ５０で(1)式
を実行する。

N_DC＝N_DC−K_DC（K_DCは定数） ……(1) ステツプ４８でカウンタC_CHAが定数K_CHAMAXよ
り大きい場合、つまりアイドル回転数を下げすぎ
て、回転数変動率が大くなつた場合、目標アイド
ル回転数を上げる方向にステツプ４９で(2)式を実
行する。

N_DC＝N_DC＋K_DC（K_DCは定数） ……(2) カウンタC_CHAが、K_CHAMAXとK_CHAMiNの間つまり
回転数変動率が、ある一定の範囲内におさまつて
いる時は、目標回転数の補正は行わない。

以上のロジツクを第１１図ａ，ｂの制御例を用
いて説明する。まず第１１図ｂの横軸上のＡ点で
当初アイドル回転数制御条件が成立し、この時点
ではまだ回転数変動率が小さいので徐々に制御ア
イドル回転数を下げてゆく。このアイドル回転数
が下がるにつれて回転数変動率は、増えてゆき、
K_CHAMiN以上になると（Ｂ点）、アイドル回転数を
そのまま維持する。回転変動率がK_CHAMAX以上に
なつた場合は（Ｃ点）、アイドル回転数を徐々に
上げてゆく。このアイドル回転数が上がれば回転
変動率もさまり（Ｄ点）、その時のアイドル回転
数は維持される。このような補正を行ことによ
り、アイドル回転数を制御する。

以上の様にして、目標回転数の補正項N_DCを更
新したならステツプ５１に進み、エンジン回転数
の変動率を算出するC_iDL，C_CHAをクリアーし、補
正演算を終了する。

そして第８図の目標アイドル回転数算出ルーチ
ンに戻り、ステツプ２５でステツプ２４で求まつ
た補正回転数N_DCを加算して、目標回転数N_Wと
する。以上の処理で求まつたN_Wをステツプ２６
でN_iDLとして、目標アイドル回転数算出ルーチン
を終了する。そして第７図の噴射量算出ルーチン
に戻る。ステツプ０９では、０８で求めた目標ア
イドル回転数N_IDLと、ステツプ０１で求めた現在
の実際の回転数Neとの差ΔN_IDLを算出する。次
のステツプ１０では、０９で求めた目標回転数と
の誤差ΔN_IDLをもとにガバナパターンの平行移動
補正量Nsを、積分と比例制御により学習制御す
る。第１２図にそのロジツクを示す。まずステツ
プ３０では、補正積分量（ΔNs）をΔN_IDLから第
１３図に示すような特性で計算式またはマツプ補
間によつて求める。ステツプ３１では、３０で求
めた補正積分量ΔNsを加算積分してΣΔNsとす
る。ステツプ３２ではアイドルアツプ要求信号に
よりΣΔNsの補正量に要求信号に応じた定数値を
加え、積分値ΣΔNsの収束を早める。つまり、こ
こではエアコンスイツチのON，OFFを判定し、
ONの場合補正量積分値ΣΔNsに補正定数KNs
（例えば50rpm）を加えてアイドルアツプ要求信
号ON，OFF時の応答性をよくさせる。こうして
求めたカバナパターン補正量Nsとする。但しNs
は正、負の変数である。

噴射量算出ルーチンにもどり、ステツプ１０で
求めたガバナパターン平行移動補正量Nsをステ
ツプ１１で実際の回転数Neから減算する。こう
して求めたNe′（Ne′＝Ne−Ns）とアクセル開度
A_CCをもとに基本の噴射量Q_BASEをステツプ１２で
マツプ検索または、計算式によつて求めることに
より、しかけ上ガバナパターンを回転数軸方向に
Nsだけ平行移動させたことになる。

この様子を図示したものが第１４図であり、こ
の図はアイドル噴射量ガバナパターンを回転数
軸方向へNsだけ平行移動させたガバナパターン
を示している。そして、次のステツプ１３で
は、その時の運転状態に応じた最大噴射量（スモ
ーク限界）Q_MAXを求め、ステツプ１４では、１
２で求めたQ_BASEとQ_MAXの小さい方の値を最終噴
射量Q_FINとする。ステツプ１５では、Q_FINに相当
する噴射量指令値Vs′を求め噴射量コントロール
アクチユエータ駆動回路に出力する。

また上記実施例はデイーゼルエンジンにおける
アイドル回転数制御方法について述べたが、ガソ
リンエンジンの場合にも適応できる。すなわちス
ロツトルのバイパス空気を電磁弁で制御したりま
たスロツトル開度を直接DCモーター等で制御す
るアイドル回転数制御方法は公知である。これら
のアイドル回転数制御機能を有したシステムにお
いても同様にエンジンの回転数変動率を監視しな
がら徐々に目標回転数をエンジンラフネスが許容
できるところまで下げていくことが可能であり、
本発明は簡単なソフトウエアの追加で実施するこ
とができる。つまり、目標回転数を算出するルー
チン内に本実施例の第１０図の目標回転数補正ル
ーチンを追加すればよい。

以上詳細に説明したように本発明によれば内燃
機関におけるアイドル回転数制御機能を有したシ
ステムにおいて、あらかじめ定められた目標アイ
ドル回転数に基づいてエンジンラフネスの許容範
囲となる回転数をあらかじめ設定し、目標アイド
ル回転数を、エンジンラフネスを監視しながら、
エンジンラフネスの許容できるところまで下げる
ことによりアイドル運転時の運転性を改善しつつ
燃費を大幅に節約することができる。また本発明
の好適な実施例によれば、エンジンラフネスが第
１および第２の設定値の間にある時、目標アイド
ル回転数を変化させないので、アイドル回転数が
目標値の近傍でハンチングするおそれがなく、良
好な運転性が得られる。さらに本発明によれば、
エンジンのバラツキ、噴射ポンプ等の噴射装置の
バラツキ、経時変化等に影響されることなく、目
標アイドル回転数を低下させることができる。ま
た本発明を実施するために特別なアクチユエータ
は必要とせず、ソフトウエアの追加のみでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はガバナパターン移動にともなう回転数
安定点を示す特性図、第２図は本発明の一実施例
を示す構成図、第３図は第２図中の制御装置の構
成および入出力信号を示す構成図、第４図、第６
図、第７図ａ，ｂ、第８図、第１０図、第１２図
は第２図中の制御装置における演算処理手順を示
すフローチヤート、第５図は第２図中の回転数検
出センサーの出力を波形整形した信号波形図、第
９図は冷却水温と目標回転数の関係を示す図、第
１１図ａ，ｂは本発明の制御例、第１３図は回転
数誤差と補正積分量の関係を示す図、第１４図は
ガバナパターンを回転数軸方向に平行移動したパ
ターンを示す図である。 １……燃料噴射ポンプ、４……噴射ポンプ制御
装置、１００……回転数検出センサ、１０２……
アクセル位置センサ、１０３……冷却水温セン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関状態に応じてアイドル運転時の目標回転
   数を演算すると共にアイドル運転時に実際のエン
   ジン回転数が上記目標回転数に収束するようアイ
   ドル回転数をフイードバツク制御するアイドル回
   転数制御方法において、 アイドル運転時におけるエンジンラフネスの許
   容範囲を示す値として第１の設定値と、この第１
   の設定値よりも大きい第２の設定値とをそれぞれ
   上記目標回転数に基づく所定のエンジン回転数に
   関連づけて予め定めておき、 機関のアイドル運転時にエンジンラフネスをエ
   ンジン回転数の変動率に基づいて検出し、 この検出されたエンジンラフネスが上記第１の
   設定値より小さければ、アイドル運転時の上記目
   標回転数を所定量減少させ、このエンジンラフネ
   スが上記第１の設定値より大きくなつた時点で該
   目標回転数の減少を停止させるとともに、 上記検出されたエンジンラフネスが上記第２の
   設定値より大きければ、アイドル運転時の上記目
   標回転数を所定量増加させ、このエンジンラフネ
   スが上記第２の設定値より小さくなつた時点で該
   目標回転数の増加を停止させて、上記フイードバ
   ツク制御を実行することを特徴とする内燃機関の
   アイドル回転数制御方法。