JPH0388940A - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - 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】 概　　要 内燃機関のアイドル用のバイパス側路に設けた流量制御
弁の制御量を、定常時には該流量制御弁の応答速度に適
応したタイミング毎に変化し、回転速度の急激な落込み
／上昇が検出されたときには、前記タイミングに拘わら
ず、直ちに変化し、これによって負荷変動によるエンス
トや吹上がりを防止する。

産業上の利用分野 本発明は、内燃機関のアイドル回転速度を制御するため
の装置に関する。

従来の技術 内燃機関のアイドル回転速度制御は、内燃機関の回転速
度が予め定める目標回転速度となるように、たとえばス
ロットル弁の上流側と下流側とを連通ずるバイパス側路
に設けた流量制御弁の制御デユーティを積分制御するこ
とによって実現される６ 前記流量制御弁は、たとえばダイアフラムを用いて構成
されており、ダイアプラム室に吸気負圧を導入するバキ
ュームスイッチングバルブをデユーティ制御することに
よって、吸入空気流量を変化することができる。このよ
うに構成される流量制御弁の応答周波数はたとえば１０
Ｈｚであり、したがって典型的な従来技術では、該流量
制御弁の制御デユーティは１００　ｍ５ｅｃ毎に変化さ
れる。

これに対して、前記制御デユーティの演算は、流量制御
弁のデユーティ変化のタイミングより短い一定タイミン
グ（ＮＥ計算タイミング）毎に行われており、たとえば
６００　ｒｐｍのときには５０ｍ５ｅｃ毎に行われる。

発明が解決しようとする課題 近年、燃費向上のためにアイドル回転速度は比較的低く
抑えられており、したがって冷房機の使用や電力負荷の
増大などによる負荷変動によってエンストを生じるおれ
がある。しかしながら、定常安定性を向上するために、
前記積分制御は比較的小さいゲインで行われ、このため
上述の従来技術では、負荷変動によって回転速度が落込
み／上昇した場合には、目標回転速度に安定するまで比
較的長時間を要する。したがって回転速度が落込んだ場
合には、少しの外乱によって非常にエンストし易い状態
が長時間継続されることになる。

本発明の目的は、回転速度の落込み／上昇時に速やかに
目標回転速度に収束させることができるとともに、安定
性の向上とを両立することができる内燃機関のアイドル
回転速度制御装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、スロットル弁の上流側と下流側とをアイドル
用のバイパス側路で連通し、その側路に流量制御弁を設
け、予め定める演算タイミング毎に前記流量制御弁の制
御量を演算し、前記演算タイミングより長い流量制御弁
の応答速度に対応したタイミング毎に、前記演算された
制御量となるように流量制御弁に制御出力を導出し、内
燃機関の回転速度を目標回転速度に維持する内燃機関の
アイドル回転速度制御装置において、 前記回転速度の急激な落込み／上昇が検出されたときに
は、前記流量制御弁の応答タイミングに拘わらず、比較
的大きい変化率で、前記流量制御弁の制御量を増加／減
少することを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制
御装置である。

また本発明は、前記流量制御弁の制御量の増加／減少に
よって、前記時間変化率が零、あるいはほぼ零となった
時点で、その時点における吸気管圧力、または該吸気管
圧力と回転速度との積値に関係した値を維持、あるいは
緩やかに変化することができる値まで前記制御量を急激
に減少／増加することを特徴とする。

さらにまた本発明は、前記吸気管圧力は、流量制御弁の
制御量変化に対する内燃機関の発生トルクの応答遅れを
考慮して求めることを特徴とする。

作　　用 本発明に従えば、スロットル弁の上流側と下流側とを連
通ずるアイドル用のバイパス側路に設けた流量制御弁の
制御量を変化することによって、内燃機関の回転速度を
目標回転速度に維持する。

前記制御量の演算は、予め定める演算タイミング毎に行
われる。また、流ｌ制御弁の制御量は、内燃機関の定常
運転時には、前記演算タイミングより長い、該流量制御
弁の応答速度に対応したタイミング毎に変化される。こ
れに対して、回転速度の急激な落込み／上昇が検出され
たときには、前記応答タイミングに拘わらず、直ちに、
比較的大きい変化率で制御量が増加／減少される。

したがって、定常安定性を損なうことなく、負荷変動に
よって回転速度が急激に落込み／上昇した場合であって
も、速やかに目標回転速度に収束させることができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の内燃機関の制御装置１と
それに関連する構成を示すブロック図である。吸気口２
から導入された燃焼用空気は、エアクリーナ３で浄化さ
れ、吸気管４を介して、該吸気管４に介在されるスロッ
トル弁５でその流入量が調整された後、サージタンク６
に流入する。

サージタンク６から流出した燃焼用空気は、吸気管７に
介在される燃料噴射弁８から噴射される燃料と混合され
、吸気弁９を介して、内燃機関１０の燃焼室１１に供給
される。燃焼室１１には点火プラグ１２が設けられてお
り、この燃焼室１１からの排ガスは、排気弁１３を介し
て排出され、排気管１４から三元触媒１５を経て大気中
に放出される。

前記吸気管４には吸入空気の温度を検出する吸気温度検
出器２１が設けられ、前記スロットル弁５に関連してス
ロットル弁開度検出器２２が設けられ、サージタンク６
には吸気管７の圧力を検出する吸気圧検出器２３が設け
られる。また前記燃焼室１１付近には冷却水温度検出器
２４が設けられ、排気管１４において、三元触媒１５よ
り上流側には酸素濃度検出器２５が設けられ、三元触媒
１５より下流側には排気温度検出器２６が設けられる。

内燃機関１０の回転速度、すなわち単位時間当りの回転
数はクランク角検出器２７によって検出される。

制御装置１には、前記各検出器２１〜２７とともに、車
速検出器２８と、内燃機関１０を始動させるスタータモ
ータ３３が起動されているかどうかを検出するスタート
検出器２９と、冷房機の使用などを検出する空調検出器
３０と、該内燃機関１０が搭載される自動車が自動変速
機付きであるときには、その自動変速機の変速段がニュ
ートラル位置であるか否かを検出するニュートラル検出
器３１とからの検出結果が入力される。

さらにまたこの制御装置１は、バッテリ３４によって電
力付勢されており、該制御装置１は前記各検出器２１〜
３１の検出結果、および電圧検出器２０によって検出さ
れるバッテリ３４の電源電圧などに基づいて、燃料噴射
量や点火時期などを演算し、前記燃料噴射弁８および点
火プラグ１２などを制御する。

前記吸気管４にはまた、スロットル弁５の上流側と下流
側とをバイパスする側路３５が形式されており、この側
路３５には流量制御弁３６が設けられている。流量制御
弁３６は、たとえばダイヤプラムを用いてｉｔされてお
り、ダイヤプラム室に吸気負圧を導入するバキュームス
イッチングバルブを制御装置１がデユーティ１１制御す
ることによって、スロットル弁５がほぼ全閉であるアイ
ドル時の燃焼用空気の流１を調整制御する。制御装置ｌ
はまた、内燃機関■０が運転されているときには、燃料
ポンプ３２を駆動する。

第２図は、制御装置１の具体的構成を示すブロック図で
ある。前記検出器２０〜２５の検出結果は、入力インタ
フェイス回路４１からアナログ／デジタル変換器４２を
介して、処理回路４３に与えられる。また前記検出器２
２．２７〜３１の検出結果は、入力インタフェイス回路
４４を介して前記処理回路４３に与えられる。処理日Ｖ
＠４３内には、各種の制御用マツプや学習値などを記憶
するためのメモリ４５が設けられており、またこの処理
回路４３には、前記バッテリ３４からの電力が、定電圧
回路４６を介して供給される。

処理回路４３からの制御出力は、出力インクフェイス回
路４７を介して導出され、前記燃料噴射弁８に与えられ
て燃料噴射量が制御され、またイグナイタ４８を介して
点火プラグ１２に与えられて点火時期が制御され、さら
にまた前記流量制御弁３６に与えられてアイドル時の側
路３５を介する流入空気流量が制御され、また燃料ポン
プ３２が駆動される。

前記排気温度検出器２６の検出結果は、制御装置１内の
排気温度検出回路４９に与えられ、その検出結果が異常
に高温であるときには、駆動回路５０を介して警告灯５
１が点灯される。

第３図は、上述のように構成された制御装置１の動作を
説明するためのタイミングチャートである、なお、酸素
濃度検出器２５などからの出力に基づいて、空燃比制御
が行われているとする。第３図（２〉において時刻ｔ１
以前で示されるように、内燃機関１０の回転速度ＮＥが
比較的安定しているときには、流量制御弁３６の制御デ
ユーティは、該回転速度ＮＥと、目標回転速度ＮＴとの
差から第４図（２〉で示されるように、比較的小さい増
分ΔＤ１ずつ積分制御される。

前記積分制御を行うにあたって、第４図（１）で示され
るように、前記目標回転速度ＮＴを中心に、たとえば±
１５ｒｐ−の不感帯Ｗｌが設けられており、積分制御は
、回転速度ＮＥがこの不感帯Ｗｌ内にあるときには停止
され、Ｗｌ外となると実行される。内燃機関１０の定常
運転時には、回転遠度ＮＥはこの不感帯Ｗ１内に安定し
ている。

また、不感帯Ｗ１外からＷｌ内に入ったときには、その
時刻１０において、流量制御弁３６の制御デユーティは
、その時点における吸入空気流量を維持するように瞬時
に修正され、その時点の回転速度ＮＥが維持される。

前記積分制御の増分ΔＤｉは、第５図で示されるように
、前記回転速度ＮＥと、目標回転速度ＮＴとの差が、前
述のようにＮＴ±１５ｒｐ−の不感帯Ｍ／ｌ内にあると
きには零とされ、不感帯Ｗ１外では前記差ＮＥ−ＮＴに
対応した値に設定される。

こうして定常時には、回転速度ＮＥが前記不感帯Ｗ１内
に入るように制御されている。

前記目標回転速度ＮＴは、たとえば無負荷時には７００
　ｒｐｍに設定されており、冷房機が使用されたときに
は９５　Ｏｒｐｍに設定される。

時刻ｔ１において第３図（１）で示されるように、ニュ
ートラル検出器３１で自動変速機の変速段がニュートラ
ル位置からドライブ位置に切換えられると、内燃機関１
０への負荷が増大し、回転速度ＮＥは第３図（２）で示
されるように落込みを開始する。

この落込みによって、前記変化率ΔＮＥが、第３図〈３
〉で示されるように予め定める閾値し２以下となり、か
つ回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＴよりたとえば１００
　ｒｐｍだけ高い閾値し４未満であるときには、その時
刻ｔ２において第３図（４）で示されるように、流量制
御弁３６の制御デユーティの計算値には、前記変化率Δ
ＮＥに対応した比較的大きい増分ΔＤ２が加算され、こ
れによって第３図（５）で示されるように、サージタン
ク６の吸気圧Ｐ、は急激に゛上昇し、吸入空気流量が増
大する。

なお、前記変化率ΔＮＥと増分ΔＤ２との関係は、第６
図で示されるように、零より小さい一方の閾値Ｌ２より
大きく、零より大きい他方の閾値し１未満であるときに
は、ΔＤ２＝Ｏの不感帯Ｗ２に設定されている。また変
化率ΔＮＥが、前記同値し２以下であるとき、およびＬ
１以上であるときには、増分ΔＤ２は変化率ΔＮＥに対
応して〜設定される。この第６図で示されるグラフと、
前記第５図で示されるグラフとは、メモリ４５内にｆめ
マツプとしてストアされている。

前記吸入空気流量の増大によって回転速度ＮＥの落込み
が抑えられ、時刻ｔ３で変化率ΔＮＥが最小の状態を経
て、時刻ｔ４において第３図（３）で示されるように、
変化率ΔＮＥが前記同値Ｌ２を超えて再び不感帯Ｗ２内
に入ると、吸入空気流量に関連するパラメータが、後述
の目標値αとほぼ等しくなる（時刻ｔ４ａ）まで、前記
制御デユーティの計算値は、第３図（４）で示されるよ
うに予め定める値ΔＤ３ずっ繰返し減算されて、急激に
減少される。これによって、制御デユーティの変化に対
する内燃機関１０の発生トルクの応答遅れによる制御の
行過ぎを抑える。

また、後述のパラメータが目標値αにほぼ等しくなると
、その時点において、制御デユーティに予め定める２〜
３％程度の増分ΔＤ４が上乗せされた後、実際の回転速
度ＮＥと目標回転速度ＮＴとの差に対応した前記積分制
御が行われる。

しかしながらこの制御によっても回転速度ＮＥがうまく
安定せず、上昇を示すような場合には、時刻ｔ５で示さ
れるように変化率ΔＮＥが閾値１１以上となり、かっ回
転遠度ＮＥが目標回転速度ＮＴよりたとえば５０　ｒｐ
ｍだけ低い閾値Ｌ３を超えているときには、制御デユー
ティは前記第６図で示されるように、変化率ΔＮＨに応
じた増分ΔＤ２だけ減算される。こうして変化率ΔＮＥ
が不感帯Ｗ２内に入ると、その時刻ｔ６において制御デ
ユーティは前記増分ΔＤ３ずつ繰返し増加され、こうし
て第３図（５）で示されるように吸気圧Ｐ、が安定する
。

なお、本実施例では、増分ΔＤ２の値を変化率ΔＮＨの
値に応じた値としているが、流量制御弁３６の容量が小
さい場合や、サージタンク６の容量が大きいときには、
該増分ΔＤ２の値を一定値としても問題はない、すなわ
ち、回転速度ＮＥの落込みを検出すれば流量制御弁３６
をほぼ全開に、回転速度ＮＥの上昇を検出すればほぼ全
閉に制御しても、同等の性能を得ることができる。

また、時刻ｔ７以降に示されるように、自動変速機の変
速段がニュートラル位置に切換えられたときには、回転
速度ＮＥは上昇し、同様の動作によって速やかに安定さ
れる。

判定レベルである前記閾値Ｌ２は、第７図で示される前
記回転速度ＮＥに対応して求められる値ＫＤＰＣから、
第８図で示される補正値ｈ１を減算した値、すなわちＫ
ＤＰＣ−ｈｌと、前記変化率ΔＮＨによって更新される
値ＫＤＰＣａとの大きい方の値に設定される。したがっ
て、Ｌ２　＝　ｍａｘ　（ＫＤＰＣ−ｈｌ、　ＫＤＰＣ
ａ　）　　　　−（１）前記値ＫＤＰＣは、たとえば回
転速度ＮＥが６００　ｒｐｍ以下であるときには３２　
ｍ５ｅｃ当りの変化率ΔＮＥが９．３７５ｒｐｍに設定
され、回転速度ＮＥがｓ　ｏ　ｏ　ｒｐｍ以上であると
きには２１．８７５ｒｐ輪に設定され、回転速度ＮＥが
６００〜８００　ｒｐｍであるときには前記９．３７５
〜２１．８７５ｒｐｍ間で回転速度ＮＥに比例して設定
される。

また、前記補正値ｈ１は、目標回転速度ＮＴと実際の回
転数Ｎ２との差が、５０　ｒｐｍ以下であるときには零
に設定され、５０〜２００　ｒｐ−間ではその差に比例
して３〜１０の値に設定され、２０Ｑ　ｒｐｍ以上であ
るときには１０に設定される。したがってたとえば、目
標回転速度ＮＴが６５０　ｒｐ論であり、実際の回転速
度ＮＥが６０　Ｏｒｐｍであるときには変化率ΔＮＥが
、 ９．３７５−３　＝　６．３７５　（ｒｐｓ／３２ｖｓ
ｅｃ＞以上で回転速度ＮＥが低下しているときには、前
記時刻ｔ２で示される急激な制御デユーティの増加が行
われる。

また、たとえば目標回転速度ＮＴが８００　ｒｐｍであ
り、実際の回転速度ＮＥが６００　ｒｐｍであるときに
は変化率ΔＮＥが、 ９．３７５−１０　＝　　０．６２５　（ｒｏｍ／３２
ｍ５ｅｃ）したがって、回転速度ＮＥが、はぼ定常状態
であっても、急激な制御デユーティの増加が行われる。

すなわち、回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＴから離れて
いるほど制御デユーティの急激な増加制御を実行し易く
する。

一方、値ＫＤＰＣａを用いることによって、第９図で示
される回転速度ＮＥの脈動時において、たとえば変化率
ΔＮＥが正から負に変化した時、該変化率ΔＮＥが正に
おける期間Ｗ２１、すなわち回転速度ＮＥが閾値Ｌ　５
　（ＮＴ　−１５０ｒｐｍ　）以上Ｌ４　（ＮＴ＋　１
００ｒｐｍ　）以下である期間に更新された値ＫＤＰＣ
’ａに対して、変化率ΔＮＥが負における期間Ｗ２２の
変化率が小さいと、前記増分ΔＤ２による急激な制御が
見過られる。これは第１０図（１〉で示される回転速度
ＮＥの変動に対応して、第１０図（２）で示されるよう
に流量制御弁３６の制御デユーティが変化され、内燃機
関１０の発生トルクと負荷とが釣合って、該制御デユー
ティが本来安定すべき値付近にあるにも拘らず、振動等
によって回転速度ＮＥが脈動している場合に、第１０図
（２）において破線で示すような制御デユーティの不要
な変動を防止するためである。

また、他の判定レベルである前記閾値Ｌ１は、予め定め
る一定値から、第１１図で示される実際の回転速度ＮＥ
と目標回転速度ＮＴとの差に対応して決定される補正値
ｈ２が減算されて求められる。すなわち、 Ｌ１＝　９．３７５−　ｈ２　　　　　　　　　　　・
・・（２）補正値ｈ２は、前記補正値ｈ１と同様に、実
際の回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＴとの差が、５０ｒ
ｐ−以下であるときには零に設定され、５０〜２０　Ｏ
ｒｐｍであるときにはその差に対応して３〜１０の範囲
で変化され、２０　Ｏｒｐｍ以上であるときには１０に
設定される。

すなわちたとえば、目標回転速度ＮＴが７００ｒｐ−で
あり、実際の回転速度ＮＥが７５０ｒｐ−であるときに
は、閾値Ｌ１は６．３７５　（ｒｐ＋＊／３２ｍ５ｅｃ
）とされ、回転速度ＮＥの変化率ΔＮＥがこの間値し１
以上であるときには、前記時刻ｔ７以降で示される制御
デユーティの急激な減少制御が行われる。

このようにして、目標回転速度ＮＴと実際の回転速度Ｎ
Ｅとの差に対応して閾値Ｌｌ、Ｌ２を変化し、これによ
って制御デユーティの急激な増大／減少制御の実行条件
を変化し、目標回転速度ＮＴに速やかに収束させること
ができる。

一方、該アイドル回転速度や燃料噴射量の制御演算に用
いられる吸気圧検出器２３の検出出力には、第１２図〈
１）で示されるように、吸気弁９の開閉動作による変動
が生じており、その変動幅は、たとえば４０００　ｒｐ
ｍで５０〜１００ｇｉｍＨｇ程度の大きな値である。こ
の変動を吸収して正確な吸気圧を検出するために、該吸
気圧検出器２３の検出出力には、制御装置１！１内でフ
ィルタ処理が行われている。

したがってこのフィルタ処理による遅延によって、たと
えば流量制御弁３６が第１２図（２）で示されるように
急激に開かれても、前記フィルタ処理後の圧力波形は、
第１２図（３）において参照符１１で示される実際の吸
気圧の圧力波形の変化に対して、時間Δｔ２だけ遅延し
て参照符１２で示されるように現われる。

したがって第１２図（３）において、計算タイミングｔ
ｌｌにおける吸気圧に基づいて制御デユーティを演算す
ると、本来、制御デユーティの演算に使用すべき吸気圧
に対して、フィルタ処理時間Δｔ２に対応する圧力差６
９２分だけ小さくなってしまう、このため、時間Δｔ２
の遅れに対応する圧力差ΔＰ２を予想して求め、演算タ
イミングｔＬ１における吸気圧を補正する必要がある。

この第１２図（３）で示されるように、フィルタ処理後
の圧力波形ｌ１２は実際の吸気圧の圧力波形１１とほぼ
等しく、したがって吸気圧Ｐの時間変化率ｄＰ／ｄｔを
正確に求めることによって、このような遅れに対する補
正を精度よく行うことができる。

前記時間変化率ｄ　Ｐ／ｄ　ｔは、以下のようにして求
められる。すなわち、サージタンク６への吸入空気流量
をＱｉｎとし、サージタンク６がらの流出空気量をＱｏ
ｕｔとするとき、 ただし、ΔＱは吸入空気流量の変化量であり、Ｋ１は定
数である。また流■制御弁３６の制御デユーティをＤＵ
ＴＹとし、内燃機関１ｏの回転速度をＮとすると、 Ｑｌｎ＝に２・ｆ（ＤＵＴＹ）−（：下　　　　　　　
−（４）Ｑｏｕｔ　＝　Ｋ３−ｒｙ−Ｎ−Ｐ　　　　　
　　　　　　−（５）ただし、Ｋ２．に３は定数であり
、ηは吸気効率であり、Ｐｏは大気圧である。したがっ
て前記第１式から、遅れ補正が行われた吸気圧Ｐは、Ｐ Ｐ　＝　Ｐ、　＋　丁「−Δｔ２＝Ｐｔ　十に１ａ・Δ
Ｑ−Δｔ２　　−（６）ただし、ＰＬは前記計算タイミ
ングでの吸気圧であり、Ｋ　１　ａ　＝　１　／　Ｋ　
１である。

一方、クランク軸が１８０″ＣＡ間だけ回転するのに要
する時間をＴとすると、 となる、この第７式においてΔｔ２は時間軸に対して一
定であり、これをＢとおくと、 Ｐ　＝　Ｐｔ　十Ｋｌａ　・ΔＱ・−・Ｎ−Ｂ　　　　
　　−、、（８）すなわち、フィルタ処理による遅延に
関しては、ΔＱを正確に求めることによって、これらの
補正は一般性を持って精度よく求めることができる。

続いて、ΔＱ／Ｎの算出方法について説明する。

流量制御弁３６が急開したときの吸入空気流量。

ｉｎの変化は、第１３図において参照符１３で示される
ようになる。これに対して、サージタンク６の影響など
によって、該サージタンク６がらの流出空気流量Ｑｏｕ
ｔは、参照符１４で示されるようになる。これら流量Ｑ
　Ｌ　ｎ　＋　Ｑ　ｏ　ｕ　ｔは、前記第４式および第
５式でそれぞれ示される。

内燃機関１０の定常運転時にはＱｉｎ＝Ｑｏｕｔであり
、流量Ｑｉｎを、流量制御弁３６の制御デユーティＤＵ
ＴＹおよび吸気圧Ｐをパラメータとして、定常時の流量
Ｑｏｕｔを実測して予め求めておく、すなわち、前記第
５式におけるＮ−Ｐに相当する値は、第１４図で示され
るように、制御デユーティＤＵＴＹを一定に保って吸気
圧Ｐを変化した場合の、各制御デユーティＤＵＴＹにお
けるＮとＰとの積値ＭＡＰを用いるとする。その結果、
流量Ｑｉｎは第９式のように表すことができる。なお、
前記第１４図で示されるグラフは、メモリ４５内にマツ
プとしてストアされている。

Ｑｉｎ　＝　Ｋ３　・Ｆ７　・ＭＡＰ　　　　　　　　
　　−＝（９）したがって、 と表すことができる。

しかしながらこの第１０式において、ＭＡＰ／ＮとＰ、
Ｉとは、内燃機関１０の製造上のばらつきや経年変化な
どによって、実際の制御時には、定常状態において一致
しないことがあり、このため本実施例では、吸気圧ＰＭ
を計算によって求めた値Ｐｃに置換えて用いる。吸気圧
Ｐ、ｌは、上述のようなばらつきなどによるずれが生じ
ても、その時間変化率ｄ　Ｐ／ｄ　ｔはほぼ同一であり
、したがって第６式で示される前述の遅れ補正と同様に
、・・・（１１） と表すことができる。ただし、Ｐｃｉは今回の計算値で
あり、Ｐｃ１−＋は前回の計算値である。したがって、
ＭＡＰ／Ｎと、計算で求めた値Ｐｃとは定常時には必ず
一致し、また過渡時には制御デユーティＤＵＴＹの変化
に伴ってＭＡＰ／Ｎが急変し、値Ｐｃはこれに一致する
ように追従変化する。したがって値Ｐｃは、第１２式に
基づいて、たとえば４　ｍ５ｅｃ毎に逐次近似演算され
る。

ただし、Ｋ５＝に１ａ−に３・ｙ７である。

以上のようにして１、フィルタ処理による遅延および内
燃機関１０のばらつきを考慮して補正値ＰＣを求めたけ
れども、上記遅延が小さい場合や、制御をより簡潔に行
いたい場合には値Ｐｃの代わりに実際の吸気圧Ｐ、Ｉを
用いても制御可能である。

また、内燃機関１０には、前述のようにして求められた
吸気圧の計算値Ｐｃを用いて、たとえば流量制御弁３６
の制御デユーティを増加した場合、該増加に対応して値
Ｐｃが増加してから、実際に発生トルクが増加し、回転
速度ＮＥが上昇するまでにはかなりの応答遅れがある。

このため本実施例では、前記応答遅れに対応して、上述
のようにして求められた値Ｐｃに更に第１３式で示され
る遅延処理を行って、実際の内燃機関１０の応答特性に
対応した吸気圧の計算値ＰｃＦａを求める。

ただし、ＰｃＦＯは前回のＰｃＦａの計算値であり、ｈ
３は定数で、たとえば４に選ばれる。

この値ＰｃＦａと、値Ｐｃとの小さい方の値を遅延吸気
圧ＰｃＦとし、該遅延吸気圧ＰｃＦを用いて流量制御弁
３６の制御デユーティ演算を行う。

すなわち、値Ｐｃ、ＰｃＦａがそれぞれ第１５図におい
て参照符１５．１６で示されるとき、遅延吸気圧ＰｃＦ
は参照符１７で示される値となる。

この遅延吸気圧ＰｃＦを用いることによって、前記時刻
ｔ２．ｔ５で示される急激な制御が行われた後において
、制御デユーティを安定して収束させることができる。

第１６図〜第１９図は、上述のアイドル回転速度制御動
作を説明するためのフローチャートである。第１６図は
内燃機関１０の回転速度ＮＥを求めるための動作を表し
、この動作は内燃機関１゜の各気筒間の行程差による誤
差の少ないタイミング、たとえば４気筒であるときには
１．８０’ＣＡ毎に行われる。ステップＳ１では、クラ
ンク角検出器２７によって回転速度ＮＥが計測され、ス
テップＳ２では、前記ステップＳ１における計測結果と
前回の計測結果とから時間変化率ΔＮＥが計算された後
、他の動作に移る。

第１７図は吸気圧Ｐ、を求めるための動作を表し、ステ
ップａｌｌで吸気圧検出器２３の計測結果が、アナログ
／デジタル変換器４２でデジタル変換されて処理回路４
３に読込まれる。この動作は、たとえば２　ｍ５ｅｃ毎
の変換動作のたび毎に行われる。

第１８図は前述の第１２式で示される補正演算を説明す
るためのフローチャートであり、たとえば４　ｍ５ｅｃ
毎の、スロットル弁開度検出器２２によって検出される
スロットル弁開度θのアナログ／デジタル変換動作のた
び毎に行われる。ステップｓ２１ではスロットル弁開度
θが読込まれ、ステップｓ２２では前記ステップｓ２１
で求められたスロットル弁開度θと後述のステップｓ３
０で求められる値Ｐｃとから、前記第１４図で示される
グラフに基づいてマツプ値ＭＡＲが読出される。

ステップｓ２３では前記値ＭＡＰと回転速度ＮＥとが除
算され、ステップｓ２４でその除算結果から前記値Ｐｃ
が減算される。ステップｓ２５では、前記ステップｓ２
４における減算結果が正であるかまたは負であるかに対
応して、後述のステップｓ３０における値Ｐｃの近似演
算のための符号がセットされる。ステップｓ２６では、
そのセットされた符号が正であるか否かが判断され、そ
うでないときにはステップｓ２７で、前記ステップｓ２
４における減算結果の絶対値が演算された後ステップｓ
２８に移り、そうであるときには直接ステップｓ２８に
移る。

ステップｓ２８では、前記ステップｓ２４における減算
結果と回転速度ＮＥとが乗算される。ステップｓ２９で
は前記値に５とステップｓ２８で求められた演算結果と
が乗算され、この乗算結果を用いて、ステップｓ３０で
前記ステップｓ２５においてセットされた符号に基づい
て、前記値ＰＣが更新される。このようにして、前記第
１２式で示される値Ｐｃの近似演算が行われる。なお前
述したように、値Ｐｃの代わりに実際の吸気圧Ｐを用い
た場合は、この第１８図で示される動作は不要となる。

第１９図は、アイドル回転速度を制御するための流量制
御弁３６のデユーティ制御動作を説明するためのフロー
チャートである。ステップｎ１では、内燃機関１０が停
止されているか否がが判断され、そうであるときにはス
テップｎ２で流量制御弁３６の制御デユーティＤＵＴＹ
が０％に設定され、ステップｎ２ａで実際の吸気圧Ｐ、
が前記値ＰｃＦａの初期値として設定された後ステップ
ｎ４１に移り、内燃機関１０が運転されている′ときに
は、ステップｎ３に移る。

ステップｎ３では、１８０’ＣＡ間の回転速度ＮＥの変
化を検出できる状態となったが否が、すなわち前記ステ
ップｓｌ、ｓ２の動作が終了した所定の演算タイミング
となったか否がが判断され、そうでないときにはステッ
プｎ５５に移り、そうであるときにはステップｎ４に移
る。

ステップｎ４では、内燃機関１０が１８０°ＣＡだけ回
転するのに要した時間７１８０に基づいて、回転数計算
が行われる。またステップｎ５では、前記ステップｓ３
０で求められた値Ｐｃがら前記第１３式に基づいて値Ｐ
ｃＦａが計算される。

ステップｎ８では、冷却水温度検出器２４によって検出
される冷却水温度に対応して決定されるアイドル回転速
度の増分ＮＴＡＤＤＩが求められる。

ステップｎ９では、内燃機関１０がスタータモータ３３
によって起動されて始動してがら、予め定める時間、た
とえば２秒が経過したが否がが判断され、そうでないと
きにはステップｎｌｏで、アイドル回転速度の増分ＮＴ
ＡＤＤ２が、たとえば３００　ｒｐｍに設定された後ス
テップｎｉｌに移り、そうであるときには直接ステップ
ｎｉｌに移る。この増分ＮＴＡＤＤ２は、内燃機関１０
の各部への潤滑油の供給を速やかに行うための値であり
、後述のステップｎ４２〜ｎ４４で示されるように、前
記２秒が経過してがら時間経過に伴って減少されてゆく
。

ステップｎｉｌでは、空調検出器３０やニュートラル検
出器３１の検出結果、さらには電力負荷の使用状況など
に応じて、基本アイドル回転速度ＮＴＢＡＳＥが求めら
れる。ステップｎ１２では、前記基本アイドル回転速度
ＮＴＢＡＳＥに、増分ＮＴＡＤＤＩ、ＮＴＡＤＤ２が加
算されて目標回転速度ＮＴが求められる。ただしこのと
き、該目標回転速度ＮＴの最大値は１２５　Ｑ　ｒｐ＋
ｅに設定される。

ステップｎ１３では、スタート検出器２９の出力に基づ
いて、スタータモータ３３が起動されている始動時であ
るか否かが判断され、そうであるときにはステップｎ１
４で、制御デユーティＤＵＴＹは前記冷却水温度に対応
して決定される始動時の制御デユーティＤＳＴＡＲＴに
設定された後、ステップｎ１５に移る。前記ステップｎ
１３において始動時でないときには、ステップｎ１６に
移り、スロットル弁５が全閉状態であるアイドル状態で
あるか否かが判断され、そうでないときにはステップｎ
１５で、後述する急制御フラグＦＰＣ８が零にリセット
された後、ステップｎ４１に移り、そうであるときには
ステップｎ１７に移る。

ステップｎ１７では前記ステップｓ２１〜Ｓ３０で求め
られた値Ｐｃと、誤値Ｐｃを用いて前記ステップｎ５で
第１３式に基づいて求められる値ＰｃＦａとのどちらが
大きいかが判断され、ステップｎ１８またはｎ１９で小
さい方の値が遅延吸気圧ＰｃＦに設定されてステップｎ
２１に移る。

ステップｎ２１では、前記ステップＳ２で求められた時
間変化率ΔＮＥが、前記第５式で示される閾値Ｌ２以下
であるか否かが判断され、そうであるとき、すなわち回
転速度ＮＥが低下しているときにはステップｎ２２に移
り、該回転速度ＮＥが前記閾値Ｌ４以上であるか否かが
判断され、そうでないとき、すなわち前記時刻ｔ２で示
される制御デユーティＤＵＴＹの急激な増加制御を行う
必要のあるときにはステップｎ２３に移る。ステップｎ
２３では、前記急制御フラグＦＰＣ３に対応して設けら
れ、増加制御または減少制御のどちらを行う必要がある
かを表すフラグＦＰＳＭＬが１にセットされて増加制御
を行う必要があることが表され、ステップｎ３１に移る
。

前記ステップｎ２１において、変化率ΔＮＥが閾値Ｌ２
より大きいとき、および前記ステップｎ２２において回
転速度ＮＥが前記閾値Ｌ４より高いとき、すなわち制御
デユーティの急激な増加制御を行う必要のないときには
ステップｎ２５に移る。ステップｎ２５では、変化率Δ
ＮＥが前記第６式で示される閾値Ｌ１以上であるか否か
が判断され、そうであるとき、すなわち回転速度ＮＥが
上昇中であるときにはステップｎ２６で、回転速度ＮＥ
が前記閾値Ｌ３以下であるか否かが判断され、そうでな
いとき、すなわち急激な減少制御を゛行う必要のあると
きにはステップｎ２７に移る。

ステップｎ２７では、前記フラグＦＰＳＭＬが０にリセ
ットされて前記ステップｎ３１に移る。

ステップｎ３１では、前記急制御フラグＦＰＣ８が１に
セットされて、制御デユーティの急激な増加または減少
制御が行われていることを表す。

ステップｎ３２では、それまでの制御デユーティＤＵＴ
Ｙに、回転速度ＮＥの時間変化率ΔＮＥに基づいて、前
記第６図から求められる増分ΔＤ２が加算されて制御デ
ユーティＤＵＴＹが更新される。ステップｎ３３では、
この更新された制御デユーティＤＵＴＹが、１０〜９０
％の範囲内に制限される。この動作は、制御デユーティ
ＤＵＴＹを、流量制御弁３６が該制御デユーティＤＵＴ
Ｙに正確に対応するように、すなわち流量制御弁３６の
正確な動作が保証できる範囲内となるように行われる。

ステップｎ３４では、回転速底ＮＥが上昇中であるか否
かが判断され、そうであるときにはステップｎ３５で、
該回転速度ＮＥが前記閾値１５以上、Ｌ４以下であるか
否かが判断され、そうであるときにはステップｎ３６に
移る。ステップｎ３６では、前記第９図において期間Ｗ
２１で示されるように、値ＫＤＰＣａが変化率ΔＮＥに
よって更新され、ステップｎ４１に移る。また、前記ス
テップｎ３４において回転速度ＮＥが上昇中でないとき
、およびステップｎ３５において回転速度ＮＥが前記閾
値Ｌ５以上、Ｌ４以下の範囲外であるときには、直接ス
テップｎ４１に移る。

ステップｎ４１では、前記ステップｎ３２．３３で求め
られた急激な増加／減少制御時の制御デユーティ、また
は後述するステップｎ５７．ｎ３３で求められる積分制
御時の制御デユーティ、もしくは後述のステップｎ６２
〜ｎ６４で求められる戻し制御時の制御デユーティに基
づいて、流量制御弁３６がデユーティ制御される。

ステップｎ４２では、予め定める時間、たとえば１秒が
経過したか否かが判断され、そうでないときには動作を
終了し、そうであるときにはステップｎ４３に移る。ス
テップｎ４３では、前記増分ＮＴＡＤＤ２が０であるか
否かが判断され、そうであるときには動作を終了し、そ
うでないときにはステップｎ４４で、該増分ＮＴＡＤＤ
２が１０　ｒｐｍだけ減算されて更新された後、動作を
終了する。

前記ステップｎ２５において変化率ΔＮＥが閾値し１未
満であるときおよびステップｎ２６において、回転速度
ＮＥが閾値Ｌ３より高いとき、すなわち前述のような急
制御が行われないときにはステップｎ５０に移る。ステ
ップｎ５０では回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＴより予
め定める値、たとえば２００ｒｐ−だけ低い閾値Ｌ６以
下であるか否かが判断され、そうであるとき、すなわち
非常にエンストし易い状態であるときにはステップｎ５
１に移り、そうでないときにはステップｎ５２に移る。

ステップｎ５１では急制御フラグＦＰＣ８がｌであるか
否かが判断され、そうであるとき、すなわちｍｍデユー
ティＤＵＴＹの急激な増加／減少制御が行われた直後で
あるときにはステップｎ６・０へ移る。ステップｎ６０
では、前記急制御フラグＦＰＣＳがＯにリセットされ、
ステップｎ６Ｌでは、目標回転速度ＮＴと遅延吸気圧Ｐ
ｃＦとの積値から、内燃機関１０のトルクに関連するパ
ラメータである吸入空気流量の目標値αが設定される。

ステップｎ６２では、制御デユーティＤＵＴＹに予め定
める増分ΔＤ３が加算または減算される。すなわち、フ
ラグＦＰＳＭＬがＯのときには増分ΔＤ３が加算され、
１のときには増分ΔＤ３が減算される。

ステップｎ６３では、ステップｎ６２で更新された制御
デユーティＤＵＴＹと、遅延吸気圧ＰｃＦとに基づいて
、前記第１４図で示されるグラフから値ＭＡＲが読出さ
れ、この値ＭＡＲが前記ステップｎ６１で設定された目
標値αとほぼ等しいか否かが判断され、そうでないとき
にはこれらステップｎ６２．ｎ６３を繰返し、こうして
目標値αにほぼ等しくなると、ステップｎ６４に移る。

ステップｎ６４では、上述のようにして求められた戻し
制御時の制御デユーティが、増分ΔＤ４だけ上乗せされ
て更新された後、前記ステップｎ３４に移る。

また、ステップｎ５２では前記フラグＦＰＳＭＬが１に
セットされ、ステップｎ５３では急制御フラグＦＰＣ３
が１にセラ■・される、ステップｎ５４で増分ΔＤ２が
５０％にセットされた後、ステップｎ３２以降の動作に
移って、制御デユーティＤＵＴＹの急激な増加制御が行
われ、こうしてエンストが防止される。

前記ステップｎ５１において急制御フラグＦＰＣ８が１
でないとき、すなわち前記ステップｎ６０〜ｎ６４で示
される戻し制御が行われた後であるときにはステップｎ
５５に移る。ステップｎ５５では、たとえばＮＥ＝６０
Ｏｒｐｍ”ｑは５０　ｍ５ｅｃである１８０°ＣＡタイ
ミングより長く、流量制御弁３６の応答速度に対応した
、たとえば１００ＩＩ！！ｅｅタイミングとなったか否
がが判断され、そうでないときにはステップｎ４１に移
り、そうであるときにはステップｎ５６に移る。

ステップｎ５６では、前記ステップｎ４で求められた回
転速度ＮＥが不感帯Ｗｌ内であるが否がが判断され、不
感帯Ｗｌ外であるときにはステップｎ５７に移り、回転
速度ＮＥと目標回転速度ＮＴとの差に対応して、前記第
５図で示されるグラフに基づいて増分ΔＤ１が読出され
て制御デユーティＤＵＴＹが更新された後ステップｎ３
３に移リ、こうして積分制御が行われる。

ステップｎ５６で回転速度ＮＥが不感帯Ｗｌ内であると
きには、ステップｎ５８で、前回の制御時においても不
感帯Ｗｌ内であったか否かが判断され、そうであるとき
には前記ステップｎ３４に移り５そうでないとき、すな
わち不感帯Ｗｌ外からＷｌ内に入った直後には前記ステ
ップｎ６１に移り、その時点における吸入空気流量を維
持するように、制御デユーティＤＵＴＹが瞬時に修正さ
れる。

このように本発明に従う制御装置１では、負荷変動によ
る急激な回転速度ＮＥの落込みが検出されたときには、
流量制御弁３６の制御デユーティＤＵＴＹを、回転速度
ＮＥの変化率ΔＮＥに応じた増分ΔＤ２だけ変化して速
やかに落込みを抑える。また回転速度ＮＥの落込みが収
まったときには、その時点における吸入空気流量の目標
値αに対応する制御デユーティＤＵＴＹまで、予め定め
る増分ΔＤ３ずつ急激に減少した後、増分ΔＤ４を上乗
せする。したがって大きい制御ゲインで、かつ吹上がり
が生じるような過制御となることなく、良好な安定性を
確保することができるとともに、増分ΔＤ３による戻し
制御時においても、エンストを確実に防止することがで
きる。

また、負荷変動によって回転速度ＮＥが上昇した場合も
同様に、吹上がりなどを速やかに抑えるとともに、過制
御によるエンストを確実に防止することができ、こうし
て応答性と安定性とを兼ね備えたアイドル回転速度制御
を行うことができる６さらにまた、回転速度ＮＥが不感
帯Ｗ１外からＷｌ内に入ったときには、その時点におけ
る吸入空気流量を維持するように、制御デユーティＤＵ
ＴＹを瞬時に修正するようにしたので、定常安定性を損
なうことなく、積分制御時のゲインを大きくして応答性
を向上することができる。

また、回転速度ＮＥの急激な落込み／上昇が検出された
ときには、流量制御弁３６の応答タイミングに拘りなく
、上述のようなたとえば１８０゜ＣＡ毎の予め定める演
算タイミングで制御デユーティＤＵＴＹの増加／減少制
御を行うようにしたので、エンストや吹上がりをさらに
確実に防止することができる。

さらにまた、このように負荷変動に対する応答性が向上
することによって、制御量Ｗ１１に取込むべき各種の機
器出力やセンサの測定結果などは必要最小限とすること
ができ、これによって構成を簡略化することができる。

発明の°効果 以上のように本発明によれば、アイドル用のバイパス側
路に設けた流量制御弁の制御量を、内燃機関の定常運転
時には該制御量の演算タイミングより長い、流量制御弁
の応答速度に対応したタイミング毎に変化し、回転速度
の急激な落込み／上昇が検出されたときには、前記応答
タイミングに拘わらず、直ちに、比較的大きい変化率で
増加／減少するようにしたので、定常安定性を損なうこ
となく、負荷変動によって回転速度が急激に落込み／上
昇した場合であっても、エンストや吹上がりを生じるこ
となく、速やかに目標回転速度に収束させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の内燃機関の制御装置１とそ
れに関連する構成を示すブロック図、第２図は制御装置
１の具体的構成を示すブロック図、第３図は負荷変動時
のアイドル回転速度制御動作を説明するためのタイミン
グチャート、第４図は積分制御動作を説明するためのタ
イミングチャート、第５図は積分制御時における増分Δ
Ｄ１の変化を示すグラフ、第６図は急制御時における増
分ΔＤ２の変化を示すグラフ、第７図は回転速度ＮＥに
対する値ＫＤＰＣの変化を示すグラフ、第８図は目標回
転速度ＮＴと回転速度ＮＥとの差に対応する補正値ｈ１
の変化を示すグラフ、第９図は値ＫＤＰＣａの更新動作
を説明するための回転速度ＮＥの変化を示すグラフ、第
１０図は内燃機関１０の振動等に対する誤制御防止動作
を説明するためのタイミングチャート、第１１図は回転
速度ＮＥと目標回転速度ＮＴとの差に対する補正値ｈ２
の変化を示すグラフ、第１２図は制御デユーティＤＵＴ
Ｙが変化された過渡時における動作を説明するためのタ
イミングチャート、第１３図はサージタンク６への吸入
空気流量Ｑｉｎと流出空気流量Ｑｏｕｔとの関係を示す
グラフ、第１４図は各制御デユーティＤＵＴＹにおける
吸気圧Ｐ、Ｐｃ、ＰｃＦの変化に対する値ＭＡＰの変化
を示すグラフ、第１５図は内燃機関１０の発生トルクの
応答遅れを考慮した遅延吸気圧ＰｃＦの変化を示すグラ
フ、第１６図〜第１９図はアイドル回転速度制御動作を
説明するためのフローチャートである。 １・・・制御装置、４．７・・・吸気管、５・・・スロ
ットル弁、６・・−サージタンク、８・・・燃料噴射弁
、１０・・・内燃機関、１４・・・排気管、２０〜３１
・・・検出器、３５・・・側路、３６・・・流量制御弁
、４３・・・処理回路゛、４５・・・メモリ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル弁の上流側と下流側とをアイドル用の
   バイパス側路で連通し、その側路に流量制御弁を設け、
   予め定める演算タイミング毎に前記流量制御弁の制御量
   を演算し、前記演算タイミングより長い流量制御弁の応
   答速度に対応したタイミング毎に、前記演算された制御
   量となるように流量制御弁に制御出力を導出し、内燃機
   関の回転速度を目標回転速度に維持する内燃機関のアイ
   ドル回転速度制御装置において、 前記回転速度の急激な落込み／上昇が検出されたときに
   は、前記流量制御弁の応答タイミングに拘わらず、比較
   的大きい変化率で、前記流量制御弁の制御量を増加／減
   少することを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制
   御装置。
2. （２）前記流量制御弁の制御量の増加／減少によつて、
   前記時間変化率が零、あるいはほぼ零となつた時点で、
   その時点における吸気管圧力、または該吸気管圧力と回
   転速度との積値に関係した値を維持、あるいは緩やかに
   変化することができる値まで前記制御量を急激に減少／
   増加することを特徴とする請求項第１項記載の内燃機関
   のアイドル回転速度制御装置。
3. （３）前記吸気管圧力は、流量制御弁の制御量変化に対
   する内燃機関の発生トルクの応答遅れを考慮して求める
   ことを特徴とする請求項第２項記載の内燃機関のアイド
   ル回転速度制御装置。