JPH0460174A - 内燃機関のアイドル回転制御装置 - 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〉 本発明は内燃機関のアイドル回転制御装置に関し、詳し
くは、点火時期の進・遅角補正によってアイドル運転時
の回転速度を制御する技術に関する。

〈従来の技術〉 従来、アイドル回転制御装置としては、機関の吸入空気
量をフィードバック制御することて、アイドル回転速度
を目標回転速度にフィード／＜・ツク制御するよう構成
されたものか広く用いられている（特開平２−８６９３
８号公報等参照）。

ところか、上記のように吸入空気量を制御する場合には
、空気量の増減制御か回転速度に影響を与えるまての応
答遅れかあるために、アイドル運転時におけるエアコン
用コンプレッサやオルタネータなとの外部負荷の増減に
応答性良く追従してアイドル回転速度を安定させること
かできないという問題かある。このため、アイドル運転
時の回転変動を抑止する方向に点火時期を補正する点火
時期制御を、上記の吸入空気量制御と併用することによ
って、アイドル回転制御の応答性を確保しようとした装
置かある（実開平１−１１９８６０号公報等参照）。

〈発明か解決しようとする課題〉 ところで、アイドル回転速度制御のための点火時期補正
においては、目標アイドル回転速度に対する実回転速度
の偏差や、アイドル運転時における回転の加速度（回転
速度の１階微分値）などに基づいて点火時期の補正値を
設定して、点火時期補正によるアイドル回転制御を図る
ようにしており、これによって吸入空気量制御のみによ
ってアイドル回転制御を行う場合に比べ応答性は改善さ
れるものの、エアコン用コンプレッサのＯＮ・ＯＦＦ時
やヘッドライトのＯＮ・ＯＦＦ時なとの大きな回転変動
か発生するときには充分な応答性を確保することかでき
ず、比較的大きな回転変動か発生してしまうという問題
かあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたちのてあり、点火時
期補正によるアイドル回転制御の応答性を改善すること
によって、アイドル回転の安定性を向上させることを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、内燃機関の
回転速度を検出する回転速度検出手段と、この回転速度
検出手段で検出された機関回転速度の１階微分値及び２
階微分値をそれぞれ演算する回転速度微分値演算手段と
、内燃機関の所定アイドル運転状態を検出するアイドル
運転状態検出手段と、このアイドル運転状態検出手段で
所定のアイドル運転状態か検出されているときに回転速
度微分値演算手段でそれぞれ演算された回転速度の１階
微分値及び２階微分値に基づいて回転変動を抑制する方
向に内燃機関の点火時期を進・遅角補正する点火時期補
正手段と、を含んで内燃機関のアイドル回転制御装置を
構成するようにした。

また、第１図点線示のように、前記回転速度検出手段で
検出された機関回転速度と目標アイドル回転速度との偏
差を演算する回転偏差演算手段を設け、点火時期補正手
段かこの目標に対する偏差と、前記回転速度の１階微分
値及び２階微分値とに基づいて実回転速度を目標アイド
ル回転速度に近つける方向に点火時期を補正するよう構
成することもてきる。

ここで、前記回転速度微分値演算手段か、機関回転速度
の１階微分値と２階微分値とにそれぞれ対応する値とし
て、機関出力トルク相当値と機関出力トルクの気筒間段
差相当値とをそれぞれに演算するよう構成すると良い。

〈作用〉 かかる構成のアイドル回転制御装置によると、機関回転
速度の１階微分値及び２階微分値に基づいて点火時期の
進・遅角補正かなされるから、回転速度の１階微分値に
よって回転速度の増減変化割合（加速度）を読み取り、
また、２階微分値によって前記変化割合の変化速度をみ
ることかてき、同じ加速度のときても、かかる加速度か
増大変化しているときであるか減少変化しているときで
あるかによって点火時期の補正を変更することか可能と
なるから、特にアイドル回転の変動が発生した初期に大
きな補正幅で点火時期を変化させて、応答性良くアイド
ル回転速度を安定化できるものであり、更に、目標アイ
ドル回転に対する偏差を用いれば、目標アイドル回転速
度の安定性良く収束させる制御か可能となる。

また、機関回転速度の１階微分値及び２階微分値に相関
する値として、機関出力トルク相当値と機関出力トルク
の気筒間段差相当値とを演算させるようにすれば、点火
時期の変化によって所定のパターンで機関トルクか変化
するので、点火時期の補正値のマツチングか容易となる
。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、内燃機関１の吸気通路
２には吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ３と
スロットル弁４の開度を検出するスロットルセンサ５と
か設けられ、これらの信号はコントロールユニット６に
入力されるようにしである。

また、機関１には燃料噴射弁７か各気筒毎に設けられて
いる。これらの燃料噴射弁７は、コントロールユニット
６からの燃料噴射量に対応する駆動パルス信号により開
弁じ、燃料を機関１に噴射供給する。

また、機関１の各気筒には、点火栓８か設けられている
。これらの点火栓８には点火コイル９（：て発生する高
電圧がデイーストリビュータｌＯを介して順次印加され
、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。こ
こで、点火コイル９は、付設されたパワートランジスタ
１１を介して高電圧の発生時期が制御される。そして、
点火時期（点火進角値）の制御は、パワートランジスタ
１１のＯＮ・ＯＦＦ時期をコントロールユニット６から
の点火信号で制御することにより行う。

前記ディストリビュータ１０には光電式クランク角セン
サ１２が内蔵されている。この充電式クランク角センサ
１２は、ディストリヒュータシャフト１３と一体に回転
するシグナルディスクプレート１４と、検出部１５とに
よって構成される。前記シグナルディスクプレート１４
には、クランク角１°毎のポジション信号ＰＯ３用スリ
ット１６と、４気筒の場合は気筒間の行程位相差に相当
するクランク角１８０゜に対応させて４個のリファレン
ス信号ＲＥＦ用スリット１７とか形成されており、前記
リファレンス信号ＲＥＦ用スリット１７は、各気筒の上
死点（ＴＤＣ）位置で検出部１５によって検出されるよ
うに開口させである。検出部１５は前記スリット１６．
１７を検出し、クランク角１°毎のポジション信号と、
ＴＤＣ毎のリファレンス信号ＲＥＦとをコントロールユ
ニット６に出力する。

スロットル弁４をバイパスする補助空気通路Ｉ９には、
機関吸入空気量の制御によってアイドル回転速度を制御
するための公知の電磁式アイドル制御弁１８か介装され
ており、スロットルセンサ５で検出されるスロットル弁
４の開度がアイドル位置て、かつ、図示しないトランス
ミッションがニュートラル（又は車速か所定速度以下）
であるときをフィードバック制御条件（所定アイドル運
転状態）として、目標アイドル回転速度に実際の回転速
度か近つくように前記コントロールユニット６か前記電
磁式のアイドル制御弁１８をデユーティ割面する。

尚、２０はエアクリーナてあり、２１は内燃機関Ｉと組
み合わされるトランスミッションのニュートラル状態で
ＯＮとなるニュートラルスイッチである。

ここで、コントロールユニット６は、上記のようにアイ
ドル制御弁６の開度を介してアイドル回転速度をフィー
ドバック制御しつつ、前記フィードバック制御条件成立
時に点火時期ＡＤＶの制御によってもアイドル回転を制
御するよう構成されており、かかるアイドル時の点火時
期ＡＤＶ制御の内容を第３図のフローチャートに従って
説明する。

本実施例において、回転偏差演算手段２回転速度微分値
演算手段２点火時期補正手段としての機能は、前記第３
図のフローチャートに示すようにソフトウェア的にコン
トロールユニット６か備えており、回転速度検出手段は
前記クランク角センサ１２か相当し、また、アイドル運
転状態検出手段は前記スロットルセンサ５．ニュートラ
ルスイッチ２１か相当する。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、クランク
角センサ１２からリファレンス信号ＲＥＦが出力される
毎に、即ち、クランク角１８０°毎に実行されるもので
あり、まず、ステップ１　（図中ではＳｌとしである。

以下同様）では、現状の運転状態か、アイドル回転速度
のフィードバック制御を行う所定アイドル運転状態であ
るか否かを判別する。具体的には、スロットルセンサ５
て検出されるスロットル弁４の開度かアイドル位置で、
かつ、ニュートラルスイッチ２１かＯＮでトランスミッ
ションのニュートラル状態であるとき（又は内燃機関ｌ
を搭載した車両の車速か所定速度以下であるとき）を、
本実施例において回転のフィードバック制御を行う所定
アイドル運転状態とする。

ステップ１てアイドル回転速度のフィードバック制御を
行う条件か揃っていないと判別されたときには、点火時
期ＡＤＶとして予めマツプに記憶させである基本点火時
期ＡＤＶを用いた点火か行われる。

一方、ステップｌてアイドル回転速度のフィードバック
制置を行う所定アイドル運転状態であると判別されたと
きには、点火時期ＡＤＶの進・遅角補正によるアイドル
回転速度制御を実行すへくステップ２へ進み、機関回転
速度Ｎに対応する本プログラム実行周期ＴＤＣのサンプ
リングを行う。

ステップ２では、前回のリファレンス信号ＲＥＦから今
回のリファレンス信号ＲＥＦまて（クランク角１８０°
）の周期計測値を、ＴＤＣφにセットする一方、本プロ
グラムの前回実行時にＲＥＦ周期の最新計測値をセット
したＴＤＣφのデータを、１回前のデータとしてＴＤＣ
Ｉにセットする。

同様にして、前回実行時においてセットした周期ＴＤＣ
データをそれぞれ更に１回たけ古いデータとして、最新
計測値ＴＤＣφから４回前（機関２回転前）の計測値Ｔ
ＤＣ４までのデータを更新設定する。

そして、次のステップ３ては、以下の式に従って前記周
期ＴＤＣ（回転速度）の２階微分値を用いて気筒間のト
ルク（平均有効圧）段差に略相当する値△Ｔを演算する
（但し、Ｋ１は所定値）。

また、次のステップ４ては、上式に従い周期ＴＤＣ（回
転速度）のＩ階微分値を用いて機１ｓＷＩのトルク相当
値Ｔ　ｏｒｑを演算する（但し、Ｋ２は所定値）。

周期瞬時値、ζ＝クランク角度、Ｊ＝ｏ、　　ｘ、　　
２・・、Ｔｊ＝所定クランク角回転周期、ＴＪ−＋２１
回前のＴｊとすると、 となって、トルク相当値Ｔ　ｏｒｑの演算式が導かれる
一方、 上記式を１クランク軸回転に対し積分すると、ここで、
上記のトルク相当値Ｔｏｒｑ及び気筒間のトルク段差相
当値ΔＴ　ｏｒｑが如何にして導かれるかを簡単に述べ
る。まず、Ｍ＝機関発生トルク、Ｗ＝負荷トルク、ω＝
クランク角速度、θ＝イナーシャモーメント、ｔ＝時間
、Ｔ＝クランク回転ここで、Ｗを定数と仮定し、かつ、
Ｔｊ井Ｔｊ＃ＴＪ−２として上記式を微分すると、とな
り、上記式の左辺か機関の平均有効圧Ｐｉの段差に相当
することから、周期ＴＤＣの２階微分値を周期の３乗で
除算した値に基づいて気筒間のトルク段差に略相当する
値ΔＴ　ｏｒｑか得られるものである。

次のステップ５ては、機関１の冷却ジャケット内の冷却
水温度を検出する図示しない水温センサで検出された冷
却水温度Ｔｗに基づき、目標アイドル回転速度Ｎ３゜、
を予め設定されたマツプから検索して求め、ステップ６
ては、この目標アイドル回転速度ＮＳＥ工と実際の回転
速度Ｎとの偏差Ｅ（←Ｎ−Ｎ５．．’）を求める。尚、
機関回転速度Ｎは、最新の周期ＴＤＣφから求めたもの
である。

そして、ステップ７では、上記のようにして求めた気筒
間のトルク段差相当値ΔＴｏｒｑトルク相当値Ｔｏｒｑ
、　　目標に対する偏差Ｅの３つのパラメータに基づい
て点火時期ＡＤＶの補正値ＡＤＶ、。６をマツプから検
索して求める。

ここで、前記トルク相当値Ｔ　ｏｒｑは、機関回転速度
の１階微分値に相関する値であり、第４図に示すように
、実回転速度Ｎか変動するときの加速度を捉えることか
でき、このトルク相当値Ｔ　ｏｒｑかセロに近つく方向
に点火時期ＡＤＶの補正値ＡＤＶｈｏ、を制御すれは、
実回転の変動を抑止して一定回転に保つ制御か点火時期
ＡＤＶの補正で行える。

また、前記トルク段差相当値ΔＴ　ｏｒｑは、機関回転
速度の２階微分値に相関する値であり、第４図に示すよ
うに前記トルク相当値Ｔｏｒｑ（加速度）の変化割合を
示すことになるから、このトルク段差相当値ΔＴ　ｏｒ
ｑかセロに近つく方向に点火時期ＡＤＶの補正値ＡＤＶ
ｈ、、を制圓すれは、トルク相当値Ｔｏｒｑ　　（回転
速度の１階微分値；加速度）の変動を抑止する方向に制
御することかできる。

更に、前記偏差Ｅによって目標に対して実回転速度Ｎか
どれたけ離れていることか判るので、前記偏差Ｅか大き
いときほど大きな補正値ＡＤＶｈ０゜を設定させて、前
記トルク相当値Ｔｏｒｑかセロとなる回転速度を目標ア
イドル回転に制御させることかできる。

従って、回転速度の１階微分値に相関するトルク相当イ
直Ｔ　ｏｒｑか同じレベルてあっても、それか上昇変化
中のものであるか、下降変化中のものであるかか、回転
速度の２階微分値に相関するトルク段差相当値ΔＴ　ｏ
ｒｑで判別できるから、マイナス側の加速度で回転か変
化していて、然も、該加速度のマイナス側の絶対値か増
大しつつある状況（ΔＴ　ｏｒｑかマイナス側にある状
況）では、第４図に示すように、より大きな進角補正値
を与えることかでき、これによってハンチングを回避し
つつアイドル時の回転落ち込みを応答性良く補正できる
ものである。然も、上記のように目標速度に対する偏差
Ｅを求めてあれば、トルク相当値Ｔｏｒｑ及びトルク段
差相当値△Ｔ　ｏｒｑをそれぞれゼロに落ちつける一定
回転速度を目標アイドル回転速度に収束制置できるもの
であり、アイドル時の回転速度を所定の目標アイドル回
転速度に安定させることができる。

このよにう応答性良く回転変動を抑止できれば、目標ア
イドル回転を下げても、外乱によってエンストに至るこ
とを防止できるから、アイドル回転の低下を図って燃費
を改善できるものである。

尚、トルク段差相当値ΔＴ　ｏｒｑ及びトルク相当値Ｔ
　ｏｒｑの変わりに、回転速度の２階微分値及び回転速
度の１階微分値をそのまま用いるようにしても良いか、
点火時期ＡＤＶの変化によってトルクか所定パターンに
従って変動するから、本実施例のように回転速度の２階
微分値及び回転速度の１階微分値をトルク段差相当値△
Ｔ　ｏｒｑ及びトルク相当値Ｔ　ｏｒｑに変換して用い
るようにすれば、慨火時期ＡＤＶの補正値ＡＤＶｈｏｔ
のマツチングか容易に行える。

前記ステップ７における補正値ＡＤＶｈ０．マツプの様
子を、第５図に示しである。第５図中における英文字の
Ｐ及びＮは、プラス（ポジティブ）・マイナス（ネガテ
ィブ）を示し、Ｚはゼロを示す。更に、φ、　　Ｓ、　
Ｍ、　　Ｂは、絶対値レベルを示すものであり、φはゼ
ロレベルを示し、Ｓ＜Ｍ＜Ｂとし、例えばＰＳはプラス
側の大きな値で、ＮＭはマイナス側の中間値を示す。こ
こで、第５図に示すマツプでは、３つのパラメータＥ、
ΔＴ　ｏｒｑＴＯ「ｑをそれぞれＮＢ、ＮＭ、ＮＳ、Ｚ
φ、ＰＳ。

ＰＭ、ＰＢの７段階に区分げし、このようにして区分け
された３つのパラメータによって検索される領域には、
同様に７段階に区分けされた補正値ＡＤＶｈ。、のいず
れかか設定されている。

従って、例えは、第４図に示すように目標からアイドル
回転か低下した初期には、Ｅ、ΔＴ　ｏｒｑＴ　ｏｒｑ
の３つのパラメータか全てマイナス側（Ｎネガティブ側
）てあり、この場合には、補正値としてｒＰＢ」即ちプ
ラス側の一番大きな補正値Ａ、　Ｄ　Ｖｈ。５か選択さ
れて、点火時期ＡＤＶを大きく進角補正するようになる
。

上記のようにして点火時期ＡＤＶの補正値ＡＤＶ　ｈ　
ｏ、か設定されると、次のステップ８てはこの補正値Ａ
ＤＶ、、。５　（進角補正値）を基本点火時期ＡＤＶ　
（マツプ進角値）に加算して点火時期Ａ、ＤＶの補正設
定か行われる。基本点火時期ＡＤＶは、予め基本燃料噴
射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとによって区分される運転領
域毎、又は、機関回転速度Ｎの領域毎にマツプに記憶さ
れているものであり、かかるマツプからそのときの運転
状態に応した点火時期ＡＤＶ　（点火進角値）か検索さ
れる。尚、前記基本燃料噴射量Ｔｐは機関負荷を代表す
るものであり、エアフローメータ３て検出される吸入空
気流量Ｑと機関回転速度Ｎとから演算される。

コントロールユニット６は、回転速度のフィードバック
制御を行う所定アイドル運転状態においては、上記ステ
ップ８て補正設定された点火時期ＡＤＶに基つき、また
、前記所定アイドル運転状態以外では、マツプに予め記
憶された点火時期ＡＤＶに基づいて、パワートランジス
タ１１のＯＮ・ＯＦＦ時期を制御する点火信号を出力し
て、点火栓８による点火を制御する。

尚、本実施例では、目標に対する偏差Ｅを点火時期ＡＤ
Ｖの補正値ＡＤＶｈ、、を設定するためのパラメータに
加えたか、点火時期補正によって目標速度に収束させる
必要かなく回転変動のみを抑止したいときには、回転速
度の１階微分値及び２階微分値のみを用いて点火時期Ａ
ＤＶの補正値ＡＤＶｈ、、を設定するようにしても良い
。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、点火時期補正によ
るアイドル回転制御の応答性か改善され、外乱によるア
イドル回転の変動を抑止して安定させることかできるの
で、例えはアイドル回転の低下を図って燃費を改善でき
るなとの効果かある。

【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、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例におけるアイドル回転制御のための点火時期補正制御
の内容を示すフローチャート、第４図は同上実施例にお
ける制御特性を示すタイムチャート、第５図は同上実施
例における点火時期補正値マツプの様子を示す線図であ
る。 １・・・機関　　５−・・スロットルセンサ　　６・・
・コントロールユニット　　訃・・点火栓　　９・・・
点火コイル　　１０・・・ディストリビュータ　　１１
・・・パワートランジスタ　　１２・・・クランク角セ
ンサ２１・・・ニュートラルスイッチ 第１図 ｒ　　　−１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段
   と、 該回転速度検出手段で検出された機関回転速度の１階微
   分値及び２階微分値をそれぞれ演算する回転速度微分値
   演算手段と、 内燃機関の所定アイドル運転状態を検出するアイドル運
   転状態検出手段と、 該アイドル運転状態検出手段で所定のアイドル運転状態
   が検出されているときに前記回転速度微分値演算手段で
   それぞれ演算された回転速度の１階微分値及び２階微分
   値に基づいて回転変動を抑制する方向に内燃機関の点火
   時期を進・遅角補正する点火時期補正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のアイド
   ル回転制御装置。
2. （２）内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段
   と、 該回転速度検出手段で検出された機関回転速度の１階微
   分値及び２階微分値をそれぞれ演算する回転速度微分値
   演算手段と、 前記回転速度検出手段で検出された機関回転速度と目標
   アイドル回転速度との偏差を演算する回転偏差演算手段
   と、 内燃機関の所定アイドル運転状態を検出するアイドル運
   転状態検出手段と、 該アイドル運転状態検出手段で所定のアイドル運転状態
   が検出されているときに前記回転速度微分値演算手段で
   それぞれ演算された回転速度の１階微分値及び２階微分
   値と前記回転偏差演算手段で演算された目標アイドル回
   転速度に対する偏差とに基づいて実回転速度を前記目標
   アイドル回転速度に近づける方向に内燃機関の点火時期
   を進・遅角補正する点火時期補正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のアイド
   ル回転制御装置。
3. （３）前記回転速度微分値演算手段が、機関回転速度の
   １階微分値と２階微分値とにそれぞれ対応する値として
   、機関出力トルク相当値と機関出力トルクの気筒間段差
   相当値とをそれぞれに演算することを特徴とする請求項
   １又は２のいずれかに記載の内燃機関のアイドル回転制
   御装置。