JPH0463940A - エンジンの吸入空気量制御装置 - 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吸入空気量制御装置に関し、特に吸
気通路のスロットル弁をバイパスしてエンジンに供給さ
れる吸入空気量を調整するように制御弁をデユーティ制
御するものに関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンの吸入空気量制御装置として、例え
ば特開昭６２−３２２３９号公報に開示されるように、
吸気通路のスロットル弁をバイパスしてエンジンにバイ
パスエア“を供給するバイパス通路と、このバイパス通
路を流通するバイパスエアの流量を調整する制御弁とを
備え、エンジンの運転状態に応じてエンジンに供給され
るバイパスエア流量が所定量になるように制御弁をデユ
ーティ制御することでエンジンの回転数を制御し、これ
により例えばアイドル回転数のフィードバック制御や負
荷補正などを行うようにしたものは知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記公報記載のもののように、制御弁をデユ
ーティｆＮａする場合、通常、その制御弁の駆動周波数
は予め設定された一定の駆動周波数となっている。また
、一般に上記のような制御弁では、この制御弁自体の共
振周波数域が第７図に示すように存在し、その特性は制
御弁の駆動デユーティが大きくなる程共振周波数域は高
くなっておりζまた、この共振周波数域は高い周波数域
と低い周波数域とに分れている。このような共振周波数
域にある周波数で制御弁が駆動されると、制御弁自体が
共振して正確な空気量の調整か不可となり、空気量の変
動が大となってハンチングが発生したり、あるいは制御
弁から異音が発生する等の不具合が生じる。そのため、
制御弁の駆動周波数は上記共振周波数域を避けて低く設
定するかあるいは高く設定することが考えられる。しか
し、一般に、この制御弁の駆動周波数を低く設定した場
合、制御弁は通常変調制御を受けるため微振動し、これ
によって吸気（バイパスエア）の脈動が起こり、この脈
動によって吸入空気量を検出するエアフローセンサに影
響を与えて、アイドル運転時等の吸入空気量が少ないと
きはその影響が大きくなって正確な吸入空気量が検出さ
れなくなり、その結果、空燃比が変動しアイドル運転時
等で燃焼安定性が悪化するなどの不具合が生じる。また
、上記駆動周波数を高く設定した場合、制御弁は変調制
御による微振動はなくなるが、より高速で開閉駆動され
ることになってその慣性等によって追従し得なくなり、
実際には制御弁はデユーティ値に対応したほぼ一定の開
度を保つようになってしまい制御弁が固着し易くなると
いった不具合が生じる。したがって、上記制御弁の駆動
周波数はあまり高過ぎても低過ぎても不具合を発生する
ことになり、その設定領域としては、はぼこの制御弁自
体の共振周波数域と重複した領域となり、結果的に、こ
の共振周波数域の高い方と低い方の間の領域が適したと
ころとなる。ところが、上記のようにこの共振周波数域
は制御弁の駆動デユーティが大きくなる程高くなってい
るため、制御弁の駆動周波数を一定の駆動周波数でもっ
て上記設定領域に設定しようとする場合、制御弁等のば
らつきなどを考慮すると制御弁自体の共振周波数域にか
からないように設定することは非常に困難なものとなる
。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、吸気通路のスロットル弁をバイ
パスしてエンジンに供給されるバイパスエア流量を調整
する制御弁をデユーティ制御する場合に、この制御弁の
固着やアイドル安定性の悪化等を防止しつつ、制御弁の
全駆動デニーティ領域で制御弁自体の共振を防止するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために請求項（１）の発明では制御
弁の駆動周波数をこの制御弁自体の共振周波数域に入ら
ないように制御弁の駆動デユーティに応じて変更するよ
うにしている。

具体的に、請求項（１）の発明で講じた解決手段は、第
１図に示すように、吸気通路１０のスロットル弁１２を
バイパスしてエンジン１にバイパスエアを供給するバイ
パス通路１５と、このバイパス通路１５を流通するバイ
パスエアの流量を調整するデユーティ駆動タイプの制御
弁１６と、エンジンの運転状態に応じてエンジンに供給
されるバイパスエア流量が所定量になるように上記制御
弁１６を所定の駆動周波数でデユーティ制御する制御手
段４０とを備えたエンジンの吸入空気量制御装置を前提
とする。そして、上記制御手段４０による制御弁１６の
駆動周波数をこの制御弁１６自体の共振周波数域に入ら
ないように制御弁１６の駆動デユーティに応じて変更す
る周波数変更手段４１を備える構成としている。

また、請求項（２）の発明では、吸気通路１０のスロッ
トル弁１２をバイパスしてエンジン１にバイパスエアを
供給するバイパス通路１５と、このバイパス通路１５を
流通するバイパスエアの流量を調整するデユーティ駆動
タイプの制御弁１６と、エンジンの運転状態に応じてエ
ンジンに供給されるバイパスエア流量が所定量になるよ
うに上記制御弁１６をこの制御弁１６自体の共振周波数
とずらして設定された一定の駆動周波数でデユーティ制
御する制御手段４０とを備える構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）の発明では、制御弁１
６がデユーティ制御される場合、その駆動周波数は周波
数変更手段４１によって、制御弁１６自体の共振周波数
域に入らないように制御弁１６の駆動デユーティに応じ
て変更されるため、上記制御弁１６はその共振周波数域
に入ることなく最適な駆動周波数によってデユーティ駆
動されることになり、制御弁１６の固着やアイドル安定
性の悪化等が防止されつつ、制御弁１６の全駆動デユー
ティ領域で制御弁１６自体の共振が防止される。

また、請求項（２の発明では、制御弁１６のばらつきが
少なく、また、制御弁１６自体の共振周波数域が制御弁
１６の駆動デユーティに応じてあまり大きく変化しない
ものに適用することによって、制御弁１６をデユーティ
制御する場合、その駆動周波数は制御弁１６自体の共振
周波数とずらして最適なところに設定された一定の駆動
周波数とする簡単な構成にすることができて、上記請求
項（１）と同様に、制御弁１６の固着やアイドル安定性
の悪化等が防止されつつ、制御弁１６の全駆動デユーテ
ィ領域で制御弁１６自体の共振が防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例に係る吸入空気量制御装置を備
えたエンジンを示す。同図において、１はエンジンで、
このエンジン１は、シリンダ２を形成するシリンダブロ
ック３と、このシリンダブロック３の上面に接合された
シリンダヘッド４と、シリンダ２内を往復動するピスト
ン５とを有し、上記シリンダ２内にはシリンダヘッド４
の下面及びピストン５の頂面で区画される燃焼室６が形
成されている。この燃焼室６に臨ませて点火プラグ７が
設けられている。８は点火用の二次電圧を発生させる点
火コイル、９はエンジンの出力軸に駆動連結され且つ上
記点火プラグ７及び点火コイル８に接続されたディスト
リビュータであって、点火コイル８からの二次電圧を燃
焼行程となる気筒の点火プラグ７に配電するものである
。

上記燃焼室６には吸気通路１０が接続され、その燃焼室
６への開口部には吸気弁１１が設けられ、所定のタイミ
ングでもって燃焼室６に吸気を導入するようにしている
。この吸気通路１０には上流から順に吸入空気量を調節
するためのスロットル弁１２、吸気脈動の吸収等を行う
ためのサージタンク１３及び燃料を噴射供給するインジ
ェクタ１４が配設されている。さらに、上記吸気通路１
０には、スロットル弁１２をバイパスするバイパス通路
１５が設けられ、このバイパス通路１５の途中には、バ
イパス通路１５を流通するバイパスエア流量を調整する
制御弁１６が配置されている。

この制御弁１６はデユーティ駆動タイプの電磁弁からな
り、要求されるバイパスエア流量に応じたデユーティ制
御が行われてバイパスエア流量を調整することでエンジ
ン１への吸入空気量が馬整され、アイドル運転時ではエ
ンジン回転数のフィードバック制御が行われる。

また、上記燃焼室６には排気通路１７が接続されその燃
焼室への開口部には排気弁１８が設けられ、所定のタイ
ミングでもって燃焼室６から排気を排出するようにして
いる。この排気通路１７には、排気浄化用のキャタリス
ト１９が設けられている。

上記点火コイル８、インジェクタ１４及び制御弁１６は
ＣＰＵを内蔵したコントロールユニット５０によってそ
の作動が制御される。

更に、第２図において、３０はスロットル弁１２上流側
で吸気温度を検出する吸気温センナ、３１は吸入空気量
を検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ、３２は
スロットル弁１２の全開時にＯＮ信号を出力するアイド
ルスイッチ、３３はスロットル弁１２の開度を検出する
スロットルポジションセンサ、３４はシリンダブロック
３におけるウォータジャケット３ａ内部のエンジン冷却
水温度を検出する水温センサ、３５は排気通路１７のキ
ャタリスト１９上流側に配置され排気中の酸素濃度を検
出する０２センサ、３６はクランク角の検出によりエン
ジン回転数を検出する回転数センサである。

そして、上記各センサ及びスイッチ類３０〜３６の出力
信号は上記コントロールユニット５ｏに入力されている
。

次に、上記コントロールユニット５ｏによる制御弁１６
のデユーティ制御について第３図のフロチャートに基づ
いて説明する。同図において、スタート後、ステップｓ
１で各センサ類がらの出力信号を読込み、そのときの運
転状態を検出する。

そして、ステップＳ２でアイドル運転時にエンジン回転
数のフィードバック制御をするための目標回転数Ｎ。を
エンジン冷却水温ｔｈＷに基づいて求める。更に、ステ
ップＳ３で上記目標回転数Ｎ。

に応じた基本空気量ｇｂａｓｅをエンジン冷却水温ｔｈ
Ｖに基づいて求めるとともに、オフアイドル運転時の運
転状態に応じた基本空気量ｇｂａｓｅを求める。

次に、ステップＳ４ではエアコン用コンプレッサ等の外
部負荷に対する補正のための負荷補正量ｇ１を算出する
。そして、ステップＳ５でエンジン回転数のフィードバ
ック条件が成立しているか否かを判定する。この場合、
エンジン回転数のフィードバック制御はアイドル運転時
に実行されるので、アイドル運転時であり、且つエンジ
ン暖機時等でなく水温が所定値以上の場合にフィードバ
ック条件成立とするものである。ここで、フィードバッ
ク条件が成立したＹＥＳのときは、ステップＳ６に進み
、上記ステップＳ２で求めた目標回転数Ｎ。からそのと
きのエンジン回転数Ｎｅを減じた回転偏差Ｎ０−Ｎｅが
正の値であるか否かを判定する。ここで、この回転偏差
Ｎ。−Ｎｅが正の値であるＹＥＳのときはステップＳ７
に進み、この回転偏差に応じたフィードバック補正量の
偏差ｇＪをマツプから求め、このｇｌを前回のフィード
バック補正量ｇｆｂに加算して今回のフィードバック補
正量ｇｆｂとしてステップＳＩＧへ進む。一方、ステッ
プＳ６で回転偏差Ｎ。−Ｎｅが正の値でないＮ。

のときはステップＳ８に進み、この回転偏差に応じたフ
ィードバック補正量の偏差ｇ１をマツプから求め、この
ｇｌを前回のフィードバック補正量ｇｆｂから減算して
今回のフィードバック補正Ｊｌ　ｇ　ｆ　ｂとしてステ
ップ５ｌ１１へ進む。また、上記ステップＳ５でフィー
ドバック条件が成立していないＮＯのときは、ステップ
Ｓ９へ進みフィードバック補正量ｇｆｂを零にセットし
てステップＳ１０へ進む。ステップＳＩＯでは上記で求
めた基本空気量ｇｂａｓｅ　ｓ負荷補正量ｇ１及びフィ
ードバック補正量ｇｆｂを各々加算して総空気質量流量
ｇｔｏｔａｌを求める。そして、ステップＳＩ＋でこの
総空気質量流量ｇｔｏｔａｌを体積流量ｑｔｏｔ　１に
変換すべく　、ｇｔｏｔａｌをそのときの空気密度γで
除してｑｔｏｔａｌとする。次にステップＳ１２では上
記総空気量ｑｔｏｔａｌがらスロットル弁１２を通過し
てエンジンに供給されるメイン空気量ｑａｌａｉｎを減
算したものを、バイパス通路１５を介してエンジンに供
給されるバイパスエア流量ｑｉＳＣとして求める。そし
て、ステップ５１３では、後述のステップＳＩ５で制御
弁１６の駆動デユーティを求めるときの補正係数として
の制御弁１６のコイル温度補正係数ｃｔｈνをエンジン
冷却水温ｔｈｖに基づいて求める。同様にステップｓ１
４では、バッテリの電圧補正係数ｃｂａｔをエンジン冷
却水温ｔｈνに基づいて求める。そして、ステップ５１
５では上記ステップＳνで求めたバイパスエア流量ｑｉ
ｓｃがら第４図に示す制御弁１６の出力特性（バイパス
エア流量に対するデユーティ特性）に基づいて駆動デユ
ーティを求め、これに上記コイル温度補正係数ｃｔｈｖ
及び電圧補正係数ｃｂａｔを乗算して制御弁１６の駆動
デユーティｄｕｔｙを算出する。次にステップＳＩ６で
上記駆動デユーティに基づいて予め設定された第７図に
示す駆動周波数の特性図から制御弁１６の駆動周波数Ｋ
ｒＦ］？ＥＱを算出する。更に、ステップＳ１７では、
この駆動周波数ＫＩＦＲＥＱを駆動周期ｔｃｙｃｌｅに
変換するべく、このｔｃｙｃｌｅを上記ＫＩＦＲＥＱの
逆数として求める。そして、ステ・ツブＳ、ｇで制御弁
１６の駆動時間ｔｏｎを上記駆動デユーティｄｕｔＹに
駆動周期ｔｃｙｃｌｅを乗算して求める。最後にステッ
プＳ１９で上記駆動周期ｔｃｙｃｌｅ、駆動時間ｔｏｎ
を制御弁１６の駆動信号として出力し終了する。この場
合、上記ｔｃｙｃ＋ｅは第５図に示すカウンター１０１
に入力され、ｔｏｎは比較データセ・ソト器１０２に入
力される。このカウンター１０１は零からカウントセッ
ト値ｔｃｙｅｌｅまでのカウントを繰り返すものであり
、また、比較データセ・ソト器１０２は駆動時間ｔｏｎ
を設定する記憶器である。

そして、上記カウンター１０１からの出力と比較データ
セット器１０２からの出力とが比較器１０３に入力され
る。そして、これら２つの出力の大小をこの比較器１０
３によって比較し、第６図に示すように、比較データセ
ット器１０２からの出力が大のときに上記比較器１０３
から制御弁１６にＯＮ信号が出力される。

以上のフローにおいて、全ステップにより、エンジンの
運転状態に応じてエンジンに供給されるバイパスエア流
量が所定量になるように制御弁１６を所定の駆動周波数
でデユーティ制御する制御手段４０を構成し、ステップ
Ｓ＋７により、上記制御手段４０による制御弁１６の駆
動周波数をこの制御弁１６自体の共振周波数域に入らな
いように制御弁１６の駆動デユーティに応じて変更する
周波数変更手段４１を構成している。

したがって、上記実施例においては、エンジン運転状態
に応じたバイパスエア流量が求められ、これに基づいて
制御弁１６の駆動デユーティが求められてデユーティ駆
動される制御弁１６のデユーティ制御が行われる。この
とき、この制御弁１６の駆動周波数は予め設定された特
性図に基づいて算出され、制御弁自体の共振周波数域に
入らないように駆動デユーティに応じて変更されるもの
となっている。このため、上記制御弁１６のデユーティ
制御においては、制御弁１６はその共振周波数域に入る
ことのない最適な駆動周波数によってデユーティ駆動さ
れるようになっており、制御弁の固着やアイドル安定性
の悪化等を防止しつつ、その全駆動デユーティ領域で制
御弁自体の共振を防止することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明のエンジンの
吸入空気量制御装置によれば、エンジン運転状態に応じ
てエンジンに供給されるバイパスエア流量を調整するた
めに制御弁をデユーティ制御する場合、上記制御弁の駆
動周波数はその共振周波数域に入らないように駆動デユ
ーティに応じて変更されるため、上記制御弁は常に最適
な駆動周波数でデユーティ駆動され、制御弁の固着やア
イドル安定性の悪化等を防止しつつ、その全駆動デユー
ティ領域で制御弁自体の共振を防止することができる。

特に、請求項（２）の発明のエンジンの吸入空気量制御
装置では、制御弁のばらつきが少なく、また、制御弁自
体の共振周波数域が駆動デユーティに応じてあまり大き
く変化しないものに適用することによって、上記制御弁
をデユーティ制御する場合、その駆動周波数は制御弁自
体の共振周波数とずらして最適なところに設定された一
定の駆動周波数とする簡単な構成にすることができ、上
記請求項（１）と同様に、制御弁の固着やアイドル安定
性の悪化等を防止しつつ、制御弁の全駆動デユーティ領
域で制御弁自体の共振を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概略図である。第２図〜第
６図は本発明の実施例を示し、第２図はその全体概略構
成図、第３図はコントロールユニットによる制御弁の作
動制御を示すフローチャート図、第４図は制御弁の出力
特性を示す特性図、第５図は制御弁の駆動周期と駆動時
間との出力信号の処理装置の構成図、第６図はその出力
信号のタイムチャート図である。第７図は制御弁自体の
共振周波数域を示す特性図である。 １−・・エンジン １０・・・吸気通路 １２・・・スロットル弁 １５・・・バイパス通路 １６・・・制御弁 ３１・・・エアフローセンサ ４０・・・制御手段 ４１・・・周波数変更手段 ５０・・・コントロールユニツ ト ト・−エンジン １０・・吸気通路 １２・・スロットル弁 １５・・・バイパス通路 １６・・・制御弁 ３１・・・エアフローセンサ ４０・・・制御手段 ４１・・・周波数変更手段 ５０・・・コントロールユニット （バイパス通路： 第４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路のスロットル弁をバイパスしてエンジン
   にバイパスエアを供給するバイパス通路と、このバイパ
   ス通路を流通するバイパスエアの流量を調整するデュー
   ティ駆動タイプの制御弁と、エンジンの運転状態に応じ
   てエンジンに供給されるバイパスエア流量が所定量にな
   るように上記制御弁を所定の駆動周波数でデューティ制
   御する制御手段とを備えたエンジンの吸入空気量制御装
   置において、 上記制御手段による制御弁の駆動周波数をこの制御弁自
   体の共振周波数域に入らないように制御弁の駆動デュー
   ティに応じて変更する周波数変更手段を備えたことを特
   徴とするエンジンの吸入空気量制御装置。
2. （２）吸気通路のスロットル弁をバイパスしてエンジン
   にバイパスエアを供給するバイパス通路と、このバイパ
   ス通路を流通するバイパスエアの流量を調整するデュー
   ティ駆動タイプの制御弁と、エンジンの運転状態に応じ
   てエンジンに供給されるバイパスエア流量が所定量にな
   るように上記制御弁をこの制御弁自体の共振周波数とず
   らして設定された一定の駆動周波数でデューティ制御す
   る制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの吸入
   空気量制御装置。