JPH0515909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃エンジンのアイドル回転数制御
方法に関するものであり、特に、エンジン回転数
が高回転から急降下した場合に、内燃エンジンの
吸気通路に設けられたスロツトル弁の上流と下流
とを連通するバイパス通路に設けた制御弁によ
り、内燃エンジンの吸入空気量を制御して、エン
ジン回転数が滑らかに、フイードバツク制御（ク
ローズドループ制御）モードの目標アイドル回転
数に移行するようにした内燃エンジンの吸入空気
量制御方法に関するものである。

（従来の技術） 従来から、内燃エンジンの吸気通路に設けられ
たスロツトル弁をほぼ全閉状態にして運転を持続
させる、いわゆるアイドル運転時または低負荷時
には、スロツトル弁の上流と下流とを連通するバ
イパス通路に設けた制御弁により内燃エンジンの
吸入空気量を制御して、内燃エンジンのアイドル
回転数制御を行なつている。

なお、電子制御燃料噴射方式の内燃エンジンで
も、吸入空気量が増加すると、これに伴なつて燃
料の噴射量も増加し、この結果、混合気が増量さ
れることは一般によく知られている。

ところで、この制御弁の開度は、スロツトル弁
がほぼ全閉状態であつて、かつエンジン回転数が
予定のアイドル回転数領域にある時には、クロー
ズドループ制御されている。

すなわち、制御弁の開度を比例的に制御するソ
レノイドに供給する励磁電流は、基本的には、次
の第１式によつて得られる、ソレノイド電流指令
値Ｉ cmdに基づいて決定されている。

Ｉ cmd＝Ｉ fb(n) …（第１式） ただし、 Ｉ Fb(n)…目標アイドル回転数Nrefと、実際
のエンジン回転数Neとの偏差に基づいて、比例
（Ｐ項）、積分（Ｉ項）、、微分（Ｄ項）制御を行な
う為のPIDフイードバツク制御項。ｎは、TDC
パルスが出力される毎に、１ずつ繰り上がる。

また、前記制御弁の開度は、スロツトル弁が開
状態のとき、あるいはエンジン回転数が予定のア
イドル回転数領域にないときには、オープンルー
プ制御される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有
していた。

例えば、スロツトル弁を開方向に制御してエン
ジン回転数を高回転とした後、スロツトル弁をほ
ぼ全閉状態にし、かつ内燃エンジンを無負荷状態
（ニユートラルレンジまたはクラツチを踏み込ん
だ状態）にすると、エンジン回転数は急速に低下
する状態となる。

そして、エンジン回転数が、予定のアイドル回
転数領域に入ると、前記したように、制御弁の開
度制御は、オープンループ制御状態からエンジン
回転数を目標アイドル回転数に近づけるようにフ
イードバツク制御状態に移行する。

しかし、制御弁開度を所定角度に設定しても、
該角度に応じた量の混合気が実際にシリンダ内に
供給されるまで若干の応答遅れがあり、また前述
したような無負荷状態では、エンジン回転数の降
下傾向が非常に急峻である為に、エンジン回転数
は、一日目標アイドル回転数以下に低下してしま
い、その後に、フイードバツグ制御により目標ア
イドル回転数に安定するという状態が生じた。

また、高出力を得るために、当該エンジンのス
ロツトル弁とシリンダとの間にチヤンバが設けら
れている場合には、前記応答遅れが大きくなるの
で、前述した、エンジン回転数の落込みの傾向が
強くなる。

本発明は、前述の問題点を解決するためになさ
れたものである。

（問題点を解決するための手段および作用） 前述の問題点を解決するために、本発明は、エ
ンジン回転数が減速状態にあり、かつアイドル回
転数よりも高い所定回転数を下回つたときに該減
速度、当該エンジンに対する外部負荷の接続状
態、およびエンジン冷却水温度に応じて、制御弁
指令値を算出してエンジン回転数をオープンルー
プ制御するという手段を講じ、エンジン回転数の
下降が急激になるほど制御弁指令値を増加させ
て、エンジン回転数を滑らかにアイドル回転数に
移行させるようにした点に特徴がある。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明
する。

第３図は、本発明の方法が適用された内燃エン
ジンのアイドル回転数制御装置の概略構成図であ
る。この第３図は、高出力を得るために、スロツ
トル弁３２と噴射ノズル３４との間にチヤンバ３
９が設けられた内燃エンジンに適用された、内燃
エンジンのアイドル回転数制御装置の一例を示し
ている。

同図において、スロツトル弁３２がほぼ全閉状
態となるアイドル運転時の、インテークマニホー
ルド３３における吸入空気量は、前記スロツトル
弁３２の上流と下流とを連通するバイパス通路３
１に設けられた制御弁３０により制御される。こ
の制御弁３０は、ソレノイド１６に流れる電流に
応じてその開度が決定される。

噴射ノズル３４からの燃料噴射量は、既知の手
段により、インテークマニホールド３３における
吸入空気量に応じて決定されている。シリンダ３
５内のピストン３８は、往復運動を繰り返して、
クランク軸３６に回転力を与える。

また、TDCセンサ５は、各シリンダのピスト
ンが上死点前90度に達したときに、パルスを発生
する。換言すれば、前記TDCセンサ５は、クラ
ンク軸３６が２回転するごとに、気筒数と同じ数
のパルス（以下、TDCパルスという）を出力し、
これを電子制御装置４０へ供給する。

スロツトル開度センサ４は、スロツトル開度を
検出し、これに応じたスロツトル開度信号をデジ
タル信号として電子制御装置４０へ供給する。

エンジン冷却水温度検知センサ２１は、エンジ
ン冷却水温度を検知し、これを電子制御装置４０
へ供給する。

エアコン用コンプレツサ２３は、電磁クラツチ
２２を介して前記クランク軸３６に直結されてい
る。前記エアコン用コンプレツサ２３は、エアコ
ンの吹出し口の温度、あるいは当該自動車内温度
を検知するセンサ（図示せず）を備えていて、該
センサは、前記温度信号を電子制御装置４０へ供
給する。

前記電磁クラツチ２２は、電子制御装置４０に
より、前記温度に応じて、オン／オフ制御され
る。

第４図は、第３図の電子制御装置４０の内部構
成の一具体例を示すブロツク図である。図におい
て、第３図と同一の符号は、同一または同等物を
あらわしている。

電子制御装置４０は、中央演算装置（CPU）
５０、記憶装置（メモリ）５１および入出力処理
回路（インターフエース）５２からなるマイクロ
コンピユータ５３、該マイクロコンピユータ５３
の指令（ソレノイド電流指令値Ｉ cmd）に応じ
てソレノイド１６に流れる電流を制御する制御弁
駆動回路５４、および電磁クラツチ駆動回路２５
から構成されている。

前記電磁クラツチ駆動回路２５は、エアコン用
コンプレツサ２３に備えられたセンサにより検知
される温度に応じて、電磁クラツチ２２のオン／
オフ信号を出力する。

制御弁駆動回路５４は、前記Ｉ cmdに応じて
ソレノイド１６に流れる電流を制御するための制
御信号を出力する。この結果、制御弁３０（第２
図）の開度は前記Ｉ cmdに応じて制御され、ひ
いてはアイドル回転数も、Ｉ cmdに応じて制御
されることになる。

つぎに、本発明の制御方法を説明する。

第１図は、本発明の一実施例の動作を説明する
フローチヤートである。同図のフローチヤートの
動作は、TDCパルスによる割込みによりスター
トする。

第１図において、ステツプＳ１では、当該エン
ジンが始動中であるか否かが判別される。始動中
でないという判定は、例えば、スタータスイツチ
がオフで、エンジン回転数がアイドル目標回転数
の約１／２に達したという条件に基づいて行なう
ことができる。

つぎに、ステツプＳ２において、当該自動車の
自動変速装置がＤレンジ（ドライブレンジ）に投
入されているか否かが判別され、投入されていれ
ば当該プログラムはステツプＳ８へ、投入されて
いなければステツプＳ３へ移行する。

なお、当該自動車が自動変速装置を備えていな
い場合は、ステツプＳ１から直接ステツプＳ３へ
移行する。

ステツプＳ８においては、車速V₁スイツチが
投入されているか否か―換言すれば、当該自動車
の車速がある一定速度（例えば、15Km／ｈ）を超
えているか否かが判別される。車速V₁スイツチ
が投入されていれば、当該プログラムはステツプ
Ｓ９へ移行し、投入されていなければ、ステツプ
Ｓ３へ移行する。

ステツプＳ３においては、エンジン回転数Ne
の逆数（周期）、すなわち、TDCセンサ５（第３
図）より出力されるTDCパルスの出力間隔時間
（Me）と、電子制御装置４０内のメモリに記憶さ
れたアイドル判別回転数Naの逆数Maとが比較さ
れる。前記アイドル判別回転数Naは、アイドル
目標回転数Nrefよりも若干大きく設定された値
である。

前記MeがMaよりも大きければ―すなわち、
エンジン回転数Neがアイドル判別回転数Naより
も低ければ、当該処理は、ステツプＳ４へ移行す
る。Meが、Maと等しいか、あるいはMaより小
さければ、プログラムは前記ステツプＳ９へ移行
する。

ステツプＳ４においては、スロツトル弁３２の
開度θthが、スロツトル弁がほぼ全閉であると定
義される角度θidlhよりも小さいか否かが判定さ
れる。θthがθidlhよりも小さければ、―すなわ
ち、スロツトル弁３２がほぼ成閉状態であれば、
プログラムはステツプＳ５へ移行し、全閉でなけ
れば、前記ステツプＳ９へ移行する。

前記ステツプＳ２ないしＳ４およびＳ８は、当
該エンジンが始動完了後、アイドリング状態とな
つてから、スロツトル弁が開き、発進、加速、ク
ルージング、もしくは減速、またはアイドリング
状態を継続しているかを判別するためのステツプ
である。

前記ステツプＳ２ないしＳ４およびＳ８によ
り、当該エンジンがアイドル運転状態であると判
定されると、ステツプＳ５において、電子制御装
置４０（第２図）はクローズドループモードとな
り、後述するIcmdを算出する際の基本値となる Ｉ fb(n)が算出される。このステツプＳ５におけ
る動作は、第６図によつて後述する。

本発明の一実施例において、リニアソレノイド
１６の電流指令値Ｉ cmdは、電子制御装置４０
がオープンループモードであるが、クローズドル
ープモードであるかにかかわらず、TDCパルス
が出力される毎に、次式により算出される。

Ｉ cmd＝（Ｉ fb(n)＋Ie＋Ips＋Iat＋Iac）×Kpad…
（第２式） なお、前記第１式中のIeは、バツテリに接続さ
れる電気負荷の大小に応じて決定される電気負荷
補正値、Ｉ psはパワーステアリングのスイツチ
が投入されているか否かに応じて決定されるパワ
ーステアリング補正値、Ｉ atは自動変速装置が
Ｄレンジに投入されているか否かに応じて決定さ
れるＤレンジ補正値、Ｉ acはエアコンのスイ
ツチが投入されているか否かに応じて決定される
エアコン補正値、そしてＫ padは、大気圧に応
じて決定される大気圧補正値である。また、符号
ｎは、TDCパルスが出力される毎に１ずつ繰り
上がる。

前述したように、クローズドループモードにお
いては、第１式のＩ fb(n)は、ステツプＳ５によ
り算出され、オープンループモードにおいては、
後述するステツプＳ１０において定義される。

つぎに、前記ステツプＳ５に示されたクローズ
ドループモードにおけるＩ fb（ｎ）の算出の一
手法を、第６図のフローチヤートを用いて説明す
る。

まず、ステツプＳ２１においては、TDCセン
サ５から出力されるTDCパルスの出力間隔時間
Me(n)、すなわちエンジン回転数の逆数が読込ま
れる。

ステツプＳ２２においては、読込まれたMe(n)
と、目標回転数Ｎ refの逆数またはそれに相当
する量Mrefとの偏差ΔMefが算出される。

ステツプＳ２３においては、前記Me(n)、およ
び該Me(n)と同一シリンダにおける、前回計測値
Me〔当該エンジンが６気筒エンジンの場合では
Me（ｎ−６）〕の差―すなわち、周期の変化率
ΔMeが算出される。

ステツプＳ２４においては、前記ΔMeおよび
ΔMef、ならびにあらかじめ設定された制御ゲイ
ン（積分項制御ゲインKim、比例項制御ゲイン
Kpm、および微分項制御ゲインKdm）を用い
て、積分項Ii、比例項Ip、および微分項Idが、そ
れぞれ図中に示す演算式にしたがつて算出され
る。

ステツプＳ２５においては、Iai(n)が、Iai（ｎ
−１）に前記積分項Iiを加算した値として定義さ
れる。

そして、ステツプＳ２６において、ステツプＳ
２５で算出されたIai(n)に、ステツプＳ２４で算
出されたIpおよびIdがそれぞれ加算され、Ifb(n)
として定義される。

再び第１図に戻り、つぎに、ステツプＳ６にお
いて、その時のエンジン冷却水温度に応じて暖機
信号Itwを検索する。なお、暖機信号Itwは、ス
テツプＳ９に関して後述する。この検索は、当該
エンジンが暖機完了している場合には行なわれな
い。

つぎにステツプＳ７において、例えば、後記す
る第３式により定義される学習値Ixref(n)が算出
される。

Ixref(n)＝Iai(n)×Ccrr／ｍ ＋Ixref（ｎ−１）×（ｍ−Ccrr）／ｍ
…（第３式） 上式において、ｍおよびCxrrは任意に設定さ
れる正の整数であり、それらは、ｍ＞Ccrrとな
るように設定されている。

なお、このステツプＳ７における学習値の算出
は当該内燃エンジンに負荷が接続されていない場
合、あるいは接続される負荷が極めて軽い場合で
あつて、暖機が完了した後に行なわれる。前記学
習値は、当該内燃エンジンに負荷が接続されてい
ない場合、あるいは接続される負荷が極めて軽い
場合であつて、エンジンの回転が安定した場合に
おけるソレノイド１６の制御信号である。

当該処理が、前記ステツプＳ３，Ｓ４またはＳ
８からステツプＳ９に移行した場合には、電子制
御装置４０は、オープンループモードとなり、ク
ローズドループモードで算出された学習値Ixref、
すなわちステツプＳ７で算出された学習値Ixref、
および当該エンジンが暖機完了前であれば、エン
ジン冷却水温度Twに応じて暖機信号（補正値）
Itwが検索され、読出される。前記暖機信号Itw
は、暖機完了前において、前記学習値Ixrefに加
算される値であり、エンジン冷却水温度に応じ
て、該学習値Ixrefを補正するための数値である。

そして、ステツプＳ１０において、学習値
Ixrefと暖機信号Itwとの和が、Ifb(n)として定義
される。その後、当該処理は、ステツプＳ１１へ
移行する。

ステツプＳ１１の処理内容の詳細を、第２図に
示す。

第２図のステツプＳ３１において、前回この処
理工程を経たときに計測されたTDCパルスの出
力間隔時間Meが、アイドル判別回転数Naの逆数
Ma以下で、今回計測されたMeがMaを超えたか
否かが判別される。換言すれば、エンジン回転数
Neがアイドル判別回転数Naよりも下回つたか否
かが判別される。

エンジン回転数Neがアイドル判別回転数Naよ
りも下回れば、ステツプＳ３２において、エアコ
ン用の電磁クラツチ２２のオン／オフおよびエン
ジン冷却水温度Twに応じて、補正項Kisaが検索
される。

前記補正項Kisaは、エンジン冷却水温度Twの
関数であり、また、前記電磁クラツチ２２（第３
図）がオフ状態（離脱状態）であるかオン状態
（係合状態）であるかに応じて、各々第５図の曲
線Kisa0およびKisa1に示されるように、２種類
のテーブル内に設定されている。

補正項Kisaが検索された後は、ステツプＳ３
３において、その検出された補正項Kisaと、
TDCパルスの出力間隔時間Meの変化量ΔMeと
の積が、Isaとして定義される。変化量ΔMeは、
前回のこの処理工程において検出されたTDCパ
ルスの出力間隔時間Meと、今回のこの処理工程
において検出されたTDCパルスの出力間隔時間
Meとの差であり、当該エンジン回転数の減速度
があらわす。

したがつて、エンジン回転数の減速度が大きけ
れば、算出されるIsaの値も大きくなる。

つぎに、ステツプＳ３４において、前記Isaが、
固定値Isalmよりも大きいか否かが判別される。

そして、Isaが固定値Isalmよりも大きい場合に
のみ、ステツプＳ３５においてIsaとしてIsalmが
設定される。

前記ステツプＳ３１において、前回MeがMa
以下で、今回MeがMa以上であることが判別さ
れなかつたとき、すなわち、例えば一旦ステツプ
Ｓ３３あるいはステツプＳ３５においてIsaが設
定された後は、ステツプＳ３６において、前回算
出されたIsa、すなわちIsa（ｎ−１）から固定値
ΔIsaが減算されて、今回のIsa、すなわちIsa(n)が
定義される。

再び第１図に戻り、つぎにステツプＳ１２にお
いて、ステツプＳ１１で算出されたIsaが、前記
学習値Ixrefと暖機信号Itwとの和よりも大きいか
否かが判別される。当該エンジンが暖機完了して
いる場合には、Isaは学習値Ixrefと比較される。

そして、IsaがIxrefとItwとの和よりも大きい
場合には、ステツプＳ１３において、Ifb(n)がIsa
と定義される。

Ifb(n)がIsaに定義された場合には、エンジン回
転数はオープンループ制御されることになる。

そして、ステツプＳ１４においてIcmdが第２
式より算出され、ステツプＳ１５において、
Icmdで、バイパス通路３１の制御弁ソレノイド
１６が制御される。

ステツプＳ１２において、IsaがIxrefとItwと
の和よりも小さい場合には、当該処理はステツプ
Ｓ１２から直接ステツプＳ１４に移行する。

さて、第５図に関する説明においては、エンジ
ン冷却水温度Twに応じて設定され、Isaを算出
するために検索されるKisaのテーブルは、エア
コンの電磁クラツチ２２がオンの場合およびオフ
の場合の２種類だけであるものとしたが、本発明
は特にこれのみに限定されるものではなく、当該
エンジンに接続される外部負荷の状態に応じて、
さらに多くの種類設定されても良い。

また、体記Isaは、エンジン回転数Neが予定の
回転数Naを下回つたときに算出され、その後は、
TDCパルスが発生する毎に、Isaから固定値ΔIsa
が減算されるものとして説明したが、前記固定値
ΔIsaの減算は、時間の経過と共に行なわれるよ
うにしても良い。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、つぎのような効果が達成される。すなわち、
当該エンジンの電子制御装置がいかなる運転モー
ドであつても、エンジンが減速状態にあり、かつ
エンジンの回転数がアイドル回転数よりも若干高
い値に設定されたエンジン回転数を下回つたとき
には、Icmdでバイパス通路の制御弁ソレノイド
１６を制御する前に、エンジン回転数の減速度、
ならびに当該エンジンに対する外部負荷の接続状
態およびエンジン冷却水温度に応じて、制御量
Isaを算出し、該制御量Isaが、安定したアイドル
運転時における制御量、すなわち、学習値Ixref
と暖機信号Itwとの和よりも大きいときに、該
IxrefとItwとの和あるいはIfbの代わりにIsaを用
いてIcmdを算出するようにしたので、当該エン
ジンの回転数の減速度が大きいときは、該減速度
に応じてIcmdを増大させることができる。これ
により、当該エンジンはエンジン回転数がアイド
ル回転数より大きく落込むことがなく、減速状態
から、アイドル運転状態にスムーズに移行するこ
とができる。

また外部負荷印加時は、外部負荷除去時に比較
して同一の空気量に対するエンジン回転数の上昇
が少ないが、本発明では、外部負荷の接続状態に
応じても制御弁指令値を変化させるようにしてい
るので、適正な指令値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作を説明するフ
ローチヤート、第２図は第１図に示されたステツ
プＳ１１の詳細を示すフローチヤート、第３図は
本発明の方法が適用されたアイドル回転数制御装
置の概略構成図、第４図は第３図の電子制御装置
の一具体例を示すブロツク図、第５図は補正項
Kisaとエンジン冷却水温度Twとの関係を示すグ
ラフ、第６図は第１図に示されたステツプＳ５の
処理動作の一例を示すフローチヤートである。 ４…スロツトル開度センサ、５…TDCセンサ、
１６…ソレノイド、２１…エンジン冷却水温度検
知センサ、２２…電磁クラツチ、２３…エアコン
用コンプレツサ、３０…制御弁、３１…バイパス
通路、３２…スロツトル弁、４０…電子制御装
置、５３…マイクロコンピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃エンジンのスロツトル弁の上流と下流と
   を連通するバイパス通路に設けられた制御弁を有
   し、該制御弁の開度を、エンジンがアイドリング
   時にはエンジン回転数が目標エンジン回転数に一
   致するようにフイードバツク制御し、エンジンが
   非アイドリング時にはオープンループ制御する内
   燃エンジンの吸入空気量制御方法において、 エンジン回転数の減速度を検出し、 エンジンに対する外部負荷の接続状態を検出
   し、 エンジンの冷却水温度を検出し、 エンジン減速時には、エンジン回転数が目標ア
   イドル回転数より高い所定回転数を越えた状態か
   ら、前記所定回転数を下回つた時点において、エ
   ンジン回転数の減速度、および前記外部負荷の接
   続状態、および前記エンジン冷却水温度に応じて
   制御弁指令値の初期値を算出し、 前記初期値を、漸減させることによつて制御弁
   指令値を算出し、前記制御弁指令値を用いて該制
   御弁の開度をオープンループ制御する内燃エンジ
   ンの吸入空気量制御方法。 ２ 前記制御弁は、前記算出される制御弁指令値
   が、アイドル運転時におけるフイードバツク制御
   による制御弁指令値よりも大きいときに、前記算
   出される制御弁指令値に基づいて制御されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃エ
   ンジンの吸入空気量制御方法。