JPH0541819B2

JPH0541819B2 -

Info

Publication number: JPH0541819B2
Application number: JP58127420A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Isobe; Teruo Fukuda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-07-13
Filing date: 1983-07-13
Publication date: 1993-06-24
Also published as: JPS6019937A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関の回転数制御方法に係り、特
にスロツトル弁を迂回して設けられた迂回路に流
れる空気量を制御することによつて機関回転数を
制御する内燃機関の回転数制御方法に関する。

近時の内燃機関では、底燃費化の観点から機関
を軽量化すると共にアイドル回転数を低く設定す
る傾向にある。このため、アイドリング時にハイ
ビームを点灯したり、電動フアンを駆動したりオ
ートマチツクトランスミツシヨンを備えた機関で
はシフトレバーを操作する等による僅かな負荷が
加わつても機関回転数の低下を招き、アイドリン
グ時の機関回転数が不安定になることがある。ま
た、経時変化によりスロツトル弁に付着物が付着
する場合にも機関回転数が徐々に低下して行きア
イドリング時の機関回転数が不安定になる。

このため、スロツトル弁を迂回するように迂回
路を設け、スロツトル弁全閉でかつ車速が所定値
（例えば、０〜2.5Km／ｈ）以下の時すなわち機関
アイドリング時に、この迂回路に流れる空気量を
制御して機関回転数を目標回転数にフイードバツ
ク制御する方法が知られている。この迂回路に
は、ステツプモータやソレノイドにより開度が制
御されて迂回路に流れる空気量を制御するアイド
ル回転数制御弁（ISCバルブ）が取付けられ、こ
のISCバルブの開度を制御することにより、機関
回転数が機関負荷やシフトポジヨン等に応じて定
められた目標回転数近傍にフイードバツク制御さ
れる。なお、フイードバツク制御を行なわないと
きは、ISCバルブは予め定められた開度に保持さ
れる。

また、始動性を向上させるために、上記のISC
バルブを使用し始動時にISCバルブを全開し、始
動後所定開度まで一定の割合で閉じるように制御
することが行なわれている。機関冷却水温が高い
場合の再始動時には、燃料の輝発性成分が多いた
め迂回路に流れる空気量を機関冷却水温が低い場
合より多くして機関回転数の安定化を図る必要が
あるが、冷却水温が高い場合の割合で空気量を減
少させると冷却水温の低い場合の機関回転数が高
くなり過ぎてアイドル回転まで降下するのに時間
がかかる、という問題が発生する。逆に、冷却水
温が低い場合の割合で空気量が減少させると、冷
却水温が高い場合に空気量が不足して始動後の回
転が不安定となり、最悪の場合機関ストールに至
ることがある。

本発明は上記問題を解消すべく成されもので、
機関冷却水温に応じた良好な始動性と始動後の機
関安定性を得ることができる内燃機関の回転数制
御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、機関始動
時に空気量を増加させ、機関始動後機関冷却水温
が高いほど小さくなる割合で、増加させた空気量
を目標空気量まで減少させるよう構成したもので
ある。

上記方法によれば、機関冷却水温が低いときに
は迂回路を流れる空気量の減少割合を大きくし、
機関冷却水温が高くなるに従つて空気量の減少割
合を小さくすることができる。すなわち、冷却水
温が低いとき、始動時の機関回転数は高いが、始
動後その機関回転性を比較的に速く降下させるこ
とができるので、結果的にアイドル回転までの降
下時間を短縮させることができる。また、冷却水
温が高いときは、空気量の急激な減少を押さえ空
気量の不足を防ぐことができるので、始動後の回
転に安定さをもたせることができる。

次に本発明が適用される内燃機関（エンジン）
の一例を第１図を参照して説明する。このエンジ
ンはオートマチツクトランスミツシヨンを備え、
マイクロコンピユータ等の電子制御回路によつて
制御されるもので、エアクリーナ（図示せず）の
下流側に吸入空気量を検出するエアフローメータ
２を備えている。エアフローメータ２は、ダング
チヤンバ内に回動可能に設けられたコンペンセー
シヨンプレート、コンペンセーシヨンプレートに
連結されたメジヤリングプレートおよびコンペン
セーシヨンプレートの開度を検出するポテンシヨ
メータ４を備えている。従つて、吸入空気量は、
電圧値としてポテンシヨメータから出力される吸
入空気量信号から求められる。また、エアフロー
メータ２の近傍には、吸入空気温を検出して吸気
温信号を出力する吸気温センサ６が設けられてい
る。

エアフローメータ２の下流側には、スロツトル
弁８が配置され、このスロツトル弁８にスロツト
ル全閉状態（アイドル位置）でオンするアイドル
スイツチ１０が取付けられ、スロツトル弁８の下
流側にサージタンク１２が設けられている。ま
た、スロツトル弁８を迂回しかつスロツトル弁上
流側とスロツトル弁下流側のサージタンク１２と
を連通するように迂回路１４が設けられている。
この迂回路１４には、ソレノイドの励磁電流を制
御することによつて開度が調節されるISCバルブ
１６が取付けられている。サージタンク１２は、
インテークマニホールド１８および吸入ポート２
２を介してエンジン２０の燃料室に連通されてい
る。そして、このインテークマニホールド１８内
に突出するよう各気筒毎に燃料噴射弁２４が取付
けられている。

エンジン２０の燃料室は、排気ポート２６およ
びエキゾーストマニホールド２８を介して三元触
媒を充填した触媒コンバータ（図示せず）に接続
されている。このエキゾーストマニホールド２８
には、排ガス中の残留酸素濃度を検出して空燃比
信号を出力するO₂センサ３０が取付けられてい
る。エンジンブロツク３２には、このブロツク３
２を貫通してウオータジヤケツト内に突出するよ
うエンジン冷却水温センサ３４が取付けられてい
る。この冷却水温センサ３４は、エンジン冷却水
温を検出して水温信号を出力する。

エンジン２０のシリンダヘツド３６を貫通して
燃料室内に突出するように各気筒毎に点火ブラグ
３８が取付けられている。この点火ブラグ３８
は、デイストリビユータ４０およびイグナイ４２
を介して、マイクロコンピユータ等で構成された
電子制御回路４４に接続されている。このデイス
トリビユータ４０内には、デイストリビユータシ
ヤフトに固定されたシグナルロータとデイストリ
ビユータハウジングに固定されたピツクアツプと
で各々構成された気筒判別センサ４６およびクラ
ンク角センサ４８が取付けられている。６気筒エ
ンジンの場合、気筒判別センサ４６は例えば
720°A毎に気筒判別信号を出力し、クランク角セ
ンサ４８は例えば30°CA毎にエンジン回転数信号
を出力する。

また、電子制御回路４４には、キースイツチ５
０、ニユートラルスタースイツチ５２、エアコン
スイツチ５４、車速センサ５６およびバツテリ５
８が接続されている。キースイツチ５０はエンジ
ン始動時にスタータ信号を出力し、ニユートラル
スタートスイツチ５２は変速機がニユートラル位
置にあるときのみニユートラル信号を出力し、エ
アコンスイツチ５４はエアコンデイシヨナのコン
プレツサ作動時にエアコン信号を出力する。ま
た、車速センサ５６はスピードメータケーブルに
固定されたマグネツトとリードスイツチや磁気応
素子とで構成され、スピードメータケーブルの回
転に応じて車速信号を出力する。

電子制御回路４４は第２図に示すように、中央
処理装置（CPU）６０、リード・オンリ・メモ
リ（ROM）６２、ランダム・アクセス・メモリ
（RAM）６４、バツクアツプラム（BU−RAM）
６６、入出力ポート６８、アナログデイジタル変
換器（ADC）７０およびこれらを接続するデー
タバスやコントロールバス等のバスを含んで構成
されている。入出力ポート６８には、車速信号、
気筒判別信号、エンジン回転数信号、アイドルス
イツチ１０からのスロツトル全閉信号、空燃比信
号、スタータ信号、ニユートラル信号およびエア
コン信号が入力される。また、入出力ポート６８
は、ISCバルブの開度を制御するためのISCバル
ブ制御信号、燃料噴射弁を開閉するための燃料噴
射信号、イグナイタをオンオフするための点火信
号を駆動回路に出力し、駆動回路はこれらの信号
に応じてISCバルブ、燃料噴射弁、イグナイタを
各々制御する。また、ADC７０には、吸入空気
量信号、吸気温信号、バツテリ電圧および水温信
号が入力され、ADCはCPUの指示に応じてこれ
らの信号を順次にデイジタル信号に変換する。
ROM６２には、エンジン冷却水温、吸気温、負
荷状態、シフトレバーのレンジ位置等に応じて定
められた目標回転数、負荷が加わつたときにフイ
ードフオワードを制御を行うための見込み量に対
するデータ、過渡時の空気量増量のためのデー
タ、機関回転数に応じたデユーテイ比の減衰量α
に関するデータおよびその他の制御プログラム等
が予め記憶されている。

次に上記のようなエンジンに本発明を適用した
場合の実施例について詳細に説明する。なお以下
では、ISCバルブをデユーテイ比制御する場合に
ついて説明する。

第３図は本発明に係るメインルーチンの途中を
示すものであり、ステツプ100においてエアコン
信号およびニユートラル信号等に基づいてエンジ
ン運転状態を判定し、この運転状態に応じた目標
回転数NFおよびこの運転状態に応じた見込み空
気量に対応する見込みデユーテイ比DeをRAMの
所定エリアに設定する。この見込みデユーテイ比
Deは、負荷が加わつたとき等にISCバルブをフイ
ードフオワード制御するためのものである。次の
ステツプ102では、例えば120°CA毎か否かを判定
することによりアイドルスピードコントロール
（ISC）タイミングになつたか否かを判断する。
ISCタイミングになつた場合には、ステツプ104
でエンジン回転数信号に基づいてエンジン回転数
の平均値を計算し、ステツプ106でフイード
バツク制御条件が成立しているか否かを判断す
る。このフイードバツク制御条件は、例えば、ス
ロツトル弁全閉かつ車速が所定値（例えば2.5
Kg／ｈ）以下かつエンジン冷却水温が所定値（例
えば、70℃以上）である。

フイードバツク制御条件が成立している場合に
は、ステツプ110でエンジン回転性の平均値を目
標回転数にフイードバツク制御するための基本デ
ユーテイ比Doを計算すると共に、負荷が加わつ
たときにフイードフオワード制御するための見込
みデユーテイ比Deを基本デユーテイ比Doに加算
して制御デエーテイ比Ｄを求める。

次のステツプ112では、学習制御条件が成立し
ているか否かを判断し、成立していればステツプ
114で学習制御を行なつた後、ステツプ116で制御
デユーテイ比Ｄを出力デユーテイ比Doutとして
レジスタにセツトする。この学習制御の例を示せ
ば次の通りである。その１つは、フイードバツク
制御後所定時間経過し、エンジン回転数を平均値
NEが目標回転数NF±所定値（例えば、25r.p.
m.）内に入つているときの出力デユーテイ比
DoutとBU−RAMに記憶している学習値との偏
差が所定値以上のときに学習値を徐々に増減させ
て学習値をDoutに近づける方法である。また他
の１つは、エンジン回転数の平均値と目標回
転数を常に比較し、その大小関係に基づいて学習
値をDoutに近づけるべく学習値を増減する方法
である。

また、ステツプ106でフイードバツク制御条件
が成立していないと判断されたときには、ステツ
プ108で制御デユーテイ比Ｄをフエードバツク制
御終了時のデユーテイ比または学習値の値に設定
してISCオープンループ制御を行い、ステツプ
116でこの制御デエーテイ比Ｄを出力デユーテイ
比Dnutをしてセツトする。

第４図は、ISCバルブを制御するための所定時
間（例えば、４ｍsec）毎に実施される割込みル
ーチンを示すものである。ステツプ118でISCバ
ルブのソレノイドを励磁するようISCバルブ制御
信号を出力し、ステツプ102で出力デユーテイ比
Doutからソレノイドを消磁するためのISCバルブ
オフ時刻を計算し、次のステツプ122でオフ時刻
をコンペアレジスタにセツトする。この結果、オ
フ時刻になるとISCバルブのソレノイドが消磁さ
れる。

以上説明したように、フイードバツク制御条件
が成立しているときはエンジン回転数の平均値が
目標回転数になるよう基本デユーテイ比Doが変
化され、見込みデユーテイ比Deがある場合には
見込みデユーテイ比が加算された値でICSバルブ
の開度が制御される。なお、オープンループ制御
時には、制御デユーテイ比Ｄが所定値になるた
め、ISCバルブ開度は一定にされる。

第５図を参照して始動時および始動後の出力デ
ユーテイ比Doutを演算するルーチンを説明する。
このルーチンは所定時間毎に実行されるもので、
ステツプ124においてキースイツチからの信号に
基づいてエンジン始動時か否かを判断する。エン
ジン始動時のときにはステツプ126において制御
デエーテイ比Ｄを所定値（例えば、90％）に設定
してステツプ138でこの制御デユーテイ比Ｄの値
を出力デユーテイ比Doutの値とする。エンジン
回転数が所定値（例えば、500r.p.m.）以上とな
つてエンジンが完備した場合すなわちエンジン始
動後は、ステツプ128で制御デユーテイ比Ｄが所
定値（例えば、学習値DG）を越えているか否か
を判断して、学習値DGを越えている場合にはス
テツプ130においてエンジン冷却水温THWをパ
ラメータとする関数からデユーテイ比の減衰量α
を計算する。この減衰量αは、例えば第６図に示
すように冷却水温70℃から120℃の間で一定の傾
きを持つた関数から補間法により求められる。次
のステツプ132では、制御デユーテイ比Ｄから減
衰量αを減算し、ステツプ134で制御デユーテイ
比Ｄが学習値DG以上になつているか否かを判断
する。制御デエーテイ比Ｄが学習値DG以上なら
ばステツプ138へ進み、制御デユーテイ比Ｄが学
習値DG未満ならばステツプ136で学習値DGを制
御デユーテイ比Ｄの値としてステツプ138へ進む。
なお、ステツプ128で制御デユーテイ比Ｄが学習
値DG以下と判断されたときは、そのまま次のル
ーチンへ進む。

以上のようにして出力デユーテイ比Doutが求
められた後、第４図のルーチンでISCバルブが制
御される。

第７図に上記のように制御したときの出力デエ
ーテイ比Doutの変化およびエンジン回転数の変
化を示す。始動時には、出力デユーテイ比Dout
が所定値（90％）に設定され、始動後はエンジン
冷却水温に応じた割合で学習値DGまで減衰され
る。この場合、減衰時の出力デエーテイ比Dout
の傾きは冷却水温が高い程破線に近づく。冷却水
温に応じて出力デユーテイ比Doutを減衰させた
場合には、エンジン回転数は実線L₁に示すよう
に変化するが、減衰速度が速い場合には破線L₂、
減衰速度が遅い場合には一転鎖線L₃に各々示す
ように変化する。

なお、上記ではデユーテイ比でISCバルブを制
御する例について説明したが、本発明はデユーテ
イ比の代りにパルス数でバルブの開度を制御する
ステツプモータ付ISCバルブを備えたエンジン、
マニユアルトランスミツシヨンを備えたエンジ
ン、エアフローメータを代えてスロツトル弁下流
側の吸気管圧力を検出する圧力センサを備えたエ
ンジン等にも適用することが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、機関冷
却水温に応じた割合で空気量を減少させているの
で、機関始動時の冷却水温に適した理想的な空気
量を迂回路に流すことができ、良好な始動性を得
ることができる。

また、冷却水温が高温である程、迂回路を流れ
る空気量は従来に比べて増加するようになり、さ
らに、増加している時間も長くなるので、始動後
の機関の安定性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるエンジンの一例を
示す概略図、第２図は第１図の電子制御回路を示
すブロツク図、第３図は本発明の実施例に係るメ
インルーチンを示す流れ図、第４図は本発明の実
施例に係る４ｍsec割込みルーチンを示す流れ図、
第５図は上記実施例の始動時および始動後の出力
デユーテイを演算するルーチンを示す流れ図、第
６図は冷却水温に対する減衰量の変化を示す線
図、第７図は上記の出力デユーテイ比の変化等を
示す線図である。１４……迂回路、１６……ISCバルブ、４４…
…電子制御回路、５０……キースイツチ。

Claims

【特許請求の範囲】

１スロツトル弁を迂回しかつスロツトル弁上流
側とスロツトル弁下流側とを連通する迂回路に流
れる空気量を制御することによつて機関回転数を
制御する内燃機関の回転数制御方法において、機
関始動時に前記空気量を増加させ、機関始動後、
機関冷却水温が高いほど小さくなる割合で、増加
させた空気量を目標空気量まで減少させることを
特徴とする内燃機関の回転数制御方法。