JPH0571783B2 - - Google Patents

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JPH0571783B2
JPH0571783B2 JP57204667A JP20466782A JPH0571783B2 JP H0571783 B2 JPH0571783 B2 JP H0571783B2 JP 57204667 A JP57204667 A JP 57204667A JP 20466782 A JP20466782 A JP 20466782A JP H0571783 B2 JPH0571783 B2 JP H0571783B2
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Japan
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engine
duty
complete explosion
bypass valve
output
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Mineo Kashiwatani
Kyomi Morita
Masahide Sakamoto
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to DE8888106047T priority patent/DE3382226D1/de
Priority to EP88106047A priority patent/EP0296323B2/en
Priority to DE8383111717T priority patent/DE3380671D1/de
Priority to US06/555,015 priority patent/US4524739A/en
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Publication of JPH0571783B2 publication Critical patent/JPH0571783B2/ja
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D11/00Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
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    • F02D2011/102Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being moved only by an electric actuator

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロコンピユータを使用した自
動車エンジンのアイドル回転数制御方法に係り、
特にエンジン始動時にエンジンの回転を滑らかに
上げることができるエンジンのアイドル回転数制
御方法に関するものである。 〔従来の技術〕 最近ではエンジンの制御機能を向上させるため
に、マイクロコンピユータを使用したエンジンの
総合的制御が行われつつある。 自動車の車種および用途に応じてエンジンに必
要な制御機能は種々ある。マイクロコンピユータ
を使用したエンジン制御システムでは、車種およ
び用途に応じてソフトウエアを変更するだけで各
種の制御機能の修正、変更、追加が可能であるも
のが、コスト低減および制御性の向上といつた観
点から求められている。 従来、内燃機関が吸入する空気量については、
吸気マニフオルド圧から間接的にまたは空気流量
を直接検出し、吸気工程中のトータル量を求める
方法が採られていた。前者は間接的方法であるた
め精度が悪く、期間の機差や劣化の影響を受け、
また応答性が悪いという欠点があつた。一方、後
者は精度が高く(読み値±1%)しかもダイナミ
ツク・レジンが広い(1:50)流量センサを必要
とし、コスト高となる欠点があつた。 そこで、流量センサとして、いわゆる熱線式流
量センサを用いると低コスト化が可能であり、ま
たその出力特性の非線型性は相対誤差を均一化し
て広いダイナミツク・レンジを許容する特徴があ
り、望ましい。 ところがエンジン吸入空気流量は、一定ではな
く、脈動分を含んでいるので応答する出力信号か
ら吸入行程の空気流量を瞬時空気流量の積算の形
で求める必要がある。流量センサからの出力信号
は吸入空気流に対し非線型の関係にあるから、こ
の積算には複雑な演算処理を要する。すなわち、
第1図に示すホツトワイヤ出力電圧vは、質量流
量をqAとすると、 v=√12A ……(1) と求まり、(1)式はさらに、 v2=C1+C2A ……(2) となる。いま、エンジン回転数N=0、質量流量
qA=0のときのホツトワイヤ出力電圧vをv=v0
とすると、(2)式は、 v0 2=C1 ……(3) となる。(2)式と(3)式とから、 v2=v0 2+C2A ……(4) qA=1/C22(v2−v2 02……(5) と、瞬時瞬時の質量流量qAが(5)式によつて求めら
れる。したがつて、1吸気行程間の平均空気流量
QAは、次のようになる。
〔発明がか解決しようとする課題〕
ところで、アイドル時、完爆前は、エンジンを
スタートさせる必要から空気を多く必要とし、ス
ロツトルバルブが閉の状態であるため、バイパス
通路から多くの空気を供給しなければならないか
ら、通常走行時(完爆後)よりバイパス通路の開
口面積を大きくしなければならない。完爆前は、
エンジン水温によつて定まる必要開口面積を得る
ためのデユーテイマツプを用い、また、完爆後
は、始動時ほどの空気量を必要としないため、エ
ンジン水温に応じて予め定められたデユーテイマ
ツプを用いている。したがつて、アイドル時、特
に始動時に、完爆前後においてバイパス通路の開
口面積を切換える必要がある。この切換えは、完
爆回転数(通常400rpm前後)を境にバイパスバ
ルブの作動デユーテイを変えることにより行なつ
ており、オープンデユーテイすなわちエンジン回
転数情報に基づくフイードバツク制御がない状態
でのデユーテイを、スタート時と始動完了後とで
は変えている。 すなわち、従来のエンジン制御装置は、エンジ
ンスタート時は、完爆前のバイパスバルブオンデ
ユーテイのマツプにより、エンジン水温に応じて
定まるデエーテイでバイパスバルブを作動させ、
完爆後は、完爆後のバイパスバルブオンデユーテ
イのマツプにより、エンジン水温によつて定まる
デユーテイでバイパスバルブを作動させていた。 ところが、この完爆前のデユーテイと完爆後の
デユーテイとの間には大きな差があるために、デ
ユーテイ切換えが早すぎるすなわち回転数が充分
に上がらないうちにデユーテイを切換えると、完
爆直後にアイドル回転数に対してエンジン回転数
が急低下するという欠点があつた。これとは逆
に、デユーテイ切換えが遅すぎるすなわち回転数
が上がりすぎてからデユーテイを切換えると、完
爆直後にアイドル回転数に対してエンジン回転数
がオーバーシユートしてしまうという欠点があつ
た。 本発明の目的は、エンジン始動から完爆後まで
エンジン回転数の急減や急上昇を招くことなく回
転数を滑らかに上げることができるエンジンのア
イドル回転数制御方法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、上記目的を達成するために、スロツ
トルチヤンバの絞り弁をバイパスする通路に設け
たバイパスバルブを完爆前に完爆後よりも高いデ
ユーテイで駆動し多くのバイパス空気量をエンジ
ンに供給してアイドル回転数を制御するエンジン
のアイドル回転数制御方法において、エンジンが
完爆前か完爆後かを判定するステツプと、エンジ
ンが完爆前と判定されたとき冷却水温に応じたバ
イパスバルブの完爆前デユーテイを出力するステ
ツプと、エンジンが完爆後と判定された直後に完
爆前と完爆後との中間のデユーテイを出力するス
テツプと、その後前記中間のデユーテイから完爆
後のデユーテイまで所定の割合でデユーテイを漸
減させて出力するステツプとを含むエンジンのア
イドル回転数制御方法を提案するものである。 〔作用〕 本発明においては、完爆前のバイパスバルブオ
ンデユーテイと完爆後のバイパスバルブオンデユ
ーテイとの差を所定倍した値を求め、この値を完
爆後のバイパスバルブオンデユーテイに加えた中
間値を得て、完爆時の切り換えオンデユーテイと
して一旦この中間値に切換え、その後はこの中間
値から一定値を差し引いて完爆後のバイパスバル
ブオンデユーテイになるまで段階的に減少させて
いくので、エンジン回転数は、アンダーシユート
やオーバーシユートを生ずることなく、所定のア
イドル回転数に滑らかに到達できる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例について説明する。 第2図は、エンジン系統全体の制御装置を示し
ている。 図において、吸入空気はエアクリーナ2、スロ
ツトルチヤンバ4、吸気管6を通り、シリンダ8
に供給される。シリンダ8で燃焼したガスは、シ
リンダ8から排気管10を通り、大気中へ排出さ
れる。 スロツトルチヤンバ4には、燃料を噴射するた
めのインジエクタ12が設けられており、このイ
ンジエクタ12から噴出した燃料はスロツトルチ
ヤンバ4の空気通路内で霧化され、吸入空気と混
合されて混合気となる。この混合気は吸気管6を
通つて、吸気弁20の開弁により、シリンダ8の
燃焼室へ供給される。 インジエクタ12の出口近傍に絞り弁14,1
6が設けられている。絞り弁14は、アクセルペ
ダルと機械的に連結され、運転者により駆動され
る。一方、絞り弁16は、ダイヤフラム18によ
り駆動され、空気流量が小さい領域で全閉状態と
なり、空気流量が増大するにつれてダイアフラム
18への負圧が大きくなることにより開き始め、
吸入抵抗の増大を抑える。 スロツトルチヤンバ4の絞り弁14,16の上
流には空気通路22が設けられている。空気通路
22には熱式空気流量計としての電気的発熱体2
4が配設され、空気流速と発熱体の伝熱量との関
係から定まる空気流速に応じて変化する電気信号
を出力する。発熱体24は空気通路22内に設け
られているので、シリンダ8のバツクフアイア時
に生じる高温ガスから保護されるとともに、吸入
空気中のごみなどによつて汚染されることからも
保護される。空気通路22の出口はベンチユリの
最狭部近傍に開口しており、その入口はベンチユ
リの上流側に開口している。 また、絞り弁14,16には、第2図には図示
していないが、絞り弁14,16の開度を検出す
るスロツトル角センサが設けられており、このス
ロツトル角センサからの検出信号が後述するスロ
ツトル角センサ116から取り込まれ、第1の
A/Dコンバータのマルチプレクサ120に入力
される。 インジエクタ12に供給される燃料は、燃料タ
ンク30から、フユーエルポンプ32、フユーエ
ルダンパ34、フイルタ36を介して燃圧レギユ
レータ38へ供給される。一方、燃圧レギユレー
タ38からはインジエクタ12へパイプ40を介
して加圧燃料が供給され、インジエクタ12から
燃料が噴射される吸気管6の圧力と上記インジエ
クタ12への燃量圧の差が常に一定になるよう
に、燃圧レギユレータ38から燃料タンク30に
リターンパイプ42を介して燃料が戻される。 吸気弁20から吸入された混合気はピストン5
0により圧縮され、点火プラグ52のスパークに
より燃焼し、運動エネルギに変換される。シリン
ダ8は冷却水54により冷却される。 冷却水54の温度は水温センサ56により計測
され、エンジン温度として利用される。点火プラ
グ52には点火タイミングに合わせて点火コイル
58から高電圧が供給される。 また、図示しないクランク軸にはエンジンの回
転に応じて基準クランク角毎におよび一定角度
(例えば0.5度)毎に基準角信号およびポジシヨン
信号を出すクランク角センサを設けてある。 クランク角センサの出力、水温センサ56の出
力56A、発熱体24からの電気信号は、マイク
ロコンピユータなどからなる制御回路64に入力
され、制御回路64で演算処理され、インジエク
タ12、点火コイル58等の駆動に用いられる。 スロツトルチヤンバ4にはスロツトルの絞り弁
16をまたいで吸気管6に連通するバイパス26
が設けられ、バイパス26には開閉制御されるバ
イパスバルブ62が設けられている。バイパスバ
ルブ62の駆動部は、前記制御回路64から制御
信号を供給され、開閉制御される。 バイパスバルブ62は絞り弁16を迂回して設
けられたバイパス26に設置され、パルス電流に
より開閉制御される。バイパスバルブ62は制御
回路64の出力に応じて弁のリフト量によりバイ
パス26の断面積を変更する。 すなわち、制御回路64は図示しないバイパス
バルブ駆動系制御のための開閉周期信号を発生さ
せ、バイパスバルブ駆動系はこの開閉周期信号に
よりバイパスバルブ62のリフト量を調節する。 第3図は第2図の点火装置を説明する図であ
る。増幅器68を介してパワー・トランジスタ7
2にパルス電流が供給され、この電流によりトラ
ンジスタ72がオンする。したがつて、バツテリ
66から点火コイル68に一次コイル電流が流れ
る。このパルス電流の立ち下がりでトランジスタ
74は遮断状態となり、点火コイル58の2次コ
イルに高電圧を発生する。 この高電圧は配電器70を介してエンジンの各
シリンダにある点火プラグ52のそれぞれにエン
ジン回転に同期して配電される。 第4図は排気ガス還流EGRシステムを説明す
る図である。負圧源80の一定負圧を制圧弁84
を介して制御弁86に加えてある。制圧弁84は
トランジスタ90に加えられる繰返しパルスのオ
ンデユーテイ比率に応じて、負圧源の一定負圧を
大気88に開放する比率を制御し、制御弁86へ
の負圧の引火状態を制御する。制御弁86に加え
られる負圧はトランジスタ90のオンデユーテイ
比率で定まる。この制圧弁84の制御負圧により
排気管10から吸気管6へのEGR量が制御され
る。 第5図は制御システムの全体構成の一例を示す
図である。 このシステムはCPU102とROM104と
RAM106と入出力回路108とから構成され
ている。CPU102はROM104内に記憶され
た各種のプラグラムにより、入出力回路108か
らの入出力データを演算し、その演算結果を再び
入出力回路108に戻す。これらの演算に必要な
データの中間的な記憶にはRAM106を使用す
る。CPU102、ROM104、RAM106、
入出力回路108間の各種データのやり取りはデ
ータ・バスとコントロール・バスとアドレス・バ
スとからなるバスライン110によつて行われ
る。 入出力回路108は、第1A/Dコンバータ
ADC1と、第2A/DコンバータADC2と、角度
信号処理回路126と、1ビツト情報を入出力す
るためのデイスクリート入出力回路DIOとを持つ
ている。 ADC1においては、バツテリ電圧検出センサ
VBS132と冷却水温センサTWS56と大気温
センサTAS112と調整電圧発生器VRS114
とスロツトル角センサθTHS116とλセンサ
λS118との出力が、マルチプレクサMPX12
0に加えられる。MPX120はこの内の1つの
出力を選択し、A/D変換回路ADC122に出
力する。ADC122のデイジタル出力値はレジ
スタREG124に保持される。また流量センサ
AFS24の出力はADC2に入力され、A/D変
換回路ADC128でデイジタル変換されレジス
タREG130に保持される。 角度センサANGS146からは基準クランク
角例えば180度クランク角を示すREF信号と微少
角例えば1度クランク角を示すPOS信号とが出
力され、角度信号処理回路126に取込まれて波
形整形される。 DIOにはアイドル・スイツチIDLE−SW14
8とトツプ・ギヤ・スイツチTOP−SW150と
スタータ・スイツチSTART−SW152の信号
が入力される。 次に、CPUの演算結果に基づくパルス出力回
路および制御対象について説明する。インジエク
タ制御回路INJC134は演算結果のデイジタル
値をパルス出力に変換する回路である。INJC1
34は燃料噴射量に相当するパルス幅のパルスを
作りANDゲート136を介してインジエクタ1
2に出力する。 点火パルス発生回路IGNC138は点火時期を
セツトするレジスタADと点火コイルの1次電流
通電開始時間をセツトするレジスタDWLとを有
し、CPU102からのデータをセツトする。セ
ツトされたデータに基づいてパルスを発生し、
ANDゲート140を介して第3図の増幅器68
に出力する。 バイパスバルブ62の開弁率は制御回路ISCC
142からANDゲート144を介して加えられ
るパルスにより制御される。ISCC142はパル
ス幅をセツトするレジスタISCDと繰返しパルス
周期をセツトするレジスタISCPとを持つている。 第4図に示したEGR制御弁86を制御するト
ランジスタ90を制御するEGR量制御パルス発
生回路EGRC154は、パルスのデユーテイを表
わす値をセツトするレジスタEGRDとパルスの繰
返し周期を表わす値をセツトするレジスタEGRP
とを持つている。EGRC154の出力パルスは
ANDゲート156を介してトランジスタ90に
加えられる。 また1ビツトの入出力信号は回路DIOにより制
御される。入力信号としてはIDLE−SW信号と
TOP−SW信号とSTART−SW信号とがある。
出力信号としては燃料ポンプを駆動するためのパ
ルス出力信号がある。DIOは端子を入力端子とし
て使用するか出力端子として使用するかを決定す
るためのレジスタDDRと、出力データをラツチ
するためのレジスタDOUTとを持つている。 レジスタMOD160は入出力回路108内部
の状態を指令する命令を保持するレジスタであ
る。このレジスタに命令をセツトすると、AND
ゲート136,140,144,156を総てタ
ーンオンさせたり、ターンオフさせたりできる。
このようにレジスタMOD160に命令をセツト
すると、INJC、IGNC、ISCCの出力の停止や起
動を制御できる。 次にこのような構成の制御システムにおいて、
本発明によるアイドル回転数制御方法ISCについ
て説明する。ISCの始動時のバイパスバルブ62
のオンデユーテイは、第6図に示すように始動時
の冷却水温センサ56からの取込値によつて定ま
るISCオープンデユーテイK1が用いられる。エン
ジンスタータモータを駆動した後に自力回転可能
となつたとき、すなわち完爆回転数(通常
400rpm前後)N1に達したタイミングTN1で、完
爆後のISCデユーテイマツプに基づき、完爆時の
冷却水温に応じたバイパスバルブオンデユーテイ
K0を単純に選択すると、K1とK0との差が大きい
ために、デユーテイ切換えが早すぎるすなわち回
転数が充分に上がらないうちにデユーテイを切換
えると、第7図Aに示すように、アイドル回転数
に対し、エンジン回転数の急低下を来たす。ま
た、デユーテイ切換えが遅すぎるすなわち回転数
が上がりすぎてからデユーテイを切換えると、第
7図Bに示すように、アイドル回転数に対しオー
バーシユートしてしまう。 そこで、本発明では、完爆前のバイパスバルブ
オンデユーテイK1と完爆後のバイパスバルブオ
ンデユーテイK0との差を所定倍(例えば0.5)し
た値ΔKを求め、このΔKにK0の値を加算した値
K2(=K0+ΔK)を完爆時の切換オンデユーテイ
として、一旦この値K2に切換え、その後は、第
6図に示すように、この値K2から一定値ΔDを差
し引いてK0になるまですなわち目標アイドル回
転数N0に達するタイミングTN0まで段階的に減少
させていく。このようにすると、第7図Cに示す
ように、エンジン回転数は、アンダーシユートや
オーバーシユートを生ずることなく、所定のアイ
ドル回転数に滑らかに到達できる。 このときのデユーテイと冷却水温との関係は、
第8図に示すようになつている。第8図Aは始動
時の特性であり、第8図Bは通常運転中の特性で
ある。 このISCデユーテイ処理のフローを第9図に示
す。ステツプ1001において、現在のエンジン回転
数が完爆回転数より大きいか否かを判定し、大き
いときはステツプ1002に移り、小さいときはステ
ツプ1003において、フラグ1をセツトする。フラ
グ1をセツトすると、ステツプ1004において完爆
前のデユーテイK1を冷却水温からマツプ検索し、
ステツプ1005においてデユーテイK1をバイパス
バルブオンデユーテイとして出力し、ステツプ
1001に戻る。一方、ステツプ1002においては、始
動フラグ1が立つているか否かを判定し、始動フ
ラグに1が立つていると、ステツプ1006において
始動フラグをリセツトする。次にステツプ1007に
おいて完爆後のデユーテイK0を冷却水温によつ
てマツプ検索し、ステツプ1008において、ΔK=
k(K1−K0)を演算する。すなわち、K1とK0
差を所定K倍(例えば1/2倍)してΔKとする。
次に、ステツプ1009においてΔKをK0に加算し完
爆後のバイパスバルブオンデユーテイとして一旦
出力し、ステツプ1001に戻る。 ステツプ1002において始動フラグが0と判定す
るとステツプ1010においてΔKの値から一定値
ΔDを差し引き、前のΔKの値に代えΔK(NEW)
として格納する。ステツプ1011において、ΔK
(NEW)をK0に加算して出力し、ステツプ1012
において、ΔK(NEW)+K0=K0であるか否かす
なわちK0にΔK(NEW)を加算した値がK0に等
しいか否かを判定する。このステツプ1012におい
て等しくないと判定するとステツプ1010に戻る。
また、このステツプ1012において等しいと判定す
るとフイードバツク制御に移る。 このように、本実施例においては、完爆前のオ
ンデユーテイと完爆後のオンデユーテイとの差を
所定倍した値を求め、この値を完爆後のオンデユ
ーテイに加えた中間値を得て、完爆時の切り換え
オンデユーテイとして一旦この中間値に切換え、
その後はこの中間値から一定値を差し引いて完爆
後のバイパスバルブオンデユーテイになるまで階
段的に減少させていくので、エンジン回転数は、
アンダーシユートやオーバーシユートを生ずるこ
となく、所定のアイドル回転数に滑らかに到達で
きる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、エンジン始動から完爆後まで
エンジン回転数の急減や急上昇を招くことなく回
転数を滑らかに上げることができるエンジンのア
イドル回転数制御方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はクランク軸回転角度に対するホツトワ
イヤ出力電圧vの出力特性を示す図、第2図はエ
ンジン系統全体の制御装置の構成の一例を示す
図、第3図は第2図の点火装置を説明する図、第
4図は排気ガス還流システムを説明する系統図、
第5図はエンジン制御システムの全体構成の一例
を示す図、第6図はアイドル回転数制御のオープ
ンデユーテイを示す図、第7図はエンジン回転数
特性を示す図、第8図は始動時と運転走行時の水
温とデユーテイとの関係を示す図、第9図はアイ
ドル回転数制御のデユーテイ処理を示すフローチ
ヤートである。 62……バイパスバルブ、142……開弁率制
御回路ISCC、ISCD……パルス幅セツトレジス
タ、ISCP……パルス周期セツトレジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 スロツトルチヤンバの絞り弁をバイパスする
    通路に設けたパイパスバルブを完爆前に完爆後よ
    りも高いデユーテイで駆動し多くのバイパス空気
    量をエンジンに供給してアイドル回転数を制御す
    るエンジンのアイドル回転数制御方法において、 前記エンジンが完爆前か完爆後かを判定するス
    テツプと、 前記エンジンが完爆前と判定されたとき冷却水
    温に応じた前記バイパスバルブの完爆前デユーテ
    イを出力するステツプと、 前記エンジンが完爆後と判定された直後に完爆
    前と完爆後との中間のデユーテイを出力するステ
    ツプと、 その後前記中間のデユーテイから完爆後のデユ
    ーテイまで所定の割合でデユーテイを漸減させて
    出力するステツプと を含むことを特徴とするエンジンのアイドル回転
    数制御方法。
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