JPH0574699B2 - - Google Patents

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回転数制御装置、特にアイ
ドリング時におけるエンジンの回転数制御装置に
関する。

（従来技術） 自動車用のエンジンにおいては、アイドリング
時の回転数をできるだけ抑制して燃費性能や排気
性能の向上を図ると共に、クーラー等の外部負荷
が作用した時のエンストを防止し、或いは冷間始
動時の暖機を促進する等の目的で、アイドリング
回転数を自動制御することが行われる。このよう
なアイドリング制御を行うものとしては、例えば
特開昭57−110748号公報に開示された発明がある
が、この発明は、アイドリング制御と、自動車の
車速を運転者が指示した所定の車速に維持する所
謂オートクルーズ制御とを１個のアクチユエータ
を共用して行うようにしたもので、その関係上、
アイドリング制御をスロツトルバルブの開閉によ
るエア流入量の調整により行うようになつてい
る。また、これ以外に、吸気通路におけるスロツ
トルバルブの下流側に連通するエア供給路と、該
供給路を通つて上記吸気通路のスロツトルバルブ
下流側に流入するエア流入量を調整する制御弁と
を設けて、該制御弁の開閉制御によりアイドリン
グ回転数や外部負荷や暖機状態に応じて制御する
ようにしたものがある。そして、これらの方法に
よるアイドリング制御においては、エンジンの実
回転数をエンジンの暖機状態や負荷状態に応じて
設定される目標回転数に収束させる場合に、回転
数のハンチングを防止する目的で所定幅の不感帯
が設けられ、エンジンの実回転数がこの不感帯内
に収まつた状態ではフイードバツク制御が停止さ
れるように制御される。

然して、第５図に示すように、エンジン回転数
イが不感帯ロ内に収まつてエア流量が固定された
場合においても該エンジン回転数イは目標回転数
ハに対して変動するのが通例であるが、その場合
の変動幅はエンジン毎に異なり、更にはエンジン
の経年変化や燃焼状態の変化等によつても異な
る。そこで、上記不感帯ロは回転数の変動幅が最
も大きくなる場合を想定して設定し、回転数が不
感帯を逸脱して頻繁にフイードバツク制御が行わ
れることによる該回転数の不安定化やハンチング
を防止する必要がある。しかし、不感帯を一律に
広く設定すると、該不感帯内ではフイードバツク
制御が行われないため、回転数の変動幅が比較的
小さいエンジンの場合に、第６図に示すように、
エンジン回転数ニが何等かの原因で不感帯ホ内で
符号ニ′，ニ″で示すように目標回転数ヘに対して
上下にずれることがあり、上方にずれた場合には
燃費性能や排気性能が悪化し、また下方にずれる
とエンストが生じ易くなる等の弊害が生じる。

（発明の目的） 本発明は、アイドリング回転の制御に関する上
記のような問題に対処するもので、アイドリング
回転数を運転状態に応じた目標回転数に対して設
定される所定幅の不感帯内に収束させるように吸
気流量を調整するようにしたエンジンにおいて、
上記不感帯を各エンジンのアイドリング時の回転
変動幅に応じて常に最適の大きさに設定し、これ
によりハンチングを防止して回転数の安定化を図
ると共に、不感帯を徒らに広く設定することによ
り燃費性能や排気性能の悪化、更にはエンストを
防止し、もつて安定したアイドリング状態を確保
することを目的とする。

（発明の構成） 本発明に係るエンジンの回転数制御装置は上記
目的達成のため次のように構成したことを特徴と
する。

即ち、第１図に示すように、エンジンの回転数
を検出するエンジン回転数検出手段ａと、アイド
リング時に該検出手段ａからの信号を受けて、目
標回転数に対して設定された所定幅の不感帯内に
エンジン回転数を収束させるように吸気通路ｂを
通過する吸気流量を流量調整弁ｃ等によつて調整
するアイドリング制御手段ｄと、アイドリング時
の所定時期に上記アイドリング制御手段ｄの目標
回転数に対するエンジン回転数の制御を停止させ
て上記吸気流量を所定量に固定し、その時のエン
ジン回転数の変動幅を上記エンジン回転数検出手
段ａからの信号に基づいて検出する変動幅検出手
段ｅと、この変動幅検出手段ｅの出力信号に基づ
き、変動幅が大きい時には上記不感帯を拡大し、
変動幅が小さい時には該不感帯を縮小するように
補正更新する不感帯設定手段ｆとを設ける。この
ような構成によると、アイドリング時の所定時期
にエンジンの現実の回転変動幅が検出され、この
変動幅に応じて不感帯が設定されるので、各エン
ジンのばらつきや燃焼状態の変化等によつて上記
回転変動幅が変化しても、不感帯は常に該変動幅
に対して最適な幅に設定されるようになり、これ
により不感帯の幅が広過ぎた場合に生じる燃費性
能及び排気性能の悪化やエンストが防止されると
共に、不感帯の幅が狭過ぎた場合に生じるハンチ
ングが防止されることになる。

（実施例） 以下、図面に示す本発明の実施例について説明
する。尚、この実施例はスロツトルバルブの開閉
制御によるオートクルーズ機能を備えたエンジン
についての実施例である。

第２図はエンジンの回転数制御に関する制御シ
ステムを示すものであつて、エンジン１の燃焼室
２には吸、排気バルブ３，４を介して吸気通路５
及び排気通路６が夫々連通されている。上記吸気
通路５には上流側からエアクリーナ７、燃料噴射
ノズル８、スロツトルバルブ９が設置されている
と共に、燃料噴射ノズル８には燃料タンク１０か
らポンプ１１及び圧力調整装置１２を介して導か
れた燃料供給管１３が接続されており、また上記
燃焼室２には点火プラグ１４が設置されている。
更に、吸気通路５におけるスロツトルバルブ９の
上流側と下流側との間にはバイパス通路１５が設
けられ、該通路１５上に該通路１５を通つて吸気
通路５のスロツトルバルブ上流側から下流側に流
入するエア流入量を調整する制御弁１６が設置さ
れている。そして、この制御弁１６と上記スロツ
トルバルブ９とが駆動装置１７によつて作動され
るようになつているが、この駆動装置１７は次の
ような構成とされている。即ち、第３図に示すよ
うに、該駆動装置１７は、アクチユエータとして
の１個のステツピングモータ１８と、該モータ１
８により第１、第２減速歯車機構１９，２０を介
して夫々回転が入力される制御弁用電磁クラツチ
２１及びスロツトルバルブ用電磁クラツチ２２と
を有すると共に、制御弁用クラツチ２１の出力回
転によりピニオン２３及びラツク２４を介して上
記制御弁１６を直線運動させるようになつてお
り、またスロツトルバルブ用クラツチ２２の出力
回転によりレバー２５及びワイヤ２６を介してス
ロツトルバルブ９を回動させるようになつてい
る。ここで、上記ラツク２４には突子２７が設け
られていると共に、制御弁１６の全閉時に全開時
に該突子２７に当接して該弁１６の全閉状態及び
全開状態を夫々検出する全閉スイツチ２８及び全
開スイツチ２９が備えられている。

然して、この駆動装置１７におけるモータ１８
と、制御弁用及びスロツトルバルブ用クラツチ２
１，２２と、上記燃料噴射ノズム８と、点火プラ
グ１４とはコントロールユニツト３０によつて
各々の制御が行われるようになつている。つま
り、第２図に示すようにモータ１８はコントロー
ルユニツト３０から送出される正逆転信号Ａ及び
制御量（回転量）信号Ｂにより回転方向と回転量
が制御され、クラツチ２１，２２はクラツチ信号
Ｃ，Ｄにより夫々オン・オフ制御され、燃料噴射
ノズル８は噴射信号Ｅにより噴射時期と噴射量が
制御され、更に点火プラグ１４は点火信号Ｆによ
り点火時期が制御される。

そして、これらの信号Ａ〜Ｆを出力して燃料制
御、点火制御、アイドリング制御及びオートクル
ーズ制御を行うため、コントロールユニツト３０
にはエンジンないし自動車の状態を検出する各種
センサやスイツチから次のような情報が入力され
るようになつている。即ち、燃料制御のため、吸
気通路５のスロツトルバルブ下流側に設置された
負圧センサ３１からの負圧信号Ｇと、クランクシ
ヤフト３２の周囲に設置された一対のクランク角
センサ３３，３３からのクランク角信号Ｈ，Ｈ
と、噴射量補正のための排気通路６に設置された
O₂センサ３４からのO₂信号Ｉと、同じく吸気通
路５の上流部に設置された吸気温センサ３５から
の吸気温信号Ｊと、始動時に噴射量を増量するた
めのエンジンのクランキングを検出するスタータ
スイツチ３６からのクランキング信号Ｋとが入力
され、また点火制御のため、上記クランク角信号
Ｈ，Ｈが用いられる。

また、コントロールユニツト３０には、エンジ
ン１のアイドリング状態を検出するために上記ク
ランク角信号Ｈ，Ｈと、スロツトルバルブ９の開
度を検出するスロツトル開度センサ３７からのス
ロツトル開度信号Ｌとを読み込むと共に、アイド
リング制御のためにエンジン１のウオータジヤケ
ツト３８に設置された水温センサ３９からの水温
信号Ｍと、当該自動車に装備されたエアコンデイ
シヨナ用コンプレツサー、パワーステアリング用
ポンプ及びライト等の外部負荷の作用を夫々検出
するエアコンスイツチ４０、パワーステアリング
スイツチ４１、ライトスイツチ４２からの負荷信
号Ｎ，Ｏ，Ｐとを入力する。また、このアイドリ
ング制御に際して上記制御弁１６の全閉又は全開
状態を検出するために、第２図に示す全閉スイツ
チ２８及び全開スイツチ２９からの制御弁位置信
号Ｑ，Q′が入力される。

更に、コントロールユニツト３０には、オート
クルーズ制御のために、当該自動車の車速を検出
する車速センサ４３からの車速信号Ｒと、運転者
によりオートクルーズ運転時に操作されるセツト
スイツチ４４、コーストスイツチ４５及びレジユ
ームスイツチ４６からの指示信号Ｓ，Ｔ，Ｕと、
自動変速機のニユートラル又はパーキング状態を
示すインヒビタスイツチ４７（手動変速機の場合
はクラツチの切断を示すクラツチスイツチ）から
のニユートラル信号Ｖと、ブレーキの踏込みを検
出するブレーキスイツチ４８からのブレーキ信号
Ｗとが入力されるようになつている。ここで、上
記セツトスイツチ４４は一定車速範囲（例えば40
〜100Km／ｈ）での走行中において希望速度に達
した時にオートクルーズ運転にセツトするための
ものであり、またコーストスイツチ４５はオート
クルーズ運転中において減速する場合に使用する
ものであり、更にレジユームスイツチ４６はオー
トクルーズ用メインスイツチ（図示せず）の操作
以外の理由でオートクルーズ運転が解消された後
に再び前回のセツト速度に復帰させるためのもの
である。

次に上記実施例の作用をコントロールユニツト
３０の作動を示す第４図ａ，ｂのフローチヤート
に従つて説明する。

先ず、イグニツシヨンスイツチによりエンジン
の始動操作が行われると、コントロールユニツト
３０はステツプX₁で各種状態のイニシヤライズ
を行つた後、ステツプX₂で各センサ及びスイツ
チからの信号を受けて以下の制御に必要な各種入
力情報を読み込む。そして、ステツプX₃で所定
の燃料制御時期が来たことを判断すると、ステツ
プX₄による燃料制御ルーチンを実行する。この
燃料制御ルーチンにおいては、負圧信号Ｇ及びク
ランク角信号Ｈ，Ｈが示すエンジンの吸気負圧と
回転数とに対応する基本噴射量を設定すると共
に、O₂信号Ｉに基づいて検出される空燃比のリ
ーンリツチ状態、及び吸気温度信号Ｊに基づいて
検出される空気充填量等に応じて上記基本噴射量
の補正が行われる。そして、ステツプX₅でこの
ようにして設定された燃料噴射量となるように噴
射信号Ｅを燃料噴射ノズル８に送出する。また、
ステツプX₆で所定の点火制御時期が来たことを
判断すると、ステツプX₆からステツプX₇の点火
制御ルーチンを実行し、上記吸気負圧やエンジン
回転数に応じた点火時期をセツトすると共に、ク
ランク角信号Ｈ，Ｈが示すクランクシヤフト３２
の回転角度がセツトした時期に対応する角度とな
つた時に、ステツプX₈で点火プラグ１４に点火
信号Ｆを送出する。

次に、コントロールユニツト３０は、ステツプ
X₉でスロツトル開度信号Ｌやクランク角信号Ｈ，
Ｈによりエンジン１の運転状態がアイドリングモ
ードにあるか否かを判断するが、この時点ではア
イドリング状態にあるから、ステツプX₁₀で水温
信号Ｍが示すエンジン１の冷却水温度や負荷信号
Ｎ，Ｏ，Ｐが示す負荷の状態等の入力情報を読み
込んだ後、ステツプX₁₁〜X₁₆によつて以下のア
イドリング制御に使用する目標回転数の設定を行
う。つまり、先ずステツプX₁₁でエンジン１の冷
却水温度に応じた水温目標回転数を設定すると共
に、ステツプX₁₂でエアコン信号Ｎによつてエア
コンスイツチ４０がONであるかOFFであるかを
判断し、ONである場合にはステツプX₁₃でエア
コン作動時の負荷状態に応じたエアコン目標回転
数を設定し、またOFFである場合にはステツプ
X₁₄でエアコン目標回転数を零としておく。そし
て、ステツプX₁₅及びステツフX₁₆でこのエアコ
ン目標回転数とステツプX₁₁で設定した水温目標
回転数とを比較して回転数の大きい方をこの時点
の目標回転数として設定し、以下のアイドリング
制御に使用する。ここで、エアコンが作動してい
るか否かを判断した上で以下のアイドリング制御
に使用する目標回転数を設定したのは、エアコン
の負荷が他の外部負荷と比較して極端に大きく、
そのためアイドリング制御に大きな影響を与える
からである。

このようにして、目標回転数が設定されると、
コントロールユニツト３０はステツプX₁₇でエア
コンスイツチ４０、パワーステアリングスイツチ
４１、ライトスイツチ４２等の負荷スイツチが全
てOFFであるか否かの判断をし、全ての負荷ス
イツチがOFFの場合は、ステツプX₁₈で現時点が
予め設定された所定時間毎の更新時期であるか否
かの判断をする。更新時期でない場合は、コント
ロールユニツト３０は次の更新時期が来るまでス
テツプX₁₉〜X₂₆で第２，３図に示す制御弁１６
による無負荷時における通常のアイドリング制御
を行う。この制御においては、先ずステツプX₁₉
において上記ステツプX₁₆で設定された目標回転
数と現時点における実回転数との差分を算出し、
次いでステツプX₂₀でこの差分と前回更新時に設
定された不感帯（この時点では無負荷に対応する
不感帯）との比較を行う。そして、ステツプX₂₁
で上記差分が不感帯内にあるか否かの判断をし、
不感帯内にある場合にはステツプX₂₂でホールド
指令をセツトする。上記差分が不感帯を逸脱して
いる場合は、ステツプX₂₃で実回転数が目標回転
数より高いか低いかを判断し、該実回転数が該目
標回転数より低い場合には、ステツプX₂₄でモー
タ１８に対する正転指令と両回転数の差分に応じ
た該モータ１８の制御量をセツトし、また実回転
数が目標回転数より高い場合には、ステツプX₂₅
で逆転指令と両回転数の差分に応じた制御量をセ
ツトする。そして、ステツプX₂₆で上記ホールド
指令、正転指令又は逆転指令と、差分に応じた制
御量とを正逆転信号Ａ及び制御量信号Ｂとしてモ
ータ１８に出力する。これにより、モータ１８
は、上記差分が不感帯内にある時は固定され、ま
た不感帯を逸脱している時は正転或いは逆転方向
に回転される。この場合に、第３図に示す制御弁
用クラツチ２１は既に接続されており、従つて制
御弁１６が第１減速歯車機構１９、該制御弁用ク
ラツチ２１、ピニオン２３及びラツク２４を介し
て開度増加方向或いは減少方向に駆動される。そ
の結果、バイパス通路１５を通過して吸気通路５
のスロツトルバルブ下流側に流入するエア流量が
調整され、これによつてエンジン回転数が目標回
転数ないし該回転数を中心とする不感帯内に収束
するように制御されることになる。

然して、上記ステツプX₁₈で更新時期が来たこ
とが判断されると、コントロールユニツト３０は
ステツプX₂₇〜X₃₂で無負荷時における不感帯の
更新を行う。ここでは、先ずステツプX₂₇で上記
ステツプX₁₉〜X₂₆によるエンジン回転数のフイ
ードバツク制御を一旦中止すると共に、ステツプ
X₂₈で前回までの制御量をモータ１８に出力して
（即ち、モータ１８を停止させて）制御弁１６を
前回までの制御位置に固定し、この状態で次のス
テツプX₂₉、X₃₀でクランク角信号Ｈ，Ｈが示す
現時点のエンジン回転数を読み込み、該エンジン
回転数の最大値と最小値とから回転数の変動幅を
求める。そして、この変動幅を求める処理をｎ回
繰り返した後、ステツプX₃₁で回転数変動幅の複
数個のデータから平均値を算出し、ステツプX₃₂
でこの回転数変動幅の平均値を無負荷時における
不感帯として更新する。これにより、次にステツ
プX₁₉〜X₂₆で行われるアイドリング制御に際し
ては、新たに設定された現実の回転変動幅に適合
した不感帯が使用されることになる。

一方、負荷スイツチ４０〜４２のいずれかが
ONとなつた場合はコントロールユニツト３０は
ステツプX₁₇からステツプX₃₃を実行し、いずれ
かの負荷スイツチのON・OFF状態が前回と比較
して変化していることを確認して上記ステツプ
X₁₉〜X₂₆の処理を再び実行する。これは、負荷
状態が切換つた時に、新たな負荷状態の下で、そ
の負荷に応じた目標回転数及び該目標回転数につ
いて前回設定された不感帯を用いて一旦アイドリ
ング制御を行うためである。そして、負荷状態が
切換つた後において、所定時間毎の更新時期が来
るまで、ステツプX₃₄から上記ステツプX₁₉〜X₂₆
を実行し、上記の無負荷時の場合と同様にして、
当該負荷に対応する目標回転数と不感帯を用いて
制御弁１６によるアイドリング制御を行う。そし
て、更新時期が来た時に、ステツプX₃₅〜X₄₀に
よつてその時点の負荷に対応した不感帯の更新を
行う。この不感帯の更新は上記ステツプX₂₇〜
X₃₂による制御と同じであつて、先ずステツプ
X₃₅でエンジン回転数のフイードバツク制御を中
止すると共に、ステツプX₃₆で前回までの当該負
荷に応じた制御量をモータ１８に出力して制御弁
１６を固定し、この状態で次のステツプX₃₇、ス
テツプX₃₈で現時点のエンジン回転数を読み込ん
で回転数の変動幅を求める。そして、この処理を
ｎ回繰り返した後、ステツプX₃₉で複数個のデー
タの平均値を算出し、ステツプX₄₀でこの回転数
変動幅の平均値を現時点の負荷に対応する不感帯
として更新する。そして、この不感帯をステツプ
X₁₉〜X₂₆で行われる次回のアイドリング制御に
使用する。このようにして、負荷の状態が変化し
ても、その負荷に応じて、且つ現実のエンジン回
転数の変動幅に応じて設定された不感帯内に収束
するようにアイドリング制御が行われることにな
る。

尚、以上の実施例では、制御弁１６を開閉駆動
させて、バイパス通路１５を通過するエア流量を
調整することによつてアイドリング制御を行うよ
うにしたが、スロツトルバルブ９を開閉駆動させ
て吸気通路５を通過するエア流量を調整すること
によつてアイドリング制御を行うようにしてもよ
い。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、アイドリング時
に目標回転数に対して設定された所定幅の不感帯
内に実際のエンジン回転数を収束させるように吸
気流量を調整してアイドリング回転数を制御する
ようにしたエンジンにおいて、アイドリング時の
所定時期に実際のエンジン回転数の変動幅を検出
して、この変動幅に応じて上記不感帯を更新設定
するようにしたので、各エンジン毎のばらつきや
経年変化等によつて上記エンジン回転数の変動幅
が相違しても常に最適幅の不感帯を用いて制御が
行われることになる。これにより、不感帯が狭過
ぎる場合に生じるエンジン回転数のハンチングが
防止されると共に、不感帯が広過ぎる場合に生じ
る燃費性能や排気性能の悪化、或いはエンスト等
が防止され、もつて安定したアイドリング状態が
得られることになる。

【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。ま
た第２〜４図は本発明の実施例を示すもので、第
２図は制御システム図、第３図は駆動装置の概略
構成図、第４図ａ，ｂは作動を示すフローチヤー
ト図である。第５，６図は不感帯とエンジン回転
数とに関する従来の問題点を示すタイムチヤート
図である。 ａ……エンジン回転数検出手段、ｄ……アイド
リング制御手段、ｅ……変動幅検出手段、ｆ……
不感帯設定手段、３０……コントロールユニツ
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジン回転数検出手段と、アイドリング時
   に目標回転数に対して設定された所定幅の不感帯
   内にエンジン回転数を収束させるように吸気流量
   を調整するアイドリング制御手段とを備えたエン
   ジンの回転数制御装置であつて、アイドリング時
   の所定時期に上記アイドリング制御手段の目標回
   転数に対するエンジン回転数の制御を停止させて
   上記吸気流量を所定量に固定し、その時のエンジ
   ン回転数の変動幅を検出する変動幅検出手段と、
   この変動幅検出手段の出力信号に基づき、変動幅
   が大きい時には上記不感帯を拡大し、変動幅が小
   さい時には該不感帯を縮小するように補正更新す
   る不感帯設定手段とを設けたことを特徴とするエ
   ンジンの回転数制御装置。