JPH0612090B2 - 内燃エンジンのアイドル回転数制御装置 - 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装置に関
するものであり、特に、エンジン回転数が予定のアイド
ル回転数領域の下限値よりもさらに低下した時に、回転
数制御をオープンループ制御モードにし、前記予定のア
イドル回転数領域までエンジン回転数を速やかに上昇さ
せて内燃エンジンのストールを防止するようにした内燃
エンジンのアイドル回転数制御装置に関するものであ
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ッ
トル弁がほぼ閉じられた状態で運転を持続させる、いわ
ゆるアイドル運転時には、スロッ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
回転数制御を行なっている。

すなわち、アイドル運転時には、制御弁の開度をクロー
ズドループ制御モードにして、予定の吸入空気量を確保
し、内燃エンジンが予定のアイドル回転数に近づくよう
に制御している。

具体的には、制御弁の開度を比例的に制御するソレノイ
ドに供給される励磁電流を、次の(1)式により得られる
ソレノイド電流指令値Ｉcmdに基づいて決定するように
している。

Ｉcmd＝Ｉfb(n) …(1) ただし、Ｉfb(n)は、目標アイドル回転数と、実際のエ
ンジン回転数との偏差に基づいて、比例（Ｐ項）、積分
（Ｉ項）、別分（Ｄ項）制御を行なう為のＰＩＤフィー
ドバック制御項である。

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、これに伴って、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。

（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。

前述したように、アイドル運転時には、内燃エンジン回
転数が、ＰＩＤフィードバック制御項に基づいてフィー
ドバック制御されているが、各Ｐ項、Ｉ項およびＤ項の
係数（制御ゲイン）は比較的小さく設定されている。こ
れは、該制御ゲインが大きすぎると、定常アイドル運転
時にアイドル回転数の安定性が悪くなるからである。

しかしながら、スロットル弁をほぼ全閉状態のままで、
内燃エンジンの出力側と駆動輪とを接続状態（インギヤ
の状態）にすると、エンジンには負荷がかかり、アイド
ル回転数は急速に降下する状態となる。

そこで、前記フィードバック制御項Ｉfb(n)の値、した
がってソレノイド電流指令値Ｉcmdの値が大きくなっ
て、制御弁を開方向に制御するようになる。ところが、
前記したように、フィードバック制御項の制御ゲインは
比較的小さい為に、その応答速度が遅い。この結果、エ
ンジン・ストール状態が生じやすいという欠点があっ
た。

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） 前記の問題点を解決するために、本発明は、内燃エンジ
ンのアイドル運転時において、エンジン回転数が予定の
アイドル回転数領域の下限値よりもさらに低下し、かつ
予定の減速傾向にある場合には、従来のフィードバック
制御モードに代えて、制御弁をオープンループ制御モー
ドにし、かつそのときの制御弁の制御量をエンジン回転
数に応じて設定することにより、前記予定のアイドル回
転数領域まで、エンジン回転数を速やかに上昇させる構
成とした点に特徴がある。

なお、本発明では、前記オープンループ制御モード時の
ソレノイド電流指令値（制御量）は、フィードバック制
御中の制御量よりも大きく設定する。

（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２図は、本発明の内燃エンジンのアイドル回転数制御
装置の一実施例を示す概略構成図である。

同図において、スロットル弁３２がほぼ全閉状態になる
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、前記スロットル弁３２の上流と下流と
を連通するバイパス通路３１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系決定される。

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。なお、シリンダ３５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。

エンジン回転数カウンタ２は、前記ＴＤＣセンサ５から
出力されるＴＤＣパルスの間隔を計測することによりエ
ンジン回転数を検出し、これに応じたデジタルのエンジ
ン回転数信号を、電子制御装置４０へ供給する。

スロットル開度センサ３は、スロットル弁３２の開度信
号をデジタル信号として電子制御装置４０へ供給する。
エンジン温度センサ４は、内燃エンジンの冷却水の温度
ＴＷを検出し、これに応じたデジタルのエンジン温度信
号を電子制御装置４０へ供給する。

第３図は、第２図の電子制御装置４０の内部構成の一具
体例を示すブロック図である。図において、第２図と同
一の符号は、同一または同等部分をあらわしている。

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
フェース）５２からなるマイクロコンピュータ５３と、
マイクロコンピュータ５３の指令（ソレノイド電流指令
値Ｉcmd）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から構成されている。

制御弁駆動回路５４は、前記Ｉcmd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Ｉcm
dに応じて制御され、ひいてはアイドル回転数も、Ｉcmd
に応じて制御されることになる。

以下、図面を用いて本発明の実施例の動作を説明する。

第４図は、本発明の実施例の動作を説明するフローチャ
ートである。なお、第４図のフローチャートの動作は、
ＴＤＣパルスによる割込みによりスタートする。

第４図において、ステップＳ１では、エンジン回転数カ
ウンタ２で検出したエンジン回転数の逆数（周期）、ま
たはそれに相当する量Ｍｅ（今回値；ｎ）を読み込む。

ステップＳ２…前記Me(n)、およびMe(n)と同一のシリン
ダにおける前回計測値Ｍｅ［当該エンジンが６気筒エン
ジンの場合は、Me(n-6)］の差−−すなわち、周期の変
化率ΔＭｅを算出する。

ステップＳ３…前記Me(n)が、予定のアイドル回転数領
域の下限値の逆数、またはそれに相当する量Malopより
も大きいか否かを判定する。換言すれば、現在のエンジ
ン回転数が、アイドル回転数領域の下限値よりも小さい
値であるか否かを判定する（第１の判定手段）。

なお、前記Malopは、予めメモリ５１内に記憶されてい
る。

そして、この判定が不成立の時は、処理はステップＳ４
をジャンプしてステップＳ６へ進む。一方、この判定が
成立する時はステップＳ４へ進む。

ステップＳ４…前記ΔＭｅが、内燃エンジンの予定の減
速傾向を示す周期の変化率ＤＭlopよりも大きいか否か
を判定する（第２の判定手段）。該判定が不成立の時は
ステップＳ６へ進む。

一方、該判定が成立する時は、アイドル回転数制御を、
後述するステップＳ１５のループによるフィードバック
制御から低速側オープンループ制御モードに切替える為
に、ステップＳ５へ進む。

なお、前記DMlopは予めメモリ５１内に記憶されている
固定値である。

ステップＳ５…ソレノイド電流指令値Ｉcmdとして、Ｉl
opを制御弁駆動回路５４へ出力する。その後、処理はメ
インプログラムへ戻る。

ただし、Ｉlopは、前記ステップＳ１で読み込んだMe(n)
に対応するエンジン回転数Ｎｅをパラメータとして、メ
モリ５１内に記憶されているＮｅ〜Ｉlopテーブルから
読み出された電流指令値（制御量）である。

第５図は、前記ＮｅとＩlopとの関係を示すグラフであ
る。この第５図から明らかなように、Ｉlopは、アイド
ル回転数領域の下限値Nalopよりエンジン回転数が、予
定値低下するごとに、それに応じて段階的に増量するよ
うに設定されている。

なお、本実施例では、前記低速側オープンループ制御の
ための最低Ｉlop値が、当該低速側オープンループ制御
へ移行する直前のフィードバック制御のため制御量演算
ステップＳ１２で得られた制御量Ｉfb(n)よりも大きい
値とされている。Nrefoは目標アイドル回転数を示す。

ステップＳ６…スロットル開度センサ３からの入力信号
により得た現在のスロットル開度θthが、アイドル運転
時のスロットル弁３２の開度として予定された開度の上
限値θidlhよりも小さいか否かを判定する。

該判定が不成立の時にはステップＳ８へ進み、該判定が
成立する時にはステップＳ７へ進む。

ステップＳ７…前記ステップＳ１で読み込んだMe(n)
が、予定のアイドル回転数領域の上限値の逆数、または
それに相当する量Manよりも大きいか否かを判定する。
なお、前記Manはあらかじめメモリ５１内に記憶されて
いる。

そして、この判定が不成立の時は、ステップＳ８へ進
み、判定が成立する時は、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ８…後述するステップＳ１３で算出し、ステ
ップＳ１４でメモリ５１内に記憶された学習値Ｉxref
を、ソレノイド電流指令値Ｉcmdとして制御弁駆動回路
５４へ出力する。

ステップＳ９…前記ステップＳ１で読み込まれたMe(n)
と、予定の目標アイドル回転数Nref0の逆数、またはそ
れに相当する量Mref0との偏差ΔMefを算出する。

ステップＳ１０…前記ステップＳ２で得たΔＭｅおよび
ステップＳ９で得たΔMef、ならびに積分項制御ゲインK
im、比例項制御ゲインKpm、微分項制御ゲインKdmを用い
て、積分項Ｉｉ、比例項Ｉｐ、微分項Ｉｄを、それぞれ
図中に示す演算式にしたがって算出する。

なお、前記各制御ゲインは、予めメモリ５１内に記憶さ
れているものを読み出して得られる。

ステップＳ１１…Ｉan(n)として、Ｉai（前回値；n-1）
に前記ステップＳ１０で得た積分項Ｉｉを加算する。

ステップＳ１２…ステップＳ１１で算出されたＩai(n)
に、ステップＳ１０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。

ステップＳ１３…後記する(2)式により定義された学習
値Ｉxref(n)が算出される。

Ｉxref(n)＝Ｉai(n)×Ccrr/m ＋Ｉxref(n-1)×（ｍ−Ccrr）／ｍ …(2) なお、前記(2)式中のｍおよびCcrrは任意に設定され
る正の数であり、ｍとCcrrの関係はｍ＞Ccrrとなってい
る。

ステップＳ１４…以上のようにして算出された学習値Ｉ
xreffを、メモリ５１に記憶する。

ステップＳ１５…前記ステップＳ１２で算出したＩfb
(n)を、ソレノイド電流指令値Ｉcmdとして制御弁駆動回
路５４へ出力する。その後、処理はメインプログラムへ
戻る。

次に、本発明の機能ブロック図を第１図に示し、本発明
の構成について説明する。

アイドル回転数下限判定手段１０１（第１判定手段）
は、エンジン回転数カウンタ２で検出したエンジン回転
数が、予定のアイドル回転数領域の下限値よりも小さい
か否かを判定する。この結果、小さいと判定した時に
は、論理値“１”の信号をアンドゲート１０４の一方の
端子に供給し、該アンドゲート１０４を開状態にする。

周期変化率演算手段１０２は、例えば、同一シリンダに
おける今回計測値と前回計測値とからエンジン回転数の
周期の変化率ΔＭｅを算出する。

減速率判定手段１０３（第２判定手段）は、前記ΔＭｅ
内燃エンジンの予定の減速減傾向を示す周期の変化率よ
りも大きいか否かを判定する。この結果、大きいと判定
した時には、内燃エンジン、したがって制御弁３０（第
２図）を低速側のオープンループ制御モードにする為
に、“１”の信号をアンドゲート１０４の他方の端子へ
供給する。

該“１“信号は、さらにアンドゲート１０４を介して、
ソレノイド電流指令値決定手段１０５へ読出し信号とし
て供給される。

ソレノイド電流指令値決定手段１０５（オープンループ
制御手段）には、Ｎｅ〜Ｉlopテーブルが記憶されてお
り、エンジン回転数Ｎｅをアドレス信号として、予定の
制御量Ｉlopが読み出される。そして、該制御量Ｉlopが
ソレノイド電流指令値Ｉcmdとして制御弁駆動回路５４
（第３図）へ出力する。

なお、以上の説明では、前記制御量Ｉlopをソレノイド
電流指令値Ｉcmdとして、そのまま制御弁駆動回路５４
へ出力する場合であったが、本発明の低速側のオープン
ループ制御モードに移行する直前のフィードバック制御
項Ｉfb(n)、または学習値ＩxrefをＩlopに加算してＩcm
dとし、これを制御弁駆動回路５４へ出力するようにし
てもよい。

ただし、この時は、Ｉlopは、Ｉfb(n)またはＩxrefの修
正項となるので、その値は第５図に破線で示すように、
小さな値となる。

また、前記したＩlop等に、エンジン温度センサ４で検
出したエンジン温度に応じてた予定の制御量Ｉtwを加算
して、ソレノイド電流指令値Ｉcmdを決定するようにし
てもよい。

これはエンジンにかかる機械的な負荷は、エンジン温度
が低いほど重く、エンジン温度の上昇とともに軽くなる
傾向を有するからである。

（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。

(1)内燃エンジンのアイドル運転時において、エンジン
回転数が予定のアイドル回転数領域の下限値よりもさら
に低下し、かつ予定の減速傾向となつたときには、それ
までのフィードバック制御中の制御量よりもソレノイド
電流指令値を大きな値とするオープンループ制御モード
に切り換えることによって、エンジン・ストール状態な
どの発生を防止することができる。

(2)エンジン回転数がアイドル回転領域の下限値を下回
っただけで、予定の減速傾向にない場合には、フィード
バック制御が継続される。換言すれば、エンジン回転数
がアイドル回転数領域を下回っても、通常のエンジン回
転数フィードバック制御でエンジンストールすることな
く減速が吸収されるような場合には、オープンループ制
御とはならない。

したがって、エンジン回転数の急激な変動が防止され
る。

(3)オープンループ制御モードにおける制御量が、エン
ジン回転数に応じて決定されるので、アイドル運転状態
からのエンジンストールを効率的に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能ブロック図である。第２図は本発
明の内燃エンジンのアイドル回転数制御装置の一実施例
を示す概略構成図である。第３図は、第２図の電子制御
装置の内部構成の一具体例を示すブロック図である。第
４図は本発明の実施例の動作を説明するフローチャート
である。第５図はエンジン回転数Ｎｅと制御量Ｉlopの
関係の一例を示すグラフである。 ２……エンジン回転数カウンタ、３……スロットル開度
センサ、４……エンジン温度センサ、１６……ソレノイ
ド、３０……制御弁、３１……バイパス通路、３２……
スロットル弁、４０……電子制御装置、５３……マイク
ロコンピュータ、５４……制御弁駆動回路、１０１……
アイドル回転数下限判定手段、１０２……周期変化率演
算手段、１０３……減速率判定手段、１０５……ソレノ
イド電流指令値決定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃エンジンの吸気通路の絞り弁下流に供
   給する空気量を制御する制御弁を前記内燃エンジンのア
   イドル時の実エンジン回転数と目標エンジン回転数との
   差に応じて制御するアイドル回転数フィードバック制御
   装置を備えたアイドル回転数制御装置において、 前記内燃エンジンの回転数を検出するエンジン回転数カ
   ウンタと、 前記エンジン回転数カウンタの出力に基づいて、現在の
   エンジン回転数が目標アイドル回転数よりも予定量低い
   ことを検出した場合に、その旨の判定信号を出力する第
   １の判定手段と、 前記エンジン回転数カウンタの出力に基づいて、エンジ
   ン回転数が予定の減速傾向にあることを検出した場合
   に、その旨の判定信号を出力する第２の判定手段と、 前記第１の判定手段および第２の判定手段の両判定信号
   の出力が同時に発生したときは、前記目標アイドル回転
   数を目標値としたフィードバック制御に替わって作動
   し、エンジン回転数の低下に応じて供給空気量を増大さ
   せる制御量を発生するオープンループ制御手段とを備え
   たことを特徴とする内燃エンジンのアイドル回転数制御
   装置。
2. 【請求項２】前記制御弁の制御量は、前記オープンルー
   プ制御モードに切り替わる直前のフィードバック制御量
   に、予定の値が加算されたものであることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第１項記載の内燃エンジンのアイド
   ル回転数制御装置。