JPH0629596B2

JPH0629596B2 - 内燃機関のアイドル回転数制御装置

Info

Publication number: JPH0629596B2
Application number: JP27747585A
Authority: JP
Inventors: 治男湯沢; 雅臣篠木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS62135636A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等内燃機関のアイドル回転数制御装置
に関する。

（従来の技術）内燃機関のアイドル運転時には、排気対策や車両負荷の
多様化に伴いアイドル回転数を精密に制御する必要があ
る。一方、このような負荷変動は、通常、吸入空気量や
回転数をパラメータとしてセンサ（例えば、エアフロー
メータ）により検出されており、センサの異常時には相
応の処理をとって運転性の悪化を避ける配慮が必要とな
る。

従来の内燃機関のアイドル回転数制御装置としては、例
えば特公昭５８−５７６２３号公報に記載されたものが
ある。この装置では、絞弁の上流側と下流側を連通する
バイパス通路に設けた流量制御弁によりアイドル時の吸
入空気量を変えてアイドル回転数を制御している。その
制御態様としては、デューティ制御される流量制御弁に
よりバイパス通路の面積（開度）をアナログ的に可変と
してバイパス通路を流れる空気量（以下、バイパス空気
量と言う）を操作し、アイドル回転数を所定の目標値に
一致させるようにデューティ制御のデューティ値をフィ
ードバック制御している。これにより、アイドル時の空
気流量を精密に操作して正確かつ応答性良くアイドル回
転数の制御が行われる。

一方、前述したように空気流量センサ（エアフローメー
タ）の異常時にはセンサ情報の品質が低下するのでエン
ジンの運転性が悪化する。このようなセンサ異常時の不
具合を防ぐものとしては、本出願人が先に提案した「内
燃機関の燃料噴射制御装置」（特開昭５９−１５５５３
７号公報参照）がある。この装置では、エアフローメー
タ異常時の燃料噴射量を機関回転数に応じた所定値に設
定するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、かかる従来の装置にあっては、アイドル
域を含む低回転域におけるエアフローメータ異常時の燃
料供給量を、アイドル走行が可能な範囲（燃料噴射のパ
ルス幅で２．５ｍｓ〜５ｍｓ）内の１つの値に設定して
いるため、吸入空気量に応じて燃料供給量を制御するエ
アフローメータ正常時と比べ、エンジン回転の安定性が
悪いという問題点があり、特に、絞弁全閉時のアイドル
域にあっては、エアコン等の補機負荷のオン／オフやア
イドル域からクラッチを接続して発進する際（すなわち
負荷急増時）に、極端な場合、エンストに至ることもあ
った。

（発明の目的）そこで本発明は、エフローメータ異常時のアイドル回転
数を高めに維持してエンジン出力に余裕を持たせること
により、負荷急増時におけるエンジン等の回避を図るこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明による内燃機関のアイドル回転数制御装置は、そ
の基本概念図を第１図に示すように、エンジンの吸入空
気量を検出する吸気量検出手段ａと、エンジンの回転数
を検出する回転数検出手段ｂと、エンジンのアイドル状
態を検出するアイドル状態検出手段ｃと、所定の制御信
号に基づいて吸気通路の絞り弁をバイパスするバイパス
空気量を操作する流量操作手段ｄと、前記吸気量検出手
段の出力を運転条件より定まる判別値と比較して該吸気
量検出手段ａの異常を判別する異常判別手段ｅと、吸入
空気量および回転数に基づいて燃料供給量を演算し、吸
気量検出手段ａの異常が判別されたときは、該供給量を
回転数に応じた所定値に設定する供給量演算手段ｆと、
供給量演算手段ｆの出力に基づいてエンジンに燃料を供
給する供給手段ｇと、エンジンがアイドル状態にあると
きアイドル回転数を所定の目標値に一致させるための前
記バイパス空気量の制御値を演算し、吸気量検出手段ａ
の異常が判別されたときは、該制御値を通常のアイドル
回転数に対応する値よりも大きい所定値に設定する制御
手段ｈと、を備えたことを特徴とする。

（作用）本発明では、エアフローメータの異常時、アイドル空気
量（バイパス通路を流れるバイパス空気量）が多めに設
定され、アイドル回転数が高めに維持される。

したがって、エンジン出力に余裕が生まれ、例えば、負
荷急増時におけるエンスト等の回避が図られる。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜６図は本発明の一実施例を示す図である。まず、
構成を説明すると、第２図において、１はエンジンであ
り、吸入空気はエアクリーナ２よりエアフローメータ
３、スロットルチャンバ４を経てインテークマニホルド
５の各ブランチ部より各シリンダに供給され、燃料は噴
射信号Ｓｉに基づきインジェクタ（供給手段）６により
噴射される。

ここで、吸入空気の流れはアクセルに連動する絞弁７に
より制御され、アイドル時の空気の流れはバイパスポー
ト８を通り、アイドルアジャストスクリュー９により調
節されるとともに、絞弁７の上流と下流とを連通するバ
イパス通路10を通り、該通路10に介装した流量制御弁
（流量操作手段）11により適宜必要な量のバイパス空気
が確保される。

流量制御弁11は開度信号Scのデューティ値Ｄに応じてバ
イパス通路10の通路面積を制御しており、その電磁コイ
ルはボデイと一体に設けられた冷却水循環通路12を流れ
る冷却水により所定温度に加熱される。

吸入空気の流量Qaはエアフローメータ（吸気量検出手
段）３により検出され、絞弁７の開度Cvは絞弁開度セン
サ13により検出される。また、エンジン１の回転数Ｎは
電磁ピックアップ式の回転数センサ（回転数検出手段）
14により検出され、ウォータジャケットを流れる冷却水
の温度Twは水温センサ15により検出される。さらに、車
速Ssは車速スイッチ16により検出され、ギヤのニュート
ラル位置はニュートラルスイッチ17により検出される。

車速スイッチ16は車速Ssが10km／ｈ以下であるときＯＮ
信号を出力し、ニュートラルスイッチ17は手動変速機の
ギヤがニュートラル位置にあるときＯＮとなるニュート
ラル信号Snを出力する。

上記絞弁開度センサ13、車速スイッチ16およびニュート
ラルスイッチ17はアイドル状態検出手段18を構成する。
回転数センサ14、車速スイッチ16、ニュートラルスイッ
チ17からの信号はそままコントロールユニット20に入力
され、エアフローメータ３、絞弁開度センサ13および水
温センサ15からの信号はＡ／Ｄ変換器21、22、23により
それぞれＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号としてコント
ロールユニット20に入力される。

コントロールユニット20は異常判別手段、供給量演算手
段および制御手段としての機能を有し、ＣＰＵ24、メモ
リ25およびＩ／Ｏポート26により構成される。ＣＰＵ24
はメモリ25に書き込まれているプログラムに従ってＩ／
Ｏポート26より必要とする外部データを取り込んだり、
またメモリ25との間でデータの授受を行ったりしながら
演算処理し、必要に応じて処理したデータをＩ／Ｏポー
ト26へ出力する。Ｉ／Ｏポート26にはアイドル状態検出
手段18およびＡ／Ｄ変換器21〜23からの信号が入力され
るとともに、Ｉ／Ｏポート26からは噴射信号Siおよび開
度信号Scが出力される。メモリ25はＣＰＵ24における演
算プログラムや演算に使用するデータをマップ等の形で
格納しているとともに、外部データの一時記憶等を行
う。

次に作用を説明する。

第３図はメモリ25に書き込まれている燃料噴射制御およ
びアイドル回転数制御のプログラムを示すフローチャー
トであり、本プログラムはエンジン回転に同期して実行
される。

まず、P₁で必要なデータ、すなわち前述した各センサか
らの吸入空気量Qa、回転数Ｎ、絞弁開度Cv、冷却水温T
w、車速Ss、ニュートラル位置を読み込み、P₂で回転数
Ｎを始動判別値No（例えば、No＝450rpm）と比較する。
Ｎ≦Noのときはクランキング中であると判断してP₃で始
動噴射量Tsを演算する。これは、始動時の冷却水温Twを
パラメータとするテーブルマップから該当する最適値を
ルックアップすることにより求める。次いで、P₄で最終
噴射量TiとしてTi＝Tsと置き、このTiに対応する噴射パ
ルス幅を有する噴射信号Siを出力する。これにより、始
動時にはTsなる量の燃料が噴射され、エンジン１の始動
が適切に行われる。

一方、上記ステップP₂でＮ＞Noのときは始動を完了して
運転中であると判断し、P₅でエアフローメータ３により
検出された吸入空気量（以下、検出吸気量という）Qaを
最小判別値Qoと比較する。最小判別値Qoはアイドル時に
おける最小空気量よりも小さな値に設定され、エアフロ
ーメータ３の出力が異常に小さいか否かを判別するため
の値である。

Qa≦Qoのときはエアフローメータ３が異常であると判断
してP₆に進み、Qa＞Qoのときはエアフローメータ３出力
の最小値がクリアしていると判断してP₇に進み、P₇でさ
らに検出吸気量Qaを最大判別値Q₂と比較する。最大判別
値Q₂はエンジン運転時における最大空気量よりも大きな
値に設定され、エアフローメータ３の出力が異常に大き
いか否かを判別するための値である。Qa≧Q₂のときはエ
アフローメータ３が異常であると判断してP₆に進み、Qa
＜Q₂のときは正常であると判断してP₈に進む。

ここで、エアフローメータ３の異常判定は第４図に示す
ように、吸入空気量と回転数をパラメータとする運転領
域に対して実際の検出吸気量Qaがどの位置にあるかによ
って行われる。異常領域(I)はＮ＞NoかつQa≦Qo（P₅の
ＮＯ命令）を満足する領域であり、この領域における異
常の態様としては、例えばエアフローメータ３の信号線
の断線等がある。また、異常領域(II)はＮ＞NoかつQa≧
Q₂（P₇のＮＯ命令）を満足する領域であり、例えばエア
フローメータ３の信号線が電源ラインと短絡したような
場合である。なお、同図中実線Ｌは一定負荷時における
回転数Ｎに対する検出空気量Qaの例（すなわち、正常時
の一例）を示している。

再びプログラムにおいて、正常時にはP₈で基本噴射量Tp
を次式に従って演算する。

但し、Ｋ：定数次いで、P₉で異常判定フラグＩＦをリセットしてP₁₀に
進む。異常判定フラグＩＦはＩＦ＝０のときエアフロー
メータ３が正常である旨を、ＩＦ＝１のときエアフロー
メータ３が異常である旨を表す。P₁₀では基本噴射量Tp
を次式に従って各種増量補正（例えば、水温補正や電
圧補正等）してそのときの運転条件にマッチさせ、P₄で
増量補正後の噴射量を最終噴射量Tiとして噴射信号Ｓｉ
を出力する。

Ｔｉ＝Ｋ・Ｔｐ …… 但し、ｋ：各種増量補正係数一方、P₅、P₇でエアフローメータ３が異常であると判別
したときは、P₆で基本噴射量Tpを異常時噴射量TpBに設
定するとともに、P₁₁で異常判定フラグＩＦをセットし
てP₁₀に進む。異常時噴射量TpBは第５図に示すように、
回転数Ｎをパラメータとするテーブルマップから該当す
る最適値をルックアップすることにより設定される。第
５図は４気筒エンジンの場合の一例であり、アイドル時
はTpB＝2.5msec，走行時はＮ＜Ｎｃ（ただし、Ｎｃ＝20
00rpm）の範囲内でTpB＝４msec（因に、正常時の最大値
は８msec）とし、またＮ≧NcのときはTpB＝０として高
速運転時に排気触媒が焼損するのを防止している。この
ように、エアフローメータ３の異常時にあっても燃料噴
射量が運転条件に対応した適切量に固定されるため、空
燃比の不適切化を防いで運転性の悪化が防止される。な
お、第５図中曲線Ｒはトップギヤ走行時の走行抵抗を示
している。

上述の燃料噴射制御を経ると、次いでアイドル回転数制
御のルーチンに移行する。

まず、P₁₂で異常判定フラグＩＦを判別し、ＩＦ＝０の
ときはエアフローメータ３が正常と判断してP₁₃で回転
数Ｎを所定値Ｎｓ（Ｎｓ＝100rpm）と比較する。Ｎ＜Ns
のときはP₁₄で始動時のデューティ値Dsを演算し、P₁₅で
この始動デューティ値Dsを有する開度信号Scを出力す
る。

始動デューティ値Dsは始動時の冷却水温Twをパラメータ
とするテーブルマップから該当する最適値をルックアッ
プすることにより求める。開度信号Scのデューティ値
（制御値に相当する）は、流量制御弁11の１周期中にお
ける開弁時間割合である。

また、Ｎ≧Nsのときは運転中であると判断し、P₁₆で絞
弁７が全閉であるか否かを判別する。全閉のときはP₁₇
で車速スイッチ16がＯＮであるか否か（すなわち、車速
が10km/h以下であるか否か）を判別し、ＯＦＦのときは
さらにP₁₈でギヤがニュートラル位置にあるか否を判別
する。ニュートラル位置にあるときはアイドル状態であ
ると判断して、P₁₉で目標アイドル回転数N_Mを検索す
る。この検索は、冷却水温Tw、エアコン負荷等をパラメ
ータとしてテーブルマップから該当する目標アイドル回
転数N_Mをルックアップすることにより行う。

次いで、P₂₀で現回転数ＮをこのN_Mと比較してＮ＝N_Mと
なるようにフィードバック制御のデューティ値D_Fを演算
して、P₁₅に進む。これにより、アイドル時の回転数Ｎ
がそのときの運転条件に対応する目標値N_Mに一致するよ
うに精度よく制御される。

これに対して、P₁₆で絞弁７が全閉でないときやP₁₈でギ
ヤがニュートラル位置にないときはアイドル状態にない
と判断して、Ｐ_２１に進む。なお、P₁₇で車速スイッチ1
6がＯＮであるときはP₁₈をジャンプしてP₁₉に進む。ア
イドル状態にないときは、P₂₁で走行中のデューティ値D
_Rを演算してP₁₅に進む。これは、例えばアイドル時のよ
うなフィードバック制御を停止してアイドル中のフィー
ドバック制御値に固定する等の方法を採る。

一方、上記ステップP₁₂で１Ｆ＝１のときはエアフロー
メータ３が異常であると判断し、P₂₂で異常時デューテ
ィ値D_Eを演算する。異常時デューティ値D_Eは冷却水温Tw
をパラメータとするテーブルマップから該当する最適値
をルックアップして演算し、その値は第６図に示すよう
に正常時のデューティ値（D_F及びD_R）よりも所定値だけ
大きいものとなる。したがって、通常のアイドル回転数
が650rpmであるとすると、異常時にはデューティ値の増
大によりこれより高い値（例えば、900rpm）にアイドル
回転数が制御される。これは、負荷の大きさに対して回
転数（換言すれば、エンジン出力）に余裕があり、負荷
変動に容易に対処し得ることを意味する。このため、ア
イドル回転から加速運転に移行したような場合であって
も、混合気の空燃比の不適切化の影響を受けず回転変動
がなく運転性の悪化が回避される。

また、減速運転への移行の場合も同様であり、通常運転
から減速してアイドル状態に移行したときも回転の変動
を抑えて運転性に悪化が回避される。さらに、アイドル
時にあってはアイドル回転制御を安定なものとすること
ができる。

なお、開度信号Scが入力される流量制御弁11は冷却水循
環通路12の冷却水によりそのソレノイドコイルの温度が
冷却水温Twに等しく保たれているので、冷却水温Twを検
知すればソレノイドコイルの電磁力を把握して流量制御
弁11の空気流量特性を正確に知ることができる。したが
って、異常時デューティ値D_Eを冷却水温Twに対応させて
メモリ25に予め記憶させておくことで、常に最適なデュ
ーティ制御を行うことができる。

（効果）本発明によれば、エアフローメータの異常時、アイドル
空気量（バイパス通路を流れるバイパス空気量）が多め
に設定され、アイドル回転数が高めに維持されるので、
エンジン出力に余裕が生まれ、例えば、負荷急増時にお
けるエンスト等を回避でき、運転性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜６図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はその燃料噴射制御およびアイドル回転数制御のプロ
グラムを示すフローチャート、第４図はそのエアフロー
メータの異常判定領域を示す特性図、第５図はその異常
時噴射量の設定量を示すマップ、第６図はその開度信号
のデューティ値を示すマップである。１……エンジン、３……エアフローメータ（吸気量検出手段）、６……インジェクタ（供給手段）、 11……流量制御弁（流量操作手段）、 14……回転数センサ（回転数検出手段）、 18……アイドル状態検出手段、 20……コントロールユニット（異常判別手段、供給量演
算手段、制御手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）エンジンの吸入空気量を検出する吸気
量検出手段と、ｂ）エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、ｃ）エンジンのアイドル状態を検出するアイドル状態検
出手段と、ｄ）所定の制御信号に基づいて吸気通路の絞り弁をバイ
パスするバイパス空気量を操作する流量操作手段と、ｅ）前記吸気量検出手段の出力を運転条件より定まる判
別値と比較して該吸気量検出手段の異常を判別する異常
判別手段と、ｆ）吸入空気量および回転数に基づいて燃料供給量を演
算し、吸気量検出手段の異常が判別されたときは、該供
給量を回転数に応じた所定値に設定する供給量演算手段
と、ｇ）供給量演算手段の出力に基づいてエンジンに燃料を
供給する供給手段と、ｈ）エンジンがアイドル状態にあるときアイドル回転数
を所定の目標値に一致させるための前記バイパス空気量
の制御値を演算し、吸気量検出手段の異常が判別された
ときは、該制御値を通常のアイドル回転数に対応する値
よりも大きい所定値に設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制
御装置。