JPH076423B2 - 内燃機関の電磁弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はアイドル回転数制御など内燃機関の制御に用
いられる電磁弁制御装置の改良に関する。

（従来の技術） 内燃機関のアイドル回転数を目標値にフィードバック制
御する装置として、例えば特開昭57−195831号に開示さ
れるようなものがある。

第９図に示すように、気化器１の空気通路２にはアクセ
ルペダルに連動して開閉する絞弁３が介装される。絞弁
３の絞弁軸に固定したアジャストレバー４が気化器１の
外部に位置して設けられ、このアジャストレバー４の絞
弁３の閉じ方向の位置を規制するため、ダイヤフラム装
置５に連結したストッパ６が配設される。ストッパ６は
絞弁３の閉じ位置でアジャストレバー４に係合して、そ
の最小開度を規制し、これにより機関のアイドル回転数
が規制される。

ストッパ６の位置を機関の運転条件によって制御するた
め、ダイヤフラム装置５の負圧室７には電磁弁８を介し
て負圧通路11からの吸気管負圧が導入される。ダイヤフ
ラム装置５は導入負圧とリターンスプリング９とのバラ
ンスに基づいてダイヤフラム10が変位し、このダイヤフ
ラム10に連結したストッパ６を駆動する。電磁弁８は制
御回路12からのパルス信号でデューティ制御されるもの
で、デューティ100％で全開、デューティ０％で全閉す
る。電磁弁８が開くとダイヤフラム装置５に負圧が導入
され、閉じるとオリフィス13より大気中に負圧がリーク
し、このようにして電磁弁８の平均開度に応じてダイヤ
フラム10に作用する負圧値が制御される。この場合負圧
が強くなるとダイヤフラム10を介してストッパ６が図中
右方向に引かれ、絞弁３のアイドル開度が増加してアイ
ドル回転数が高くなる。

制御回路12には回転数センサ15、車速センサ16、冷却水
温センサ17からの各検出信号が入力し、冷却水温度に応
じた目標アイドル回転数が得られるように、制御回路12
は電磁弁８の開度をフィードバック制御する。18と19は
変速機のギヤ位置がニュートラルになるとONになるニュ
ートラルスイッチと、クラッチペダルを踏んだときにON
となるクラッチスイッチで、制御回路12からの信号はこ
れらのスイッチ18,19のうちいずれか一方がONになると
電磁弁８に供給される。つまり機関のアイドル時はこれ
らのスイッチ18,19の一方が必ずONになるので、このと
きに限ってアイドル回転数のフィードバック制御を行う
のである。

制御回路12はアイドル時に検出した回転数が目標回転数
よりも高いときは電磁弁８に与える制御デューティを小
さくして回転数を下げ、逆に低いときは電磁弁８の制御
デューティを大きくして回転数を上げ、このようにして
目標回転数と一致させるのである。

（発明が解決しようとする課題） ところでこのアイドル回転数制御装置にあっては、機関
の始動後のアイドル回転数をできるだけ早期に目標回転
数と一致させるために、始動時には予め冷却水温に応じ
た制御デューティに基づいて電磁弁８の開度を固定し、
例えば始動時の冷却水温が比較的高いときは絞弁開度が
小さくなるように小さなデューティに、また冷却水温が
低いときには比較的大きなデューティに固定している。

ところで機関の停止時は電磁弁８は閉じているのである
が、この電磁弁８のバルブやシート部分には、前記オリ
フィス13を通して空気中の汚れに含まれる油脂分や、吸
気管から負圧通路11を通して逆流する油脂分が付着する
ことがあり、機関の停止中に雰囲気温度の低下に基づき
この油脂分の粘着力が増すと、バルブがシートとの接触
部分から離れにくくなる。

しかしながら従来は機関の始動時に電磁弁８の制御デュ
ーティを冷却水温に応じた適当な値、つまり中間的な値
に保持していたため、電磁弁８を開く方向の励磁力が弱
く、油脂分の粘着力が強いときは電磁弁８が作動しない
ことがあり、この場合には始動後に絞弁開度を冷却水温
に応じて十分開くのに必要な負圧をダイヤフラム装置５
に導入することができず、始動直後のアイドル回転数制
御が不能となり、機関の安定性が著しく損なわれるとい
う問題があった。そしてこのような傾向は機関のアイド
ル回転数制御に限らず、機関始動に伴って電磁式に弁体
を開閉駆動する機構を有する装置に共通して見られるも
のであった。

本発明はこのような問題を解決することを目的としてい
る。

（問題点を解消するための手段） そこで本発明は、第１図にも示すように、機関の制御機
構に設けられる電磁弁と、電磁弁の駆動信号を制御する
制御手段と、イグニッションスイッチ及びスタータモー
タスイッチの状態と機関回転数を検出する手段と、イグ
ニッションスイッチがOFFからONへと切り換わったこ
と、及びスタータモータスイッチがOFFかつ機関回転数
がアイドル回転数未満に設定された所定の回転数以下で
あること、の何れかの条件を検出したときにそれぞれ前
記電磁弁の開閉位置を前記条件検出直前の位置から反転
させる駆動信号を前記制御手段に出力させる手段とを設
けるものとした。

（作用） 上記構成に基づき、機関始動にあたってイグニッション
スイッチがOFFからONに切り換えられたとき、及びスタ
ータモータスイッチがOFFかつ機関回転数がアイドル回
転数未満の所定の回転数以下となったときには、電磁弁
はその直前の位置から反転する方向、つまり閉であった
ときには開位置へと、開であったときには閉位置へと、
強制的に駆動される。したがって、初期位置での電磁弁
に油脂分等による粘着力が働いていても、強い力で駆動
されるため確実に駆動され、いったんこのように駆動さ
れると、始動後に機関状態に応じて出力される比較的小
出力の駆動信号に対しても安定して追従作動する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて説
明する。これは上述したデューティ信号を駆動信号とし
て作動する電磁弁を備えた負圧作動装置に本発明を適用
した実施例である。

気化器31の絞弁33の閉じ位置を規制する絞弁レバー34
は、負圧作動装置51のプッシュロッド50に連動する。こ
の負圧作動装置51には吸気管負圧が定圧弁35と電磁弁41
を介して供給され、これに基づいてプッシュロッド50を
駆動して絞弁開度を調整する。

定圧弁35は絞弁33の下流の吸気通路32に接続する負圧通
路37から導く吸気管負圧を略一定に調整するもので、ダ
イヤフラム38で画成した調圧室40に開口する負圧導入口
36を、ダイヤフラム38に固定した弁体38Aがダイヤフラ
ム38の変位に伴って開閉し、調圧室40に常に一定の負圧
が存在するように制御する。ダイヤフラム38は両側から
作用するスプリング39A、39Bと負圧とがバランスする位
置に変位し、例えば調圧室40の負圧が弱まればスプリン
グ39Aに押されて弁体38Aが開き、調圧室40に吸気管負圧
を導入し、導入負圧が設定値を超えると弁体38Aが閉じ
るのであり、このようにして一定負圧を保つ。

調圧室40はオリフィス42を経由して負圧通路44に接続
し、前記負圧作動装置51に負圧を導く。この負圧通路44
の途中には大気導入口42が電磁弁41を介して連通する。
電磁弁41はソレノイド46により駆動されるバルブ47がバ
ルブシート48と接離し、バルブ開弁時は前記負圧通路44
から分岐する通路45を大気導入口43と連通し、バルブ着
座時には連通を閉じる。

この電磁弁41の開度はマイコンなどで構成された制御回
路70からのパルス信号でデューティ制御される。デュー
ティ100％のときは電磁弁41は全開し、逆にデューティ
０％のときは全閉する。したがって電磁弁41が開けば負
圧通路44に大気が導入されて負圧が弱まり、閉じれは負
圧が強まる。

前記負圧制御装置51は、プッシュロッド50を駆動する負
圧駆動部54と、この負圧駆動部54に導入する負圧を制御
する負圧制御弁56とから構成される。負圧駆動部54のダ
イヤフラム52で画成された負圧駆動室53には、前記負圧
通路37から分岐して吸気管負圧が導入されるとともに、
この負圧を希釈するためにダイヤフラム52に連結したプ
ッシュロッド50を貫通して形成した大気導入孔58からの
大気が導入される。そして負圧制御弁56が前記負圧通路
44からの制御負圧に応じて作動し、この大気導入孔58か
らの大気の導入量を制御する。負圧制御弁56はダイヤフ
ラム57で画成した負圧室59と大気に連通する大気室55と
を備え、負圧室59の負圧とスプリング60とのバランスに
基づいてダイヤフラム57が変位すると、弁体61が前記プ
ッシュロッド50の軸端より大気室55に開口する導入孔58
を開閉する。

前記負圧駆動部54のダイヤフラム52は負圧駆動室53の負
圧とスプリング62とのバランスに応じて変位するが、こ
の負圧は負圧制御弁56の弁体61の位置、換言すると負圧
制御弁56に導入される制御負圧によって決定されるよう
になっている。つまり、負圧制御弁56の弁体61が図示状
態で静止していたとして、仮に負圧駆動室53に導入され
る吸気管負圧が強まるとすると、ダイヤフラム52が左方
に移動するため、プッシュロッド50の軸端が上記弁体61
から離れ、大気導入孔58が開いて大気室55から負圧駆動
室53に大気が導入されて負圧を希釈する。このためダイ
ヤフラム52はスプリング62の作用力で押し戻され、元の
位置まで戻ると大気導入孔58が閉じてダイヤフラム52は
移動を停止する。この繰り返しにより負圧駆動室53の負
圧、換言するとダイヤフラム52の静止位置は、結局負圧
制御弁56の弁体61の位置に対応して決定されるのであ
り、仮に弁体61が図示状態よりも左方に移動すると、そ
の位置を中心としてダイヤフラム52の変位が収束し、こ
れによりプッシュロッド50を介して絞弁33のアイドル開
度が規制される。

この負圧制御弁56に供給する制御負圧を運転状態に応じ
て制御するために、前記電磁弁41を駆動する制御回路70
には、機関の運転状態を代表する各種信号が入力する。
71は機関冷却水温を検出する水温センサ、72は機関回転
数を検出する回転センサ、73は吸気絞弁の開度を検出す
る絞弁センサ、74は変速機ギヤ位置を検出するギヤセン
サ、75は車速を検出する車速センサ、76は機関の作動状
態を検出するイグニッションスイッチ、77は機関の始動
状態を検出するスタータモータスイッチであり、これら
の検出信号に基づいて制御回路70は運転状態に応じて最
適なアイドル回転数が得られるように電磁弁41の開度を
フィードバック制御する。

同時に制御回路70は機関の開始時に電磁弁41を最大開
度、つまりデューティ100％となるように保持し、電磁
弁41を最大の励磁力で強制的に駆動し、負圧通路を逆流
する油脂分などの付着によりバルブシート48にバルブ47
が密着して一時的に作動不能となるのを防止する。

第３図はこの制御回路70における制御動作のフローチャ
ートで、これにしたがって制御動作を説明すると、まず
前記各センサからの検出信号、つまり機関冷却水温度、
機関回転数、絞弁開度、変速機ギヤ位置、車速、並びに
イグニッションスイッチ、スタータモータスイッチのON
−OFF信号を読み込み、次いで第４図、第５図にも示す
が、機関冷却水温度に応じての目標アイドル回転数が得
られるように、冷却水温度に対応する電磁弁41の制御デ
ューティ（ONデューティ）を設定する。これから機関の
始動状態を判別するために、イグニッションスイッチが
OFFからONに切り換わったか否かをみて、YESの場合は電
磁弁41の制御デューティを100％にして電磁弁41を強制
的に全開にする。またNOの場合にはスタータモータスイ
ッチがONのときに、さらにいずれもNOであっても機関回
転数がアイドル回転数よりも低く設定された所定の回転
数、例えばこの場合100rpm以下ならば同じく100％に固
定する。第８図にも示すように、電磁弁41のONデューテ
ィが100％のときの励磁力は最大となり、電磁弁41のバ
ルブ47はこの強い駆動力によりバルブシート48から引き
上げられるのである。そしていったんこのように電磁弁
41が開くと、バルブ47とバルブシート48の間の粘着力が
薄れるので、その後のデューティ制御に対しては安定し
た追従性が確保される。

なお、電磁弁41の制御デューティと制御負圧との関係は
第６図に示すように、デューティが大きくなるほど大気
導入割合が増加するので負圧は弱くなる。またこの制御
負圧が小さくなると、負圧制御弁56の変位に基づき負圧
駆動部51の負圧駆動室53の負圧が強まり、プッシュロッ
ド50の突き出し量が大きくなって第７図に示すように、
絞弁開度が増加してアイドル回転数が上昇する。

上述のようにして、イグニッシュンスイッチのOFFからO
Nへの切換え時に電磁弁41に大きな制御デューティを付
与することにより、機関始動に先立って予め電磁弁41を
全開させるという準備動作を完了でき、したがって始動
完爆の当初からアイドル回転数制御を的確に行わせるこ
とができる。また、スタータモータスイッチがOFFとさ
れた始動後に機関回転数が100rpm以下となったときにも
電磁弁41に大きな制御デューティが印加されるので、始
動後にエンストした場合にも再度電磁弁41を強制的に全
開させることができ、これによりエンストの原因が電磁
弁41の開弁不良にあるような場合の弁作動を再度安定な
らしめることができる。

次に機関回転数が100rpm以下でないときは、絞弁開度を
判断して絞弁が開かれている通常運転時を除きアイドル
回転数のフィードバック制御に移行する。ただし車速が
10km/h以下でなくしかも変速機のギヤ位置がニュートラ
ルでないときは、例えば減速走行中などのため、アイド
ル回転数フィードバック制御は行わず、アイドル状態か
ら走行状態に移行する直前のアイドル時の制御デューテ
ィに固定しての通常の走行制御とする。

車速が10km/h以下のときや、ニュートラルのときはアイ
ドル回転数のフィードバック制御を行い、そのときの機
関冷却水温に応じた回転数が得られるように電磁弁41の
開度を修正制御するのである。つまり、目標回転数より
も高ければ電磁弁41の制御デューティを小さくして制御
負圧を強め、プッシュロッド50の突き出し量を小さくし
て絞弁開度を減少し、アイドル回転数を下げるし、目標
回転数よりも低ければ、逆にデューティを大きくするこ
とにより絞弁開度を増加してアドレス回転数を高める、
というフィードバック制御を行うのである。

なお、上記実施例は内燃機関のアイドル回転数のフィー
ドバック制御に用いられる負圧作動装置を対象としたも
のであるが、本発明はこれに限らず各種制御機構に適用
できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、イグニッションスイッチ
がOFFからONに切り換えられたこと、及びスタータモー
タスイッチがOFFの状態で機関回転数が所定値以下に低
下したことからアイドル回転数制御の異常やエンジンス
トールを検出して、それぞれの条件検出時に電極弁に対
して直前の位置からの反転方向への大きな駆動信号を出
力することにより電磁弁に付着した油脂分等による初期
作動不良を回避するようにしたので、機関始動後の電磁
弁の作動を円滑にして該電磁弁を用いた各種装置による
機関制御を的確に行わせることができ、また始動後のス
トールの原因が電磁弁の一時的な開閉不良にあるような
場合の電磁弁の作動性を再度安定させられるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の実施例を示
す断面図、第３図は制御動作を示すフローチャート、第
４図は機関冷却水温度と目標アイドル回転数の関係を示
す特性図、第５図は機関冷却水温度と制御デューティの
関係を示す特性図、第６図は制御デューティと制御負圧
との関係を示す特性図、第７図は制御負圧とアイドル絞
弁開度の関係を示す特性図、第８図は制御デューティと
発生磁力の関係を示す特性図、第９図は従来装置の概略
構成図である。 31……気化器、33……絞弁、35……定圧弁、41……電磁
弁、47……バルブ、48……バルブシート、44……負圧通
路、51……負圧作動装置、54……負圧駆動部、56……負
圧制御弁、70……制御回路、71……冷却水温度センサ、
72……機関回転数センサ、73……絞弁開度センサ、74…
…ギヤ位置センサ、75……車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の制御機構に設けられる電磁弁と、電
   磁弁の駆動信号を制御する制御手段と、イグニッション
   スイッチ及びスタータモータスイッチの状態と機関回転
   数を検出する手段と、イグニッションスイッチがOFFか
   らONへと切り換わったこと、及びスタータモータスイッ
   チがOFFかつ機関回転数がアイドル回転数未満に設定さ
   れた所定の回転数以下であること、の何れかの条件を検
   出したときにそれぞれ前記電磁弁の開閉位置を前記条件
   検出直前の位置から反転させる駆動信号を前記制御手段
   に出力させる手段とを備えたことを特徴とする内燃機関
   の電磁弁制御装置。