JPH0799115B2

JPH0799115B2 - エンジンのアイドル回転数制御装置

Info

Publication number: JPH0799115B2
Application number: JP3081687A
Authority: JP
Inventors: 英二金久; 弘海老野; 茂樹今津; 繁夫加藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPS63198747A

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アイドル回転数制御装置、特に自動
車用エンジンにおいて、始動時に触媒装置の暖機を促進
するための急速暖機制御を行うようにしたエンジンのア
イドル回転数制御装置に関する。

（従来の技術）自動車用のエンジンにおいては、アイドル時における燃
費性能や排気性能の改善のため、アイドル回転数をエン
ジン温度に応じた所定の目標回転数に収束させるフィー
ドバック制御が行われる。この制御は、例えば特開昭55
−123336号公報に示されているように、実際のアイドル
回転数と目標回転数との偏差に応じてエンジンに供給さ
れる吸入空気量を調整することにより行われるが、エン
ジンの始動時において特にエンジン温度が低い場合に
は、上記の如きアイドル回転数の制御と平行して、排気
系に備えられた触媒装置の暖機を促進するための急速暖
機制御が行われる。

この急速暖機制御は、点火プラグの点火時期を最適時期
よりリタードさせる（遅らせる）ことにより所謂後燃え
状態を発生させて、触媒装置の温度を速かに上昇させる
ものであって、該触媒装置の排気浄化性能を高めて、暖
気時における排気性能を改善するものである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記のようにアイドル回転数のフィードバッ
ク制御を行うエンジンにおいて、低温始動時に点火時期
をリタードさせることによる急速暖機制御を行った場
合、この急速暖気が終了した時に次のような不具合が生
じる。

即ち、急速暖機時には、点火時期のリタード補正により
燃焼状態が悪化してアイドル回転数が低下しようとする
のであるが、この低下を阻止してアイドル回転数を目標
回転数に維持すべく、フィードバック制御によって吸入
空気量が増量されることになる。つまり、第６図に示す
ように吸入空気量に対応する制御量として、基本制御量
D₀に大きな値のフィードバック制御量（補正量）D_FBが
付加されるのである。このフィードバック制御量D
_FBは、暖気終了時において点火時期が本来の時期に復帰
された時に、吸入空気量を増量しなくても目標回転数を
維持することができるようになるので、フィードバック
制御に従って減少されることになるが、その場合に該制
御量は第６図に符号（イ）で示すように一定の時間比率
で徐々に減少される。一方、点火プラグの点火時期につ
いては、同図に符号（ロ）で示すように、暖機終了時に
リタード側への補正が直ちに解除されて、本来の点火時
期に速かに復帰される。そのため、暖気終了直後に、点
火時期が燃焼性の点で最適の時期とされ且つ吸入空気が
必要以上に供給される時期が発生し、この時、同図に符
号（ハ）で示すようにエンジン回転数が異常に上昇する
所謂吹上り現象が発生するのである。

尚、このような問題に対しては、点火時期をリタードさ
せる間、吸入空気量に対応する制御量として、フィード
バック補正量とは別に急速暖機のための所定量を加算
し、暖機終了時において点火時期を本来の時期にアドバ
ンスさせる際に、この所定加算量を直ちに解消させるよ
うに構成することが考えられる。これによれば、暖機終
了直後に点火時期がアドバンスされた状態で吸入空気が
必要以上に供給されることが回避される。

しかし、このように構成した場合、エンジンの運転状態
は通常始動時から暖機が進むに従って良好となって、吸
入空気量のフィードバック補正量が次第に減少する傾向
となるから、急速暖機の終了時に点火時期を本来の時期
にアドバンスさせると同時に上記の所定加算量を解消さ
せた時に、フィードバック補正の応答遅れのために一時
的に吸入空気が不足する状態が生じ、そのためエンジン
回転数が落込むことが考えられるのである。

本発明は、アイドル回転数のフィードバック制御が行わ
れるエンジン、特にエンジン温度が低い始動時に、点火
時期をリタード補正する急速暖気制御を行うようにした
エンジンにおける上記のような問題に対処するもので、
急速暖気の終了時に、エンジン回転数の吹上りや落込み
現象を生じることなく、通常のアイドル状態に良好に移
行させるようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的達成のため、本発明に係るエンジンのアイドル
回転数制御装置は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、エンジンの運転状態を検出
する運転状態検出手段Ａと、エンジンに供給される吸入
空気量を調整する吸入空気量調整手段Ｂと、上記運転状
態検出手段Ａによりアイドル運転状態が検出された時
に、エンジンの実回転数と目標回転数との偏差に応じて
上記吸入空気量調整手段Ｂにより吸入空気量をフィード
バック制御して、アイドル回転数を目標回転数に収束さ
せるフィードバック制御手段Ｃと、上記運転状態検出手
段Ａにより特定のアイドル運転状態が検出された時に、
点火プラグＤの点火時期を通常のアイドル運転時よりも
遅くするように補正する点火時期補正手段Ｅとが備えら
れた構成において、上記フィードバック制御手段Ｃを、
エンジンの実回転数と目標回転数との偏差に応じて定ま
るフィードバック補正量と各種の負荷によって定まる負
荷補正量とにより最終制御量を決定するように構成する
と共に、上記点火時期補正手段Ｅによる点火時期補正の
解除時に、上記フィードバック補正量を補正量減少方向
の所定値に強制的に補正するフィードバック制御補正手
段Ｆを備える。尚、このフィードバック制御補正手段Ｆ
は、吸入空気量の増量のために付加され或いは増大され
たフィードバック補正量を点火時期補正の解除時に直ち
に零もしくは初期値に復帰させる場合と、該フィードバ
ック補正量の減少方向への制御利得を通常のフィードバ
ック制御時よりも大きくする場合とがある。

（作用）上記の構成によれば、急速暖気時等の特定のアイドル運
転時に、点火時期補正手段Ｅにより点火プラグＤの点火
時期が遅くなるように補正されることにより、燃料の所
謂後燃え状態が発生して触媒装置の温度が速かに上昇さ
れ、これにより、該触媒装置の排気浄化性能が高められ
て当該特定アイドル運転時における排気性能が改善され
ることになる。そして、この特定アイドル運転時におい
ては、アイドル回転数を目標回転数に維持すべく、フィ
ードバック制御手段Ｃにより吸入空気量が増量されるこ
とになるが、該特定アイドル運転状態の終了時には、上
記点火時期補正手段Ｅによる点火時期の補正が解除され
ると同時に、フィードバック制御補正手段Ｆにより、吸
入空気量を増量させるために付加され或いは増大された
フィードバック補正量がその減少方向の所定値に急速に
且つ強制的に補正されることになる。そのため、特定ア
イドル運転状態の終了直後に、点火時期が本来の最適時
期に復帰されたにも拘らず吸収空気が必要以上に供給さ
れ、或はフィードバック補正量とは別に特定アイドル運
転時に所定量を加算した場合のように、その特定アイド
ル運転状態の終了直後に吸入空気量が一時的に不足す
る、という状態の発生が回避されることになり、このよ
うな状態によるエンジン回転数の吹き上りや落込みが防
止されくことになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

第２図に示すように、エンジン１には吸、排気弁2,3を
介して夫々燃焼室４に吸気通路５及び排気通路６が設け
られ、吸気通路５には上流側からエアクリーナ７、エア
フローメータ８、スロットルバルブ９及び燃料噴射弁10
が設置されていると共に、排気通路６には排気浄化用の
触媒装置11が設置されており、且つ上記延焼室４には点
火プラグ12が設置されている。また、吸気通路５には上
記スロットルバルブ９の上、下流部を連通させるバイパ
ス通路13が設けられていると共に、該通路13上には、該
通路13を通過して燃焼室４に供給されるバイパスでなる
バイパス制御弁14が設置されている。

一方、このエンジン１には、上記燃料噴射弁10からの燃
料噴射量の制御と、点化プラグ12の点火時期の制御と、
アイドル時における上記バイパス制御弁14によるバイパ
ス空気量の制御とを行うコントロールユニット20が備え
らえている。このコントロールユニット20は、上記エア
フローメータ８からの吸入空気量信号ａと、エンジン回
転数を検出するセンサ21からのエンジン回転数信号ｂ
と、上記スロットルバルブ９の開度を検出するとセンサ
22からのスロットル開度信号ｃと、エンジン１の冷却水
温を検出するセンサ23からの水温信号ｄと、吸気通路５
内の吸気温を検出するセンサ24からの吸気温信号ｅと、
エンジン１の始動時か否かを検出するスタートスイッチ
25からのスタート信号ｆと、更に当該自動車に搭載され
た変速機がニュートラル状態にあるか否かを検出するニ
ュートラルスイッチ26からのニュートラル信号ｇとを入
力し、これらの信号ａ〜ｇに応じて上記燃料噴射量制御
と点火時期制御とバイパス空気量制御とを行うようにな
っている。ここて、該コントロールユニット20による燃
料噴射制御の概略について説明すると、コントロールユ
ニット20は上記信号a,bが示す吸入空気量とエンジン回
転数とに基づいて１サイクル当たりに燃焼室４に吸入さ
れる空気量に対応する基本燃料噴射量を設定すると共
に、これに所定の補正を加えて最終噴射量を演算し、こ
の噴射量となるように上記燃料噴射弁10に燃料制御信号
ｈを出力する。

一方、本発明の特徴部分であるバイパス空気量制御と点
火時期制御とは第3,4図のフローチャートに従って次の
ように行われる。

先ず、バイパス空気量の制御については、第３図のフロ
ーチャートのステップS₁で上記各信号ａ〜ｇを入力した
後、ステップS₂でスタートスイッチからの信号ｆに基づ
いてエンジン１の始動時か否かを判別し、始動時には更
にステップS₃で信号d,eが示す冷却水温と吸気温とに基
づいて、急速暖気モードや熱間再始動モード等の始動時
における運転モードを判定する。そして、冷却水温及び
吸気温が低い急速暖気モードと判定された場合は、ステ
ップS₄からステップS₅,S₆を実行して、タイマ所定時間
をセットし且つタイマフラグを“1"にセットする。尚、
始動時以外の場合は、ステップS₃〜S₆による運転モード
の判定動作、タイマ及びタイマフラグのセット動作等は
行われず、また始動時であっても急速暖気モード以外の
モードの場合は、上記タイマ及びタイマフラグのセット
動作は行われない。

更に、コントロールユニット20は、ステップS₇で信号b,
c,gが夫々示すエンジン回転数、スロットル開度及び変
速機がニュートラル状態にあるか否かに基づいて、アイ
ドルゾーン、加速ゾーン或は減速ゾーン等のエンジン１
の運転ゾーンを判定した後、ステップS₈,S₉でバイパス
制御弁14の基本デューティ値D₀（一定時間当たりの開弁
時間比率）とアイドル運転時の目標回転数とを上記冷却
水温及び吸気温に応じて設定する。また、上記ステップ
S₇で判定された運転ゾーンがアイドル回転数のフィード
バック制御を行うゾーンである場合には、ステップS₁₀
からステップS₁₁を実行し、上記タイマフラグが“1"に
セットされているか否かを判定する。

そして、始動時における急速暖気モードにある場合は、
ステップS₆でタイマフラグが“1"にセットされているの
でステップS₁₂,S₁₃を実行し、ステップS₅で所定時間に
セットしたタイマ値を減算すると共に、減算後の値が零
であるか否か、即ち上記所定時間が経過したか否かを判
定し、所定時間の経過前であればステップS₁₄でフィー
ドバック補正値D_FBを設定する。そして、上記所定時間
が経過した時に、ステップS₁₅,S₁₆で上記タイマフラグ
を“0"にリセットした上で上記フィードバック補正値D
_FBを零に設定する。尚、フィードバックゾーンにあって
急速暖機モード以外のモードにある時、つまり通常のア
イドル運転時は、ステップS₁₀,S₁₁からステップS₁₄を実
行し、急速暖機モードでの所定時間経過前と同様に、フ
ィードバック補正値D_FBを設定する。

コントロールユニット20は、その後、ステップS₁₇でエ
ンジン１の運転モードが所定の学習ゾーンにあるか否か
を判定し、この学習ゾーンにある時はステップS₁₈で学
習値D_LCを設定し、またステップS₁₉,S₂₀でエンジン１に
エアコン用コンプレッサー等の外部負荷が作用している
か否かを判定して、外部負荷の作用時には負荷補正値D_L
を設定する。更に、ステップS₂₁でその他の各種補正値
Ｄ′…Ｄ′設定した後、ステップS₂₂で上記基本デュー
ティ値D₀に対してフィードバック補正値D_FB、学習値
D_LC、負荷補正値D_L及び各種補正値Ｄ′…Ｄ′による補
正を行って最終デューティ値Ｄを設定し、この最終デュ
ーティ値Ｄで第２図に示すバイパス制御弁14が開閉制御
されるように該制御弁14に制御信号ｉを出力する。

このようにして、バイパス通路13を通って燃焼室４に供
給されるバイパス空気量が、エンジン１の運転モード、
運転ゾーン、外部負荷の状態等に応じて調整されること
になる。そして、特に運転ゾーンがアイドル回転数のフ
ィードバック制御が行われるフィードバックゾーンにあ
る場合であって、通常のアイドル運転時と急速暖気モー
ドでの所定時間の経過前には、ステップS₉で設定される
目標回転数と信号ｂが示す実際のエンジン回転数と偏差
に応じてステップS₁₄でフィードバック補正値D_FBが設定
され、これがステップS₈で設定される基本デューティ値
D₀に付加されて、バイパス空気量が上記偏差に応じて調
整されることになり、アイドル回転数が上記目標回転数
に収束されることになる。一方、コントロールユニット
20は、上記の如きバイパス空気量の制御と併行して第４
図のフローチャートに従って点火時期の制御を行う。

この制御においても、コントロールユニット20は、先ず
ステップT₁で第２図に示す各信号ａ〜ｇを入力すると共
に、ステップT₂〜T₅で始動時であるか否かの判定と、始
動時である場合の運転モードの判定とを行う。そして、
始動時であって、急速暖気モード及び熱間再始動モード
以外のモードの場合、又は熱間再始動モードの場合は、
ステップT₆又はT₇により、その時のモードに応じた点火
時期を設定する。また、急速暖機モードであって、上記
タイマフラグが“1"にセットされている時、即ち急速暖
機モードであって上記所定時間の経過前においては、ス
テップT₈からステップT₉を実行して、この急速暖機モー
ドに応じた固定点火時期を設定する。その場合、この固
定点火時期は、通常のアイドル運転時よりもリタード側
の所定の時期とされる。そして、この急速暖機モードに
おいて上記タイマフラグが“0"にリセットされた時、即
ち上記所定時間が経過した時に、コントロールユニット
20は、ステップT₈からステップT₁₀〜T₁₂を実行し、上記
ステップS₉により設定されたリタード側の固定点火時期
を解除すると共に、運転状態に応じて基本点火時期を設
定し且つこれに対する各種の補正を行って最終点火時期
を設定する。そして、コントロールユニット20はステッ
プT₆,T₇,T₉又はT₁₂のいずれかで設定した点火時期とな
るようにステップT₁₃で第２図に示す点火プラグ12に制
御信号ｊを出力する。

このようにしてエンジン１の運転モード等に応じて点火
時期が制御されるが、特に始動時における急速暖機モー
ドにおいては、第５図（ｃ）に示すように点火時期がリ
タードされることにより燃料の後燃え状態が発生して触
媒装置11の温度が速かに上昇され、これにより該装置11
の排気浄化性能が高められて排気性能が改善されること
になる。また、この場合、点火時期のリタード補正に伴
う燃焼状態の悪化に対して、アイドル回転数を目標回転
数に維持すべく、第３図のステップS₁₄で設定されるフ
ィードバック補正値D_FBが第５図（ａ）に示すように大
きな値に設定され、バイパス空気量が増量されることに
なる。

そして、この急速暖機モードにおいて所定時間が経過し
た時には、上記点火時期のリタード補正が解除されると
同時に、バイパス空気量を増量するために付加されてい
たフィードバック補正値D_FBが第３図のステップS₁₆によ
り直ちに零とされるので、該バイパス空気の増量も直ち
に停止されることになる。これにより、急速暖機の終了
直後に、点火時期が本来の時期に復帰されているにも拘
らずバイパス空気量が余分に供給される時期が生じて、
エンジン回転数が吹上るといった不具合が解消されるこ
とになる。そして、その後、通常のアイドル運転時のフ
ィードバック制御が行われる。

尚、この実施例では、急速暖機終了時にフィードバック
補正値D_FBを零に設定するようにしたが、この急速暖機
終了時におけるバイパス空気量を減量させる方向へのフ
ィードバック制御の制御利得を大きくすることにより、
上記補正値D_FBを速かに減少させるようにしてもよい。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、エンジンに供給される吸
入空気量の調整によりアイドル回転数をフィードバック
制御すると共に、特にエンジン温度が低い状態での始動
時に点火時期をリタード補正する急速暖機制御を行うよ
うにしたエンジンにおいて、この急速暖機制御の終了時
に、上記点火時期のリタード補正を解除すると同時に、
上記フィードバック制御のフィードバック補正量をその
減少方向の所定値に強制的に補正するようにしたから、
急速暖機終了直後に、吸入空気量の減量動作の遅れのた
めに、点火時期が本来の時期に復帰されているのに対し
て吸入空気が必要以上に供給され、或はフィードバック
補正量とは別に急速暖機中に所定量を加算した場合のよ
うに、その急速暖機の終了直後に吸入空気量が一時的に
不足するといった状態の発生が回避されることになる。
これにより、急速暖機終了直後におけるエンジン回転数
の吹上りや落込みが防止され、通常のアイドル運転に円
滑に移行することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図、第２〜５
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3,4図は夫々吸入空気量制御及び点火時期制御
の動作を示すフローチャート図、第５図は作用を示す経
時変化図である。また、第６図は従来の問題を示す経時
変化図である。１……エンジン、13,14……吸入空気量調整手段（バイ
パス通路、バイパス制御弁）、20……フィードバック制
御手段、点火時期補正手段、フィードバック制御補正手
段（コントロールユニット）、21,22,23,24,25,26……
運転状態検出手段（センサ、スイッチ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤繁夫広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭62−189351（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの運転状態を検出する運転状態検
出手段と、エンジンに供給される吸入空気量を調整する
吸入空気量調整手段と、上記運転状態検出手段によりア
イドル運転状態が検出された時に、エンジンの実回転数
と目標回転数との偏差に応じて上記吸入空気量調整手段
により吸入空気量をフィードバック制御して、アイドル
回転数を目標回転数に収束させるフィードバック制御手
段と、上記運転状態検出手段により特定のアイドル運転
状態が検出された時に、点火時期を通常のアイドル運転
時よりも遅くするように補正する点火時期補正手段とを
有するエンジンのアイドル回転数制御装置であって、上
記フィードバック制御手段を、エンジンの実回転数と目
標回転数との偏差に応じて定まるフィードバック補正量
と各種の負荷によって定まる負荷補正量とにより最終制
御量を決定するように構成すると共に、上記点火時期補
正手段による点火時期補正の解除時に、上記フィードバ
ック補正量を補正量減少方向の所定値に強制的に補正す
るフィードバック制御補正手段を備えたことを特徴とす
るエンジンのアイドル回転数制御装置。