JPH0988695A - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアコン等の外部負荷を使用中でも、吸入空
気流量の制御値を正確に学習することができるアイドル
回転速度制御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 吸入空気流量の制御値を学習する条件が
成立している状態（Ｓ１）において、エアコンが稼働状
態であり、かつ、冷却水温度が所定の範囲内にあれば
（Ｓ２及びＳ３）、エアコンを一時的に停止して、吸入
空気流量の制御値を学習する（Ｓ４〜Ｓ６）。一方、エ
アコンが停止状態であれば（Ｓ２）、その状態で吸入空
気流量の制御値を学習する（Ｓ７）。かかる制御によれ
ば、エアコンが稼働中のときには、一時的にエアコンを
停止して学習を行うため、学習精度を向上することがで
き、また、常時エアコンがＯＮである車両においても学
習を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸入空
気流量を制御してアイドル時の機関回転速度を目標回転
速度にフィードバック制御するアイドル回転速度制御装
置に関し、特に、外部負荷を印加しない状態でのアイド
ル運転状態における吸入空気流量の制御値を学習する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のアイドル回転速度制御装置と
しては、特開昭６２−１２９５４４号公報に開示される
ように、機関の吸気系に介装されたスロットル弁をバイ
パスする補助空気通路を設けると共に、この補助空気通
路に電磁式のアイドル制御弁を設け、このアイドル制御
弁の開閉を制御して吸入空気流量を制御しつつ、実際の
アイドル回転速度が目標回転速度に近づくように制御す
ることで、アイドル回転速度を目標回転速度にフィード
バック制御するものがある。該アイドル回転速度制御装
置においては、機関のフリクションやスロットル弁と吸
気通路内壁面との隙間のバラツキ、補助空気通路系のバ
ラツキ等及びそれらの経時劣化等により吸入空気流量の
制御値が初期状態から変化してくる。

【０００３】そのため、該吸入空気流量の制御値を逐次
学習して、学習値として記憶し、該学習値を制御初期値
として使用することでフィードバック制御開始直後の回
転変動抑制を図ることが従来より行われている。ところ
で、前記制御値の学習は、エアコン等の外部負荷の印加
時には、それによる影響を受けるため、エアコンのオン
／オフ時に夫々独立した学習値を用いて個別に学習を行
っているか、或いは、エアコンがオフのときのみ学習を
行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前者のも
のでは、エアコンがオンのときに学習した場合には、外
部条件（外気温等）によりエアコン用コンプレッサの負
荷が異なるので学習精度が低く、また、エアコンのオン
／オフ時に対応する学習値が夫々別にあるため、エアコ
ンのオン／オフ切換時におけるアイドル制御弁の制御量
に差があり、かかる切換時にはアイドル回転速度の変動
を伴う可能性があった。

【０００５】一方、エアコンがオフのときのみ学習を行
う後者のものにあっては、例えば、大排気量車のように
常時エアコンがオンとなっている場合には、学習が行わ
れず学習値が更新されないという問題点が存在してい
た。そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑
み、エアコン等の外部負荷を使用中でも、吸入空気流量
の制御値を正確に学習することができるアイドル回転速
度制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、図１に示すように、機関のアイドル運転時に
目標回転速度となるように吸入空気流量を制御する内燃
機関のアイドル回転速度制御装置において、機関に印加
される外部負荷が無負荷のときに、前記アイドル回転速
度制御を行いつつ吸入空気流量の制御値を学習する第１
学習手段と、アイドル時で所定の外部負荷が機関に印加
されているときに、該外部負荷の印加を解除した場合に
機関運転状態への影響が少ないか否かを検出する影響検
出手段と、前記機関運転状態への影響が少ないと検出さ
れたときに、前記所定の外部負荷の印加を一時的に解除
する外部負荷解除手段と、前記所定の外部負荷が一時的
に解除されたときに、前記アイドル回転速度制御を行い
つつ吸入空気流量の制御値を学習する第２学習手段と、
を含んで構成した。

【０００７】このようにすれば、外部負荷のオン／オフ
状態に関わらず常時学習が行われるため、学習の精度が
良く、また、例えば、大排気量車等のように常時エアコ
ンがオンである場合にも学習が行われる。請求項２記載
の発明は、機関の冷却水温度を検出する冷却水温度検出
手段を備え、前記影響検出手段は、検出された機関冷却
水温度が所定範囲内にあるときに、前記機関運転状態へ
の影響が小さいと検出する構成とした。

【０００８】このようにすれば、冷却水温度に基づい
て、外部負荷の印加を解除した場合に機関運転状態への
影響があるか否かを判断することができる。請求項３記
載の発明は、図２に示すように、機関のアイドル運転時
に目標回転速度となるように吸入空気流量を制御する内
燃機関のアイドル回転速度制御装置において、機関に印
加される外部負荷が無負荷のときに、前記アイドル回転
速度制御を行いつつ吸入空気流量の制御値を学習する第
１学習手段と、アイドル時で前記所定の外部負荷が機関
に印加されているときに、該外部負荷の印加による余剰
の吸入空気流量の制御値を算出する余剰空気流量算出手
段と、アイドル時で前記所定の外部負荷が機関に印加さ
れているときに、前記アイドル回転速度制御を行いつ
つ、前記算出された余剰吸入空気流量の制御値分を減算
した吸入空気流量の制御値を学習する第３学習手段と、
を含んで構成した。

【０００９】このようにすれば、実際に外部負荷の印加
を解除しなくとも外部負荷が印加されていない状態にお
ける学習を行うことができる。請求項４記載の発明は、
前記所定の外部負荷をエアコンとした。このようにすれ
ば、エアコンの稼働状態に基づき学習を行うことができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図３は、本発明に係る内燃機関のア
イドル回転速度制御装置の一実施形態のシステム構成を
示す。エアクリーナ１からの空気は、吸気ダクト２を通
り、吸気ダクト２に介装され図示しないアクセルペダル
に連動するスロットル弁３と、このスロットル弁３をバ
イパスして設けられた補助空気通路４に介装された電磁
式のアイドル制御弁５とを夫々介して内燃機関８に吸入
される。一方、燃料は、吸気マニホルド６に介装された
燃料噴射弁７から機関回転に同期して間欠的に噴射さ
れ、前記吸入空気と混合してシリンダ内に吸引される。

【００１１】ここで、アイドル制御弁５は、例えば、開
弁用コイルと閉弁用コイルとを備えて構成されたものが
用いられている。そして、マイクロコンピュータを内蔵
したコントロールユニット９からの駆動パルス信号（開
度制御信号）が、前記コイル夫々に互いに反転された状
態で送られるようになっており、前記駆動パルス信号の
デューティ比（開弁用コイルに対する通電時間割合％）
により、アイドル制御弁５の開度が制御され、アイドル
制御弁５の開度を介してアイドル運転時の機関吸入空気
流量が制御され、機関の回転速度が制御されている。

【００１２】このコントロールユニット９には、前記駆
動パルス信号のデューティ比（アイドル制御弁５の開
度）を決定するために各種のセンサからの信号が入力さ
れるようになっている。各種センサとしては、クランク
シャフトやカムシャフトから回転信号を取り出して機関
回転速度Ｎを検出する回転速度センサ１０、スロットル
弁３に付設されてスロットル弁３のアイドル位置（全閉
位置）でＯＮとなるアイドルスイッチ１１、内燃機関８
のウォータジャケット部に設けられ機関温度を代表する
冷却水温度Ｔ_W を検出する水温センサ１２（冷却水温度
検出手段）、エアコン用として機関駆動されるコンプレ
ッサ１６がＯＮとなる状態でＯＮ信号を出力するエアコ
ンスイッチ１３、前記コンプレッサ１６の負荷の大きさ
を検出する負荷センサ１４、車載バッテリの電圧を検出
する電圧センサ１５などが設けられている。

【００１３】なお、コントロールユニット９は、第１の
実施形態では、第１学習手段、第２学習手段及び影響検
出手段としての機能を有し、後述する第２の実施形態で
は、第１学習手段、第３学習手段及び余剰空気流量算出
手段としての機能を有している。ここで、かかるシステ
ムにおけるアイドル制御弁５は、アイドルスイッチ１１
がＯＮとなるアイドル運転時に、回転速度センサ１０に
よって検出された機関回転速度Ｎが、水温センサ１２に
よって検出された冷却水温度Ｔ_W に基づいて設定される
目標回転速度Ｎ' に近づくようにコントロールユニット
９からの制御信号により開閉されるフィードバック制御
が行われている。また、アイドル制御弁５の開度制御
は、アイドルスイッチ１１からの信号がＯＮとなる所定
のアイドル状態で、冷却水温度Ｔ_W 、機関回転速度Ｎ、
エアコンスイッチ１３からのＯＮ／ＯＦＦ信号及び電圧
センサ１５によって検出されるバッテリ電圧Ｖ_B 等に基
づいてコントロールユニット９が、アイドル制御弁５に
供給するパルス信号のデューティ比を変化させることに
よって行われる。

【００１４】また、アイドル運転を開始した直後のフィ
ードバック制御において、フィードバック制御の遅れに
起因する機関運転の不安定を防止するために、予め初期
状態における吸入空気流量制御値の初期値が後述するよ
うに学習され、該学習値を用いることにより、アイドル
運転開始時におけるフィードバック制御量を低減し、機
関運転が不安定になることを回避している。

【００１５】このような学習の制御内容を、図４のフロ
ーチャートに従って説明する。なお、この学習制御は、
例えば、一定時間毎に実行される。ステップ１（図で
は、Ｓ１と略記する。以下同様。）では、学習を行う条
件が成立しているか否か判断する。具体的には、アイド
ル回転速度のフィードバック制御を実行中であり、水温
センサ１２によって検出された冷却水温度Ｔ_W が所定値
Ｔ₁ 以上（Ｔ_W ≧Ｔ₁ ）であり、かつ、電圧センサ１５
によって検出されたバッテリ電圧Ｖ_B が所定範囲内（Ｖ
₁ ≦Ｖ_B ≦Ｖ₂ ）であるときに学習可能と判断する。つ
まり、このような判断は、機関の暖気運転が終了し、か
つ、バッテリ電圧が安定している状態では、アイドル回
転速度は安定しているので、かかる状態のときのみ学習
を行うようにしている。そして、学習条件が成立してい
ると判断できるときにはステップ２へと進み、学習条件
が不成立と判断できるときには本ルーチンを終了する。

【００１６】ステップ２では、エアコンスイッチ１３か
らの信号を調べ、信号がＯＮであればステップ３へと進
み、信号がＯＦＦであればステップ７へと進む。つま
り、ここでは、エアコンのＯＮ／ＯＦＦに基づき分岐す
る処理を行っている。ステップ７では、代表的な外部負
荷であるエアコンがＯＦＦであるので、この状態のまま
学習を行い、本ルーチンを終了する。このステップ７で
の処理は、従来行っていた学習制御と同一のものであ
る。具体的には、例えば、冷却水温度等に基づき基本制
御値を設定し、フィードバック補正量を平均化処理等し
て、該平均値と基準値との偏差を所定割合ずつ前回まで
の学習値に加算する等の方法で学習値を更新する。な
お、ステップ７の処理が本発明に係る第１学習手段に相
当する。

【００１７】一方、エアコンがＯＮであるときのステッ
プ３では、水温センサ１２によって検出された冷却水温
度Ｔ_W に基づき、エアコンを所定時間（学習を行うのに
必要となる各種状態を検出する時間）停止しても機関運
転状態に影響がないかどうか判断する。具体的には、冷
却水温度Ｔ_W が所定の範囲内（例えば、８０℃≦Ｔ_W≦
９０℃）にあるか否かで判断する。そして、冷却水温度
Ｔ_W が所定範囲内であればステップ４へと進み、所定範
囲外であれば本ルーチンを終了する。なお、ステップ３
の処理が本発明に係る影響検出手段に相当する。

【００１８】ステップ４では、エアコンがＯＮ（稼働）
状態のときに、精度の良い学習を行うため、外部負荷解
除手段によってエアコン用コンプレッサ１６を一時的に
停止する。この外部負荷解除手段としては、例えば、内
燃機関８とエアコン用コンプレッサ１６との間に介装さ
れた電磁クラッチが相当する。ステップ５では、前記ス
テップ７での学習制御と同様に、エアコン停止状態で学
習を行う。ステップ６では、学習が完了したので、一時
的に停止したエアコン用コンプレッサ１６を再び始動
し、本ルーチンを終了する。すなわち、ステップ４〜６
における処理は、エアコンがＯＮである場合であって
も、エアコン用コンプレッサ１６を一時的に停止するこ
とで、精度の良い学習を行うことができ、また、例え
ば、大排気量車のように常時エアコンがＯＮとなってい
る場合にも学習を行うことができる。なお、ステップ４
〜６の処理が、本発明に係る第２学習手段に相当する。

【００１９】このような学習制御を行うアイドル回転速
度制御装置によれば、エアコンがＯＮのときにはエアコ
ン用コンプレッサを一時的に停止して、その間に学習値
の更新が行われるので、学習値の精度が良く、また、大
排気量車等のように常時エアコンがＯＮである場合に
も、学習値の更新が行われる。また、かかる制御は、コ
ントロールユニットによる制御内容を定義しているプロ
グラムのみ変更すれば実現できるので、コストアップを
伴わない。すなわち、コストアップを伴わず、内燃機関
のアイドル回転速度制御装置の品質を向上させることが
できる。

【００２０】次に、実際にエアコン用コンプレッサ１６
を停止しなくとも、エアコンがＯＮのときに吸入空気流
量の制御値を学習することができる学習制御を、図５の
フローチャートに従って説明する。この学習制御も、例
えば、一定時間毎に実行される。ステップ１０では、学
習を行う条件が成立しているか否か判断し、学習条件が
成立していると判断できるときにはステップ１１へと進
み、学習条件が不成立と判断できるときには本ルーチン
を終了する。この処理内容は、上述した図３におけるス
テップ１の処理内容と同一であるので、詳細はステップ
１の説明を参照されたい。

【００２１】ステップ１１では、エアコンスイッチ１３
からの信号を調べ、信号がＯＮであればステップ１２へ
と進み、信号がＯＦＦであればステップ１６へと進む。
つまり、ここでは、エアコンのＯＮ／ＯＦＦに基づき分
岐する処理を行っている。ステップ１２では、負荷セン
サ１４によってエアコン用コンプレッサ１６の負荷の大
きさを検出する。ステップ１３では、検出された負荷の
大きさに基づきエアコン用コンプレッサ１６の駆動に必
要な余剰空気流量に相当するアイドル制御弁５の開度制
御値を算出する。すなわち、ステップ１２〜１３におけ
る処理では、エアコン用コンプレッサ１６の負荷の大き
さを検出し、その負荷に相当する余剰空気流量に相当す
る制御値を算出することで、エアコンがＯＦＦの状態に
おける吸入空気流量の制御値を推定している。なお、ス
テップ１２〜１３の処理が本発明に係る余剰空気流量算
出手段に相当する。

【００２２】ステップ１４では、現在のアイドル制御弁
５の制御値から、前記ステップ１３で算出された余剰空
気流量相当分の制御値を差し引いた制御値を算出する。
ステップ１５では、この算出した制御値に対して学習を
行って学習値を更新する。なお、ステップ１４〜１５の
処理が、本発明に係る第３学習手段に相当する。ステッ
プ１６では、代表的な外部負荷であるエアコンがＯＦＦ
であるので、この状態のまま学習を行い、本ルーチンを
終了する。なお、ステップ１６の処理が本発明に係る第
１学習手段に相当する。

【００２３】このような吸入空気流量の制御値の学習制
御を行うアイドル回転速度制御装置によれば、エアコン
がＯＮのときにはエアコン用コンプレッサの負荷を検出
し、その負荷からエアコンがＯＦＦの状態の吸入空気流
量の制御値を良好に推定することができるので、エアコ
ンのＯＮ／ＯＦＦに関わりなく学習が行われる。つま
り、大排気量車等のように常時エアコンがＯＮである場
合にも、学習値が行われるようになる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、機関に印加される外部負荷があるときに
は、外部負荷解除手段により外部負荷の印加を一時的に
解除し、第２学習手段により吸入空気流量の制御値を学
習するようにしたので、外部負荷のオン／オフ状態に関
わらず常時学習が行われるため、学習の精度が良く、ま
た、例えば、大排気量車等のように常時エアコンがオン
である場合にも学習が行われる。

【００２５】また、かかる学習は、学習制御内容を定義
しているプログラムのみ変更すれば実現できるので、コ
ストアップを伴わない。すなわち、コストアップを伴わ
ず、内燃機関のアイドル回転速度制御装置の品質を向上
させることができる。請求項２記載の発明によれば、機
関冷却水温度が所定範囲内にあるときに、機関運転状態
への影響が小さいと検出する構成としたから、簡易な構
成で機関運転状態への影響を検出することができる。

【００２６】請求項３記載の発明によれば、機関に外部
負荷が印加されているときには、外部負荷の印加に起因
する余剰吸入空気流量に相当する制御値を算出し、その
制御値に基づいて学習するようにしたから、実際に外部
負荷の印加を解除しなくとも外部負荷が印加されていな
い状態における学習を行うことができる。請求項４記載
の発明によれば、機関に印加される外部負荷はエアコン
であるので、代表的な外部負荷としてのエアコンの稼働
状態に基づき学習を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本構成を示すブロック図

【図２】 本発明の基本構成を示すブロック図

【図３】 本発明に係るアイドル回転速度制御装置の一
実施形態におけるシステム構成図

【図４】 学習制御内容の一実施形態を示すフローチャ
ート

【図５】 学習制御内容の他の実施形態を示すフローチ
ャート

【符号の説明】

２ 吸気ダクト ３ スロットル弁 ４ 補助空気通路 ５ アイドル制御弁 ９ コントロールユニット １０ 回転速度センサ １１ アイドルスイッチ １２ 水温センサ １３ エアコンスイッチ １４ 負荷センサ １５ 電圧センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関のアイドル運転時に目標回転速度とな
   るように吸入空気流量を制御する内燃機関のアイドル回
   転速度制御装置において、 機関に印加される外部負荷が無負荷のときに、前記アイ
   ドル回転速度制御を行いつつ吸入空気流量の制御値を学
   習する第１学習手段と、 アイドル時で所定の外部負荷が機関に印加されていると
   きに、該外部負荷の印加を解除した場合に機関運転状態
   への影響が少ないか否かを検出する影響検出手段と、 前記機関運転状態への影響が少ないと検出されたとき
   に、前記所定の外部負荷の印加を一時的に解除する外部
   負荷解除手段と、 前記所定の外部負荷が一時的に解除されたときに、前記
   アイドル回転速度制御を行いつつ吸入空気流量の制御値
   を学習する第２学習手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のアイド
   ル回転速度制御装置。
2. 【請求項２】機関の冷却水温度を検出する冷却水温度検
   出手段を備え、前記影響検出手段は、検出された機関冷
   却水温度が所定範囲内にあるときに、前記機関運転状態
   への影響が小さいと検出することを特徴とする請求項１
   記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
3. 【請求項３】機関のアイドル運転時に目標回転速度とな
   るように吸入空気流量を制御する内燃機関のアイドル回
   転速度制御装置において、 機関に印加される外部負荷が無負荷のときに、前記アイ
   ドル回転速度制御を行いつつ吸入空気流量の制御値を学
   習する第１学習手段と、 アイドル時で前記所定の外部負荷が機関に印加されてい
   るときに、該外部負荷の印加による余剰の吸入空気流量
   の制御値を算出する余剰空気流量算出手段と、 アイドル時で前記所定の外部負荷が機関に印加されてい
   るときに、前記アイドル回転速度制御を行いつつ、前記
   算出された余剰吸入空気流量の制御値分を減算した吸入
   空気流量の制御値を学習する第３学習手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のアイド
   ル回転速度制御装置。
4. 【請求項４】前記所定の外部負荷がエアコンであること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃
   機関のアイドル回転速度制御装置。