JPH11324752A

JPH11324752A - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置

Info

Publication number: JPH11324752A
Application number: JP13330698A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuda; 洋松田; Tatsuji Miyata; 達司宮田; Shinichi Sasaoka; 伸一笹岡
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】機関負荷の急激な減少に起因する回転速度の
急上昇を抑制する。【解決手段】スロットル開度θが所定開度θi 以下で
あってアイドルスイッチが「ＯＮ」、かつ、機関回転速
度Ｎが所定回転速度Ｎi 以下のとき（Ｓ１〜Ｓ３）、及
び、スロットル開度θが所定開度θi 以下であってアイ
ドルスイッチが「ＯＮ」、かつ、機関回転速度Ｎが所定
回転速度Ｎi より高く、クラッチが「切」のとき（Ｓ１
〜Ｓ４）に、実回転速度が目標回転速度に近づくよう
に、アイドル制御弁をフィードバック制御する（Ｓ
５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のアイド
ル回転速度制御装置において、特に、機関負荷の急激な
減少に起因する回転速度の急上昇を抑制する技術に関す
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、例えば、特開昭５９−１８１２４２号公報に開
示されるように、機関の吸気系に設けられたスロットル
弁をバイパスする補助空気通路を設けると共に、補助空
気通路を開閉するアイドル制御弁を設け、実回転速度が
目標回転速度に近づくように、アイドル制御弁により補
助空気流量をフィードバック制御するものがある。フィ
ードバック制御を行う条件、即ち、アイドル運転領域
は、スロットル弁の開度（以下「スロットル開度」とい
う）が所定開度以下であることが一般的であるが、より
精密な制御を行うことを目的として、図６に示すよう
に、スロットル開度がθ_i以下かつ回転速度がＮ_i以下
のものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スロッ
トル開度がθ_i以下かつ回転速度がＮ_i以下のときに、
フィードバック制御を行うものにあっては、次のような
不具合が発生するおそれがある。即ち、図７に示すよう
に、道路の渋滞等により、目標回転速度よりも低い回転
速度で走行する状態が続くと、アイドル回転速度制御装
置は、回転速度を目標回転速度に近づけようとしてアイ
ドル制御弁の開度を徐々に開き、補助空気流量を増加さ
せる。この状態で、例えば、停車すべくクラッチを切る
か、或いは、変速機の変速段を中立（ニュートラル）に
すると、内燃機関の負荷が急激に減少するため、回転速
度が急上昇する。回転速度が急上昇しても、回転速度が
Ｎ_i以下であれば、フィードバック制御を行う条件が成
立しているため、回転速度が徐々に低下して目標回転速
度に落ち着く。しかし、回転速度がＮ_iより上昇してし
まうと、フィードバック制御を行う条件が成立しなくな
るので、アイドル制御弁の開度が所定開度に固定され、
回転速度が高い状態のままとなってしまう。

【０００４】回転速度が高い状態で車両を発進すべくク
ラッチを繋ぐか、或いは、変速機を走行段に変速する
と、急発進するおそれがある。また、発進後において
も、アクセルペダルを踏込んでいない状態の走行速度が
必要以上に高くなってしまうおそれがある。そこで、本
発明は以上のような従来の問題点に鑑み、アイドル制御
弁の制御領域を見直すことで、機関負荷の急激な減少に
起因する内燃機関の回転速度の急上昇を抑制した内燃機
関の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。

【０００５】

【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、内燃機関の吸気系に設けられたスロットル弁
をバイパスする補助空気通路に介装され、該補助空気通
路の開度を調整する開度調整手段と、前記内燃機関の運
転状態がアイドル運転領域にあるか否かを判定するアイ
ドル判定手段と、該アイドル判定手段によりアイドル運
転領域にあると判定されたときに、機関回転速度が目標
回転速度に近づくように、前記開度調整手段を介して内
燃機関への補助空気流量をフィードバック制御するフィ
ードバック制御手段と、を含んで構成される内燃機関の
アイドル回転速度制御装置において、前記アイドル判定
手段は、前記スロットル弁の開度を検出する開度検出手
段と、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出
手段と、前記内燃機関の出力が被駆動部材まで伝達され
ているか否かを検出する出力伝達検出手段と、前記開度
検出手段により検出された開度が所定開度以下であっ
て、前記回転速度検出手段により検出された回転速度が
所定回転速度以下のときに、前記内燃機関がアイドル運
転領域にあると判定する第１の判定手段と、前記開度検
出手段により検出された開度が所定開度以下であって、
前記回転速度検出手段により検出された回転速度が所定
回転速度より高く、かつ、前記出力伝達手段により出力
が被駆動部材まで伝達されていないことが検出されたと
きに、前記内燃機関がアイドル運転領域にあると判定す
る第２の判定手段と、を含んで構成されたことを特徴と
する。

【０００６】かかる構成によれば、開度調整手段を介し
て内燃機関への補助空気流量のフィードバック制御は、
次の条件が満足されたときに行われる。 (1) スロットル弁の開度が所定開度以下であって、回転
速度が所定回転速度以下のとき (2) スロットル弁の開度が所定開度以下であって、回転
速度が所定回転速度よりも高く、かつ、機関出力が被駆
動部材まで伝達されていないとき即ち、条件(1) は従来のアイドル回転速度制御装置にお
ける一般的な制御領域であるが、条件(2) を新たに付加
することで、機関負荷が急激に減少して従来の制御領域
から逸脱しても、フィードバック制御が行われる。従っ
て、機関負荷の急激な減少により急上昇した回転速度
は、フィードバック制御により実回転速度が目標回転速
度に徐々に近づき、最終的には目標回転速度に落ち着
く。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記内燃機関の出
力軸に、出力の断続を行うクラッチが介装連結される構
成にあっては、前記出力伝達検出手段は、前記クラッチ
の断続を検出する断続検出手段であることを特徴とす
る。かかる構成によれば、クラッチの断続を検出するこ
とで、機関負荷が被駆動部材に伝達されているか否かを
検出することができるので、出力伝達検出手段が簡単な
構成で実現される。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記内燃機関の出
力軸に変速機が連結される構成においては、前記出力伝
達検出手段は、前記変速機の変速段が中立位置にあるか
否かを検出する中立検出手段であることを特徴とする。
かかる構成によれば、変速段の中立を検出することで、
機関負荷が被駆動部材に伝達されているか否かを検出す
ることができるので、出力伝達検出手段が簡単な構成で
実現される。

【０００９】

【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１は、本発明に係るアイドル回転
速度制御装置が組み込まれた内燃機関の一実施形態を示
す。圧縮天然ガス（以下「ＣＮＧ」という）を燃料とす
る内燃機関１には、エアクリーナ２、吸気ダクト３、ミ
キサ４、スロットル弁５、補助スロットル弁６及び吸気
マニホールド７を介して空気が流入される。また、機関
出力を向上させるために、吸気ダクト３には、過給機と
しての排気ターボチャージャ（以下「ターボチャージ
ャ」という）８の吸気側タービン８ａ、及び、吸気温度
を低下させるインタークーラ９が介装される。

【００１０】内燃機関１からの排気は、排気マニホール
ド１０及び排気ダクト１１を介してマフラ（消音器）１
２から大気中に排出される。排気ダクト１１には、その
上流側から、ターボチャージャ８の排気側タービン８
ｂ、空燃比フィードバック制御のために排気中の酸素濃
度を検出するＯ₂センサ１３、及び、排気ダクト１１を
閉じることで内燃機関１の内部抵抗を増大して制動効果
を奏する排気シャッタ１４が介装される。

【００１１】ミキサ４は、ＣＮＧと空気とを混合して可
燃混合気を形成する一種のキャブレタとして作用する。
即ち、ミキサ４は、図２に示すように、吸気ダクト３を
絞ることで負圧を発生させるベンチュリ４ａと、ＣＮＧ
の供給量を制御する燃料調整弁４ｂと、内燃機関１の非
稼動時に吸気ダクト３内にＣＮＧが漏出することを防止
する燃料カット弁４ｃと、Ｏ₂センサ１３からの出力に
応じて空燃比を制御する空燃比制御弁４ｄと、を含んで
構成される。

【００１２】また、図示しないボンベに気体で貯蔵され
ているＣＮＧは、ボンベから押し出され、燃料パイプ１
５を介してレギュレータ１６に供給される。レギュレー
タ１６に供給されたＣＮＧは、内燃機関１の冷却水によ
り加熱され略大気圧のガスとなり、ミキサ４を通過する
吸入空気流量に応じて発生するベンチュリ負圧により吸
気ダクト３内に吸引される。そして、吸気ダクト３内に
吸引されたＣＮＧは、吸入空気と混合して可燃混合気を
形成し、内燃機関１に供給される。

【００１３】さらに、吸気ダクト３の周壁には、スロッ
トル弁５をバイパスした吸入空気（補助空気）が流通す
る補助空気通路１７が形成される。補助空気通路１７に
は、補助空気通路１７の開度を調整するアイドル制御弁
１８（開度調整手段）が介装される。アイドル制御弁１
８は、機関の回転速度が目標回転速度に近づくように、
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
１９により開度が制御される。

【００１４】なお、コントロールユニット１９は、アイ
ドル判定手段、第１の判定手段、第２の判定手段及びフ
ィードバック制御手段としての機能を有する。この他に
は、ミキサ４、スロットル弁５及び補助スロットル弁６
をバイパスする吸気バイパス通路２０が形成され、吸気
バイパス通路２０に、吸気バイパス通路２０を開閉する
吸気バイパス弁２１が介装される。吸気バイパス弁２１
は、排気シャッタ１４の作動時（閉時）に、排気ブレー
キを作動させる空気を内燃機関１に供給すべく、負圧に
より作動するバキュームアクチュエータにより開閉駆動
する。

【００１５】内燃機関１の各種制御を行うためのセンサ
類としては、スロットル弁５のスロットル開度θを検出
するスロットル開度センサ２２（開度検出手段）、スロ
ットル開度θが所定開度θ_s以下になったことを検出す
るアイドルスイッチ２３（開度検出手段）、冷却水温度
Ｔ_wを検出する水温センサ２４、吸気ダクト３内の負圧
を検出するブースト圧力センサ２５、機関回転速度Ｎを
検出するクランク角センサ２６（回転速度検出手段）、
変速機２７の変速段が中立位置（ニュートラル）にある
ことを検出する中立スイッチ２８（出力伝達検出手段、
中立検出手段）、クラッチペダル２９が操作されたこと
を検出するクラッチスイッチ３０（出力伝達検出手段、
断続検出手段）等が設けられる。

【００１６】なお、以上説明しなかった符号３１は、混
合気を火花点火する点火プラグ、符号３２は、点火プラ
グ３１に高圧電圧を供給するイグニッションコイル、符
号３３は、イグニッションコイル３２に１次電圧を供給
するパワースイッチである。次に、かかる構成からなる
アイドル回転速度制御装置の制御内容について、フロー
チャート等を参照しつつ説明する。

【００１７】図３は、アイドル回転速度制御装置の制御
内容の第１実施例を示す。ステップ１（図では「Ｓ１」
と略記する。以下同様）では、スロットル開度センサ２
２からスロットル開度θを読み込み、スロットル開度θ
が所定開度θ_i（図６参照）以下であるか否かを判断す
る。そして、スロットル開度θが所定開度θ_i以下であ
ればステップ２へと進み（Ｙｅｓ）、スロットル開度θ
が所定開度θ_iより大きければステップ６へと進む（Ｎ
ｏ）。

【００１８】ステップ２では、アイドルスイッチ２３が
「ＯＮ」、即ち、スロットル開度θが所定開度θ_s（図
６参照）以下であるか否かを判断する。そして、アイド
ルスイッチ２３が「ＯＮ」であればステップ３へと進み
（Ｙｅｓ）、アイドルスイッチ２３が「ＯＦＦ」であれ
ばステップ６へと進む（Ｎｏ）。ステップ３では、クラ
ンク角センサ２６から回転速度Ｎを読み込み、回転速度
Ｎが所定回転速度Ｎ_i（図６参照）より高いか否かを判
断する。そして、回転速度Ｎが所定回転速度Ｎ_iより高
ければステップステップ４へと進み（Ｙｅｓ）、回転速
度Ｎが所定回転速度Ｎ_i以下であればステップ５へと進
む（Ｎｏ）。

【００１９】即ち、ステップ１〜ステップ３の処理によ
って、内燃機関１の運転状態がアイドル運転領域（図６
参照）にあるか否かの判断が行われる。なお、ステップ
１及びステップ２の処理は、スロットル開度センサ２２
或いはアイドルスイッチ２３のどちらか一方が故障して
も、アイドル制御弁１８の制御が支障なく行われるよう
にするために、センサを２重化したものである。従っ
て、所定開度θ_i及びθ _sを同一開度に設定してもよ
い。但し、通常の処理においては、スロットル開度セン
サ２２或いはアイドルスイッチ２３のどちらか一方によ
り、アイドル運転領域にあるか否かを判断するようにし
てもよい。ここで、ステップ１〜ステップ３の処理が、
第１の判定手段に相当する。

【００２０】ステップ４では、クラッチスイッチ３０が
「ＯＮ」、即ち、クラッチが「切」状態であるか否かを
判断する。そして、クラッチスイッチ３０が「ＯＮ」で
あればステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、クラッチスイッ
チ３０が「ＯＦＦ」であればステップ６へと進む（Ｎ
ｏ）。なお、ステップ１〜ステップ４の処理が、第２の
判定手段に相当する。

【００２１】ステップ５では、アイドル制御弁１８のフ
ィードバック制御を行う。即ち、水温センサ２４から冷
却水温度Ｔ_wを読み込み、冷却水温度Ｔ_w等に基づいて
マップを参照して目標回転速度Ｎ_tを設定する。そし
て、クランク角センサ２６から回転速度Ｎを読み込みつ
つ、回転速度Ｎが目標回転速度Ｎ_tに近づくようにアイ
ドル制御弁１８をフィードバック制御する。なお、ステ
ップ５の処理が、フィードバック制御手段に相当する。

【００２２】ステップ６では、内燃機関１の運転状態が
アイドル運転領域にないときの制御が行われる。即ち、
補助空気通路１７の開度を固定すべく、アイドル制御弁
１８を非作動状態にする。一般的には、補助空気通路１
７を全閉とする。以上説明したステップ１〜ステップ６
の処理によれば、アイドル制御弁１８のフィードバック
制御は、内燃機関１の運転状態がアイドル運転領域にあ
るとき、及び、スロットル開度θが所定開度θ_s以下で
あって回転速度Ｎが所定回転速度Ｎ_iより高くかつクラ
ッチ「切」のときに行われる。従って、アイドル運転中
にクラッチを切ることで、機関負荷が急激に減少してア
イドル運転領域から逸脱しても、アイドル制御弁１８の
フィードバック制御が行われ、図７に示すように、徐々
に回転速度が低下して目標回転速度に落ち着く。このた
め、例えば、クラッチを繋いで車両を発進させようとし
ても、適正な回転速度においてクラッチの接続が行われ
るので、車両の急発進、及び、クラッチの早期摩耗を防
止することができる。また、車両の発進後においては、
アクセルペダルを踏んでいない状態での走行速度が適正
なものとなり、運転性の改善を図ることができる。

【００２３】図４は、アイドル回転速度制御装置の制御
内容の第２実施例を示す。第２実施例は、図３に示す第
１実施例のステップ４の処理のみを変更したものであ
る。即ち、ステップ４’では、変速機２７に設けられた
中立スイッチ２８が「ＯＮ」、即ち、変速段が中立であ
るか否かを判断する。そして、中立スイッチ２８が「Ｏ
Ｎ」であればステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、中立スイ
ッチ２８が「ＯＦＦ」であればステップ６へと進む（Ｎ
ｏ）。

【００２４】変速機２７の変速段が中立であるときに
は、クラッチ「切」と同様に、機関出力が被駆動部材
（車両においては駆動輪）に伝達されないので、アイド
ル運転中に変速段を中立にすると、回転速度が急上昇す
る可能性がある。そこで、ステップ４’の処理を行うこ
とで、かかる場合であっても、アイドル制御弁１８のフ
ィードバック制御が行われ、先の第１実施例と同様な効
果を奏することができる。

【００２５】図５は、アイドル回転速度制御装置の制御
内容の第３実施例を示す。なお、先の第１実施例と同じ
制御内容に関しては、説明を簡単に行う。ステップ１０
では、スロットル開度センサ２２からスロットル開度θ
を読み込み、スロットル開度θが所定開度θ_i以下であ
るか否かを判断する。そして、スロットル開度θが所定
開度θ_i以下であればステップ１１へと進み（Ｙｅ
ｓ）、スロットル開度θが所定開度θ_iより大きければ
ステップ１６へと進む（Ｎｏ）。

【００２６】ステップ１１では、アイドルスイッチ２３
が「ＯＮ」であるか否かを判断する。そして、アイドル
スイッチ２３が「ＯＮ」であればステップ１２へと進み
（Ｙｅｓ）、アイドルスイッチ２３が「ＯＦＦ」であれ
ばステップ１６へと進む（Ｎｏ）。ステップ１２では、
クランク角センサ２６から回転速度Ｎを読み込み、回転
速度Ｎが所定回転速度Ｎ_iより高いか否かを判断する。
そして、回転速度Ｎが所定回転速度Ｎ_iより高ければス
テップステップ１３へと進み（Ｙｅｓ）、回転速度Ｎが
所定回転速度Ｎ_i以下であればステップ１５へと進む
（Ｎｏ）。

【００２７】即ち、ステップ１０〜ステップ１２の処理
によって、内燃機関１の運転状態がアイドル運転領域
（図６参照）にあるか否かの判断が行われる。なお、ス
テップ１０〜ステップ１２の処理が、第１の判定手段に
相当する。ステップ１３では、クラッチスイッチ３０が
「ＯＮ」であるか否かを判断する。そして、クラッチス
イッチ３０が「ＯＮ」であればステップ１４へと進み
（Ｙｅｓ）、クラッチスイッチ３０が「ＯＦＦ」であれ
ばステップ１６へと進む（Ｎｏ）。

【００２８】ステップ１４では、変速機２７に設けられ
た中立スイッチ２８が「ＯＮ」であるか否かを判断す
る。そして、中立スイッチ２８が「ＯＮ」であればステ
ップ１５へと進み（Ｙｅｓ）、中立スイッチ２８が「Ｏ
ＦＦ」であればステップ１６へと進む（Ｎｏ）。なお、
ステップ１０〜ステップ１４の処理が、第２の判定手段
に相当する。

【００２９】ステップ１５では、アイドル制御弁１８の
フィードバック制御を行う。ステップ１６では、内燃機
関１の運転状態がアイドル運転領域にないときの制御が
行われる。即ち、補助空気通路１７の開度を固定すべ
く、アイドル制御弁１８を非作動状態にする。以上説明
したステップ１０〜ステップ１６の処理によれば、スロ
ットル開度θが所定開度θ_s以下であって回転速度Ｎが
所定回転速度Ｎ_iより高く、かつ、クラッチ「切」及び
変速段が「中立」のときであっても、アイドル制御弁１
８のフィードバック制御が行われる。即ち、機関出力が
被駆動部材に伝達されない状態として、クラッチ「切」
及び変速機「中立」の両方を考慮しているので、先の第
１及び第２実施例に比べて、信頼性が高くなっている。
なお、他の作用及び効果に関しては、第１及び第２実施
例と同様であるので、その説明は省略する。

【００３０】

【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、機関負荷の急激な減少により急上昇した回
転速度は、フィードバック制御により、最終的には目標
回転速度に落ち着く。従って、かかるアイドル回転速度
制御装置を車両に搭載すれば、クラッチを切ることで機
関負荷が急激に減少し回転速度が急上昇しても、回転速
度は徐々に低下して目標回転速度に落ち着く。このた
め、クラッチを繋いでも、回転速度が適正なものとなっ
ているので、車両が急発進することがなく、また、クラ
ッチの摩耗を抑制することができる。さらに、車両を発
進させた後でも、アクセルペダルを踏込んでいない状態
での車速が必要以上に高くならず、車両の走行性を向上
することができる。

【００３１】請求項２又は請求項３に記載の発明によれ
ば、出力伝達検出手段を簡単な構成で実現できるので、
信頼性を向上させつつ、コスト上昇を極力抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアイドル回転速度制御装置を組
み込んだ内燃機関の構成図

【図２】同上の要部詳細図

【図３】同上の制御内容の第１実施例を示すフローチ
ャート

【図４】同上の制御内容の第２実施例を示すフローチ
ャート

【図５】同上の制御内容の第３実施例を示すフローチ
ャート

【図６】アイドル運転領域の説明図

【図７】従来の問題点及び本発明の効果を示す線図

【符号の説明】

１内燃機関３吸気ダクト５スロットル弁１７補助空気通路１８アイドル制御弁１９コントロールユニット２２スロットル開度センサ２３アイドルスイッチ２６クランク角センサ２８中立スイッチ３０クラッチスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気系に設けられたスロットル
弁をバイパスする補助空気通路に介装され、該補助空気
通路の開度を調整する開度調整手段と、前記内燃機関の運転状態がアイドル運転領域にあるか否
かを判定するアイドル判定手段と、該アイドル判定手段によりアイドル運転領域にあると判
定されたときに、機関回転速度が目標回転速度に近づく
ように、前記開度調整手段を介して内燃機関への補助空
気流量をフィードバック制御するフィードバック制御手
段と、を含んで構成される内燃機関のアイドル回転速度制御装
置において、前記アイドル判定手段は、前記スロットル弁の開度を検出する開度検出手段と、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段
と、前記内燃機関の出力が被駆動部材まで伝達されているか
否かを検出する出力伝達検出手段と、前記開度検出手段により検出された開度が所定開度以下
であって、前記回転速度検出手段により検出された回転
速度が所定回転速度以下のときに、前記内燃機関がアイ
ドル運転領域にあると判定する第１の判定手段と、前記開度検出手段により検出された開度が所定開度以下
であって、前記回転速度検出手段により検出された回転
速度が所定回転速度より高く、かつ、前記出力伝達手段
により出力が被駆動部材まで伝達されていないことが検
出されたときに、前記内燃機関がアイドル運転領域にあ
ると判定する第２の判定手段と、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。
【請求項２】前記内燃機関の出力軸に、出力の断続を行
うクラッチが介装連結される構成にあっては、前記出力伝達検出手段は、前記クラッチの断続を検出す
る断続検出手段であ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検出手段。
【請求項３】前記内燃機関の出力軸に変速機が連結され
る構成においては、前記出力伝達検出手段は、前記変速機の変速段が中立位
置にあるか否かを検出する中立検出手段であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のアイドル回
転速度検出装置。