JPS59115449A - 内燃機関の吸入空気量の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車用エンジンの吸入空気量の制御に係シ
、よシ詳しくは、エンジンのスロットルバルブをバイパ
スするアイドル空気用パイ・やス通路に設置されたりニ
アソレノイド型のオン・オフ作動式・空気’制、御・弁
゛（アイドルスピードコントロールバルブ）を備えて成
る吸入空気量電子制御装置に関する。

電子制御式燃料噴射装置（ＥＦＩ）は種々の要求に応じ
て燃焼用混合気の空燃比を制御し得るので今日では排気
ガスの浄化および燃料経済の向上等の見地から自動車用
エンジンの燃料供給装置として気化器に代えて多用され
ている。ＥＦＩ装置のうちＬ−ゾエトロンク方式と呼ば
れるものに於ては、吸気系に設けたエアフローメータに
よって計測された吸気量に応じて装置のマイクロコンぎ
ユータにより燃料噴射量が計算され、所定量の燃料がイ
ンジェクタによシ吸入空気中に噴射されて燃焼用混合気
が形成される。吸入空気量は車両のアクセルペダルに連
動したスロットルバルブによす制御される。エンジンの
アイドル回転数はスロットルパルプ全ｌｌにスロットル
バルブとスロットルがデーとの間の隙間を通って流れる
吸り量によシ決定される。エンシンの長期間の作動に伴
いこの隙間には塵埃が付着するのでアイドル時の吸気量
は経時的に低下し、このためエンシンのアイドル回転数
が低下する。また、新しいエンジンの慣らし運転が終ジ
エンシン内部抵抗が減少するに伴いアイドル回転数が経
時的に変化することもある。更ニ、ニアコンディショナ
ーやトルクコンバータやパワーステアリング等を備えた
車両に於ては、それらの機器の作動時にはアイドル時の
空気量を増加させねばならない。そこで、従来のＥＦＩ
装置付きエンジンに於ては、スロットルバルブをバイパ
スするアイドル空気用バイパス通路を設け、このバイパ
ス通路中には空気制御弁を設けて、この空気制御弁の作
動を制御することによシ、アイドル時の吸気量を調節し
、もってアイドル回転数を目標値に制御している。不明
細書では、このようなアイドル空気用バイパス通路を「
アイドルスピードコントロール通路」といい、その空気
制御弁ヲ「アイドルスピードコントロールパルプ」モし
くは単にｒＩｓｃＶＪ　とも称することとする。従来よ
シ使用されているｌ５ＣＶにＣｒ１負王作動式のものと
、ステップモータ式のものと、リニアソレノイドを有す
るオン／オフ型のものとの三種がある。本発明は後者の
りニアソレノイド型のｌ５ＣＶに関するもので、この型
式のｌ５ＣＶは自動車に塔載された電子制御ユニッ）（
ＥＣＵ）から７ヤルス状の駆動電流を供給されてオン／
オフ作動する。

ｌ５ＣＶを通るアイドル用空気の流量は、単位時間内に
実際にパルス雷渾、が供給された時間の百分率である「
デー−ティ比」に比例している。従って、電子制御ユニ
ット（ＥＣＵ）のマイクロプロセッサによりこのデー−
ティ比を適当な値に計算すれば、アイドル回転数を目標
値に制御することができる。

求められたデユーティ比はマイクロプロセッサの出力レ
ジスタに移され、所定のデユーティ比をもったノヤルス
信号としてｌ５ＣＶに出力される。

ｌ５Ｃ１ｊ：、ｌ：、アイドルスピードコントロール通
路に機械式ダラシ−ポットと同様の機能を与えるために
も利用される。即ち、減速時に急激にスロットルバルブ
を閉じると混合気がオーバーリッチとなりエンジンスト
ールを起したシ未燃ガスが排出されたシする。そこで、
従来、成る負荷以上で走行している時にスロットルバル
ブが全閉となった場合には・一定時間（たとえば、２〜
３秒）の間ｌ５ＣＶを余分に開いてｌ５ＣＶを通る吸入
空気量を増量している。

ところが、車速か高い場合にはエンジン回転数も高く、
また、駆動系からエンジンが回転駆動されるため、ダッ
シュポット機能：がなくてもエンジンストールが生じる
惧れかない。むしろ、車速が高い場合にダッシュポット
操作を行うことは、不必要な空気を吸入させてエンジン
ブレーキ効果を悪化させたシ、燃費を悪化させるという
不具合を招いていた、 本発明は叙よの問題点に鑑み、一定車速以上ではダッシ
ュポット機能を無効にしもってエンジンブレーキ効果や
燃費を向上させ得るような吸入空気量制御装置を折供す
ることを目的とするものである。

このため、本発明の吸入空気量制御装置は、内燃機関の
スロットルバルブをバイパスする／Ｊイパスに設けられ
該バイパスを流れる吸入空気をノ平ルス信号のデー−テ
ィ比に応じて調節するオン・オフ作動型電磁式空気制御
弁と、機関の回転数に応じて・ヤルス信号のデー−ティ
比の基本制御値を設定する基本制御値設定手段と、所定
値以上の負荷条件で機関が作動している場合においてス
ロットルバルブが全閉となった時に前記基本制御値に所
定時間にわたって増量補正値を加算する基本制御値増量
補正手段と、車両速度が設定値以上の時に前記増量補正
値を消去する増量補正値消去手段と、増量補正値が加算
されもしくは消去された基本制御値に相当するデユーテ
ィ比をもった／４’ルス信号を電磁式空気制御弁に出力
する出力手段とを備えて成ることを特徴とするものであ
る。

以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の吸入空気量制御装置を備えた電子制御
式燃料噴射エンジンの概略図である。エンジンの吸気系
は図示しないエアクリーナに接続されたエアフローメー
タハウソンダ１０、吸悠管１２、サージタンク１４、吸
気マニホールド１６、吸気ポート１８から成シ、吸気マ
ニホールド１６には各シリンダ毎にインジェクタ２ｏが
設置されている。インジェクタ２０は図示しない加圧燃
料供給系に接続されており、電子制御ユニット（ＥＣＵ
）３０が出力するパルス信号により開弁して所宇杯゛の
燃料を吸入空気中にＩＩ、ｌ射して燃焼用混合気を形成
し得るようになっている。

吸気管１２には車両のアクセルペダルに連動したスロッ
トルバルブ３２が設けてあや、このスロットルバルブ３
２のシャフトには複数の接点を有する公知のスロットル
？ゾシｌンセンサ３４ｄＱ！繋してあって、スロットル
開ｒＷに応じｆＣ信号を電子制準１ユニット３０に出力
し得るように寿っている。

エアフローノーｌハウジング１０には吸気流量を計測す
るメヅヤリングプレート３６が設けてあり、稜者３６に
はポテンショメータ型の吸気量センサ３８が連繋してあ
って吸入空気匍・に応じた信号を電子制御ユニット３０
に出力し得るようになっている。

スロットルバルブ３２をバイパスして吸’３％　１２と
サージタンク１４との間にはパイノ（ス即ちアイドルス
ピードコントロール通路４８が設置てアリ、スロットル
バルブ３２の全閉時にも吸入空気が通路４８を介してエ
ンジンに供給されるようになっている。この通路４８に
はオン・オフ作動式の電磁式空気制御弁す々わちアイト
ルスぎ一ドコントロールパルプ（ＩＳｃＶ）５０が設け
てあり、通路４８を流れる吸入空包量を制御し得るよう
になっている。この空り制御弁（ＩＳＣＶ）５０は電子
制御ユニッ）３０が出力するノ４ルス状の駆ｗＪ電流に
よりオン・オフ制御されるもので、吸入空気葉は入力ａ
４ルス信号のデユーティ比に依存している。

ディストリビュータ５２には公知の回転角センサが設け
てあり、エンソンクランクシャフトの角位置および回転
数に応じた信号を電子制御ユニット３０に出力しイ」る
ようになっている。５６はシリングブロック、５８はピ
ストン、６０は排気マニホールド、６２は車速センサで
ある。

第２図は＠１図の電子制御ユニッ）（ＥＣＵ）３０のブ
ロック図であって、ＥＣＵ３（１ニブログラム制御され
たマイクロコンピュータでアル。電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）３０は、後述するＩ　ＳＣＶのデユーティ比の演
算を含む各種の演算処理を行なうマイクロプロセツサ（
ＭＰＵ）７０と、演算処理のプログラムや演算定数が格
納きれているリードオンリメ・そり（ＲＯＭ）７２と、
不揮発性記憶部と揮発性記憶部から成るランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）７４と、各種クロック信号を発生す
るクロック７６から構成されている。ＭＰＵ７０とＲＯ
Ｍ７２とＲＡＭ７４はコモンパス７８により互いに接続
されており、クロック７６はＭＰＵ７０に接続されてい
て＠接１■ＰＵ７０にクロック信号を送っている。

エアフローメータ３８からのアナログ信号はバッフ丁８
０およびマルチプレクサ８２を介してＡ／Ｄ変換器８４
に入力されデジタル信号に変換されて入出力ボート８６
およびコモンパス７８を介してＭＰＵ７０に読込まれる
。

スロットルポジションセンサ３４からの信号は入力ポー
ト８８を介してＭＰＵ７０に読込まれ、車速センサ６２
および回転角センサ５４からの信号は整形回路９０およ
び入力ポート８８を介してＭＰＵ７０に夫々読込まれる
。

ＭＰＵ７０は、前記各センサから読込まれＲＡＭ７４に
格納されたデータに基いて、ＲＯＭ７２に格納されたプ
ログラムに従い後述の演算処理を行なってｌ５ＣＶのデ
ユーティ比を演算する。求められたデユーティ比は従来
方法と同様にＭ　Ｐ　Ｕ　７０内のレジスタに移され、
クロック７６からのクロック信号によりダウンカウント
することによシ所望のデユーティ比をもったパルス信号
として出力ポート９０を介して駆動回路９２へ送られ、
そこで増暢されて駆動用電流の形でｌ５ＣＶ５０に供給
される。

第３図はｌ５ＣＶのデユーティ比を計算するためのプロ
グラムのフローチャートで、このデエーティ比計算ルー
チンは回転角センサ５４からの信号によシ開始される割
込みルーチンであってクランクシャフトの一回転毎に実
行されるものである。

ステラ７”１０１では前回のルーチンに於てＲＡＭ７４
のうちの不揮発ＲＡＭに記録されたデユーティ比の学習
値り、を読込んで揮発性ＲＡＭに移す。

ステップ１０２はエンジンがｌ５ＣＶ５０　ヲフィード
ノ々ツク制御し得る条件下にあるか否かを判別するため
のステップであって、例えば、スタータスイッチ、エン
ジン冷却水温、車速、スロットル開度を判別して、スタ
ータスイッチがＯＦＦ、冷却水温が設定値以上、車速が
ゼロ、スロットルバルブが全閉の時にはステップ１０３
以下に進んで１８ＣＶ５０のフィードバック制御を行な
う。スタータが作動中の場合、冷却水温が設定値以下の
場合、車速が有る場合、スロットルバルブが開いている
場合にはステップ２０１以下に於てｌ５ＣＶ５０はオー
プンループ制御される。

フィードバック条件が成立している場合には、ステップ
１０３では、エアコンディジツナ−やトルクコンバータ
等のような付属機器の作動状態に応じてエンジンの目標
アイドル回転数ＮＦが選択される。即ち、ニアコンディ
ショナーのコンプレッサが駆動されている場合やトルク
コンバータがドライブレンジにある場合にはアイドル時
のエンジン負荷が変るので、異なる目標アイドル回転数
ＮＦが選ばれる。

ステップ１０４では現在のエンシン回転数ＮＥと目標回
転数ＮＦとの差Ｉ　ＮＦ−ＮＦＩが計算される。この様
にして求めた１ＮＥ−ＮＦｌに基いて比例積分動作によ
りｌ５ＣＶ５０をフィードバック制御するため、ステッ
プ１０５〜１１１では次式を計算するための手順が行な
われる。

Ｄ＝ＤＩ＋ＤＰ＋ＤＴ　　　　　　　　・・・Ｉｌｌこ
こで、Ｄはｌ５ＣＶ５０に通電されるパルス電流の最終
的デユーティ比、ＤＩはデユーティ比の積分項、ＤＰは
比例項、ＤＴは見込み項である。積分項ＤＩを用いたの
は前回のルーチン（第３図のルーチンは前述したように
クランク軸の一回転毎に実行されている）のデユーティ
比を取シ入れそれを出発点としてデユーティ比を補正す
るためであシ、比例項ＤＰを用いたのは制御目標回転数
が太キ＜オーパージスートまタハアンダーシュートシた
時に迅速に回復させるためであｐ１見込み項ＤＴを用い
たのはエアコンディジツナ−やトルクコンバータ等の負
荷が加わった時に直ちに回転数を目標値に近づけるため
である。

即ち、ステップ１０５では、ステップ１０４で求めたｌ
　ＮＢＩニーＮＦ　ｌに基いて積分項Ｄｔの補正弁△Ｄ
、がＲＯＭ７２から読込着れる。このため、ＲＯＭ７２
には第４図（ａ）に示すようなマツプがテーブル化され
て予め格納されておシ、例えば、器が６９０　（ｒｐｍ
）でＮＦが７００　（ｒｐｍ）であり従ってＩ　ＮＥ−
ＮＦ　Ｉ　＝　１０　（ｒｐｍ）の時には△ＤＩは０．
０２←）とすることができる。

ステップ１０６では、前回のルーチンの積分項ＤＩに補
正弁△ＤＩを加えて今回のＤＩ　とする（ＤＩ４−Ｄ■
十△Ｄｌ）。

次にステップ１０７では、ステップ１０４で求めたＩＮ
Ｅ−ＮＦＩに基いて比例項ＤＰがＲＯＭ７２から読込ま
れる。このため、ＲＯＭ７２には第４図（ｂ）に示すマ
ツプが予めテーブル化されて予め格納されている。この
マツプは例えばＩＮＢ−ＮＦＩ＝　１００　（ｒｐｍ）
の時にＤＰが０．５（＠となるように設定することがで
きる。第４図頓、Ｔｏ）のマツプを対比すれば明らか外
ように、第４図ら）に示したＤＰのマツプは第４図←）
に示した△ＤＩ　　にマツプに較べて大きなＩＮＥ−Ｎ
ＦＩの範囲にわたって直線状部分を有する。従って、△
ＤＩはＤｒを微少に補正するのに適しており、ＤＰは現
在の回転数と目標回転数との間のずれ（即ち、１ＮＥ−
ＮＦＩが大きい時にデユーティ比を迅速に補正するのに
適している。

ステップ１０８では、エアコンディジ田ナーの作動状態
やトルクコンバータのシフト状態に応じて、予めＲＯＭ
７２に格納された同様のマツプから見込み項ＤＴが読込
まれる。

ステップ１０９ではＤＸ士ＤＰが計算されその和がデユ
ーティ比の学習値り、とされる（ＤＧ４−ＤＩ＋Ｄｐ）
。そしてステップ１１０に於てこの学習値ＤＧはＲＡＭ
７４の不揮発ＲＡＭの所定領域に格納され、前回ルーチ
ンのＤＧが更新される。この様にして不揮発ＲＡ　Ｍに
格納された学習値ＤＧは後述するオープンループ制御の
際に使用されるものである。

次いで、ステップ１１１で（１）式の計算が実行され、
求めた最終デユーティ比りはステップ１１２に於てＭＰ
Ｕ７０のレソスタに移される。以上に説明したステップ
１０１〜１１２の手順は従来のフィードバック制御のプ
ログラムと実質的に異なるところがない。

次に、本発明のオープンループ時の吸入空気量の制御、
即ちダラシ−ポット機能をもった制御プログラムについ
て述べる。前記ステップ１０２においてフィードバック
条件が成立しないと判別された時にはステップ２０１に
進み、スロットルバルブが全閉か否かを判別する。全閉
でない場合にはステップ２０２に進み、全閉の場合には
ステップ２０８に進む。

ステップ２０２では、エアフローメータ３８で計測され
た吸入空包−ｍ：Ｑと回転角センサ５４で検出されたエ
ンジン回転数Ｎとを用いてエンジン−回転当たシの吸入
空気量Ｑ／Ｎが設定値たとえばＱ、３　Ｌ／　ｒｅｖよ
り大きいか否かを判別する。Ｑ／Ｎはエンジン負荷に対
応するから、これによりエンジン負荷が中負荷であるか
否かが判定される。

Ｑ　／　Ｎ＜　０．３　ｔ　／　ｒｅｖの場合にはステ
ップ２０４に飛び、Ｑ／Ｎ≧０．３Ｌ／ｒｅｖの場合に
は負荷判別用カウンタＣの数値を２５０に設定する。こ
の負荷判別用カウンタＣはＲＡＭ７４の所定領域を用い
て構成されているもので、第５図に示すように４ｍ５ｅ
ｃ毎に実行される割込みルーチンにより４　ｍ５ｅｃ毎
にその数値はデクレメントされている。

従って、ステップ２０３に於てカウンタＣの数値が２５
０に設定されても、その後Ｑ／Ｎ＜ｏ、ａ４／ｒｅｖの
状態が１秒間継続したときにはカウンタＣの数値はゼロ
となる。

ステップ２０１に於てスロットルバルブが全閉である場
合には、ステップ２０８ではスロットル全閉となってか
ら２．５秒経過したか否かを判別する。スロットル全閉
後２．５秒経過前の場合には、ステップ２０９に於て負
荷判別カウンタＣの数値がゼロであるか否かを判別する
。ＣＮｏということは、スロットルバルブが全閉になる
前１秒以内にＱ／Ｎが帆３ｔ／ｒｅｖを超えたこと（中
負荷状態があったこと）があり、かつ、スロットル全閉
後２．５秒経過していないことを意味している。これは
吸入空気量を増量するダッシュポット操作を実行しなけ
ればならない場合である。そこでＣＮＯの惰合にはステ
ップ２１０に於てダッシュポット機能のための増量補正
項Ｉ）ｓｐを４％に設定する。

反対に、ステップ２０９に於てＣ−０であることは、ス
ロットルバルブが全閉となる前１秒以内に、Ｑ／Ｎが０
．３ｔ／ｒｅｖを超えたことがないこと（中負荷状態が
なかったこと）を意味する。この場合には吸気量を増さ
なくともエンジンストールの惧れがないので、ステップ
２１０を迂仲１してステップ２０５に進む。

ステップ２０８に於てスロットル全閉後２．５秒経過し
ている場合には、エンジンストールの可能性は減少して
いる。従って、この場合にはステップ２０４に進み、先
にステップ２１０で設定されたダラシ−ポット機能用増
量補正項Ｉ）ｓｐの数値４チからｏ、ｉ　％をデクレメ
ントする。前述したようにこのデユーティ比演算ルーチ
ンはエンジン−回転毎に繰返されているから、ステップ
２０８→ステツプ２０４と進む条件でエンジンが４０回
転すれば、ステップ２１０で４％に設定されたＤ８Ｐの
数値はゼロとなる。以上から、中負荷状態から１秒以内
にスロットルバルブが全閉となった場合には、その後２
．５秒間はＤｓｐは４％が維持され、２．５秒経過後は
Ｉ）ｓｐＯ値はエンシン−回転毎に減衰して４０回転後
にはゼロになる訳である。Ｉ）ｓｐの数値が大きな間は
ダヅシ：Ｌポット効果が得られるのである。

次にステップ２０５では本発明に従い車両走行速度が１
０Ｋｔａ／ｈ以上であるか否かを判別する。

１０Ｋｍ／ｈ以上の場合には、エンシン回転数も高くま
たエンジンは駆動系によシ回転駆動されているのでエン
ノンストールを起す惧れがない。そとで、ステップ２０
６に於てダッシュポット機能用補正項Ｉ）ｓｐの数値を
消去してゼロにする。車速か１０１１ｘ／ｈ以上の場合
はダッシュポット効果が必要であるのでステップ２０７
に進む。

ステラ７”２０７では前記ステップ１１０で更新された
学習値り、に補正項Ｉ）ｓｐを加え、その和を最終デユ
ーティ比りとする。従って車速がｌＱＫｍ／ｈ以上の場
合にはステップ２０６でＩ）ｓｐ←０になっているから
、最終デユーティ比Ｄ＝ＤＧとカシ、基本空気量相当の
デユーティ比と力る。車速が１０に＋ｎ／ｈ以下の場合
にはＩ）ｓｐは消去されていないから、Ｄ４−ＤＱ＋Ｄ
８Ｐ　　となり、ステップ２１０で設定されもしくはス
テップ２０４で減衰されたその時のＩ）ｓｐＯ値に応じ
てダッシュポット機能用の増量値が確保される。最終デ
ユーティ比りはステップ１１２で出力レジスタに移され
る。

前述したデユーティ比演算ルーチンの最終ステップ１１
２に於てＭＰＵ７０のレジスタに記憶されたデユーティ
比りの値は、次にパルス信号の形成に使用される。即ち
、レジスタが出力するパルス信号の１サイクル分のパル
ス幅を多数に分割して成る単位時間毎にクロック７６か
らクロック信号がレジスタに出力され、レジスタに記憶
されたデー−ティ比の数値は前記一単位時間毎にダウン
カウントされる。その間、レジスタの数値が存在する限
りレジスタはＯＮパルスを出力し、レジスタが零となれ
ばＯＮパルスは終了してパルス信号の１サイクルが終る
。このパルス信号は出力ボート９０を介して駆動回路９
２に入力され、）駆動回路はパルス信号を増幅して駆動
用パルス電流の形でｌ５ＣＶ５０に送シ、ｌ５ＣＶを開
開させる。従って、駆動用パルス電流は第３図のルーチ
ンで計算されたデユーティ比を有するから、Ｉ　ＳＣＶ
もまた所望のデユーティ比をもって０Ｎ１０ＦＦ制御さ
れることとなる。

以上から明らかなように、不発明の吸入空気量制御装置
においては、沖両走行速度が一定値以上の時にはダラシ
−ポット機能用の増量補正値を消去するだめの手段を設
けたから、前記一定値以上の車速をもって走行中にはエ
ンジンブレーキ効果を十分に発揮させることができると
共に燃料消費率を向上させることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の吸入空気量制御装置を備えたエンジン
の一部の概略図、第２図は電子制御ユニットのブロック
図、第３図はデユーティ比演算プログラムのフローチャ
ート、第４図（ａ）および第４図ｔｂ）はデユーティ比
の積分項の補正弁および比例項のマツプの一例を示し、
第５図は負荷判別カウンタＣのデクレメントルーチンの
フローチャートである。 １２・・・吸気管、１４・・・サージタンク、３０・・
・電子制御ユニット、３２・・・スロツトルバルブ、４
８・・・アイドルスピードコントロール通路（アイドル
空気用バイパス）、５０・・・アイドルスピードコント
ロールバルブ（電磁式空気制御弁）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のスロットルバルブをバイパスするバイパスに
   設けられ該バイパスを流れる吸入空気を・臂ルス信号の
   デユーティ比に応じて調節するオン・オフ作動型電磁式
   空気制御弁と、機関の回転数に応じてノ４ルス信号のデ
   ユーティ比の基本制御値を設定する基本制御値設定手段
   と、所定値以上の負荷条件で機関が作動している場合に
   おいてスロットルバルブが全閉となった時に前記基本制
   御値に所定時間にわたって増量補正値を加算する基本制
   御値増量補正手段と、車両速度が設定値以上の時に前記
   増量補正値を消去する増量補正値消去手段と、増量補正
   値が加算されもしくは消去された基本制御値に相当する
   デユーティ比をもったパルス信号を電磁式空気制御弁に
   出力する出力手段、とを備えて成る内燃機関の吸入空気
   量の制御装置。