JPS59200036A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、自動車などに用いる内燃機関のアイドル回転
数制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

自動車においては、アイドル時に機関回転数とアイドル
目標回転数とを比較し、その偏差に応じてスロットル弁
開度を変えて機関回転数を目標回転数に制御することに
よシ、アイドル時の燃費低減を図るようにしたアイドル
回転数制御装置を装備したものがある。

ところで、自動車においてはアクセルペダルを離して高
速走行状態から低速走行状態に移行する際の減速時には
、機関側が車輪側から駆動される状態となるのであるが
、この時スロットル弁開度は停車中のアイドル時と同じ
開度となっているため、スロットル弁上流側からは依然
として一定量の燃料が供給される。このため、このよう
な減速走行が継続して繰返されると、機関燃焼室に供給
される燃料が過剰気味となって不完全燃焼を起し、その
不完全燃焼ガスが三元触媒中で燃焼して三元触媒の温度
を異常に上昇させ、ついにはその機能を破壊してし咬う
という問題が生じる。

ところが、このような減速時における空燃比制御につい
ては従来のアイドル回転数制御装置はその制御対象とし
ておらず、同じスロットル弁開度を被制御対象としてい
ながらも減速時専用の制御装置によって制御されていた
。このため、機関の制御系が複雑化し、コスト高になる
という問題点があった。

〔発明の概要〕

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、その目的は安価な構成で、アイドル時の機関回
転数を目標回転数に設定すると共に減速時における三元
触媒の異常昇温も防止し得る内燃機関のアイドル回転数
制御装置を提供することにある。

このために本発明は、スロットル弁開度を可変制御する
アクチュエータの他に該アクチュエータの駆動位置を検
出する位置検出手段を設け、アイドル時に杜上記アクチ
ュエータを機関回転数牟目標回転数に収束するように駆
動し、減速時には上記位置検出手段の検出出力によシス
ロットル弁開度が三元触媒の許容温度に関連して定めら
れたアイドル時より小さい最適開度になるように上記ア
クチュエータを駆動するように構成したものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

同図においで、まず機関側の構成を説明すると、（１）
はピストン、（２）はシリンダ、（３）は吸気弁。

（４）は排気弁、（５）は排気管、（６）は三元触媒コ
ンバータ、（７）は吸気管、　（８）はスロットル弁で
アシ、スロットル弁（８）の上流側にはベンチュリ（９
）およびエアクリーナ（１０）が設けられ、フロート室
（１１）内の燃料はエアクリーナ（１０）を経て吸入さ
れた吸入空気がベンチュリ（９）を通過する際にメイン
燃料通路（１２）を経て吸引されて霧化され、゛；吸入
空気との混合気となってスロットル弁（８）および吸気
管（７）を介してシリンダ（２）内に導かれる。

この場合、メイン燃料通路（１２）の途中にはメインエ
アブリード（１３）が設けられ、フロート室（１１）内
の燃料はベンチュリ（９）の上流側に設けたメインエア
ブリード通路（１４）からの吸入空気によシ予め微細化
された後霧化される。

一方、スロットル弁（８）の下流側にはアイドルボー）
　（１５）が設けられ、またベンチュリ（９）の上流側
にはスローエアブリード通路（１６）が設けられ、メイ
ン燃料通路（１２）の燃料はこのスローエアブリード通
路（１６）からの吸入空気によりスローエアブリード（
１７）において微細化されてアイドルボート（１５）か
ら吐出される。これにより、スロットル弁（８）の開度
がほぼ全閉状態となっているアイドル時の燃料が確保さ
れる。この場合、アイドルポート（１５）から吐出させ
る燃料量はスローアジャストスクリュー（１８）によっ
て調整される。

ここで、スロットル弁（８）はアクセルペダル（図示せ
ず）に連結されておシ、走行中においてはアクセルペダ
ルの踏込量に応じた開度となシ、アクセルペダルを離し
たアイドル時にはアイドル運転状態を維持する上で必要
な開度となる。また、このスロットル弁（８）にはその
回転軸にレノ＜　−（１９）が設けられ、このレバー（
１９）を後述するアクチュエータ（２０）によシ駆動す
ることによってアイドル時の開度が可変される。

次に、アイドル回転数制御系の構成について説明すると
、（２０）は直流電動機（２１）と歯車機構（２２）と
から成シ、直流電動機（２１）の回転運動を歯車機構（
２２）においてプランジャ（２３）の直線運動に変え、
この直線運動によってレバー（１９）を駆動してスロッ
トル弁（８）の開度を可変するアクチュエータでちり、
直流電動機（２１）には制御回路（３０）から所定パル
ス幅の正回転制御パルスＵと逆回転制御パルスＤが与え
られる。この場合、アクチュエータ（２０）内にはプラ
ンジャ（２３）の先端がレバー（１９）に当接している
状態の時、すなわちアクセルペダルを離したアイドル時
にオン（閉成）するアイドル状態検出スイッチ（２４）
が設けられている。また、スロットル弁（８）の開度が
三元触媒コンバータ（６）の許容温度に関連して定めら
れたアイドル時よシ小さい開度θ（例えば２度）以上で
はオン（閉成）するプランジャ（２３）の位置検出スイ
ッチ（以下、ＭＰ　−ＳＷと略記）　（３］、）が設け
られている。

次に、（２５）はぜ、５問回転数を検出する回転数検出
器であり、ここでは点火コイル（２６）と断続器（２７
）との接続点から機関回転数Ｎに対応した周期の回転パ
ルス信号を取出している。（２８）は機関負荷の１つで
ある空気調和装置の作動開始スイッチ（以下、Ａ／Ｃ−
ＳＷと略記）、（２９）は変速機（図示せず）がニュー
トラル位置にあることまたはクラッチ（図示せず）がオ
ン（踏込み）されたこと即ち機関と車輪とが切静された
ことを検出する変速スイッチ、（３０）はアイドル状態
を検出するアイドルスイッチ（２４）　、回転数検出器
（２５）　、　Ａ／Ｃ−ＳＷ　（２８）　、変速スイッ
チ（２９）および位置検出スイッチ（３１）の出力信号
に基づきアイドル時および減速時のスロットル弁開度を
制御し、機関回転数を目標回転数ＮＱに収束させると共
に、減速時の空燃比制御を行う制御回路である。

制御回路（３０）は、第２図に示すように演算処理装置
（以下、ＣＰＵと略記）　（３００）と、アイドル回転
数制御を行うためのプログラムや定数等を記憶したり−
ドオンリメモリ（以下、ＲＯＭと略記）（３０１）と、
演算途中の結果などを記憶するランダムアクセスメモリ
（以下、ＲＡＭと略記）　（３０２）と、上記の各種ス
イッチとアクチュエータ（２ｏ）との信号送受用のイン
クフェース回路（以下、ＮＦＣと略記；（３０３）とか
ら構成されている。

次に以上のような構成に係る動作について第３図および
第４図に示すフローチャートを用いて説明する。

まず機関が始動されると、ＣＰＵ（３０ｏ）はＲＯＭ　
（３０１）に記憶されたプログラムに従って第３図に示
すような処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ（３００）
は回転検出器（２７）からの出力信号を取込み該信号の
周期を計測することによシ現在の機関回転数Ｎを検出し
くステップ１００）、次にアイドル時の目標回転　　　
　　　８数ＮＱを算出する（ステップ１０１）。アイド
ル時の目標回転数ＮＱは空気調和装置が作動状態の時と
非作動状態の時とで異なシ、例えば第１表に示す　゛よ
うに定められている。

第１表 そして、このアイドル目標回転数ＮＱはＲｏＢ４（ａｏ
ｌ）に定数として予め記憶されている。従って、アイド
ル目標回転数ＮＱの算出はＲＯＭ　（３０１）から上記
定数を読出すことによって実現される。

次に、ＣＰＵ（３００）は機関回転数Ｎが４０ＯＲＰＭ
〜１５００ＲＰＭのアイドル回転数制御対象範囲である
か否かをステップ（１０２）および（１０３）において
判別し、制御対象範囲内でなければステップ（１１４）
においてアクチュエータ（２０）の駆動モードをホール
ドモードに設定し、アクチュエータ（２０）に対するア
イドル回転数制御を何等実行しない。しかし、機関回転
数Ｎが４０ＯＲＰＭ−１５０ＯＲＰＭの制御対象範囲内
に−９れば、ステップ（１０４）において変速スイッチ
（２９）がオンか否か、即ち変速機がニュートラル位置
にあるか否か、またはクラッチがオンされているか否か
を変速スイッチ（２９）の出力信号に基づき判別した後
、次のステップ（１０５）においてアイドルスイッチ（
２４）がオンか否かを判別する。この結果、変速スイッ
チ（２９）がオンとなっている場合は走行状態であるも
のとし、ステップ（１１４）において駆動モードをホー
ルドモードとし、また変速スイッチがオフとなっている
場合でもアイドルスイッチ（２４）がオフとなっている
ときにはアクセルペダルに対し運転者による操作が加わ
っているものとし、ステップ（１１４）において駆動モ
ードをホールドモードとし、何れの場合もアクチュエー
タ（２ｏ）に対するアイドル回転数制御を実行しない。

しかし、変速スイッチ（２９）がオンにュートラル状態
またはクラッチオンの状態）で、かつアイドルスイッチ
（２４）がオンの場合は機関に対する主たる燃料がアイ
トリレポート（１５）から供給されている状態、即ちア
イドル状態であるものとし、次のステップ（１０６）に
おい”？：　Ａ／Ｃ−５Ｗ（２８）がオンからオフＶ−
またはオフからオンに変化したか否かを判別する。仁の
結果、Ａ／Ｃ−８Ｗ（２８）の状態に変化がなければ、
次のステップ（１０８）においてアイドル目標回転数Ｎ
ｏと現在の機関回転数Ｎとの偏差（絶対値）を求め、さ
らにその偏差が所定値ΔＮＤよシ大きいか否かを検出し
、偏差がΔＮＤよシ小さければステップ（１１４）にお
いてアクチュエータ（２０）の駆動モードをホールドモ
ー〆する。しかし、偏差が所定値ΔＮＤよシ大きければ
、以下のステップ（１０９）〜（１１３）において機関
回転数Ｎを目標回転数ＮＯ＆Ｃ収束させるアイドル回転
数制御処理を行う。

すなわち、ステップ（１０９）において現在の機関回転
数Ｎと目標回転数ＮＱとを比較し、ＮＯ〉Ｎならばスロ
ットル弁（８）の開度を開き側に制御する必要があるた
めにアクチュエータ（２０）の駆動モードを開き側のモ
ードに設定しくステップ１．１０）、逆にＮｏ（Ｎなら
ばスロットル弁（８）の開度を閉じ側に制御する必要が
あるためにアクチュエータ（２０）の駆動モードを閉じ
側のモードに設定する（ステップ１１１）。この後、ス
テップ（１１２）においてＮＯとＮとの偏差（Ｎｏ−Ｎ
）に対応したアクチュエータ（２０）の駆動時間データ
ｐｗをＲＯＭ　（３０１）から読出す。この駆動時間デ
ータｐｗと偏差（Ｎｏ−Ｎ）との関係は、例えば第５図
に示すように偏差（Ｎｏ−Ｎ）寸たけ（Ｎ−Ｎｏ）が大
きくなると駆動時間データＰＷもほぼ比例して大きくな
る関係に定められている。

このようにして、アイドル目標回転数ＮＯと現在の機関
回転数Ｎとの偏差に対応したアクチュエータ（２０）の
駆動時間データＰＷが得られると、ＣＰＵ（３００）は
ステップ（１１３）において該データＰＷに対応した時
間だけアクチュエータ（２０）をその駆動モードに対応
した方向へ駆動するための正回転制御パルスＵまたは逆
回転制御パルスＤをＩＦＣ（３０３）から発生させる。

この場合、駆動モードが開き側のときには正回転制御パ
ルスＵが、逆に閉じ側のときには逆回転制御パルスＤが
それぞれ発生される。

これにより、スロットル弁（８）はアイドル時の目標回
転数ＮＱに対応した方向に設定制御され、機関回転数Ｎ
は目標回転数ＮＯに収束するようＫなる。

この後、ＣＰＵ（３００）は再びステップ（１００）以
後の処理を繰返し実行し、一定のホールド時間ＴＨを経
過した後その時の回転数変化に対応した制御パルスを発
生させる。

こ゛のような目標回転数ＮＱと機関回転数Ｎとの偏差に
対応したスロットル弁（８）の開度制御、すなわちフィ
ードバック制御によって機関回転数Ｎは目標回転数ＮＱ
に維持される。

ところが、Ａ／Ｃ−ＳＷ　（２８）がオ／からオフにま
たはオフからオンに変化した場合、ＣＰＵ（３００）は
この変化をステップ（１０６）において検出する。さら
に、この変化がＡ／Ｃ−８Ｗ（２８）のオンからオフへ
の変化か否かをステップ（１１５）において検出し、オ
ン状態への変化であればアクチュエータ（２０）の駆動
モードを開き側躯動モードに設定しくステップ１１６）
、オフ状態への変化であれば閉じ側駆動モードに設定す
る（ステップ１１７）。そして、次のステップ（１１８
）において空気調和装置の作動開始まだは作動停止に伴
う機関負荷の増大または減少による回転数変動を見込ん
でこの見込み負荷変動に対応したアクチュエータ（２０
）の駆動時間データｐｗＡｃをＲＯＭ（３０１）から読
出す。この後ステップ（１１３）において、該データＰ
　ＷＡＣに対応した時間だけアクチュエータ（２０）を
その駆動モードに対応した方向５駆動するだめの正回転
制御パルスＵまたは逆回転制御パルスＤをＩＦＣ（３０
３）から発生させる。

これにより、スロットル弁（８）の開度は、空気調和装
置の作動開始時には駆動時間データＰＷＡＣに対応した
開度だけ開き、逆に作動停止時にはデータＰ　ＷＡＯに
対応した開度だけ閉じる。

ＣＰＵ　（３００）はこのような見込み制御を行った後
はステップ（１００）〜（１１３）に到るフィードバッ
ク制御によシアイドル回転数を目標回転数Ｎｏに収束さ
せる。

この場合、ステップ（１１３）のパルス駆動制御の処理
は第４図のフローチャートに示すように構成されており
、所定のホールド時間ＴＨの完了を待ってアクチュエー
タ（２０）の駆動が実行される。

すなわち、ＣＰＵ　（３００）はステップ（２０１）に
おいて所定のホールド時間ＴＨが完了しているか否かを
検出し、完了していなければ第３図のステップ（１００
）〜（１１３）に到る処理を繰シ返し実行する。そして
、所定のホールド時間ＴＨの完了を検出すると、ステッ
プ（２０２）においてアクチュエータ（２０）の駆動モ
ードを開き側あるいは閉じ側のモードに設定した後、第
３図のステップ（１１２）または（１１８）で決定した
駆動時間データＰＷまたはＰＷＡＯをステップ（２０３
）においてＲＡＭ（３０２）内のタイマ用のレジスタに
セットしてＩＦＣ（３０３）から駆動モードに対応した
正回転制御パルスｔＪｔたは逆回転制御パルスＤの発生
を開始させる。そして、次のステップ（２０４）におい
てこの制御パルスＵまたはＤの発生時間が完了したか否
か、すなわちアクチュエータ（２ｏ）の駆動時間が駆動
時間データＰＷまたはＰＷＡＣに対応した時間に達した
か否かを検出し、達しているときには制御パルスＵまた
はＤの発生を停止させ、次のステップ（２０５）におい
て所定のホールド時間ＴＨをタイマ用のレジスタにセッ
トした後駆動モードをホールドとし、第３図のステップ
（１００）の処理に移行する。これによシ、フィードバ
ック制御によるアイドル回転数制御時においては、アク
チュエータ（２ｏ）は所定のホールド時間ＴＨの休止時
間を持つ制御パルスで間欠駆動されるものとなシ、機関
回転数Ｎは目標回転数ＮＯに収束される。

第６図には、Ａ／Ｃ−ＳＷ　（２８）が例えばオフから
オンへ変化した場合の正回転制御ノ（ルスＵおよび逆回
転制御パルスＤのタイムチャートを示している。

一方、機関回転数Ｎが１５０ＯＲＰＭ以上の場合、ＣＰ
Ｕ（３００）はこのことをステップ（１０３）において
検出すると、ステップ（１１９）においてアイドルスイ
ッチ（２４）がオンしているか否かを検出し、オン状態
であれば減速中であることになるのでステップ（１２０
）の減速処理においてスロットル弁（８）の開度を最適
開度（例えば２度）に設定すべくアクチュエータ（２０
）を駆動する。しかし、アイドルスイッチ（２４）がオ
フ状態であれば高速走行中であることになるので駆動モ
ードをホールドモードとし、アクチュエータ（２０）の
駆動を伺等実行しない。

１“１″′ｘｙ７７”（１″０）（ｉりｍ−１１〜６１
　　　５フローチヤートであって、減速時においてＣＰ
Ｕ（３００）はまずステップ（２５１）においてＭＰ　
−ＳＷ　（３１）がオンか否かを検出し、オン状態なら
ば現在のスロットル弁開度が２度より大きいことになる
ので次のステップ（２５２）において駆動モードを閉じ
側モードに設定してアクチュエータ（２０）をスロット
ル弁開度が小さくなる方向に駆動する。この結果、スロ
ットル弁開度が２度になｌ）　、ＭＰ　−５Ｗ（３１）
がオフになったことをステップ（２５３）において検出
すると、次のステップ（２５４）において駆動モードを
ホールドモードとし減速時処理を終了する。一方、ステ
ップ（２５１）／においてＭＰ　−ＳＷ　（３１）がオ
フ状態であることを横用した場合は、現在のスロットル
弁開度が２度よシ小さいことになるのでステップ（２５
５）において駆動モードを開き側モードに設定してアク
チュエータ（２０）をスロットル弁開度が大きくなる方
向へ駆動する。この結果、スロットル弁開度が２度にな
シ、ＭＰ　−ＳＷ　（３１）がオンになったことを検出
するとステップ（２５４）において駆動モードをホール
ドモードとして減速時処理を終了する。

これによシ、スロットル弁（８）の開度は三元触媒コン
バータ（６）の許容温度に関連して定められたアイドル
時より小さい開度θ（例えば２度）に設定される。この
結果、スロット弁（８）９上流側からの燃料はアイドル
時に比べて大きく減じられることになり、不完全燃焼ガ
スは抑制され、三元触媒コンバータ（６）の昇温を防止
することができる。

このように本実施例によれば、アイドル時の機関回転数
を目標回転数に制御できると共に、減速時の空燃比を最
適値に制御できる。そして、減速時の制御機能はＭＰ　
−５Ｗ（３１）を除いてアイドル回転数制御のだめのハ
ードウェアを利用して実現しているため、制御系全体の
構成が簡単になシ、コストを安くすることができる。

なお、実施例において減速時のスロットル弁開度が設定
値になったか否かはＭＰ　−ＳＷ　（３１）の出力に基
づき検出しているが、可変抵抗器の摺動子回転軸をスロ
ットル弁（８）の回転軸に連結し、弁開度の変化に伴う
抵抗値または電圧値によシスロットル弁開度が設定値に
なったか否かを検出する↓うにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、スロットル弁開度を可変
制御するアクチュエータの他に該アクチュエータの駆動
位置を検出する位置検出手段を設け、アイドル時には上
記アクチュエータを機関回転数が目標回転数に収束する
ように駆動し、減速時には上記位置検出手段の検出出力
によυスロットル弁開度が三元触媒の許容温度に関連し
て定められたアイドル時よシ小さい最適開度になるよう
に上記アクチュエータを駆動するように構成したもので
ある。このため、安価な構成で、アイドル回転数を制御
できると共に減速時における三元触媒の異常昇温も防止
することができ、燃費の改善と共に三元触媒の耐用年数
の増大も図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図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は制御
回路の詳細構成を示すブロック図、第３図および第４図
は制御回路の動作内容を示すフローチャート、第５図は
目標回転数と機関回転数との偏差に対するアクチュエー
タの駆動時間の一例を示すグラフ、第６図は空気調和装
置の作動開始時に発生される制御パルスの一例を示、す
タイムチャート、第７図は減速時の動作内容を示すフロ
ーチャートである。 （１）・・・・ピストン、（２）・・・・シリンダ、（
３）・・・・吸気弁、（６）・・・・三元触媒コンノ、
く−タ、（７）・・・・吸気管、（８）・・・・スロッ
トル弁、（９）・・・・ベンチュリ、（１０）・・・・
エアクリーナ、（１１）・・・・フロート室、（１９）
・・・・レバー、（２０）・・・・アクチュエータ、（
２１）・・・・直流電動機、（２２）・・・・歯車機構
、（２３）・・・・プランジャ、（２４）・・・・アイ
ドルスイッチ、（２５）・・・・回転数検出器、（２８
）・・・・Ａ／Ｃ−ＳＷ　、　（２９）・・・・変速ス
イッチ、（３１）・・・・位置検出スイッチ、（３０）
・・・・制御回路、（３００）・・・・演算処理装置、
（３０１）・・・・リードオンリメモリ、（３０２）・
・・・ランダムアクセスメモリ、（３０３）・・・・イ
ンタフェース回路。　　　　　　　′ｉ代理人　大岩増
雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気通路に触媒コンバータを有する内燃機関の回転数を
   検出する回転数検出手段と、アイドル目標回転数を設定
   する目標回転数設定手段と、アイドル時のスロットル弁
   開度を可変制御するアクチュエータと、このアクチュエ
   ータの駆動位置を検出する位置検出手段と、上記回転数
   検出手段および目標回転数設定手段の検出出力を受はア
   イドル時の機関回転数が目標回転数に収束するように上
   記アクチュエータを駆動するフィードバック制御手段と
   、機関の減速時に上記スロットル弁の開度が上記触媒コ
   ンバータの許容温度に関連して定められた最適開度にな
   るように上記位置検出手段の検出出力に基づいて上記ア
   クチュエータを駆動する制御手段とを備えてなる内燃機
   関のアイドル回転数制御装置。