JPS5925056A - 内燃機関のアイドル回転速度制御弁の異常検出方法 - 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、内燃機関のアイドル回転速度制御方法に係り
、特に、電子制御燃料噴射装置を備えた自動車用エンジ
ンに用いるのに好適な、エンジン回転速度とアイドル目
標回転速度の差に応じて断続的に駆動される、非通電時
全開式のアイドル回転速度制御弁を用いて、スロットル
弁をバイパスして導入される吸入空気の流量を制御する
ことにより、機関のアイドル回転速度を制御するように
した内燃機関のアイドル回転速度制御方法の改良に関す
る。

自動車用エンジン等の内燃機関の混合気の空燃比を制御
する方法の一つに、電子制御燃料噴射装置を用いるもの
がある。この電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関に
おいては、例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度
等に応じて燃料噴射時間を決定し、該燃料噴射時間だけ
、例えば吸気マニホルドに配設された、機関の吸気ボー
トに向けて燃料を噴射するインジェクタを開弁すること
によって、機関の空燃比を制御するようにされており、
空燃比を精密に制御することが必要な、排気ガス浄化対
策が施された自動車用エンジンに広く用いられるように
なってきている。

この電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関においては
、一般に、アイドル運転時に、エンジン回転速度とアイ
ドル目標回転速度の差に応じて駆動されるアイドル回転
速度制御弁を用いて、スロットル弁をバイパスして導入
される吸入空気の流量を制御することにより、機関のア
イドル回転速度をフィードバック制御するようにされて
いる。

このようなアイドル回転速度制御によれば、機関のアイ
ドル回転速度を適確に制御することが可能となるもので
ある。しかしながら、一般に、前記アイドル回転速度制
御弁として、非通電時全開式のアイドル回転速度制御弁
を用いているため、アイドル回転速度制御弁の駆動回路
の故障、駆動信号線の断線、コネクタのはずれ等の不具
合が発生して、アイドル回転速度制御弁が非通電状態と
なると、アイドル回転速度制御弁が全開状態となり、予
期せぬエンジン回転速度の異常な上昇に至ることがあっ
た。

なお、前記アイドル回゛転速度制御弁として、非通電時
全開式のものを用いることも考えられるが、低温時に氷
結のため、アイドル回転速度制御弁が不作動状態になる
恐れがあった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、アイドル回転速度制御弁の故障時にも、エンジン回
転速度が異常に上昇することがない内燃機関のアイドル
回転速度制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、エンジン回転速度とアイドル目標回転速度の
差に応じて断続的に駆動される、非通電時全開式のアイ
ドル回転速度制御弁を用いて、スロットル弁をバイパス
して導入される吸入空気の流量を制御することにより、
機関のアイドル回転速度を制御するようにした内燃機関
のアイドル回転速度制御方法において、前記アイドル回
転速度制御弁を断続的に駆動する際に発生すべきサージ
電圧の非発生から、アイドル回転速度制御弁の不作動状
態を検出し、エンジン回転速度の異常な上昇を防止する
ためのフェイルセイフ処理を行５ようにして、前記目的
を達成したものである。

又、前記フェイルセイフ処理を、燃料カットとして、極
めて容易に行えるようにしたものである。

或いハ、前記フェイルセイフ処理を、燃料カット回転速
度を、平常値からアイドル目標回転速度より若干高い値
迄引き下げる処理として、アイドル回転状態を継続でき
るようにしたものである。

又、前記７エイルセイフ処理を、前記アイドル回転速度
制御弁と独立に駆動されるバイパスエア辿断弁により、
バイパスエアの流通を透析する処理として、エンジン運
転状態を維持できるようにしたものである。

以下図面を参照して、本発明にかかる内燃機関のアイド
ル回転速度制御方法が採用された、自動車用エンジンの
吸入空気量感知式電子制御燃料噴射装置の実施例を詳細
に説明する。

本実施例は、第１図に示す如（、外気を取り入れるため
のエアクリーナ１２と、該エアクリーナ１２により取り
入れられた吸入空気の流量を検出するためのエアフロー
メータ１４と、スロットルボディ１６に配設され、運転
席に配設されたアクセルペダル（図示省略）と連動して
開閉するようにされた、吸入空気の流量を制御するため
のスロットル弁１８と、該スロットル弁１８がアイドル
開度にあるか否かを検出するためのアイドルスイッチを
含むスロットルセンサ２０と、吸気干渉を防止するため
のサージタンク２２と、前記スロットル弁１８をバイパ
スする第１及び第２のバイパス通路２４．２５と、エン
ジン回転速度とアイドル目標回転速度の差に応じて断続
的に駆動され、前記７４１　Ｏバイパス通路２４の開口
面積を制御することによってアイドル回転速度を制御す
るための、電流によりオリフィス径が連続的に変化され
る、非通電時全開式のアイドル回転速度制御弁２６と、
エンジンの冷間始動時に前記第２のバイパス通路２５の
開口面積を制御することによってファストアイドルを行
うためのエアバルブ２７と、吸気マニホルド２８に配設
された、エンジン１０の吸気ボートに向けて燃料を噴射
するためのインジェクタ３０と、排気マニホルド３２に
配設された、排気ガス中の残存酸素濃度がら空燃比を検
知する之めの酸素濃度センサ３４と、前記排気マニホル
ド３２下流側の排気管３６の途中に配設された触媒コン
バータ３８と、エンジン１０のクランク軸の回転と連動
して回転するデストリピユータ軸を有するデストリピユ
ータ４０と、該デストリピユータ４０に内蔵され念、前
記デストリピユータ軸の回転に応じて、それぞれ上死点
信号及びクランク角信号を出力する上死点センサ４２及
びクランク角センサ４４と、エンジンブロックに配設さ
れた、エンジン冷却水温を検知するための水温センサ４
６と、変速機４８の出力軸の回転速度から車両の走行速
度を検出するための車速セ／す５０と、前記エアフロー
メータ１４出力の吸入空気量と前記クランク角センサ４
４出力のクランク角信号から求められるエンジン回転速
度に応じてエンジン１工程当りの基本噴射量を求めると
共に、これを前記スロットルセンサ２０の出力、前記酸
素濃度センサ３４出力の空燃比、前記水濡センサ４６出
力のエンジン冷却水温等に応じて補正することによって
、燃料噴射量を決定して、前記インジェクタ３０に開弁
時間信号を出力し、又、アイドル時は、エンジン回転速
度とアイドル目標回転速度の差に応じて、前記アイドル
回転速度制御弁２６を断続的に駆動することによってフ
ィードバック制御するデジタル制御装置５２とを備えた
自動車用エンジン１０の吸入空気量感知式電子制御燃料
噴射装置において、前記デジタル制御装置５２内で、前
記アイドル回転速度制御弁２６を断続的に駆動する際の
電流遮断時に発生すべき正極性サージ電圧Ω非発生から
、アイドル回転速度制御弁２６の不作動状態を検出し、
エンジン回転速度の異常な上昇を防止するために、前記
インジェクタ３０に出力される開弁時間信号な０として
燃料カットを行うようにし念ものである。

前記デジタル制御装置５２は、第２図に詳細に示す如く
、各種演算処理を行うための、例えばマイクロプロセッ
サからなる中央処理装置（ＣＰＵと称する）６０と、前
記ヱアフローメータ１４、酸素濃度センサ３４、水温セ
ンサ４６等から入力されるアナログ信号を、デジタル信
号に変換して順次ＣＰＵ６０に取り込むためのマルチプ
レクサ付アナログ入力ポートロ２と、前記スロットルセ
ンサ２０のアイドルスイッチ、上死点センサ４２、クラ
ンク角センサ４４、車速センサ５０等から入力されるデ
ジタル信号を、ＣＰＵ６０に取り込む九めのデジタル入
力ポートロ４と、プログラム或いは各種定数等を記憶す
る之めのリードオンリーメモリ（ＲＯＭと称する）６６
と、ＣＰＵ６０における演算データ等を一時的に記憶す
るためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭと称する）６
８と、機関停止時にも補助電源から給電されて記憶を保
持できるバックアップ用ランダムアクセスメモリ（バッ
クアップＲＡＭと称する）７０と、ＣＰＵ６０の演算結
果に応じて前記アイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）２
６を駆動するための駆動回路７２と、該駆動回路７２に
よって断続的に駆動されるアイドル回転速度制御弁２６
の正極性サージ電圧を分圧するための分圧回路７４と、
該分圧回路７４の出力を所定の比較電圧と比較する比較
回路７６と、前記ＣＰＵ６０及び比較回路７６の出力に
応じてアイドル回転速度制御弁２６の不作動状態を判定
してＣＰＵ６０に取り込むための判・定回Ｗ８７８と、
該判定回路７８及び前記ＣＰＵ６０を電源投入時に初期
化するためのリセット回路８０と、前記ＣＰＵ６０の演
算結果に応じて前記インジェクタ３０を駆動するための
駆動回路８２と、前記各構成機器間を接続するためのコ
モンバス８４とから構成される装置 前記分圧回路７４は、第３図に詳細に示す如（、前記駆
動回路７２の出力段としてオンオフされている駆動トラ
ンジスタ８６を介して、前記アイドル回転速度制御弁２
６の励磁コイル２６ｍに印加されているアイドル回転速
度制御弁駆動信号電圧Ｖ、を分圧するための抵抗器７４
＆、ｂかもなる。

又、前記比較回路７６は、同じ（第３図に詳細に示す如
く、基準電圧ＶＳを発生するための抵抗器７６ａ及びツ
ェナーダイオード７６ｂと、前記基準電圧ＶＪ＋と前記
分圧回路７４で分圧された分圧電圧Ｖ、を比較する比較
器７６ａとから構成されている。ここで、前記基準電圧
ｖ３は、アイドル回転速度制御弁駆動信号電圧ｖｌの分
圧電圧■！における正極性サージ電圧の中間的な値に設
定されており、比較回路７６は、この基準電圧Ｖａより
も駆動信号電圧Ｖ、の分圧電圧Ｖｔが大きい時に、低レ
ベルの信号ｖ４を発生する。

前記判定回路７８は、同じ（第３図に詳細に示す如く、
フリップフロッグ回路で構成されており、比較回路７６
が低レベル信号りを発生すると、その出力ｖｆ＋を高レ
ベル信号Ｈに反転する。この判定回路７８は、前記ｃＰ
Ｕ６０の出力■６に応じて、所定時間毎にリセットされ
ている。従って、この判定回路７８は、前記ＣＰＵ６０
の出力により低レベルにリセットされた後、再び、比較
回路７６の発生する低レベル信号りにより高レベルに反
転し、ＣＰＵ６０は、再び入力ボートからこれを読み込
み、高レベルであることを検出した後、出力ポートから
クリヤ信号Ｖ６を発生し、判定回路７８の出力を低レベ
ルにするという動作を繰返す。

前記リセット回路８０は、同じ（第３図に詳細に示す如
（、例えば５ｖとされた安定電源の出力が一端に印加さ
れる抵抗器８０＆と、該抵抗器８０１の他端をアースす
るコンデンサ８０ｂとから構成されており、電源投入時
に前記判定回路７８及びＣＰＵ８０にリセット信号を出
力する。

前記駆動回路８２の出力は、同じく第３図に詳細に示す
如く、その出力段としてオンオフされている駆動トラン
ジスタ８８を介してインジェクタ３０の励磁コイル３０
ａに印加されている。図に４ｄいて、９０は抵抗器であ
る。

以下作用を説明する。

前記ＣＰＵ６０の演算結果に応じて、駆動回路７２及び
ｊ枢動トランジスタ８６を介してアイドル回転速度制御
弁２６の励磁コイル２６ｍに印加された駆動信号電圧ｖ
１は、分圧回路７４によって分圧されて分圧電圧Ｖ、と
なる。この分圧電圧Ｖ雪は、比較回路７６に入力され、
基準・４圧Ｖ１と比較される。比較回路７６は、基ｊ１
１ｔ圧Ｖｓよりも分圧′１圧ＶｌＯ方が大きい時、即ち
、断続的に駆動されているアイドル回転速度制御弁２６
が正常に動作しており、所定の正極性サージ電圧が発生
している時には、周期的に低レベルの信号を発生してい
る。判定回路７８は、比較＠Ｎ７６が低レベル信号を発
生すると、その出力ｔ−高レベルに反転する。

ＣＰＵ６０は、所定の時間間隔、例えば４ミリ秒毎に入
カポ・−トの信号Ｖｉのレベルを読み込み、高レベルに
あることを検出した後、別の出力ポートから判定回路７
８出力のクリヤ信号として、所定の低レベル信号ｖ６を
発生する。従って、アイドル回転速度制御弁２６が動作
状態にある時には、第４図に示す時刻ｔｏ％ｔ、の間の
如（、ＣＰＵ６０に入力される判定回路７８の出力ｖＷ
１が、アイドル回転速度制御弁２６の駆動間隔に一致す
る周期で反転されている。

今、時刻ｔ１において、駆動回路７２のコネクタがはず
れたと仮定すると、駆動トランジスタ８６はアイドル回
転速度制御弁２６を駆動することができなくなり、従っ
て、正極性サージ電圧が発生しなくなる。このため、Ｃ
ＰＵ６０によってクリヤされた判定回路７８の出力信号
は、低レベルのままとなり、時刻すにおいて、ＣＰＵ６
０がその出力レベルを入力ボートから読み込んだ時に、
低レベル、即ち異常信号として検出される。第４図の例
では、判定回路７８の出力が連続して２回低レベルであ
ることを検出した時、フェイルセーフ処理である燃料カ
ットを行うようにしている。

前記ＣＰＵ６０内における異常判定処理の流れ図を第５
図に示す。

この異常判定処理は、アイドル回転速度制御弁２６の駆
動周波数に適した一定時刻毎の割り込み処理として行わ
れており、例えば、４ミリ秒毎の割り込み処理ルーチン
で処理されている。この割り込み処理ルーチンにおいて
は、まずステップ１０１で、ＣＰＵ６０の入力ボートか
ら、判定回路７８出力の信号レベルの読み込みを行う。

次いで、ステップ１０２に進み、読み込まれた信号レベ
ルが高レベルであるか否かを判定する。判定結果が正で
ある時、即ち、今回はアイドル回転速度制御弁２６が正
常に動作したと判断される時には、ステップ１０３に進
み、異常状態に対応する低レベルの読み込み回数を計数
してい′るアイドル回転速度側＃（ＩＳＯ）異常カウン
タが０であるか否かを判定する。判定結果が否である啄
には、アイドル回転速度制御弁２６の駆動信号がそれま
で異常であったものが正常に戻ったと判断されるため、
ステップ１０４に進み、ＩＳＣ異常カウンタの値を０に
クリヤすると共に、燃料カットのために使用される異常
フラグもクリ了する。該ステップ１０４終了後、或いは
前出ステップ１０３における判定結果が正であり、アイ
ドル回転速度制御弁２６が正常に動作を続けている場合
には、ステップ１０５に進み、判定回路７８の出力信号
を低レベルに戻すための、所定のパルス幅の低レベル信
号を出力ボートから発生して、判定回路７８の出力をク
リ了する。

一方、前−出ステップ１０２における判定結果が否であ
る時、即ち、アイドル回転速度制御弁２６が異常状態に
あると判断される時には、ステップ１０６に進み、ＩＳ
Ｃ異常カウンタを１だけカウントアツプする。次いで、
ステップ１０７に進み、ＩＳＯ異常カウンタの計数値が
判定値（第４図の例では２）以上であるか否かを判定す
る。判定結果が正である時、即ち、アイドル回転速度制
御弁２６の異常状態が判定回数以上継続していると判断
される時には、ステップ１０８に進み、異常フラグをセ
ットして燃料カットが行われるようにすると共に、ＩＳ
Ｏ異常カウンタの計数値がオーバーフローするのを防止
するため、ＩＳＣ異常カウンタに判定値（この場合は２
）を入れて置（。ステップ１０８或いは１０５終了後、
或いは、前出ステップ１０７における判定結果が否であ
る時には、他の燃料噴射量の演算、或いは、アイドル回
転速度制御のための演算を実行した後、４ミリ秒割り込
み処理ルーチンを終了してメインルーチンに戻る。

第５図に示したような４ミリ秒割り込みルーチンによっ
て設定された異常フラグに基づく燃料カットは、例えば
第６図に示すような燃料噴射処理ルーチン内で行われる
。

即チ、例えばエンジンのクランク角度が所定角度となる
毎に、第６図に示すような燃料噴射処理ルーチンに入り
、そのステップ２０１で、異常フラグがセットされてい
るか否かを判定する。判定結果が否である場合には、ス
テップ２０２に進み、インジェクタ３０を開くことによ
って、通常の噴射制御を行って、燃料噴射が行われるよ
うにする。

一方、前出ステップ２０１における判定結果が正である
場合、即ち、アイドル回転速度制御弁２６が異常状態に
ある場合には、ステップ２０２を行（］７） うことな（、即ち、インジェクタ３０を開（ための駆動
トランジスタ８８に開弁時間信号を送出する制御を行う
ことなくメインルーチンに戻る。

本実施例においては、アイドル回転速度制御弁２６が異
常状態となった時のフェイルセイフ処理として、燃料カ
ットを行うようにしているので、フェイルセイフ処理が
容°易である。なおフェイルセイフ処理は、これに限定
されず、例えば、減速時のエンジン高回転時に燃料カッ
トを行うことによって燃費性能を同上するために用いら
れている燃料カット回転速度を、平常値からアイドル目
標回転速度より若干高い値迄引き下げるようにしたり、
或いは、前記アイドル回転速度制限弁と独立に駆動され
るバイパスエア透析弁含バイパス通路２４に設け、該バ
イパスエア遮断弁により−バイパスエアの流通を遮断す
るようにすることも可能である。

前記実施例は、本発明を、吸入空気量感知式の電子制御
燃料噴射装置が採用された自動車用エンジンに適用した
ものであるが、本発明の適用範囲ｒ１Ｒ） はこれに限定されず、吸気管圧力感知式の電子制御燃料
噴射装置を備えた自動車用エンジン、或いは、一般の内
燃機関にも同様に適用できることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、アイドル回転速度
制御弁の電源系統、駆動トランジスタ間のワイヤ及びコ
ネクタ、駆動トランジスタとその前段の不具合（断線、
故障）等により、アイドル回転速度制御弁が駆動されな
くなった場合にも、エンジン回転速度が予期に反して異
常に上昇、することがな（、車両としての信頼性が高い
という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内燃機関のアイドル回転速度制
御方法が採用された、自動車用エンジンの吸入空気量式
感知電子制御燃料噴射装置の実施例の構成を示す、一部
ブロック線図を含む断面図、第２図は、前記実施例で用
いられているデジタル制御装置の構成を示すブロック線
図、第３図は、同じく、分圧回路、比較回路、判定回路
、リセット回路の構成を示す回路図、第４図は、前記実
施例における各部動作波形を示す線図、第５図は、前記
実施例で用いられている、中央処理装置内の４ミリ秒割
り込み処理ルーチンを示す流れ図、第６図は、同じ（燃
料噴射処理ルーチンの要部を示す流れ図である。 １０・・・エンジン、１４・・・エアフローメータ、１
８・・・スロットル弁、２０・・・スロットルセンサ、
２４・・・バイパス通路、２６・・・アイドル回転速度
制御弁、３０・・・インジェクタ、４０・・・デ４スト
リビュータ、４４・・・クランク角センサ、５２・・・
デジタル制御装置、６０・・・中央処理装置、７２．８
２・・・駆動回路、７４・・・分圧回路、７６・・・比
較回路、７８・・・判定回路、８０・・・リセット回路
、８６．８８・・・駆動トランジスタ。 代理人　　高　矢　　　論 （ほか１名） ご Ｎ　　　　％ｓ　　唖　　の ＞　　　　　　　＞　　　　＞＞＞

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転速度とアイドル目標回転速度の差に
   応じて断続的に駆動される、非通電時全開式のアイドル
   回転速度制御弁を用いて、スロットル弁をバイパスして
   導入される吸入空気の流量を制御することにより、機関
   のアイドル回転速度を制御するようにした内燃機関のア
   イドル回転速度制御方法において、前記アイドル回転速
   度制御弁を断続的に駆動する際に発生すべきサージ電圧
   の非発生から、アイドル回転速度制御弁の不作動状態を
   検出し、エンジン回転速度の異常な上昇を防止するため
   のフェイルセイフ処理を行うようにしたことを特徴とす
   る内燃機関のアイドル回転速度制御方法。
2. （２）前記フェイルセイフ処理が、燃料カットである特
   許請求の範囲第１項に記載の内燃機関のアイドル回転速
   度制御方法。
3. （３）前記フェイルセイフ処理が、燃料カット回転速度
   を、平常値からアイドル目標回転速度より若干高い値迄
   引き下げる処理である特許請求の範囲第１項に記載の内
   燃機関のアイドル回転速度制御方法。
4. （４）前記フェイルセイフ処理が、前記アイドル回転速
   度制御弁と独立に駆動されるバイパスエア遮断弁により
   、バイパスエアの流通を遮断する処理である特許請求の
   範囲第１項に記載の内燃機関のアイドル回転速度制御方
   法。