JPS5926782B2 - 内燃機関の回転速度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のアイドリンク運転時もしくは減速運
転時の回転速度を制御するための方法に関する。

内燃機関の吸気系に設けられたスロットル弁の上流と下
流とを連結するバイパス吸気通路に流路断面積もしくは
流路開時間の制御弁を設け、この制御弁の作動により、
バイパス吸気通路内を通る空気流量を制御し、斯くして
、スロットル弁がアイドリンク位置にあるとき、即ち、
機関がアイドリンク運転状態もしくは減速運転状態にあ
るときの機関の吸入空気流量を制御し、その結果、回転
速度を制御する方法は既に知られている。

この種の方法においては、機関のアイドリンク時の目標
回転速度をあらかじめ設定しておき、機関の実際の回転
速度を検出しながらこれをフィードバックしてバイパス
吸気通路の流路断面積等を制御することにより回転速度
制御が行われる。

この流路断面積等のフィードバック制御は、機関のアイ
ドリング運転時及び減速運転時のみならず通常の運転状
態の際にも行われる。

また、一般に流路断面積もしくは開時間には可変範囲が
あらかじめ一定の範囲に定められており、機関の実際の
回転速度と前述の目標回転速度との差が例えいかなる値
をとる場合にもバイパス吸気通路を通過する吸入空気流
量は上述の流路断面積等の可変範囲内の対応する値に制
御される。

さて、一般に内燃機関が低温である場合（暖機運転時等
）、混合気の霧化あるいは気化状態が悪い、潤滑油粘度
が高いこと等により機関の回転速度をある程度以上上昇
させないと安定したアイドリンク運転を行うことができ
ない。

このため従来の内燃機関では機関温度が所定値以下の場
合、強制的にアイドリンク回転速度を一定値だけ上昇さ
せるように制御することが行われている（ファーストア
イドル制御）。

しかしながら、このファーストアイドル制御では、機関
温度が所定値以下の場合−律に回転速度を上げるように
制御してし捷うため、機関の実際の温度に最も適切なア
イドリンク回転速度を与えることができないという問題
があった。

また、従来の回転速度制御方法によると、流路断面積等
を制御することによって制御される吸入空気流量の上限
値及び下限値が機関温度に対して常に一定であるため次
のような問題があった。

即ち、機関が低温の場合には、前述の如く混合気の霧化
もしくは気化状態が悪く、また潤滑油の粘度が高いため
、機関の回転に対抗する抵抗が大きく、従って吸入空気
量を機関が高温の場合よりも充分多（確保する必要があ
る。

これに対して、機関が高温の場合に吸入空気流量の制御
可能範囲を大きくとると、例えば低回転速度からの減速
時で、目標回転速度に対して実際の回転速度が低くなっ
た際、バイパス吸気通路の制御弁が全開に近くなるよう
に制御されてしまう。

このような状態で機関の負荷が急激に小さくなると機関
の回転速度が急激に非常に高くなり、運転上非常に危険
になる問題があった。

従って本発明は従来技術の上述の欠点を解決するもので
あり、本発明の目的は、機関のスロットル弁がアイドリ
ンク位置にある時の回転速度を最適に制御する方法を提
供することにある。

上述の目的を達成する本発明の特徴は、スロットル弁が
アイドリング位置にある時の内燃機関の回転速度を検出
し、一方、該機関の暖機状態を検出し、該検出した暖機
状態に応じた値に設定された目標回転速度と前記検出し
た回転速度との差が小さくなるようにスロットル弁がア
イドリンク位置にある時の該機関の吸入空気流量を変化
させろようにした回転速度制御方法において、前記吸入
空気流量の上限値及び下限値を前記検出した暖機状態に
応じた値に設定し、スロットル弁がアイドリング位置に
ある時の吸入空気流量を前記設定した上限値及び下限値
の範囲内に収めるようにしたことにある。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図には本発明の一実施例として電子制御燃料噴射式
内燃機関の一例が概略的に表わされている。

同図において、１０は機関本体を表わしており、また１
１は吸気通路を表わしている。

吸気通路１１にはスロットル弁１２が設けられており、
このスロットル弁１２の上流の吸気通路と下流の吸気通
路とを該スロットル弁をバイパスして連結するバイパス
吸気通路１３にはその流路断面積を制御する制御弁１４
が設けろ１シている。

制御弁１８を介して送られる駆動信号によって付勢され
る。

制御弁１４及びそのアクチュエータ１５等から成る流量
制御機構１６は第１図に示す構造の他に種々のものが適
用できる。

これについては第６図及び第７図に基すいて後述する。

スロットル弁１２の軸には、該スロットル弁カアイドリ
ンク位置にあることを検出するスロットルポジションス
イッチ１９が取り付けられており、その検出信号は線２
０を介して制御回路１７に送られる。

機関のシリンダブロックには冷却水温度を検出する水温
センサ２１が設げられており、その検出した温度信号は
線２２を介して制御回路１７に送られる。

機関のディストリビュータ２３には点火１次信号等から
機関の回転速度を表わすデジタル信号を発生する速度セ
ンサ２４が設げられており、その得られた速度信号Ｎは
線２５を介して制御回路１Ｔに送られる。

周知の如く−この種の電子制御燃料噴射式内燃機関にお
いては、吸入空気流量が吸気通路１１Ｖｃ設けられたエ
アフローセンサ２６によって検出され、この吸入空気流
量に見合う量の燃料が吸気マニホールド部２７に設けた
燃料噴射弁２８より機関の燃焼室２９内に供給される。

従ってスロットル弁１２もしくは制御弁１４によって吸
入空気流量を制御することにより、機関の回転速度を制
御することができる。

第２図は第１図に示した制御回路１７の一例を示すブロ
ック図である。

この例は制御回路１７としてストアドブログラム方式の
デジタルコンピュータを用いた場合である。

同図において、水温センサ２１は感温抵抗素子、例えば
サーミスタであり、端子３０には一定の基準電圧が印加
されている。

従って、この基準電圧に対する抵抗３１の値とサーミス
タ２１の抵抗値との分割比で定まる電圧が機関の温度信
号ｖ８ としてバッファアンプ３２を介してアナログ
マルチプレクサ３３に印加される。

アナログマルチプレクサ３３には、端子３４及び３５等
を介して機関の運転状態を表わす各種アナログ信号が印
加されており、温度信号■８ を含むこれらのアナログ
信号はコントロールバス３６を介して中央処理装置（ｃ
ＰＵ）３７から与えられる制御信号により時分割的にア
ナログ−デジタル変換器（ＡＩＤ変換器）３８に送られ
デジタル信号に変換される。

スロットルポジションスイッチ１９の検出信号、即ちス
ロットル弁１２がアイドリンク位置にあることを示す信
号、換言すれば機関がアイドリンク運転状態もしくは減
速運転状態にあることを示す信号は線２０を介して入力
インタフェース回路３９に印加される。

速度センサ２４からの機関の回転速度を表わすデジタル
信号は線２５を介して入力インタフェース回路３９に印
加される。

また、第２図において、４０はアドレス・データバスで
あり、４１は目標回転速度、制御される吸入空気流量に
対応する制御出力の上限値、下限値等のデータもしくは
関係式と、プログラムとがあらかじめ記憶せしめられて
いるメモリを示している。

さらに同図において、４２は出力インタフェース回路を
示しており、この回路４２内にはデータバス４０を介し
て制御出力データを受けとる出力レジスタ４３、制御出
力データのデジタル−アナログ変換（Ｄ／Ａ変換）を行
５Ｄ／Ａ変換器４４、変換されたアナログ信号を増幅す
る増幅器４５等が含まれている。

増幅器４５の出力、即ち１駆動信号は線１８を介して前
述のアクチュエータ１５に印加されこれを付勢する。

次にこの制御回路１７の動作を第３図に示すフローチャ
ートに従って説明する。

第３図はこのメモリ４１内に蓄えられているプログラム
の概略の流れを示してお・す、制御回路１７、即ち、こ
のコンピュータはこの流れに従って作動スる。

スロットルポジションスイッチ１９より、機関がアイド
リンクもしくは減速運転状態に入ったことを表わす信号
が印加されると、ＣＰＵ３７はステップ５０として、温
度信号Ｖ８ チャネルの選択をアナログマルチプレク
サ３３に指示する。

次いでステップ５１として温度信号Ｖ８のＡ／Ｄ変換の
スタートなＡ／Ｄ変換器３８に指示し、得られたデジタ
ルの温度信号ＶＳＤをデータバス４０を介して取り込む
（ステップ５２）。

メモリ４１には、第４図に示す如き、温度信号ＶＳＤＯ
値に対する制御目標とする回転速度Ｎ。

の特定の関係があらかじめ記憶させである。

さらに、メモリ４１には第５図に示す如き、温度信号ｖ
ＳＤの値に対する前述の制御出力の上限値ＳＭＡｘ及び
下限値ミニ、の特定の関係があらかじめ記憶せしめられ
ている。

これらの特定関係をメモリ４１へ記憶させる方法として
、例えば温度信号■８Ｄ対目標回転速度ＮＦ、の場合、
■８Ｄの値を直接的にアドレスとして対応するＮＦ、を
遂点的に記憶させる、ＶＳＤとＮ。

どの関係を近似式におき換えてその式を記憶させること
等が考えられる。

さて、第３図のステップ５３において、ＣＰＵ３７は得
られた温度信号ＶＳＤに対応する目標回転度Ｎ、制御す
る吸入空気流量に対応する制御出力の上限値ＳＩＩＭｘ
、下限値ＳＭＩＮをメモリ４１より得る。

次いでステップ５４において現在の機関の回転速度Ｎを
取り込み、ステップ５５において、この回転速度Ｎと制
御目標同転速度Ｎ０ とを比較する。

Ｎ ） Ｎ、の場合はステップ５６に進み、制御出力Ｓ
を所定量Ａだげ減少させる。

減少させた制御出力Ｓはステップ５７においてその下限
値ＳＭＩＮと比較され、Ｓ＞ＳＭＩＮの場合はそのまま
ステップ５８に進んで制御出力Ｓが出力インタフェース
回路４２へ送られる。

Ｓ≦ＳＭＩＮの場合はステップ５９において、制御出力
Ｓをその下限値５Ｍ１Ｎに等しくせしめた後ステップ５
８へ進む。

ステップ５５において、Ｎ≦Ｎ０ となった場合は、ス
テップ６０に進み、制御出力Ｓを所定量Ｂだげ増加させ
、次いでステップ６１においてその上限値””ＭＡＸ
と比較せしめられる。

Ｓ＜ＳＭＡＸの場合は、そのままステップ５８に進み制
御出力Ｓが出力インタフェース回路４２へ送られる。

Ｓ≧ＳＭＡＸの場合はステップ６２において制御出力Ｓ
をその上限値ＳＭＡＸに等しくせしめた後ステップ５８
へ進む。

出力インタフェース回路４２に印加された制御出力Ｓは
Ｄ／Ａ変換され、その制御出力の値に対応する電圧値を
有する駆動信号となり、アクチュエータ１５に印加され
る。

アクチュエータ１５は印加される駆動信号の電圧値に応
じて制御弁１４の開度なアナログ的に制御する。

従ってバイパス吸気通路１３を通過して燃焼室２９に送
られる吸入空気流量は制御出力Ｓの値に対応することに
なる。

以上述べた制御過程が所定の周期の時間割り込みにより
繰り返し行われることにより、アイドリンクもしくは減
速運転状態の回転速度は、第４図に示す如く、機関温度
が低い場合は比較的高い値に、機関温度が高くなると、
例えば機関の暖機が進んでくると、徐々に低い値に制御
されることになり、機関温度に対する最適な回転速度制
御を行うことができる。

また、上述の制御を行う際にバイパス吸気通路１３を介
する吸入空気流量の上限値及び下限値は、第５図に示す
如く、機関温度が低い場合に大きくなり機関温度が高く
なるにつれ小さくなるように制御される。

従って機関の低温時のエンスト等の障害を防止すること
ができ、また、機関温度が充分高い場合に機関を急激に
無負荷とした際に生じる回転速度の急激な上昇を防止す
ることもできる。

第６図及び第７図は前述の実施例における流量制御機構
１６の他の構成例をそれぞれ示している。

第６図において、７０は電磁弁であり、７１はダイアフ
ラム式の流量制御弁である。

電磁弁７０のポート７２は大気に通じており、ポート７
３は機関の吸気マニホールドに通じている。

電磁弁７０は、出力インタフェース回路４２より出力さ
れる駆動信号の電圧値に応じがデユーティ比を定められ
たパルス信号が印加されるように構成されており、その
パルス信号に基づいて電磁弁７０がオン、オフ作動する
ことにより、吸気マニホルド負圧が流量制御弁７１のダ
イアフラム室に印加され、ポート７４及び７５を介する
空気の流量が制御される。

第７図は一種のアナログ動作弁を示しており、その励磁
コイル７６に印加される電流の値に応じてポート７７及
び７８間の流路断面積が、従って空気の流量が制御され
るものである。

以上述べた実施例においては、機関の暖機状態を表わす
信号として冷却水温を用いたが、これは機関の潤滑油温
度であっても良いし、また、排気ガス温度であっても良
い。

また、制御目標回転速度の機関温度に対する特性、バイ
パス通路を通過する吸入空気流量の上限値及び下限値の
機関温度に対する特性は第４図、第５図に示した特性に
限るものではない。

以上詳細に説明したように、本発明の方法は、スロット
ル弁がアイドリンク位置にある時の吸入空気流量の上限
値及び下限値を暖機状態に応じた値に設定し、設定した
上限値及び下限値の範囲内に前記吸入空気流量が収まる
ように制御しているため、吸入空気流量の制御可能範囲
が機関温度に応じて可変でき、最適の回転速度制御を行
うことができる。

即ち、アイドリンク時の吸入空気量の上限値及び下限値
が機関温度変化に対して一定に保たれていると次の如き
不都合があるが、本発明によればこれが解決できしかも
格別の効果が得られるのである。

機関低温時は、回転抵抗が大きいため、同じ回転速度を
得るのにより多量の空気を必要とし、従って吸入空気流
量の上限値が大きい方が良い。

一方機関高温時には回転抵抗が小さいので低温時はど多
くの吸入空気流量がなくとも同じ回転速度を維持できる
。

しかも機関高温時に吸入空気流量の上限値を大きくとる
と、減速時に機関負荷が急に小さくなったとき問題が生
じる。

即ち、低回転速度からの減速が行われた時、目標回転速
度に対して実際の回転速度が低いと吸入空気流量を多量
に入れようとして例えばバイパス吸気通路の制御弁が全
開近くまで開いてしまう。

この状態で機関負荷が急激に小さくなると回転速度が急
激に著しく高くなってしまう恐れがある。

本発明によれば、上限値が機関温度に応じて設定される
ので、上述の如く機関高温時に回転速度が急激に著しく
高くなるような不都合がなく、しかも機関低温時の回転
速度制御の応答特性が向上するという格別の効果が得ら
れるのである。

一方、吸入空気流量に下限値を設定し、しかもその下限
値を機関温度に応じて可変とすると次の如き利便が得ら
れる。

スロットルポジションスイッチは、一般にその動作範囲
が大きく設定されており、スロットル弁が多少間いた状
態でもあたかもスロットル弁がアイドリング位置にある
かの如き検出信号を出力することが多い。

ここで、スロットル弁をわずかに開いたような場合、例
えばアクセルペダルにわずかに足を乗せているような場
合、回転速度が目標回転速度より高くなると、バイパス
吸気通路の制御弁に対する制御出力が徐々に小さくなり
、本発明の如く下限値を設定しないと制御弁が全閉とな
ってしまう。

この状態でスロットル弁が閉じられると、吸入空気流量
はその除雪に近くなってエンストが生じる恐れがある。

特に、機関温度が低いほど機関オイルの粘度等の関係か
らエンストは生じ易く、吸入空気流量の下限値を大きく
とった方が良い。

このように、本発明は特定の条件下で生ずる恐れのある
エンストを未然に防ぐことができるという格別の効果を
さらに有しているのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は第１図の
制御回路のブロック図、第３図は第２図の制御回路の動
作を説明するフローチャート、第４図、第５図は温度信
号に対する目標回転速度、制御出力それぞれの特性図、
第６図、第７図は流量制御機構の構成例をそれぞれ表わ
す断面図である。 １０・・・機関本体、１１・・・吸気通路、１２・・・
スロットル弁、１３・・・バイパス吸気通路、１４・・
・制御弁、１５・・・アクチュエータ、１６・・・流量
制御機構、１７・・・制御回路、 １９・・・スロット
ルポジションスイッチ、２１・・・水温センサ、２４・
・・速度センサ、３７・・・ＣＰＵ、３８・・・Ａ／Ｄ
変換器、３９・・・入力インタフェース回路、４１・・
・メモ！Ｊ、４２・・・インタフェース回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スロットル弁がアイドリンク位置にある時の内燃機
   関の回転速度を検出し、一方、該機関の暖機状態を検出
   し、該検出した暖機状態に応じた値に設定された目標回
   転速度と前記検出した回転速度との差が小さくなるよう
   にスロットル弁がアイドリング位置にある時の該機関の
   吸入空気流量を変化させるようにした回転速度制御方法
   において、前記吸入空気流量の上限値及び下限値を前記
   検出した暖機状態に応じた値に設定し、スロットル弁が
   アイドリンク位置にある時の吸入空気流量を前記設定し
   た上限値及び下限値の範囲内に収めるようにしたことを
   特徴とする内燃機関の回転速度制御方法。