JPS595859A - エンジン回転数制御装置 - 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】 本発明はエンジン回転数制御装置に関するものである。

自動車用エンジンにおいては、燃費向上あるいは排出ガ
ス低減を計るためアイドリング回転数を下げる傾向があ
る。しかし、エンジン性能のバラツキや経年変化等を考
慮すると、アイドリング回転数を低下させるには限界が
ある。そこで、アイドリング回転数を長時間にわたって
正確にしかも安定に制御する電子式の制御装置が用いら
れるようになってきた。

第１図は直流モータを用いてスロットルバルブのストツ
ノヤ位置を変化させることによシアイドリング回転数を
制御する従来装置を示し、ｌは点火コイル、２ｉ１を点
火コイル制御装置、３は周期計測回路、４絋回転数演算
回路（第２の装置）、５は目標回転数演算回路（第１の
装置）、５１はニアコンディショナ等の負荷スイッチ、
５２は冷却水温センナ、６は偏差検出回路（第３の装置
）、７は制御パルス幅演算回路（第４の装置）、８はパ
ルス幅カウンタ、９は制御周期カウンタ、１０は制御信
号発生回路、１１は駆動回路、１２はスロットルバルブ
駆動装置（アクチュエータ）、１３はスロットルバルブ
、１４はアクセルペダルである。そして、スロットルバ
ルブ駆動装置１２け、直流モータ１２１、直流モータ１
２１の回転運動を直線運動に変える減速機構１２２、ア
クセルペダル１４の全閉位置を検出するアイドルスイッ
チ１２３、減速機構１２２によって直線運動するスロッ
トルストッパ１２４およびスロットルバルブ１３と連動
するカム機構１２５とから成る。

次に上記装置の動作を説明する。周期計測回路３は点火
コイルＩＫ接続され、点火信号間の時間間隔全計測する
。回転数演算回路４は周期計測回路３の出力即ち点火信
号間の時間間隔を回転数の重みを持つ回転数信号に変換
する。目標回転数演算回路５は目標アイドリング回転数
を演算し、偏差検出回路６へ演算結果を出力する。偏差
検出回路６は回転数演算回路４の出力と目標回転数演算
回路５の出力を比較し、その偏差を回転数偏差信号とし
て制御ノクルス幅演算回路７へ出力するとともに、演算
回路４，５の出力信号間の大小関係を示す信号を制御／
ヤルス幅演算回路７および制御信号発生回路１０へ出力
する。制御ノ々ルス幅演算回り１２１の駆動時間を演算
し、・！ルス幅カウンタ８へ出方する。ここで、回転数
偏差信号と直流モータ１２１の駆動時間の関係を第２図
に示す。第２図において、横軸は回転数偏差を示し、縦
軸は駆動時間を示し、回転数偏差が不感帯回転数Ｎｄ以
内の領域では駆動時間は０であシ、直流モータ１２１は
駆動されず、スロットルストッパ平１２４の位置は変わ
らない。又、回転数偏差が０がら右側は実際のエンジン
回転数が目標アイドリング回転数よシ低い領域に相当し
、この領域は直流モータ１２１を正転させてスロットル
ストッパ１２４に介してカム機構１２５を動がし、スロ
ットルバルブ１３を開く場合の回転数偏差に対する駆動
時間の関係を示す。反対に回転数偏差が００点より　　
　　゛左側は実際のエンジン回転数が目標アイドリンク
回転数より高い領域に相当し、この領域は直流モータ１
２１を逆転させてスロットルバルブ１３を閉じる場合の
回転数偏差に対する駆動時間の関係を示している。

一方、制御周期カウンタ９＃−１，直流モータ１２１′
　を間欠駆動する周期を４数するカウンタであシ、第３
図に示す一定周期（Ｔ）毎に出力信号をパルス幅カウン
タ８へ出力する。ノ千ルス幅カウンタ８はプリセットカ
ウンタで構成され、制御周期カウンタ９が出力信号を出
方した時点の制御パルス幅演算回路７の出力値全ノリセ
ントすると同時に一定時間毎の減算全開始し、カウンタ
の内容が０になるまでの間減算計数動作を続けるととも
に出方信号を制御信号発生回路１ｏへ送出する。制御信
号発生回路１ｏは偏差検出回路６の出力信号から目標ア
イドリング回転数と実際のエンジン回転数の大小関係を
判断し、実際のエンジン回転数が目標アイドリンク回転
数以下の場合はパルス幅カウンタ８の出力信号を正転信
号として出方端子１０１に導き、また実際のエンジン回
転数が目標アイドリング回転数以上の場合はノ臂ルス幅
カウンタ８の出力信号を逆転信号として出カ為子１０２
へ導く。

ただし、制御信号発生回路１０ｔｊ：アイドルスイッチ
１２３がオンの状態即ちアクセル４ダル１４　カ全閉状
態の場合のみ各出力端子１０１．１０２に信号を出力し
、アイドリング回転数制御を行うよう構成されている。

駆動回路１１は出力端子１０１に出力信号が発生してい
る間直流モータ１２１を正転させ、これによってスロッ
トルストッパ１２４は押し出され、スロットルバルブ１
３が開き、エンジン回転は上昇する。また、出力端子１
０２に出力信号が発生している間直流モータ１２１は逆
転され、スロットルストツノ？１２４ｉｔ、引き込まれ
、スロットルバルブ１３が閉じてエンジン回転は下降す
る。

ここで、エンジン回転数が安定するまでの動作例を第３
図を用いて説明する。今、アクセル４ダル１４が全閉位
置にあり、時刻ｔ１以前にエンジン負満が増加し、エン
ジン回転数Ｎが目標アイドリング回転数Ｎｏ以下になっ
た状態を示している。時刻ｔ１における回転数がＮ８で
あり、制御パルス幅演算回路７の出力値は第２図でＴＰ
、である。従って、パルス幅カウンタ８は時刻ｔ、から
時間幅ＴＰ、の間出力を発生する。今、エンジン回転数
Ｎは目標アイドリング回転数Ｎ以下であるからノ々ルス
幅カウンタ８の出力はｆｇ３図（ａ）のように制御信号
発生回路１０の出力端子１０１に導かれ、駆動回路１１
は時間幅ＴＰ、の問直流モータ１２１を正転させ、スロ
ットルバルブＡ１２４を押し出す。この結果、スロット
ルバルブ１３が開きエンジン回転数は上昇する。次に、
時刻ｔ１から一定周期Ｔの後の時刻ｔ！におけるエンジ
ン回転数はＮ、である。−この時点ではエンジン回転数
Ｎ２はまだＮ。以下であ）、前述と同様に時間幅ＴＰ、
の問直流モータ１２１を正転させる。この結果、エンジ
ン回転数Ｎは上昇し、時刻ｔ、に達する前にＮとＮｏと
の差が不感帯回転数Ｎｄ以内となシ、時刻ｔ、において
は直流モータ１２１を駆動する信号は出力されない。以
後は何らかの外乱によって回転数偏差が不感帯回転数Ｎ
ｄを越えるまでは直流モータ１２１は駆動されない。こ
のように直流モータ１２１ｆｔ間欠制御することによっ
てエンジン回転数Ｎを目標アイドリンク回転数Ｎｏに保
つことができる。

上記の従来装置において応答性を向上させるためには間
欠制御の周期を短くする必要があるが、周期を短くする
と次のような問題が生じる。これを第４図によって説明
すると、アクセルペダル１４が全閉位置であって時刻ｔ
３におけるエンジン回転数が凡であった場合、時間幅Ｔ
ＰｓＯ間直流モータ１２１が正転駆動され、エンジン回
転数は上昇する。しかるに、周期ＴＩが第３図の周期Ｔ
よル短いため時刻ｔ、においてもエンジン回転数は変化
し続けてお夛、時刻ｔａ以降に制御を中止したと仮定す
るとエンジン回転は第４図に点線で示したように時刻ｔ
４以降もしばらく上昇全貌けた後に安定する。

ところが、時刻ｔ４においてはエンジン回転数Ｎ４と目
標′アイドリング回転数Ｎ、との差によって直流モータ
１２１の駆動時間ＴＰ４が与えられるためスロットルバ
ルブ１３を開は過ぎる結果となり、第４図の（ｅ）に示
すようにエンジン回転数Ｎのオーバーシュートを生じ、
制御上好ましくない。このオーバーシュートを防止する
ためには、制御上堰ル得る最大の駆動時間’［’ｐｍａ
ｘであってもエンジン回転数Ｎのオーバーシュートを生
じない間欠制御周期を選択する必要がある。ところが、
このような周期を選択した場合に駆動時間が短かい際に
は制御周期が長過ぎて応答性が悪くなり、制御性と応答
性を両立させることが極めて難しい。

本発明は上記の点を考慮して成されたものであり、制御
性と応答性が共に良好なエンジン回転数制御装置を提供
することを目的とする。

以下本発明の実施例を図面とともに説明する。

第５図において、１５はパルス幅カウンタ、１５１゜１
５２は出力端子、１５３．１５４は入力端子、１６は停
止時間カウンタ、１６１．１６３＃′ｉ入力端子、１６
２は出力端子、１７は停止時間演算回路（第５の装置）
を示す。尚、第５図において点火コイル１、点火コイル
制御装置２、駆動回路１１およびスロットルバルブ駆動
装置１２などは図示省略しである。第６図は第５図に示
した装置の動作説明のためのタイミングチャートであり
、（ａ）は／ｆルス幅カウンタ１５のカウンタ値、（ｂ
）は出力端子１５２の出力信号、（ｃ）は停止時間カウ
ンタ１６のカウンタ値、（ｄ）は出力端子１６２の出力
信号、（、）は出力端子１５１の出力信号を示す。

第５図に示した装置の動作を第６図によって説明すると
、第６図は回転数便差が不感帯以上であって回転数制御
を行っている状態を示している。

第５図において、周期１測回路３、回転数演算回路４、
目標回転数演算回路５、偏差検出回路６および制御ｉル
ス幅演算回路７は第１図の場合と同様の動作をしている
。一方、ノクルス幅カウンタ１５および停止時間カウン
タ１６はプリセットカウンタで構成されており、パルス
幅カウンタ１５の入力端子１５３に信号が印加された瞬
間に入力端子１５４に与えられているデータがパルス幅
カウンタ１５にプリセットされる。その後ノぐルス幅カ
ウンタ１５は第６図（ａ）に示すように一足時間毎に減
算計数を続け、カウンタ値が０になった時点で減算計数
を終了し、第６図（ｂ）に示すパルス信号を出力端子１
５２から出力する。又、パルス幅カウンタ１５は減算計
数中年６図（ｅ）に示す信号を出力端子１５１から出力
し、直流モータ１２１の駆動時間を決定する。又、停止
時間カウンタ１６は入力端子１６１に第６図缶）の信号
が入力された時点において入力端子１６３に印加されて
いる停止時間演算回路１７の出力データをグリセットし
、その後第６図（ｃ）に示すように一定時間毎に減算計
数を続け、カウンタ値が０になった時点で減算計数を終
了し、第６図（ｄ）に示すパルス信号を出力端子１６２
から出力する。この・（ルス信号は入力端子１５３に入
力され、停止時間カウンタ１６のカウンタ値が０になっ
た時点における制御）々ルス幅演算回路７の出力データ
がパルス幅カウンタ１５にプリセットされる。以後この
動作ヲ＜シ返して回転数偏差が不感帯回転数以下になる
よう制御する。

ここで、停止時間演算回路１７Ｕ制御パルス幅演算回路
７が出力する制御パルス幅データに比例した時間をデー
タとして停止時間カウンタ１６の入力端子へ送出するよ
うに構成されている。直流モータ１２１の駆動時間がエ
ンジンの応答時間に比較的近い場合、駆動停止後エンジ
ン回転数が安定するまでに要する時間は駆動時間が長い
場合はど長くなる傾向を持つ。従って、停止時間演算回
路１７は駆動時間に比例した最適な駆動停止時間が得ら
れるように予め認定しておくことによって、いかなる駆
動時間においても最小の駆動停止時間が得られるから制
御性を低下させることなく常に最高の応答性を得ること
ができ、第４図で説明したようなオーバーシュートは生
じない。

尚、上記実施例ではアクチュエータとして直流モータ１
２１を含むスロットルバルブ駆動回路１２を用い、その
間欠制御においては駆動時間に比例した駆動停止時間を
与えるようにしたが、アクチュエータの種類にかかわら
ず制御量に比例した駆動停止時間を与えることによって
同様の効果が得られる。又、本発明装置はマイクロコン
ピュータ等の演算機能を有する素子、入出力用素子、タ
イマ素子等によって容易に構成することができる。

以上のように本発明のエンジン回転数制御装置において
は、エンジン回転数を調整するアクチュエータを間欠制
御するとともに、その駆動停止時間は駆動時間等の制御
量に応じて与えるようにしており、駆動停止後のエンジ
ン回転数が安定するまでの時間は駆動時間等の制御量に
応じたものであるので上記のようにして最適最短な駆動
停止時間を得ることができ、エンジン回転数のオーバー
シュートを生ずることもなく、良好な応答性および制御
性を持つエンジン回転数制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成図、第２図は制御パルス幅演算
回路の特性図、第３図および第４図は従来装置のタイミ
ングチャート、第５図は本発明装置の構成図、第６図は
本発明装置のタイミングチャート。 ４・・・回転数演算回路、５・・・目標回転数演算回路
、６・・・偏差検出回路、７・−・制御パルス幅演算回
路、１０・・・制御信号発生回路、１１・・・駆動回路
、１２−・・スロットルバルブ駆動回路、１２１・・・
直流モーフ、１３・−・スロットルバルブ、１５・・・
ノ臂ルス幅カウンタ、１６・・・停止時間カウンタ、１
７・・・停止時間演算回路。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転数を調整するアクチュエータを間欠
   的に制御してエンジン回転数を制御するエンジン回転数
   制御装置において、目標エンジン回転数を演算する第１
   の装置、エンジン回転数を検出する第２の装置、第１の
   装置の出力と第２の装置の出力との偏差を出力する第３
   の装置、第３の装置の出力に応じてアクチュエータの目
   標制御量を演算する第４の装置、該目標制御量に応じた
   アクチュエータの駆動停止時間を演算する第５の装置を
   備え、アクチュエータを前記目標制御量および駆動停止
   時間となるよう間欠的に制御するようにしたことを特徴
   とするエンジン回転数制御装置。