JPS6017243A

JPS6017243A - 自動車用内燃機関のアイドル回転数制御方法

Info

Publication number: JPS6017243A
Application number: JP12521883A
Authority: JP
Inventors: Seiji Omura; 清治大村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1985-01-29

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】［技術分野］本発明は、自動車用内燃機関のアイドル回転数制御方法
に関し、特に、アイドル時にライトを点灯した時などの
電気的負荷の変動詩にアイドル回転数の変動を防止する
アイドル回転数制御方法に関する。

［従来技術］自動車のアイドル時にライトなど消費電力の大きい電装
品を作動した場合、発電機を含む電源回路に大電流が流
れるため、発電機の負荷が増大しエンジンのアイドル回
転数が低下する。

そこで、アイドル時に大きな電気負荷がかかった場合に
は、これによって低下するバッテリ電圧を検出し、この
バッテリ電圧が所定の下限値まで低下した時に、吸気管
のスロットル弁をバイパスするバイパス通路に設けたア
イドルスピードコントロール弁を開口制御してエンジン
回転数の低下を防止する制御方法が従来提案されている
。

この種のアイドル回転数制御におけるアイドルスピード
コントロール弁として、部品コストや制御回路の簡素化
から通路を電磁的に開放・閉塞する二値制御弁、例えば
バキュームスイッチング弁（以下ｖＳ弁と略す）を利用
する場合、予めバッテリ電圧の上限値と下限値とを設定
し、さらに、アイドル時の上限回転数と下限回転数どを
設定し、検出したバッテリ電圧が下限値以下でかつ内燃
機関回転数が下限回転数以下に落ちた時、ＶＳ弁を開放
してエンジンを増速させ、一方、バッテリ電圧が上限値
以上でかつ回転数が上限回転数以上になった時、ＶＳ弁
を閉塞してエンジンを減速させるようにしたアイドル回
転数制御を行うことが提案されている。

しかしながら、制御弁として上記のごとく開放・閉塞と
いった二値のスイッチング動作を行う弁が使用される場
合、上限下限の制御用基準電圧が固定的に設定されてい
たため、弁、発電機あるいはバッテリの製品によるバラ
ツキや経時変化により、安定したアイドル回転数制御が
できず、アイドル回転数が上限と下限回転数の間でハン
チングし、車両の振動、燃費等に問題を生じた。

［発明の目的］そこで、本発明は上記の点に着目し、アイドルスピード
コントロール弁としてｖＳ弁等の開放・閉塞の２種類の
状態の間をスイッチング動作をする弁を使用してバッテ
リ電圧の変動に基づく一回転数制御を行っても回転数の
ハンチング現象を起こさず、安定してアイドル時の回転
数を制御し４ｑる自動車用内燃機関のアイドル回転数制
御方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］本発明の要旨とするところは、スロットル弁を迂回する吸入空気のバイパス通路に設け
られ、該バイパス通路を開放又は閉塞するスイッチング
弁を備えた内燃機関のアイドル時に、バッテリ電圧が最
大電圧から所定小電圧を減じて設定した上限値以上でか
つ内燃機関回転数が所定上限回転数以上の場合、前記ス
イッチング弁を閉塞し、一方、バッテリ電圧が最大電圧から上記所定小電圧を越
える値である所定電圧を減じて設定した下限値以下でか
つ内燃機関回転数が所定下限回転数以下の場合、前記ス
イッチング弁を開放する自動車用内燃機関のアイドル回
転数制御方法にＪ３いて、前記スイッチング弁を閉塞する際に、その時のバッテリ
電圧を最大電圧として設定することを特徴とする自動車
用内燃機関のアイドル回転数シリ御方法にある。

次に本発明の基本的構成のフローヂ１ｒ−トを第１図に
示す。ここにおいてＰｌは上限値に、■つ、として記憶
されている最大電圧から所定小電圧ａを減じた値を設定
するステップを表わづ。Ｐ２は下限値に、Ｖｍａｘから
所定電圧すを減じた値を設定するステップを表わす。こ
こでａ＞ｂの関係にある。Ｐ３はバッテリ電圧■が下限
値以下でかつ内燃機関回転数ＮＥが下限回転数以下か否
かを判定するステップを表わす。Ｐ４はバッテリ電圧Ｖ
が上限値以上でかつ内燃機関回転数ＮＥが上限回転数以
上か否かを判定するステップを表わす。Ｐ５はスイッチ
ングバルブを開放し、バイパス通路を吸入空気が自由に
流れるようにするステップを表わづ。Ｐ６はスイッチン
グバルブを閉塞し、バイパス通路の吸入空気の流れを完
全に停止Ｊるステップを表わす。Ｐ７は■つｘｋ：Ｖを
設定するステップを表わす。

上述のごとくの構成において、その処理はまずステップ
Ｐ１にて予め初期設定により定められているＶつ、の値
から所定小電圧ａを減じた値を−Ｌ限値として設定し、
次いでステップＰ２にてＶｆｆｌａにから所定電圧すを
減じた値を下限値として設定する。

次いでステップＰ３にて、バッテリ電圧■の測定により
予め初期設定で定められている下限値以下でかつ内燃機
関回転数ＮＥが予め定められている下限回転数以下か否
かが判定される。■が下限値以下でかつＮＥが下限回転
数以下であれば［ＹＥＳＪと判定され、次にステップＰ
５にてスイッチング弁が開放され、処理を終了する。こ
のとぎ、内燃機関のシリンダへの吸入空気量がその分増
加することになる。

ステップＰ３にてＶが下限値を越える値あるいはＮＥが
下限回転数を越える値であって、「ＮＯ」と判定された
場合には、次いでステップＰ４が実行され、■が上限値
以上でかつＮＥが上限回転数以上か否かが判定される。

ここでＶが上限値未満あるいはＮＥが上限回転数未満で
あれば、［ＮＯと判定され、何の処理もなされず終了す
る。

しかしステップＰ４において■が上限値以上でかつＮＥ
が上限回転数以上であれば、ｒＹＥｓＪと判定されて、
次いでステップＰ６が実行され、スイッチング弁が閉塞
され、バイパス通路を通しての吸入空気量が完全に遮断
される。次いでステップＰ７でＶっににＶが設定されて
処理を終了でる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明づる。

第２図は自動車用４す゛イクル火花点火式エンジンの主
要構成図を示し、１は図示しない■アクリーナを先端に
取り付けＩＣ吸気管で、一部に吸入空気量を検出しその
吸気間に応じＩＣアナ【］ググミを出力するポテンショ
メータ式のエアフロメータ３と、吸入空気の温度を検出
し吸気温に応じたアナログ電圧を出力するサーミスタ式
の吸気温センサ４が配設される。吸気管１はサージタン
ク５に接続され、サージタンク５の入口にはスロワ１〜
ル弁６が配設され、このスロットル弁６をバイパスする
ように吸気通路に接続されたバイパス通路７にはこの通
路をスイッチング式に開閉制御Ｊる電磁式のバキューム
スイッチング弁（ＶＳ弁）８が取り付けられる。ＶＳＳ
ｅ２後述する制御回路２０から制御信号を入力しオン（
開放）オフ（閉塞）のスイッチング動作を行い、スロッ
トル弁全開のアイドル時にバイパス通路７を流れる吸気
量を調整してアイドル回転数をエンジン状態や自動車の
電気負荷に応じて制御する。９はスロットル弁の間瓜を
示す信号を出力するスロワ１−ルセンザで、スロットル
弁６の全開時にオンするアイドル接点が内蔵される。１
０は１ノージタンク５から各気筒１１の燃焼室１３に接
続される吸気マニホールドで、一部に電磁式の燃料噴射
弁１２が設けられ、吸入空気と燃料の混合気が吸気弁を
介して燃焼室１３に供給される。燃焼室１３に吸入され
／ｊ混合気は点火プラグ１４の点火により燃焼され、燃
焼後の排気ガスは排気マニホールド１５、排気管等を軽
で排出される。１６は自動車に搭載されるバッテリで、
図示しない発電機と共に電装品の電源となり、その端子
電圧を検出する線路が制御回路２０へ接続される。１７
は、イグナイタ１９がら供給される点火用のパルス信号
を各気筒１１の点火プラグ１４へ分配するディストリビ
ユータで、このディストリビュータ１７の内部には所定
クラ１８が装着されている。制御回路２０は内燃機関状
態に応じＣ燃料噴射量を演算し燃料噴射弁の開弁時間を
シリ罪して噴Ｉ）ｌ量を調節づると共に、バッテリ１６
や回転数センサ１８からの検出信号に応じてＶＳＳｅ２
制ｔｉｌｌ　シ、アイドル時に大きな電気負荷が生じた
ような時にスロットル弁６のバイパス通路を開放して内
燃機関回転数の低下を防止づる機能を有している。

この制御回路２０はマイクロコンピュータを中心に構成
されている。第３図のブロック図によりその概略を説明
する。２１は燃料噴射量を各種の機関データから演算し
、また、所定のプログラムに丼づきＶＳＳｅ２スイッチ
ング制０１１シてアイドル回転数を調整する処理を行う
セントラルブロセッシングユニット（ＣＰＵ）である。

２２はプログラムデータや各種演算に必要な定数、マツ
プデータ等が格納される固定メモリのＲＯＭ、２３はプ
ログラム動作中に一時記憶装置としで使用される読み出
し書き込み可能なＲＡＭで、エンジンのキースイッチを
オフした後も記憶内容が消失しないように常時電源を印
加して不揮発性メ［りとＪることもできる。２４はアナ
ログ信号を入力づるアナログ入力ボートで、バッテリ１
６、吸気温センサ４、エアフロメータ３及びスロットル
センザ９がここに接続され、これらのセンサ等から送ら
れた各アナログ信号をデジタル信号に変換して順次ＣＰ
Ｕ２１等へ取り込むように、マルチプレクサ、△／Ｄ変
換器が内蔵される。２５はデジタル信号を入力するデジ
タル入力ボートで、回転数センサ１８及びスロットルセ
ンサ９のアイドル接点側が接続される。２６は出力ボー
トで、アイドル回転数制御を行う■ＳＳｅ２燃料噴射弁
１２がそれぞれ駆動回路２８．２９を介して接続され、
イれぞれの制御信号が出力される。上記ＣＰｔＪ２ｉ等
の各ユニットはデータバス２７により相互に接続され、
データや信号の転送が行われる。

第４図はＶＳ弁の制御によりアイドル回転数を制御する
ＣＰＵ２１の第１実施例のフローチャートを示づ。この
図によりアイドル回転数制御の処理ルーチンを説明する
。

エンジンがアイドル状態にある時、例えば車速が極めて
低い所定値以下でスロットルセンサ９のアイドル接点が
オン（スロットル全開）するアイドル条件が成立した時
のみ処理がこのｖｓ弁弁制御ルーシン入り、ステップ１
０１以下を実行づる。

まずステップ１０１で回転数センサ１８により検出され
たエンジン回転数Ｎのデータとバッテリ電圧Ｖの検出デ
ータとをＣＰＵ２１に読み込み、ステップ１０２で、Ｒ
ＡＭ２３に記憶されていたバッテリ１６の最大電圧Ｖｍ
−ｘ　（学習値）からステップ１０１で検出され読み込
まれたバッテリ電圧Ｖが減算され、その値がｆ　（Ｖ）
として設定される。ＶｍａＫは、始動時又は一旦その値
が破壊さ、れたときは、別の図示しない初期設定ルーチ
ンに−（一定の値、例えば１５Ｖに該当する値が設定さ
れる。

次に、ステップ１０３に進み、検出された内燃機関回転
数Ｎが予め設定したアイドル時の下限回転数ＮＬ、例え
ば６５０ｒ、ｐ、ｍ、ｕ下で、カッ、ステップ１０２で
算出した差電圧ｆ　（Ｖ）が予め設定した所定電圧■１
、例えば２．５ｖ以上であるか否かを判定する。

この時、第５図のタイミングチャー１〜に示すように、
例えば【１の時点でヘッドライ１−がオンされると、そ
れに伴う大電流により発電機の負荷が増大し内燃機関回
転数Ｎが低下すると共にバッテリ電圧Ｖも低下する。そ
して、内燃機関回転数Ｎが下限回転数ＮＬ以下になり、
かつバッテリ電圧Ｖが下限値ＶＴＮＩＸ　Ｖ１以下にな
った時（例えば第５図（７）ｔ　２時点）、ステップ１
ｏ３ではｒＹＥｓＪの判定となって、次にステップ１０
５を実行し、ｖＳ弁８をオンする制御信号を出力ボート
２６から出力する。これにより、ｖｓ弁８は開放されバ
イパス通路７を吸入空気が流れ、アイドル回転数は増加
していく。

一方、内燃機関回転数Ｎが下限回転数ＮＬを越えている
か又は差電圧ｆ　（Ｖ）がｖ１未満、いいかえるとバッ
テリ電圧Ｖが下限値ＶＩＩＩＩＬＸ　Ｖｌを越えている
場合には１．ステップ１０３がらステップ１０４に進み
、内燃機関回転数Ｎが上限回転数ＮＨ１例えば７５０ｒ
、ｐｏｍ、以上で、がっ、ステップ１０２で算出した差
電圧「　（Ｖ）が予め設定した所定小電圧Ｖ２、例えば
０．５Ｖ以下っまり■が上限値Ｖゆ一■２以上であるが
否かを判定する。この時、例えば第５図の１３時点とな
った時、ステップ１０４ではｒＹＥｓＪの判定となって
、ステップ１０６に進み、この時の最大電圧■７゜。

をバッテリ電圧Ｖ（前の最大電圧よりぽぼｖ２だけ低い
電圧）によって書き換えると共に、ステップ１０７に進
んでＶｓ弁８をオフにづる制御信号を出カポ−１〜２６
から出力してバイパス通路７を閉塞し、吸入空気量を絞
って内燃機関回転数Ｎを減少させるように制御する。そ
して、さらにステップ１０８とステップ１０９を実行し
、バッテリ電圧がステップ１０６で書き換えた最大電圧
Ｖつを越えた時にはその越えたバッテリ電圧を最大電圧
として再び書き換える処理が行われる。

上記の処理ルーチンは繰り返し実行され、この間、しば
らくバッテリ電圧、内燃機関回転数は上昇し、同時にス
テップ１０６が実行され続【ノることによりＶ−も■と
同一の値で上昇を続ける。

次に時点ｔ４にて■ＳＳｅ２閉塞の影響でＶが極大値と
なり、更に下降をはじめると、ステップ１０４でｒＹＥ
ｓＪと判定され続けていればやはりステップ１０６の実
行で■ユａｘは■に追随して下降してくる。ところが、
同時に内燃機関回転数Ｎも下降してくるのでＮが上限回
転数Ｎ８未満となればステップ１０４で「ＮＯ」と判定
され、ステップ１０Ｇが実行されないので、この時点で
ＶｍａＸの値はＶの値の変化にかかわらず一定となる。

このＶ６×の値は時点ｔ３以前に設定されていた■□０
×の値Ｖ關１よりほぼ７２分低い値Ｖ１．１６ｘ２とな
る。

正確に７２分低下しないのは、■がその上限値（Ｖつ、
−Ｖｚ）を下まわる時点とＮがその上限回転数ＮＨを下
まわる時点が通常同一でないからである。

その後、ＶとＮとが下降してゆくが、ステップ１０２で
差電圧［（Ｖ）をめるのに使用する最大電圧Ｖ　は前の
電圧よりほぼＶｚだけ低い値に設定されている。よって
ｆ　（Ｖ）≧ｖ１の条件が成立でるだめの下限値は前回
のＶ□１ｎ１に比べほぼＶｚだけ低い兎、。２となり、
ｖＳＳｅ２再びオンする基準電圧が低下することになる
ので、直ぐにｖＳＳｅ２オンづることがなく、ハンチン
グ現象は低下し、又は皆無となる。

」二連した一ノローチャートにおいて、ステップ１０８
及びステップ１０９の処理はハンチング現象を防止する
処理では直接関係ないが、ハンチング現象を生じていな
い状態のときに、バッテリ電圧Ｖが次第に上昇してきた
場合、両スフツブの実行により予めその最大電圧を学習
しておくことができる。

第６図は第２実施例のフローチ１１−トを示している。

ここでは、上述の第１実施例と同様にステップ２０′１
と２０２にて、回転数Ｎとバッテリ電圧Ｖを読み込み、
学習値として設定されている最大電圧Ｖｒｎａｘかうそ
のバッテリ電圧Ｖを減算してｆ（Ｖ）をめた後、ステッ
プ２０３を実行し、フラグ等の参照によりｖＳＳｅ２オ
ンか否かを判定覆る。ステップ２０３でＶＳＳｅ８オフ
していると判定した時、次にステップ２０４．２０５を
実行し、回転数Ｎが下限回転数ＮＬより小さく、かつ最
大電圧Ｖｎｔａｘとバッテリ電圧Ｖとの差ｆ　（Ｖ）を
予め設定した所定電圧Ｖ１より大きいか否かを判定覆る
。例えば、ヘッドランプ等を点灯づることにより、バッ
テリ電圧及び内燃機関回転数Ｎが低下してゆき、共にｒ
ＹＥｓＪの判定となつ１０時、ステップ２０８にてｖＳ
Ｓｅ２オンしてバイパス通路７が開放される。次いでス
テップ２１１にて■がＶｙｎａｙを越えているか否かが
判定されるが、■はｖＳＳｅ２オンしていても、しばら
く、下降状態にあるので、ｒＮＯＪと判定され、ステッ
プ２１２のＶ−へＸの学習による値の更新は実行しない
。

この間の状態は第７図の時点ｔ１１からｔ１２までに該
当覆る。

次にＶとＮとは極小値に達し１＝後、ｖＳＳｅ２よる吸
入空気量の増加に伴い、上昇を開始する。

この状態の処理は、ＶＳＳｅ８オンしているのでステッ
プ２０６．２０７へ進み、回転数Ｎが上限回転数より大
きいか、さらに最大電圧とバッテリ電圧の差ｆ　（Ｖ）
が予め設定した所定小電圧■２より小さいか否かを判定
する。ここでＶ及びＮが上限近くまで上昇を続【ノ、ス
テップ２０６．２０７にて共にｒＹＥＳＪの判定となっ
ｌｃ時、ステップ２０９を実行してｖＳＳｅ２オフして
バイパス通路を閉塞し、さらに最大電圧Ｖｍａｇを今回
のバッテリ電圧Ｖの値に書き換える。

しかし、ｖＳＳｅ２オフした後も、しばらくバッテリ電
圧Ｖは上昇する。この間処理はステップ２０１．２０２
を経て、次のステップ２０３のＶＳＳｅ８メンか否かの
判定では■Ｓ弁８がオフとなったのでｒＮＯＪと判定さ
れる。次いでステップ２０４のＮがＮ１未満か否かの判
定を実行するが、Ｎも更にＮ１−１以上の値に上昇して
いるのでｒＮＯＪと判定され、次にステップ２１１にで
バッテリ電圧ＶがＶ＋ｎａにを越える値であるか否かが
判定されるが、直前の本サブルーチンの処理においてＶ
っＸはその時のＶの値に設定されており、更にＶの値は
上昇を続けているので、「ＹＥＳ」と判定され、次のス
テップ２１２にてＶ−ににＶの値が設定される。以後Ｖ
が上界を続ける限り、ＶよＸの値がＶの値に書き換えら
れる。

上述の状態は第７図の時点ｔ１３からｔ１４に該当する
。時点ｔ１３からＶｒｎａｘの値がＶの値と同一に設定
され、時点Ｔ１４にて■が極大になった時点で、Ｖいい
の値は固定される。つまり、この間の処理によりＶ、ｙ
、はグラフに示すＶ１８３のレベルであったものがＶ−
ｘ　４のレベルに低下しＩにとを示す。

そのためこれ以後、■及びＮが低下を続番ノでも、ステ
ップ２０５において「ＹＥＳ」と判定されるまでには、
前回の下限値Ｖｖｒ１．ｎ３がＶｒｎ１ｎ４に低下して
いるので、■が下限値に下降するまで時間を要し、場合
によっては、そこまで電圧が下降することがなく、第１
実施例と同様にハンチング現象を低下あるいは皆無とす
ることができる。しかも学習によるバッテリ電圧■の極
大値Ｖｍｏｘを正確に捉えるので、より精密な制御が可
能となる。

［発明の効果］以」二詳述したごとく、本発明の自動車用内燃機関のア
イドル回転数制御方法によれば、スロワ１ヘル弁を迂回
する吸入空気のバイパス通路に設けられ、該バイパス通
路を開放又は閉塞するスイッチング弁を備えた内燃機関
のアイドル時に、バッテリ電圧が最大電圧から所定小電
圧を減じて設定した」−限値以上でかつ内燃機関回転数
が所定上限回転数以上の場合、前記スイッチング弁を閉
塞し、一方、バッテリ電圧が最大電圧から上記所定小電圧を越
える値で必る所定電圧を減じて設定（）た下限値以下で
かつ内燃機関回転数が所定下限回転数以下の場合、前記
スイッチング弁を開放づる自動車用内燃機関のアイドル
回転数制御方法において、前記スイッチング弁を閉塞Ｊる際に、その時のバッテリ
電圧を最大電圧として設定づ−ることにより、次に回転
数とバッテリ電圧とが低下してｖＳ弁がターンオンする
時の基準となる下限の電圧も引き下げられるから、ＶＳ
弁がターンオフした後、直ぐにバッテリ電圧が下限の電
圧に達づ−ることがなく、ＶＳ弁がオンオフを繰り返す
ハンチング現象を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図は内燃機門主要部
の概ｌｌ！構成図、第３図は制御回路のブロック図、第
４図は第１実施例のＶＳ弁制御のフローチャーミー１第
５図は第１実施例の実行にお（）るエンジン回転数とバ
ッテリ電圧との変化を示すタイミングチャート、第６図
は第２実施例のＶＳ弁制御のフローチャート、第７図は
第２実施例の実行におけるエンジン回転数とバッテリ電
圧との変化を示すタイミングチャートを表わす。６・・・スロワ１〜ル弁７・・・バイパス通路８・・・バキュームスイッチング弁１６・・・バッテリ１８・・・回転数センサ２０・・・制御回路代理人　弁理士　定立　勉ほか１名

Claims

【特許請求の範囲】スロットル弁を迂回する吸入空気のバイパス通路に設け
られ、該バイパス通路を開放又は閉塞するスイッチング
弁を備えた内燃機関のアイドル時に、バッテリ電圧が最
大電圧から所定小電圧を減じて設定した上限値以上でか
つ内燃機関回転数が所定上限回転数以上の場合、前記ス
イッチング弁を閉塞し、一方、バッテリ電圧が最大電圧から上記所定小電圧を越
える値である所定電圧を減じて設定した下限値以下でか
つ内燃機関回転数が所定下限回転数以下の場合、前記ス
イッチング弁を開放する自動車用内燃機関のアイドル回
転数制御方法において、前記スイッチング弁を閉塞する際に、その時のバッテリ
電圧を最大電圧として設定することを特徴とづ：る自動
車用内燃機関のアイドル回転数制御方法。