JPS6019933A - 内燃機関の回転数制御方法 - 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回転数制御方法に係り、特にスロッ
トル弁を迂回して設けられた迂回路に流れる空気量を制
御することによって機関回転数を目標回転数に制御する
回転数制御方法に関する。

近時の内燃機関では、低燃費化の観点から機関を軽量化
すると共にアイドル回転数を低く設定する傾向にある。

このため、アイドリンク時にノ・イビームを点灯したり
、電動ファンを駆動したりオートマチックトランスミッ
ションを備えた機関ではシフトレバ−を操作する等によ
る僅かな負荷が加わっても機関回転数の低下を招き、ア
イドリンク時の機関回転数が不安定になることがある。

また、経時変化によりスロットル弁に付着物が付着する
場合にも機関回転数が徐々に低下して行きアイドリンク
時の機関回転数が不安定になる。

このため、スロットル弁を迂回するように迂回路を設け
、スロットル弁全閉でかつ車速か所定値（例えば、０〜
２．５　ａ−／　ｈ　）以下の時すなわち機関アイドリ
ンク時に、この迂回路に流れる空気量を制御して機関回
転数を目標回転数にフィードバック制御する方法が知ら
れている。この迂回路には、ステップモータやソレノイ
ドにより開度が制御されて迂回路に流れる空気量を制御
するアイドル回転数制御弁（ＩＳＣパルプ）が＊伺けら
れ、この■ＳＣＳＣバルブ度を制御することにより機関
回転数が機関負荷やシフトポジション等に応して定めら
れた目標回転数近傍にフィー　ドパツク制御される。な
お、フィードバック制御を行なわないときは、工ＳＣバ
ルブは予め定められた開度に保持される。

しかし、かかる方法ではフィードバックにより機関回転
数を制御しているため、機関回転数が変動して迂回路に
流れる空気量が制御され、この制御が機関回転数に反映
されるまでには時間がかかり、特に負荷が加わって機関
回転数が低下する場合には、フィードバック制御が機関
回転数に反映さｎるまでに機関回転数が低下して機関停
止に至るという問題がある。このため、負荷が加わって
いるときの目標空気量を予め定めておき、負荷が加わっ
た時点でこの目標空気量が迂回路に流れるようＩＳＯバ
ルブをフィードフォワード制御することが提案されてい
る。

しかし、負荷が刃口わった直後では過渡的に負荷の値が
犬きくなり、その後定常状態になるため過渡時に空気量
が不足して機関回転数の落込みやストールに至るという
問題がある。例えば、オートマチックトランスミッショ
ンを備えた内燃機関ではシフトレバ−をニュートラルレ
ンジ（Ｎレンジ）からドライブレンジ（Ｄレンジ）やリ
バースレンジ（Ｒレンジ）にシフトした直後では、トル
クコンバータの流体抵抗力が大きいため過渡的に負荷が
大きくなるっ 本発明は上記問題点を解消すべく成さｎたもので、過渡
時の機関回転数の落込みやストールを防止した内燃機関
の回転数ｉ１ｔ制御方法を提供することを目的とする７
、 上記目的を達成するために本発明は、負荷が加わったと
きに、迂回路に流れる空気量を負荷が加わっているとき
の目標空気量より増加させ、その後迂回路に流れる空気
量をこの目標空気量まで一定の開側で減少させるように
構成したものである。

ここで、機関回転数が低めときに上記の制御を行うと機
関回転数が吹上ることかあるため、所定機関回転数以上
のときのみ上記の制御を行うのが好ましい。

本范明の上記構成によれば、過渡時に最適な空気量が機
関に供給されるため、過渡時の機関回転数の落込みやス
トールを防止することができる、という効果が得られる
。

次に本発明が適用される内燃機関（エンジン）の−例を
第１図を参照して説明ｒる。このエンジンはオートマチ
ックトランスミッションを備え、マイクロコンピュータ
等のシ子制御回路によって＋ｔｉｌｌ　（ｆｌｕさルる
もので、エアクリーナ（図示せず）の下流側に吸入空気
量を検出するエアフローメータ２を備えている。エアフ
ローメータ２は、ダンピングチャンバ内に回動可能に設
けられたコンベンセーションプレート、コンベンセーシ
ョンプレートに連結されたメジャリングプレート２よび
コンペンセーションプレートの開度を検出するポテンシ
ョメータ４を備えている。従って、吸入空気量は、電圧
値としてポテンショメータから出力される吸入空気量信
号からめられる。また、エアフローメータ２の近傍には
、吸入空気温を検出して吸気温信号を出力する吸気温セ
ンサ６が設けられている。

エアフローメータ２の下流側には、スロットル弁８が配
置され、このスロットル弁８にスロットル弁全閉状態（
アイドル位置）でオンするアイドルスイッチ１０が取付
けられ、スロットル弁８の下流側にサージタンク１２が
設けられている１、゛まだ、スロットル弁８を迂回しか
つスロットル沖上流側とスロットル弁下流側のサージタ
ンク１２とを連通ずるように迂回路１４が設けられてい
るこの迂回路１４には、ソレノイドの励磁’ｒｔ流を制
御することによって開度が調節さ才する■Ｓｃバルブ１
６が取付けられている。サージタンク１２は、インテー
クマニホールド１８および吸入ポート２２を介してエン
ジン２０の燃焼室に連通されている。そして、このイン
テークマニホールド１８内に突出するよう各気筒毎に燃
料噴射弁２４が取付けられている、 エンジン２０の燃焼室は、排気ボート２６およびエギゾ
ーストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した触
媒コンバータ（図示せず）に接続されている。このエギ
ゾーストマニホールド２８には、排ガス中の残留酸素濃
度を検出して空燃比信号を出力するωセンサ３０が取付
けられている。エンジンブロック３２には、このブロッ
ク３２を貫通してウォータジャケット内に突出するよう
エンジン冷却水温センサ３４が取付けられている。この
冷却水温センサ３４は、エンジン冷却水温を検出して水
温信号を出力する。

エンジン２０のシリンダヘッド３６を貫通して燃焼室内
に突出するように各気筒毎に点火プラグ３８が取付けら
れている、この点火プラグ３８は、ディストリビュータ
４０およびイグナイタ４２を介して、マイクロコンピュ
ータ等で構成された電子制御回路４４に接続されている
。このディストリビュータ４０内には、ディストリビュ
ータシャフトに固定されたシグナルロータとディストリ
ビュータハウジングに固定されたピックアップとで各々
構成された気筒判別センサ４６およびクランク角センサ
４８が取付けられている。６気筒エンジンの場合、気油
判別センサ４６は例えば７２０５ＣＡ毎に気筒判別信号
を出力し、クランク角センサ４８は例えば３０°ＣＡ毎
にエンジン回転数信号を出力する。

捷た、電子制御回路４４には、キースイッチ５０、ニュ
ートラルスタートスイッチ５２、エアコンスイッチ５４
、車速センサ５６およびバッテリ５８が接続されている
。キースイッチ５０はエンジン始動時にスタータ信号を
出力し、ニュートラルスタートスイッチ５２は変速機が
ニュートラル位置にあるときのみニュートラル信号を出
力し、エアコンスイッチ５４はニアコンディショナのコ
ンプレッサ作動時にエアコン信号を出力する。また、車
速センサ５６はスピードメータケーブルに固定さルた＝
グネットとリードスイツψ−気感応素子とで構成され、
スピードメータケーブルの回転に応じて車速信号を出力
する。

電子制御回路４４は第２図に示すように、中央処理族ａ
　（ＣｐＵ）６０、リード・オンリ豊メモリ　（ＲＯＭ
）６２、ラムダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４、
バックアップラム＜　Ｂ　Ｕ　−ＲＡＭ）６６、入出カ
ポ−トロ８、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）　７
ｏおよびこれらを接続するデータバスやコントロールバ
ス等のバス４１”　含１ｖ　テ構成されている１つ入出
カポ−トロ８には、東速信号、気筒判別信号、エンジン
回転数信号、アイドルスイッチ１０からのスロットル全
閉信号、空燃ｙし信号、スタータ信号、ニュートラル信
号およびエアコン信号が入力される。また、入出カポ−
トロ８は、ＩＳＣパルプの開度を制御するための■ＳＣ
パルプ制御信号、燃料噴射弁を開閉するための燃料噴射
信号、イグナイタをオンオフするための点火信号を駆動
回路に出力し、駆動回路はこれらの信号に応じてＩＳＯ
バルブ、燃料噴射弁、イグナイタを各々制御する。また
、ＡＤＣ７０には、吸入空気量信号、吸気温信号、バッ
チＩＪ　［圧および水温信号が入力され、ＡＤＣはＣＰ
Ｕの指示に応じてこれらの信号を順次ディジタル信号に
変換する。ＲＯＭ６２には、エンジン冷却水温、吸気温
、負荷状態、シフトレバ−のレンジ位置等に応じて定め
られた目標回転数、負荷が加わったときにフィードフォ
ワード制御を行うための見込み址、過渡時の空気量の増
加量およびその他の制御プロダラム等が予め記憶されて
いる。

次に上記のようなエンジンに本発明を適用した場合の実
施例（Ｃついて詳細に説明する。々お、以下では、オー
トマチックトランスミッションのシフトレバ−をＮレン
ジからＤｉたはＮレンジにシフトしかつＩＳＣパルプを
デユ−ティ比制御する場合の実施列について説明する。

第３図は本発明に係る第１実施例のメインルーチンの途
中を示すものであり、ステップ１００　ＶＣおいてエア
コン信号およびニュートラル信号等に基づいてエンジン
運転状態を判定し、この運転状態に応じた目標回転数Ｎ
Ｆおよびこの運転状態に応じた見込み空気量に対応する
見込みデユーティ比ＤｅをＲＡＭの所定エリアに設定す
る。次のステップ１０２では、例えば１２０°ＣＡ毎か
否かを判断することによシアイドルスピードコントロー
ル（ＩＳＯ）タイミングになったか否かを判断する。Ｉ
ＳＯタイミングになった場合には、ステップ１０４でエ
ンジン回転数信号に基づいてエンジン回転数の平均値Ｎ
Ｅを計算し、ステップ１０６でフィードバック制御条件
が成立しているか否かを判断する。このフィードバック
制御条件は、例えば、スロットル弁全閉かつ車速が所定
値（例えば２．５＆−／ｈ）以下かつエンジン冷却水温
が所定温（例えば、７０℃以上）である、フィードバッ
ク制御条件が成立している場合には、ステップ１１０で
エンジン回転数の平均値を目標回転数にフィードバック
制御するための基本デユーティ比Ｄｏを計算すると共に
、負荷が加わったときにフィードフォワード制御するた
めの見込みデユーティ比Ｄｅ　ｆ、基本デユーティ比Ｄ
Ｏに加算して制御デユーティ比りをめる。

次のステップ１１２では、学習制御条件が成立している
か否かを判断し、成立していればステップ１１４で学習
制御を行なった後、ステップ１１６で制御デユーティ比
りを出力デユーティ比１）ｏｕｔ　としてレジスタにセ
ットする。この学習制御の例を示せば次の通りである。

その１つは、フィードバック制御後所定時間経過し、エ
ンジン回転数の平均値ＮＥが目標回転数ＮＦ士所定値（
例えば、２５　ｒ、ｐ、ｍ、　）内に入っているときの
出力デユーティ比Ｊ）ｏｕｔ　とＢｕ−４ＡＭに記憶し
ている学習値との偏差が所定値以上のときに学習値を徐
々に増減させて学習値をＤｏｕｔに近づける方法である
。また他の１つは、エンジン回転数の平均値豆と目標回
転数を常に比較し、その大小関係に基づいて学習値を１
）ｏｕｔに近づけ８ベベ学成立していないと判断された
ときには、ステップ１０８で制御デユーティ比りをフィ
ードバンク制でこの制御デユーティ比り’＆出力デュー
テイ比Ｄｏｕｔシてしてセットする。

第ｆ図は、ＩＳＯバルブを制御するだめの所定時間（例
えば、４　＋ｎ５ｅｃ　）毎に実行される割込みルーチ
ンを示すものである。ステップ１１８でＩＳＣパルプの
ソレノイドを励磁するようＩＳＯバルブ匍ｊ御信号を出
力し、ステップ１２０で出力デユーティ比］）ｏｕｔか
らソレノイドを消磁するためのＩＳＣＳＣバルブオフを
計算し、次のステップ１２２でオフ時刻をコンベアレジ
スタにセラトスる。この結果、オフ時刻になるとＩＳＯ
バルブのソレノイドが消磁される。

以上説明したように、フィードバック制御条件が成立し
ているときはエンジン回転数の平均値が目標回転数にな
るよう基本デユーティ比Ｄｏが変化され、見込みデユー
ティ比］）ｅがある場合には見込みデユーティ比が加算
された値でＩＳＯパルプの開度が制御さｎる。なお、オ
ープンループ側斜時には、制御デューテ・イ比りが所定
値になるため、■ＳＣバルブ開度は一定にされる。

続いて本実施列の出力デユーティ比］）ｏｕｔを演算す
るためのルーチンを第５図を参照して説明する。このル
ーチンでは、ステップ１０８およびステップ１１０でめ
た制御デユーティ比りに、所定ｆ＋ｉに設定されて徐々
に減衰されるシフト時の増加デユーティ比、（）ＮＤ　
を加算して出力デユーティ比１）ｏｕｔをめている。こ
のルーチンは所定時間毎に実行されるもので、ステップ
１２４においてニュートラル信号に基づいてシフト位置
がＮレンジが否かを判断し、Ｎレンジのときはステップ
１２６でフラグＦＮをセットする。Ｎレンジでない場合
すなわちＤレンジやＮレンジのときは、ステップ１２８
でフラグＦ’Ｎがセットされているか否かを判断する。

フラグＦ’Ｎがセットされている場合、すなわちＮレン
ジからシフトされた場合には、ステップ１３０でシフト
時からトルクコンバータが作動するまでの所定時間（通
常的０〜１ｓｅｃ）経過したか否かを判！析し、所定時
間経過しているときはステップ１３２でシフト時の増加
デユーティ比Ｉ）ＮＤを所定値に設定すると共にステッ
プ１３４でフラグＦＮ’ｔリセットしてステップ１４６
に進む。なお、ステップ１３０の判断は省略することが
でき、またステップ１３２の所定値は一定値またはエン
ジン回転数をパラメータとして増加する関数で与えられ
る。そして、この一定値は実験によシ各エンジンに最適
な値が定められる２、 一方、ステップ１２６で７ラグＦＮヲセツトした後また
はステップ１２８でフラグＦＮがリセットされていると
判断されたとき、すなわちＮレンジ以外の状態が揮続し
ているときは、ステップ１３６でデユーティ比ＤＮＤ　
がＯか否かを判断する。デユーティ比ＤＮＤが０のとき
はそのままステップ１４６へ進み、デユーティ比ＤＮＤ
がＯ以外のときはステップ１３８でデユーティ比ＤＮＤ
を所定を寮減少させる。次のステップ１４０では減少さ
れたデユーティ比ＤＮＤ　が負の値になっているか否か
を判断し、負の値ならばアンダフローを防止するために
ステップ１４２でデユーティ比ＤＮＤの値をＯとする。

そして、ステップ１４６では、制御デユーティ比りにデ
ユーティ比ＤＮＤ　を加算した値を出力デユーティ比　
Ｄｏｕｔとする。

上記のように制御した場合の時間に対する出力デユーテ
ィ比Ｊ）ｏｕｔの変化を第６図を参照して説明する。Ｎ
レンジの状態では出力デユーティ比Ｄｏｕｔは基本デユ
ーティ比Ｄｏの値になっている。

ＮレンジからＤレンジにシフトされて所定時間経過する
と、出力デユーティ比り。ｕｔは基本デユーティ比り。

に見込みデユーティ比Ｄｅとシフト時の増加デユーティ
比ＤＮＤ　を、’Ｊｌｌ算した値になる３゜その後増加
デユーティ比　ＤＮＤが一定の割合で減少されるため出
力デユーディ比は見込みデユーティ比と基本デユーティ
比との相、すなわち制御デユーティ比になる、 なお、本実施例におけるフィードバック制御条件成立時
の制御では、ＤＮｎ＋Ｏのうちは基本デユーティ比り。

を一定としてフィードバック制御を停市するのが好まし
い。

ところで、フィードバック制御時には、エンジン回転数
が所定のアイドル回転数になるように制御されている。

従って、このような条件のときに空気ｂ１ヲ増加させる
と、もともと空気量が少ないためエンジン回転数が吹上
る虞れが生ずる。このため、以下に説明する本発明の第
２実施例は、このようなエンジン回転数の吹上りを防止
している。

この第２実施例は、シフト時でエンジン回転数が所定値
以上のときデユーティ比　ＤＮＤを所定値に設定すると
共に、エンジン回転数が所定値未満であってもスロット
ル弁が僅か開いたときおよびスロットル弁全閉後所定時
間内にデユーティ比ＤＮＤを所定値に設定するようにし
たものである。なお本実施例ではシフト時でエンジン回
転数が所定値以上のときのみデユーティ比　ＤＮＤを所
定値に設定するようにしてもよい。また、本実施例の処
理ルーチンを説明するにあたってメインルーチンおよび
ＩＳＯバルブ制御ルーチンは、第３図および第４図と同
様であるので説明を省略する。

、Ｊ７図は第５図と同様の所定時間毎に実行されるルー
チンを示すものであり、ステップ１４８で前記のステッ
プ１２４〜１２８と同様にしてＮレンジから他のレンジ
にシフトされたか否かを判断する。シフトされた場合に
は、ステップ１５０においてエンジン回転数Ｎｇ（また
は平均値ｖ丁）が所定値（例えば、１０００〜１５００
　ｒ、ｐ、ｍ。

）以上か否かを判断し、所定値以上ならばステップ１５
８でデユーティ比　ＤＮＤを所定〔直にする。

一方、エンジン回転数が所定値未満のときはステップ１
５２でアイドルスイッチがオフか否か、すなわちスロッ
トル弁が開いているか否かを判断する。アイドルスイッ
チがオフならばステップ１５８へ進み、アイドルスイッ
チがオンならばステップ１５４でアイドルスイッチがオ
ンしてから所定時間（例えば、１〜５　５ｅｃ）内か否
かを判断する、そして、アイドルスイッチがオンしてか
ら所定時間内々らばステップ１５８へ通み、所定時間を
経過していればステップ１５６で前述のステップ１３６
〜１４２と同様にしてデユーティ比ＤＮＤの減衰処理を
行う。続いて、ステップ１６０において制御デユーティ
比りとデユーティ比１）Ｎｌｌとを加算して出力デユー
ティ比　Ｄｏｕｔ　をめる。

ＪＬｈの結果、Ｎレンジからのシフト時には、エンジン
回転数が所定値以上のとき、エンジン回転数が所定値未
満でアイドルスイッチがオンしてから所定時間内、エン
ジン回転数が所足値未満でアイドルスイッチがオフして
いるときに、デユーティ比　ＤＮＤが所定値に設定され
る。ここで、エンジン回転数が所定値未満でデユーティ
比　ＤＮＤを所定値に設定するのは、特に軽量化された
エンジンでは慣性が小さいためレーシング終了後にエン
ジン回転数が低下してアンダーシュートを起し、このと
きトルクコンバータの負荷が加わるとエンジンストール
に至ることがあるためである。このため、レーシング終
了後すなわちアイドルスイッチオン後所定時間内は増加
デユーティ比　ＤＮＤを所定値に設定して空気ｔを増加
させるのである。

また、スロットルレバーにハ、ダッシュポットが設けら
れスロットル弁がアイドル位置まで閉じるのに一時的に
遅らされるため、レーシングが終了しているにもかかわ
らずアイドルスイッチがオフ状態に々す、このとき負荷
が加わると上記と同様にエンジンストールに至ることが
あるためである。

このため、エンジン回転数が所定値以下すなわちレーシ
ング終了後でアイドルスイッチがオフのとき空気量を増
加させるのである。

以上から理解されるように本実施例では、主としてオー
プンループ制御のステップ１０８で設定された制御デユ
ーティ比Ｄ（例えば、フィードバック制御終了時のデユ
ーティ比）に増力ｈｆコーーテイ比　ＤＮＤを加算した
出力デユーティ比でｉｌ；ＩＪ　ｌｉ＋１される。

第８図に、本実施例の出力デユーティ比の変化およびエ
ンジン回転数が所定値以上で空気ｍ：　ｋ増加させたと
きのエンジン回転数の変化を示す。実線Ｌ１は本実施例
の増力ａデユーティ比　１）　Ｎ　Ｄにより空気量が増
加されたときのエンジン回転数の変１ヒ、一点鎖線Ｌ２
はデユーティ比　ＤＮＤを１吏用しないときのエンジン
回転数の変化、二点鎖線Ｌ３は低エンジン回転でデユー
ティ比　ＤＮｎ’ｅｉ史用したときのエンジン回転数の
変化を各々示す。図から理解されるように、実線で示す
本実施例のＪＪＡ　＆には、吹上りやアンダシュートが
発生していない。

μ上説明したように本実施例によれば、いかなる運転条
件ドのシフト時にも円滑なエンジン回転挙動が得られる
、という効果が得らｎる。

なお、上記各実施例において、所定回転周期で増加デユ
ーティ比　ＤＮＤを減衰させるようにしてもよい。また
、本発明は、電気負荷やクーラコンプレッサ等による各
種の負荷が加わった場合にも適用でき、この場合にはバ
ッテリ′６圧の変動により電気負荷の印加が検出され、
エアコンスイッチによりクーラコンプレッサの作動が検
出される。

更に、本発明は、デユーティ比の代りにパルス数でバル
ブの開度を制御するステップモータ付ＩＳＣバルブを備
えたエンジン、マニアルトランスミッションを備えたエ
ンジン、エアフローメータに代えてスロットル弁下流側
の吸気管圧力を検出する圧力センナを備えたエンジン等
にも適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるエンジンの一例を示す概略
図、第２図は第１図の電子制御回路を示すブロック図、
第３図は本発明の実施例に係るメインルーチンを示す流
れ図、第４図は本発明の実施例に係る４　ｍ５ｅｃ割込
みルーチンを示す流れ図、第５図は本発明の第１実施例
における出力デユーティ比を演算するルーチンを示す流
れ図、第６図は前記第１実施例の出力デユーティ比の変
化を示す線図、第７図は本発明の第２実施例における出
力デユーティ比を演算するルーチンを示す流れ図、第８
図は前記第２実施例の出力デユーティ比の変化等を示す
線図である。 １０・・アイドルスイッチ、 １４・・・迂回路、 １６・・・ＩＳＯバルブ、 ４４・・電子制御回路、 ５２・・・ニュートラルスタートスイッチ。 代理人　鵜　沼　辰　之 （ほか１名） 第３図 第４図 箪７図 第８図 −−チロ１間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　スロットル弁を迂回しかつスロットル弁上流側
   とスロットル弁下流側とを連通ずる迂回路に流れる空気
   量を制御して、機関回転数を目標回転数に制御する内燃
   機関の回転数制御方法において、負荷が加わったときに
   前記空気量を負荷が加わっているときの目標空気量よシ
   増加させて一定の割合で該目標空気量まで減少させるこ
   とを特徴とする内燃機関の回転数制御方法。