JPS60216045A - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として内燃機関の吸気管と並列的に形成さ
れる空気通路に設けられる内燃機関の吸入空気量制御装
置に関するものである。

（従来技術） 従来、内燃機関の実際のアイドル回転数を内燃機関の冷
却水温に応じて予め設定された目標回転数へと帰還制御
するために、スロットルバルブをバイパスして内燃機関
に送り込まれる空気量を関節する内燃機関の吸入空気量
制御装置が提案されている。そして特開昭５７−１２６
５３４号公報において、該装置の制御状態は機関回転数
を目標回転数に制御する帰還（フィードバック）制御状
態と、非帰還（オープンループ）制御状態があり、オー
プンループ制御からフィードバック制御への制御状態が
切換わる時、内燃機関の回転数を目標回転数に清らかに
収束させるために、エンジンフリクシ式ン、空気通路面
悼のつまりなどの経時変化により変化するフィードバッ
ク制御時の制御量をオープンループ制御の制御量に反映
させた学習制御を行なっている。

また、吸入空気量制御用の空気制御弁として、電流量制
御によって空気通路の断面積を可変制御するりニアソレ
ノイドタイプがあり、このリニアソレノイドタイプの空
気制御弁に流れる電流は、第１図１８１に示すようにデ
ユーティ比制御によって行なわれ、第１図（ｂｌに示す
ごとく平均電流１ｍにより空気流量、つまり空気通路断
面積が決まり、この平均電流Ｉｍはデユーティ比の大小
により変化する。しかしながら、この平均電流１ｍは空
気制御弁中の励磁コイルのコイル温度によっても変化す
る。つまり、同じデユーティ比であっても、コイル温度
が低いときはコイルの電気抵抗が小さいため、その平均
電流は大きく、コイル温度が高いときはコイルの電気抵
抗が大きいため、その平均電流は小さい。

従って、このリニアソレノイドタイプの空気制御弁を用
いた吸入空気量制御装置に前述の学習制御を通用すると
、フィードバック制御時の制御量が前記経時変化によっ
て変化したのか、コイル温度の変化によって変化したの
か区別できないため、前記学習制御によって得られる学
習制御量が誤ったものと制御される恐れがある。このた
め、オープンループ制御時の空気制御弁の開度が、フィ
ードバック制御時の開度と大きくずれることがあり、こ
れによりオープンループ制御からフィードバック制御へ
と移った時、内燃機関回転数が上昇しすぎたり、目標の
アイドル回転数より落ち込んだりする恐れがある。

（発明の目的） 本発明の目的とするところは、内燃機関の作動を円滑な
ものとする内燃機関の吸入空気量制御装置を提供するこ
とにある。

上記の目的を達成するために、第５図に示すように本発
明においては、空気制御弁に備えられたアクチェエータ
を駆動、制御する駆動手段と、空気制御弁中の励磁コイ
ルの温度を検出する検出手段と、の検出温度が所定値に
ある時に内燃機関のアイドリング時の現実の回転数を目
標回転数へとするフィードバック制御の制御量より修正
値を計算、記憶し、この修正値によりオープンループ制
御の制御量を計算、記憶する計算記憶手段と、これらフ
ィードバック制御及びオーブンループ制御の制御量によ
り空気制御弁を制御する制御手段とを備えたものとして
いる。

（実施例） 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第２図は車両用に使用される例えば６気筒の内燃機関１
１に対する燃料噴射量制御を含む電子的な制御系を示す
もので、この機関１１に対してはエアクリーナ２０、吸
気管２１を介して空気が吸気される。そして、この吸入
空気量は、アクセルペダルの操作により駆動されるスロ
ットルバルブ２２によって制御される。上記吸気管２１
には、スロットルバルブ２２をバイパスするようにして
、　空気通路２３．２４が設けられているもので、この
空気通路２３と２４は空気制御弁２５によって接続され
、この制御弁２５でバイパス空気流量が可変制御される
ようにする。この空気制御弁２５は、ハウジング２６内
に移動自在にしたプランジャによるアクチェエータ２７
を備えるもので、このアクチュエータ２７は圧縮ばね２
８によって、常時は空気通路２３と２４との接続部を閉
じるように設定されている。そして、励磁コイル２９に
対して励磁電流が供給されたときに、アクチェエータ２
７がばね２８に抗して移動され、空気通路２３および２
４によるバイパス空気通路を流れる空気流量を、その励
磁電流に対応して制限するように制御するものである。

なお、この制御弁１１のハウジング２６の外周囲には機
関１１の冷却水を導く冷却水管４０．４１が接続されて
いる。

ここで、上記吸気系には、吸気温センサ３０、吸気負圧
センサ３１が設けられているものであり、さらにスロッ
トルバルブ２２に対してはその動作状態に対応した信号
を出力するスロットルポジションセンサ３２が投けられ
る。そして、これらセンサ３０．３１．３２それぞれか
らの検出信号は、マイクロコンピュータで構成される制
御装置３３に対して吸気温信号、負圧信号、スロットル
ポジション信号として供給する。

また、上記内燃機関１１の空気吸入部分には、電磁式の
燃料噴射弁３４が設けられ、この噴射弁３４に対しては
燃料供給源３５から燃料を圧送供給するもので、上記制
御装置３３から駆動回路３６を介して供給される噴射駆
動信号に対応して、燃料を機関１１のシリンダ内に噴射
するものである。また、機関１１の温度を検出するため
にこの機関１１の冷却水温センサ３７が設けられている
。

なお、冷却水が制御弁２５のハウジング２６の外周囲に
導かれているので、励磁コイル２９の温度変化が冷却水
により抑制され、また励磁コイル９が温度変化してもハ
ウジング２６を介して冷却水に伝えられるので冷却水温
センサ３７により励磁コイル２９の温度も検出している
と見なせる。

−たディストリビュータ３８内でのそのカム軸に回転角
センサ３９が設けられ、このカム軸の半回転毎に一連の
所定角を順次検出し、これを回転角信号として発生する
。そして、これら各センサからの検出信号は、それぞれ
上記制御装置３３に供給する。

すなわち、この制御装置３３は内燃機関１１の運転状況
に対応して燃料噴射量を演算出力し、上記燃料噴射弁３
４を制御するものであり、また駆動回路４２を介して空
気制御弁２５の励磁コイル２９に励磁電流を供給して吸
入空気流量を制御する。この場合、空気制御弁２５に対
する制御電流はパルス状の周波数信号で構成され、その
デユーティ比によって、制御電流量が設定されるもので
ある。４３はバッテリ電源であり、駆動回路３６および
４２に対して電源を供給すると共に、制御装置３３に対
してその電圧信号を供給する。

第３図は、上記のような内燃機関の制御系に用いられる
制御装置３３の構成を示すもので、演算制御を司る中央
処理演算装置（ＣＰＵ）５１を備える。このＣＰＵ５１
には、データバス、アドレスバス、コントロールバス等
でなるシステムバス５２が接続されるもので、ＣＰＵ５
１はこのシステムバス５２を介してＲＡＭ５３．ＲＯＭ
５４、入力回路５５および周波数信号発生回路５６それ
ぞれとデータの送受を実行する。

ここで、上記入力回路５５には、前記第２図で示した吸
気温センサ３０．吸気負圧センサ３１、スロットルポジ
ションセンサ３２、冷却水温センサ３７、回転角センサ
３９等からの検出信号が供給されるもので、これら検出
信号は適宜ディジタル信号に変換して、ＲＯＭ５４に記
憶されたプログラム指令に対応して読み込まれ、ＣＰＵ
５１に送られる。５７はタイマーであり、この制御装置
３３を駆動制御するクロック信号を発生し、また処理実
行のためのタイミング信号を発生する。

前記制御装置３３がら空気制御弁２５の励磁コイル２９
に与えられる励磁電流信号は、前述したようにデユーテ
ィ比制御されるパルス状周波数信号であり、したがって
駆動回路４２に制御装置３３から与えられる信号は、第
１図で示すようなデユーティ比の設定される矩形波形状
の信号である。

このような周波数信号の一周期Ｔｏの通電時間割合いで
あるデユーティ比は、大きくすることによっで同図に（
イ）で示すように平均電流１　ｍ　Ｈの太き（なるもの
であり、空気制御弁２５はその空気通路面積を増大する
ように制御される。逆に上記デユーティ比が小さいとき
は、空気制御弁２５に対する駆動平均電流１　ｍ　２は
図に（ロ）で示すように小さくなり、空気通路面積が減
少されるように制御される。

また、駆動回路３６は、制御装置３３の制御のもとに燃
料噴射弁３４に対してバッテリ４３による直流電源から
の給電を選択的に制御するもので、その給電時間に対応
して燃料供給源３５からの燃料を内燃機関１１の燃焼室
内に噴射制御するものである。ここで、特に図には示し
てないが、燃料噴射弁３４は機関１１の複数の気筒（６
気筒）それぞれに対応して設けられるもので、そ□の複
数の燃料噴射弁に対する燃料噴射制御は、各気筒におけ
る噴射タイミングに対応して実行されるものである。

第４図は上記制御装置ｉｔを構成するマイクロコンピュ
ータに内蔵される一定時間毎に、例えばｌＱｍｓ毎に処
理されるアイドル回転制御用の処理ルーチンの例を示す
もので、以下その処理の流れを説明する。まずステップ
１００で現実のアイドル移転数ＮＥを目標回転数Ｎｏ（
冷却水温度に対して予め設定されている）にフィードバ
ンクするフィードバンク条件が成立している否かを判別
する。このフィードバックする条件としては、スロット
ルバルブ２２の開度、機関１１の回転数が設定された所
定値以下の状態にあることである。

そして、フィードバック条件が満足されている状態のと
きはステップ１０１にて機関１１の現実のアイドル回転
数ＮＥを目標回転数ＮＯへフィードバック制御すべく今
回の制御量Ｄｉをめる。

このステップ１０１での処理内容は機関１１の現実回転
数ＮＥと目標回転数Ｎ、との偏差をめ、現実回転数ＮＥ
が目標回転数Ｎｏより大きい時は前回本ルーチン処理で
められた時の制御量りとして所定のアドレスに記憶され
た制御量Ｄ　ｉ　−＋を予めマイクロコンピュータ内に
設けられたマツプ等と前記偏差とによりめられる設定値
だけ小さくし、逆に現実回転数ＮＥが目標回転数Ｎｏよ
り小さい時は前述同様にめられる設定値だけ大きくして
今回の制御量Ｄｉをめる。なお、前記現実回転数ＮＥは
前述の回転角センサ３９から発生される回転角信号を処
理してめられるものである。

ステップ１０２〜１０４は以下のステップの学習値演算
の実施するかしないかを判断するステップで、ステップ
１０２では現実回転数ＮＥと目標回転数Ｎｏとの偏差が
設定値Ｎ１以内にあるかどうかを判断し、設定値Ｎ１以
内にある時ステップ１０３へと進む。ステップ１０３で
は冷却水温センサ３７で検出される水温ＴＨＷが設定値
内（例えばＴ　ＨＷ　＋　＝　８０℃、ＴＨＷ２＝９０
℃）にあるかどうかを判断し、設定値内にある時ステッ
プ１０４へ進む。つまりステップ１０３においては冷却
水により空気制御弁２５内の励磁コイル２９の温度が所
定温度になり、励磁コイル２９の電気抵抗が所定値にあ
ると判断されるものである。ステップ１０４では吸気温
センサ３０で検出される吸気温度ＴＨＡが設定値内（例
えばＴＨＡ　ｒ　＝３０℃、ＴＨＡ２＝５０℃）にある
かどうかを判断し、設定値内にある時ステップ１０５に
進む。

このステップ１０４においては、空気制御弁２５内の励
磁コイル２９が吸入空気の温度により加熱。

冷却されることを考慮したものである。

以下のステップ１０５〜１０９の一連のステップは前記
ステップ１０２〜１０４にて電磁制御弁２５内の励磁コ
イル２９の温度が所定値にある、つまり励磁コイル２９
の電気抵抗が所定値であると判断されて初めて実施され
る前述の経時変化に対する学習値演算に関するルーチン
である。ステ・　ツブ１０５では実験的にめられた前述
の経時変化を考慮しない冷却水温度等に対して予め設定
されている基本制御量Ｄｏと現在、学習値ＤＯとして所
定のアドレスに記憶され、前回本学習値演算ルーチンで
められた学習値Ｄｏ　ｉ　−ｒとの加算値からフィード
バック処理ルーチン１０１でめられる制御量Ｄｉの平均
値丁Ｔ（例えば前回本ルーチン処理からその１０回前ま
での本ルーチン処理でまる制御量よりめる）を減算し、
その差ΔＤをめる。ステップ１０６においてはステップ
１０５にてめられた差ΔＤの正負判定を行ない、ΔＤ≧
００場合、ステップ１０７にて所定値ΔＤＯだけ前回学
習値演算ルーチンでめられた学習値Ｄｏ　ｉ　−ｒより
減算して今回の学習値り。

ｌとし、またΔＤ＜０の場合、ステップ、１０８にて所
定値ΔＤＯだけ前回学習値演算ルーチンでめられた学習
値Ｄ□ｉ−１に加算して今回の学習値Ｄｏｉとする。ス
テップ１０９ではステップ１０７．１０８でめられた今
回の学習値ＤＯｉを学習値Ｄｃ＋として所定のアドレス
へ記憶し、学習演算ルーチンを終了する。ステップ１１
０においてはステップ１０１でめられた今回の制御量Ｄ
ｉを制御量ｐとして所定のアドレスへ格納される。

なお、前述の学習値演算の実施をするかしないかの判断
ステップ１０２〜１０４にて「ＮＯ」と判断された場合
は学習値演算ルーチンを迂回してこのステップ１１０へ
進んで上記の同処理が実行される。そしてステップ１．
１１で制御量りを駆動回路４２へ出力する処理が行なわ
れ、本ルーチンを終了する。

一方、ステップ１００でフィードバック条件が成立して
いない場合は、ステップ１１２〜１１４にてオープンル
ープ制御の諸処理が実施される。

まずステップ１１２で冷却水温度等に対して予め設定さ
れている基本制御量ＤＯをめ、今回の基本制御量ＤＩと
する。ステップ１１３でこのオープンループ制御される
直前まで実施されていたフィードバック制御中にて計算
され、所定のアドレスに記憶されていた学習値ＤＯと、
ステップ１１２でめられた今回の基本制御量Ｄ１とを加
算した加算制御量Ｄ２をめる。そしてステップ１１４に
おいてはステップ１１３でめられた加算制御量Ｄ２を制
御量りとして所定のアドレスへ格納し、ステップ１１１
にて制御量りを駆動回路４２へ出力する処理が行なわれ
、本ルーチンを終了する。従って、このオープンループ
制御ルーチンにおいてステップ１１３でフィードバック
制御ルーチンの学習値演習ルーチンでまった学習値Ｄ０
を反映させているので、オープンループ制御とフィード
バック制御との過渡時の制御量に急激な変化が無くなり
エンジン回転が滑らかに制御できるものとなる。

なお、上述の実施例における第４図のフローチャートで
学習値演算ルーチンを実施するかしないか（コイル温度
が所定値にあるかどうかうの判断ステップに、冷却水温
度と吸気温度を用いて判断していたが、機関１１の温度
による影響を考慮して機関１１本体の温度を検出する手
段を設けてこの機関１１本体の温度も判断条件として付
加してもかまわない。

また、同じく第４図フローチャートで学習値演算ルーチ
ンのステップ１０６で差ΔＤの正負によりステップＬＯ
Ｔ、１０Ｂにて前回の学習値演算ルーチンでまった学習
値Ｄｏｉ−１から所定値へ〇〇を加減算して今回の学習
値ＤＧｉをめていたが、差ΔＤ正負判定と差ΔＤの大き
さを判定して、差ΔＤの正負、大小に対して予め設定さ
れた所定値ΔＤｏ−４”検出するマツプ等を設けておき
、このマツプ等から差ΔＤに対応する所定値ΔＤＯを算
出して前回の学習値演算ルーチンでめられた学習値Ｄｏ
ｉ−＋から加減算を行ない今回の学習値Ｄｏｉをめても
かまわず、このように実行すれば差ΔＤ＝０への収束が
速くなり、適確に前述の経時変化に対応できるようにな
る。

さらに上述の実施例では空気制御弁２５の励磁コイル２
９が所定温度にあるかどうかを判断するために冷却水温
度及び吸気温度を用いて判断していたが、直接例えばサ
ーミスタによりこの励磁コイル２９の温度を測定し、第
４図フローチャートのステップ１０３．１０４のかわり
に励磁コイル２９の所定温度範囲にある時に学習値演算
ルーチンを実施するようにしてもかまわない。このよう
にすることで、励磁コイル２９の電気抵抗が適確に判断
できるようになる。

従って、上述の第４図フローチャートに応じて制御装置
３３より駆動回路４２を介して、前述の制御量りにより
決まるデエーティ比により構成されたパルス状の周波数
信号の制御電流が空気制御弁２５の励磁コイル２９に印
加され、この制御電流の印加に応じて随時、適確にアク
チュエータ２７が駆動され、開閉弁されるようになる。

（発明の効果） 以上述べてきたように本発明においては、第５図に示す
ように空気制御弁に設けれたアクチュエータを駆動制御
する駆動手段と、空気制御弁中の励磁コイルの温度を検
出する手段と、この検出温度が所定値にある時に内燃機
関のアイドリング時の現実の回転数を目標回転数へとす
るフィードバック制御の制御量より修正値を計算、記憶
し、この修正値よりオープンループ制御の制御量を計算
。

記憶する手段と、これらフィードバック制御及びオープ
ンループ制御の制御量により空気制御弁を制御する制御
手段とを備えたものとすることにより、励磁コイルの温
度により修正値を誤った値に計算することが無くなり、
また適正な修正値がオープンループ制御の制御量に反映
していることで空気制御弁の吸入空気制御量が機関作動
状態にマツチしたものとなり、機関作動が日清になると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは、励磁コイルに印加される電圧波形、こ
の電圧波形に伴なう電流波形及び平均電流を示す波形図
、第１図（ｂ）は、励磁コイルでの平均電流Ｉｍと空気
制御弁を通過して内燃機関へ吸入される空気流量との関
係を示すグラフ、第２図は、本発明の一実施例を採用し
た内燃機関制御系を示す構成図、第３図は、本発明の一
実施例で使用される制御装置を模式的に示した構成図、
第４図は、本発明の一実施例で使用される制御装置に内
蔵されたアイドル回転制御用の処理ルーチンを示すフロ
ーチャート、第５図は、本発明装置を示す概略構成図で
ある。 １１・・・内燃機関、２１・・・吸気管、２２・・・ス
ロットルバルブ、２３．２４・・・空気通路、２５・・
・空気制御弁、２７・・・アクチェエータ、２９・・・
励磁コイル、３０・・・吸気温センサ、３３・・・制御
装置、３６゜４２・・・駆動回路、３７・・・冷却水温
センサ、３９・・・回転角センサ、４０．４１・・・冷
却水管。 第１図 （向） （ｂ） Ｉｍ（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気管のスロットルバルブをバイパスして形
   成される空気通路と、 前記空気通路の吸入空気量を制御するアクチュエータを
   備えた空気制御弁と、 前記アクチュエータをデエーティ比制御されるパルス信
   号に応じて励磁される励磁コイルの電磁力により駆動、
   制御する駆動手段と、 前記＃磁コイルの温度を検出する検出手段と、前記励磁
   コイルの検出温度が所定値にある時に内燃機関のアイド
   リング時の現実の回転数を目標回転数へとする帰還制御
   の制御量より修正値を計算、記憶し、前記修正値を用い
   て非帰還制御の制御量を計算、記憶する計算記憶手段と
   、前記帰還制御及び前記非帰還制御の制御量により前記
   空気制御弁を制御する制御手段と、を具備した内燃機関
   の吸入空気量制御装置。