JPS60230539A - 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】 ［技術分野］ 本発明は、内燃機関のスロットル弁をバイパスして流れ
る吸入空気量を空気制御弁によって制御することにより
エンジン回転数を目標回転数に一致させるべく制御する
と共に、その制御量について学習制御を行なう内燃機関
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、内燃機関の主としてアイドル時の吸入空気量をス
ロットル弁のバイパス通路に設けた空気制御弁によって
制御することにより、エンジン回転数を目標回転数に一
致させるべく制御する。吸入空気量制御装置が、特開昭
５５−１５３８３４号公報などで提案され、スロワ１〜
ル弁の全開時に車速が所定値以下、あるいはトランスミ
ッションがニューｉ−ラル位置、クラッチが切れた状態
などを安定なアイドリング状態とみなしてフィードバッ
ク制御を行ない、それ以外のときにはオープンループ制
御に切り換えて制御を行なうようにされでいる。

一方、このような吸入空気量制御においては、オープン
ループ制御時に制御部品の固体差や経時変化による制ｍ
ｕｍのずれを補正するために、フィードバック制御時に
制御量のずれを学習し、この学習値を使って制御１ｍを
修正づるといった学習制御を行なう場合がある。このよ
うな学習は、所定のフィードバック制御条件、例えばス
ロワ１〜ル弁が全閉で車速が零というような条件が成立
した正常なアイドル運転時に行なわれ、その学習値がメ
モリに格納され、Ａ−ジンループ制御時においてその学
習補正量を制御量に加算することによって学習制御を行
なうようにしている。

ところでこういった学習制御を実行づる際、小口゛ 速センサ等各種運転　を検出するセンサが正常な場合に
は、第１図（イ）に示す如く、正しい学習値Δを得るこ
とができ、制御１１ｆｆｉが正しく補正されＢ、オープ
ンループ制御からフィードバック制御へスムーズに移行
することができ、アイドリング状態でのエンジン回転数
を目標回転数に制御することができるＣ１ようになるの
であるが、例えば車速センサが故障し正常なアイドル運
転ではない状態で学習を行なうと、第１図（ロ）に示す
如く、誤った学習値Ａ′がオープンループ制御時に使用
されるために制ｒｎ量が誤って補正されＢ−、オープン
ループ制御からフィードバック制御に移行した際一時的
にエンジン回転数が急激に変化するＣ〈− ′という不具合が生じる。また、学旧値によつアイドル
回転数の上下限値を決定する場合には、学門値の誤りに
よってアイドル回転数を目標回転数に一致させることが
できなくなるといった問題もある。尚、図において０は
オープン制御状態を、Ｆはフィードバック制御状態を示
している。

［発明の目的］ 本発明は、上記の点に着目し、フィードバック陣と診断
された場合、学習を禁止することにより、エンジン回転
数を正しく目標回転数に制御し得ると共に、不適正な学
習制御を行なうことによって生ずるエンジン回転数の急
激な変化を防止し得る内燃機関の吸入空気量制御装置の
提供を目的とする。

［発明の構成］ かかる目的を達するための本発明の構成は、第２図に示
す如く、 内燃機関の運転状態を検出する複数の運転状態検出器群
Ｉと、 該内燃機関のスロットル弁をバイパスするバイパス通路
に設けられ、制御信号により弁の開度を調整してスロッ
トル弁をバイパスして流れる吸入空気量を制御する空気
制御弁■と、 上記運転状態検出器群■にて検出された当該内燃機関の
運転状態に応じ／ｊ目標回転数に、当該内燃機関の実回
転数を一致させるべく、上記空気制御弁■の制御量を算
出し、該制御量に基づき上記空気制御弁■へ制御信号を
送出する演算制御手段■と、 を備えた内燃機関の吸入空気量制９Ｉｌ装置において、 上記運転状態検出器群■のうち、当該内燃機関のアイド
リング状態を検知するための所定の運転状態検出器の故
障を診断する故障診断手段ＩＶと、当該内燃機関がアイ
ドリング状態である場合に上記演算制御手段■にて算出
される制御量を学習し、当該内燃機関がアイドリンク状
態でない場合に該学習した制御量に基づぎ上記演算制御
手段■にて算出される制御量を補正する学習制御を実行
すると共に、上記故障診断手段■にて上記所定の運転状
態検出器の故障が診断された場合には当該学習制御を禁
止する学習制御手段Ｖと、を設けたことを特徴とする内
燃機関の吸入空気量制御ｌＩ］装置。

［実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明が適用される自動車用の４サイクル火花
点火式エンジンの制御系を含む概略構成図を示し、エン
ジン１ｏには負荷として空調機が装備される。さらに、
エンジン１ｏは、エアクリーナ１１、エアフロメータ１
２、吸気管１３、サージタンク１４、各吸気分岐管１５
をへて空気を吸入し、燃料は各吸気分岐管１５に設けら
れだ燃料噴射弁１６から噴射供給される。エンジン１゜
の主吸入空気量は、図示しないアクセルペダルにより任
意に操作されるスロットル弁１７によって調整され、燃
料噴射量はマイクロコンピュータ２０により調整される
。マイクロコンピュータ２゜は、ディストリビュータ２
２内に配設された回転センサをなす電磁ピックアップ２
３で検出されるエンジン回転数と、エアフロメータ１２
によって測定される吸入空気量とを基本パラメータとし
て燃料＋＊射量を決定する公知のものでエンジン１゜の
冷却水温を検出する水温センサ２４がらの検出信号を入
力し、これににり燃料噴射量の増減を行なう。２６はス
ロットル弁１７の全開又はほぼ全開を検出しこのときア
イドル信号を出力するスロットルスイッチ、２７はクラ
ッチを切ったとぎにその信号を出力するクラッチスイッ
チ、２８はシフトレバ−がニュートラルに操作されたと
きその信号を出力するニュートラルスイッチである。

３０は主にアイドル時の吸入空気量を制御する空気制御
弁で、スロットル弁１７をバイパスするように設けられ
た空気導管３１．３２の間に設けられ、導管３１の一端
はスロットル弁１７とエア７０メータ１２０間に設けた
空気導入口３３に接続され、導管３２の一端は、スロッ
トル弁１７の下流側に設けた空気導出口３４に接続され
る。空気制御弁３０はリニアソレノイド式の制御弁で、
ハウジング３６内で摺動可能なプランジャ３７の変位に
より、空気導管３１．３２の間の空気通路面積を変え、
プランジャ３７は圧縮コイルばね３８により空気通路面
積が零となるようにセットされる。４０はコア４１とプ
ランジャ３７の外周に巻装されたコイルで、このコイル
４０には第４図で示すようなパルス信号（パルスのデユ
ーティ比を制御された信号）が印加され、この信号によ
ってコイル４０に流れる電流の平均値に応じてプランジ
１−３７が移動し空気流量が制御される。すなわち、パ
ルス信号の電圧波形が第４図の実線（又は破ｍ）に示す
ようなデユーティ比を持つ場合、その電流波形は第５図
の実線（又は破線）で示すようになり、パルスデューテ
ィ比を変える仁とによって平均電流値１１、Ｉ２を変化
させ、これによって第６図に示すように空気流量を制御
することができる。

このように空気制御弁３０のコイル４０に印加される制
御信号も燃料噴射弁と同様にマイクロコンピュータ２０
から送られる。なお、空気＄１１１１弁３０はリニアソ
レノイド式の他にステップモータ式やダイヤフラム式の
制御弁を使用することもできる。

マイクロコンピュータ２０には、エアフロメータ１２、
電磁ピックアップ２３、スロットルスイッチ２６、水温
センサ２４、空調機をオン１フする空調スイッチ４３、
■アフロメータ１２内の吸気温センサ４４、及び車速を
検出する車速センサ４５等が運転状態検出器群として各
検出信号を入力づ°るように接続される。

電磁ピックアップ２３は、エンジン１ｏのクランク軸ど
同期して回転するリングギヤ４７と対向して設置され、
エンジン回転数に比例した周波数のパルス信号（例えば
クランク角度３０度毎に発生する）を出カフる。水温セ
ンサ２４、吸気温センサ４４にはサーミスタ等の感温素
子が使用され°、温度に応じたアナログ電圧信号を出力
する。４つはイグナイタであって、ディストリビュータ
２２を介して各点火プラグ５０に高電圧を制御されたタ
イミングで印加丈る。５１は空調機用のコンプレッサで
、空調スイッチ４３をオンすると電磁りラッチ５２が接
続状態となりコンプレッサ５１がエンジン１０に連結駆
動される。また６０はバッテリ、６１はエンジンキース
イッチである。

第７図はマイクロコンピュータ２０とその入出力機器の
ブロック図を示し、１００はＣＰＵで、所定のプログラ
ムにしたがって点火時期、燃料噴射量、及びアイドル回
転の制ｍ＋量を演算すると共に各種信号の入出力処理を
行なう。ＩＣ）１は入力カウンタで、電磁ピックアップ
２３からエンジン回転数に応じたパルス信号を入力して
カウントし、回転数データをＣＰＵ１００に送る。１０
２は割り込み制御部で、入力カウンタ１０１からパルス
信号を入力し、エンジン回転数に同期した割り込み指令
信号をＣＰＩＪｌｏｏにバス１５０を通して印加する。

１０３はＡ／Ｄコンバータ、マルチプレクサなどからな
る入力ポートで、エアフロメータ１２、水温センサ２４
、吸気温センサ４４、空調スイッチ４３、スロットルス
イッチ２６、車速センサ４５、などからの信号が入力さ
れ、アナログ信号はデジタル信号に変換されてＣＰＵ１
００に送られる。

１０４はＲＡＭ１０６を除く各ユニットへ電力を供給す
る電源回路で、エンジンキースイッチ６１を介してバッ
テリ６０に接続され、一方、ＲＡＭ１０６に電力供給を
行なう電源回路１０５はエンジンキースイッチ６１を介
さず直接バッテリ６０に接続され、エンジンキースイッ
チ６１のオフ後も常時ＲＡＭ１０６に電圧を印加し、バ
ックアップすることによりＲＡＭ１０６を不揮発性メモ
リとしている。ＲＡＭ１０６及び１０７は、随時読み書
き可能なメモリで、各種検出データ、学習値等のデータ
が必要に応じて別々に格納され、読み出し専用の固定メ
モリであるＲＯＭ１０８には制御プログラムや演算に必
要な各種定数等が記憶される。１０９はクロックパルス
信号を発生するタイマーでＣＰＵ１００にクロック信号
を送ったり、割り込み制御部１０２に時間割り込み用の
信号を出力する。

１１０は、ラッチ、ダウンカウンタ、パワートランジス
タなどからなる出力回路で、ＣＰＵ１００で演算された
燃料噴射量に応じたデユーティ比のパルス制御信号を発
生し、燃料噴射弁１６に出力する。また同様な構成の出
力回路１１２は、ＣＰｔＪｌｏｏで演算されたアイドル
回転数を制御するための制御量に応じたデユーティ比の
パルス制御信号を発生し、空気制御弁３０へ出力する。

さらに、同様な構成の出力回路１１３は、ｃｐｕｉｏｏ
で演算された点火時期データに基づき点火タイミング信
号を発生し、イグナイタ４９に出力する。マイクロコン
ビュータ２０の上記各ユニットはバス１５０により相互
に接続され、データや制御信号がバス１５０を通して伝
達される。

次に、第８図の基本的フローチ１？−トによりＣＰＵ１
００が実行する制御処理の概略を説明すると、ステップ
２００でエンジンキースイッチ６１がオンされると、ス
テップ２１０にてＣＰｕ内の各レジスタ等をリセットす
るなど初期設定を行なった後、メインルーチンでステッ
プ２２０〜２６０の各処理を繰り返し実行する。先ず、
ステップ２２０では、水温センサ２４、エアフロメータ
１２、吸気温センサ４４などから各種機関データを読み
込み、ＲＡＭ１０７に格納する。イしてステップ２３０
では、検出した各種機関データから最適点火時期を演算
し、ステップ２４０に移行する。

ステップ２４０では、吸入空気量とエンジン回転数の各
検出データから基本燃料噴射量を算出し、この基本燃料
噴射量を水温データ等運転条件によって補正し最終的な
燃料噴射量を演算する。ここで上記ステップ２３０及び
ステップ２４０の各種演婢処理は必要に応じて別の割り
込みルーチンやサブルーチンで実行される。次にステッ
プ２５０では、機関の運転状態に応じてアイドル時のエ
ンジンの回転数をフィードバック制御又はオープンルー
プ制御するために、後に詳述する如く、空気制御弁３０
を制御Ｉ′？ｌるための制御ｉＩ１ｍを演算する一処理
を実行する。また、次のステップ２６０では、エンジン
１０に使用される制御系部品等の故障診断処理を行なう
。例えば、車速センサ４０の故障診断処理においては、
出力回路１１０から燃料噴射弁１６へ出力されるパルス
信号の時間幅が５ｍｓ以上で、かつエンジン回転数が２
０００　ｒｐｍ以上のとき、車速センサ４０の検出デー
タが２ｋｍ／ｈ未満の状態が５秒以上継続した場合、エ
ンジンが高負荷の走行状態にも係わらず車速が低すぎる
ため、故障と診断し、この診断結果を記憶するといった
処理が実行される。

次に、第９図のフローチャートによりアイドル回転数の
制ｉｌ量演算ルーチンを説明する。

アイドル回転数の制御量演算ルーチンに入ると、先ず、
ステップ３００を実行し、エンジンの運転状態が予め定
めたアイドル時のフィードバック制御条件に入っている
か否かを判定し、例えば、スロットルスイッチ２６から
アイドル信号が送られ、かつ、エンジン回転数と車速が
それぞれ一定値以下であるとぎ、アイドル時のフィード
バック制御条件が成立していると判定する。そして、こ
の条件成立時には次にステップ３１０に進み、ここでフ
ィードバック制御時の制御ＩＤ（空気制御弁３０へ印加
するパルス制御信号のデユーティ比）を演算する。この
制御量りは、例えば実際のエンジン回転数と目標回転数
との差に応じて補正量をめ、この補正量を前回積分補正
量に加えることによって積分補正量を算出し、この積分
補正量に応じて制御量が算出される。続いて、ステップ
３２０を実行し、車速センサ４５に故障があるか否かを
判定し、前記第８図に示したステップ２６０の故障診断
ルーチンにおいて車速センサ４５の故障が診断されてい
なければ、次にステップ３３０．３４０．３５０を順次
実行し、暖機を完了し安定したアイドル運転に入って学
習を行横）得る状態であるか否かを判定する。づなわち
、ステップ３３０で冷却水温が設定調度（例えば７０℃
）以上か否かを判定し、設定温度以上のとき次にステッ
プ３４０に進み、スロットルスイッチ２６からスロット
ルの全期を示すアイドル信号が入力された後、一定時間
経過したか否かを判定する。そして、アイドル信号入力
後一定時間経過していれば、次にステップ３５０に進み
、エンジン負荷となる空調機の空調スイッチ４３がオン
又はオフされた後一定時間が経過したか否かを判定し、
一定時間が経過していれば、学習条件を満足していると
して、次にステップ３６０〜３９０を実行し、制御ＩＤ
を補正するための学習補正ｊｌＫ、、をめる。

ステップ３６０では、平均積分制御量ＤＬＡｖが演算さ
れ、次にステップ３７０にて、平均積分制御量ＤＬＡＶ
−（目標制御量ＤＴ　＋前回学習補正ＩＫ岨−１）の演
算を行ない、第１０図のグラフに示すように、この演算
結果に応じて正又は、負の値をとるような補正値ΔＫ（
をめる。さらに、ステップ３８０にて、前回学習補正量
１＜６ＩＬ−５に補正値Δに４を加算して今回の学習補
正ｆｌｋ　Ｋ（ｖＬとし、ステップ３９０にてこの学習
補正量に幅をＲＡＭ１０６に格納する。そして、学習を
終り、ステップ４００においてステップ３１０で算出し
た制御ＩＱを出力回路１１２にセットし、出力回路１１
２から制御量りのデユーティ比をもつパルス制御信号を
空気制御弁３０に印加して、アイドル回転数を目標値に
合わせるように吸入空気量の制御が行なわれる。

このように、暖機後の安定したアイドル運転時り一勲い
Ｔ７ノーにバ〜すｈ伽１湘名社べ虚合１．７１八六場合
には、空気制御弁３０を制御してアイドル回転数を目標
回転数とするための制御量［）を演算し、これに応じた
制御ｌ信号を空気制御弁３０へ出力すると共に、オープ
ンループ制御時の制御量を学習補正する学習補正量をめ
るが、車速センサ４５の故障時など不適正な学習が行な
われる場合には学習を中止する。

一方、ステップ３００にて、」ニ記フィードバック制御
条件がエンジン回転数や車速の増加等により成立しない
と判定された場合には、ステップ４１０に移行して、水
温に応じて予め設定された目標制ｒＤ量Ｄτをめ、ステ
ップ４２０で、目標制御量ＤＴ　に、学習によって格納
されている前回学習補正量に４い、と予め設定され１ｃ
オ一プンループ制御時の補正量ＫＯを加えることによっ
てオープンループ制御時の制御１ｆｆｉＤを算出する。

そして、ステップ４００に進み、この制御量りが出力回
路１１２にセットされ、制御ＩＤに応じた制御信号が空
気制御弁３０へ出力されてアイドル時の吸入空気量が制
御される。また、車速センサ４５がステツブ３２０で故
障と判定されたとき、ステップ３３０で水温が設定値に
満たないと判定されたとき、及びステップ３４０，３５
０でアイドル信号入力後又は空調スイッチのオンオフ後
一定時間が経過゛してないと判定されたときには、学習
に不適当な状態とみなして学習を行なわずそのままステ
ップ４００に移行して制御１１Ｄを出力する。

このように本実施例においては、車速センサの故障を診
断し、その故障時には制御量の学習を禁止すると共に、
冷却水温が設定値以下の場合やアイドル信号入力後一定
時間経過するまでの間、あるいは空調スイッチがオン又
はオフされた後一定時間経過するまでの間、といったエ
ンジンの過渡状態での制御量の学習を禁止するよう構成
されている。従ってオープンループ制御時に、車速セン
サの故障時の誤った学習値やエンジンの過渡状態での不
安定な学習値が使用され、オープンループ制御からフィ
ードバック制御に入った際にエンジン回転数が急激に変
化するといった不具治を解消できると共に、例えばこの
学習値によってアイドル回転数の上・下限値を決定する
場合にも誤った学習値が使用されることがないので、ア
イドル回転数を目標回転数に正しくＩＩＪｔｌＩｌする
ことがでさるようになる。

なお、上記実施例では、アイドル時の運転条件を検出す
る手段の１つである車速センサの故障を診断し、その故
障時に学習を禁止する処理を行なったが、クラッチが切
れたときの信号を出力するクラッチスイッチ２７、又は
１−ランスミッションがニュートラルのときに信号を出
力するニュートラルスイッチ２８をアイドル時の運転状
態検出手段としく使用し、これらのスイッチの故障を診
断し、故障時には学習を禁止するようにすることもでき
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の内燃機関の吸入空気量制
御装置によれば、アイドル時のフィードバック制ｉｌ１
条件を判定するために使用される運転状態検出器の故障
を診断し、その故障時には制御量の学習を禁止するよう
に構成したことから、飢った学習値がオープンループ制
御時に使用されることによって、制御量が正常値からず
れ、オープンループ制御からフィードバック制御に入っ
た際、エンジン回転数が急激に変化するといった不具合
を解消できる。また、学習値によってアイドル回転数の
上下限値を決定する場合にも、誤った学習値が使用され
ることはないから、アイドル回転数を目標回転数に正し
く合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

、−第１図は従来の学習制御による問題を表すグラフで
あって、（イ）はセンサ正常時の、（ロ）はセンサ故障
時の、学習値、制御量、エンジン回転数の変化を表すグ
ラフ、第２図は本発明の構成を表すブロック図、第３図
ないし第１０図は本発明の実施例を示し、第３図は制御
系を含むエンジンの概略構成図、第４図は制御信号の電
圧波形図、第５図は同電流波形図、第６図は制御電流と
空気流量の関係を示すグラフ、第７図は入出力系を含む
マイクロコンピュータのブロック図、第８図はマイクロ
コンピュータの実行するメインルーチンの概略フローチ
ャー１・、第９図は同アイドル回転数演算ルーチンのフ
ローチャート、第１０図は補正値と平均積分制ｎ、ｍ−
＜目標制御量＋前回学習補正量）との剖検を示すグラフ
である。 １０・・・エンジン １７・・・スロットル弁 ２０・・・マイクロコンピュータ ２６・・・スロットルスイッチ ２７・・・クラッチスイッチ ２８・・・ニュートラルスイッチ ３０・・・空気制御弁 ４５・・・車速センサ １００・・・ＣＰＵ １０６．１０７・・・ＲＡＭ １０８・・・ＲＯＭ 代理人　弁理士　定立　勉 他１名 （イ） １図 （ロ） 第１０図 ＤｔＡｖ−どＤγ＋Ｋａｉ−ｔノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の運転状態を検出器る複数の運転状態検出器群
   と、 該内燃機関のスロットル弁をバイパスするバイパス通路
   に設けられ、制御信号により弁の開度を調整してスロッ
   トル弁をバイパスして流れる吸入空気量を制御する空気
   制御弁ど、 上記運転状態検出器群にて検出された当該内燃機関の運
   転状態に応じた目標回転数に、当該内燃機関の実回転数
   を一致させるべく、上記空気制御弁の制御量を算出し、
   該制御量に基づき上記空気制御弁へ制御信号を送出する
   演算制御手段と、−を備えた内燃機関の吸入空気量制御
   装置において、 上記運転状態検出器群のうち、当該内燃機関のアイドリ
   ンク状態を検知するための所定の運転状態検出器の故障
   を診断する故障診断手段と、当該内燃機関がアイドリン
   ク状態である場合に上記演算制御手段にて算出される制
   御量を学門し、当該内燃機関がアイドリンク状態でない
   場合に該学習した制御量に基づき上記演算制御手段にて
   算出される制ｗ量を補正する学習制御を実行すると共に
   、上記故障診断手段にて上記所定の運転状態検出器の故
   障が診断された場合には当該学習制御を禁止する学習制
   御手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装
   置。