JPS6038544B2

JPS6038544B2 - エンジンの回転速度制御方法

Info

Publication number: JPS6038544B2
Application number: JP54134411A
Authority: JP
Inventors: 久光山添; 真澄衣川; 正明栗井
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1979-10-17
Publication date: 1985-09-02
Also published as: JPS5656947A; US4365601A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、自動車を駆動するエンジンのアイドル回転
速度を制御する方法に関する。

従来、自動車用エンジンのアイドル回転速度について、
メインテナンスフリーとしてアイドル回転速度を設計し
たとおりの目標値に制御するために、アナログコンピュ
ータ又はディジタルコンビュー外こより実際のエンジン
のアイドル回転速度と目標値の差を求め、この偏差に応
じた制御量を演算してこの制御量に応じてエンジンの吸
入空気量又は混合気供給量を制御する閉ループ制御方法
が提案されている。

ところが、上記制御方法においては、制御量の制限につ
いて何ら考慮されておらず、エンジンのスロット弁が閉
じた場合に閉ループ制御を行うため、フットブレーキに
より減速走行させているときは目標回転速度より実際の
エンジン回転速度が低いためコンピュータはエンジンの
吸入空気量又は混合気量の制御量をどんどん大きくする
ように演算し、エンジン回転速度を高くするよう制御す
る。

したがって、このとき回転速度を高くするよう制御する
。したがって、このとき、運転者がフットブレーキを離
したり、クラッチを切ったりすると、エンジンの回転速
度が異常に高くなることがある。又逆にレーシングを行
なったりアクセルを離して降板走行を行うと、目標回転
速度より実際のエンジン回転速度が高いため、コンピュ
ータは制御量をどんどん小さくするよう演算し、エンジ
ン回転速度を低くするよう制御する。

このような状態真でクラッチを切るとエンジンストール
を生ずる。このように自動車をアイドル回転速度付近で
走行させているとき、コンピュータは運転者の意志に反
した制御を行うため運転者に不快感を与えるという問題
がある。制御量の上限値と下限値を設定し、この上限値
と下限値の範囲内に制御量を制限すれば上記の問題を解
決できる。

しかし、このような制御を行う場合においても、エンジ
ンの経時変化によって、スロットル弁やあるいはスロッ
トル弁のバイパス通路がダストにより詰まって来た場合
、開ループ制御中に制御量が大きくなるので、制御量と
上限値および下限値の関係が適切でなくなり、負荷変動
時、過渡運転時等にエンジンストールを生ずるなどの不
具合を生ずる。この発明は、上記の点に鑑みなされたも
ので、スロットル弁部やバイパス通路がダスト等により
詰まった場合にも常に制御量と上限値及び下限値の関係
を適切なものとし、負荷変動時、過渡運転時等にエンジ
ンストールを生ずるなどの不具合が起きることのないエ
ンジンの回転速度制御法を提供することを目的ととする
。

特にこの発明は、制御量を上限値として下限値の間の制
限範囲内に制限し、かつある特定の運転条件において目
標回転速度近くに制御されている時の制御量に関係した
補正量を記憶し、この記憶された補正量に応じて上限値
及び下限値を補正するようにしたことを特徴としており
、この制御方法により上記の点に対処するものである。

以下この発明になる制御方法を行う装置について図に示
す実施例により説明する。第１図において、エンジン１
０１ま、自動車を駆動する公知の４サイクル火花点火式
エンジンで、ェアクリーナ１１、ェャフロメ−夕１２、
吸気管１３、吸気分岐管１４を経て王の空気を吸入し、
燃料、例えばガソリンは吸気分岐管１４に設けられた複
数の電磁式燃料噴射弁１５から噴射供給される。

エンジン１０の主吸入空気量は、図示しなしアクセルペ
ダルにより任意に操作されるスロットル弁１６‘こよっ
て調整されれ、一方燃料噴射量は、マイクロコンピュー
タ２０１こよって調整される。

マイクロコンピュータ２０は、回転速度センサをなす電
磁ピックアップ２１で検出される回転速度と、ェアフロ
メータ１２によって測定される吸入空気量とを基本パラ
メータとして燃料噴射量を決定する公知のもので、他に
エンジン冷却水温を検出する暖機センサ２２等からの信
号を入力しており、これによって燃料噴射量の増減を行
う。空気導管１８，１９は、スロットル弁１６をバイパ
スするように設けられ、両導管１８，１９の間には空気
制御弁３０が設けられている。また、導管１８の一端は
、スロツトル弁１６とヱアフローメータ１２の間に設け
られた空気導入０に接続され、導管１９の一端は、スロ
ツトル弁１６の下流部に設けられた空気導出口に接続さ
れている。空気制御弁３０は、ダイヤフラム式制御弁で
あって、ハウジング３１，３２間に外周が挟設されたダ
イヤフラム３３の揺動を、シャフト３４に固定された弁
体３５に伝達し弁座３６を開閉する形式のものである。
ダイヤフラム３３は、ダイヤフラム室３７、大気圧室３
８間の圧力差によって変位し、また圧縮コイルばね３９
により付勢され、弁体３５の関弁力が付与されている。
弁体３５は、基本的にはニードル弁であって、弁座３６
と形成する流通面積をダイヤフラム３３の変位、すなわ
ち室３７の圧力に応じて連続的に変化させ、入口パイプ
４１から出口パイプ４２へ流れる空気量を調整する。

また、弁体３５は、通常のニードル弁とは逆に配設され
ており、比較的弱い圧縮コイルスプリング４３により閉
弁力が付与されている。なお、弁体３５は、通常のニー
ドル弁とは逆に配設されており、室３７の圧力が高くな
る（大気圧に近づく）と開弁し、室３７の圧力が低くな
る（真空に近づく）と閉弁する。

また、第１図に示す全開位置で弁体３５のリフト量（変
位量）が０であるとすると、図中上方へのりフト量Ｌに
対して空気量Ｑが指数関数的に変化するよう構成されて
いる。ハウジング３２には、保持プレート４４が固定さ
れており、この保持プレ−ト４４及び底部の支持孔４５
にシャフト３４が案内されている。

また、保持プレート４４には小孔４６が形成されており
、この小孔４６を介して大気圧室３８内に大気を導入さ
せている。ダイヤフラム室３７は、大気圧を導くため管
４７を介してスロットル弁１６より上流のボート４８に
接続されており、負圧を導くため管４９及び絞り５０を
介してスロットル弁１６下流の吸気分岐管１４に接続さ
れている。

管４７の途中には、この管４７を開閉し、ダイヤフラム
室３７の圧力を制御するオン、オフ型電磁弁５１が設け
らている。電磁弁５１は、マイクロコンピュータ２川こ
接続されており、これによって電磁コイル５２の励磁が
制御される。

マイクロコンピュータ２０は、電磁ピックアップ２１、
勝機センサ２２、自動車のクーラー等空調機の空調スイ
ッチ２３に接続されており、エンジン回転速度信号、冷
却水温信号、空調機のオン、オフ信号のオン、オフ信号
が入力され、この他にもエンジン１０のスタータ信号Ｓ
ＴＡ、自動変速機のニュートラルセーフティ信号ＮＳＳ
が入力される。

ここで、電磁ピックアップ２１は、エンジン１０のクラ
ンク麹と同期して回転するりングギャ２１ａと対向して
設けられており、エンジン回転速度に比例した周波数の
パルス信号を出力する。

また暖機センサ２２は、サーミスタ等の感温素子からな
りエンジン温を代表する例えば冷却水温を検出する。ま
た、空調スイッチ２３をオンすると電磁クラッチ２７が
接続状態となり、エンジン１０の負荷として空調機用コ
ンブレッサ２８が連結される。

次に第２図によりコンピュータ２０について説明する。
マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１００は、所定のプログ
ラムにしたがって燃料噴射量及びアイドル回転の制御量
を演算するもので、８，１２あるいは１６ビットの公知
のものである。入力カウンター０１は、ＣＰＵＩＯＯに
回転速度Ｎを表すデータをＣＰＵ１００に送るためのも
ので、電磁ピックアップ２１からのパルス信号に基いて
クロックパルスをカウントしてデータを得る。また、こ
のカウンタ１０１はエンジン回転に同期して割り込み制
御部１０２に割り込み指令信号を送る。そして、割り込
み制御部１０２はこの信号を受けると、バス１５０を通
してＣＰＵＩＯ川こ割り込み信号を出力する。入力ボー
ト１０３は、各センサからの信号をバス１５０を介して
ＣＰＵＩ００に伝達するためのもので、Ａ／Ｄコンバー
タ、マルチプレクサなどからなり、ヱアフロメータ１２
からの吸入空気量信号ＡＦＭ、暖機センサ２２からの冷
却水温信号ＴＨＷ、空調スイッチ２３からのエアコン信
号Ａ／Ｃ、図示しない自動変速機のニュートラルセーフ
ティスイッチからのニュートラル信号ＮＳＳ、エンジン
始動スイッチからのスタータ信号ＳＴＡなどが入力され
ている。

電源回路１０４，１０５は、車戦バッテリ６０の出力電
圧を定電圧化する回路で、電源回路１０４はエンジンキ
ースイツチ６１を介してバッテリ６０１こ接続され、他
方の電源回路１０５は直接／ゞッテリ６川こ接続されて
いる。

そして、電源回路１０５はランダムアクセスメモリ１０
６に常時電圧を加え、電源回路１０４はメモリー０６以
外のユニットにキースィッチ６１がオンされると電圧を
加える。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０６，１
０７は、ＣＰＵＩＯＯがプログラムを実行する際に一時
使用する読み書き可能なメモリで、このうちのＲＡＭＩ
０６はキースツチ６１をオフにして０機関の運転を停止
しても電圧が印加されているため記憶内容が消失しない
構成となっていて電源バックアップ型の不揮発性メモリ
を構成している。

リードオンリイメモリ（ＲＯＭ）１０８は、プログラム
や各種の定数等を記憶しておくメモリ夕で、ＣＰＵＩＯ
ＯはＲＯＭＩ０８からバス１５０を介してデータを読み
出す。タイマー１０９は、クロックパルスを発生して経
過時間を測定する回路で、ＣＰＵＩＯＯ‘こクロック信
号を出力したり、割り込み制御部１０２に０時間割込み
信号を出力する。

出力回路１１０は、ラツチ、ダウンカウンタ、パワート
ランジスタなどよりなり、ＣＰＵＩＯＯで演算された燃
料噴射量を表すデータに塞いて燃料噴射量に見合う時間
幅のパルス信号を作り、こ５のパルス信号を燃料噴射弁
１５に印加する。

出力回路１１２は、回路１１０と同様にラツチ、ダウン
カウンタ、パワートランジスタなどよりなり、ＣＰＵで
演算されたアイドル回転の制御量を表すデータに基いて
制御量に見合うデューテイ比のパルス信号を作り、この
パルス信号を電磁弁５１のコイル５２に印加する。次に
上記構成において作動を説明する。

ＣＰＵＩＯＯ‘ま、ＲＯＭＩ０８に格納されたプログラ
ムのうち、メインルーチン、燃料噴射量演算ルーチンな
どを実行しているが、タイマー１０９から出力される所
定周期の例えば５仇ｈｓｅｓ毎の信号により割り込み制
御部１０２から割り込み信号が発生すると、ＣＰＵＩＯ
川ま第３図示すアイドル回転の制御量演算用割り込みル
ーチンの実行を開始する。第３図において、割り込みル
ーチンはステップ２００でスタートし、次のステップ２
０１で制御に必要な入力信号を読み込む。

即ち、冷却水温信号ＴＨＷ、エアコン信号Ａ／Ｃ、トル
コン信号ＮＳＳ、スタータ信号ＳＴＡ、第４図ａで示す
温度関数マップＦ（ｔ）、前回ほ出力制御量Ｄｉ−１、
不揮発性メモ川こ記憶されている補正量△ＤＨ、その時
のエンジン回転速度Ｎなどを読み込む。ただし、スター
タ信号ＳＴＡよりスター夕がオンと判断された時は前回
の制御量Ｄｊ−１が適正でないので、温度関数マップＦ
（ｔ）よりこれを演算して使用する。ステップ２０２で
は温度関数マップＦ（ｔ）を用いて、水温の関数として
基準となる制御量の下限値Ｄｍｊｎｏを求める。ステッ
プ２０３では各種運転モードーこより目標回転速度（Ｎ
Ｆ）を演算する。

例えば、エンジン冷却水温データ、トルコン信号がニュ
ートラル（Ｎ）かドライブ（Ｄ）レンジか、エアコン信
号がオンかオフかなどによって、例えば第４図ｂに示す
ように、各運転条件に応じた目標回転速度を演算する。
次にステップ２０４に進むが、ここではステップ２０２
で読み込んだ不揮発性メモリに記憶されているアイドル
基準補正量△ＤＨが正常な範囲内にあるかどうかを判別
する。

すなわち、本実施例のようにキースィツチ６１を通さず
にバツテリ６０が直接接続されているような不揮発性メ
モモリ１０６に記憶されている△ＤＨの値が、バツテリ
端子をはずされたり、その他の事情で異常な値になって
いないかどうかを判別する。そして、ステップ２０４で
△ＤＨが異常な値と判断すると、ステップ２０５に進み
、ここでＲＯＭＩ０８に記憶されている妥当な固定補正
量△ＤＨｏを△ＤＨに代入して初期設定をし、ステップ
２１０１こ進む。

ステップ２０４でアイドル基準補正量△ＤＨが正常な範
囲にあればステップ２０６進む。ステップ２０６では運
転条件がアイドルの安定した状態であるかどうかを判断
し、例えばエアコン信号、トルコン信号が前回と変化し
ていないこと、冷却水溢が設定温度以上でエンジンの暖
機が充分であこと、前回と今回のエンジン回転速度の偏
差が設定値より４・さし、こと等を確認する。

そして上記の条件がすべて成立した時、エンジンが安定
なアイドル状態にあると判断し、ステップ２０７に進む
。上記の条件が成立しない時はステップ２１川こ進む。
ステップ２０７ではステップ２０６の安定条件がどのよ
うな運転条件（トルコン信号がＮレンジかＤレンジか、
エアコン信号がオンかオフか）で成立したかによって、
前回の制御量Ｄｉ−１を用いてトルコン信号がＮレンジ
でエアコン信号がオフの状態に対応する制御量Ｄｉ−１
を演算する。

ステップ２０８ではステップ２０７で求めた制御量〇ｉ
−１をアイドル基準制御量Ｄ，。とし、ステップ２０２
で求めた基準の制御下限値■ｍｉｎｏこの差が一定値△
比となるよう補正量△ＤＨを補正し、ＲＡＭＩ０６に記
憶する。すなわち、△ＤＨ＝Ｄ，。−Ｄｍｊ血−△日，
の演算を行う。ステップ２１０では、ＲＡＭＩ０６に記
憶されている補正量△ＤＨを読み出し、この値を用いて
基準運転条件（トルコン信号がＮレンジ、エアコン信号
がオフ）の時の制御量（デュティ比）の上限値Ｄｍａｘ
、下限値Ｄｍｉｎを演算する。

すなわちＤｍｉｎ＝Ｄｍｉ血＋△ＤＨ、Ｄｍａｌ＝Ｄｍ
ｊｎ十△日２の演算を行う。（なお、△Ｑは一定値）次
にステップ２１１に進み、ここでは運転条件トルコン信
号がＮレンジか、エアコン信号がオンかオフか）に応じ
て制御量の上限値Ｐｍａｘ、下限値Ｄｍｉｎを補正する
。

ステップ２１２ではステップ２０１で読み込んだェンジ
ジン回転速度Ｎとステップ２０３で求めた目標回転速度
ＮＦとの偏差△Ｎ（△Ｎ＝Ｎ−ＮＦ）を演算する。

次にステップ２１３に進み、第４図ｄで示すような偏差
△Ｎの絶対値に対する制御補正量△Ｄマップと△Ｎの正
・負とにより、ステップ２０１で読み込んだ前回の制御
量Ｄｉ−１を補正し、制御量Ｄとする。

すなわち△Ｎ＞０の時はＤ；Ｄｉ−１一△Ｄ、△Ｎ＜０
の時はＤ＝Ｄｉ−１十△Ｎとする。次にステップ２１４
に進み運転条件が変化した時（トルコン信号又はエアコ
ン信号が前回と今回で異なる時）、運転条件の変化によ
るエンジン回転速度のオーバーシュート又はアンダーシ
ュートを少なくする目的で、ステップ２１３で求めた制
御量Ｄを上記運転条件の変化に応じて、見込み補正する
。

ステップ２１５ではステップ２１４で求めた制御量Ｄが
ステップ２１１で求めた制御量の上・下限値Ｄｍａｘと
Ｄｍｉｎの範囲内にあるかどうかを判断し、範囲内にあ
ればステップ２１７に進む。

ステップ２１１で制御量Ｄが上限値■ｍａｘより大き
ければＤｍａｘに、下限値Ｄｍｉｎより小さければＤｍ
ｊｎ‘こ制御量Ｄを設定する。ステップ２１７で制御量
ＤをＤｉ−１としてＲＡＭＩ０６に記憶させ、ステップ
２１８で制御量Ｄを出力回路１１２に出力し、ステッ
プ２１９でメインルーチンに戻り、以下５瓜ｈ鉾ｃ毎に
同様の演算を繰り返す。

このようにして、ＣＰＵ１００で演算されたデュティ比
を示す制御量Ｄは、出力回路１１２に出力され、そこで
そのデュティ比を持つパルス信号に変換され、電磁弁５
１に出力される。

しかして、エンジンのアイドル回転速度が目標回転速度
になるよに、スロットル弁１６をバイパスする補助空気
量を制御する。

ここで、スロットル弁部、バイパス通路をなす空気導管
１８，１９にダストなどが詰まると空気制御弁３０の関
度を新品（ダストなどによる詰まりのない状態）のとき
に比較して大きくなるよう制御しないと補助空気により
エンジン回転速度を目標値に制御できないため、コンピ
ュータ２０は制御量Ｄを大さめに演算するようになり、
上・下限値Ｄｍａｘ，Ｄｍｉｎが固定のままであるとこ
れらの関係が適切でなくなるが、この発明では制御量に
関連した補正量△ＤＨを記憶したおき、この△ＤＨに基
いて上、下限値を演算しているため、制御量（デューテ
ィ比）と上、下限値の関係は常に適切なものとなり、負
荷変動時、過渡運転時におけるエンジンストールなどを
防止できる。

なお、上記実施例では不揮発性メモリとして電源バック
アップ型のＲＡＭを用いたが、この代わりにＭＮＯＳ型
トランジスタを用いた不揮発性メモリを使用してもよい
。

また、上記実施例ではステップ２０９でアイドル基本制
御量Ｄ，ｏを不揮発性メモ川こ記憶させた例をしたが、
エンジンのキースィツチ６１をオンしてからアイドル安
定条件が最初に成立するまでに必要な制御量の上、下限
値を例えば第４図ａのＯＦ（ｔ）マップにより演算で求
めることにすれば、揮発性メモリを使用することもでき
る。

以上述べたように、この発明によれば経時変化などによ
りスロツトル弁が詰まっても、アイドルで目標回転速度
にフィード・バック制御されて安定条件が成立している
時の制御量に関連した補正量によって制御量の上、下限
値を決定しているから、制御量と上、下限値の関係が常
に適正に維持され、したがって運転者の意志に反してエ
ンジン回転速度が異常に上昇したりすることがなく、自
動車の運転者に不快感を与えることがなく、かつ負荷変
動時などにエンジンストールなどの不具合が生じること
がないという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示全体構成図、第２図は
第１図に示すコンブピュ−夕のブロック図、第３図は作
動説明に供するフローチャート、第４図は作動説明に供
するグラフである。１０…エンジン、２０…コンピュータ、３０…空気制御
弁、５１・・・電磁弁。第４図第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジンのアイドル回転速度の目標値を演算し、エ
ンジンの実際のアイドル回転速度を求め、この実際のア
イドル回転速度と目標値との偏差を演算し、この偏差に
応じた制御量は演算し、この制御量に基いてエンジンの
吸入空気量又は混合気供給量を制御するエンジンの回転
速度制御方法において、前記制御量を上限値と下限値の
間の制御範囲内に制限し、かつエンジンのある特定の条
件のときの制御量に関連した補正量を記憶し、この補正
量に応じて前記制御量の上限値及び下限値を演算するよ
うにしたことを特徴とするエンジンの回転速度制御方法
。