JPS6045299B2 - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子制御による内燃機関のアイドル回転数制
御装置に関する。

アイドル回転数制御装置について、その従来例（Ｕ、
Ｓ、Ｐ、３９６４４５７）を第１図に示すブロック図で
説明すると、内燃機関９１には空気Ａがアクセルペダル
に連動する主空気供給装置９２及び／又は後述の如く制
御される補助空気供給装置９３から供給され、燃料Ｆが
供給空気量に応じて燃料供給装置９４から供給される。

そして、内燃機関９１の冷却水温度を検出する冷却水温
度検出器９５の信号を冷却水温度／回転数変換器９６で
目標アイドル回転数信号に変換し、内燃機関９１のアイ
ドル回転数を検出する回転数検出器９７の信号と共に比
較装置９８に入力する。比較装置９８は両者の信号を比
較し、その差が無くなるような制御信号を補助空気供給
装置９３へ出力する。この制御信号で補助空気供給装置
９３が作動し、供給空気量を変化させてアイドル回転数
の制御を行つていＪた。 しかるに、従来は、冷却水温
度／回転数変換器９６及び比較器９８により、連続的な
フィードバック制御を行つていたため、目標アイドル回
転数付近で回転変動が生じていた。

そして、この回転；変動を小さくするに制御の応答時間
を全体に亘り遅くすると、目標アイドル回転数との回転
差が大きい場合、早期に目標アイドル回転数に到達でき
なくなるという欠点があつた。このため、第２図に示す
ような連続的な単一段のアイドル回転数制御特性になつ
ていた。本発明はこのような実状に鑑み、従来技術にお
ける冷却水温度／回転数変換器及び比較装置による連続
的なフィードバック制御を改善することを目的とする。

そして、この目的を達成するため、第８図に示すように
、機関のアイドル回転数と目標アイドル回転差との回転
差を演算して設定値と比較する回転数演算手段と、該回
転差の持続を計量して設定値と比較する持続計量手段と
、該回転差が設定値以上で、かつ該持続が設定値以上の
とき目標アイドル回転数に制御するフィードバック手段
と、該回転差及び該持続の少なくとも一方が設定値未満
のときフィードバック制御を解除する解除手段とを設け
、フィードバック制御時に電磁手段により制御弁を開閉
して目標アイドル回転数に制御すると共に、フィードバ
ック解除時に制御弁の開閉を停止し、かつ該制御弁を介
して所定量の空気を供給するようにしたものである。以
下、本発明を電子制御燃料噴射装置付の内燃機関に適用
した実施例で説明する。

第４図に示す内燃機関１において、吸入空気は−エアク
リーナ２よりエアフローメータ３、スロットルチャンバ
４を経てインテークマニホールド５の各ブランチより各
シリンダに供給され、燃料はフユエルインジエクタ６に
より噴射される。

ここで、吸入空気の流れはアクセルに連動するスロツ．
トルチヤンバ４内のスロットル弁７により制御され、ア
イドル時スロットル弁７はほとんど閉じている。アイド
ル時の空気の流れはバイパスボート８を通り、そこに装
着されているアイドルアルジヤストスクリユー９により
調節されると共に、ス！ロツトル弁７の上流と下流とを
連通するバイパス通路１０を通り、そこに介装したアイ
ドル制御弁１１により適宜必要な空気が確保される。ア
イドル制御弁１１は、バイパス通路１０に介装した弁体
１２と、該弁体１２が連結されたダイ・アフラム１３と
、該ダイアフラム１３を付勢するスプリング１４を備え
た負圧作動室１５と、から構成され、負圧作動室１５に
導入される負圧の増減に応じてダイアフラム１３による
弁体１２のリフト量を変えその開度を減増する。

この負圧作動室１５は負圧導入通路１６により定圧弁（
プレッシャレギュレータバルブ）１７を介してスロット
ル弁７下流の吸気通路と連通すると共に、大気導入通路
１８によりパルス電磁弁１９を介してスロットル弁７上
流の吸気通路と連通している。かくして、パルス電磁弁
１９を開閉作動させることにより、前記負圧作動室１５
に導入される負圧の大気による稀釈割合を変化させてア
イドル制御弁１ノ１の開度を制御するわけである。パル
ス電磁弁１９の作動はマイクロコンピュータ２０によつ
て行われる。

マイクロコンピュータ２０は主にマイクロプロセッサ（
中央処理装置）２１と、メモリ（記憶装置）２２と、イ
ンターフェース（入出力信号処理回路）２３とから構成
されている。

マイクロコンピュータ２０のインターフェース２３には
、内燃機関１の回転数が電磁ピックアップ式の回転数セ
ンサ２４で検出されデジタル信号として入力される（実
際にはクランクシャフトの回転からクランク角センサで
得たクランク角パルスとクランク基準角パルスとが入力
される）と共に、内燃機関１の機関温度例えば冷却水温
度がサーミスタ式の水温センサ２５でアナログ信号とし
て検出されＡ／Ｄ変換器２６を介してデジタル信号とし
て入力される。また、インターフェース２３には、スロ
ットル弁７が全閉位置であることを検出するスロットル
弁スイッチ２７と、トランスミッションがニュートラル
位置であることを検出するニュートラルスイッチ２８と
、車速が所定値例えば１０ｋｍ／ｈ以下であることを検
出する車速スイッチ２９と、からそれぞれ０Ｎ，０ＦＦ
信号が入力される。（尚、図面ではスロットル弁スイッ
チ２７は可変抵抗器によるアナログ式のセンサで、その
信号がＡ／Ｄ変換器３０を介して入力されるように示し
てあるが、全閉位置を検出するオン・オフ式のスイッチ
でよい。）マイクロコンピュータ２０のメモリ（ヤスク
ＲＯＭ）２２には第３図に示したような冷却水温度に対
応した最適なアイドル回転数があらかじめ記憶されてお
り、マイクロプロセッサ２１でインターフェース２３に
入力された冷却水温度信号に対応したアイドル回転数の
制御値（データ）を検索し、それをインターフェース２
３に入力された実回転数信号と比較演算し、内燃機関１
のアイドル回転数が制御値になるようなデジタル信号を
インターフェース２３より出力し、パルス電磁弁１９を
開閉作動させる。

尚、第３図について説明すれは、Ｃの部分は暖機時間を
短くして有害排気成．分の排出を少なくするために冷却
水温度０℃付近では冷却水温度に対するアイドル回転数
の変化を小さくするためであり、Ｄの部分は排気対策で
機関の発熱量が増えてオーバーヒートする危険があるの
で冷却水温度約９５℃以上でアイドル回転数を−高めて
冷却性能を向上させるためである。また、第３″図に示
すように、直線的な関係のみであれば、冷却水温度信号
から計算で求めるようにしてもよい。これらは例えば第
５図に示すフローチャートの手順で行われる。

まず、前述した各センサ及びスイッチ等によつて機関の
運転状態（回転数Ｎ１冷却水温度Ｔｗ等）を１回転毎に
読込み、メモリにストアする。

そして、冷却水温度Ｔｗからメモリにあらかじめ記憶さ
れている冷却水温度Ｔｗに対応した電磁弁の基準パルス
巾Ｐ（Ｔｗ）（全開に対する％）を検索（いわゆるテー
ブルルックアップ方式）して求める。尚、Ｐ（Ｔｗ）は
ク−ラー非作動時の基準パルス巾であり、実験的な方法
によつて求めたものであつて、制御の出発点となるべき
パルス巾である。次に、スタータモータＳＷが０Ｎであ
るか否かを判定し、０Ｎであるとき、即ち、クランキン
グ中は、基準パルス巾Ｐ（Ｔｗ）を出力する。

スタータモータＳＷが０ＦＦであるときは、次に回転数
Ｎが１００ｒｐｍ未満であるか否かを判定する。１００
ｒ′Ｐｍ未満であれば完爆していないもの、つまりクラ
ンキング中と判断し、基準パルス巾Ｐ（Ｔｗ）を出力す
る。

回転数Ｎが１００ｒ″Ｐｍ以上であれば、次にスロット
ル弁ＳＷが０Ｎであるか否かを判定する。

スロットル弁ＳＷが０ＦＦであるとき、即ちスロットル
弁が開のときは、基準パルス巾Ｐ（Ｔｗ）に、アイドル
中のフィードバックの補正分ΔＰ（後述する。）を加え
たパルス巾を出力する。スロットル弁ＳＷが０Ｎである
とき、即ちスロットル弁が全開、従つて、アイドル中か
減速中のときは、次に、車？Ｗ（車速１０ｋｍ／ｈ以下
でＯＮ）が０Ｎであるか否かを判定する。車遵βＷがＯ
Ｎであるとき、即ち車速１０ｋｍ／ｈ以下のときは、ア
イドル中であると判断する。

車速ＳＷが０ＦＦであるとき、即ち車速１０ｋｍ／ｈ以
上のときは、次に、ニュートラルＳＷ（ニュートラルの
とき０Ｎ）が０Ｎであるか否かを判定する。ニュートラ
ルＳＷが０Ｎであるときは、アイドル中であると判断す
る。ニュートラルＳＷが０ＦＦであるときは、減速中で
あると判断し、基準パルス巾Ｐ（Ｔｗ）にアイドル中の
フィードバックの補正分ΔＰ（後述する。

）を加えたパルス巾を出力する。アイドル中であると判
断した時は、ク−ラーＳＷが０Ｎであるか否かを判定す
る。

これは、ク−ラーが０Ｎか０ＦＦかによつて、アイドル
回転数を変化させるためのものである。ク−ラーＳＷが
０ＦＦであるときは、電磁弁のク−ラー補正パルス巾Ｐ
（Ｃ）＝０とし、冷却水温度Ｔｗから、メモリにあらか
じめ記憶されたク−ラーＯＦＦ時におけるＴｗに対応し
た目標アイドル回転数ＮＭ（例えば第３″図の実線）を
検索して求める。

ク−ラーＳＷが０Ｎであるときは、電磁弁のク−ラー補
正パルス巾Ｐ（Ｃ）＝Ｃ１（定数で、例えば８％）とし
、冷却水温度Ｔｗから、メモリにあらかじめ記憶された
ク−ラーＯＮ時におけるＴｗに対応した目標アイドル回
転数ＮＭ（例えば、第３″図の一点鎖線）を検索して求
める。

すなわち、ク−ラーが０Ｎのときは、基準パルｌス巾Ｐ
（Ｔｗ）にク−ラー補正パルス巾Ｐ（Ｃ）＝Ｃ１を加え
たパルス巾を、制御の出発点とし、ク−ラーＯＦＦ時の
目標アイドル回転数より高いク−ラーＯＮ時の目標アイ
ドル回転数になるように制御して、エンストやク−ラー
の冷却性能の低７下等の不具合を防止するようにしたも
のである。ク−ラー作動時又は非作動時の目標アイドル
回転数ＮＭが求まると、次にＮＭと回転数Ｎとを比較演
算する。この場合、１Ｎ−ＮＭｌ≦Ｃ２（Ｃ２は、例え
ば２５ｒｐｍ）の時には、フィードバックしつないよう
に、いわゆる不感帯を設けて制御系の安定を図つている
。また、この不感帯では１回転だけ１Ｎ−ＮＭｌ＞Ｃ２
となつても、すぐにフィードバックは実質せず、アイド
ル制御弁１１はそのままの開度を保持してアイドル空気
を供給する。機関が通算してＣ３回転（Ｃ３は、例えば
５）、１Ｎ一ＮＭＩ＞Ｃ２のときに、フィードバックす
るようにして、ハンチング等の不具合が生じることを防
止している。但し、例えばＮ−ＮＭ＞Ｃ２のカウント中
にＮＭ−Ｎ＞Ｃ２となれば、それまでのカウントをリセ
ットしてＮＭ−Ｎ＞Ｃ２のカウントを始めるようにして
ある。ＰＮｌ，ＰＮ２はそのためのカウンターの役割を
果すものである。すなわち、前述の具体例の場合に基づ
いて説明すると、回転数Ｎが目標回転数ＮＭより２５ｒ
′Ｐｍ以上大きくなることが、５回通算して起ると、つ
まり所定時間持続すると、供給空気量を減らして回転数
を下げるべくアイドル中のフィードバック補正分ΔＰ（
但し、初期値＝０）を１％だけ減らし、このΔＰに基準
パルス巾Ｐ（Ｔｗ）及びク−ラー補正パルス巾Ｐ（Ｃ）
を加えたＰ＝Ｐ（Ｔｗ）＋Ｐ（Ｃ）＋ΔＰを出力する。

逆に回転数Ｎが目標回転数ＮＭより２５ｒ′Ｐｍ以上小
さくなることが、５回通算して起ると、つまり所定時間
持続すると、供給空気量を増やして回転数を上げるべく
、アイドル中のフィードバック補正分ΔＰを１％だけ増
やし、このΔＰに基準パルス巾Ｐ（Ｔｗ）及びク−ラー
補正パルス巾Ｐ（Ｃ）を加えたＰ＝（Ｔｗ）＋Ｐ（Ｃ）
＋ΔＰを出力する。

この二つの場合を除き、ΔＰは変化しない。

尚、フローチャートの最終部における各判断は、出力Ｐ
がＯ〜１００％となるようにするためのものである。か
くして、機関アイドル状態ではアイドル回転。

数が機関温度に対応した目標アイドル回転数より所定値
以上、所定回数通算して低いと、マイクロコンピュータ
２０よりパルス巾を大きくした信号がパルス電磁弁１９
に出力され、パルス電磁弁１９が開くのを時間的に増加
させる。これにより、負圧作動室１５内に導入される負
圧の大気による稀釈割合を増加させ、弁体１２のリフト
量を少な目にしてアイドル制御弁１１の開度を大きくす
る。こうして、スロットル弁７の下流にバイパス通路１
０を通じて空気を供給し、アイドル回転数くを目標アイ
ドル回転数に近づけるようにする。又、アイドル回転数
が目標アイドル回転数を所定値以上、所定回数通算して
越えると、マイクロコンピュータ２０よりパルス巾を小
さくした信号がパルス電磁弁１９に出力され、パルス電
磁弁１９が開くのを時間的に減少させる。これにより、
負圧作動室１５内の負圧の大気による稀釈割合を減少さ
せ、弁体１２のリフト量を大きくしてアイドル制御弁１
１の開度を小さくする。こうして、バイパス通路１０に
よる供給空気量を減少させ、アイドル回転数を目標アイ
ドル回転数まで低下させるように制御する。ここで、バ
イパス通路１０を流れる空気量が変）化しても、エアフ
ローメーター４で全体の吸入空気量を測定しているから
、これに応じて吸入空気量に比例した燃料がフユエルイ
ンジエクタ６より供給される。

アイドル制御弁１１の弁体１２は、第６図に示・すよう
に円錐状に形成され、図中ｄ１の径は低温始動時に必要
な空気量を与え、４の径は暖機終了時のアイドル回転時
に必要な空気量を与え、ｄ１とＤ２との間のテーパ部分
はパルス電磁弁１９に与えられるパルス巾の変化に対す
る回転数の変化率が一“定になるように選ばれている。

これにより、パルス巾の変化に対する回転数の急激な変
化を防止して回転数の制御がより確実に行われるように
している。又、アイドル制御弁１１の負圧導入通路１６
に定圧弁１７を介装したことにより、機関の運転状態に
関係なく常に安定した一定圧の負圧源が得られ、この負
圧源から導き出された負圧をパルス電磁弁１９により適
宜大気て稀釈して負圧信号を得るものであるために、任
意の安定した負圧信号を容易に得ることができ、アイド
ル制御弁１１を高精度に安定して作動させることができ
る。

尚、本実施例においては、アイドル制御弁１１を有した
バイパス通路１０とアイドルアジヤストスクリユー９を
有するバイパス通路とを並列に設けて補助空気通路を２
系統としたが、バイパス通路１０のみの１系統としても
よい。

又、第７図に示すように、さらに、エアレギュレータ５
０を有するバイパス通路５１を並列に設けてもよい。

この場合、必要な補助空気の大部分をエアレギュレータ
５０によつて確保し、残りの空気量をアイドル制御弁１
１によつて制御すればよいから、該制御弁１１を小さく
してそのヒステリシスを少なくでき、精度の良い制御が
できる。このエアレギュレータ５０の代りに、テーブル
ルツクアツプ方式により制御されるステップモータを用
いてもよい。又、本実施例においては、パルス電磁弁を
用いているが、ソレノイド電流と負圧との比例する比例
電磁弁を代りに用いることもできる。

以上説明したように本発明によれば、機関のアイドル回
転数と目標アイドル回転数とを回転差を演算して設定値
と比較する回転差演算手段と、該回転差の持続を計量し
て設定値と比較する持続計量手段と、該回転差が設定値
以上で、かつ該持続が設定値以上のとき目標アイドル回
転数に制御するフィードバック手段とを設けたので、目
標アイドル回転数との差の大きいアイドル回転数を確実
に判別し、速やかに目標値に制御できる。

また、該回転差及び該持続の少なくとも一方が設定値未
満のときフィードバック制御を解除する解除手段を設け
たので、フィードバックにより生じる目標アイドル回転
数付近での回転変動を改善でき、回転バラツキや信号の
読み取り誤差を防止して、回転信号に基づく燃料の供給
が安定にできる。そして、このフィードバック解除時に
変動のない所定量のアイドル空気を制御弁を介して供給
するので、機関を著しく円滑にかつ静粛に運転できる。
尚、持続計量手段は前記の実施例では回転又は時間であ
るが、それらを平均化した値を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアイドル回転数制御装置を示すブロック
図、第２図は従来のアイドル回転数制御特性を示す線図
、第３図及ひ第３″図は理想とするアイドル回転数制御
特性を示す線図、第４図は本発明に係るアイドル回転数
制御装置の一実施例を示す概要図、第５図は同上実施例
のフローチャートを示す図、第６図は同上実施例におけ
るアイドル制御弁弁体の拡大図、第７図は変形態様を示
す概略図、第８図は本発明の構成を示すブロック図であ
る。 １・・・・・・内燃機関、７・・・・・・スロットル弁
、１０・・・・・バイパス通路、１１・・・・・・アイ
ドル制御弁、１６・・・・負圧導入通路、１７・・・・
・・定圧弁、８・・・・・・大気導入通路、１９・・・
・・・パルス電磁弁、２０・・・・・・マイクロコンピ
ュータ、２４・・・・・・回転数センサ、２５・・・・
水温センサ、２７・・・・・・スロットル弁スイッチ、
２８・・・・ニュートラルスイッチ、２９・・・・・・
車速スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関吸気通路のスロットル弁の上流と下流とを連通
   するバイパス通路と、該バイパス通路を通過する空気量
   を制御する制御弁と、該制御弁の開閉作動を制御する電
   磁手段と、機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   機関のアイドル状態を検出し該アイドル時に上記回転数
   検出手段からの信号に基づて上記電磁手段を作動させ上
   記制御弁を介して機関のアイドル回転数を目標アイドル
   回転数にフィードバック制御する制御手段とを備えた内
   燃機関のアイドル回転数制御装置において、機関のアイ
   ドル回転数と目標アイドル回転数との回転差を演算して
   設定値と比較する回転差演算手段と、該回転差の持続を
   計量して設定値と比較する持続計量手段と、該回転差が
   設定値以上で、かつ該持続が設定値以上のとき目標アイ
   ドル回転数に制御するフィードバック手段と、該回転差
   及び該持続の少なくとも一方が設定値未満のときフィー
   ドバック制御を解除する解除手段とを設け、フィードバ
   ック制御時に上記制御弁を開閉して目標アイドル回転数
   に制御すると共に、フィードバック解除時に上記制御弁
   の開閉を停止し、かつ上記制御弁を介して所定量の空気
   を供給するようにしたことを特徴とする内燃機関のアイ
   ドル回転数制御装置。