JPS6115260B2

JPS6115260B2 -

Info

Publication number: JPS6115260B2
Application number: JP13168078A
Authority: JP
Inventors: Hideo Myagi; Jiro Nakano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1986-04-23
Also published as: JPS5560636A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関のアイドリング運転時もしく
は減速運転時の回転速度即ちアイドリング回転速
度を制御するための方法に関する。

内燃機関の吸気系に設けられたスロツトル弁の
上流と下流とを連結するバイパス吸気通路に流路
断面積制御弁を設け、この制御弁の作動により、
バイパス吸気通路内を通る空気流量を制御し、斯
くして、スロツトル弁がアイドリング位置にある
とき、即ち、機関がアイドリング運転状態もしく
は減速運転状態にあるときの機関の吸入空気流量
を制御し、その結果、アイドリング回転速度を制
御する方法は知られている。この種の方法におい
ては、機関のアイドリング時の目標回転速度をあ
らかじめ設定しておき、機関の実際の回転速度を
検出しながらこれをフイードバツクしてバイパス
吸気通路の流路断面積を制御することにより回転
速度制御が行われる。

この流路断面積のフイードバツク制御は、機関
のアイドリング運転時及び減速運転時のみならず
通常の運転時にも行われる。しかしながら、機関
が通常の運転状態にある場合は、多くの場合、機
関の回転速度がアイドリング運転の目標回転速度
よりも高いため、バイパス吸気通路の流路断面積
は最小の値に維持されていることが多く、このよ
うな場合にスロツトル弁が全閉になると、その全
閉になつた直後、機関の吸入空気流量が激減す
る。従つてこの場合、運転者に対して不快なシヨ
ツクが発生し、また、最悪の場合、機関が不本意
な運転停止（エンスト）を引き起す恐れがある。
特にこの傾向は、高回転速度で運転している際に
スロツトル弁を全閉した場合に著しく生じる。

従つて本発明は従来技術の上述の問題を解消す
るもので、本発明の目的は、スロツトル弁が開状
態から全閉状態に変化した際に不快なシヨツク及
びエンストが発生することを防止できる回転速度
フイードバツク制御方法を提供することにある。

上述の目的を達成する本発明の特徴は、内燃機
関の回転速度を検出し、該検出した回転速度値が
目標回転速度値に等しくなるように該機関のスロ
ツトル弁の上流の吸気通路と下流の吸気通路とを
連結するバイパス吸気通路の流路断面積をフイー
ドバツク制御するアイドリング回転速度制御方法
において、前記スロツトル弁が全閉状態に変化し
た際には常に前記バイパス吸気通路の流路断面積
をそのときの機関回転速度に応じて規定される設
定値に等しくせしめ、次いで機関回転数が前記目
標回転数に等しくなるよう流路断面積を漸減する
ことにある。

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図には本発明の一実施例として電子制御燃
料噴射式内燃機関の一例が概略的に表わされてい
る。同図において、１０は機関本体を表わしてお
り、また１１は吸気通路を表わしている。吸気通
路１１にはスロツトル弁１２が設けられており、
このスロツトル弁１２の上流の吸気通路と下流の
吸気通路とを該スロツトル弁をバイパスして連結
するバイパス吸気通路１３にはその流路断面積を
制御する制御弁１４が設けられている。制御弁１
４のアクチユエータ１５は制御回路１７から線１
８を介して送られる駆動信号によつて付勢され
る。制御弁１４及びそのアクチユエータ１５等か
ら成る流量制御機構１６は第１図に示す構造のも
のの他に種々のものが適用でき、これについては
第８図に基づいて後述する。

スロツトル弁１２の軸には該スロツトル弁がア
イドリング位置にあること、即ち全閉状態にある
ことを検出するスロツトルポジシヨンスイツチ１
９が取り付けられており、その検出信号は線２０
を介して制御回路１７に送られる。機関のシリン
ダブロツクには冷却水温度を検出する水温センサ
２１が設けられており、その検出したアナログの
温度信号は線２２を介して制御回路１７に送られ
る。

機関のデイストリビユータ２３には点火１次信
号等から機関の回転速度を表わすデジタル信号を
発生する速度センサ２４が設けられており、その
得られた速度信号Niは線２５を介して制御回路
１７に送られる。

周知の如く、この種の電子制御燃料噴射式内燃
機関においては、吸入空気流量が吸気通路１１に
設けられたエアフローセンサ２６によつて検出さ
れ、この吸入空気流量に見合う量の燃料が吸気マ
ニホールド部２７に設けた燃料噴射弁２８より機
関の燃焼室２９内に供給される。従つてスロツト
ル弁１２もしくは制御弁１４によつて吸入空気流
量を制御することにより、機関の回転速度を制御
することができる。

第２図は第１図に示した制御回路１７の一例を
示すブロツク図である。この例は制御回路１７と
して、ストアドプログラム方式のデジタルコンピ
ユータを用いた場合である。同図において、水温
センサ２１は感温抵抗素子、例えばサーミスタで
あり、端子３０には一定の基準電圧が印加されて
いる。従つて、この基準電圧に対する抵抗３１の
値とサーミスタ２１の抵抗値の分割比で定まる電
圧が機関の温度信号Vsとして、バツフアアンプ
３２を介してアナログマルチプレクサ３３に印加
される。アナログマルチプレクサ３３には、端子
３４及び３５等を介して機関の運転状態を表わす
各種アナログ信号が印加されており、温度信号
Vsを含むこれらのアナログ信号をコントロール
バス３６を介して中央処理装置（CPU）３７か
ら与えられる制御信号により時分割的にアナログ
−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３８に送ら
れ、デジタル変換される。

スロツトルポジシヨンスイツチ１９の検出信
号、即ちスロツトル弁１２が全閉状態となつたこ
とを示す信号は線２０を介して入力インタフエー
ス回路３９に印加されると共に割込要求入力とし
て線４６を介してCPU３７に印加される。速度
センサ２４からの機関の回転速度を表わすデジタ
ル信号は線２５を介して入力インタフエース回路
３９に印加される。

また、第２図において、４０はアドレス・デー
タバスであり、４１はリードオンリメモリ
（ROM）及びランダムアクセスメモリ（RAM）
から成るメモリを示している。このROMには、
本デジタルコンピユータの制御プログラムと、温
度信号値Vsdに対する目標回転速度Ne特性の遂点
データもしくは関係式と、スロツトル弁が全閉状
態に変化した際の制御弁の開度設定値の温度信号
値Vsd及び回転速度に対する特性の遂点データも
しくは関係式とが記憶せしめられている。

さらに第２図において、４２は出力インタフエ
ース回路を示しており、この回路４２内にはデー
タバス４０を介して制御出力データを受けとる出
力レジスタ４３、制御出力データのデジタル−ア
ナログ変換（Ｄ／Ａ変換）を行うＤ／Ａ変換器４
４、変換されたアナログ信号を電力増幅する増幅
器４５等が含まれている。増幅器４５の出力、即
ち駆動信号は線１８を介して前述のアクチユエー
タ１５に印加され、これを付勢する。

次にこの制御回路１７の動作を第３図及び第４
図に示すフローチヤートを用いて説明する。両図
はメモリ４１のROM内に蓄えられているプログ
ラムの概略の流れを例示するものであり、第３図
は回転速度のフイードバツク制御に関する流れ、
第４図はスロツトル弁が全閉になつた際の割り込
み動作、即ち本発明の特徴とする動作に関する流
れをそれぞれ示している。

第３図のフローチヤートに示すように、CPU
３７は、あらかじめ定めた周期毎、例えば51.2ｍ
sec毎に温度信号チヤネルの選択をアナログマル
チプレクサ３３に指示する（ステツプ５０）。次
いでステツプ５１として、温度信号VsのＡ／Ｄ
変換のスタートをＡ／Ｄ変換器３８に指示し、得
られたデジタル温度信号Vsdをデータバス４０を
介して取り込む（ステツプ５２）。

メモリ４１のROMには第５図に示す如く、温
度信号Vsdの値に対する目標回転速度値Neの特定
の関係があらかじめ記憶せしめてあり、ステツプ
５３において、ステツプ５２で得られた温度信号
Vsdに対応する目標回転速度NeがROMより取り
込まれる。次いでステツプ５４において、機関の
実際の回転速度Niを表わす速度センサ２４から
の速度信号が読み込まれる。ステツプ５５におい
ては、目標回転速度Neと実際の回転速度Niとの
大小比較が行われ、その比較結果に応じて制御出
力Ｓの値が増減せしめられ、次いでステツプ５６
に進み制御出力Ｓが出力インタフエース回路４２
へ送られる。

出力インタフエース回路４２に印加された制御
出力ＳはＤ／Ａ変換され、その制御出力の値に対
応する電圧値を有する駆動信号となり、アクチユ
エータ１５に印加される。アクチユエータ１５は
印加される駆動信号の電圧値に応じて制御弁１４
の開度をアナログ的に制御する。従つてバイパス
吸気通路１３を通過して燃焼室２９に送られる吸
入空気流量は制御出力Ｓの値に対応することにな
る。

このような制御過程が所定の周期で繰り返し行
われることによつてアイドリング回転速度のフイ
ードバツク制御が行われるわけであり、このよう
な制御方法については本発明者等による特願昭53
−72725号明細書において既に提案されている。

本発明はこの種のフイードバツク制御におい
て、特にスロツトル弁が開状態から全閉状態に変
化した際の制御方法に関するものであり、以下そ
の制御動作について説明する。

即ち、スロツトル弁が開の状態から全閉状態と
なり、スロツトルポジシヨンスイツチ１９よりス
ロツトル弁全閉信号が印加されると、コンピユー
タは割り込み動作を起し、第４図に示す流れに基
づく処理を開示する。

まず、ステツプ６０において、前述のフイード
バツク制御過程のステツプ５２（第３図）で得ら
れた温度信号Vsdに対応する制御出力設定値
Smin、S₁、S₂、S₃、Smaxをそれぞれメモリ４１
のROMより読み取る。このROMには第６図に示
す如く、温度信号Vsdの値に対する制御出力設定
値Smin、S₁、S₂、S₃、Smaxの特定の関係があら
かじめ記憶せしめられている。

次いでステツプ６１において、前述のフイード
バツク制御過程のステツプ５４（第３図）で得ら
れた機関の実際の回転速度Niとあらかじめ定め
た定数Nmaxとの比較が行われ、Ni≧Nmaxの場
合はステツプ６２において前に読み取られた設定
値Smaxが制御出力Ｓとされ、ステツプ６３に進
んでその値Ｓが出力される。Ni＜Nmaxの場合は
ステツプ６４に進み、回転速度Niとあらかじめ
定めた定数N₃との比較が行われる。Ni≧N₃の場
合はステツプ６５において制御出力Ｓが前に読み
取られた設定値S₃に等しくせしめられステツプ６
３に進む。Ni＜N₃の場合はステツプ６６におい
てNiとあらかじめ定めた定数N₂との比較がなさ
れ、Ni≧N₂の場合はステツプ６７に進んで制御
出力Ｓが前に読み取られた設定値S₂に等しくせし
められステツプ６３に進む。Ni＜N₂の場合はス
テツプ６８においてNiとあらかじめ定めた定数
N₁との比較が行われ、Ni≧N₁の場合はステツプ
６９に進んで制御出力Ｓが前に読み取られた設定
値S₁に等しくせしめられてステツプ６３に進む。
Ni＜N₁の場合はステツプ７０において制御出力
Ｓが前に読み取られた設定値Sminに等しくせし
められた後ステツプ６３に進む。ステツプ６３に
おいて制御出力Ｓが出力インタフエース回路４２
に印加されると、前述の動作と同様にその制御出
力Ｓの値に対応した開口面積に制御弁１４が開弁
せしめられた。ただし、前述のあらかじめ定めた
定数はNmax＞N₃＞N₂＞N₁に設定されている。

以上述べたように、スロツトル弁１２が全閉と
なり、第４図の割り込み動作処理が行われると、
その時の機関の実際の回転速度Ni及び機関の温
度に応じた値に制御弁１４の開度、即ちバイパス
吸気通路１３の流路断面積が、早急に制御される
ことになる。ただし、このとき以外においては制
御弁の動く速さにある時定数が与えられているた
めこの制御弁はゆつくり動く。スロツトル弁が全
閉になつた瞬間にバイパス吸気通路の流路断面積
をあらかじめ定めた設定値まで強制的でかつ早急
に増大せしめれば、従来技術のようにシヨツクが
発生せず、またエンスト等も防止できることにな
る。そして、上述の設定値を機関の回転速度に応
じて規定することにより、即ち、回転速度の増大
に応じて設定値が大きくなるようにすることによ
り、エンスト及びシヨツク防止に対してより大き
な効果が生じる。以下この後者の効果の発生理由
について第７ａ図及び第７ｂ図を用いて説明す
る。

第７ａ図は縦軸に機関の回転速度、横軸に時間
を示しており、第７ｂ図は縦軸にバイパス吸気通
路の流路断面積、横軸に第７ａ図と一致した時間
を示している。今、機関の回転速度が比較的低い
時にスロツトル弁が閉じて減速状態に入つたとす
る。第７ａ及び７ｂ図において、時刻t₀でスロツ
トル弁が閉じたとすると、その回転速度の変化は
第７ａ図のａに示す如くなり、スロツトル弁が閉
じた際にバイパス吸気通路の流路断面積の強制的
に増大せしめられる設定値がS₁′とすれば、その
流路断面積の変化は第７ｂ図のｂに示す如く、回
転速度ａが目標値Naに達する時刻t₁まで徐々に減
少し、時刻t₁以後はほぼ一定の値ｃ付近に制御さ
れる。この一定の値ｃは最小流路断面積ｄ（一般
には制御弁１４がほぼ全閉の状態）より大きな値
となる。即ち、低回転速度からの減速が行われた
場合には、実際の回転速度が目標回転速度Neに
達する前に流路断面積がその最小値ｄに制御され
ることはない。

これに対して、回転速度が比較的高い時に減速
状態に入つたとし、この場合の流路断面積の増大
設定値を前述の低回転速度の場合と同じ値S₁′に
とつたと仮定すると、流路断面積の変化は第７ｂ
図ｇに示す如くなる。即ち、第７ａ図のｆに示す
如く、高回転速度時の回転速度は時刻t₂において
はじめて目標値Neに等しくなるが、流路断面積
ｇは時刻t₂より前にその最小値ｄまで減小せしめ
られてしまう。従つてこの場合、エンストが発生
し易くなりまたシヨツクが発生する。それゆえ、
このように高回転速度からの減速が行われた場合
には設定値を第７ｂ図に示す如くS₃′と大きな値
に設定すれば流路断面積変化がｈに示す如くな
り、最小値ｄになつてしまうこともなく、エンス
ト及びシヨツクの発生を防止することができるの
である。また回転速度の低下もゆるやかになつて
運転フイーリングの向上が計れる。

第８図は前述の実施例における流量制御機構１
６の他の構成例を示している。同図において、７
１は励磁コイルを示しており、このコイル７１に
印加される電流の値に応じてポート７２及び７３
間の流路断面積が、従つて空気の流量が制御され
る。

以上詳細に説明したように、本発明の方法は、
スロツトル弁が開状態から全閉状態に変化した際
には常に、バイパス吸気通路の流路断面積を強制
的に設定値に増大せしめているので、この際に生
じる不快なシヨツク及びエンスト等の発生を防止
することができる。更に、本発明は上述の設定値
を機関の回転速度に応じて規定しているので、上
記効果がより高くなるという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は
第１図の制御回路のブロツク図、第３図及び第４
図は第２図の制御回路の動作を説明するフローチ
ヤート、第５図、第６図は温度信号に対する目標
回転速度、制御出力設定値それぞれの特性図、第
７ａ図及び第７ｂ図は本発明の効果を説明する
図、第８図は流量制御機構の他の構成例を示す図
である。１０……機関本体、１１……吸気通路、１２…
…スロツトル弁、１３……バイパス吸気通路、１
４……制御弁、１５……アクチユエータ、１６…
…流量制御機構、１７……制御回路、１９……ス
ロツトルポジシヨンスイツチ、２１……水温セン
サ、２４……速度センサ、３７……CPU、３８
……Ａ／Ｄ変換器、３９……入力インタフエース
回路、４１……メモリ、４２……出力インタフエ
ース回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関の回転速度を検出し、該検出した回
転速度が目標回転速度に等しくなるように該機関
のスロツトル弁の上流の吸気通路と下流の吸気通
路とを連結するバイパス吸気通路の流路断面積を
フイードバツク制御するアイドリング回転速度制
御方法において、前記スロツトル弁が全閉状態に
変化した際には常に前記バイパス吸気通路の流路
断面積をそのときの機関回転速度に応じて規定さ
れる設定値に等しくせしめ、次いで機関回転数が
前記目標回転数に等しくなるよう流路断面積を漸
減することを特徴とする内燃機関の回転速度制御
方法。