JPS6119818B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車エンジンのアイドル時等の回転
速度をエンジン状態等を検出する各センサの出力
により制御するエンジン回転速度制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来例えばアイドル時のエンジン回転速度制御
装置には、スロツトル弁をバイパスする補助空気
導管にエンジン温に応じて補助空気量を制限する
補助空気制御弁を設け、回転速度を制御する構成
であつた。例えば特公昭49−40886号公報のも
の。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来の装置では、常時閉ループ制御である
ため、例えばアイドル中でなく負荷運転中には、
エンジン回転速度を下げようとして補助空気制御
弁を閉じる方向に作動させる。この状態でアイド
ル運転となると補助空気量が少なくなつてしまつ
ているためエンジン回転が低下してしまつたり、
ストールを起こしてしまうという不具合を生ず
る。また始動時には、常時閉ループ制御を行なう
と補助空気制御弁を開く方向に作動させるため、
空燃比が薄くなりすぎたりして始動が不調になる
という不具合があつた。

従つて、本発明の目的とすることは、上記問題
点を解決して、負荷運転からアイドル運転への移
行をスムーズなものとし、また始動性を良好なも
のとするエンジン回転速度制御装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、本発明におい
ては、 エンジンへスロツトル弁をバイパスして補助空
気を供給する導管と、電磁機構を有し前記導管を
通過する補助空気の量をこの電磁機構への通電時
間により制御する補助空気制御弁と、エンジン回
転に同期した信号を出力する回転速度センサとを
有し、エンジンの回転速度をエンジン状態に応じ
た目標回転速度に閉ループ制御するエンジン回転
速度制御装置において、 スロツトル弁の開閉状態を検出する開閉状態検
出手段と、 エンジンの始動状態を検出する始動状態検出手
段と、 エンジンの減速状態を検出する減速状態検出手
段と、 前記開閉状態検出手段にてスロツトル弁の閉状
態が検出され、かつ、前記始動状態検出手段にて
エンジンが始動状態でないことが検出され、 かつ前記減速状態検出手段にてエンジンが減速
状態でないことが検出された時のみ前記閉ループ
制御を実行するよう切換えると共に、前記開閉状
態検出手段にてスロツトル弁の閉状態が検出され
るか、または、前記始動状態検出手段にてエンジ
ンが始動状態にあることが検出されるか、また
は、前記減速状態検出手段にてエンジンが減速状
態にあることが検出された時は前記閉ループ制御
を解除し、所定量の補助空気をエンジンへと供給
するよう切換える切換手段とを備えたことを特徴
とするエンジン回転速度制御装置としている。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第１図において、エンジン１０は、公知の４
サイクルレシプロ火花点火エンジンで、エアクリ
ーナ１１、エアフローメータ１２、吸気管１３、
サージタンク１４、各吸気分岐管１５を経て主の
空気を吸入し、燃料、例えばガソリンは各吸気分
岐管１５に設けられた電磁燃料噴射弁１６から噴
射供給される。

エンジン１０の主吸入空気量は、任意に操作さ
れるスロツトル弁１７によつて調整され、一方燃
料噴射量は、電子燃料制御ユニツト２０によつて
調整される。電子燃料制御ユニツト２０は、回転
速度センサをなすデイストリビユータ１８によつ
て検出される回転速度と、エアフローメータ１２
によつ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
に暖機センサ１９、スロツトルセンサ２５等から
の信号を入力しており、これによつて燃料噴射量
の増減を行う。

空気導管２１，２２はスロツトル弁１７をバイ
パスするように設けられ、両導管２１，２２の間
には空気制御弁３０が設けられている。また、導
管２１の一端は、スロツトル弁１７とエアフロー
メータ１２の間に設けられた空気導入口２３に接
続され、導管２２の一端は、スロツトル弁１７の
下流部に設けられた空気導出口２４に接続されて
いる。

空気制御弁３０は、基本的にはダイヤフラム式
制御弁であつて、ハウジング３１，３２間に外周
が巻締めされたダイヤフラム３３の変位を、シヤ
フト３４を介して弁体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、
室３７，３８間の圧力差によつて変位し、またば
ね受皿３９を介して圧縮コイルばね４０により付
勢され、弁体３５の閉弁力を付与されている。

ハウジング３１，３２間にはダイヤフラム３３
と共に保持プレート４１が巻締め固定されており
この保持プレート４１に設けられたスリーブ４２
によりシヤフト３４が気密的に案内されている。
また、保持プレート４１には小孔４３が形成され
ており、この小孔４３を介して室３７内に大気を
導入させている。

なお、弁体３５はニードル弁であつて、弁座３
６との間で形成する流通面積をシヤフト３４の変
位量に対して連続的に変化させる。

さらに、空気制御弁３０は、弁体３５の開度を
間接的に変化させる電磁機構５０を備えている。
この電磁機構５０は、樹脂製のボビンに巻装さ
れ、ハウジング３１に固定された電磁コイル５１
と、電磁コイル５１の中心に配設された固定鉄心
５２と、磁性体で形成され、ピン５３でハウジン
グ３１に固定された板ばね５４と、板ばね５４の
先端に対抗するよう設けられた管５５，５６とか
ら構成されている。そして、板ばね５４は、電磁
コイル５１が通電されないときは、自身のばね力
で管５６を閉じ、電磁コイル５１が通電されると
電磁力により管５５を閉じる。ここで、管５５
は、室３８へ大気圧を導くため大気に開放されて
おり、一方管５６は、室３８へ吸気負圧を導くた
め管５７を介してサージタンク１４に接続されて
いる。

しかして空気制御弁３０は室３８内の圧力の大
きさによつて弁体３５の開度（つまりスロツトル
弁１７をバイパスさせる補助空気の量）を制御す
るもので、室３８内の圧力の大きさは吸気負圧を
導く管５６の開かれる時間割合つまりは電磁コイ
ル５―１に通電される時間割合で決定される。

電磁機構５０は、電子空気制御ユニツト６０に
よつて励磁が制御される。この電子空気制御ユニ
ツト６０は、デイストリビユータ１８、暖機セン
サ１９、自動車のクーラー等の空調機用コンプレ
ツサ２６とエンジン１０の駆動軸を接続する電磁
クラツチ２７をオン、オフする空調スイツチ２
８、並びにエンジンのスタータを切換えるスター
タスイツチ２９が接続されており、エンジン回転
速度信号、冷却水温信号、スロツトル信号、空調
機のオン、オフ信号並びにスタータのオン、オフ
信号が入力される。

次に第２図により電子空気制御ユニツト６０に
ついて詳細に説明する。１００はＦ―Ｖ変換回路
で点火用デイストリビユータ１８からのエンジン
回転に同期した断続信号が入力され、この信号は
抵抗１０１，１０２，１０３，１０４、コンデン
サ１０６、トランジスタ１０８よりなる波形成形
部で第３図Ａの如く波形成形された後、コンデン
サ１０７，１１１、ダイオード１０９，１１０、
抵抗１０５によつてエンジン回転速度に比例した
電圧とエンジン回転（断続信号）に同期した鋸歯
状波電圧とを重畳した第３図Ｂに示す電圧を端子
Ｂより出力する。２００は関数電圧発生回路で、
暖機センサ１９の出力信号と空調スイツチ２８の
オンオフ信号とが入力され、暖機センサ１９の出
力は公知の増幅回路２０１で増幅されエンジン暖
機状態に応じた電圧信号となる。この電圧信号は
抵抗２０２、ダイオード２０３を介して、また空
調スイツチ２８からのオンオフ信号は抵抗２０
４、ダイオード２０５を介して後述の第１比較回
路３００に出力され、第１比較回路３００の比較
レベルＤを与える。第１比較回路３００は、抵抗
３０１，３０２，３０３、比較器３０４、並びに
比較器３０４の反転入力端と出力端との間に接続
されたトランジスタ３０５からなり、Ｆ―Ｖ変換
回路１００の出力電圧と関数電圧発生回路２００
の関数電圧とを比較する。関数電圧発生回路２０
０の出力特性は第４図に示すようにエンジン温が
低くなる程出力電圧は大きく空調スイツチ２８が
オフのときは第４図の実線に示す如くであり、空
調スイツチ２８がオンのときは第４図の破線に示
す如く出力電圧は大きくなる。比較回路３００で
はＦ―Ｖ変換回路１００の出力電圧が関数電圧発
生回路２００の関数電圧により決まる比較レベル
Ｄより低い期間だけ第３図Ｃの如く“１”レベル
となる信号Ｃを出力する。４００は積分回路で、
この信号Ｃに応じてコンデンサ４０１を定電流充
電若しくは定電流放電するもので、定電流回路４
０２並びに４０３、ダイオード４０４並びに４０
５を備えている。この積分回路４００は第３図Ｅ
の破線で示すように比較回路３００の出力信号Ｃ
が“１”レベルの間はコンデンサ４０１が定電流
放電されるため出力電圧Ｅが上昇し、出力信号が
“０”レベルのときはコンデンサ４０１が定電流
放電されて出力電圧Ｅが低下するようになつてい
る。５００は第３図Ｅの実線で示すように一定周
期の三角波状の電圧Ｆを出力する公知の発振器で
ある。６００は積分回路４００の出力電圧Ｅと発
振器５００の三角波状電圧Ｆとが入力され、両電
圧を比較する第２比較回路で、抵抗６０１、比較
器６０２よりなり第３図Ｇの如く積分回路４００
の出力電圧Ｅの方が大きい期間だけ“１”レベル
となるパルス信号Ｇを出力する。７００はこの第
２比較器６００の信号Ｇを反転増幅する反転増幅
器７０１を用いた増幅回路で、増幅後の出力は前
記空気制御弁３０の電磁機構５０の電磁コイル５
１に供給される。９００は第３比較回路でＦ―Ｖ
変換回路１００の出力電圧を入力するもので、抵
抗９０１，９０２，９０４、コンデンサ９０３、
比較器９０５とから構成されており、関数電圧発
生回路２００の関数電圧（つまり第１比較回路３
００の比較レベルＤを与える電圧）より、抵抗９
０２，９０４によつて所定値だけ高く設定した電
圧ＨとＦ―Ｖ変換回路１００の出力電圧とを比較
する。なおコンデンサ９０３は比較回路作動の応
答性を遅らすものである。しかしてこの第３比較
回路９００はＦ―Ｖ変換回路１００の出力電圧が
比較電圧Ｈより高いときつまりエンジン回転速度
がこの比較電圧Ｈに対応する比較回転速度より大
きいときは比較器９０５の出力が“１”レベルと
なり、低いとき“０”レベルとなる。８００は切
換手段をなす切換指令回路で、前記スロツトルセ
ンサ２５からの信号のうち、スロツトル弁１７が
閉じられたとき“０”レベル、開かれたとき
“１”レベルとなる信号が入力され、更にエンジ
ン１０を始動するためスタータが駆動中のみ
“１”レベル信号が出力されるスタータスイツチ
２９の出力信号並びに前記第３比較回路９００の
出力信号が入力されている。この切換指令回路８
００は抵抗８０１，８０２，８０３，８０５，８
０６、トランジスタ８０４からなり、トランジス
タ８０４のコレクタは抵抗８０５を介して第１比
較回路３００のトランジスタ３０５に接続されて
おり、スロツトルセンサ２５、スタータスイツチ
２９、若しくは第３比較回路９００から“１”レ
ベル信号が入力されるとトランジスタ８０４が導
通して第１比較回路３００のトランジスタ３０５
を導通させる。このため第１比較回路３００の比
較器３０４はインピーダンス変換器として動作せ
られる。

次に上記構成装置の作動を説明する。エンジン
１０がスロツトル弁１７が閉じられアイドル運転
されている場合において、アイドル回転速度が電
子空気制御ユニツト６０の関数電圧発生回路２０
０により決定される第１比較回路３００の比較レ
ベルＤに対応した設定回転速度より低いときはＦ
―Ｖ変換回路１００の出力もこの比較レベルＤに
対し低下する。このため第３図Ｂの中央部に示す
ようなＦ―Ｖ変換回路１００の出力は比較レベル
Ｄより常に低いか、高くなるとしても僅かの間で
あり、従つて第１比較回路３００の出力信号は第
３図Ｃの中央部に示すように常に“１”レベル
か、“０”レベルとなるとしても、“０”レベルの
期間はごく小さく、この結果積分回路４００の出
力電圧Ｅは第３図Ｅの中央部の破線に示すごとく
上昇していく。このため第２比較回路６００で
は、発振器５００の三角波状の電圧Ｆより積分電
圧Ｅが大きくなる期間Ｔ（比較器６０２が“１”
レベルとなる期間）が増加し、空気制御弁３０の
電磁機構５０の電磁コイル５１に通電される時間
割合は増加し、つまりは空気制御弁３０の開度が
大きくなりスロツトル弁１７をバイパスする補助
空気の量が増加し、エンジン１０の回転速度を上
昇させる。反対になエンジン回転速度が設定回転
速度以上のときはＦ―Ｖ変換回路１００の出力は
第３図Ｂの右側に示すように設定回転速度を与え
る比較レベルＤより常に高くなるか、低くなると
しても僅かの間であり、第１比較回路３００の出
力信号は第３図Ｃの右側に示すように常に“０”
レベルから“１”レベルになるとしても“１”レ
ベルの期間はごく小さく、この結果積分回路４０
０の出力電圧Ｅは第３図Ｅの右側の破線に示すご
とく下降していく。このため第２比較回路６００
では発振器５００の三角波状の電圧Ｆより積分電
圧Ｅが大きくなる期間Ｔ（つまり比較器６０２が
“１”レベルとなる期間）が減少し、空気制御弁
３０の電磁機構５０の電磁コイル５１に通電され
る時間割合は減少し、つまり空気制御弁３０の開
度が小さくなり、スロツトル弁１７をバイパスす
る補助空気の量が減少し、エンジン１０の回転速
度を減少させる。

このようにしてエンジン回転速度は、スロツト
ル弁１７が閉じられたアイドル時には電子空気制
御ユニツト６０によつて関数電圧発生回路２００
の出力で決まる比較レベルＤに対応した設定回転
速度に制御される。しかしてこの設定回転速度を
決定する比較レベルＤは暖機センサ１９の出力に
応じて第４図の実線で示す如くエンジン温が低い
程高くなるもので、暖機運転時にはエンジン温に
応じて回転速度を高め得るため安定にアイドル運
転を維持でき、更に自動車用クーラ等のコンプレ
ツサ２６がエンジン１０に接続され駆動される空
調スイツチ２８がオンのとき、この空調スイツチ
２８のオン信号が関数電圧発生回路２００に入力
されこの回路２００によつて第４図の破線に示す
ごとく比較レベルＤがもち上げられるため設定回
路速度を高く切換えでき、従つてコンプレツサ２
６の能力を損うといつた問題或いはエンジンスト
ールを引き起すといつた問題もなくなる。

次にエンジン１０がスロツトル弁１７が開かれ
ることによつてアイドル運転から負荷運転に移行
されると、切換指令回路８００のトランジスタ８
０４が導通し、第１比較回路３００のトランジス
タ３０５を導通させるため、第１比較回路３００
の比較器３０４はインピーダンス変換器として作
動する。このため関数電圧発生回路２００の出力
電圧つまり比較レベルＤがそのままインピーダン
ス変換器から出力され、積分回路４００の出力電
圧も比較レベルＤに近い値となり、この結果、第
２比較回路６００は関数電圧発生回路２００の比
較レベルＤに応じた一定のパルス幅のパルス信号
Ｇを出力し、従つて空気制御弁３０はエンジン温
に応じた一定の所定量の補助空気をスロツトル弁
１７をバイパスさせて供給するにとどまり、エン
ジン回転速度制御は行わないことになる。このよ
うに一定所定量の補助空気をスロツトル弁をバイ
パスさせて供給することは以下の効果を発揮す
る。つまり一般にエンジンの負荷運転中はアイド
ル運転時より回転速度が大きいため、仮に切換指
令回路８００を設けずエンジン回転速度制御を行
つていると補助空気導管２１，２２は閉じられつ
まり補助空気が供給されないように作用するた
め、負荷運転からアイドル運転へ移行する際、回
転速度が一旦設定回転速度以下に落ちてしまいエ
ンジンストールを引き起したり、或いは設定回転
速度に収束するまでエンジン回転が不安定である
といつた問題があるが、この実施例のものではス
ロツトル弁１７が開かれるような負荷運転時にも
エンジン状態（この実施例ではエンジン温）に応
じた一定量の補助空気を供給しているためこのよ
うな問題がないという利点をもつ。

またスロツトル弁１７が閉じていて、エンジン
が高回転を維持している状態のとき、例えば下り
坂をエンジンブレーキを使用して減速走行してい
て、エンジン回転速度がアイドル状態のように安
定した状態にないようなときは、つまりエンジン
回転速度が第３比較回路９００の比較電圧Ｈによ
り決まる比較回転速度より大きいときは、第３の
比較回路９００の出力が“１”レベルとなるため
切換指令回路８００のトランジスタ８０４が導通
し第１比較回路３００の比較器３０４をインピー
ダンス変換器として作動させ前述のスロツトル弁
１７が開かれたときの作動で説明したと同様に一
定の所定量の補助空気をスロツトル弁１７をバイ
パスさせて供給し前記回転速度制御つまり閉ルー
プ制御を停止させる。この結果スロツトル弁１７
が閉じられる上述の減速走行時において前記回転
速度制御した場合に発生する不具合は防止でき
る。

またこの実施例のものではエンジン始動のため
スタータが駆動されると、スタータスイツチ２９
より“１”レベル信号が出力され、この場合も上
述のスロツトル弁１７が開かれた場合同様、切換
指令回路８００のトランジスタ８０４が導通して
切換指令作動するため積分回路４００の出力は関
数電圧発生回路の出力に近い値となり、つまり第
２比較回路６００はエンジン状態（エンジン温）
に応じた一定なパルス幅のパルス信号を出力し、
空気制御弁３０の状態つまり補助空気の量をエン
ジン状態に応じた一定なものとしてエンジン始動
性を向上させ得る。

なお、上記実施例では電磁機構５０によりダイ
ヤフラム弁を作動させる形式の空気制御弁を用い
たが、電磁機構５０の電磁力により直接弁体を作
動させる電磁式の空気制御弁を用いてもよい。

また、暖機センサとして冷却水温センサを用い
たが、エンジンの油温センサ、ブロツク温度セン
サ、あるいはバイメタルと電熱ヒータを用いたタ
イマー等を用いてもよい。

また、関数電圧の要素として、エンジンの暖機
状態、コンプレツサの接続状態を適用したが、他
のエンジン運転状態によつて関数電圧を発生させ
るようにしてもよい。。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、 エンジンへスロツトル弁をバイパスして補助空
気を供給する導管と、電磁機構を有し前記導管を
通過する補助空気の量をこの電磁機構への通電時
間により制御する補助空気制御弁と、エンジン回
転に同期した信号を出力する回転速度センサとを
有し、エンジンの回転速度をエンジン状態に応じ
た目標回転速度に閉ループ制御するエンジン回転
速度制御装置において、 スロツトル弁の開閉状態を検出する開閉状態検
出手段と、 エンジンの始動状態を検出する始動状態検出手
段と、 エンジンの減速状態を検出する減速状態検出手
段と、 前記開閉状態検出手段にてスロツトル弁の閉状
態が検出され、かつ、前記始動状態検出手段にて
エンジンが始動状態でないことが検出され、 かつ前記減速状態検出手段にてエンジンが減速
状態でないことが検出された時のみ前記閉ループ
制御を実行するよう切換えると共に、前記開閉状
態検出手段にてスロツトル弁の開状態が検出され
るか、または、前記始動状態検出手段にてエンジ
ンが始動状態にあることが検出されるか、また
は、前記減速状態検出手段にてエンジンが減速状
態にあることが検出された時は前記閉ループ制御
を解除し、所定量の補助空気をエンジンへと供給
するよう切換える切換手段とを備えたことを特徴
とするエンジン回転速度制御装置としたことか
ら、 スロツトル弁が閉じられ、かつ、エンジンが始
動状態でなく、かつ、エンジンが減速状態でない
時のみ、つまりエンジンの回転速度の状態が安定
した状態でエンジンの回転速度の閉ループ制御が
実行されるようになると共に、スロツトル弁が開
かれているか、あるいは、エンジンが始動状態で
あるか、あるいは、エンジンが減速状態である時
は前記閉ループ制御が解除され、エンジンへは所
定量の補助空気が供給されるようになり、従つ
て、減速状態からアイドル運転への移行の際のエ
ンジン回転の変動は充分に小さく抑えられて極め
てスムーズな運転状態の移行が実現でき、また始
動時においては、エンジン始動状態に適合した空
燃比を確保することが可能となつて始動性は良好
なものとできるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図、
第２図は第１図図示の電子空気制御ユニツトを示
す電気回路図、第３図は第２図各部の信号波形
図、第４図は第１図に示す装置の作動説明に供す
る特性図である。 １０…エンジン、１７…スロツトル弁、１８…
回転速度センサをなすデイストリビユータ、２
１，２２…導管、２６…コンプレツサ、３０…空
気制御弁、５０…電磁機構、１００…Ｆ―Ｖ変換
回路、２００…関数電圧発生回路、３００…第１
比較回路、４００…積分回路、５００…発振器、
６００…第２比較回路、７００…増幅回路、８０
０…切換手段をなす切換指令回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンへスロツトル弁をバイパスして補助
   空気を供給する導管と、電磁機構を有し前記導管
   を通過する補助空気の量をこの電磁機構への通電
   時間により制御する補助空気制御弁と、エンジン
   回転に同期した信号を出力する回転速度センサと
   を有し、エンジンの回転速度をエンジン状態に応
   じた目標回転速度に閉ループ制御するエンジン回
   転速度制御装置において、 スロツトル弁の開閉状態を検出する開閉状態検
   出手段と、 エンジンの始動状態を検出する始動状態検出手
   段と、 エンジンの減速状態を検出する減速状態検出手
   段と、 前記開閉状態検出手段にてスロツトル弁の閉状
   態が検出され、かつ、前記始動状態検出手段にて
   エンジンが始動状態でないことが検出され、 かつ前記減速状態検出手段にてエンジンが減速
   状態でないことが検出された時のみ前記閉ループ
   制御を実行するよう切換えると共に、前記開閉状
   態検出手段にてスロツトル弁の開状態が検出され
   るか、または、前記始動状態検出手段にてエンジ
   ンが始動状態にあることが検出されるか、また
   は、前記減速状態検出手段にてエンジンが減速状
   態にあることが検出された時は前記閉ループ制御
   を解除し、所定量の補助空気をエンジンへと供給
   するよう切換える切換手段とを備えたことを特徴
   とするエンジン回転速度制御装置。