JPS6146438A - エンジンの回転数制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの回転数制御装置、特にアイドリング
時におけるエンジンの回転数制御装置に関する。

（従　　来　　技　　術） 自動車用のエンジンにおいては、アイドリング時の回転
数をできるだけ抑制して燃費性能や排気性能の向上を図
ると共に、クーラー等の外部負荷が作用した時のエンス
トを防止し、或いは冷間始動時の暖機を促進する等の目
的で、アイドリング回転数を自動制御することが行われ
る。このようなアイドリング制御を行うものとしては、
例えば特開昭５７−１１０７４８号公報に開示された発
明があるが、この発明は、アイドリング制御と、自動車
の車速を運転者が指示した所定の車速に維持する所謂オ
ートクルーズ制御とを１個のアクチュエータを共用して
行うようにしたもので、その関係上、アイドリング制御
をスロットルバルブの開閉によるエア流入口の調整によ
り行うようになっている。また、これ以外に、吸気通路
におけるスロットルバルブの下流側に連通ずるエア供給
路と、該供給路を通って上記吸気通路のスロットルバル
ブ下流側に流入するエア流入量を調整する制御弁とを設
けて、該制御弁の開閉制御によりアイドリング回転数を
外部負荷や暖機状態に応じて制御するようにしたものが
ある。そして、これらの方法によるアイドリング制御に
おいては、エンジンの実回転数をエンジンの暖機状態や
負荷状態に応じて設定される目標回転数に収束させる場
合に、回転数のハンチングを防止する目的で所定幅の不
感帯が設けられ、エンジンの実回転数がこの不感帯内に
収まった状態ではフィードバック制御が停止されるよう
に制御される。

然して、第５図に示すように、エンジン回転数（イ）が
不感帯（ロ）内に収まってエア流量が固定された場合に
おいても該エンジン回転数（イ）は目標回転数（ハ）に
対して変動するのが通例であるが、その場合の変動幅は
エンジン毎に異なり、更にはエンジンの経年変化や燃焼
状態の変化等によっても異なる。そこで、上記不感帯（
ロ）は回転数の変動幅が最も大きくなる場合を想定して
設定し、回転数が不感帯を逸脱して頻繁にフィードバッ
ク制御が行われることによる該回転数の不安定化やハン
チングを防止する必要がある。しかし、不感帯を一律に
広く設定すると、該不感帯内ではフィードバック制御が
行われないため、回転数の変動幅が比較的小さいエンジ
ンの場合に、第６図に示すように、エンジン回転数（ニ
）が何等かの原因で不感帯（ホ）内で符号（二′）、（
二″）で示すように目標回転数（へ）に対して上下にず
れることがあり、上方にずれた場合には燃費性能や排気
性能が悪化し、また下方にずれるとエンストが生じ易く
なる等の弊害が生じる。

（発　　明　　の　　目　　的） 本発明は、アイドリング回転の制御に関する上記のよう
な問題に対処するもので、アイドリング回転数を運転状
態に応じた目標回転数に対して設定される所定幅の不感
帯内に収束させるように吸気流量を調整するようにした
エンジンにおいて、上記不感帯を各エンジンのアイドリ
ング時の回転変動幅に応じて常に最適の大きさに設定し
、これによりハンチングを防止して回転数の安定化を図
ると共に、不感帯を徒らに広く設定することによる燃費
性能や排気性能の悪化、更にはエンストを防止し、もっ
て安定したアイドリング状態を確保することを目的とす
る。

（発　　明　　の　　構　　成） 本発明に係るエンジンの回転数制御装置は上記目的達成
のため次のように構成したことを特徴とする。

即ち、第１図に示すように、エンジンの回転数を検出す
るエンジン回転数検出手段ａと、アイドリング時に該検
出手段ａからの信号を受けて、目標回転数に対して設定
された所定幅の不感帯内に実回転数を収束させるように
吸気通路すを通過する吸気流量を流量調整弁Ｃによって
調整するアイドリング制御手段ｄと、アイドリング時の
所定時期に上記吸気流ｍを一定に保持してその時の実回
転数の変動幅を上記エンジン回転数検出手段ａからの信
号に基づいて検出する変動幅検出手段ｅと、この変動幅
検出手段Ｃの出力信号によって上記不感帯の幅を補正更
新する不感帯設定手段［とを設Ｇプる。このような構成
によると、アイドリング時の所定時期にエンジンの現実
の回転変動幅が検出され、この変動幅に応じて不感帯が
設定されるので、各エンジンのばらつきや燃焼状態の変
化等によって上記回転変動幅が変化しても、不感帯は常
に該変動幅に対して最適な幅に設定されるようになり、
これにより不感帯の幅が広過ぎた場合に生じる燃費性能
及び排気性能の悪化やエンストが防止されると共に、不
感帯の幅が狭過ぎた場合に生じるハンチングが防止され
ることになる。

（実　　施　　例） 以下、図面に示す本発明の実施例について説明する。尚
、この実施例はスロットルバルブの開閉制御によるオー
トクルーズ機能を備えたエンジンについての実施例であ
る。

第２図はエンジンの回転数制御に関する制御システムを
示すものであって、エンジン１の燃焼室２には吸、排気
バルブ３．４を介して吸気通路５及び排気通路６が夫々
連通されている。上記吸気通路５には上流側からエアク
リーナ７、燃料噴射ノズル８、スロットルバルブ９が設
置されていると共に、燃料噴射ノズル８には燃料タンク
１０からポンプ１１及び圧力調整装置１２を介して導か
れた燃料供給管１３が接続されており、また上記燃焼室
２には点火プラグ１４が設置さ・れている。

更に、吸気通路５におけるスロットルバルブ９の上流側
と下流側との間にはバイパス通路１５が設けられ、該通
路１５上に該通路１５を通って吸気通路５のスロットル
バルブ上流側から下流側に流入するエン流入ｍを調整す
る制御弁１６が設置されている。そして、この制御弁１
６と上記スロットルバルブ９とが駆動装置１７によって
作動されるようになっているが、この駆動装置１７は次
のような構成とされている。即ち、第３図に示すように
、該駆動装置１７は、アクチュエータとしての１個のス
テッピングモータ１８と、該モータ１８により第１．第
２減速歯車機構１９．２０を介して夫々回転が入力され
る制御弁用電磁クラッチ２１及びスロットルバルブ用［
１クラツチ２２とを有すると共に、制御弁用クラッチ２
１の出力回転によりビニオン２３及びラック２４を介し
て上記制御弁１６を直線運動させるようになっており、
またスロットルバルブ用クラッチ２２の出力回転により
レバー２５及びワイヤ２６を介してスロットルバルブ９
を回動させるようになっている。ここで、上記ラック２
４には突子２７が設けられていると共に、制御弁１６の
全開時及び全開時に該突子２７に当接して該弁１６の全
閉状態及び全開状態を夫々検出する全開スイッチ２８及
び全開スイッチ２９が備えられている。

然して、この駆動装置１７におけるモータ１８と、制御
弁用及びスロットルバルブ用クラッチ２１．２２と、上
記燃料噴射ノズル８と、点火プラグ１４とはコントロー
ルユニット３０によって各々の制御が行われるようにな
っている。つまり、第２図に示すようにモータ１８はコ
ントロールユニット３０から送出される正逆転信号Ａ及
び制御ｍ（回転量）信号Ｂにより回転方向と回転量が制
御され、クラッチ２１．２２はクラッチ信号Ｃ２Ｄによ
り夫々オン・オフ制御され、燃料噴射ノズル８は噴射信
号Ｅにより噴射時期と噴射量が制御され、更に点火プラ
グ１４は点火信号Ｆにより点火時期が制御される。

そして、これらの信号Ａ−Ｆを出力して燃料制御、点火
制御、アイドリング制御及びオートクルーズ制御を行う
ため、コントロールユニット３０にはエンジンないし自
動車の状態を検出する各種センサやスイッチから次のよ
うな情報が入力されるようになっている。即ち、燃料制
御のため、吸気通路５のスロットルバルブ下流側に設置
された負圧センサ３１からの負圧信号Ｇと、クランクシ
ャフト３２の周囲に設置された一対のクランク角センサ
３３，３３からのクランク角信号Ｈ，Ｈと、噴射量補正
のための排気通路６に設置されたｏ２センサ３４からの
０２信号工と、同じく吸気通路５の上流部に設置された
吸気温センサ３５からの吸気温信号Ｊと、始動時に噴射
量を増量するためのエンジンのクランキングを検出する
スタータスイッチ３６からのクランキング信号にとが入
力され、また点火制御のため、上記クランク角信号Ｈ１
日が用いられる。

また、コントロールユニット３０には、エンジン１のア
イドリング状態を検出するために上記クランク角信号Ｈ
，Ｈと、スロットルバルブ９の開度を検出するスロット
ル開度センサ３７からのスロットル開度信号りとを読み
込むと共に、アイドリング制御のためにエンジン１のウ
ォータジャケット３８に設置された水温センサ３９から
の水温信号Ｍと、当該自動車に装備されたニアコンディ
ショナ用コンプレッサー、パワーステアリング用ポンプ
及びライト等の外部負荷の作用を夫々検出するエアコン
スイッチ４０、パワーステアリングスイッチ４１、ライ
トスイッチ４２からの負荷信号Ｎ、Ｏ，Ｐとを入力する
。また、このアイドリング制御に際して上記制御弁１６
の全開又は全開状態を検出するために、第２図に示す全
開スイッチ２８及び全開スイッチ２９からの制御弁位置
信号Ｑ、Ｑ’　が入力される。

更に、コントロールユニット３０には、オートクルーズ
制御のために、当該自動車の車速を検出する車速センサ
４３からの車速信号Ｒと、運転者によりオートクルーズ
運転時に操作されるセットスイッチ４４、コーストスイ
ッチ４５及びレジュームスイッチ４６からの指示信号Ｓ
、Ｔ、Ｕと、自動変速機のニュートラル又はパーキング
状態を示すインヒビタスイッチ４７（手動変速機の場合
はクラッチの切断を示すクラッチスイッチ）からのニュ
ートラル信号■と、ブレーキの踏込みを検出するブレー
キスイッチ４８からのブレーキ信号Ｗとが入力されるよ
うになっている。ここで、上記セットスイッチ４４は一
定車速範囲（例えば４０〜１００１に／ｈ）での走行中
において希望速度に達した時にオートクルーズ運転にセ
ットするためのものであり、またコーストスイッチ４５
はオートクルーズ運転中において減速する場合に使用す
るものであり、更にレジュームスイッチ４６はオートク
ルーズ用メインスイッチ（図示せず）の操作以外の理由
でオートクルーズ運転が解消された後に再び前回のセッ
ト速度に復帰させるためのものである。

次に上記実施例の作用をコントロールユニット３０の作
動を示す第４図（ａ）、（ｔ））のフローチャートに従
って説明する。

先ず、イグニッションスイッチによりエンジンの始動操
作が行われると、コントロールユニット３０はステップ
×１で各種状態のイニシャライズを行った後、ステップ
×２で各センサ及びスイッチからの信号を受けて以下の
制御に必要な各種入力情報を読み込む。そして、ステッ
プ×３で所定の燃料制御時期が来たことを判断すると、
ステップ×４による燃料制御ルーチンを実行する。この
燃料制御ルーチンにおいては、負圧信号Ｇ及びクランク
角信号Ｈ，Ｈが示すエンジンの吸気負圧と回転数とに対
応する基本噴！１１量を設定すると共に、ｏ２信号工に
基づいて検出される空燃比のリーンリッチ状態、及び吸
気温度信号Ｊに基づいて検出される空気充ｌｌ４ｍ等に
応じて上記基本噴射量の補正が行われる。そして、ステ
ップ×５でこのようにして設定された燃料噴射■となる
ように噴射信号Ｅを燃料噴射ノズル８に送出する。また
、ステップＸＧで所定の点火制御時期が来たことを判断
すると、ステップ×６からステップ×７の点火制御ルー
チンを実行し、上記吸気負圧やエンジン回転数に応じた
点火時期をセットすると共に、クランク角信号Ｈ，ト１
が示すクランクシャフト３２の回転角度がセットした時
期に対応する角度となった時に、ステップ×８で点火プ
ラグ１４に点火信号Ｆを送出する。

次に、コントロールユニット３０は、ステップ×９でス
ロットル開度信号しやクランク角信号Ｈ１Ｈによりエン
ジン１の運転状態がアイドリングモードにあるか否かを
判断するが、この時点ではアイドリング状態にあるから
、ステップ×１０で水温信号Ｍが示すエンジン１の冷却
水温度や負荷信号Ｎ、Ｏ，Ｐが示す負荷の状態等の入力
情報を読み込んだ後、ステップＸ＋＋〜Ｘ１６によって
以下のアイドリング制御に使用する目標回転数の設定を
行う。つまり、先ずステップＸｎでエンジン１の冷却水
温度に応じた水温目標回転数を設定すると共に、ステッ
プＸ１２でエアコン信号Ｎによってエアコンスイッチ４
０がＯＮであるかＯＦＦであるかを判断し、ＯＮである
場合にはステップＸ　＋３でエアコン作動時の負荷状態
に応じたエアコン目標回転数を設定し、またＯＦＦであ
る場合にはステップ×１４でエアコン目標回転数を零と
してお（。そして、ステップ×１５及びステップＸ１６
でこのエアコン目標回転数とステップＸ＋１で設定した
水温目標回転数とを比較して回転数の大きい方をこの時
点の目標回転数として設定し、以下のアイドリン。

グ制御に使用する。ここで、エアコンが作動しているか
否かを判断した上で以下のアイドリング制御に使用する
目標回転数を設定したのは、エアコンの負荷が他の外部
負荷と比較して極端に、大きく、そのためアイドリング
制御に大きな影響を与えるからである。

このようにして、目標回転数が設定されると、コントロ
ールユニット３０はステップ×１１でエアコンスイッチ
４０、パワーステアリングスイッチ４１、ライトスイッ
チ４２等の負荷スイッチが全てＯＦＦであるか否かの判
断をし、全ての負荷スイッチがＯＦＦの場合は、ステッ
プＸ　１８で現時点が予め設定された所定時間毎の更新
時期であるか否かの判断をする。更新時期でない場合は
、コントロールユニット３０は次の更新時期が来るまで
ステップＸ１９〜Ｘ２６で第２．３図に示す制御弁１６
による無負荷時における通常のアイドリング制御を行う
。この制御においては、先ずステップ×１９において上
記ステップＸ＋ｅで設定された目標回転数と現時点にお
ける実回転数との差分を算出し、次いでステップＸ２０
でこの差分と前回更新時に設定された不感帯（この時点
では無負荷に対応する不感帯）との比較を行う。そして
、ステップＸ２１で上記差分が不感帯内にあるか否かの
判断をし、不感帯内にある場合にはステップＸ２２でホ
ールド指令をセットする。上記差分が不感帯を逸脱して
いる場合は、ステップＸ２３で実回転数が目標回転数よ
り高いか低いかを判断し、該実回転数が該目標回転数よ
り低い場合には、ステップＸ２４でモータ１８に対する
正転指令と両回転数の差分に応じた該モータ１８の制御
ｌ１ｍをセットし、また実回転数が目標回転数より高い
場合には、ステップＸ２５で逆転指令と両回転数の差分
に応じた制御量をセットする。そして、ステップＸ２６
で上記ホールド指令、正転指令又は逆転指令と、差分に
応じた制’ａｍとを正逆転信号Ａ及び制御量信号Ｂとし
てモータ１８に出力する。これにより、モータ１８は、
上記差分が不感帯内にある時は固定され、また不感帯を
逸脱している時は正転成いは逆転方向に回転される。こ
の場合に、第３図に示す制御弁用クラッチ２１は既に接
続されており、従って制御弁１６が第１減速歯車機構１
９、該制御弁用クラッチ２１、ビニオン２３及びラック
２４を介して開度増加方向或いは減少方向に駆動される
。その結果、バイパス通路１５を通過して吸気通路５の
スロットルバルブ下流側に流入するエア流分が調整され
、これによってエンジン回転数が目標回転数ないし該回
転数を中心とする不感帯内に収束するように制御される
ことになる。

然して、上記ステップ×１８で更新時期が来たことが判
断されると、コントロールユニット３０はステップＸ２
７〜Ｘ３２で無負荷時における不感帯の更新を行う。こ
こでは、先ずステップＸ２７で上記ステップＸ１９〜Ｘ
２６によるエンジン回転数のフィードバック制御を一旦
中止すると共に、ステップＸ２８で前回までの制ｔｘｔ
＋ｍをモータ１８に出力して（即ち、モータ１８を停止
させて）制御弁１６を前回までの制御位置に固定し、こ
の状態で次のステップＸ２９．Ｘ３０でクランク角信号
Ｈ，Ｈが示す現時点のエンジン回転数を読み込み、該エ
ンジン回転数の最大値と最小値とから回転数の変動幅を
求める。そして、この変動幅を求める処理をｎ回繰り返
した後、ステップＸ３１で回転数変動幅の複数個のデー
タから平均値を算出し、ステップＸ３２でこの回転数変
動幅の平均値を無負荷時における不感帯として更新する
。これにより、次にステップＸ１９〜Ｘ２６で行われる
アイドリング制御に際しては、新たに設定された現実の
回転変動幅に適合した不感帯が使用されることになる。

一方、負荷スイッチ４０〜４２のいずれかがＯＮとなっ
た場合はコントロールユニット３０はステップＸ１７か
らステップＸ３３を実行し、いずれかの負荷スイッチの
０Ｎ−ＯＦＦ状態が前回と比較して変化していることを
確認して上記ステップ×１９〜Ｘ２６の処理を再び実行
する。これは、負荷状態が切換った時に、新たな負荷状
態の下で、その負荷に応じた目標回転数及び該目標回転
数について前回設定された不感帯を用いて−Ｈアイドリ
ング制御を行うためである。そして、負荷状態が切換っ
た後において、所定時間毎の更新時期が来るまで、ステ
ップＸ３４から上記ステップＸ１９〜Ｘ２６を実行し、
上記の無負荷時の場合と同様にして、　□当該負荷に対
応する目標回転数と不感帯を用いて制御弁１６によるア
イドリング制御を行う。そして、更新時期が来た時に、
ステップＸ３５〜Ｘ４０によってその時点の負荷に対応
した不感帯の更新を行う。この不感帯の更新は上記ステ
ップＸ２７〜×３２による制御と同じであって、先ずス
テップＸ３５でエンジン回転数のフィードバック制御を
中止すると共に、ステップＸ３６で前回までの当該負荷
に応じた制御量をモータ１８に出力して制御弁１６を固
定し、この状態で次のステップ×３７．ステップＸ３８
で現時点のエンジン回転数を読み込んで回転数の変動幅
を求める。そして、この処理をｎ回繰り返した後、ステ
ップＸ３９で複数個のデータの平均値を算出し、ステッ
プ×４０でこの回転数変動幅の平均値を現時点の負荷に
対応する不感帯として更新する。そして、この不感帯を
ステップＸ１９〜Ｘ２６で行われる次回のアイドリング
制御に使用する。このようにして、負荷の状態が変化し
ても、その負荷に応じて、且つ現実のエンジン回転数の
変動幅に応じて設定された不感帯内に収束するようにア
イドリング制御が行われることになる。

尚、以上の実施例では、制御弁１６を開閉駆動させて、
バイパス通路１５を通過するエア流量を調整することに
よってアイドリング制御を行うようにしたが、スロット
ルバルブ９を開閉駆動させて吸気通路５を通過するエア
流ｍを調整することによってアイドリング制御を行うよ
うにしてもよい。

（発　　明　　の　　効　　果） 以上のように本発明によれば、アイドリング時に目標回
転数に対して設定された所定幅の不感帯内に実際のエン
ジン回転数を収束させるように吸気流量を調整してアイ
ドリング回転数を制御するようにしたエンジンにおいて
、実際のエンジン回転数の変動幅を検出して、この変動
幅に応じて上記不感帯を更新設定するようにしたので、
各エンジン毎のばらつきや経年変化等によって上記エン
ジン回転数の変動幅が相違しても常に最適幅の不感帯を
用いて制御が行われることになる。これにより、不感帯
が狭過ぎる場合に生じるエンジン回転数のハンチングが
防止されると共に、不感帯が広過ぎる場合に生じ′る燃
費性能や排気性能の悪化、或いはエンスト等が防止され
、もって安定したアイドリング状態が得られることにな
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の構成を示す概略図である。また第２〜
４図は本発明の実施例を示ずもので、第２図は制御シス
テム図、Ｍ３図は駆動装置の概略構成図、第４図（ａ）
、（ｂ）は作動を示すフローチャート図である。第５．
６図は不感帯とエンジン回転数とに関する従来の問題点
を示すタイムチャート図である。 ａ・・・エンジン回転数検出手段、ｄ・・・アイドリン
グ制御手段、ｅ・・・変動幅検出手段、［・・・不感帯
設定手段（３０・・・コントロールユニット）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転数検出手段と、アイドリング時に目
   標回転数に対して設定された所定幅の不感帯内にエンジ
   ン回転数を収束させるように吸気流量を調整するアイド
   リング制御手段とを備えたエンジンの回転数制御装置で
   あつて、アイドリング時の所定時期に上記吸気流量の変
   化を固定させてその時のエンジン回転数の変動幅を検出
   する変動幅検出手段と、この変動幅検出手段の出力信号
   によって上記不感帯の幅を補正更新する不感帯設定手段
   とを設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置
   。