JPS6215749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車用エンジンの制御装置に関
し、特に自動車の車速を所定値に保持し、かつア
イドリング時にはエンジンのアイドル回転速度を
所定値に保持する制御装置に関する。

従来、自動車の車速を所定値に保持するオート
ドライブ装置が公知であるが、このものでは車速
制御という単一機能を有するのみで、アイドル回
転速度については何ら制御できず、アイドル回転
速度を制御するには独立した別の装置を装着しな
ければならないという問題があつた。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、
車速制御及びアイドル回転速度制御の両方を行い
得る制御装置を提供することを目的とする。

以下本発明を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は自動車を駆動する
公知の４サイクル火花点火式エンジンで、その出
力は自動変速機２を介して図示しない車輪に伝達
される。

エンジン１の吸気系は、エアクリーナ３、吸気
量センサ４、吸気管５、スロツトル弁６及び吸気
分岐管７から構成されており、エンジン１はこれ
らを経て主の燃焼用空気を吸入し、燃料は各吸気
分岐管７に設けられた電磁式燃料噴射弁８から噴
射供給される。

エンジン１の主吸入空気流量は、運転者により
任意に操作されるスロツトル弁６によつて制御さ
れ、一方燃料噴射量は図示しない燃料制御ユニツ
トによつて制御される。燃料制御ユニツトは、回
転速度センサ９で検出される回転速度と、吸気量
センサ４で検出される吸入空気流量とを基本パラ
メータとして燃料噴射量を決定するもので、詳細
な回路については公知であるため説明を省略す
る。

次に車速及びアイドル回転速度の制御装置につ
いて説明する。この制御装置は、スロツトル弁６
をバイパスして供給する補助空気を制御する装置
として構成されており、第１空気制御弁２０、電
磁機構をなす常閉型電磁弁３０、第２空気制御弁
４０及び空気制御ユニツト５０を主要構成要素と
している。このうち、第１空気制御弁２０は、ダ
イヤフラム式のもので負圧室２１に導かれる負圧
に応じてダイヤフラム２２が変位し弁体２３を作
動させるよう構成されており、スロツトル弁６を
バイパスする導管２４の途中に設置されている。
この第１空気制御弁２０の負圧室２１は、固定絞
り２５及び導管２６を介して吸気管５のスロツト
ル弁６を下流部に接続され、さらに固定絞り２
７、電磁弁３０及び導管２８を介して吸気管５の
スロツトル弁６上流部に接続されている。

しかして、負圧室２１の負圧値は、電磁弁３０
のオン−オフ（デユーテイ）比により制御され、
これにより第１空気制御弁２０は比較的小流量の
補助空気を比例制御する。

第２空気制御弁４０は、常閉型電磁弁で構成さ
れており、スロツトル弁６をバイパスする導管４
１の途中に設置されている。そして、第２空気制
御弁４０は、比較的大流量の補助空気をオン−オ
フ制御する。

電磁弁３０及び第２空気制御弁４０は、空気制
御ユニツト５０に電気的に接続されており、これ
によつて開閉が制御される。空気制御ユニツト５
０は、エンジン１の回転速度センサ９、冷却水温
センサ５１、自動車の空調機スイツチ５２、吸気
負圧スイツチ５３、車速センサ５４、車速設定ス
イツチ５５、解除スイツチ５６、スロツトルスイ
ツチ５７及びニユートラルスイツチ５８に接続さ
れており、これらセンサ、スイツチの検出信号に
応じて電磁弁３０及び第２空気制御弁４０の励磁
を制御する。

空気制御ユニツト５０は、第２図に示すような
構成でアイドル回転速度制御部５０ａ、第１車速
制御部５０ｂ、第２車速制御部５０ｃ及び駆動部
５０ｄから構成されている。

アイドル回転速度制御部５０ａは、波形整形回
路６１、デイジタル−アナログ（Ｄ−Ａ）変換器
６２、基準電圧発生器６３、第１比較器６４、積
分器６５、三角波発振器６６及び第２比較器６７
から構成されており、アイドル回転速度の制御信
号を発生する。

このうち、波形整形回路６１は、公知のトラン
ジシタスイツチング回路からなり、回転速度セン
サ９（例えば点火回路のパワートランジスタから
なる。）の出力信号を波形整形し、エンジン回転
速度に比例した周波数のパルスを出力する。

Ｄ−Ａ変換器６２は、波形整形回路６１の出力
パルスをラフにＤ−Ａ変換するもので、第３図ａ
の波形Vdで示すように周波数及び平均レベルが
回転速度に比例した三角波信号Vdを出力する。

基準電圧発生器６３は、冷却水温センサ５１、
空調機スイツチ５２及び吸気負圧スイツチ５３の
検出信号が入力されており、これらに応じて第３
図ａの波形Vrで示すような所定値を表す基準電
圧Vrを発生する。

第１比較器６４は、Ｄ−Ａ変換器６２と基準電
圧発生器６３の出力を比較するもので、第３図ｂ
で示すように三角波電圧Vd≧基準電圧Vrのとき
１レベル信号、三角波電圧Vd＜基準電圧Vrのと
き０レベル信号を出力する。

積分器６５は、比較器６４の出力を積分し、第
３図ｃのVcで示すような積分電圧Vcを出力す
る。この積分器６５は、スロツトルスイツチ５７
の出力信号が入力されており、このスイツチ５７
がオフのときは積分動作を停止してアイドル回転
速度の閉ループ制御を停止する。なお、スロツト
ルスイツチ５７は、スロツトル弁６が全閉近傍に
なるとオンし、それ以外のときはオフする。

三角波発振器６６は、第３図ｃのVtで示すよ
うな一定周波数、一定振幅で、積分電圧Vcに比
べて周期の長い三角波電圧Vtを出力するもの
で、公知の発振器を用いている。

第２比較器６７は、積分器６５と三角波発振器
６６の出力を比較するもので、第３図ｄで示すよ
うに電圧Vc≧電圧Vtのとき１レベル信号、電圧
Vc＜電圧Vtのとき０レベル信号を出力する。そ
して、この第２比較器６７の出力がアイドル回転
速度の制御信号として駆動部５０ｄに伝達され
る。

第１車速制御部５０ｂは、Ｄ−Ａ変換器７１、
記憶設定回路７２、第１比較器７３、三角波発振
器７４及び第２比較器７５から構成されており、
車速の制御信号を発生する。

ここで、車速センサ５４は、詳細に図示しない
がリードスイツチ及び変速機２の出力軸と同期し
て回転する磁石からなる公知のもので、自動車の
車速に応じた周波数のパルスを出力する。

Ｄ−Ａ変換器７１は、車速センサ５４の出力パ
ルスをＤ−Ａ変換するもので、車速に対応したア
ナログ電圧Vsを出力する。

記憶設定回路７２は、車速設定スイツチ５５が
自動車の運転者によりオンされるとそのときのＤ
−Ａ変換器７１の出力電圧を記憶する回路で、記
憶した電圧Vmを所定値を表す信号として比較器
７３に出力する。

第１比較器７３は、Ｄ−Ａ変換器８１と記憶設
定回路７２の出力を比較するもので、電圧Vm≧
電圧Vsのとき１レベルの増速信号、電圧Vm＜Vs
のとき０レベルの減速信号を出力する。

三角波発振器７４は、一定周波数、一定振幅の
三角波電圧を出力するもので、三角波発振器６６
と同様の公知の発振器を用いている。

第２比較器７５は、第１比較器７８と三角波発
振器７４の出力を比較するもので、第１比較器７
３の出力が１レベルのときデユーテイ比の大きい
パルス信号を出力し、０レベルのときデユーテイ
比の小さいパルス信号を出力する。そして、この
第２比較器７５の出力が車速の制御信号として駆
動部５０ｄに伝達される。

なお、記憶設定回路７２には、解除スイツチ５
６の信号が入力されており、これがオンして０レ
ベル信号が入力されると記憶した電圧をキヤンセ
ルする。

第２車速制御部５０ｃは、比較器８１、RSフ
リツプフロツプ８２及びANDゲート８３から構
成されており、車速の制御信号、即ち第２空気制
御弁４０の動作制御信号を発生する。ここで、比
較器８１はＤ−Ａ変換器７１の出力電圧と設定電
圧を比較するよう構成されており、車速が設定値
以上になると１レベル信号、それ以外では０レベ
ル信号を出力する。

RSフリツプフロツプ８２は、車速設定スイツ
チ５５び解除スイツチ５６のオン−オフによりト
リガされるよう構成されており、車速設定スイツ
チ５５がオンになるとトリガされて１レベル信号
を出力し、解除スイツチ５６がオンになるとトリ
ガされて０レベル信号を出力する。

ANDゲート８３は、比較器８１及びフリツプ
フロツプ８２の出力のAND論理をとるもので、
両出力が１レベルになると１レベル信号を駆動部
50dに出力し、それ以外のときは０レベル信号を
出力する。

駆動部５０ｄは、ORゲート９１、トランジス
タスイツチ回路９２，９３及びアナログスイツチ
９４，９５から構成されており、制御部５０ａ〜
５０ｃの出力制御信号に応じて弁３０，４０の通
電を制御する。このうち、スイツチ回路９２，９
３はパワートランジスタを含んでおり、１レベル
信号が入力されるとオンし、０レベル信号が入力
されるとオフする。また、アナログスイツチ９４
は常閉型のもので１レベル信号でオフ、０レベル
信号でオンする。他方のアナログスイツチ９５は
常開型のもので１レベル信号でオン、０レベル信
号でオフする。

次に上記構成の作動を説明する。スロツトル弁
６が閉じられエンジン１がアイドリングされてい
る場合において、制御ユニツト５０の第１比較器
６４は、Ｄ−Ａ変換器６２の実際のエンジン回転
速度を電圧に変換した信号と、基準電圧発生器６
３の設定回転速度に対応した基準電圧とを比較
し、実際のエンジン回転速度が設定回転速度より
高いと、デユーテイ比の大きい方形波パルスを出
力する。

積分器６５はスロツトルスイツチ５７がオンし
ているため、この方形波パルスを積分し、低い平
均レベルの積分電圧Vcを出力する。第２比較器
６７は、この低レベルの積分電圧Vcと一定周期
の三角波電圧Vtとの比較を行うため、ほぼ一定
周波数のデユーテイ比の小さい方形波パルスを出
力する。

これにより、電磁弁３０の通電時間割合が減少
し、負圧室２１の負圧値が大きくなり弁体２８が
上方に移動して第１空気制御弁２０の開度を小さ
くする。この結果スロツトル弁６をバイパスして
エンジン１で供給する補助空気流量が減少し、こ
れに伴つて吸気量センサ４が作動して噴射弁８の
燃料噴射量も減少してエンジン１のアイドル回転
速度を低下させる。

反対に実際の回転速度が設定回転速度より低い
と、三角波電圧Vdの平均レベルが基準電圧Vrに
比較して低くなるため、第１比較器６４はデユー
テイ比の小さい方形波パルスを出力する。

したがつて積分器６５は高い平均レベルの積分
電圧Vcを出力し、第２比較器６７はこの高レベ
ルの積分電圧Vcと一定周期の三角波電圧Vtとの
比較を行うため、デユーテイ比の大きい方形波パ
ルスを出力する。

これにより電磁弁３０の通電時間割合が増加し
負圧室２１の負圧値が小さくなつて第１空気制御
弁２０の開度が大きくなる。この結果スロツトル
弁６をバイパスしてエンジン１へ供給する補助空
気流量が増加しエンジン１のアイドル回転速度を
上昇させる。

上記のごとく、基準電圧に応じて電磁弁３０の
通電を制御することにより、エンジン回転速度を
基準電圧に対応した設定回転速度に維持できる。
ここで、基準電圧はエンジン１の冷却水温に対応
して変化しており、エンジン１の冷態始動時のよ
うにエンジン１の暖機が不十分で冷却水温が低い
場合は基準電圧が大きく、エンジン１の回転速度
を高く維持し、エンジン１をエンジン潤滑油の粘
性等の摩擦に打ち勝つて安定的に回転させる。そ
して、エンジン１が徐々に暖機され、冷却水温が
上昇するにつれて基準電圧は徐々に下がり、エン
ジン回転速度を徐々に通常のアイドル回転速度ま
で下げる。

このアイドル回転速度は、実際のエンジン回転
速度と比較しつつ閉ループ制御を行つているた
め、エンジン潤滑油の種類が異なり、粘度が異な
つていても設計どおり、すなわち基準電圧で表さ
れたとおりの回転速度に制御される。

また、空調機スイツチ２５がオンされると、基
準電圧は、一定レベルだけ大きくなり、エンジン
アイドル回転速度を通常よりも高く維持する。し
かして、エンジンアイドル運転中であつても、空
調機のコンプレツサはエンジン１により十分な回
転速度で駆動され、このとき自動車の空調機の冷
房能力は十分に確保される。

さらに自動変速機２がニユートラルＮレンジか
らドライブＤレンジにシフトされると、ニユート
ラルスイツチ５８がオンからオフになり、これに
より、基準電圧は一定レベルだけ小さくなり、Ｄ
レンジにおける自動車の飛び出しを防止する。

また、スロツトル弁６をやや開いた状態で自動
車を極低速走行する場合には回転速度を閉ループ
制御すると不都合を生じるが、この場合スロツト
ルスイツチ５７がオフして積分器６５の積分動作
を停止させ比較器６７から一定デユーテイ比のパ
ルス信号を出力させるため、開ループ制御となり
不都合は生じない。

また自動車のエンジンブレーキ時においては、
吸気管５のスロツトル弁下流部の負圧が大きくな
るため、負圧スイツチ５３がオンして基準電圧を
上昇させ、これにより空気制御弁２０が開いて補
助空気が供給されHC及びCOの排出量を低減させ
る。

次に自動定速走行（オートドライブ）について
説明する。スロツトル弁６を開いて自動車をある
車速で走行させている場合において、オートドラ
イブを開始するときは車速設定スイツチ５５を一
定期間オンにする。これによりフリツプフロツプ
８２がトリガされて１レベルのセツトＳ信号が発
生する。このセツト信号Ｓによりアナログスイツ
チ９４はオフし、他方のアナログスイツチ９５は
オンし、電磁弁３０は車速制御部５０ｂにより制
御される。

また、車速設定スイツチ５５のオンにより、そ
のときのＤ−Ａ変換器７１の出力電圧は記憶設定
回路７２により記憶され、設定車速を表す基準電
圧として第１比較器７８に出力される。

そして第１比較器７３は、実際の車速が設定車
速より速いと低レベルの減速信号を出力し、これ
により第２比較器７５はデユーテイ比の小さい方
形波パルスを出力する。このため、電磁弁３０の
開弁時間割合が減少し、負圧室２１の負圧値が大
きくなつて空気制御弁２の開度が小さくなり、エ
ンジン回転速度が低下して車速が遅くなる。実際
の車速が設定車速より遅いと第１比較器７８は高
レベルの加速信号を出力し、これにより第２比較
器７５はデユーテイ比の大きい方形波パルスを出
力する。このため、電磁弁３０の開弁時間割合が
増加し、負圧室２１の負圧値が小さくなつて空気
制御弁２０の開度が大きくなり、エンジン回転速
度が上昇して車速が速くなる。

こうして、車速は設定車速に近付くように制御
され、車速は常に設定車速に維持される。

また、設定車速がかなり大きく、導管２４を通
る補助空気のみでは十分に制御し得ないときは、
比較器８１が１レベル信号を出力して第２空気制
御弁４０を開弁させ、導管４１を通る補助空気を
追加して車速を制御し、良好なる車速制御を達成
する。

なお、上記実施例では制御ユニツト５０に各種
電気回路を適用し、ハードウエア的にアイドル回
転速度及び車速を制御するようにしたが、この代
りにマイクロコンピユータを適用し、ソフトウエ
ア的に制御するようにしてもよい。特に他のパラ
メータの制御に既にマイクロコンピユータを採用
している場合には、わずかなプログラムを追加す
ることにより容易に実現できる。

また、燃料噴射式エンジンに適用したが、気化
器式エンジンにも適用可能である。この場合、空
気制御弁としてスロツトル弁を適用し、このスロ
ツトル弁の開度を制御するようにすればよい。

また、電磁機構として電磁弁を用いたが、この
他に電動モータ、ソニアソレノイド等も適用可能
である。

以上述べたように本発明によれば簡潔なシステ
ムで車速及びアイドル回転速度の両方を制御し得
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図図示の制御ユニツトを示すブロツ
ク図、第３図は作動説明に供する波形図である。 １……エンジン、６……スロツトル弁、９……
回転速度センサ、２０……第１空気制御弁、３０
……電磁機構をなす電磁弁、４０……第２空気制
御弁、５０……制御ユニツト、５４……車速セン
サ、５５……車速設定スイツチ、５７……スロツ
トルスイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動車用エンジンへ供給する空気流量を制御
   する空気制御弁と、この空気制御弁の開度を制御
   する電磁機構と、前記エンジンの回転速度を検出
   する回転速度センサと、自動車の車速を検出する
   車速センサと、車速制御を開始するための車速設
   定スイツチと、前記エンジンのアイドリング状態
   を検出するスロツトルセンサと、このスロツトル
   センサ及び前記回転速度センサの検出信号により
   前記エンジンのアイドル回転速度を所定値に保持
   するよう前記電磁機構を作動させ、かつ前記車速
   設定スイツチ及び車速センサの検出信号により前
   記自動車の車速を所定値に保持するよう前記電磁
   機構を作動させる制御ユニツトとを備えることを
   特徴とする自動車用エンジンの制御装置。 ２ 前記空気制御弁が、スロツトル弁をバイパス
   して供給される補助空気流量のうち小流量を比例
   制御する第１空気制御弁と、大流量をオン−オフ
   制御する第２空気制御弁とからなる特許請求の範
   囲第１項記載の自動車用エンジンの制御装置。 ３ 前記空気制御弁が、スロツトル弁からなる特
   許請求の範囲第１項記載の自動車用エンジンの制
   御装置。