JPS6219578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は機関のアイドル回転数を目標回転数
に制御する機関のアイドル回転数制御装置に関す
るものである。

機関のアイドル回転数を機関の温度等に対応し
て設定される目標回転数に制御するために、検出
回転数と目標回転数との偏差に対応してスロツト
ル弁の目標開度を決定し実際のスロツトル開度と
該目標開度との偏差によつて該偏差が零となる方
向にアクチエータを介してスロツトル弁開度を制
御するものが知られている。このアイドル速度制
御のためのスロツトル弁の駆動にあつては、非ア
イドル時は運転者によつて自由にスロツトル弁を
制御し得る様に構成する必要があることからスロ
ツトル弁の閉弁位置を決定するスロツトルストツ
パの位置をアクチエータによつて駆動制御するこ
とが行なわれるが、この場合、スロツトル弁が開
かれた非アイドル時にはスロツトルストツパの位
置はアイドル時の制御位置に置くことが再びアイ
ドルに復帰したとき目標アイドル回転数に速かに
制御できるために望ましい。こゝで、機関にはア
イドル回転制御以外の他の制御目的からスロツト
ル弁の開度センサが多くの場合装着されているた
めこのスロツトル開度センサの出力を利用してア
クセル開度を目標開度にフイードバツク制御する
場合、非アイドル時にはストツパ位置情報は得ら
れないため、ストツパ位置をアイドル時と同様に
目標位置にフイードバツク制御できず、このため
機械的にアイドル時の制御位置に保持する必要が
ある。

一方、スロツトル弁の開度を決定するストツパ
を駆動するためのアクチエータとして比較的応答
性のよい負圧サーボモータを使用した場合、負圧
サーボモータは負圧作動室に対する負圧と大気の
それぞれの導入通路の２つの電磁弁の制御により
ストツパを駆動して位置制御するものである。
こゝで、上述の如く非アイドル時にストツパ位置
をアイドル時の制御位置に保持しようとした場
合、上記各電磁弁をいずれも閉じて負圧作動室の
負圧を保持することが考えられるが、各電磁弁の
洩れにより負圧作動室の圧力は、変動することが
常であり、この場合その圧力は負圧方向に変化す
るか、大気方向に変化するかは各電磁弁の洩れ量
の差によつて決まるため定かでなく、このため各
電磁弁を共に閉じて圧力を保持しようとすること
はストツパをスロツトル弁の開き方向に駆動する
ことにもなるから、安全性を考慮して非アイドル
時には負圧作動室の圧力はストツパ位置が最低開
度位置になる如く大気側電磁弁を開放制御するこ
とを余義なくされ、非アイドル時に、ストツパ位
置をアイドル時の制御位置に保持できず、このた
めにアイドル復帰時にはストツパは最低開度位置
から目標開度位置に向うことになりエンジンスト
ール（エンスト）が起こりやすくなる。

又、負圧サーボモータによつてスロツトルスト
ツパの位置を目標位置にフイードバツク制御する
際、制御のハンチングを防止しながら応答性を上
げるためには、両者の位置偏差に対応した駆動速
度を与えるためにその偏差量に対応したデユーテ
イパルスで上記電磁弁をON・OFF駆動して負圧
作動室の圧力変動速度を上記位置偏差に対応させ
ることが望ましいが、負圧サーボモータは通常作
動負圧に対する駆動量（ストツパ操作位置）の特
性が所定の作動負圧値に達するまでは駆動量が全
く変化せず、所定負圧値を越えればほゞ線形な変
化特性を呈するため、上述の如く非アイドル時に
大気にされた作動圧力をアイドル復帰時に上記位
置偏差に対応したデユーテイパルスで電磁弁を駆
動して負圧力に増大させても、スロツトルストツ
パの駆動に応答遅れが発生し機関の回転数の落ち
込みが大きくなり更にエンジンストールを引き起
しやすいこととなる。

この発明は、上述の問題点に対処すべくなされ
たものであり、機関のアイドル回転数と目標アイ
ドル回転数との偏差に対応して決定される目標ス
ロツトル開度の実際スロツトル開度が一致する様
に圧力サーボモータを介して制御するものにおい
て、圧力サーボモータの圧力作動室に対する第
１、第２の圧力の導入通路の各電磁弁を上記スロ
ツトル弁開度の位置偏差量に対応したデユーテイ
パルスでON・OFF駆動すると共に、機関が非ア
イドル運転からアイドル運転へ移向した際は上記
位置偏差量にかゝわらず予め定められた設定時間
はスロツトルストツパ位置を増大させる側の電磁
弁を強制的に開弁させることにより、位置制御の
ハンチングを防止しながら、しかも負圧サーボモ
ータの不感帯による応答遅れを改善してアイドル
運転移向時にスロツトル弁を目標開度に速かに駆
動制御し安定なアイドル回転数制御を可能にしよ
うとするものである。

以下図に示すこの発明の実施例について説明す
る。先ず第１図において、１００は自動車の駆動
源となる内燃機関、１０１はこの機関の吸気量を
運転者の操作により調整するスロツトル弁、２０
０は機関１００のアイドル運転時のスロツトル弁
１０１の開度を駆動調整するアクチエータであ
り、第２図にも明示する如く負圧サーボモータ２
０１と、この負圧サーボモータによつて位置制御
され上記スロツトル弁１０１の閉弁開度を決める
スロツトルストツパ２０２と、上記負圧サーボモ
ータ２０１の負圧作動室に対する大気と機関の吸
気管負圧との導入通路に設けられた電磁弁２０
３，２０４を有して成る。３００は機関１００の
回転数を電気的に検出して出力を発生する回転数
センサ、４００はこの回転数センサによつて検出
された実回転数信号ａと、機関の温度、負荷状態
等に対応して定められた所望の目標回転数信号ｂ
とを比較しその偏差信号ｃを積分して目標操作位
置（目標開度）ｅを決定する出力を発生する演算
器、５００は上記スロツトル弁１０１の開度を検
出する開度センサ、６００は上記目標位置信号ｅ
と実際の検出開度位置信号ｄとの位置偏差信号ｆ
に対応して上記各電磁弁２０３，２０４を制御し
上記スロツトルストツパ２０２の位置を制御する
ための駆動パルスを発生する駆動回路であり、機
関のアイドル運転中に上記位置偏差信号ｆの極性
判別指令とその偏差量に対応して決定されるパル
ス幅指令とを発生する第１の信号指令回路６０１
と、機関の非アイドル運転時に大気側電磁弁２０
３を開弁させ負圧側電磁弁２０４を閉弁させるた
めの信号指令を発生する第２の信号指令回路６０
２と、機関のアイドル運転への移向時負圧側電磁
弁２０４を予め定めた設定時間開弁させるための
パルス幅指令を発生する第３の信号指令回路６０
３と、更にこれら第１、第２、第３の信号指令回
路の各指令に従つて上記各電磁弁２０３，２０４
の駆動用パルス信号を発生するパルス信号発生回
路６０４を含んで構成されており、これは電子的
なアナログ回路や、マイクロコンピユータのメモ
リ、演算、タイマ機能等を利用すれば容易に実現
可能である。７００は上記スロツトル弁１０１の
開度情報や回転数情報等から機関がアイドル運転
か否かを判定しその結果に応じて上記演算器４０
０の積分演算の実行、停止を制御するアイドル判
別回路であり、この出力は上記駆動回路６００の
駆動パルス形態を決定するための入力情報ともな
つている。

次にこの様に構成された実施例につきその動作
を説明する。機関がアイドル運転状態にあればア
イドル判定器７００の出力により演算器４００は
積分演算を実行すると共に、駆動回路６００は第
１の信号指令回路６０１の指令に基づいたパルス
信号を発生する。一方回転数センサ３００は機関
１００の回転数を検出し、この検出された実回転
数ａは図示しない目標回転数設定手段によつて設
定された目標回転数ｂと比較され、この回転偏差
ｃは演算器４００においてその偏差極性に対応し
た積分方向へ積分されて目標スロツトル位置ｅを
設定する。この目標スロツトル位置ｅは開度セン
サ５００によつて検出されたスロツトル弁１０１
の実際のスロツトル開度位置ｄと比較され、この
位置偏差ｆは第１の信号指令回路６０１に与えら
れ、該回路においては、その位置偏差ｆの極性の
判別指令と、その偏差量に対応したパルス幅指令
を予め定められた所定の周期T₁（例えば50ms）
毎に発生する。パルス信号発生回路６０４はこの
周期T₁毎に位置偏差量に対応したパルス幅のパ
ルス信号を極性判別指令に対応して大気側電磁弁
２０３又は負圧側電磁弁２０４に与えてこれら電
磁弁を開閉駆動し負圧サーボモータ２０１の負圧
作動室の負圧を制御することによりスロツトルス
トツパ２０１の操作位置と共にスロツトル弁１０
１の開度を制御して機関のアイドル回転数を目標
回転数になる如く制御するものである。

この場合、当然のことではあるが目標開度位置
ｅに対して実際開度位置ｄが小さいときはその位
置偏差量に対応したパルス幅で負圧側電磁弁２０
４が周期的に開弁され、大気側電磁弁２０３は閉
弁保持し、負圧サーボモータの作動負圧の上昇に
よつてストツパ２０２の位置はスロツトル弁１０
１を目標位置ｅに向つて開弁させ、逆に目標位置
ｅより実際開度位置ｄが大きいときは大気側電磁
弁２０３がパルス駆動されて開弁され負圧側電磁
弁２０４は閉弁保持されることによりスロツトル
弁１０１は目標位置に向つて開弁され、結局、位
置偏差ｆが零となる様、即ち目標開度に実際開度
が一致する様スロツトル弁１０１の開度をフイー
ドバツク制御する。こゝで上記各電磁弁２０３，
２０４は上記位置偏差ｆの極性によつて選択され
てその偏差量に対応したパルス幅で一定周期のパ
ルス信号、（偏差量に対応したデユーテイパルス
信号）で開閉されるため、負圧サーボモータ２０
１の作動負圧は上記位置偏差量が大きいほど急速
に変動し偏差量が小さいほどその変動は緩かにな
るため、位置制御のハンチングを防止しながら応
答性を向上させ得る。尚、上記偏差量が所定の範
囲内になつたときは各電磁弁２０３，２０４を共
に閉弁させてフイードバツクによる位置制御を停
止させることが、電磁弁の耐久性等の点から望ま
しい。

次に、機関のスロツトル弁１０１が運転者によ
つて開かれ非アイドル運転に移向した場合の動作
について第３図動作説明図を参照して説明する。
運転者のアクセル操作により第３図ｄで示す如く
実際のスロツトル開度が第３図ｅで示す目標スロ
ツトル開度より所定値以上増大するとアイドル判
別回路７００は時刻t₁で非アイドル運転と判定し
て所定の出力信号を発生する。この出力信号によ
り演算器４００の積分動作は停止され目標開度ｅ
はこの時の演算目標開度に保持される。これと同
時に第２の信号指令回路６０２は大気側電磁弁２
０３を開弁させ、負圧側電磁弁２０４を閉弁させ
るべき指令を発生しパルス信号発生回路６０４は
この指令に基づいて第３図ｇ，ｈに示す如く信号
を発生して大気側電磁弁２０３を開弁させ、負圧
側電磁弁２０４を閉弁させる。このため負圧サー
ボモータ２０１の作動負圧は大気にまで低下しス
トツパ２０２の操作位置は第３図ｉで示す如く最
低開度位置まで低下する。これは上述の如く非ア
イドル時に各電磁弁２０３，２０４を共に閉弁さ
せてもその洩れにより負圧サーボモータ２０１の
作動負圧が上昇してストツパ位置を必要以上にス
ロツトル開度方向に移動させる危険を防止するた
めである。従つて、この非アイドル運転になれば
第３図ａ，ｂの如く目標回転数ｂに対して実際回
転数ａは上昇するが、演算器ｅの回転偏差ｃの積
分が停止し、かつストツパ２０２の位置のフイー
ドバツク制御も停止される。

さて、この非アイドル運転状態においてスロツ
トル弁１０１が第３図ｇの如く閉塞され、これに
伴つて機関回転数が第３図ａの如く低下しこの回
転数ａが所定の回転数まで低下すると、アイドル
判別回路７００はこれらの情報から時刻t₂におい
てアイドル運転状態に移向したと判定し演算器４
００の積分動作を開始させると共に第３の信号指
令回路６０３を駆動する。この時刻t₂からこの第
３の信号指令回路６０３は予め定められた設定パ
ルス幅TAを示す指令を発生し、パルス信号発生
回路６０４はこの指令に基づき第３図ｈで示す如
くパルス幅TAのパルス信号を負圧側電磁弁２０
４に与えてこれを開弁させると共に大気側電磁弁
２０３を閉弁させ、負圧サーボモータ２０１に強
制的に所定時間TAだけ連続して負圧を導入させ
る。このため負圧サーボモータ２０１の作動負圧
は極めて速い速度で所定値まで上昇し負圧サーボ
モータ２０１が通常有する不感帯による動作遅れ
を防止する。即ち負圧サーボモータ２０１は第２
図に示す如く通常はダイヤフラムとスプリングを
含んで構成されるが、ダイヤフラムの最低セツト
位置でスプリングには所定の初荷重が与えられる
ものであるため、第４図で示す如く作動負圧が少
なくともスプリングの初荷重によつて決まる負圧
p₁に達するまではストツパ２０２の操作位置は全
く変化せず、この負圧p₁をすぎてはじめて変化す
る特性を呈するものであるが、上述の如くハンチ
ング防止と応答性のために単に位置偏差ｆの偏差
量に対応して電磁弁２０４をON・OFFデユーテ
イ制御をした場合この圧力p₁に達するまでに無駄
なデユーテイ制御を行ない応答性を遅らせるだけ
であり、このため上記位置偏差量とは無関係な予
め定められた時間幅TAのパルス信号で負圧側電
磁弁２０４を開弁させ急速な作動負圧の増大の図
つている。この場合パルス幅TAは大気にされて
いた作動圧を上記負圧p₁まで乃至は目標開度ｅを
ストツパ２０２に与え得る負圧まで上昇させるに
要する時間幅に設定することが望ましい。

この設定時間パルスによつて負圧サーボモータ
２０１はストツパ２０２を最低操作位置から応答
遅れ少なく目標開度位置ｅに向つて移動させるこ
とができる。この設定パルス発生後は上述のアイ
ドル運転時の動作と同様第１の信号指令回路６０
１の指令に対応したパルス信号発生回路６０４か
らのデユーテイパルスにより、位置偏差ｆの極性
と偏差量に対応して電磁弁２０３又は２０４が
ON・OFFデユーテイ制御されストツパ２０２を
介してスロツトル弁１０１の開度がフイードバツ
ク制御される。第３図は設定時間パルス発生後、
負圧側電磁弁２０４がデユーテイパルスで駆動さ
れ位置偏差ｆが所定の範囲内になり両電磁弁２０
３，２０４の閉弁により負圧サーボモータ２０１
の作動負圧が保持された状態を示している。

尚、上記実施例においては、負圧サーボモータ
２０１の作動負圧の増大によりスロツトル弁の開
度を増大方向に制御するものについて説明した
が、これを逆の関係に設定して、非アイドル時は
負圧側電磁弁を開弁して負圧サーボモータの最大
動作位置で最低のストツパ位置を与える場合で
も、第４図の如く負圧p₂以上では負圧サーボモー
タに不感帯があるのでアイドル運転移向時に設定
時間パルスにより大気側電磁弁を強制開弁させる
如くしても同様の作用効果が得られる。

又、アイドル判定回路７００は上記実施例に限
ることなく各種の機関に対応した各種の情報に基
づいて適宜の判定方法を選択し得るものである。

以上の如く、この発明は機関のアイドル回転数
と目標アイドル回転数との偏差に対応して決定さ
れる目標スロツトル開度に、実際のスロツトル開
度が一致する様に、圧力サーボモータの圧力作動
室に対する第１、第２の圧力の導入通路の各電磁
弁を上記開度位置偏差量に応じたデユーテイのパ
ルス信号でON・OFF駆動することによつてスロ
ツトルストツパの位置を制御してスロツトル弁開
度を制御したことにより、位置制御の応答性の向
上を図りながらハンチングを防止し安定で高精度
なアイドル回転制御を可能とすることができ、又
非アイドル運転時には上記スロツトルストツパを
最低開度位置になる如く上記電磁弁制御し、アイ
ドル運転移行時には上記電磁弁の一方を予め定め
た所定時間強制的に開弁保持させる手段を設けた
ことにより、非アイドル時にスロツトルストツパ
が開弁方向に位置制御される危険を防止し、しか
もアイドル移向時に圧力サーボモータの不感帯に
よる応答遅れを防止して急速に目標開度位置にス
ロツトルストツパを移向させてエンジンストロー
ルの防止を図り得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成ブロツ
ク図、第２図は第１図のアクチエータ部の構成
図、第３図は第１図の動作説明用波形図、第４図
は第１図の負圧サーボモータの特性図である。 図中、１００……機関、１０１……スロツトル
弁、２００……アクチエータ、２０１……負圧サ
ーボモータ、２０２……スロツトルストツパ、２
０３，２０４……は電磁弁、３００……回転数セ
ンサ、４００……演算器、５００……開度セン
サ、６００……駆動回路、６０１，６０２，６０
３……信号指令回路、６０４……パルス信号発生
回路、７００……アイドル判定回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関のスロツトル弁の閉塞位置を決定するス
   ロツトルストツパ、このスロツトルストツパの位
   置を作動圧力に応じて制御する圧力サーボモー
   タ、この圧力サーボモータの作動圧力を与えるた
   めの上記スロツトルストツパを閉弁方向に移動さ
   せる第１の圧力と、開弁方向に移動させる第２の
   圧力の各導入通路にそれぞれ設けられた第１、第
   ２の電磁弁、機関の実測回転数と目標アイドル回
   転数との偏差に応じて目標スロツトル開度を設定
   する目標開度設定手段、及び機関のアイドル運転
   時に上記設定された目標開度と上記スロツトル弁
   の実測スロツトル開度との偏差極性に対応して、
   その偏差量に応じたデユーテイパルス信号を上記
   各電磁弁に作用させる第１の手段と、機関の非ア
   イドル運転時に上記スロツトルストツパを最低開
   度位置に制御すべく上記各電磁弁を制御する第２
   の手段と、機関のアイドル運転への移行と同期し
   て上記第２の圧力を導入すべく上記第２の電磁弁
   を予め定めた所定時間強制的に開弁させる設定時
   間パルスを上記第１の手段のデユーテイパルスと
   は独立して発生する第３の手段とを含む駆動回路
   を備えて成る内燃機関のアイドル回転数制御装
   置。