JPS6250651B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンのアイドル時及び非アイドル
時に応じてエンジンに与える吸入空気量を適宜調
節してエンジンの回転速度を制御する吸入空気量
制御装置に関する。

従来より、エンジンのスロツトル弁をバイパス
する空気通路に制御弁を設定し、この制御弁をア
イドル時において、エンジン回転速度と目標回転
速度との比較結果に応じて作動させ、この空気通
路の通路断面積を可変することで、アイドル時の
エンジン回転速度が目標回転速度に収束するよう
にフイードバツク制御する技術が、例えば特公昭
49−40886号公報などにより既に知られている。

しかしながら、従来、上記エンジン回転速度制
御装置はアイドル時のみならず非アイドル時、つ
まり負荷運転時においてもフイードバツク制御を
実行しているために、負荷運転によりエンジン回
転速度が高くされると、それに応じてエンジン回
転速度を低くしようとして制御弁を空気通路を閉
じるように作動させている。従つて、このような
負荷運転状態からスロツトル弁が閉じられアイド
ル運転状態に移行する減速時には、空気通路が閉
じられているためにエンジンへの吸入空気量が不
足してしまい、エンジン回転速度の大幅な落込み
や、最悪の場合エンジンストールを招く恐れがあ
つた。

本発明は、上記の点に鑑み、エンジンの負荷運
転時にはオープンループ制御とし、このオープン
ループ制御時にはフイードバツク制御時より大き
な制御値（つまり吸入空気量）を与えるように
し、しかもオープンループ制御からフイードバツ
ク制御に切換わるエンジンの減速時には、オープ
ンループ制御値から通常のフイードバツク制御値
まで制御値を徐々に低下させることによつて、減
速時のエンジン回転速度の大幅な落込みを防止
し、なめらかに回転速度を低下させ得る吸入空気
量制御装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明では、エンジンの吸入空気量を
制御することにより、実回転速度を目標回転速度
に一致させるように制御するフイードバツク制御
と、フイードバツクしないオープンループ制御と
を、エンジンの運転条件に応じて切換えて制御す
る吸入空気量制御装置において、 上記吸入空気量を調節するアクチユエータを制
御する制御値として、オープンループ制御時に
は、フイードバツク制御時の第１の値より大きな
第２の値に設定する第１の手段と、オープンルー
プ制御からフイードバツク制御に切換わるエンジ
ンの減速時には、上記制御値として第２の値より
第１の値まで徐々に低下させる第２の手段とを備
えたことを特徴とする。

以下、本発明を図に示す一実施例につき説明す
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を経て主な空
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からのエン
ジン回転速度信号と、エアフロメータ１２によつ
て測定される吸入空気量の信号とを基本パラメー
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プ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
先端に対向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５１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、エンジンの吸入空気量を制御するこ
とにより、実際のエンジン回転速度を設定回転速
度に一致させるように制御するフイードバツク制
御と、フイードバツクしないオープンループ制御
とを、エンジンの運転条件に応じて切換えて制御
するものであり、デイストリビユータ１８と、エ
ンジン温度つまり暖機状態を検出する暖機センサ
１９と、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２８
とが接続されており、エンジン回転速度信号、冷
却水温信号、スロツトル信号および空調機のオ
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Ｄ―Ａ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よりなる波形整形
部で第３図Ａの如く波形整形された後、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からな
り、Ｄ―Ａ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２００の出力特性は第４図に示すよう
にエンジン温度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図の実際に示
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Ｄ―Ａ変換回路１００の出力
電圧が比較レベルとなる信号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、信号Ｃが“０”レベルで働く定電流充
電回路としての抵抗４０２，４０３、トランジス
タ４０９と信号Ｃが“１”レベルで働く定電流放
電回路としての抵抗４０５，４０６，４０７、ダ
イオード４０８、トランジスタ４１０とを備えて
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“０”
レベルの間はコンデンサ４０１が定電流充電され
るため出力電圧Ｅが上昇し、出力信号が“１”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。５０
０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。６
００は積分回路４００の出力電圧Ｅと発振器５０
０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６
００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５１に供給さ
れる。８００は積分回路４００の作動・非作動を
切換えると共に積分回路４００を非作動のときは
出力電圧Ｅを第５図の如く通常より大きな所定値
となるよう切換える切換回路で、前記スロツトル
センサ２５からの信号によつてスロツトル弁１７
が閉じられたときオフとなる（開かれる）アナロ
グスイツチ８０１，８０２を有する。更にこの切
換回路８００は抵抗８０３，８０４，８０５、ダ
イオード８０７，８０８を介して第１比較回路３
０４の入力端Ｄ点に接続されており、かつダイオ
ード８０８を介してトランジスタ４１０のベース
に接続されている。また、スイツチ８０１は関数
発生回路２００と積分回路４００のコンデンサ４
０１とを抵抗回路８０３，８０４，８０５，８０
６を介して接続する。

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により決定される比較レベルＤに対応した設定
回転速度より低いときはＤ―Ａ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にＤ―Ａ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“０”レベルか“１”レベルとなると
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き、この時の第
１比較回路３００の出力信号に応じた積分動作に
よる出力電圧Ｅが本発明の第１の値に相当する。
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（第１の値）
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。反対にアイドル運転時においてエンジン回
転速度が設定回転速度以上のときはＤ―Ａ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“１”レベルか“０”レベルになると
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（すなわち、第１
の値）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（第
１の値）が大きくなる期間Ｔ（つまり比較器６０
２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、つまりは空気制御弁３
０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（つまりフイード
バツク制御時）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度が低い程高くなるも
ので、暖機運転時にはエンジン温度に応じて回転
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がオンのときは、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２６の能力
を損なうといつた問題或いはエンジンストールを
引き起こすといつた問題もなくなる。

次にエンジン１０のスロツトル弁１７が開かれ
アイドル運転から負荷運転に移行された状態（つ
まりオープンループ制御状態）はスロツトルセン
サ２５からの信号により切換回路８００のアナロ
グスイツチ８０１，８０２は共に閉じられ（オン
し）、スイツチ８０２により第１比較回路３００
の比較機３０４の非反転入力レベルＤを“０”レ
ベルとするため、比較機３０４の出力が“１”と
なり、積分回路４００のトランジスタ４０９が遮
断されかつダンオード８０８を介してトランジス
タ４１０のベース電位を“０”レベルにするため
トランジスタ４１０も遮断される。このため積分
回路４００のコンデンサ４０１は、充・放電回路
から遮断されたことになり、積分回路の作動は停
止される。一方同時にアナログスイツチ８０１も
閉じられるため、関数電圧発生回路２００の増幅
回路２０１からのエンジン暖機状態に応じた電圧
信号を抵抗回路８０３，８０４，８０５，８０６
でバイアスを与えて補正した電圧信号がこの積分
回路４００のコンデンサ４０１に供給される。そ
してこの時の上記のごとく増幅回路２０１からコ
ンデンサ４０１に供給される電圧が本発明の第２
の値に相当する。従つてこのときの本発明の第２
の値に相当するコンデンサ４０１の電圧Ｅは、第
５図の破線に示す如く、アイドル時の設定回転速
度制御を行なう第５図の斜線領域に示す通常の出
力域より高くかつエンジン暖機状態つまりエンジ
ン温度に応じた所定値となり、つまり空気制御弁
３００の電磁機構５０の電磁コイル５１に通電さ
れる時間割合（すなわちスロツトル弁１７をバイ
パスさせて供給する補助空気の量）がアイドル時
に設定回転速度制御しているときの時間割合より
大きな所定値となる。このような負荷運転状態か
らスロツトル弁１７を閉じて減速運転されアイド
ル運転に移行されると、切換回路８００のアナロ
グスイツチ８０１，８０２は共に開かれるため、
第１比較回路３００、並びに積分回路４００の
充・放電回路は上述の如き設定回路速度制御用の
作動を再開するが、積分回路４００のコンデンサ
４０１のそれまで本発明の第２の値に相当する電
圧であつた出力電圧Ｅは抵抗４０７によつて徐々
にアイドル設定回転速度制御用の通常の出力域の
電圧、すなわち本発明の第１の値に相当する電圧
に低下するために、補助空気の量も徐々にアイド
ル設定回転速度制御用の量に低下するため減速直
後は補助空気の量は多く、この結果減速直後にス
ロツトル弁１７下流の吸気管１３の負圧が急に大
きくなるといつたことは避けられ、いわゆるダツ
シユポツトの働きをさせることが可能となる。

勿論、アイドル時の設定回転速度制御している
状態からエンジンの加速により負荷運転に移行す
る際も積分回路４００のコンデンサ４０１のそれ
まで本発明の第１の値に相当する電圧であつた出
力電圧Ｅは切換指令回路８００の抵抗８０６によ
り決まる時定数で徐々に上昇していき第５図破線
に示される上記所定値、すなわち本発明の第２の
値に相当する電圧に達するため、加速時に補助空
気が急激に上昇して加速フイーリング或いは排気
ガス特性を悪化させるといつたことはない。

なお、上述の実施例においては空気制御弁３０
によつてスロツトル弁１７をバイパスする補助空
気の量を制御するものであつたが、例えば空気制
御弁３０のシヤフト３４の変位でスロツトル弁１
７の開度を制御することによつてアイドル運転時
の空気の量を制御することも可能である。

また、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。

以上述べたように、本発明によればエンジンの
負荷運転時にはオープンループ制御とし、このオ
ープンループ制御時にはフイードバツク制御時よ
り大きな制御値（つまりエンジンへの吸入空気量
を調節するアクチユエータを制御するための制御
値）を設定しているから、負荷運転状態に応じて
十分な吸入空気量をエンジンに供給できるように
なり、しかもオープンループ制御からフイードバ
ツク制御に切換わるエンジンの減速時には、オー
プンループ制御値から通常のフイードバツク制御
値まで上記制御値を徐々に低下させているから、
減速直後には十分な吸入空気量を供給できると共
に、その空気量は徐々にアイドル運転状態に対応
したものとなり、従つて減速時のエンジン回転速
度の大幅な落込みを防止して、なめからに回転速
度を低下させ、車両の運転フイーリングを格段と
向上させ得る。

【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図並びに第５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、１８…回転速度センサをなす
デイストリビユータ、３０…アクチユエータをな
す空気制御弁、１００…Ｄ―Ａ変換回路、２００
…関数電圧発生回路、３００…第１比較回路、４
００…積分回路、８００…切換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸入空気量を制御することによ
   り、エンジンのアイドル運転状態で実回転速度を
   目標回転速度に一致させるように制御するフイー
   ドバツク制御と、エンジンの負荷運転状態でフイ
   ードバツクしないオープンループ制御とを、エン
   ジンの前記各運転状態に応じて切換えて制御する
   吸入空気量制御装置において、 上記吸入空気量を調節するアクチユエータを制
   御する制御値として、オープンループ制御時に
   は、フイードバツク制御時の第１の値より大きな
   第２の値に設定する第１の手段と、オープンルー
   プ制御からフイードバツク制御に切換わるエンジ
   ンの減速時には、上記制御値として第２の値より
   第１の値まで徐々に低下させる第２の手段とを備
   えたことを特徴とする吸入空気量制御装置。