JPS62666A - 内燃機関のアイドル制御装置 - 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〉 本発明は自動車用内燃機関のアイドル制御装置に関する
。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関のアイドル制御装置としては、例えば特
公昭５Ｂ−５７６２３号公報に記載されたようなものが
ある。これはスロットル弁をバイパスする補助空気通路
にアイドル制御弁を設け、マイクロコンピュータを用い
た制御手段によりアイドル制御弁の開度を制御して機関
のアイドル回転数を機関冷却水温度等に応じた目標アイ
ドル回転数にフィードバック制御するようにしたもので
ある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、このような従来のアイドル制御装置にあって
は、下記の■〜■のフィードバックループが繰返される
。

■アイドル回転数検出 ■目標アイドル回転数と比較（偏差算出）■偏差に応じ
てアイドル制御弁への出力を制御■アイドル制御弁動作 ■吸入空気量変化 ■爆発力変化（トルク変化）−アイドル回転数変化 ここで、■〜■は瞬時にして検出演算でき、また■につ
いても動作遅れは無視できる程度のものであるが、■、
■の過程にはかなりの時間がかかる。

このため、フィードバックの積分時間を遅（せざるを得
す、アイドル回転の微小変動まで吸収（フィードバック
）できないという問題点があった。

そこで本出願人は、特願昭５８−２２９８２５号におい
て、点火時商を進遅させることによりトルクを応答良く
変化させることができることに着目し、従来の空気量制
御と併用、又は単独で、点火時期を補正制御することに
より、アイドル回転数をフィードバック制御するように
したものを提案している。

しかし、目標アイドル回転数との偏差に応じた各気筒−
律の点火時期補正制御では、各気筒間に圧縮比、燃料分
配、吸入効率等の差に基づく爆発力の差があるため、気
筒間の回転変動やそれに基づくエンジン振動を低減する
ことはできなかった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、各気筒の爆発力の差に
基づくアイドル時の回転変動やエンジン振動を低減する
ことのできる点火時期補正制御によるアイドル制御装置
を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するため、第１図に示すよ
うに、点火気筒の判別手段Ａと、各気筒毎に爆発行程中
の実際のアイドル回転数を検出するアイドル回転数検出
手段Ｂと、各気筒別に検出されたアイドル回転数を目標
アイドル回転数と比較する比較手段Ｃと、この比較結果
に基づき検出されたアイドル回転数を目標アイドル回転
数に近づけるべく各気筒別の点火時期の補正値を所定量
増減する積分制御手段りと、機関運転条件に応じて設定
される点火時期の制御値を各気筒別にそれぞれの補正値
で補正して点火装置Ｆに出力する点火時期補正手段Ｅと
を設けてなる。

く作用〉 上記の構成においては、各気筒別に点火時期を補正する
ための補正値を持ち、各気筒別に点火後の爆発行程中の
実際のアイドル回転数を検出し、これを目標アイドル回
転数と比較して、目標アイドル回転数に近づけるように
各気筒別の点火時期の補正値を所定量増減し、次回の点
火時にその補正値で点火時期の制御値を補正して点火を
行う。

このように、点火時期を各気筒別に補正することで、ア
イドル時の回転変動の大巾な低減とエンジン振動の低減
とを図ることができる。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。

第２図において、機関１には、エアクリーナ２゜吸気ダ
クト３．スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５
を介して空気が吸入される。

吸気ダクト３にはエアフローメータ６が設けられていて
、吸入空気流量に対応する電圧信号を出力する。スロッ
トルチャンバ４には図示しないアクセルペダルと連動す
るスロットル弁７が設けられていて、吸入空気流量を制
御する。スロットル弁７にはその全開位置を検出するア
イドルスイッチ８が付設されている。また、スロットル
弁７をバイパスして補助空気通路５１が設けられ、この
補助空気通路５１にはアイドル制御弁５２が介装されて
いる。このアイドル制御弁５２は後述するコントロール
ユニット３０と同−又は別のユニットからの信号により
開度を制御されるもので、アイドル時に実際のアイドル
回転数と目標アイドル回転数との比較結果に応じアイド
ル回転数を目標アイドル回転数にフィードバック制御す
べく開度を制御される。吸気マニホールド５には各気筒
毎に燃料噴射弁９が設けられていて、後述するコントロ
ールユニット３０と同−又は別のユニットからの駆動パ
ルス信号により開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送
されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御さ
れた燃料を機関１に噴射供給する。

そして、機関１の各気筒には点火栓１０が設けられてい
て、これらには点火コイル１１にて発生する高電圧がデ
ィストリビュータ１２を介して順次印加され、これによ
り火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで、点火
コイル１１はそれに付設されたパワートランジスタエ３
を介して高電圧の発生時期を制御される。従って、点火
時期の制御は、パワートランジスタ１３のオン・オフ時
期を後述するコントロールユニット３０からの点火信号
で制御することにより行う。　“ ディストリビュータ１２には光電式クランク角センサ１
４が内蔵されている。光電式クランク角センサ１４は、
ディストリビュークシャフト１５と一体に回転するシグ
ナルディスクプレート１６と、検出部１７とよりなる。

シグナルディスクプレート１６には、３６０個のポジシ
ョン信号（１°信号）用スリット１８と、４気筒の場合
、４個のリファレンス信号（１８０°信号）用スリット
１９とが形成されており、４個のリファレンス信号用ス
リット１９のうち１個は磁１気筒の判別用でもある。検
出部１７はこれらのスリット１８．１９を検出し、ポジ
ション信号（ディストリビュークシャフト１５の１回転
につキ３６０個のスリット１８から７２０個のポジショ
ン信号）と、ＩＶｋＬ１気筒の判別信号を含むリファレ
ンス信号とを出力する。ここで、リファレンス信号の周
期を測定することにより機関回転数を算出可能である。

従って、クランク角センサ１４は点火気筒の判別手段の
一部を構成すると共に機関回転数（当然にアイドル回転
数を含む）の検出手段の一部を構成する。

この他、トランスミッションのニュートラル位置を検出
するニュートラルスイッチ２２、車速に対応した周期の
パルス信号を出力する車速センサ２３等が設けられてい
る。

前記エアフローメータ６、アイドルスイッチ８゜クラン
ク角センサ１４．ニュートラルスイッチ２２及び車速セ
ンサ２３からの各信号はコントロールユニット３０に入
力される。

コントロールユニット３０は第３図に示すように構成さ
れる。３１はＣＰＵ、３２はアドレスデコーダ、３３は
ＲＯＭ、３４はＲＡＭである。

ＣＰＵ３１への入力信号のうち、エアフローメータ６か
らの電圧信号は、アナログ信号であるので、アナログ入
力インターフェース３５及びＡ／Ｄ変換器３６を介して
入力される。アイドルスイッチ８及びニュートラルスイ
ッチ２２からの各オン・オフ信号は、デジタル入力イン
ターフェース３７を介して入力される。クランク角セン
サ１４からのポジション信号及びリファレンス信号と、
車速センサ２３からのパルス信号とは、それぞれ波形整
形回路３８゜３９を介して入力される。

ここにおいて、ＣＰ　Ｕ３１は、ＲＯＭ３３上のプログ
ラムに従い、各種の入力信号とＲＯＭ３３及びＲＡＭ３
４上のデータとに基づいて演算処理して最適な点火時期
（点火進角ＡＤＶ）を決定し、そのタイミングにて点火
信号をドライバ４０を介して点火コイル１１駆動用のパ
ワートランジスタ１３に送る。

詳しくは、先ず機関回転数Ｎと負荷とからこれらに応じ
て予め定められている点火進角ＡＤＶをＲＯＭ３３上の
マツプから検索する。尚、負荷としては、吸入空気流量
Ｑと機関回転数Ｎとから算出される燃料噴射弁９の基本
燃料噴射量Ｔｐ　（＝Ｋ・Ｑ／Ｎ、には定数）を用いる
。次いで点火進角ＡＤＶの検索値を必要に応じ補正して
最終的な点火進角ＡＤＶを決定する。点火進角ＡＤＶが
決定されると、クランク角センサ１４からのリファレン
ス信号が例えば圧縮上死点前７０’で出力される場合、
カウンタに（７０−ＡＤＶ）をセットし、リファレンス
信号が入力された後、１゛毎のポジション信号が入力さ
れる毎にカウント値を１つずつ減算して、カウント値が
Ｏになったところで、ドライバ４０を介してパワートラ
ンジスタ１３に点火信号を出力する。

かかる点火時期の制御に際し、アイドル時の回転変動及
びエンジン振動の低減のため、点火時期の補正を行う。

アイドル制御を含む点火時期制御は第４図のフローチャ
ートに従って行う。

第４図のフローチャートについて説明する。尚、このフ
ローはクランク角センサ１４からのリファレンス信号に
同期して第５図に示す演算処理の期間に実行される。ま
た、以下は４気筒の場合とし、魚１〜１１ｈ４気筒は点
火順序を表すものとする。

ステップ１　（図ではＳｌ）ではクランク角センサ１４
からのリファレンス信号の周期を計測する。

ステップ２では、計測したリファレンス信号周期に基づ
きその逆数として求められる機関回転数Ｎを検出する。

ステップ３ではアイドル状態であるか否かを判定する。

このアイドル判定は、スロットル弁７の全閉位置でオン
となるアイドルスイッチ８．トランスミッションのニュ
ートラル位置でオンとなるニュートラルスイッチ２２．
車速を検出する車速センサ２３からの信号に基づいて行
い、アイドルスイッチ８がオンでかつニュートラルスイ
ッチ２２がオンの時、およびアイドルスイッチ８がオン
でかつ車速センサ２３によって検出される車速か所定値
以下の時に、アイドル状態と判定し、ステップ４へ進む
。アイドル状態以外のときはステップ１８へ進む。

ステップ４では、機関水温に応じて予め定められ、゛必
要に応じて補正を施して設定される目標アイドル回転数
Ｎｓと検出した機関回転数Ｎとの偏差ΔＮを算出する。

ステップ５では前回の点火気筒の判別を行う。

これは、隘１気筒判別用リファレンス信号の発生とその
後のリファレンス信号の発生数とを記憶しておき、これ
らに基づいて行う。ここで、第５図を参照し、現時点が
隘１気筒判別用のリファレンス信号ＲＥＦ　１の次のリ
ファレンス信号ＲＥＦ　２の直後の演算処理期間Ｔ２の
場合、前回の点火気筒は阻１気筒であると判別される。

この部分はクランク角センサ１４と共に点火気筒の判別
手段に相当する。そして、この判別に基づいてステップ
６〜９へ分岐し、前回の点火気筒におけるΔＮの判定を
行う。

すなわち、前記の例のように、現在の演算処理期間がＴ
２の場合、前回の点火気筒は隘１気筒であると判別され
て、ステップ７へ進む。

このように、ステップ６〜９では１つの気筒の爆発行程
のほぼ終了後にその行程中の実際のアイドル回転数と目
標アイドル回転数との偏差を判定する。この部分が比較
手段に相当する。

例えばステップ５で前回の点火気筒が！１に１１気筒で
あると判定されたときにはステップ７においてその偏差
ΔＮを判定する。

ΔＮ＞Ｏの場合は、ステップ１２においてＮｆＬ１気筒
用の点火進角の積分補正値ＩＡＤＶＩを所定量（例えば
１°）大きくする。逆に、ΔＮ＜Ｏの場合は、ステップ
１３において嵐１気筒用の点火進角の積分補正値ＩＡＤ
ＶＩを所定量（例えば１°）小さくする。この部分が積
分制御手段に相当する。

尚、一般にアイドル時における点火時期は最適点火時期
ＭＢＴ　（例えば上死点前４０〜５０°）にはなく、Ｍ
ＢＴより遅゛角側（例えば上死点前３０°）にあるため
、点火時期を進角側に補正すれば、トルクが増大し、遅
角側に補正すればトルクが減少する。

したがって、例えば阻１気筒の実際のアイドル回転数が
目標アイドル回転数より小さい場合は、積分補正値ＩＡ
ＤＶ１を大きくして、次回の点火進角ＡＤＶを大、すな
わち点火時期を進めて、トルクを増大させ、これにより
各気筒のアイドル回転数と目標アイドル回転数との差を
減少させる。

また、逆の場合は、積分補正値ＩＡＤＶＩを小さくして
、次回の点火進角ＡＤＶを小、すなわち点火時期を遅ら
せて、トルクを減少させ、これにより各気筒のアイドル
回転数と目標アイドル回転数との差を減少させる。

次にステップ１８で前述したようにして機関回転数Ｎ、
基本燃料噴射量’ｒｐから検索により点火進角ＡＤＶを
設定する。

次にステップ１９では今回の点火気筒の判別を行う。こ
こで前記の例のように現在の演算処理期間がＴ２の場合
、今回の点火気筒はｌｋ２気筒であると判別される。ま
た、現在の演算処理期間がＴＩ’の場合、今回の点火気
筒は磁１気筒であると判別される。この部分も点火気筒
の判別手段に相当する。

そして、この判別に基づいてステップ２０〜２３へ分岐
し、点火気筒に対応する積分補正値ＩＡＤＶ１〜ＩＡＤ
Ｖ４で点火進角ＡＤＶを補正する。

すなわち、現在の演算処理期間がＴ２の場合は、今回の
点火気筒は魚２気筒であるので、ステンプ２１へ進んで
、ステップ１８で設定された点火進角ＡＤＶに、すでに
決定され記憶保持されている魚２気筒用の積分補正値Ｉ
ＡＤＶ２を加算して、点火進角ＡＤＶを補正する。また
、現在の演算処理期間がＴ＋“の場合は、今回の点火気
筒は嵐１気筒であるので、ステップ２０へ進んで、ステ
ップ１８で設定された点火進角ＡＤＶに、演算処理期間
Ｔ１においてすでに決定され記憶保持された患１気筒用
の積分補正値ＩＡＤＶＩを加算して、点火進角ＡＤＶを
補正する。この部分が点火時期補正手段に相当する。

その後、ステップ２４でその点火進角ＡＤＶを前述のカ
ウンタにセットして、その点火進角にて点火させる。

このような点火時期補正制御によるアイドル制御であれ
ば、その点火による爆発から有効に作用するため、応答
性、制御スピードが著しく向上することは勿論、点火時
期を気筒別に補正して、それぞれの爆発力に起因する各
気筒のアイドル回転数を目標アイドル回転数に近づける
ようにしたので、気筒間の特性のバラツキにも対処でき
て、気筒間のアイドル回転変動の低減とエンジン振動の
低減とを図ることができ、アイドル安定性を更に向上さ
せることができる。

また、本発明による気筒別の点火時期補正制御によるア
イドル制御は、従来の補助空気量制御によるアイドル回
転数のフィードバック制’４Ｂ　（Ｉ　ＳＯ）と併用し
てもよい。

第６図は本発明者らによる実験結果で、（ａ）は従来の
場合のアイドル回転変動を示し、（ｂ）は本発明による
気筒別の点火時期補正制御によるアイドル制御の場合の
アイドル回転変動を示し、かなりの効果が確認された。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、アイドル時の回転
変動やエンジン振動を低減でき、アイドル安定性を大巾
に向上させることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図はコントロ
ールユニットのハードウェア構成図、第４図は制御内容
を示すフローチャート、第５図は制御タイミングを示す
タイムチャート、第６図は本発明によるアイドル回転変
動の低減効果を示す図である。 ゛　　１・・・機関　　１０・・・点火栓　　１１・・
・点火コイル　。 １２・・・ディストリビュータ　　１３・・・パワート
ランジスタ　　１４・・・クランク角センサ　　３０・
・・コントロールユニット 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第２ｒＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関運転条件に応じて点火装置による点火時期の制御値
   を設定して点火装置に出力するようにした内燃機関にお
   いて、点火気筒の判別手段と、各気筒毎に爆発行程中の
   実際のアイドル回転数を検出するアイドル回転数検出手
   段と、各気筒別に検出されたアイドル回転数を目標アイ
   ドル回転数と比較する比較手段と、該比較手段の比較結
   果に基づき検出されたアイドル回転数を目標アイドル回
   転数に近づけるべく各気筒別の点火時期の補正値を所定
   量増減する積分制御手段と、前記点火時期の制御値を各
   気筒別にそれぞれの補正値で補正して点火装置に出力す
   る点火時期補正手段とを設けてなる内燃機関のアイドル
   制御装置。