JPS63314345A - アイドル回転数制御装置 - 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、自動車用エンジンのアイドル回転数制御装置
に係り、特に、スロットルノ（ルブの操作を電気的に制
御されるアクチュエータで行なう方式の自動車用エンジ
ンに好適なアイドル回転数制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ガソリンエンジンなどの内燃機関では、アイドル運転状
態の存在が不可避である。

しかして、このときでのエンジンの回転数は、燃費やエ
ンスト（エンジンストール）発生、それに排ガスの状態
に大きな影響な及ぼす。

そこで、アイドル回転数を所定の目標値に保つような制
御、いわゆる工ＳＣ（アイドル・スピード・コントロー
ル）が自動車用エンジンなどに広く適用されるようにな
り、その例を特開昭６１−１５２９３８号公報の開示に
みることができる。

ところで、この従来技術では、スロットルバルブの操作
を、電気的に制御されるアクチュエータで行なうように
なっており、エンジン回転数と目標アイドル回転数との
偏差に応じてアクチュエータを制御し、これによりスロ
ットルバルブの開度な変え、吸入空気量を増減させ、エ
ンジン回転数が目標アイドル回転数に収斂するようにし
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、スロットルバルブを操作するアクチュ
エータ、いわゆるスロットルアクチュエータの分解能に
ついて配慮がされておらず、アイドル回転数の収斂性の
点で問題があった。すなわち、上記従来技術では、第６
図（ａ）に示すよりに、吸気管１内に設けられているス
ロットルバルブ２の操作をパルスモータなどのアクチュ
エータ３で行なうようになっており、かつ、このとき、
アクチュエータ３の動作領域としては、第６図（ｂ）に
示すように、アクセルペダルの踏み込み量や、オートク
ルージング制御系から与えられる信号によって制御され
る車速制御領域Ａと、急発進、急加速時に際しての駆動
輪でのスリップ防止のためのトルク制御領域Ｂ、それに
ＩＳＣ領域Ｃなどがあり、このため、アクチュエータ３
はスロットルバルブ２の開度角θが全閉角から全開角ま
での全開度領域で使用されるため、その応答性及びコス
トの而から、あ筐り分解能の高いアクチュエータとする
ことができない。

一方、ＩＳＣ領域Ｃでは、当然のこととして、スロット
／ｌ／バルブ２の開度角θが、はぼ全閉角付近の、いわ
ゆるアイドル関度近傍での制卸となり、高精度のＩＳＯ
のためには、このアイドル回度近傍で吸入空気量を８匿
良く制御する必要がめる。

トコろが、スロットルバルブ２による吸入空気量の制御
特性は第６図（Ｃ）に示すようになっており、スロット
ルバルブの開度θが小さい領域では、吸入空気ｋＱ、の
立ち上りが急峻になっており、この領域で吸入空気量Ｑ
１を高精度で制御するためには、開度θを充分に細かく
制御し℃やる必要がおる。

つまり、このことは、高精度のＩＳＣのためには、分解
能の高いスロットルアクチュエータが必要なことを意味
する。

しかしながら、既に第６図（ｂ）で説明したように、ス
ロットルアクチュエータ３に必要な制御領域は、スロッ
トルバルブ２の全閉開度から全開開度まで必要とし、こ
のように広範囲にわたる制御領域で、充分な分解能をも
たせることは、著しいコストアップか、大きな応答速友
の低下を伴うことになｐ。

従って、従来例では、ＩＳＣの高棺就化の点で問題がろ
つ九のである。

本発明の目的は、スロットルアクチュエータの分解能と
無関係に、常に高精度のＩＳＣが得られ、安定したアイ
ドル回転数が容易に保たれるようにしたＩＳＣ装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、アイドル回転数の制Ｕを、主として吸入空
気量による第１の制御と、それ以外の手段による第２の
制御とに分け、実アイドル回転数と目標アイドル回転数
との偏差が所定値を超えているときには第１の制御手段
により、以下のときには第２の制御手段によりそれぞれ
エンジン回転数を制御することにより達成される。

〔作　用〕

アイドル状態でのエンジン実回転数と目標アイドル回転
数との偏差が所定値以下になって、高精度の回転数制御
が必要になったときには、吸入空気量制御以外の手段に
よる回転数制御になるため、吸入空気量制御用アクチュ
エータの分解能と無関係に、高精度のアイドル回転数制
御が行なえる。

このことを、実施例に則して具体的に説明すると、この
発明では、エンジンの実回転数及びスロットルバルブ開
度角を検出し、アイドル状態であれば、実際回転数と設
定回転数の偏差（絶対値）Δへを検出する。そこで、設
定偏差ΔＮｏと比較し、ΔＮ〉ΔＮ０ならばスロットル
アクチュエータを、砿動し、吸入空気量により回転数制
御を行う。

他方、ΔＮ〉ΔＮ０でないのならば、例えは、燃料量制
御による第２の手段により回転数制御を行う。その際、
空気量及び燃料量により空燃比を推定じ、設定空燃比ε
。と比較する。そして、ε〈ε。

ならば点火時期を進め、排ガスの悪化を防ぐようにする
。

従って、本発明により、アイドル時における回転数の制
＃精度を高くすることが可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明によるアイドル回転数制御装置について、
図示の実施例により詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例が適用されたエンジンシステ
ムの一例を示したもので、図において、吸気管１内に設
けられているスロットルバルブ２はスロットルアクチュ
エータ３に連結されており、エンジンに対する吸入空気
量Ｑａの制御は全てこのアクチュエータ３を介して行な
われるようになっている。

他方、吸気管１には、さらに噴射弁４が設けられており
、この噴射弁４に入力される噴射時間Ｔにより燃料供給
量Ｑｒが制御されるようになっている。

制御部５はマイコンを含み、回転センサ６からのエンジ
ン回転数Ｎ９図示してない各種センサからのデータ、す
なわち、空燃比ε、エンジン冷却水温Ｔｗ、吸入空気ｉ
Ｑ、、スロットルバルブ開度θ、アクセルペダル踏込量
ＡＣなどを取り込み、所定の演算処理を行ない、その結
果としてのスロットル開口面積Ｓ、噴射時間Ｔ１点火時
期βを出力し、駆動回路７，８を介してスロットルアク
チュエータ３と噴射弁４に信号を送ると共に、イグニッ
ションコイ／Ｌ／９を介して点火プラグ１０に高圧を供
給し、所定のエンジン制御項目を実行する。

第１図はこの実施例におけるＩ８Ｃ動作の制御ブロック
図で、この図において、回転数検出手段及びスロットル
バルブ開度角検出手段により、回転数Ｎとスロットルバ
ルブ開度角θを求め、１．Ｓ。

Ｃ判別手段でアイドル状態か否か判別する。そして、ア
イドル状態であれば偏差ΔＮ検出手段で、実回転数Ｎと
目標アイドル回転数Ｎ１の偏差（絶対値）ΔＮｆｊｔ検
出する。その値と所定の設定偏差ΔＮ０とを第１の偏差
ΔＮ０との比較手段で比較し、吸入空気慧設定手段を通
ってスロットルアクチュエータへ進むか、あるいは燃料
設定手段を通って噴射弁へ進み、さらに空燃比推定手段
へ進むかに分かれる。そして、空燃比推定後、設定空燃
比と比較し、それにより空燃比が所定値以下になったら
、−酸化炭素（Ｃｏ）磯波が所定値以上に達したものと
し、排ガス態化を抑えるための点火時期制御を行なうの
である。

次に、この実施例の動作を第３図のフローチャートで説
明する。なお、図において、８１〜Ｓ加は処理ステップ
を表わす。

ます、８１では、回転数Ｎ及びスロットルバルブ開匹角
θを読み、次の８２でアイドル状態か否かを判別する。

そして、アイドル状態でないと判断されたときには、こ
こでそのままメインルーチンに戻るが、アイドル状態、
すなわち、Ｎ及びθが所定値以下であったときには、続
＜８３で設定回転数として目標アイドル回転数Ｎ”を読
み、次の８４で、これらの差としての回転偏差（絶対値
）ΔＮ　＝　ｌ　Ｎ”−Ｎ　ｌ　を求める。

次に、Ｓ５では、スロットルアクチュエータ３の最小ス
テップ角αの関数ｆ（α）として表わされる設定偏差Δ
Ｎ０を求める。なお、この設定偏差ΔＮ０は、スロット
ルアクチュエータ３の１ステップ動作当りのエンジン回
転数の変化分を表わすものである。

Ｓ６では、これらのΔＮとΔＮ０とを比較し、ΔＮ〉Δ
Ｎ０とたつ九とき、すなわち、実回転数Ｎと目標アイド
ル（ロ）転数Ｎ１との差が、スロットルアクチュエータ
３を１ステップ動作させたときに与えられてしまうエン
ジンの回転ａ変化分よりも大となっていたときには、こ
のスロットルアクチュエータ３の制御によりＩ８Ｃ機能
を得る状態とし、まず、Ｓ７でＮ≦Ｎ１、すなわち、こ
のときのエンジンの実回転数Ｎは、はたして目標アイド
ル回転ｌｉＮ”！、ｐも高いのか、或いは低いのかχ調
べる。

そして、続くＳ８．又はＳ９でそれぞれの場合について
、スロットルアクチュエータ３の最小ステップ角αの関
［ｇ（α）として与えられる、制御可能な最小スロット
ルバルブ開口面積増減分ΔＳ又は−ΔＳを求め、さら鴫
続＜Ｓｌｏ、又は８１１でそれまでの開口面積Ｓに加え
て祈念な開口面積Ｓを与える処理をそれぞれ行ない、メ
インルーチンに戻る。

一方、Ｓ６での結果がＮＯ，すなわち、実回転数Ｎと目
標アイドル回転ｉＮ”との差がスロットルアクチュエー
タ３を最小ステップ角αだけ制御したときに与えられて
しまう回転数変化分よりも小となっていたときには、ま
ず、Ｓ　１２で、回転数Ｎが目標アイドル回転数Ｎより
も尚いのか低いのかを調べ、その後、そ、れぞれＳ１３
．又は８１４４’実行し、これにより、エンジンの実回
転数Ｎが目標アイドル回転数Ｎ”よりも低いときには、
これまでの噴射時間Ｔに対して、所定の微小噴射時間Δ
Ｔを加昇して新たな噴射時間Ｔとし、実回転数Ｎが高か
ったときには、微小噴射時間ΔＴを引いて新たな噴射時
間′ｒとする処理がそれぞれ実行されるようにする。

そして、このようにして、１ず、８１０．又はＳ１３が
実行されると、このときには、それぞれ最小スロットル
バルブ開口面積増減分ΔＳ又は微小噴射時間ΔＴに相当
した分だけエンジン回転数が増加され、他方、Ｓ１１．
又は８１４が実行され几ときには、それぞれΔＳ又はΔ
Ｔに相当するエンジン回転数の低下がもたらされること
になり、実回転数Ｎが目標アイドル回転数Ｎ４ｋに収斂
してゆくような制御が得られることになる。

ところで、このようなエンジン回伝認の制御に際して、
Ｓ　１３又はＳ１４による回転数１ｉ１Ｊ両、つ−Ｆ、
り燃料噴射量の増減による回転数の制御が実行されたと
きには、さらにｓ　１５ないしＳ２ｏの処理を実行し、
点火時期βの制御による排ガスの悪化が防止されるよう
にする。

このため、まず、８１５では、噴射時間′Ｖの関部ｆ　
（Ｔ）として燃料供給ｔＱ［）算定を行ない、８１６で
吸入空気ｆｔＱ、を読み込み、これらによりＳ　１７で
全推定燃比εを計算し、８１８で読み込んだ設定空燃比
ε。どの比較を８１９で行ない、推定空燃比εが設定空
燃比ε。よりも低下（リッチ）になっていたときには８
２０を実行して所定の微小点時期Δβだけ進んだ点火時
期となるようにするのである。

従って、この実施例によれば、いち早く空燃比の推定が
行なわれ、その結果により点火時期が制御されるため、
排ガスの悪化を充分に抑えることができる。

第４図は制御部５（第２図）内のマイコンのビット数と
噴射弁４による噴射時間Ｔの分解能について示したもの
で、同図（ａ）は８ピツ）、（ｂ）は１０ビツトの場合
を示し、微小噴射時間ΔＴとして充分に細かな時間を与
えることができ、この結果、それぞれ回転数Ｎに対する
制倫分屏能として０．０２゜ｏ、ｏｏｓが得られ、充分
な相変のもとでＩ８Ｃが可能なことを示している。

また、第５図は、上記実施例における制御動作を示した
もので、図中、イーロ、ハーニの部分が燃料供給−制御
、つまり第３図の８１２ないし８１４の処理によってＩ
８Ｃが実行されたときを示し、ローハの部分が吸入空気
量制御、つまり第３図の８７ないし８１１の処理により
Ｉ８Ｃが実行されたときの特性である。そして、この図
において、Ｔｒはトルクを示し、εは空燃比であり、燃
料供給量Ｑｔの増加に伴なってトルクＴｒが増加し、他
方、空燃比εは低下してゆく様子が示されている。

特性上で、イーロ間とハーニ間では燃料供給量Ｑｔによ
る回転数制御でおるため、第４図から明らかなように、
充分に微細な制御となり、他方、ローへ間は、吸入空気
量Ｑ、による回転数制御であるため、スロットルアクチ
ュエータ３の最小分解能によるステップ状の粗い制御と
なることが判る。

しかしながら、上記実施例によれば、吸入空気ｔＱ、に
よる回転数制御、つまり第３図の８７ないしＳｌｌの処
理による回転数制御（これを第１の制御にする）が実行
されるのは、Ｓ６での結果がＹＥＳになったとき、つま
り回転数偏差Δへか所定値以上あって、大きく回転数を
変化させなければならないときで６９、従って、このと
きには分解能が低くても何も問題かないときでるる。

一方、Ｓ６での結果がＮＯで、細かな制御が要求される
ときには、Ｓ　１２ないしＳ　１４による燃料供給量制
御（これを第２の制御とする）となるため、第４図から
明らかなように、スロットルアクチュエータ３の分解能
とは無関係に、充分に高い分解能のもとでの制御が得ら
れ、高ａ度のＩＳＯを容易に行なうことができるのであ
る。

なお、上記実施例では、微細な回転数制御のための第２
のアイドル回転数制御手段として、第３図の８１２ない
しＳ　１４における燃料供給量制御手段を用いているが
、点火時期を制御しても回転数のＫｌｊ御は可能であり
、しかも点火時期の制御には特にアクチュエータを必要
とせず、充分な分解能のものでの制御が容易に得られる
から、本抛明におけるＭ２のアイドル回転数制御手段と
して点火時期制御による回転数制御手段を用いるように
してもよい。

〔発明の効果〕

不発明によれば、分解能の高いアクチュエータを用いる
ことなく、充分細かなアイドル回転数の制御か可能にな
るから、高釉鼠のＩＳＯをローコストで容易に提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアイドル回転数制御装置の一実施
例における制御ブロック図、第２図は本発明の一実施例
が適用され几エンジンシステムのブロック図、第３図は
動作説明用のフローチャート、第４図（ａ）、　（ｂｌ
は制御分解能を説明する特性図、第５図は本発明の一実
施例における動作特性図、第６図（ａ）〜（Ｃ）は従来
例における問題点の説明図である。 １・・・・・・吸気！、２・・・・・・スロットルバル
ブ、３・・・・・・スロットルアクチュエータ、４・・
・・・・噴射弁、５・・・・・・制御部、６・・・・・
・回転センサ、７．８・・・・・・駆動回路、９・・・
・・・イグニッションコイ／Ｌ／、１０・・・・・・点
火プラグ、８１〜８２０・・・・・・処理ステップ。 第２図 １・・・　・・・暖気１ ２・　・・・スロットルバルブ ３　・・　・・・　スロットルアクチュエータ４・・・
・・・・・ＯａＮ弁 ６・・・・・・・回転上ンサ ＩＯ・・・・山屯火アラ７” 第４図 ８し°ツ１ （ｂ） 万七叫ａｌｌ躬弁の藺弁吟聞（ｍｓ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸入空気量と吸入空気中への燃料供給量とを独立に
   制御する機能を備えたエンジン制御システムにおいて、
   アイドル回転数を吸入空気量で制御する第１のアイドル
   回転数制御手段と、アイドル回転数を上記燃料供給量で
   制御する第２のアイドル回転数制御手段とを設け、エン
   ジンの実アイドル回転数と目標アイドル回転数との偏差
   が所定値を超えているときは上記第１のアイドル回転数
   制御手段が、所定値以下のときには上記第２のアイドル
   回転数制御手段がそれぞれ選択されるように構成したこ
   とを特徴とするアイドル回転数制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記吸入空気量の
   制御が、有限の最小制御分解能を有するアクチュエータ
   によるものであり、上記所定値が上記アクチュエータの
   最小制御分解能で決定されるように構成したことを特徴
   とするアイドル回転数制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記第２のアイド
   ル回転数制御手段が点火時期制御による空燃比制御機能
   を含むように構成されていることを特徴とするアイドル
   回転数制御装置。