JPS635134A - 内燃機関の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〕 この発明は、スロットル弁の閉側ストッパ位置を変位さ
せろアクチュエータの制御を行い所望のアイドル回転数
に制御する内燃機関のアイドル回転数制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

一般に機関の吸気管に設けられたスロットル弁の開度を
変化させてアイドル回転数を所望の値に制御するアイド
ル回転数制御装置は、機関回転数を検出し、この検出さ
れた実回転数と予め設定された目標回転数とを比較して
実回転数が目標回転数に収束するようフィードバック制
御を行っている。また、アイドル時の如き低回転ではス
ロットル開度を変化させても回転数が変化するまでの時
間遅れが大きく、従って回転数フィードバック制御でエ
アコン動作のような機関の負荷が急変した場合には回転
数に優れた追従性を得ることは困難であるため、機関回
転数がスロットル開度に対応する特性を生かし、スロッ
トル弁開度を検出する検出器を備え、予め設定された目
標スロットル開度を保つよう開度フィードバック制御を
行うものが用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のアイドル回転数制御装置は上記のように構成され
ているが、車両の走行状態でギアを接続しアクセルを戻
した減速運転時は機関が車両より駆動されることになる
ため、スロットル弁はアイドル位蓋にあってもいわゆる
アイドル状態とは異なる。またファストアイドル機能を
導入した装置では車両走行中でも機関の暖機が進むため
吸入空気量を制御するアクチュエータを水温の上昇に伴
って閉側に駆動しなければならず、この場合の制御の目
標値とし°てアクチュエータ位置情報が使用されろ。と
ころがアクチュエータ検出位置とアイドル吸入空気量特
性とのばらつきあるいはアイドル負荷の機関毎のばらつ
きにより二つの目標値に差が生じて上記減速運転時には
アイドル状態に必要な空気量とは異なった値となり、減
速感が不足して運転者に不安感を与えたり、あるいはエ
ンストしてしまうなどの問題があった。特に機関のなら
し前の新車の状態では機関各部の摩擦抵抗が大きく、同
じアイドル空気量であってもエンストし易い問題点を有
していた。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、減速運転時等であっても減速感の不足がなくまたエ
ンストの恐れのない内燃機関のアイドル回転数制御装置
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置は、
目標回転数と実回転数とを比較して目標回転数に収束す
るようアクチュエータを制御する回転数フィードバック
制御部と、目標回転数への収束時のアクチュエータ実位
置と第１の目標位置との偏差を平均化処理する平均位置
偏差演算部と、この平均位Ｎ偏差を目標位置に加算した
値でアクチュエータを制御する位冨フィードバック制園
部と、アイドル状態にある時は回転数フィードバックの
出力を、アイドル状態にない時または車両走行時は位置
フィードバック制御部の出力を選択する選択回路とを備
えたものである。

〔作　用〕

この発明においては、回転数フィードバック制御部によ
り目標回転数に収束した際のアクチュエータ実位置が目
標位置と異なる場合、その偏差を平均位置偏差演算部で
平均化処理し、この値で目標位置を補正してアクチュエ
ータを制御し、所望のアイドル回転数を保持する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例によるアイドル回転数制御装
置のブロック構成図である。１は機関の気化器、２は気
化器に設けられたスロットル弁、３はスロワ）・ル弁シ
ャフトに設けられたレバー、４は直流電動機を用いたア
クチュエータ、５はアクチュエータ４のロッドであり、
このアクチュエータ４は電動機の回転運動を図示しない
ギアを介して直線運動に変換し、ロッド５を伸縮させ、
アイＦル回転数を制御するとともに運転者が図示しない
アクセルペダルを踏み込まない時には、ロッド５はスロ
ットル弁のレバー３と接触し、接地電位となるアイドル
スイッチを兼用している。６はアクチュエータ４のロッ
ド伸縮位置を検出するアクチュエータ位置検出器、７は
機関回転数を検出する回転数検出手段、８は機関の冷却
水温を検出する水温検出器、９は車両が走行中か否かを
検出する車速スイッチである。

１００はアイドル回転数制御装置であり、この内部には
以下に説明する回路ブロックが含まれている。１１０は
位置フィードバック制御部であり、この内部には、目標
アクチュエータ位装置マツプ記憶部１１１、目標位置と
１クチユ工−タ位置検出器６より伝達された実際のアク
チュエータ位置とを比較する比較器１１２、比較器１１
２に得られた位置偏差に対しそアクチュエータ４の駆動
時間を決定する位ｉＪｆｍ差ΔＰ−駆動時間Ｔ変換マツ
プ記憶部１１３が含まれる。また、１２０は回転数フィ
ードバック制御部であり、この内部には目標回転数マツ
プ記憶部１２１、目標回転数と回転数検出手段より伝達
された実回転数とを比較する比較器１２２、比較器１２
２にて得られた回転数個差ΔＮに対してアクチュエータ
４の駆動時間Ｔを決定する回転数偏差ΔＮ−駆動時間時
間換マツプ記憶部１２３が含まれる。１３０は位置フィ
ードバック制御部１１０の出力信号と、回転数フィード
バック制御部１２０の出力信号とのいずれかを選択する
選択回路で、この内部には切替えスイッチ１３１と運転
条件判定部１３２とが含まれている。

１４０は平均位置偏差演算部で、この内部には、目標ア
クチュエータ位置マツプ記憶部１１１の出力とアクチュ
エータ位置検出器６により検出さｚまたアクチュエータ
４の実位置信号とを比較する比較Ｍ１４１、この比較＠
１４１の出力を後述する所定の時定数で平均化処理する
平均値演算部１４２、演算された偏差値を記憶する不揮
発記憶素子１４３、平均偏差値と目標アクチュエータ位
置とを加算する加算器１４４、運転条件判定回路１３２
によって制御され、平均演算を実行する時のみオンする
スイッチ１４５が含まれている。１５０は選択口１ｓ１
３０の出力を受けてアクチュエータ４の駆動電圧を送出
する駆動回路である。

第２図はそれぞれの目標マツプ記憶部の内容を示し、（
ａｌは目標アクチュエータ位置マツプ記憶部１１１の内
容を、（ｂ）は目標回転数マツプ記憶部１２１の内容を
示している。

第３図は比較偏差に対する駆動時間変換マツプ記憶部の
内容を示し、（ａ）は位置偏差に対する駆動時間変換マ
ツプ記憶部１１３の内容を、（ｂｌは回転数偏差に対す
る駆動時間変換マツプ記憶部１２３の内容を示している
。

第４図はアクセルを踏み込みあるいは戻した時の動作を
示すタイムチャートで、（ａ）はアクチュエータ位置、
（ｂ）は機関回転数、（Ｃ）はスロットル弁２がアイド
ル状態にあるか否かを検出するアイドルスイッチの情報
、（ｄ）は車両の走行、停止を示す車速信号、（ｅ）は
選択口ｌ５１３０の通訳状態を示している。

次にかかる構成のアイドル回転数制御装置の動作につい
て説明する。スロットル弁２は運転者が図示しない車両
のアクセルペダルを踏み込むことにより連動して開閉す
るもので、アクセルペダルが踏み込まれるとそれに伴っ
て゛スロットル開度が開き、この結果吸入空気量が増加
するとともに燃料供給量も増加する。機関が無負荷運転
の場合にはこの操作によって回転数が上昇する。逆にア
クセルペダルを戻すと図示しないスプリングによってス
ロットル弁２が閉じ、混合気供給量が減少し機関回転数
が低下する。いわゆるアイドＪ、四転数を維持するなめ
にはそれに見合う混合気量を供給する必要があり、適当
なスロットル開度を保つことが必要である。本発明では
スロットル弁シャフトにレバー３を設けるとともに、こ
のレバー３に対面してアクチュエータ４を設け、アクチ
ュエータ４のロッド５を伸縮させてレバー３を押し上げ
ることでアイドル回転数を所定の値に保持している。

このような制御を第４図に示す車両停止状態から走行し
再び停車した場合の動作について説明する。今、時刻ｔ
８で車両停止状態にありアイドルスイッチがオンしてい
れば、運転条件判定部１３２はいわゆる機関のアイドル
状態にあると判断し、切替えスイッチ１３１を回転数フ
ィードバック制御部１２０側に選択する。−方、回転数
フィードバックＩＩＪ御部１２０内の目標回転数マツプ
記憶部１２１には第２図（ｂ）に示すような水温検出＠
ｓ８の出力に応じた目標アイドル回転数が記憶されてい
る。ここで今水温がＴ、□であるとすれば目標回転数マ
ツプより目標回転数Ｎ　（Ｔ１．Ｉ、）を算出し比較器
１２２に送出する。比較＠５１２２では回転数検出手段
７で検出された実回転数Ｎ（ｔ、）と目標回転数Ｎ　（
Ｔ、ｉｌとの回転偏差を演算し、その結果を回転数偏差
−駆動時間変換マツブ記憶部１２３に送る。この回転数
偏差−駆動時間変換マツプ記憶部１２３内には第３図（
ｂ）に示す如く回転数偏差に対して一回の駆動で補償し
得るアクチュエータ４の駆動時間が記憶されている。例
えば回転数偏差ΔＮ１に対する駆動時間はＴｌ０ＮＩ＋
となり、この駆動方向と駆動時間相当の電圧信号が選択
回路１３０に送られる。選択回路１３０の切替えスイッ
チ１３１は前述したように回転数フィードバック制細部
１２０に接続されているため、電圧信号は駆動回路１５
０を通してアクチュエータ４に伝達され相当する時間駆
動される。この結果ロッド５が移動しレバー３を介して
スロットル弁２を変位させ、目標回転数に近づける。

また機関のアイドリング運転時にはスロットル開度を変
位させても回転数が追従するまで１秒程度の時間を必要
とする。このため−回の駆動が完了し、スロットル開度
が変位してから所定時間、例えば１秒間経過した後次回
の回転数比較を実施し、更に偏差が存在する場合修正動
作が順次実行される。

一方、上記回転数フィードバック制御（以下ＮＦＢとい
う）中、平均位置偏差演算部１４０のスイッチ１４５は
オンしており、目標アクチュエータ位置マツプ記憶部１
１１から出力される第１の目標位置とアクチュエータ４
の実位置とが比較Ｗｊ１４１で比較され、その偏差が平
均値演算部１４２に入力される。なお、目、標アクチ二
エータ位置マツプ記憶部１１１は目標回転数マツプ記憶
部１２１と基本的に対応した内容が記憶されており、第
２図（ａ）に示すような水温に対する目標アクチュエー
タ位置が記憶されている。例えば水温がＴｗＬであると
すれば目標アクチュエータ位置はＰ。

となり、これが比較器１４１に送出される。平均値演算
部１４２は３０秒から３０分程度の時定数で偏差の平均
化を行い、演算された平均偏差値は不揮発性記憶素子１
４３で記憶されるとともに、加算器１４４で目標アクチ
ュエータ位置の値に加算され、これが第２の目標アクチ
ュエータ位置となる。

上記平均位置演算を行う目的は、アクチュエータ位置検
出Ｎ６と実際の吸入空気量との間にずれがあり、位置フ
ィードバック制御を行った場合回転数偏差が生じ、また
その偏差は車両毎に異なるためその誤差吸収手段である
こと、および−時期の負荷変化でこの偏差を求めろこと
ではなく、エンジン暖機、電気負荷変動、半クラツチ操
作などで発生する機関負荷変動を平均化する必要がある
ことである。このために平均化の時定数は３０秒から３
０分程度の値に設定されている。

また不揮発性記憶素子１４３は機関のバッテリに直接接
続されておす、キースイッチをオフの状態にしても直前
の平均偏差値を保持し続けることができる。

更（ζ、機関のならしが進んでいない新車のような場合
には一般にフリクレヨンロスが大きく、この結果アクチ
ュエータ４を目標位置にしても実際のアイドル回転数が
低くエンストし易い問題があるが、不揮発性記憶素子１
４３に最初に電源が供給された場合は機関のならし前の
新車状態であろと判断し、予め決められた初期位置偏差
値を記憶素子１４３に初期セットする。この初期位置偏
差値はならし前のフリクシシンロスに相当したもので、
−船釣にアイドル回転数を１００〜１５０ｒｐｒｎ増加
させる値に相当する。

加算！５１４４から送出された第２の目標アクチュエー
タ位置の信号は位置フィードバック制押部１１０の比較
器１１２でアクチュエータ位置検出諸６からの実位置と
比較され、その偏差が位置偏差−駆動時間変換マツプ記
憶部１１３に入力される。この位置偏差−駆動時間変換
マツプ記憶部１１３内には第３図（ａｌに示す如く位置
偏差に対するアクチュエータ４の駆動時間が記憶されて
いる。ここで例えば位置偏差がΔＰ、であれば駆動時間
はＴ、。２１となゆ、この駆動時間および駆動方向の電
圧信号が選択回路１３０に送られる。

選択回路１３０の切替えスイッチ１３１は機関がアイド
ル状態にある場合回転数フィードバック制御部１２０に
接続されているが、アクセルが踏み込まれアイドルスイ
ッチがオフになると位置フィードバック制御部１１０に
接続される。令弟４図に示すように車両が走行状態でア
イドルスイッチがオフである時刻ｔ２の場合、切替えス
イッチ１３１は位置フィードバック制御（ＰＦＢ）を選
択する。また平均位置偏差演算部１４０のスイッチ１４
５はオフとなり、ＮＦＢ中記憶した平均位置偏差が目標
位置に加算されて第２の目標位置となってＰＦＢが行わ
れろ。そして車両が走行状態でアイドルスイッチがオン
である減速運転時の時刻ｔ３では第２の目標位置により
ＰＦＢが行われるため減速感の不足やクラッチを切った
場合等のエンストが防止される。更に時刻ｔ４では車両
も停止し機関もアイドル状態にあるためＮＦＢが行われ
、平均位置偏差演算部１４０は目標位置と実位置との偏
差の平均化処理を行う。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、アクチュエータの実位
置と目標位置との偏差を平均化処理し、この値で目標位
置を補正してアクチュエータを制御するようにしたので
、減速運転時等であっても減速感の不足がなく、またエ
ンストの恐れもない等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による内燃機関のアイドル
回転数制御装置のブロック構成図、第２図は同装置の目
標マツプ記憶部の内容を示す特性図、第３図は同装置の
比較偏差に対する駆動時間変換マツプ記憶部の内容を示
す特性図、第４図は同装置の各状態における動作を示す
タイムチャートである。 ２・・・スロットル弁、＜−・・アクチュエータ、５・
・・ロッド、６・・・アクチュエータ位置検出＃、７・
・・回転数検出手段、８・・水温検出器、９・・・車速
スイッチ、１００・・・アイドル回転数制御装置、１１
０・・・位置フィードバック制御部、１１１・・・目標
アクチュエータ位置マツプ記憶部、１１３・・・位置偏
差−駆動時間変換マツプ記憶部、１２０・・・回転数フ
ィードバック制御部、１２１・・・目標回転数マツプ記
憶部、１２３・・・回転数偏差−駆動時間変換マツプ記
憶部、１３０・・選択回路、１４０・・・平均位置偏差
演算部、１４２・・・平均値演算部、１４５・・・スイ
ッチ、１５０・・・駆動回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段、機
   関のスロットル弁が踏み込まれていない状態を検出する
   アイドル検出器、アイドル時の機関の吸入空気量を制御
   するアクチュエータ、このアクチュエータの駆動位置を
   検出するアクチュエータ位置検出手段、少なくとも上記
   回転数検出手段、アイドル検出器およびアクチュエータ
   位置検出手段の情報を受けて上記アクチュエータの駆動
   制御を行う内燃機関のアイドル回転数制御装置において
   、予め設定された目標回転数と上記回転数検出手段で得
   られた実回転数とを比較し、目標回転数に収束するよう
   上記アクチュエータを制御する回転数フィードバック制
   御部、この回転数フィードバック制御部により目標回転
   数に収束した際の上記アクチュエータの実位置と予め設
   定された第１の目標位置との偏差を所定の時定数で平均
   化処理を行う平均位置偏差演算部、この平均位置偏差演
   算部で得られた平均位置偏差を前記目標位置に加算して
   第２の目標位置を設定し、この第２の目標位置に前記ア
   クチュエータの実位置が収束するよう該アクチュエータ
   を駆動する位置フィードバック制御部、前記スロットル
   弁がアイドル状態にある時は前記回転数フィードバック
   制御部の出力を、アイドル状態にない時または車両走行
   時は前記位置フィードバック制御部の出力を選択する選
   択回路、この選択回路の出力により前記アクチュエータ
   を駆動する駆動部を備えた内燃機関のアイドル回転数制
   御装置。
2. （２）平均位置偏差演算部の平均化時定数を略３０秒な
   いし３０分に設定することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
3. （３）平均位置偏差演算部で得られた平均位置偏差値は
   記憶素子内に記憶され、イグニッションキーがオフ位置
   にあっても平均位置偏差値を記憶していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の内燃機関
   のアイドル回転数制御装置。
4. （４）平均位置偏差演算部は、車両のバッテリが最初に
   接続された時には機関のならし前のアイドル負荷変動差
   に相当する吸入空気量分だけ高めになる位置相当の平均
   位置偏差値の初期値とすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の内燃機関の
   アイドル回転数制御装置。