JPH01104969A - エンジン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） 本発明は、エンジンのアイドル回転数を目標回転数に収
束させるように制御するエンジンのアイドル回転数制御
装置に関するものである。

（従来技術） 従来より、エンジンのアイドル回転数制御において、実
際のエンジン回転数と所定の目標回転数との偏差に応じ
て点火時期を制御し、アイドル回転数を上記目標回転数
に収束させるようにした技術は、例えば、特開昭５６−
１２１８４３号公報に見られるように公知である。

このような点火時期の制御によるアイドル回転数の制御
は、特に制御応答性に優れる利点がある。

また、一方上記アイドル回転数の制御時において、例え
ばエアコン用コンプレッサ、電気負荷（ヘッドライト等
）、パワステアリング用オイルポンプの作動等外部負荷
が作動した時には、これらの負荷に対応して自動的にト
ルク特性を向上させるために当該負荷量に応じて吸入空
気量等を自動的に増電補正する技術も一般に採用されて
いる。

しかし、上記のような点火時期の補正によるアイドル回
転数の制御において、検出された実際のエンジン回転数
と目標回転数との偏差に応じて設定される点火時期特性
が単一の特性であるとすると、次の理由から上記外部負
荷の作動時における状態の変化に対応した最適な点火時
期の設定を行うことができない場合が生じる。

すなわち、外部負荷の作動状態に応じて上述したように
吸入空気量を増減補正するようにした場合、該吸入空気
量の補正によってエンジンの実効圧縮比が変化し、これ
にともなって点火時期に対するトルクカーブが例えば第
４図のＢの特性からＡの特性に示すように変化する（ト
ルク特性向上）。

無負荷（Ｎ／Ｌ）時で吸入空気量、すなわち吸気充填量
が少ない時には曲線Ｂのように点火進角に対するトルク
の立ち上がりの勾配は緩かであるとともに、トルクのピ
ーク値が低い特性があり、一方、有負荷で吸入空気量、
すなわち吸気充填量の増大時には曲線Ａのように点火進
角に対するトルクの立ち上がりの勾配が急であるととも
に当該トルクのピーク値が無負荷時より遅角側となる特
性があり、結局最適点火進角値（ＭＢＴ）が変化する。

また、仮に上述のような吸入空気量の増減補正がなくて
も比較的小さな負荷の作用によってアイドル回転数が変
化する場合があり、該場合においてら、１回転当りの吸
入空気量が変化し、それに対応して上記点火時期とトル
クとの関係が同様に変化することになる。

上記のようす「トルク−点火時期」の特性変化に関し、
単一の点火時期特性に上るものでは、有負荷時には当該
負荷の変化によって上述のように最適点火時期が変化す
るのに対して最も遅角側の最適点火時期に合わせてそれ
より進角側にならないように制御する必要がある一方、
他方無負荷時のように最適点火時期が進角側となる場合
には、この最適点火時期にまで制御できない不具合が生
じる。また、その場合進角補正量に対するトルク変化、
すなわちトルクカーブの勾配が異なるために、例えば上
記無負荷ラインＢ（Ｎ／Ｌ）に合せて進角ゲインを設定
し、負荷作動時に同一補正量で進角するとトルク変動が
大きくなりすぎて制御にハンチングが発生し、安定した
アイドル回転が得られな°いようになる恐れがある。

そこで、最近では上記エンジンの点火時期をエンジン回
転数（吸気充填量）に応じた複数の点火時期特性に基い
て任意に補正するようにしたエンジンのアイドル回転数
が提案されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述のように吸気充填量に応じた複数の点火
時期特性に基いて点火時期を補正するようにした場合に
おいても、例えば点火時期の制御中心が第４図に示され
るように上記トルク特性の変化に応じて遅角側に移行さ
れると燃焼安定性は改善されるが、−力対出力トルクと
の関係で見ると同一燃料消費量の割には出力が低いこと
になり、上記のような点火時期制御がない場合に比較す
ると燃費率が悪いことになる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、エンジン回転数検出手段および点火時期補
正手段を有し、アイドル運転時、上記エンジン回転数検
出手段により検出されたエンジン回転数に応じて当該エ
ンジンの点火時期を上記点火時期補正手段、により所定
の点火時期特性に基づいて補正し、当該エンジンのアイ
ドル回転数を所定の目標アイドル回転数に収束させるよ
うにしてなるエンジンのアイドル回転数制御装置におい
て、当該エンジンの吸気充填量を検出する吸気充填量検
出手段と、該吸気充填量検出手段により検出された吸気
充填量が所定の設定値未満の場合には上記点火時期補正
手段の点火時期補正制御の中心値を上記吸気充填量検出
手段により検出されｈ吸気充填量が上記所定の設定値の
場合の点火時期特性における最適点火進角値に固定する
一方、上記吸気充填量検出手段により検出された吸気充
填量が上記所定の設定値以上の場合には上記点火時期補
正手段の点火時期補正動作を禁止する点火時期補正状態
制御手段とを設けてなるものである。

（作　用） 」−記の手段によると、先ず、アイドル運転時には、点
火時期補正手段によりエンジン回転数に応じ所定の点火
時期特性に基づいて点火時期が補正され、それによって
エンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に収束させ
るように基本作用が行イつれ、且つその場合において、
吸気充填量か所定値よりも低く本来回転変動を生じ易い
場合には、外部負荷投入時等の吸気充填量が所定値の場
合の最適点火進角値、すなわち遅角側に設定して燃焼安
定性を維持する一方、外部負荷ＯＮ時等の吸気充填量が
所定値以上で本来比較的回転変動の少ない燃焼安定状態
では上述の点火時期の制御そのものを禁止して遅角制御
を阻止するように作用する。

（実施例） 先ず、第２図および第３図は、本発明を自動車用ガソリ
ンエンジンに実施した場合における同エンジンのアイド
ル回転数制御装置を示すしのであり、第２図は上記実施
例装置の制御システムの概略図、第３図は同制御システ
ムにおけるエンジンコントロールユニットの制御動作を
示すフローチャートである。

先ず、最初に第２図を参照して本発明実施例の上記制御
システムの概略を説明し、その後要部の制御の説明に入
る。

第２図において、先ず符号ｌはエンジン本体であり、吸
入空気はエアクリーナ３０を介して外部より吸入され、
その後エアフロメータ２、スロットルチャンバ３を経て
各シリンダに供給される。

また燃料は燃料ポンプ１３により燃料タンク１２からエ
ンジン側に供給されてフユーエルインンエクタ５により
噴射されるようになっている。そして、走行時における
上記シリンダへの吸入空気の債は、上記スロットルチャ
ンバ３内に設けられているスロットル弁６によって制御
される。スロットル弁６は、アクセルペダルに連動して
操作され、アイドル運転状態では、最小開度状態に維持
される。そして、該最小開度状態では、アイドル運転状
態ＩＤ−５ＷがＯＮになる。

」二足スロットルチャンバ３には、上記スロットル弁６
をバイパスしてバイパス吸気通路７が設けられており、
該バイパス吸気通路７にはアイドル時に於けるエンジン
回転数制御のための吸入空気ｍ調整手段となる電流制御
型電磁弁（ＩＳＯバルブ）８が設けられている。従って
、アイドル運転状態では、上記エアフロメータ２を経た
吸入空気は、上記バイパス吸気通路７を介して各シリン
ダに供給されることになり、゛その供給量は上記電磁弁
８によって調節される。この電磁弁８は、エンジンコン
トロールユニット（以下、ＥＣＵと略称する）９より供
給される電磁弁制御信号のデユーティ比りによってその
開閉状態（弁開度）が制御される。

また、符号１０は、３元触媒コンバータ１１を備えた排
気管を示している。

一方、符号１４は、上記エンジン本体１のシリンダヘッ
ド部に設けられた点火プラグであり、該点火プラグ１４
にはディストリビュータ１７、イグナイタ１８を介して
所定の点火電圧が印加されるようになっており、この点
火電圧の印加タイミング、すなわち点火時期は上記ＥＣ
Ｕ９より上記イグナイタ１８に供給される点火時期制御
信号■ｇｔによってコントロールされる。また、符号１
９は、上記エンジン本体ｌのシリンダブロック部に設け
られたノックセンザであり、エンジンのノッキングの発
生強度に応じた電圧出力■０を出力し、上記ＥＣＵ９に
入力する。さらに、符号２０はブースト圧センサ２０で
あり、エンジン負荷に対応したエンジンブースト圧Ｂを
検出して上記ＥＣＵ９に入力する。また、符号２１はエ
ンジンの外部負荷（エアコン、パワーステアリング装置
等）の投入を検出する負荷検出手段であり、該負荷のＯ
Ｎ状態を検出して当該検出信号を同じ＜ＥＣＵ９に入力
する。

上記ＥＣＵ９は、例えば演算部であるマイクロコンピュ
ータ（ＣＰＵ）を中心とし、吸入空気量、点火時期等制
御回路、メモリ（ＲＯＭおよびｒ（ＡＭ）、インタフェ
ース（Ｉｌｏ）回路などを備えて構成されている。そし
て、このＥＣＵ９の上記インタフェース回路には上述の
各検出信号の他に例えば図示しないスタータスイッヂか
らのエンジン始動信号（ＥＣＵトリガー）、エンジン回
転数センサ！５からのエンジン回転数検出信号Ｎ１水温
サーミスタ１６により検出されたエンジンの冷却水温度
の検出信号Ｔｗ、例えばスロットル開度センサ４により
検出されたスロットル開度検出信号ＴＶＯ、エアフロメ
ータ２によって検出された吸入空気量検出信号Ｑ等の通
常のエンジンコントロールに必要な各種の検出信号も各
々人力される。

次に、上記ＥＣＵ９によるアイドル運転時の点火時期制
御について第３図のフローチャートを参照して詳細に説
明する。

先ず第１ステツプＳ＋において、当該エンジンの実際の
回転数ＮＥを読み込む。

次に第２ステップＳ、に進み、上記読み込まれたエンジ
ン回転数ＮＥがアイドルフィードバック領域を仕切るア
イドル基帛回転数Ｎ（Ｉ　Ｄ）以下であるか否かを判定
する。その結果、ＹＥＳの場合には、第３ステツプＳ３
に進んで更に上記スロットル弁６に設けられているアイ
ドルスイッチＩＤ・ＳＷがＯＮとなっているか否かを判
定する。他方、ＮＯの場合には、第１０ステツプＳＩＧ
に移って後述するアイドルスイッチ０Ｎ（ＹＥＳ）判定
後のデイレイタイマーＤＴ、の設定値をΔ１．（Δｔｏ
−〇、すなわちタイマー作動禁止状態）に設定する。

次に上記第３ステツプＳ３に進んでＹＥＳ（ＩＤ・５Ｗ
ＯＯＮ）と判断された場合には、最終的に現在のエンジ
ン運転状態がアイドル状態であると判定した上で更に第
４ステツプＳ４に進む。他方、Ｎｏ（ＩＤ−ＳＷ：０Ｆ
Ｆ）と判断された場合には、最終的に非アイドル状態と
判定して、上記第２ステップＳ、でＮＯと判断された場
合と同様に第１ＯステツプＳ　Ｉ（ｌに移って後述する
デイレイタイマー　Ｄ　Ｔ　Ｉのタイマー作動を禁止（
Δｔ、＝０に設定）する。

さらに第４ステツプＳ４では、上記アイドル領域への移
行時、その過渡領域を除いて安定したアイドル領域に移
行したことを判定するアイドル判定用デイレイタイマー
ＤＴ、の作動設定時間Δｔ１の経過（Δｔ１＝０、即ち
タイマーアップ）を判断し、Δｔ、＝０（ＹＥＳ）の場
合には第５ステツプＳ５に進んで上述の負荷検出手段２
１の検出値に基いて当該エンジンの外部負荷（エアコン
、パワーステアリング装置、ヘッドライト等）のＯＮ状
態を判定する。他方、Δｔ、＞０（Ｎｏ）の場合（設定
時間未経過）には第１１ステツプＳ　１１、第１２ステ
ップＳ１．、第１３ステツプＳ１３の制御動作に移る。

すなわち、先ず第４ステツプＳ４でＮＯの場合には、上
記アイドル判定直後の過渡領域にある訳であるから、先
ず第２ステツプＳ　１１で上記アイドル判定用デイレイ
タイマーＤＴ、の設定時間Δｔ、をｌサイクルごとにデ
ィクリメント（Δｔ、−１）して行くととらに更に第１
２ステツプＳａｔに進んで当該過渡運転領域における吸
入空気ｆｆ１Ｑとエンジン回転数ＮＥと、から点火時期
読み出しく補正値演算）のための擬似吸気充填効率ＧＥ
を吸気型マツプより読み出す。

また上記第２ステップＳ、でＮＯと判定されて第１Ｏス
テップＳ、。に進んだ場合にも続いて上記第１２ステツ
プに進んで、その時（非アイドル状態）の吸入空気ｆｆ
１Ｑとエンジン回転数ＮＥとに基いて上述の場合と同様
に擬似吸気充填効率ＣＥを読み出す。

そして、その上で最後に第１３ステツプＳＩ３に進み、
上記読み出された擬似吸気充填効率ＧＥに基いて通常時
の点火時期マツプ（Ｂ）から最適点火時期１　ｇｃｂを
読み出して設定し、点火時期の制御を行う。

第５ステップＳ、でＹＥＳ（負荷ＯＮ）と判定された場
合には、更に第６ステツプＳ８に進んで負荷ＯＮ後の過
渡領域に対応したデイレイタイマーＤＴ、の設定時間Δ
１１が経過（Δｔ、−〇　）しているか否かを判定する
。該デイレイタイマーＤＴ、は、上記負荷がＯＮされて
からの上記過渡的な所定時間Δ１１は以下の制御を禁止
するためのもので、上記設定時間Δｔ、が経過して初め
て第７ステツプＳ７に進む。一方、上記設定時間Δｔ、
が未経過（Δｔ。

〉０）の場合には上述の第１３ステツプＳ＋ｓに進む。

第７ステツプＳ７では、先ず当該アイドル運転時におけ
る目標回転数ＮＯを目標回転数マツプより読み込み、次
の第８ステツプＳ８で上記現在のエンジン回転数ＮＥと
無負荷時の基準となるアイドル回転数ＮＢ、および上記
読み込まれた目標回転数ＮＯとから、点火時期読み出し
のための擬似回転数ＮＴを演算（ＮＴ＝ＮＥ−（Ｎｏ−
ＮＢ））する。

その上で、最終的に第９ステップＳ、に進み、アイドル
時の負荷投入状態における点火時期マツプＡから上記擬
似回転数ＮＴに対応する点火時期Ｉ　ｇｃａを読み出し
て設定する。この結果、該エンジンの点火時期１ｇＣは
、」―記外部負荷のＯＮによる吸気充填量の増大−回転
数の上昇−トルク特性の向上一回転状態の安定（回転数
の変動量小）の条件下において、トルク特性が最大点（
Ｐｍａｘ）となる点火時期（ＭＢＴ）に制御されること
になり、従来のように回転数の変動に応じた本来の点火
時期の制御は禁止されることになり、外部負荷ＯＦＦ時
の点火時期も上記外部負荷ＯＮ時の最適点火進角（ＭＩ
３Ｔ）にセットされる（第５図参照）。

上述のように外部負荷のＯＮにより自動的に吸気充填ｍ
が所定値以上に増大され、それに応じてアイドル回転数
が所定回転数まで」−界（アイドルアップ）された場合
には、第４図に示すように当然そのトルク特性ら向上（
変化）する（Ｂ特性−Ａ特性に）。これは、上記吸気充
填量の増大（変化）によって当該エンジンの実効圧縮比
が向上（変化）し、エンジントルクのピーク値もｍａｘ
ＢからｍａｘＡに変化する。そして、このトルクのピー
ク値は、点火時期について見れば上記吸気充填量の増大
に連れて遅角側に移行し、最適点火進角値（ＭＩＮＴ）
もＭＢＴａからＭＩ３Ｔ＾に変化する。従って、先に述
べた従来の点火時期制御システムであれば、上記吸気充
填量の増大（回転数」二昇）に対応して点火時期の制御
中心値（ｂ）を上記トルク特性Ａに対応した点火時期特
性に基き遅角側に移すことによって遅角側に移すことに
アイドル安定性を確保することになる。

つまり、上記従来の点火時期制御システムでは、当該運
転時のアイドル回転数の変動に応じて応答性良く点火時
期の制御を行うために上記有負荷無負荷に拘らず一般に
その制御中心値を共に第４図のＡ、Ｂ６特性の図示（ｂ
）点付近に設定することになるので、対出力効率との関
係で見ると相対的に燃費か悪くなる。これに対し、本実
施例では吸気充填全増大後はその点火時期の制御中心値
を対応するトルク特性Ａの最適点火進角値（ＭＢＴ−Ａ
）である有負荷特性のａ点に設定しているので、同一燃
料量に対する出力値は大となり、燃費効率は向上し、実
質的に燃費がよくなる。また、吸気充填量の増大により
回転数が上昇している状態では、本来無負荷時に較べて
回転変動は生じにくい。従って、比較的制御ゲインは小
さくても足りる。また、該運転状態は、本来アイドル領
域であるから最適点火進角値（ＭＢＴ）に設定したとし
ても余りノッキングは生じない。

（発明の効果） 本発明は以上に説明したようにエンジン回転数検出手段
および点火時期補正手段を資し、アイドル運転時、上記
エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転
数に応じて当該エンジンの点火時期を上記点火時期補正
手段により所定の点火時期特性に基づいて補正し、当該
エンジンのアイドル回転数を所定の目標アイドル回転数
に収束させるようにしてなるエンジンのアイドル回転数
制御装置において、当該エンジンの吸気充填量を検出す
る吸気充填爪検出手段と、該吸気充填量検出手段により
検出された吸気充填量が所定の設定値未満の場合には上
記点火時期補正手段の点火時期補正制御の中心値を上記
吸気充填量検出手段により検出された吸気充填量が上記
所定の設定値の場合の点火時期特性における最適点火進
角値に固定する一方、上記吸気充填量検出手段により検
出された吸気光１［が上記所定の設定値以上の場合には
上記点火時期補正手段の点火時期補正動作を禁止する点
火時期補正状態制御手段とを設けたことを特徴とするも
のである。

すなわち、本発明によると、上記のように、エンジン回
転数に応じて当該エンジンの点火時期を上記点火時期補
正手段により所定の点火時期特性に基づいて補正し、当
該エンジンのアイドル回転数を所定の目標アイドル回転
数に収束させるようにしてなるエンジンにおいて、吸気
充填量が所定値よりも低く本来回転変動を生じ易い場合
には、外部負荷投入時等の吸気充填量が所定値の場合の
最適点火進角値、すなわち遅角側に設定して燃焼安定性
を維持する一方、外部負荷０８時等の吸気充填量が所定
値以上で本来比較的回転変動の少ない燃焼安定状態では
上述の点火時期の制御そのものを禁止して遅角制御を阻
止するように作用する。

従って、吸気充填量が所定値未満の場合の燃焼安定性の
維持と吸気充填量が所定値以上の場合の燃費性能の向上
とを共に実現することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明
の実施例に係るエンジンのアイドル回転数制御装置の制
御システム図、第３図は、同制御システムにおけるＥＣ
Ｕの点火時期制御動作を示すフローヂャート、第４図は
、上記実施例装置のエンジンのトルク特性を示すグラフ
、第５図は、上記実施例装置の制御動作を示すタイムヂ
ャートである。 ！・・・・・エンジン本体 ２・・・・・エアフロメータ ５・・・・・フューエルインジェクタ ９・・・・赤エンジンコントロールユニット１４・・・
・点火プラグ Ｉ７・・・・ディストリビュータ １８・・・・イグナイタ　。 ２０・・・・ブースト圧センサ ２１・・・・負荷検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジン回転数検出手段および点火時期補正手段を
   有し、アイドル運転時、上記エンジン回転数検出手段に
   より検出されたエンジン回転数に応じて当該エンジンの
   点火時期を上記点火時期補正手段により所定の点火時期
   特性に基づいて補正し、当該エンジンのアイドル回転数
   を所定の目標アイドル回転数に収束させるようにしてな
   るエンジンのアイドル回転数制御装置において、当該エ
   ンジンの吸気充填量を検出する吸気充填量検出手段と、
   該吸気充填量検出手段により検出された吸気充填量が所
   定の設定値未満の場合には上記点火時期補正手段の点火
   時期補正制御の中心値を上記吸気充填量検出手段により
   検出された吸気充填量が上記所定の設定値の場合の点火
   時期特性における最適点火進角値に固定する一方、上記
   吸気充填量検出手段により検出された吸気充填量が上記
   所定の設定値以上の場合には上記点火時期補正手段の点
   火時期補正動作を禁止する点火時期補正状態制御手段と
   を設けたことを特徴とするエンジンのアイドル回転数制
   御装置。