JPH01106956A - アイドル吸気量制御弁の駆動電流制御方法 - 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〕 本発明は自動車のアイドル運転時のエンジンの吸気量制
御に係り、更に詳細には、アイドル吸気量制御弁の駆動
電流制御方法に関するものである。

〔従来の技′術〕

近年、自動車の内燃機関の分野においては、エンジンの
電子制御技術の進歩に伴ない、アイドル回転数について
も電子制御技術が導入されている。

この種のアイドル制御装置は、一般に、エンジンの吸気
通路にスロットル弁を迂回するアイドル用のバイパス通
路を設け、このバイパス通路にアイドル吸気量制御弁（
以下、ＩＳＯ弁と略称する）を設け、このＩＳＯ弁の開
度調整によりアイドル吸気量を制御する方式を採用して
いる。

ＩＳＯ弁としては、例えば励磁コイルに駆動電流を流し
て、弁開動作を行なう電磁弁やステッピングモータ等が
使用されている。ＩＳＣ弁の目標の駆動電流値（目標電
流値）は、エンジン冷却水温に対応して予め設定され、
常に水温状態に応じたアイドル開度（アイドル吸気量）
ひいてはアイドル回転数が保持されるように設定されて
いる。

更にこの目標電流値は、電気負荷、エアコン作動により
エンジン負荷が増大した場合には、エンジン吸気量を多
くする必要があるので、このようなエンジン負荷の変動
に対応して目標電流値を補正している。

そして、ＩＳＯ弁の駆動電流の制御を行なう場合には、
ＩＳＯ弁の弁駆動電流値を検出して、この実電流値が予
め設定された目標電流値になるようフィードバック制御
している。

なお、アイドル吸気量制御に関する従来例としては、例
えば、特開昭５５−１６０１３８号公報等に開示された
ものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前述した如＜ＮＳＣ弁駆動電流をフィードバ
ック制御する場合には、通常、実電流値と目標電流値と
の偏差に基づき閉ループ制御（例えば比例−積分制御）
するものであるが、この偏差が大きくなりすぎると、フ
ィードバック制御が間に合わず、エンスト等の不具合が
生じることもあった。

例えば、エンジンの高負荷運転後においては、ＩＳＧ弁
駆動系の励磁コイルの抵抗が高温のため増大し、その結
果、励磁コイルに設定の電圧を印加しても、駆動電流値
（実電流）が大幅に減少する。そして、最悪の場合には
、実電流値と目標電流値の偏差が極めて大きくなり、フ
ィードバック制御が間に合わず、その結果、ＩＳＯ弁の
駆動用の電磁力が弱まり、ＩＳＯ弁の開度に変動をきた
しく例えば、ＩＳＯ弁が目標開度よりも閉じ方向に移動
してしまう）、アイドル時のエンジン吸気量が減って、
エンスト等が生じる。その他にも、アイドル運転時に電
気負荷が急激に増大すると、工ＳＣ弁の目標電流値が補
正されるが、この場合にも電気負荷変動時にバッテリ電
圧が一時的に急落して、弁駆動電流値が大幅に減少し、
その結果、前述のコイル抵抗増大の場合と同様の事態が
生じることもあった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、ＩＳＣ弁駆動系の励磁コイルの抵抗
の変化や急激な電気負荷変動によって、ＩＳＯ弁の実電
流値と目標電流値の偏差が大きくなった場合でも、ＮＳ
Ｃ弁駆動電流のフィードバック制御をスムーズに行ない
、適正なアイドル回転数制御を行ない得るＩＳＣ弁駆動
電流制御法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、弁駆動電流の値に対応して開度制御されて
、エンジンのアイドル吸気量を調整するＩＳＯ弁と、前
記弁駆動電流値を検出して、この実電流値が予め設定さ
れた目査電流値になるようフィードバック制御する制御
系とを備えてなるものにおいて、前記実電流値と前記目
標電流値との偏差が予め設定された所定レベル以上に大
きくなる場合には、フィードバック制御のゲインを、前
記偏差が所定レベル以下にある時の通常制御ゲインより
も大きくして、前記実電流値が前記目標よりも大きくし
て、前記実電流値が前記目標電流値に達するまで又は近
づくまで、この大きなゲインにより前記弁駆動電流をフ
ィードバック制御することで達成される。

〔作用〕

フィードバック制御ゲインとしては、例えば、Ｐ（比例
）分、■（積分）分等が挙げられるが、このような制御
ゲインは、大きくなる程に制御速度が早まる特性を有し
ている。本発明は、この特性を有効に且つ効率良く利用
するため、ＩＳＣ弁の駆動電流のフィードバック制御に
おいて、実電流値と目標電流値との偏差が所定値以上に
なった場合には、制御ゲインを通常より大きい値に設定
して、この制御ゲインにより駆動電流が目標電流値にな
るように制御し、目標値に達したら或いは目標値に近づ
いたら通常の制御ゲイン（標準ゲイン）にもどす。それ
によって、制御弁のコイル抵抗の変化や急激な電気負荷
変動によって、ＩＳＯ弁の実電流値の減少度合が一時的
に大きくなり、実電流値と目標電流値の偏差が通常レベ
ル以上に大きくなっても、フィードバック制御速度を速
めて、スムーズに実電流値を目標電流値に至らせ、最終
的には、ＩＳＣ弁の開口面積ひいてはアイドル吸気量を
エンジン状態に対応して一定に保持できる結果、アイド
ル時の回転変動を有効に抑制できる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の適用対象となるアイドル回転数制御シ
ステムの構成図である。

第１図において、１はＩＳＣ弁、５はスロットル弁、８
はエンジンの吸気通路、９はスロットル弁５を迂回する
アイドル用のバイパス通路で、このバイパス通路９にア
イドル吸気量の調整を行なうＮＳＣ弁１が配置されてい
る。ＮＳＣ弁１は、励磁コイルを弁駆動機構とする電磁
弁で構成され、励磁コイルに通電される駆動電流値に比
例して、弁体が上方向に吸引され、弁体の吸引度合に比
例して開口面積Ａが増加する。そして、スロットル弁５
が全開状態であるアイドル運転時では、ＩＳＣ弁１の開
口面積Ａにより吸入空気量が変化する。

２はマイクロコンピュータ、電流制御用パワートランジ
スタ３．電流検出回路４等で構成されるコントロールユ
ニットである。

コントロールユニット２におけるマイクロコンピュータ
要素であるＩ１０ポートには、ヘッドライトなどの電気
負荷信号、水温センサにより検出されたエンジン冷却水
’ｌｌｒ　Ｔ　ｗ　ｅエアコン（空調）スイッチ、エア
コン用コンプレッサスイッチなどが入力され、それらの
入力信号に基づいて、ＣＰＵが予め設定記憶された目標
のアイドル空気量（目標のアイドル空気量は、ＩＳＣ弁
の目標駆動電流値に換算したデータマツプとして記憶さ
れている）を演算し、その演算結果の電流制御信号が、
工／○ポートを介してパワートランジスタ３のベースに
入力される。

パワートランジスタ３のベースに入力される電流制御信
号は、アナグロ波形の電圧やパルスのデユーティ比を変
える信号等のいずれかよりなり、これらの信号の可変制
御により、パワートランジスタ３を通過するＩＳＣ弁１
の駆動電流が制御される。

電流検出回路４は、駆動電流のフィードバック制御系の
構成要素となるもので、電流検出用抵抗すと差動増幅器
（アンプ）７より構成される。この電流検出回路４にて
ＩＳＣ弁１の駆動電流が検出され、この実電流値がＩ１
０ポートに入力される。そして、コントロールユニット
２におけるＣＰＵは、この実電流値と予め設定されたア
イドル吸気量制御用の目標電流値の偏差を求め、この偏
差に対応してパワートランジスタ３の制御信号を補正し
て、ＩＳＣ弁１の駆動電流が目標電流値となるようフィ
ードバック制御するものである。

第２図はエンジン冷却水温Ｔｗに対応した目標電流値ｉ
ｏの特性図で、水温Ｔｗが低いほどアイドル時の吸収空
気量を増やして、第３図に示すような高いアイドル回転
数になるようにしである。

この特性により冷間時もエンストせず安定したアイドリ
ングが持続できる。なお、第２図のエンジン冷却水温に
対する目標電流値は基本特性値であり、その他電気負荷
の増加、エアコン使用時にはエンジン負荷が増え、上記
基本特性値だけでは設定のアイドル回転数を保持できな
いので、この場台には、上記マイクロコンピュータのＣ
ＰＵがエンジン負荷の増大に対応して基本特性値に負荷
補正値を加えて、目標電流値を補正し、エンジン負荷の
変動に対応してエンジン吸気量が増量できるようにしで
ある。

しかして、アイドル回転数制御を行なう場合には、エン
ジンの水温状態、エアコン作動状態等に対応した目標電
流値の制御信号がパワートランジスタ３に入力され、こ
のパワートランジスタ３により制御される駆動電流によ
りＮＳＣ弁１が開度制御されて行なわれる。また、ＩＳ
Ｃ弁１の駆動電流は電流検出回路４で検出され、この実
電流値と目標電流値の偏差に基づきパワートランジスタ
３に送られる制御信号、ひいては弁駆動電流のフィード
バック制御が行なわれる。

そして、本実施例では、フィードバック制御時に実電流
値と目標電流値との偏差Δｉが予め設定した基準レベル
Δｉ（＋以下にある時には、第４図。

第５図の各ゲイン特性〔第４図は電流値のフィードバッ
ク制御ゲインのＰ（比例）分、第５図は工（積分）分の
特性図である〕に示すように、通常はＰｏ、Ｉｏで制御
し、偏差ΔｉがΔｉｏを越えた直後は、Δｉが目標値に
近づく偏差Δ１１より小さくなるまで、Ｐｏ、Ｉｏより
も予め大きくし設定したＰＬ、Ｉｔで制御する。

ここで、ゲインＰｏ、Ｉｏ及びＰｘ、Ｉｚは、予めアイ
ドル運転の駆動電流が種々の状況にてどのように変動す
るか予め求めた実験データにより、適宜のゲインに設定
されている。

次に、第６図にてゲインｐＯ，Ｉｏ及びＰｉ、　Ｉｔに
基づくフィードバック制御例を説明する。

第６図はアイドル運転時にエンジン負荷の増大要因とな
る。各種のモータやヘッドライトなどの電気負荷がオン
になった時のＩＳＯ弁電流制御の状態を示している。同
図に示すようにアイドル運転時には、通常実電流値と目
標電流値の偏差Δｉは設定レベルΔｉｏにある。この場
合には、制御ゲインｐｏ、Ｉｏにて行なわれる。しかし
、電気負荷がオンになった時には、オン直後にバッテリ
電圧が一時的に急降下するので、ＩＳＯ弁の駆動型流も
一時的に減少度合が大きくなり、しかも目標電流値がは
ね上がるので、電気負荷オン直後、実電流値と目標値の
偏差Δｉが通常の許容偏差Δｉ。

を越えることがある。そして、この場合には、Δｉ＝Δ
１１になるまで、通常の制御ゲインＰＯ。

Ｉｏより大きいゲインＰｔ、１１で電流値のフィードバ
ック制御が行なわれる。

第７図及び第８図は、上記フィードバック制御を実現す
るためのマイクロコンピュータによるフローチャートで
あり、このフローチャートに基づき、本実施例のフィー
ドバック制御をより詳細に説明する。プログラムは所定
周期毎に起動される。

先ず、ステップ１０にてエンジンの冷却水温Ｔｗと電流
値ｉを検出し、ステップ１１にて第２図の特性から水温
Ｔｗに応じた目標電流値ｉｏを検索する。そして、ステ
ップ１２〜２１にて各負荷信号に応じた目＃Ａ電流値の
補正量１１ｙ　ｌ　２＋　ｌ　ａｙを求めて、これをｉ
ｏに加算して、最終目標電流値ｉｓを算出する。次いで
ステップ２２で偏差Δｉを求め、ステップ２３でΔｉに
応じた制御ゲインＰａ、Ｉｏ又は、Ｐｚ、Ｉ工を検索す
る。次に、第８図のステップ２４でフラグセットされて
いるかをみて、ＮＯのときはステップ２５で偏差の絶対
値１Δ１１が判定レベルΔｉｏより大きいか否か判定し
、ＹＥＳでステップ２６のフラグセット、Ｎｏでステッ
プ２９へ進む。

ステップ２６のフラグセットが行なわれると、ステップ
３２で偏差Δｉの正、負の判定がなされ、正の場合には
、ＩＳＧ弁の実電流が流れ過ぎるものとして、ステップ
３３で＃御ゲインＰｚ、Ｉｔによる駆動電流減少制御が
なされ、負の場合には、実電流が不足しているものとし
て、ステップ３４で制御ゲインＰｘ、Ｉｚによる駆動電
流増加制御がなされる。

ステップ２４にてフラグがセットされている場合は、ス
テップ２７で１Δ１１が目標値に近づいた時の偏差Δｊ
１より小さいかをみて、ＹＥＳのときはステップ２８で
フラグクリア、Ｎｏのときはステップ３２へ進む。そし
て、ステップ２８のフラグクリアがなされると、ステッ
プ２９でΔ１の正、負が判定された後に、Δｊの正負に
応じて通常の制御ゲインＰａ、Ｉｏによる駆動電流減少
制御（ステップ３１）、或いは駆動電流増加制御（ステ
ップ３０）がなされる。

また、ステップ２５には偏差１Δ１１が判定レベルがΔ
ｉｏより小さい時も、ステップ２９゜３０．３１におい
て、通常の制御ゲインＰｏ、　Ｉ。

による電流値のフィードバック制御が行なわれる。

以上のように本実施例によれば、ＩＳＣ弁に流れる電流
値をフィードバック制御し、かつ電流値急変時は目標値
に達するまで、または近づくまで制御ゲインを通常より
大きくしてフィードバック制御する。従って、エンジン
の電気負荷変動や弁駆動用の励磁コイル抵抗温度上昇等
に起因して、フィードバック制御の電流値偏差Δｉが大
きく変動しても、スムーズなＩＳＯ弁駆動電流のフィー
ドバック制御が可能となり、アイドル時の吸気量変動を
小さくして、アイドル回転数制御の精度を向上させるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、フィードバック制御ゲイ
ンを偏差レベルにより異ならせるので、ＩＳＯ弁駆動系
の励磁コイルの抵抗の変化や急激な電気負荷変動によっ
て、ＩＳＯ弁の実電流値と目標電流値の偏差が大きくな
った場合でも、ＮＳＣ弁駆動電流のフィードバック＃御
をスムーズに行ない、適正なアイドル回転数制御を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例たるアイドル回転数制御シス
テムの構成図、第２図はエンジン冷却水温と上記アイド
ル回転数制御システムに用いるＮＳＣ弁駆動電流値（目
標電流値）の関係を表わす特性図、第３図は上記ＮＳＣ
弁駆動電流を流した時のエンジン回転数の特性図、第４
図及び第５図は上記実施例のＮＳＣ弁駆動電流をフィー
ドバック制御した時のゲイン特性図、第６図は上記ＮＳ
Ｃ弁駆動電流のフィードバック制御動作を表わす波形図
、第７図及び第８図は上記フィードバック制御動作を実
行するためのフローチャートである。 １・・・■ＳＣ弁、２・・・コントロールユニット（フ
ィードバック制御系）、３・・・駆動電流制御用パワー
トランジスタ、４・・・電流検出回路、５・・・スロッ
トル弁、８・・・吸気通路、９・・・アイドル用バイパ
ス通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、弁駆動電流の値に対応して開度制御されて、エンジ
   ンのアイドル吸気量を調整するアイドル吸気量制御弁と
   、前記弁駆動電流の実電流値を検出して、この実電流値
   が予め設定された目標電流値になるようフィードバック
   制御する制御系とを備えてなるものにおいて、前記実電
   流値と前記目標電流値との偏差が予め設定した所定レベ
   ル以上に大きくなる場合には、前記フィードバック制御
   のゲインを前記偏差が所定レベル以下にある時の通常制
   御ゲインよりも大きくして、前記実電流値が前記目標電
   流値に達するまで又は近づくまで、この大きな制御ゲイ
   ンにより前記弁駆動電流をフィードバック制御すること
   を特徴とするアイドル吸気量制御弁の駆動電流制御方法
   。