JPH01240747A - 自動車用内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - 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回転速度制御装置
に関し、特に、エアコン用容量制御コンプレッサが付設
された自動車用内燃機関におけるアイドル回転速度制御
の改善技術に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関のアイドル回転速度制御装置としては、
吸気系に介装されたスロットル弁をバイパスするバイパ
ス通路に、バイパス空気流量制御用の電磁弁を設け、こ
の電磁弁を介して機関のアイドル回転速度を目標アイド
ル回転速度に制御するようにしたものが良く知られてい
る（実開昭５７−５８１８１号公報等参照）。

また、エアコンが備えられた車両に搭載される内艙機関
では、機関にエアコン用のコンプレッサによる負荷が加
わったときには、前記バイパス空気流量を一定量だけス
テップ的に増量することにより機関出力を高めて、コン
プレッサ負荷によってアイドル回転速度の落ち込みが発
生することを防止するようにしている（特開昭５８−１
４９８２０号公報等参照）。

ところで、近年では、省エネ要求の他、エアコンによる
車速低下、加速性悪化への影響を小さくするためにエア
コン用として容量制御コンプレッサ（可変容量型コンプ
レッサ）が広く使用される傾向がある。これは、所謂斜
板タイプのコンプレッサであって、斜板の背面に吸入側
圧力を導き、機関出力軸の回転数が高まり、コンプレッ
サの軸回転数が高くなると吸入側圧力が低下して上記斜
板の傾きが小さくなりコンプレッサの容量を自動的に減
少するものである。

このような斜板タイプのコンプレッサが開示されている
米国特許第４４８０９６４号について第８図によって具
体的に説明する。

６Ｉばワッブル式のコンプレッサであって、ケーシング
６２内には、ベルト６３によってプーリ６４を介して回
転する回転軸６５を設けてあり、この回転軸６５には、
これと一体回転するロータリードライブプレート６６の
ジャーナル６７には、ノンロータリーワッブル６８を装
着しである。尚、６９はベアリングを示す。

そして、上記ノンロータリーワッブル６８は、シリンダ
ブロック７０内のピストン７１にロッド７２を介して連
係してあり、上記ロータリードライブプレート６６が回
転することで上記ピストン７１を往復運動させて、吸入
側室７３ａから吐出側室７３ｂへ冷媒を送り出し、コン
デンサ７４．オリフィスチューブ７５、エバポレータ７
６、アキュムレータ７７へとＩ＋ｉ次冷媒を圧送するよ
うになっている。

ここで、上記ノンロータリーワッブル６８は、その背面
側に吸入側圧力を導くことにより、その回転が高くなる
と自動的に傾きが少なくなって回転軸６５に対して直交
する方向に傾動し、コンプレッサ６５の容量を減少する
ようにしである。

また、上記吸入側室７３ａと吐出側室７３ｂの間には連
通路７８を設けあって、この連通路７８内には、上記吸
入側室７３ａと吐出側室７３ｂとの差圧が一定以上にな
ると作動して上記吸入側室７３ａと吐出側室７３ｂとを
連通させるバルブ７９を介装してあり、冷媒が潤滑剤と
しても機能している関係上吸入側室’７３ａへ戻る冷媒
の量が少なくなった場合に連通路７８から冷媒を供給し
、回転、摺動各部の焼き付きを防止するようになってい
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来のアイドル回転速度制御装置に
よると、エアコン用コンプレッサの負荷が機関に加わる
と、実際のコンプレッサ負荷の大小とは無関係にバイパ
ス空気流量を一定量だけステップ的に増大させる構成で
あったため、負荷が変化する容量制御コンプレッサが付
設された機関では、コンプレッサ負荷の小さいとき（コ
ンプレ・ンサ容量が小に制御されているとき）には前記
ステップ増量により空気が過剰となってアイドル回転速
度が一時上昇し、燃費の悪化が発生する一方、コンプレ
ッサ負荷の大きいとき（コンプレッサ容量が大に制御さ
れているとき）には前記ステップ増量では空気量が不足
して、アイドル回転速度が低下し、アイドル不安定・エ
ンストの惧れがあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エアコ
ン用容量制御コンブし・ツサが付設された自動車用内燃
機関において、コンプレッサ負荷に応じてバイパス空気
流量を補正できるようにして、アイドル運転の安定性を
向上させることを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関吸気系
に介装されたスロットル弁Ａをバイパスするバイパス通
路Ｂと、該バイパス通路Ｂを流れる空気流量を制御する
電磁弁Ｃと、該電磁弁Ｃを介して機関のアイドル回転速
度を目標アイドル回転速度にフィードバック制御するフ
ィードバック制御手段りとを備えてなる自動車内燃機関
のアイドル回転速度制御装置において、エアコン用容量
制御コンプレッサＥの容量制御条件となるパラメータを
検出する容量制御条件検出手段Ｆと、該容量制御条件検
出手段により検出された前記パラメータに応じてエアコ
ン作動切り換え時に前記電磁弁Ｃの開度を補正するエア
コン補正手段Ｇを設けるようにした。

く作用〉 即ち、エアコン用容量制御コンプレッサの容量制御条件
となるパラメータは、容量制御コンプレッサの制御され
る容量、換言すれば、容量制御コンプレッサの現在の負
荷を示すことになるため、前記パラメータに応じてエア
コン作動切り換え時に電磁弁の開度を補正するようにす
れば、容量制御コンプレッサの負荷に応じた電磁弁の開
度補正（バイパス空気流量の補正）が可能になるもので
ある。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。尚
、本実施例における容量制御コンプレッサは第８図に示
されるような斜板タイプのコンプレッサが用いられる。

まず、アイドル回転速度制御装置が備えられた自動車用
内燃機関について第２図により説明する。

内燃機関２０において、吸入空気はエアクリーナ２１よ
りエアフローメータ２２．スロットルチャンバ２３を経
て吸気マニホールド２４の各ブランチ部より各シリンダ
に供給され、燃料は各気筒毎に設けられた燃料噴射弁２
５により噴射される。ここで、吸入空気の流れはアクセ
ルペダルに連動するスロットル弁２６により制御され、
アイドル時スロットル弁２６は殆ど閉じている。アイド
ル時の空気の流れはスロットル弁２６をバイパスして設
けられたバイパス通路２７を通り、そこに介装されてい
るアイドルアジャストスクリュー２８により調整される
と共に、やはりスロットル弁２６をバイパスして設けら
れたバイパス通路２９を通り、そこに介装したバイパス
空気流量制御用の電磁弁３０により適宜必要な空気が確
保される。

上記電磁弁３０はフィードバック制御手段としてのマイ
クロコンピュータ３１によって開度制御きれる。

マイクロコンピュータ３１は、主にマイクロプロセッサ
３２．メモリ３３及びインターフェイス３４から構成さ
れている。インターフェイス３４には、内燃機関２０の
回転速度Ｎが回転速度センサ３５で検出されてデジタル
信号として入力されると共に、内燃機関２０の冷却水温
度Ｔｗが水温センサ３６でアナログ信号として入力され
る。

また、マイクロコンピュータ３１のインターフェイス３
４には、スロットル弁２６が全閉位置（アイドル位置）
であるときにＯＮとなるアイドルスイッチ３８．トラン
スミッションがニュートラル位置であるときにＯＮとな
るニュートラルスイッチ３９及び車速Ｖｓが所定値例え
ば８１八以下であるときにＯＮとなる車速スイッチ４０
からそれぞれＯＮ・ＯＦＦ信号が入力される。

マイクロコンピュータ３１のメモリ３３には、冷却水温
度Ｔｗに対応した目標アイドル回転速度Ｎｐと、前記電
磁弁３０の開度の制御値を補正するための同じく冷却水
温度Ｔｗに対応したフィードバック制御係数である積分
分（１分）、比例分（Ｐ分）とが予め記憶されており、
マイクロプロセッサ３２でインターフェイス３４に入力
された冷却水温度信号Ｔｗに対応して目標アイドル回転
速度Ｎｐ及びフィードバック制御係数値を検索し、この
目標アイドル回転速度Ｎｐとインターフェイス３４に入
力された実回転速度信号Ｎとを比較演算し、図示しない
回路（例えば三角波発生器と比較器）で電圧デユーティ
Ｄに変換して電磁弁３０に出力し、電磁弁３０の弁開度
を制御することで、アイドル運転時の回転速度Ｎを目標
アイドル回転速度Ｎｐにフィードバック制御するように
しである。

尚、冷却水温度Ｔｗに対応した目標アイドル回転速度Ｎ
ｐ特性は第４図のＡに示され、冷却水温度Ｔｗに対応し
た比例分（Ｐ分）、積分分（１分）の特性はそれぞれ同
図のＢ、Ｃに示されるようになる。

また、マイクロコンピュータ３１のインターフェイス３
４には、外気温Ｔａが外気温センサ４４でアナログ信号
として入力されると共に、エアコンスイッチ４５のＯＮ
・ＯＦＦ信号が入力される。更に、前記エアコンスイッ
チ４５で作動が制御されるエアコンには容量制御コンプ
レッサ４６が備えられており、本実施例の場合、この容
量制御コンプレッサ４６は、前記外気温センサ４４によ
って検出されるパラメータである外気温Ｔａに応じてそ
の容量が制御されるようになっている。従って、本実施
例において容量制御条件検出手段とは前記外気温センサ
４４が相当する。

ここで、マイクロコンピュータ３１のメモリ３３には、
外気温Ｔａに対応した電圧デユーティＤの負荷補正骨Δ
Ｄｃを第６図に示すように予め記憶させてあり、容量制
′４ｉＩｌコンプレッサ４６の制御される容量を間接的
に示す外気温Ｔａに応じて前記負荷補正骨ΔＤｃを検索
し、エアコンスイッチ４５の切り換え時にこの負荷補正
骨ΔＤＣで電圧デユーティＤを補正することで、容量制
御コンプレッサ４６による機関２０に対する負荷変動に
対応してアイドル回転速度Ｎを安定させるようにしてあ
り、マイクロコンピュータ３１はエアコン補正手段を兼
ねるものである。

次に、上記電磁弁３０の構造を第３図に示す。

図において、１は比例電磁駆動体、２はコイル、３はコ
ア、４はプランジャ、５は出力軸、６は軸受、７は空気
通路、８，９はオリフィス、１０．１１はバルブ、１２
はスプリング、１３は１１節ネジ、１４はバルブガイド
、１５は電源端子である。そして、マイクロコンピュー
タ３１からの電圧デユーティが前記電源端子１５に印加
されると、コイル２に生じる電磁力によりプランジャ４
がスプリング１２に抗してコア３に吸引され、図で右側
に移動する。これにより、オリフィス８，９をバルブ１
０．１１が開き、空気通路７内をスロットル弁２６をバ
イパスした空気が流れ、アイドル回転速度が制御される
。

また、コイル２の収納部を囲んでウォータジャケット４
１が形成され、機関冷却水を循環させる冷却水入口通路
４２と出口通路４３とを設けである。機関冷却水は冷却
系統のサーモスタットにより所定温度（例えば８０’Ｃ
）に制御されるから、このウォータジャケット４１が電
磁弁３０のコイル２を冷却水温度に加熱する。

このように、電磁弁３０のコイル２周囲にウォータジャ
ケット４１を設けることで、該コイル２に発生する磁力
を冷却水温度Ｔｗに対応して変化させ、空気流量の変化
特性を第５図に示すグラフのように、冷却水温度７ｗ毎
に異なるものに設定しである二 従って、このものでは、暖機後の所定コイル２温度にお
ける電磁弁３０の最大空気流量を必要空気量にまで低下
させることができるので、プログラムの暴走や吸入空気
に含まれる汚れでのバルブ固着により開放状態になった
場合でも、機関回転速度Ｎの上昇を防止できるという利
点がある。

次に、マイクロコンピュータ３１による電磁弁３０の開
度制御を第７図に示すフローチャートに従って説明する
。

まず、ステップ（図ではＳと記す）１とステップ１シに
おいて、アイドルスイッチ３８及び車速スイッチ４０の
ＯＮ・ＯＦＦ判定を行い、両スイッチ３８゜４０が共に
ＯＮであってスロットル弁２６が全閉かつ車速Ｖｓが８
ｋｍ／ｈ以下であるアイドル制御条件が成立していると
きにはステップ３以降へ進む。

ステップ３，４では、実回転速度Ｎと目標アイドル回転
速度Ｎｐとの回転速度差ΔＮ及び目標デユー・ティＤを
初期設定し、ステップ５へ進む。

ステップ５では水温センサ３６によって冷却水温度Ｔｗ
を検出し、ステップ６でこの検出冷却水温度Ｔｗに対応
した目標アイドル回転速度Ｎｐを第４図に示した特性の
マツプから検索して求め、この目標アイドル回転速度Ｎ
ｐとステップ７で検出した実回転速度Ｎとの差であるΔ
Ｎをステップ８で演算する。

次に、比例分の制御定数ΔＤｐ及び積分分の制御定数Δ
Ｄ１が以下のように決定される。

まず、ステップ９にて、冷却水温度Ｔｗに対応した比例
分のフィードバック制御係数αを第４図に示した特性の
マツプから検索して求め、このαと前記ΔＮとの積によ
り比例分の制御定数ΔＤｐを演算する０次に、ステップ
１０にて、冷却水温度Ｔｗに対応した積分分のフィード
バック制御係数βを第４図に示した特性のマツプから検
索して求め、このβと前記ΔＮと前回のΔＮの演算値Δ
Ｎ。

からΔＤ、＝（ΔＮ−ΔＮ、）βにより積分分の制御定
数ΔＤＩを演算する。

ステップ】ｌでは、エアコンスイッチ４５の切り換えが
行われたか否かを判定し、エアコンスイッチ４５のＯＮ
・ＯＦＦ切り換えがなされて容量制御コンプレッサ４６
による機関２０に対する負荷が変動するときには、ステ
ップ１２へ進む。

ステップ１２では外気温Ｔａを検出し、ステップ１３で
この外気温Ｔａ、即ち、容量制御コンプレッサ４６の容
量（負荷）に対応した負荷補正骨ΔＤｃを第６図に示し
た特性のマツプから検索して求める。

尚、エアコンスイッチ４５がＯＦＦ→ＯＮ切り換えされ
たときには、容量制御コンプレッサ４６の負荷が機関２
０に加わるため、負荷補正骨ΔＤｃを正の値として増大
補正（電磁弁３０の開度アップ補正）が行われるように
し、エアコンスイッチ４５がＯＮ→ＯＦＦ切り換えされ
たときには、容量制御コンプレッサ４６の負荷が機関２
０から軽減されるため、負荷補正骨ΔＤｃを負の値（同
外気温Ｔａで正の値よりも小さくしても良い）として減
少補正が行われるようにする。

一方、ステップ１１でエアコンスイッチ４６の切り換え
がなされていないと判定されたときには、容量制御コン
プレッサ４６による機関負荷が急激に変化する状態では
ないので、ステップ１２．１３をジャツブしてステップ
１４へ進む。

ステップ１４では、次式に従って補正分デユーティΔＤ
を演算する。

ΔＤ＝ΔＤｐ＋ΔＤ１＋ΔＤｃ 尚、エアコンスイッチ４６の切り換えがなされていない
ときにはステップ１２．１３をジャツブするので上記の
式においてΔＤｃ−０である。

ステップ１５では、上記補正デユーティΔＤと前回の目
標デユーティＤ、とにより目標デュ、−ティＤが演算さ
れる。ステップ１６では、次回の演算のために今回の回
転速度差ΔＮを前回演算されたΔＮ、に置き代え、ステ
ップ１７で前回の目標デユーティＤｏを今回演算された
目標デユーティＤに置き代え、そして、ステップ１８で
上記目標デユーティＤを出力して、ステップ１９で電磁
弁３ｏを駆動する。

かかる構成によれば、内燃機関２０のアイドル運転中に
エアコンスイッチ４５が０Ｎ−ＯＦＦ切り換えされて、
内燃機関２０に対して容量制御コンプレッサ４６の負荷
が入力されたり解除されても、そのときの容量制御コン
プレッサ４６負荷の大きさに応じて電磁弁３０の開度、
換言すれば、バイパス通路２９を介して供給される空気
量が制御されるため、エアコンスイッチ４５が０Ｎ−Ｏ
ＦＦ切り換えに伴うバイパス空気量補正でアイドル回転
速度が過速度となったり落ち込んだりすることがなく、
アイドル安定性を向上させることができる。

即ち、容量制御コンプレッサ４６の容量は、本実施例の
場合は外気温Ｔａに応じて制御されるため、容量制御コ
ンプレッサ４６の負荷は外気温Ｔａに応じて変化するこ
とになり、外気温Ｔａに対応させて電磁弁３０の開度を
エアコンスイッチ４５の切り換え時に補正すれば、容量
制御コンプレッサ４６によって加わる或いは解除される
機関外部負荷に応した空気量補正制御が行えて、アイド
ル回転速度Ｎが容量制御コンプレッサ４６負荷に影響さ
れて大きく変化することを防止できるものである。

エアコンスイッチ４５の切り換え時に外気温Ｔａに対応
させて電磁弁３０の開度を補正した後は、フィードバッ
ク制御により実回転速度Ｎが目標アイドル回転速度Ｎｐ
に精度良く制御される。

尚、本実施例では、容量制御コンプレッサ４６が外気温
Ｔａに応じて容量制御されるものについて述べたが、外
気温Ｔａの他、吸入空気温度や車内温度などの他の制御
条件に基づいて容量制御されるものであっても良く、こ
の場合、それぞれの容量制御条件（２つの以上のパラメ
ータの組合わせでも良い）を検出して、その検出値に基
づいてエアコン作動切り換え時に補正を加えるようにす
れば良い。

また、本実施例では、容量制御コンプレッサ４６の負荷
が解除されるとき（エアコンスイッチ４５がＯＮ−＋Ｏ
ＦＦ切り換えされたとき）にも補正を行うようにしたが
、容量制御コンプレッサ４６の負荷が加えられるとき（
エアコンスイッチ４５がＯＦＦ→ＯＮ切り換えされたと
き）にのみ補正を加えるようにしても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、容量制御コンプ
レッサの容量制御条件に応じてエアコン作動切り換え時
にバイパス空気量を補正するようにしたので、容量制御
コンプレッサが容量制御されてその負荷が変化しても負
荷に応じた補正を行うことができ、アイドル運転の安定
性を向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアイドル回転速度制御装置の基本
構成図、第２図は本発明の一実施例を示すシステム概略
図、第３図は同上実施例における電磁弁の構造を示す断
面図、第４図〜第６図は同上実施例における各種制御値
それぞれの特性図、第７図は同上実施例の制御内容を示
すフローチャート、第８図は容量制御コンプレッサの一
例を示す断面図である。 ２０・・・内燃機関　　２６・・・スロットル弁　　２
９・・・バイパス・通路　　３０・・・電磁弁　　３１
・・・マイクロコンピュータ　　３５・・・回転速度セ
ンサ　　３６・・・水温センサ　　３８・・・アイドル
スイッチ　　３９・・・ニュートラルスイッチ　　４０
・・・車速スイッチ　　４４・・・外気温センサ　　４
５・・・エアコンスイッチ　　４６・・・容量制御コン
プレッサ 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 第６図 ７限玉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　機関吸気系に介装されたスロットル弁をバイパスする
   バイパス通路と、該バイパス通路を流れる空気流量を制
   御する電磁弁と、該電磁弁を介して機関のアイドル回転
   速度を目標アイドル回転速度にフィードバック制御する
   フィードバック制御手段とを備えてなる自動車内燃機関
   のアイドル回転速度制御装置において、 エアコン用容量制御コンプレッサの容量制御条件となる
   パラメータを検出する容量制御条件検出手段と、該容量
   制御条件検出手段により検出された前記パラメータに応
   じてエアコン作動切り換え時に前記電磁弁の開度を補正
   するエアコン補正手段を設けたことを特徴とする自動車
   用内燃機関のアイドル回転速度制御装置。