JPH01253547A - 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所定のアイドル
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アイドル目標回転数との回
転偏差に応じて点火時期並びに吸入空気量をフィードバ
ック制御し、当該エンジンめアイドル回転数を上記アイ
ドル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。

先ず上記点火時期の制御によるアイドル回転数の制御は
、点火時期の変更が直ちにエンジン出力の変動となって
現れることから特に制御応答性に優れる利点がある。

また、一方上記吸入空気量の制御によるアイドル回転数
の制御は、制御応答性の面では、上記点火時期の制御に
劣るものの大きな負荷変動にも十分に対応することがで
き安定した回転数制御を行なうことができる。そのため
上記のようなエンジン回転数の制御では欠くことができ
ない基本システムである。従って、該吸入空気量制御方
式を利用し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
の作動等エンジンの外部負荷が作動した時には、これら
の外部負荷の作動に対応して自動的にエンジン出力トル
クの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量補正する技術等も周知の如
く一般に採用されている。

そして、このような負荷補正システムを採用した吸入空
気量の制御によるエンジンのアイドル回転数制御装置で
は、上記外部負荷ＯＮ時の過渡的な回転落ち（ダウンシ
ュート）や同ＯＦＦ時の吹き上がり（オーバシュート）
を防止するために通常所定幅の不感帯を設定している。

すなわち、上記アイドル回転数のフィードバック制御時
に於ける上記吸入空気量制御手段の制御ｍは、例えば第
６図（ａ）〜（ｃ）に示すように通常上記アイドル目標
回転数Ｎｏとその時のエンジンの実回転数Ｎｅとの偏差
±ΔＮｅ（±ΔＮｅ＝Ｎｅ−Ｎｏ）の大きさに応じて正
または負方向に変化する積分量として構成されており、
その制御中心は当然その時の（当該運転時の）アイドル
目標回転数Ｎｏを基準として設定されるが、一般に当該
目標回転数Ｎｏ付近の回転変動に対しては上記外部負荷
のＯＮ・ＯＦＦによるハンヂング防止等の見地から同図
（ｃ）のようｌこ所定幅の不感帯（非動作域）Ｂが設定
されている（通常外部負荷投入時の不感帯幅Ｂ＝±５　
Ｏｒｐｍ程度）。

そして、該従来のアイドル回転数制御装置の不感帯Ｂは
、エンジンの負荷状態に拘わらず常に一定であり、上記
回転偏差量ΔＮｅが上記不感帯設定値幅Ｂ（±５０　ｒ
ｐａ＋）を正・負荷れかの方向に越えると必ず当該回転
偏差量ΔＮｅに対応した吸入空気量の増減補正が行なわ
れることになる。そして、該増減補正された吸入空気量
が例えばスロットル弁をバイパスして設置されたアイド
ル時に於ける吸入空気量制御用のバイパス吸気通路を通
してエンジンに供給されるようになっている。

従って、上記従来のアイドル回転数制御装置の場合、エ
ンジン回転数Ｎｅが上記不感帯幅Ｂの上限値Ｎｅ＋αま
たは下限値Ｎｅ−αで固定（へばり付き）される一方、
点火時期は本来の目標進角値（制御中心値）に対して大
幅にリタードまたはアドバンスされた状態でエンジン回
転数Ｎｅが安定する場合が生じる。

しかし、これではエンジン出力の変動、燃費悪化、排気
エミッションの悪化等の不都合を招く。

そこで、該対策として上記吸入空気ｍの制御に併せて点
火時期の制御を行なっている場合においては、所定制御
回数の点火時期の平均値が上記目標進角値に対してリタ
ード状態にあるときには、上記吸入空気量制御手段側の
補正量を徐々に減少させて行き、点火時期の基準値が目
標とする進角値に収束するように減量制御（テーリング
コントロール）することが考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記構成をエンジン冷間時にも温間時の場合
と同様に採用した場合、次のような問題を生じる。

すなわち、該エンジン冷間時には温間時と異なり、アイ
ドル目標回転数そのものが高く、当然始動性の確保およ
び暖機促進などの見地から燃料量も大きく増量された状
態となっているために、温間時と同様にリタードしたの
では著しく燃費の悪化を伴なうことになる。

（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
れたものであって、当該問題を解決するために、エンジ
ンの吸入空気ｍ８整する吸入空気ｍ９Ａ整手段と、エン
ジンの点火時期を制御する点火時期制御手段と、エンジ
ンの冷間時に当該エンジンへの燃料供給量を増量制御す
る燃料増量手段とを備え、アイドル運転時には上記吸入
空気量調整手段によりエンジンに供給する吸入空気量を
調整するとともに上記点火時期制御手段によってエンジ
ンの点火時期を制御することによって当該エンジンのエ
ンジン回転数を予め定められた所定アイドル目標回転数
にフィードバック制御する一方、上記燃料増量手段によ
りエンジン冷間時には燃料を増量す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、上記点火時
期制御手段によって制御される点火時期を補正する点火
時期補正手段を設け、上記エンジンの冷間時には、当該
点火時期補正手段によって上記点火時期制御手段によっ
て制御される点火時期を所定進角アドバンスすることに
より上記吸入空気量調整手段による吸入空気量の増量補
正動作を制限するようにしてなるものである。

（作　用） 」二記本発明の問題解決手段では、点火時期制御手段と
吸入空気量調整手段の両手段が設けられており、それら
の共働によってエンジン回転数の制御が行なわれるので
点火時期制御手段による高応答性の確保と吸入空気ｆｉ
［）Ｊ整手段による負荷変動に対する対応性の確保の両
立を図った上で高精度かつ安定したアイドル回転数の制
御が可能となる。

そして、それと同時に燃料増量手段並びに点火時期ｈｎ
ｎ千手段設けられていて、エンジン冷間時には十分な燃
料増量が行なわれ安定した始動性能が実現される一方、
上記点火時期補正手段により上記点火時期制御手段によ
る本来の点火時期の制御値を所定進角アドバンス方向に
補正してエンジン出力の向上を図り、実質的に吸入空気
量の減量補正が可能となるように制御する。

その結果、吸入空気量調整手段側の制御量は自ずと小さ
くなって、それに対応してコントロールされる燃料噴射
量も減少する。

（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アイドル回
転数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ューエルインジェクタ５により
噴射されるようになっている。そして、車両走行特等ア
クセルペダ！Ｌ／操作時における上記シリンダへの吸入
空気の１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
は、上記アクセルペダルに連動して操作され、アイドル
運転時状態では、最小開度状懇に維持される。そして、
該最小（全閉）開度状態では、アイドルスイッチＩＤ−
５ＷがＯＮになる。

上記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ｍＲ整千手段なる電流制御型
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でデユーティ比によってその開閉
状＠（弁開度）が制御される。

すなわち、上記アイドル状態の場合、後述するようにマ
イクロコンピュータにより構成される、ＥＣＵを使用し
て電子的な吸入空気量制御手段を構成し、上記吸入空気
量調整手段である電磁弁８を、所定のアイドル目標回転
数ＮＯに対応させて設定した所定の基本制御量によって
制御し当該所定の基本制御量によって得られる実回転数
Ｎｅが上記設定アイドル目標回転数Ｎｏと不一致の場合
には、そのときの偏差量ΔＮｅ並びに負荷量ＥＬに応じ
て上記所定の基本制御量を補正することによって実回転
数Ｎｅを上記設定されたアイドル目標回転数ＮＯに収束
せしめる構成が採用されている。

そして、上記補正量を含めた最終的な電磁弁制御ｍ（最
終制御量）は次のようにして一般的に定められる。

最終制御量Ｇ＝ＣＢ＋ΣＧＬ＋ＧＦＢ・・・（１）但し
、ＧＢ二基本制御量 ＧＬ：各種エンジン負荷に対応した負荷補正量 ＧＦＢ：回転偏差に基づくフィードバック補正量 ここで、上記基本制御ｍＧｎは一般にエンジンの無負荷
且つ無劣化時における当該エンジン固有の特性値を基礎
にエンジン回転数と冷却水温値とに対応して設定される
。また、エンジン負荷（例えばエアコン、パワーステア
リング等）に対応した負荷補正１ｉ　Ｇ　Ｌは、それぞ
れの負荷ｆｆｌ　Ｅ　Ｌ　ｌ：応じた固有値として定め
られ、吸入空気量増量値として作用する。さらに、フィ
ードバック補正ｆｆ１ＧＦＢは、実際のエンジン回転数
と目標回転数との偏差量に応じて当該運転状態に応じて
任怠に定まるクローズトループ制御時の補正量である。

すなわち、上記の一般式（上述した吸入空気量調整手段
である電磁弁８のソレノイドを駆動制御する制御信号の
デユーティ比算出式となっている）から明らかなように
、上記最終制御ｆｆ１Ｇは、エンジン固有の特性値と冷
却水温によって定められる上記基本制御量ＧＢを中心と
し、負荷量に対応した補正量ＧＬと回転数の偏差量に対
応したフィードバック補正、ＩＧＦＢが加算されるよう
になっている。

そして、上記フィードバック制御時に於ける吸入空気量
制御手段の制御量は、例えば先にも述べた、第６図（ａ
）〜（ｃ）に示すように上記目標回転数Ｎｏと実回転数
Ｎｅとの偏差±ΔＮｅ（±ΔＮｅ＝Ｎｅ−Ｎｏ）の大き
さに応じて正または負方向に変化する積分量として構成
されており、その制御中心は当然その時の（当該運転時
の）目標回転数Ｎｏを基準として設定されるが、一般に
当該目標回転数ＮＯ付近の回転変動に対してはハンチン
グ防止等の見地から図示のように所定幅の不感帯（非動
作域）Ｂが設定されている（通常Ｂ＝±５　Ｏｒｐｍ程
度）。

この不感帯Ｂは、エンジンの負荷状態に拘わらず常に一
定であり、回転偏差ｍΔＮｅが上記不感帯設定値Ｂ（±
５　Ｏｒｐｍ）を越えると必ず当該回転偏差量ΔＮｅに
対応した吸入空気量の増減補正が行なわれることになる
。そして、該増減補正された吸入空気量が上記バイパス
吸気通路７を通してエンジンに供給されることになる。

また、符号１０は、例えば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！４は、上記エンジン本体ｌ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Ｉｇｔ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
られたノックセンサであり、エンジンのノッキングの発
生強度に応じた電圧出力Ｖｏを出力し、上記ＥＣＵ９に
入力する。さらに、符号２ｏ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（ＣＩ’　Ｕ）を中心とし、吸入空気量、点火時期
等制御回路、メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）、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の上記インター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チ
からのエンジン始動信号（ＥＣＵ）リガー）、エンジン
回転数センサ１５からのエンジン回転数検出信号Ｎｅ１
水温サーミスタ１Ｇ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
も各々入力される。

次に、上記ＥＣＵ９によるアイドル運転時の点火時期お
よび吸入空気量の制御について第３図のフローチャート
を参照して詳細に説明する。

先ず、ステップＳｏｌこおいて、当該エンジンの冷却水
温値Ｔｗを読み込む。

次に第２ステップＳ、に進み、上記、ステップＳ１で読
み込まれたエンジンの冷却水温値ＴＷの地に応じて点火
時期制御の基準値となる目標進角値Ｏ６を当該エンジン
の点火時期テーブルよりルックアップする。

次にステップＳｓに進み、当該ルックアップ値θ。（Ｔ
Ｖ）をそれまでの点火時期積′ｎ（ｆｌ　Ｓに加算する
とともに加算回数フラグｎを当該加算動作ごとに１回分
エンクリメント（ｎ＋１）ｌ、て行く。

その上で、さらに、ステップＳ４に進み、」二足ステッ
プＳ、に於ける目標点火時期ルックアップＩ？１００（
Ｔ　ｖ）の加算回数ｎが所定の設定回数１０回（ロー１
０）に達したか否かを判定する。

ここで、上記設定回数ｎ（ｎ＝　Ｉ　Ｏ）は、上記エン
ジン冷間状態における点火時期制御手段の制御値ｎ（１
０）周期間の移動平均値を算出するための判定用設定回
数であり、従って、上記ステップＳ４の判定動作でＹＥ
Ｓの場合は上記加算回数ｎが当該設定回数１０回になっ
たこと、換言すると上記点火時期テーブルよりルックア
ップされた点火時期制御値の１０回分の加算が完了した
ことを示している一方、ＮＯの場合には未だ加算途中で
あることを示している。

そして、先ず上記ＹＥＳの場合には、次のステップＳ５
に進んで、上記加算期間（ｎ周期）内の点火時期の平均
値Ｓ／１０が例えば第４図に示すようにエンジンの冷却
水温値Ｔ１に応じて予め定められている所定の目標点火
進角値（最適値）θｏ（ｒｖ）　＝θ。（ｓ）以上にな
っているか否かを判定する。

他方、Ｎｏの場合には、再度そのまま上記ステップＳ、
にリターンしてｎ＝１０となるまで上述の動作（Ｓ、−
Ｓ、）を継続する。

一方、上記ステップＳ、の判断においてＹＥＳと判定さ
れた場合は、即ち、アイドル目標回転数の維持のために
はエンジンへの実際の吸入空気量が不足していて点火時
期を進み側に補正することによってトルクアップを図り
アイドル回転数のフィードバック制御を行なっているこ
とを示しているから、続いてステップＳ、に進んでエン
ジンへの吸入空気量を決定する上述の（１）式の最終制
御量ＧをΔｇだけ大きく増量補正して吸気量を増やした
上でステップＳ、に進み、上記ステップｓ３の積算値（
メモリ値）Ｓｌ並びに加算回数フラグｎの値を各々０に
リセットする。

他方、これとは逆に上記ステップＳ１１の判断において
Ｎｏ判定の場合は、実際の吸入空気量が多すぎるために
点火時期をリタード側に制御してトルクダウンを図るこ
とによってアイドル目標回転数Ｎｏの維持を行っている
ことを示している。

従って、該場合には吸入空気量をそのままの制御量に放
置したとすると、結局相当な燃費性能の悪化を招くこと
になる。

そこで、該場合には、次にステップＳ、に進んで上記エ
ンジンへの吸入空気量を決定する上記（１）式の制御ｆ
ｆ１Ｇの値を所定値Δｇだけ小さく減量補正してエンジ
ンに供給される吸入空気量を減少させ、それに応じて供
給燃料量も減少させる。この結果、従来の場合に比べて
燃費性能が向上するようになる。

そして、上記ステップＳ８の動作が完了すると、上述の
ステップＳ７の場合と同様に上述のステップＳ、の積算
値Ｓ１加算回数判定フラグｎを各々リセットした上でス
テップＳｌにリターンする。

（発明の効果） 本発明は、以上に認可したようにエンジンの吸入空気ｍ
調整する吸入空気量調整手段と、エンジンの点火時期を
制御する点火時期制御手段と、エンジンの冷間時に当該
エンジンへの燃料供給量を増量制御する燃料増量手段と
を備え、アイドル運転時には上記吸入空気量調整手段に
よりエンジンに供給する吸入空気量を調整するとともに
上記点火時期制御手段によってエンジンの点火時期を制
御することによって当該エンジンのエンジン回転数を予
め定められた所定アイドル目標回転数にフィードバック
制御する一方、上記燃料増量手段によりエンジン冷間時
には燃料を増量す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、上記点火時期制御手段によっ
て制御される点火時期を補正する点火時期補正手段を設
け、上記エンジンの冷間時には、当該点火時期補正手段
によって上記点火時期制御手段によって制御される点火
時期を所定進角アドバンスすることにより上記吸入空気
量調整手段による吸入空気量の増ｍ補正動作を制限する
ようにしたことを特徴とするものである。

すなわち、該本発明の構成では、点火時期制御手段と吸
入空気量調整手段の両手段が設けられており、それらの
協働によってエンジン回転数の制御が行なわれるので点
火時期制御手段による高応答性の確保と吸入空気ｍ調整
手段による負荷変動に対する対応性の確保の両立を図っ
た上で高精度かつ安定したアイドル回転数の制御が可能
となる。

そして、それと同時に燃料増！４手段並びに点火時期補
正手段が設けられていて、エンジン冷間時には十分な燃
料増量が行なわれ安定した始動性能が実現される一方、
上記点火時期補正手段により上記点火時期制御手段によ
る本来の点火時期の制御値を所定進角アドバンス方向に
補正してエンジン出力の向上を図り、実質的に吸入空気
量の減量補正が可能となるように制御する。

その結果、吸入空気量調整手段側の制御量は自ずと小さ
くなつて、それに対応してコントロールされる燃料噴射
量も減少する。

従って、上記本発明の構成によると、燃料供給量の多い
冷間時にあっても点火時期制御によるアイドル回数制御
システムの特徴を有効に活用して吸気量制御方式の欠点
を効果的に補完することができ、アイドル運転時の燃費
性能の向上と吸入空気量の変動防止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全
体構成を示すシステムチャート、第３図は、同実施例装
置の点火時期並びに吸入空気量制御動作を示すフローチ
ャート、第４図は、同第３図の制御動作において使用さ
れる目標点火進角値マツプ、第５図は、同点火時期補正
量マツプ、第６図（ａ）〜（ｃ）、吸入空気量制御によ
るアイドル回転数コントロールシステムの不感帯設定特
性を示すタイムチャートである。 ！・・・・・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 ７・・・・・バイパス吸気通路 ８・・・・・電磁弁 ９・・φ・・エンジンコントロールユニット１４・・・
・点火プラグ １５・・・・エンジン回転数センサ １７・・・・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、エンジンの吸入空気量調整する吸入空気量調整手段
   と、エンジンの点火時期を制御する点火時期制御手段と
   、エンジンの冷間時に当該エンジンへの燃料供給量を増
   量制御する燃料増量手段とを備え、アイドル運転時には
   上記吸入空気量調整手段によりエンジンに供給する吸入
   空気量を調整するとともに上記点火時期制御手段によっ
   てエンジンの点火時期を制御することによって当該エン
   ジンのエンジン回転数を予め定められた所定アイドル目
   標回転数にフィードバック制御する一方、上記燃料増量
   手段によりエンジン冷間時には燃料を増量するようにし
   てなるエンジンのアイドル回転数制御装置において、上
   記点火時期制御手段によって制御される点火時期を補正
   する点火時期補正手段を設け、上記エンジンの冷間時に
   は、当該点火時期補正手段によって上記点火時期制御手
   段によって制御される点火時期を所定進角アドバンスす
   ることにより上記吸入空気量調整手段による吸入空気量
   の増量補正動作を制限するようにし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。