JPH01271638A - 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、アイドル時のエンジン回転数を所定目標回転
数に制御するようにした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） 最近、特に自動車用のエンジンにおいて多用されるよう
になってきている電子制御方式による工、　　ンジンの
アイドル回転数制御装置は、例入ば電子制御燃料噴射シ
ステムを前提とする吸入空気量制御方式の場合、当該エ
ンジンのスロットル弁をバイパスするように吸入空気の
バイパス通路を形成するとともに、このバイパス通路に
スロットル弁の最小開度状態（アイドル状態）における
吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段（アイドル回
転数制御用電磁絞り弁）を設け、ＲＰＭセンサ等のエン
ジン回転数検出手段によって検出されたエンジンの実際
の回転数と予め設定された所定アイドル目標回転数との
回転数の偏差量に応じて当該吸入空気量調整手段を所定
のフィードバック制御手段によってフィードバック制御
することにより上記所定のアイドル目標回転数で運転す
るように構成されている。

そして、上記の場合、一般にマイクロプロセッサにより
構成されるエンジンコントロールユニットを使用して上
記アイドル回転数のフィードバック制御手段を構成し、
先ず上記予め定められたアイドル目標回転数に対応させ
て設定した所定の基本制御量によって上記吸入空気量調
整手段を制御し、当該所定の基本制御量によって得られ
るエンジンの実回転数が上記アイドル目標回転数と不一
致の場合には、更にそのときの回転偏差量並びに負荷量
（エンジン外部負荷）に応じて上記所定の基本制御量を
補正（増減）することによって上記エンジン実回転数を
上記予め定められたアイドル目標回転数に収束せしめる
構成が採用されている（例えば特開昭５８−９８４１３
号公報参照）。

従って、該アイドル回転数制御時の上記補正量を含めた
最終的な制御量は次のようにして一般的に定められるこ
とになる。

最終制御ｆｆｉ　Ｇ　＝　Ｇ　Ｂ＋ΣＧＲ＋ＧＦ８・・
・（１）但し、ＧＢ二基本制御量 ＧＲ：各種エンジン負荷に対応した負荷補正量 ＧＦＢ：回転偏差量に基くフィードバック補正量 ここで、上記基本制御量ＧＢ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
にしてエンジンの冷却水温値に対応して設定された基準
となる制御量である。また、エンジン外部負荷（例えば
エアコンＯＮ、パワーステアリングＯＮ等）に対応した
負荷補正量０口は、それぞれの負荷量に応じた負荷固有
値の総和として定められる制御量であり、オーブンルー
プ系負荷補正モードにおける吸入空気量の画一的な増量
値として作用する。さらに、上記フィードバック補正量
ＧＦＢは、上記エンジン回転数検出手段によって検出さ
れた実際のエンジン回転数と上記予め設定されたアイド
ル目標回転数との偏差量に応じて当該運転状態の変化に
応じて任意に定まるクローズトループ（フィードバック
ループ）制御時の補正量である。

すなわち、上記の吸入空気量算出用の一般式（上述した
吸入空気量調整手段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、上記最終制御量Ｇは、基本的にエンジン固有の
特性値と冷却水温によって定められる上記基本制御ｆｉ
　Ｇ　ａを中心とし、外部負荷量に対応した補正量ＧＲ
と回転数の偏差量に対応したフィードバック補正量ＧＦ
Ｂとが各々加算されて決定されるようになっている。

ところで、上述のような吸入空気量の制御における上記
フィードバック制御では、当該フィードバックループの
制御ゲインが大きい程エアフローメータ出力に対する制
御応答性を向上させることができるが、他方余りに大き
すぎると吸入空気補正量の変動幅が大きくなってハンチ
ング状態を呈し、制御自体の安定性を害する欠点がある
。

また、上記（１）式の基本制御量Ｇａは、エンジンの経
年変化による特性差によっても左右され、変動する欠点
がある。

そこで、最近ではこのような欠点を解消するために、例
えばエンジンがグリーン時（新車時）より一定時間以上
運転されていることを条件として、所定のエンジン運転
期間ごとに上記フィードバック補正量の平均値を所定の
速度で演算更新して行き、該最新の演算値（更新値）を
上記本来のフィードバック制御量に反映させることによ
って本来のフィードバック制御量そのものの値の変動幅
を平滑した適切な大きさの値にすることによって応答性
の確保と制御系の安定との両立を図り、かつ経年変化を
考慮した当該運転時の実エンジン特性に合致した制御量
に設定する、所謂「学習補正制御」が組合されることが
多くなっている（例えば特開昭５６−４４４３１号公報
参照）。

該吸入空気量の学習補正は、さらに具体的に言うと、通
常所定の学習条件が成立した時（例えばエンジン外部負
荷ＯＦＦの時）に上記予め設定されたアイドル目標回転
数とエンジン実回転数との回転偏差（換言すると基本吸
入空気量と実吸入空気量との偏差）に対応した上述のフ
ィードバック補正量ＧＦＢの平均値の１／２の値を学習
補正量として所定周期で最終吸入空気量の制御に反映さ
せるようになっているものが一般的である。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、最近世界的に見た一部の地域（例えばカナダ
国など）では、気候的な関係で比較的に濃霧が生じ易く
視界が悪いために、イグニッションスイッチのＯＮ時に
は日中でも常時ヘッドランプを点灯させるような法規制
が実施されようとしている（同カナダ国では１９９０年
頃実施予定となっている）。

従って、このような地域では、エンジン運転状態では結
局常時電気負荷ＯＮの状態が継続されることになる訳で
あり、上述したようなエンジン外部負荷のＯＦＦを条件
として学習値を演算する学習補正システムの場合には結
局学習補正制御ができないことになる。

そこで、そのような地域では上記エンジン外部負荷のＯ
ＦＦの条件の内、少なくとも電気負荷のＯＦＦを上記学
習条件から除外させなければならない。

しかし、電気負荷ＯＦＦを学習条件から外すと、ヘッド
ライト以外の電気負荷、例えばリアデフォツガや電動フ
ァンその他の多くの電気負荷が共にＯＮとなる大負荷量
の場合にもオープンループにより設定される負荷補正量
は常に一定値となり、上記基本吸入空気量以外（（１）
式の補正項側）での吸入空気量のズレが生じ、その結果
場合によっては誤学習する恐れが生じる。これは、結局
上記結果として生じる吸入空気量のズレが負荷に対する
吸入空気量のズレであるのか基本吸入空気量そのものの
ズレであるのかを判断できないことによる。

（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、アイドル目標回転数に対応した基本
となる吸入空気量を設定する基本吸入空気量設定手段と
、エンジン実回転数と上記アイドル目標回転数との回転
偏差に応じてフィードバック補正量を演算するフィード
バック補正手段と、該フィードバック補正手段のフィー
ドバック補正量に基いて所定の周期で学習補正量を演算
更新し、上記フィードバック補正手段のフィードバック
補正量に反映させる学習補正手段とを備え、上記基本吸
入空気量設定手段によって設定された基本吸入空気量を
上記フィードバック補正手段のフィードバック補正量及
び学習補正手段の学習補正量とによって補正することに
よって上記エンジンの実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、上記学習補正手段の学習補正量更
新速度を制御する学習補正量更新速度制御手段を設け、
上記フィードバック補正手段のフィードバック補正量が
零近傍の値になった時には上記学習補正量の更新速度を
低下させるようにしてなるものである。

（作　用） 上記本発明の構成では、先ずアイドル目標回転数に対応
して設定される基本吸入空気量と、該基本吸入空気量で
運転された場合の上記アイドル目標回転数とエンジン実
回転数との回転偏差に応じて演算されるフィードバック
補正量と、該フィードバック補正量に基いて演算され順
次更新される学習補正量との３者に基いてエンジンへの
最終的な吸入空気量が決定され、上記エンジン実回転数
が上記アイドル目標回転数に収束するようにアイドル回
転数が制御される。

そして、上記フィードバック補正量が零値近傍の所定範
囲内の値になった時は上記学習補正手段の学習補正量更
新速度を所定速度遅く制御す′るようになっている。

（発明の効果） 従って、上記本発明の構成によれば、電気負荷のＯＮに
よる吸入空気のズレにより基本吸入空気量のズレが判定
できない領域では学習補正量自体を小さくすることによ
り、誤学習による悪影響を最小限に抑制することができ
る。そのため電気負荷ＯＮの状態でも従来に比べて精度
の高い学習値を得ることができ、実質的に学習範囲を拡
大することができるようになる。

（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ものであり、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図および第３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！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、エアフローメータ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１
３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、走行時における上記シリンダへの吸入空気の量
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。

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にアイドル時のエンジン回転数制御
のための吸入空気量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、上記エアフローメータ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より供給される制
御信号のデユーティ比Ｇによってその開閉状態が制御さ
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。そして、該排気管ｌＯには、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出するための０、センサー２１が設
けられている。さらに上記エンジン本体ｌのシリンダブ
ロック部には、またノックセンサー１９が設けられてい
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！７、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■ｇｃによってコントロールされる。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ＥＣ；Ｕ９
に入力する。

上記ＥＣＵ９は、例えばマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
を中心とし、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）およびイン
ターフェース（Ｉ　１０）回路を備えて構成されている
。そして、このＥＣＬ）９の上記インターフェース回路
には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トリガー）、エンジン回転数センサ１
５からのエンジン回転数検出信号Ｎ［、サーミスタ１６
により検出されたエンジン本体１の冷却水温度の検出信
号１ｗ１０．センサ（排気センサ）２１によって検出さ
れた酸素濃度検出信号ＶＯ％エアフローメータ２によっ
て検出された吸入空気量Ｑ等の各種の検出信号が各々入
力される。そして、該ＥＣＬＩ９は、低負荷・低回転の
アイドル領域では上記エンジンの実空燃比Ａ／Ｆが理論
空燃比（１４，７）を中心とした所定目標空燃比の範囲
（ウィンドウ）内に収束するように、当該エンジンの排
気系に設けられた上記０、センサ１９の酸素濃度検出信
号Ｖｏに基づいて排気ガス中の酸素濃度のリッチ状態（
過濃症）またはリーン状態（希薄度）を判定し、当該判
定値に応じて上記フューエルインジェクタ５からの燃料
供給量を高精度にフィードバック制御するように構成さ
れている。また、一方上記エンジンの運転状態が所定の
高負荷・高回転領域にあるときには、上記フィードバッ
ク制御を停止して上記理論空燃比よりもリッチな空燃比
にオープンループ制御するようになっている。

次に、上記エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９
によるアイドル回転数の制御動作について第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Ｓ、で、（ａ）アイドル接点のＯＮ・ＯＦ
Ｆ信号、（ｂ）エンジン回転数Ｎ　Ｅ（ｒｐｓ）、（ｃ
）エンジン外部負荷ＯＮ・ＯＦＦ信号、（ｄ）エンジン
水温Ｔｗ（’Ｃ）等の当該吸気量制御に必要な入力パラ
メータを各々読み込む。

次に、ステップＳ、に進み、上記アイドル接点がＯＮで
あるか否か、換言するとスロットル弁が全閉であるか否
かを判定する。

その結果°、ＹＥＳ（アイドル接点ＯＮ）の場合には、
さらにステップＳｓに進んで現在のエンジン回転数ＮＥ
がアイドル回転数のフィードバック制御を行うべき所定
基準回転数以下であるか否かを判定する。その結果、Ｙ
ＥＳの場合には、ステップＳ４で所定のアイドル目標回
転数Ｎｏを設定した後、ステップＳ、で上記現在のエン
ジン回転数ＮＥと目標回転数Ｎｏとの偏差ΔＮＥ（＝　
ＮＥ　−Ｎｏ）を演算する。そして、ステップＳ、で当
該回転偏差ΔＮＥに対応する吸気フィードバック補正量
ＧＦ８を算出する。

次にステップＳｙに進み更に学習条件（エンジン回転数
の目標回転数への収束と水温７０’Ｃ以上の２つの条件
であり、外部負荷ＯＦＦの条件を除く）の成立を判断し
てＹＥＳ（学習条件成立）の場合にはステップＳｔＳ〜
Ｓ、の動作に、他方Ｎｏの学習条件不成立の場合にはス
テップＳ、〜Ｓ　ＩＩ’９１４の動作に進む。

先ず上記ＮＯの学習条件不成立の場合には、続いてステ
ップＳ、に進んで、その時のエンジン水温Ｔｗを基準と
して基本吸入空気量ＧＦ８を演算するとともに、さらに
ステップＳｔＯでエンジン外部負荷のＯＮを判断する。

そして、ＹＥＳ（負荷ＯＮ）の場合には、ステップＳ、
で負荷補正量ＧＲを具体的に演算する一方、他方ＮＯの
負荷ＯＦＦの場合には同負荷補正量ＧＲの値をＧＲ＝０
に設定した上で各々ステップｓＩ＊に進む。

そして、その上でステップ５ｌｆｉで最終的に吸気制御
量Ｇ＝Ｇａ＋ＧＲ＋Ｇｒａ＋Ｇｒａ拳ＬＲＮを演算し、
該演算値Ｇに対応したデエーティー比の電磁弁制御信号
Ｇを形成して上記電磁弁８を駆動して吸入空気量を制御
する（ＩＳＯ制御）。

次に、上記ステップＳ、の判断でＹＥＳの学習条件成立
の場合の動作について説明する。

すなわち、学習条件が成立している場合には、先ずステ
ップＳ４で上記ステップｓ７に於けるフィードバック量
ＧＦ８の演算値が第４図の上下不感値（零近傍）ａとｂ
の間にあるか否かを判定し、ＹＥＳの場合にはステップ
Ｓ＋ｓに進んで学習値の更新度合（補正速度）を決定す
る学習値反映係数にの値を！１５の値に縮小させた上で
ステップＳｌ、の学習値演算動作に進む。ステップＳｌ
？では、上記設定された学習値反映係数Ｋを上記ステッ
プＳ７の演算値ＧＦＢに乗じることによって最終的な学
習値ＧＦ８　”　ＬＲＨを決定し、上述したステップＳ
１．の動作に進む。

他方、上記ステップＳｔＳの判断においてＮＯの場合に
は、ステップＳ　Ｉｌｌに進んで上記学習値反映係数に
の値を１／２に設定した後上記ステップＳＩ７の動作Ｃ
ＧＦＢ決定動作）に進む。

この結果、上記本実施例の構成では、第５図（ａ）の動
作特性に示すように上記フィードバック補正量ＧＦ８が
零レベル近傍になる不感帯（ΔＮＥ±１５ｒｐＨ程度）
ａ−ｂの範囲内では学習値自体の更新度合（つまり学習
値の変化量）が同第５図（ｂ）の従来の特性に比べて著
しく小さくなり、従って誤学習による回転変動量も当然
小さくなる。この場合、もちろん目標回転数Ｎｏそのも
の（ＧＦＢ＝０）への収束速度は遅くなるが、上記学習
値更新度合低下制御が行われる上記不感帯ａ＝ｂの範囲
は本来ＧＦＢ＝０近傍の目標回転数Ｎｏ付近であること
から、実質的には目標回転数Ｎｏへの収束状態と見なす
ことができ、特に問題は生じない。

【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全体
の概略構成を示すシステム系統図、第３図は、同装置の
制御動作を示すフローチャート、第４図は、フィードバ
ック補正量と不感帯との関係を示す特性図、第５図は、
上記第３図の制御動作の特徴を示したタイムチャートで
ある。 １・・・・・エンジン本体 ２・・・−中エアフローメータ ５・・・・・フューエルインジェクタ ８・・・・・電磁弁 ９・・・・・エンジンコントロールユニット１５・・・
・エンジン回転数センナ １９・・・・０．センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アイドル目標回転数に対応した基本となる吸入空気
   量を設定する基本吸入空気量設定手段と、エンジン実回
   転数と上記アイドル目標回転数との回転偏差に応じてフ
   ィードバック補正量を演算するフィードバック補正手段
   と、該フィードバック補正手段のフィードバック補正量
   に基いて所定の周期で学習補正量を演算更新し、上記フ
   ィードバック補正手段のフィードバック補正量に反映さ
   せる学習補正手段とを備え、上記基本吸入空気量設定手
   段によって設定された基本吸入空気量を上記フィードバ
   ック補正手段のフィードバック補正量及び学習補正手段
   の学習補正量とによって補正することによって上記エン
   ジンの実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、上記学習補正手段の学習補正量更新速度を制御す
   る学習補正量更新速度制御手段を設け、上記フィードバ
   ック補正手段のフィードバック補正量が零近傍の値にな
   った時には上記学習補正量の更新速度を低下させるよう
   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。