JPH02115545A - 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、エンジンの運転状態や負荷状態に応じてエン
ジンのアイドル回転数を適切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。

（従来の技術） この種のエンジンのアイドル回転数制御装置では、アイ
ドル時のエンジン運転状態やエンジンの負荷状態に対し
てエンジンに適切なアイドリングを与える目標回転数と
実際の回転数（実回転数）との偏差に基づいてエンジン
の燃焼室への吸入空気量を調整することにより、実回転
数が目標回転数に一致するようにフィードバック制御が
行なわれている。このフィードバック制御において目標
回転数は、具体的にはエンジン冷却水温の変化等のエン
ジンの運転状態、あるいはエンジンの負荷状態、例えば
パワーステアリングの起動、停止、ニアコンディショナ
のオン、オフ状態の変化に応じて適切なアイドル制御を
行ない得るように変更される。

そして従来の装置の制御にあっては、目標回転数の変更
がエンジンの運転状態または負荷状態の変化に即応して
行なわれていた。ここに即応した制御とは、エンジンの
負荷状態等が変化したら直ちに目標回転数が決定される
と共に、同時に吸入空気量を増減調整する調整弁が目標
回転数に対応する開度とされる制御であり、その後目標
回転数に応じて一挙に作動された調整弁の開度を、エン
ジンの実回転数を参照しつつフィードバック制御するよ
うになっていた。

（発明が解決しようとする課題） ところで上述の従来の制御装置では、負荷状態等の変化
に即応して目標回転数の決定と調整弁の開度制御とを同
時に行なうようにしているが、目標回転数は直ちに設定
できるものの、調整弁の開度制御に従うエンジンの燃焼
室への吸入空気量の増減は調整弁から燃焼室までの距離
からして相当の時間的遅れを伴うことになる。従って、
目標回転数設定直後からこの目標回転数と実回転数とを
一致させるべく実回転数を参照した調整弁のフィードバ
ック制御に移行すると、移行時点では未だ吸入空気量の
増減の影響がエンジンの実回転数に反映されていない。

例えば実回転数を上昇させるべ（調整弁が目標回転数に
相当する開度で開かれて既に吸入空気量の増加制御が行
なわれていながらその増加吸気が燃焼室に達しないため
、フィードバック制御では未だ低い回転を維持している
エンジンの実回転数を検出してこれを制御に取り込むこ
ととなっていた。この結果制御は、満たされない実回転
数の上昇を促すために更に調整弁を開いて吸入空気量を
増加させることとなり、調整弁の開度が実際要求されて
いる開度よりも過剰に太き（なって実回転数が目標回転
数を大きく上回っテシマいオーバーシュートしてエンジ
ンが吹き上がってしまったり、ハンチングを生じ、フィ
ードバック制御における目標回転数への収束性が良くな
いという問題があった。このことは、目標回転数に実回
転数を下げるために吸入空気量を減少させる場合にあっ
ても同様であり、このときには調整弁の絞り過ぎによる
アンダーシュートを生ずることになる。

このような問題に対して特開昭５７−５９０３８号公報
では、エンジンの運転状態または負荷状態が変化した時
点から目標回転数を段階的に変更することが提案されて
いる。しかしながら上述のものと同様に、目標回転数の
増減が段階的であっても増減変更された吸入空気が燃焼
室に達するまでの間で各段階で増減される目標回転数に
実回転数を近付けるフィードバック制御により、満足さ
れないエンジンの実回転数の上昇・下降を充足すべく一
旦各目標回転数に相当する開度で開かれた調整弁の開度
が過剰に制御されるおそれがあり、またハンチング抑制
の面でも適当な制御とはいえないと考えられる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
エンジンの実回転数が目標回転数に短時間のうちに収束
するように安定したアイドル回転数制御を行うことがで
きるエンジンのアイドル回転数制御装置を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、エンジンのアイド
ル運転時に負荷変化に応じて目標回転数を決定すると同
時に、吸入空気量を増減する調整弁を目標回転数に対応
する開度とし、その後エンジンの実回転数を参照しつつ
調整弁の開度をフィードバック制御して実回転数を目標
回転数に近付けるためのエンジンのアイドル回転数制御
装置において、エンジンの外部負荷の変化時点を検出す
る負荷状態検出手段と、負荷状態検出手段から入力され
る検出値に基づいて調整弁を目標回転数に対応する開度
に作動制御すると共に、検出値入力時点から増減された
吸入空気がエンジンの燃焼室に達する時間経過後に目標
回転数を決定し実回転数を参照しつつ調整弁をフィード
バック制御して実回転数を目標回転数に近付ける制御手
段とを備えたことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明に係るエンジンのアイドル回転数制御装置では、
外部負荷状態に基づいて目標回転数が決定され、この目
標回転数と実回転数の偏差に応じてアイドル回転数が制
御される。エンジンに外部負荷が加わった場合または外
部負荷が取り除かれた場合には、その負荷の変化の時点
が負荷状態検出手段によって検出され、この検出値によ
り調整弁が瞬時に目標回転数に対応する開度で開閉され
て吸入空気量の増減制御を開始する。これに対してフィ
ードバック制御の対象となる目標値たる目標回転数は、
検出値入力時点から増減された吸入空気がエンジンの燃
焼室に達する時間の経過後に制御目標値として導入され
るようになっている。

このように、エンジン負荷の変化分だけエンジンの実回
転数を上昇または下降させるための吸入空気量がエンジ
ンの燃焼室に導入されると予測される時間の経過後に目
標回転数が設定されるので、目標回転数と吸入空気量の
変更された実回転数との偏差は小さく、実回転数は目標
回転数に短時間で収束する。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図に本発明が適用される制御装置の一実施例の構成が示
されている。

本発明は基本的には、エンジン１のアイドル運転時に負
荷変化に応じて目標回転数を決定すると同時に、吸入空
気量を増減する調整弁１６を目標回転数に対応する開度
とし、その後エンジン１の実回転数を参照しつつ調整弁
１６の開度をフィードバック制御して実回転数を目標回
転数に近付けるためのエンジンのアイドル回転数制御装
置において、エンジン１の外部負荷の変化時点を検出す
る負荷状態検出手段（図示せず）と、負荷状態検出手段
から入力される検出値に基づいて調整弁１６を目標回転
数に対応する開度に作動制御すると共に、検出値入力時
点から増減された吸入空気がエンジン１の燃焼室２に達
する時間経過後に目標回転数を決定し実回転数を参照し
つつ調整弁１６をフィードバック制御して実回転数を目
標回転数に近付ける制御手段２５とを備えて構成される
。

同図において１はエンジン、２はエンジン１のシリンダ
３に摺動自在に嵌挿したピストン４により容積可変に形
成される燃焼室、５は一端が大気に連通し、他端が燃焼
室２に開口して吸気を供給するための吸気通路、６は一
端が燃焼室２に連通し他端が大気に開放されて排気を排
出するための排気通路である。吸気通路５には、エアク
リーナ２１を介して吸気通路５に導入される吸入空気量
を調整するスロットル弁７と、このスロットル弁７下流
側で燃料を噴射供給するインジェクタ８とが配設されて
いると共に、排気通路６には、排気浄化用の触媒装置９
が配設されている。さらに、燃焼室２において、吸気通
路５の開口部には吸気弁１０が、排気通路６の開口部に
は排気弁１１が各々配置されていると共に、頂部には燃
焼室２内の混合気に点火する点火手段としての点火プラ
グ１２が配置されている。加えて、１３は高電圧を発生
する点火コイル、１４はこの点火コイル１３の高電圧を
爆発行程となる気筒の点火プラグ１２に配電するディス
トリビュータであって、クランク角（乃至回転数）を検
出するクランク角センサとしての機能と、基準気筒を識
別する気筒識別センサとしての機能とを有している。

また吸気通路５にはスロットル弁７を迂回する吸入空気
のバイパス通路１５が設けられ、更にこのバイパス通路
１５にはアイドル運転時の吸入空気量を調整するアイド
ル調整弁１６が設けられている。

このアイドル調整弁１６は充分高い一定周波数のパルス
信号によって開閉駆動され、そのパルス信号のデユーテ
ィ比を変化させることで実効開度を変化させるようにな
っている。

１７はスロットル弁が全閉状態にあるか否かを検出する
アイドルスイッチであり、スロットル弁７が全閉状態で
あるときアイドルスイッチはオンとなるｄまた１８はス
ロットル弁７の開度を検出するスロットルポジションセ
ンサ、１９は吸入空気量を検出するエアフローセンサ、
２０は吸気温度を検出する吸気温度センサ、２２は吸気
通路５に導入される空気流の脈動を吸収するサージタン
ク、２３はエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、
２４は排気通路６の触媒装置９の上流側に配置され、排
気中の酸素濃度成分によって空燃比を検出する空燃比セ
ンサである。

更に２５はマイクロコンピュータ等で構成される制御回
路であり、２６エンジンの外部負荷であるパワーステア
リング等の作動状態を検出する油圧スイッチ、２７はス
タータを駆動するためのスタータスイッチである。

制御回路２５は各種センサ及びスイッチの検出出力を取
り込み、燃料噴射制御、アイドル回転数制御、点火時期
制御等の各種のエンジン制御を行う。

本発明はアイドル回転数制御に係るものであり、制御回
路２５はアイドルスイッチ１７がオンになったときエン
ジン水温や負荷状態検出手段からの各種負荷の状態情報
に基づいて目標回転数を決定し、それと実回転数との偏
差に基づいてアイドル調整弁１６の開度を調整し、偏差
をゼロに近づけるようにフィードバック制御を行う・ 次に制御回路２５により実行されるアイドル回転数制御
の内容を第２図のフローチャートを参照して説明する。

同図においてプログラムが起動されると、ステップＳ１
でエンジン冷却水温ＴＨＷのデータが水温センサ２３よ
り取り込まれ、このエンジン冷却水ｆｆ１Ｔ　ＨＷから
所定の計算式よりアイドル運転時の基本目標回転数Ｎ０
Ｂ（−ｆ２　（ＴＨＷ））が決定される（ステップＳ２
）。エンジンがアイドル運転状態にある場合における基
本目標回転数ＮＯＢはエンジン冷却水温ＴＨＷに対して
第３図に実線で示す曲線で表される。また他方、基本目
標回転数ＮＯＡは外部負荷、例えばパワーステアリング
、エアコン等の作動時に設定され、同図で一点鎖線で表
され、一定値である。

さて、ステップＳ３では外部負荷の有無、本実施例では
パワーステアリングが作動したか否かが判定される。パ
ワーステアリングの油圧スイッチ２６がオン状態にあれ
ば、次のステップＳ４でＮＯＢ＜ＮＯＡであるか否かが
判定される。ＮＯＢ＜ＮＯＡの関係にあれば目標回転数
ＮＯはＮｏ−Ｎ０Ａに、またステップＳ３でパワーステ
アリングの油圧スイッチ２６がオフ状態にある場合また
はステップＳ４でＮＯＢ＞ＮＯＡであると判定された場
合には目標回転数ＮＯはＮｏ−ＮＯＨにそれぞれ設定さ
れる（ステップＳ５．’Ｓ６）。尚、これまでのステッ
プＳ１からステップＳ６までは初期設定のための処理で
ある。

次にステップＳ７ではバッテリ電圧ＶＢ、エンジン回転
数Ｎ、エンジン冷却水温ＴＨＷの各データの取り込みが
行われ、ステップＳ８ではステップＳ７で取り込まれた
エンジン冷却水温データから基本吸入空気量ＣＢ　　（
ｆｌ　（ＴＨＷ））、基本目標回転数Ｎ０Ｂ（−ｆ　２
　（ＴＨＷ））が算出される。更にステップＳ９ではパ
ワーステアリングが作動し、油圧スイッチ２６がオン状
態にあるか否かが判定され、油圧スイッチ２６がオン状
態にある場合（第４図（ａ））には第４図（ｂ）に示す
如く吸入空気補正量ＧＬをＧＬ−Ａとし、また油圧スイ
ッチ２６がオフ状態にある場合には吸入空気補正ｊｌｃ
；ＬをＧＬ−０としてステップ８１２に移行する（ステ
ップＳＩＯ，５ｌｌ）。ここでＡは外部負荷が加わった
ことにより、その負荷の大きさに応じてエンジン回転数
を上昇させるのに必要な吸入空気量である。

ステップＳ１２では外部負荷がない状態から外部負荷が
加わった状態に移行したか、すなわち油圧スイッチ２６
がオフ状態からオン状態に移行したか（第４図（ａ）の
時刻ｔ１の状態）否かが判定される。ステップＳ１２で
“Ｙｅｓ　　と判定された場合にはタイマＴ１−ＴＡ（
吸入空気の到達時間）にリセットされ（第４図（Ｃ））
、“Ｎ。

と判定された場合にはタイマＴ１の内容が１だけディク
リメントされ、ステップＳ１５に移行する（ステップ８
１３．　５１４）。ステップＳ１５ではタイマＴ１の内
容が正の値から負の値に変化したか、（第４図（Ｃ）の
時刻ｔ２における状態）、換言すればタイマＴ、がステ
ップＳ１２でリセットされた時点から時間ＴＡが経過し
たか否かが判定される。ここで時間ＴＡはエンジンに外
部負荷（本実施例ではパワーステアリング）が加わった
ことによりエンジンの負荷の変化分に応じた分だけエン
ジン回転数を上昇させるのに必要な吸入空気量がエンジ
ンの燃焼室に導入されると予測される時間である。

ステップＳ１５でタイマＴＩがリセットされた時点、す
なわち油圧スイッチ２６が時刻ｔ１でオン状態となって
から所定時間ＴＡが経過した場合にはステップＳ１６で
フラグＦがセットされ（第４図（ｅ））　、そうでない
場合にはステップＳ１７に移行する。ステップ８１７で
は外部負荷がある状態から外部負荷が取り除かれた状態
に移行したか、すなわち油圧スイッチ２６がオン状態か
ら移行したか（第４図（ａ）の時刻ｔ３における状態）
否かが判定される。ステップＳ１７で“ＹｅＳ　と判定
された場合にはタイマＴ２はＴ　２−Ｔ（吸入空気の到
達時間）にリセットされ（第４図（ｄ））、“Ｎｏ　　
と判定された場合にはタイマＴ２の内容が１だけディク
リメントされ、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ
２０ではタイマＴ２の内容が正の値から負の値に変化し
たか（第４図（ｄ））の時刻ｔ４における状態）、換言
すればタイマＴ２がリセットされた時点から時間ＴＢが
経過したか否かが判定される。ここで時間ＴＢはエンジ
ンに外部負荷（本実施例ではパワーステアリング）が加
わっている状態から外部負荷が取り外された際にその外
部負荷が無くなった時点で吸入空気補正ｆｆ１ＧＬをＧ
Ｌ−０とした制御の影響がエンジンの燃焼室まで及ぶと
予測される時間である。

ステップＳ２０でタイマＴ２がリセットされた時点、す
なわち油圧スイッチ２６が時刻ｔ３でオフ状態となって
から時間ＴＢが経過した場合にはステップＳ２１でフラ
グＦはリセットされ、そうでない場合にはステップＳ２
２に移行する。更にステップＳ２２ではフラグＦがセッ
ト状態にあるか否かが判定され、フラグＦがセットされ
たままの状態にある場合にはステップＳ２３でＮＯＢ＜
ＮＯＡ　（第３図参照）であるか否かが判定される。ス
テップＳ２３でＮＯＢ＜ＮＯＡであると判定された場合
にはステップＳ２４で変更後の目標回転数Ｎ０Ｔ−ＮＯ
Ａに設定され、ステップＳ２２でフラグＦがリセットさ
れていると判定された場合またはステップＳ２３でＮＯ
Ｂ＞ＮＯＡであると判定された場合にはステップＳ２５
で変更後の目標回転数ＮＯＴがＮ　ＯＴ−Ｎ　ＯＢに設
定される。

次にステップＳ２６では目標回転数ＮＯが次式７こより
算出される。

Ｎｏ　−ＫｘＮＯ＋　（１−Ｋ）ＸＮｏｒ−−−−’（
ｉ）ここでＫ　（０＜Ｋ＜１）は前回の目標回転数と変
更後の目標回転数とを重み付けするための定数であり、
例えばに−０，５に選定される。このように目標回転数
を決定することにより目標回転数は段階的に変更される
こととなる。

更にステップＳ２７では吸入空気量のフィードバック補
正−ｍ　Ｇ　ＰＢが実際のエンジン回転数Ｎとステップ
Ｓ２６で算出された目標回転数ＮＯとの偏差に基づいて
段階的に算出され（第５図参照）、ステップ８２８では
エンジンがアイドル状態であるか否かがアイドルスイッ
チ１７の検出出力に基づいて判定される。ステップ５２
８でエンジンがアイドル状態であると判定された場合（
アイドルスイッチ１７がオン状態であると判定された場
合）にはステップＳ３０に移行する。

他方、ステップ５２８でエンジンがアイドル状態でない
と判定された場合にはステップＳ２９で吸入空気量のフ
ィードバック補正ｆｆｉ　Ｇ　ＰＢをＧＰＢ−０とし、
ステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０では目標回転数ＮＯに実際のエンジン回
転数Ｎを一致させるのに必要な吸入空気ｍ　Ｇ　Ａが次
式により算出される。

ＧＡ　−ＧＢ　＋ＧＬ　＋ＧＦＢ　　・・・・・・・・
・（２）次にステップＳ３１では吸入空気ｆｆ１ＧＡを
得るために必要な制御回路２５よりアイドル調整弁１６
に出力されるパルス信号のデユーティ比りがバッテリ電
圧ＶＢ、エンジン冷却水温ＴＨＷ、吸入空気ｆｆ１Ｇ＾
の各データに基づいて決定され、ステップＳ３２ではス
テップＳ３１で決定されたデユーティ比で制御回路２５
より出力されるパルス信号によりアイドル調整弁１６が
駆動制御され吸入空気ｆｆ１Ｇ八がエンジンの燃焼室内
に導入されることとなる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明では、エンジンの外部負荷の
変化時点を検出する負荷状態検出手段から入力される検
出値に基づいて調整弁を目標回転数に対応する開度に作
動制御すると共に、検出値入力時点から増減された吸入
空気がエンジンの燃焼室に達する時間経過後に目標回転
数を決定し実回転数を参照しつつ調整弁をフィードバッ
ク制御して実回転数を目標回転数に近付けるようにして
、エンジン負荷の変化分だけエンジンの実回転数を上昇
または下降させるための吸入空気量がエンジンの燃焼室
に導入されると予測される時間の経過後に目標回転数に
基づくフィードバック制御を行なうようにしたので、目
標回転数と吸入空気量の変更された実回転数との偏差は
小さく、実回転数を目標回転数に短時間で収束させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適実施例を示す構成図、第２図は第
１図に示す制御回路により実行されるアイドル回転数制
御の内容を示すフローチャート、第３図はエンジン冷却
水温と目標アイドル回転数との関係を示す特性図、第４
図は第１図に示す制御回路の動作状態を示すタイミング
チャート、第５図は実際のエンジン回転数と目標アイド
ル回転数の偏差と吸入空気量のフィードバック補正量と
の関係を示す制御特性図である。 １・・・・・・エンジン ２・・・・・・燃焼室 １６・・・調整弁（アイドル調整弁） ２５・・・制御手段（制御回路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンのアイドル運転時に負荷変化に応じて目標回
   転数を決定すると同時に、吸入空気量を増減する調整弁
   を目標回転数に対応する開度とし、その後上記エンジン
   の実回転数を参照しつつ上記調整弁の開度をフィードバ
   ック制御して実回転数を目標回転数に近付けるためのエ
   ンジンのアイドル回転数制御装置において、上記エンジ
   ンの外部負荷の変化時点を検出する負荷状態検出手段と
   、該負荷状態検出手段から入力される検出値に基づいて
   上記調整弁を目標回転数に対応する開度に作動制御する
   と共に、検出値入力時点から増減された吸入空気が上記
   エンジンの燃焼室に達する時間経過後に目標回転数を決
   定し実回転数を参照しつつ該調整弁をフィードバック制
   御して実回転数を目標回転数に近付ける制御手段とを備
   え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。