JPH0319896B2

JPH0319896B2 -

Info

Publication number: JPH0319896B2
Application number: JP57223663A
Authority: JP
Inventors: Yoshasu Ito; Juji Takeda; Toshio Suematsu; Katsushi Anzai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1991-03-18
Also published as: JPS59115445A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、自動車用エンジンの吸入空気量の制
御、特にアイドル運転時の吸入空気量の制御に係
り、より詳しくは、過給機付きエンジンの過給用
圧縮機とスロツトルバルブをバイパスするアイド
ル空気用バイパス通路に設置されたリニアソレノ
イド型の空気制御弁（アイドルスピードコントロ
ールバルブ）を電子制御する方法に関する。

電子制御式燃料噴射装置（EFI）は種々の要求
に応じて燃焼用混合気の空燃比を制御し得るので
今日では排気ガスの浄化および燃料経済の向上等
の見地から自動車用エンジンの燃料供給装置とし
て気化器に代えて多用されている。EFI装置のう
ちＬ−ジエトロニク方式と呼ばれるものに於て
は、吸気系に設けたエアフローメータによつて計
測された吸気量に応じて装置のマイクロコンピユ
ータにより燃料噴射量が計算され、所定量の燃料
がインジエクタにより吸入空気中に噴射されて燃
焼用混合気が形成される。吸入空気量は車両のア
クセルペダルに連動したスロツトルバルブにより
制御される。エンジンのアイドル回転数はスロツ
トルバルブ全閉時にスロツトルバルブとスロツト
ルボデーとの間の隙間を通つて流れる吸気量によ
り決定される。エンジンの長期間の作動に伴いこ
の隙間には塵埃が付着するのでアイドル時の吸気
量は経時的に低下し、このためエンジンのアイド
ル回転数が低下する。また、新しいエンジンの慣
らし運転が終りエンジン内部抵抗が減少するに伴
いアイドル回転数が経時的に変化することもあ
る。更に、エアコンデイシヨナーやトルクコンバ
ータやパワーステアリング等を備えた車両に於て
は、それらの機器の作動時にはアイドル時の空気
量を増加させねばならない。そこで、従来のEFI
装置付きエンジンに於ては、スロツトルバルブを
バイパスするアイドル空気用バイパス通路を設
け、このバイパス通路中には空気制御弁を設け
て、この空気制御弁の作動を制御することにより
アイドル時の吸気量を調節し、もつてアイドル回
転数を目標値に制御している。本明細書では、こ
のようなアイドル空気用バイパス通路を「アイド
ルスピードコントロール通路」といい、その空気
制御弁を「アイドルスピードコントロールバル
ブ」もしくは単に「ISCV」と称することとする。
従来より使用されているISCVには、負圧作動式
のものと、ステツプモータ式のものと、リニアソ
レノイドを有するオン／オフ型のものとの三種が
ある。本発明はリニアソレノイド型のISCVに関
するもので、この型式のISCVは自動車に搭載さ
れた電子制御ユニツト（ECU）からパルス状の
駆動電流を供給されてオン／オフ作動する。

ISCVを通るアイドル用空気の流量は、単位時
間内に実際にパルス電流が供給された時間の百分
率である「デユーテイ比」に比例している。従つ
て、電子制御ユニツト（ECU）のマイクロコン
ピユータによりこのデユーテイ比を適当な値に計
算すれば、アイドル回転数を目標値に制御するこ
とができる。

ターボチヤージヤの様な過給機を備えたEFI装
置付きエンジンに於ては、アイドルスピードコン
トロール通路の取入口は、過給機の圧縮機からの
オイルがISCVを汚損するのを回避するため、圧
縮機の上流に設けられる。即ち、この通路は圧縮
機とスロツトルバルブの双方をバイパスするべく
設置され、通路の出口はスロツトルバルブより下
流に位置する。この様な配置では、過給時には、
スロツトルバルブの下流は正圧となり従つてアイ
ドルスピードコントロール通路の出口に正圧が作
用するにも拘らず、その通路の取入口は圧縮機よ
り上流にあるから負圧が作用する。このため、過
給時にはアイドルスピードコントロール通路内を
過給気が逆流して過給作用が減殺される。そこ
で、従来、過給機付きエンジンに於ては、エンジ
ン負荷を検出し、負荷が設定値以上となつた時に
はISCVを全閉にするべく制御している。

しかしながら、エンジン負荷が設定値に接近す
るようなエンジン作動条件下で車両を走行させる
場合には、ISCVはオンになつたりオフになつた
りしてハンチング現象を起す。その結果、アイド
ルスピードコントロール通路を流れる空気流が必
要以上に頻繁に断続され、吸気系全体の吸気流に
脈動が生じる。この脈動はエアフローメータのメ
ジヤリングプレートのオーバーシユート又はアン
ダーシユートを引起すので、吸気量の計測が不正
確となり、エンジン出力や点火時期が変動すると
いう不具合を招く。また、ISCVが不必要にオ
ン／オフ作動するとその耐久性に悪影響を与え
る。更に、過給機が作動開始してからスロツトル
バルブ下流に過給圧が作用するまでには一般に若
干の遅れがあるので、エンジン負荷が設定値を超
えても直ちにISCVを全閉にする必要は無い。

本発明は従来技術の叙上の問題点に鑑み案出さ
れたもので、エンジン負荷が設定値に接近するよ
うなエンジン作動条件下におけるリニアソレノイ
ド型アイドルスピードコントロールバルブの作動
の安定性を向上させ得るようなアイドルスピード
コントロールバルブの電子制御方法を提供するこ
とを目的とするものである。

このため、本発明は、前述したリニアソレノイ
ド型アイドルスピードコントロールバルブの電子
制御方法に於て、エンジン負荷を検出して設定値
と比較し、該エンジン負荷が設定値を超えた時に
は設定値超過時から所定時間の経過を計測し、所
定時間経過前はエンジン運転条件に応じたデユー
テイ比をもつた駆動電流をアイドルスピードコン
トロールバルブに通電し、所定時間経過後に駆動
電流の通電を停止してアイドルスピードコントロ
ールバルブを閉鎖させることを特徴とするもので
ある。

以下、添附図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

第１図は本発明の方法が適用されるアイドルス
ピードコントロールバルブを備えた電子制御燃料
噴射エンジンの概略図である。エンジンの吸気系
は図示しないエアクリーナに連なるエアフローメ
ータハウジング１０、第１の吸気管１２、ターボ
チヤージヤ１４のコンプレツサハウジング１６、
第２の吸気管１８、スロツトルボデー２０、サー
ジタンク２２、吸気マニホールド２４、吸気ポー
ト２６から成り、吸気マニホールド２４には各シ
リンダ毎にインジエクタ２８が設置されている。
インジエクタ２８は図示しない加圧燃料供給系に
接続されており、電子制御ユニツト（ECU）３
０が出力するパルス信号により開弁して所定量の
燃料を吸入空気中に噴射して燃焼用混合気を形成
し得るようになつている。

スロツトルボデー２０には車両のアクセルペダ
ルに連動したスロツトルバルブ３２が設けてあ
り、このスロツトルバルブ３２のシヤフトには複
数の接点を有するスロツトルポジシヨンセンサ３
４が連繋してあつてスロツトル開度に応じた信号
を電子制御ユニツト（ECU）３０に出力し得る
ようになつている。

エアフローメータハウジング１０には吸気流量
を計量するメジヤリングプレート３６が設けてあ
り、後者にはポテンシヨメータ型の吸気量センサ
３８が連繋してあつて吸入空気量に応じた信号を
ECU３０に出力し得るようになつている。

排気マニホールド４０の下流にはターボチヤー
ジヤ１４のタービンハウジング４２が設置してあ
り、排気タービン４４の回転に伴い圧縮タービン
４６が回転して吸気を加圧してエンジンを過給し
得るようになつている。

第１の吸気管１２とサージタンク２２との間に
はアイドルスピードコントロール通路４８が設け
てあり、スロツトルバルブ３２の全閉時にもエン
ジンのアイドル回転に必要な空気がスロツトルバ
ルブ３２をバイパスしてエンジンに供給されるよ
うになつている。このアイドルスピードコントロ
ール通路４８にはリニアソレノイド型のオン／オ
フ式空気制御弁すなわちアイドルスピードコント
ロールバルブ（ISCV）５０が設けてあり、この
ISCV５０は公知のようにECU３０が出力するパ
ルス状駆動電流により開閉する。

デイストリビユータ５２には公知の回転角セン
サ５４が設けてあり、エンジンのクランクシヤフ
トの角位置および回転数に応じた信号をECU３
０に出力し得るようになつている。さらに、車両
のスピードケーブル５６には突起付き回転永久磁
石５８が一体回転可能に取付けてあり、この磁石
５８の回転により協働するリードスイツチ６０が
開閉するようになつている。この磁石５８とリー
ドスイツチ６０は車速センサ６２を構成し、車速
に応じた信号をECU３０に出力する。

第２図は第１図の電子制御ユニツト（ECU）
３０のブロツク図であつて、ECU３０はプログ
ラム制御されたマイクロコンピユータである。電
子制御ユニツト（ECU）３０は、後述するISCV
のデユーテイ比の演算を含む各種の演算処理を行
なうマイクロプロセツサ（MPU）７０と、演算
処理のプログラムや演算定数が格納されているリ
ードオンリメモリ（ROM）７２と、不揮発性記
憶部と揮発性記憶部から成るランダムアクセスメ
モリ（RAM）７４と、各種クロツク信号を発生
するクロツク７６から構成されている。MPU７
０とROM７２とRAM７４はコモンバス７８に
より互いに接続されており、クロツク７６は
MPU７０に接続されていて直接MPU７０にクロ
ツク信号を送つている。

エアフローメータ３８からのアナログ信号はバ
ツフア８０およびマルチプレクサ８２を介して
Ａ／Ｄ変換器８４に入力されデジタル信号に変換
されて入出力ポート８６およびコモンバス７８を
介してMPU７０に読込まれる。

スロツトルポジシヨンセンサ３４からの信号は
入力ポート８８を介してMPU７０に読込まれ、
車速センサ６２および回転角センサ５４からの信
号は整形回路９０および入力ポート８８を介して
MPU７０に夫々読込まれる。

MPU７０は、前記各センサから読込まれ
RAM７４に格納されたデータに基いて、ROM
７２に格納されたプログラムに従い後述の演算処
理を行なつてISCVのデユーテイ比を演算する。
求められたデユーテイ比は従来方法と同様に
MPU７０内のレジスタに移され、クロツク７６
からのクロツク信号によりダウンカウントするこ
とにより所望のデユーテイ比をもつたパルス信号
として出力ポート９０を介して駆動回路９２へ送
られ、そこで増幅されて駆動用電流の形でISCV
５０に供給される。

次に、第３図および第４図のフローチヤートを
参照して本発明の方法を実施するための演算処理
のプログラムについて説明する。

第３図はエンジン負荷が設定値以上であるか否
かを判別しかつ設定値超過後の時間を計測するた
めの負荷判別ルーチンのフローチヤートで、この
ルーチンは例えば4msec毎に繰返される。ステツ
プ１０１では、エアフローメータ３８により検出
された吸入空気量Ｑと回転角センサ５４により検
出されたエンジン回転数Ｎとから求めたエンジン
一回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎを設定値、例え
ば0.55（／rev）と比較することにより、エンジ
ン負荷が判別される。Ｑ／Ｎ≧0.55の場合には、
エンジン負荷が大であるとみなし、ステツプ１０
２に於てカウンタＣに“１”を加える。このカウ
ンタＣはRAM７４の所定領域を用いて構成する
ことができる。Ｑ／Ｎ≧0.55でない場合は、ステ
ツプカウンタ１０３に於てカウンタを“０”にす
る。4msec後に繰返される次のステツプ１０１に
於てＱ／Ｎ≧0.55の場合には、前回のカウンタＣ
の値に更に“１”が加えられる。この様にして、
Ｑ／Ｎ≧0.55の状態が継続する限り、カウンタＣ
に記録された値は4msec毎に“１”ずつ増加す
る。従つて、Ｑ／Ｎ≧0.55となつて１秒経過した
時にはカウンタＣの記録値は1sec／4msec＝250
となる筈である。

第４図はISCVのデユーテイ比を計算するため
のルーチンのフローチヤートで、このデユーテイ
比計算ルーチンは回転角センサ５４からの信号に
より開始される割込みルーチンであつてクランク
シヤフトの一回転毎に実行されるものである。ス
テツプ２０１では前回のルーチンに於てRAM７
４のうちの不揮発RAMに記録されたデユーテイ
比の学習値D_Gを読込んで揮発性RAMに移す。ス
テツプ２０２はエンジンがISCV５０をフイード
バツク制御し得る条件下にあるか否かを判別する
ためのステツプであつて、例えば、スタータスイ
ツチ、エンジン冷却水温、車速、スロツトル開度
を判別して、スタータスイツチがOFF、冷却水
温が設定値以上、車速がゼロ、スロツトルバルブ
が全閉の時にはステツプ２０３以下に進んで
ISCV５０のフイードバツク制御を行なう。スタ
ータが作動中の場合、冷却水温が設定値以下の場
合、車速が有る場合、スロツトルバルブが開いて
いる場合にはステツプ３０１以下に於てISCV５
０はオープンループ制御される。

フイードバツク条件が成立している場合には、
ステツプ２０３では、エアコンデイシヨナーやト
ルクコンバータ等のような付属機器の作動状態に
応じてエンジンの目標アイドル回転数NFが選択
される。即ち、エアコンデイシヨナーのコンプレ
ツサが駆動されている場合やトルクコンバータが
ドライブレンジにある場合にはアイドル時のエン
ジン負荷が変るので、異なる目標アイドル回転数
NFが選ばれる。

ステツプ２０４では現在のエンジン回転数NE
と目標回転数NFとの差｜NE−NF｜が計算され
る。この様にして求めた｜NE−NF｜に基いて
比例積分動作によりISCV５０をフイードバツク
制御するため、ステツプ２０５〜２１１では次式
を計算するための手順が行なわれる。

Ｄ＝D_I＋D_P＋D_T ……(1) ここで、ＤはISCV５０に通電されるパルス電
流の最終的デユーテイ比、D_Iはデユーテイ比の
積分項、D_Pは比例項、D_Tは見込項である。積分
項D_Iを用いたのは前回のルーチン（第４図のル
ーチンは前述したようにクランク軸の一回転毎に
実行されている）のデユーテイ比を取り入れそれ
を出発点としてデユーテイ比を補正するためであ
り、比例項D_Pを用いたのは制御目標回転数が大
きくオーバーシユートまたはアンダーシユートし
た時に迅速に回復させるためであり、見込み項
D_Tを用いたのはエアコンデイシヨナーやトルク
コンバータ等の負荷が加わつた時に直ちに回転数
を目標値に近づけるためである。

即ち、ステツプ２０５では、ステツプ２０４で
求めた｜NE−NF｜に基いて積分項D_Iの補正分
△D_IがROM７２から読込まれる。このため、
ROM７２には第５図ａに示すようなマツプがコ
ード化されて予め格納されており、例えば、NE
が690（rpm）でNFが700（rpm）であり従つて｜
NE−NF｜＝10（rpm）の時には△D_Iは0.02（％）
とすることができる。

ステツプ２０６では、前回のルーチンの積分項
D_Iに補正分△D_Iを加えて今回のD_Iとする（D_I←
D_I＋△D_I）。

次に、ステツプ２０７では、ステツプ２０４で
求めた｜NE−NF｜に基いて比例項D_PがROM７
２から読込まれる。このため、ROM７２には第
５図ｂに示すマツプがコード化されて予め格納さ
れている。このマツプは例えば｜NE−NF｜＝
100（rpm）の時にD_Pが0.5（％）となるように設定
することができる。第５図ａ，ｂのマツプを対比
すれば明らかなように、第５図ｂに示したD_Pの
のマツプは第５図ａに示した△D_Iのマツプに較
べて大きな｜NE−NF｜の範囲にわたつて直線
状部分を有する。従つて、△D_IはD_Iを微少に補
正するのに適しており、D_Pは現在の回転数と目
標回転数との間のずれ（即ち、｜NE−NF｜）が
大きい時にデユーテイ比を迅速に補正するのに適
している。

ステツプ２０８では、エアコンデイシヨナーの
作動状態やトルクコンバータのシフト状態に応じ
て、予めROM７２に格納された同様のマツプか
ら見込み項D_Tが読み込まれる。

ステツプ２０９ではD_I＋D_Pが計算されその和
がデユーテイ比の学習値D_Gとされる。（D_G←D_I＋
D_P）。そしてステツプ２１０に於てこの学習値D_G
はRAM７４の不揮発RAMの所定領域に格納さ
れ、前回ルーチンのD_Gが更新される。この様に
して不揮発RAMに格納された学習値D_Gは後述す
るオープンループ制御の際に使用されるものであ
る。

次いで、ステツプ２１１で(1)式の計算が実行さ
れ、求めた最終デユーテイ比Ｄはステツプ２１２
に於てMPU７０のレジスタに移される。

次に、オープンループ時の演算プログラムにつ
いて述べるに、ステツプ２０２に於てフイードバ
ツク条件が成立しないと判別された時にはステッ
プ３０１に進む。ステツプ３０１では第３図のフ
ローチヤートに示した負荷判別ルーチンのカウン
タＣの値が250以上であるか否かを判別すること
によりエンジン負荷が設定値以上となつて後１秒
間を経過したか否かを判別する。Ｃ≧250の場合
（１秒以上経過した場合）にはステップ３０２に
進み、デユーテイ比を０（％）とする。これは
ISCV５０が常時閉鎖されることを意味する。

Ｃ≧250でない場合（即ち、１秒経過していな
い場合）には、ステツプ３０３に進み、エンジン
冷却水温が設定値（例えば70℃）以下であるか否
かを判別する。

水温が設定値以上の場合にはステップ３０４で
フイードバツク時の前回のルーチンの学習値を今
回のデユーテイ比Ｄとする（Ｄ←D_G）。この様
に、フイードバツク制御中にRAMに記録された
学習値D_Gをオープンループ制御時にデユーテ比
Ｄとして利用することにより、ISCVを学習制御
することが可能となり、オープンループ時の制御
が向上する。

水温が設定値以下の場合にはステップ３０５に
進み、Ｄ←D_G＋５（％）とする。この様に学習値
D_Gに５％を加えるのはエンジン冷間時の吸気量
を増加させるためである。

次に、ステツプ３０６でスタータがオンである
か否かを判別し、YESならばステツプ３０７で
デユーテイ比を100（％）とする。（Ｄ←100）。こ
れはISCV５０が常時開弁される事を意味してお
り、エンジン始動時には要求空気量が多いのでよ
り多くの空気を供給するためである。以上のステ
ツプ３０１〜３０７で求められたデユーテイ比Ｄ
はステツプ２１２でMPU７０のレジスタに移さ
れる。

前述したデユーテイ比演算ルーチンの最終ステ
ツプ２１２に於てMPU７０のレジスタに記憶さ
れたデユーテイ比Ｄの値は、次にパルス信号の形
成に使用される。即ち、レジスタが出力するパル
ス信号の１サイクル分のパルス幅を多数に分割し
て成る単位時間毎にクロツク７６からクロツク信
号がレジスタに出力され、レジスタに記憶された
デユーテイ比の数値は前記一単位時間毎にダウン
カウントされる。その間、レジスタの数値が存在
する限りレジスタはONパルスを出力し、レジス
タが零となればONパルスは終了してパルス信号
の１サイクルが終る。このパルス信号は出力ポー
ト９０を介して駆動回路９２に入力され、駆動回
路はパルス信号を増幅して駆動用パルス電流の形
でISCV５０に送り、ISCVを開閉させる。従つ
て、駆動用パルス電流は第４図のルーチンで計算
されたデユーテイ比を有するから、ISCVもまた
所望のデユーテイ比をもつてON／OFF制御され
ることとなる。

以上から明らかなように、本発明は、過給機付
きエンジンのリニアソレノイド型アイドルスピー
ドコントロールバルブを電子的に制御するに当た
り、エンジン負荷を検出して設定値と比較し、エ
ンジン負荷が設定値を超えた時には設定値超過時
からの所定時間の経過を計測し、所定時間経過前
はエンジン運転条件に応じたデユーテイ比をもつ
た駆動用電流をアイドルスピードコントロールバ
ルブに供給し、所定時間経過後にデユーテイ比０
％として駆動用電流の供給を停止してアイドルス
ピードコントロールバルブを全閉させるようにし
たから、エンジン負荷が設定値に接近するような
エンジン作動条件下においてもアイドルスピード
コントロールバルブが不必要にオン／オフ作動す
ることが無く、その作動を安定させることができ
る。第６図のグラフはこのことを示すもので、エ
ンジン負荷が設定値以上となり過給機が作動する
Ａ領域およびＢ領域において、本発明の方法によ
れば、負荷が設定値を超過した後所定時間（たと
えば１秒）経過しない様なＡ領域ではアイドルス
ピードコントロールバルブは全閉にされることが
無く、所定時間経過するようなＢ領域においての
み全閉とされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法が適用されるエンジンの
概略図、第２図は電子制御ユニツトのブロツク
図、第３図は負荷ルーチンのフローチヤート、第
４図はデユーテイ比演算ルーチンのフローチヤー
ト、第５図ａは積分項D_Iの補正分△D_Iのマツプ、
第５図ｂは見込み項D_Pのマツプ、第６図はエン
ジン負荷の変動に対するアイドルスピードコント
ロールバルブの制御態様を示す説明図である。１４……ターボチヤージヤ、３０……電子制御
ユニツト（ECU）、３２……スロツトルバルブ、
４８……アイドルスピードコントロール通路、５
０……アイドルスピードコントロールバルブ
（ISCV）。

Claims

【特許請求の範囲】１過給機付きエンジンの過給用圧縮機とスロツ
トルバルブをバイパスするアイドルスピードコン
トロール通路を開閉するリニアソレノイド型アイ
ドルスピードコントロールバルブを電子制御する
に当たり、エンジンのアイドル運転時にはエンジ
ンの目標アイドル回転数と現在の回転数との差に
応じたデユーテイ比をもつた駆動電流をアイドル
スピードコントロールバルブに通電してアイドル
回転数をフイードバツク制御し、エンジン負荷が
設定値以上の時にはアイドルスピードコントロー
ルバルブへの駆動電流の通電を停止してアイドル
スピードコントロールバルブを全閉にさせてアイ
ドルスピードコントロール通路内を過給気が逆流
するのを防止することから成る過給機付きエンジ
ンのリニアソレノイド型アイドルスピードコント
ロールバルブの電子制御方法に於て、 (イ) エンジン負荷を検出して設定値と比較し、 (ロ) エンジン負荷が設定値を超えた時には設定値
超過時からの所定時間の経過を計測し、 (ハ) 所定時間経過前はエンジン運転条件に応じた
デユーテイ比をもつた駆動電流をアイドルスピ
ードコントロールバルブに通電し、 (ニ) 所定時間経過後は駆動電流の通電を停止する
こと、を特徴とする過給機付きエンジンのリニアソレノ
イド型アイドルスピードコントロールバルブの電
子制御方法。