JPH0364633A

JPH0364633A - エンジン回転数制御装置

Info

Publication number: JPH0364633A
Application number: JP19671789A
Authority: JP
Inventors: Tomiya Itakura; 板倉　富彌; Hiroshi Kamifuji; 上藤　博司
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Astemo Ltd
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-03-20

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、絞り弁をバイ
パスする補助空気通路の開閉制御により行なうようにし
たエンジン制御装置に係り、特に、自動車用エンジンな
ど、各種の補機を備えたエンジンシステムに好適なアイ
ドル回転数制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ガソリンエンジンなどの内燃機関には充電用発電機や、
その他、各種の補機を必要とするが、自動車用エンジン
では、特にパワーステアリング、エアコンなど、エンジ
ンにとってかなりの負荷となる補機の装備が、近年、か
なりの場合、通例になってきている。

ところで、このような補機は、エンジンがアイドル状態
にあるときでも運転され、且つ、その運転開始と運転停
止が随時、行なわれるため、そのままではエンジンのア
イドル回転数に大きな影響を与え、エンスト（エンジン
ストール）の虞れすら生じる。

そこで、従来から、アイドル状態での補機の運転開始に
応じて、アイドル回転数制御用の補助空気流量を制御す
る方法が適用されており、その例を特開昭６２−２７６
２３０号公報などに見ることが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、絞り弁をバイパスする補助空気通路
の流量制御に使用する電磁弁が、非直線特性を有する点
について配慮がされておらず、このためアイドル回転数
の安定化に問題があった。

つまり、このようなときには、補助空気流量に所定の付
加流量を与えることにより、応答性よくアイドル回転数
が制御できるようにしているのであるが、このとき、従
来技術では、アイドル状態で発生した負荷の大きさに対
応して、単に所定値の付加流量を追加するようになって
おり、このため、この付加流量が追加されたときの補助
空気流量によって、上記電磁弁の制御特性が変化してい
ることにより、同一付加流量の追加にもかかわらず、同
一のアイドル回転数制御が得られなくなって、アイドル
回転が不安定になり、はなはだしい場合には、エンスト
を生じてしまうのである。

本発明の目的は、自動車停止時での操舵ハンドル操作に
よるパワーステアリングの動作など、アイドル状態にあ
るときでのエンジン負荷の大きな変動に際しても、常に
安定したエンジン回転数の維持が可能で、エンストなど
の虞れが殆ど無い、エンジン回転数制御装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、エンジン負荷が発生したときでの補助空気
流量から定まる所定の関数特性を設定し、この関数特性
のもとで、発生したエンジン負荷の大きさから電磁弁に
供給すべき追加のデユーティ信号を算定するようにして
達成される。

〔作用〕

補助空気流量を制御するための電磁弁の特性が非直線特
性であり、このため、負荷発生時点で与えられているデ
ユーティ信号により、そのときに追加されたデユーティ
信号による補助空気流量に対する増加量が変化していて
も、予め、この特性変化を表わす関数特性によりデユー
ティ追加量が算定されるため、常に負荷の大きさに対応
した量の空気を追加させることができ、的確なアイドル
回転数の制御を得ることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明によるエンジン回転数制御装置について、
図示の実施例により詳細に説明する。

まず、第２図は本発明の一実施例が適用された自動車用
エンジンシステムの一例で、図において、エアクリーナ
１から吸入された空気は絞り弁４を内蔵したスロットル
ボディ２からサージタンク５、吸気分岐管６を通り、吸
気弁７を介してエンジン８の燃焼室９に導入される。そ
して、このとき、絞り弁４の開度がアクセルペダル３に
よって、運転者により操作され、これによりエンジン８
の吸気流量が制御される。

一方、エンジン８からの排気は、排気弁１０から排気分
岐管１１に導かれ、そこから大気中に放出される。

吸気弁７の上流には燃料噴射弁１２が設けてあり、これ
により混合気がエンジン８に供給されるようになってい
る。

エンジン８の点火は、点火コイル１３からの高電圧がデ
ィストリビュータ１４を介して、図示してない点火プラ
グに供給されることにより行なわれる。

エンジン８の燃料供給制御や点火制御は電子制御部１５
により行なわれ、このため、絞り弁開度センサ１６、回
転角センサ１７、冷却水温センサ１８、それに点火スイ
ッチ１９、ニュートラルスイッチ２０などからの信号を
取り込み、これらの信号の演算結果として所定の制御信
号を作成し、燃料噴射弁１２や点火コイル１３に供給す
るようになっており、これにより通常のエンジン制御が
遂行されるようになっている。

ところで、このシステムでは、スロットルボディ２に、
絞り弁４をバイパスする通路が形成してあり、この通路
に、その開度を制御する電磁弁２１が設けてあり、アク
セルペダル３が離され、絞り弁４が前閉開度位置に戻さ
れている、エンジン８のアイドル状態での回転数制御が
、この電磁弁２１の開度制御により行なわれるように構
成されている。

上記電磁弁２１は、電磁コイル２１ａと、この電磁コイ
ル２１ａにより操作される弁体２１ｂで構成されており
、そして、この電磁弁２１の開度制御は、これも電子制
御部１５から所定のデユーティ信号が電磁コイル２１ａ
に供給され、これにより弁体２１ｂの平均開度位置が制
御されることにより、行なわれるようになっている。

第３図は電子制御部１５の実施例で、マイクロコンピュ
ータを中心にして構成され、演算部とな６ＣＰ［Ｊ３０
．ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２、クロック発生部３３、Ａ／
Ｄ変換器３４、計数部３５、ラッチ３６．＝出力レジス
タ３７、駆動回路３８、そして、これらを結合するバス
３９などから構成されており、上記した各種のセンサ及
び０２センサ４ｏ、吸気温度センサ４１などからの信号
を、アナログ系の信号はＡ／Ｄ変換器３４を介して、ま
た、ディジタル系の信号はラッチ３７を介して、夫々取
り込み、さらに回転角センサ１７からの信号のうち、角
度信号１７ａは計数部３５に入力して回転数Ｎを計算し
てから取り込むようになっており、これらの演算により
所定のデユーティ信号データを作成して出力レジスタ４
４に与え、それにより駆動回路３８を介して電磁コイル
２１ａにデユーティ信号を供給するように動作する。な
お、燃料噴射弁１２や点火コイル１３に供給される信号
も同様にして供給される。

さらに、この実施例では、パワーステアリングが作動し
たときに閉じるパワステスイッチ４２やエアコンが作動
したときに閉じるエアコンスイッチ４３などの、アイド
ル状態でもエンジンの負荷になる補機の作動を表わす信
号が入力されるようになっている。

次に、この実施例における電磁弁２１の制御動作につい
て説明する。

上記したように、電子制御部１５は回転角センサ１７か
らの信号を取り込み、これによりエンジン８の回転数Ｎ
を常時検出している。そして、絞り弁開度センサ１６の
信号により絞り弁４の開度が全閉開度位置に戻っており
、且つ、ニュートラルスイッチ２ｏからの信号によりエ
ンジンがアイドル状態になったことを検出したら、電磁
弁２１の制御を開始し、エンジン回転数Ｎが、予め設定
しである所定のアイドル設定回転数ＮＩ　ｄ　ｌ　ｍに
収斂されるように、以下の・ような制御の実行を開始し
、これによりアイドル回転数のフィードバック制御を行
なう。なお、このときのアイドル設定回転数Ｎ　ｌ　ｄ
　ｌ　ｍとしては、例えば６５０ｒｐｍ程度に選定して
おけばよい。

Ｎ　＜　Ｎ　＋　ａ　１．噂電磁弁開度大−＋Ｎ上昇Ｎ
　＞　Ｎ　＋　ａ　ｒ−中電磁弁開度小＃Ｎ低下この電
磁弁２１の開度制御は、第４図に示すように、所定の周
期Ｔの間で電磁コイル２１ａに電流が流れているオン時
間Ｔ。Ｎの比、つまりデユーティＤＵＴＹの制御により
行なわれるようになっており、従って、電子制御部１５
は、エンジン回転数Ｎを上昇させるときには、電磁コイ
ル２１ａに供給している信号のデユーティＤＵＴＹを順
次大きくして行き、反対に回転数Ｎを低下させるときに
は、デユーティＤＵＴＹを順次小さくして行くのである
。

次に、電子制御部１５は、パワステスイッチ４２やエア
コンスイッチ４３などの補機の作動開始を表わす信号を
監視し、これら補機の作動開始を検出したら、電磁弁２
１に供給されている信号のデユーティを所定量だけ増加
する制御処理を実行する。

ところで、このときの電磁弁２１のデユーティＤＵＴＹ
に対する空気量Ｑａの特性は、例えば第５図に示すよう
に、非直線特性Ｂとなっている。なお、第５図に示すよ
うに、この特性Ｂは、２本の直線氾４、Ｑ２で折線近似
できるものとなるのが通例である。

そこで、いま、アイドル運転中に作動を開始した補機が
パワーステアリングで、これによる負荷の増加に対応し
て必要とされる吸気流量Ｑａの増加量がＱｐｓであった
とする。

そこで、この増加量Ｑｐｓをもたらすのに必要な電磁弁
２１のデユーティＤＵＴＹの付加量Ｄｐｓを第５図の特
性から求めてみると、第６図に示すようになる６なお、
この第６図では、第５図で説明した理由により、特性Ｂ
を２本の直線Ｑｌ、立２で表わしである。

しかしながら、この増加量Ｑ　ｐｓを与えるのに必要な
デユーティＤＵＴＹの付加量Ｉ）ｐｓは、この第６図か
ら明らかなように、このときにアイドル回転数を目標値
ＮＩｄｌ、に保持するために、電磁弁２１に供給されて
いるデユーティＤＵＴＹの値がｄｌ、つまり、特性Ｂの
直線息１上にあったときにだけ正しい値となるものであ
り、例えば、このときに電磁弁２１に供給されていたデ
ユーティＤＵＴＹ値がｄ２、つまり、特性Ｂの直線Ω２
上にあったとすると、これにより実際にエンジンに供給
されるようになってしまう吸気流−ｆｆｉＱａの増加量
はＱ　ｐｓ’になり、（Ｑ、ｓ”＞Ｑｐｓ）になってい
ることから、このときにはエンジン回転数は目標値Ｎ　
ｌ　ｄ　ｌ　ｍを大きく超えてしまう。

一方、反対に、特性Ｂの直繍息２上にあるときに、適切
な吸気流量Ｑａの増加量Ｑｐｓを与えるようなデユーテ
ィＤＵＴＹの付加量ＤＰ！’を設定しておいたとすると
、今度はアイドル状態でのエンジン回転数を目標値Ｎ１
４□、に保持するのに、デユーティＤＵＴＹ値ｄ１で運
転されていたときにパワーステアリングによる負荷が発
生したときには、この付加量Ｄ　ｐｓ’では、吸気流量
Ｑａの増加量は、僅かにＱｐｓ″という値にしかならず
、この結果、エンストの虞れを生じることになる。

そこで、この実施例では、第５図に示すように、特性Ｂ
を２本の直＆％　ｆｌ　、、Ｑ２で折線近似させ、これ
らの直Ｍ　Ｑｒ、Ｑ２で表わされる特性を、予め１次式
として、以下に示すように設定しておき、パワーステア
リングなどによる負荷が発生した時点で既に与えられて
いたデユーティＤＵＴＹ値から、そのときの特性Ｂがい
ずれの直線上にあるかを判定し、直線Ｑｌ、Ω、の一方
を選択してデユーティＤＵＴＹの付加量を算定するよう
になっている。

Ｑｒ　：　　Ｑ＋＝　ａ＋Ｘ（ＤＵＴＹ　　ｂ＋）　　
”””（１）Ｑｚ　：　　Ｑｚ＝　ａｚＸ（ＤＵＴＹ　
　ｂｚ）　　−−（２）ココで、ａｌ、ａ２、ｂ＋、ｂ
ａは、それぞれ電磁弁２１の単体特性から決定される定
数であり、予め、実測などにより求められたものをＲＯ
Ｍに格納して使用する。

第５図から明らかなように、これらの（１）式と（２）
式のいずれを選択するかは、負荷発生時でのデユーティ
ＤＵＴＹ（ｆｌがｄＱ以上か、それ未満かで判定する。

ところで、この実施例では、これら（１）式と（２）式
をそれぞれ以下のように変形して使用するようになって
いる。

ＤＵＴＹ＝ＱｃｏＡｏ／（ａ＋＋ｂ＋）　　　・−・・
−・（３）ＤＵＴＹ　＝ＱｃｏＡｏ／（ａｚ＋　ｂｚ）
　　　−−（４）ここで、ＱＬＯＡＤは、予め、発生す
べき負荷の種別により、例えばパワーステアリングやエ
アコンなどの夫々に対応して設定しである必要吸気流量
で、ＲＯＭに格納しであるものである。

従って、この実施例によれば、これらの特性の使い分け
により、電磁弁２１の特性に合致したデユーティＤＵＴ
Ｙの付加量が与えられ、常に的確な吸気流量Ｑａの増加
量を付加することがでるが、ここで問題になるのは、要
求される増加量が、２種の１次式にまたがる領域でのデ
ユーティＤＵＴＹになったとき、つまり、第５図のｉに
なったときである。

この場合は、第７図に示すように、負荷が発生したとき
のＤＵＴＹ値がｄ３で、要求される吸気流量Ｑａの増加
量がＱ、そして、この結果、算出すべきデユーティＤＵ
ＴＹの付加量はｄという値になっていることになる。

そこで、この実施例では、この場合には以下のようにし
て演算を行なうようになっている。

まず、負荷発生時でのＤＵＴＹ値がｄＱ未満であること
から、選択すべき１次式は直ｔ−Ｍ　Ｑ＋となる。

そこで、このＱｌに対応する換算式（３）を用い、これ
により、とりあえずＤＵＴＹ工を求める。

ＤＵＴＹＩ　＝　Ｑ／　（ａ　ｒ　＋ｂ　＋）　　　　
　＝・＝・（５）つぎに、このＤＵＴＹ　、が値ｄＱを
超えているか否かを判定する。つまり、第７図から明ら
かなように、（ｄｓ＋ＤＵＴＹＩ）＞　ｄ氾　？を調べるのである。

そして、結果が超えているものとなったら、今度は、ま
ず、ｄ、＝　ｄＱ−ｄ３を計算し、このｄ４というＤｔｌＴＹ値で与えられる吸
気流量Ｑａの増加量Ｑｌを次の式から計算する。

Ｑ＋＝ｄ４Ｘ（ａｔ　　ｂ＋）　　　　　−・・−（６
）次に、直線Ｑ２上で求めるべき空気量Ｑ２を、以下の
式で計算する。

にｂ＝Ｑ　　Ｑ＋　　　　　　　　　・・・・・・（７
）さらに、このＱ２を直蒜悲、の１次式に代入してＤＵ
ＴＹ、を求める。

ＤＵＴＹｚ＝Ｑｚ／（ａｚ＋ｂａ）　　　　　・＝・（
８）そして、最後に、要求されている吸気流量Ｑａの増
加量Ｑを与えるのに必要な、デユーティＤＵＴＹの付加
ｉ　ＤＵＴＹを以下の式により算定するのである。

ＤｔｌＴＹ　＝（ｄ）＝ｄ、＋ＤＵＴＹｉ　　　　・・
・・・（９）従って、この実施例によれば、電磁弁２１
の特性Ｂを僅か２本の直線による折線で近似したにもか
かわらず、充分な精度を与えることができる。

次に、以上の制御を得るのに必要な電子制御部１５によ
る処理内容について、第１図（ａ）、（ｂ）のフローチ
ャートにより説明する。

この処理に必要なプログラムは、第３図のＲ○Ｍ３１に
書き込まれており、これとは別の管理プログラムにより
、所定の一定周期、例えば４０ｍ５ｅｃの周期で起動さ
れるようになっている。

この実施例では、上記したようにパワーステアリングに
よる負荷が発生した場合について説明するが、本発明は
負荷の種別を問わず実施可能なことは、言うまでもない
。

第１図（ａ）の処理が開始されたら、まず、ステップ１
００で補機による負荷が発生したか否かを判定する。こ
の例では、パワーステアリングによる負荷についてのも
のなので、ここではパワステスイッチ４２のオン・オフ
を調べて判定する。そして、このステップ１００での結
果がＮＯになったときには、何もせずに処理を終了する
。

負荷発生と判定されたらステップ１１０に進み、パワス
テ負荷に対応した空気増加量Ｑ□を、Ｒ○Ｍ３１から読
み出し、それをＲＡＭ３２のＱエリアにセットする。

次のステップ１２０では、パワステスイッチがオンした
ときに電磁弁２１に供給されていたデユーティＤＩＪＴ
Ｙ　＝　（ｄ　＋　）を調べ、それが、それぞれ別の１
次式で表わされている２本の直線α、とＱ２の交点であ
るｄＱよりも小さいか否かを調べ、計算に使用すべき１
次式を選択する。

直Ａ！Ω、を表わす１次式が選択されたときにはステッ
プ１３０に進み、直線党、による１次式が選ばれたとき
にはステップ１６０へ進み、それぞれの１次式によりＤ
ＵＴＹＩを計算する。

そして、まず、ステップ１３０で計算したときには、続
いてステップ１４０に進み、負荷が発生したときのＤＵ
ＴＹ（ａであるｄｌと、ステップ１３０で計算したＤＵ
ＴＹ値であるＤＵＴＹ、との和が、上記のｄＱ以下であ
るか否かを調べ、結果がＹＥＳのときにはそのままステ
ップ１５０を実行し、電磁弁２１の出力レジスタ３７に
ステップ１３０で計算したＤＵＴＹＩ値をセットしてメ
インルーチンへ復帰する。

同様に、ステップ１６０で計算したときも、そのままス
テップ１５０を実行し、出力レジスタ３７にステップ１
６０で計算したＤＵＴＹ、値をセットしてメインルーチ
ンへ復帰する。

しかして、ステップ１４０での判定結果がＮＯになった
ら、これは、要求される増加量が２種の１次式にまたが
る領域でのデユーティＤＵＴＹになったとき、つまり、
第５図のｄＱになったときを意味するから、このときは
第７図で説明した処理が必要になるので、第１図（ｂ）
のステップ１７０〜２２０を実行してからステップ１５
０に進むのである。

まず、ステップ１７０で、直線Ω、の１次式から算出す
べきＤＵＴＹ値であるｄ、を計算する。

ステップ１８０では、このｄ４という値のＤＵＴＹによ
り得られる空気量Ｑｌを計算する。

ステップ１９０では、直線Ｑ２の１次式から算出すべき
空気量Ｑｌを求める。

ステップ２００では、この空気量Ｑ２を得るのに必要な
りＵＴＹ値であるＤＵＴＹｘを、直線Ｑｌの１次式から
計算する。

ステップ２１０では、最終的に必要とする値ＤＵＴＹを
、このＤｔｌＴＹ　ｚとｄ４の和により計算する。

ステップ２２０は、ステップ１５０　とおなじで、こう
して求めたＤＵＴＹにｄユを加えて出力レジスタにセッ
トするのである。

なお、以上の実施例では、パワーステアリングなどの補
機による負荷発生時でのデユーティ付加量の算定を、上
記したように、電磁弁の特性を近似した１次式から演算
するようにしていたが、電磁弁の特性を書き込んだＲＯ
Ｍを使用して、これの検索により算定するようにしても
よい。

また、負荷とする補機としても、パワーステアリングや
エアコンに限らず、ヘッドライトなど各種の電装品によ
る充電用発電機のトルク増加などによる負荷を対象とし
て構成しても良いことは、いうまでもない。なお、この
場合、第１図のフローチャート上では、ステップ１００
で判定すべきスイッチと、ステップ１１０で取り込むべ
き空気量の値（ＲＯＭ値）が変更になる。

ところで、本発明を適用すべきエンジンシステムとして
は、自動車用の場合が多いと考えられるが、このとき、
自動車によっては、上記した各種の補機に対応して、そ
れの動作を検出するためのスイッチなどのセンサが装備
されていない場合もある。

そこで、このような場合での本発明の実施例としては、
エンジン回転数の低下を検出して負荷が発生したことを
検出するようにしても良い。具体的には、第（図のステ
ップ１００での判定を、エンジン回転数が所定値以下に
なったか否かを調べて判断するような処理とすればよい
。そして、このときのステップ１１０で読み取るべき要
求空気量としては、上記エンジン回転数の低下量に対応
して、予めＲＯＭに書き込んであるデータを検索するよ
うにすればよい。

なお、上記実施例では、電磁弁の特性を２本の直線で近
似し、２種の１次式を使用するように構成していたが、
このときの近似としては、さらに多くの直線により行な
うようにしても良いことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アイドル状態にあるエンジンに、補機
などによる負荷が発生したときでも、その発生した負荷
の駆動に必要な吸入空気量が、常に正確に増加されるた
め、充分に高い応答性のもとでアイドル回転数の制御が
可能になり、エンストや異常な回転数の上昇などを伴う
こと無く、常に安定したアイドル回転数を得ることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明によるエンジン回転数制
御装置の一実施例における制御処理を説明するフローチ
ャート、第２図は本発明の一実施例が適用されたエンジ
ン制御システムの一例を示すブロック図、第３図は同じ
く本発明の一実施例における電子制御部の詳細を示すブ
ロック図、第４図はデユーティ制御の説明図、第５図、
第６図それに第７図は夫々本発明の一実施例の動作を説
明するための動作特性図である。２・・・・・・スロットルボディ、３・・・・・・アク
セルペダル、４・・・・・・絞り弁、５・・・・・・サ
ージタンク、８・・・・・エンジン、■２・・・・・・
燃料噴射弁、１３・・・・・・・・・・・・点火コイル
、１４・・・・・・ディストリビュータ、１５・・・・
・・電子制御部、１６・・・・・・絞り弁開度センサ、
１７・・・・・・回転角センサ、１８・・・・・・冷却
水温センサ、１９・・・・・・点火スイッチ、２０・・
・・・・ニュートラルスイッチ、２１・・・・・・電磁
弁、４２・・・・・・パワステスイッチ、４３・・・・
・・エアコンスイッチ。２：スロットルボテン３：アクセルＸ７゛ル４：絞り井５４７−シ゛クンク８・工゛ノジ゛ンＩ２：枦！？４噴射弁Ｉ３：点３丈コイル第２図１４°デンストリ巳゛２−り１６、綾す弁１１座乞ンブ１７：田転角七ンサ１８：冷ｆ、ｐ７に温乞ンサ１９°處、太スイッ手２０：ニヱートラルスイッチ第３図第４図Ｔ第５図ＤＵＴＹ　（％）ｎ２２８ ′ａ６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１、絞り弁バイパス通路を開閉制御する電磁弁を備え、
該電磁弁の開弁時間をデューティ制御してエンジンのア
イドル回転数を制御する方式のエンジン回転数制御装置
において、アイドル状態で発生したエンジン負荷に対応
する吸気増加流量を算定する手段と、上記負荷発生時点
で上記電磁弁に与えられている制御信号のデューティ比
に応じて所定の関数特性を設定する手段と、この関数特
性により上記吸気増加流量からデューティ付加量を算定
する手段とを設け、アイドル状態での負荷発生に際して
、上記制御信号に対する上記デューティ付加量の加算に
より対応するように構成したことを特徴とするエンジン
回転数制御装置。２、請求項１の発明において、上記所定の関数特性が複
数の１次式で折線近似された演算式で与えられ、上記デ
ューティ付加量の算定が上記１次式による演算処理で構
成されていることを特徴とするエンジン回転数制御装置
。３、請求項１の発明において、上記所定の関数特性がテ
ーブルとして与えられ、上記デューティ付加量の算定が
上記テーブルの検索処理で構成されていることを特徴と
するエンジン回転数制御装置。