JPH039056A - 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制御装置、特にアイ
ドル時におけるエンジン回転数を所定の目標回転数にフ
ィードバック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。

（従来の技術） 一般に、自動車用エンジン等においては、アイドル時に
おける運転状態の安定性や燃費性能の向上を図るために
、エンジンの吸気系におけるスロットルバルブをバイパ
スさせた通路にバイパスエア制御バルブを配備して、こ
のバイパスエア制御バルブでエンジンに供給する空気量
を調整することによりアイドル回転数を所定の目標回転
数にフィードバック制御することが行われる。

一方、エンジンの始動直後（特に、冷間時）の暖機運転
時においては、運転条件のバラツキを吸収したり、早期
暖機を実現するためにアイドル回転数の目標回転数が高
く設定されるようになっている。このため暖機運転時に
は多量の空気をエンジンに供給する必要がある。これに
対処するためにバイパスエア制御バルブの制御範囲を大
きく設定したとすると制御の精度が損なわれて、アイド
ル回転数の緻密な制御が行えなくなるおそれがある。

そこで、例えば実公昭５９−１８１２４号公報に記載さ
れているように、エンジンの吸気系においてスロットル
バルブをバイパスさせた通路に、アイドル回転数のフィ
ードバック制御を行うバイパスエア制御バルブと冷却水
温度が低いほど多量の空気を通過させる動作特性を備え
たエアバルブとを並設することにより、要求空気量の多
い始動時にエアバルブを介して多量の空気を供給できる
ようにして、エンジンに対する供給空気量の量的な確保
を図るとともに、バイパスエアバルブの制御範囲を小さ
く設定することを可能として制御精度をも確保できるよ
うにしたものかある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のようなバイパスエア制御バルブを用い
てエンジンのアイドル回転数を目標回転数に収束させる
場合においては、該バルブの開度をエンジン回転数の変
化に基いて変化させることによりエンジンに供給する空
気量を制御するようになっているので、エンジン回転数
の急激な変化に対する過渡的な応答性が悪く、特に多量
の空気を必要とする冷間時においてバイパスエア制御バ
ルブの制御能力を越える多量の空気がエアバルブを介し
てエンジンに供給されると、燃焼性か不安定となってエ
ンジン回転数が大きく落ち込んだり、エンジンストール
を発生するおそれがある。

これに対しては、エンジン回転数の変化に対するバイパ
スエア制御バルブの、フィードバック制御と平行して点
火時期のフィードバック制御を行うことが考えられる。

しかし、冷間時においては上記したように多量の空気が
エアバルブを介してエンジンに供給されるようになって
いるので、１サイクル当たりの吸入空気量も多くなり、
通常の制御範囲で点火時期制御のフィードバック制御を
行っていたのでは制御量が不足し、特にエンジン回転数
が落ち込み過きてしまうと、幾ら点火時期をアドバンス
（進めること）させても目標回転数に収束せず、アイド
ル回転数を目標回転数に維持することができなくなる。

これに対しては、点火時期制御のフィードバック制御範
囲を拡大することが考えられるが、そうすると今度は温
間時に点火時期がアドバンスされすぎてノッキングを発
生する危険性があって好ましくない。

本発明は、吸気系においてスロットルバルブをバイパス
する通路に設けられてアイドル時にエンジンに空気を供
給するバイパスエア制御バルブと、冷却水温度が低いほ
ど多量の空気をエンジンに供給するエアバルブとを備え
たエンジンのアイドル回転数制御装置において、特に冷
間時における制御性能を向上させることを課題とする。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るエンジンのアイドル回転数制御装置は、吸
気系においてスロットルバルブをバイパスする通路に設
けられてアイドル時にエンジンに空気を供給するバイパ
スエア制御バルブと、冷却水温度が低いほど多量の空気
をエンジンに供給するエアバルブとを備えるとともに、
上記バイパスエア制御バルブの開度制御と点火時期の制
御とによりエンジンのアイドル回転数を目標回転数にフ
ィードバック制御するようにしたものにおいて、上記エ
アバルブを介してエンジンに供給される空気量が多いほ
ど点火時期制御のフィードバック制御範囲を拡大するフ
ィードバック制御範囲設定手段を有することを特徴とす
る。

（作　　　用） 上記の構成によれば、冷間時にバイパスエア制御バルブ
の制御能力を超える多量の空気がエアバルブを介してエ
ンジンに供給されたとしても、上記フィードバック制御
範囲設定手段が点火時期制御のフィードバック制御範囲
を広く設定することになるので、点火時期がエンジンの
回転変動に応じて広範囲にわたってアドバンス、或はリ
タードされることになり、アイドル回転数が目標回転数
に収束できなくなるのを防止できる。

一方、温間時には冷却水温度が高くエアバルブを介して
エンジンに供給される空気量が少ないことから、上記フ
ィードバック制御範囲設定手段が点火時期制御のフィー
ドバック制御範囲を狭く設定するので、ノッキンクの発
生を懸念することなく点火時期制御を行うことができる
。

（実　施　例） 以下、本考案の実施例について説明する。

第１図に示すように、エンジン１のシリンタフロック２
に設けられたシリンタ３には、コネクティングロッド４
を介してクランク軸５に連結されたピストン６が往復動
自在に挿入されているとともに、クランク角を検出する
クランク角センザ７がクランク軸５に臨んて設置されて
いる。また、シリンダフロック２に設けられたウォータ
ージャケット８には水温センサ９が設置されている。そ
して、このシリンタフロック２の」二部に搭載されたシ
リンダヘット１ｏの下面が上記ピストン６の頂部に臨ん
で凹陥されて燃焼室１１が形成されている。

上記シリンダヘット１ｏには、その一方の側面から燃焼
室１１に通しる吸気ボー１〜１２と、他方の側面から燃
焼室１１に通じる排気ボート１３と、これら各ボート１
．２．１３の燃焼室１１への開口部をそれぞれ開閉する
吸、排気弁１４．１５とが設けられている。また、シリ
ンダヘッド１０には点火プラグ］６が燃焼室１］に臨ん
で装着されており、この点火プラグ１６がディストリビ
ュータ１７から高圧２次電流か分配供給されたときにス
パークを発生して燃焼室１１−中の混合気を着火させる
。

そして、エンジンには下流部が吸気ボート１２とされた
吸気道ｌｌ′８１８が備えられて、この吸気通路１８の
上流側からエアクリーナ１９、エアフローメータ２０、
スロットルバルブ２１が配設されている。このスロット
ルバルブ２１と吸気ボート１２との間にはサージタンク
２２が設けられているとともに、このサージタンク２２
の更に下流には燃料噴射弁２３が配設されている。また
、吸気通路１８におけるスロットルバルブ２１をバイパ
スして設けられた第１バイパス通路２４には、始動時な
いしアイドル時におけるバイパスエア量を調節するＩ　
Ｓ　Ｃ（Ｉｄｌｅ　５ｐｅｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）バル
ブ２５が設置され、同しくスロットルバルブをバイパス
して設けられた第２バイパス通路２６には、始動後の暖
機運転時にエンジンに空気を供給するエアバルブ２７か
設置されている。

ここて、エアバルブ２７について説明すると、このエア
バルブ２７は、第２図に示すように、ゲージング２８に
内蔵されて周囲温度に応して体積が変化するサーモワッ
クス２９と、該サーモワックス２９により作動されてエ
ア量を調節する弁機構３０とを備えた公知のもので、本
実施例においては上記サーモワックス２９の本体部２９
ａの周囲に形成された感温室３１に、該感温室３１にエ
ンジンからの冷却水を導入する冷却水導入口３２と該感
温室３１から冷却水を排出する冷却水排出口３３とが開
口されて、エンジン１を冷却した後の冷却水が常時循環
するようになっている。

したかって、冷却水温度が低いときには上記サーモワッ
クス２９が収縮し、上記弁機構３０を構成する弁体３０
ａがリターンスプリング３０ｂによって図の実線の位置
に押されて弁開口面積か拡大するのて、エアフローメー
タ２０に通しるエア導入口３４から多量の空気か導入さ
れ、上記弁体３０ａの側方を通ってサージタンク２２に
通じるエア流出口３５から流出していくことになる。

そして、冷却水温度の上昇に伴ってサーモワックス２９
が膨張すると上記弁体３０ａがリターンスプリング３０
ｂに抗して図の鎖線のように押し戻されて、弁開口面積
が減少して上記エア流出口３５から流出するエア量か減
量されることになる。

なお、本実施例においては、上記エアバルブ２７の水温
ＴＷに対する流量特性か第３図に示すように設定されて
いる。つまり、エアバルブ２７を通過するエア量は、所
定水温（例えば６０°Ｃ）を基準として水温Ｔｗの低下
に比例して増量されるとともに、水温Ｔｗが上記所定水
温を超えた場合には流量が一定量に保たれるようになっ
ている。

また、上記エンジン１には上流部が排気ボート１３とさ
れた排気通路３６が備えられて、この排気通路３６の下
流側には燃焼後の排気ガスを浄化する排気ガス浄化器３
７か設けられているとともに、この排気カス浄化器３７
の上流には排気カス０ 中の残存酸素濃度を検出する０２センサ３８が設置され
ている。

そして、このエンジン１には、上記燃料噴射弁２３から
の燃料噴射量と、点火プラグ１６の点火時期と、上記第
１バイパス通路２４を通過するバイパスエア量と、点火
時期とを制御するコントロールユニット３９が備えられ
ている。このコントロールユニット３つは、エンジン１
を始動させるスタートスイッチ４ｏがらのスタート信号
と、上記スロットルバルブ２１の開度を検出するスロッ
トル開度センサ４１がらのスロットル開度信号と、エア
フローメータ２ｏがらの吸入空気量信号と、水温センサ
９がらの水温信号と、クランク角センサ７からのクラン
ク角信号と、ｏ２センサ３８からの空燃比信号とを入力
する。一方、コントロールユニット３９がらは、燃料噴
射弁２３への燃料噴射量制御信号と、点火プラグ１６に
高圧２次電流を分配するディストリビュータ１７への点
火時期制御信号と、第１バイパス通路２４に設けられた
ＩＳＣバルブ２５へのバイパスエア制御信号とが出力さ
れるようになっている。

ここで、コントロールユニット３９による燃料噴射量制
御の概略について説明すると、コントロールユニット３
９は吸入空気量信号とクランク角信号とに基いて１サイ
クル当たりに燃焼室１１に吸入される空気量を演算して
、これに対応する基本噴射量ＴＰを設定するとともに、
この値を０２センサ３８からの空燃比信号が示す空燃比
がリーンのときには増量補正し一リッチであるときには
減量補正し、更にその他の補正を行った上で最終噴射量
を求める。そして、この最終噴射量となるように燃料噴
射弁２３に燃料噴射量信号を出力する。

また、ＩＳＣバルブ２５を用いたアイドル回転数制御は
第４図のフローチャートに従って次のように行われる。

先ス、コントロールユニット３９はステップＳ、で上記
センサ等からの各種信号を読み込んだ後に、ステップＳ
２でエンジン１の運転状態がアイドルゾーンか否かを判
定して、アイドルゾーンであると判定するまでステップ
Ｓ□、Ｓ２を繰り返して実行する。この判定は、例えば
クランク角信号とスロットル開度信号に基いて行われ、
コントロールユニット３９はクランク角信号に基いて算
出される現実のエンジン回転数ＮＥが所定のエンジン回
転数より小さく、且つスロットルバルブ１９が全閉状態
であるときにエンジン１の運転状態をアイドル状態と判
定する。

コントロールユニット３９はエンジン１のアイドル状態
を判定すると、上記ステップＳ、、Ｓ２のループ処理か
ら抜は出して、ステップＳ３で水温Ｔｗに応じて第５図
に示すように予め設定された特性に基いて目標回転数Ｎ
。を設定し、またステップＳ４で同じく水温Ｔｗに応じ
て第６図に示すように予め設定された特性に基いてバイ
パスエア制御の基準制御量ＦＢを設定する。次いで、コ
ントロールユニット３９はステップＳ５で上記目標回転
数Ｎｏに対するエンジン回転数Ｎ［の回転偏差ＡＮＥを
算出した後、ステップＳ６で回転偏差ａ　Ｎ　ｔに応じ
て第７図に示すように予め設定されな特性に基いてバイ
パスエア１ｌｉｌＪ＃のフィードバック補正量ＦＰＢを
設定する。この場合、例えば回転偏差Ａ　Ｎ　Ｅが正値
のときにはフィードバック補正量ＦＰＢは負の値となる
。

そして、コントロールユニット３９はステップＳ７でそ
の他の補正量ＦＣを設定するとともに、ステップＳ８で
上記基準制御量ＦＢとフィードバック補正量ＦＰＢとそ
の他の補正量Ｆ。とに基いて最終制御量Ｆを設定した後
、ステップＳ９で最終制御量Ｆに基づくバイパスエア制
御信号をＩＳＣバルブ２５に出力する。これにより、Ｉ
ＳＯバルブ２５が上記最終制御量Ｆに対応する開度に調
節されて、第１バイパス通路２４を通過するバイパスエ
ア量が増量され、或は減量されるとともに、このように
してスロットルバルブ２１をバイパスして吸気通路１８
に流入した空気が、第２バイパス通路２６におけるエア
バルブ２７を通過してスロットルバルブ２１の下流側で
吸気通路１８に流入した空気と合流してエンジン１に供
給されることになる。

３ ４ 一方、本発明の特徴部分である点火時期制御はＩＳＣバ
ルブ２５を用いたバイパスエア制御と平行して第８図の
フローチャートに従って次のように行われる。

つまり、コントロールユニット ン回転数Ｎやと水温Ｔｗとエンジン負荷を代表する燃料
噴射量制御の基本噴射量Ｔｐを読み込むとともに、エン
ジン回転数ＮＥと負荷とに基いてエンジン１の運転状態
が第９図に示す所定のフィードバックゾーンに属するか
否かを判定する（ステップＴ’＋　、　Ｔ２　）。そし
て、このフィードバックゾーンに属するときには、ステ
ップＴ３てアイドル基本進角ＧＢを設定するとともに、
ステップＴ４で水温補正進角Ｇｗを設定する。次いで、
コントロールユニット３９は、ステップＴ５で目標回転
数Ｎｏに対するエンジン回転数ＮＨの回転偏差、／ｌＮ
εを算出した後、ステップＴ６て回転偏差ｚＮＥに応じ
て第１０図に示すように予め設定された特性に基いてフ
ィードバック補正進角ＧＦＢを設定する。

そして、コントロールユニット３９は、ステップＴ７て
水温Ｔｗに応してフィードバック補正進角ＧＦＢの上限
値Ｇ　ＦＢＸ及び下限値Ｇ　ＦＢＮをそれぞれ設定する
。なお、このフィードバック補正進角ＧＦＢの上限値Ｇ
　ＦＢＸ及び下限値ＧＦＢＮは、水温ＴＷが低いはと絶
対値が大きな値に設定されるようになっている。

次いで、コントロールユニツ１へ３９は、フィードバッ
ク補正進角ＧＦＢか当該水温Ｔｗにおける上限値Ｇ　Ｐ
ＢＸ及び下限値ＧＦＢＮの間に納まるか否かを判定し、
納まるときにはこのフィードバック補正進角ａｐｎとア
イドル基本進角ＧＢと水温補正進角Ｇｗとに基いて最終
点火時期ＧＩＧを設定するとともに、この最終点火時期
Ｇ、。に点火てきるように点火時期制御信号をデイスト
リヒュータ１７に出力する（ステップＴ８〜Ｔ１、）。

一方、コントロールユニット３９は、上記ステップＴ８
でフィードバック補正進角ＧＦＢの値が当該水温Ｔｗに
おける上限値Ｇ　ＦＢＸより小さくないと判定したとき
には、ステップＴＩ２に移って該補正進角ＧＦＢの値と
して上限値Ｇ　ｐｓｘをセットした後ステップＴ１ｏヘ
ジャンプし、このセットされたフィードバック補正進角
Ｇｒｒ、を用いて最終点火時期Ｇｔａを設定する。同様
に、コントロールユニット３９は、上記ステップ′Ｆ９
でフィードバック補正進角ＧｒＢの値が当該水温Ｔｗに
おける下限値Ｇ　ＦＢＮより大きくないと判定したとき
には、ステップＴ１３に移って該補正進角ＧＦＢの値と
して下限値Ｇ　ＦＢＮをセラ１−　した後ステップＴＩ
Ｏヘシャンプし、このセットされたフィードバック補正
進角ＧＦＢを用いて最終点火時期ＧＩｏを設定する。

これにより、最終点火時期ＧＩＧは第１１図の斜線領域
に属する範囲に設定されることになる。この場合におい
て、上記したようにフィードバック補正進角ＧＦＢの上
、下限値ＧＦＢＸ　、　ＧＰＢＮは、その絶対値かそれ
ぞれ水温Ｔｗか低いはと拡大されるようになっているこ
とから、温間時（例えば２０°Ｃ）のフィードバック制
御範囲（ア）よりも冷間時（例えば−２０°Ｃ〉のフィ
ードバック制御範囲（イ〉の方か拡大されることになる
。したかって、エアバルブ２７を介してエンジン１に供
給される空気量の少ない温間時においては、点火時期が
広範囲にわたってフィードバック制御されることがない
ので、点火時期が過度にアドバンスすることがなく、エ
ンジン１にノッキングが発生することがない。これに対
して、エアバルブ２７を介して多量の空気がエンジンに
供給される冷間時においては、点火時期を広範囲にわた
ってフィードバック制御することか許容されるので、エ
ンジンにＩＳＣバルブ２５の調整能力を超えて空気が供
給されたとしても、点火時期かよりアドバンス側に設定
されることになり、大幅な回転低下を生しさせることな
くエンジン回転数ＮＥを目標回転数Ｎ。に収束させるこ
とができて、エンジンストールの発生を防止することか
可能となる。なお、冷間時の場合、エンジン温度に対す
るノッキングの発生限界が進角側に移行することからノ
ッキングが発生することがない。

なお、コントロールユニット３９は、上Ｊ己ステップ′
「２においてエンジンの運転状態かフィー］７ ］８ ドパツクゾーンにないと判定したときには、ステップＴ
１３へ移り上記ステップＴ１で読み込んなエンジン回転
数Ｎεと基本噴射量Ｔ　ｐとを、予めエンジン回転数及
びと基本噴射量をパラメータとする点火時期制御マツプ
に照らし合わせて基本マツプ進角ＧＭＢを設定するとと
もに、ステップＴ１４で水温補正進角Ｇｗを設定し、ま
たステップＴ１５でその他の補正進角ＧＢを設定した後
、ステップＴ】６でこれらの進角ＧＭＢ、ＧＷ　、Ｇｏ
に基いて最終点火時期ＴＩＧを設定するようになってい
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれは、エンジンの吸気系に、ス
ロットルバルブをバイパスしてエンジンに空気を供給す
るバイパスエア制御バルブと、冷却水温度が低いはと多
量の空気をエンジンに供給するエアバルブとが備えられ
たものにおいて、上記エアバルブを介してエンジンに供
給される空気量が多いほど点火時期制御のフィードバッ
ク制御範囲が拡大されるようになっているので、エアバ
ルブを介してエンジンに供給される空気量の少ない温間
時には一ヒ記フィードバック制御範囲が狭く設定される
ことになり、点火時期がアドバンスされ過ぎてノッキン
グが発生するという不測の事態が回避されるとともに、
上記空気量の多い冷間時には点火時期制御のフィードバ
ック制御範囲が広く設定され、これによって点火時期が
エンジンの回転変動に応じて広範囲にわたってアドバン
ス或はリタードされることから、上記バイパスエア制御
バルブの調整能力を超えてエンジンに空気が供給された
としても、アイドル回転数が目標回転数に収束できなく
なるのを防止することができて、アイドル回転数制御の
制御能力か向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものて、第１図は実施例に
係るエンジン制御システム図、第２図は実施例に係るエ
アバルブの断面図、・第３図は該バルブの水温に対する
流量特性を示すグラフ、第４図は実施例に係るＩＳＣＳ
Ｃスルフを示すフローチャート図、第５図はＩＳＣバル
ブ制御における水温に対するエンジン回転数の特性を示
すグラフ、第６図は該制御における水温に対する基本制
御量の特性を示すグラフ、第７図は該制御における回転
偏差に対するフィードバック制御量の特性を示すグラフ
、第８図は実施例に係る点火時期制御のフローチャート
図、第９図は該制御におけるフィードバックゾーンの判
定に用いるマツプの説明図、第１０図は該制御における
回転偏差に対するフィードバック補正進角の特性を示す
グラフ、第１１図は実施例におりる水温と点火時期との
関係を示す説明図である。 １・・・エンジン、２１・・・スロワ１−ルバルブ、２
４・・・第１バイパス通路、２５・・・バイパスエア制
御バルブ（ＩＳＣバルブ〉、２７・・・エアバルブ、３
９・・・フィードバック制御範囲設定手段（コントロー
ルユニット）。 １ 特開平 ３ ９０５６　（９）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気系においてスロットルバルブをバイパスする
   通路に設けられてアイドル時にエンジンに空気を供給す
   るバイパスエア制御バルブと、冷却水温度が低いほど多
   量の空気をエンジンに供給するエアバルブとが備えられ
   、上記バイパスエア制御バルブの開度制御と点火時期の
   制御とによりエンジンのアイドル回転数を目標回転数に
   フィードバック制御するエンジンのアイドル回転数制御
   装置であって、上記エアバルブを介してエンジンに供給
   される空気量が多いほど点火時期制御のフィードバック
   制御範囲を拡大するフィードバック制御範囲設定手段を
   有することを特徴とするエンジンのアイドル回転数制御
   装置。