JPH04224252A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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
転数制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンのアイドル回転数を
所定の目標回転数となるように両者の偏差に応じた制御
信号に基づいて吸気量、点火時期などを調整してアイド
ル安定性を得るようにした技術が知られ、また、例えば
特開平　２−１３０２４４号公報に見られるように、電
気負荷の作動状態に応じてオルタネータの発電負荷が変
化してアイドル回転数に影響を与えることから、このオ
ルタネータの出力電流に応じてアイドル回転数の制御を
行うようにした技術も公知である。

【０００３】上記オルタネータの出力電流に応じたアイ
ドル回転数制御は、空調ファンの駆動、ヘッドランプの
点灯等の電気負荷がオン作動された際には、この電気負
荷での消費電流に応じてオルタネータの駆動負荷が増大
し、この駆動負荷の増大によってアイドル回転数が低下
することから、アイドル回転数が実際に低下する前に電
気負荷の作動をオルタネータの出力電流から検出し、ア
イドル回転数が上昇する方向に補正制御するものである
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
にオルタネータの出力電流に応じてアイドル回転数を上
昇する方向に補正制御するものでは、前記電気負荷がオ
ン作動された際、瞬時に電気負荷への突入電流（ラッシ
ュカレント）が発生し、オルタネータの発電電流も瞬時
に増加し、その後一旦減少してから定常電流となる特性
で変化するものであって（図７参照）、これに伴った補
正制御によってかえってアイドル回転数が不安定となり
、ハンチングの発生、回転落ち込みによるエンジン停止
が生起する恐れがある。

【０００５】すなわち、上記のようなオルタネータの発
電電流の変化に対して、この発電電流が電気負荷の作動
判定レベルを前記ラッシュカレント発生時に瞬時に越え
て電気負荷のオン作動状態と判定し、目標回転数を高め
て電気負荷の増大によってアイドル回転数が低下するの
を補正制御するものであるが、この後直ぐにオルタネー
タ発電電流が上記作動判定レベル以下に減少して、再び
作動判定レベルより高い定常電流値まで上昇する場合に
、実際には電気負荷が作動しているのに一時的にオフ状
態となった判定により目標回転数も低下修正され、電気
負荷の作動で駆動負荷が増大しているのに目標回転数が
低くて回転落ちが発生し、これによりオルタネータの発
電電流も減少し、回転数の上昇補正が遅れて大きな回転
落ちが生じてエンジン停止を招く場合もある。

【０００６】そこで、本発明は上記事情に鑑み、ラッシ
ュカレントによるアイドル回転数の不安定化を改善する
ようにした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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のエンジンのアイドル回転数制御装置は、図１に
基本構成を示すように、エンジンＥに対して点火時期も
しくは吸気量調整などによってアイドル回転数を変更す
るアイドル回転数調整手段Ｆを設け、このアイドル回転
数調整手段Ｆに対して実際のアイドル回転数と目標回転
数との偏差に応じた制御量の設定によってアイドル回転
数を目標回転数にフィードバック制御するフィードバッ
ク手段Ｇからの制御信号が出力される。このフィードバ
ック手段Ｇにおける目標回転数が、後述の目標回転数設
定手段Ｈによって設定される。

【０００８】また、上記エンジンＥには該エンジンによ
って回転駆動されて発電を行うオルタネータＪが付設さ
れ、該オルタネータＪは電気負荷Ｋの作動およびエンジ
ン回転数に応じて発電電流が変化する。このオルタネー
タＪの発電電流を検出する電流センサＭが設置され、該
電流センサＭの検出信号が制限手段Ｎを介して作動判定
手段Ｐに出力される。この作動判定手段Ｐは、電流セン
サＭにより検出した電流値と設定値とを比較して、発電
電流が設定値以上のときに前記電気負荷Ｋがオン作動状
態に操作されたと判定するものである。そして、上記作
動判定手段Ｐによる電気負荷Ｋの作動状態の判定信号は
前記目標回転数設定手段Ｈに出力され、この目標回転数
設定手段Ｈは電気負荷Ｋが作動状態にあると、前記フィ
ードバック手段Ｇの目標回転数を高めるように設定変更
するものである。

【０００９】そして、前記制限手段Ｎは、上記電流セン
サＭの信号を受けて、オルタネータＪの発電電流の変化
度合が大きいときには、上記目標回転数設定手段Ｈによ
る発電電流に基づく目標回転数の設定変更を制限するよ
うに機能するものである。この制限手段Ｎは、例えば、
前記作動判定手段Ｐで用いる電流値に所定の平滑化処理
を施して、オルタネータＪの発電電流の変化度合が大き
いときには、その変化の反映率を低減して緩慢化し、ラ
ッシュカレント変動によって電気負荷Ｋの作動判定に影
響を与えないようにして、目標回転数の変更を制限する
ものである。この目標回転数の変更制限としては、変更
を行わないようにするほか、電気負荷の変動量に対して
目標回転数の変更量を小さくすることも包含している。

【００１０】

【作用および効果】上記のようなエンジンのアイドル回
転数制御装置では、基本的にはフィードバック手段によ
ってアイドル回転数を目標回転数にフィードバック制御
するものであって、電流センサで検出したオルタネータ
の発電電流が設定値以上ある場合には、電気負荷の作動
状態であると判定して目標回転数を高めて、オルタネー
タの駆動負荷の増大によるエンジン回転数の落ち込みを
抑制するものであるが、電気負荷の作動時のラッシュカ
レントのような発電電流の変化度合が大きいときには、
制限手段によって発電電流の急変動にそのまま対応した
目標回転数の変更を制限して、目標回転数の変更に伴う
過制御状態によるハンチングもしくは回転数の落ち込み
によるエンジン停止が発生するのを防止して安定したア
イドル回転数制御を実行することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図２は一実施例のアイドル回転数制御装置を備えた
エンジンの全体構成図である。

【００１２】エンジン本体１のピストン２上方に容積可
変に形成された燃焼室３には、吸気ポート４および排気
ポート５が連通開口し、その開口部分が吸気弁６および
排気弁７によって所定のタイミングで開閉作動される。

【００１３】上記吸気ポート４に接続された吸気通路８
には、上流側から吸入空気量を検出するエアフローセン
サ１１、スロットル弁１２が介装され、サージタンク１
３の下流部分が各気筒に分岐形成され、ここに燃料を噴
射供給するインジェクタ１４が配設されている。

【００１４】また、上記吸気通路８に対し、そのスロッ
トル弁１２をバイパスしてその上下の吸気通路８に接続
したバイパスエア通路１５が形成され、このバイパスエ
ア通路１５にはその開度調整によってバイパスエア量を
調整する制御弁１６が介装されている。さらに、前記燃
焼室３に臨んで点火プラグ１７が配設され、この点火プ
ラグ１７にイグニションコイル１８とディストリビュー
タ１９を介して放電電圧が通電され点火時期が調整され
る。

【００１５】一方、前記エンジン本体１のクランク軸（
図示せず）によって回転駆動され発電を行うオルタネー
タ３０が配設され、このオルタネータ３０の発電電流は
負荷スイッチ３１の閉成作動に伴ってヘッドランプなど
の電気負荷３２に給電されると共に、バッテリ３３への
充電を行うものであって、オルタネータ３０の発電量が
不足する場合にはバッテリ３３から電気負荷３２に給電
が行われるように構成されている。また、上記オルタネ
ータ３０の発電電流を検出する電流センサ３４が介装さ
れている。

【００１６】そして、上記イグニションコイル１８には
コントローラ２０から制御信号が出力されて、運転状態
に応じた点火時期の制御が行われると共に、アイドル時
にはこの点火時期の制御によって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アイドル回転数制御が
行われる。また、バイパスエア通路１５の制御弁１６に
よるバイパスエア制御およびインジェクタ１４の燃料噴
射制御がコントローラ２０からの制御信号によって運転
状態に応じて行われる。

【００１７】上記コントローラ２０には運転状態を検出
するために、ディストリビュータ１９からのエンジン回
転数を検出する回転信号、エアフローセンサ１１からの
吸気量信号、水温センサ２２からエンジン水温信号、ス
ロットル弁１２の全閉状態で作動するアイドルスイッチ
２３からの信号、変速機のニュートラル位置を検出する
シフトセンサ２４からの信号、クラッチの断続状態を検
出するクラッチスイッチ２５からの信号、クーラ用コン
プレッサの作動を操作するクーラスイッチ２７からの信
号および前記電流センサ３４からの発電電流の検出信号
などがそれぞれ入力される。

【００１８】さらに、上記コントローラ２０は、アイド
ル回転数と目標回転数との偏差に応じた制御量の設定に
よってアイドル回転数を目標回転数にフィードバック制
御する前記図１のフィードバック手段Ｇの機能、電流セ
ンサ３４により検出した電流値が設定値以上のとき前記
電気負荷３２の作動状態と判定する作動判定手段Ｐの機
能、電気負荷３２の作動状態が判定されたとき、前記フ
ィードバック手段Ｇの目標回転数を高めるように変更す
る目標回転数設定手段Ｈの機能を備えると共に、前記電
流センサ３４の信号を受け、オルタネータ３０の発電電
流の変化度合が大きいときには、上記発電電流に基づく
目標回転数の変更を制限する制限手段Ｎの機能を有して
いる。

【００１９】前記コントローラ２０の処理を図３〜図６
のフローチャートに沿って説明する。図３は発電電流ｅ
ｌの処理ルーチン（５ｍｓルーチン）を示し、ステップ
Ｓ１で電流センサ３４の出力信号をＡ／Ｄ変換した値か
らオルタネータ３０の発電電流ｅｌを入力する。そして
、ステップＳ２でこの発電電流ｅｌのなまし値ｅｌｄ　
の演算を行う。このなまし値ｅｌｄ　は後の処理で発電
電流として使用するものであり、ディジタルローパスフ
ィルタによる平滑化処理（なまし処理）によって演算さ
れ、前回のなまし値ｅｌｄ（ｉ−１）に０．８６３　を
掛けたものに、今回の検出発電電流ｅｌに０．１３７　
を掛けたものを加算して今回のなまし値ｅｌｄ（ｉ）を
求める加重平均的な手法を用いて算出するもので、検出
発電電流ｅｌが急激に変動してもその影響を小さくして
、なまし値ｅｌｄ（ｉ）の変動量を低減するようにして
いる。なお、上記反映比率は任意に変更可能である。

【００２０】続いて、ステップＳ３で、上記なまし値ｅ
ｌｄ（ｉ）と設定値３０Ａ　または３３Ａ　を比較して
電気負荷３２の作動状態をヒステリシスをもって判定し
、電気負荷内部スイッチとしての作動フラグＸｅｌを更
新セットする。この作動フラグＸｅｌは、前記なまし値
ｅｌｄ　が設定値より高いときに電気負荷３２の作動状
態として１にセットされ、設定値より低いときに電気負
荷３２の非作動状態として０にリセットされる。そして
、上記のような検出電流ｅｌの処理の後に、ステップＳ
４でエンジンの目標回転数Ｎｏ　の演算を行う。

【００２１】この目標回転数Ｎｏ　の演算処理は、図４
のサブルーチン（５ｍｓルーチン）に示し、ステップＳ
１１で無負荷状態での基準目標回転数Ｎｏｂｓ　を演算
する。この基準目標回転数Ｎｏｂｓ　は、図８に示す特
性のテーブルからエンジン水温に対応して求めるもので
あって、電気負荷３２およびエアコン負荷が作用してい
ない無負荷状態で安定したアイドル回転が得られる回転
数であり、エンジン水温が低いほど高い値に設定されて
いる。

【００２２】ステップＳ１２はクーラスイッチ２７がオ
ン状態か否かを判定するものであって、この判定がＹＥ
Ｓでクーラ用コンプレッサの駆動が行われている場合に
は、ステップＳ１３で補正目標回転数Ｎｏｔに所定値８
６０ｒｐｍをセットする。そして、ステップＳ１４で前
記基準目標回転数Ｎｏｂｓ　が上記補正目標回転数Ｎｏ
ｔ（８６０ｒｐｍ）より大きいか否かを判定し、大きい
場合にはステップＳ１５で補正目標回転数Ｎｏｔを基準
目標回転数Ｎｏｂｓ　で書き替える。また、クーラスイ
ッチ２７がオフ状態の場合には、補正目標回転数Ｎｏｔ
に基準目標回転数Ｎｏｂｓ　を書き込む。

【００２３】次に、ステップＳ１６で前記図３のルーチ
ンで電気負荷３２の作動に応じて設定された作動フラグ
Ｘｅｌが１にセットされているか否かを判定し、この判
定がＹＥＳで電気負荷３２が作動している時には、ステ
ップＳ１７で前記補正目標回転数Ｎｏｔが所定値８１０
ｒｐｍより低いか否かを判定し、低い場合にステップＳ
１８で補正目標回転数Ｎｏｔを所定値８１０ｒｐｍに書
き替える。

【００２４】上記のようにセットした補正目標回転数Ｎ
ｏｔが、現在の目標回転数Ｎｏ　より高いか否かをステ
ップＳ１９で判定し、高い場合にはステップＳ２０で目
標回転数Ｎｏを１０ｒｐｍ　ずつ高めるように修正する
。また、高くない場合にはステップＳ２１で補正目標回
転数Ｎｏｔが目標回転数Ｎｏ　より低いか否かを判定し
、低い場合にはステップＳ２２で目標回転数Ｎｏ　を１
０ｒｐｍ　ずつ低減するように修正する。なお、ステッ
プＳ２０およＳ２２での目標回転数Ｎｏ　の修正は補正
目標回転数Ｎｏｔとの差が小さい場合には、この補正目
標回転数Ｎｏｔの値にクリップする。

【００２５】図５は、アイドル回転数の点火フィードバ
ック制御の実行判定ルーチン（２０ｍｓルーチン）であ
り、ステップＳ３１で各種信号を入力し、ステップＳ３
２〜Ｓ３５でフィードバック開始条件を判定する。すな
わち、ステップＳ３２ではエンジン回転数Ｎｅが５００
ｒｐｍより高く始動が完了しているか否かを、ステップ
Ｓ３３では同じくエンジン回転数Ｎｅが前記目標回転数
Ｎｏ　に所定値５００ｒｐｍ加算した回転数より低いか
否かを判定する。また、ステップＳ３４で無負荷の停車
状態か否かを判定し、さらに、ステップＳ３５でアイド
ルスイッチ２３がオン状態のスロットル全閉状態か否か
を判定する。

【００２６】そして、エンジン回転数Ｎｅが所定範囲内
（５００ｒｐｍ＜Ｎｅ＜Ｎｏ　＋５００ｒｐｍ）のアイ
ドル状態にある場合には、ステップＳ３６で後述のフィ
ードバック実行フラグＸａｆｂ　が１にセットされてい
るか否かを判定する。 この判定がＮＯでまだセットされていない時には、ステ
ップＳ３７でエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｏ　以
下になったか否かを判定し、この判定がＹＥＳとなった
時にステップＳ３８でフィードバック実行フラグＸａｆ
ｂ　を１にセットしてフィードバック制御を開始する。 上記以外の条件ではステップＳ３９でフィードバック実
行フラグＸａｆｂ　を０にリセットしてフィードバック
制御を停止する。

【００２７】次に、図６は点火時期によるアイドル回転
数のフィードバックルーチンでクランク角の　１８０°
毎に処理され、ステップＳ４１でアイドル遅角量ｔｈｒ
ｅｔ　をテーブルより求める。また、ステップＳ４２で
最もトルクが高くなる基本進角値ｔｈｔｂｓｅをマップ
より求める。このアイドル遅角量ｔｈｒｅｔ　はフィー
ドバック制御を行うために若干トルクの低い点火時期に
移行するためのもので、この時点からの進角でアイドル
回転数の上昇制御を、遅角で下降制御を行うようにして
いる。そして、ステップＳ４３で上記図５のルーチンで
設定されたフィードバック実行フラグＸａｆｂ　が１に
セットされているか否かを判定する。

【００２８】上記ステップＳ４３の判定がＹＥＳでフィ
ードバック実行条件が成立している場合には、ステップ
Ｓ４４で現在のエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｏ　
より高いか否かを判定する。そして、エンジン回転数Ｎ
ｅが目標回転数Ｎｏ　以下の時には、点火時期を進角す
べくステップＳ４５でフィードバック補正進角値ｔｈｔ
ｆｂ　を演算する。この補正進角値ｔｈｔｆｂ　は、前
記アイドル遅角量ｔｈｔｒｅｔにエンジン回転数Ｎｅと
目標回転数Ｎｏ　の差を１２０ｒｐｍで割った比率を掛
けて求める。一方、上記ステップＳ４４の判定がＹＥＳ
でエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｏ　より高い時に
は、点火時期を遅角するべくステップＳ４６でフィード
バック補正進角値ｔｈｔｆｂ　を演算する。この補正進
角値ｔｈｔｆｂ　は、前記アイドル遅角量ｔｈｔｒｅｔ
のマイナス値にエンジン回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｏ　
の差を１２０ｒｐｍで割った比率を掛けて求める。また
、前記ステップＳ４３の判定がＮＯでフィードバック条
件が成立していない場合には、ステップＳ４７でフィー
ドバック補正進角値ｔｈｔｆｂ　を０に設定する。そし
て、上記のように設定したフィードバック補正進角値ｔ
ｈｔｆｂ　と前記基本進角値ｔｈｔｂｓｅとによって、
ステップＳ４８で最終進角値ｔｈｔｉｇ　を演算する。

【００２９】上記のようなコントローラ２０の制御に基
づく電気負荷作動時のアイドル回転数制御の特性を図７
のタイムチャートに沿って説明する。まず、（Ａ）はオ
ルタネータ発電電流ｅｌの変化を示し、負荷スイッチ３
１が閉成操作されて電気負荷３２への給電が開始される
と、負荷電流が瞬時に上昇するのに応じて発電電流が増
大するが、負荷電流はラッシュカレントとしてさらに増
加するのに対して発電電流は発電能力の限界で上限（７
０Ａ）　となり、それ以上はバッテリ３３から電流が供
給され、負荷電流の減少に応じて発電電流も急激に低下
するが、途中から負荷電流の低減度合が緩やかになるの
に発電電流はそのまま低下してオーバーシュート状態で
減少した後、電気負荷３２の大きさに応じた定常電流に
安定する。なお、低減段階で負荷電流より発電電流が低
下して不足する電流はバッテリ３３から給電される。上
記のように変化する発電電流ｅｌは電流センサ３４で検
出され、コントローラ２０での平滑化処理（なまし処理
）によって破線のようななまし値ｅｌｄ　に変換される
。

【００３０】そして、電気負荷３２のオン作動判定レベ
ル３０Ａ　との比較によって電気負荷３２の作動を判定
した結果、（Ｂ）の本発明によるものでは、作動フラグ
Ｘｅｌはラッシュカレント後の上昇過程でのｃ点で１に
セットされて電気負荷３２の作動判定を行うものであっ
て、この判定に伴い目標回転数Ｎｏ　は電気負荷３２の
作動に伴う補正目標回転数に合致するように徐々に高ま
り、これに伴うフィードバック制御すなわちアイドル回
転数Ｎｅと目標回転数Ｎｏ　との偏差により進角フィー
ドバック補正値を演算し、目標回転数Ｎｏ　が高くなる
と点火時期を進角してトルクの増大で回転数を上昇させ
、また、目標回転数Ｎｏ　が低くなると点火時期を遅角
して両者を一致させるようにフィードバック制御して、
実際のアイドル回転数Ｎｅはラッシュカレント時には変
動せずｃ点以降で徐々に上昇して目標回転数Ｎｏ　に安
定するものである。

【００３１】これに対して（Ｃ）に示す比較例では、電
流センサ３４で検出された発電電流ｅｌをそのまま電気
負荷３２のオン作動判定レベル３０Ａ　と比較して電気
負荷３２の作動を判定するものであり、これでは作動フ
ラグＸｅｌ’　はラッシュカレントの急上昇時のａ点か
ら急下降時のｂ点間で１にセットされて電気負荷３２の
作動判定を行うものであって、また、このラッシュカレ
ント後の上昇過程でのｄ点で再び１に設定されるもので
あるが、ａ〜ｂ点間の作動判定で目標回転数Ｎｏ’は高
く設定され、ｂ〜ｄ間の非作動判定で低く設定されるこ
とから、ｂ〜ｄ間の目標回転数Ｎｏ’の低減に対応する
フィードバック制御に伴ってエンジン回転数Ｎｅ’の落
ち込みが大きく（約１００ｒｐｍ）発生することになり
、この時にエンジン停止を招く恐れがある。このような
変動が上記本発明によるものでは発生していない。

【００３２】上記のような作用により、電気負荷３２が
作動した時のオルタネータ３０の発電電流の急変動によ
っては実際にはエンジン回転数は殆ど影響を受けないこ
とから、この場合には実質的に目標回転数の変更は行わ
ないように、オルタネータ３０の発電電流の平滑化処理
（なまし処理）で敏感に反応しないことで、安定したア
イドル運転性を確保することができる。

【００３３】なお、上記実施例では点火時期の調整によ
ってアイドル回転数を目標回転数にフィードバック制御
するようにした例を示したが、バイパスエア量の調整に
よってアイドル回転数のフィードバック制御を行うにつ
いて同様にオルタネータ３０の発電電流に応じた補正制
御を行う場合にも適用可能である。また、上記実施例で
は、電流センサ３４による発電電流の検出値をそのまま
使うのではなく新しい検出値の影響率を低減したなまし
処理による平滑化を行うことで、目標回転数の変更を実
質的に禁止するようにしているが、発電電流の急変動を
検出した際には目標回転数の変更量の低減化を行うよう
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンジンのアイドル回転数制御装置の
基本構成図

【図２】本発明の一実施例におけるアイドル回転数制御
装置を備えたエンジンの概略構成図

【図３ないし図６】コントローラの処理をそれぞれ説明
するためのフローチャート図

【図７】電気負荷作動時のオルタネータの発電電流の変
動とそれに基づくアイドル回転数制御例を比較例と共に
示すタイムチャート図

【図８】エンジン水温に対応して基準目標回転数を設定
したテーブルを示す特性図

【符号の説明】

１　　　　エンジン本体 １７　　　　点火プラグ ２０　　　　コントローラ ３０，Ｊ　　　　オルタネータ ３２，Ｋ　　　　電気負荷 ３４，Ｍ　　　　電流センサ Ｇ　　　　フィードバック手段 Ｈ　　　　目標回転数設定手段 Ｎ　　　　制限手段 Ｐ　　　　作動判定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アイドル回転数と目標回転数との偏差
   に応じた制御量の設定によって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フィードバック手段と、
   オルタネータの発電電流を検出する電流センサと、該電
   流センサにより検出した電流値が設定値以上のとき前記
   電気負荷の作動状態と判定する作動判定手段と、該作動
   判定手段により電気負荷の作動状態が判定されたとき、
   前記フィードバック手段の目標回転数を高めるように変
   更する目標回転数設定手段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、前記電流センサの信号を受
   け、オルタネータの発電電流の変化度合が大きいときに
   は、上記目標回転数設定手段による発電電流に基づく目
   標回転数の変更を制限する制限手段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。
2. 【請求項２】　　前記制限手段は、作動判定手段で用い
   る電流値に所定の平滑化処理を施すことを特徴とする請
   求項１記載のエンジンのアイドル回転数制御装置。