JPH0436039A - 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に関し、特
に車両が停止してエンジンがアイドル回転しているとき
に、例えばエアコンのコンプレッサあるいは発電機等を
回転させるための負荷が加わることのある車両用エンジ
ンのアイドル回転数を最適に制御する装置に関する。

この発明は特に好適に車両用エンジンの制御に用いられ
るが、アイドル回転状態で負荷が加えられたり加えられ
なかったりするエンジンに広く適用可能なものである。

［従来の技術］ エンジンのアイドル回転数を目標アイドル回転数に調整
するために、エンジンの制御パラメータ（例えば吸入空
気量）をフィードバック制御する技術が広く知られてい
る。

またエンジンに負荷が加わっていないときの目標回転数
に対し、例えばエアコンのためのコンプレッサあるいは
デフォツガスイッチがオンした時に発電機を駆動するた
めの負荷が加わった時に、目標回転数を高く設定するこ
とも知られている。

ここでアイドル回転中に負荷が加わった時に単に目標回
転数を変えるだけでも有負荷時の目標アイドル回転数に
調整されるように思われるが、実際には負荷が加わった
時にエンジンが停止してしまう可能性があり、またフィ
ードバック制御のみによると有負荷時の目標回転数に調
整するのに時間がかかってしまう。

そこで特公昭６３−２９１００号公報に開示されている
技術が提案されている。この技術ではエンジンに負荷が
加わったことか検出されると、制御パラメータを所定量
だけ修正し、エンジンの停止を予防し、また有負荷時の
目標回転数に短時間でフィードバック制御されるように
配慮している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら前記従来の技術では、制御パラメータの修
正量が予め定められた所定の値に固定されている。この
値は通常無負荷時の目標回転数から有負荷時の目標回転
数に変化させるに最適な値が設定されているが、エンジ
ン毎にばらつきがあることから必ずしも当該エンジンに
おける最適値ではない。またエンジン特性が経時的に変
化すると、徐々に最適値から外れてしまうことがある。

さらにまた季節等により例えばエアコン用コンプレッサ
を駆動する負荷が変動することがあり、この場合にも所
定値が最適値であることが保証されていない。

このため有負荷状態を検出して制御パラメータを所定量
修正しても、この結果得られるエンジン回転数は有負荷
時の目標回転数とならず、さらにフィードバック制御し
て目標回転数に胛整するまでに時間を要し、この間は燃
料が無駄に消費されるかあるいは必要な出力が得られな
いことになる。

そこで本発明では、有負荷運転が検出された直後から有
負荷時の目標回転数に制御できるエンジンのアイドル回
転数制御装置を実現しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は、そのシステム概要が第１図に示され、エン
ジン１と、該エンジンの状態パラメータを検出する手段
２と、該検出手段２で検出された状態パラメータと予め
定められている式に基づいて該エンジン１の制御パラメ
ータを演算する手段３と、該演算された制御パラメータ
に基づいて該エンジン制御して該エンジン１の回転数を
制御する手段４と、該エンジン１に加わる負荷の有無を
検出する手段６と、該検出手段６によって有負荷状態か
検出されたときに該制御パラメータを修正する量を記憶
しておく手段７と、該エンジンの有負荷アイドル運転時
において、前記制御パラメータ修正量に基ついて修正さ
れた制御パラメータによるときのエンジン実回転数と、
有負荷アイドル運転時の目標エンジン回転数とを比較す
る手段８と、該比較手段８の比較結果に基づいて前記制
御パラメータの修正量を演算し、該演算値で修正量記憶
手段７の記憶値を更新する手段９とを有するシステムで
構成されるエンジンのアイドル回転数制御装置によって
解決されるのである。

し作　用］ さて上記システムによると、有負荷を検出して制御パラ
メータを修正した結果、有負荷時の目標アイドル回転数
とならない場合には修正量が増減学習され、目標アイド
ル回転数を実現するのに必要な修正量か求められる。そ
してこの新たに求められた修正量によって以後の制御パ
ラメータの修正か行われる。このため修正量はエンジン
毎に最適に求められる。またエンジン特性あるいは負荷
特性が経時的に変化しても、修正量はそれに追従して常
時最適値に維持される。この結果、アイドル運転中に負
荷か加わると、それに対応する修正量か最適値となって
エンジンに負荷か加わった直後から有負荷時の目標回転
数に調整される。このため燃料の浪費あるいは出力不足
といった問題が解決されるのである。

［実施例］ 次に本発明を具現化した実施例について説明する。第２
図は本アイドル回転数制御装置のシステム構成を示し、
第３図はその信号処理系を示している。

エンジン１には吸気路１２が設けられており、その吸気
量はアクセルペダルに連動して開閉するスロットル弁１
１によって調整される。吸気路１２にはスロットル弁１
１をバイパスするノくイノ＜入通路１３が設けられてお
り、そのバイノくス吸気量は補助エア調整弁４ａによっ
て調整される。アクセルペダルが踏みこまれていない状
態では、スロットル弁１１は吸気路１２をほぼ全閉とし
、アイドル時の吸入空気量は補助エア調整弁４ａの開度
によって決定される。従ってエンジン１のアイドル回転
数は基本的に補助エア調整弁４ａの開度によって決定さ
れる。このためこの実施例では補助エア調整弁４ａの開
度が制御パラメータに相当する。なおこの補助エア調整
弁４ａはソレノイドコイルに流される駆動電流のオン・
オフ時間の比、すなわちデユーティ−比によってその開
度が調整可能となっている。なおこの他ステップモータ
によって補助エア調整弁４ａの開度が調整されてもよい
。

このエンジンｌには、スロットル弁１１がアイドル位置
にあるときにオンするアイドルスイッチ２ａ、吸気路１
２内の圧力を検出する吸気圧センサ２ｂ、エンジン１の
クランク軸が所定角度回転するのと同期してパルス波を
出力するクランク角センサ２Ｃ、エンジンｌの冷却水温
を検出する水温センサ２ｄ等のセンサが付設されており
、これらセンサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄによりエンジン
１の状態パラメータが検出される。

これら状態パラメータの検出値はエンジンコントロール
ユニットＥＣＵＩＯに入力される。またＥＣＵＩＯには
エアコンが働いてコンプレッサが駆動されている間オン
するエアコンスイッチ６ａと、デフォツガに通電されて
発電機が回転されている間オンするデフォツガスイッチ
６ｂとが接続されている。さらにＥＣＵＩＯは補助エア
調整弁４ａとインジェクタ１４に接続され、これらを制
御可能となっている。

ＥＣＵＩＯを主体とする信号処理系は大略第３図に示さ
れるように構成されている。すなわちアイドルスイッチ
２ａ、エアコンスイッチ６ａ、デフォツガスイッチ６ｂ
等のオン・オフ信号はレベル修正回路２１でハイ・ロー
のデータに変換されてＣＰＵ２２に入力可能となってい
る。吸気圧センサ２ｂ、水温センサ２ｄから生じるアナ
ログ信号はレベル修正回路２３で適度に増幅された後ア
ナログデジタルコンバータ２４でデジタル信号に変換さ
れてＣＰＵ２２に入力可能となっている。

またクランク角センサ２Ｃのパルス波は波形整形回路２
５で波形整形された後ＣＰＵ２２に入力可能となってい
る。またＣＰＵ２２にはプログラムを記憶しているＲＯ
Ｍ２６と、データ演算に供されるＲＡＭ２７が接続され
ている。さらにＣＰＵ２２は駆動回路２８を介して補助
エア調整弁４ａの開度を制御可能となっており、また駆
動回路２９を介してインジェクタ１４の開閉を制御可能
となっている。

ＲＯＭ２６にはアイドルスイッチ２ａがオンでエアコン
スイッチ６ａとデフォツガスイッチ６ｂがオフのとき、
すなわち無負荷のアイドル運転時に、クランク角センサ
２Ｃのパルス波の時間間隔や水温センサ２ｄの信号を入
力して、これを一定の式に基づいて演算して制御パラメ
ータ、すなわち補助エア調整弁４ａの開度を決定するデ
ユーティ比を演算するプログラムが記憶されている。す
なわちＲＯＭ２６に記憶されているプログラムとそれに
よって制御されるＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２の演算処理
で利用されるＲＡＭ２７により制御パラメータ演算手段
３が構成されている。そしてＣＰＵ２２はこの演算結果
に基づいて駆動回路２８に制御信号を出力し、これによ
り補助エア調整弁４ａの開度は演算された値に制御され
て、エンジンの無負荷時アイドル回転数が制御される。

すなわちＣＰＵ２２と駆動回路２８と補助エア調整弁４
ａとにより回転数制御手段４が構成されている。なお必
要に応じてエンジン回転数をフィードバック制御するプ
ログラムを付加してもよい。ＣＰＵ２２はまた吸気圧セ
ンサ２ｂ等で検出される状態パラメータに基づいて最適
燃料量を演算し、この結果に基づいて駆動回路２９に制
御信号を出力してインジェクタ１４を制御する。

ＲＯＭ２６にはＣＰＵ２２によってエアコンスイッチ６
ａ、デフォツガスイッチ６ｂのオン・オフを読み込むプ
ログラムが記憶されており、これによりエンジン１に負
荷が加わっているか否かを検出する手段６が構成されて
いる。

またＲＡＭ２７の少なくとも一部はバックアップ電源に
よりエンジン非運転中も記憶が消却されないバックアッ
プＲＡＭとなっており、ここに制御パラメータ、すなわ
ちこの実施例の場合補助エア調整弁の開度を決定するデ
ユーティ−比を修正する量が記憶可能となっている。す
なわちこのバックアップＲＡＭが制御パラメータ修正量
記憶手段７を構成する。なおＲＯＭ２６にはＣＰＵ２２
によって修正量を計算してこれをバックアップＲＡＭに
記憶するプログラムが記憶されており、これにより更新
手段９が構成される。またバックアップＲＡＭに記憶さ
れている修正量を読み出し、これを用いて制御パラメー
タを修正するプログラムも記憶されている。

なお有負荷時の目標アイドル回転数が予めＲＯＭ２６に
記憶されており、ＲＯＭ２６にはＣＰＵ２２によってク
ランク角センサ２Ｃからのパルス波の時間間隔から演算
されるエンジンの実回転数と、ＲＯＭ２６に記憶されて
いる有負荷時の目標アイドル回転数とを比較するプログ
ラムが記憶されている。これらにより比較手段８が構成
されている。

さて次にＲＯＭ２６に記憶されているプログラムのうち
、本発明に関連する部分によって実行される一連の処理
手順を第４図を参照して説明する。

この処理はエアコン運転時の負荷が大きいことから、こ
のエアコン運転時に制御パラメータを修正し、あるいは
その修正量を更新する処理を実行する。

ステップＳｌはアイドルスイッチ２ａかオンでクランク
角センサ２Ｃからのパルス波の時間間隔から所定エンジ
ン回転数以下かどうかを判断する。

アイドルスイッチ２ａがオンでなければアクセルペダル
が踏み込まれていてアイドル状態ではない。

またアイドルスイッチ２ａがオンでもエンジン回転数が
所定エンジン回転数以上であることがあり、これは車両
が減速状態にあるときに生じる。この場合にはアイドル
中にエアコンスイッチがオンしたときからの時間を計時
するカウンタＣＡＣをゼロ化しくＳ　ｌ　６）　、さら
にエンジンの無負荷時のフィードバック制御傾向から学
習される学習補正係数ＭＧＫを最終補正係数Ｍｘとする
。このＭｘは補助エア制御弁の開度を決定するデユーテ
ィ比の増減係数として求められる。これについては後で
説明する。

Ｓｌでエンジンの減速中でないいわゆる通常のアイドル
状態であることが検出されると、Ｓ２でエアコンスイッ
チ６ａかオンか否か判別される。

ここでＯＮでなければエンジンには負荷が加えられてい
ないことが判別される。この場合はＳ５で前記したアイ
ドル回転中にエアコンスイッチかオンしたときからの時
間を計時するカウンタＣＡＣを再度初期化しくＳ５）、
さらに制御パラメータの修正量ＭＡＣをゼロとする（Ｓ
６）。ここでは無負荷のため負荷に応じた修正か不要で
ある。

次にステップＳ１４てＲＯＭ２６に記憶されている無負
荷時目標回転数と、クランクセンサ２Ｃからのパルス波
の時間間隔から演算されるエンジンの実回転数とを比較
し、ＣＰＵ２２で演算される無負荷アイドル運転時の制
御パラメータの補正係数ＭＦＢを求める（Ｓ　１４）。

このＭＦＢも補助エア調整弁４ａのデユーティ比の補正
係数として求められる。これによりＭＦＢで修正したデ
ユーティ比によると、目標無負荷時アイドル回転数に調
整されることになる。ステップＳ１８ではこのようにし
て求められるＭＦＢの傾向を抽出して学習補正係数ＭＧ
Ｋを演算する。例えばＣＰＩＪ２２で演算される制御パ
ラメータが常時小さめであり、ステップＳ１４で演算さ
れるＭＦＢが常時増量側であれば、ＭＧＫは増量側に更
新される。この結果ＣＰＵ２２で演算される制御パラメ
ータをＭＧＫで補正した値は目標回転数に調整する値に
一致するようになり、ステップ８１４におけるフィード
バック補正は目標回転数の近傍でのごく細かなフィード
バック補正となり、無負荷時のアイドル回転数が精度よ
くかつ迅速に目標値に調整される。

なお前記したようにステップ８１７ではステップ８１８
によって演算された学習補正係数が最終補正係数として
用いられる。このためアイドル運転時以外にも補助エア
が吸入されることになるが、これによって全運転状態に
おいて吸入空気量の修正が加わりアイドル運転以外でも
エンジン毎のバラツキのない良好な運転性能が提供され
ることになる。

次に本発明の主題である有負荷時のアイドル回転数制御
について説明する。

まずアイドル回転中にエアコンスイッチがオンとなると
、前記したようにバックアップＲＡＭに予め記憶されて
いる修正量ＭＡＣが読み出される（Ｓ３）。ついでカウ
ンタＣＡＣに１が加算される。ステップＳ１から８１５
ないしＳ１７までの処理は一定時間間隔で繰り返し実行
されるからＣＡＣにはアイドル中にエアコンスイッチが
オンとなったときからの時間に比例する値が記憶される
。

ステップＳ７はエアコンスイッチがＯＮとなったときか
ら第１所定時間が経過したか否かを判別する処理を実行
する。ここで第１所定時間は、ステップ８１５で修正量
ＭＡＣに基づいて吸入空気量を修正し始めた結果がエン
ジン回転数に現れるまでの時間に設定されている。第１
所定時間が経過するまでは修正量ＭＡＣが最適値か否か
判別できないため、後記の８９〜８１３までの処理をス
キップして８１５を実行する。すなわちステップ８１４
と８１８でそれぞれ演算されたフィードバック補正係数
ＭＦＢと学習補正係数ＭＧＫにさらに修正量ＭＡＣを加
えて補助エア調整弁４ａに加えるデユーティ比の補正係
数を決定する。前２者の補正によりエンジン回転数は無
負荷時目標回転数に調整され、最後の修正量ＭＡＣによ
りエアコン負荷に見合った増量が行われるのである。

次にステップＳ７で第１所定時間以上経過したことが判
別されると、Ｓ８で第２所定時間と比較される。ここで
第２所定時間は修正量ＭＡＣの更新ないし学習に必要な
時間にとられており、これ以上経過していれば、８１４
のフィードバック制御を実行し、８９〜８１３の修正量
ＭＡＣの学習を実行しない。修正量ＭＡＣはエアコンが
作動を開始した直後の修正量であるべきであり、第２所
定時間以上経つと、最適修正量自体が変化してしまって
エアコンがオンした直後の最適修正量ＭＡＣの学習に適
さないのである。

さてＳ９〜Ｓ１３は修正量ＭＡＣの更新ないし学習のた
めの処理であり、ステップＳ９ではエンジンの実回転数
ＮＥが有負荷時の目標アイドル回転数の最大値と比較さ
れ、最大値以上であれば修正量ＭＡＣは所定値αだけ減
じられる。最大回転数以下であれば８１１で有負荷時の
目標アイドル回転数の最小値と比較され、最小値未満で
あれば修正量ＭＡＣは所定値αだけ増大される。そして
このようにして計算された新たな修正量ＭＡＣがバック
アップＲＡＭに記憶され（Ｓ１３）、次回の処理ではス
テップＳ３において、更新された修正量ＭＡＣが読み比
される。そしてステップＳ１５ではこの更新された修正
量ＭＡＣに基づいて補助エア調整弁４ａの開度を決定す
るデユーティ比の補正係数か決定される。

なおステップＳ９とＳｌｌの有象荷時目標最大回転数と
目標最小回転数は予めＲＯＭ２６に記憶されている。こ
の実施例では目標回転数に幅をもたせることにより、修
正量ＭＡＣがあまりに頻繁に更新されないようにしてい
るが、その幅は適度に調整することができ、実質上幅を
設けなくともよい。

次に第５図を参照して本発明を具現化した第２実施例に
ついて説明する。これはエアコンスイッチ６ａとデフォ
ツガスイッチ６ｂがともにオンのケース（以下ケース１
という）、エアコンのみがオンのとき（以下ケース２と
いう）、デフオフがのみがオンのとき（ケース３という
）とでは負荷の大小が異なるため、それぞれのケースに
おける最適の修正量が学習ないし更新されるようにして
いる。

また同処理中Ｃ（１）はエアコンとデフオフがかともに
オンになってからの経過時間をカウントする変数名、Ｃ
（２）はエアコンのみがオンとなってからの経過時間を
カウントする変数名、Ｃ（３）はデフォツガのみがオン
となってからの経過時間をカウントする変数名として用
いられている。

ステップ５ＩＯＩでアイドル状態でないことが判別され
たときは第１実施例と同様で、ステ・ツブ８１２４で各
カウンタが初期化されて次の計時に備え、また５１２５
で補助エア調整弁４ａの開度補正係数を学習値ＭＧＫと
して、全域での吸入空気特性を修正する。またステップ
５１０２でエアコンがオフであり、ステップ５１０４で
デフォツガがオフであれば、すなわちエンジンが無負荷
アイドリング状態であれば、ステップ５１２０で各カウ
ンタがゼロクリアされ、次の計時に備える。

次にステップ５１２１では、負荷のための修正量ＭＥＬ
をゼロとする。ここでＭＥＬは第１実施例のＭＡＣに相
当するものである。ステップ５Ｉ２２．８１２３はそれ
ぞれ第１実施例の３１４と８１８に相当するものであり
、その意味は全く同様のため説明を省略する。

さてステップ５１０２，１０３，１０４はケース別けを
するステップであり、エアコンもデフォツカともにオン
なら５１０５でＡ＝１とされる。

またエアコンのみがオンなら８１０７でＡ＝２とされる
。さらにデフォツガのみがオンなら５ＩＯ９でＡ＝３と
される。ステップ５１０６，１０８゜１１０は各ケース
以外のためのカウンタをゼロ化する手段であり、例えば
ステップ８１０ＧではＣ（１）を除いてＣ（２）とＣ（
３）がゼロ化される。ステップ５１１１は計時する処理
であり、例えばステップ５１０５の実行後にステップ５
ｌｌｌか実行されるときにはＣ（１）←−Ｃ（１）＋１
の処理が実行される。ステップ５１１２は負荷のための
修正量Ｍ（１）　、　Ｍ（２）ないしＭ（３）のいずれ
かを検索する処理である。ここでＭ（１）はケースＩの
ときの修正量、Ｍ（２）はケース２のときの修正量、Ｍ
（３）はケース３のときの修正量であり、３１１７また
は５１１９で計算されたものである。

ステップ５１１３と８１１４は第１実施例の８７と８８
に相当する処理であり説明を省略する。

さてステップ５１１５は有負荷時の目標アイドル回転数
を検索する処理であり、ＴＨＩ）はエアコンとデフォツ
ガがともにＯＮのときの許容最大回転数、Ｔ２（１）は
エアコンとデフォツガがともにＯＮのときの許容最小回
転数、Ｔ　Ｉ（２）はエアコンのみがＯＮのときの許容
最大回転数、Ｔ　２（２）はエアコンのみがＯＮのとき
の許容最小回転数、ＴＩ（３）はデフォツガのみがＯＮ
のときの許容最大回転数、Ｔ２（３）はデフォツガのみ
がＯＮのときの許容最小回転数である。これらはいずれ
もＲＯＭ２６中に記憶されている。

ステップ３１１６，１１７，１１８，１１９゜１２６は
第１実施例の８９．　１０．　１１．　１２゜１３に相
当する処理である。そしてこのようにして更新されたＭ
（Ａ）（Ａはｌ、２．３のいずれか）をＭＥＬとして（
Ｓ１２７）、ステップ８１２８でこの更新されたＭＥＬ
によって補助エア調整弁４ａの開度の補正量が演算され
るのである。

この実施例によると、エアコンとデフォツガがともにＯ
Ｎのときといずれか一方のみがＯＮのときの計３通りの
負荷状態において、それぞれの修正量か学習されて更新
されてゆき常時最適修正量となるのである。

また本実施例によると、無負荷時の学習値と有負荷時の
学習値との各々を備えた構成とできるため、各々の学習
値の修正範囲を少なくでき、ために１つの学習値で修正
する場合よりも、細かな分解能で精度を上げて処理でき
るメリットもある。

「発明の効果コ さて本発明によると、アイドル運転中に負荷か加えられ
たときに、当該負荷に対応して修正される制御パラメー
タ量が学習の結果常時最適値に保たれることから、エン
ジン特性にばらつきがあり、あるいはエンジン特性ない
し負荷量に経時的変化があってもこれを学習して当該エ
ンジンの当該状態における最適修正量が求められたうえ
で修正される。この結果負荷が加わった直後から有負荷
時の目標回転数に調整され、調整の遅れが生じない。

このため燃料の浪費や出力不足といった問題が一時的に
生じるといったこともなく極めて良好にアイドル回転数
を制御することができるのである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の装置の概念を示す図、第２図は実施例
に係わる装置の構成図、第３図は第２図の装置の信号処
理系を示す図、第４図は本装置で実施される処理の一例
を示す図、第５図は本装置で実施される処理の他の実施
例を示す図である。 ［主要符号の説明；第１図参照］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　エンジン１と、 該エンジンの状態パラメータを検出する手段２と、 該検出手段２で検出された状態パラメータと予め定めら
   れている式に基づいて該エンジン１の制御パラメータを
   演算する手段３と、 該演算された制御パラメータに基づいて該エンジンを制
   御して該エンジン１の回転数を制御する手段４と、 該エンジン１に加わる負荷の有無を検出する手段６と、 該検出手段６によって有負荷状態が検出されたときに該
   制御パラメータを修正する量を記憶しておく手段７と、 該エンジンの有負荷アイドル運転時において、前記制御
   パラメータ修正量に基づいて修正された制御パラメータ
   によるときのエンジン実回転数と、有負荷アイドル運転
   時の目標エンジン回転数とを比較する手段８と、 該比較手段８の比較結果に基づいて前記制御パラメータ
   の修正量を演算し、該演算値で修正量記憶手段７の記憶
   値を更新する手段９ とを有するシステムで構成されるエンジンのアイドル回
   転数制御装置。