JPH06100120B2 - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関のアイドル回転速度制御装置に関す
る。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関においては、吸気通路に介装されたスロ
ットル弁をバイパスするバイパス吸気通路を設け、この
バイパス吸気通路に介装されたエアレギュレータによっ
て、低温時，暖機運転に必要な空気をスロットル弁をバ
イパスさせて供給するようにしている（実開昭59−1597
53号公報等参照）。

前記エアレギュレータは、例えば、バイパス吸気通路の
通路面積を制御するシャッターと、このシャターを駆動
するバイメタルと、このバイメタルを熱変位させる電熱
ヒータとにより構成され、検出された機関の冷却水温度
Twに応じて前記電熱ヒータを駆動することにより、バイ
パス吸気通路を介して供給される空気量（バイパス空気
量）を冷却水温度Twに応じて制御するものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記のように冷却水温度Twに応じてバイ
パス空気量を制御した場合には、始動直後や暖機終了付
近で空気量が不足して機関アイドル回転速度の落ち込み
が発生するという問題があった。

これは、冷却水温度Twの変化が摩擦損失の変化と一致し
ないためであり、例えば摩擦損失を示すものとして潤滑
油温度を代表させると、第８図に示すように潤滑油温度
は冷却水温度Twに比べて立ち上がりが遅く、始動直後に
おいては大きな摩擦損失がある（潤滑油温度が低い）に
も関わらずに冷却水温度Twの上昇が潤滑油温度の上昇に
比べ早いためバイパス空気量が少なく制限され、また、
暖機終了付近においては摩擦損失が充分に少なくなって
いない（潤滑油温度が充分に上昇していない）にも関わ
らず冷却水温度Twは暖機終了温度となるためやはりバイ
パス空気量が少なく制限されることなるためである。

このような始動直後及び暖機終了付近でのエアレギュレ
ータによるバイパス空気量の不足を補うため、エアレギ
ュレータによるバイパス空気量を全体に嵩上する（第８
図点線示）と、暖機中における機関回転速度Ｎが高くな
り過ぎてしまうという問題が発生する。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エアレ
ギュレータによる補助空気の過剰供給を回避しつつ、真
の機関要求量に対応する補助空気を精度良く得られるよ
うにすることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、内燃機関の
吸気通路に介装されたスロットル弁をバイパスする第１
バイパス吸気通路の有効開口面積を機関冷却水温度に応
じて変化させるエアレギュレータと、前記第１バイパス
吸気通路に対して並設される第２バイパス吸気通路をオ
ン・オフ的に開閉する開閉弁と、機関の冷却水温度を検
出する冷却水温度検出手段と、機関の始動状態を検出す
る機関始動状態検出手段と、該機関始動状態検出手段に
よって検出される機関の始動状態及び始動直後の所定時
間において前記開閉弁を開制御する始動時開制御手段
と、該始動時開制御手段における始動直後の開制御時間
を機関始動時に検出された冷却水温度に基づいて可変設
定する始動時開時間設定手段と、前記冷却水温度検出手
段で検出される冷却水温度が暖機終了の直前状態に相当
する所定温度範囲内にあるとき及び前記所定温度範囲を
越えてから一定時間において前記開閉弁を開制御する暖
機終了時開制御手段と、を備えるようにした。

〈作用〉 かかる構成のアイドル回転速度制御装置によると、機関
の始動状態、及び、始動直後から始動時の冷却水温度で
決定される所定時間は、第２バイパス吸気通路に介装し
た開閉弁を開き、第１バイパス吸気通路に介装されたエ
アレギュレータを介して得られるバイパス空気量と共
に、該２バイパス吸気通路からもバイパス空気を供給す
る。

更に、冷却水温度が暖機終了の直前状態に相当する温度
範囲内にあるとき、及び、該温度範囲を越えてから一定
時間においても、前記開閉弁を開いてバイパス空気量の
増量を図る。

即ち、エアレギュレータにより制御されるバイパス空気
量を暖機途中における必要量にマッチングさせて回転上
昇を抑え、このエアレギュレータによるバイパス空気量
で不足となる機関始動時及び始動直後、更に、暖機終了
直前においてはそれぞれ第２バイパス通路を所定期間だ
け開いてバイパス空気量の不足分を補うものである。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明に係るアイドル回転速度制御装置を備え
た電子制御燃料噴射式内燃機関であって、エアクリーナ
１からエアフローメータ２、スロットルチャンバ３、吸
気マニホールド４を経て空気を吸入し、スロットルチャ
ンバ３内のスロットル弁５で流量を制御しているが、ス
ロットル弁５をバイパスして第１バイパス吸気通路6aと
これに並列して第２バイパス吸気通路6bが設けらる。第
１バイパス吸気通路6aにはエアレギュレータ７が介装さ
れ、機関の冷却水温度Twに応じて第１バイパス吸気通路
6aの有効開口面積を可変制御する。また、第２バイパス
吸気通路6bには常閉型の電磁式開閉弁９が介装され、オ
ン・オフ的に第２バイパス吸気通路6bを開閉する。尚、
８は電磁式燃料噴射弁であって、図示しない燃料ポンプ
によって圧送される燃料を吸気マニホールド４内に噴射
供給する。

エアレギュレータ７は、第３図に示すように、偏心位置
に入力通路11を有するカバー12と、偏心位置に出口通路
13を有しこれと反対側の偏心位置にバイメタル室14を有
する本体15とを接合して、これらの間にシャッター室16
を形成し、かつシャッター室16の一部を介して入口通路
11と出口通路13とを相対させてある。本体15のシャッタ
ー室16側の端面にはアジャスティングプレート17を固定
してあり、その中央部のピン18にシャッター19を回動自
在に枢着して図示しないスプリングにより付勢してあ
る。シャッター19にはその一部に開孔20を形成してあ
る。また、バイメタル室14にはバイメタル21を収納して
あり、バイメタルの遊端にシャッター19を当接させてあ
る。更に、バイメタル21にはその一部に抵抗線をコイル
状に巻きつけてなる電熱ヒータ22を装着してある。

電熱ヒータ22は、コントロールユニット23からの所定の
デューティ比をもつ通電パルス信号で駆動される。コン
トロールユニット23には、冷却水温度検出手段としての
水温センサ24によって検出された冷却水温度信号Twが入
力されるようになっており、冷却水温度Twに対応させて
予め設定されるデューティ比を検出された冷却水温度Tw
に基づいて設定し、このデューティ比のパルス信号で電
熱ヒータ22に通電する。即ち、冷却水温度Twが低いとき
には大きなデューティ比のパルス信号で電熱ヒータ22に
通電し、冷却水温度Twが高くなるに従って小さなデュー
ティ比のパルス信号で電熱ヒータ22に通電する。これに
より、冷却水温度Twに対応したエアレギュレータ７の開
度（バイパス空気量）が得られる。

尚、エアレギュレータ７によって調整されるバイパス空
気量は、暖機途中において回転速度Ｎが高くなり過ぎな
いように設定してある。

また、コントロールユニット23には、クランク角センサ
等の回転速度センサ25によって検出される機関回転速度
Ｎ、機関始動状態検出手段としてのスタータスイッチ26
のON・OFF信号が入力されるようになっている。

ここで、第２バイパス吸気通路6bに介装された電磁式開
閉弁９のコントロールユニット23による開閉制御を第４
図及び第５図のフローチャートに基づいて説明する。
尚、本実施例において、コントロールユニット23は、始
動時開制御手段，始動時開時間設定手段，暖機終了時開
制御手段としての機能を、前記第４図及び第５図のフロ
ーチャートに示すようにソフトウェア的に備えている。

第４図に示すフローチャートは、始動時における電磁式
開閉弁９の制御ルーチンを示すものであり、ステップ
（図中では「Ｓ」としてあり、以下同様とする）１で
は、スタータスイッチ26がON状態であるか否かを判定
し、スタータスイッチ26がONで機関の始動状態（スター
タモータ駆動状態）であるときには、ステップ２へ進
む。

ステップ２では、電磁式開閉弁９をON（開制御）させて
第２バイパス吸気通路6bを開き、次のステップ３ではか
かるスタータスイッチ26ON時に水温センサ24によって検
出された冷却水温度Twを読み込み記憶する。

そして、再びステップ１へ戻りスタータスイッチ26のON
・OFFを判定し、スタータスイッチ26がOFFされるとステ
ップ４へ進む。

ステップ４では、電磁式開閉弁９をONさせておく時間
T₁、即ち、機関始動直後において第２バイパス吸気通路
6bを開いておく時間T₁を、ステップ３で記憶したスター
タスイッチ26ON時における冷却水温度Twに基づいて設定
する。コントロールユニット23に内蔵されたマイクロコ
ンピュータには、予め始動時の冷却水温度Twに応じて前
記ON時間T₁を設定・記憶させてあり、ステップ３におけ
る記憶値に基づいて対応するON時間T₁を設定するもので
ある。

ON時間T₁が設定されると、次のステップ５で機関が始動
されてからこのON時間T₁が経過したか否かを判定する。
ここで、機関が始動されてからON時間T₁が経過したと判
定されたときにはステップ７へ進んで電磁式開閉弁９を
OFFするが、ON時間T₁がまだ経過していないときにはス
テップ６へ進んで電磁式開閉弁９のON状態を維持させて
再びステップ５へ戻る。即ち、機関が始動されてからON
時間T₁が経過するまでは電磁式開閉弁９をON（第２バイ
パス吸気通路6bを開）させ続けるものである。

このように、機関の始動時及び始動直後の冷却水温度Tw
に応じて設定されるON時間T₁だけ電磁式開閉弁９をONさ
せて第２バイパス吸気通路6bを開くことにより、エアレ
ギュレータ７によって調整される第１バイパス吸気通路
6aを介してのバイパス空気と第２バイパス吸気通路6bを
介してバイパス空気とが機関に供給され、エアレギュレ
ータ７による調整バイパス空気では不足する分を第２バ
イパス吸気通路6bを介して供給させることができる。

尚、上記のような機関始動時における電磁式開閉弁９の
ON制御は、始動検出時にONさせた後回転速度Ｎが所定以
上となったときにOFFさせるようにしても良い。

次に第５図のフローチャートに示した暖機終了の直前状
態における電磁開閉弁９の間制御ルーチンを説明する
と、まず、ステップ11で水温センサ24によって検出され
た冷却水温度Twを読み込む。

ステップ12では、ステップ11で読み込んだ冷却水温度Tw
と所定温度Tw₂とを比較する。前記所定温度Tw₂は、機関
が略完暖状態であるときの冷却水温度Twであり、読み込
んだ冷却水温度Twがこの所定温度Tw₂以上であるときに
はステップ15へ進み、所定温度Tw₂未満であるときには
ステップ13へ進む。

ステップ13では、ステップ11で読み込んだ冷却水温度Tw
と所定温度Tw₁とを比較する。この所定温度Tw₁は、前記
所定温度Tw₂よりも低い温度であって、この所定温度Tw₁
を越えるときには機関が完暖状態に近づいていることを
示すものである。従って、読み込んだ冷却水温度Twが所
定温度Tw₁を越えること（Tw₁＜Tw＜Tw₂）が判定される
と、ステップ14へ進んで電磁式開閉弁９をONさせ、所定
温度Tw₁以下であるときには再びステップ11へ戻って冷
却水温度Twを読み込む。

即ち、冷却水温度Twが所定温度Tw₁に至らない暖機途中
においては、電磁式開閉弁９をOFF状態に保って、冷却
水温度Twが所定温度Tw₁を越えるようになると、電磁式
開閉弁９をONさせるものである。

電磁式開閉弁９をONさせてからステップ12において冷却
水温度Twが所定温度Tw₂を越えるようになったことが判
定されると、ステップ15へ進んで冷却水温度Twが所定温
度Tw₂を越えてからの経過時間が一定以上になったか否
かを判定する。

ここで、一定時間以上の経過が判定されるとステップ16
へ進んで電磁式開閉弁９をOFFし、一定以上時間が経過
していないと判定されたときには再びステップ15へ戻
る。即ち、第６図に示すように、機関が始動されてから
冷却水温度Twが所定温度Tw₁を越えるようになると電磁
式開閉弁９をONさせ、更に冷却水温度Twが上昇して所定
温度Tw₂を越えるとこの時点から一定時間が経過した後
に電磁式開閉弁９をOFFするものである。

このように、第１バイパス吸気通路6aを介して供給され
るバイパス空気量が不足する暖機終了の直前状態に、電
磁式開閉弁９をONさせて第２バイパス吸気通路6bからも
バイパス空気を供給させることにより、不足分を補って
回転速度の落ち込みを防止できる。

尚、かかる暖機終了の直前状態における電磁式開閉弁９
のON制御は、冷却水温度Twが所定温度以上になったとき
にONさせた後機関回転速度Ｎが所定以上になったところ
でOFFさせるようにしても良い。

以上のように本実施例によると、エアレギュレータ７に
より冷却水温度Twに応じて第１バイパス吸気通路6aの通
路面積（バイパス空気量）が調整されると共に、この第
１バイパス吸気通路6aを介するバイパス空気量では不足
する機関始動時及び始動直後の所定時間、更に、暖機終
了の直前状態において、第７図に示すようにそれぞれ所
定期間だけ電磁式開閉弁９を開制御して第２バイパス吸
気通路6bを開き、不足分を第２バイパス吸気通路6bを介
して供給させることができる。従って、エアレギュレー
タ７により調整されるバイパス空気の最大量を抑え、暖
機途中における回転速度Ｎの異常上昇を回避しつつ、バ
イパス空気量不足を電磁式開閉弁９を開制御して補って
回転速度Ｎの落ち込みが発生することを防止できる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、冷却水温度に応じ
エアレギュレータによって制御されて第１バイパス吸気
通路を介して供給されるバイパス空気の過不足を、第２
バイパス吸気通路を開閉弁によって開閉制御して補うよ
うにしたため、機関始動時及び始動直後の所定時間、更
に、暖機終了の直前状態における回転速度を安定化させ
回転速度の落ち込みや異常上昇を防止できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例を
示すシステム概略図、第３図は同上実施例におけるエア
レギュレータを示す断面図、第４図及び第５図は同上実
施例における開閉弁の開閉制御を示すフローチャート、
第６図は同上実施例における暖機終了の直前状態におけ
る開閉弁の開閉制御特性を説明するためのタイムチャー
ト、第７図は本実施例における機関始動時の回転速度変
化を示すタイムチャート、第８図は従来の問題点を説明
するためのタイムチャートである。 ５……スロットル弁、6a……第１バイパス吸気通路、6b
……第２バイパス吸気通路、７……エアレギュレータ、
９……電磁式開閉弁、23……コントロールユニット、24
……水温センサ、25……回転速度センサ、26……スター
タスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気通路に介装されたスロット
   ル弁をバイパスする第１バイパス吸気通路の有効開口面
   積を機関冷却水温度に応じて変化させるエアレギュレー
   タと、前記第１バイパス吸気通路に対して並設される第
   ２バイパス吸気通路をオン・オフ的に開閉する開閉弁
   と、機関の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段
   と、機関の始動状態を検出する機関始動状態検出手段
   と、該機関始動状態検出手段によって検出される機関の
   始動状態及び始動直後の所定時間において前記開閉弁を
   開制御する始動時開制御手段と、該始動時開制御手段に
   おける始動直後の開制御時間を機関始動時に検出された
   冷却水温度に基づいて可変設定する始動時開時間設定手
   段と、前記冷却水温度検出手段で検出される冷却水温度
   が暖機終了の直前状態に相当する所定温度範囲内にある
   とき及び前記所定温度範囲を越えてから一定時間におい
   て前記開閉弁を開制御する暖機終了時開制御手段と、を
   備えてなる内燃機関のアイドル回転速度制御装置。