JPH0612092B2 - 内燃機関のアイドルスピード制御装置 - 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スピード制御装置に関す
る。

〈従来の技術〉 従来、機関吸気系のスロットル弁をバイパスする補助空
気通路に介装される弁体と、該弁体の駆動軸側に設けら
れた永久磁石による磁界と開弁用及び閉弁用の２つのコ
イルへの通電によつて発生する磁界との間に発生するト
ルクにより前記弁体を回動させる２層式ロータリーソレ
ノイドと、を含んで構成され、前記２つのコイルへのデ
ューティ比を変化させることにより前記トルクをデュー
ティ比に応じて変化させるようにしたアイドルスピード
制御弁を備えたものがある（特開昭６１−２３４２３４
号公報等参照）。

そして、近年、機関吸気系における補助空気流量制御を
単一の大容量のアイドルスピード制御弁で賄うものがあ
る。

このアイドルスピード制御弁の一例を第５図に示す。

図において、補助空気通路１の一部を構成する空気通路
２が設けられる一方、電磁コイル８，９で発生するトル
クに応じて空気通路２を開閉するロータリーソレノイド
バルブ４が設けられている。

ロータリーソレノイドバルブ４は、シャフト５と、この
シャフト５の一端に固定され該シャフト５の軸心回りに
一体に回転する弁体６と、前記シャフト５の他端側の外
周に固定された永久磁石７及び該永久磁石７を囲むよう
にして固定された開弁用コイル８と閉弁用コイル９とが
夫々巻回された２つのヨーク10，11とからなる２層式の
ロータリーソレノイド12と、により構成される。

尚、13はコイル８，９に駆動電流を供給するための電気
端子であり、14はシャフト５を軸受するベアリングであ
る。

前記弁体６は、前記空気通路２の中央部の円筒状空間２
ａの内周に摺接する円筒側面の一部をなしており、シャ
フト５回りに回転することにより円筒状空間２ａの下流
側の開口を開閉する。

前記開弁用コイル８は、通電されることにより弁体６の
開弁方向にシャフト５を回転駆動するトルクを発生する
もので、閉弁用コイル９は、通電されることにより弁体
６の閉弁方向にシャフト５を回転駆動するトルクを発生
するものである。そして、これらコイル８，９には、図
示しない制御ユニットから相補なパルス状の駆動電流信
号が供給されるようになつており、かかる駆動電流信号
のデューティ比に応じて弁体６の回動位置が制御される
ようになつている。前記制御ユニットは、減速運転時に
スロットル弁が全閉した時に、該全閉時の回転数に対応
するデューティ信号に基づいてアイドルスピード制御弁
の制御を開始し吸気負圧の過度の上昇を抑制するように
している。

又、クランク角センサ等によつて検出される実際の機関
回転速度と、冷却水温度等から決定される目標アイドル
スピードとを比較して、実際の回転速度を目標アイドル
スピードに近づけるように前記駆動電流信号のデューテ
ィ比をフィードバック制御して弁体６の回動位置を制御
するようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、このような大容量のアイドルスピード制御弁
は、制御弁の機能を複数の専用機能部品、例えば、エア
コン用のフアーストアイドル制御弁、パワステ、電気負
荷用アイドルアップソレノイドバルブ、アイドル回転補
正用のリニアソレノイドバルブ、冷間時の空気量補正用
のエアレギユレータ等に分割して奏させるものに比べ
て、システムの簡略化、コスト低減化等多大なメリット
を有する反面、次のような問題点もある。

即ち、大容量のアイドルスピード制御弁においては、低
温時に必要とする大容量の補助空気流量に合わせて空気
通路の通路面積を大きく設定してあるため、暖機後低温
時に比べて必要とする補助空気流量が少ないにも係わら
ず、ロータリーソレノイド12が異物の混入等物理的なス
テイツクを生じたり、コントロールユニットの暴走等を
生じると、弁体６が開き放しになつて、補助空気通路が
全開されてしまうと、暖機後において過大な補助空気が
機関に供給されてしまい、突然暴走が発生する虞があつ
た。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、ソレ
ノイドのデューティ制御で動作されるアイドルスピード
制御弁を備えたものにおいて、暖機後にデューティ比に
対する空気流量の上限を低く抑えるようにすることで、
暖機後において過大な補助空気が機関に供給されてしま
い、突然暴走が発生するのを防止することを目的とし、
しかも、上記構成とすることで、目標回転数の変化に対
する追従性の悪化が生じないように対策した内燃機関の
アイドルスピード制御装置を提供することを目的とす
る。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、機関吸気系
のスロットル弁をバイパスする補助空気通路に介装さ
れ、電磁コイルに供給される駆動パルス信号のデューテ
ィ比に応じて発生するトルクにより駆動制御されて前記
補助空気通路の空気流通量を制御するアイドルスピード
制御弁を備えてなる内燃機関のアイドルスピード制御装
置において、機関の運転状態に基づいてパルス信号のデ
ューティ比の基本制御値を設定する基本制御値設定手段
と、機関運転状態に基づいて設定される目標回転数と実
際の機関回転数を比較して積分制御によりフィードバッ
ク補正量を増減して設定するフィードバック補正量設定
手段と、基本制御値にフィードバック補正量を加算して
パルス信号のデューティ比の制御値を演算する制御値演
算手段と、この演算された制御値に基づくデューティ比
のパルス信号を補助空気流量制御弁に出力するパルス信
号出力手段と、を備える一方、機関の水温を検出する水
温検出手段を設け、該水温検出手段が所定値以上の水温
を検出した時に切り換えられて開弁用の電磁コイルへの
励磁電流を抵抗器を介して供給する回路部を設ける一
方、前記水温検出手段が所定値以上の水温を検出した時
に、前記フィードバック補正量の積分制御における積分
分の値を、補助空気量の増減速度を前記切り換え前と略
同等とするように増加させる積分分増加手段を設けた構
成とする。

〈作用〉 そして、かかる構成では、機関の暖機に従つて、水温が
上昇して所定値以上になると、開弁用の電磁コイルへの
励磁電流が抵抗器を介して供給され、弁体を駆動するト
ルクのバランス位置が変化して、デューティ比に対する
制御弁の最大開度が水温が所定値未満である冷機時と比
べて小さくなり、暖機後の空気流量の上限が低く抑えら
れる。従つて、暖機後において過大な補助空気が機関に
供給されることがなくなり、突然暴走が発生するのが防
止される。そして、上記のように、水温が上昇して所定
値以上になつた時に、積分分の値が増加されることで、
補助空気量の増減速度が切り換え前と略同等となり、目
標回転数の変化に対する追従性（過渡応答性）の悪化が
防止される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、本発明に係わるアイドルスピード制御弁は、弁体
と、弁体の駆動軸側に設けられた永久磁石による磁界と
開弁用及び閉弁用の２つのコイルへの通電によつて発生
する磁界との間に発生するトルクにより前記弁体を回動
させる２層式ロータリーソレノイドと、を含んで構成さ
れ、前記２つのコイルへのデューティ比を変化させるこ
とにより前記トルクをデューティ比に応じて変化させる
ようにした構成である。

ここで、第２図は本実施例のアイドルスピード制御弁に
おける２層式ロータリーソレノイドの回路図であり、ト
ランジスタ15，16を備えたコントロールユニット17に所
定デューティ比のパルス信号が供給されることで、開弁
用コイル18と閉弁用コイル19に交互にパルス電流が供給
されるように構成されている。

本発明においては、機関の冷却水温を検出する水温検出
手段を設け、該水温検出手段が所定値以上の水温を検出
した時に切り換えられて開弁用の電磁コイルへの電流を
抵抗器を介して供給する回路部が設けられる。

そして、本実施例においては、開弁用コイル18の通電回
路に抵抗器20を直列に接続し、該抵抗器20と並列に水温
検出手段として機関冷却水温が所定値以上で開（ＯＦ
Ｆ）となる常閉（ＯＮ）の水温スイッチ21を接続してあ
る。

一方、アイドルスピード制御弁の制御のための前記コン
トロールユニットへの入力信号としては、クランク角セ
ンサ22からの例えば１８０゜毎のリフアレンス信号と１
゜毎のポジション信号、車速センサ23からの車速信号、
アイドルスイッチ24、ニュートラルスイッチ25及びエア
コンスイッチ26からのＯＮ・ＯＦＦ信号、水温センサ27
からの水温信号等が入力されるようになつている。

以上の構成によると、機関の暖機に従つて、水温が上昇
して所定値（例えば70℃）以上になると、水温スイッチ
21が開放されて、開弁用コイル18への電流が抵抗器20を
介して供給される。

従つて、弁体を駆動するトルクのバランス位置が変化し
て、デューティ比に対する制御弁の開度が水温が所定値
未満である冷機時と比べて小さくなり、最大開度が大き
くされる結果、暖機後の空気流量の上限が低く抑えられ
る（第３図のグラフ参照）。

従つて、ロータリーソレノイドが異物の混入等物理的な
ステイックを生じたり、コントロールユニットの暴走等
を生じても、補助空気通路が全開状態になることがな
く、暖機後において過大な補助空気が機関に供給される
ことがなくなり、突然暴走が発生するのが防止される。

ここで、上述のようにして、水温スイッチ21がＯＮから
ＯＦＦに切り換えられ、開弁用コイル18へ供給される電
流の回路に抵抗が付加されると、制御弁の流量特性は第
３図のグラフの点線に示すようになる。

この流量特性は、グラフから明らかなように、水温スイ
ッチ21のＯＮ時即ち、冷機時の制御弁の流量特性（第３
図のグラフの実線に示す）とは、その勾配が異なる。

この結果、デューティ比を増減補正するため前回の値に
対して所定値ずつ増減される積分分が、水温スイッチ21
のＯＮ時とＯＦＦ時とで同じであると、水温スイッチ21
のＯＦＦ時には、補助空気量の増減速度が水温スイッチ
21のＯＮ時よりも遅れ、目標回転数の変化に対する追従
性（過渡応答性）の悪化をきたすという問題点がある。

従つて、本発明では、上記の制御スピードの遅延を防止
するため、前記水温スイッチ21が所定値以上の水温を検
出した時即ち、ＯＦＦ時に、フィードバック補正量の積
分制御における積分分の値を、補助空気量の増減速度が
前記切り換え前と略同等となるように増加させる手段を
設ける。

かかる手段は、コントロールユニット17に装備され、第
４図のフローチヤートに従つて作用する。

即ち、フローチヤートにおいて、Ｓ１では、水温センサ
27によつて検出される水温Ｔｗから基本制御値ＩＳＣｔ
ｗを設定する。尚、この設定は、予めコントロールユニ
ット17内のＲＯＭに水温Ｔｗかをパラメータとする基本
制御値ＩＳＣｔｗのマップを記憶させておき、そのマッ
プから検索することで行つても良いし、或いは演算によ
つて行つても良い。

Ｓ２では、ニユートラルスイッチ25及びエアコンスイッ
チ26のＯＮ・ＯＦＦ信号からエアコン、ギア位置補正量
ＩＳＣａｔを設定する。このＩＳＣａｔは、エアコン使
用時やオートマチツクトランスミツシヨンのＤレンジ等
の負荷が大きい程補正量を多くするようにしてある。

Ｓ３では、車速センサ23からの車速信号及びアイドルス
イッチ24のＯＮ・ＯＦＦ信号等から加減速補正量ＩＳＣ
ｔｒを設定する。このＩＳＣｔｒは、減速時はインテー
クマニホールド負圧が高くなるのを防止し、発進時には
クラッチ接続時のエンストを防止するように設定され
る。

Ｓ４では、ＩＳＣ条件（ＩＳＣを行う領域）であるか否
かを判定する。具体的には、スロットル弁の全開状態を
検出するアイドルスイッチ24がＯＮ（スロットル弁が全
閉位置）でかつニユートラルスイッチ25がＯＮの時、又
はアイドルスイッチ24がＯＮでかつ車速センサ23によつ
て検出される車速が所定値以下の時に、ＩＳＣ条件が成
立するものとして、次のＳ５に進む。

Ｓ５では、水温センサ27によつて検出される水温Ｔｗか
ら目標回転数Ｎｓを検索或いは演算によつて設定する。

Ｓ６では、水温スイッチ21がＯＮかＯＦＦかを判定し、
ＯＮであればＳ８に進み、ＯＦＦであればＳ７に進ん
で、フィードバック補正量ＩＳＣｆｄの積分制御におけ
る積分分（以下Ｉ分と略す）を予め設定された値に増加
設定する。

Ｓ８では、目標回転数Ｎｓと実回転数Ｎとを比較して、
積分制御によりＩＳＣｆｄを設定する。

即ち、Ｎｓ＞Ｎの場合は、Ｓ１０で積分制御に基づいて
ＩＳＣｆｄを前回の値に対して所定量増大させ、Ｎｓ＜
Ｎの場合は、Ｓ９で積分制御に基づいてＩＳＣｆｄを前
回の値に対して所定値減少させる。

Ｓ11では、制御値ＩＳＣｆｄを次式によつて計算する。

ＩＳＣｄｙ＝ＩＳＣｔｗ＋ＩＳＣａｔ＋ＩＳＣｔｒ ＋ＩＳＣｆｄ そして、計算された制御値ＩＳＣｄｙをＳ１２で出力し
て、ＩＳＣｄｙに相当するデューティ比のパルス信号
が、アイドルスピード制御弁の開弁用コイル及び閉弁用
コイルに与えられる。

尚、Ｓ４でＩＳＣ条件が成立しない時は、フィードバッ
ク制御を行なうことなくＳ11にジャンプして制御値ＩＳ
Ｃｄｙの計算を行う。

上述のようにして、水温スイッチ21がＯＮからＯＦＦに
切り換えられ、開弁用コイル18へ供給される電流の回路
に抵抗が付加されて、流量特性が水温スイッチ21のＯＮ
時の流量特性と異なる勾配になつても、フィードバック
補正量ＩＳＣｆｄの積分制御におけるＩ分を予め設定さ
れた値に増加設定することで、水温スイッチ21のＯＦＦ
時には、補助空気量の増減速度が水温スイッチ21のＯＮ
時と同等なものとなり、目標回転数の変化に対する追従
性（過渡応答性）の悪化を阻止することができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、ソレノイドのデ
ューティ制御で動作されるアイドルスピード制御弁を備
えたものにおいて、機関の暖機後に開弁用の電磁コイル
への励磁電流を抵抗器を介して供給して、弁体を駆動す
るトルクのバランス位置が変化させ、デューティ比に対
する制御弁の最大開度を冷機時より比べて小さくするこ
とで、暖機後の空気流量の上限を低く抑えるようにした
から、ロータリーソレノイドが異物の混入等物理的なス
テイックを生じたり、コントロールユニットの暴走等を
生じも、暖機後において過大な補助空気が機関に供給さ
れることがなくなり、機関の突然暴走に対処でき、安全
性を向上できる。

しかも、水温が上昇して所定値以上になつた時に、フィ
ードバック補正量の積分制御における積分分の値が増加
されることで、補助空気量の増減速度が切り換え前と略
同等となり、目標回転数の変化に対する追従性（過渡応
答性）の悪化を阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる内燃機関のアイドルスピード制
御装置弁の構成を示すブロック図、第２図は同上装置の
一実施例を示すハードウエア概略構成図、第３図は同上
実施例装置の流量特性図、第４図は同上実施例における
制御を示すフローチヤート、第５図は従来のアイドルス
ピード制御弁の一例を示す断面図である。 17……コントロールユニット、18……開弁用コイル、19
……閉弁用コイル、20……抵抗器、21……水温スイッ
チ、22……クランク角センサ、23……車速センサ、24…
…アイドルスイッチ、25……ニュートラルスイッチ、26
……エアコンスイッチ、27……水温センサ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−107033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−37244（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−211740（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−134339（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−27942（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関吸気系のスロットル弁をバイパスする
   補助空気通路に介装され、電磁コイルに供給される駆動
   パルス信号のデューティ比に応じて発生するトルクによ
   り駆動制御されて前記補助空気通路の空気流通量を制御
   するアイドルスピード制御弁を備えてなる内燃機関のア
   イドルスピード制御装置において、機関の運転状態に基
   づいてパルス信号のデューティ比の基本制御値を設定す
   る基本制御値設定手段と、機関運転状態に基づいて設定
   される目標回転数と実際の機関回転数を比較して積分制
   御によりフィードバック補正量を増減して設定するフィ
   ードバック補正量設定手段と、基本制御値にフィードバ
   ック補正量を加算してパルス信号のデューティ比の制御
   値を演算する制御値演算手段と、この演算された制御値
   に基づくデューティ比のパルス信号を補助空気流量制御
   弁に出力するパルス信号出力手段と、を備える一方、機
   関の水温を検出する水温検出手段を設け、該水温検出手
   段が所定値以上の水温を検出した時に切り換えられて開
   弁用の電磁コイルへの励磁電流を抵抗器を介して供給す
   る回路部を設ける一方、前記水温検出手段が所定値以上
   の水温を検出した時に、前記フィードバック補正量の積
   分制御における積分分の値を、補助空気量の増減速度を
   前記切り換え前と略同等とするように増加させる積分分
   増加手段を設けたことを特徴とする内燃機関のアイドル
   スピード制御装置。
2. 【請求項２】アイドルスピード制御弁は、交互にパルス
   電流が供給される開弁用コイルと閉弁用コイルとを備え
   たものであって、該開弁用コイルの通電回路に抵抗器を
   直列に接続し、該抵抗器と並列に水温検出手段として水
   温が所定値以上で開となる常閉の水温スイッチを介装し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機
   関のアイドルスピード制御装置。