JPH063156B2 - 内燃機関のバイパス空気量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スロットル弁を介することなく内燃機関に吸
入される空気量、いわゆるバイパス空気量を制御する内
燃機関のバイパス空気量制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、内燃機関の燃費向上を目的としてアイドル時回転
数を極力低回転としたり、あるいは機関減速時であって
機関回転数が所定値以上にて燃料供給を停止し機関回転
数がある程度まで低下した際に、燃料供給を再開する、
いわゆるフェーエルカットからの復帰回転数を低回転
し、また内燃機関自体の重量を軽量化している。このよ
うな内燃機関にあっては、内燃機関の慣性力が小さいた
めレーシングからアイドリング状態に移行するときや減
速してアイドリング状態に移行するとき等において内燃
機関回転数がアンダーシュートを生じる。しかも、アイ
ドル回転数が低いために該アンダーシュートによってエ
ンジンストールに至る可能性もあった。

そこで、従来は内燃機関回転数がある低回転数まで急減
したときバイパス空気量を増加させて内燃機関発生トル
クを大きくする装置が提案されていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記従来の装置も以下のごとき問題点を有
しており未だ充分なものではなかった。

即ち、内燃機関回転数の減少は各種の態様で発生し、例
えば無負荷状態でスロットル弁が開閉されたとき、シフ
トダウンによるエンジンブレーキ作動のとき等でその減
少の程度が相違するのである。

従って、一律に所定回転数以下となったときにバイパス
空気量を増加する従来装置では、未だに内燃機関に充分
なトルクを発生させることができずストールに至る可能
性があり、また該ストールを防止するために前記所定回
転数を高く設定すると必要以上にバイパス空気量を増加
するために却って燃費が低下して所期目的と反すること
に帰着するのである。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、内燃機関の
回転数減少の程度に応じて最適なバイパス空気量の制御
を実行することのできる内燃機関のバイパス空気量制御
装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は、
第１図の基本的構成図に示すごとく、 スロットル弁Ｔを迂回する内燃機関Ｍ１の吸入空気量を
制御する内燃機関のバイパス空気量制御装置において、 スロットル弁開度がアイドル位置にあることを検出する
アイドルスイッチＭ２と、 前記内燃機関Ｍ１の回転数の減少度を検出する回転数減
少度検出手段ＭＡと、 前記アイドルスイッチＭ２がアイドル位置にあることを
検出しているときに、かつ前記回転数減少度検出手段Ｍ
Ａが所定値以上の回転数減少を検出する期間前記スロッ
トル弁Ｔを迂回する内燃機関Ｍ１の吸入空気量を増量す
るバイパス吸気量増量手段ＭＢと、 前記期間の終了後、前記アイドルスイッチＭ２がアイド
ル位置にあることを検出しているときに、前記期間の長
さに応じた時間前記バイパス吸気量増量手段ＭＢの作動
を継続させる継続手段ＭＣと、 を備えることを特徴とする内燃機関のバイパス空気量制
御装置をその要旨としている。

［作用］ 本発明におけるアイドルスイッチは、スロットル弁開度
がアイドル位置にあることを検出する。そして、回転数
減少度検出手段ＭＡとは、内燃機関Ｍ１の回転数がどれ
ほどの速度で減少しているかを検出する。例えば、所定
周期で内燃機関Ｍ１の回転数を検出して該検出値と前回
の検出値とを比較したり、あるいは回転数信号を微分す
る等の通常の方法で構成することができる。

バイパス吸気量増量手段ＭＢは、アイドルスイッチＭ２
がアイドル位置にあることを検出しているときに、かつ
上記回転数減少度検出手段ＭＡが所定値以上の回転数減
少を検出する期間バイパス吸気量を増量させる。即ち、
回転数が急減していることを前記回転数減少度検出手段
ＭＡが検出すると、その検出されている期間、内燃機関
のバイパス吸気量を増量するのである。このとき、制御
の安定性のために前記回転数減少度検出手段ＭＡが所定
値以上の回転数減少を検出してからバイパス吸気量を増
量するまでにある程度の遅れ時間を設定するのが好まし
い。また、バイパス吸気量の増量は、バイパス通路のバ
ルブをＯＮ／ＯＦＦ制御して２値的に実行するもので
も、あるいはリニアソレノイド等のアクチュエータを利
用して回転数減少度検出手段ＭＡからの検出出力に応じ
て回転数減少度に比例して、又は検出出力の積分値に比
例してアナログ的に実行するもの等のいずれでもよい。

また、継続手段ＭＣは、上記バイパス吸気量増量手段Ｍ
Ｂに作動した期間を計時し、アイドルスイッチＭ２がア
イドル位置にあることを検出しているときに、その計時
時間に応じた時間だけ該バイパス吸気量増量手段ＭＢの
作動を継続させるものである。計時は、例えばマイクロ
コンピュータのクロックやカウンタを用いて実行するも
の、又はディスクリートな回路によりバイパス吸気量増
量手段ＭＢの作動時間を積分したりする等のいずれのも
のであってもよい。

以下本発明をより具体的に説明するために実施例を挙げ
て詳述する。

［実施例］ 第２図は本発明の実施例である内燃機関のバイパス空気
量制御装置を備えたエンジンシステムの構成概略図であ
る。このエンジンはマイクロコンピュータ等の電子制御
回路によって制御されるもので、エアクリーナ（図示せ
ず）の下流側に吸入空気量を検出するエアフロメータ２
を備えている。エアフロメータ２は、ダンピングチャン
バ内に回動可能に設けられたコンペンセーションプレー
ト、コンペンセーションプレートに連結されたメジャリ
ングプレートおよびコンペンセーションプレートの開度
を検出するポテンショメータ４を備えている。従って、
吸入空気量は、電圧値としてポテンショメータから出力
される吸入空気量信号から求められる。また、エアフロ
メータ２の近傍には、吸入空気温を検出して吸気温信号
を出力する吸気温センサ６が設けられている。

エアフロメータ２の下流側には、スロットル弁８が配置
され、このスロットル弁８にスロットル弁全閉状態（ア
イドル位置）でオンするアイドルスイッチ１０が取付け
られ、スロットル弁８の下流側にサージタンク１２が設
けられている。また、スロットル弁８を迂回しかつスロ
ットル弁上流側とスロットル弁下流側のサージタンク１
２とを連通するように迂回路１４が設けられている。こ
の迂回路１４には、ソレノイドに通じる励磁電流を断・
続することによって該迂回路１４を連通・閉鎖するスイ
ッチングバルブ（以下、ＳＶバルブと呼ぶ）１６が取付
けられている。サージタンク１２は、インテークマニホ
ールド１８および吸入ポート２２を介してエンジン２０
の燃焼室に連通されている。そして、このインテークマ
ニホールド１８内に突出するよう各気筒毎に燃料噴射弁
２４が取付けられている。

エンジン２０の燃焼室は、排気ポート２６およびエギゾ
ーストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した触
媒コンバータ（図示せず）に接続されている。このエギ
ゾーストマニホールド２８には、排ガス中の残留酸素濃
度を検出して空燃比信号を出力するＯ_２センサ３０が取
付けられている。エンジンブロック３２には、このブロ
ック３２を貫通してウォータジャケット内に突出するよ
うエンジン冷却水温センサ３４が取付けられている。こ
の冷却水温センサ３４は、エンジン冷却水温を検出し
て、水温信号を出力する。

エンジン２０のシリンダヘッド３６を貫通して燃焼室内
に突出するように各気筒毎に点火プラグ３８が取付けら
れている。この点火プラグ３８は、ディストリビュータ
４０およびイグナイタ４２を介して、マイクロコンピュ
ータ等で構成された電子制御回路４４に接続されてい
る。このディストリビュータ４０内には、ディストリビ
ュータシャフトに固定されたシグナルロータとディスト
リビュータハウジングに固定されたピックアップとで各
々構成された気筒判別センサ４６およびクランク角セン
サ４８が取付けられている。６気筒エンジンの場合、気
筒判別センサ４６は例えば７２０°ＣＡ毎に気筒判別信
号を出力し、クランク角センサ４８は例えば３０°ＣＡ
毎にエンジン回転数信号を出力する。

電子制御回路４４は第３図に示すように、中央処理装置
（ＣＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）６
２、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４、バッ
クアップラム（Ｂｕ−ＲＡＭ）６６、入出力ポート６
８、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）７０およびこ
れらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス
を含んで構成されている。入出力ポート６８には、気筒
判別信号、エンジン回転数信号、アイドルスイッチ１０
からのスロットル全閉信号および空燃比信号、が入力さ
れる。また、入出力ポート６８は、ＳＶバルブの開閉を
制御するためのＳＶバルブ制御信号、燃料噴射弁２４を
開閉するための燃料噴射信号、イグナイタ４２をオンオ
フするための点火信号を駆動回路に出力し、駆動回路は
これらの信号に応じてＳＶバルブ、燃料噴射弁２４、イ
グナイタ４２を各々制御する。また、ＡＤＣ７０には、
吸入空気量信号、吸気温信号、および水温信号が入力さ
れ、ＡＤＣ７０にはＣＰＵの指示に応じてこれらの信号
を順次ディジタル信号に変換する。ＲＯＭ６２には、制
御プログラム等が予め記憶されている。

次に上記のようなエンジンシステムで作動する本実施例
の内燃機関のバイパス空気量制御装置を第４図、第５図
のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

第４図は機関回転数ＮＥの変化を監視するルーチンのフ
ローチャートであり、所定時間、例えば２４ms毎の割込
みにより、また簡単には回転数ＮＥの検出を実行してい
る１８０°ＣＡ回転に同期するためクランク角センサ４
８からの信号に基づき、クランク角が１８０°ＣＡ回転
する毎にＣＰＵ６０によって実行される。本実施例では
１８０°ＣＡ割込みルーチンとして説明する。本ルーチ
ンの処理がＣＰＵ６０によって開始されると、まずクラ
ンク角センサ４８の単位時間当たりの検出出力数からエ
ンジン２０の回転数ＮＥが検出され、（ステップ１０
０）、後述するように前回の本ステップ実行時に得られ
た回転数データＮＥＯとの差が２５rpm以上か否かの判
断がなされる（ステップ１１０）。前回の本ステップ実
行時とは、即ち、クランク角が１８０°ＣＡ回転に要し
た時間だけ以前のことであり、その僅かな時間内でエン
ジン２０の回転数が２５rpm以上低下したか否かを判断
するのである。ここで、２５rpmより大きな回転数の減
少が検出されると、カウンタＣの内容がインクリメント
される（ステップ１２０）。カウンタＣとは本システム
が始動した初めにおいて「「ＯＯ^Ｈ」に初期設定される
８bitの情報量を有するものである。従って、そのカウ
ント能力はＯＯ^Ｈ〜ＦＦ^Ｈまでの「２５６」と有限であ
るため、ステップ１３０、ステップ１４０ではインクリ
メントによるオーバーフローが生じないようにガード処
理を実行している。一方、ステップ１１０で回転数が急
減していないと判断されたときにはステップ１５０でカ
ウンタＣはデクリメントされ、続くステップ１６０、ス
テップ１７０で同様にオーバーフローに対するガード処
理がなされる。このようにしてクランク角１８０°ＣＡ
回転毎にエンジン２０の回転数の変化に応じてカウンタ
Ｃの内容がインクリメントあるいはデクリメントされた
後には今回検出した回転数ＮＥの情報を次回の演算に使
用するため変数ＮＥＯにストアされ（ステップ１８
０）、本ルーチンを終了する。

このように、本ルーチンはエンジン２０の回転数の変化
に応じてカウンタＣのカウントを実行し、回転数の急減
時にはカウンタＣを次第にカウントアップし、それ以外
ではカウントダウンするのである。

上記のようにカウント操作されるカウンタＣは第５図の
２４ms割込みルーチンによって使用される。これはＣＰ
Ｕ６０によって２４ms毎に処理されるもので、本ルーチ
ンの処理にＣＰＵ６０が入るとまずアイドルスイッチ１
０がＯＮしているか否か、即ち、スロットル弁８が全閉
か否かを判断し（ステップ２００）、ＯＮ状態のときの
みステップ２１０以後を実行してそれ以外であれば本ル
ーチンを終了する。ステップ２１０では前述のカウンタ
Ｃの内容が「０９^Ｈ」以上であるか否かを判断する。こ
れは後述するＳＶバルブの開制御に遅れ時間を設定する
ためのもので、エンジンの回転数が短時間だけ上下変動
する、いわゆるしゃくり走行時にＳＶバルブの開制御が
断続的に実行されないようにするためである。本ステッ
プでＣ≧０９^Ｈと判断すれば次のステップ２２０でＳＶ
バルブを開制御してエンジンの吸入空気をバイパス通路
１４を連通することによって増やし、Ｃ＜０９^Ｈと判断
されるステップ２３０の処理によりＳＶバルブの閉制御
が実行されてバイパス空気を無くすのである。

以上のごとき制御を実行する本実施例の内燃機関のバイ
パス空気量制御装置により、エンジンの回転数ＮＥ、カ
ウンタＣ及びＳＶバルブ１６がどのような作動を行うか
を第６図の説明図を用いて詳述する。

第６図（Ａ）は緩かなスロットル弁８の開操作により回
転数ＮＥを上昇させた後でスロットル弁８を閉じたとき
に、（Ｂ）図は急激にスロットル弁８を開閉操作したと
きにスロットル弁８の全閉後に回転数ＮＥがどのような
曲線上を推移するかを表わしものである。

まず（Ａ）図について説明すると、スロットル弁８が時
刻ｔ１で閉操作とされてエンジンの回転数ＮＥは時間ｔ
２まで急減している。このときカウンタＣのカウント値
が０９^ＨとなったときからＳＶバルブがＯＮされ、その
状態は回転数ＮＥの急減状態が終了した後も該カウンタ
Ｃのカウント値が再び０９^Ｈ以下となるまで継続されて
いる。しかし、回転数ＮＥの急減状態は比較的短い時間
のみ検出されていたためそのカウント値はそれほど大き
くならず、ＳＶバルブ１６のＯＮ制御継続時間も短時間
で終了する。回転数ＮＥの実線は本実施例の制御による
変化を、点線はその制御を実行しないときの変化を表示
しているが、図より明らかなように、本制御を実行しな
いときには回転数のアンダーシュートが短時間観測され
ることとなる。しかしながら、本制御によればＳＶバル
ブ１６のＯＮ制御により、従来アンダーシュートを生じ
ていた短時間のみバイパス空気量がエンジンに吸入され
てその発生トルクが大となり、アンダーシュートを生じ
ることなくすぐさまアイドル回転数に落ち着くことがで
きるのである。

また、（Ｂ）図のスロットル弁８の急激な開閉操作に対
しては本制御は以下のように作動する。回転数ＮＥの高
回転時にスロットル弁８が全閉とされると（時刻ｔ３
）、カウンタＣがカウントアップされ、その値が０９
^ＨとなったときからＳＶバルブ１６がＯＮされる。この
とき、ＮＥの下降時間が長い（時間ｔ３〜ｔ４）ためカ
ウント値は相当に大きな値となり、従ってＮＥの急減が
終了した時刻ｔ４から該カウント値が再び０９^Ｈとなる
までの長時間に渡ってＳＶバルブ１６はＯＮ状態を継続
する。即ち、高回転状態からの回転数急減にあってはそ
の後にアイドル回転数に落ち着くまでに相当の長時間を
要することが予想されるが、この様な場合には本制御に
よるＳＶバルブ１６のＯＮ時間も長時間保持されるので
ある。従って、従来は高回転時からの回転数急減時にあ
っては図中の点線のごとくエンジンストールに至る可能
性があったものが、本制御によればアイドル回転数に落
ち着くまでの長時間に渡るＳＶバルブＯＮ制御により回
転数ＮＥは安定し、ストールの防止が達成できるのであ
る。なお、図中の点ａ，ｂはエンジンの回転数急減状態
で通常作動するフェーエルカットの動作開始点（ａ
点）、動作終了点（ｂ点）を表示するものである。

以下詳述のごとく、本実施例の内燃機関のバイパス空気
量制御装置によればエンジンの回転数の急減がどのよう
な状態で生じても、該状態に適合したバイパス空気量の
増量を実行することができ、回転数ＮＥのアンダーシュ
ート及びエンジンストールの防止が達成でき、エンジン
の運転性、応答性を向上させることができるのである。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて詳述したごとく、本発明の内燃機関
のバイパス空気量制御装置は、 スロットル弁を迂回する内燃機関の吸入空気量を制御す
る内燃機関のバイパス空気量制御装置において、 スロットル弁開度がアイドル位置にあることを検出する
アイドルスイッチと、 前記内燃機関の回転数の減少度を検出する回転数減少度
検出手段と、 前記アイドルスイッチがアイドル位置にあることを検出
しているときに、かつ前記回転数減少度検出手段が所定
値以上に回転数減少を検出する期間前記スロットル弁を
迂回する内燃機関の吸入空気量を増量するバイパス吸気
量増量手段と、 前記期間の終了後、前記アイドルスイッチがアイドル位
置にあることを検出しているときに、前記期間の長さに
応じた時間前記バイパス吸気量増量手段の作動を継続さ
せる継続手段と、 を備えることを特徴とするものである。

従って、内燃機関の回転数の急減がどの様な状況下で発
生しようとも、該状況に適合した最適のバイパス空気量
を増量することができるのである。これにより内燃機関
は回転数のアンダーシュートやストールを生じることな
く、運転性能やレスポンス等の向上が達成できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の構成
概略図、第３図はその制御系ブロック図、第４図及び第
５図はその制御のフローチャート、第６図（Ａ）及び
（Ｂ）はその制御の説明図を示す。 Ｍ１…内燃機関 Ｔ…スロットル弁 ＭＡ…回転数減少度検出手段 ＭＢ…バイパス吸気量増量手段 ＭＣ…継続手段 Ｍ２，１０…アイドルスイッチ １６…ＳＶバルブ ２０…エンジン ４４…電子制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁を迂回する内燃機関の吸入空
   気量を制御する内燃機関のバイパス空気量制御装置にお
   いて、 スロットル弁開度がアイドル位置にあることを検出する
   アイドルスイッチと、 前記内燃機関の回転数の減少度を検出する回転数減少度
   検出手段と、 前記アイドルスイッチがアイドル位置にあることを検出
   しているときに、かつ前記回転数減少度検出手段が所定
   値以上に回転数減少を検出する期間前記スロットル弁を
   迂回する内燃機関の吸入空気量を増量するバイパス吸気
   量増量手段と、 前記期間の終了後、前記アイドルスイッチがアイドル位
   置にあることを検出しているときに、前記期間の長さに
   応じた時間前記バイパス吸気量増量手段の作動を継続さ
   せる継続手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関のバイパス空気量制
   御装置。
2. 【請求項２】前記バイパス吸気量増量手段が、前記期間
   の開始時において所定の遅延時間を有し、該遅延時間経
   過後に作動を開始する特許請求の範囲第１項記載の内燃
   機関のバイパス空気量制御装置。