JPH073207B2 - 内燃機関の回転数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関の無負荷回転数を所定の回転数にフ
イードバツク制御する内燃機関の回転数制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来より、内燃機関の無負荷回転数を所定の回転数に定
値制御することが行われている。かかる回転数制御の目
的とするところは、無負荷時の燃料消費を極力抑制する
よう無負荷回転数を低く設定することおよび外乱による
回転数変動を抑制することであつて、このため迅速かつ
高精度の制御性が要求される。

回転数を変動させる要因としては、大別して機関そのも
のの無負荷損失の変動や機関の熱効率の変動による一次
要因と、この一次要因による回転数変動を調整するため
に用いられる吸気調整手段に内在する調整ゲインの変動
や吸気源である大気の密度の変動による二次要因とに分
類される。このため、例えば特開昭59−162340号公報に
示されるように、回転数の目標値と実際の値との偏差に
基づいた調整信号に応じて目標の吸気量または吸気管圧
力を発生し、これと実際の吸気量または吸気管圧力との
偏差に基づいた調整信号に応じて吸気調整手段を制御す
ることによつて回転数を目標値に制御する方法がある。
この方法によれば前記回転変動の一次要因に対しては回
転数の目標値と実際値との偏差に基づく調整信号（回転
数調整信号）が応動し、二次要因に対しては吸気量また
は吸気管圧力の目標値と実際値に基づく調整信号（吸気
調整信号）が応動するため、回転数のみによつてフイー
ドバツク制御するよりは回転変動を高精度にかつ迅速に
調整が可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記の回転数制御は主として次のような問題があ
る。すなわち、前記の二次要因に対しては吸気量または
吸気管圧力の目標値と実際値に基づいて調整信号（吸気
調整信号）を得るが、吸気調整手段に内在する調整ゲイ
ンの変動や長期使用による変動（経年変化）または吸気
源たる大気密度の変動は機関停止時から再始動する間に
変化することは一般的に少ない。従つて機関を再始動し
回転数制御を行う吸気調整信号は機関停止前と略同じ値
を示すことになるが、該調整信号が再始動後に回転数制
御を行い所定の値に達するまでの間、機関は異常な回転
数上昇や回転数低下を起こしてしまうおそれがあつた。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、機関始動後の回転数制御開始時に異常な回転数上昇
や回転数低下を起こすことのない内燃機関の回転数制御
装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関の回転数制御装置は、回転変動
の要因を機関の損失に基づくものと吸気量調整手段に基
づくものとに分離して、機関の目標吸気量または目標吸
気管圧力の信号を出力する回転数調整器と、この回転数
調整器の出力と機関の吸気量または吸気管圧力の検出信
号とに基づき吸気調整信号を発生する吸気調整器とを設
け、更に吸気調整器のの出力を記憶する吸気調整量記憶
回路を備え、その記憶値を機関の次回の運転時に初期値
として使用するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、機械停止時も吸気調整信号が吸気
調整量記憶回路で記憶されているため、次回の機関始動
後の回転数制御開始時に記憶された値により制御を開始
することによつて、異常な回転数上昇や回転数低下を生
じることなく、速やかに目標回転数への制御が行える。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図について説明する。
図において、１は内燃機関、２は吸気管、３は吸気管２
内に設けられ、回転数を負荷に対応して制御するための
スロツトル弁、4aは機関の回転に連動して回転する歯
車、4bは歯車4aの回転を検出して機関回転数を検出する
回転数センサ、５は機関温度などの諸条件に対応して無
負荷回転数の目標値を発生する目標回転数発生器、6aは
この目標回転数発生器５の出力（Nt）と回転数センサ4b
の出力（Ne）との誤差（△Ｎ）を演算する誤差増巾器、
6bは誤差増巾器6aの出力を受けて比例，積分もしくは微
分動作によつて誤差（△Ｎ）をなくすよう回転数調整信
号を発生する回転数調整器、７は回転数調整器6bの作用
を停止する回転数調整停止器で、7aはその切換器、7bは
変換器であり、この回転数調整停止器７の出力は機関の
目標吸気量（Qt）となる。また、８は機関の吸気量（Q
e）を検出する吸気量センサ、9aは目標吸気量（Qt）と
吸気量センサ８の出力（Qe）との誤差（△Ｑ）を演算す
る誤差増巾器、9bは誤差（△Ｑ）を受けて比例，積分ま
たは微分動作によつて誤差（△Ｑ）をなくすよう吸気調
整信号を発生する吸気調整器、9cはこの吸気調整器9bよ
り出力される吸気調整信号を機関作動時に記憶し、機関
停止時にも記憶保存する吸気調整量記憶回路、10は吸気
調整器9bの作用を停止する吸気調整停止器で、10aはそ
の切換器、10bは変換器である。更に、11は吸気調整停
止器10の出力を受けて駆動信号を発生する駆動装置、12
はこの駆動信号に応じて開口面積が増減制御される吸気
制御弁であつて、入力電圧に比例して位置が変化するリ
ニアソレノイド弁あるいは通電時間に比例して位置が変
化するDCモータ制御弁などが使用される。13a,13bはバ
イパス通路で、スロツトル弁３の前後で吸気管２をバイ
パスする。なお、変換器7bは目標回転数発生器５からの
目標回転数信号（Nt）に応じた大きさの標準吸気量値を
出力するようになっている。切換器7aは、後述の制限値
を予め記憶している記憶回路と、この制限値と回転数調
整器6bの出力との大小を比較する比較器と、この比較結
果に応じて切換えられ、回転数調整器6bの出力と変換器
7bからの標準吸気量値のいずれかを選択して出力するス
イッチとから構成されている。また、吸気調整停止器10
も回転数調整停止器７と同様な構成である。変換器10b
は切換器7aからの機関吸気量の目標値（Qt）に応じた大
きさの標準調整値を出力するようになっている。また、
切換器10aは、後述の制限値を記憶している記憶回路
と、この制限値と吸気調整器9bの出力との大小を比較す
る比較器と、この比較結果に応じて切換えられ、吸気調
整器9bの出力と変換器10bからの標準調整値のいずれか
を選択して出力するスイッチとから構成されている。

次に上記構成の回転数制御装置の動作について説明す
る。先ず、目標回転数発生器５の出力（Nt）と回転数セ
ンサ4bの出力（Ne）との誤差（ΔＮ）が誤差増巾器6aで
演算され、この回転数の誤差（△Ｎ）によつて回転数調
整器6bが作動し出力を発生する。この出力は誤差（△
Ｎ）が減少する方向へ発生するので誤差（△Ｎ）が極小
になると整定する。そしてこの出力は回転数調整停止器
７を構成する切換器7aに与えられ、切換器7aは回転数調
整器6bの出力を制限値と比較して制限値より小さい時に
通過させ出力とする。制限値より大きい場合は回転数調
整器6bの出力を阻止し、目標回点数（N_T）に応じて変換
器7bが発生する値すなわち標準的機関が目標回転数を保
つのに必要な標準吸気量を切換器7aが出力する。切換器
7aの出力は機関吸気量の目標値（Qt）として用いられ、
吸気量センサ８の出力（Qe）との誤差（△Ｑ）が誤差増
巾器9aによつて求められる。この吸気量誤差（△Ｑ）に
よつて吸気調整器9bが作動して出力を発生し、この出力
は誤差（△Ｑ）が減少する方向に発生するので誤差（△
Ｑ）が極小になると整定する。吸気調整器9bの出力は吸
気調整停止器10を構成する切換器10aに与えられ、切換
器10aは吸気調整器9bの出力を制限値と比較してこの制
限値より小さい時通過させ出力とする。制限値より大き
い時は吸気調整器9bの出力を阻止し、目標吸気量（Qt）
に応じて変換器10bが発生する値すなわち標準的吸気制
御系統が目標の吸気量を保つのに必要な標準調整値を切
換器10aが出力し、切換器10aの出力は駆動装置11によつ
て電気信号に変換される。吸気制御弁12はこの電気信号
に応じて開口面積が変化し、開口面積に応じた空気流量
がバイパス13a,13bを介して流れ、内燃機関１の吸入す
る空気流量が増減する。かくして内燃機関１の回転数は
目標値に整定し、この時吸気量も目標値に整定してい
る。この整定状態における吸気調整信号は誤差（△Ｑ）
を極小に調整している。これはスロツトル弁３の無負荷
位置における漏れ空気量のばらつき、吸気制御弁12の初
期特性誤差や温度などによる特性変動、駆動装置11の電
源電圧依存性あるいは大気密度によるゲイン依存性など
の吸気量を調整するための各構成要素に内在する誤差を
吸気調整信号が調整しているためである。また、切換器
10aはこれら吸気量を調整するための各構成要素に内在
する誤差を略累積した値に相当して適度な制限値が定め
られている。従つて吸気量センサ８が故障して吸気量
（Qe）の帰還が行われなくなつた場合に吸気調整信号が
発散しても、切換器10aにより調整信号が標準調整値に
切換られて吸気量の発散が防止されるので帰還回転数の
発散（暴走または停止）が防止される。

また、回転数調整信号は誤差（△Ｎ）を極小に調整し
て、機関回転数（Ne）を目標の回転数（Nt）に略一致さ
せるよう目標の吸気量（Qt）を調整している。これは機
関各部における損失のばらつきや温度による熱効率の変
動あるいは自動車用内燃機関などに見られるようにラン
プ類やモータ類などの各種装備品による負荷変動を回転
数調整信号が調整しているためである。切換器7aはこれ
ら機関各部の損失や負荷変動による誤差を略累積した値
に相当して適度な制限値が定められている。従つて回転
数センサ4bなどが故障して回転数の帰還が行われなくな
つた場合に回転数調整信号が発散しても切換器7aにより
調整信号が標準吸気量に切換られ、吸気量の目標値が発
散しないため機関回転数の発散が防止される。

更に、吸気調整信号は吸気調整量記憶回路9cで記憶さ
れ、機関が停止しいわゆるエンジンを切つた状態におい
てもその値が保存され、運転を再開して必要な時に前回
運転時の値を利用することができる。すなわち、前述し
たようにスロツトル弁３の無負荷位置における漏れ空気
量のばらつき、吸気制御弁12の初期特性誤差や温度など
による特性変動、駆動装置11の電源電圧の依存性あるい
は大気密度によるゲインの依存性等の変動がもたらす初
期設定のずれを運転毎に吸収することなく、前回得られ
た値を基準に動作することにより、前記ずれの吸収中に
発生する異常な回転数上昇や回転数低下を防止すること
ができる。また、前述した吸気調整信号を記憶するに
は、機関の冷却水温が所定範囲外または機関の回転数が
過渡状態にある期間以外、すなわち暖機運転完了後でか
つ該吸気調整信号の基準状態である無負荷運転時および
負荷変化等から十分な期間をおいて回転数が安定した状
態に演算しかつ最新の状態の調整信号量を記憶し、使用
するのがより望ましい。

なお、上記実施例においては吸気量センサ８を用いて吸
気量を検出したが、スロツトル弁３の下流側に吸気管圧
力センサを設け、これによつて吸気管圧力を検出するよ
うにしても、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、回転数調整器の出力と
機関の吸気量または吸気管圧力の検出信号とに基づき吸
気調整信号も発生する吸気調整器の出力を、機関停止時
にも吸気調整量記憶回路で記憶保存するようにしたの
で、次回始動後の回転数制御開始時にその値を使用する
ことができ、従って所定空気量を得るのに初期からの経
時変化（吸気管の目詰り等に帰因する）による吸気調整
誤差をなくすことができ、次回始動時の異常な回転数上
昇や回転数低下が防止され、速やかに目標回転数に整定
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による内燃機関の回転数制
御装置の構成図である。 １……機関、２……吸気管、4b……回転数センサ、５…
…目標回転数発生器、6b……回転数調整器、８……吸気
量センサ、9b……吸気調整器、9c……吸気調整量記憶回
路、12……吸気制御弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の回転数と目標の回転数とに基づき機
   関の目標吸気量または目標吸気管圧力の信号を出力する
   回転数調整器、この回転数調整器の出力と機関の吸気量
   または吸気管圧力の検出信号との偏差に基づき吸気調整
   信号を発生する吸気調整器、スロットル弁の前後で吸気
   管をバイパスするバイパス通路に設けられ、前記回転数
   調整器の出力と前記吸気調整器の出力とによって機関の
   吸気量または吸気管圧力を制御する吸気制御弁、機関動
   作時において前記吸気調整器の出力を記憶する吸気調整
   量記憶回路を備え、前記吸気調整器は、機関停止後の次
   回の運転時に前記吸気調整量記憶回路で前回記憶された
   調整信号量を初期値として動作するようにした内燃機関
   の回転数制御装置。
2. 【請求項２】吸気調整量記憶回路は、機関の冷却水温が
   所定範囲外の状態または機関の回転数が過渡状態の場合
   のうち少なくとも一つの状態にある期間を除いて吸気調
   整器により演算された吸気調整信号を常に最新の値に更
   新して記憶する特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の
   回転数制御装置。