JPH0765532B2 - 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〉 内燃機関のアイドル回転速度制御装置としては、特開昭
62−129544号公報等に開示されるように、機関の吸気系
に介装されたスロットル弁をバイパスする補助空気通路
の途中にアイドル制御弁を設け、このアイドル制御弁に
より補助空気量を調整してアイドル回転速度を制御する
ようにしたものがある。

前記アイドル制御弁は、例えば開弁用コイルと閉弁用コ
イルとを備え、これらのコイルそれぞれに通電パルス信
号（駆動パルス信号）が互いに反転された状態で送られ
るようになっており、前記パルス信号のデューティ比に
応じて開度が調整されるものである。

前記パルス信号のデューティ比は、例えば次式によって
算出される制御値ISCdyによって決定される。尚、この
制御値ISCdyの単位は％によって表され、開弁用コイル
がONとなっている時間割合として出力される。

ISCdy＝ISCtw＋ISCet＋ISCfd ここで、ISCtwは機関冷却水温依存の基本制御値、ISCet
は加減速補正等の各種補正量、ISCfdは後述するアイド
ル回転速度のフィードバック制御のためのフィードバッ
ク補正量である。

アイドル回転速度のフィードバック制御においては、冷
却水温度で代表される機関温度に依存する目標アイドル
回転速度と、クランク角センサからの回転角信号等によ
って検出される実際の回転速度とを比較し、実際の回転
速度が目標に対して上下しているときに、そのときの制
御値に増減補正を加えて目標アイドル回転速度になるよ
うに制御するものであり、このため上記のフィードバッ
ク補正量ISCfdというものを定めている。

そして、フィードバック補正量ISCfdの値は積分制御又
は比例積分制御により変化させ、安定した制御としてい
る。即ち、目標アイドル回転速度と実際の回転速度とを
比較し、実際の回転速度が目標アイドル回転速度よりも
低（高）い場合には、フィードバック補正量ISCfdを微
小量（積分定数）ずつ増加（減少）させていく。

但し、上記フィードバック補正量ISCfdによるアイドル
回転速度のフィードバック制御は所定の条件が揃ったと
き、即ち、所定のアイドル運転状態において行われる。
この所定の条件とは、例えばスロットル弁が全閉位置
（アイドル位置）でかつトランスミッションがニュート
ラル状態、又は、スロットル弁が全閉位置でかつ車速が
所定速度（例えば8km/h）以下のときである。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、例えば車速をフィードバック制御条件とする
場合において、アイドル自走でフィードバック制御条件
が成立し、然も、かかる状態で電気負荷やパワステ用油
圧ポンプ，エアコン用コンプレッサ等の外部負荷が増大
し、かつブレーキをかけて外部負荷が増大すると、一般
的なアイドル回転速度のフィードバック制御時よりもブ
レーキ負荷分だけ外部負荷が大きくなるため、機関回転
速度が目標アイドル回転速度になるようにフィードバッ
ク補正量ISCfdを通常よりも大きく増大させ、このフィ
ードバック補正量ISCfdによって制御値ISCdyを増大補正
する。但し、制御値ISCdyは、アイドル制御弁に駆動パ
ルス信号を送る制御ユニットの制御限界である最大値
（例えば85％）以下に制限される。

このようにフィードバック補正量ISCfdによって制御値I
SCdyが大きく増大補正されている状態から、フィードバ
ック制御条件を脱してフィードバック制御が行われない
状態になると、フィードバック補正量ISCfdがフィード
バック制御の最終値を保持するため、再度フィードバッ
ク制御条件が揃ったときに前記のように大きく設定され
たフィードバック補正量ISCfdが付加されることによ
り、第４図に示すように、過剰の補助空気量供給によっ
て機関回転速度が跳ね上がることがあった。

即ち、外部負荷の増大によるアイドル回転速度の低下を
補うべくアイドル制御弁の開度を増大補正している状態
では、従来からの制御値ISCdyの最大値（開制御側の限
界値）を規制するようになってはいるものの、かかる最
大値は制御ユニットの制御能力に依存し、最大値におけ
るアイドル制御弁の開度で冷機時における外部負荷増大
を見込んだ必要補助空気量が確保されるよう補助空気通
路の有効開口面積等が設定してある。従って、完暖時に
は、前記最大値よりも小さい制御値ISCdyで外部負荷の
増大に対応した補助空気量の供給が行えるはずである
が、前述のようにアイドル自走でブレーキをかけるなど
通常アイドル状態とは異なる外部負荷の増大があると、
かかる外部負荷の増大を補うべく前記最大値まではフィ
ードバック補正量ISCfdによる補正が行われてしまい、
再度フィードバック制御条件が揃ったときに通常の外部
負荷状態であると、余分な補助空気量供給が行われるこ
とになっていたものである。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、フィー
ドバック補正によって開側に過剰なデューティ比が設定
されることを回避し、フィードバック制御再開時におけ
る回転速度の跳ね上がりが発生することを抑止できるア
イドル回転速度制御装置を提供することを目的とする。

〈課題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、機関の吸気
系に介装したスロットル弁をバイパスする補助空気通路
に介装され駆動パルス信号の開弁デューティ比に応じて
開度が調整されるアイドル制御弁と、機関回転速度を検
出する機関回転速度検出手段と、所定のアイドル運転条
件で前記機関回転速度検出手段で検出される機関回転速
度を所定の目標回転速度に近づけるように前記デューテ
ィ比のフィードバック補正分を設定するアイドル回転フ
ィードバック手段と、機関温度を検出する機関温度検出
手段と、少なくとも前記機関温度検出手段で検出される
機関温度を含む機関運転条件に基づいて前記デューティ
比のフィードホワード分を設定するフィードホワード分
設定手段と、前記フィードバック補正分とフィードホワ
ード分とを加算して前記デューティ比を算出するデュー
ティ比算出手段と、前記機関温度検出手段で検出した機
関温度に応じて前記デューティ比の開側制御限界値を可
変設定する限界値設定手段と、前記デューティ比算出手
段で算出された前記デューティ比が、前記限界値設定手
段で設定された開側制御限界値を越えるときに、前記デ
ューティ比を前記開側制御限界値に制限すると共に、前
記開側制御限界値から前記フィードホワード分を減算し
た値を前記フィードバック補正分として更新設定するデ
ューティ比制限手段と、前記アイドル回転フィードバッ
ク手段によるフィードバック制御の停止時における前記
フィードバック補正分を記憶保持し、フィ−ドバック制
御の再開時に前記記憶保持したフィードバック補正分の
初期値として設定するフィードバック補正分初期設定手
段と、前記デューティ比の駆動パルス信号を前記アイド
ル制御弁に出力する駆動パルス信号出力手段と、を含ん
でアイドル回転速度制御装置を構成した。

〈作用〉 かかる構成のアイドル回転速度制御装置によると、アイ
ドル制御弁の開弁制御デューティ比を、機関温度を含む
機関運転条件に基づいて設定されるフィードホワード分
と、目標アイドル回転速度を得るためのフィードバック
補正分との加算値として設定する。ここで、機関温度に
応じて前記デューティ比の開側制御限界値を設定し、前
記デューティ比を前記開側制御限界値内に制限すると共
に、かかる制限を行ったときには、開側制御限界値−フ
ィードホワード分をフィードバック補正分として更新設
定する。一方、前記アイドル回転速度のフィードバック
制御を停止したときの前記フィードバック補正分を記憶
保持し、制御再開時には前記記憶保持しておいた値をフ
ィードバック補正分の初期値としてフィードバック制御
を再開させるようにした。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、エアクリーナ１からの空気は、吸気ダ
クト２を通り、図示しないアクセルペダルに連動するス
ロットル弁３と、このスロットル弁３をバイパスする補
助空気通路４に介装した電磁式のアイドル制御弁（補助
空気量制御弁）５との制御を受けて機関８に吸入され
る。そして、吸気マニホールド６にて燃料噴射弁７から
噴射された燃料と混合して、機関８に吸入される。

前記アイドル制御弁５は、開弁用コイルと閉弁用コイル
とを備え、マイクロコンピュータを内臓したコントロー
ルユニット９からの駆動パルス信号（通電パルス信号）
がこれらのコイルそれぞれに互いに反転された状態で送
られるようになっており、前記駆動パルス信号のデュー
ティ比DUTY（開弁用駆動パルス信号の時間割合％）によ
り開度を制御される。かかる制御のため、コントロール
ユニット９には各種のセンサからの信号が入力される。

前記各種のセンサとしては、クランク角センサ等の機関
回転速度検出手段としての回転速度センサ10が設けら
れ、機関回転速度Ｎを検出する。また、スロットル弁３
にそのアイドル位置でONとなるアイドルスイッチ11が付
設されている。更に、機関温度を代表する冷却水温度Tw
を検出する機関温度検出手段としての水温センサ12がウ
ォータージャケット部に設けられ、冷却水温度Twに応じ
て電圧信号を出力する。また、機関８が搭載された車両
の速度を検出する車速センサ13が設けられている。

ここで、コントロールユニット９は、前記各種のセンサ
からの信号に基づき、第３図のフローチャートに従い機
関運転状態に応じてアイドル制御弁５への駆動パルス信
号のデューティ比DUTYを決定する制御値ISCdyを設定す
る。

尚、本実施例においてコントロールユニット９は、駆動
パルス信号出力手段，デューティ比算出手段，アイドル
回転フィードバック手段，フィードホワード分設定手
段，デューティ比制限手段，限界値設定手段，フィード
バック補正分初期設定手段を兼ねるものである。

まず、ステップ１において、各種のセンサから検出信号
を読込む。

そして、ステップ２では、ステップ１で読込んだ水温セ
ンサ12からの冷却水温度信号Twに基づいて機関冷却水温
度依存の基本制御値ISCtw（フィードホワード分）を設
定する。

次のステップ３では、加減速補正やエアコン，ギヤ位置
等に応じた各種補正量ISCet（フィードホワード分）を
設定する。

ステップ４では、機関回転速度Ｎを目標アイドル回転速
度Ｎにフィードバック制御する条件が成立しているか否
かを判定する。フィードバック制御条件とは、例えばア
イドルスイッチ11がON（スロットル弁３がアイドル位
置）でかつ車速センサ13によって検出される車速が所定
速度（例えば8km/h）以下であり、フィードバック制御
条件が成立していると判定されるステップ５へ進む。

ステップ５では回転速度センサ10によって検出される実
際の機関回転速度Ｎを目標アイドル回転速度Ｎにフィー
ドバック制御するためのフィードバック補正量ISCfb
（フィードバック補正分）を設定する。具体的には、水
温センサ12によって検出される冷却水温度Twに応じて設
定した目標アイドル回転速度と回転速度センサ10によっ
て検出された機関回転速度Ｎとを比較し、実際の回転速
度Ｎが目標を上（下）回っているときには所定の積分分
だけフィードバック補正量ISCfbを減少（増大）させ
る。

そして、次のステップ６では、ステップ2,3及び５にお
ける設定結果を用い次式に従って制御値ISCdyを演算す
る。

ISCdy←ISCtw＋ISCet＋ISCfb ステップ７では、水温センサ12によって検出された冷却
水温度Twに基づいて制御値ISCdyの許容最大値ISCmax
（関側制御限界値）をマップから検索して求める。この
許容最大値ISCmaxbは、電気負荷やエアコン等の外部負
荷が加わっていない状態での要求補助空気量（この要求
補助空気量に相当する制御値ISCdyを第３図のフローチ
ャート中のグラフに点線で示してある。）に対し、エア
コンや電気負荷などの予測される総外部負荷が付加され
た場合の加算要求値を見込んで設定したものであり、機
関温度による要求量の違いを機関温度を代表する冷却水
温度Tw割付けとして対応できるようにしたものである。
尚、極低温側となる許容最大値ISCmaxの最大値は、コン
トロールユニット９の制御限界値（例えば85％）に設定
されており、コントロールユニット９の制御限界値で極
定温時の制御値ISCdyの最大が制限されるようにしてあ
る。

ステップ７で制御値ISCdyの許容最大値ISCmaxを求める
と、次のステップ８ではステップ６で演算した制御値IS
Cdyと前記許容最大値ISCmaxとを比較し、ステップ６で
演算した制御値ISCdyが許容最大値ISCmaxを上回ってい
るか否かを判別する。

ここで、ISCdy＞ISCmaxであると判定された場合には、
許容値よりも大であるから、ステップ９へ進んで今回の
制御値ISCdyを許容最大値ISCmaxに設定すると共に、フ
ィードバック補正量ISCfbを許容最大値ISCmaxで制限さ
れる値、即ち、ISCfb←ISCmax−ISCtw−ISCetとする。

一方、ISCdy≦ISCmaxであると判定された場合には、ス
テップ６での演算結果が許容値よりも小であるから制限
を加える必要がないため、ステップ９をジャンプしてス
テップ13へ進む。

ステップ13では、前記制御値ISCdyに対応するデューテ
ィ比DUTYの駆動パルス信号をアイドル制御弁５に出力す
ることにより、制御値ISCdyに応じた開度にアイドル制
御弁５を調整して、補助空気通路４を介して機関８に供
給される補助空気量を制御する。

このように、冷却水温度Twに対応した許容最大値ISCmax
で制御値ISCdy及びフィードバック補正量ISCfbを制限す
れば、例えばアイドル自走状態でブレーキをかけた場合
のように、エアコンや電気負荷などの通常外部負荷より
も大きな外部負荷が加わったときに、フィ−ドバック補
正量ISCfbがこの通常よりも大きな外部負荷状態におけ
る回転速度Ｎの低下を追いかけて過剰に増大することを
回避することができる。従って、前述のように通常より
も大きな外部負荷状態でフィードバック制御を行ってい
る状態からフィードバック制御を停止してフィードバッ
ク補正量ISCfbを初期値として保持し、フィードバック
制御の再開時に前記保持したフィードバック補正量ISCf
bを制御値ISCdyに加算しても、回転の跳ね上がりを抑止
できる。

尚、前記許容最大値ISCmaxは、電気負荷やエアコン等の
通常外部負荷が加わったときの要求補助空気量が確保で
きるよう設定されているため、通常外部負荷状態では、
許容最大値ISCmaxで制限することで要求補助空気量が確
保できなくなることはない。

一方、ステップ４でアイドル回転速度を目標回転速度に
フィードバック制御する条件が成立していないと判定さ
れた場合にはステップ10へ進む。

ステップ10では、かかるフィードバック制御条件非成立
判定が初回であるか否かを判定し、初回であるときに
は、ステップ11へ進んでフィードバック制御再開時に用
いるために前回ステップ５で設定されたフィードバック
補正量ISCfbを記憶した後、ステップ12へ進む。但し、
フィードバック制御中に制御値ISCdyが許容最大値ISCma
xで制限されていたときには、ステップ９で設定されるI
SCfb←ISCmax−ISCtw−ISCetなるフィードバック補正量
ISCfbが記憶されることになる。

ステップ12では、ステップ2,3における設定結果を用い
次式に従って制御値ISCdyを演算する。

ISCdy←ISCtw＋ISCet そして、次のステップ13では、上記のようにフィードバ
ック補正量ISCfbを含まない制御値ISCdyに相当するデュ
ーティ比DUTYの駆動パルス信号をアイドル制御弁５に出
力する。

尚、前記制御値ISCdyの構成要素として、バッテリ電圧
に依存して設定される補正量を加えるようにても良い。

また、フィードバック制御条件が成立していないときに
も、設定した制御値ISCdyと許容最大値ISCmaxとを比較
するようにしても良いが、フィードバック補正量ISCfb
を含まない状態では制御値ISCdyが許容最大値ISCmaxを
越えることがないので、（換言すれば、フィードバック
補正を可能にすべくISCtw＋ISCetは限界値に対して充分
小さくなるように設定してあるので）、本実施例ではフ
ィードバック制御条件成立時にのみ許容最大値ISCmaxへ
の制限を行うよう構成した。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、駆動パルス信号
の閉弁デューティ比に応じて開度が調整されるアイドル
制御弁を備えたアイドル回転速度制御装置において、機
関温度に応じて前記デューティ比の開側制御限界値を可
変設定し、該限界値に基づいて最終的なデューティ比及
び該デューティ比のフィードバック補正分を制限し、か
つ、前記制限されたフィードバック補正分がフィードバ
ック制御再開時の初期値として与えられるようにしたの
で、フィ−ドバック補正によって開側に過剰なデューテ
ィ比が設定されることを回避でき、フィードバック制御
再開時の回転速度の跳ね上がりを抑止できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、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
例におけるアイドル制御弁への駆動パルス信号のデュー
ティ比を設定する制御を示すフローチャート、第４図は
従来のアイドル回転速度制御装置における問題点を説明
するためのタイムチャートである。 ３……スロットル弁、４……補助空気通路、５……アイ
ドル制御弁、８……機関、９……コントロールユニッ
ト、10……回転速度センサ、12……水温センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸気系に介装したスロットル弁をバ
   イパスする補助空気通路に介装され駆動パルス信号の開
   弁デューティ比に応じて開度が調整されるアイドル制御
   弁と、機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段
   と、所定のアイドル運転条件で検出される機関回転速度
   を所定の目標回転速度に近づけるように前記デューティ
   比のフィードバック補正分を設定するアイドル回転フィ
   ードバック手段と、機関温度を検出する機関温度検出手
   段と、少なくとも前記機関温度検出手段で検出される機
   関温度を含む機関運転条件に基づいて前記デューティ比
   のフィードホワード分を設定するフィードホワード分設
   定手段と、前記フィードバック補正分とフィードホワー
   ド分とを加算して前記デューティ比を算出するデューテ
   ィ比算出手段と、前記機関温度検出手段で検出した機関
   温度に応じて前記デューティ比の開側制御限界値を可変
   設定する限界値設定手段と、前記デューティ比算出手段
   で算出された前記デューティ比が、前記限界値設定手段
   で設定された開側制御限界値を越えるときに、前記デュ
   ーティ比を前記開側制御限界値に制限すると共に、前記
   開側制御限界値から前記フィードホワード分を減算した
   値を前記フィードバック補正分として更新設定するデュ
   ーティ比制限手段と、前記アイドル回転フィードバック
   手段によるフィードバック制御の停止時における前記フ
   ィードバック補正分を記憶保持し、フィ−ドバック制御
   の再開時に前記記憶保持したフィードバック補正分の初
   期値として設定するフィードバック補正分初期設定手段
   と、前記デューティ比の駆動パルス信号を前記アイドル
   制御弁に出力する駆動パルス信号出力手段と、を含んで
   構成されたことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速
   度制御装置。