JPS59188048A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、自動車などに用いる内燃機関のアイドル回転
数制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

自動車においては、アイドル時に機関回転数とアイドル
目標回転数とを比較し、その偏差に応じてスロットル弁
の開度を変えて機関回転数を目標回転数に制御すること
によシ、アイドル時の燃費低減を図るようにしたアイド
ル回転数制御装置を装備したものがある。

ところで、従来のアイドル回転数制御装置においては、
スロットル弁開度を変えるためのアクチュエータとして
安価な直流電動機を使用し、この直流電動機を目標回転
数と実際回転数との回転数偏差極性に対応した回転方向
に制御し、さらに制御精度の向上を図るために一定周期
の間欠フィードバック制御パルス処よって間欠駆動し、
しかもそのパルス幅を回転数偏差の大きさによって制御
するものがあるが、このパルス周期は直流電動機の蛇行
時間やスロットル弁の開度を変えてから機関の回転数の
像化として反映されるまでの遅れ時間を考慮してパルス
の休止時間が比較的長くなるように大きく設定されてい
る。このため、所定の休止時間中に空気調和装置やパワ
ーステアリングなどの機関負荷が作動して機関回転数が
変動または異常低回転になることが予想される場合、そ
の負荷の作動を検出してパルス幅補正による見込み補正
を行う場合にも次のパルスを待たなければならず、機関
負荷変動に対する応答が遅れ、ときによっては機関回転
の停止を招くという欠点があった。

〔発明の概要〕

本発明は、上述のような欠点を解決するためになされた
もので、その目的は機関負荷の変動に対する応答性の良
い内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供するととに
ある。

このために本発明は、アイドル時に作動される機関負荷
の作動状態または機関回転数が異常低回転になったとと
を検出する検出手段を設け、この検出手段の出力に応じ
て通常のフィードバック制御パルスとは独立した時期に
スロットル弁開度を変えるだめの制御パルスを発生させ
るように構成したものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、まず機関側の構成を説明すると、（１）
はピストン、（２）はシリンダ、（３）は吸気弁。

（４）は排気弁、（５）は排気管、（６）は三元触媒コ
ンバータ、　（７）は吸気管、（８）はスロットル弁で
あり、スロットル弁（８）の上流側にはベンチュリ（９
）およびエアクリーナ（１０）が設けられ、フロート室
（１１）内の燃料はエアクリーナ（１０）を経て吸入さ
れた吸入空気がベンチュリ（９）を通過する際にメイン
燃料通路（１２）を経て吸引されて霧化され、吸入空気
との混合気となってスロットル弁（８）および吸気管（
７）を介してシリンダ（２）内に導かれる。

この場合、メイン燃料通路（１２）の途中にはメインエ
アブリード（１３）が設けられ、フロート室〉＜（１１
）内の燃料はベンチュリ（９）の上流側に設けたメイン
エアブリード通路（１４）からの吸入空気によシ予め微
細化された後霧化される。

一方、スロットル弁（１３）の下流側にはアイドルボー
ト（１５）がｉけられ、またベンチーリ（９）の上流側
にはスローエアブリード通路（１６）が設けられ、メイ
ン燃料通路（１２）の燃料はこのスローエアブリード通
路（１６）からの吸入空気によりスローエアブリード（
１７）において微細化されてアイドルポート（１５）か
ら吐出される。これによシ、スロットル弁（８）の開度
がほぼ全閉状態となっているアイドル時の燃料が確保さ
れる。この場合、アイドルポー）　（１５）から吐出さ
せる燃料量はスローアジャストスクリュー（１８）によ
って調整される。

ここで、スロットル弁（８）はアクセルペダル（図示せ
ず）に連結されておシ、走行中においてはアクセルペダ
ルの踏込量に応じた開度となシ、アクセルペダルを離し
たアイドル時にはアイドル運転状態を維持する上で必要
な開度（はぼ全閉状態）となる。また、このスロットル
弁（８）にはその回転軸にレバー（１９）が設けられ、
このレバー（１９）を後述するアクチュエータ（２０）
によシ駆動することによってアイドル時の開度が可変さ
れる。

次に、アイドル回転数制御系の構成について説明すると
、（２０）は直流電動機（２１）と歯車機構（２２）と
から成シ、直流電動機（２１）の回転運動を歯車機構（
２２）においてプランジャ（２３）の直線運動に変え、
この直線運動によってレバー（１９）を駆動してスロッ
トル弁（８）の開度を可変するアクチュエータであシ、
直流電動機（２１）には制御回路（３０）から所定パル
ス幅の正回転制御パルスＵと逆回転制御パルスＤが与え
られる。この場合、アクチュエータ（２０）内にはプラ
ンジャ（２３）の先端がレバー（１９）に当接している
状態の時、すなわちアクセルペダルを離したアイドル時
にオン（閉成）するアイドル状態検出スイッチ（２４）
が設けられている。

次に、（２５）は機関回転数を検出する回転数検出器で
あシ、ここでは点火コイル（２６）と断続器（２７）と
の接続点から機関回転数Ｎに対応した周期の回転パルス
信号を取出している。（２８）は機関負荷の１つである
空気調和装置の作動開始スイッチ（以下、Ａ／Ｃ−ＳＷ
と略記）、（２９）は変速機（図示せず）がニュートラ
ル位置にあることまたはクラッチ（図示せず）がオン（
踏込み）されたこと即ち機関と車輪とが切離されたこと
を検出する変速スイッチ、（３０）はアイドル状態を検
出するアイドルスイッチ（２４）　、回転数検出器（２
５）　、　Ａ／ｃ　−５Ｗ（２８）および変速スイッチ
（２９）の出力信号に基づきアイドル時のスロットル弁
開度を制御し、機関回転数を目標回転数ＮＯに収束させ
る制御を行う制御回路である。

制御回路（３０）は、第２図に示すように演算処理装置
（以下、ＣＰＵと略記）　（３００）と、アイドル回転
数制御を行うためのプログラムや定数等を記憶したリー
ドオンリメモリ（以下、ＲＯＭと略記）（３０１）と、
演算途中の結果などを記憶するランダムアクセスメモリ
（以下、ＲＡＭと略記）　（３０２）と、上記の各種ス
イッチとアクチュエータ（２０）との信号送受用のイン
タフェース回路（以下、ＮＦＣと略記）（３０３）とか
ら構成されている。

次に以上のような構成に係る動作について第３図および
第４図に示すフローチャートを用いて説明する。

まず機関が始動されると、ＣＰＵ　（３００）はＲＯＭ
　（３０１）に記憶されたプログラムに従って第３図に
示すような処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ（３００
）は回転検出器（２７）からの出力信号を取込み該信号
の周期を計測することによシ現在の機関回転数Ｎを検出
しくステップ１００）、次にアイドル時の目標回転数Ｎ
Ｑを算出する（ステップ１０１）。アイドル時の目標回
転数ＮＱは空気調和装置が作動状態の時と非作動状態の
時とで異なシ、例えば第１表に示すように定められてい
る。

第１表 そして、このアイドル目標回転数ＮＯはＲＯＭ（３０１
）に定数として予め記憶されている。従って、アイドル
目標回転数Ｎｏの算出はＲＯＭ　（３０１）から上記定
数を読出すことによって実現される。

次に、ＣＰＵ（３００）は機関回転数Ｎが４０ＯＲＰＭ
〜１５００ＲＰＭの制御対象範囲であるか否かをステッ
プ（１０２）および（１０３）において判別し、制御対
象範囲内でなければステップ（１１４）においてアクチ
ュエータ（２０）の駆動モードをホールドモードに設定
し、アクチュエータ（２０）に対する制御を何等実行し
ない。しかし、機関回転数Ｎが４０ＯＲＰＭ〜１５００
ＲＰＭの制御対象範囲内にあれば、ステップ（１０４）
において変速スイッチ（２９）がオンか否か、即ち変速
機がニュートラル位置にあるか否か、またはクラッチが
オンされているか否かを変速スイッチ（２９）の出力信
号に基づき判別した後、次のステップ（１０５）におい
てアイドルスイッチ（２４）がオンか否かを判別する。

この結果、変速スイッチ（２ｇ）がオンとなっている場
合は走行状態であるものとし、ステップ（１１４）にお
いて駆動モードをホールドモードとし、また変速スイッ
チがオフとなっている場合でもアイドルスイッチ（２４
）がオフとなっているときにはアクセルペダルに対し運
転者による操作が加わっているものとし、ステップ（１
１４）において駆動モードをホールドモードとし、何れ
の場合もアクチュエータ（２０）に対する制御を実行し
ない。

しかし、変速スイッチ（２９）がオンにュートラル状態
またはクラッチオンの状態）で、かつアイドルスイッチ
（２４）がオンの場合は機関に対する主たる燃料がアイ
ドルボー）　（１５）から供給されている状態、即ちア
イドル状態であるものとし、次のステップ（１０６）に
おいてＡ／Ｃ−５Ｗ（２８）がオンからオフにまたはオ
フからオンに変化したか否かを判別する。この結果、Ａ
／Ｃ−ＳＷ　（２８）の状態に変化がなければ、次のス
テップ（１０７）において機関回転数Ｎが５０ＯＲＰＭ
以上から以下の異常低回転に低下したか否かを判別する
。この結果、異常低回転に低下していなければ、次のス
テップ（１０Ｂ）においてアイドル目標回転数Ｎ、と現
在の機関回転数Ｎとの偏差（絶対値）を求め、さらにそ
の偏差が所定値ΔＮＤよシ大きいか否かを検出し、偏差
がΔＮＤよシ小さければステップ（１１４）においてア
クチュエータ（２０）の駆動モードをホールドモードと
する。しかし、偏差が所定値ΔＮＤよシ大きければ、以
下のステップ（１０９）〜（１１３）において機関回転
数Ｎを目標回転数Ｎｏに収束きせる処理を行う。

すなわち、ステップ（１０９）において現在の機関回転
数Ｎと目標回転数Ｎｏとを比較し、Ｎｏ＞Ｎならばスロ
ットル弁（８）の開度を開き側に制御する必要があるた
めにアクチュエータ（２０）の駆動モードを開き側のモ
ードに設定し、逆にＮｏ（Ｎならばスロットル弁（８）
の開度を閉じ側に制御する必要があるためにアクチュエ
ータ（２０）の駆動モードを閉じ側のモードに設定する
。この後、ステップ（１１２）においてＮＱとＮとの偏
差（Ｎｏ−Ｎ）に対応したアクチュエータ（２０）の駆
動時間データＰＷをＲＯＭ（３０１）から読出す。この
駆動時間データＰｗと偏差（Ｎ（１−Ｎ）との関係は、
例えば第５図に示すように偏差（Ｎｏ−Ｎ）または（Ｎ
−Ｎｏ）が大きくなると駆動時間データＰＷもｔ−ｉぼ
比例して大きくなる関係に定められている。

このようにして、アイドル目標回転数Ｎｏと現在の機関
回転数Ｎとの偏差忙対応したアクチュエータ（２０）の
駆動時間データｐｗが得られると、ＣＰＵ（３００）は
ステップ（１１３）において該データＰＷに対応した時
間だけアクチュエータ（２０）をその駆動モードに対応
した方向へ駆動するための正回転制御パルスＵまたは逆
回転制御パルスＤをＩＦＣ（３０３）から発生させる。

この場合、駆動モードが開き側のときには正回転制御パ
ルスＵが、逆に閉じ側のときには逆回転制御パルスＤが
それぞれ発生される。

これによシ、スロットル弁（８）はアイドル時の目標回
転数ＮＱに対応した方向に設定制御され、機関回転数Ｎ
は目標回転数ＮＱに収束するようになる。

この後、ＣＰＵ（３００）は再びステップ（ｉｏｏ）以
後の処理を繰返し実行し、一定のホールド時間ＴＨを経
過した後その時の回転数変化に対応した制御パルスを発
生させる。

このような目標回転数Ｎｏと機関回転数Ｎとの偏差に対
応したスロットル弁（８）の開度制御、すなわちフィー
ドバック制御によって機関回転数Ｎは目標回転数Ｎｏに
維持される。

ところが、Ａ／Ｃ−ＳＷ　（２８）がオンからオフにま
たはオフからオンに変化した場合、ＣＰＵ（３００）は
この変化をステップ（１０６）において検出する０さら
に、この変化がＡ／Ｃ−ＳＷ　（２８）のオンからオフ
への変化か否かをステップ（１１５）において検出し、
オン状態への変化であればアクチュエータ（２０）の駆
動モードを開き側駆動モードに設定しくステップ１１６
）、オフ状態への変化であれば閉じ側駆動モードに設定
する（ステップ１１７）。そして、次のステップ（１１
８）において空気調和装置の作動開始または作動停止に
伴う機関負荷の増大または減少による回転数変動を見込
んでこの見込み負荷変動に対応したアクチュエータ（２
０）の駆動時間データｐｗＡｃをＲＯＭ（３０１）カら
読出す。この後ステップ（１１３）において、該データ
ＰＷＡＣに対応した時間だけアクチュエータ（２０）を
その駆動モードに対応した方向へ駆動するための正回転
制御パルスＵｔたは逆回転制御パルスＤをＩＦＣ（３０
３）から発生させる。

これによシ、スロットル弁（８）の開度は、空気調和装
置の作動開始時には駆動時間データＰ　ＷＡＣに対応し
た開度だけ開き、逆に作動停止時にはデータＰ　ＷＡＣ
に対応した開度だけ閉じる。

ＣＰＵ（３００）はこのような見込み制御を行った後は
ステップ（１００）〜（１１２）に到るフィードバック
制御　−によシアイドル回転数を目標回転数ＮＯに収束
させる。

この場合、ステップ（１１３）のパルス駆動制御の処理
は第４図のフローチャートに示すように構成されておム
空気調和装置の作動開始または作動停止時には所定のホ
ールド時間Ｔ、の完了を待つことなく見込み制御のため
のアクチュエータ（２０）の駆動がただちに実行される
。

すなわち第４図において、ＣＰＵ（３００）はＡ／Ｃ・
ＳＷ　（２８）の変化がない通常のフィードバック制御
時にはステップ（２００）の判断を経てステップ（２０
１）において所定のホールド時間Ｔ、が完了しているか
否かを検出し、完了していなければ第３図のステップ（
１００）〜（１１３）に到る処理を繰シ返し実行する。

そして、所定のホールド時間ＴＩＩの完了を検出すると
、ステップ（２０２）においてアクチュエータ（２０）
の駆動モードを開き側あるいは閉じ側のモードに設定し
た後、第３図のステップ（１１２）で決定した駆動時間
データＰｗをステップ（２０３）においてＲＡＭ　（３
０２）内のタイマ用のレジスタにセットしてＩＦＣ（３
０３）から駆動モードに対応した正回転制御パルスＵま
たは逆回転制御パルスＤの発生を開始させる。そして、
次のステップ（２０４）においてこの制御パルスＵまた
はＤの発生時間が完了したが否が、すなわちアクチュエ
ータ（２０）の駆動時間が駆動時間データＰｗに対応し
た時間に達したか否かを検出し、達しているときには制
御パルスＵまたはＤの発生を停止させ、次のステップ（
２０５）において所定のホールド時間ＴＦ１をタイマ用
のレジスタにセットした抜法のステップ（２０６）にお
いて駆動モードをホールドモードとし、第３図のステッ
プＱｏｏ）の処理に移行する。これによシ、通常のフィ
ードバック制御時においては１アクチユエータ（２０）
は所定のホールド時間ＴＨの休止時間を持つ制御パルス
で間欠駆動されるものとな勺、機関回転数は目標回転数
ＮＯに収束される。

しかし、Ａ／Ｃ−Ｓ’Ｗがオンまたはオフへ変化した場
合、ＣＰＵ（３００）はステップ（２００）の判断を経
てステップ（２０７）においてアクチュエータ（２のの
駆動モードを第３図のステップ（１１６）または（１１
７）で決定したモードに設定した後、次のステップ（２
０８）において第３図のステップ（１１８）で決定した
駆動時間データＴＷＡＣをタイマ用のレジスタにセット
してＩＦＣ（３０３）から駆動モード姉対応した正回転
制御パルスＵまたは逆回転制御パルスＤの発生を開始さ
せる。そして、次のステップ（２０９）において駆動時
間が完了したことを検出した後、駆動モードをホールド
モールドとし、第３図のステップ（１００）の処理に移
行する。これによｐ　、Ａ／Ｃ−５Ｗ（２８）の変化時
には所定のホールド時間ＴＨの完了を待つことなくアク
チュエータ（２０）がただちに駆動される。

従って、Ａ／Ｃ−８Ｗ（２８）が例えばオフからオンへ
変化した場合には第６図に示すような正回転制御パルス
Ｕがホールド時間ＴＢ−の途中で発生される。

一方、機関回転数Ｎが５０ＯＲＰＭ以下の異常低回転に
なった場合にも同様な見込み制御が行われる。

すなわち、ＣＰＵ（３００）は第３図のステップ（１０
７）において機関回転数Ｎが５０ＯＲＰＭ以下になった
ことを検出すると、ステップ（１１６）においてアクチ
ュエータ（２０）の駆動モードをスロットル弁（８）を
開く側の開き側駆動モードとした後、ステップ（１１８
）において駆動時間データＰＷＡＣをＲＯＭ　（３０１
）から読出す。

この後、第４図のステップ（２００）の判断を経てステ
ップ（２０７）〜（２０９）の処理を実行する。これに
より、スロットル弁（８）は駆動時間データＰＷＡＣに
対応した開度だけ開かれる。この結果、機関回転数Ｎは
上昇方向へただちに復帰される。

このように本実施例によれば、機関負荷の変動あるいは
異常低回転への変化に対してただちに応答して機関回転
数を目標回転数に収束させることができ、゛機関回転数
の急変や機関回転の停止を防ぐことができる。また、ス
ロットル弁開度を制御するアクチュエータに直流電動機
を用いているため安価に、しかも間欠制御のために精度
良く目標回転数に収束させることができる。

なお、機関負荷として空気調和装置を例に掲げて説明し
たが、パワーステアリングなどの場合にも同様に実施で
きるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、アイドル時に作動される
機関負荷の作動状態を検出する手段または機関回転数が
異常低回転になったことを検出手段を設け、この検出手
段の出力に応じて通常のフィードバック制御パルスとは
独立した時期にスロットル弁開度を変えるだめの制御パ
ルスを発生するように構成したものである。このため、
機関負荷の変動あるいは異常低回転への変化に対してた
だちに応答して機関回転数を目標回転数に収束させるこ
とができ、アイドル時の負荷変動に伴う機関回転数の急
変や停止を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は制御
回路の詳細構成を示すブロック図、第３図および第４図
は制御回路の動作内容を示すフローチャート、第５図は
目標回転数と機関回転数との偏差に対するアクチュエー
タの駆動時間の−例を示すグラフ、第６図は空気調和装
置の作動開始時に発生される制御パルスの一例を示すタ
イムチャートである。 （１）・・・・ピストン、（２）・・・・シリンダ、（
３）・・・・吸気弁、（６）・・・・三元触媒コンバー
タ、（７）・・・・吸気管、（８）　”・・・スロット
ル弁、（９）・・・・ベンチュリ、（１０）・・・・エ
アクリーナ、（１１）・・・・フロート室、（１９）・
・・・レバー、（２０）・・・・アクチュエータ、（２
１）・・・・直流電動機、（２２）・・・・歯車機構、
（２３）・・・・プランジャ、（２４）・・・・アイド
ルスイッチ、（２５）・・・・回転数検出器、（２８）
・・・・Ａ７Ｃ，Ｓｗ、　（２９）　　・・・・変速ス
イッチ、（３０）・・・・制御回路、（３００）　　・
・・・演算処理装置、（３０１）・・・・リードオンリ
メモリ、（３０２）・・・・ランダムアクセスメモリ、
（３０３）・・・・インタフェース回路。 バ逢入　尺淋Ａ椛 第　１　図 第２図 第４図 （Ｃ） 第５図 〜 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸入空気量を可変制御する弁装置と、この弁装置
   の開度を可変制御する電動機を含むアクチュエータと、
   機関の回転数を検出する回転数検出手段と、機関のアイ
   ドル状態を検出するアイドル状態検出手段と、このアイ
   ドル状態検出手段の検出出力を受けて機関のアイドル時
   に上記検出回転数が目標とするアイドル回転数に収束す
   るように上記電動機を間欠駆動するフィードバック制御
   パルスを発生するフィードバック制御手段と、機関のア
   イドル時に作動される機関負荷の作動状態を検出する検
   出手段または機関回転数が異常低回転になったことを検
   出する検出手段の出力に応じて上記フィードバック制御
   パルスとは独立した時期に上記電動機を所定方向に駆動
   する制御パルスを発生する制御手段とを備えてなる内燃
   機関のアイドル回転数制御装置。