JPS6018822B2

JPS6018822B2 - 内燃機関の無負荷時回転数自動制御装置

Info

Publication number: JPS6018822B2
Application number: JP53020902A
Authority: JP
Inventors: 和弘東山; 治男湯沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1978-02-27
Publication date: 1985-05-13
Also published as: JPS54113725A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関（特に自動車用エンジン）の無負荷時
回転数自動制御装置に関する。

最近、自動車の排気浄化性能や燃費性能等を向上させる
ため、エンジンの無負荷時（アィドリング時）の回転数
も精解に制御する必要が生じている。

そのためマイク。コンピュータ等を用いた演算回路を設
け、該演算回路を用いて、実際の無負荷時回転数を該演
算回路のメモリに予め記憶させておいた値と比較し、実
際の回転数が記憶値以上の場合は空気供給量を低下させ
る信号を出力し、逆の場合は増加させる信号を出力し、
その信号によって空気供給量を制御する方法が開発され
ている。なおエンジンの燃料供給量（例えば燃料噴射量
）は空気供給量に応じて定まるから、空気供給量を制御
すれば回転数を制御することが出来る。しかし上記のご
とき従来の帰還制御方法では、無負荷時の４・さな負荷
変動に対する応答が遅いという問題がある。すなわち自
動車の場合には、無負荷時（車両を駆動していないとき
）においても、自動変速機の変速位置（ニュートラル位
置とドライブ位置では負荷が変化）、冷却機用圧縮機（
カークーラのコンブレッサ）等の桶機類の作動の有無等
によって多少の負荷変動が生ずる。

そして従来の帰還制御方法においては、負荷変動によっ
て回転数が変化して始めて制御量が変わるため、回転数
が安定するまでの目標回転数からの偏差が大きく応答が
遅い。また応答を早くするため帰還制御の利得を大きく
すると、制御が不安定になる等の問題がある。本発明は
、微小負荷変動を検出してそれによる回転数変化を予測
し、従釆の帰還制御に予測制御を追加することにより、
微小負荷変動時の回転数変動を抑制した無負荷時回転数
自動制御装置を提供することを目的とする。

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の全体の構成を示すブロック図である。
第１図において、１００は機関の回転数を検出する回転
センサ、１０１は回転数以外の機関運転変数（機関温度
等）を検出するセンサ、１０２は機関の微小負荷変動原
因となる自動変速機の変速位置の変化や補機類（カーク
ーラ等）の作動の有無を検出する検出手段である。

偏差検出手段１０３は、回転センサ１００で検出した実
際の回転数と目標回転数設定手段１０７（詳細後述〉か
ら与えられる目標回転数との偏差を検出する。

制御手段１０４は、上記偏差が予め定めた設定値未満の
場合は、一定の制御量を出力し、偏差が設定値以上のと
きは、その偏差に応じた制御を出力する。

すなわち偏差が設定値より小さいときは制御量を固定し
て帰還制御を停止し、偏差が設定値以上の場合には通常
の帰還制御を行なう。補正手段１０５は、検出手段１０
２が変動原因を検出したとき、その変動原因に対応した
補正制御量を記憶手段１０８（詳細後述）から論出し、
その補正制御量を制御手段１０４の制御量に加算した値
を出力し、それによって空気供Ｖ給弁１０６の開度を制
御する。目標回転数設定手段１０７は通常時はセンサ１
０１の出力、例えば機関温度に応じて目標回転数を設定
するが、検出手段１０２が変動原因の発生を検出すると
、その変動原因に応じた目標回転数を記憶手段１０８か
ら読出して設定する。

記憶手段１０８は、変動原因に対応した目標回転数とそ
れぞれの変動原因によって生じる負荷変動量に対応した
値だけ増減する補正制御量を予め記憶しているものであ
る。

上記のように構成したことにより、微小負荷変動発生時
に、それぞれの変動原因に対応した値をもつ補正制御量
を加算した値だけ制御量を変化させてやるので、変動原
因によって異なる負荷変動量に良く適合した補正が出来
ると共に、複数の変動原因が同時に発生したときでも、
それによる負荷変動を効果的に補償することが出来る。

また負荷の増減に対応した補正を行なうように構成して
いるので、負荷が増加した場合でも減少した場合でも常
に精密な回転数制御を行なうことが出来る。また実際の
回転数と目標回転数との偏差が設定値未満のときは、制
御量を固定して空気供給弁の関度を一定に保つようにし
ているので、目標回転付近における回転変動がなくなり
、安定性が向上する。以下、実施例に基づいて本発明を
説明する。

第２図は本発明の自動制御装置の一実施例図であり、第
３図は制御のフローチャートである。第２図において、
１は機関温度を検出して温度信号Ｓ，を出力する温度セ
ンサである。温度センサーとしては、例えば冷却水温度
、燃焼室壁温度、潤滑油温度、排気ガス温度、エンジン
外壁温度等を検出するサーミスタ等を用いることが出来
る。また２はエンジン回転数を検出する回転センサであ
る。回転センサ２としては、例えばクランクシャフトと
同期して回転する磁性体の歯車と、該歯車の歯が通過す
るごとにパルスを出力する磁気検出器とからなり、回転
数に比例した周波数のパルス信号を出力する装置を用い
ることが出来る。また３は冷却機作動センサであり、例
えば冷却機のコンブレッサの作動時にオンになるスイッ
チである。また４は変速位置センサであり、例えば変速
機の変速位置がドライブ位置（前進及び後退を含む）の
ときオン、その他の位置（ニュートラル、パーキング等
）のときオフとなるスイッチである。また５は自動車が
走行しているか停止しているかを判別する車遠センサで
あり、例えば停止時にオン、走貴時にオフとなるスイッ
チである。また６はスロットル開度センサであり、例え
ばスロットル弁（又はアクセルペダル）が全開位置（ア
ィドリング時）のときオン、それ以外のときオフとなる
スイッチである。またＡ−Ｄ変換器７は温度センサ１か
ら出力されるアナログの温度信号Ｓ，をディジタルの温
度信号Ｓ２に変換する。

また８はマイクロコンピュータ（以下ムーＣＯＭと略記
する）、９は入出力装置、１川ま中央演算位置（以下Ｃ
ＰＵと略記する）、１１はメモリである。

仏−ＣＯＭ８は、入出力装置９を介して上記の各センサ
１〜６の信号を入力し、それらの状態に対応した制御信
号Ｓ３を出力する。一方、エンジンの吸気管１２に設け
られたスロットル弁１３の上流部と下流部とは空気供給
弁１４を介した側路で接続されている。

また電磁弁１８は大気管１９と負圧管２０とを弁の開閉
に応じて断続的に切断する。したがって負圧管２０と電
磁弁１８との間に接続されている空気供給弁１４の空気
室１５内の圧力は、電磁弁１８の開閉時間に応じて変化
（開時間が長くなれば上昇、短くなれば低下）それに従
ってダイヤフラム１６とそれに連結された弁１７が上下
し、そのため空気供給弁１４を介してエンジンに送られ
る空気供給量が変化する。したがって電磁弁１８を制御
するパルス信号（以下制御パルスと記す。）のデューテ
ィ比を変えることによって空気供給量を自由に制御する
ことが出来る。この制御パルスとして前記の制御信号Ｓ
３を用いれば、無負荷時の空気供給量（したがって回転
数）をムーＣＯＷ８によって制御することが出釆る。な
お第１図のメモリ１１内には、記憶する内容に応じて、
種々の異なるメモリ、つまりイ機関温度に対する目標回
転数データ用メモリ、口目標回転数メモリ、ハ機関温度
用メモリ、二冷却機作動状態用メモリ、ホ制御パルス幅
用メモリ、へ機関温度に対する制御パルス幅用メモリ、
ト現時点の回転数用メモリ、チ制御サイクル数累計用メ
モリ、リ変速位置用メモリ等が含まれている。

次に山一ＣＯＭ８内の演算内容について第３図のフロー
チャートを参考にしながら説明する。このフローチャー
トにおいて、左に符したフローチャート記号■〜■まで
が制御の１サイクルであり、機関の回転に同期して例え
ば１回転１サィクルの制御を行なうものである。エンジ
ンが始動して山−ＣＯＭ８の演算が開始されると、まず
温度信号Ｓ２を入力し、（■）、この温度信号Ｓ２とメ
モリ１１内（ィ機関温度に対する目標回転データ用メモ
リ）に記憶されている各温度に対応した目標回転数デー
タとから、エンジンの目標回転数ＮＮを算出し、それを
温度値と共にメモリ１１に格納（それぞれＮＮは口目標
回転数用メモリに格納）する（■）。

なおアイドリング回転数は機関温度に応じて異なった値
をとり、例えば始動直後の暖機時においては、正常時よ
りも回転数を大きな値に設定し、温度の上昇につれて次
第に正常時の値に近づけるようになっている。次に冷却
機のコンブレッサの作動判定を行なう（◎）。コンブレ
ッサが作動している間には、エンジンの負荷が多少増加
し、またコンブレッサの圧縮能力を十分引き出すために
無負荷時回転数を一定値だけ引き上げる必要がある。そ
のため冷却機作動センサ３が“作動”を示している場合
には、メモリ１１（前記の口目標回転数用メモリ）に格
納されている目標回転数ＮＭの値を一定値だけ増加させ
る。上記の一定値はメモリに予め記憶させておいた値を
用いる。またこれだけでは応答が遅くなるため、負荷変
動に見合う分だけ制御量を予め変えてやる（予測制御）
必要がある。そこで冷却機作動センサ３の信号とメモリ
ー１（二冷却機作動状態用メモリ）に格納されている前
演算サイクルの冷却機作動センサ３の信号から判断して
、“停止”から“作動”に切換ったときは、前サイクル
まで計算されてメモリ１１（口制御パルス幅用メモリ）
に格納されている制御パルス幅を一定値増加させ、“作
動”から“停止”に切換ったときは同じ値を減少させる
。またメモリ１１（ホ制御パルス幅用メモリ）に格納さ
れている情報はこの時点で更新される。（■，■。なお
上記の一定値は、メモ川こ予め記憶させておいた値を用
いる。次にエンジンが無負荷状態にあるか否かを変速位
置センサ４、車遠センサ５びスロットル開度センサ６の
信号から判別する（■，■，■，■，■。

まずスロットル開度センサ６が“開”を示した場合、及
びスロツトル開度センサ６が“全閉”を示し変速位置セ
ンサ４が“ドライブ位置”を示し、かつ車遠センサ５が
“走行中”を示した場合には無負荷状態ではないと判断
し、メモリ１１（ハ機関温度用メモリ）に格納されてい
るその時の機関温度とメモリ１１内（へ機関温度に対す
る制御パルス幅用メモリ）に記憶されている各機関温度
に対応した制御パルスのデータとから制御パルス幅初期
値を計算し、その値を制御パルス幅として再びメモリ１
１（ホ制御パルス幅用メモリ）に格納する。またスロッ
トル関度センサ６が“全閉”を示し、又変速位置センサ
４が“ドライブ位置”を示しかつ車遠センサ５が“停止
中”を示している場合又はスロットル開度センサ６が“
全閉”を示し変速位置センサ４が“ニュートラル位置”
を示している場合は無負荷状態と判断するが、この、状
態で変速位置センサの信号が、“ドライブ位置”から“
ニュートラル位置”へ、又はその逆に変化した場合は、
変速機内における抵抗変化によって負荷が多少変化する
。

そのためメモリ１１（ホ制御パルス幅用メモリ）に格納
されている制御パルス幅を、“ニュートラル位置”から
“ドライブ位置”に変ったとき（リ変速位置用メモリに
格納されている前演算サイクルの変速位置センサ４の信
号とで判断）は一定量だけ増加させ、逆の場合は同量だ
け減少させる（メモリ１１に格納されている前制御サイ
クルの変速位置センサ４の信号と、現時点の制御サイク
ルの変速位置センサ４の信号とから判断する。）ことに
よって予測制御を行なう。上記の一定量は、予めメモリ
に記憶されておいた値を用いる。また、スロットル関度
センサ６が“全閉”を示し、かつ変速位置センサ４が“
ニュートラル位置”を示した場合、及びスロットル関度
センサ６が“全閉”を示し、変速位置センサ４が“ドラ
イブ位置”を示し、かつ車遠センサ５が“停止中”を示
している場合には、無負荷状態と判断し、次のごと対順
序でフィードバック制御を行なって制御パルス幅を決定
する。

まず回転センサ２から与えられる回転数Ｎのデータをメ
モリ１１（ト現時点の回転数用メモリ）に格納する（■
）。

次に、すでにメモリ１１（イ機関温度に対する目標回転
数データ用メモリ）に格納してある目標回転数ＮＮとメ
モリ１１（ト現時点の回転数用メモリ）に格納されてい
る実際の回転数Ｎとを比較し、有意義があるか否か、す
なわちＮＭとＮとの偏差が所定の設定値Ｎｏ以上である
か杏かを判断する（■）。

そして有意差がなければ制御パルス幅はそれまでの値を
保持して空気供給弁の開度を固定する。有意差がある場
合には、実際の回転数Ｎの方が大きいときはメモリ１１
内（チ制御サイクル数累計用メモリ）の制御サイクル数
累計の値を１だけ増加させる（■，◎。この増加した値
がＫ（通常５〜１鼠程度）に達した場合には、制御サイ
クル数累計の値０に戻し、制御パルス幅を一定量減じて
メモリ１１（ホ制御パルス幅用メモリ）に格納しなおす
（■）。逆に実際の回転数Ｎの方が小さい場合には、制
御サイクル数累計を１だけ減らし、減らした値が−Ｋに
達した時には、制御サイクル数累計を０に戻し、制御パ
ルス幅を一定量増加させてメモリ１１（不制御パルス幅
用メモリ）に格納しなおす（■，■◎。

上記の操作により、実際の回転数が目標回転数よりＫ回
連続して高い場合又は低い場合（制御サイクルが回転数
に同期している場合はＫ回転ごとに）には制御パルス幅
が修正される。

なお無負荷運転でない場合、実際の回転数と目標回転数
との間に有意差がない場合及び実際の回転数と目標回転
数との大小関係が逆転した場合には、制御サイクル累計
は０に戻される。上記のごとき演算により、無負荷運転
の場合もそうでない場合も制御パルス幅が算出されてメ
モリ１１（ホ制御パルス幅用メモリ）に格納される。

そしてその値に対応したパルス幅の制御信号Ｓ３が入出
力装置９を介して出力され、電磁弁１８に送られる（■
）。上記のごとく本発明の制御装置によれば、冷却機作
動センサ３、変速位置センサ４の信号によって微小負荷
変動を検知し、負荷変動分に対応した予測制御を行なう
ので、微小負荷変動時の制御の応答性が良くなる。

第３図は負荷変動時の応答性の比較図である。

図において、従来の帰還制御のみの場合は、負荷ａが時
点りこおいて変化した場合、回転数ｃが変化してから、
その変化を検出して初めて制御が行なわれて空気供給弁
関度ｂが変化する。したがって回転数ｃは、図示のごと
く、負荷変動時に大きく変動する。一方、本発明におい
ては、負荷変動時に予測制御を行なって空気供給弁関度
ｄを変化させるので、回転数ｅの変動を極めて小さくす
ることが出来る。

以上説明したごとく本発明においては、微小負荷変動原
因を検出し、その変動原因によって生じる負荷変動量に
対応した値だけ増減する補正制御量を加算してやるよう
に構成しているので、微小負荷変動が発生したときの目
標回転数からの偏差量を小さくすることが出来、また目
標回転数に復帰するまでの時間を短縮することが出来る
。

また、それぞれの変動原因に対応した値をもつ補正制御
量を加算した値だけ制御量を変化させてやるので、変動
原因によって異なる負荷変動量に良く適合した補正が出
来ると共に、複数の変動原因が同時に発生したときでも
、それによる負荷変動を効果的に補償することが出来る
。また負荷の増減に対応した補正を行なうように構成し
ているので負荷が増加した場合でも減少した場合でも常
に精密な回転数制御を行なうことが出来る。また変動原
因に応じた目標回転数を設定してやるように構成したこ
とにより、微小負荷の有無に応じて無負荷時の回転数を
所望の値に制御することが出来る。また実際の回転数と
目標回転数との偏差所定の設定値未満のときには、制御
量を固定して空気供給弁の開度を一定に保つように構成
したことにより、目標回転数付近における回転変動がな
くなり、回転の安定性と排気組成の改善が図れる。

また偏差が設定値以上のときには、偏差に応じた帰還制
御を行なうので、実際の回転数が目標回転数と大中にず
れている場合には、速やかに目標回転数に近づけること
が出来、騒音、振動及び燃費を改善することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体の構成を示すブロック図、第２図
は本発明の一実施例図、第３図は本発明における演算を
示すフローチャートの一実施例図、第４図は負荷変動時
の応答性の比較図である。符号の説明１・・・・・・温度センサ、２…・・・回
転センサ、３・・・・・・冷却機作動センサ、４・・・
・・・変速位置センサ、５・・・・・・車速センサ、６
・・・・・・スロツトル関度センサ、７・・・・・・Ａ
−Ｄ変換器、８・・・・・・マイクロコンピュータ、９
・・・・・・入出力装置、１０・…・・中央演算位置、
１１・・・・・・メモリ、１２・・・・・・吸気管、１
３・・・・・・スロツトル弁、１４・・・・・・空気供
給弁、１５．．・・・・空気室、１６・・・・・・ダイ
ヤフラム、１７．．・．．・弁、１８・・・・・・電磁
弁、１９・・・・・・大気管、２０・・・・・・負圧管
、１００・・・・・・回転センサ、１０１・…・・気関
連転変数を検出するセンサ、１０２・・・・・・検出手
段、１０３・・・・・・偏差検出手段、１０４・・・・
・・制御手段、１０５・・・…補正手段、１０６…・・
・空気供給弁、１０７・・・・・・目標回転数設定手段
、１０８・・・・・・記憶手段。第１図第２図第４図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関の温度等に対応して予め設定されている無
負荷時の目標回転数と実際の回転数とを比較し、実際の
回転数を目標回転数に一致させるように制御量を算出し
、内燃機関に供給する空気供給量を調節する空気供給弁
の開度を上記制御量に応じて帰還制御する内燃機関の無
負荷時回転数自動制御装置において、内燃機関の微小負
荷変動原因となる自動変速機置の変速位置の変化や補機
類の作動の有無の少なくとも一つを検出する検出手段と
、上記の各変動原因に対応した目標回転数とそれぞれの
変動原因によつて生じる負荷変動量に対応した値だけ増
減する補正制御量とを予め記憶している記憶手段と、目
標回転数と実際の回転数との偏差を検出される偏差検出
手段と、上記偏差が所定の設定値未満の場合は制御量を
固定して帰還制御を停止し、偏差が設定値以上の場合は
帰還制御を行なつて偏差に応じた制御量を出力する制御
手段と、上記検出手段が変動原因の発生を検出したとき
上記記憶手段から読出して目標回転数をその変動原因に
対応した値に設定する目標回転数設定手段と、上記検出
手段が変動原因の発生を検出したときその変動原因に対
応した補正制御量を上記制御手段の制御量に加算して出
力する補正手段とを備え、無負荷時の微小負荷変動時に
おける制御系の応答遅れを補償すると共に、回転数の偏
差が設定値未満のときには制御量を固定して空気供給弁
の開度を一定に保つことを特徴とする内燃機関の無負荷
時回転数自動制御装置。