JPS6019932A - 内燃機関の回転数制御方法 - 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】 本発明は内燃機関の回転数制御方法に係シ、特にスロッ
トル弁を迂回して設けられた迂回路に流れる空気量を制
御することによって機関回転数を目標回転数に制御する
内燃機関の回転数制御方法に関する。

近時の内燃機関では、低燃費化の観点から機関を軽量化
すると共にアイドル回転数を低く設定する傾向にある。

このため、アイドリンク時にハイビームを点灯しｆｃ夛
、電動ファンを駆動したりオートマチックトランスミッ
ション金偏えた機関ではシフトレバ−を操作する等によ
る僅かな負荷が加わっても機関回転数の低下を招き、ア
イドリンク時の機関回転数が不安定に彦ることかある。

また、経時変化によシスロットル弁に付着物が付着する
場合にも機関回転数が徐々に低下して行きアイドリンク
時の機関回転数が不安定になる。

このため、スロットル弁を迂回するように迂回路を設け
、スロットル弁全閉でかつ車速か所定値（例えば、０〜
２．５Ｋｍ／ｈ）以下の時すなわち機関アイドリンク時
に、この迂回路に流れる空気量を制御して機関回転数を
目標回転数にフィードバック制御する方法が知られてい
る。この迂回路には、ステップモータやソレノイドによ
シ開度が制御されて迂回路に流れる空気′ＪＪｋを制御
するアイドル回転数制御弁（ＩＳＯパルプ）が取付けら
れ、このＩＳＣバルブの開度を制御することによシ機開
園転数が機関負荷やシフトポジション等に応じて定めら
れた目標回転数近傍にフィードバック制御される。なお
、フィードバック制御を行なわないときは、ＩＳＣバル
ブは予め定められた開度に保持される。

しかし、かかる方法ではフィードバックにより機関回転
数を制御しているため、機関回転数が変動して迂回路に
流れる空気量が制御され、この制御が機関回転数に反映
されるまでには時間がかがシ、特に負荷が加わって機関
回転数が低下する場合には、フィードバック制御が機関
回転数に反映されるまでに機関回転数が低下して機関停
止に至るという問題がるる。このため、負荷が加わって
いるときの目標空気量を予め定めておき、負荷が加わっ
た時点でこの目標空気量が迂回路に流れるようＩＳＯバ
ルブをフィードフォワード制御することが提案されてい
る。

しかし、負荷が加わった直後では過渡的に負荷の値が大
きくなシ、その後定常状態になるため過渡時に空気量が
不足して機関回転数の落込みやストールに至るという問
題がある。例えば、オートマジックトランスミッション
を備えた内燃機関ではシフトレバ−をニュートラルレン
ジ（Ｎレンジ）からドライブレンジ（Ｄレンジ）やリバ
ースレンジ（Ｒレンジ）にシフトした直後では、トルク
コンバータの流体抵抗が大きいため過渡的に負荷が大き
くなる。このため、負荷が加わったときに、負荷が加わ
っているときの目標空気量より空気量を増加させ、その
後この空気量、を一定の割合で目標空気量まで減少させ
ることが考えられる。しかし、空気量を一定の割合で減
少させると定常状態に近くなった運転状態において空気
量が過剰になシ、エンジン回転数降下時に−Ｈエンジン
回転数が上昇して降下する等の不自然な挙動を示す、と
いう問題が発生する。

本発明は上記問題点を解消すべく成されたもので、過渡
時の機関回転数の落込みやストールを防止すると共に、
円滑にエンジン回転数を目標回転数まで降下するように
した内燃機関の回転数制御方法を提供することを目的と
する。

上記目的を達成するために本発明は、負荷が加わったと
き、迂回路に流れる空気量を負荷が加わっているときの
目標空気量よシ増加させ、その後減少させる割合を大き
くしながら迂回路に流れる空気量を目標空気量まで減少
させるよう構成したものである。この減少させる割合は
、エンジン回転数、減少開始からの時間、減少回数、減
少させた後の空気量等に応じて変化され、減少時の後期
はど減少割合が大きくされる。なお、減少割合は連続的
に変化させてもよく、段階的に変化させてもよい。

本発明の上記構成によれば、過渡埼に最適な空気量が供
給されて減少割合を変化させて減少されるため、エンジ
ン回転数を目標回転数まで円滑に降下させることができ
る、という効果が得られる。

次に本発明が適用される内燃機関（エンジン）の−例を
幀１図を参照１−て説明する。このエンジンはオートマ
チックトランスミッションを備え、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
アフローメータ２を備えている。エアフローメータ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ベ
ンセーションプレート、コンベ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ベンセーシ
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
えでいる。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められる
。また、エアフローメータ２の近傍には、吸入？！気温
を検出１７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。

エアフローメータ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が増付
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。すた、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
１２とを連通ずるように迂回路１４が設けられている。

この迂回路１４には、ソレノイドの励磁電流を制御する
ことによって開度が調節されるＩＳＣパルプ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および吸入ボート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ト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０２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虚火プラグ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７２００ＣＡ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。

また、電子制御回路４４には、キースイッチ５０、ニュ
ートラルスタートスイッチ５２、エアコンスイッチ５４
、車速センサ５６およびバッテリ５８が接続されている
。キースイッチ５０はエンジン始動時にスタータ信号を
出力し、ニュートラルスタートスイッチ５２は変速機が
ニュートラル位置にあるときのみニュートラル信号を出
力し、エアコンスイッチ５４はエアコンデイショナノコ
ンプレツサ作動時にエアコン信号を出力する。また、車
速センサ５６はスピードメータケーブルに固定されたマ
グネットとリードスイッチや磁気感応素子とで構成され
、スピードメータケーブルの回転に応じて車速信号を出
力する。

電子制御回路４４は第２図に示すように、中央処理装置
（ＣＰＵ）６０、リード・オンリ・メモＩＪ　（ＲｏＭ
）６２．ラムダム・アクセス参メモリ（ＲＡＭ）６４、
バックアップラム（ＢＵ−ＲＡＭ）６６、入出カポ−ト
ロ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＆　含ンテ構成されている。入出カポ−トロ８には、
車速信号、気筒判別信号、エンジン回転数信号、アイド
ルスイッチ１０からのヌロットル全閉信号、空燃比信号
、スタータ信号、ニュートラル信号およびエアコン信号
が入力される。また、入出カポ−トロ８は、ＩＳＣバル
ブの開度を制御するための■ＳＣパルプ制御信号、燃料
噴射弁を開閉するための燃料噴射信号、イグナイタをオ
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ＩＳＯバルブ、燃料噴射弁、
イグナイタを各々制御する。また、ＡＤＣ７０には、吸
入空気量信号、吸気温信号、バッテリ電圧および水温信
号が入力され、ＡＤＣ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
、エンジン冷却水温、吸気温、負荷状態、シフトレバ−
のレンジ位置等に応じて定められた目標回転数、負荷が
加わったときにフィードフォワード制御を行うための見
込み量、過渡時の空気量の増加量および減少割合のデー
タやその他の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に本発明を適用した場合の実
施例について詳細に説明する。なお、以下では、オート
マチックトランスミッションのシフトレバ−をＮレンジ
からＤまたはＮレンジにシフトしかつＩＳＯパルプをデ
ユーティ比制御する場合の実施例について説明する。

第３図は本発明に係る第１実施例のメインルーチンの途
中を示すものであり、ステップ１００においてエアコン
信号およびニュートラル信号等に基づいてエンジン運転
状態を判定し、この運転状態に応じた目標回転数ＮＦ’
およびこの運転状態に応じた見込み空気量に対応する見
込みデユーティ比ＤｅをＲＡＭの所定エリアに設定する
。次のステップ１０２では、例えば１２０°ＣＡ毎か否
かを判断することによりアイドルスピードコントロール
（ｒｓＣ）タイミングになったか否かを判断する。ＩＳ
Ｃタイミングになった場合には、ステップ１０４でエン
ジン回転数信号に基づいてエンジン回転数の平均値ｉを
計算し、ステップ１０６でフィードバック制御条件が成
立しているか否かを判断する。このフィードバック制御
条件は、例えば、スロットル弁全閉かつ車速が所定値（
例えば２．５ｈ／ｈ）以下かつエンジン冷却水温が所定
温（例えば、７０℃以上−）である。

フィードバック制御条件が成立している場合には、ステ
ップ１１０でエンジン回転数の平均値を目標回転数にフ
ィードバック制御するための基本デユーティ比Ｄｏを計
算すると共に、負荷が加わったときにフィードフォワー
ド制御するための見込みデユーティ比Ｄｅを基本デユー
ティ比り、に加算して制御デユーティ比りをめる。

次のステップ１１２では、学習制御条件が成立している
か否かを判断し、成立していればステップ１１４で学習
制御を行なった後、ステップ１１６で制御デユーティ比
りを出力デユー比Ｄｏｕｔとしてレジスタにセットする
。この学習制御の例を示せば次の通シである。その１つ
は、フィードバック制御後所定時間経過し、エンジン回
転数の平均値口が目標回転数ＮＦ士ルテ定値（例えば、
２５ｒ、ｐ、１１！、）内に入っているときの出力デユ
ーティ比Ｄ　ｏｕｔとＢＵ−ＲＡＭに記憶している学習
値との偏差が所定値以上のときに学習値を徐々に増減さ
せて学習値をＤ　ｏｕｔに近づける方法である。また他
の１つは、エンジン回転数の平均値口と目標回転数を常
に比較し、その大小関係に基づいて学習値をＤ　ｏｕｔ
に近づけるべく学習値を増減する方成立していないと判
断されたときには、ステップ１０８で制御デユーティ比
りをフィートノ（ツク制でこの制御デユーティ比りを出
力デユーティ比Ｄｏｕｔ　としてセットする。

第４図は、ＩＳＣバルブを制御するだめの所定時間（例
えば、４．　ｍ８ｅｃ　）毎に実行される割込みルーチ
ンを示すものである。ステップ１１８で■ＳＣバルブの
ソレノイドを励磁するようＮＳＣパルプ制御信号を出力
し、ステップ１２０で出力デユーティ比Ｄ　ｏｕｔから
ソレノイドを消磁するためのＴＳＣＳＣパルプオフを計
算し、次のステップ１２２でオフ時刻をコンベアレジス
タにセットする。この結果、オフ時刻になるとＩＳＣパ
ルプのソレノイドが消磁される。

以上説明したように、フィードバック制御条件が成立し
ているときはエンジン回転数の平均値が目標回転数に々
るよう基本デユーティ比Ｄｏが変化され、見込みデユー
ティ比Ｄｅがある場合には見込みデユーティ比が加算さ
れた値でＩＳＯパルプの開度が制御される。なお、オー
プンループ制御時には、制御デユーティ比りが所定値に
なるため、ＩＳＣバルブ開度は一定にされる。

続いて本実施例の出力デユーティ比Ｄｏｕｔを演算する
ためのルーチンを第５図を参照して説明する。仁のルー
チンでは、ステップ１０８およびステップ１１０でめた
制御デユーティ比りに、所定値に設定されて減衰割合を
変化させて減放されるシフト時の増加デユーティ比ＤＩ
Ｄを加算して出力デユーティ比Ｄｏｕｔをめている。こ
のルーチンは所定時間毎に実行されるもので、ステップ
１２４においてニュートラル信号に基づいてシフト位＃
がＮレンジが否かを判断し、Ｎレンジのときはステップ
１２６でフラグＦＮをセットする。

Ｎレンジでない場合すなわちＤレンジやＮレンジのとき
は、ステップ１２８で７２グＦ、がセットされているか
否かを判断する。フラグＦＮがセットされている場合、
すなわちＮレンジからシフトされた場合には、ステップ
１３２でシフト時の増加デユーティ比ＤＩＤを所定値に
設定すると共にステップ１３４でフラグＦＮ　ｋリセッ
トしてステップ１４６に進む。なお、ステップ１３２の
所定値は一定値またはエンジン回転数をパラメータとし
てエンジン回転数の増加に伴って絶対値が増加する関数
で与えられる。そして、この一定値は実験によシ各エン
ジンに最適な値が定められる。

なお、通常シフトしてからトルクコンバータが作動する
まで約Ｏ〜１　ｓｅｃの時間を要するため、この時間経
過後に増加デユーティ比ＤＮＤを設定するようにしても
よい。

一方、ステップ１２６でフラグＦＮ　ｋセットした後ま
たはステップ１２８でフラグＦＮがリセットされている
と判断されたときすなわちＮレンジ以外の状態が碑続し
ているときは、ステップ１３６でデユーティ比ＤＮＤが
０か否かを判断する。デユーティ比ＤＩＤが０のときは
そのままステップ１４６へ進み、デユーティ比ＤＮＤが
０以外のときはステップ１３０において、エンジン回転
数に基づいて減衰量αを演算する。この減衰量αは第６
図（１）に示すように、エンジン回転数が大きくなるに
従って小さくなるように定められている。なお、破線は
２段階に一変化させるときの減衰蓋である。また、減衰
蓋αとして第６図（２）、（３）に示すように、経過時
間Ｔに比例した値、増加デユーティ比ＤＮＤの残存値が
小さいほど大きい値としてもよい。そして、ステップ１
３８で増加デユーティ比ＤＮＤから減衰量α減算してデ
ユーティ比Ｉ）ｕｎを減衰させる。次のステップ１４０
では減少されたデユーティ比ＤＮＤが負の値になってい
るか否かを判断し、負の値ならはア／ダ７０−を防止す
るためにステップ１４２でデユーティ比ＤＮＤの値を０
とする。

そし２て、ステップ１４６では、制御デユーティ比りに
増加デユーティ比ＤＮＤを加算した値を出力デユーティ
比とする。

上記のような制御をした場合の増加デユーティ比ＤＩＤ
の変化およびエンジン回転数の変化を第７図に示す。デ
ユーティ比ＤＮＤは、減衰蓋αを連続的に変化させる場
合は実線で示すように変化し、減衰蓋αを２段階に変化
させる場合は破線で示すように変化する。また、デユー
ティ比ＤＮＤを使用しないときのエンジン回転数は破線
Ｌ３のように変化し、デユーティ比ＤＩＤを一定に減衰
させたときのエンジン回転数は実線り、のように変化す
る。

これに対して本来流側では、一点鎖線Ｌ２に示するよう
に円滑に変化する。

なお、本来流側におけるフィードバック制御条件成立時
の制御では、ＤＮＤが０でないときは基本デユーティ比
Ｄｏを一定としてフィードバック制御を停止するのが好
ましい。

ところで、フィードバック制御時には、エンジン回転数
が所定のアイドル回転数になるように制御されている。

従って、このような条件のときに空気量を増加させると
もともと空気量が少ないためエンジン回転数が吹上る虞
れが生ずる。このため、以下に説明する本発明の第２実
施例は、このようなエンジン回転数の吹上夛を防止して
いる。

この第２実施例は、シフト時でエンジン回転数が所定値
以上のときデユーティ比ＤＮＤｋ所定値に設定すると共
に、エンジン回転数が所定値未満であってもスロットル
弁が僅か開いたときおよびスロットル弁全閉後所定時間
内にデユーティ比Ｄ１１Ｄを所定値に設定するようにし
たものである。なお、本突流側ではシフト時でエンジン
回転数が所定値以上のときのみデユーティ比Ｄ　Ｎ　Ｄ
　ＹＣ所定値に設定するようにしてもよい。また、本火
流側の処踵ルーチンヲ説明するにあたってメインルーチ
ンおよびＩＳＯバルブ制御ルーチンは、第３図および第
４図と同様であるので説明を省略する。

第８図は第５図と同様の所定時間毎に実行されるルーチ
ンを示すものであシ、ステップ１４８で前記のステップ
１２４〜１２８と同様にしてＮレンジから他のレンジに
シフトされたか否かを判断する。シフトされた場合には
、ステップ１５０においてエンジン回転数ＮＥ（または
平均値簀）が所定値（例えば、１０００〜１．５００ｒ
、ｐ、ｍ、）以上か否かを判断し、所定値以上ならばス
テップ１５８でデユーティ比ＤＮＤを所定値にする。一
方、エンジン回転数が所定値未満のときはステップ１５
２でアイドルスイッチがオフか否か、すなわちスロット
ル弁が開いているか否かを判断する。アイドルスイッチ
がオフ彦らばステップ１５８へ進み、アイドルスイッチ
がオンならばステップ１５４でアイドルスイッチがオン
してから所定時間（例えば、１〜５ｓｅｃ）内か否かを
判断する。そして、アイドルスイッチがオンしてから所
定時間内ならばステップ１５８へ進み、所定時間を経過
していればステップ１５６で前述のステップ１３０．１
３６〜１４２と同様にして減衰量αを変化させてデユー
ティ比ＤＮＤの減衰処理全行う。続いて、ステップ１６
０において制御デユーティ比りとデユーティ比ＤＮＤと
を加算して出力デユーティ比Ｄ　ｏｕｔをめる。

以上の結果、Ｎレンジからのシフト時には、エンジン回
転数が所定値以上のとき、エンジン回転数が所定値未満
でアイドルスイッチがオンしてから所定時間内、エンジ
ン回転数が所定値未満でアイドルスイッチがオフしてい
るときに、デユ−ティ比ＤＮＤが所定値に設定される。

ここで、エンジン回転数が所定値未満でデユーティ比Ｄ
ＮＤを所定値に設定するのは、特に軽量化されたエンジ
ンでは慣性が小さいためレーシング終了後にエンジン回
転数が低下してアンダーシュートを起し、このときトル
クコンバータの負荷が加わるとエンジンストールに至る
ことがあるためである。このため、レーシング終了後す
なわちアイドルスイッチオン後所定時間内は増加デユー
ティ比ＤＮｒｌを所定値に設定して空気量を増加させる
のである。、また、スロットルレバーには、ダッシュポ
ットが設けられスロットル弁がアイドル位置まで閉じる
のに一時的に遅らされるため、レーシングが終了してい
るにもかかわらずアイドルスイッチがオフ状態になシ、
このとき負荷が加わると上記と同ａＫエンジンストール
に至ることがあるためである。このため、エンジン回転
数が所定値以下すなわちレーシング終了後でアイドルス
イッチがオフのとき空気量を増加させるのである。

以上から理解されるように本実施例では、王としてオー
プンループ制御のステップ１０８で設定された制御デユ
ーティ比Ｄ（例えば、フィードバック制御終了時の出力
デユーティ比）に増加デユーティ比ＤＮＤを加算した出
力デユーティ比で制御される。

以上説明したように本実施例によれば、いかなる運転条
件下のシフト時にも円滑なエンジン回転挙動が得られる
、という効果が得られる。

なお、上記各実施例において、所定回転周期で増加デユ
ーティ比ＤＮｎｅ減衰させるようにしてもよい。また、
本発明は、電気負荷やクーラコンプレッサ等による各種
の負荷が加わった場合にも適用でき、この場合にはバッ
テリ電圧の変動によシミ気負荷の印加が検出され、エア
コンスイッチにヨシクーラコンプレッサの作動が検出さ
れる。更に、本発明は、デユーティ比の代シにパルス数
でパルプの開度を制御するステップモータ付ＩＳＣバル
フｋ　４ｊＮえたエンジン、マニアルトランスミッショ
ンｅｆｔたエンジン、エアフローメータに代えてスロッ
トル弁下流側の吸気管圧力を検出する圧力センサを備え
たエンジン等にも適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるエンジンの一例を示す概略
図、第２図は第１図の電子制御回路を示すブロック図、
第３図は本発明の実施例に係るメインルーチンを示す流
れ図、第４図は本発明の実施例に係る４ｍ５ｅｃ　割込
みルーチンを示す流れ図、第５図は本発明の第１実施例
における出力デユーティ比を演算するルーチンを示す流
れ図、第６図は減衰率αの変化を示す線図、第７図は前
記第１実施例の増加デユーティ比等の変化を示す線図、
第８図は本発明の第２実施例における出力デユーティ比
を演算するルーチンを示す流れ図である。 １０・・・アイドルスイッチ、１４・・・迂回路、１６
・・・ＩＳＣバルブ、４４・・・電子制御回路、５２・
・・ニュートラルスタートスイッチ。 代理人　鵜　沼　辰　之 （ほか１名） ＠３図　第４図 第５図 第　６　図 第７図 レンゾ゛ □　Ｂ轡Ｐｉ □時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　スロットル弁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とを連通ずる迂回路に流れる空気
   ｉｔを制御して、機関回転数を目標回転数に制御する内
   燃機関の回転数制御方法において。 負荷が加わったときに前記空気量を負荷が加わっている
   ときの目標空気量より増加させ、減少させる割合を太き
   くしながら増加した空気量を該目標空気量まで減少させ
   ることを特徴とする内燃機関の回転数制御方法。