JPS6119948A - 内燃機関のアイドリング回転数制御方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は内燃機関のアイド）ング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バイパス路に
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
回転数に制御するアイドリング回転数制御方法に関する
。

〔発明の背景〕

最近の内燃機関では、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、アイドリング時にノｈイビームを点灯したり
、電動ファンを駆動したり、あるいはオートマチックト
ランスミッションを備えた機関ではシフトレバ−操作等
による僅かな負荷増加があっても機関回転数の低下を招
き、アイドリング時の機関回転数が不安定になることが
ある。

このため、スロットル弁を迂回するように・くイバス路
を設け、スロットル弁全閉でかつ車速が所定値（例えば
、０〜ｚｓｂ／ｈ）以下の時すなわち機関アイドリング
時に、このバイパス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。このバイパス路には、ステップピングモータ
やソレノイドにより開度が制御され、バイパス路に流れ
る空気量を制御するアイドル回転数制御弁（ＩＳＯパル
プ）が取付けられており、この工ＳＣノくルブの開度を
制御することにより、機関負荷やシフトポジション等圧
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
するようにしている。なお、フィードバック制御を行わ
ないときｔ６、ＩＳＣパルプは予め定められた開度に保
持するようにしている。

しかし、かかるフィードバック制御により機関回転数の
変動に応じてバイパス路に流れる空気量を制御しても、
この制御が機関回転数に反映されるまでＫは時間がかか
り、特に負荷が急増して機関回転数が急減するような場
合には、フィードバック制御が反映されるまでに機関回
転数が大きく低下して機関停止に型名という問題がある
。

このようなフィードバック制御の応答遅れを解消するた
めに、負荷の程度に応じた目標空気量を予め定めておき
、負荷が増大した時点でそれに対応する目標空気量をバ
イパス路に流すようＩＳＯパルプをフィードフォワード
制御することが考えられる。ところが、一般に内燃機関
の動特性はステップ応答性が悪く、また負荷が増加して
から定常状態に達するまでの過渡時には、通常、その定
常状態よ妙も大負な値の負荷になる。例を塁げると、オ
ートマチックトランスミッションを備えた内燃機関にお
いて、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）　−？　ＩＪバースレ
ンジ（Ｎレンジ）ニシフトシタ直後では、トルクコンバ
ータの流体抵抗力が大きいため過渡的に負荷が大きくな
ること等がある。

したがって、前述したような低燃費化等の観点からフィ
ードフォワードの目標空気量を定常状態に応じて設定す
ると、上記過渡時に空気量が不足して機関回転数が落ち
込んだり、ついには機関がストールしてしまうという問
題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、負荷
増加過渡時の機関回転数の落込みやストールを防止した
内燃機関のアイドリング回転数制御方法を提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

一ヒ記の目的を達成するために本発明は、アイドリング
状態にあって負荷が加わったときに１バイパス路に流れ
る空気量を負荷が加わっているときの目標空気量より増
加させ、その後バイパス路に流れる空気量をこの目標空
気量まで減少させるようにし、負荷増加過渡時の機関回
転数の落込みやストールを防止しようとするものである
。

また、上記構成にあっても、軽負荷のアイドリング状態
のときにレーシング（空吹かし）され、これにより上昇
された機関回転数が十分低下しないうちに負荷が加えら
れると、例えばＮレンジからＤレンジ又ＶｉＲレンジに
シフトされると、予め設定した過渡時の負荷以上のもの
になることから、機関回転数の落込みやストールをおこ
すという問題がある。

そこで、負荷が加わったときの機関回転数に応じて所定
時間前記目標空気量を増加させることにより、その問題
を解消するようにする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

まず、本発明が適用可能な内燃機関（エンジン）の−例
を第２図を参照して説明する。

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
可能に設けらレタコンペ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ヤリフグプレー
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を備えている。したがって、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求められる。また、エアフローメー
タ２の近傍には、吸入空気温を検出して吸気温信号を出
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が取付
けられ、スロットル弁８の下流（１１１Ｋサージタンク
１２が設けられている。また、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バイパス路１４が設けら
れている。このバイパス路１４にはｌステッピングモー
タ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
燃焼室罠連通されている。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量毎に燃料噴射弁２
４が取付けられている。

エンジン２０の燃焼室は、排気ボート２６およびエキゾ
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。このエキ
ゾーストマニホールド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。工／ジノブロック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３４Ｖｉ、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罠点火プラグ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け例えば７２０’ＣＡ毎に気量判別信号
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
ートラシス９−トスイツチ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
。キースィッチ５０ｆ′ｉ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
を出ノＪし、エアコンスイッチ５４はニアコンディショ
ナのコノプレフサ作動時に土アコン信号を出力する。ま
り、車速センサ５６Ｖｉ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け第３図に示すように、中央処理装＠
（ＣＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）６
２、ラムダム・アクセス・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７’　−Ｊ　ハスやコントロールバス等の
バスヲ含んで構成されている。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からのスロットル全閉信号、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、■ＳＣバル
ブの開度を制御するためのＩＳＯ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゛りを
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、ＡＤＣＶｉＣＰＵ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
の見込み素、過渡時の空気量の増加量およびその他の制
御プログラム等が予め記憶されている。

次に上記のようガ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／スミツションのシフトレバーをＮレンジ
からＤまｌｆＲレンシニシフトする場合の実施例につい
て説明する。

第４図に本発明に係る第１実施例の制御手順の基本とな
るメインルーチンの途中を示す。同図ステップ１００に
おいてエアコン信号およびニュートラル信号の有無等に
基づいてエンジン負荷状態を判定し、この負荷に応じた
目標回転数ＮＦおよびこの負荷に応じて増減させる見込
み空気量に対応したＩＳＯバルブ１６の見込み開度Ｐｅ
をＲＡＭの所定エリアに設定する。次のステップ１０２
でハ、アイドルスピードコントロール（ＩＳＯ）の制御
タイミ・ングになったか否かを判断する。この制御タイ
ミングは一定周期（例えば、０．５〜２ｓｅｃ　）に設
定されている。ＩＳＯの制御タイミングに々つだ場合に
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ＮＥ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
ル弁全閉かつ車速か所定値（例えば２．５７ｍ／ｈ）以
下かつエンジン冷却水温が所定温（例えば、７０℃）以
上とされている。

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ＩＳＯ開度Ｐｏ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開度Ｐｅを基本開度Ｐｏに加算し
て目標空気量（で対応する目標開度Ｐを求める。

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目標開度Ｐを出力開
度Ｐｏｕｔ　　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りである。その１つは、フィー
ドバック制御後所定時間経過し、工：／ジン回転数の平
均値ＮＥが目標回転数ＮＦ士所定値（例えば、２５　ｒ
、ｐ、ｍ、）内に入っているときの出力開度Ｐｏｕｔと
Ｂｕ　−ＲＡ　Ｍ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Ｐｏ
ｕｔＫ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ＮＥ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Ｐｏｕｔに近づけるべく学習
値を増減する方法である。

また、ステップ１０６でフィードバック制御条件が成立
していないと判断されたときには、ステープノループ制
御を行い、ステップ１１６でこの目標開度Ｐを出力開度
Ｐｏｕｔとしてセットする。

このようにしてレジスタにセットされた出力開度Ｐｏｕ
ｔに基づいて、工ＳＣバルブ１６の開度が制御される。

ここで、開度Ｐ（含むＰｏ、Ｐｅ。

Ｐｏｕｔ　）の具体的な値は、■ＳＣバルブ１６（７）
開度に対応したステッピングモータのステップ位置ヲ表
わす値の信号とされている。なお、ＩＳＯバルブをソレ
ノイドにより開閉させ、その開時間率によって空気量を
制御する方式の場合には、ソレノイドを駆動するパルス
信号のデユーティ比をもって開度Ｐとすればよい。

μＦ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な
るよう基本開度Ｐｏが変化され、さらに見込み開度Ｐｅ
がある場合にはこれが加算された値により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い目標開度Ｐが所定値
になるため、■ＳＣバルブ開度は一定にされる。

次に、本発明の特徴構成にかかる制御手順を第１図に示
すサブルーチンに沿って説明する。このサブルーチンは
前記ステップ１０８又け１１０で求められた目標開度Ｐ
に、負荷増加過渡時の空気量不足を補償するための増加
開度ＰＮＤを加算して、出力開度Ｐｏｕｔに反映させる
ものであり、割込み信号により所定時間毎に実行される
ようになっている。まず、ステップ１２０においてニュ
ートラル信号の有無に基づいてシフト位置がＮレンジが
否かを判断し、Ｎし／ジのときはステップ１２２で７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１２４でフラグＦＮ
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し７ジから他のレンジ
ヘシフトされた場合にはステップ１２６で、シフト時か
らトルクコンバータが作動するまでの所定時間Ｔｏ（通
常０〜ｉ　ｓｅｅ　）経過したか否かを判断し、所定時
間Ｔｏ経過しているときはステップ１２８に移行する。

ステップ１２８では、シフト時のエンジン回転数ＮＥが
所定値αを越えているか否かを判断し、肯定判断のとき
はステップ１３０にて増加開度ＰＮＤを予め定められて
いる設定値βｌに、否定判断のときはステップ１３２に
て増加開度ＰＮＤを同じく設定値β２に設定する。なお
、所定値αは目標とするアイドリング回転数１１例えば
Ｄレンジの目標アイドリング回転数ＮＥｎ（例えば５０
０〜７００ｒｐｍ　）に基づいて定められるものであり
、具体的にＩｄ　１０００　ｒｐｍ　〜２０００　ｒｐ
ｍｌｃ設定される。

設延値β２はシフト時の回転数がＮＥＤ近傍以下のとき
の過渡負荷分に応じて、設定値β１はＮＥａを越えた回
転数における過渡負荷分圧応じて設定され、例工ばβｌ
けステッピングモータのステラ７’ａでｌＯ〜３０ステ
ップ、β２は４〜１０ステップ程度に選定される。まだ
、増加開度ＰＮＤの定め方を上述したステップ１２８，
１３０，１３２からなる手順に代えて、エンジン回転数
・くラメータとして増加する関数で与えるようにしても
よい。

このように、増加開度ＰＮＤを設定した後、ステップ１
３４に移行してフラグＦＮをリセットし、さらにステッ
プ１４２において前回目標開度Ｐに増加開度ＰＮＤを加
算して今回の目標開度Ｐとするとともに、後述するＴ１
時間の計数を開始する。

一方、ステップ１２２でフラグＦＮをセットした後、ま
たステップ１２４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し／ジ以外の状態が継続し
ているときは、ステップ１３６で増加開度ＰＮＤが０か
否かを判断する。そして、増加開度ＰＮＤが００ときは
そのままステップ１４２へ進み、０以外のときはステッ
プ１３８へ移行して、増加開度ＰＮＤによる補償を行わ
せる期間として定められた設定時間Ｔ１が経過したか否
かを判断する。この判断か°否定のときはステップ１４
２へ進みＰＮＤによる補償が維持され、肯定のときはス
テップ１４０にてＰＮＤを０とし、補償制御を終了する
。なお、上記７１時間は一定値もしくはエンジン回転数
ＮＥの関数値とする。

上述した第１図図示すブルーチンに沿って制御した場合
の出力開度Ｐｏｕｔと、エンジン回転数ＮＥの時間変化
を第５図に示す。同図に示すように、Ｎレンジにおいて
レーシングによりエンジン回転数ＮＥが高くされている
状態からレーシングをやめると、アイドルスイッチがオ
フ→オンにガると同時にエンジン回転数ＮＥＨ実線Ｌ１
に示すように低下する。この低下過程にてシフト位置が
Ｄし／ジに切替えられると、前述したように切替時のＮ
Ｅに応じた増加開度ＰＮＤ　Ｋよる空気量の補償制御が
開始され、Ｔｏ時間経過後出力開度Ｐｏｕｔは（Ｐ　ｏ
−１−Ｐ　ｅ−）−ＰＮｏ　）の値にされる。そしてこ
の値カＴ　＋時間保持された後、Ｐｏｕｔけ（Ｐｏ−１
−Ｐｅ）に減少され、定常状態のフィードバック制御に
移行される。これによってエンジン回転数ＮＥの変化は
実線り、で示す°ｇうに、滑らかにＤレンジのアイドリ
ング目標回転数Ｎ　Ｅ　ｏ　ＶＣ達するものとなる。こ
れに対し、ＰＮＤ補償を行わない場合は、図中１点鎖線
Ｌ２で示すようにアンダーシュートを伴う変化となり、
それが激しいときはエンジンがストールされるという問
題があったのである。

なお、上記実施例では、第５図に示すようにＴ１時間経
過後直ちにＰＮＤをＯにする制御について説明したが、
同図中２点鎖線で示すようＫ、１゛１経過後一定率で漸
次減少させるようにしてもよい。

このようにすればエンジン回転数ＮＥの変化をさらに滑
らかにすることができる。この場合のサブルーチンは、
第１図のステップ１４０を第６図に示すステップ１４４
，１４６，１４８に置き代えることによって実現できる
。

また、上記実施例ＢＮレンジからＤレンジに切替えられ
た場合の負荷増加乞例にとって説明したが、本発明はこ
の他に、ＮレンジからＮレンジにシフトしたとき、ある
いは電気負荷（ブレーキランプ等）やクーラコンプレッ
サ等の負荷増加の堝合にも適用できる。この場合にはバ
ッテリ電圧の変動により電気負荷の印加が検出され、エ
アコンスイッチによりクーラコンプレッサの動作が検出
される。さらに、本発明は、マニュアルトランスミッシ
ョンを備えたエンジン等にも適用することが可能である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、アイドリング時
のどのような条件の負荷増加に対してもそれによる過渡
時の機関回転数の落込みやストールを防止することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要制御手順を示すフロー
チャート、第２図は本発明を適用することができるエン
ジンの一例の概略図、第３図は第２図の電子制御回路の
ブロック構成図、第４図は第１図のフローチャートに係
るメインルーチンのフローチャート、第５図は本発明の
実施例の動作を説明するためのタイムチャート、第６図
は本発明の他の実施例の主要制御手順を示すフローチャ
ートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロツトル弁のバイパス路に流れる空気量を負荷
   に対応した目標空気量に制御して、機関のアイドリング
   回転数を目標回転数に制御する内燃機関のアイドリング
   回転数制御方法において、負荷が増加したとき増加後の
   負荷に対応する目標空気量を負荷増加時の機関回転数に
   応じて所定量所定時間増加することを特徴とする内燃機
   関のアイドリング回転数制御方法。