JPS6125941A - 内燃機関のアイドリング制御方法 - 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、内燃機関のアイドリング制御方法に係り、特
に否アイドル状態からアイドル状態に変化した過渡時の
機関回転数を安定に制御するアイドリング制御方法に関
する。

〔発明の背景〕

一般に内燃機関のアクセルをもどすとスロットル弁から
の吸気が停止されるので、スロットル弁が全閉されたこ
とをアイドルスイッチにより検出し、アイドルスイッチ
がオンされた時スロットル弁をバイパスする流路に設け
られたアイドルスピードコントロールバルブ（工ＳＣパ
ルフト称スル）によシ、所定量の給気を行うアイドリン
グ制御がなされている。この時のＩ８Ｃバルブの開度制
御は機関回転数がアイドル目標回転数になるようにフィ
ードバック制御している。ところが、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、内燃
機関の回転系の慣性モーメントが減少し、高速の走行状
態やレーシングなどの高回転状態から低速のアイドル状
態に移行させる時の減速率が大きくなったり、またフィ
ードバック制御の応答遅れなども相まって、機関回転が
目標アイドリング回転数以下に落込むことがあシ、これ
によって機関がストールされるという問題がある。

そこで、従来、否アイドル状態からアイドル状態に移行
し、かつ機関回転数の減速率ΔＮＥ、即ち所定時間（例
えば、３２　ｍ５ｅ６）当シのエンジン回転数の変化量
が設定値Ｃよシも大きくなった時に、′目標空気量を一
定時間一定量増加させるため、ＩＳＯパルプの制御開度
Ｐを第６図に示すようにＴ１時間補補償度Ｐｃ分だけ増
量させ、とれによシその空気量に応じた燃料を増大させ
て、内燃機関の入力エネルギを増大させ、過渡時の機関
回転数の落込みを防止して、円滑な速度特性を得るよう
にする方法が提案されている。

しかしながら、減速率△ＮＥを基準に工ＳＣパルプの増
量を行わせる上述した従来法によれば、前記εの設定が
極めて困難なものであるという問題があった。即ち、本
来、内燃機関の回転数は短い周期で変動している特性を
有していることからεを小さく設定すると、第６図に示
すようにアイドリング定常状態における１３時において
、減速率１−Ｎ　Ｅ　２がε以上になることがらシ、こ
れによって定常状態のアイドリング時の空気量が増やさ
れてしまうとともに、回転数が変動してしまうという問
題がある。また、εを大きく設定すると、比較的小さな
減少率で機関回転数が低下するような場合には空気量が
増加されないことにな）、機関回転数の落込みやストー
ルを防止することができないという問題がある。このよ
うに、従来法によれば、制御が不安定で確実性に欠け、
信頼性が劣るという欠点があった。

〔発明の目的〕　′ 本発明の目的は、否アイドル状態からアイドル状態移行
時の空気量制御を確実でかつ安定なものとし、機関回転
数の落込みゃ機関のストールを防止して、円滑な減速特
性をうることかできる内燃機関のアイドリング制御方法
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、否アイドル状態からアイドル状態に変って機
関回転数が設定値以下に低下した時、空気量を所定時間
一定量増加するようにし、これによシ、空気量増加のタ
イミングを確実でかつ安定なものとすることによシ、減
速特性を円滑なものとすると共に、機関回転数の落込み
やストールを防止しようとすることにめる。

〔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ヲ備工、マイクロコンピュー
タなど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
ベンセイションプレート、コンペンセイノヨンプレート
に連結されたメジャーリングプレート及びコンベンセイ
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吸気量信号から求
めることができる。

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７０−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の下流側にサージタンク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、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ｉ
シている。サージタンク１２は、インテークマニホール
ド１８及び吸入ボート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内に突出させて各気筒毎に、または複数の気筒
毎に一括に燃料噴射弁２４が取付けられ、この燃料噴射
弁２４は電子制御回路４４から与えられる燃料制御信号
によシ制御され、燃料噴射回数を制御することによって
機関に供給する燃料を制御するようになっている。

エンジン２０の燃焼室は排気ボート２６及びエキゾース
トマニホールド２８を介して三元触媒が充填された触媒
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。

エンジンブロック３２には、このブロック３２を貫通し
てウオータジャック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。

この冷却水温でンサ３４は、エンジン冷却水温を検出し
て水温信号を出力するようになっている。

エンジン２０のシリンダヘッド３６を貫通して、燃焼案
内に突出させて各気筒毎に点火プラグ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４
０及びイグナイタ４２を介して、マイクロコンピュータ
などで構成された電子制御回路４４に接続され−Ｃ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それ
ぞれ構成された気筒判別センサ４６及びクランク角（Ｃ
Ａ＞センナ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７２０°ＣＡ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３
０°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及びバッテリ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にニュートラル信号を出
力し、エアコンスイッチ５４はニアコンディショナのコ
ンプレッ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手とで構成され
、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３図に示すように、中央処理装
、１（ＣＰＵ）６０、！Ｊ−ドオンリーメモリ（几０’
Ｍ）６２、ランダムアクセスメモり　＜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（Ａｊ）Ｃ）７０及び
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
スを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開信号、空燃比信号、
スタータ信号、ニュートラル信号及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
回動を制御するだめのＩＳＯバルブ制御消号、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ｌ１９Ｃパルプ、燃料噴射弁、
イグナイタをそれぞれ制御する。また、ＡＤＣ７０には
、吸入空気量信号、吸気温信号、バッテリ電圧及び水温
信号が入力され、ＡＤＣはＣＰＵの指示に応じてこれら
の信号を順次データ信号に変換する。ＲＯＭ６２には、
エンジン冷却水温、吸気温、負荷状態、シフトレバ−の
シフト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な制御を行うための見
込量、過渡時の空気量の増加量及びその他の制御グラグ
ラム等が予め記憶δ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。

第１図（５）、　（Ｂ）に本発明に係る一実施例のアイ
ドリング制御手順のメインループを示す。同図内に示し
たステップ１００乃至１０８までは公知のフィードバッ
ク制御と学習制御とを示すものであることから、図を簡
単にするために概略のみが示されている。ステップ１０
０では、エンジン回転数ＮＥ、エアコン信号及びニュー
トラル信号の有無などのエンジン運転状態信号を取込む
　次にステップ１０２においてこれらのエンジン運転状
態からアイドリング制御のフィードバック条件が成立し
ているか否かについて判断する。このフィードバック制
御条件は、例えば、アイドルスイッチＩＤＬがオン即ち
スロットル弁全閉であることを基本条件どじ、必要に応
じて例えば、車速か所定値（例えば２．５Ｘｍ／ｈ）以
下、エンジン冷却水温が所定温（例えは、７０℃）以上
、わるいは後述するＩＳＣパルプの補償開度Ｐｃ　が零
であることなどが含まれる。フィードバック条件が成立
している場合には、ステップ１０４に移行して、エンジ
ンの負荷状態に応じて定められているアイドル目標回転
数ＮＦと現在のエンジン回転数Ｎ’Ｅまたはその平均値
ＮＥとの偏差を求め、その偏差に基づいてＲＡＭ６４の
所定エリアに格納されている＝ｂｔ在のＩＳＣバルブの
制御間［Ｐを補正する。なお、制御開度Ｐはアイドリン
グ目標回転数に応じた基本開度と、負荷状態に応じ九見
込開度とを初期値とし、フィードバック制御及び学習制
御によって適宜補正された値がＲＡＭ６４の所定エリア
に格納されている。

次にステップ１０６において、学習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１０８で学習
制御を行った後、本発明の特徴部分に係る第１図ＣＢ）
のステップ２００以降の制御に移行する７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
ック制御を所定時間経過し、エンジン回転数の平均値Ｎ
Ｅが目標回転数ＮＦ士所定値（例えば２　ｓ　ｒｐｍ　
）内に入っているときの制御開度ＰとＢＵ−ＲＡＭ６６
に記憶され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、制御開度Ｐ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ＮＥ
と目標回転数ＮＦを常に比較し、その大小関係に基づい
て学習値を制御開度Ｐに近づけるべく学習値を増減する
方法である。

一方、ステップ１０２でフィードバック条件が成立して
いないと判断されたときはステップ１０４゜１０６．１
０８がジャンプされる。このとき制御開度ＰはＲＡＭ内
に格納されている値がそのまま出力されることになる。

このようにして求められた制御開度Ｐに基づいてＩＳＣ
パルプ１６の開度が制御されることになるｇなお開度Ｐ
の具体的な信号値は、ＩＳＣパルプ１６の開度に対応し
たステッピングモータのステップ位置を表わす値とされ
ているうまた、ＩＳＯバルブ１６がソレノイドにより開
閉駆動され、その開時間率によって空気量が制御される
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制御開度Ｐとすればよい。

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な
るように制御開度Ｐが変化され、さらに見込開度がある
場合にはこれが加算された値の制御開度ＰによＩＳＣパ
ルプ１６（７）Ｒｉが制御される。

次に、本発明の特徴構成に係るステップ２００以降の制
御手順を第１図（ロ）に沿って説明する。ステップ２０
０乃至２２２に示す制御ステップは、否アイドル状態か
らアイドル状態に移行された過時期の空気量不足を補償
するため、補償開度Ｐｃを加算して制御開度Ｐに反映さ
せる゛ものであシ、メインルーズの実行に合せて所定時
間毎になされるものである。１ずステップ２００におい
てアイドルスイッチＩＤＬがオフの状態からオンに変化
したか否かを判断する。つまシここで否アイドル状態か
らアイドル状態に変化したかを判断する。

肯定判断のときはステップ２０２に移行し、アイドル状
態に変化したことを示すフラグＦＩＤＬをＳ　ｌ　＃に
セットしてステップ２０４に移行する。

否定判断であればステップ２０２をジャンプして同様に
ステップ２０４に移行する。ステップ２０４では、その
時のエンジン回転数ＮＥあるいはその平均値ＮＥが予め
設定されている所定値γ（例えば、７００乃至２００　
Ｏｒｐｍ　）未満になったかどうかが判断される。なお
、この所定値ｒの値は空気量を増加する基準となる回転
数であシ、エンジンがストールする回転数に、空気を増
加させてから即ち実質的に燃料を増量してからエンジン
がトルクを発生するまでの遅れ時間において低下すると
見込まれる回転数を上乗せした値とするのが望ましい。

γを必要以上に高くすると必要なときにはすでにＩＳＯ
パルプが閉じてしまって効果がなくなることから、実際
的には試験によってγの値を決定するようにする。さて
、ステップ２０４で肯定判断された場合はステップ２０
６に移行し、フラグＦＩＤＬがゝゝＩＮであるか否かが
判断され、肯定判断でめればステップ２０８に移行する
。ステップ２０８において、燃料噴射回数を計数するカ
ウンタの内容、即ち燃料噴射回数ＣＩＮＪが所定値δ（
例えば、２乃至２０回）以上に達したか否かが判断され
る。なお、とのカウンタは後述するステップ２１４にお
いて計数開始が指令されることから、ｌ５ＣＡルプを増
量した後の燃料噴射回数Ｃ１１’ｌＪＪを表わしている
。ステップ２０８で否定判断された場合はステップ２１
０に移行し、ここにおいてレジスタなどに格納されてい
る補償開度Ｐｃの値がαに一致しているか否がが判断さ
れる。

否定判断の時はステップ２１２に移行して予め設定され
ている“所定値α（例えば２乃至１０ステツプ）をＲＯ
Ｍから読み出し、補償開度Ｐｃ　の初期値として所定の
レジスタ等に設定する。そしてステップ２１４に移行し
て前述した燃料噴射回数のカウンタをセットしステップ
２１６に移行する。

このステップ２１６においてＲＡＭ６４などに格納され
ている制御開度Ｐと、上流のステップ２１２または２１
８で設定された補償開度Ｐｃとを加算して出力制御開度
Ｐ。ＵＴとし、レジスタ等にセットしてステップ１００
に戻る。

一方、ステップ２０４で否定判断された場合即ちエンジ
ンの回転数ＮＥｔたは平均値ＮＥがγ以上のときは、エ
ンジン回転数ＮＥが十分高いので空気を増量する必要が
ないと判断してステップ２１６を経由してステップ１０
０に戻る。また、ステップ２０６においてＦＩＤＬがＳ
Ｓ　１　ｌでない場合には否アイドル状態であることか
ら、ステップ２１６を介してステップ１００に戻る。ス
テップ２１０で肯定判断された場合は、即ちレジスタな
どの補償開度Ｐｃの内容がａになっていればステップ２
１６を介してステップ１００に戻る。

ざて、ステップ２０８で、（ＡＮＪが所定値６以上にな
ればステップ２１８に移行して、レジスタ等の補償開度
Ｐｃの値を零にし、ステップ２２０に移行してフラグＦ
ＩＤＬを％ＯＮにリセットする。

さらにステップ２２２において、ＣＩＮＪの内容を１０
＃にり省ットしてステップ２１６に移行する。

ステップ２１６においては、ステップ２１８において補
償開度Ｐｃ　の値が零にされていることから、出力制御
開度Ｐ。ＬＩＴの値から実質的に補償開度ｐｃが除かれ
、否アイドル状態からアイドル状態に移行した過渡時の
補償制御を終了してステップ１００に戻る。上述のよう
な手順で制御した場合の動作の例を、第４図を参照しな
がら説明する。時間ｔｌｌにおいてアイドルスイッチＩ
ＤＬがオンに変ると共に、エンジン回転数ＮＢは図中実
線ＴＪ　１で示すように高回転数の初期回転数ＮＥｏか
ら低下し始める。この時第１図図示第１図に）の制御ス
テップはステップ２００，２０２に進んで７２グＦＩＤ
Ｌがゝ１　“にセットされる。そしてステップ２０４に
移行するが、ＮＥが所定値１以上であるため■ＳＣパル
プの増量制御は行わずにステップ１００に戻る。

時間ｔ１２においてエンジン回転数ＮＥが所定値γ以下
になると、ステップ２０４は肯定判断となシ、さらにス
テップ２０６においても肯定判断となってステップ２０
８に移行する。この時ＣＩＮＪの内容は１０″になって
いるはずでおるからステップ２１０に移行する。ステッ
プ２１０においても、レジスタなどの補償開度Ｐｃの値
は１ＯＮとなっているはずだからステップ２１２に移行
され、ここにおいてその内容を初期値αに設定する。そ
してステップ２１４において燃料噴射回転数ＣＩＮＪの
カウンタのカウントアツプ開始指令を出力してステップ
２１６に移行し、ＲＡＭ６４などに格納されている制御
開度Ｐの値とステップ２１２で設定された補償開度Ｐｃ
　（＝α）とを加算して出力制御開度Ｐ。ＩＪＴ　とし
てレジスタ等にセットし、ステップ１００に戻る。これ
によってＩＳＯバルブはαだけ増量され、その増量量α
に児合った空気量が増加される。この増加時間ＴＫは燃
料噴射回数ＣＩＮＪがδ以上になるまで保持される。即
ちステップ２０８において肯定判断されるまではステッ
プ２１０によってステップ２１２，２１４がジャンプさ
れ補償開度Ｐｃはαに保持された状態でメインループが
実行されるからである。この時ｔ１ｍにおいて燃料噴射
回数ＣＩＮＪがδ以上になると、ステップ２０８におけ
る判断は肯定となシ、ステップ２１８において補償開度
Ｐｃ　の値を％ｏ％に設定、し、これによってステップ
２１６において補償制御が終了される。しだがって、否
アイドル状態からアイドル状態に移行して回転数が所定
値γに達した時に、空気量がαステップに応じて増大さ
れ、これによってその空気量増大に応じた燃料がエンジ
ンに供給されることがら、エンジンの入力エネルギが増
大されてエンジン回転数ＮＢの減少率が緩和され、図示
実、線Ｌ１で示すような緩やかな変化となる。また空気
量を増加させる保持時間ＴＫは燃料噴射回転数ＣＩＮＪ
を基準に決められることから、その間に燃料供給停止時
間が含まれテイテモ安定シタ補償を行わせることができ
る。

これに対ル、補償開度Ｐｃ　を加えなかった場合、ある
いはその保持時間ＴＫが短かすぎた場合などの時は、同
図中一点鎖線Ｌ２で示すようにアンダーシュート（落込
み）を伴う変化となｐ、それが著しい場合には機関がス
トールされるという問題かわったのである。

上述したように、本実施例によれば、ＩＳＯパルプを増
量するタイミングを、エンジン回転数ＮＥを基準に定め
ていることから、エンジン回転数の減速率ΔＮＨの変動
等には左右されず、極めて確実でかつ安定した動作タイ
ミングとなる。また、保持時間ＴＫは燃料噴射回数ＣＩ
ＮＪによって定めていることから、エンジンの運転状態
に応じた補償制御とすることができ、円滑な減速特性を
確実にかつ安定に得ることができるという効果がある。

なお、上記実施例では噴射回数ＣＩＮＪがδ以上に達し
た時、直ちに補償開度Ｐｃ　ｋ”　０　’に′ｆるもの
について説明したが、第４図中点ｍＬｓで示すように、
時間ｔｘｓから一定率または段階的に漸次減少させるよ
うにしてもよい。このようにすれば、エンジン回転数Ｎ
Ｅの変化をさらに円滑なものとすることができる。この
場合の制御手順は、第１図（Ｂ）図示ステップ２１８の
部分を第５図に示す手順に置き換えることによって実現
することができる。

なおまた、燃料噴射回数ＣＩＮＪは通常エンジン回転ｆ
ｉ、ＮＥに相関しているものであることから、燃料供給
停止状態が所定値ｒ以下においてはあシ得ないような場
合には、所定値ｒに応じて定めた一定時間としても同様
の効果が得られる。さらに、燃料供給停止状態が含まれ
るような場合には、燃料供給復帰を検知するようにし、
復帰してから所定値γに応じて定めた一定時間後、補償
開度Ｐｃを１０″にするように制御しても効果は同一で
ある。

〔兄明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、否アイドル状態
からアイドル状態に移行した時、機関回転数が所定値に
まで低下したのを検出して空気量を所定時間増加させる
ようにしていることから、制御動作、呪確実でかつ安定
なものとすることができ、これｖｃよって円滑な減速特
性が得られ機関回転数の落込みや機関のストールを防止
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図囚、β）は本発明の一実施例の制御手順を示すフ
ローチャート、第２図は本発明を適用することができる
エンジンの実施例の概略図、第３図は第２図の電子制御
回路のブロック構成図、第４図は本発明の第１図図示実
施例の動作を説明するだめのタイムチャート、第５図は
本発明の他の実施例の要部制御手順を示すフローチャー
ト、第６図は従来例の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アイドル状態時の機関回転数を目標回転数に制御
   すべく、スロツトル弁をバイパスさせて機関に供給する
   空気量を制御する内燃機関のアイドリング制御方法にお
   いて、否アイドル状態からアイドル状態に変つて機関回
   転数が設定値以下に低下した時、前記空気量を一定量増
   加して所定時間保持した後、一定減少率で前記空気増加
   量を零にすることを特徴とする内燃機関のアイドリング
   制御方法。