JPS6181547A - 内燃エンジンのアイドル回転数フイ−ドバツク制御方法 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンのアイドル回転政フイードパツク
制御方法に関し、特に、エンジンの減速運転状態とアイ
ドル回転数フィードバック制御運転状態とを判別してエ
ンジンストールの防止等を図ったアイドル回転数フィー
ドバック制御方法に関する。

（従来技術とその問題点） 内燃エンジンにおいて、エンジン冷却水温が低いときに
アイドル運転を行った場合や、アイドル運転時にエンジ
ンにヘッドライト、エアコン等の電気負荷が掛ったとき
等にはエンジンの負荷が増大してアイドル回転数が低下
してエンジンストールが生じ易く、このため、従来、エ
ンジンの負荷状態に応じて目標アイドル回転数を設定し
、この目標アイドル回転数と実際のエンジン回転数との
差を検出しこの差が零になる様に差の大きさに応シテエ
ンジンに補助空気を供給してエンジン回転数を目標アイ
ドル回転数に保つように制御するアイドル回転数フィー
ドバック制御方法は知られている。

一方、スロットル弁全開減速運転状態からアイドル運転
状態に移行する際に、エンジン回転数が目標アイドル回
転数を下廻ったときに初めて上述のフィードバック制御
により補助空気量制御を開始すると、エンジン回転数は
フィードバック制御遅れによって目標アイドル回転数よ
り落ち込むことになり、この落ち込み量が大きい場合に
はエンジンストールが生じるにの不都合を解決するため
、エンジン回転数を目標アイドル回転数に保持するに必
要な補助空気量を、フィードバック制御を開始する前の
エンジン回転数が所定回転数を下廻った時からエンジン
に予め供給しておく方法（これを「減速モードによる制
御方法」という）が提案されている（例えば、特開昭５
８−１２４０５２号）。

また、電子式燃料制御装置を備えた内燃エンジンにおい
ては、エンジンが減速時にスロットル弁が全開に近い状
態にあるときには当該エンジンへの燃料の供給を遮断（
フューエルカット）し、エンジン回転数がアイドル回転
数付近に設定した所定の回転数即ち、フューエルカット
解除回転数まで低下した時に再び通常の燃料供給制御を
復帰さ′せるようにして燃費の向上を図るようにしてい
る。

この場合、前述の減速モード制御による混合気を増量す
る補助空気の供給開始時点を前記フューエルカット解除
時と一致させてもよいが、一般にスロットル弁全開の状
態で減速するときにはエンジンの充填効率は小さくなっ
ており、このため前記フューエルカット解除回転に達す
る迄に予め前記補助空気の充填効率を高めておく必要が
ある。

特にエンジンがフロトル弁全開状態で急減速するときに
は前記充填効率が大幅に低下する。このような状態にお
いて燃料遮断（以下フューエルカットという）が解除さ
れて前記通常の燃料制御に復帰された場合所要のエンジ
ン出力を得るに必要な混合気量が確保出来ずエンジンス
トールを起してしまう。そこで、フューエルカット解除
時の吸入空気の充填効率を高めるようにしてフューエル
カット解除後のエンジンストールを防止することが要請
される。また、エンジン冷却水温度に応じて前記フュー
エルカット解除回転数を変化させることにより、フュー
エルカット解除時にエンジンを良好に運転するようにし
た制御方法も知られており、エンジン水温に応じてフュ
ーエルカット解除回転数が変更された場合には上述の吸
入空気の充填効率を高める時点もこれに伴って変更する
必要がある。

（発明の目的） 本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、前記フュー
エルカット解除時の前記補助空気の充填効率、特にスロ
ットル弁が全閉状態で急減速してフューエルカット解除
が行われるた場合においても予め前記充填効率を高めて
おき、フューエルカット解除時の失火によるエミッショ
ンを改善することを目的とする６ （発明の概要） 上記目的を達成するために本発明においては、内燃エン
ジンのアイドル時に目標アイドル回転数と実回転数との
偏差に応じて当該エンジンの吸気系のスロットル弁をバ
イパスバイパス通路に設けた制御弁の作動量を制御して
補助空気量を制御し、前記偏差を無くすようにしたアイ
ドル回転数フィードバンク制御方法において、前記内燃
エンジンが減速時の所定運転状態にあるときには当該エ
ンジンへの燃料供給を遮断し、前記エンジンの回転数が
前記目標アイドル回転数より高くエンジン冷却水温度に
応じて変化する所定フューエルカット解除回転数より高
い値に設定され前記冷却水温度に応じて変化する所定回
転数以下となったとき前記フィードバック制御開始時の
前記作動量の初期値を設定し、該フィードバック制御が
開始される迄の間該初期値に対応する補助空気量を前記
エンジンに供給するようにし、充填効率を高めた後フュ
ーエルカット解除を行なわせ、フューエルカット解除後
の失火によるエミッション悪化を防止するようにした内
燃エンジンのアイドル回転数フィードバック制御方法を
提供するものである。

（発明の実施例） 以下本発明の方法を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法が適用される内燃エンジンのアイ
ドル回転数フィードバック制御装置の全体を略示する構
成図であり、符号１は、例えば４気筒の内燃エンジンを
示し、エンジン１には、開口端にエアクリーナ２を取り
付けた吸気管３と排気管４が接続されている。吸気管３
の途中にはスロットル弁５が配置され、このスロットル
弁５の下流の吸気管３に開口し大気に連通ずる空気通路
８が配設されている。空気通路８の大気側開口端にはエ
アクリーナ７が取り付けられ又、空気通路８の途中には
補助空気量制御弁（以下単に「制御弁」という）６が配
置されている。この制御弁６は常閉型の電磁弁であり、
ソレノイド６ａとソレノイド６ａの付勢時に空気通路８
を開成する弁６ｂとで構成され、ソレノイド６ａは電子
コントロールユニット（以下ｒＥＣＵＪという）９に電
気的に接続されている。

吸気管３のエンジン１と前記空気通路８の開口８８間に
は燃料噴射弁１０が設けられており、この燃料噴射弁１
ｏは図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣ
Ｕ９に電気的に接続されている。

前記スロットル弁５にはスロットル弁開度センサ１７が
、吸気管３の前記空気通路８の開口８ａ下流には管１１
を介して吸気管３に連通ずる吸気管内絶対圧センサ１２
が、エンジン１本体にはエンジン冷却水温センサ１３及
び回転数センサ１４が夫々取り付けられ、各センサはＥ
ＣＵ９に電気的に接続されている。符号１５は例えばヘ
ッドライトやニアコンディショナ等の電気装置を示し。

この電気装置１５はスイッチ１６を介してＥＣＵ９に電
気的に接続されている。

ＥＣＵ９は、各種センサからの入力信号波形を整形し、
電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデ
ジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路９ａ
、中央演算処理回路（以下ｒ（、ＰＵＪ　という）９ｂ
、ＣＰＵ９ｂで実行される各種演算プログラム、及び演
算結果等を記憶する記憶手段９ｃ及び前記燃料噴射弁１
０及び制御弁６に駆動信号を供給する出力回路９ｄ等か
ら構成される。

次に上述のように構成されるアイドル回転数フィードバ
ック制御装置の作用について説明する。

スロットル弁開度センサ１７、絶対圧センサ１２、水温
センサ１３及びエンジン回転数センサ１４から夫々のエ
ンジン運転状態パラメータ信号がＥＣＵ９の入力回路９
ａを介してＣＰＵ９　ｂに供給され、ＣＰＵ９ｂはこれ
らのエンジン運転状態パラメータ信号の値と電気装置１
５からの電気負荷状Ｂ（８号に基づいてエンジン運転状
態及びエンジン負荷状態を判別し、これら判別した状態
に応じてエンジン１への燃料供給量、すなわち燃料噴射
弁１０の開弁時間Ｔ　ｏ　ｕ　Ｔと、補助空気量、すな
わち制御弁６の開弁時間デユーティ比ＤｏｕＴとを夫々
演算し、各演算値に応じて燃料噴射弁１０及び制御弁６
を作動させる制御信号を出力回路９ｄを介して夫々に供
給する。

制御弁６のソレノイド６ａは前記演算値に応じた開弁時
間に亘り付勢されて弁６ｂを開弁じて空気通路８を開成
し開弁時間に応じた所定量の空気が空気通路８及び吸気
管３を介してエンジン１に供給される。

燃料噴射弁１ｏは上記演算値に応じた開弁時間に亘り開
弁じて燃料を吸気管３内に噴射し、噴射燃料は吸入空気
に混合して常に所要の空燃比（例えば理論空燃比）の混
合気がエンジン１に供給されるようになっている。

制御弁６の開弁時間を長くして補助空気量を増加させる
とエンジン１への混合気の供給量が増加し、エンジン出
力は増大してエンジン回転数が上昇する。逆に制御弁６
の開弁時間を短くすれば供給混合気量は減少してエンジ
ン回転数は下降する。

斯くのごとく補助空気量すなわち制御弁６の開弁時間を
制御することによってアイドル時のエンジン回転数を制
御することができる。

次に、上述したアイドル回転数フィードバック制御装置
のアイドル回転数制御作用の詳細について先に説明した
第１図並びに第２図乃至第４図を参照して説明する。

先ず、第２図は本発明の回転数制御方法を示し、減速時
に第１図のスロットル弁５が全開となり時間経過と共に
エンジン回転数Ｎｅが減少し、第１の所定回転数ＮＡＨ
又は第２の所定回転数ＮＡＬ（＜　Ｎ　Ａ　Ｈ）以下に
なると（第２図（ａ））　、制御弁６が開弁じて空気通
路８を介し補助空気が供給されるようになり後述する補
助空気の減速モードの制御が開始される。更にエンジン
回転数が減少して所定のアイドル回転数上限値ＮＨ以下
になると補助空気量はフィードバックモートにより制御
されエンジン回転数Ｎｅが上限値ＮＨと下限値Ｎしどの
間に保持される。これら所定のアイドル回転数の上限値
ＮＨと下限値Ｎしはエンジン冷却水温や電気装置１５の
電気負荷状態等の変化に応じてその都度エンジンに最適
な値に設定される。

減速運転モードにおけるフューエルカット解除回転数Ｎ
ｐｃはエンジン冷却水温度Ｔｗに応じて変化し１例えば
第３図に点線で示すように、所定温度ＴＷＡ（例えば６
０℃）以下のときには第１の所定回転数ＮｐｃＨ（例え
ば１７０００ｐ　ｍ）　、以下のときには第２の所定回
転数Ｎｐ　ｃ　Ｌ（例えば９００ｒｐｔｎ）となるよう
に設定されている。また、前記第１、第２の所定回転数
ＮＡ　Ｈ、ＮＡＬは夫々前記第１、第２のフューエルカ
ット解除回転数Ｎ　ｐ　Ｈ，Ｎ　ＦＬよりも僅かに高い
回転数に設定され且つ前記エンジン冷却水温度Ｔｗに応
じて変化するように設定されており、第３図に実線で示
すように前記所定温度Ｔｗ、以下のときには第１の値Ｎ
あＨ（例えば２０００ｒｐｍ）、以上のときには第２の
値ＮＡＬ（例えば１２００　ｒ　ｐ　ｍ）となる。即ち
、前記第１、第２の各所定値ＮＡ）１．　ＮＡＬは前記
第１．第２のフューエルカット解除回転数ＮＰＱＨ，Ｎ
ｐａ、−と共に前記エンジン冷却水温度Ｔｗに応じて変
化し、且つこれらの各フューエルカット解除回転数ＮＰ
Ｈ，ＮＦＬよりも常に所定回転ΔＮｅ　（＝３０Ｏｒｐ
ｍ）だけ高い回転数に設定される。

前記減速モードにおいては補助空気の供給量は東回（ｂ
）に示すようにエンジン回転数Ｎｅが第１又は第２の所
定回転数ＮＡＨ又は、ＮＡＬ以下となったときに制御弁
６が所定開弁時間デユーティ比ＤＸＲＥＰに亘り開弁し
て所定量の補助空気が供給される。この所定時間ＤＸＲ
ＥＰは後述するようにアイドル回転数フィードバック制
御時における制御弁６の制御量の平均値である。エンジ
ン回転数Ｎｅが低下して前記所定のアイドル回転数上限
値ＮＨに達したとき、制御弁６は前記値ＤＸＲＥＰを作
動量の初期値としてフィードバック制御が開始される。

斯くのどとくスロットル弁全閉減速時にエンジン冷却水
温度に応じて設定された所定エンジン回転数ＮＡＨ又は
Ｎルよりエンジン回転数Ｎｅが低下した時からＤＸＩ！
ＥＰ分だけ補助空気を増加させることにより、フューエ
ルカット解除時に補助空気の充填効率を高めておくこと
ができ減速途中でクラッチが切られた場合にもエンジン
回転数が急減に低下して、エンジン回転数ＮＨ以下で開
始されるアイドル時のフィードバックモードによる補助
空気制御が追随出来ずに、失火によるエミッション悪化
が生じる事態を回避することが出来る。

前記フィードバックモードによるアイドル回転数制御は
ＥＣＵ９によりエンジン負荷状態に応じて設定されたア
イドル目標回転数とエンジン回転数センサ１４からの実
回転数Ｎｅとの差を検出しこの差が零になるように差の
大きさに応じて制御弁の開弁時間を増減制御することか
ら成る。

アイドル時の補助空気のフィードバック制御時に外乱や
電気負荷の遮断時にエンジン負荷が軽減されエンジン回
転数Ｎｅがアイドル回転数上限値ＮＨを超える場合（第
２図（ａ）のＳｎ）がある。

この場合、ＥＣＵ９は前回ループがフィードバックモー
ドであるか否かを判別し、第２図の例では前回ループ５
ｎ−１はフィードバックモードであるので引き続きフィ
ードバックモードにより制御を実行するようにされてい
る。更に第２図の例ではは次回（Ｓｎや、）のエンジン
回転数Ｎｅが上限値ＮＨを超える場合も同様に今回（Ｓ
ｎ）がフィードバックモードで制御が６われでいること
が判別され、次回もフィードバックモードで制御される
。

即ち、減速モードによる制御を終了して一旦フイードバ
ックモードによる制御が開始されると以後はスロットル
弁５が全開である限り外乱等によりエンジン回転数Ｎｅ
が上限値ＮＨを超えて大きくなってもフィードバックモ
ードによる制御が継続して実行され、迅速で且つ正確な
アイドル回転数制御を行うようにしている。

減速モード域にあっては、エンジン回転数Ｎｅが上限値
ＮＨより大きい値をとる限り（第２図（ａ）のＳｋ）、
ＥＣＵ９は前回ループ（Ｓ　ｋ−、）が減速モードか否
かを判別し減速モードによる制御が実行される。これに
より例えば減速モード時に未だ回転数が高いときにフィ
ードバックモード領域にあると誤診されてフィードバッ
ク制御が行われた場合制御弁６の開弁時間が極端に小さ
い値になり、この状態でクラッチを切ったときにエンジ
ンストールが生じる事態を回避することができる。

第４図は上述した補助空気制御による減速制御時及びア
イドル回転数制御の制御手順を示したプログラムのフロ
ーチャートである。このエンジン制御プログラムはＥＣ
ＵＱ内において、スロットル弁５が全開の場合に呼び出
され（ステップ１）、先ず、エンジン冷却水温度Ｔｗに
応じて前記第１の所定値ＮＡＨ又は第２の所定値Ｎルの
逆数に比例する値ＭＡ　Ｈ（ＣＩ：　１　／　ＮＡ　Ｈ
）又はＭＡＬ　（ＱＣｌ　／ＮＡＬ）のいずれか一方が
選択される（ステップ２）。

尚、説明の便宜上前記第１、第２の各所定値ＮＡＨ１Ｎ
ＡＬは代表的に値ＮＡで表わし、これに伴ない値ＭＡＨ
及びＭＡＬも代表的に値ＭＡで表わし、以下の説明を行
なう。尚、値ＭＡはＥＣＵＱ内での演算処理の都合上使
用するものでエンジン回転数センサ１４からのエンジン
回転数に対応して発生するパルス信号間の時間間隔であ
り、エンジン回転数Ｎａが高い程２時間間隔Ｍｅは短く
なる６工ンジン回転数Ｎｅの逆数に比例する値Ｍｅが前
記所定回転数ＮＡの逆数に対応する値ＭＡと比較され（
ステップ３）、Ｍｅ≧ＭＡが成立しないとき、すなわち
回転数ＮｅがＮＡより大きいとき補助空気の供給は不必
要であるので制御弁６の開弁時間デユーティ比ＤｏｕＴ
を零として算定して（ステップ４）、当該プログラムの
実行を終了する（ステップ５）。

前記ステップ３でＭｅ≧ＭＡが成立するとき、すなわち
エンジン回転数Ｎｅが所定回転数ＮＡより小さくなると
次のステップ６に進み、エンジン回転数Ｎｅに逆比例す
る値Ｍｅが所定のアイドル回転数上限値Ｎ　Ｈに逆比例
する値ＭＨと比較される。Ｍｅ≧ＭＨが不成立の場合、
即ちエンジン回転数Ｎｅが上限値ＮＨより大きい場合、
前回ループの制御がフィードバックモードであったか否
がが判別され（ステップ７）、否（ＮＯ）であれば減速
モードであると判断して減速モードによる開弁時間デユ
ーティ比ＤＯｕＴをＤＸＲＥＰに設定する（ステップ８
）。

前記ステップ６Ｍｅ≧ＭＨが成立すると、すなわちエン
ジン回転数Ｎｅがアイドル回転数上限値ＮＨより小さく
なればアイドル時のフィードバックモードに移行し、前
記ステップ８で設定された開弁時間Ｄｘ＊ｉｐを初期値
としてフィードバック制御が開始されると共にフィート
バンクモードによる開弁時間デユーティ比Ｄｏｕ　Ｔの
平均値ＤｘＨｐが新たに演算される（ステップ９）。

ステップ７で答えが肯定（Ｙｅｓ）の場合、即ち前回ル
ープがフィードバックモードで制御された場合もステッ
プ９に進み引き続きフィードバックモードで制御される
。

この平均値ＤＸＲＥＰは、次式により算出される。

ここに、Ａ及びＣ（１≦Ｃ＜Ａ）は定数、Ｄ　Ａ　Ｉ　
Ｎは今回ループのフィードバックモード類の値、及びＤ
’ｘ□２は前回ループまでに得られた開弁デユーティ比
Ｄｏｕｒの平均値である。定数Ｃを変えて平均値算出に
おけるＤ　’　ＸＲＥＰの値の重みを変えることができ
る。

また、前式に代えて次式を用いても良い。

ここに、　ＤＡＩＮ　−ｊは今回ループからｊ回前のル
ープで算出されたフィードバックモード類の値、Ｂは定
数である。この場合、平均値ＤＸＲＥＦ’はＢ回前のル
ープから今回ループまでのフィードバックモード類の算
術平均値に等しい。

このように。減速運転状態において、エンジン回転数Ｎ
ｅが所定値ＭＡを下回った時から前回迄のアイドル回転
数フィードバック時の制御弁６の作動量即ち、開弁時間
デユーティ比Ｄｏｕｒの平均値ＤＸＲＥＰ分だけ制御弁
６を開弁させ、目標アイドル回転数フィードバック制御
時と同じ量の補助空気を供給して充填効率を高めた後、
ツユ一二ルカットを解除し、当該フューエルカット解除
時点の必要混合気量を確保してエンジン出力の向上を図
り、その後前記平均値Ｄｘや、を初期値としてフューエ
ルカット解除後のアイドル回転数フィードバック制御に
移行する。しかも、前記所定値ＮＡは常にフューエルカ
ット解除回転数Ｎｐｃよりも高い値に設定されているた
めに低温時における失火によるエミッション悪化が防止
される。　　　　　　゛（発明の効果） 以上説明したように本発明においては、内燃エンジンの
アイドル時に目標アイドル回転数と実回転数との偏差に
応じて当該エンジンの吸気系のスロットル弁をバイパス
するバイパス通路に設けた制御弁の作動量を制御して補
助空気量を制御し、面図偏差を無くすようにしたアイド
ル回転数フィードバック制御方法において、前記内燃エ
ンジンが減速時の所定運転状態にあるときには当該エン
ジンへの燃料供給を遮断し、前記エンジンの回転数が前
記目標アイドル回転数より高くエンジン冷却水温度に応
じて変化する所定フューエルカット解除回転数より高い
値に設定され前記冷却水温度に応じて変化する所定回転
数以下となったとき前記フィードバック制御開始時の前
記作動量の初期値を設定し、該フィードバック制御が開
始される迄の間該初期値に対応する補助空気量を前記エ
ンジン１；供給するようにしたので、前記エンジン冷却
水温度が低い低温時においても前記フューエルカット解
除時のエンジンの充填効率を高めることが出来、失火に
よるエミッション悪化を防止することができる。

４、図面ｆｆｆｆ車な説明 第１図は本発明のアイドル回転数フィードバック制御方
法を適用した内燃エンジン制御装置の全体の構成図、第
２図は本発明のアイドル回転数フィードバック制御方法
を説明する図で、同図（、ｌｌ）は減速モード、及びフ
ィードバックモードで制御が行なわｎるエンジン回転数
範囲を示す図、同図（ｂ）はエンジン回転数の減少に伴
って空気量制御弁の開弁時間Ｄ　ｏ　ｕ　Ｔを増かさせ
る様子を説明する図、第３図はエンジン冷却水温度とフ
ューエルカット解除回転数及び減速モード判別の回転数
との関係を示すグラフ、第４図はアイドル回転数フィー
ドバック制御手段を示したフローチャートである。

１・・・内燃エンジン、３・・吸気通路（吸気管）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃エンジンのアイドル時に目標アイドル回転数と
   実回転数との偏差に応じて当該エンジンの吸気系のスロ
   ットル弁をバイパスするバイパス通路に設けた制御弁の
   作動量を制御して補助空気量を制御し、前記偏差を無く
   すようにしたアイドル回転数フィードバック制御方法に
   おいて、前記内燃エンジンが減速時の所定運転状態にあ
   るときには当該エンジンへの燃料供給を遮断し、前記エ
   ンジンの回転数が前記目標アイドル回転数より高くエン
   ジン冷却水温度に応じて変化する所定フューエルカット
   解除回転数より高い値に設定され前記冷却水温度に応じ
   て変化する所定回転数以下となったとき前記フィードバ
   ック制御開始時の前記作動量の初期値を設定し、該フィ
   ードバック制御が開始される迄の間該初期値に対応する
   補助空気量を前記エンジンに供給するようにしたことを
   特徴とする内燃エンジンのアイドル回転数フィードバッ
   ク制御方法。 ２、前記フューエルカット解除回転数と前記所定回転数
   との差は前記エンジン冷却水温度の変化に拘らず一定で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃
   エンジンのアイドル回転数フィードバック制御方法。 ３、前記目標アイドル回転数は前記エンジン冷却水温度
   に応じて変化することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の内燃エンジンのアイドル回転数フィードバック
   制御方法。 ４、前記初期値は前記フィードバック制御時における作
   動量の平均値であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の内燃エンジンのアイドル回転数フィードバッ
   ク制御方法。