JPS62142843A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関のアイドル回転数制御装置において
、アイドル制御弁の制御特性改善技術に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関のアイドル回転数制御装置として、例えば第５
図に示すように、スロットル弁１をバイパスして設けら
れた補助空気通路２の途中にアイドル制御弁（ＩＳＣパ
ルプ）３を設け、これにより吸入空気流量を調整してア
イドル回転数を制御するようにしたものがある（特願昭
５９−１７０３６６号等参照）。アイドル制御弁３はロ
ータリ一式で、図示しない開弁用コイルと閉弁用コイル
とにパルス信号が互いに反転された状態で送られるよう
になっており、パルス信号のデユーティ比に応じて開度
が制御される。尚、４はＳＰＩ方式の燃料噴射弁、５は
熱線式エアフローメータ、６はブローパイガスの還流パ
イプである。

ところで、アイドル制御弁へのパルス信号のデユーティ
比（開度制御値）は次式によって計算されるｒｓｃｄｙ
によって決定される。尚、この制御値の単位は（％）に
よって表され、開弁用のコイルがＯＮとなっている時間
割合として出力される。

Ｉ　５Ｃｄｙ＝　Ｉ　ＳＣｔｗ＋　Ｉ　５Ｃｅｔ＋　Ｉ
　５Ｃｆｂここで、ｌ５Ｃｔ−は冷却水温度（以下水温
という）依存の基本制御値、ｌ５Ｃｅｔはエアコン、Ｄ
レンジ、加減速補正等の各種補正量、ｌ５Ｃｆｂは後述
するアイドル回転数のフィードバック制御（ＩＳＣ）の
ためのフィードバック補正量である。

アイドル回転数のフィードバック制御については、水温
センサによって検出される水温に依存する目標回転数と
、クランク角センサからの回転角信号又は点火コイルか
らの信号によって検出される実際の回転数（以下実回転
数という）とを比較し、差がある場合に、その時の制御
値に補正を加えて目標回転数になるように制御するわけ
であり、このため、フィードバック補正量ｌ５Ｃｆｂと
いうものを定めている。

そして、フィードバック補正１１１ｓｃｆｂの値は積分
制御又は比例積分制御により変化させ、安定した制御と
している。即ち、目標回転数と実回転数とを比較し、実
回転数が目標回転数より低（高）い場合には、フィード
バンク補正［ｌ５Ｃｆｂを微少量ずつ増加（減少）させ
ていく。

ところで、基本制御値ＩＳＣｔｗ（若しくはこれと補正
量Ｉ　Ｓ　Ｃｅｔとの加算値）相当のオープンループデ
ユーティ　（フィードバック補正量ｌ５Ｃｆｂが基準値
のときの制御値Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙ）によって得られる回転
数が目標回転数と完全に一致していれば、フィードバッ
ク補正量ｌ５Ｃｆｂは基準値のままになるので、フィー
ドバック制御は不要なのであるが、実際にはスロットル
チャンバのつまり、部品のバラツキ等で相関がずれるた
めフィードバック制御を行っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、かかる従来のアイドル回転数制御装置に
あっては、フィードバック制御を行わないオープンルー
プ制御時（ＩＳＣｆｂ＝Ｏ又は一定値）には、次のよう
な問題を生じる。

アイドル制御弁の開度によって定まる吸入空気流量は体
積流量であるため、高地走行時等で空気密度が低下する
と出力不足となり、また、低地走行時でも前記したよう
にスロットルチャンバのつまり（空気もれ量）やアイド
ル制御弁を含む部品のバラツキ等によりオープンループ
デユーティに対する吸入空気流量にズレを生じると、正
常な特性が得られなくなる。

また、フィードバック制御時においても、上記した各種
要因によりオープンループデユーティに対する吸入空気
流！（質量流量）にずれを生じた場合には、実回転数が
目標回転数からずれたときにデユーティ比を補正して目
標回転数に落ちつかせるまでの時間が増大して応答遅れ
が大きくなり、極端な場合はエンストを招くおそれがあ
る。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、アイドル制御弁の演算された開度制御値に対する吸
入空気流ｆｆ１（質量）の特性のズレを防止するよう学
習を行うようにした内燃機関のアイドル回転数制御装置
を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、機関Ａの吸気
通路Ｂに介装されたスロットル弁Ｃをバイパスして設け
られた補助空気通路りに電磁駆動式のアイドル制御弁Ｅ
を備え、アイドル運転時前記アイドル制御弁Ｅを開度制
御して吸入空気流量を制御することによってアイドル回
転数を制御するようにした内燃機関のアイドル回転数制
御装置において、機関運転状態に基づいてアイドル制御
弁Ｅの開度制御値を演算する開度制御値演算手段Ｆと、
該演算手段Ｆにより演算された開度制御値に対して実際
にアイドル制御弁Ｅに出力される出力制御値のデータを
修正可能に記憶する出力制御値記憶手段Ｇと、該記憶手
段Ｇから前記開度制御値演算手段Ｆにより演算された開
度制御値に対応する出力制御値のデータを検索する出力
制御値検索手段Ｈと、該検索手段Ｈから検索された出力
制御値に相応する制御信号をアイドル制御弁Ｅに出力す
る制御信号出力手段■と、アイドル運転時の吸入空気流
量を検出する吸入空気流量検出手段Ｊと、該吸入空気流
量検出手段Ｊにより検出された吸入空気流量に対してア
イドル制御弁Ｅの基準となる制御値を設定する基準制御
値設定手段にと、該設定手段により設定された基準制御
値と前記開度制御値演算手段により演算された開度制御
値とを比較する制御値比較手段りと、該比較手段りの比
較結果に基づき、演算された開度制御値を基準制御値に
近づける方向に前記出力制御値記憶手段Ｇにおける出力
制御値のデータを修正する出力制御値修正手段Ｍと、を
設けた構成とする。

〈作用〉 アイドル運転時、開度制御値演算手段Ｆにより機関運転
状態に基づいてアイドル制御弁Ｅの開度制御値が演算さ
れる。

この演算された開度制御値に対して出力制御値検索手段
Ｈが出力制御値記憶手段Ｇから対応する出力制御値のデ
ータを検索する。

この出力制御値のデータに相応する制御信号が制御信号
出力手段Ｉからアイドル制御弁Ｅに出力され、アイドル
制御弁Ｅが出力制御値に対応する開度に制御される。

一方、かかる制御と併行して吸入空気流量が吸入空気流
量検出手段Ｊにより検出され、この検出値に対して基準
となるアイドル制御弁Ｅの開度制御値が基準制御値設定
手段Ｋにより設定される。

そして、前記基準制御値と開度制御値演算手段Ｆにより
演算された開度制御値とが制御値比較手段りにより比較
され、その比較結果に基づき出力制御値修正手段Ｍによ
り、前記演算された開度制御値を基準制御値に近づける
方向に出力制御値記憶手段Ｇに記憶された出力制御値の
対応するデータが修正される。

〈実施例〉 以下に実施例を説明する。

第２図にハードウェア構成を示す。

１１はＣＰＵ、１２はＰ−ＲＯＭ、１３は後述する出力
制御値のデータを修正可能に記憶するＣＭＯＳｆ−ＲＡ
Ｍ、１４はアドレスデコーダである。尚、ＲＡＭ１３に
対してはキースイッチＯＦＦ後も記憶内容を保持させる
ため、バックアップ電源回路を使用する。

アイドル制御弁３の制御のためのＣＰＵＩＩへのアナロ
グ人力信号としては、水温センサ１５からの水温信号、
スロットルセンサ１６からのスロットル開度信号、バッ
テリ１７からのバッテリ電圧があり、また、アイドル制
御弁３の出力制御値修正用としてエアフローメータ３０
からの吸入空気流量信号がある。これらは、アナログ入
力インターフェース１８及びＡ／Ｄ変換器１９を介して
入力されるようになっている。２０はＡ／Ｄ変換タイミ
ングコントローラである。

デジタル入力信号としては、アイドルスイッチ２１、ニ
ュートラルスイッチ２２及びエアコンスイッチ２３から
のＯＮ・ＯＦＦ信号があり、これらはデジタル入力イン
ターフェースを２４を介して入力されるようになってい
る。

その他、クランク角センサ２５からの例えば１８０゜毎
のリファレンス信号と１°毎のポジション信号とがワン
ショットマルチ回路２６を介して人力されるようになっ
ている。また、車速センサ２７からの車速信号が波形整
形回路２８を介して入力されるようになっている。

ＣＰＵＩＩからの人力信号（アイドル制御弁３へのパル
ス信号）は、位相反転ドライバー２９を介して互いに反
転された状態でアイドル制御弁３の開弁用コイル３ａと
閉弁用コイル３ｂとに送られるようになっている。

ここにおいてミＣＰ　Ｕｌｌは、第３図及び第４図に示
すフローチャートに基づくプログラム（ＲＯＭ１２に記
憶されている）に従って、入出力操作並びに演算処理等
を行うようになっている。

吸入空気流量制御によるアイドル回転数の制御は、第３
図のフローチャートに従って、アイドル制御弁３へのパ
ルス信号のデユーティ比の制御値（つまり開度制御値）
ＩＳＣｄｙを算出し、この制御値ｌ５Ｃｄｙに基づいて
後述するようにして得られる制御信号を出力してアイド
ル制御弁３の開度を調整することによって行う。尚、こ
の制御値の単位は（％）で表され、開弁用コイル３ａが
ＯＮになっている時間割合として出力される。

このアイドル回転数制御ルーチンについて説明すると、
ステップ１　（図ではＳｌと記す。以下同様）で水温セ
ンサ１５によって検出される水温Ｔｗからアイドル制御
弁３へのパルス信号のデユーティ比の基本制御値ｌ５Ｃ
ｔ−を設定する。そして、ステップ２で、必要に応じて
エアコン補正等の各種補正量ｌ５Ｃｅｔを設定する。

次に、ステップ３では、フィードバンク制御であるか否
かを判定する。これは、スロットル弁の全閉位置でＯＮ
となるアイドルスイッチ１９、自動変速機のギア位置が
ニュートラルの時にＯＮとあるニュートラルスイッチ２
０、車速を検出する車速センサ２５からの信号に基づい
て行い、アイドルスイッチ１９がＯＮでかつニュートラ
ルスイッチ２０がＯＮの時及びアイドルスイッチ１９が
ＯＮで車速センサ２５によって検出される車速か所定値
以下の時に、フィードバック制御条件と判定して、次の
ステップ４へ進む。

ステップ４では、水温Ｔｗから目標回転数Ｎｓを設定し
、次のステップ５で実回転数Ｎと目標回転数Ｎｓとを比
較し、積分制御によりフィードバック補正量ｒｓｃｆｂ
を設定する。即ち、Ｎ＞Ｎｓの場合は、ステップ６で積
分制御に基づいてｌ５Ｃｆｂを前回の値に対し所定量減
少させ、Ｎ＜ＮＳの場合は、ステップ７で積分制御に基
づいてｌ５Ｃｆｂを前回の値に対して所定量増大させる
。Ｎ＝Ｎｓ　　（不感帯を含む）の場合は、ｌ５Ｃｆｂ
を前回の値のままとする。

そしてステップ８で、アイドル制御弁３のパルス信号の
デユーティ比の制御値ｌ５Ｃｄｙを次式に従って演算す
る。

ＩＳＣｄｙ＝ＩＳＣｔｗ＋ｌ５Ｃｅｔ＋ｌ５Ｃｆｂ以上
ステップ１〜８の機能が第１図の開度制御値演算手段Ｆ
に相当する。

次にステップ９では、ステップ８で演算された制御値Ｉ
　Ｓ　ｃｄｙに対して実際にアイドル制御弁３へ出力さ
れる出力制御値Ｉ　Ｓ　ＣｄｙｏのデータをＲＡＭ１３
に記憶したマツプから検索する。尚、後述する修正が開
始される前のＩ　Ｓ　Ｃｄｙｏの初期値はｒｓｃａｙと
等しく設定されている。ここで、出力制御値Ｉ　Ｓ　Ｃ
ｄｙｏのデータを記憶するＲＡＭ１３が第１図の出力制
御値記憶手段Ｇに相当し、ステップ９の機能が第１図の
出力制御値検索手段Ｈに相当する。

このようにして検索された制御値Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙｏに相
応するデユーティ比のパルス信号（制御信号）が、ステ
ップ１０で位相反転ドライバ２８を介してアイドル制御
弁３の開弁用コイル３ａ及び閉弁用コイル３ｂに与えら
れる。このステップ１０の機能が第１図の制御信号出力
手段■に相当する。これにより、アイドル制御弁３の開
度が調整されて補助空気量が制御される。

次に、前記ＲＡＭ１３に記憶された出力制御値ｌ５Ｃｄ
ｙｏのデータを吸入空気流量の検出値に基づいて修正す
る学習補正制御を第４図に示したフローチャートに従っ
て説明する。尚、このルーチンは前記アイドル回転数制
御と平行して行われるが、アイドル回転数制御ルーチン
に比較して十分大きな周期（制御速度小）で行われる。

これは、ｌ５Ｃｄｙｏの修正によりアイドル回転数のフ
ィードバンク制御がハンチングを生じることを回避する
ためである。

まず、ステップ１１では、第３図のステップ８で演算さ
れた最新の制御値ｌ５Ｃｄｙを読み込む。

次に、ステップ１２では、エアフローメータ３０によっ
て検出された吸入空気流量Ｑを読み込む。

このステップ１２の機能とエアフローメータ３０とが第
１図の吸入空気流量検出手段Ｊに相当する。

ステップ１３では、ステップ１２で読み込んだ吸入空気
流量Ｑに対してアイドル制御弁３の基準となる開度制御
値Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙｓを設定する。これは、例えば予めＲ
ＯＭ１２のマツプにＱとＩ　Ｓ　Ｃｄｙｓとの関係を記
憶しておき、これをＱに基づいて検索するようにしても
よい。

このステップ１２の機能が第１図の基準制御値設定手段
Ｋに相当する。

次いで、ステップ１４において、ステップ１２で設定し
た基準制御値Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙｓとステップ１１で読み込
んだ演算による開度制御値ｌ５Ｃｄｙとの大小を比較す
る。このステップ１４の機能が第１図の制御値比較手段
りに相当する。

そして、ステップ１４において、ｌ５Ｃｄｙｓ−Ｉｓｃ
ｄｙの場合はｌ５Ｃｄｙｏ（出力制御値）の修正は行わ
ないが、Ｉ　５Ｃｄｙｓ　＞　Ｉ　５Ｃｄｙの場合はス
テップ１５へ進んで、当該ｔｓｃｄｙの値に対してＲＡ
Ｍ１３に記憶されているＩ　Ｓ　Ｃｄｙｏの値を所定量
Δｌ５ｃｄｙ減少する修正を行い、同様にＩ　Ｓ　Ｃｄ
ｙｓ＜　Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙの場合はステップ１６へ進んで
、ｌ５Ｃｄｙｏの値を所定量Δ１ｓｃｄｙ増大する修正
を行う。

このように、出力制御値ｌ５Ｃｄｙｏを修正することに
より下記のような効果が得られる。例えば、高地走行時
には空気密度が減少するため、アイドル制御弁３の開度
に対する吸入空気流量Ｑ（質量）が減少し、修正を行わ
ない場合にはオープンループ制御時に低地走行を基準と
して演算された制御値ｌ５Ｃｄｙに対して出力不足にな
ろうとする。これに対し、ｌ５Ｃｄｙに対して出力制御
値Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙ。

を増大修正することにより、アイドル制御弁３の開度が
増大補正され、低地走行時と同様の吸入空気流量（質量
）が確保され、出力不足によるアイドル回転数の低下を
回避できるのである。

また、スロットルチャンバのつまりゃアイドル制御弁を
含む部品のバラツキ等によって演算値ｌ５Ｃｄｙと吸入
空気流量Ｑ（質量）との対応がずれようとする場合も、
Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙｏを増減修正して演算値ｌ５Ｃｄｙを基
準値Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙｓに近づけることにより、ｌ５Ｃｄ
ｙと吸入空気流量Ｑ（質量）とのずれを回避でき、オー
プンループ制御時のアイドル回転数制御を良好に維持す
ることができる。

オープンループ制御の例としては、発進時の加速性能改
善のためのｌ５Ｃｄｙ増大補正や減速時のトルクショッ
ク緩和用にｌ５Ｃｄｙにダッシュポット分を増大補正す
る場合などがあり、前記修正を行うことにより、これら
の制御特性が向上する。

また、フィードバック制御時においても、演算値■５ｃ
ａｙを基準値Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙｓに近づける修正を行って
おけば、実回転数が目標回転数からずれたとき、例えば
自動変速機付車両において、車両停止状態でニュートラ
ルレンジからドライブレンジに切り換えるような場合、
クリープ低減のため目標回転数を大きく増大させるとき
等は、フィードバンク補正による応答遅れを可及的に減
少して目標回転数を短時間に落ち着かせることができる
。

尚、Ｉ　Ｓ　Ｃｄｙｏの修正を行う条件として、アイド
ル回転数制御が定常状態にあることを条件とすれば、修
正精度をより高めることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、アイドル制御弁
の演算による開度制御値と吸入空気流量（質量）との関
係が常に最適となるように修正制御を行う構成としたた
め、アイドル回転数制御を常に良好に行えるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すハードウェア構成図、第３図は同上
実施例のアイドル回転数制御ルーチンのフローチャート
、第４図は同上実施例の出力制御値修正ルーチンのフロ
ーチャート、第５図はアイドル制御弁の一例を示すスロ
ットルチャンバの断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸気通路に介装されたスロットル弁をバイパスし
   て設けられた補助空気通路に電磁駆動式のアイドル制御
   弁を備え、アイドル運転時前記アイドル制御弁を開度制
   御して吸入空気流量を制御することによってアイドル回
   転数を制御するようにした内燃機関のアイドル回転数制
   御装置において、機関運転状態に基づいてアイドル制御
   弁の開度制御値を演算する開度制御値演算手段と、該演
   算手段により演算された開度制御値に対して実際にアイ
   ドル制御弁に出力される出力制御値のデータを修正可能
   に記憶する出力制御値記憶手段と、該記憶手段から前記
   開度制御値演算手段により演算された開度制御値に対応
   する出力制御値のデータを検索する出力制御値検索手段
   と、該検索手段から検索された出力制御値に相応する制
   御信号をアイドル制御弁に出力する制御信号出力手段と
   、アイドル運転時の吸入空気流量を検出する吸入空気流
   量検出手段と、該吸入空気流量検出手段により検出され
   た吸入空気流量に対してアイドル制御弁の基準となる制
   御値を設定する基準制御値設定手段と、該設定手段によ
   り設定された基準制御値と前記開度制御値演算手段によ
   り演算された開度制御値とを比較する制御値比較手段と
   、該比較手段の比較結果に基づき、演算された開度制御
   値を基準制御値に近づける方向に前記出力制御値記憶手
   段における出力制御値のデータを修正する出力制御値修
   正手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関のアイド
   ル回転数制御装置。