JPS6232340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジンのアイドル時の回転速度をエ
ンジン状態等を検出する各センサの出力により制
御するエンジン回転速度制御装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

従来のアイドル時のエンジン回転速度制御装置
は、スロツトル弁をバイパスする補助空気導管に
エンジン温に応じて補助空気量を制限するメカニ
カルな補助空気弁を設け、回転速度をプログラム
制御する構成であつた。

この従来の装置では、プログラム制御であるた
め、エンジン冷間始動後の適当な期間アイドル回
転を上昇させるだけの機能しかない。例えばエン
ジンにより駆動される自動車空調機用コンプレツ
サ、或いはエンジンにより駆動される他の制御機
器がアイドル時にエンジンに接続された場合、ア
イドル時の負荷の増大に対しては、別個に補助空
気導管並びに補助空気弁を設けアイドル回転速度
を上昇させるか、回転速度の低下を無視して補助
空気導管を設けず補助空気の供給は行なわないか
のどちらかであつた。

この結果、別個に補助空気導管を追加するもの
では構成が複雑となり、また補助空気導管を追加
設置しないものでは回転速度変動が無視できなく
なりエンジンストールするといつた問題があつ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、ア
イドル回転速度の少なくともエンジンの暖機状態
を含むエンジン状態を示す制御パラメータで制御
可能とし、かつ目的別に制御装置を設ける必要が
なく簡潔な構成でもつて信頼性を向上し、正確に
エンジン回転速度を制御可能としたエンジン回転
速度制御装置を提供することを目的とする。

また本発明では回転速度センサの故障等で回転
速度制御が不可能な状態となつたときでも所定の
範囲内の回転速度に制御可能としたエンジン回転
速度制御装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために、本発明において
は、エンジンの吸入される空気量を制御する空気
量制御手段と、エンジン回転速度を検出するエン
ジン回転速度検出手段と、少なくともエンジンの
暖機状態を含むエンジン状態に応じた信号を出力
するエンジン状態検出器と、前記エンジン状態検
出器の信号に応じてアイドル時の目標となる目標
回転速度を設定する目標回転速度設定手段と、前
記エンジン回転速度検出手段にて検出されたエン
ジン回転速度と前記目標回転速度設定手段にて設
定された目標回転速度とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて前記エンジン
回転速度と前記目標回転速度とのいずれが無くな
るように制御量を設定する制御量設定手段と、前
記制御量設定手段にて設定された制御量に応じて
前記空気量制御手段の駆動を制御する駆動制御手
段と、前記制御量設定手段にて設定される制御量
を前記エンジン状態検出器における暖機状態に応
じた信号によつて変化する所定の上限値と下限値
との範囲に制限する制限手段とを備えたことを特
徴とするエンジン回転速度制御装置としている。

〔実施例〕 以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。第１図においてエンジン１０は、公知の４サ
イクルレシプロ火花点火エンジンで、エアクリー
ナ１１、エアフロメータ１２、吸気管１３、サー
ジタンク１４、各吸気分岐管１５を経て主の空気
を吸入し、燃料、例えばガソリンは各吸気分岐管
１５に設けられた電磁燃料噴射弁１６から噴射供
給される。

エンジン１０の主吸入空気量は、任意に操作さ
れるスロツトル弁１７によつて調整され、一方燃
料噴射量は、電子燃料制御ユニツト２０によつて
調整される。電子燃料制御ユニツト２０は、回転
速度センサをなすデイストリビユータ１８により
測定されるエンジン回転速度と、エアフローメー
タ１２によつて測定される吸入空気量とを基本パ
ラメータとして燃料噴射量を決定する公知のもの
で、他の暖機センサ１９、スロツトルセンサ２５
等からの信号を入力しており、これによつて燃料
噴射量の増減を行う。

空気導管２１，２２はスロツトル弁１７をバイ
パスするように設けられ、両導管２１，２２の間
には空気制御弁３０が設けられている。まり、導
管２１の一端は、スロツトル弁１７とエアフロー
メータ１２の間に設けられた空気導入口２３に接
続され、導管２２の一端は、スロツトル弁１７の
下流部に設けられた空気導出口２４に接続されて
いる。

空気制御弁３０は、基本的にはダイヤフラム式
制御弁であつて、ハウジング３１，３２間に外周
が巻締めされたダイヤフラム３３の変位を、シヤ
フト３４を介して弁体３５に伝達し、弁座３６を
開閉する形式のものである。ダイヤフラム３３
は、室３７，３８間の圧力差によつて瞥位し、ま
たばね受皿３９を介して圧縮コイルばね４０によ
り付勢され、弁体３５の閉弁力を付与されてい
る。

ハウジング３１，３２間にはダイヤフラム３３
と共に保持プレート４１が巻締め固定されてお
り、この保持プレート４１に設けられたスリーブ
４２によりシヤフト３４が気密的に案内されてい
る。また、保持プレート４１には小孔４３が形成
されており、この小孔３４を介して室３７内に大
気を導入させている。

なお、弁体３５はニードル弁であつて、弁座３
６との間で形成する流通面積をシヤフト３４の変
位量に対して連続的に変化させる。

さらに、空気制御弁３０は、弁体３５の開度を
間接的に変化させる電磁機構５０を備えている。
この電磁機構５０は、樹脂製のボビンに巻装さ
れ、ハウジング３１に固定された電磁コイル５１
と、電磁コイル５１の中心に配設された固定鉄心
５２と、磁性体で形成され、ピン５３でハウジン
グ３１に固定された板ばね５４と、板ばね５４の
先端に対向するように設けられた管５５，５６と
から構成されている。そして、板ばね５４は、電
磁コイル５１が通電されないときは、自身のばね
力で管５６を閉じ、電磁コイル５１が通電される
と電磁力により管５５を閉じる。ここで、管５５
は、室３８へ大気圧を導くため大気に開放されて
おり、一方管５６は、室３８へ吸気負圧を導くた
め管５７を介してサージタンク１４に接続されて
いる。

しかして空気制御弁３０は室３８内の圧力の大
きさによつて弁体３５の開度（つまりスロツトル
弁１７をバイパスさせ補助空気の量）を制御する
もので、室３８内の圧力の大きさは吸気負圧を導
く管５６の開かれる時間割合つまりは電磁コイル
５１に通電される時間割合で決定される。

電磁機構５０は、電子空気制御ユニツト６０に
よつて励磁が制御される。この電子空気制御ユニ
ツト６０は、デイストリビユータ１８と、エンジ
ン温度つまり暖機状態を検出する暖機センサ１９
と、自動車のクーラー等の空調機用コンプレツサ
２６とエンジン１０の駆動軸を接続する電磁クラ
ツチ２７をオン、オフする空調スイツチ２８とが
接続されており、エンジン回転速度信号、冷却水
温信号、スロツトル信号および空調機のオン、オ
フ信号が入力される。

次に第２図により電子空気制御ユニツト６０に
ついて詳細に説明する。１００はＤ−Ａ変換回路
で点火用デイストリビユータ１８からのエンジン
回転に同期した断続信号が入力され、この信号は
抵抗１０１，１０２，１０３，１０４、コンデン
サ１０６、トランジスタ１０８よりなる波形整形
部で第３図Ａの如く波形整形された後、コンデン
サ１０７，１１１、ダイオード１０９，１１０、
抵抗１０５によつてエンジン回転速度に比例した
電圧とエンジン回転（断続信号）に同期した鋸歯
状歯電圧とを重畳した第３図Ｂに示す電圧を端子
Ｂより出力する。すなわち、エンジン回転速度の
高い時には変均電圧レベルの高いエンジン回転に
同期した鋸歯状波電圧を、またエンジン回転速度
の低い時には、平均電圧レベルの低いエンジン回
転に同期した鋸歯状波電圧を出力する。２００は
関数電圧発生回路で、暖機センサ１９の出力信号
と空調スイツチ２８のオンオフ信号とが入力さ
れ、暖機センサ１９の出力は公知の増幅回路２０
１で増幅されエンジン暖機状態に応じた電圧信号
となる。この電圧信号は抵抗２０２、ダイオード
２０３を介して、また空調スイツチ２８からのオ
ンオフ信号は抵抗２０４、ダイオード２０５を介
して後述の第１比較回路３００に出力され、第１
比較回路３００の比較レベルＤを与える。第１比
較回路３００は、抵抗３０１，３０２，３０３、
比較器３０４からなり、Ｄ−Ａ変換回路１００の
出力電圧と関数電圧発生回路２００の関数電圧と
を比較する。関数電圧発生回路２００の出力特性
は第４図に示すようにエンジン温度が低くなる程
出力電圧は大きく空調スイツチ２８がオフのとき
は第４図の実線に示す如くであり、空調スイツチ
２８がオンのときは第４図の破線に示す如く出力
電圧は大きくなる。第１比較回路３００では第３
図Ｃの如くＤ−Ａ変換回路１００の出力電圧が比
較レベルＤより低い期間だけ“０”レベルの、ま
た高い期間だけ“１”レベルの信号Ｃを出力す
る。すなわち、関数電圧発生回路２００から出力
される現在のエンジン状態に見合つた設定回路速
度に対応する電圧信号（比較レベルＤ）とＤ−Ａ
変換回路１００からのエンジン回転速度に比例し
た平均電圧レベルを有するエンジン回転に同期し
た鋸歯状波電圧とを比較することで、現在のエン
ジン回転速度が設定回転速度より高い状態にある
か、低い状態にあるかが判断されるもので、され
に詳しく言えば、鋸歯状波電圧の平均電圧レベル
が比較レベルＤよりも高い状態にある時、第１比
較回路３００からの出力信号“０”レベルと
“１”レベルとの割合は“１”レベルの方が多い
状態となつており、現在のエンジン回転速度が設
定回転より高い状態であると判断され、また逆に
鋸歯状波電圧の平均電圧レベルが比較レベルＤよ
りも低い状態にある時、第１比較回路３００から
の出力信号“０”レベルと“１”レベルとの割合
は“０”レベルの方が多い状態となつて現在のエ
ンジン回転速度が設定回転速度より低い状態であ
るということが判断される。また第１比較回路３
００からの信号Ｃの“０”レベルと“１”レベル
との割合の比率は設定回転速度と現在のエンジン
回転速度との偏差の度合を示すもので後述する前
記電磁機構５０に対する通電を制御する制御信号
の作成にこの信号Ｃは用いられる。４００は積分
回路で、この信号Ｃに応じてコンデンサ４０１を
定電流充電若しくは定電流放電するもので、信号
Ｃが“０”レベルで働く定電流充電回路としての
抵抗４０２，４０３，４０４、トランジスタ４０
９と、信号Ｃが“１”レベルで働く定電流放電回
路としての抵抗４０５，４０６，４０７、ダイオ
ード４０８、トランジスタ４１０とを備えてい
る。この積分回路４００は第３図Ｅの破線で示す
ように、比較回路３００の出力信号Ｃが“０”レ
ベルの間はコンデンサ４０１が定電流充電される
ため出力電圧Ｅが上昇し、出力信号が“１”レベ
ルのときはコンデンサ４０１が定電流放電されて
出力電圧Ｅが低下するようになつている。５００
は第３図Ｅの実線で示すように一定周期の三角波
状の電圧Ｆを出力する電圧Ｅと発振器５００の三
角波状電圧Ｆとが入力され両電圧を比較する第２
比較回路で、抵抗６０１、比較器６０２よりなり
第３図Ｇの如く積分回路４００の出力電圧Ｅの方
が大きい期間だけ“１”レベルとなるパルス信号
Ｇを出力する。７００はこの第２比較器６００の
信号Ｇを反転増幅する反転増幅器７０１を用いた
増幅回路で、増幅後の出力は前記空気制御弁３０
の電磁機構５０の電磁コイル５１に供給される。
８００は電圧制御回路で、抵抗８０１，８０２，
８０３，８０４、ダイオード８０５，８０６で構
成されている。抵抗８０４は、関数電圧発生回路
２００のエンジン暖機状態に応じた電圧信号を出
力する増幅回路２０１の出力に接続されているた
め、抵抗８０１と８０２の接続端Ｈ並びに抵抗８
０２と８０３の接続端Ｊの電位は前記各抵抗８０
１，８０２，８０３の値を適当に選べば第５図に
示すようにエンジン温度つまりエンジン暖機状態
に依存した特性が得られる。このように構成する
ことにより積分回路４００のコデンサ４０１の電
位が上昇していき接続端Ｈの電位を超えるとダイ
オード８０５が導通し、結局ンデンサ４０１の電
位は接続端Ｈの電位より上昇することができず、
逆に電位が下降していつても接続端Ｊの電位より
下がることができず、よつてコンデンサ４０１の
電圧増幅を制限することができる。

次に上記構成装置の作動を説明する。エンジン
１０がスロツトル弁１７が閉じられアイドル運転
されている場合において、アイドル回転速度が電
子空気制御ユニツト６０の関数電圧発生回路２０
０により決定される比較レベルＤに対応した設定
回転速度より低いときはＤ−Ａ変換回路１００の
端子Ｂから出力される鋸歯波状電圧の平均電圧レ
ベルも低い状態にあり、比較レベルＤよりも低下
した状態となる。このため第３図Ｂの中央部に示
すようにＤ−Ａ変換回路１００の出力は比較レベ
ルＤより常に低いか、高くなるとしても僅かの間
であり、従つて第１比較回路３００の出力信号は
第３図Ｃの中央部に示すように常に“０”レベル
か、“１”レベルとなるとしても“１”レベルの
期間はごく小さく、この結果積分回路４００の出
力電圧Ｅは第３図Ｅの中央部の破線に示すごとく
上昇していく、このため第２比較回路６００で
は、発振器５００の三角波状の電圧Ｆより積分電
圧Ｅが大きくなる期間Ｔ（比較器６０２が“１”
レベルとなる期間）が増加し、空気制御弁３０の
電磁機構５０の電磁コイル５１に通電される時間
割合は増加し、つまりは空気制御弁３０の開度が
大きくなりスロツトル弁１７をバイパスする補助
空気の量が増加し、この空気量の増加に応じて電
磁燃料噴射弁１６からの燃料噴射量も増加するた
めに、エンジン１０の回転速度は上昇する。反対
にエンジン回転速度が設定回転速度以上のときは
Ｄ−Ａ変換回路１００の端子Ｂから出力される鋸
歯状波電圧の平均電圧レベルは第３図Ｂの右側に
示すように設定回転速度より高くなり、その鋸歯
状波電圧の波形は比較レベルＤより常に高くなる
か、低くなるとしても僅かの間であり、第１比較
回路３００の出力信号は第３図Ｃの右側に示すよ
うに常に“１”レベルか“０”レベルの期間はご
く小さく、この結果積分回路４００の出力電圧Ｅ
は第３図Ｅの右側の破線に示すごとく、下降して
いく。このため第２比較回路６００では発振器５
００の三角波状の電圧Ｆより積分電圧Ｅが大きく
なる期間Ｔ（つまり比較器６０２が“１”レベル
となる期間）が減少し、空気制御弁３０の電磁機
構５０の電磁コイル５１に通電される時間割合は
減少し、つまりは空気制御弁３０の開度が小さく
なり、スロツトル弁１７をバイパスする補助空気
の量が減少し、この空気量の減少に応じて電磁燃
料噴射弁１６からの燃料噴射量も減少するため
に、エンジン１０の回転速度は減少する。

このようにしてエンジン回転速度はスロツトル
弁１７が閉じられたアイドル時には電子空気制御
ユニツト６０によつて関数電圧発生回路２００の
出力で決まる比較レベルＤに対応した設定回転速
度に制御される。しかしてこの設定回転速度を決
定する比較レベルＤは暖機センサ１９の出力に応
じて第４図の実線で示す如くエンジン温度が低い
程高くなるもので、暖機運転時にはエンジン温度
に応じて回転速度を高め得るため安定にアイドル
運転を維持でき、更に自動車用クーラ等のコンプ
レツサ２６がエンジン１０に接続され駆動される
空調スイツチ２８がオンのときは、この空調スイ
ツチ２８のオン信号が関数電圧発生回路２００に
入力されこの回路２００によつて第４図の破線に
示すごとく比較レベルＤがもち上げられるため設
定回転速度を高く切換えでき、従つてコンプレツ
サ２６の能力を損うといつた問題或いはエンジン
ストールを引き起すといつた問題もなくなる。さ
らに、電磁機構５０への通電を制御するパルス信
号Ｇは積分回路４００の出力電圧Ｅにより決まる
ので、積分回路４００を用いてエンジン回転速度
が設定回転速度からのずれが大きいほど制御速度
を早めることが可能で、安定かつ応答よく設定速
度に収束させることができる。

また例えばエンジン温度が上昇し暖機が完了し
たような場合においては、エンジンオイルの粘性
抵抗等の負荷が小さくなるため、アイドル時にお
ける補助空気の量は少なくてよい状態となつてい
る。このような暖機が完了したような場合におい
て、自動車をブレーキペダルを踏み込んで減速
し、自動車を停止させる際、エンジン回転速度が
関数電圧発生回路２００で決められるアイドルの
設定回転速度より低くなるまでブレーキ操作を続
け、その後自動車のクラツチを断つ操作を行なう
と、積分回路４００の出力が上昇し続け、つまり
空気弁３０の開度が大きくなり補助空気量が一気
に増大するため一時的であるがアイドル回転速度
が異常に高くなる可能性があるが、この実施例の
ものでは積分回路４００の出力は電圧制限回路８
００により接続端Ｈの電位で与えられる上限の電
圧に制限されるため、補助空気量もこの上限の電
圧で決まる量以上には増えないためアイドル回転
速度が異常に高くなることは防止される。なお、
この上限の電圧はエンジン温度によつて決まるも
のであり、エンジン温度が低温のときは第５図の
如く高くなるようになつている。

また、電圧制限回路８００により積分回路４０
０の出力を上限、下限内になるように制限してい
るため、回転速度センサからの回転速度信号等の
不具合が生じた場合でも、少なくともアイドル時
の回転速度はエンジン温度に応じた上限乃至下限
内の電圧に対応する回転速度範囲内には制御でき
る。

なお、上述の実施例においては空気制御弁３０
によつてスロツトル弁１７をバイパスする補助空
気の量を制御するものであつたが、例えば空気制
御弁３０のシヤフト３４の変位でスロツトル弁１
７の開度を制御することによつてアイドル運転時
の空気の量を制御することも可能である。

また、上記実施例では電磁機構５０によりダイ
ヤフラム弁を作動させる形式の空気制御弁を用い
たが、電磁機構５０の電磁力により直接弁体を作
動させる電磁式の空気制御弁を用いてもよい。

また、暖機センサとして冷却水温センサを用い
たが、エンジンの油温センサ、ブロツク温度セン
サ、あるいはバイメタルと電熱ヒータを用いたタ
イマー等を用いてもよい。

また、関数電圧の要素として、エンジンの暖機
状態、コンプレツサの接続状態を適用したが、他
のエンジン運転状態によつて関数電圧を発生させ
るようにしてもよい。

また、上記実施例においてスロツトル弁１７が
開かれるアイドル運転以外の通常運転時には、積
分回路４００の出力電圧をエンジン温度に応じた
所定の値に保持する回路を付加して設けることが
可能であり、これにより通常運転時にはエンジン
温度に応じた所定量の補助空気を供給できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、エンジンに
吸入される空気量を制御する空気量制御手段と、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検
出手段と、少なくともエンジンの暖機状態を含む
エンジン状態に応じた信号を出力するエンジン状
態検出器と、前記エンジン状態検出器の信号に応
じてアイドル時の目標となる目標回転速度を設定
する目標回転速度設定手段と、前記エンジン回転
速度検出手段にて検出されたエンジン回転速度と
前記目標回転速度設定手段にて設定された目標回
転速度とを比較する比較手段と、前記比較手段の
比較結果に基づいて前記エンジン回転速度と前記
目標回転速度とのずれが無くなるように制御量を
設定する制御量設定手段と、前記制御量設定手段
にて設定された制御量に応じて前記空気量制御手
段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記制御量
設定手段にて設定される制御量を前記エンジン状
態検出器における暖機状態に応じた信号によつて
変化する所定の上限値と下限値との範囲に制限す
る制限手段とを備えたことを特徴とするエンジン
回転速度制御装置としたことから、 エンジンのアイドル回転速度を少なくともエン
ジンの暖機状態を含むエンジン状態に応じて適切
に制御でき、かつ従来目的に設けていた制御装置
を統一して構成を簡潔化できるという優れた効果
を奏する。この結果、設計自由度が向上し、部品
点数減少による信頼製の向上も得られる。

また、アイドル回転速度を上記目標回転速度設
定手段にて上記エンジン状態検出器の信号に応じ
て設定される目標回転速度、すなわち少なくとも
エンジンの暖機状態を含むエンジン状態に見合つ
た目標回転速度とエンジンの実際の回転速度と比
較しつつ制御するという閉ループ制御を行つてい
るためエンジンオイルの粘性の違い等エンジンの
種々の外的条件に影響されることなく、しかも少
なくともエンジンの暖機状態を含むエンジン状態
の変化に対応した設計者の意図する安定した回転
速度の制御を行うことができるという効果も大で
ある。

さらに制御量設定手段にて設定された制御量が
前記エンジン状態検出器における暖機状態に応じ
た信号によつて変化する所定の上限値と下限値と
の範囲から越えないように制限手段により制限し
ているから回転速度信号等に不具合が生じた場合
でも回転速度をエンジンの暖機状態に応じた上限
値あるいは下限値で制限される制御量に応じた状
態に保持できるという効果を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図、
第２図は第１図図示の電子空気制御ユニツトを示
す電気回路図、第３図は第２図各部の信号波形
図、第４図並びに第５図は第１図に示す装置の作
動説明に供する特性図である。 １０……エンジン、１８……回転速度センサを
なすデイストリビユータ、２６……コンプレツ
サ、３０……空気制御弁、５０……電磁機構、１
００……Ａ−Ｄ変換回路、２００……関数電圧発
生回路、３００……第１比較回路、４００……積
分回路、５００……発振器、６００……第２比較
回路、７００……増幅回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンに吸入される空気量を制御する空気
   量制御手段と、 エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度
   検出手段と、 少なくともエンジンの暖機状態を含むエンジン
   状態に応じた信号を出力するエンジン状態検出器
   と、 前記エンジン状態検出器の信号に応じてアイド
   ル時の目標となる目標回転速度を設定する目標回
   転速度設定手段と、 前記エンジン回転速度検出手段にて検出された
   エンジン回転速度と前記目標回転速度設定手段に
   て設定された目標回転速度とを比較する比較手段
   と、 前記比較手段の比較結果に基づいて前記エンジ
   ン回転速度と前記目標回転速度とのずれが無くな
   るように制御量を設定する制御量設定手段と、 前記制御量設定手段にて設定された制御量に応
   じて前記空気量制御手段の駆動を制御する駆動制
   御手段と、 前記制御量設定手段にて設定される制御量を前
   記エンジン状態検出器における暖機状態に応じた
   信号によつて変化する所定の上限値と下限値との
   範囲に制限する制限手段と を備えることを特徴とするエンジン回転速度制
   御装置。 ２ 前記空気量制御手段はエンジンの吸気管に設
   けられるスロツトル弁をバイパスするように形成
   された導管の間に設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のエンジン回転速度
   制御装置。