JPS6232342B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はエンジンのアイドル時の回転速度を
制御するエンジン回転速度制御装置に関する。

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。

この発明は、上記の点に鑑みなされたもので、
エンジンのアイドル運転時にはエンジン回転速度
を所望の目標値に良好にフイードバツク制御でき
ると共に、エンジンの負荷運転時にはオープンル
ープ制御により少なくともエンジン温度状態に応
じた空気量制御値を設定することにより、エンジ
ン運転状態に応じて十分な吸入空気量をエンジン
に供給できるようになり、しかもエンジンが負荷
運転状態からアイドル運転状態へ移行する減速時
には、その減速開始時より所定期間の間、アイド
ル運転状態に応じた通常の目標値より高い値を設
定してエンジン回転速度のフイードバツク制御を
開始させることにより、オープンループ時の空気
量制御値より速やかに上記高目標値に制御して充
分な量の空気を供給すると共に、減速時のエンジ
ン回転速度を安定的に制御でき、エンジン回転速
度の変動やエンジンストール等のエンジン不調を
効果的に防止できる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。

そのため本発明では、エンジンの回転速度を検
出する第１の手段と、 エンジンのアイドル運転状態と負荷運転状態と
を判別する第２の手段と、 エンジンのアイドル運転状態に応じた目標エン
ジン回転速度を示す目標値に設定する第３の手段
と、 前記第１の手段により得られたエンジン回転速
度と前記第３の手段にて設定された目標値とを比
較する比較手段と、 この比較手段の比較結果に応じてエンジンに供
給する空気の量を制御するための制御値を出力す
る制御手段と、 前記第２の手段にて負荷運転状態と判別された
とき、前記制御手段による回転速度のフイードバ
ツク制御を停止させると共に、少なくともエンジ
ン温度状態に応じたオープンループ制御用の空気
量制御値を前記制御手段より出力させる第４の手
段と、 この負荷運転状態からアイドル運転状態へ移行
する減速時には、回転速度のフイードバツク制御
を開始させると共に、減速開始時より所定期間の
間、前記第３の手段にて設定される目標値として
エンジンアイドル運転状態に応じた目標値より高
い値を設定する第５の手段とを備えることを特徴
とする。

以下この発明を図に示す一実施例につき説明す
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エアフローメータ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１
５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からのエン
ジン回転速度信号と、エアフローメータ１２によ
つて測定される吸人空気量の信号とを基本パラメ
ータとして燃料噴射量を決定する公知のもので、
他に暖機センサ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。また、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変位し、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プ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４３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３
１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をバイパスさせる補助空気の量）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（端子ａの電圧波
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。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を端子ｄに与え
る。第１比較回路３００は、抵抗３０１，３０
２，３０３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
出力電圧とを比較する。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がオンのときはこの空調スイツチ
２８の出力電圧が加算され第４図の破線に示す如
く出力電圧は大きくなる。比較回路３００ではＤ
−Ａ変換回路１００の出力電圧が比較レベルＤよ
り低い期間だけ第３図Ｃの如く“０”レベルとな
る信号Ｃを端子ｃに出力する。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４０９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４
０８、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端子
ｅの出力電圧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を端子ｆに出力する公知の発振器であ
る。

６００は積分回路４００の出力電圧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６０
２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７０
１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は積分回路４００の作動・非作
動を切換えると共に積分回路４００を非作動のと
きつまりエンジンが負荷運転状態のときは出力電
圧Ｅを第５図の破線の如く通常より大きな所定値
となるよう切換える第１切換回路で、前記スロツ
トルセンサ２５からの信号によつてスロツトル弁
１７が閉じられたときオフとなる（開かれる）ア
ナログスイツチ８０１，８０２を有する。更にこ
の第１切換回路８００は抵抗８０３，８０４，８
０５，８０６、ダイオード８０７，８０８を介し
て第１比較回路３０４の端子ｄに接続されてお
り、かつダイオード８０８を介してトランジスタ
４１０のベースに接続されている。また、スイツ
チ８０１は関数発生回路２００と積分回路４００
のコンデンサ４０１とを抵抗回路８０３，８０
４，８０５，８０６を介して接続する。９００は
関数電圧発生回路２００の電圧つまり第１比較回
路３００の比較レベルＤを負荷運転からアイドル
運転に移行したとき所定期間だけ高くする第２切
換回路であつて、前記スロツトル弁１７が閉じら
れたとき前記スロツトルセンサ２５からの信号に
よつてオフとなる（開かれる）アナログスイツチ
９０１，９０２を有する。スロツトル弁１７が開
かれたときはアナログスイツチ９０１，９０２は
オン（閉じられる）され、抵抗９０３を通してコ
ンデンサ９０４が充電される。９０６は電圧ホロ
ワ形増幅器であつてコンデンサ９０４の端子電圧
をインピーダンス変換して出力するもので、この
出力は抵抗９０７、ダイオード９０８を通して関
数電圧発生回路２００の出力端つまり第１比較回
路３００の端子ｄへ供給されるが、アナログスイ
ツチ９０２がオンのときは電流はアースされるた
め供給は断たれる。アナログスイツチ９０１，９
０２が例えば時点t₁にてオフとなるとつまり負荷
運転からアイドル運転となつてスロツトル弁１７
が閉じられるとコンデンサ９０４は抵抗９０５を
通して放電するため、第１比較回路３００の端子
ｄの電位つまり比較レベルＤは第６図に示すよう
に時点t₁にてまず高レベルとなりその後徐々に小
さくなるように変化する。

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
出力もこの比較レベルＤに対し低下する。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の出力信号Ｇ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５
０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、エンジン１０の回転速度を上昇させる。反
対にアイドル運転時において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
の出力は第３図Ｂの右側に示すように設定回転速
度を与える比較レベル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３
００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”レベルになるとしても
“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５００の三角状波の電圧Ｆよ
り積分電圧Ｅが大きくなる期間Ｔ（つまり比較器
６０２の出力信号Ｇ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
エンジン１０の回転速度を減少させる。

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は緩機センサ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、緩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。

次にエンジン１０のスロツトル弁１７が開かれ
アイドル運転から負荷運転に移行された状態では
スロツトルセンサ２５からの信号により第１切換
回路８００のアナログスイツチ８０１，８０２は
共に閉じられ（オンし）、スイツチ８０２により
第１比較回路３００の比較器３０４の端子ｄの比
較レベルＤを“０”レベルとするため、比較器３
０４の出力が“１”レベルとなり、積分回路４０
０のトランジスタ４０９が遮断されかつダイオー
ド８０８を介してトランジスタ４１０のベース電
位を“０”レベルにするためトランジスタ４１０
も遮断される。このため積分回路４００のコンデ
ンサ４０１は、充，放電回路から遮断されたこと
になり、積分回路４００の作動は停止される。一
方同時にアナログスイツチ８０１も閉じられるた
め、関数電圧発生回路２００の増幅回路２０１か
らのエンジン暖機状態に応じた電圧信号を抵抗回
路８０３，８０４，８０５，８０６でバイアスを
与えて補正した電圧信号がこの積分回路４００の
コンデンサ４０１に供給される。従つてこのとき
のコンデンサ４０１の電圧Ｅは、第５図の破線に
示す如く、アイドル時の設定回転速度制御を行な
う第５図の斜線領域に示す通常の出力域より高く
かつエンジン暖機状態つまりエンジン温度に応じ
た所定値となり、つまりは空気制御弁３０の電磁
機構５０の電磁コイル５１に通電される時間割合
（すなわちスロツトル弁１７をバイパスさせて供
給する補助空気の量）がアイドル時に設定回転速
度制御しているときの時間割合より大きな所定値
となる。このような負荷運転状態からスロツトル
弁１７を閉じて減速運転されアイドル運転に移行
されると、第１切換回路８００のアナログスイツ
チ８０１，８０２は共に開かれるため第１比較回
路３００、並びに積分回路４００の充放電回路は
上述の如き設定回転速度制御用の作動を再開する
が、積分回路４００のコンデンサ４０１の出力電
圧Ｅは抵抗４０７によつて徐々にアイドル設定回
転速度制御用の通常の出力域に低下するため、補
助空気の量も徐々にアイドル設定回転速度制御用
の量に低下するため減速直後は補助空気の量は多
く、この結果減速直後にスロツトル弁１７下流の
吸気管１３の負圧が急に大きくなるといつたこと
は避けられ、いわゆるダツシユポツトの働きをさ
せることが可能となる。

ところで、アイドル運転時にスロツトル弁１７
を流れる空気量がスロツトル弁１７の詰まり等の
経年変化で減少方向に変化すると、負荷運転から
アイドル運転に移行した際にスロツトル弁１７下
流の吸気管負圧が急上昇しダツシユポツト効果が
減少することがある。これを防ぐため、アイドル
運転に移行した際に第２切換回路９００のアナロ
グスイツチ９０１，９０２が時点（刻）t₁でオフ
され（開かれ）この第２切換回路９００の出力電
圧は第６図のように変化し、第１比較回路３００
の端子ｄに出力される。この端子ｄの比較レベル
Ｄが第６図のように所定期間高い値に保たれると
エンジン１０を負荷運転時の高い回転速度から徐
徐にアイドル運転時の低い設定回転速度に下げる
ことができ、ダツシユポツト効果の減少を補うこ
とができる。またスロツトル弁１７に詰まりがな
くても上述のように第２切換回路９００は作動し
充分な量の補助空気の供給が可能となる。

勿論、アイドル時の設定回転速度制御している
状態からエンジンの加速により負荷運転に移行す
る際も積分回路４００のコンデンサ４０１の出力
電圧Ｅは第１切換回路８００の抵抗８０６により
決まる時定数で徐々に上昇していき第５図破線に
示される上記所定値に達するため、加速時に補助
空気が急激に上昇して加速フイーリング或いは排
気ガス特性を悪化させるといつたことはない。

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。

以上述べたように本発明では、エンジンのアイ
ドル運転時にはエンジン回転速度を所望の目標値
に良好にフイードバツク制御できると共に、エン
ジンの負荷運転時にはオープンループ制御により
少なくともエンジン温度状態に応じた空気量制御
値を設定しているから、エンジン運転状態に応じ
て十分な吸入空気量をエンジンに供給できるよう
になり、しかもエンジンが負荷運転状態からアイ
ドル運転状態へ移行する減速時には、その減速開
始時より所定期間の間、アイドル運転状態に応じ
た通常の目標値より高い値を設定してエンジン回
転速度のフイードバツク制御を開始させているか
ら、オープンループ時の空気量制御値より速やか
に上記高目標値に制御して、充分な量の空気を供
給すると共に、減速時のエンジン回転速度を安定
的に制御でき、エンジン回転速度の変動やエンジ
ンストール等のエンジン不調を効果的に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの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、第５図並びに第６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、３０……空気制御手段
をなす空気制御弁、１００……Ｄ−Ａ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、８００……第１切
換回路、９００……第２切換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの回転速度を検出する第１の手段
   と、 エンジンのアイドル運転状態と負荷運転状態と
   を判別する第２の手段と、 エンジンのアイドル運転状態に応じた目標エン
   ジン回転速度を示す目標値を設定する第３の手段
   と、 前記第１の手段により得られたエンジン回転速
   度と前記第３の手段にて設定された目標値とを比
   較する比較手段と、 この比較手段の比較結果に応じてエンジンに供
   給する空気の量を制御するための制御値を出力す
   る制御手段と、 前記第２の手段にて負荷運転状態と判別された
   とき、前記制御手段による回転速度のフイードバ
   ツク制御を停止させると共に、少なくともエンジ
   ン温度状態に応じたオープンループ制御用の空気
   量制御値を前記制御手段より出力させる第４の手
   段と、 この負荷運転状態からアイドル運転状態へ移行
   する減速時には、回転速度のフイードバツク制御
   を開始させると共に、減速開始時より所定期間の
   間、前記第３の手段にて設定される目標値として
   エンジンアイドル運転状態に応じた目標値より高
   い値を設定する第５の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。