JPS6318014B2 - - 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回転速度の制御装
置に係り、特にエンジンの運転状態によつて適宜
自動調整されるアイドル回転速度制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

近年、車両の低燃費化への要請が高まり、それ
を達成する手段の一つとしてアイドル回転速度を
下げるという面から燃費の向上を計ることが考え
られている。ところがエンジンのアイドル回転速
度を低く設定しすぎると、アイドル状態のときに
エアコンのコンプレツサが作動したときや、パワ
ーステアリング付の車両で急にハンドルを操作し
たときにエンジンに急に負担が加わり、いわゆる
エンストをする恐れがあつた。これを防止するた
めに第１図に示すような、吸気管２に設けられた
スロツトル弁１を迂回するバイパス管路３にバル
ブ４を設け、このバルブ４を空気圧式又はモータ
などの電磁式のアクチユエータ５により開閉制御
してバイパス管路３を通過する空気流量を変化さ
せてアイドル回転数を制御するアイドル回転速度
制御装置がよく知られている。これはエンジン回
転数センサ７によりアイドル回転数を検出して制
御回路６により目標アイドル回転数と比較して、
その偏差にもとづきアクチユエータを駆動してア
イドル回転数を一定の目標値に閉ループ制御する
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如き従来のアイドル回転速度制御装置は
エアコン作動時や、パワーステアリング操作時の
エンストを防止する上では有用であるが、閉ルー
プ制御時には第２図ｂに示すようなエンジン回転
速度に数Hzの脈動を生じるという問題があつた。
この脈動は、はなはだしい場合にはエンジン回転
数のサージとなつて著しく運転感覚をそこなう恐
れがあつた。

閉ループ制御を行うと第２図ｂのような脈動が
生じることがあるのは、次の理由による。

閉ループ制御をしているときに何らかの原因で
エンジン回転数が低下した場合を例にして説明す
ると、かかる場合にはアクチユエータ５によつて
バルプ４が若干開放されるので、エンジンの吸入
空気量が増大し、それがやがてエンジン回転数の
上昇につながるわけであるが、それまでには次の
三つのステツプがある。

第１は、バルブ４が開かれて吸気マニホルド
（図示しない）の中へ空気が流入し、吸気マニホ
ルドの内圧がシリンダの内圧よりも上昇するまで
のステツプである。

第２は、圧力差により空気が燃焼室に流入する
わけであるが、空気が燃焼室に流入してから燃料
が燃焼するまでのステツプである。

第３は、燃料が燃焼してトルクが発生し、エン
ジン回転数が上昇するまでのステツプである。ト
ルクが発生してもクランクシヤフトには慣性モー
メントがあるのですぐにはエンジン回転数は高ま
らない。

以上のようにエンジン回転数の低下が検出され
てバルブ４が開かれてからエンジン回転数が上昇
するまでの間に若干の時間遅れ（応答遅れ）があ
るので、エンジン回転数が目標値に達した頃にバ
ルブ４を元に戻しても、上記のような時間遅れの
ために必ずエンジン回転数は目標値よりも上昇し
てしまう。エンジン回転数が目標値よりも上昇し
たのでバルブ４の開度を小さくしてもその効果が
現れる頃には今度はエンジン回転数は目標値より
も若干下回つてしまう。これが脈動が発生するメ
カニズムである。

もちろん閉ループ制御ではなく常時開ループ制
御にしておけばそのような脈動は発生しないが、
その代わり経時変化などによつてエンジン回転数
は目標値から徐々にずれてしまう。

そうかといつて先に述べたように、常時閉ルー
プ制御とすれば応答遅れによる脈動が発生するこ
とがある。

本発明はこの事情に鑑み、常時閉ループ制御を
行わず時々だけ閉ループ制御を行うようにするこ
とによつて、アイドル回転数をサージを起すこと
なく適正に自動調整できる改良されたアイドル回
転速度制御装置を提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

斯かる目的は本発明によれば、エンジンへ供給
する空気流量をコントロールすることによつてア
イドル回転速度を制御する空気流量制御手段と、
該空気流量制御手段を駆動する駆動手段と、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、車両の運転状態を検出する運転状態検出手
段と、該運転状態検出手段により検出される運転
状態に基づいてエンジンの目標アイドル回転速度
に対応する値を設定する目標値設定手段と、前記
エンジン回転速度検出手段によつて検出された現
在のアイドル回転速度に対応する値と前記目標値
に対応する値との偏差を検出する偏差検出手段
と、該偏差に基づき前記駆動手段をして前記空気
流量制御手段を駆動せしめアイドル回転速度が前
記目標アイドル回転速度になるように閉ループ制
御を行う閉ループ制御手段を有するアイドル回転
速度制御装置において、 前記空気流量制御手段によつて変えられた空気
流量の変化が実際のエンジン回転速度の変化とな
つて現れる時間よりも長い所定の時間間隔毎に前
記閉ループ制御を行うことを特徴とするアイドル
回転速度制御装置によつて達成される。

〔作用〕

常時閉ループ制御を行うと先に述べたように、
空気流量制御弁が作動を開始してからエンジン回
転数が変化するまでの間の応答遅れのために、第
２図ｂのような脈動が生じ、これがサージの原因
になるが、本発明では、所定の時間間隔ごとにそ
の瞬間だけ閉ループ制御が行われるので、所定の
時間間隔ごとにアイドル回転速度は目標値に設定
し直され、その他の期間は閉ループ制御を行つて
いないので、脈動が発生する余地はない。

〔実施例〕

以下に添付の図を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。第３図は本発明の１実施例を示す断
面図及び制御部のブロツク図である。図において
１はスロツトル弁、２は吸気管、３はバイパス管
路、１１は空気流量制御弁１２，１４は空気流量
制御弁を駆動するステツプモータを用いたアクチ
ユエータ部であり、１５〜２７はそのステツプモ
ータを駆動するためのデイジタル制御部である。
さらにデイジタル制御部は、ステツプモータの制
御回路１５、ゲート回路１６、偏差回路１７、ク
ロツクパルス発生器１８、変換回路１９、目標値
設定回路２０、分周回路２１、運転状態検出回路
２２〜２５、アナログマルチプレツサ２６、Ａ／
Ｄ変換器（アナログデイジタル変換器）２７を有
している。第３図においてブロツク線図中の斜
線／は信号電送線が複数本あることを表わしてい
る。吸気管２に設けられたスロツトル弁１の上流
側（第３図の左側）より下流側に迂回するバイパ
ス管路３の途中に空気流量制御弁１１がもうけら
れている。この空気流量制御弁１１はラツクギア
１２とピニオンギア１３を介してステツプモータ
１４の回転角を直線変位に変換することによつて
弁開度が制御されるようになつている。ステツプ
モータ１４は制御回路１５が出力される多相の制
御パルス信号のパルス数に比例してその出力回転
軸が回転するものであり、空気流量制御弁１１の
開度を増すにはステツプモータ１４の制御ステツ
プ数を増し、開度を小さくするにはそのステツプ
を減らせば良い。第４図はステツプモータ１４の
ステツプ数Ksに対する空気流量制御弁１１の流
量特性Qa（ｌ／min）を示している。

第３図の回転速度検出器２５は図示しないデイ
ストリビユータの点火信号を波形整形して、エン
ジン回転数を比例する周波数のエンジン回転パル
スを発生させるものである。端子２２は空調のク
ーラコンプレツサが駆動されているか否かを知る
ため、電磁クラツチの電源側端子に接続されてお
り、コンプレツサ作動時には端子２２には信号
“１”が表われる。水温センサ２３はサーミスタ
によつてエンジン冷却水温をその抵抗値変化とし
て検出するものであり、エンジン暖気状態を検出
する。油圧センサ２４は内蔵の圧力変換器によつ
て油圧を電圧を変換するものである。変換回路１
９はゲート及びレジスタを有し、エンジン回転速
度を２進数に変換するものである。アナログマル
チプレクサ２６は水温センサ２３と油圧センサ２
４の出力電圧を交互に切り換え１つのＡ／Ｄ変換
器２７によつて２つのアナログ電圧を２進数に変
換するためのものである。目標値設定回路２０は
エアコンの使用状態，冷却水温，パワーステアリ
ングの操作状態に対応したステツプモータ１４の
目標値数を設定するためのものである。制御回路
１５は目標値設定回路２０において設定された目
標ステツプ数を一担レジスタにメモリし、それを
ステツプモータの制御パルス信号に変換するもの
である。また偏差回路１７は検出したエンジン回
転速度とステツプモータ１４の目標ステツププ数
を比較し、その偏差を常に出力している。ゲート
回路１６は分周回路２１から所定の時間間隔ごと
のトリガー信号によつて一時的に偏差回路１７の
偏差信号を制御回路１５に印加し、その偏差に対
応して制御回路１５のレジスタ内の目標ステツプ
数が加減される。

上述の如き構成からなるアイドル回転速度制御
装置は次の如く作用する。通常のアイドル回転数
が600rpmに設定されているとする。このとき制
御回路からは目標値600rpmとする制御パルス信
号がステツプモータ１４に加えられている。これ
は開ループ制御であるから第２図ａに示すように
安定したなめらかな回転が得られる。初期にはエ
ンジンのアイドル回転数が正確に600rpmに調整
されてしても、空気流量制御弁１１の経時変化や
エンジンそのものの調子によつて、時間と共にア
イドル回転数は目標値から外れてくる。この外れ
を所定の時間間隔ごとに分周回路２１からトリガ
ー信号をゲート回路１６に加えることによつて偏
差信号を制御回路１５に入力して目標ステツプ数
Ksを修正することによつて600rpmのアイドル回
転数を維持する。この様子を第５図の６１，第６
図の７１に示す。またエアコンを使用するときは
エンジンに負荷が加わるために第５図のように時
間toで電磁クラツチに通電されると同時に目標ス
テツプ数Ksを６２のようにKsiだけ増加させてア
イドル回転数の変動を防止している。同様にパワ
ーステアリングを操作するときもエンジンに負荷
が加わるため第６図の７０に示すように油圧の増
加に合わせて目標ステツプ数Ksを増加させて回
転数の変動を防止する。また第５図，第６図に示
したように目標ステツプ数Ksを大きく修正した
ときにも一時的に閉ループ制御をしてアイドル回
転数を修正することが好ましい。第７図は暖気時
におけるフアーストアイドル回転数を設定するた
めの目標ステツプ数を表わしている。600rpmを
維持するための目標ステツプ数に第７図の目標ス
テツプ数が加算されてステツプモータ１４が制御
される。

常時閉ループ制御を行うと先に述べたように、
空気流量制御弁１１が作動を開始してからエンジ
ン回転数が変化するまでの間の応答遅れのため
に、第２図ｂのような脈動が生じ、これがサージ
の原因になるが、本実施例では、所定の時間間隔
ごとにだけ閉ループ制御を行いその他の間は開ル
ープ制御としてるので、脈動は発生しない。言い
換えれば、本実施例では所定の時間間隔ごとにそ
の瞬間だけ閉ループ制御が行われるので、所定の
時間間隔ごとにエンジン回転数は目標値に設定し
直され、閉ループ制御を行つていない期間はすべ
て開ループ制御が行われているので、脈動が発生
する余地はない。

もちろん開ループ制御をしている間は経時変化
によるエンジン回転数の僅かな変化はあるもの
の、所定の時間間隔を適切な値を設定しておけば
実際問題としては全く問題は生じない。

所定の時間間隔は閉ループ制御をしている瞬間
と閉ループ制御をしている瞬間との間の時間であ
るから、あまり短い値に設定すると常に閉ループ
制御をしていることと変わらなくなり、従つて脈
動が発生し、あまり長い時間に設定すると常に開
ループ制御をしていることになりエンジン回転数
を目標値に制御すると元々の狙いが達成されなく
なるので、両者を満足する適切な値を選ぶ必要が
ある。空気流量制御弁によつて変えられた空気流
量の変化が実際のエンジン回転数の変化となつて
現れる時間よりも長い時間で適切な値にすればよ
い。

尚、上述の実施例においては制御部をデイジタ
ル回路で構成したが、本発明はこれに限定れるも
のではなく、例えばアナログ回路で構成してもよ
いし、空燃比制御や点火時期制御のためのマイク
ロコンピユータシステムの一部として構成されて
いてもよい。

なお、空気流量制御弁１１は本発明で言う空気
流量制御手段に相当し、ステツプモータ１４は本
発明で言う駆動手段に相当し、回転速度検出器２
５は本発明で言うエンジン回転速度検出手段に相
当し、電磁クラツチ端子２２や水温センサ２３や
油圧センサ２４等は本発明で言う運転状態検出手
段に相当し、目標値設定回路２０は本発明で言う
目標値設定手段に相当し、偏差回路１７は本発明
で言う偏差検出手段に相当し、分周回路２１やゲ
ート回路１６や制御回路１５等は本発明で言う閉
ループ制御手段に相当する。

以上においては本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが本発明はこれに限られるもので
はなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能
であることは当業者にとつて明らかであろう。

〔発明の効果〕

本発明によれば閉ループ制御に起因するエンジ
ン回転数の脈動がなく、安定したなめらかなアイ
ドル回転数が得られるという効果を奏する。

さらに空気流量制御手段の動作が頻繁でなくな
るので、空気流量制御手段やそれを駆動する駆動
手段の耐久性が向上するという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアイドル回転速度制御装置の構
成を説明する図、第２図ａは開ループ制御時のア
イドル回転速度の時間変化を示す図、第２図ｂは
閉ループ制御時のアイドル回転速度の脈動を示す
図、第３図は本発明の一実施例の構成を表わす断
面図及びブロツク図、第４図はステツプモータに
駆動された空気流量制御弁の流量特性を表わす
図、第５図はエアコン使用時の目標ステツプ数の
変化を表わす図、第６図はパワーステアリング操
作時の目標ステツプ数の変化を表わす図、第７図
はフアーストアイドル回転数を得るための目標ス
テツプ数を表わす図である。 １１……空気流量制御弁、１４……ステツプモ
ータ、１５……制御回路、１７……偏差回路、２
０……目標値設定回路、２２……電磁クラツチ端
子、２３……水温センサ、２４……油圧センサ、
２５……回転速度検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンへ供給する空気流量をコントロール
   することによつてアイドル回転速度を制御する空
   気流量制御手段と、該空気流量制御手段を駆動す
   る駆動手段と、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、車両の運転状態を検出
   する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段に
   より検出される運転状態に基づいてエンジンの目
   標アイドル回転速度に対応する値を設定する目標
   値設定手段と、前記エンジン回転速度検出手段に
   よつて検出された現在のアイドル回転速度に対応
   する値と前記目標値に対応する値との偏差を検出
   する偏差検出手段と、該偏差に基づき前記駆動手
   段をして前記空気流量制御手段を駆動せしめアイ
   ドル回転速度が前記目標アイドル回転速度になる
   ように閉ループ制御を行う閉ループ制御手段を有
   するアイドル回転速度制御装置において、 前記空気流量制御手段によつて変えられた空気
   流量の変化が実際のエンジン回転速度の変化とな
   つて現れる時間よりも長い所定の時間間隔毎に前
   記閉ループ制御を行うことを特徴とするアイドル
   回転速度制御装置。