JPS63253148A - 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を低温始動時から
暖機後まで最適値に制御するアイドル回転数制御装置に
関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関のアイドル回転数制御装置としては、ス
ロットル弁をバイパスするバイパス通路にバイパス空気
流量制御用の電磁弁を設け、この電磁弁を介して機関の
アイドル回転数を目標アイドル回転数にフィードバック
制御するようにしたものが良く知られている（実開昭５
７−５８１８１号公報を参照）。

そして、又、従来本出願人により機関冷却水温度を考慮
した内燃機関のアイドル回転数制御装置が出願されてい
る。

この装置によれば、第４図に示すように、電磁弁３０の
コイル２周・囲に冷却水室としてのウォータジャケット
４１を設けることで、コイル２に発生する磁力を冷却水
温度と凡そ相関を持たせたコイル２の温度に対応して変
化させることで、空気流量の変化特性を第５図に示すグ
ラフのように、冷却水温度毎に異なるものに設定しであ
る。

従って、このものでは、機関暖機後の所定コイル２温度
における電磁弁３０の最大空気流量を必要空気流量にま
で低下させることができるので、プログラムの暴走や吸
入空気に含まれる汚れでのバルブ固着により開放状態に
なった場合でも、機関回転数の上昇を防止できるという
利点がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の内燃機関のアイドル回
転数制御装置においては、電磁弁３０の電圧デユーティ
比に対する空気流量特性は第５図に示すように、コイル
温度と凡そ相関を持つ冷却水温度により変化すると共に
、電磁弁のコイルへの通電時間により、コイル自体の発
熱による該コイル温度の変化によっても、空気流量特性
が変化するため、次のような問題点を生じる。

即ち、例えば、エアコン等の負荷の大きな変動が機関に
加わると、目標回転数に対して太き（実回転が落ち込み
、目標回転数に達するまでに時間がかかったり、落ち込
み回転数によっては機関が停止してしまうと共に、その
逆に大きく目標回転数を上回り目標に達するまで過回転
となってしまうという不都合が生じる。

本発明はかかる従来の実情に鑑み、エアコン等の負荷の
大きな変動が機関に加わっても、安定したアイドル回転
数制御が行えるようにした制御装置を提供することを目
的とする。

〈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、スロットル
弁Ａをバイパスするバイパス通路Ｂと、該バイパス通路
Ｂを流れる空気流量を制？ＩＩＩする電磁弁Ｃと、該電
磁弁Ｃを介して機関のアイドル回転数を目標アイドル回
転数にフィードバック制御する制御手段りとを儒える内
燃機関のアイドル回転数制御装置において、前記電磁弁
Ｃのコイルを機関冷却水温度に加熱する加熱手段Ｅを設
け、該電磁弁Ｃによる空気流量特性を冷却水温度に対応
させる構成とする一方、冷却水温度に対応して最適目標
回転数と機関に加わる負荷変動時の前記電磁弁開度の制
御値の補正骨とを設定する手段Ｆを設け、負荷変動時に
、前記補正骨をステップ的に変化させて機関のアイドル
回転数を前記最適目標回転数にフィードバック制御する
ように構成した。

く作用〉 そして、上記構成では、機関暖ｍ後の所定コイル温度に
おける電磁弁の最大空気流量を必要空気流量にまで低下
させることができるので、安全性が保たれ、負荷変動時
に電磁弁開度の制御値の補正骨をステップ的に変化させ
るので、目標アイドル回転数に到達するまでの時間が短
縮化され、安定したアイドル回転制御が実現される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第２図〜第１０図に基づいて説
明する。

まず、アイドル回転数制御装置が備えられた内燃機関に
ついて第２図により説明する。

即ち、内燃機関２０において、吸入空気はエアクリーナ
２１よりエアフロメータ２２．スロットルチャンバ２３
を経て吸気マニホールド２４の各ブランチ部より各シリ
ンダに供給され、燃料はフューエルインジェクタ２５に
より噴射される。ここで、吸入空気の流れはアクセルに
連動するスロットルチャンバ２３内のスロットル弁２６
により制御され、アイドル時スロットル弁２６は殆ど閉
じている。アイドル時の空気の流れはバイパスポート２
７を通り、そこに装着されているアイドルアジャストス
クリュー２８により調節されると共に、スロットル弁２
６の上流と下流とを連通ずるバイパス通路２９を通り、
そこに介装したバイパス流量制御用の電磁弁３０により
適宜必要な空気が確保される。

上記電磁弁３０は制御手段としてのマイクロコンピュー
タ３１によって開度制御される。

マイクロコンピュータ３１は、主にマイクロプロセッサ
３２．メモリ３３及びインターフェイス３４からｌＲ成
されている。インターフェイス３４には、内燃機関２０
の回転数が回転数センサ３５で検出されデジタル信号と
して人力されると共に、内燃機関２０の冷却水温度が水
温センサ３６でアナログ信号として検出されＡ／Ｄ変換
器３７を介してデジタル信号として入力される。又、イ
ンターフェース３４には、スロットル弁２６が全閉位置
であることを検出するスロットル弁スイッチ３８．トラ
ンスミッションカ１、ニュートラル位置であることを検
出するニュートラルスイッチ３９及び車速か所定値例え
ば１０ｋｍ／ｈ以下であることを検出する車速スイッチ
４０から夫々ＯＮ、ＯＦＦ信号が入力される。

°フィクロコンピュータ３１のメモリ３３には、第３図
に示すような、冷却水温度に対応した最適な目標回転数
特性Ａと、同じく冷却水温度に対応したエアコン負荷人
力時の最適な電磁弁開度制御値即ち、電圧デユーティ値
の補正骨特性Ｂと、が記憶されている。そして、マイク
ロプロセッサ３２でインターフェース３４に入力された
冷却水温度信号に対応した目標回転数値が検索されると
共に、インターフェース３４にエアコンスイッチ信号４
３が入力された場合は、その時の冷却水温度に対応した
電圧デユーティ値の補正骨ΔＤが検索され、これがステ
ップ的に増加され−その後目標回転数値をインターフェ
ース３４に入力された実回転信号と比較演算され、内燃
機関のアイドル回転数が目標値になるようなデジタル信
号がインターフェース３４より出力されて、図示しない
回路（例えば三角波発生器と比較器）で電圧デユーティ
値に変換され、電磁弁３０の弁開度が制御されるように
なっている。

かかる実施例においては、エアコン負荷入力時の場合に
ついてのみ説明したが、パワーステアリング、オートマ
チック車におけるＤレンジ負荷等その他の負荷入力時に
おいても、負荷入力信号をインターフェース３４に入力
し、最適な電圧デユーティ値の補正骨を同様にしてステ
ップ的に増加させることで、同様なシステムが得られる
ことは勿論である。

尚、各負荷が解除された場合においては、負荷の人力時
とは逆に最適な電圧デユーティ値の補正骨をステップ的
に減少させれば良い。

次に、上記の電磁弁３０の構造について、第４図を参照
して説明する。

即ち、図において、■は比例電磁駆動体、２はコイル、
３はコア、４はプランジャ、５は出力軸、６は軸受、７
は空気通路、８，９はオリフィス、ｔｏ、　１１はバル
ブ、１２はスプリング、１３は調節ネジ、１４はバルブ
ガイド、１５は電源端子である。そして、マイクロコン
ピュータ３１からの電圧デユーティが端子１５に印加さ
れると、コイル２に生じる電磁力によりプランジャ４が
スプリング１２に抗してコア３に吸引され、図で右側に
移動する。これにより、オリフィス８．９をバルブｔｏ
、　ｉｉが開き、空気通路７内をスロットル弁２６をバ
イパスした空気が流れ、アイドル回転数が制御される。

又、コイル２の収納部を囲んでウォータジャケラ１−４
１が形成され、機関冷却水を循環させる冷却水入口通路
４２と出口通路４３とを設けである。機関冷却水は冷却
系統のサーモスタットにより所定温度（例えば８０°Ｃ
）に制御されるから、このウォータジャケット４１が電
磁弁３０のコイル２を機関冷却水温度に加熱する加熱手
段を構成している。

このように、電磁弁３０のコイル２周囲にウォータジャ
ケット４１を設けることで、該コイル２に発生する磁力
を冷却水温度に対応して変化させ、空気流量の変化特性
を第５図に示すグラフのように、冷却水温度毎に異なる
ものに設定しである。

かかる構成によれば、内燃機関のアイドル回転数制御装
置においては、電磁弁３０の電圧デユーティ比に対する
空気流量特性は第５図に示すように、冷却水温度毎に変
化するように設定されているため、機関暖機後の所定コ
イル２温度における電磁弁３０の最大空気流量を必要空
気流量にまで低下させることができるので、安全性が保
たれる。そして、負荷変動時に電磁弁への電圧デユーテ
ィ値の補正骨をステップ的に変化させるので、目標アイ
ドル回転数に到達するまでの時間が短縮化され、機関回
転数の落ち込みや過回転を防止でき、安定したアイドル
回転制御が実現される。

尚、上記の制御構造を更に改善したものとして、次の制
御構造が考えられる。

かかる制御構造を第６図のグラフに基づいて説明すると
、先の実施例と同様に、エアコン等の負荷入力時の最適
な電圧デユーティ値の補正骨を冷却水温度に対応して記
憶させておき、例えば、ある冷却水温度に対応した電圧
デユーティ値の補正弁ΔＤをグラフに示すように、ΔＤ
１として適用した場合におけるエアコン等の負荷入力前
後の電圧デユーティ値の変化化ΔＤ２を学習し、これを
最適な電圧デユーティ値の補正弁ΔＤとするように前記
記憶値ΔＤ、と置き換えるようにする。

即ち、ある冷却水温度でエアコン等の負荷入力があった
場合には、前回同冷却水温度付近で学習した電圧デユー
ティ値の変化化ΔＤ２を最適な電圧デユーティ値の補正
弁ΔＤとして適用し、これをステップ的に増加してその
後機関のアイドル回転数を前記最適目標回転数にフィー
ドバック制御する。

かかる制御構造によれば、機関のフリクションの個体差
により要求空気量が多少バラツキを持つと同時に、電磁
弁の個体差及び経時的な汚れ等による流量変化があって
も、負荷入力時の最適な電圧デユーティ値の補正弁を学
習して更新していくので、常に一層最適な補正弁が得ら
れ、目標回転数への到達時間をより一層短縮できるとい
う利点がある。

次に、本発明の更に他の実施例を第７図〜第１０図に基
づいて説明する。

この実施例のものは、負荷変動時のコイル無通電状態で
の電圧デユーティ値の補正弁をコイルの通電デユーティ
積分値により更に補正して、これを電磁弁開度の制御値
の補正弁として適用するようにしたものである。

即ち、この実施例においては、第２図に示したマイクロ
コンピュータ３１のメモリ３３に、第７図に示すような
、冷却水温度に対応した最適な目標回転数特性Ａと、冷
却水温度に対応した電磁弁に無通電の場合のエアコン負
荷入力時の電圧デユーティ値の補正弁特性Ｂと、第８図
に示すような、電磁弁のコイルへの通電デユーティ値の
積分値に対応した補正係数特性Ｃと、が記憶されている
。そして、マイクロプロセッサ３２でインターフェース
３４に入力された冷却水温度信号に対応した目標回転数
値が検索されると共に、インターフェース３４にエアコ
ンスイッチ信号が入力された場合は、その時の冷却水温
度に対応した電圧デユーティ値の補正弁ΔＤ１が検索さ
れると共に、電磁弁への通電デユーティの積分演算値が
検索され、この電圧デユーティ値の補正弁ΔＤ、に積分
演算値に対応した補正係数にと乗じた（ΔＤ＋　ｘＫ）
分の電圧デユーティ値の補正弁ΔＤをステップ的に増加
させ、電磁弁の弁開度を制御する。

その後目標回転数値をインターフェース３４に入力され
た実回転信号と比較演算され、内燃機関のアイドル回転
数が目標値になるように電磁弁３０がフィードバック制
御されるようになっている。

かかる実施例においても、エアコン負荷入力時の場合に
ついてのみ説明したが、その他の負荷入力時においても
、負荷入力信号をインターフェース３４に入力し、最適
な電圧デユーティ値の補正弁を同様にしてステップ的に
増加させることで、同様なシステムが得られることは勿
論である。

尚、各負荷が解除された場合においては、負荷の入力時
とは逆に最適な電圧デユーティ値の補正弁ΔＤをステッ
プ的に減少させれば良い。

向、かかる作用を第９図に示すフローチャートに基づい
て補助的に説明する。

まず、ステップ（図ではＳと記す）１とステップ２にお
いて、夫々アイドルスイッチのＯＮ・ＯＦＦ判定と車速
信号■、が所定値以下であるが否かの判定を行って、ア
イドル条件を判定する。アイドル条件であれば、ステッ
プ３，４．５において、回転数差ΔＮ、目標デユーティ
Ｄ及びコイルへの通電値ＴＤを初期設定し、ステップ６
に進む。

ステップ６では、時間Ｔを初期設定して、ステップ７で
タイマを作動する。ステップ８では、冷却水温度を検出
し、ステップ９でこの検出冷却水温度に対応した目標回
転数Ｎ、を第３図に示した特性のマツプから読み取り、
この目標回転数Ｎ。

とステップ１０で検出した実回転数Ｎ、との差であるΔ
Ｎをステップ１１で演算する。次に、ステップ１２で、
負荷変動を検出するスイッチのＯＮ・ＯＦＦを判定し、
ＯＦＦであれば、ステップ１３に進み、検出冷却水温度
Ｔ、に対応した比例分係数αを第１１図に示した特性の
マツプから読み取り、ΔＤ。

−Ｎ・αにより制御定数ΔＤ、を演算し、検出冷却水温
度Ｔ。に対応した積分分係数βを第１２図に示した特性
のマツプから読み取り、ΔＤ、＝（ΔＮ−ΔＮ６　）　
　・βにより制御定数ΔＤ１を演算して、これらからス
テップ１４で補正骨デユーティΔＤが演算される。ステ
ップ１５では、目標デユーティが上記補正骨デユーティ
ΔＤと前回の目標デユーティＤ、とにより、目標デユー
ティＤが演算される。ステップ１６では、次回の演算の
ために今回の回転数差ΔＮを前回演算されたΔＮ、に置
き代え、ステップ１７では前記タイマによる時間Ｔを検
出し、ステップ１日でコイルへの通電値ＴＤを演算し、
ステップ１９で前回の目標デユーティＤｏを今回演算さ
れた目標デユーティＤに置き代え、ステップ２０で、今
回骨のコイルへの通電値ＴＤと前回までの通電値の累積
値とから積分値Ｔ　Ｄ　ｏを演算する。そして、ステッ
プ２１で上記目標デユーティＤを出力して、ステップ２
２で電磁弁を駆動する。

この目標デユーティＤは次回ステップ６以降のフローで
使用される。

一方、ステップ１２で、負荷変動を検出するスイッチが
ＯＮである時には、ステップ２３に進み、負荷変動時の
無通電状態の補正デユーティを第７図に示した特性のマ
ツプから読み取り、更にステップ２４に進んで、電磁弁
への通電デユーティの積分演算値に対応した補正係数Ｋ
を第８図に示した特性のマツプから読み取り、ステップ
２５で、電圧デユーティ値の補正骨ΔＤを（ΔＤ、ＸＫ
）がら演算し、先に説明したステップ１５に進んで、電
磁弁を作動するステップ１６〜２２へと進む。

尚、上記の作用における目標デユーティ値とその時の通
電波形との関係を第１θ図のグラフに示す。

そして、かかる構成においても、負荷変動時に電磁弁へ
の電圧デユーティ値の補正骨をステップ的に変化させる
ので、同様にして目標アイドル回転数に到達するまでの
時間が短縮化され、機関回転数の落ち込みや過回転を防
止でき、安定したアイドル回転制御が実現される。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、電磁弁のコイル
を機関冷却水温度に加熱する加熱手段を設け、該電磁弁
による空気流量特性を冷却水温度に対応させる構成とし
たことによって、機関暖機後の所定コイル温度における
電磁弁の最大空気流量を必要空気流量にまで低下させる
ことができるので、安全性が保たれ、しかも、負荷変動
時に電磁弁開度の制御値の補正骨をステップ的に変化さ
せるので、目標アイドル回転数に到達するまでの時間が
短縮化され、安定したアイドル回転制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる内燃機関のアイドル回転数制御
装置の構成図、第２図は同上の内燃機関のアイドル回転
数制御装置の一実施例を備える内燃機関の構成図、第３
図及び第５図は夫々特性図、第４図は同上実施例におけ
る電磁弁の構造を示す断面図、第６図及び第１０図は夫
々タイムチャーと、第７図及び第８図は特性図、第９図
はフローチャーと、第１１図は比例分係数αの特性図、
第１２図は積分分係数の特性図である。 ２・・・コイル　　２０・・・内燃機関　　２６・・・
スロットル弁　　２９・・・バイパス通路　　３０・・
・電磁弁３１・・・マイクロコンピュータ　　３５・・
・回転数センサ３６・・・水温センサ　　４１・・・ウ
ォータジャケット特許出願人　　　　日産自動車株式会
社代　理　人　　弁理士　笹　島　富二雄第１図 第３図 水、’Ｘ　　　　　　Ｔｗ 第６図 第７図 木：息　　　　　Ｔｗ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スロットル弁をバイパスするバイパス通路と、該バイパ
   ス通路を流れる空気流量を制御する電磁弁と、該電磁弁
   を介して機関のアイドル回転数を目標回転数にフィード
   バック制御する制御手段と、を備える内燃機関のアイド
   ル回転数制御装置において、前記電磁弁のコイルを機関
   冷却水温度に加熱する加熱手段を設け、該電磁弁による
   空気流量特性を冷却水温度に対応させる構成とする一方
   、冷却水温度に対応して最適目標回転数と機関に加わる
   負荷変動時の前記電磁弁開度の制御値の補正分とを設定
   する手段を設け、負荷変動時に、前記補正分をステップ
   的に変化させて機関のアイドル回転数を前記最適目標回
   転数にフィードバック制御する構成としたことを特徴と
   する内燃機関のアイドル回転数制御装置。