JP2547766B2 - エンジンのアイドル回転数制御装置 - 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数制御装置に関し、
特に、負荷補正を行う場合での，電気負荷の作動の停止
等に伴うエンジンの吹上がり防止対策に関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンのアイドル回転数制御装置とし
て、例えば特開昭58−197449号公報に開示されるよう
に、アイドル回転数を目標値にフィードバック制御する
と共に、電気負荷の作動等に伴うエンジン負荷の増大時
には、アイドル回転数を上昇させるよう負荷補正したも
のが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、アイドル回転数の調整は、通常、スロット
ル弁の開度調整や、スロットル弁を迂回するバイパス通
路の通路面積調整により、吸入空気量を増減調整して行
うものであり、この吸入空気量のフィードバック制御で
もってアイドル回転数を目標値に調整している。そし
て、その場合、アイドル回転数の負荷補正時に、車両が
例えば高地走行している状態では、大気圧の低下に伴う
空気密度の低下を補償するよう、エンジンの吸入空気量
を増大して、アイドル回転数を目標値に保持することが
行われる。

しかるに、例えば吸入空気量の調整を上記吸気のバイ
パス通路の通路面積調整で行う場合等には、その通路面
積調整用アクチュエータの作動特性に、調整できる限界
の最大空気量があり、この調整最大空気量に対して、上
記高地走行時での要求吸入空気量がこれを越える場合に
は、以下の不具合が生じる。すなわち、要求吸入空気量
が調整最大空気量を越える場合には、通常通り、この要
求吸入空気量を満足するよう、フィードバック制御を行
って吸入空気量の増大調整が行われるが、この吸入空気
量の増大は上記通路面積調整用アクチュエータの調整最
大空気量の時点で停止するにも拘らず、吸入空気量を増
大すべく、フィードバック補正量は依然として増大し、
過大となる。その結果、電気負荷の作動の停止等に伴い
エンジン負荷が減少すると、吸入空気量のフィードバッ
ク補正量は漸次減少するものの、時間遅れがあって、そ
の間にアイドル回転数は急上昇して、回転数の吹上りが
生じる欠点がある。以上の回転数の吹上りの場合を説明
したが、スロットル弁の開度調整でもってアイドル回転
数を調整する場合等には、調整できる最小空気量がある
ため、エンジンの要求空気量が該最小空気量を越える
（下回る）場合には、フィードバック補正値が過小にな
るため、要求吸入空気量の増大時に回転数の唐突な低下
を招く欠点がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、アイドル回転数制御において、要求吸入空気量
が装置の調整限界空気量を越える状況では、フィードバ
ック補正量の増大や減少を阻止してその過大化，過小化
を防ぐことにより、要求吸入空気量が上記の調整限界空
気量の範囲内に戻った時点でも、フィードバック補正量
を適切な値として、吸入空気量の制御を時間遅れなく行
って、回転数の吹上りや唐突な低下を防止することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 以上の目的を達成するため、本発明の解決手段は、第
１図に示す如く、エンジン１の吸入空気量を調整してア
イドル回転数を目標値に制御するエンジンのアイドル回
転数制御装置において、エンジンの目標吸入空気量を、
フィードバック補正値に基いて設定する目標空気量設定
手段35を設けると共に、上記エンジン１の吸入空気量を
調整する空気量調整手段17と、上記エンジン１の吸入空
気量を上記目標空気量設定手段35の目標吸入空気量にす
るよう上記空気量調整手段17を制御する空気量制御手段
36とを設ける。さらに、上記目標空気量設定手段35の出
力を受け、エンジン１の目標空気量が上記空気量調整手
段17の調整限界空気量を越えたとき、上記目標空気量設
定手段35のフィードバック補正値をその時の値に固定
し、その後上記調整限界空気量の範囲内になるまで保持
するフィードバック補正値固定手段37とを設ける構成と
したものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、アイドル運転時に
は、エンジン１の目標吸入空気量が目標空気量設定手段
35でもってフィードバック補正値に基いて設定される
と、空気量調整手段17が空気量制御手段36で制御され
て、実際の吸入空気量がこの目標吸入空気量に調整さ
れ、アイドル回転数が目標値に収束する。また、電気負
荷の作動等に伴うエンジン負荷の増大時には、更に負荷
補正値にも基いて目標吸入空気量が設定されるので、そ
の分、吸入空気量が増大して、回転数の低下が防止され
る。

今、例えば負荷補正の行われた状態で、例えば車両の
高地走行時には、空気密度の低下を補償すべく、エンジ
ンの要求吸入空気量が増大して、上記空気量調整手段17
の調整限界空気量（最大限界値）を越える場合がある。
この場合、上記フィードバック補正値を増大しても、吸
入空気量は上記調整限界空気量に規制される状況にあ
り、この状況で、フィードバック補正値がその固定手段
37でその調整限界空気量を越えた時点の値に固定され
て、吸入空気量は調整最大空気量に制御される。そし
て、負荷が減少して、要求吸入空気量が調整限界空気量
以下になると、フィードバック補正値が上記固定された
値から減少変化して、吸入空気量が目標吸入空気量に向
って応答性良く収束するので、アイドル回転数が目標値
に良好に収束し、回転数の吹上りが防止される。以上、
要求吸入空気量が調整最大空気量を越えた場合を説明し
たが、調整最小空気量を越える（下回る）場合も上記と
同様である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基いて説
明する。

第２図は本発明に係るエンジンのアイドル回転数制御
装置の全体構成を示し、１はエンジン、２はエンジン１
のシリンダ３に摺動自在に嵌挿したピストン４により形
成される燃焼室、５は一端が大気に連通し、他端が上記
燃焼室２に開口して、吸気をエンジン１に供給する吸気
通路、６は一端が上記燃焼室２に開口し、他端が大気に
開放されて排気を排出する排気通路である。上記吸気通
路５の途中には、吸入空気量を制御するスロットル弁７
と、該スロットル弁７下流側の吸気通路５に燃料を噴射
供給する燃料噴射弁８が配置されている。また、上記吸
気通路５の燃焼室２への開口部には吸気弁９が、排気通
路６の燃焼室２への開口部には排気弁10が各々配置され
ているとともに、燃焼室２の頂部には、該燃焼室２内の
混合気に点火する点火プラグ11が配置されている。

また、上記吸気通路５のスロットル弁７近傍には、該
スロットル弁７をバイパスするバイパス通路15が設けら
れ、該バイパス通路15の中間部には、該バイパス通路15
の通路面積を調整するリニア電磁弁16が介設されてい
て、該リニア電磁弁16によるバイパス通路15の通路面積
調整により、スロットル弁７が全閉となるアイドル運転
時に、バイパス通路15を流通するバイパス吸気量を調整
して、エンジン１への吸入空気量を調整するようにした
空気量調整手段17を構成している。

そして、上記リニア電磁弁16は、アイドル運転時に、
その回転数を目標値にフィードバック制御する場合の制
御安定性を考慮して、その調整限界空気量（調整最大空
気量と調整最小空気量）が設定されていて、この関係
上、第４図示す如く、該リニア電磁弁16へのデューティ
信号値がX₁％（０＜X₁）にて調整最小空気量Qminとな
り、このX₁％から漸次大きくなるに従ってバイパス通路
15の通路面積が大きく制御されてバイパス吸気量が増大
すると共に、デューティ信号値がX₂（X₁＜X₂＜100）％
になると、調整最大空気量Qmaxに達して限界となる。そ
のため、高地走行時に、空気密度の低下を補償すべく要
求吸入空気量が増大すると、この調整最大空気量ｑmax
を越える場合がある。

また、第２図において、20は吸気通路５のスロットル
弁７上流側で吸入空気量を計測するエアフローセンサ、
21は該エアフローセンサ20下流側で吸気の温度を検出す
る吸気温度センサ、22はスロットル弁７の開度を検出す
る開度センサ、23はエンジン冷却水温度を検出する冷却
水温度センサ、24は点火プラグ11への点火パルス信号数
によりエンジン１の回転数を検出する回転数センサ、25
はパワーステアリング装置の作動時を検出するパワース
テアリングセンサ、26は車載クーラの作動要求時に操作
されるクーラスイッチ、27はその他の電気負荷の作動を
検出する電気負荷センサ、28は車両周囲の大気圧を検出
する大気圧センサ、29は上記スロットル弁７の全閉状態
時（アイドル運転時）を検出するアイドルスイッチであ
って、該各センサ及びスイッチ20〜29の各検出信号は、
各々内部にCPU等を有するコントローラ30に入力されて
おり、該コントローラ30により、上記燃料噴射弁８及び
リニア電磁弁16が各々作動制御される。

次に、上記コントローラ30によるリニア電磁弁16の作
動制御、つまりアイドル回転数制御を第３図の制御フロ
ーに基いて説明する。

スタートして、先ずステップS₁でフィードバック補正
吸気量ｇfb及び、過大吸気量要求時フラグｆqmax、過小
吸気量要求時フラグｆqminを全て零値に初期設定した
後、ステップS₂で冷却水温度センサ23からのエンジン冷
却水温度θｗを読込んで、ステップS₃及びS₄でこのエン
ジン冷却水温度θｗに応じたアイドル運転時の目標吸入
空気量Gbを決定すると共に、目標アイドル回転数Noを決
定する。

しかる後、ステップS₅で回転数センサ24からのエンジ
ン回転数ｎを読込むと共に、アイドルスイッチ29からの
スロットル弁７の開度状態を把握した後、ステップS₆で
エンジン回転数及びスロットル弁７の開度状態に基いて
エンジン１のアイドル運転時か否かを判別し、アイドル
運転時には、ステップS₇以降でアイドル回転数をフィー
ドバック制御する一方、アイドル運転時でない場合に
は、ステップS₁₂でフィードバック補正吸気量ｇfbの値
を零値に設定して、直ちにステップS₁₃に進む。そし
て、回転数のフィードバック制御を行う場合には、先ず
ステップS₇で実際のエンジン回転数ｎを上記ステップS₄
の目標アイドル回転数Noと比較し、ｎ−No＜０の低い場
合には、フィードバック補正吸気量ｇfbを大きく調整す
ることとし、ステップS₈で過大吸気量要求時フラグｆqm
axの値を判別して、ｆqmax＝０の過大吸気量の要求時で
ない場合（YESの場合）には、ステップS₉で回転数偏差
（No−ｎ）に応じた微小量ｆdgfb（No−ｎ）をフィード
バック補正吸気量ｇfbに加算して、その値ｇfbを大きく
する。一方、ステップS₇でｎ−No＞０の高い場合には、
フィードバック補正吸気量ｇfbを小さく調整することと
し、ステップS₁₀で過小吸気量要求時フラグｆqminの値
を判別して、ｆqmin＝０の過小吸気量の要求時でない場
合（YESの場合）には、ステップS₁₁で回転数偏差（ｎ−
No）に応じた微小量ｆdgfb（ｎ−No）をフィードバック
補正吸気量ｇfbから減算して、その値ｇfbを小さくす
る。また、上記ステップS₇でｎ−No＝０の一致する場合
には、フィードバック補正吸気量ｇfbを変更せずに直ち
にステップS₁₃に進む。

そして、ステップS₁₃で上記ステップS₃で決定したア
イドル運転時の吸入空気量Gbにフィードバック補正吸気
量ｇfbを加算して、これを吸入空気質量ｇaとし、その
後は電気負荷に応じた負荷補正を行うこととし、ステッ
プS₁₄、S₁₅、S₁₆で各々パワーステアリングの作動中、
車載クーラの作動中、及び他の電気負荷の作動中か否か
を判別し、パワーステアリングの作動中の場合には、ス
テップS₁₇でパワーステアリング補正吸気量Gpstを上記
吸入空気質量ｇaに加算すると共に、車載クーラの作動
中の場合には、ステップS₁₈でクーラ補正吸気量ｇcolを
加算し、他の電気負荷の作動中では、ステップS₁₉で電
気負荷補正吸気量ｇelを加算する。

そして、ステップS₂₀で吸気温度センサ21からの吸気
温度θａ、及び大気圧センサ28からの大気圧Patpを各々
読込んで、ステップS₂₁で吸入空気の目標体積流量ｑ
を、上記吸入空気質量ｇa、吸気温度θａ、及び大気圧P
atpの関数 ｑ＝fg−ｑ（ｇa、θａ、Patp） として空気密度補正して演算算出する。

その後は、ステップS₂₂及びS₂₃で上記吸入空気の目標
体積流量ｑを各々リニア電磁弁16の調整最小空気量Qmi
n、及び調整最大空気量Qmaxと比較し、Ｑ≦Qminの過小
吸気量要求時の場合には、ステップS₂₄で吸入空気の目
標体積流量ｑを調整最小空気量Qminに修正すると共に、
過小吸気量要求時フラグｆqminを“1"値にし、過大吸気
量要求時フラグｆqmaxを“0"値とする。逆に、Ｑ≧Qmax
の過大吸気量要求時の場合には、ステップS₂₅で吸入空
気の目標体積流量ｑを調整最大空気量Qmaxに修正すると
共に、過大吸気量要求時フラグｆqmaxを“1"値にし、過
小吸気量要求時フラグｆqminを“0"値とする。また、Qm
in＜Ｑ＜Qmaxの調整可能範囲内の場合には、ステップS
₂₆で吸入空気の目標体積流量ｑは修正せず、且つｆqmax
＝０およびｆqmin＝０に設定する。

そして、以上の如く吸入空気の目標体積流量ｑを最終
的に設定した後は、ステップS₂₇で、バイパス通路15の
バイパス吸気量がこの目標体積流量ｑになるデューティ
比信号値でもってリニア電磁弁16を作動制御して、上記
ステップS₂に戻る。

而して、上記ステップS₇でｎ−No＜０の場合、つまり
フィードバック補正吸気量ｇfbの増量を要する場合にお
いて、ステップS₈で過大吸気量要求時フラグｆqmax＝１
のときには、既に要求吸入空気量（つまり吸入空気の目
標体積流量ｑ）がリニア電磁弁16の調整最大吸気量Qmax
を越えた状況であるので、フィードバック補正吸気量ｇ
fbの増量をせず、ステップS₁₃での吸入空気質量ｇaの値
を保持する。

同様に、ステップS₇でｎ−No＞０の，フィードバック
補正吸気量ｇfbの減量を要する場合でも、ステップS₁₀
で過小吸気量要求時フラグｆqmin＝１のときには、既に
要求吸入空気量ｑが調整最小吸気量Qminを下回る状況で
あるので、フィードバック補正吸気量ｇfbの減量をせ
ず、ステップS₁₃での吸入空気質量ｇaの値をそのまま保
持する。

よって、上記第３図の制御フローにおいて、ステップ
S₁〜S₇、S₉、S₁₁〜S₂₁により、エンジン１の目標吸入空
気量、すなわちスロットル弁７を介する一定吸入空気量
に加算される，バイパス通路15の目標バイパス吸気量
（体積流量ｑ）を、フィードバック補正値ｇfb、負荷補
正値Gpst,Gcol,Gel、及び吸気温度θa,大気圧Patpに応
じた体積流量補正値f g−ｑ（ｇa，θa,Patp）に基いて
演算算出するようにした目標空気量設定手段35を構成し
ている。

また、同図のステップS₂₇より、リニア電磁弁16をデ
ューティ制御して、バイパス通路15を通じるバイパス吸
気量を上記目標空気量設定手段35の目標バイパス吸気量
ｑに制御するようにした空気量制御手段36を構成してい
る。さらに、ステップS₈、S₁₀、S₂₂〜S₂₅により、バイ
パス通路15の目標バイパス吸気量ｑがリニア電磁弁16の
調整限界空気量Qmax,qminを越えたとき、上記目標空気
量設定手段35のフィードバック補正吸気量ｇfbをその時
の値に固定し、この値をその後に目標バイパス吸気量ｑ
が上記調整限界空気量Qmax,qminの範囲内になるまでの
間保持するようにしたフィードバック補正値固定手段37
を構成している。

したがって、上記実施例においては、アイドル運転
時、実際のエンジン回転数ｎと目標アイドル回転数Noと
の偏差に応じてフィードバック補正吸気量ｇfbが加減さ
れた後、この補正吸気量ｇfbを含む吸入空気質量ｇaが
吸気温度θａ及び大気圧Patpで空気密度補正されて、バ
イパス通路15の目標バイパス吸気量ｑとして目標空気量
設定手段35で設定されると、その後、空気量制御手段36
により空気量調整手段17のリニア電磁弁16が作動制御さ
れて、バイパス通路15のバイパス吸気量が上記目標バイ
パス吸気量ｑに調整される。

また、アイドル運転時に、例えば車載クーラの作動に
伴いエンジン負荷が増大すると、クーラ補正吸気量ｇco
lが上記吸入空気質量ｇaが加算されて、目標バイパス吸
気量ｑがその分増大し、これに伴いバイパス通路15の通
路面積もリニア電磁弁16で拡大調整されて、そのバイパ
ス吸気量が該目標バイパス吸気量ｑに制御される。

今、上記の負荷補正の状態で、車両が例えば高地走行
している場合には、大気圧Patpの低下に伴う空気密度の
低下を補償するよう、上記吸入空気質量ｇaに対応する
体積流量ｑが、関数f g−ｑ（ｇa，θa,Patp）（体積流
量補正値）で演算されて増大し、この体積流量ｑがリニ
ア電磁弁16の調整最大空気量Qmaxを越える場合がある。

しかし、その場合には、バイパス吸気量のフィードバ
ック制御を行っても、リニア電磁弁16の調整最大空気量
Qmaxを越えないから、フィードバック補正吸気量ｇfbの
値はフィードバック補正値固定手段37でその越える範囲
内で、その越えた時点の値に固定され、その過大化が防
止される。その結果、この越える範囲内では制御可能な
最大吸気量（バイパス吸気量Qmax）を確保しながら、そ
の後に、車載クーラの停止に伴いエンジン負荷が低下し
て、目標バイパス吸気量ｑがリニア電磁弁16の調整最大
空気量Qmax以下になると、上記固定された適切値のフィ
ードバック補正吸気量ｇfbでもってリニア電磁弁16がフ
ィードバック制御されて、バイパス吸気量が素早く目標
バイパス吸気量ｑに調整されることになる。よって、高
値走行等の大気圧低下時には、アイドル回転数制御での
フィードバック補正吸気量ｇfbの過大化を防止して、エ
ンジン負荷の低下時でのアイドル回転数の吹上りを有効
に防止できる。

以上、目標バイパス吸気量ｑがリニア電磁弁16の調整
最大空気量Qmaxを越える場合について説明したが、逆に
調整最小空気量Qminを下回る場合についても同様であ
る。

尚、上記実施例では、空気量調整手段17として、バイ
パス吸気量を調整するものを使用したが、その他、スロ
ットル弁７の開度調整でもってこれを構成してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係るエンジンのアイド
ル回転数制御装置によれば、アイドル運転時、エンジン
の要求吸入空気量が装置の調整限界空気量を越える，大
気圧低下時等の場合には、この越える範囲でフィードバ
ック補正値をその越えた時点の値に固定して、その過大
化，過小化を防止したので、その後に要求吸入空気量が
調整限界空気量の範囲内に入れば、適切値のフィードバ
ック補正値でもって吸入空気量を素早く目標吸入空気量
に調整できて、回転数の吹上りや唐突な低下を防止で
き、アイドル回転数の制御精度の向上を図ることができ
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である。第２図
ないし第４図は本発明の実施例を示し、第２図は全体概
略構成図、第３図はコントローラの作動を示すフローチ
ャート図、第４図はリニア電磁弁の作動特性を示す図で
ある。 １……エンジン、15……バイパス通路、16……リニア電
磁弁、17……空気量調整手段、30……コントローラ、35
……目標空気量設定手段、36……空気量制御手段、37…
…フィードバック補正値固定手段。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−170839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−101740（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−26782（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−38544（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−23377（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−15461（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸入空気量を調整してアイドル
   回転数を目標値に制御するエンジンのアイドル回転数制
   御装置において、エンジンの目標吸入空気量を、フィー
   ドバック補正値に基いて設定する目標空気量設定手段
   と、上記エンジンの吸入空気量を調整する空気量調整手
   段と、上記エンジンの吸入空気量を上記目標空気量設定
   手段の目標吸入空気量にするよう上記空気量調整手段を
   制御する空気量制御手段とを備えるとともに、上記目標
   空気量設定手段の出力を受け、エンジンの目標空気量が
   上記空気量調整手段の調整限界空気量を越えたとき、上
   記目標空気量設定手段のフィードバック補正値をその時
   の値に固定し、その後上記調整限界空気量の範囲内にな
   るまで保持するフィードバック補正値固定手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンのアイドル回転数制御装
   置。