JPH0128214B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンのアイドル回転制御装置に
関し、特にエンジンの諸条件に応じ最も好ましい
回転数でエンジンのアイドル運転が行なわれるよ
うにするアイドル回転制御装置に関する。

一般に、自動車用エンジンにおいては、停車時
すなわちエンジンのアイドル状態でのエンジン回
転数は、安定した運転状態が得られる限度で、で
きるだけ低く抑えられる。しかし、このエンジン
回転数を通常の運転条件で設定すると、冷間始動
時のように、エンジンが低温である場合、混合気
の霧化あるいは気化状態が悪いこと、潤滑油粘度
が高いこと等により、エンジンの回転速度をある
程度以上上昇させないと安定したアイドル運転を
行なうことができない。このため従来のエンジン
では、機関温度が所定値以下の場合、アイドル状
態でのエンジンのスロツトル弁開度を若干増加し
てアイドル回転速度を上昇させ安定したアイドル
運転ができるようにした、いわゆるフアーストア
イドル制御を行なうようにしたものがある。

しかしながら、このフアーストアイドル制御で
は、エンジンの実際の温度に最も適したアイドル
回転速度に制御できないという問題があつた。ま
た、このフアーストアイドル制御は、エンジンの
負荷を全く考慮していないが、アイドル運転は必
ずしも完全な無負荷状態の下で行なわれるとは限
らず、自動変換器のトルクコンバータの駆動、空
調器の駆動、照明器具の点灯による負荷が加わる
ことは稀ではなく、この負荷によりエンジンのア
イドル回転数に変動を生じる。従つて、種々の負
荷条件の下で、エンジンアイドル回転数を望まし
い値に維持することは重要課題となる。

このような状況の下で、アイドル回転数をある
運転条件下で設定した目標回転数に一致させるべ
く電気的にフイードバツクコントロールする方法
が提案されている。例えば実開昭55−137234号に
開示されたアイドリング回転数制御装置は、上述
の空調機の使用等の諸条件を入力情報の形態で演
算装置に入力し、この演算装置においてそれぞれ
の入力情報の組み合わせに応じた最も好適な目標
アイドル回転数を演算し、次いでこの目標アイド
ル回転数と回転検出器によつて検出した実際アイ
ドル回転数とを比較して両回転数の差を検出し、
この両回転数の差に比例したデユーテイ比をもつ
パルスを出力させ、この出力に基づき電気作動制
御装置をしてダイヤフラム式負圧応動手段を制御
させ、これによつてエンジンのスロツトル弁の開
度を制御して所望のアイドル回転数に自動制御す
るものである。一般に、このようなフイードバツ
クコントロールにおいては、目標アイドル回転数
と実際アイドル回転数との偏差の比例分（Ｐ）と
積分分（ｌ）とを加算した制御信号を用いる方
式、いわゆるPl制御方式が用いられているが、従
来のアイドル回転制御装置においては、制御利得
すなわち比例定数と積分定数の値が常に一定であ
つた。

ところが、エンジンにおいては、吸気系におけ
る吸入空気量の変化がエンジン回転数の変化に現
われるまでの時間、すなわち制御系の遅れ時間
が、エンジン運転状態、たとえばエンジン回転数
あるいはエンジン温度などに影響されるもので、
上述のように制御利得を常に一定にしたのでは満
足な応答性をもつて制御を行なうことができな
い。この点を考慮して、目標回転数と実際回転数
との偏差及び実際回転数に応じて制御利得を変化
させるようにした吸入空気量制御装置が特開昭55
−142944号により提案されている。この提案され
た装置はエンジン回転数による応答性の変化の影
響を緩和できるものではあるが、エンジンが低温
状態にある場合の応答性の問題を解決することは
できない。

そこで本発明は、エンジンが低温状態の場合の
フイードバツク方式アイドル回転制御における上
記したような欠点のない新規なエンジンのアイド
ル回転制御装置を提供することを目的とするもの
である。

本発明によるエンジンのアイドル回転制御装置
は、エンジン回転速度を検出する回転検出器、前
記エンジン回転速度を調節するため、前記エンジ
ン回転速度の増減に係わる制御パラメータをコン
トロールするアクチユエータ、エンジンの温度を
検出するエンジン温度検出器、このエンジン温度
検出器で検出されるエンジン温度を含むエンジン
の運転状態に応じて設定される目標アイドル回転
速度と、前記回転検出器で検出される実際アイド
ル回転速度とを比較して前記両速度の差を検出
し、この両速度の差に基づいてアイドル回転速度
が前記目標アイドル回転速度となるように前記ア
クチユエータを駆動制御するための制御信号を発
生し、この制御信号を前記アクチユエータに出力
する制御手段、および前記エンジン温度検出器に
より検出したエンジン温度に応じて、前記制御手
段における制御利得を変更させる利得変更手段か
らなるものである。

以上の構造の本発明のエンジンのアイドル回転
制御装置によれば、上記利得変更手段によつてエ
ンジン温度に応じて制御手段の制御利得を変化さ
せて、アイドル回転速度のフイードバツク制御を
行なうようにしたので、エンジン温度にかかわら
ず常に応答性が良好でかつ安定したアイドル回転
制御を行なうことができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい
実施例によるエンジンのアイドル回転制御装置を
説明する。

第１図は、エンジン１に組み込まれた本発明の
第１実施例によるアイドル回転制御装置２の構成
機能図である。

エンジン１は、通常のエンジンと同様シリンダ
３およびこのシリンダ３に嵌合したピストン４を
有しており、このシリンダ３の上部には吸気ポー
ト５および排気ポート６が形成されている。この
吸気ポート５および排気ポート６には、それぞれ
のポートを開閉するための吸気弁７および排気弁
８が設けられている。

上記吸気ポート５および排気ポート６には、そ
れぞれ吸気系９および排気系１０が連結されてい
る。吸気系９は、吸気管部１１、スロツトル弁１
２および吸気マニホルド１３を備えている。吸気
管部１１の入口端にはエアクリーナ１４が設けら
れており、このエアクリーナ１４の下流には吸気
管部１１を流れる空気量を検出するためのエアフ
ローセンサ１５が配されている。また、吸気管部
１１のスロツトル弁１２より上流側には、エアフ
ローセンサ１５によつて検出した流入空気量、お
よびエンジン回転数センサ１６によつて検出した
エンジン１の回転数に応じた量およびタイミング
で燃料を噴射する燃料噴射装置１７が設けられて
いる。この燃料噴射装置１７は、マイクロコンピ
ユータ１８によつて駆動制御される。

吸気管部１１には、スロツトル弁１２の上流側
と下流側を連通するためバイパス通路１９が設け
られている。このバイパス通路１９には、このバ
イパス通路１９を流れる空気あるいは混合気の流
量を制御するための例えばパルスモータで開閉動
作が行なわれる流量制御弁２０が配設されてい
る。この流量制御弁２０の開閉の制御は、上記マ
イクロコンピユータ１８によつて行なわれる。こ
のマイクロコンピユータ１８には、上記エアフロ
ーセンサ１５からの流入空気量情報D₁および上
記エンジン回転数センサ１６からの実際アイドル
回転数情報D₂の他、例えばスロツトル弁１２の
閉状態を検出してエンジン１のアイドル運転状態
を検出するアイドル検出装置２１からのアイドル
運転情報D₃、エンジン１の温度を検出する水温
センサ２２からのエンジン温度情報D₄等のエン
ジン運転状態情報が入力される。

次に、第２図のフローチヤートを参考にしなが
ら本実施例のアイドル回転制御装置のマイクロコ
ンピユータ１８の作動を説明する（なお、燃料噴
射装置１７の制御のフローチヤートについては省
略する）。

なお、この第２図のフローチヤートにおいて左
側に付した記号〜が制御の１サイクルであ
り、所定の時間で制御が行なわれている。

エンジンが始動してコンピユータ１８が作動す
ると、まずアイドル運転情報D₃によりアイドル
運転か否かが判定される（）。ここで、アイド
ル運転であると判定されると、水温センサ２２に
よりエンジン温度が検出され（）、次いでこの
情報D₄に基づき目標アイドル回転数Nsetが演算
され、（）、この目標アイドル回転数Nsetはコ
ンピユータ１８のメモリに記憶される。なお目標
回転数Nsetはエンジン温度のみならず各種クー
ラ、電気負荷等の状態によつても設定されるもの
であつても良い。この後、実際アイドル回転数
Nrpm（情報D₂による）が検出され（）、この実
際アイドル回転撰Nrpmもメモリに記憶される。
次に、第３図に示す予めマツプとしてメモリに与
えられたエンジン温度に関する係数ｋを呼び出し
（）、中央演算部において、 式 ｌ＝ｋ（Nset−Nrpm）＋ｌ ｌ：積分出力値をを演算する。（）。この演算し
た積分出力値ｌによるパルス数制御信号Ｐを発生
し（）、この信号に基づいて流量制御弁２０が
駆動制御される（。なお、制御信号Ｐは、積分
出力値ｌの正、負及びその絶対値に対応したもの
となつており、極性が異なり、かつパルスの数に
応じて流量制御弁２０によつてバイパス通路１９
の通路面積が増減制御される。なお、制御信号の
形態としては、これに限られるものではなく、公
知の種々のものが適用できる。

ここにおいて、係数ｋは第３図から明らかなよ
うに、エンジンの温度が低い程大きな値として設
定されているので、すなわちエンジン温度が低い
程制御利得を高めたものとなつているので、エン
ジンの燃焼性が悪く、応答性の鈍い冷機時におい
ても良好な応答性のアイドル回転制御が達成され
る。すなわち第４図に実線で示すように応答性が
従来のもの（破線で示す）に比べて良好になると
ともに、エンストの危険性が少なくなる。

なお第５図は、本実施例をアナログ回路で構成
したものを示す。

この図に示されているように、水温センサ２２
には、設定電圧発生器３０が接続されている。こ
の設定電圧発生器３０は、上記水温センサ２２か
らのエンジン温度情報D₄に応じた電圧Vsetを発
生するためのものであり、この電圧Vsetが上述
の目標アイドル回転速度Nsetに対応するもので
ある。この電圧Vsetは、比較器３１の一方の入
力端に入力される。

一方、エンジン回転数センサ１６には、回転数
−電圧変換器３２が接続されており、この変換器
３２は、回転数センサ１６によつて検出されたエ
ンジンの実際アイドル回転数Nrpmに比例した電
圧Vrpmを発生する。この電圧Vrpmは、比較器
３１の他方の入力端に入力される。

比較器３１は、２つの電圧VsetとVrpmとを比
較し、その差に比例した電気信号を出力する。こ
の電気信号は、積分器３３に入力され、電圧であ
る制御信号VIを出力するものである。

この積分器３３には、制御利得補正回路３４が
接続されており、この制御利得補正回路３４は、
水温センサ２２からのエンジン温度情報D₄に基
づいて、制御利得を第３図に示すように補正す
る。この補正の態様は、エンジン温度が低ければ
低いほど制御利得を大きくするようにして行な
う。

積分器３３の出力端は、流量制御弁２０を駆動
制御する駆動回路３５の入力端に接続されてい
る。この駆動回路３５は、積分器３３からの制御
信号VIを受けて、この制御信号VIの電圧値に応
じたパルス数を制御パルスＰを発生する。流量制
御弁２０は、制御パルスＰのパルス数に応じてそ
の開度が制御されて、バイパス通路１９を介して
その吸気量が制御される。なお、比較器３１は、
アイドル検出装置２１からのアイドル運転情報
D₃を受けたとき作動するようになつている。

次に、第６図以降を参照しつつ本発明の第２実
施例によるエンジンのアイドル回転制御装置につ
いて説明する。

一般に、アイドル回転数を目標とする値に適切
に制御するうえで、最も大きな問題はエンストの
発生で、このエンストがアイドル回転制御の実用
化をより困難にしている。すなわち、通常の走行
運転から自動車が停止してアイドル運転に移る場
合、エンジン回転速度は高回転から徐々に目標と
するアイドル回転速度に収束していくわけである
が、この段階で今現在のエンジン回転速度が目標
とするアイドル回転速度より高い領域にあると
き、目標値との“ズレ”があるからといつて急い
で減速方向に補正制御すると（すなわち応答性を
高めた制御を行なうと）、エンジンには応答遅れ
が必ずあるので、目標アイドル回転速度に達した
後も減速してしまい、その落ち込み具合が大きい
ときにはエンストに至つてしまうという問題が生
じる。この傾向はエンジン温度が低い時、特に著
しい。

そこで、この点を考慮したのが本実施に示すも
ので、第６図に示すように、実際アイドル回転速
度が目標アイドル回転速度より小さい領域におい
ては、前述第１実施例の第３図の特性と同様に、
制御利得、すなわち係数ｋの値をエンジン温度が
低い程大きな値としａ、実際アイドル回転速度が
目標アイドル回転速度より大きい領域において
は、ｋの値をエンジン温度が低い程小さな値ｂと
している。

本実施例を第７図のフローチヤートで説明す
る。第１実施例の第２図のフローチヤートと同内
容のステツプは同符号を付け、ここでの説明は省
略する。ステツプの次に、実際アイドル回転数
Nrpmと目標アイドル回転数Nsetとの大小を比較
し（ E₁ ）、実際アイドル回転数Nrpmが目標ア
イドル回転数Nsetより小さい時は、マツプ(a)か
らその時のエンジン温度に対応した係数ｋを呼び
込み（ E₂ ）、この値に基づいて演算：Ｉ＝ｋ
（Nset−Nrpm）＋Ｉを行う（）。一方、実際ア
イドル回転数Nrpmが目標アイドル回転数Nsetよ
り大きい時は、マツプ(b)からその時のエンジン温
度に対応した係数ｋを呼び込み（ E₃ ）、この値
に基づいて演算：Ｉ＝ｋ（Nset−Nrpm）＋Ｉを行
う（）。したがつて、本実施例の場合、実際ア
イドル回転数が目標アイドル回転数より大きい高
回転領域においては、エンジン温度が低い冷機時
制御利得を低めて応答性を下げているので、目標
アイドル回転数を越えて回転が落ち込む（オーバ
ーシヨート）のを抑制し、エンストに至る危険性
を抑制するとともに、一旦目標アイドル回転数以
下に下がつたときには、制御利得を高めて、一早
く回転を回復するように制御しているので、第９
図の実線に示すごとく、破線に示す従来のものよ
り、エンストに至る危険を極力抑制しつつ、かつ
収束性の良い制御を達成することが可能である。

なお、第８図は本実施例をアナログ回路で構成
したものを示す。第８図の場合、制御利得補正運
路３４は、水温センサ２２の信号以外に、比較器
３１の出力端を入力端に接続した構成になつてお
り、前記のものと同様に、第６図に示す係数ｋと
同様な制御利得になるように補正するものであ
る。

以上により、アイドル回転速度の諸条件に従う
制御が行なわれる。

なお、以上説明した実施例においては、本発明
を、吸気管路に並設したバイパス通路を開閉して
制御を行なう形式のものに適用するものについて
説明したが、本発明は、スロツトル弁をダイヤフ
ラム装置等で直接作動して制御を行なう形式のも
のについても適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、エンジンに組み込んだ本発明のアイ
ドル回転制御装置の構成機能図、第２図は本発明
の一実施例の作動を示すフローチヤート、第３図
は、第２図に示す制御における補正態様を示すグ
ラフ、第４図は、第２図に示す制御に基いたエン
ジンの回転変動を示すグラフ、第５図は、第２図
に示す制御をアナログ回路で構成した場合のアナ
ログ回路図、第６図は、第７図に示す制御におけ
る補正態様を示すグラフ、第７図は、本発明の他
の実施例の作動を示すフローチヤート、第８図
は、第７図に示す制御をアナログ回路で構成した
場合のアナログ回路図、第９図は、第７図に示す
制御に基いたエンジンの回転変動を示すグラフで
ある。 １……エンジン、２……アイドル回転制御装
置、９……吸気系、１６……エンジン回転数セン
サ、１７……燃料噴射装置、１８……コンピユー
タ、１９……バイパス通路、２０……流量制御
弁、２１……アイドル検出装置、２２……水温セ
ンサ、３３……積分器、３４……制御利得補正回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジン回転速度を検出する回転検出器、前
   記エンジン回転速度を調節するため、前記エンジ
   ン回転速度の増減に係わる制御パラメータをコン
   トロールするアクチユエータ、エンジンの温度を
   検出するエンジン温度検出器、このエンジン温度
   検出器で検出されるエンジン温度を含むエンジン
   の運転状態に応じて設定される目標アイドル回転
   速度と、前記回転検出器で検出される実際アイド
   ル回転速度とを比較して前記両速度の差を検出
   し、この両速度の差に基づいてアイドル回転速度
   が前記目標アイドル回転速度となるように前記ア
   クチユエータを駆動制御するための制御信号を発
   生し、この制御信号を前記アクチユエータに出力
   する制御手段、および前記エンジン温度検出器に
   より検出したエンジン温度に応じて、前記制御手
   段により求められた制御信号の制御利得を少なく
   とも該制御信号がアイドル回転速度を増速する方
   向にある時でエンジン温度の低い時に増大させる
   方向に変更する利得変更手段からなるエンジンの
   アイドル回転制御装置。