JPH0260851B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃エンジンの吸入空気量制御用電
磁弁のソレノイド電流制御方法に関するものであ
り、特に、アイドル運転時のエンジン回転数を制
御する目的で、吸気通路に設けられたスロツトル
弁の上流と下流とを連通するバイパス通路に設け
られた電磁弁の開度を、比例的に制御する為のソ
レノイド電流を、エンジン温度を代表するエンジ
ン冷却水温度が異常に高温となつた時に、適正に
制御することができる、内燃エンジンの吸入空気
量制御用電磁弁のソレノイド電流制御方法に関す
るものである。

（従来の技術） 従来から、内燃エンジンの吸気通路に設けられ
たスロツトル弁がほぼ閉じられた状態で運転を持
続させるいわゆるアイドル運転時には、スロツト
ル弁の上流と下流とを連通するバイパス通路に設
けた電磁弁により内燃エンジンの吸入空気量を制
御して、エンジン回転数（アイドル回転数）の制
御を行なつている。

このようなアイドル回転数制御方法に関して
は、例えば特願昭60−141848号などに詳しいが、
以下にその概略を述べる。

従来のアイドル回転数制御方法は、第２図に示
すように、中央演算装置（CPU）１、記憶装置
（メモリ）２および入出力信号処理回路（インタ
ーフエース）３からなるマイクロコンピユータ４
のCPU１において、まず、つぎの(1)式により、
ソレノイド電流指令値Icmdを演算する。

IcmdをCPU１で演算する為には、各種センサ
を適宜配設して、これらセンサ出力をインターフ
エース３へ供給しなければならないが、このこと
は周知であるので、エンジン温度を代表するエン
ジン冷却水温度Twを検出するエンジン冷却水温
度センサ（以下、Twセンサという）２０以外の
各種センサの図示は省略してある。

Icmd＝〔Ifb（ｎ）＋Ie＋Ips ＋Iat＋Iac〕×Kpad …(1) (1)式におけるIfb（ｎ）は、後記する第３図のフ
ローチヤートに基づいて演算されるフイードバツ
ク制御項である。なお、（ｎ）は今回値を示す。

第３図のステツプＳ４１〜Ｓ４８の演算内容は
次の通りである。

ステツプＳ４１…Twセンサ２０から供給され
るエンジン冷却水温度Twを読み込む。

ステツプＳ４２…前記ステツプＳ４１で読み込
んだエンジン冷却水温度Twから、予めメモリ２
内に記憶されているTw〜Nrefoテーブルを読み
出し、目標アイドル回転数Nrefoを決定する。第
４図はエンジン冷却水温度Twと目標アイドル回
転数Nrefoとの関係を示すグラフである。

このグラフから明らかなように、目標アイドル
回転数Nrefoは、エンジン冷却水温度Twが暖機
完了温度よりも高い予定温度以上の時には一定値
である。

ステツプＳ４３…エンジン回転数の逆数（周
期）、またはそれに相当する量Me（ｎ）を読み込
む。

ステツプＳ４４…前記読み込まれたMe（ｎ）
と、前記ステツプＳ４２で設定した目標アイドル
回転数Nrefoの逆数、またはそれに相当する量
Mrefoとの偏差ΔMefを算出する。

ステツプＳ４５…前記Me（ｎ）、および該Me
（ｎ）と同一のシリンダにおける前回計測値Me
〔当該エンジンが６気筒エンジンの場合は、Me
（ｎ−６）〕の差―すなわち、周期の変化率ΔMe
を算出する。

ステツプＳ４６…前記ΔMeおよびΔMef、なら
びに積分項制御ゲインKim、比例項制御ゲイン
Kpm、微分項制御ゲインKdmを用いて、積分項
Ii、比例項Ipおよび微分項Idを、それぞれ図中に
示す演算式にしたがつて算出する。なお、前記各
制御ゲインは、それぞれ所定の数値として予めメ
モリ２内に記憶されているものを読み出して得ら
れる。

ステツプＳ４７…Iai（ｎ）として、Iai（ｎ−
１）に前記ステツプＳ４６で得た積分項Iiを加算
する。なお、ここで得たIai（ｎ）は次回のIai（ｎ
−１）となる為に、一時メモリ２内に記憶され
る。しかし、いまだメモリ２に記憶されていない
場合は、Iaiに類似するような数値を予めメモリ
２内に記憶させておいて、該数値をIai（ｎ−１）
として読み出せばよい。

ステツプＳ４８…ステツプＳ４７で算出された
Iai（ｎ）に、ステツプＳ４６で算出されたIpおよ
びIdがそれぞれ加算され、フイードバツク制御項
Ifb（ｎ）として定義される。

(1)式におけるIfb（ｎ）以外の各項の内容は、次
の通りである。

Ie…交流発電機（ACG）の負荷、すなわち
ACGのフイールド電流に応じて予定値を加算す
る加算補正項。

Ips…パワーステアリングのスイツチが投入さ
れた時に予定値を加算する加算補正項。

Iat…自動変速機ATのセレクタ位置がドライブ
(D)レンジにある時に予定値を加算する加算補正
項。

Iac…エアコン作動時に予定値を加算する加算
補正項。

Kpad…大気圧に応じて決定される乗算補正項。

なお、(1)式のIcmdは、各シリンダのピストン
が上死点前90度に達した時に、既知の手段により
発生するTDCパルスに応じて演算される。

前記(1)式により演算されたIcmdは、制御信号
に変換されてマイクロコンピユータ４から出力さ
れる。

前記制御信号は、ソレノイド駆動用トランジス
タ５のベースに印加される。この結果、該トラン
ジスタ５に流れる電流、すなわちソレノイド７に
流れる電流（ソレノイド電流）は、前記制御信号
（トランジスタ５のベース電流）に応じて増減さ
れる。

第２図では、電磁弁（図示せず）の開度は、前
記ソレノイド電流に応じて比例的に制御され、該
電磁弁の開度に応じた吸入空気量が内燃エンジン
に供給され、アイドル回転数が制御される。

ところで、従来においては、エンジン回転数の
フイードバツク制御を行なつているアイドル運転
時において、エンジン冷却水温度Twが暖機完了
温度よりも異常に高くなつた時には、前記フイー
ドバツク制御を中止し、オープンループ制御に切
り換えるようにしていた。

このように、エンジン回転数のフイードバツク
制御モードからオープンループ制御モードへ切り
換えるようにしている理由は、つぎの通りであ
る。

エンジン冷却水温度Twが暖機完了温度
Twaic2よりも異常に高くなると、例えばインジ
エクタを介してシリンダ内に燃料を供給する為の
該インジエクタ付近の燃料チユーブの中の燃料が
沸騰するようになる。これは前記インジエクタが
シリンダの近傍に設けられ、シリンダからの熱に
よつて過熱される為である。このように、燃料が
沸騰するようになると、インジエクタから噴射さ
れる燃料には気泡が含まれるようになるので、噴
射燃料量はどうしても減少する。

この結果、空燃比が大きくなり混合気が希薄と
なつてエンジン回転数が落ち込む状態となる。も
つともフイードバツク制御をしていれば、第３図
および(1)式による前記エンジン回転数のフイード
バツク制御によつて目標アイドル回転数に一致さ
せるように吸入空気量が制御されるが、前記目標
アイドル回転数は燃費を考慮して比較的低い値、
したがつてエンジン回転数が不安定になり易い状
態に設定されているから、エンジン回転数がハン
チングしたり、最悪の場合にはエンジンストール
を生じる。

そこで、このような場合には、フイードバツク
制御からオープンループ制御に切り換えてエンジ
ン回転数を高くするようにし、エンジン回転数の
低下や、エンジンストールの防止を図つていた。

なお、アイドル運転時に燃料チユーブ中の燃料
が沸騰する程にシリンダの温度、したがつてエン
ジン冷却水温度が異常に高くなる原因としては、
例えば、何かを牽引しながら非常に遅い速度で走
行している状態（高負荷低速走行状態）から、イ
ンギヤ状態を解除して通常のアイドル運転状態に
移行したような場合が考えられる。

ただし、内燃エンジンにはラジエータフアンが
取付けられており、暖機完了温度以上になると、
サーモスイツチがオンとなり、該ラジエータフア
ンが動作してエンジン冷却水、したがつてエンジ
ンを冷却するように動作する。しかし、前記した
ように、高負荷低速状態からアイドル運転状態に
移行したような時には、前記ラジエータフアンに
よる冷却能力では十分にエンジンを冷却すること
ができないので、前述したような燃料が沸騰する
状態が発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 前記したように、従来は、アイドル運転時にエ
ンジン冷却水温度が暖機完了温度よりも高いある
温度以上になつた時には、エンジン回転数のフイ
ードバツク制御を止めて、オープンループ制御に
切り換えるようにしている。このように、フイー
ドバツク制御からオープンループ制御に切り換え
るエンジン冷却水温度は、実際に燃料の中に気泡
が含まれる状態がエンジン冷却水温度で一義的に
決まらないので、気泡の発生によつてエンジン回
転数のハンチングまたはエンジンストールが生じ
ないように、比較的低い値に設定していた。

この結果、実際に気泡が発生してエンジン回転
数に前記したような悪影響が生じないエンジン冷
却水温度間では、オープンループ制御の為に、例
えば、エンジンの特性によつてエンジン回転数に
ばらつきが生じたり、エアコンまたはパワーステ
アリングの負荷に応じて吸入空気量を所定量増量
するが、該所定量に誤差がある時にはエンジン回
転数が低下したり、あるいは上昇したりするとい
う欠点があつた。

本発明は、前述の問題点を解決するためになさ
れたものである。

（問題点を解決するための手段および作用） 前記の問題点を解決するために、本発明は、エ
ンジン温度、したがつてエンジン冷却水温度が暖
機完了温度よりも高いある温度以上になつた場合
には、目標アイドル回転数を高く設定すると共
に、制御ゲインを小さく設定して、エンジン回転
数のフイードバツク制御は継続するようにした点
に特徴がある。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の方法の一実施例の動作を説明
するフローチヤートである。同図のフローチヤー
トの動作を実行するソレノイド電流制御装置の一
具体例は第２図と同様であるので、その図示を省
略し、第２図を参照する。第１図のフローチヤー
トの動作はTDCパルスによる割込みによりスタ
ートする。

ステツプＳ１…Twセンサ２０から供給される
エンジン冷却水温度Twを読み込む。

ステツプＳ２…前記ステツプＳ１で読み込んだ
エンジン冷却水温度Twから、予めメモリ２内に
記憶されているTw〜Nrefoテーブルを読み出し、
目標アイドル回転数Nrefoを決定する。第５図
は、エンジン冷却水温度Twと目標アイドル回転
数Nrefoとの関係を示すグラフである。

このグラフから明らかなように、本実施例で
は、暖機完了温度Twaic2（約60℃）以上の設定
温度Twaic1よりも低いエンジン冷却水温度の時
には、TwとNrefoとの関係は従来例の同様のグ
ラフである第４図と同様であるが、設定温度
Twaic1以上となつた時には、目標アイドル回転
数Nrefoを高く設定するようにしている。なお、
前記設定温度Twaic1は、従来例において、フイ
ードバツク制御モードからオープンループ制御モ
ードに切り換える温度、すなわち噴射燃料の中に
気泡を含む可能性があるとされる温度である。

このような設定温度Twaic1以上の時に、目標
アイドル回転数Nrefoを高く設定するのは、エン
ジン回転数が不安定となり易い通常のアイドル回
転数よりも高く維持することによつて回転数の安
定化を図り、エンジン回転数がハンチングした
り、エンジンストールする状態を回避する為であ
る。

なお、本実施例では、設定温度Twaic1におけ
る目標アイドル回転数Nrefoの切り換え時におい
て、エンジン回転数がハンチングしないように、
Tw〜Nrefoテーブルにヒステリシスを持たせて
いる。

ステツプＳ３…エンジン回転数の逆数（周期）、
またはそれに相当する量Me（ｎ）を読み込む。

ステツプＳ４…前記読み込まれたMe（ｎ）と、
前記ステツプＳ２で設定した目標アイドル回転数
Nrefoの逆数、またはそれに相当する量Mrefoと
の偏差ΔMefを算出する。

ステツプＳ５…前記Me（ｎ）、および該Me（ｎ）
と同一のシリンダにおける前回計測値Me〔当該エ
ンジンが６気気筒エンジンの場合は、Me（ｎ−
６）〕の差―すなわち、周期の変化率ΔMeを算出
する。

ステツプＳ６…前記ステツプＳ１で読み込んだ
エンジン冷却水温度Twが、前記設定温度
Twaic1よりも高いか否かを判定する。該判定が
成立する時には燃料の中に気泡を含む可能性があ
る高水温状態であるとしてステツプＳ１０へ進
み、不成立の時にはステツプＳ７へ進む。

ステツプＳ７…前記ステツプＳ１で読み込んだ
エンジン冷却水温度Twが、暖機完了温度
Twaic2よりも低いか否かを判定する。該判定が
不成立の時には常温状態であるとしてステツプＳ
９へ進み、成立する時には低水温状態であるとし
てステツプＳ８へ進む。

ステツプＳ８…比例項制御ゲインKpmをKp1
に設定すると共に、積分項制御ゲインKimをKi1
に設定する。その後、処理はステツプＳ１１へ進
む。

ステツプＳ９…比例項制御ゲインKpmをKp2
に設定すると共に、積分項制御ゲインKimをKi2
に設定する。その後、処理はステツプＳ１１へ進
む。

ステツプＳ１０…比例項制御ゲインKpmを
Kp3に設定すると共に、積分項制御ゲインKimを
Ki3に設定する。

前記したステツプＳ８、ステツプＳ９およびス
テツプＳ１０における各比例項制御ゲインKp1，
Kp2およびKp3と、各積分項制御ゲインKi1，
Ki2，およびKi3の大小関係はつぎの(2)式および
(3)式の通りである。

Kp1＞Kp2＞Kp3 …(2) Ki1＞Ki2＞Ki3 …(3) なお、常温状態での比例項制御ゲインKp2およ
び積分項制御ゲインKi2は、従来例である第３図
のステツプＳ４６における制御ゲインと同一であ
る。低温状態ではKpmおよびKimを常温状態よ
りも大きく設定するのは、第５図から明らかなよ
うに、目標アイドル回転数Nrefoが比較的高いの
に従つて実際のエンジン回転数も高く、シリンダ
に供給される空気量が多いために安定したエンジ
ン回転数が得られる状態にあるので、目標アイド
ル回転数に速く近づけるようにしても差し支えな
いからである。

一方、高温状態ではKpmおよびKimを小さく
設定するのは、この高温状態では、実際に噴射燃
料中に気泡が含まれている時と、含まれていない
時とがある為に、この噴射燃料状態に応じて変動
するエンジン回転数を、大きい制御ゲインでフイ
ードバツク制御しようとすると、エンジン回転数
のハンチングを起すことになるので、これを防止
する為である。

ステツプＳ１１…前記ステツプＳ４およびステ
ツプＳ５で設定したΔMefおよびΔMe、ならびに
前記ステツプＳ８、ステツプＳ９またはステツプ
Ｓ１０で設定した比例項制御ゲインKpm、積分
項制御ゲインKimおよび所定の数値として予め
メモリ２内に記憶されている微分項制御ゲイン
Kdmとを用いて、積分項Ii、比例項Ipおよび微分
項Idを、それぞれ図中に示す演算式にしたがつて
算出する。

ステツプＳ１２…Iai（ｎ）として、Iai（ｎ−
１）に前記ステツプＳ１１で得た積分項Iiを加算
する。なお、ここで得たIai（ｎ）は次回のIai（ｎ
−１）となる為に、一時メモリ２内に記憶され
る。しかし、いまだメモリ２に記憶されていない
場合は、Iaiに類似するような数値を予めメモリ
２内に記憶させておいて、該数値をIai（ｎ−１）
として読み出せばよい。

ステツプＳ１３…ステツプＳ１２で算出された
Iai（ｎ）に、ステツプＳ１１で算出されたIpおよ
びIdがそれぞれ加算され、フイードバツク制御項
Ifb（ｎ）として定義される。

このようにして得られたIfb（ｎ）に、従来例と
同様に(1)式に基づいて各負荷状態に応じて補正項
Ie，Ips，Iat，Iacを加算し、さらにKpadを乗算
してソレノイド電流指令値Icmdを算出する。そ
の後のIcmdに基づくソレノイド電流の制御方法、
したがつて吸入空気量の制御方法は、第２図によ
つて説明したのと同様に行なわれる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、つぎのような効果が達成される。

噴射燃料中に気泡を含む可能性がある高水温状
態においても、エンジン回転数が安定するように
目標アイドル回転数を高く設定すると共に、制御
ゲインを小さくしてエンジン回転数フイードバツ
ク制御を行なうようにしているので、エンジン回
転数を前記目標アイドル回転数に安定的に保持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作を説明するフ
ローチヤートである。第２図はソレノイド電流制
御装置の一具体例を示す回路構成図である。第３
図は従来のフイードバツク制御項Ifb（ｎ）を算出
するフローチヤートである。第４図は従来のエン
ジン冷却水温度Twと目標アイドル回転数Nrefo
との関係例を示すグラフである。第５図は本発明
に係るエンジン冷却水温度Twと目標アイドル回
転数Nrefoとの関係例を示すグラフである。 １…CPU、２…メモリ、３…インターフエー
ス、４…マイクロコンピユータ、５…ソレノイド
駆動用トランジスタ、６…バツテリ、７…ソレノ
イド、２０…Twセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃エンジンのスロツトル弁の上流と下流と
   を連通するバイパス通路に設けられ、ソレノイド
   に流れる電流（以下、ソレノイド電流という）に
   応じてその開度が比例的に制御される電磁弁と、
   エンジン回転数を検出する手段と、前記エンジン
   回転数の目標アイドル回転数に対する偏差および
   制御ゲインに基づいて前記電磁弁のソレノイド電
   流指令値を演算する手段と、前記指令値に従つて
   前記電磁弁のソレノイド電流を制御する電流制御
   手段とを有する内燃エンジンの吸入空気量制御用
   電磁弁のソレノイド電流制御方法において、 エンジン温度を検出し、該エンジン温度が暖機
   完了温度以上の予め設定した温度以上の時に、前
   記目標アイドル回転数を上昇させると共に、前記
   制御ゲインを下げるようにすることを特徴とする
   内燃エンジンの吸入空気量制御用電磁弁のソレノ
   イド電流制御方法。