JPH0623549B2

JPH0623549B2 - 内燃機関の回転数制御装置

Info

Publication number: JPH0623549B2
Application number: JP58126746A
Authority: JP
Inventors: 敏明磯部; 輝夫福田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPS6019934A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関の回転数制御装置に係り、特に回転数
の低下速度が所定値以上のとき吸入空気量を増大する吸
気量制御手段を備えた内燃機関の回転数制御装置に関す
る。

近時の内燃機関では、低燃費化の観点から機関を軽量化
すると共にアイドル回転数を低く設定する傾向にある。
このため、アイドリング時にハイビームを点灯したり、
電動フアンを駆動したりオートマチツクトランスミツシ
ヨンを備えた機関ではシフトレバーを操作する等による
僅かな負荷が加わつても機関回転数の低下を招き、アイ
ドリング時の機関回転数が不安定になることがある。ま
た、経時変化によりスロツトル弁に付着物が付着する場
合にも機関回転数が徐々に低下して行きアイドリング時
の機関回転数が不安定になる。

このため、スロツトル弁を迂回するように迂回路を設
け、スロツトル弁全閉でかつ車速が所定値（例えば、０
〜２．５Km／ｈ）以下の時すなわち機関アイドリング時
に、この迂回路に流れる空気量を制御して機関回転数を
目標回転数にフイードバツク制御する方法が知られてい
る。この迂回路には、ステツプモータやソレノイドによ
り開度が制御されて迂回路に流れる空気量を制御するア
イドル回転数制御弁（ＩＳＣバルブ）が取付けられ、こ
のＩＳＣバルブの開度を制御することにより機関回転数
が機関負荷やシフトポジシヨン等に応じて定められた目
標回転数近傍にフイードバツク制御される。なお、フイ
ードバツク制御を行なわないときは、ＩＳＣバルブは予
め定められた開度に保持される。

また、特に軽量化された内燃機関では、慣性が小さいた
めレーシングからアイドリング状態に移行するときや減
速してアイドリング状態に移行するとき等において機関
回転数がアンダシユートしてストールに至ることがあ
る。このアンダシユート等を防止するために、上記のＩ
ＳＣバルブを用い、機関回転数の降下量が所定値以上の
ときすなわち機関回転数の降下速度が負の所定値以下の
ときＩＳＣバルブを所定開度開いて空気量を増加させ、
アンダシユート等を防止することが考えられる。

しかし、高回転から機関回転数が降下するときに上記の
制御を行うと、アンダシユートが発生する前に空気量が
増加され、機関回転数がバウンドしたりストールする、
という問題が発生する。

本発明は上記問題点を解消すべく成されたもので、機関
回転数を円滑に降下させることができる内燃機関の回転
数制御装置を提供することを目的とする。

機関回転数の低下速度が所定値以上のとき吸入空気量を
増大する吸気量制御手段を備えた内燃機関の回転数制御
装置において、機関回転数が目標回転数より高い所定回
転数以上であるとき吸気量制御手段の作動を規制する規
制手段を有する構成にしたものである。

上記本発明の構成によれば、機関回転数が所定値以下す
なわちアンダシユートが発生し易い領域で機関回転数の
降下量が所定値以上となつたとき空気量が増量されるた
め、バウンド等が発生することなく回転数を円滑に降下
させることができる、という効果が得られる。

次に本発明が適用される内燃機関（エンジン）の一例を
第１図を参照して説明する。このエンジンはオートマチ
ツクトランスミツシヨンを備え、マイクロコンピユータ
等の電子制御回路によつて制御されるもので、エアクリ
ーナ（図示せず）の下流側に吸入空気量を検出するエア
フローメータ２を備えている。エアフローメータ２は、
ダンピングチヤンバ内に回動可能に設けられたコンペン
セーシヨンプレート、コンペンセーシヨンプレートに連
結されたメジヤリングプレートおよびコンペンセーシヨ
ンプレートの開度を検出するポテンシヨメータ４を備え
ている。従つて、吸入空気量は、電圧値としてポテンシ
ヨメータから出力される吸入空気量信号から求められ
る。また、エアフローメータ２の近傍には、吸入空気温
を検出して吸気温信号を出力する吸気温センサ６が設け
られている。

エアフローメータ２の下流側には、スロツトル弁８が配
置され、このスロツトル弁８にスロツトル弁全閉状態
（アイドル位置）でオンするアイドルスイツチ１０が取
付けられ、スロツトル弁８の下流側にサージタンク１２
が設けられている。また、スロツトル弁８を迂回しかつ
スロツトル弁上流側とスロツトル弁下流側のサージタン
グ１２とを連通するように迂回路１４が設けられてい
る。この迂回路１４には、ソレノイドの励磁電流を制御
することによつて開度が調節されるＩＳＣバルブ１６が
取付けられている。サージタンク１２は、インテークマ
ニホールド１８および吸入ポート22を介してエンジン２
０の燃焼室に連通されている。そして、このインテーク
マニホールド１８内に突出するよう各気筒毎に燃料噴射
弁２４が取付けられている。

エンジン２０の燃焼室は、排気ポート２６およびエギゾ
ーストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した触
媒コンバータ（図示せず）に接続されている。このエギ
ゾーストマニホールド２８には、排ガス中の残留酸素濃
度を検出して空燃比信号を出力するＯ_２センサ３０が取
付けられている。エンジンブロツク３２には、このブロ
ツク32を貫通してウオータジヤケツト内に突出するよう
エンジン冷却水温センサ３４が取付けられている。この
冷却水温センサ３４は、エンジン冷却水温を検出して水
温信号を出力する。

エンジン２０のシリンダヘツド３６を貫通して燃焼室内
に突出するように各気筒毎に点火プラグ３８が取付けら
れている。この点火プラグ３８は、デイストリビユータ
４０およびイグナイタ４２を介して、マイクロコンピユ
ータ等で構成された電子制御回路４４に接続されてい
る。このデイストリビユータ４０内には、デイストリビ
ユータシヤフトに固定されたシグナルロータとデイスト
リビユータハウジングに固定されたピツクアツプとで各
々構成された気筒判別センサ４６およびクランク角セン
サ４８が取付けられている。６気筒エンジンの場合、気
筒判別センサ４６は例えば720゜ＣＡ毎に気筒判別信号
を出力し、クランク角センサ４８は例えば３０゜CA毎に
エンジン回転数信号を出力する。

また、電子制御回路４４には、キースイツチ50、ニユー
トラルスタートスイツチ５２、エアコンスイツチ５４、
車速センサ５６およびバツテリ５８が接続されている。
キースイツチ５０はエンジン始動時にスタータ信号を出
力し、ニユートラルスタートスイツチ５２は変速機がニ
ユートラル位置にあるときのみニユートラル信号を出力
し、エアコンスイツチ５４はエアコンデイシヨナのコン
プレツサ作動時にエアコン信号を出力する。また、車速
センサ５６はスピードメータケーブルに固定されたマグ
ネツトとリードスイツチや磁気感応素子とで構成され、
スピードメータケーブルの回転に応じて車速信号を出力
する。

電子制御回路４４は第２図に示すように、中央処理装置
（ＣＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）６
２、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４、バツ
クアツプラム（Ｂ_ｕ−ＲＡＭ）６６、入出力ポート６
８、アナログデイジタル変換器（ＡＤＣ）７０およびこ
れらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス
を含んで構成されている。入出力ポート６８には、車速
信号、気筒判別信号、エンジン回転数信号、アイドルス
イツチ１０からのスロツトル全閉信号、空燃比信号、ス
タータ信号、ニユートラル信号およびエアコン信号が入
力される。また、入出力ポート６８は、ＩＳＣバルブの
開度を制御するためのＩＳＣバルブ制御信号、燃料噴射
弁を開閉するための燃料噴射信号、イグナイタをオンオ
フするための点火信号を駆動回路に出力し、駆動回路は
これらの信号に応じてＩＳＣバルブ、燃料噴射弁、イグ
ナイタを各々制御する。また、ＡＤＣ７０には、吸入空
気量信号、吸気温信号、バツテリ電圧および水温信号が
入力され、ＡＤＣはＣＰＵの指示に応じてこれらの信号
を順次デイジタル信号に変換する。ＲＯＭ６２には、エ
ンジン冷却水温、吸気温、負荷状態、シフトレバーのレ
ンジ位置等に応じて定められた目標回転数、負荷が加わ
つたときにフイードフオワード制御を行うための見込み
量に対するデータ、過渡時の空気量増量のためのデータ
およびその他の制御プログラム等が予め記憶されてい
る。

次に上記のようなエンジンに本発明を適用した場合の実
施例について詳細に説明する。なお、以下ではＩＳＣバ
ルブをデユーテイ比制御する場合について説明する。

第３図は本発明に係るメインルーチンの途中を示すもの
であり、ステツプ１００においてエアコン信号およびニ
ユートラル信号等に基づいてエンジン運転状態を判定
し、この運転状態に応じた目標回転数ＮＦおよびこの運
転状態に応じた見込み空気量に対応する見込みデユーテ
イ比ＤｅをＲＡＭの所定エリアに設定する。この見込み
デユーテイ比Ｄｅは、負荷が加わつたとき等にＩＳＣバ
ルブをフイードフオワード制御するためのものである。
次のステツプ１０２では、例えば１２０゜ＣＡ毎か否か
を判断することによりアイドルスピードコントロール
（ＩＳＣ）タイミングになつたか否かを判断する。ＩＳ
Ｃタイミングになつた場合には、ステツプ１０４でエン
ジン回転数信号に基づいてエンジン回転数の平均値▲
▼を計算し、ステツプ１０６でフイードバツク制御条
件が成立しているか否かを判断する。このフイードバツ
ク制御条件は、例えば、スロツトル弁全閉かつ車速が所
定値（例えば２．５Km／ｈ）以下かつエンジン冷却水温
が所定温（例えば、７０℃以上）である。

フイードバツク制御条件が成立している場合には、ステ
ツプ１１０でエンジン回転数の平均値を目標回転数にフ
イードバツク制御するための基本デユーテイ比Ｄｏを計
算すると共に、負荷が加わつたときにフイードフオワー
ド制御するための見込みデユーテイ比Ｄｅを基本デユー
テイ比Ｄｏに加算して制御デユーテイ比Ｄを求める。

次のステツプ１１２では、学習制御条件が成立している
か否かを判断し、成立していればステツプ１１４で学習
制御を行なつた後、ステツプ１１６で制御デユーテイ比
Ｄを出力デユーテイ比Ｄoutとしてレジスタにセツトす
る。この学習制御の例を示せば次の通りである。その１
つは、フイードバツク制御後所定時間経過し、エンジン
回転数の平均値▲▼が目標回転数ＮＦ±所定値（例
えば、25r.p.m.）内に入つているときの出力デユーテイ
比ＤoutとＢ_ｕ−ＲＡＭに記憶している学習値との偏差
が所定値以上のときに学習値を徐々に増減させて学習値
をＤoutに近づける方法である。また他の１つは、エン
ジン回転数の平均値▲▼と目標回転数を常に比較
し、その大小関係に基づいて学習値をＤoutに近づける
べく学習値を増減する方法である。

また、ステツプ１０６でフイードバツク制御条件が成立
していないと判断されたときには、ステツプ１０８で制
御デユーテイ比Ｄをフイードバツク制御終了時のデユー
テイ比または学習値の値に設定してＩＳＣオープンルー
プ制御を行い、ステツプ１１６でこの制御デユーテイ比
Ｄを出力デユーテイ比Ｄoutをしてセツトする。

第４図は、ＩＳＣバルブを制御するための所定時間（例
えば、４msec）毎に実行される割込みルーチンを示すも
のである。ステツプ１１８でＩＳＣバルブのソレノイド
を励磁するようＩＳＣバルブ制御信号を出力し、ステツ
プ１２０で出力デユーテイ比Ｄoutからソレノイドを消
磁するためのＩＳＣバルブオフ時刻を計算し、次のステ
ツプ１２２でオフ時刻をコンペアレジスタにセツトす
る。この結果、オフ時刻になるとＩＳＣバルブのソレノ
イドが消磁される。

以上説明したように、フイードバツク制御条件が成立し
ているときはエンジン回転数の平均値が目標回転数にな
るよう基本デユーテイ比Ｄｏが変化され、、見込みデユ
ーテイ比Ｄｅがある場合には見込みデユーテイ比が加算
された値でＩＳＣバルブの開度が制御される。なお、オ
ープンループ制御時には、制御デユーテイ比Ｄが所定値
になるため、ＩＳＣバルブ開度は一定にされる。

第５図はエンジン回転数のアンダシユートを防止するた
めにＩＳＣバルブを更に開くための増加デユーテイ比Ｄ
_Ｎを演算するためのルーチンを示すものである。まず、
ステツプ１２４でアイドルスイツチがオンしているか否
かを判断し、オンしていればステツプ１２６でエンジン
回転数ＮＥが所定値（例えば、１０００〜１５００r.p.
m）以下か否かを判断し、所定値以下ならばステツプ１
２８でエンジン回転数の変化率ΔＮＥを計算する。次の
ステツプ１３０ではエンジン回転数の変化率ΔＮＥが負
の所定値（例えば、−５０〜−９００r.p.m／０．１
ｓ）以下か否かを判断し、所定値以下、すなわちエンジ
ン回転数の降下量が所定値以上ならばステツプ１３２で
増加デユーテイ比Ｄ_Ｎを所定値に設定する。この所定値
は、一定値またはエンジン回転数をパラメータとしてエ
ンジン回転数の増加に伴つて絶対値が増加する関数で与
えられるが、最適な値は各種エンジンについて実験によ
り定められる。一方、アイドルスイツチがオフのとき、
エンジン回転数が所定値を越えるときまたはエンジン回
転数の変化率が所定値を越えるときは、ステツプ１３４
でデユーテイ比Ｄ_Ｎの減衰処理を行う。この減衰処理の
方法としては、所定時間毎に所定値減算する方法、所定
エンジン回転数毎に所定値減算する方法等があり、この
所定値は一定値、エンジン回転数が大きくなるに従つて
小さくなる値、エンジン冷却水温が大きくなるに従つて
大きくなる値等を採用することができる。

次のステツプ１３６では、ステツプ１１０およびステツ
プ１０８で求めた制御デユーテイ比Ｄ（本実施例ではア
イドルスイツチがオンしているため主にステツプ１１０
の値）に増加デユーテイ比Ｄ_Ｎを加算した値を出力デユ
ーテイ比Ｄoutとする。この結果、第４図のルーチンに
おいてＩＳＣバルブが制御される。上記ルーチンのステ
ップ１２８、１３０、１３２、１３４、１３６とＩＳＣ
バルブとが特許請求の範囲の吸気量制御手段に相当し、
１２６が規制手段に相当する。

第６図に上記のように制御したときのエンジン回転数の
変化およびＩＳＣバルブ開度の変化を従来例と比較して
示す。破線L₂、L₃が従来例を示し、実線L₁が本実施例を
示す。

アイドルスイッチがオフからオンになるとエンジン回転
数は降下していき、エンジン回転数の変化率も負の方向
に増大していく。

破線L₂の従来例では、エンジン回転数の高低にかからわ
ず、エンジン回転数の変化率が負の所定値を下回るとＩ
ＳＣバルブ開度が増大し、エンジンの吸入空気量が増大
されるため、エンジン回転数の変化にバウンドを生じて
いる。

破線L₃の従来例では、エンジン回転数の変化速度の高低
にかかわらず、増加デューティ比Ｄ_Nが使用されないた
め、エンジン回転数の変化は目標アイドリング回転数に
対してアンダーシュートを発生している。

これに対して、実線L₁の本実施例では、エンジン回転数
の変化率が負の所定値を下回っても、エンジン回転数が
アイドリング目標回転数より高い所定回転数以上のとき
にはＩＳＣバルブ開度の増大は規制されるため、エンジ
ン回転数の変化にバウンドは生じない。

また、エンジン回転数がアイドリング目標回転数より高
い所定回転数以下のときには、ＩＳＣバルブ開度の増大
は規制されず、エンジンの吸入空気量が増大されるた
め、エンジン回転数の変化は目標アイドリング回転数に
対してアンダーシュートを発生しない。

この結果として、エンジン回転数は目標回転数まで円滑
に降下する。

なお、上記ではアイドルスイツチがオンで増加デユーテ
イ比Ｄ_Ｎを所定値に設定する例について説明したが、ス
ロツトルレバーにはダツシユポツトが設けられスロツト
ル弁がアイドル位置まで閉じるのが一時的に遅らされ、
アクセルペダルから足が離れていてもスロツトル弁が僅
か開いていることがあるため、ステツプ１２４の判断を
省略するようにしてもよい。更に、本発明は、デユーテ
イ比の代りにパルス数でバルブの開度を制御するステツ
プモータ付ＩＳＣバルブを備えたエンジン、マニユアル
トランスミツシヨンを備えたエンジン、エアフローメー
タに代えてスロツトル弁下流側の吸気管圧力を検出する
圧力センサを備えたエンジン等にも適用することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるエンジンの一例を示す概略
図、第２図は第１図の電子制御回路を示すブロツク図、
第３図は本発明の実施例に係るメインルーチンを示す流
れ図、第４図は本発明の実施例に係る４ｍsec 割込みル
ーチンを示す流れ図、第５図は本発明の所定時間毎の割
込みルーチンを示す流れ図、第６図は、エンジン回転数
およびＩＳＣバルブ開度等の変化を示す線図である。１４……迂回路、４４……電子制御回路、１６……ＩＳ
Ｃバルブ、５２……ニユートラルスタートスイツチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の回転数の低下速度が所定値以上
のとき吸入空気量を増大する吸気量制御手段を備えた内
燃機関の回転数制御装置において、前記内燃機関の回転
数が目標回転数より高い所定回転数以上であるとき前記
吸気量制御手段の作動を規制する規制手段を有すること
を特徴とする内燃機関の回転数制御装置。