JPH06317207A

JPH06317207A - アイドル回転数制御装置

Info

Publication number: JPH06317207A
Application number: JP5105669A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Miyashita; 茂樹宮下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1994-11-15
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2929895B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はアイドリング時に吸入空気量をフィ
ードバック制御して所望のアイドル回転数を確保するア
イドル回転数制御装置に関し、点火時期によらず常時適
切な応答性と制御精度とを確保することを目的とする。【構成】内燃機関で設定されている点火時期を読み込
む（ステップ１００）。所定機関における機関回転数Ｎ
ｅの平均値ＮｅＳＭを算出し、ＮｅＳＭの変化量ΔＮｅ
を算出する（ステップ１０２〜１０６）。｜ΔＮｅ｜＞
Ｎｅが成立する程度に大きくＮｅが変化した場合には
（ステップ１０８）、検出した点火時期に応じて、遅角
量が大きいほど補正空気量ＩＱＡを大きな値として算出
し、吸入空気量を制御するバルブの開度指示量であるＫ
ＱＡにＩＱＡを加算して新たなＫＱＡとしてフィードバ
ック制御を実行する（ステップ１１０，１１２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアイドル回転数制御装置
に係り、特にアイドリング時における吸入空気量をフィ
ードバック制御することにより所望のアイドル回転数を
実現する内燃機関のアイドル回転数制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を低燃費化するためには、走行
トルクの要求されないアイドリング時における機関回転
数（以下、アイドル回転数と称す）は極力低いことが望
ましい。一方、内燃機関が極低回転の領域で運転してい
る場合、内燃機関はストールを起こしやすく、設定回転
数を下げるためには高精度に回転数を制御する必要があ
る。

【０００３】かかる要求を満たすために、近年ではアイ
ドリング時における吸入空気量を高精度に制御するアイ
ドルスピードコントロール制御（ＩＳＣ制御）が広く行
われている。このＩＳＣ制御は、内燃機関の吸気管に、
スロットルバルブをバイパスする通路を設け、かつこの
通路の導通を制御するアイドルスピードコントロールバ
ルブ（ＩＳＣＶ）を設け、アイドリング時の吸入空気量
を高精度にフィードバック制御するものである。

【０００４】つまり、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）の
始動等によりアイドリング時における内燃機関の負荷が
増加した場合には、ＩＳＣＶをより大きく開けて吸入空
気量の増加を図り、また負荷が低下した場合には、ＩＳ
ＣＶの開度を小さくして吸入空気量の減少を図るもので
ある。

【０００５】この場合、機関回転数を監視しながらＩＳ
ＣＶをフィードバック制御することとすれば、内燃機関
には、現実に内燃機関に作用している負荷に対して所望
のアイドル回転数を維持するために必要な空気量が供給
されることとなり、結果として精度良く所望のアイドル
回転数が維持されることとなる。

【０００６】ところで、内燃機関を制御するにあたっ
て、点火時期を制御することが便利な場合がある。内燃
機関の燃焼室内における燃焼は、点火が行われる際の混
合気の圧縮状態の影響を大きく受け、その時期を適宜調
整すれば、発生する燃焼圧や排気ガス温度を適当に制御
することができるからである。

【０００７】つまり、混合気が最も圧縮される上死点付
近で点火が行われた場合には、点火された混合気は爆発
的に燃焼して高い燃焼圧を発生すると共に、その燃焼が
速やかに終了するため排気ガスの温度は比較的低温とな
る。これに対して点火時期を遅角した場合は、混合気の
燃焼速度が鈍化することから、燃焼圧の低下に伴って出
力特性は悪化する反面、まだ燃焼しているガスが排気さ
れるためその排気温は高温となる。

【０００８】このため、例えば排気ガスの浄化装置とし
て公知である触媒コンバータを排気通路に有する内燃機
関において冷間始動時に点火時期遅角制御を実行するこ
ととすれば、触媒コンバータの早期暖機が可能となる。
尚、触媒コンバータは、所定の活性化温度領域にまで昇
温されると良好な排気浄化作用を発揮する特性を有して
おり、内燃機関の始動後暖機終了までに要する時間が短
いほど良好な排気エミッションを得ることが可能となる
ものである。

【０００９】かかる観点から、上記したＩＳＣ制御と点
火時期制御とを組み合わせて用いる装置が従来より知ら
れており、例えばトヨタ技術公開集（トヨタ自動車
（株）発行）４３３１号には、両者を組み合わせた機能
を有するアイドル回転数制御装置が開示されている。

【００１０】つまり、この装置は、運転状態が不安定に
なり易い内燃機関の冷間始動時において、更に運転状態
を不安定とする点火時期遅角制御が実行する場合におい
ても、安定したアイドル回転数を維持して、良好な操安
性を維持しつつ高温の排気ガスを排出して触媒コンバー
タの早期暖機を図ろうとするものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関に
供給される空気量変化が内燃機関の出力特性に与える影
響は、点火時期が上死点付近に設定されている場合に最
も大きく、点火時期が遅角されるに従って小さくなるこ
とが知られている。上記したように点火時期が遅角され
た場合、燃焼エネルギが出力トルクに変換される効率が
上死点付近で点火される場合に比べて劣り、単位空気量
当たりに発生する出力トルクが低下することになるから
である。

【００１２】つまり、内燃機関において点火時期が上死
点付近に設定されている場合は、僅かな吸入空気量変化
が大きな出力トルク変化として、すなわち回転数変化と
して現れ、一方、点火時期が遅角制御されている場合
は、僅かな吸入空気量の変化によってはさほど出力トル
クが変化せず、その結果回転数も変化しないことにな
る。

【００１３】このように、吸入空気量変化に対する回転
数感度は、設定されている点火時期の影響を大きく受け
る。ところが、上記従来の装置におけるＩＳＣ制御は、
かかる特性には着目しておらず、点火時期にかかわらず
常に一定の補正空気量を増減してＩＳＣＶの開度をフィ
ードバック制御するものであった。

【００１４】このため、点火時期が遅角制御されている
状態において急激な負荷変動が発生した場合等において
は、フィードバック制御による吸入空気量の増量ステッ
プ幅が小さすぎて、吸入空気量制御の応答性が負荷の変
動に追従できず、場合によってはエンジンストールを引
き起こす事態が生じていた。

【００１５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、フィードバック制御における吸入空気量の増減
幅である補正空気量を、設定された点火時期に応じて可
変とし、点火時期が遅角されている場合ほど大きな増減
幅でフィードバック制御を実行することにより、上記の
課題を解決し得るアイドル回転数制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。同図に示すように、上記の目的を達成するた
めに、本発明では、内燃機関１がアイドリング状態であ
る場合に、供給した基本空気量に対する前記内燃機関の
運転状態を検出すると共に、該運転状態が所定の状態と
なるように、前記基本空気量を算出する際に補正空気量
を増減して新たな基本空気量を算出して吸入空気量のフ
ィードバック制御を実行する吸入空気量フィードバック
制御手段２を備えるアイドル回転数制御装置３におい
て、前記内燃機関１の点火時期を検出すると共に、検出
した点火時期が遅角されているほど前記補正空気量を大
きく設定する補正空気量制御手段４を設けたことを特徴
とするアイドル回転数制御装置３。

【００１７】

【作用】本発明に係るアイドル回転数制御装置におい
て、前記内燃機関１は、所定の時期に設定された点火時
期に発生する爆発を繰り返すことにより運転を継続す
る。前記吸入空気量フィードバック制御手段２は、前記
内燃機関１がアイドリング状態である場合に、所定のア
イドル回転数を維持すべく前記基本空気量に前記補正空
気量を増減して吸入空気量のフィードバック制御を実行
する。この際、前記補正空気量は、前記補正空気量制御
手段４により、前記内燃機関１の点火時期が遅角されて
いるほど大きく設定される。

【００１８】従って、前記内燃機関１が、上死点付近で
点火される場合、すなわち吸入空気量変化に対する回転
数感度が敏感な場合には、吸入空気量が微小幅でフィー
ドバック制御され、また、前記内燃機関１の点火時期が
遅角制御されている場合、すなわち吸入空気量変化に対
する回転数感度が鈍感な場合には、吸入空気量が大きな
幅でフィードバック制御されることになる。

【００１９】

【実施例】図２は本発明の一実施例であるアイドル回転
数制御装置を備えた内燃機関のシステム構成図である。
本実施例は、４気筒４サイクル火花点火式内燃機関２０
に本願発明を適用した例を示しており、同図は４気筒の
内任意の一気筒の構造断面図を示している。この内燃機
関２０は、後述する電子制御装置（以下、ＥＣＵと称
す）２１によってシステム各部が制御される。

【００２０】同図において、内燃機関２０のシリンダブ
ロック２２内に図中、上下方向に往復運動するピストン
２３が収納され、また燃焼室２４が吸気弁２６を介して
インテークマニホルド２５に連通される一方、排気弁２
７を介してエキゾーストマニホルド２８に連通されてい
る。また、燃焼室２４にプラグギャップが突出するよう
に点火プラグ２９が設けられている。

【００２１】インテークマニホルド２５の上流側はサー
ジタンク３０を介して４気筒共通に吸気管３１に連通さ
れている。この吸気管３１内にはスロットルバルブ３
３、エアフローメータ３２が夫々設けられている。スロ
ットルバルブ３３はアクセルペダルに連動して開度が調
整される構成とされており、またその開度はスロットル
ポジションセンサ３４（アイドル状態を検出するアイド
ルスイッチが組み込まれている）により検出される構成
とされている。エアフローメータ３２の下流側には吸入
空気温を測定する吸気温センサ３５が設けられている。

【００２２】また、スロットルバルブ３３を迂回し、か
つ、スロットルバルブ３３の上流側と下流側とを連通す
るバイパス通路３６が設けられ、そのバイパス通路３６
の途中に例えばステッピングモータによって開弁度が制
御されるアイドル・スピード・コントロール・バルブ
（ＩＳＣＶ）３７が取付けられている。３８は燃料噴射
弁で、インテークマニホルド２５を通る空気流中に、後
述のＥＣＵ２１の指示に従い、燃料を噴射する。

【００２３】また、酸素濃度検出センサ（Ｏ₂センサ）
３９はエキゾーストマニホルド２８を一部貫通突出する
ように設けられ、触媒装置４０に入る前の排気ガス中の
酸素濃度を検出する。触媒装置４０は、排気ガス中の未
燃成分（ＣＯ，ＨＣ等）や酸化物（ＮＯｘ等）を浄化す
る部材で、内部温度を検出すべく外壁を一部貫通突出す
るように触媒床温センサ４３が設けられている。

【００２４】４２は水温センサで、内燃機関２０のシリ
ンダブロック２２を貫通して一部がウォータジャケット
内に突出するように設けられており、内燃機関冷却水の
水温を検出する。４３はイグナイタで、所定のタイミン
グでＥＣＵ２１から送信される点火時期信号に合わせて
高圧の点火信号を発生する。

【００２５】また、４４はディストリビュータで、内燃
機関クランクシャフトの基準位置検出信号を発生する気
筒判別センサ４５と、内燃機関回転数信号を例えば３０
℃Ａ毎に発生する回転角センサ４６とを備え、また、イ
グナイタ４３から供給される点火信号を、クランクシャ
フトの回転角に応じて適宜各気筒の点火プラグ２９へと
分配する。

【００２６】ＥＣＵ２１は図３に示す如きハードウェア
で構成されており、前記した吸入空気量フィードバック
制御手段２及び補正空気量制御手段４を実現する、本実
施例装置の要部である。以下、図３を参照してＥＣＵ２
１のハードウェア構成、及び前記したアイドル回転数制
御装置３を実現するために必要な各種センサとＥＣＵ２
１との間でなされる信号の授受について詳細に説明す
る。尚、図３中、上記図２と同一の構成部分について
は、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２７】図３において、ＥＣＵ２１は中央処理装置
（ＣＰＵ）５０，処理プログラムを格納したリード・オ
ンリ・メモリ（ＲＯＭ）５１，作業領域として使用され
るランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５２，内燃機
関停止後もデータを保持するバックアップＲＡＭ５３，
入力インタフェース回路５４，マルチプレクサ付きＡ／
Ｄコンバータ５５及び入出力インタフェース回路５６な
どから構成されており、それらは共通バス５７を介して
互いに接続されている。

【００２８】Ａ／Ｄコンバータ５６はエアフローメータ
３２からの吸入空気量検出信号、スロットルポジション
センサ３４からの検出信号、吸気温センサ３５からの吸
気温検出信号、Ｏ₂センサ３９からの酸素濃度検出信
号、触媒床温センサ４１からの触媒床温検出信号、水温
センサ４２からの水温検出信号を入力インタフェース回
路５４を通して順次切換えて取り込み、それをアナログ
・ディジタル変換してバス５７へ順次送出する。

【００２９】入出力インタフェース回路５６は回転角セ
ンサ４６からの内燃機関回転数（ＮＥ）に応じた回転数
信号をバス５７を介してＣＰＵ５０へ入力する。

【００３０】また、ＣＰＵ５０は上記のＡ／Ｄ変換器５
５及び入出力インタフェース回路５６からバス５７を通
して入力された各データに基づいて、各種演算処理を実
行し、得られたデータをバス５７及び入出力インタフェ
ース回路５６を通してＩＳＣＶ３７，燃料噴射弁３８，
イグナイタ４３へ適宜選択出力し、ＩＳＣＶ３７の開度
を制御してアイドル回転数を目標回転数に制御したり、
燃料噴射弁３８による燃料噴射時間、すなわち単位時間
当りの制御噴射量を制御したり、またイグナイタ４３に
より点火時期制御を行なわせたりする。

【００３１】この場合において、燃料噴射弁３８による
燃料噴射時間の制御については、従来より広く知られて
いる燃料噴射時間の演算処理によって算出する。つま
り、エアフローメータ３２及び吸気温センサ３５の検出
信号を基に吸入空気量の絶対量を算出し、その空気量に
対して理論空燃比を実現する噴射時間を基本噴射時間と
して演算する。

【００３２】そして、スロットルポジションセンサ３４
や水温センサ４２により、運転者の要求や内燃機関２０
の暖機状態を検出し、また、Ｏ₂センサ３９により燃焼
ガスの現実の空燃比を検出し、それぞれ要求される加速
特性を満たし、暖機中における安定した運転を確保し、
また高精度な空燃比制御を実現すべく基本噴射時間を補
正するものである。

【００３３】イグナイタ４３による点火時期制御は、触
媒床温センサ４１の検出信号及び回転角センサ４６の検
出信号に基づいて従来公知の手法により実行される。つ
まり、回転角センサ４６から供給されるパルス信号を基
準として点火時期信号の発生時期を設定するにあたっ
て、触媒装置４０が低温であれば点火時期を遅角して設
定し、触媒装置４０が所望の温度に昇温していれば正規
のタイミングとして設定する構成である。

【００３４】ところで、このような点火時期制御を実行
する装置においてアイドル回転数制御を実行する場合
は、図４に示すように、空気量変動に対する内燃機関２
０の回転数感度が点火時期に応じて変動することに留意
する必要がある。同図に示すように点火時期が大きく遅
角されている際には、その感度が大きく低下することか
ら、僅かに吸入空気量を変化させた程度では機関回転数
Ｎｅを上昇または降下させることができないからであ
る。

【００３５】つまり、点火時期が進角制御されている場
合には、僅かな空気量変化が大きくＮｅに影響するため
吸入空気量は微調整する必要があり、点火時期が遅角制
御されている場合には、吸入空気量をある程度大幅に変
化させなければ、回転数を制御することはできない。

【００３６】そこで、本実施例装置においては、ＩＳＣ
制御を実行してアイドル回転数制御を実行するに当たっ
て、フィードバック制御における空気量の増減幅である
補正空気量を、設定されている点火時期におおうじて可
変とし、進角制御時には小さな幅で空気量をフィードバ
ック制御し、遅角制御時には大きな幅で空気量のフィー
ドバック制御を行うこととした。

【００３７】以下、本実施例装置が実行するＩＳＣ制御
の一例について、図５に示すフローチャートに沿って詳
細に説明する。

【００３８】尚、このＩＳＣ制御ルーチンは、スロット
ルポジションセンサ３４によりスロットルバルブ３３が
全閉であることが検出されている場合、すなわち内燃機
関２０がアイドリング状態にある場合に起動されるルー
チンであり、所望のアイドル回転数を実現するためのＩ
ＳＣＶ３７の開度を設定するルーチンである。

【００３９】同図に示すように、本ルーチンが起動する
と、ステップ１００において点火時期の読み込みを行
う。本ルーチンは、点火時期に応じた補正空気量で吸入
空気量のフィードバック制御を実行するための処理だか
らである。尚、本実施例装置においては、上記したよう
にＥＣＵ２０内で点火時期を設定しており、ここでは、
その演算結果を読み込むことになる。

【００４０】ところで、ＩＳＣ制御によるアイドル回転
数制御は、機関回転数Ｎｅが所定のアイドル回転数に維
持されるようにＩＳＣＶをフィードバック制御するもの
である。従って、Ｎｅを検出して所定の判定値と比較
し、その比較結果に応じてＩＳＣＶ３７の開度を大きく
または小さく設定し直せば基本的には制御が成立する。

【００４１】しかし、Ｎｅが小さな幅で変動する程度で
あれば、内燃機関２０の運転特性に問題が生じることは
ない。また、所定のアイドル回転数付近に制御されるＮ
ｅが判定値の水準を横切る度にＩＳＣＶ３７の開度調整
を行うこととすると、極めて頻繁にＩＳＣＶ３７が動作
することになり、耐久性等の面で著しく不利である。

【００４２】そこで、本実施例においては、Ｎｅがある
程度大きく変化しない限りはＩＳＣＶ３７の開度調整を
実行しないこととし、その手段として、所定機関にわた
るＮｅの平均値の変化を比較して回転数の変動の有無を
判定する構成を採用した。

【００４３】つまり、ステップ１０２において、回転角
センサ４６の出力信号を基に機関回転数Ｎｅを演算した
ら、次いでステップ１０４へ進み、過去の所定期間にお
けるＮｅの平均値ＮｅＳＭを算出する。そして、続くス
テップ１０６において、前回算出したＮｅＳＭと今回の
ＮｅＳＭとの変化量ΔＮｅを算出する。

【００４４】かかる構成によれば、Ｎｅの微小な変化に
よっては、ΔＮｅが大きく変化することがなく、ΔＮｅ
が所定の判定値を越えるか否かを判別することによっ
て、真にＩＳＣＶ３７の開度調整をする必要がある事態
を精度良く検出することが可能となる。

【００４５】そこで、ステップ１０８において｜ΔＮｅ
｜を、所定の判定値ΔＮｅ１と比較し、｜ΔＮｅ｜＞Δ
Ｎｅ１が成立すれば機関回転数Ｎｅが今回大きく変化し
たとしてＩＳＣＶ３７の開度を新たに設定し直すべくス
テップ１１０以降の処理を行い、｜ΔＮｅ｜＞ΔＮｅ１
が不成立であると判別された場合は、何らの処理を行う
ことなく今回の処理を終了することとした。

【００４６】ところで、本ルーチン中、上記ステップ１
０８において｜ΔＮｅ｜＞ΔＮｅ１が成立すると判別さ
れた場合は、ステップ１１０において前記した補正空気
量に相当するＩＱＡを算出する。そして、ステップ１１
２においてＩＳＣＶ３７の開度指示量であるＫＱＡに、
そのＩＱＡを加算して新たなＫＱＡを算出して今回の処
理を終了する。

【００４７】つまり、｜ΔＮｅ｜＞ΔＮｅ１が成立する
場合、すなわち大きくＮｅが変動した場合、その時点で
設定されていた開度指示量ＫＱＡが、｜ΔＮｅ｜とΔＮ
ｅ１との差を小さくするように、補正空気量ＩＱＡの幅
で設定し直される。そして、次回本ルーチンが起動した
際に、まだ｜ΔＮｅ｜＞ΔＮｅ１が成立していれば、更
にＩＱＡの幅で新たなＫＱＡの設定が行われる。

【００４８】このように、本ルーチンにおいては、上記
したステップ１０２〜１０８及び１１２により、ＩＳＣ
Ｖ３７の開度のフィードバック制御を実行しており、こ
れらのステップにより、前記した吸入空気量フィードバ
ック制御手段２を実現している。

【００４９】また、本ルーチンにおいて上記ステップ１
１０は、本実施例装置の要部であり、前記した補正空気
量制御手段４を実現するステップである。つまり、ステ
ップ１１０は、上記ステップ１００において読み込んだ
点火時期に応じてＩＱＡを演算するステップであり、そ
の処理内容に特徴を有している。以下、図６を参照して
ステップ１１０において実行される処理の内容について
説明する。

【００５０】図６は、ステップ１１０において用いるべ
くＲＯＭ５１内に格納されているマップである。このマ
ップの縦軸に表された制御量ＩＱＡＢは、補正空気量Ｉ
ＱＡの補正係数としての意味を有するものである。つま
り、上記図４に示したように、吸入空気量の変動に対す
る回転数感度は、点火時期が遅角されるほど鈍感にな
る。

【００５１】言い換えれば、点火時期が遅角制御されて
いる場合において良好な回転数感度を確保するために
は、吸入空気量を大きく変化させる必要があることにな
る。そこで、本ルーチンにおいては、図６に示す如く制
御量ＩＱＡＢを予め設定し、以下に示す式によりＩＱＡ
を算出することとしたものである。

【００５２】ＩＱＡ＝ＩＱＡＢ×（−Ｎｅ／｜ΔＮｅ｜） ×（１−Ｋｑ×（−Ｎｅ／｜ΔＮｅ｜））・・・（１）ここで、上記（１）式中（−Ｎｅ／｜ΔＮｅ｜）の項
は、回転数Ｎｅの変化が増加であるか減少であるかを、
正負の符号として表すための項である。従って、上記ス
テップ１０８において｜ΔＮｅ｜＞ΔＮｅ１が成立する
と判別された際の現象がＮｅの上昇に起因するものであ
ればＩＱＡの符号は負となり、また、その現象がＮｅの
下降に起因するものであればＩＱＡの符号は正となる。

【００５３】この結果、上記ステップ１１２において
は、Ｎｅが上昇した場合にはＫＱＡの値が小さく、すな
わち吸入空気量を減量すべくＩＳＣＶ開度が小さく設定
され、Ｎｅが下降した場合は、ＫＱＡの値が大きく、す
なわち吸入空気量を増量すべくＩＳＣＶ開度が大きく設
定されることになる。

【００５４】そして、これらの場合にＫＱＡが変更され
る幅、すなわちＩＱＡの絶対値は、図６に示す制御量Ｉ
ＱＡＢに応じて、点火時期が遅角されるほど大きな値が
採られることになる。

【００５５】また、上記（１）式中、Ｋｑは、機関回転
数Ｎｅが上昇する場合と、下降する場合とに応じて適切
な補正空気量を得るための補正係数である。つまり、ア
イドル回転数制御を実行する場合、制御の応答性が問題
とされるのは、内燃機関２０の負荷が急に増加した場
合、すなわち、Ｎｅが下降する場合である。

【００５６】劣悪な応答性の基に機関回転数Ｎｅが下降
するとエンジンがストールすることになるのに対して、
Ｎｅが上昇する場合には、応答性が劣悪でも、一時的に
Ｎｅが増加するに過ぎないからである。更に、Ｎｅが上
昇する場合において、ＩＳＣＶ３７の開度を過渡に小さ
くすると、その影響でエンジンストールが発生するこに
もなりかねない。

【００５７】上記（１）式中の補正係数Ｋｑに係る項
は、かかる特性を鑑みて設定されたものであり、この項
の存在によりＮｅ下降時にはＩＱＡが大きく、またＮｅ
上昇時にはＩＱＡが比較的小さく設定されることにな
る。

【００５８】このように、本ルーチンによれば、内燃機
関２０の点火時期に応じて、遅角されている場合には補
正空気量ＩＱＡが大きく、また、進角されている場合に
はＩＱＡが小さく設定されることになる。

【００５９】この結果、一回のルーチンで実行されるＩ
ＳＣＶ３７の開度調整が、機関回転数Ｎｅに与える影響
度合いは、点火時期の遅角・進角によらず常にほぼ一定
に維持されることとなり、適切な応答性の下に吸入空気
量のフィードバック制御が続行されることになる。

【００６０】ところで、本実施例装置の如くアイドリン
グ状態において点火時期制御を行う装置においては、触
媒装置４０の早期暖機を目的として点火時期を大きく遅
角し、かつ必要な出力トルクを確保するためにＩＳＣＶ
３７を大きく開けた状態で、更に内燃機関２０の負荷が
増加したような場合に、ＩＳＣＶ３７を全開としてもな
お、必要とされる空気量が供給できない場合が生ずる。

【００６１】この場合に、何らの処理も講じないとすれ
ば、内燃機関２０はストールすることになる。また、Ｉ
ＳＣＶ３７の空気供給能力を増加する構成を採用した場
合には、能力上の問題は解決されるものの、このような
領域でのフィードバック制御は、ＩＳＣＶ３７の大幅の
開閉を伴い、吸入空気量の制御精度、ＩＳＣＶ３７の耐
久性等の観点からは好ましい状況ではない。

【００６２】一方、図７に示すように、点火時期の変動
量に対する機関回転数Ｎｅの感度は、点火時期が遅角制
御されているほど敏感になる特性を有している。点火時
期が大きく遅角された状態では、僅かな遅角量の変動
が、燃焼性に大きく影響するからである。

【００６３】従って、かかる状況下においては、触媒装
置４０の早期暖機という趣旨には反するものの、吸入空
気量によらず点火時期を制御することとすれば、吸入空
気量の制御精度を良好な水準に維持することができ、Ｉ
ＳＣＶ３７の耐久性上の問題もなく、総合的には内燃機
関２０を好適な状態に維持できることになる。

【００６４】図８は、このような観点から、内燃機関２
０のアイドル回転数制御を、吸入空気量制御及び点火時
期制御の双方を用いて実行するルーチンの一例のフロー
チャートを示す。以下、同図に沿って、ＥＣＵ２１が実
行するルーチン処理の第２の例について説明する。

【００６５】ここで、図８に示すルーチン処理において
ステップ１００〜１１２については、上記図５に示すル
ーチン処理中の、対応するステップを同様の処理を実行
するステップである。

【００６６】すなわち、図８に示す処理が起動すると、
ステップ１００〜１０８ににおいて、点火時期を読み込
み、機関回転数Ｎｅを算出し、その算出結果に基づいて
所定期間におけるＮｅの平均値ＮｅＳＭ及びその変化量
ΔＮｅを算出し、｜ΔＮｅ｜＞Ｎｅ１の判別を行う。

【００６７】そして、｜ΔＮｅ｜＞Ｎｅ１が不成立であ
る場合には、ＩＳＣＶ３７の開度調整は不要であるとし
て処理を終了し、｜ΔＮｅ｜＞Ｎｅ１が成立する場合に
は、大きく変化した機関回転数Ｎｅを適正値に制御すべ
くステップ１２０以降の処理を実行する。

【００６８】ステップ１２０は、ＩＳＣＶ３７の開度調
整だけではアイドル回転数を適正値に制御することがで
きない事態が発生した場合に、点火時期のフィードバッ
ク制御を実行する必要が生じた場合に備えて、以下に式
により点火時期に関する補正空気量ＩＳＡの演算を行う
ステップである。

【００６９】ＩＳＡ＝ＩＳＡＢ×（−Ｎｅ／｜ΔＮｅ｜） ×（１−Ｋｓ×（−Ｎｅ／｜ΔＮｅ｜））・・・（２）ここで、上記（２）式中、ＩＳＡＢは、上記（１）式に
おけるＩＳＡＢに相当する制御量で、図９に示す如く予
め設定されたマップを、上記ステップ１００において読
み込んだ点火時期で参照して求める補正係数である。こ
こで、上記図７に示すように、点火時期の変動に対する
回転数の感度特性は、遅角されるに従って敏感になる。
図９に示すマップにおいて、制御量ＩＳＡＢが進角側で
大きく、遅角側で小さく設定されているのは、かかる特
性に対応させたものである。

【００７０】尚、（２）式中（−Ｎｅ／｜ΔＮｅ｜）
の項は、回転数Ｎｅの変化が増加であるか減少であるか
を、正負の符号として表すための項であり、（２）式
中、Ｋｓは、上記（１）式におけるＫｑと同様に、機関
回転数Ｎｅが上昇する場合と、下降する場合とに応じて
適切な補正空気量を得るための補正係数である。

【００７１】このようにしてＩＳＡを算出したら、次に
ステップ１１０において、上記（１）式に従って吸入空
気量のフィードバック制御に関する補正空気量ＩＱＡを
算出する。そして、共に点火時期を考慮したこれらの補
正空気量ＩＳＡ，ＩＱＡの算出が終了したら、ステップ
１２２において｜ΔＮｅ｜＜ΔＮｅ２の判別を行う。

【００７２】ここで、ΔＮｅ２は、内燃機関２０に生じ
たＮｅの変化が大きなものであるか小さなものであるか
を形式的に区分するための判定値である。｜ΔＮｅ｜が
小さい場合には、吸入空気量のフィードバック制御で対
応できる場合が多く、また、｜ΔＮｅ｜が大きい場合に
は、吸入空気量のフィードバック制御では対応できない
事態が発生することに鑑み、その判別を行う趣旨であ
る。

【００７３】従って、ステップ１２２において｜ΔＮｅ
｜＜ΔＮｅ２が成立、すなわち機関回転数Ｎｅが僅かに
変化したにすぎない、と判別された場合は、触媒装置４
０の早期暖機等の自由度を残すため、原則として吸入空
気量のフィードバック制御で対応することとし、一方、
｜ΔＮｅ｜＜ΔＮｅ２が不成立であると判別された場合
は、ステップ１２４へ進んで設定されている点火時期Ｓ
Ａが所定の判定時期ＲＳＡより遅角側（ＳＡ＜ＲＳＡ）
であるか否かの判別を行う。

【００７４】内燃機関２０に発生したＮｅ変化が大き
く、かつ点火時期が大きく遅角側に設定されている場合
は、上記したように吸入空気量によりＮｅ制御を行うべ
きではないからである。従って、ステップ１２４におい
てＳＡ＜ＲＳＡが成立すると判別された場合には、ステ
ップ１２６へ進み、先に算出した補正空気量ＩＳＡを用
いた点火時期のフィードバック制御を実行して処理を終
了する。

【００７５】これに対して、ステップ１２４において点
火時期はＲＳＡより進角側で制御されていると判別され
た場合は、｜ΔＮｅ｜＜ΔＮｅ２が成立した場合と同様
に、原則として吸入空気量のフィードバック制御で対処
すべくステップ１２８へ進む。ここで、ステップ１２８
は、ＩＳＣＶ３７の開度に相当する現在のＫＱＡが、そ
の上限値ＫＱＡ_MAXに対して適切な余裕をもっているか
否かを判別するステップである。

【００７６】つまり、現在設定されているＫＱＡが、上
限値ＫＱＡ_MAXから所定値ａを減じた値より小さけれ
ば、吸入空気量のフィードバック制御によってＮｅの制
御を実行すべく更にＫＱＡを更新することができると判
断する。また、ＫＱＡ＜ＫＱＡ _MAX−ａが不成立であれ
ば、ＩＳＣＶ３７にはもはや機関回転数Ｎｅを所望の回
転数に維持し得るだけの余裕がないと判断する。

【００７７】そして、吸入空気量の制御で対処し得ると
判断した場合は、ステップ１１２へ進んで上記（１）式
により算出した補正空気量ＩＱＡを用いて吸入空気量に
よるアイドル回転数制御を実行すべく新たなＫＱＡを設
定する。また、吸入空気量の制御で対処できないと判断
した場合には、上記ステップ１２６へ進んで点火時期に
よるアイドル回転数制御を実行すべく、新たなＫＳＡを
設定して今回の処理を終了する。

【００７８】このように、本ルーチンによれば、適宜吸
入空気量によるフィードバック制御と点火時期によるフ
ィードバック制御を使い分けることにより、不当に大幅
はＩＳＣＶ３７の開度調整を実行することなく、適切な
アイドル回転数制御を実現することができる。このた
め、本ルーチンを実行するアイドル回転数制御装置にお
いては、アイドリング時における回転数精度と、ＩＳＣ
Ｖ３７の耐久性と、触媒装置４０の早期暖機性とを、全
て高いレベルに確保することが可能である。

【００７９】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、内燃機関が
アイドリング状態にある場合に、点火時期の遅角に伴っ
て、吸入空気量の変動に対する機関回転数の感度が低下
するに従って補正空気量が大きく設定される。このた
め、そのような感度の低下にもかかわらず、点火時期の
遅角制御時においても、フィードバック制御において適
切な応答性を確保することができる。

【００８０】また、点火時期が進角側に制御された際に
は、吸入空気量の補正空気量が小さく設定されるため、
僅かに空気量が変化しただけでも大きく機関回転数が変
動する状況であるにもかかわらず、回転数制御上、適切
な精度を維持することができる。

【００８１】このように、本発明に係るアイドル回転数
制御装置は、点火時期制御と併用された場合に、点火時
期の影響を受けずに常時適切な応答性と精度との下にア
イドル回転数制御を実行し得るという特長を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアイドル回転数制御装置の原理図
である。

【図２】本発明の一実施例であるアイドル回転数制御装
置を備える内燃機関のシステム構成図である。

【図３】本実施例装置の電子制御装置周辺のハードウェ
ア構成を表すブロック構成図である。

【図４】内燃機関の点火時期と、吸入空気量の変動に対
する機関回転数感度との関係を表すグラフである。

【図５】本実施例装置の実行するＩＳＣ制御の一例のフ
ローチャートである。

【図６】本実施例装置が上記ＩＳＣ制御において参照す
るマップの一例である。

【図７】内燃機関の点火時期と、点火時期の変動に対す
る機関回転数感度との関係を表すグラフである。

【図８】本実施例装置の実行するＩＳＣ制御の他の例の
フローチャートである。

【図９】本実施例装置が上記ＩＳＣ制御において参照す
るマップの一例である。

【符号の説明】

１，２０内燃機関２吸入空気量フィードバック制御手段３アイドル回転数制御装置４補正空気量制御手段２１電子制御装置（ＥＣＵ）２９点火プラグ３２エアフロメータ３３スロットルバルブ３４スロットルポジションセンサ３５吸気温センサ３７アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣ
Ｖ）３８燃料噴射弁３９Ｏ₂センサ４１触媒床温センサ４２水温センサ４３イグナイタ４４ディストリビュータ４５気筒判別信号４６回転角センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｃ 7536−3Ｇ３６２Ｊ 7536−3ＧＦ０２Ｐ 5/15 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関がアイドリング状態である場合
に、供給した基本空気量に対する前記内燃機関の運転状
態を検出すると共に、該運転状態が所定の状態となるよ
うに、前記基本空気量を算出する際に補正空気量を増減
して新たな基本空気量を算出して吸入空気量のフィード
バック制御を実行するアイドル回転数制御装置におい
て、前記内燃機関の点火時期を検出すると共に、検出した点
火時期が遅角されているほど前記補正空気量が大きくな
るよう制御する補正空気量制御手段を有することを特徴
とするアイドル回転数制御装置。