JPH08200133A - エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スロットル弁をバイパスするバイパス空気量を
調整する制御弁のみによって、エンスト防止と過回転防
止との両方を満足させる。 【構成】共通吸気通路３に設けた１つのスロットル弁６
をバイパスする１つのバイパス通路１０が設けられ、バ
イパス通路１０には、その開度を調整する制御弁１１が
接続される。制御弁１１の開度が、センサＳ３で検出さ
れる実際のエンジン回転数が所定の目標アイドル回転数
となるようにフィ−ドバック制御される。制御弁１１の
最小開度（下限開度）が、センサＳ２で検出される冷却
水温度が低いほど大きくなるように設定される。冷却水
温度センサＳ３が故障したとき、センサＳ１で検出され
る吸気温度に応じて制御弁１１の最小開度を設定するこ
ともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンのアイドル回転
数制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン特に自動車のエンジンにおいて
は、アイドル回転数が所定回転数となるように制御する
ため、スロットル弁をバイパスするバイパス通路を設け
て、該バイパス通路に設けた制御弁を制御つまりバイパ
ス通路を流れる吸入空気量をフィ−ドバック制御するこ
とが行われている。このスロットル弁は、各気筒共通の
吸気通路に設けた単一のものとされることが多く、この
ため、バイパス通路つまり制御弁も単一とされることが
多い。

【０００３】アイドル回転数を所定回転数とするのに必
要な要求吸入空気量は、エンジン温度が低いほど多くな
り、特にエンジンの低温時には、吸入空気量が不足する
とエンストを生じやすいものとなる。このエンストを防
止するため、特開昭６３−４１６３８号公報では、スロ
ットル弁をバイパスするバイパス通路に設けた制御弁の
他に、バオメタル式の吸入空気量調整手段を別途設け
て、エンジン温度が低いときはバイメタル式の吸入空気
量調整手段を作動させて吸入空気量を十分確保する一
方、エンジン温度が高くなったときはバイメタル式の吸
入空気量調整手段が非作動状態となって、エンジン回転
数が大きくなり過ぎることを防止するようにしている。

【０００４】前記特開昭６３−４１６３８号公報に開示
されたものは、別途バイメタル式の吸入空気量調整手段
を必要とするので、コストや小型化等の点で好ましくな
いものとなる。このため、実開昭６３−１８６９５０号
公報には、バイメタル式の吸入空気量調整手段を別途設
けることなく、スロットル弁をバイパスするバイパス通
路に設けた制御弁の最小開度設定手段を別途設けて、制
御弁の開度が小さくなり過ぎること、つまり吸入空気量
が不足することによるエンストを防止するものが開示さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
６３−１８６９５０号公報のものでは、最小開度が、エ
ンジン温度とは無関係にある一定の値に設定されている
ため、エンジン低温時には吸入空気量が不足ぎみとなっ
てエンストを生じやすくなり、逆に低温時のエンストを
防止するために最小開度を大きく設定すれば、エンジン
高温時においてエンジン回転数が大きくなり過ぎてしま
うことになる。

【０００６】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、バイメタル式等の低温時用の吸入空気量調
整手段を別途設けることなく、スロットル弁をバイパス
するバイパス通路に設けた制御弁を制御するだけで、エ
ンジン低温時のエンスト防止と、エンジン高温時にエン
ジン回転数が大きくなり過ぎることとの両方を共に満足
し得るようにしたエンジンアイドル回転数制御装置緒を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、エンジンに供給される吸入空気量を調整する単一
のスロットル弁と、前記スロットル弁をバイパスしてエ
ンジンに吸入空気を供給するための単一のバイパス通路
と、前記バイパス通路の開度を調整する制御弁と、前記
制御弁を制御して、エンジンの実際の回転数が所定回転
数となるように制御するアイドル回転数制御手段と、エ
ンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段と、前記
エンジン温度検出手段で検出される温度が低いほど、前
記制御弁の最小開度が大きくなるように設定する最小開
度設定手段と、を備えた構成としてある、上記構成を前
提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求
項２以下に記載のとおりである。

【０００８】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、制
御弁の最小開度が、エンジン温度が低くなるほど大き
く、つまりバイパス通路を通過してエンジンへ供給され
る吸入空気量がエンジン温度が低くなるほど多くされる
ので、エンジン低温時のエンストが確実に防止され、ま
たエンジン高温時においてエンジン回転数が大きくなり
過ぎるのが防止される。勿論、バイパス通路の開度を調
整する制御弁を制御するだけでよく、別途バイメタル式
の吸入空気量調整手段のようなものを別途必要としない
ので、コスト低減や小型化の上でも好ましいものとな
る。

【０００９】請求項２に記載したような構成とすること
により、エンジン高温時の学習値を利用して、エンジン
低温時における制御弁の最小開度を、個体差や経年変化
を補償してより適切なものとすることができる。なお、
エンジン低温時に学習することも考えられるが、エンジ
ン低温時は燃焼安定性が悪いため学習を行うことが不適
なものであり、事実上採用することができないものであ
る。

【００１０】請求項３に記載したような構成とすること
により、エンジン温度検出手段が故障したときのバック
アップ制御を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１において、１は多気筒とされたオット
−式のエンジン本体、２は吸気マニホルドで、吸気マニ
ホルド２から上流の吸気通路が共通吸気通路３とされて
いる。共通吸気通路３には、その上流側から下流側へ順
次、エアクリ−ナ４、エアフロ−メ−タ５、スロットル
弁６が配設されている。そして、図示は略すが、燃料噴
射弁が、スロットル弁６よりも下流側の共通吸気通路３
あるいは吸気マニホルド２の各分岐部分に設けられてい
る。なお、図１中７は排気マニホルドである。

【００１２】共通吸気通路３には、スロットル弁６をバ
イパスするバイパス通路１０が設けられている。このバ
イパス通路１０の上流端は、エアフロ−メ−タ５の下流
でかつスロットル弁６の上流において共通吸気通路３に
開口されている。バイパス通路１０の下流端は、スロッ
トル弁６の直下流の共通吸気通路３に開口されている。
このように、各気筒に対して、スロットル弁６は単一の
１つのみ設けられ、同様に、スロットル弁６をバイパス
するバイパス通路１０も単一の１つのみ設けられてい
る。上記バイパス通路１０には、制御弁１１が設けられ
ている。この制御弁１１は、バイパス通路１０の開度を
調整するもので、実施例では、デュ−ティソレノイド式
とされている。

【００１３】図１中Ｕはマイクロコンピュ−タを利用し
て構成された制御ユニットで、この制御ユニットＵに
は、エアフロ−メ−タ５からの吸入空気量信号の他、各
センサＳ１〜Ｓ５からの信号が入力される。センサＳ１
は、共通吸気通路３を流れる吸入空気の温度を検出する
吸気温度センサである。センサＳ２は、エンジン温度つ
まりエンジンの冷却水温度を検出するエンジン温度セン
サである。センサＳ３は、エンジン回転数を検出する回
転数センサである。センサＳ４は、大気圧を検出する大
気圧センサである。センサ（センサ群）Ｓ５は、エンジ
ンにより駆動される外部負荷の作動状態を検出するセン
サであり、エンジン回転数に大きな影響を与えるエアコ
ン、パワ−ステアリング、オルタネ−タ、ラジエタファ
ン等の外部負荷の作動状態を検出する各種のセンサある
いスイッチによって構成される。そして、制御ユニット
Ｕからは、制御弁１１に対して出力される。

【００１４】図２〜図４は、制御ユニットＵによる制御
弁１１の制御内容、つまりアイドル回転数制御の内容を
示すフロ−チャ−トである。以下、このフロ−チャ−ト
について説明するが、以下の説明でＱはステップを示
す。

【００１５】先ず、図２のＱ１において、水温センサＳ
２が故障したフェイル時であるか否かが判別される。例
えば、水温センサＳ２からの出力電圧が所定電圧以下あ
るいは所定電圧以上のときに、当該水温センサＳ２の故
障時であるとされる。Ｑ１の判別でＮＯのときは、Ｑ２
において、水温センサＳ２の検出値がＴＨＷとして読み
込まれる。また、Ｑ１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３に
おいて、水温が所定の固定値ＴＨＷ（例えば４０度Ｃ）
として設定される。

【００１６】Ｑ２あるいはＱ３の後、Ｑ４において、水
温ＴＨＷに基づいて、ベ−ス吸入空気量ｇｂが設定され
る（水温ＴＨＷが低いほどｇｂが大）。この後、Ｑ５に
おちえ外部負荷の作動状態が読み込まれた後、外部負荷
の作動状態に応じた吸入空気量ｇｌが設定される（外部
負荷が大きいほどｇｌが大）。Ｑ７では、目標アイドル
回転数がＮｅとして設定され（例えば７００ｒｐｍ）、
次いでＱ８において、回転数センサＳ３からの信号の読
み込み、つまり実際のエンジン回転数が読み込まれる。

【００１７】Ｑ９では、所定のフィ−ドバック制御を実
行する条件が成立しているか否かが判別される。このフ
ィ−ドバック制御実行の成立条件としては、例えば、エ
ンジン温度つまりエンジン冷却水温度が所定温度（例え
ば６０度Ｃ）以上の高温であること（暖機終了時）、エ
ンジン回転数が所定回転数以下であること（例えば目標
アイドル回転数が７００ｒｐｍのときに１２００ｒｐｍ
以下）、エンジン始動時（クランキング時）でないこ
と、アクセルが踏み込み操作されていないこと（アクセ
ル開度センサは図１では図示略）、の全ての条件が満足
されたときとされる。なお、フィ−ドバック制御の実行
領域拡大のため、上記フィ−ドバック制御実行の成立条
件から、冷却水温度を除外してもよい（冷機時もフィ−
ドバック制御実行）。

【００１８】Ｑ９の判別でＮＯのときは、Ｑ１０におい
て、フィ−ドバック用の吸入空気量ｇｆｂが０に設定さ
れる。Ｑ０の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１１において、
目標アイドル回転数から実際のエンジン回転数を差し引
いて偏差△Ｎｅが算出された後、この偏差△Ｎｅに基づ
いて、フィ−ドバック用吸入空気量ｇｆｂが設定される
（偏差△Ｎｅが大きいほどｇｆｂが大）。

【００１９】Ｑ１０あるいはＱ１２の後、Ｑ１３におい
て、学習実行条件が成立しているか否かが判別される。
学習実行条件は、例えばフィ−ドバック制御実行条件と
同様に設定することができる。Ｑ１３の判別でＮＯのと
きは、Ｑ１４において、学習用の吸入空気量（学習値）
ｇｌｒｎが、前回の学習値ｇｌｒｎのままとして設定さ
れる。Ｑ１３の判別でＹＥＳのときは、学習値ｇｌｒｎ
の更新がなされる。この学習値ｇｌｒｎの更新は、例え
ば、前回の学習値ｇｌｒｎに対して、今回のフィ−ドバ
ック用吸入空気量ｇｆｂの所定割合分（例えば１０％）
を加算することにより行われる。

【００２０】Ｑ１４あるいはＱ１５の後、図３のＱ２１
において、前述のようにして求められた各種吸入空気量
ｇｂとｇｌとｇｆｂとｇｌｒｎとを加算して、エンジン
要求吸入空気量ｇａが算出される（質量空気量）。Ｑ２
１の後、Ｑ２２で吸気温度ＴＨＡが読み込まれ、Ｑ２３
で大気圧が読み込まれた後、Ｑ２４で吸気温度補正係数
Ｃｔｈａが設定され（吸気温度が高いほど小さい値とさ
れる）、Ｑ２５で大気圧補正係数Ｃａｔｐが設定される
（大気圧が高いほど大きい値とされる）。この後、Ｑ２
６において、前記要求吸入空気量ｇａに対して上記補正
係数ＣｔｈａとＣａｔｐとを乗算して、エンジン要求吸
入空気量（質量）ｇａに応じた要求体積Ｑａが算出され
る。

【００２１】Ｑ２６の後、Ｑ２７において、Ｑａから所
定流量Ｑｔｂを差し引いて、バイパス通路１０を通過さ
せる要求吸入空気量ＱISC0が算出される。上記所定流量
Ｑｔｂは、スロットル弁６からもれ出る吸入空気量や、
制御弁１１をもれ出る吸入空気量の総量で、定数とされ
る。要求吸入空気量ＱISC0が意味するところを、図５に
図式的に示してある。この図５において、水温が所定温
度（例えば６０度Ｃ）以上のときはＱａがほぼ一定値と
され、水温が上記所定温度よりも低いときは水温が低く
なるほどＱａが小さくされる。そして、Ｑtbは一定値な
ので、上記所定水温以下では、要求吸入空気量ＱISC0
が、水温が低くなるほど大きくされる。

【００２２】Ｑ２７の後、Ｑ２８において、後述するよ
うに、制御弁１１の最小開度（最小流量）ＱISCMINが設
定される。Ｑ２９では、ＱISC0が最小開度ＱISCMIN以上
であるか否かが判別される。Ｑ２９の判別でＹＥＳのと
きは、Ｑ３０において、ＱISC0が最終的な要求流量ＱIS
C として設定され、Ｑ２９の判別でＮＯのときは、Ｑ３
１において、最小開度ＱISCMINが最終的な要求流量ＱIS
C として設定される。Ｑ３０あるいはＱ３１の後は、Ｑ
３２において、ＱISC に応じたデュ−ティ比Ｄが演算さ
れた後、Ｑ３３において、デュ−ティ比Ｄが制御弁１１
に対して出力される。

【００２３】前記図３のＱ２８での最小開度の設定が、
図４に示すようにして行われる。すなわち、図４のＱ４
１において、冷却水温度ＴＨＷに応じて基本の最小空気
量ｇMIN1が設定される。最小空気量ｇMIN1は、図６に示
すように、水温が所定温度（例えば４０度Ｃ）以上のと
きはほぼ一定値とされ、上記所定温度よりも低いとき
は、水温が低いほど線形的に大きくされる。

【００２４】Ｑ４１の後、Ｑ４２において、水温センサ
Ｓ２が故障しているか否かが判別される。このＱ４２の
判別でＮＯのときは、Ｑ４３において、最小吸気量ｇMI
N0つまり制御弁１１の最小開度が、Ｑ４１で設定された
基本空気量ｇMIN1として設定される。

【００２５】Ｑ４２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４４に
おいて、吸気温度センサＳ２で検出された吸気温度ＴＨ
Ａに応じて、最小空気量ｇMIN2（の初期値）が設定され
る（吸気温度が低いほど大）。Ｑ４４の後Ｑ４５におい
て、エンジンの始動ゾ−ンを抜け出たか否かが判別され
る。このＱ４５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４６におい
て、前回のｇMIN2に所定の減衰係数α（α＜１）を乗算
して今回の最小空気量ｇMIN2を算出した後、Ｑ４７へ移
行する。また、Ｑ４５の判別でＮＯのときは、Ｑ４６を
経ることなくＱ４７へ移行する。そして、Ｑ４７では、
最小空気量ｇMIN2が最終空気量ｇMIN0として設定され
る。

【００２６】Ｑ４５〜Ｑ４７の意味するところを、図７
に図式的に示してある。すなわち、エンジンが始動ゾ−
ン（完爆前のクランキング時）にあるときには、ｇMIN2
は一定値とされ、エンジン完爆後はｇMIN2は徐々に小さ
くされ、この徐々に小さくされる度合いを示す減衰係数
が前述のαとして示される。

【００２７】前記Ｑ４３あるいはＱ４７の後は、Ｑ４８
において、ここに示す式にしたがって、最終流量ＱMIN
が算出される。最終流用ＱMIN の算出に際しては、外部
負荷に応じた吸入空気量ｇｌと学習値ｇｌｒｎとが反映
されるが、定数Ｋは学習値ｇｌｒｎの反映度合いを示す
ものである。そして、Ｑ４９において、ＱMIN からＱtb
を差し引いて、図３のＱ２９の判別に用いられる最小流
量ＱISCMINが算出される。

【００２８】ここで、Ｑ４８においては、所定温度以上
の状態で得られた図２のＱ１５での学習値を利用して、
最小開度ＱMIN の最適化（補正）がなされる。これによ
り、エンジンの固体差や経年変化に対して、最小開度Ｑ
MIN が最適化されて、エンスト防止やアイドル回転数が
大きすぎてしまうことを防止する上で好ましいものとな
る。すなわち、学習値ｇｌｒｎは、本来、図５のＱａの
迅速な最適化のためになされるが、このＱａを学習値ｇ
ｌｒｎで補正したときは、最小開度ＱMIN も補正する必
要性があるときとなる（フィ−ドバック制御による補正
では間に合わないときもある）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体系統図。

【図２】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図３】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図４】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図５】水温に応じた制御弁による要求空気量の設定例
を示す図。

【図６】水温に応じた制御弁による最小空気量の設定例
を示す図。

【図７】吸気温度に応じた制御弁による最小空気量の設
定例を示す図。

【符合の説明】

１：エンジン本体 ３：共通吸気通路 ６：スロットル弁 １０：バイパス通路 １１：制御弁 Ｕ：制御ユニット Ｓ１：吸気温度センサ（吸気温度検出手段） Ｓ２：冷却水温度センサ（エンジン温度検出手段） Ｓ３：エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手
段） Ｓ４：大気圧センサ（大気圧検出手段） Ｓ５：外部負荷センサ（外部負荷の作動状態検出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに供給される吸入空気量を調整す
   る単一のスロットル弁と、 前記スロットル弁をバイパスしてエンジンに吸入空気を
   供給するための単一のバイパス通路と、 前記バイパス通路の開度を調整する制御弁と、 前記制御弁を制御して、エンジンの実際の回転数が所定
   回転数となるように制御するアイドル回転数制御手段
   と、 エンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段と、 前記エンジン温度検出手段で検出される温度が低いほ
   ど、前記制御弁の最小開度が大きくなるように設定する
   最小開度設定手段と、を備えていることを特徴とするエ
   ンジンのアイドル回転数制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記エンジン温度検出手段で検出される温度が所定温度
   以上のときを条件として、前記制御弁に対する制御量か
   ら学習値を決定する学習手段を備え、 前記制御弁の最小開度が、前記学習手段による学習値に
   基づいて補正される、ことを特徴とするエンジンのアイ
   ドル回転数制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、 エンジンに供給される吸入空気の温度を検出する吸気温
   度検出手段を備え、 前記エンジン温度検出手段がフェイルしたとき、前記最
   小開度設定手段が、前記吸気温度検出手段で検出される
   温度に基づいて前記制御弁の最小開度を設定する、こと
   を特徴とするエンジンのアイドル回転数制御装置。