JPS5926783B2 - 内燃機関の回転速度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のアイドリンク運転時もしくは減速運
転時の回転速度を制御するための方法に関する。

内燃機関の吸気系に設けられたスロットル弁の上流と下
流とを連結するバイパス吸気通路に流路断面積の制御弁
を設け、この制御弁の作動により、バイパス吸気通路内
を通る空気流量を制御し、斯（して、スロットル弁がア
イドリング位置にあるとき、即ち、機関がアイドリンク
運転状態もしくは減速運転状態にあるときの機関の吸入
空気流量を制御し、その結果、回転速度を制御する方法
は既に知られている。

この種の方法においては、機関のアイドリンク時の目標
回転速度をあらかじめ設定しておき、機関の実際の回転
速度を検出しながラコれをフィードバックしてバイパス
吸気通路の流路断面積を制御することにより回転速度制
御が行われる。

この流路断面積のフィードバック制御は、機関のアイド
リンク運転時及び減速運転時のみならず通常の運転状態
の際にも行われろ。

また、一般に流路断面積には可変範囲があらかじめ一定
の範囲に定められており、機関の実際の回転速度と前述
の目標回転速度との差が例えいかなる値をとる場合にも
バイパス吸気通路を通過する吸入空気流量は上述の流路
断面積の可変範囲内の対応する値に制御される。

さて、従来のこの種の回転速度制御方法によると、次の
ような不都合が生じる。

即ち、スロットル弁が全閉状態から開かれて加速状態に
入った場合、当然のことながら回転速度が目標回転速度
より太き（なり、従って制御弁の流路断面積はその可変
範囲の下限値まで低下する。

しかしながら、この流路断面積の下限値は、機関がアイ
ドリンク状態にある場合にその回転速度を制御するのに
都合の良いように比較的小さな一定値に設定されている
。

その結果、上述の如く加速した場合にバイパス吸気通路
の吸入空気流量が低下して加速フィーリングが著しく損
われてしまう。

特にこの傾向は機関の回転速度が高い場合により顕著と
なる。

従って本発明は従来技術α上述の問題点を解決するもの
であり、本発明の目的はアイドリンク運転状態もしくは
減速運転状態から加速状態に入った際の加速フィーリン
グを向上させた回転速度制御方法を提供することにある
。

上述の目的を達成する本発明の特徴は、内燃機関の回転
速度を検出し、該検出した回転速度値が目標回転速度値
に等しくなるように該機関のスロットル弁の上流の吸気
通路と下流の吸気通路とを連結するバイパス吸気通路の
流路断面積を増減制御する回転速度制御方法において、
スロットル弁が全閉状態であるか開状態であるかを検出
し、スロットル弁が開状態にある場合の前記バイパス吸
気通路の流路断面積可変範囲を、スロットル弁が全閉状
態にある場合の可変範囲と異ならせしめたことにある。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図には本発明の一実施例として電子制御燃料噴射式
内燃機関の一例が概略的に表わされている。

同図において、１０は機関本体を表わしており、また１
１は吸気通路を表わしている。

吸気通路１１にはスロットル弁１２が設けられており、
このスロットル弁１２の上流の吸気通路と下流ノ吸気通
路とを該スロットル弁をバイパスして連結するバイパス
吸気通路１３にはその流路断面積を制御する制御弁１４
が設けられている。

！！ＭｆｌＩｌ］弁１４のアクチュエータ１５は制御回
路１７より線１８を介して送られる駆動信号によって付
勢される。

制御弁１４及びそのアクチュエータ１５等から成る流量
制御機構１６は第１図に示す構造の他に種々のものが適
用できる。

これについては第９図に基づいて後述する。

スロットル弁１２の軸には、該スロットル弁カアイドリ
ンク位置にあることを検出するスロットルポジションス
イッチ１９が取り付けられており、その検出信号は線２
０を介して制御回路１７に送られる。

機関のシリンターブロックには冷却水温度を検出する水
温センサ２１が設けられており、その検出した温度信号
は線２２を介し１制御回路１７に送られる。

機関のディストリビュータ２３には点火１次信号等から
機関の回転速度を表わすデジタル信号を発生する速度セ
ンサ２４が設けられており、その得られた速度信号Ｎは
線２５を介して制御回路１７に送られる。

周知の如く、この種の電子制御燃料噴射式内燃機関にお
いては、吸入空気流量が吸気通路１１に設けられたエア
フローセンサ２６によって検出され、この吸入空気流量
に見合う量の燃料が吸気マニホールド部２７に設けた燃
料噴射弁２８より機関の燃焼室２９内に供給されろ。

従ってスロットル弁１２もしくは制御弁１４によって吸
入空気流量を制御することにより、機関の回転速度を制
御することができる。

第２図は第１図に示した制御回路１７の一例を示すブロ
ック図である。

この例は制御回路１７としてストアドブログラム方式の
デジタルコンピュータを用いた場合である。

同図において、水温センサ２１は感温抵抗素子、例えば
サーミスタであり、端子３０には一定の基準電圧が印加
されている。

従って、この基準電圧に対する抵抗３１の値とサーミス
タ２１の抵抗値との分割比で定まる電圧が機関の温度信
号■８としてバッファアンプ３２を介してアナログマル
チプレクサ３３に印加される。

アナログマルチプレクサ３３には、端子３４及び３５等
を介して機関の運転状態を表わす各種アナログ信号が印
加されており、温度信号ｖ８を含むこれらのアナログ信
号はコントロールバス３６を介して中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）３７かう与えられる制御信号により時分割的にアナ
ログーテジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３８に送られデ
ジタル信号に変換される。

スロットルポジションスイッチ１９０’）検出信号、即
ちスロットル弁１２がアイドリンク位置にあることを示
す信号、換言すれば機関がアイドリンク運転状態もしく
は減速運転状態にあることを示す信号は線２０を介して
入力インタフェース回路３９に印加される。

速度センサ２４からの機関の回転速度を表わすデジタル
信号は線２５を介して入力インタフェース回路３９に印
加される。

また、４０はアドレス・データバスを示しており、４１
は制御目標回転速度及び流路断面積に対応する制御出力
の可変範囲の限界値の機関温度に関する特性、上記限界
値の補正量の機関回転速度に関する特性のデータもしく
は関係式とプログラムとがあらかじめ記憶せしめられて
いるメモリを示している。

さらに同図にお（・て、４２は出力インタフェース回路
を示しており、この回路４２内にはデータバス４０を介
して制御出力データな受げとる出力レジス３！４３、制
御出力データのテジタルーアナログ変換（Ｄ／Ａ変換）
を行５Ｄ／Ａ変換器４４、変換されたアナログ信号を増
幅する増幅器４５等が含まれている。

増幅器４５の出力、即ち駆動信号は線１８を介して前述
のアクチュエータ１５に印加されこれを付勢する。

次にこの制御回路１７の動作を第３図及び第４図に示す
フローチャートに従って以下説明する。

両図はこのメモリ４１内に蓄えられているプログラムの
概略の流れをそれぞれ例示しており、制御回路１７、即
ちこのコンピュータはこれらの流れに従って作動する。

まず第３図のフローチャートに基づいて説明を行う。

あらかじめ定めた周期毎、例えば５１．２ｍ５ｅｃ毎に
ＣＰＵ３７は、まずステップ５０として、温度信号Ｖ８
チャネルの選択をアナログマルチプレクサ３３に指示す
る。

次いでステップ５１として温度信号ＶｓのＡ／Ｄ変換の
スタートをＡ／Ｄ変換器３８に指示し、得られたデジタ
ルの温度信号ｖ８Ｄをデータバス４０を介して取り込む
（ステップ５２）。

メモリ４１には、第５図に示す如き、温度信号ｖｓＤＯ
値に対する制御目標とする回転速度ＮＦ。

の特定の関係があらかじめ記憶させである。

また、メモリ４１には第６図に示す如き、温度信号ＶＳ
Ｄの値に対する前述の制御出力の上限値ＳＭＡＸ及び下
限値ＳＭＩＮの特定の関係があらかじめ記憶せしめられ
ている。

さらにまたメモリ４１には、第７図に示す如き回転速度
Ｎに対する制御出力Ｓの下限値の補正量５ＵＰＨ１ＳＵ
ＰＬの特定の関係があらかじめ記憶せしめられている。

これらの特定関係をメモリ４１へ記憶させる方法として
、例えば温度信号ｖ 対目標回転速度ＮＦ、の場合、
Ｖ８ＤＤ の値を直接的にアドレスとして対応するＮ］ｉ、を遂点
的に記憶させる、ＶＳＤとＮＦ、との関係を近似式にお
き換えてその式を記憶させること等が考えられる。

さて、第３図のステップ５３において、ＣＰＵ３７は得
られた温度信号ｖ８Ｄに対応する目標回転速度Ｎ。

、制御する吸入空気流量に対応する制御出力の上限値Ｓ
ＭＡｘ、下限値ＳＭＩＮをメモリ４１より得る。

次いでステップ５４において現在の機関の回転速度Ｎを
取り込み、ステップ５５において、制御出力の下限値Ｓ
ＭＩＮの補正量ＳＵＰ□。

５ＵＰＬをステップ５４で得た回転速度Ｎに対応させて
メモリ４１より取り込む。

一方、スロットルポジションスイッチ１９からの検出信
号、即ちスロットル弁１２が全閉状態にあるか否かを表
わす信号は常にＣＰＵによって監視されており、スロッ
トル弁１２が全閉状態から開状態になった時点及びその
逆の時点からの経過時間が計測されている。

ステップ５６において、スロットル弁１２が全閉状態で
あるか否かが判断され、全閉状態である場合はステップ
５７へ進む。

ステップ５７において、スロットル弁１２が全閉となっ
た時点からの時間ｔｃが求められ、次いでステップ５８
において、ステップ５５で取り込んだスロットル弁開時
用補正量Ｓ ＵＰ ＨＳ即ち大きい方の補正量５ＵＰＨ
と時間ｔｃとから５Ｘ−８ＵＰＨ−αｔｏを算出する。

ただし、α及び後述するβは定数である。

得られた値Ｓｘはステップ５９において、スロットル弁
全閉時用補正量５ＵＰＬ、即ち小さい方の補正量５ＵＰ
Ｌと比較される。

ＳＸ〉５ＵＰＬの場合はステップ６０に進んでこの得ら
れた値Ｓｘを最終的な補正量ＳＵＰとし次のステップ６
１へ進む。

ＳＸ≦５ＵＰＬの場合はステップ６２において、補正量
ＳＵＰを５ＵＰＬに等しくせしめ、ステップ６１へ進む
。

一方、ステップ５６においてスロットル弁１２が開状態
であると判断されると、ステップ６３において、スロッ
トル弁１２が開となった時点からの時間ｔ。

が求められ、次いでステップ６４において、メモリ４１
より読み出されたスロットル弁全開時用補正量５ＵＰＬ
と時間ｔｏとから５Ｙ−８ＵＰＬ十βｔＯを算出する。

得られた値ＳＹはステップ６５においてスロットル弁開
時用補正量５ＵＰＨと比較される。

ＳＹく５ＵＰＨの場合はステップ６６へ進み、この値Ｓ
Ｙが最終的な補正量ＳＵＰ となって次のステップ６１
へ進む。

ＳＹ≧５ＵＰＨの場合はステップ６１に進み、最終的な
補正量ＳＵＰを５ＵＰＨに等しくさせてステップ６１へ
進む。

ステップ６１においては、ステップ５４で得た回転速度
Ｎとステップ５３で得た目標回転速度Ｎ８との比較が行
われる。

Ｎ）Ｎ、の場合はステップ６８に進み、バイパス吸気通
路の流路断面積に対応する制御出力Ｓを所定量Ａだげ減
少させ、次のステップ６９へ進む。

Ｎ≦Ｎ］ｌｉ、の場合はステツブ７０において制御出力
Ｓを所定量Ｂだけ増大させろ。

増大された制御出力Ｓはステップ７１においてその上限
値ＳＭＡＸと比較されＳ＜ＳＭＡＸの場合はステップ６
９へ進み、Ｓ≧ＳＭＡｘの場合はステップ７２へ進んで
制御出力Ｓを上限値Ｓ ＭＡＸに等しくせしめた後ステ
ップ７３に進み、制御出力Ｓが出力インタフェース回路
４２へ送られろ。

ステップ６９において、制御出力Ｓはステップ５３でと
り込まれた下限値ＳＭＩＮに補正量ＳＵＰを加えた値と
比較される。

Ｓ＞５Ｍ１Ｎ十ＳＵＰの場合はステップ７３に進んで制
御出力Ｓが出力インタフェース回路４２へ送られる。

Ｓ≦ＳＭＩＮ十ＳＵＰの場合は、ステップ７４に進み、
制御出力ＳがＳＭＩＮ＋ＳＵＰに補正された後ステップ
７３に進み制御出力Ｓが出力インタフェース回路４２へ
送られる。

出力インターフェース回路４２に印加された制御出力Ｓ
はＤ／Ａ変換され、その制御出力の値に対応する電圧値
を有する駆動信号となり、アクチュエータ１５に印加さ
れろ。

アクチュエータ１５は印加される駆動信号の電圧値に応
じて制御弁１４の開度をアナログ的に制御する。

従ってバイパス吸気通路１３を通過して燃焼室２９に送
られる吸入空気流量は制御出力Ｓの値に対応して制御さ
れることになる。

以上説明したように、本実施例では、制御出力Ｓの下限
値ＳＭＩＮの補正量を、第７図に示す如く、スロットル
弁開時の補正量５ＵＰＨとスロットル弁全開時の補正量
５ＵＰＬとにそれぞれ別個にしかも５ＵＰＨ＞５ＵＰＬ
となるように設定しておき、第３図のステップ６９及び
７４に示すように制御出力ＳがＳ≦Ｓ ＋Ｓ
の場合は強制的にＳ−ＭＩＮ ＵＰ ８Ｍ１Ｎ十ＳＵＰとしている。

従って、加速が行われてスロットル弁が全閉から開状態
となったときに制御出力Ｓが強制的により大きな値に制
御されるため、加速フィーリングが良好となる。

第８図は本発明の上述の効果をよりわかりやすく表わし
たものであり、横軸は時間、縦軸は制御出力Ｓの値を表
わしている。

また、同図において、５Ｍ１Ｎ十ＳＵＰ′はスロットル
弁開時の制御出力の下限値、ＳＭＩＮ十ＳＵ、はスロッ
トル弁全開時の制御出力の下限値を表わしている。

アイドリンク運転状態もしくは減速運転状態において制
御出力従って制御弁１４の開度はＳｏに示すようにフィ
ードバック制御されている。

今、時刻ｔ、においてスロットル弁１２が開かれたとす
ると、回転速度が上昇するため、制御出力は必ず下限値
にフィードバック制御される。

従来の方法によると下限値は一定であったから制御出力
はＳｌ に示す如く低下し、加速フィーリングが悪化す
る。

しかしながら本発明によればスロットル弁が開くと下限
値が増大制御せしめられるため、制御出力はＳ２の如く
上昇し、吸入空気流量が増大するため、加速のフィーリ
ングは良好となる。

また、本実施例によれば、第７図に示す如く、制御出力
下限値の補正量ＳＵＰが回転速度が高くなるに応じて大
きくなるため、機関の回転速度が目標回転速度ＮＥに低
下する前に制御出力Ｓが、従って制御弁１４の開度が過
度に小さくなり、エンスト等のトラブルの生じる恐れが
なくなる。

また、加速フィーリングも、より良好となる。

さらに本実施例ではステップ５７及び５８、あるいはス
テップ６３及び６４において、制御出力の下限値の切換
動作に時定数をもたせているため、例えばゆつ（つと機
関の加速運転を行った場合等にショックが発生すること
を防止できる。

次に第４図のフローチャートに基づいて、制御回路１７
の他の動作例について説明する。

第４図におけるプログラムの流れは、第３図における流
れのステップ５６乃至６７０部分が異なるのみでその他
は全（同じである。

即ち、第４図のプログラムにおいては、ステップ５５０
次にステップ７５及び７６に示す演算が行われる。

この演算操作は、機関の回転速度の変動が大きい場合に
もステップ５５で取り込んだ補正量５ＵＰＨ及び５ＵＰ
Ｌの変動をなるべく抑えるように５ＵＰＨ及び５ＵＰＬ
の変動のならしを行うものである。

ステップ７７は第３図のステップ５６と全く同じであり
、スロットル弁１２が全閉状態にある場合はステップ７
８に進み、補正量ＳＵＰが所定量αだけ減少せしめられ
ステップ７９へ進む。

ステップ７９において、減少せしめられた補正量ＳＵＰ
はスロットル弁全閉時用補正量５ＵＰＬと比較され、Ｓ
ＵＰ＞５ＵＰＬの場合は、その補正量ＳＵＰがそのまま
最終的な補正量となり次のステップ６１へ進み、ＳＵｐ
≦５ＵＰＬの場合はステップ８０において最終的な補正
量ＳＵＰが５ＵＰＬに等しくせしめられ次いでステップ
６１へ進む。

ステップ７７において、スロットル弁１２が開状態にあ
ることが判別された場合は、ステップ８１へ進み、補正
量ＳＵＰが所定量βだけ増大せしめられステップ８２へ
進む。

ステップ８２において、増大せしめられた補正量ＳＵＰ
はスロットル弁開時用補正量５ＵＰＩ（と比較され、Ｓ
ＵＰ ＜５ＵＰＨの場合はその補正量ＳＵＰがそのまま
最終的な補正量となり次のステップ６１へ進み、ＳＵＰ
≧５ＵＰＨの場合はステップ８３において最終的な補正
ｔ Ｓ Ｕ Ｐが５ＵＰＨに等しくせしめられてステッ
プ６１へ進む。

以上述べた第４図のフローチャートに基づく制御による
効果は、補正量ＳＵＰの回転速度に対する変動が比較的
小さく抑えられることを除いて第３図に基づくものと全
く同様である。

第９図は前述の実施例における流量制御機構１６の他の
構成例を示している。

即ち、この例は一種のアナログ動作弁を示しており、そ
の励磁コイル８４に印加される電流の値に応じてポート
８５及び８６間の流路断面積が、従って空気の流量が制
御されるものである。

以上述べた実施例においては、制御目標回転速度Ｎ。

が第５図に示す如く機関温度に応じて変化し、また、制
御出力Ｓの上限値ＳＭＡＸ及び下限値５Ｍ１Ｎが第６図
に示す如（機関温度に応じて変化する特性となっている
が、これらは第５図及び第６図の特性に限定されるもの
ではなく、また機関温度に無関係であっても良い。

さらに、補正量５ＵＰＬ及び５ＵＰＨの特性も第７図の
特性に限定されるものでないことは明らかである。

以上詳細に説明したように、本発明の方法はスロットル
弁が開状態にある場合と全閉状態にある場合とでバイパ
ス吸気通路の流路断面積可変範囲を互いに異ならせてい
るので、アイドリンク時あるいは減速時から加速を行う
際に良好な加速フィーリングを得ることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は第１図の
制御回路のブロック図、第３図、第４図は第２図の制御
回路の動作例をそれぞれ説明するフローチャート、第５
図、第６図は温度信号に対する目標回転速度、制御出力
それぞれの特性図、第１図は回転速度に対する補正量の
特性図、第８図は本発明の詳細な説明する図、第９図は
流量制御機構の他の構成例を示す断面図である。 １０・・・機関本体、１１・・・吸気通路、１２・・・
スロットル弁、１３・・・バイパス吸気通路、１４・・
・制御弁、１５・・・アクチュエータ、１６・・・流量
制御機構、１７・・・制御回路、１９・・・スロットル
ポジションスイッチ、２１・・・水温センサ、２４・・
・速度センサ、３７・・・ＣＰＵ、３８・・・Ａ／Ｄ変
換器、３９・・・人力インタフェース回路、４１・・・
メモリ、４２・・・出力インタフェース回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の回転速度を検出し、該検出した回転速度
   値が目標回転速度値に等しくなるように該機関のスロッ
   トル弁の上流の吸気通路と下流の吸気通路とを連結する
   バイパス吸気通路の流路断面積を増減制御する回転速度
   制御方法において、スロットル弁が全閉状態であるか開
   状態であるかを検出し、スロットル弁が開状態にある場
   合の前記バイパス吸気通路の流路断面積の下限値を、ス
   ロットル弁が全閉状態にある場合の流路断面積の下限値
   に対して機関の回転速度に応じて定められる値だけ太き
   （したことを特徴とする内燃機関の回転速度制御方法。 ２ バイパス吸気通路における流路断面積の下限値の切
   換え動作を所定の時定数を与えて行うようにした特許請
   求の範囲第１項記載の回転速度制御方法。