JPS6196153A - 内燃機関のアイドル回転数制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関のアイドル回転数制御方法及び装置
、さらに詳細には目標回転数と実際回転数の制御偏差が
入力される少なくとも比例（Ｐ）成分を有する制御器を
備え、その制御器を介して絞り弁のアイドリング位置に
おける吸入空気量を調節する電気操作機器が駆動される
内燃機関のアイドル回転数制御方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 内燃機関のアイドル回転数を制御する装置は、またアイ
ドリング充填効率制御とも呼ばれ、例えばドイツ特許公
開公報第３０３９４３５号或いはドイツ特許間公報第３
３３５１８１３号に記載されている。このような従来の
装置は、通常アナログ的或いはデジタル的にコンピュー
タ等を用いて構成されており、所定の目標回転数と実際
の回転数を比較する閉ループ制御回路を有しており、制
御偏差に従って操作信号を形成し、例えば電磁操作機器
として構成されたアイドリング操作機器に作用を行なっ
ている。その場合制御回路はＰ成分（比例動作）、■成
分（ａ分動作）或いはＤ成分（微分動作）を個々に或は
組み合わせて備えている。さらに操作機器の特性を整合
させるために内部に制御ループを有しており、目標空気
量と実際空気量を比較し或いは吸気管における目標値と
実際値を比較し閉ループ制御を行なっている。最終的に
アイドリング操作機器は内燃機関の吸気管における開口
断面積を制御し、バイパス路を拡大成いは縮小するか絞
り弁をモータにより調節しアイドル回転数制御を行なっ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ すでに、ドイツ特許公開公報第３２３５１８８号から明
らかなようにアイドリング制御を備えた内燃機関におい
て揺れ振動が発生する問題が指摘されている。内燃機関
に供給される燃料と空気の混合比が所定の割合になった
場合、低周波の周期的な揺れ振動、即ち回転数変動が発
生し、この揺れ振動は不愉快な振動となって走行・特性
を害し、場合によって内燃機関が停止してしまうという
問題が発生する。特にアイドル回転数制御を備えた手動
切り換えギヤの自動車においては、アイドル回転数制御
器がＰＩＤ特性、特にＰ特性を有しクラ−２千を入れて
少しアクセルを効かせたような場合にこのような揺れ振
動が発生する。

内燃機関のアイドリング領域においてこのような揺れ振
動が発生する他の原因は、アイドル回転数制御が所定の
アイドル回転数を維持するのに利用されるのではなく、
例えばいわゆるゴー、ストップの多い街路走行に利用さ
れたような場合に発生する。と言うのはこのような場合
アイドル回転数制御は内燃機関を停止させないようにす
るのではなく、所定の低アイドル回転数に維持させるよ
うに制御を行なうからである。このような状況において
は、アイドル回転数制御は異なった制御形態になるので
その制御特性は顕著に変化する。

このような場合アイドル回転数制御の制御パラメータを
その駆動状態に従って他の値に切り換える方法も考えら
れるが、エンジンと自動車がクラッチされているかどう
かの情報が得られないのでこのような方法を用いること
ができない。

他の方法としてアイドル回転数制御の制御パラメータを
緩慢なものにすることが考えられるが、アイドル回転数
制御のその本来の性質として、回転数の減少をできるだ
け速く捕捉して内燃機関が停止しないようにする性質を
持っているので、この方法も問題である。さらに、特に
アイドル回転数領域において制御を高速にすると、−混
合気が稀薄になりミスファイヤも発生する場合もあって
顕著な揺れ振動が発生する危険があることが明らかにな
っている。

従って本発明はこのような問題点を解決するために成さ
れたもので、揺れ振動を確実に防旧し自動車の走行特性
を向上させることができる内燃機関のアイドル回転数制
御方法及び装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点を解決するために、内燃機関
の回転数変動の周波数及び振幅を調べることにより内燃
機関の揺れ振動を検出し、揺れ振動が検出された時点か
らアイドル回転数制御器の比例操作信号をそれぞれ到達
した上方値ないし最大値に保持させる構成を採用した。

［作　用］ 本発明では、アイドル回転数制御領域において内燃機関
に揺れ振動が発生した場合アイドル回転数制御に存在し
ている比例制御（比例負帰還制御）からの操作信号を調
整し、問題となるような回転数並びに負荷領域（例えば
第１．第２速）において、負帰還が正帰還となって揺れ
振動が助長されるような問題を除去することができる。

即ち本発明ではこのようなフィードバック回路において
揺れ振動がなくなるように比例操作信号を変化させ、そ
の場合制御器自体の他の制御機能には何ら不本意な悪影
響を与えることなく制御を行なうようにしている。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

第１図には時間ｔに対してデジタル化された回転数Ｎの
特性が図示されており、同図においてそれぞれ回転数の
増分ΔＮが図示されている。揺れ振動は、周波＠ｆが１
．５Ｈｚ　〜４Ｈｚの低周波の周期的な回転数変動とし
て現れ、この揺れ振動の強度は回転数変動の振幅として
現れる。

このような揺れ振動を減衰させるために、本発明では第
３図において符号１２で図示した揺れ振動検出回路が設
けられている。

以下に述べる説明では回路はブロック図として図示され
ているが、これを実現するのにアナログ的或いはデジタ
ル的或いはハイブリッド的に構成することができ、例え
ばマイクロプロセッサやマイクロコンピュータ或いはデ
ジタルアナログ論理回路等を用いて実現できるものであ
る。

本発明をより良く理解するために第３図の実施例を参照
してアイドル回転数制御の基本的な考え方を説明してお
く。

符号１３で示すものは目標回転数Ｎ５ａｌｌと実際回転
数Ｎ　ｉｓｔを比較する比較段であり、目標回転数と実
際回転数の差、即ち制御偏差はアイドル回転数制御器１
０に入力され、その比例動作領域が１０ａで図示されて
いる。制御器１０の出力信号は内燃機関１４に供給され
る目標空気量Ｑｓｏｌｌとなり、それによって所望の目
標回転数が維持される。内燃機関Ｉ４とアイドル回転数
制御器１０の間に通常操作機器の特性を整合させる閉ル
ープの制御回路が設けられる。この部分は本発明に特に
関係がないのでここでの説明は省略する。アイドリング
操作機器１１ａによって内燃機関の吸気管における開口
断面積が定められ、バイパス路を介して供給される空気
量Ｑが制御される。

エンジンの回転数Ｎが所定数（例えば３回）ｉの点火の
間に増加し、又所定の時間Ｔ内に所定数ｉ　（例えば３
回）の点火中再び減少すると（第１図に図示したように
）、第３図の揺れ振動検出回路１２が応答し揺れ振動検
出信号が発生しフラー２グＦＬＧがセットされる。この
過程が常時繰り返され、上述した条件が満たされなくな
るまで上記フラッグがセットされた状態になっている。

上述した所定回数ｉの点火と周期Ｔを適当に選択するこ
とに□より揺れ振動に特有な周波数並びに振幅を検出す
ることが可能である。

本発明では好ましくはマイクロプロセッサ或いはマイク
ロコンピュータが用いられ、回転数の変動ΔＮが検出さ
れた時、具体的に以下に述べるような検出アルゴリズム
が働き揺れ振動が検出される。

イ）連続して少なくとも正の３つの回転数変動ΔＮが現
れた場合回転数の上昇を示すフラッグ（１）がセットさ
れる。その場合最大連続した７個のΔＮの間にこの連続
した３つの回転数増分ΔＮが現れるものとする。他の場
合には揺れ振動のフラッグＦＬＧはリセットされ揺れ振
動が終了されたものと判断される。

口）続いて１０個以下のΔＮの回転数変動の後負のΔＮ
が検出された場合に、回転数が減少して揺れ振動になる
ものと判断され、他のフラッグ（２）がセットされる。

その場合回転数の上昇を示すフラッグ（１）はリセット
される。

ハ）上述した回転数の減少は最大７個の連続するΔＮ内
に少なくとも連続して３回現れるものとする。その場合
第３のフラッグ（３）がセットされ第２のフラッグ（２
）はリセットされる０回転数にこのような特性が現れた
場合揺れ振動と検出され、揺れ振動フラッグＦＬＧがセ
ットされ、ここで制振機能が作用する。

二）１０個の回転数変動ΔＮの後に正のΔＮが検出され
るものとする。これは再び回転数が上昇したことを意味
し揺れ振動が検出されているものとなる。他の場合には
揺れ振動が終了したものと判断されフラッグＦＬＧがリ
セットされる。

ホ）上述したイ）〜二）の過程が周期的に繰り返される
。

このようにして揺れ振動が検出されると、比例動作領域
１０ａから生じる比例操作信号ＰＳ（比例負帰還）は回
転数が上昇する場合従来のようにそれに対応して減少す
るのではなく所定の時定数で緩慢に減少される。即ち第
２図に図示したように回転数Ｎが時間ｔに対して図示さ
れており、ｔ＝ｔｌの時点で揺れ振動が検出され第２図
（ｂ）で図示したように揺れ振動フラッグがセットされ
、この時点から比例操作信号の特性は第２図（Ｃ）で図
示したように変化する。即ち回転数が減少すると操作信
号は上昇するが、ｔ＝ｔ２の上方点に達した後は制振機
能がない場合には回転数は再び上昇するので制御偏差が
大きくなりそれに対応して操作信号Ｐｓは小さくなるが
（点線で図示）、本発明による制振手段が設けられてい
る場合にはｔ２に達した後操作信号の値がその上方値な
いし最大値に実質上保持され、或いは好ましくは所定の
時定数で緩慢に減少されるように構成される。

従って制振装置がない場合の比例負帰還から生じる通常
の操作信号によっては第２図（Ｃ）で点線で図示したよ
うに緩慢にしか制振されないことがわかる。但しこの場
合さらに揺れ振動作用が付加されないものと仮定されて
いる。これに対して本発明では揺れ振動が検出された時
点から比例操作信号は操作機器が閉じる方向に相当する
値に保持され、しかもその場合最小実際回転数が常に得
られるような値に選ばれる。即ち本発明では操作機器に
おける振動特性が平滑なものとなり、第２図（Ｃ）で実
線で示したように振動そのものが制振されると同時に、
内燃機関の回転数が減少しないように制御されるので、
問題となるような揺れ振動回転数領域から脱出すること
が可能になる。

本発明による制振回路による比例制御領域における作用
は非対称的である。即ち振動の振幅が減衰されるのでは
なく、一種のピーク値整流作用に基づいて得られた比例
操作信号特性によって全体として問題となる周波数領域
が除去されることになる。このようにして振動を急速に
減衰させることができ、その場合アイドル回転数制御に
存在する回転数回復機能を損なうようなことはない。

第２図の特性から明らかなように比例操作信号の特性は
所定の時定数で緩慢に減少するようになっているので万
−ｔ＝ｔ３で図示されているのようにさらに揺れ振動が
現れた場合、回転数が減少することから生じる操作信号
は再びその最大値の方向に移動し、続いて緩慢に減少し
て揺れ振動がなくなった後は通常の特性に戻る。またこ
のような制振回路の作用に基づき１＝１４の時点で操作
信号が上昇した場合実際の操作信号の下降曲線に到達す
ることはなく、従って実際の操作信号特性は減衰する操
作信号特性の包括線となっていることがわかる。

第３図に図示したブロック図において揺れ振動検出装置
１２は周波数並びに振幅の窓１２ａを有しており、それ
によって所定の周波数並びに振幅を有する振動を検出し
揺れ振動検出信号を発生することができる。

制御器１０の比例動作領域１０ａは増幅器１５として図
示されており、本発明により実現される非対称作用を増
幅度に反映させるために、可変抵抗１５ａとダイオード
１５ｂが設けられている。

調節領域１２ｂの比例増幅制御に対する作用は次のよう
に、即ち揺れ振動検出信号が存在する場合には比例負帰
還から得られる最大操作信号に対応して最大増幅度が保
持され、時定数回路のコンデンサ１６で示されているよ
うに大きな時定数をもって減少するようにされる。この
減少は、制御偏差が漸次減少する比例操作信号の特性よ
りも太き座増幅度を規定する場合にのみ行なわれる。

本発明の好ましい実施例では揺れ振動フラッグＲＫがリ
セットされた場合即ち揺れ振動がなくなった場合第４図
の時点ｔ＝ｔ５で図示されたように元の特性に戻るまで
急激に、即ち大きな速度で減少する。

第３図の回路において例えば第１のコンデンサ１６にス
イッチ１７を介して他のコンデンサ１８を並列接続させ
るようにすることにより比例増幅度の減少時定数を減少
させるようにすることができる。

このように本発明では周波数と振幅のフェンスタ（窓）
を設けることによりアイドル回転数領域における内燃機
関の揺れ振動を正確に検出し急速にそれを制振させるこ
とが可能になる。このように本発明ではアイドル回転数
制御系に対して有効な減衰作用を行なうことができ、そ
の場合通常の制御特性に対して悪影響を及ぼすことがな
いようにすることができる。

また本発明の他の実施例としては比例制御器１０ａの出
力信号を変化させるのではなく、比例制御器１０ａの入
力に印加される比較段１３がら得られる制御偏差に作用
して制御を行なうようにすることもできる。比例制御器
は、その本質的な機能として制御偏差を無くす操作信号
を操作機器に発生させるものであるので、揺れ振動が検
出された場合、制御器の入力において制御偏差の正の振
動部分を抑圧するようにすることもできる。

［効　果］ 以上説明したように１本発明によれば、アイドル回転数
領域において、揺れ振動が現れた場合でも、制御器の制
振機能により他の走行特性に影響を与えることなく効果
的にしかも急速に減衰させることができる。即ち、本発
明では比例動作領域における一種の整流作用により交流
成分が顕著に減少すると同じに制振機能の非対称性によ
って回転数を上昇させる作用を行なう、ので、最小回転
数を維持できしかも揺れを急速に静めることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１固接（ａ）、（ｂ）は回転数変動を説明する波形図
、第２図（ａ）〜（Ｃ）は制振機能を説明する波形図、
第３図は本発明装置の概略構成を示すブロック図、第４
図は制振動作を説明する波形図である。 １０・・・アイドル回転数制御器 １１ａ・・・操作機器 １２・・・揺れ振動検出回路 １４・・・エンジン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）目標回転数と実際回転数の制御偏差が入力される少
   なくとも比例成分を有する制御器を備え、その制御器を
   介して絞り弁のアイドリング位置における吸入空気量を
   調節する電気操作機器が駆動される内燃機関のアイドル
   回転数制御方法において、回転数変動の周波数及び振幅
   を介して内燃機関の揺れ振動を検出し、揺れ振動検出時
   点からアイドル回転数制御器（１０）の比例操作信号を
   それぞれ到達した上方値にほぼ保持させることを特徴と
   する内燃機関のアイドル回転数制御方法。 ２）揺れ振動が存在する場合前記保持された比例操作信
   号を所定の時定数で減少させるようにした特許請求の第
   １項に記載の内燃機関のアイドル回転数制御方法。 ３）揺れ振動がなくなった場合上記比例操作信号を急速
   に元の特性に戻すようにした特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載の内燃機関のアイドル回転数制御方法。 ４）比例動作領域（１０ａ）を備えたアイドル回転数制
   御器（１０）と、絞り弁のアイドル位置における吸入空
   気量を調節する電気操作機器（１１ａ）と、目標回転数
   と実際回転数を比較する比較段（１３）とを備え、前記
   比較段からの制御偏差をアイドル回転数制御器（１０）
   に入力して内燃機関のアイドル回転数を制御する内燃機
   関のアイドル回転数制御装置において、内燃機関の回転
   数変動の周波数及び振幅を調べることにより内燃機関の
   揺れ振動を検出する揺れ振動検出装置（１２）を設け、
   揺れ振動が検出された場合、操作機器を駆動する比例操
   作信号がそれぞれ到達した上方値にほぼ保持されるよう
   にアイドル回転数制御器（１０）の比例増幅度を制御す
   るようにした内燃機関のアイドル回転数制御装置。 ５）時定数回路を設け、揺れ振動が存在する場合比例操
   作信号を所定の時定数で漸次減少させるようにした特許
   請求の範囲第４項に記載の内燃機関のアイドル回転数制
   御装置。 ６）揺れ振動が減衰した場合時定数回路の時定数を変化
   させ比例操作信号が急速に元の特性に戻るようにした特
   許請求の範囲第４項または第５項に記載の内燃機関のア
   イドル回転数制御装置。