JPS6325352A - 吸入空気量制御装置 - 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】 本発明は内燃機関の始動直後のアイドリング時の吸入空
気量を制御する吸入空気量制御装置に関し、特に始動直
後のアイドリング目標回転数の設定に関するものである
。

最近、自動車の排気浄化性能や燃費性能等を向上させる
ため、アイドリング時の回転数も精密に制御する必要を
生じている。そのために１機関部度等の機関運転状態に
応じて目標回転数を定め、実際の回転数を目標回転数に
一致させるように吸入空気量をフィードバック制御する
装置が開発されている。

しかし、基準目標回転数は車両の特定の作動条件に適合
するように定められたものであり、例えば自動変速機付
き車両のニュートラル位置及び冷房装置オフの条件に対
する目標回転数をその時の冷却水温に対して定めたもの
である。

従って、上述の条件とは異なる条件、例えば、手動変速
機、ドライブ位置、冷房装置オンの条件、或いはこれら
の組合せに応じて基準目標回転数を変化させて、車両の
その時の条件に適合した目標回転数を定める必要がある
。

更に、上述によって定めた目標回転数を使用場所の環境
条件等に適合させるために、外部端子によって全体とし
て変化させることを可能にすることが望ましい。

また、車間のバッテリー電圧が低下した時には。

発電機性能を有効に利用するために、一定時間の間上記
目標回転数の最小値を増加させることが望ましい。

本発明は、機関始動当初のアイドリング回転のための基
準目標回転数を水温に関して設定し、かつ、バッテリー
の電圧低下に際して、負荷変動等による一時的低下では
ない本当の過放電時にのみ所定時間だけ目標回転数設定
値を上昇させる制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため１本発明においては。

バッテリー電圧が所定時間以上継続して標準値よりも減
少した時に、負荷変動等による一時的低下又は外乱でな
いと判定し、その場合にのみ所定時間だけ設定値を上昇
させて発電機能力を向上させるように構成している。

また、本発明の実施例によれば、自動又は手動変速機の
別、変速機のドライブとニュートラルの別、冷房装置オ
ンオフの別の各種組合せ８種類に対して各々異なる目標
回転数を設定する。これによって互いに異なる要求にす
べて適合させ１重複する修正要求に対して別の欠点が生
じないように過大な修正を避けることが可能となる。

更に、本発明の別の実施例によれば、外部端子によって
基準目標回転数の５０ｒｐｓ＋を単位とした正確な変更
を行なうことができる。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の全体の構成を示す一実施例図であり、
電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関に本発明を適用
した場合を示す。

第１図において、１は内燃機関本体であり、吸入空気は
エアクリーナ２よりエアフローメータ３、スロットルチ
ャンバ４を経てインテークマニホールド５の各ブランチ
より各シリンダに供給され。

燃料はツユエールインジェクタ６により噴射される。

ここで、吸入空気の流れはアクセルペダルに連動するス
ロットルチャンバ４内のスロットル弁７により制御され
、アイドリング時にはスロットル弁７はほとんど閉じて
いる。

アイドリング時の空気の流れはバイパスポート８を通り
、そこに装着されているアイドルアジャストスクリュー
９により調節されると共に、スロットル弁７の上流と下
流とを連通ずるバイパス通路１０を通り、そこに介装し
たアイドル制御弁１１により適宜必要な空気が確保され
る。

アイドル制御弁１１は、バイパス通路１０に介装した弁
体１２と、該弁体１２が連結されたダイアフラム１３と
、該ダイアフラム１３を付勢するスプリング１４を備え
た負圧作動室１５と、から構成され、負圧作動室１５に
導入される負圧の増減に応じてダイアフラム１３による
弁体１２のリフト量を変えその開度を減増する。

この負圧作動室１５は負圧導入通路１６により定圧弁（
プレッシャレギュレータバルブ）１７を介してスロット
ル弁７下流の吸気通路と連通ずると共に、大気導入通路
１８によりパルス電磁弁１９を介してスロットル弁７上
流の吸気通路と連通している。

かくして、パルス電磁弁１９を開閉作動させることによ
り、前記負圧作動室１５に導入される負圧の大気による
稀釈割合を変化させてアイドル制御弁１１の開度を制御
するわけである。

パルス電磁弁１９は、例えばマイクロコンピュータ２０
によって制御される。

′　マイクロコンピュータ２０は主にマイクロプロセッ
サ（中央演算装置）２１と、メモリ（記憶装置）２２と
、インターフェース（入出カイａ号処理回路）２３とか
ら構成されている。

マイクロコンピュータ２０のインターフェース２３には
、内燃機関１の回転数が電磁ピックアップ式の回転数セ
ンサ２４で検出され、ディジタル信号として入力（実際
にはクランクシャフトの回転からクランク角センサで得
た単位角パルスとクランク基準角パルスとが入力される
）されると共に、内燃機関１の機関温度例えば冷却水温
度がサーミスタ式の水温センサ２５でアナログ信号とし
て検出され、Ａ／Ｄ変換器２６を介してディジタル信号
として入力される。

また、インターフェース２３には、スロットル弁７が全
開位置であることを検出するスロットル弁スイッチ２７
と、トランスミッションがニュートラル位置であること
を検出するニュートラルスイッチ２８と、車速が所定値
例えば８ｋｍ／ｈ以下であることを検出する車速スイッ
チ２９と、からそれぞれＯＮ、ＯＦＦ信号が入力される
。

なお第１図においては、スロットル弁スイッチ２７は可
変抵抗器によるアナログ式のセンサで、その信号がＡ／
Ｄ変換１１３０を介して入力されるように示しであるが
、全開位置を検出するオン・オフ式のスイッチでもよい
。

また、メモリ２２には、機関湿度等の機関運転状態に対
応した最適な目標回転数Ｎ５ＥＴ　（アイドリング時の
目標回転数）が予め記憶されている。

マイクロプロセッサ２１は、水温センサ２５等の信号に
基づいてその時の運転状態を判定し、それに対応した目
標回転数Ｎ　ＳＥＴを読み出し、また回転数センサ２４
から与えられる信号に基づいて実回転数Ｎ　ＲＰＭを算
出し、Ｎ５ＥＴとＮ　ＲＰＭとの偏差ΔＮ（ΔＮ　＝　
ＮＲＰＭ　−Ｎ５ＥＴ）を検出する。

次にマイクロプロセッサ２１は、実回転数Ｎ　ＲＰＭと
偏差ΔＮとに応じて制御定数すなわち比例定数と積分定
数とを設定し、それらの制御定数と偏差ΔＮとから制御
値を算出し、その制御値に応じてパルス電磁弁１９を駆
動するパルス信号のデユーティを変化させることにより
、実回転数Ｎ　ＲＰＭを目標回転数Ｎ　ＳＥＴに一致さ
せるように吸入空気量をフィードバック制御する。

またマイクロプロセッサ２１は、スロットル弁スイッチ
２フ、ニュートラルスイッチ２８．車速スイッチ２９等
の状態や燃料遮断の有無等に応じて上記のフィードバッ
ク制御を行なうか否かの判定を行ない、フィードバック
制御を行なうと判定したときにのみ上記パルス信号のデ
ユーティを変化させてフィードバック制御を行ない、そ
れ以外の場合にはオープンループ制御を行なう。

第２図は、フードパック制御時における冷却水温と目標
回転数との種々の関係を示す特性図であるが、オープン
ループ制御においては、例えば第２図の何れかの線に示
すごとき特性に従い、制御値すなわち上記パルス信号の
デユーティを、冷却水温に応じて変化させる。なお、オ
ープンループ制御においては、実回転数と目標回転数と
を一致させるようにフィードバック制御するわけではな
いので、上記のように制御値を設定してやっても実回転
数が第２図の特性に正確に一致するわけではない、しか
し、実回転数と運転状態（例えば冷却水温）及び制御値
との間には所定の関係があり。

成る運転状態のときに成る回転数にするにはどれだけの
制御量にすれば良いかが判っているので、制御量をその
値に設定すれば、はぼ希望する回転数にすることが出来
る。

具体的には第１図のメモリ２２内のＲＯＭ　（読み出し
専用メモリ）に、温度に対応した制御値を予めデータテ
ーブルとして記憶させておき、水温センサ２５の信号に
応じてテーブルルックアップを行なって該当する制御値
を読み出す。

このように制御することにより、冷間始動から暖機せず
に直ちに走行を開始した場合でも、走行中に暖機が進む
につれて制御値が低下するので、その後アイドリング状
態になった場合に、アイドリング回転数が異常に高くな
るというおそれがなくなる。

第２図において、標準の目標回転数設定値は、ＡＴ−Ａ
／Ｃ−０ＦＦ−Ｎと記した折れ線であり、これは自動変
速機ＡＴ付きの機関で冷房装置Ａ／Ｃをオフにした場合
における中立Ｎレンジの場合を示す。

自動車の装備、冷房装置等の器機を接続しているかどう
か、その時に変速機が接続されているかどうかに従って
目標回転数の設定値を変化させる必要があるので、本発
明においては、各種条件に従って設定値を変化させてい
る。

本発明の基本的考案は次の通りである。

第１に、自動変速機Ａ／Ｔ付きの場合はクラッチがない
のに対して、手動変速機Ｍ／Ｔ付きの場合はクラッチを
入れた時の負荷変動が大きいため、Ｍ／Ｔ付きの最低回
転数を＋５Ｏｒｐｍとして６５０ｒｐｍとする。

第２に、始動後に自動車がドライブＤＲＩ　ＶＥレンジ
にある場合は、ニュートラルスイッチがオフになってい
るので判別される。この時は自動変速機Ａ／Ｔ付きの場
合はクリープ、即ち車両が動き始める傾向があり、これ
を低減するために水温に無関係に８０Ｏｒｐｍ以下に定
める。手動変速機ＭＺＴ付きの場合にも同様に走行開始
時のショック低減のためと、回転が高いままクラッチを
つなぐと回転が下がり、フィードバックが働き過大な回
転に上げてしまう事を防止するため８００ｒｐｍ以下に
定める。ニュートラルの場合には冷間始動時の目標回転
数は高くし、十分に暖機されれば低い値とし、オーバー
ヒートの傾向のある時は急速冷却のために目標回転数を
高くする。

第３に、冷房装置がオンかオフかを判定し、オンの場合
には運転の安定と冷房能力向上のために８００ｒｐｍ以
上とする。しかし自動変速機ＡＴ付きのドライブレンジ
の場合にはクリープ防止のため最大８００ｒｐｍとし、
定常水温範囲では７００ｒｐ＋ｓとする。

上述の制御基準をまとめると下記第１表のようになる。

第１表 上記の表中で、ドライブとは自動変速機ＡＴの場合は１
，２．Ｄ、Ｒレンジ、手動変速機ＭＴの場合は１〜５速
、Ｒを示す、また中立とはＮ、　Ｐレンジを示す、クラ
ッチのオンオフは無関係とする。

第２図は、基本の水温と目標回転数とのテーブル、すな
わち第２図の線ＡＴ　−Ａ／Ｃ−ＯＦ　Ｆ・Ｎに対して
上述の修正を行なった各種の特性を示したものである。

第３図は上述の各種の目標回転数修正のためのフローチ
ャートを示す。

まず、Ｐｌは、機関のアイドリング回転の基本目標回転
数の設定であり、基本目標回転数と水温とのテーブル、
即ち第２図の線ＡＴ−Ａ／Ｃ・０ＦＦ−Ｎ線のディジタ
ル値テーブルを水温に関してルックアップしてＡレジス
タに送る。

次に、Ｐ２において変速機種別を確かめる。自動変速ｆ
ｉＡＴならばＰ４にバイパスし１手動変速機ＭＴならば
Ｐ３においてＡレジスタの記憶値を最低６５０ｒｐｍに
修正する。

Ｐ４においては冷房装置のオンオフを確かめる。

オフの場合はＰ９に行く。オンの場合はＰ５において再
び変速機種別を確かめ、手動変速機ＭＴの時はＰ８に行
く。

自動変速機ＡＴの時はＰ６で中立かどうか、この場合は
ニュートラルスイッチがオンかオフかを確かめ、ドライ
ブレンジの時（オフの時）はＰｌにおいてＡレジスタの
内容を修正して７００ｒｐｍ以上とする。ニュートラル
スイッチがオンの時はＰ８においてＡレジスタを修正し
て８００ｒｐｍ以上とする。

ここで再び中立かどうかを確かめ、中立の時はｐＨに行
き、ドライブレンジの時はＰＬＯにおいてＡレジスタを
修正して８００ｒｐａ＋以下とする。

以上の手順によって第２図に示す７本の線が作成され、
冷房装置Ａ／Ｃオンオフは７００ｒｐｅ＋以上として機
関運転を安定させ、ドライブレンジの時は最高を８００
ｒｐｅ＋とじて発進の時のショックを防ぐ。

また第３図に示す通り、ＡＴｒＡ／Ｃオフの時はＰ２．
Ｐ４からＰ９に行き、Ｐ９で中立の時はｐＨに行くので
、この間に何の修正も受けない目標回転数がＡレジスタ
内に収納される。

最後のＰｌｌは外部端子によるＡレジスタ内容の修正で
あり、後に述べる。

次に、バッテリー電圧が低下した場合に発電機の発電量
を大にするためにフィトリング回転数を一定時間のあい
だ上げる。

具体的にはバッテリー電圧が１２Ｖ以下の状態が、第４
図のフローチャートの繰返しタイミング、例えば機関の
１回転又は一定時間たとえば０．１秒の単位で１６回継
続した場合に、前述の第３図のフローチャートで補正を
行なった目標回転数Ｎ　ＳＥＴに８０Ｏｒｐｍを超えな
い範囲でｌｏｏｒｐｍを５分間加算する。

これを第４図のフローチャートで増速と称する。

第４図のプログラムは１回転又は０．１秒の繰返しであ
り、説明の都合上右側のＰ２Ｏのバッテリー電圧が１２
Ｖ以上か否かの確認から説明を始める。

Ｐ２Ｏでバッテリーが定常電圧であればＰ２Ｏの増速し
ないとなる。電圧不足の場合はＰ３１によってカウンタ
に１を加算する。このカウンタは１６となればクリアさ
れ、Ｐ３２によって増速開始信号がＰ２１に供給され、
同時にＰ２２のタイマーが動き始める。Ｐ３１のカウン
タが１６になる前にバッテリー電圧が上昇すればカウン
タはクリアされ、−時的な低下又は誤信号による作動を
防ぐ。

上述の増速開始信号を受けたＰ２１では、次のＰ２２で
タイマー５分以上かどうかを確かめ、５分を過ぎれば次
のＰ２３で増速終了の信号がＰ２１．　Ｐ３２に供給さ
れる。

なお、増速中でない場合及びタイマー５分以内の場合は
、共にＰ２４でその時の水温に応じた目標回転数Ｎ　Ｓ
ＥＴが８０Ｏｒｐｍ以上であるか否かを判定し、８００
ｒｐａ＋以上であれば増速の必要はない、　Ｎ５ＥＴが
８００ｒｐｍ以下であれば次のＰ２５で増速開始かどう
かを確かめ、増速開始でなけれ・ば前述のＰ２Ｏでバッ
テリー電圧を見る。増速開始の信号であれば次のＰ２６
で目標回転数Ｎ　ＳＥＴを１１００ｒｐ上昇させる。

なお、前記第３図について説明した通り、８００ｒｐ−
を超えるとクリープ、発進のショック等の害が生ずるた
め１次のＰ２７で新Ｎ　ＳＥＴが８０Ｏｒｐｍを超えた
場合にはＰ２８で８０Ｏｒｐｍまで低下させる。

上述のプログラムによって、−時的変動の多いバッテリ
ー電圧の低下を確実に知って目標回転数を８００ｒｐｉ
ｌまでの範囲で１１００ｒｐだけ上昇させ、発電機を有
効に利用する。

次に、第３図のプログラムのｐＨに記した外部端子修正
について説明する。

通常のフィードバック制御なしの機関の場合は、手動に
よりアイドル回転は任意に設定できるが、フィードバッ
ク制御する場合は制御の設定値を変更する事が必要であ
り、本発明では次のようにして実現される。

上述の第２．３図によって示した通り、アイドリング目
標回転数は水温の関数として定め、変速機が自動変速機
ＡＴか手動変速機ＭＴか、変速機の変速位置がドライブ
かニュートラルか、冷房装置Ａ／Ｃはオンかオフかによ
って目標回転数設定値Ｎ５ＥＴが定まる。これによって
定まった目標回転設定値Ｎ　ＳＥＴに対してコントロー
ルユニット内のｌ５ＣＶ端子の電圧をＯ〜５ｖの範囲内
で調整抵抗によって変化させ、　Ｎ５ＥＴを第２図の全
域について高回転側にシフトする。

第５図は上記の計算で使用されている回転数計測設定用
のレジスタの例を示し、第５図（Ａ）は回転数計測用レ
ジスタであり、８ビツト、２バイトであり、単位は１２
．５ｒｐ−であり、各ビットの相当回転数を図に示す、
また、第５図（Ｂ）は目標回転設定値Ｎ　ＳＥＴ用のレ
ジスタであり、８ビツト、１バイトであるため、最大回
転数設定値は約３２０゜ｒｐｍとなる。

また、第６図（Ａ）は、上述の外部修正用のｌ５Ｃｖ端
子電圧をＡ／Ｄ変換して記憶するＩＶＡＲレジスタを示
す図であり、１ビツト２０ｍＶであるため最大記憶容量
は約５ｖとなる。

また、回転設定値Ｎ５ｔｒの手動変化は、第６図（Ｂ）
に示す段階的設定とすることが望ましい。

この場合の目標電圧は第６図（Ｂ）の上方に示しり値、
０．６４．１．９２．３．２０．４．４８Ｖトなる。し
かし、実際にはＡ／Ｄ変換の誤差、抵抗のばらつき等の
理由で目標電圧と実際にＩＶＡＲレジスタに記憶された
電圧との間にずれが生ずる。

しかし、回転設定値Ｎ　ＳＥＴを変化させる値は、例え
ば第６図（Ｂ）に示す通り、５０ｒｐ＋ｓ単位で正確に
行ないたい、この回転設定値Ｎ　ＳＥＴは制御の基準と
なるため、正確でないと後の制御が正しく行なわれてい
るかどうかの判断ができなくなる。

この実施例においては、次の手順によって上記の回転数
の設定を正確に行うことが出来るようにしている。

まず、電圧測定値をＡ／Ｄ変換した結果のＩＶＡＲレジ
スタの値を例えば第７図（１）の値と仮定する。この値
に対して第７図（２）に示す値の論理積加算を行なう。

これによって、第７図（３）の値となり、第７図（１）
の左から３桁目以下が消去される。次に、第７図（３）
の値に左から０を入れて右に４ビツトだけシフトして第
７図（４）の値となる。この値を第５図（Ｂ）に示すＮ
　ＳＥＴレジスタに加算する。数値Ａ、Ｂは１又は０で
あるため、０１００ならば５０ｒｐｍ、１０００ならば
１１００ｒｐ、１１ｏＯならば１５０ｒｐｍの加算結果
が得られる。

上記の演算における一実施例を下記第２表に示す、この
表は、＋１１００ｒｐを希望する場合、すなわち入力電
圧目標値３．２ｖの場合の例であり、Ｎ　＄ＥＴは６０
０ｒｐ１１１とする。そしてＩＶＡＲレジスタの記録値
が例１では目標値からずれた２、８ｖであった場合、例
２では目標値に一致した３、２ｖであった場合を例示す
る。

（以下、この頁は空白） 第２表 上記第２表から判るように、論理積加算の結果は測定値
のばらつきに無関係となり、Ｎ　ＳＥＴレジスタの加算
結果は正確に所要のｌｏＯｒｐｍの加算となる。

上述の過程で明らかにされた通り、測定する電圧値範囲
は、第６図（Ｂ）に示す広い範囲の値の中間値であれば
良いため、誤差の影響が出ることはない。

以上説明した通り、本発明においては、バッテリー電圧
の低下が所定時間継続した時に所定時間だけ最小回転数
を上げるので、負荷変動等による一時的低下ではない本
当の過放電のときにのみ発電機能力を向上させて急速に
充電を行うことが出来る。

また、自動変速機か手動変速機か、変速機がドライブか
ニュートラルか、冷房装置がオフかオンかの各々の組合
せについて基準目標回転数を変化させ、更に、外部信号
により使用者の好みに応じて目標回転数の全体の特性を
、所定単位たとえば５０ｒｐｍ単位毎に、電源電圧の変
動等に影響されることなく正確に変化させることが出来
るので、実情に即したアイドリング目標回転数が設定で
き、他の制御の基準として使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体の構成を示す一実施例のブロック
図、第２図は各種条件に適合した目標回転数と冷却水温
との関係を示す一実施例のグラフ、第３図は第２図の各
種回転数を得るための演算のフローチャートの一実施例
図、第４図はバッテリー電圧低下時の目標回転数増加の
ためのフローチャー１−１第５図は回転数測定レジスタ
と回転数設定レジスタを示す図、第６図はＩＶＡＲレジ
スタと目標電圧を示す図、第７図は回転数変化手順を示
す図である。 く符号の説明〉 １・・・内燃機関　　　　　２・・・エアクリーナ３・
・・エアフローメータ　４・・・スロットルチャンバ５
・・・インテークマニホールド ６・・・ツユエールインジェクタ ７・・・スロットル弁　　　８・・・バイパスポート９
・・・アイドルアジャストスクリュー１０・・・バイパ
ス通路　　　１１・・・アイドル制御弁１２・・・弁体
　　　　　　　１３・・・ダイアフラム１４・・・スプ
リング　　　　１５・・・負圧作動室１６・・・負圧導
入通路　　　１７・・・定圧弁１８・・・大気導入通路
　　　１９・・・パルス電磁弁２０・・・マイクロコン
ピュータ ２１・・・マイクロプロセッサ ２２・・・メモリ　　　　　　２３・・・インターフェ
ース２４・・・回転数センサ　　　２５・・・水温セン
サ２６・・・Ａ／Ｄ変換器 ２７・・・スロットル弁スイッチ ２８・・・ニュートラルスイッチ ２９・・・車速スイッチ　　　３０・・・Ａ／Ｄ変換器
代理人弁理士　　中　村　純之助 第５図 １６図 −一吟Ｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃機関の吸入空気量を制御することにより実回転数
   を目標回転数に一致させるように制御するフィードバッ
   ク制御と、フィードバックしないオープンループ制御と
   を機関の各種運転条件に応じて切換えて制御する吸入空
   気量制御装置において、アイドリング基準目標回転数設
   定値を水温に応じて定め、また車両のバッテリー電圧が
   所定時間以上継続して標準値よりも減少した時に上記所
   定時間より長い第２の所定時間だけ上記基準目標回転数
   設定値を上昇させる手段を備えた吸入空気量制御装置。