JPS633140B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の回転速度のフイードバツク
制御方法に関する。

内燃機関の吸気系に設けられたスロツトル弁の
上流の吸気通路と下流の吸気通路とを連結するバ
イパス吸気通路に流路断面積もしくは流路開時間
を制御する制御弁を設け、この制御弁の作動によ
りバイパス吸気通路内を通過する空気流量を制御
し、機関の吸入空気流量、特にスロツトル弁がア
イドル位置にあるとき、換言すれば機関がアイド
リング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、機関
のアイドル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、機関の目標回
転速度をあらかじめ設定しておき、検出した機関
の実際の回転速とこの目標回転速度とを比較し、
その比較結果に応じてバイパス吸気通路の制御弁
の開度が制御される。斯くしてバイパス吸気流量
がフイードバツク制御され、回転速度の制御が行
われる。このような回転速度のフイードバツク制
御は、機関のアイドリング運転時及び減速運転時
のみならず、通常の運転時にも行われる。しかし
ながら、通常の運転時においては、機関の回転速
度が制御目標回転速度より高いため、バイパス吸
気流量はその下限値に一致するように制御され
る。従来の技術においては、このバイパス吸気流
量の下限値が一定値あるいは機関の暖機状態に応
じて変化する値となつているが、以下に述べる如
き種種の問題が生じていた。

(1) スロツトル弁の閉じている状態から、機関の
回転速度を上げようとしてスロツトル弁を開く
と、回転速度が目標値よりも少しでも高くなる
とバイパス吸気通路の制御弁がバイパス吸気流
量の下限値に相当する開度まで閉じられてしま
い、回転速度の上昇がスムーズに行われない。
特にこのフイードバツク制御系の応答速度が速
い場合は、上述の傾向がより顕著となり、加速
フイーリングが大幅に悪化する。

(2) 機関の実際の回転速度が目標回転速度よりわ
ずかでも高いと、バイパス吸気流量はその下限
値に等しく制御されしかもその下限値が比較的
小さな一定値に設定されている。従つてこのよ
うな状態下で、例えばパワーステアリング等の
電装機器を作動させて機関に急負荷をかけた場
合に、エンストが発生する恐れがある。

(3) 減速時等で、スロツトル弁が閉じているが機
関の回転速度が目標回転速度より高い場合は、
バイパス吸気通路の制御弁が閉じ、バイパス吸
気流量はその下限値に等しく制御されてしま
う。その結果、この場合に機関に供給される吸
入空気量は、アイドル制御システムを持たない
方式に比して少くなり、燃焼が悪化してエミツ
シヨン対策上不都合となる。

(4) 機関を長期にわたつて使用するとスロツトル
弁付近に付着物が生じ、スロツトルの“つま
り”が発生する。この“つまり”を補償するた
め、バイパス吸気流量はより大きな値に制御さ
れる必要があるが、バイパス吸気流量の下限値
が低い一定値に設定されていると、補償すべき
量が大きくなるため、フイードバツク制御の応
答性の点で不利となる。

従つて本発明は従来技術の以上述べた如き問題
点を解消することを目的とする。

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と目
標回転速度との比較結果に応じて、当該機関のス
ロツ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を通過するバイパス
吸入空気流量を制御するようにしたアイドル回転
速度制御方法において、機関が安定したアイドリ
ング運転状態にあるか否かを判断し、安定したア
イドリング運転状態にあるとみなした場合にその
状態におけるバイパス吸入空気流量を代表する値
を記憶し、また非アイドリング運転状態にあると
みなした場合は、前記記憶値を、バイパス吸入空
気流量制御における下限値として設定することに
ある。

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図には本発明の一実施例として、自動変速
機を有する車両に設けられる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
１１は吸気通路を表わしている。吸気通路１１に
はスロツトル弁１２が設けられており、このスロ
ツトル弁１２の上流の吸気通路と下流の吸気通路
とを該スロツ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。制御弁１４のアク
チユエータ１５は制御回路１７から線１８を介し
て送られる駆動信号によつて付勢される。制御弁
１４及びそのアクチユエータ１５等から成る流量
制御機構１６は第１図に示す構造のものの他に種
種のものが適用可能である。

スロツトル弁１２の軸には該スロツトル弁がア
イドリング位置にあること、即ち全閉状態にある
ことを検出するスロツトルポジシヨンスイツチ１
９が取り付けられており、その検出信号は線２０
を介して制御回路１７に送られる。機関のシリン
ダブロツクには冷却水温度を検出するための水温
センサ２１が設けられており、その検出したアナ
ログの温度信号は線２２を介して制御回路１７に
送られる。

機関のデイストリビユータ２３には、クランク
角度センサ２４が設けられており、このセンサ２
４は機関のクランク軸が所定角度、例えば30゜回
動する毎に角度パルスを発生する。この角度パル
スは線２５を介して制御回路１７に送り込まれ
る。

制御回路１７には、図示しないスタータモータ
が駆動されているか否かを示すスタータ信号が線
３０を介して送り込まれる。具体的にはこのスタ
ータ信号は、スタータスイツチがオンであるかオ
フであるかを示す信号である。さらにこの制御回
路１７には、図示しない自動変速機のシフト位置
が走行レンジにあるか、あるいはそれと異なるレ
ンジ、即ち、パーキングレンジ及びニユートラル
レンジにあるかを示すトルコンシフト位置信号が
線３１を介して送り込まれる。

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によつて検出さ
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内に供給される。従つてスロツト
ル弁１２もしくは制御弁１４によつて吸入空気流
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を詳細に
示すブロツク図である。この実施例は制御回路１
７として、ストアドプログラム方式のデジタルコ
ンピユータを用いた場合である。同図において、
３２は水温センサ２１及び図示しないセンサのう
ちの１つのセンサからの信号を選択するアナログ
マルチプレクサ、３３はマルチプレクサ３２によ
つて選択されたアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄコンバータ、３４はクランク角度セ
ンサ２４から送り込まれる角度パルスによつて開
閉制御され、線３５を介して印加されるクロツク
の通過を制御するゲート回路、３６はゲート回路
３４を通過するクロツクを計数し機関の回転速度
の逆数に相当するデータを記憶するカウント及び
ラツチ回路、３７は線３５を介して印加されるク
ロツクを計数し、割込みラツチ回路３８に所定時
間毎に時間割込み信号を送り込むカウンタ回路、
３９はスロツトルポジシヨンスイツチ１９からの
検出信号、スタータスイツチ４０からのスタータ
信号、トルコンシフト位置センサ４１からのシフ
ト位置信号をそれぞれ受け取る入力ポール、４２
は制御出力データを受け取る出力ポート、４３は
制御出力データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ
コンバータ、４４は変換されたアナログ信号を電
力増幅して得られる駆動信号を線１８を介して前
述のアクチユエータ１５に送り出す増幅回路をそ
れぞれ示している。マルチプレクサ３２、Ａ／Ｄ
コンバータ３３、カウント及びラツチ回路３６、
割り込みラツチ回路３８、入力ポート３９、及び
出力ポート４２は共通バス４５を介して、マイク
ロコンピユータを構成するRAM，ROM等のメ
モリ４６、中央処理装置（CPU）４７、クロツ
ク発生回路を含むＩ／Ｏ及びメモリコントロール
回路４８に接続されている。

メモリ４６のROMには第３図のフローチヤー
トに示す回転速度制御に関するプログラムと、第
４図に示す如き冷却水温に対応する温度信号値
Vsdに対する目標回転速度Nf特性の遂点データ
もしくは関係式と、第５図に示す如き、制御弁の
開度に対応する制御出力Ｄの下限値D_nioの最大許
容値D_nioupに対する温度信号値Vsdの特性の遂点
データもしくは関係式とがあらかじめ記憶せしめ
られている。

次に、制御回路１７の動作を第３図に示すフロ
ーチヤートを用いて説明する。CPU４７は、割
込みラツチ回路３８より所定時間、例えば
51.2msec毎に割込み要求信号を受けると、温度
信号チヤネルの選択をアナログマルチプレクサ３
２に指示し、温度信号のＡ／Ｄ変換を行い、得ら
れたデジタル温度信号値Vsdを取り込むと共にカ
ウント及びラツチ回路３６から回転速度に関する
データを取り込み、機関の実際の回転速度N_iを
得る（ステツプ５０）。次いでステツプ５１にお
いて、温度信号値Vsdに対応する目標回転速度N_f
がROMに格納されているデータもしくは関係式
から算出される。即ち、第４図に示す如く、冷却
水温に対応して目標回転速度が設定される。次い
でステツプ５２において、CPU４７は実際の回
転速度N_iと目標回転速度N_fとの差ΔN＝N_f−N_i
を算出し、ステツプ５３において温度信号値Vsd
に対応する制御出力下限値D_nioの最大許容値
D_nioupがROMに格納されている前述のデータも
しくは関係式から算出される。即ち、第５図の実
線ａに示す如く、冷却水温に対応してこの最大許
容値が設定される。ステツプ５４において、
CPU４７はスタータ信号を見に行き、スタータ
モータがオン状態にあるか否かを判別する。スタ
ータモータがオン状態の場合はステツプ５５に進
み、制御出力Ｄが所定値あるいは冷却水温に応じ
て一義的に定められる関数値に設定され、さらに
ステツプ５６において制御出力の下限値D_nioが最
大許容値D_nioupに等しくせしめられた後、ステツ
プ５７に進み制御出力Ｄが出力ポート４２に送り
出され、斯くしてこの１回の割込み処理ルーチン
が終了する。即ち、スタータモータがオン状態の
場合は、制御出力Ｄは一定値あるいは冷却水温の
みに応じた値に制御される。

出力ポート４２に印加された制御出力ＤはＤ／
Ａコンバータ４３においてＤ／Ａ変換され、その
制御出力Ｄの値に応じた電圧値を有する駆動信号
となり、アクチユエータ１５に印加される。アク
チユエータ１５は、印加される駆動信号の電圧値
に応じて制御弁１４の開度あるいはその開時間と
閉時間とのデユーテイ比を制御する。従つてバイ
パス吸気通路１３を通過して燃焼室２９に送り込
まれる吸気流量は制御出力Ｄの値に対応すること
になる。

ステツプ５４において、スタータモータがオン
状態にないと判断されると、CPU４７は５８，
５９，６０，及び６１の各ステツプから成る一連
の判断を行う。これらのステツプ５８乃至６１は
機関が安定なアイドリング状態にあるか否かを判
断するためのものである。この安定なアイドリン
グ状態は本実施例においては、次の各条件が全て
合致した場合に成立する。(1)スロツトルポジシヨ
ンスイツチ１９からの検出信号がスロツトル弁が
アイドリング位置（全閉位置）にあることを示す
ものであること（ステツプ５８）、(2)実際の回転
速度N_iと目標回転速度N_fとの差ΔN、即ち、ステ
ツプ５２で求めたΔN＝N_f―N_iが所定値αより小
さいこと（ステツプ５９）、(3)制御出力Ｄが過去
の所定時間同じ値であつたことあるいは制御出力
Ｄの変化ΔDが所定値以下であつたこと（スソツ
プ６０）、(4)トルコンシフト位置信号により、そ
のシフト位置が走行レンジと異なるレンジにある
と判断されること、である。この場合、ステツプ
５９は、実際の回転速度N_iが目標値N_f近傍に収
まつているかを知るものであり、ステツプ６０
は、回転速度のフイードバツク制御系が大幅に作
動しているためにN_iがN_f近傍に収まつているの
か、あるいは小さなフイードバツク制御によつて
機関の回転速度N_iが安定しているのかを知るも
のである。また、ステツプ６１は、自動変速機を
設けた場合に等速で減速するとあたかも安定なア
イドリング状態にあるように機関が作動するた
め、このような状態を除くために設けられてい
る。

機関が安定なアイドリング状態にあると判断さ
れた場合は、CPU４７は、ステツプ６２におい
て前回の処理ルーチンにおける制御出力D′に今
回の制御出力下限値D_nioを等しくせしめる。逆
に、機関が安定なアイドリング状態にないと判断
した場合、CPU４７は、ステツプ６３に進み前
回の処理ルーチンにおける制御出力下限値D′_nio
に今回の制御出力下限値D_nioを等しくせしめる。
次いでCPU４７はステツプ６４及び６５におい
て、制御出力下限値D_nioがその最大許容値D_nioup
を越えないように規制する。即ちD_nio≧D_nioupの
場合はD_nioをD_nioupに一致させる。次のステツプ
６６においてCPU４７は、制御出力Ｄの算出を
行う。この算出方法として、例えば、前回の処理
ルーチンにおける制御出力D′とステツプ５２で
求めた回転速度の差ΔNと定数βとを用いてＤ＝
D′＋β×ΔNの演算を行う。ステツプ６６におけ
る制御出力Ｄの算出方法はこの他にも種々のもの
が考えられるが、この算出方法は本発明の趣旨と
直接関係しないため、詳述は省略する。

次いでCPU４７は、ステツプ６７において、
スロツトル弁１２がアイドリング位置にあるか否
か、さらにステツプ６８においてトルコンシフト
位置がパーキングレンジあるいはニユートラルレ
ンジか否かをスロツトルポジシヨンスイツチ１９
の検出信号及びトルコンシフト位置信号に基づい
て判断する。スロツトル弁１２がアイドリング位
置にあり、かつトルコンシフト位置がパーキング
レンジあるいはニユートラルレンジにある場合
は、機関がアイドリング運転状態にあると判断
し、ステツプ６９，７０において制御出力Ｄが送
述のステツプ６２乃至６５で求められた制御出力
下限値D_nioより所定値γだけ小さい値、即ちD_nio
―γ、以上の範囲で制御せしめられる。即ち、Ｄ
≧D_nio―γの場合はそのままの値が、Ｄ＜D_nio―
γの場合はD_nio―γが制御出力Ｄとして設定され
る。一方、スロツトル弁１２がアイドリング位置
にないこと及びトルコンシフト位置が走行レンジ
であることの両方あるいはどちらか一方が検出さ
れた場合は機関がアイドリング運転状態と異なる
運転状態にあると判断し、ステツプ７１，７２に
おいて制御出力Ｄが制御出力下限値D_nio以上に制
御せしめられる。即ち、Ｄ≧D_nioの場合はそのま
まの値が、Ｄ＜D_nioの場合はD_nioが制御出力Ｄと
して設定される。次いで前述のステツプ５７にお
いて、設定された制御出力Ｄが出力ポート４２へ
送り出される。

以上述べたように本実施例では、機関が安定し
たアイドリング運転状態になつたことをステツプ
５８乃至６１で検出すると、ステツプ６２におい
て、その時の（実際には前回の処理ルーチンの）
制御出力Ｄを制御出力下限値D_nioとしている。そ
して、ステツプ６７，６８により、機関がアイド
リング運転状態と異なる運転状態となつたことを
検出すると、ステツプ６３においてその直前のア
イドリング運転状態時における制御出力下限値
D′_nioに今回の制御出力下限値D_nioを等しくし、更
にステツプ７２において、制御出力Ｄを上記ステ
ツプ６３において設定された下限値D_nio以上に制
御している。従つてバイパス吸気通路１３を通過
するバイパス吸気流量は、非アイドリング運転状
態時においても、その前のアイドリング運転状態
時のバイパス吸気流量以下となることがない。こ
のため、全閉となつているスロツトル弁を開いて
加速を行う場合にもバイパス吸気流量がほとんど
減少しないため、加速フイーリングが大幅に向上
する。また、減速時にもバイパス吸気流量がアイ
ドリング時と同程度維持されるため、吸入空気量
が少なく燃焼の悪化する恐れも解消される。さら
に、実際の回転速度が目標回転速度よりもわずか
に高くバイパス吸気流量がその下限値に維持され
ている際に急負荷を印加した際にもその下限値が
比較的大きいため、エンストの発生する恐れがな
い。さらにまた、バイパス吸気流量に相当する制
御出力下限D_nioが第５図の斜線の範囲内で前述の
如く可変制御されるため、（従来は第５図の破線
ｂに示すように温度信号値Vsdに応じて一義的に
定められていた）スロツトルの“つまり”等に基
づく吸気量の経年変化が自動的に補償されること
になる。

そして本発明においては、非アイドル運転時用
の制御下限値をアイドル運転が安定している状態
で記憶するようにしているので、該制御下限値に
機関の経時変化やオイルの粘性差などの制御変動
要因を吸収することができ、該非アイドル運転時
において常に安定した制御下限値を確保すること
ができる。

しかも上記記憶値をそのまま制御値とせず、制
御下限値とすることによつて、非アイドル時に暖
機補正を行いたいときや、減速運転時でダツシユ
ポツト機能を持たせたいときにも、それらの機能
を有効に働かせることができる。

第６図は、以上述べた本実施例作用効果を説明
するタイムチヤートであり、同図において、(A)は
機関の実際の回転速度N_iを表わしており、実線
は本実施例、破線は従来技術によるものである。
(B)はバイパス吸気流量に相当する制御出力Ｄを表
わしており、これも実線は本実施例、破線は従来
技術によるものである。また、(C)はスロツトルポ
ジシヨンスイツチ１９の検出信号、(D)はトルコン
シフト位置信号をそれぞれ表わしている。さらに
第６図において、ｃ，ｅ，ｈは機関がアイドリン
グ運転状態にある範囲、ｄは機関が空ぶかし状
態、即ちレーシング運転状態にある範囲、ｆは機
関が加速及び定常の運転状態にある範囲、ｇは機
関が減速運転状態にある範囲をそれぞれ示してい
る。同図からも明らかのように、機関がアイドリ
ング運転状態ｃ，ｅからその他の運転状態ｄ，ｆ
に移つた場合に、制御出力Ｄは従来は大幅に低減
していたが本実施例では変化しない。従つて、加
速フイーリングが向上するのである。また、レー
シング状態ｄ、減速状態ｇからアイドリング運転
状態ｅ，ｈに移つた際に、従来は制御出力Ｄの立
上る間機関回転速度が急激に落ち込み、エンスト
等の不都合が生じる恐れがあつたが、本実施例で
は、制御出力Ｄがほぼ一定に維持されるため、上
述の如き不都合は全く生じない。

なお、前述した実施例においては、機関がアイ
ドリング運転状態にあることをスロツトル弁が全
閉位置にありかつトルコンシフト位置がニユート
ラルもしくはパーキングレンジであることによつ
て判断しているが、手動変速機を有する車両にお
いては、スロツトル弁が全閉位置にあり、かつク
ラツチが切断されているかあるいはギヤシフト位
置がニユートラルであることによつてアイドリン
グ運転状態であると判断することもできる。ま
た、変速機の種類に無関係に、スロツトル弁が全
閉位置にありかつ車速が零あるいはその近傍であ
ることを検出してアイドリング運転状態であると
みなすこともできる。

以上詳細に説明したように、本発明の方法によ
れば、加速フイーリングの大幅な向上及びエンス
トの効果的な抑止を行うことができる他に前述し
た種々の利便が得られる。

【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ツク図、第３図は第２図
の制御回路の動作を説明するフローチヤート、第
４図は温度信号値に対する目標回転速度の特性
図、第５図は温度信号値に対する制御出力下限値
の最大許容値の特性図、第６図は前述の実施例の
作用効果を説明するタイムチヤートである。 １０……機関本体、１１……吸気通路、１２…
…スロツトル弁、１３……バイパス吸気通路、１
４……制御弁、１５……アクチユエータ、１６…
…流量制御機構、１７……制御回路、１９……ス
ロツトルポジシヨンスイツチ、２１……水温セン
サ、２４……クランク角度センサ、３２……アナ
ログマルチプレクサ、３３……Ａ／Ｄコンバー
タ、３４……ゲート回路、３６……カウント及び
ラツチ回路、３７……カウンタ回路、３８……割
込みラツチ回路、３９……入力ポート、４０……
スタータスイツチ、４１……トルコンシフト位置
センサ、４２……出力ポート、４３……Ｄ／Ａコ
ンバータ、４４……増幅回路、４５……共通バ
ス、４６……メモリ、４７……CPU、４８……
Ｉ／Ｏ及びメモリコントロール回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の回転速度を検出し、該検出した回
   転速度と目標回転速度との比較結果に応じて、当
   該機関のスロツ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を通過す
   るバイパス吸入空気流量を制御するようにしたア
   イドル回転速度制御方法において、機関が安定し
   たアイドリング運転状態にあるか否かを判断し、
   安定したアイドリング運転状態にあるとみなした
   場合にその状態におけるバイパス吸入空気流量を
   代表する値を記憶し、また非アイドリング運転状
   態にあるとみなした場合は、前記記憶値を、バイ
   パス吸入空気量制御における下限値として設定す
   ることを特徴とする内燃機関の回転速度制御方
   法。