JPS62233443A - 内燃機関の回転数制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の無負荷回転数を所定回転数にフ
ィードバック制御するだめの内燃機関の回転数制御装置
に関するものである。

Ｃ従来の技術〕 従来より、内燃機関の無負荷回転数を所定の回転数に定
値制御することが行なわれている。この回転数制御の目
的は、無負荷時の燃料消費を極力抑制するように無負荷
回転数を低く設定すること、および外乱による回転数変
動を抑制することであって、迅速かつ高精度の制御性が
要求される。

回転数を変動させる要因は大別して、機関そのものの無
負荷損失の変動や機関の熱効率の変動による一次要因と
、この−次要因による回転数変動を調整するために用い
られる調整手段に内在する調整ｒインの変動や吸気源た
る大気の密度の変動による二次要因に分類される。

このため、公開報昭５９−１６２３４０号公報に見られ
ろようだ回転数の目標値と実際値の偏差に基づいた調整
信号に応じて目標の吸気量ないしは吸気管圧力を発生し
、これと実際の吸気量ないしは吸気管圧力との偏差に基
づいた調整信号に応じて吸気調整手段を制御することに
よって回転数を目標値に制御する方法がある。

この方法によれば、前記回転変動の一次要因に対応して
は回転数の目標値と実際値との偏差に基づく調整信号（
回転数調整信号）が応動し、二次要因に対応しては吸気
量ないしは吸気管圧力の目標値と実際値に基づく調整信
号（吸気調整信号）が応動するので、回転数のみによっ
てフィードバック制御するよりは回転変動を高精度にか
つ迅速に調整可能であることは自明である。

さらに、上記回転数調整信号または吸気調整信号が所定
の制限値を超えたとき、この調整信号の作用を停止する
手段を設け、回転数調整信号に対応する制限値は回転変
動の一次要因による変動巾を考慮して、また吸気調整信
号値に対応する制限４（ｔ４は回転変動の二次要因によ
る変動巾を考慮して定めである。

したがって、回転数検出あるいは吸気量検出のいずれか
の故障に際して回転数調整信号ないしは吸気調整信号が
過大に発生しても、本来調整すぺき範囲を逸脱して過大
に吸気制御弁を制御することが防止され、機関を暴走も
しくは停止させるという不都合が生じない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、低温雰囲気の機関冷態からの始動におい
て、常温雰囲気暖機完了時に比べ、機関の滑滑油の粘性
が高いこと、熱効率が低いことなどの一次要因により、
機関の所定回転微維持の要求空気量が大きく変動する。

また、吸気調整手段の電気的特性の変動、大気密度の変
動など二次要因により、回転数ｆｉ！１１信号または吸
気調整信号が所定の制限値を超え、これらの調整信号の
作用が停止されることになるため、回転数を目標値に制
御できない事態に陥る欠点がある。

この発明は、かかる問題点を解決するため（Ｃなされた
もので、低温雰囲気の機関冷態からの始動において、回
転数調整信号または吸気調整信・号の制限がかかること
なく回転数を目標値に制御することができ、暖機完了後
も過渡状態において無用の回転数変動を生じさせず、し
かも回転数検出あるいは吸気量検出のいずれかの故障に
際しても、回転数の調整が制限され暴走あるいは停止と
いった最悪の事態に陥らないようにできる内燃機関の回
転数制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係る内燃機関の回転数制御装置は、回転数調
整信号または吸気調整信号が内燃機関の冷却水温または
機関の潤滑油温に関連する所定の制限値を超えたときは
これらの調整信号の作用を停止する手段を設けたもので
ある。

〔作　用〕

この発明においては、低温雰囲気の機関冷態からの始動
において、回転数調整信号または吸気調整信号の制限値
が制限がかかることなく回転数を目標値に制御すること
ができ、暖機完了後も過渡状態において無用の回転数変
動を生じさせず、かつ回転数検出あるいは吸気量検出の
いずれかの故障に際しても回転数の調整が制限される。

ｒ　−宙Ｆ＃α肩　） 以下、この発明の内燃機関の回転数制御装置の実施例を
図に基づき説明する。第１図はその一実施例の構成を示
すブロック図である。この第１図において、１は内燃機
関、２は吸気管である。この吸気管２にスロットル弁３
が設けられている。

スロットル弁３は回転数を負荷に対応して制御するだめ
のものである。

このスロットル弁３が設けられている近傍には、されて
いる。

この吸気制御弁８は駆動信号に応じて開口面積が増減さ
れるもので、リニアソレノイド弁あるいはＤＣモータ制
御弁などが使用される。この吸気制御弁８の開口面積に
応じてバイパス通路９１゜９２をバイパスする吸気量が
変化するようになっている。

また、４１は内燃機関１の回転に連動する歯車、４２は
歯車４１の回転を検出して機関回転数を出力する回転数
センサ、５は機関温度などの諸条件に対応して目標の無
負荷回転数の目標値を発生する目標回転数発生器である
。

この目標回転数発生器５の出力ｎＴと回転数センサ４２
の出力ｎ６との誤差Δｎを誤差増幅器６１で演算するよ
うにしている。この誤差増幅器６１の出力は回転数調整
器６２に出力するようになっている。この回転数調整器
６２は誤差増幅器６１の出力を受けて比例、積分もしく
は微分動作によって誤差Δｎをなくする方向に回転数調
整信号を発生するようＫしている。

また、１２は回転数調整停止器である。回転数調整停止
器１２は回転数調整器６２の作用を停止するものであり
、切換器１２１と変換器１２２とにより構成されている
。

上記回転数調整器６２の出力は切換器１２１に人力され
るようになっている。この切換器１２１には、内燃機関
１の冷却水温センサまたは潤滑油温センサ１４からの出
力信号も入力されるようになっている。

さらに、変換器１２２には、目標回転数発生器５の出力
ｎＴ（目標回転数）が入力されるようになっている。こ
の目標回転数ｎＴに応じて変換器１２２は標準的機関が
目標回転数を保つのに必要な標準吸気量を出力して切換
器１２１に送出するようになっている。

切換器１２１は回転数調整器６２の出力を制限値と比較
して、回転数調整器６２の出力が制限値より小さいとき
、この回転数調整器６２の出力を通過させるようになっ
ている。

また、回転数調整器６２の出力が制限値より小さいとき
、それを阻止して目標回転数ｎＴに応じて変換器が発生
する値である標準的機関が目標回転数ｎＴを保つのに必
要な吸気量ＱＴを出力するようになっている。

上記制限値は機関の冷却水温センサまたは潤滑油温セン
サ１４の出力に関連して決められるものである。

切換器１２１の出力は機関吸気量の目標値ＱＴとして用
いられ、吸気量センサ１０の出力Ｑ８トの誤差を誤差増
幅器１１１で演算されるようになっている。この誤差増
幅器１１１の出力（誤差ΔＱ）は吸気調整器１１２に送
られるようにしている。

吸気調整器１１２は誤差増幅器１１１の出力を受けて、
比例、積分もしくは微分動作によって誤差ΔＱｒなくす
る方向に吸気調整信号を発生して切換器１３１に送出す
るようにしている。

吸気調整停止器１３は切換器１３１と変換器１３２とに
より構成されている。変換器１３２は切換器１２１から
出力される内燃機関１の吸気量の目標値ＱＴ　を入力し
、それに応じた標準調整値を切換器１３１に送出するよ
うになっている。

この切換器１３１は、吸気調整器１１２の出力を上記制
限値と比較し、制限値より吸気調整器１１２の出力が小
さいとき、それを通過し、大きいとき、変換器１３２の
出力を駆動装置７に出力するようになっている。

！駆動装置７は上記吸気制御弁８を駆動してその開口面
積を制御するようにな−っている。

なお、上記吸気を迂センサ１０は吸気管２において、ス
ロットル弁３の上流に設けられ、内燃機関１の吸気管Ｑ
ｃ　を検出するものである。

次に第１図の実施例の動作について説明する。

内燃機関１０回転数の誤差Δｎによって回転数調整器６
２が作動し、出力を発生する。この出力は誤差Δｎが減
少する方向に発生するので、誤差Δｎか極小になると整
定する。

回転数調整器６２の出力は回転数調整停止器１２を構成
する切換器１２１に与えられる。切換器１２１は回転数
調整器６２の出力を制限値と比較して小さいとき通過さ
せて出力とする。

また、制限値より大きいときは回転数調整器６２の出力
を阻止し、目標回転数１７に応じて変換器１２２が発生
する値、すなわち標準的機関が目標回転数を保つのに必
要な標準吸気量を切換器１２１が出力する。゛ この切換器１２１の出力は、機関吸気量の目標値ＱＴ　
として用いられ、吸気量センサ１０の出力Ｑｅ　　との
誤差ΔＱが誤差増幅器１１１によって求められる。

この吸気量誤差ΔＱによって吸気調整器１１２が作動し
、出力を発生する。この出力は誤差ΔＱが減少する方向
に発生するので、誤差ΔＱが極小になると整定する。吸
気調整器１１２の出力は吸気調整器１３を構成する切換
器１３１に与えられる。

切換器１３１は吸気調整器１１２の出力を制限値と比較
して、この出力が制限値より小さいとき吸気調整器１１
２の出力を阻止し、目標吸気量ＱＴに応じて変換器１３
２が発生する値、すなわち、標準的吸気制御系統が目標
の吸気量を保つのに必要な標準調整値を切換器１３１が
出力する。

この切換器１３１の出力は駆動装置７によって電気信号
に変換される。この電気信号に応じて吸気制御弁８の開
口面積に変化するように動作する。

吸気制御弁８はその入力電圧に比例して位置が変化する
ソレノイド弁、あるいは通電時間に比例して位ＩＷが変
化するＤＣモータ制御弁などが適用可能である。

吸気制御弁８の開口面積に応じた空気流量がバイパス通
路９１．９２を介して流れ、内燃機関１の吸入する空気
流量が増減する。

かくして、内燃機関１０回転数は目標値に整定し、この
とき吸気量も目標値罠整定している。この整定状態にお
ける吸気調整信号は誤差ΔＱを極小に調整している。

これは、スロツＦル弁３の無負荷位置における漏れ空気
量のバラツキ、吸気制御弁８の初期特性誤差や温度など
による特性変動、駆動装置７の電源電圧依存性あるいは
大気密度によるゲイン依存性などの吸気量を調整するだ
めの各構成要素に内在する誤差を吸気調整信号が調整し
ているためである。

切換器１３１はこれらの吸気量を調整するための各構成
要素に内在する誤差を累積した値に相当して、さらに第
２図に示すように機関の冷却水温または潤滑油温に関連
して適度な制限値が定められている。

したがって、低温雰囲気の機関冷態からの始動において
、吸気調整信号が過大または過小な値になっても切換器
１３１の制限値が機関の冷却水温または潤滑油温に関連
した適度な値になっているので、吸気量が適当な範囲で
制御され、回転数を目標値に制御することができる。

また、吸気量センサ１０が故障して、吸気′！！ｋＱｅ
の帰還が行なわれなくなった場合に、吸気調整信号が発
散しても、切換器１３１により調整信号が標準調整値に
切り換えられ、吸気量の発散が防止されるので、機関回
転数の発散（暴走ないしは停止）が防止される。

次に、回転数調整信号は誤差Δｎを極小に調整して機関
回転数ｎ８を目標の回転数ｎＴに略一致させるように目
標の吸気量ＱＴを調整している。

これは、機関各部における損失のバラツキや温度による
熱効率゛の変動あるいは自動車用内燃機関などに見られ
るようにランプ類やモータ類などの各種装備品による負
荷変動を回転数調整信号が調整しているためである。

切換器１２１はこれらの機関各部の損失や負荷変動によ
る誤差を略累積した値に相当して、さらに第２図に示す
ように機関の冷却水温または潤滑油温に関連して適度な
制限値が定められている。

したがって、低温雰囲気の機関冷・態からの始動におい
て、回転数調整信号が過大または過小な値になっても、
切換器１２１の制限値が機関の冷却水温または潤滑油温
に関連した適度な値になっているので、吸気量が適当な
範囲で制御され、回転数を目標値に制御することができ
る。

また、回転数センサ４２などが故障して、回転数ｎｅの
帰還が行なわれなくなった場合に、回転数調整信号が発
散しても、切換器１２１により調整信号が標準吸気量に
切り換えられ、吸気Ｎの目標値が発散しないため、機関
回転数の発散（暴走ないしは停止）が防止される。

以上説明した第１図の実施例においては、調整信号が目
標値と実際値との差のみに基づいて発生するようにしで
あるが、目標値に比例する項ど目標値と実際値の差に基
づく項とを合成して調整信号を発生することも可能であ
る。

また、この発明の効果をさらに高めるために空気調整器
１１２の調整速度は回転数調整器６２のそれよりも速い
のが好ましいので、吸気調整器１１２および回転数調整
器６２の比例、積分もしくは微分調整ゲインを前者のも
のより高めて設定するのが好ましい。

さらに、同様の効果を得るだめに、切換器１３１ないし
は１２１の制限値を調整動作の過渡状態において、増減
することも可能である。

次に、第１図の実施例においては、吸気量センサ１０が
用いられているが、代わりにスロットル弁３の下流に配
設された吸気管圧力センサを使用しても同様の効果を奏
することは云うまでもない。

さらに、第１図の実施例においては、故障に際して調整
器の作用を停止するもので、吸気制御弁は予め見込んだ
標準値により駆動され続ける。

しかしながら、吸気制御弁を停止しても、差し支えない
場合にあっては、吸気制御弁を停止させるような値に前
記標準値を決めることも可能である。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、回転変動の要因を機関
の損失に基づくものと吸気量調整手段に基づくものとに
分離し、回転数調整器および吸気調整器の制御範囲をそ
れぞれの要因に応じて必要充分に制限するようにしたの
で、低温雰囲気の機関冷態からの始動のように、目標制
御量からの偏差が大きくパラついているときは制限値に
かかることなく目標量に制御することができる。

また、一方では各種センサなどの故障に際して調整動作
が無制限に行なわれることによる機関の暴走あるいは停
止といった事態を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関の回転数制御装置の一実施
例の構成を示すブロック図、第２図は同上内燃機関の回
転数制御装置における切換器の特性例を示す図である。 １・・・内燃機関、２・・・吸気管、３・・・スロット
ル弁、５・・・目標回転数発生器、６１，１１１・・・
誤差増幅器、７・・・駆動装置、８・・・吸気制御弁、
９１．９２・・・バイパス通路、１０・・・吸気量セン
サ、１２・・・回転数調整停止器、１３・・・吸気調整
停止器、１４・・・冷却水温センサまたは潤滑油温セン
サ。 第２図 手続補正書（自発） ２８発明の名称 内燃機関の回転数制御装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号６
　補正の内容 （１）明細書５頁１９行の「際しても」を「際しては」
と訂正する。 （２）８頁ｌＯ〜１１行の「小さい」を「大きい」と訂
正する。 （３１９ｊ（１６行の「なっている。」の次に「上記制
限値は機関の冷却水温センサまたは潤滑油温センサ１４
の出力に関連して決められろものである。 」を加入する。 （４）　１０頁１行の「吸９に管ＱＣＪを「吸気量Ｑ８
Ｊと訂正する。 （５）　１１頁７行の「小さい」を「大きい」と訂正す
る。 （６）１１頁１４行の「面積に」を「面積が」と訂正す
る。 （７）　１４頁１８〜１９行の「空気」を「吸気」と訂
正する。 （８）第１図を別紙の如く訂正する。 ７、　添付書類の目録 訂正図面（第１ＦＥＩ）　　　　　　　　１　　通以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の回転数と目標の回転数とに関連して機関の目
   標吸気量または目標吸気管圧力に対応する回転数調整信
   号を発生する回転数調整器と、この回転数調整器の出力
   と内燃機関の吸気量または吸気管圧力とに関連して調整
   信号を発生する吸気調整器と、この吸気調整器の出力を
   受けて機関の吸気量または吸気管圧力を増減する吸気制
   御弁と、上記回転数調整器または吸気調整器の出力が内
   燃機関の冷却水温センサまたは内燃機関の潤滑油温セン
   サに関連して定めた所定値を越えたときこの回転数調整
   器、吸気調整器または吸気制御弁のいずれか少なくとも
   一つの動作を停止する手段とを備えてなる内燃機関の回
   転数制御装置。