JPH0610440B2 - 内燃機関の回転速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はエンジンの制御装置に係り、とくにエンジン回
転速度の制御装置に関する。

〔従来技術〕

従来のエンジン制御装置は、アイドル運転状態のエンジ
ン回転速度を所定値に維持するために、エンジン回転速
度が低下した時、エンジンの吸入空気量を増加させるよ
うに構成されている（特開昭５５−１４８９３７）。し
かし、エンジンへの吸入空気量を増加させることは一時
的な希薄空燃比状態をもたらすことになり、エンジン出
力トルクの一時的な低下を生じる。このため、安定した
エンジンの回転数制御が得られない。上記現象をさらに
詳細に説明する。

アイドリング運転時は絞り弁開度状態に一定に保持され
るため、エンジン回転速度が減少すると、絞り弁下流の
吸気管圧力が増大し、各気筒の気筒吸入空気量が増大す
る。これに対し、燃料供給装置による燃料の増量には応
答遅れがあり、この応答遅れの時間中は気筒内混合気の
空燃比が増大し（希薄化し）、逆にトルクが減少する。
このことはエンジン回転速度の減少を増長する。

第１図を用いてこの現象を説明する。この図はエンジン
回転速度Ｎと、エンジンの発生トルクＴＰおよび摩擦ト
ルクＴ^ｆの関係を示す。アイドル運転状態では摩擦トル
クＴ^ｆはエンジン回転速度Ｎの増大に伴つて増大する。

エンジンのアイドル運転状態では絞り弁開度は一定のた
め、吸入空気量ＱＡは略一定と考える。気筒充填空気量
Ｌは次式で示される。

この式から分かるように気筒充填空気量Ｌは 気筒充填空気量ＱＡ／Ｎ（ＱＡは吸入空気量）は、ＱＡ
＝一定、すなわち絞り弁開度一定の時にエンジン回転速
度Ｎの増加に伴つて減少する。空燃比が１以上の場合、
発生トルクＴＰは気筒充填空気量ＱＡ／Ｎに比例する。
従つてエンジン回転速度Ｎが低下すると発生トルクＴＰ
が増大し、逆に回転速度が増大するにつれ、減少する。

発生トルクＴＰと摩擦トルクＴ^ｆの釣合う点のエンジン
回転速度ｎ０にエンジン回転速度が収束し、安定する。
エンジン回転速度が穏やかに変化するときは以上のよう
になる。しかし、急激に変化する場合は燃料の応答遅れ
があり、発生トルクの減少が生じる。応答遅れの原因は
検出遅れあるいは制御回路の動作遅れ、燃料供給タイミ
ングに伴なう遅れ、等が考えられるがエンジンによりそ
の原因は異なる。

第２図にエンジン回転速度がアイドル回転速度ｎ０から
ｎ１に急激に低下した時の発生トルクＴＰの変化を示
す。

回転速度の急激な低下により上述と同様の理由から気筒
充填空気量ＱＡ／Ｎは急激に増加する。一方、燃料の供
給は遅れて増大し、気筒充填燃料量Ｑ^ｆ／Ｎはすぐには
増加しない。空燃比が急激に増大し、発生トルクＴＰは
減少する。このため回転速度ｎ１では摩擦トルクＴ^ｆよ
りも小さくなる。このため、回転速度ｎ１での発生トル
クＴＰと略釣合う摩擦トルクである回転速度ｎ２に向つ
てさらにエンジン回転速度は低下する。

尚アイドリング運転時にエンジン回転数が急激に低下す
る原因としては、カークーラーのＯＮ等、エンジン負荷
の急増や、前のサイクルの燃焼がなんらかの理由で遅れ
た場合等が考えられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、アイドリング運転時に安定にエンジン
回転速度を制御できるエンジンの回転速度制御装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴はエンジンのアイドル運転時にエンジン回
転速度が低下した場合、少くとも燃料供給量が増加する
までの遅れ時間、吸入空気量ＱＡが減少させ、空燃比の
増大を防止するようにしたことである。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示す図であり、エンジン５
０２には分岐部５０４を介して吸気管５０６がつながれ
ている。吸気管５０６には絞り弁５０８および空気流量
計５１０を有するバイパス５１２が設けられている。さ
らにバイパス絞り弁を有する電磁弁５１６を有するバイ
パス５１８が、バイパス５１２の上・下流をつなぐよう
に設けられている。このエンジンを制御する制御装置５
２０は、空気流量計５１０、水温センサ５１１、絞り弁
に連動したスロツトルセンサ５２２およびアイドルスイ
ツチ５２３、デイストリビユータ５２４に設けられたク
ランク角センサ、排気ガスセンサ５２６およびスタータ
スイツチ５２８からの信号により、最適点火時期、燃料
噴射量バイパス空気流量および排気ガス還流量を計算
し、点火回路５３０、燃料噴射弁５３２、電磁弁５１６
および図示しないＥＧＲバルブを駆動する。

第４図は制御装置５２０の詳細回路図である。図でセン
トラルプロセツシングユニツト（以下ＣＰＵと記す。）
６００とリードオンリメモリ（以下ＲＯＭと記す。）６
０２とランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭと記す。）
６０４と入出力回路６０６およびバスライン６０８より
構成される。

エンジンの運転状態を検出するセンサとして、水温セン
サ５１１とスロツトルセンサ５２２、排気ガスセンサ５
２６とがあり、これらの出力はマルチプレクサ６１０を
介してアナログデイジタルコンバータ６１２に印加され
る。アナログデイジタルコンバータ（以下ＡＤＣと記
す。）６１２は、そのデイジタル変換動作を完了する
と、次の変換要求があるまでその値をレジスタ（以下Ｒ
ＥＧと記す。）６１４内に保持し、ＣＰＵ６００はバス
ライン６０８を介してその値をロードできる。

エンジンの運転状態を検出するセンサとしてさらに空気
流量計５１０がありその出力は他のアナログデイジタル
コンバータ６１６（以下ＡＤＣ６１６と記す。）に入力
され、そのデイジタル値はレジスタ６１８に保持されバ
スライン６０８を介してＣＰＵ６００にロードされる。
第３図のデイストリビユータ５２４内に配置されたクラ
ンク角センサ６２０より送られてくるＰＯＳパルスとＲ
ＥＦパルスは角度信号処理回路６２２に印加される。こ
の回路の機能はエンジン速度検出機能であり、一定時間
内に入力されるＰＯＳパルスを計数し、内部レジスタに
保持する。ＣＰＵ６００はこの計数値をエンジン速度Ｎ
としてバスライン６０８を介してロードする。

スロツトルバルブの全閉状態を閉じるアイドルスイツチ
５２３（以下アイドルＳＷと記す。）やスタータモータ
が付勢された状態で閉じるスイツチ５２８（以下スター
タＳＷと記す。）およびクーラースイツチ６２４の出力
である１ビツト単位情報はデイスクリート入出力回路６
２５（以下ＤＩＯと記す。）へ入力される。

ＣＰＵ６００で演算された燃料供給時間ＴＩを表わすデ
ータが、パルスＩＮＪを発生するため、パルス発生回路
６２６へセツトされる。クランク角センサ６２０のＲＥ
Ｆ出力パルスを始点とし燃料供給時間ＴＩの示す長さの
パルスＩＮＪをパルス発生回路６２６で発生し、ＡＮＤ
ゲート６２８を介してインジエクタ５３２へ印加する。

ＣＰＵ６００で演算された点火角ADV^θと点火エネルギ
充電開始角DWL^θを表わすデイジタルデータが、バスラ
イン６０８を介してパルス発生回路６３０へセツトされ
る。パルス発生回路６３０は、DWL^θの値に基づいて始
まりADV^θの値に基づいて終るパルスＩＧＮを発生し、
ＡＮＤゲート６３２を介して点火装置５３０へ印加す
る。

ＣＰＵ６００で演算された排気ガス還流量を示すデータ
はパルス発生回路６３４にセツトされ、ＡＮＤゲート６
３６を介して図示しないＥＧＲバルブを繰返し駆動す
る。

ＣＰＵ６００で演算されたバイパス通路５１８の電磁弁
５１６の開度を表わす信号はパルス発生回路６３８にセ
ツトされＡＮＤゲート６４０を介して電磁弁５１６を駆
動する。

レジスタ６４２は入出力回路６０６内部の色々な状態を
指令する命令を保持するレジスタ（以下ＭＯＤと記す）
であり、例えばこのレジスタに命令をセツトすすること
により、ＡＮＤゲート６２８，６３２，６３６，６４０
を総てターンオンさせたり、ターンオフさせたりする。
このようにＭＯＤレジスタ６４２に命令をセツトするこ
とにより、燃料噴射弁５３２、，点火回路５３０，ＥＧ
Ｒバルブ，電磁弁５１６の動作の停止や起動を制御でき
る。

第５図はＣＰＵ６００のエンジンスタート時のバイパス
絞り弁の動作処理プログラムのフローである。ステツプ
７００のスタートスイツチがＯＮ状態であると判断する
と、ステツプ７０２で電磁弁５１６を閉じ、ステツプ７
０４でスタータフラグをセツトする。ステツプ７００で
スタータスイツチＯＦＦにかつスチテツプ７０６でスタ
ータフラグセツト中と判断した時には、ステツプ７０８
でエンジン回転速度Ｎを取り込み、ステツプ７１０で基
準回転速度ＮＳを比較し、取込み回転速度が基準回転速
度ＮＳより大きい時にはエンジンが完爆状態に入つたと
判断し、ステツプ７１２でスタータフラグをリセツト
し、スタート処理を終了する。エンジン回転速度Ｎが基
準回転速度ＮＳより小さい時にはエンストと判断し、ス
テツプ７１４でエンストタスクを起動し、制御回路を再
び始動可能状態に戻す。

スタート処理が終了するとＣＰＵ６００は第６図に示す
アイドル処理ルーチンにより暖機運転用のバイパス制御
を行う。

ステツプ８００でアイドル状態かどうかを判断し、アイ
ドル状態の場合にはステツプ８０２からステツプ８１８
までのアイドル制御を行う。ステツプ８０２でエンジン
回転速度Ｎと水温ＴＷを取り込み、ステツプ８０４で暖
機状態かどうかを判断する。この判断は水温ＴＷと所定
水温値ＴＷＯとの大小関係で判断される。水温が所定値
ＴＷＯより小さい条件では暖機状態、大きい条件では通
常のアイドル回転状態と判断する。

通常アイドル回転状態の時には、ステツプ８０６でエン
ジン回転速度Ｎとアイドル回転速度ＮＩの差ΔＮを求
め、ステツプ８０８でΔＮに応じた電磁弁駆動のための
パルスデユーテイの補正値θ_Ｂをマツプ１より読み出
す。

暖機運転状態の時には、ステツプ８１０でエンジン回転
速度Ｎと暖機回転速度ＮＤの差ΔＮを求め、ステツプ８
１２でΔＮに応じた補正値θ_Ｂをマツプ２より読み出
す。

補正値θ_ＢはΔＮ＞０の条件で正、ΔＮ＜０の条件で負
の値を取るようにそれぞれマツプ１、マツプ２に格納さ
れている。

ステツプ８１４で、エンジン回転速度、水温等に応じて
決定される電磁弁駆動のためのパルスデユーテイ（ＤＵ
ＢＩ）をマツプ３より読み出す。そして、次のステップ
８１５で、エンジン回転速度が減少してからの時間ｔが
燃料供給遅れ時間ｔ_０に達しているか否かを判定する。
エンジン回転数が減少すると、供給燃料量を増加する方
向に制御が進むが、増量した燃料量がエンジン燃焼室に
供給されるまでには、吸気管の形状や容量等により時間
遅れが生じる。従って、エンジン回転速度が減少したと
き直ちに吸入空気量を増量してしまうと（前述したよう
に、絞り弁開度を一定にしておいても、回転数低下によ
り気筒充填空気量は増加してしまう。）、燃焼室に供給
される混合気は気薄状態になってしまう。そこで、本実
施例では、吸気管の形状や容量等により決まる時間遅れ
ｔ_０だけ吸入空気量を減少すべくステップ８１６で補正
値θ_ＢをＤＵＢＩに加える。また、ステップ８１５の判
定で燃料供給遅れ時間ｔ_０が経過したと判定された場合
には、ステップ８１７に進み、補正値θ_Ｂを加算しない
値をそのままＤＵＢＩとして、ステップ８１８に進む。
ステップ８１８ではステップ８１６または８１７で設定
したＤＵＢＩをパルス発生回路６３８に格納する。電磁
弁５１６はパルス発生回路６３８のＤＵＢＩに基づき、
絞り弁開度が決定される。

第７図は燃料噴射量制御ルーチンである。

ステツプ９００でアイドル状態かどうかを判断する。ア
イドル状態でない場合には、ステツプ９０２で通常の加
減速補正を行い、加速補正係数KACC減速補正係数KDECを
決定する。尚この決定方法は本出願人が提出した特願昭
５６−７０８０１に記載してある。ステツプ９０４でア
イドル増加補正係数KIDLEI，アイドル減少補正係数 KIDLEDを零にセツトし、ステツプ９３８で燃料噴射量を
決定する。

ステツプ９００でアイドル状態と判断したら、ステツプ
９０６からステツプ９３６のアイドル補正ルーチンに入
る。ステツプ９０６および９０８で回転速度Ｎおよび吸
入空気量ＱＡと水温ＴＷを取り込む。ステツプ９１０で
水温ＴＷと設定値ＴＷＯとの比較により暖機状態かどう
かを判断する。暖機状態の時には、ステツプ９１２でエ
ンジン回転速度Ｎが暖機時の設定回転速度ＮＤより大き
いか小さいかを判断する。Ｎ＞ＮＤの時には、ステツプ
９１４でエンジン回転速度Ｎと設定回転速度ＮＤの差Δ
Ｎと求め、ステツプ９１５でマツプ４よりΔＮに応じた
アイドル減少補正係数 KIDLEDを求める。Ｎ≦ＮＤの時には、ステツプ９１８で
差ΔＮを求め、ΔＮに応じたアイドル増加補正係数KIDL
EIをマツプ５より求める。

ステツプ９１０で通常のアイドル状態と判断した場合に
は、ステツプ９２２でエンジン回転速度Ｎとアイドル回
転速度ＮＩの比較を行う。Ｎ＞ＮＩの時にはステツプ９
２４でエンジン回転速度Ｎとアイドル回転速度ＮＩの差
ΔＮを求め、ステツプ９２６でマツプ６よりΔＮに応じ
たアイドル減少補正係数KIDLEDを求める。Ｎ≦ＮＩの時
にはステツプ９２８で差ΔＮを求め、ステツプ９３０で
マツプ７よりアイドル増加補正係数KIDLEIを求める。

ステツプ９２０もしくは９３０でアイドル増加補正係数
KIDLEIを決定した場合には、ステツプ９３２でアイドル
減少補正数KIDLEDを零にセツトする。ステツプ９１５も
しくは９２６でアイドル減少補正係数KIDLEDを決定した
場合には、ステツプ９３４でアイドル増加補正係数KIDL
EIを零にセツトする。

ステツプ９３６で加速補正係数KACC，減速補正係数を零
にセツトした後、ステツプ９３８にて燃料噴射量Ｑ^ｆを
以下に示す第２式に基づいて決定する。

ＫＷは冷却水温による補正係数、ＫＳはその他の補正係
数である。

第８図ないし９図は本発明の一実施例による効果を示す
実験データである。第８図で、アイドル回転速度ｎ＝６
００rpm，Ａ／Ｆ＝14.5の時の点火時期と燃料流量Ｑ^ｆ
の関係を比較したものである。点火時期０度（上死点）
で点火すると、燃焼遅れにより、ピストンンが下がり始
まる頃に燃焼するため、燃焼による爆発力が有効にピス
トンに作用しないためエンジンの出力が小さくなり、多
くの燃料を必要とする。点火時期を進めると、燃焼によ
る圧力上昇も早くなるため、ピストンが上死点に達する
時に最大圧力となる点火時期が最も出力が高くなり、燃
料流量も少なくなる。一方エンジンに供給される燃料
は、各サイクル毎に見ると、点火プラグ近くに供給され
る混合気が変化するため、同一点火時期であつても、着
火時期や燃焼の広がり具合が変化する。このためエンジ
ン出力が各サイクル毎に変化して、アイドル回転速度も
変化する。このためエンジンに供給される空燃比も変化
する。この等の回転変動の要因は、点火時期を進めるこ
とにより、理想的な状態で着火、燃焼する場合の出力
と、悪い状態で着火、燃焼する場合の出力差が大きくな
ることにより大きくなつてくる。従来装置では点燃時期
１０度BTDC近くより変動要因が大きくなるため、点火時
期を進めた効果が小さくなり、１７度BTDC近くで点火時
期を進める効果が相殺され、それより点火時期を進める
と不安定となり燃料流量が増加してしまう。一方本発明
では、回転速度変動にともなう空燃比変動を小さくする
ことができるため、点火時期を進める効果は２０度BHDC
近くまで直線的に増加し、最少燃料流量となる点火時期
は３２度BTDCである。このため従来装置よりアイドル時
２０％程度の燃費改善になる。

第９図はアイドル回転速度と燃料流量の関係を示したも
のである。アイドル燃費を比較する場合、最少燃量で比
較するのがより現実的である。このため、点火時期ＭＢ
Ｔ（Minimum advance Best Torque）とし、Ａ／Ｆも最
少燃料流量となる空燃比とした。第９図において本発明
は、アイドル回転速度が小さくでき、燃料流量も0.52
／ｈとなり約１７％の低下となる。

本実施例によればエンジン回転速度が急激に減少しても
バイパス弁の開度を下げる事により気筒空気量が増大す
る事が防止でき、燃料増量の遅れによる空燃比の増大を
防止できる。これによりエンジン回転が安定となり、エ
ンジン回転の設定レベルを低くできる。これにより燃比
が改善できる。

また本実施例によれば、バイパス通路５１８を空気流量
計５１０をバイパスして設けているので、バイパス空気
流量の変化が空気流量ＱＡの計量に影響を与えることが
ない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、エンジン回転速度の減少
時に空気流量を減少するので、アイドリング時の空燃比
の変動が防止でき、エンジンのアイドル運転状態でのエ
ンジン回転速度の制御を安定に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図はエンジン回転速度と発生トルクＴ
Ｐおよび摩擦トルクＴ^ｆの関係、およびエンジン回転速
度と気筒充填空気量Ｌおよび気筒充填燃料量Ｑ^ｆ／Ｎの
関係を表わす図、第３図は本発明の一実施例を示す図、
第４図は本実施例の制御装置を示すブロツク図、第５図
はエンジンスタート時の処理フローを示す図、第６図は
アイドリング時のバイパス絞り弁の制御を示す図、第７
図は燃料噴射量の制御を示す図、第８図ないし第９図は
本実施例の効果を示す図である。 ５０２……エンジン、５１６……バイパス絞り弁、 ５１８……バイパス通路、５２０……制御装置、 ６００……セントラルプロセツシングユニツト、 ６０６……入出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの回転速度を検出する第１検出手
   段と、エンジンの回転速度以外の他のパラメータを検出
   する第２検出手段と、前記第１，第２検出手段の検出値
   に応じた吸入空気量制御信号と燃料供給量制御信号とを
   発生する電子回路と、吸気管の絞り弁上流に設けたエア
   フローセンサの上流と該絞り弁下流とを連通するバイパ
   ス通路に設けられ前記吸入空気量制御信号にてバイパス
   空気量を制御する流量制御手段と、前記燃料供給制御信
   号にてエンジンへの燃料供給量を制御する燃料制御手段
   とを備える内燃機関の回転速度制御装置において、アイ
   ドル運転中に内燃機関回転速度が低下したときすくなく
   とも該回転速度低下に対する供給燃料量の増加応答遅れ
   を充当する期間前記流量制御手段を制御して内燃機関に
   供給される空気量を減少させるように前記吸入空気量制
   御信号を決定する機能を前記電子回路が備えることを特
   徴とする内燃機関の回転速度制御装置。