JPH0450446A - 内燃エンジン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） この発明は、内燃エンジンのアイドル回転数制御方法に
関する。

（従来の技術） 内燃エンジンの所定のアイドル運転時にエンジンに供給
される吸入空気量を、エンジン回転数の検出値と目標回
転数値との偏差に応じて調整し、アイドル回転数を前記
目標回転数近傍に制御するアイドル回転数制御方法が知
られている。より詳細には、内燃エンジンの吸気通路に
配設されるスロットル弁をバイパスするバイパス通路を
設け、このバイパス通路に、この通路を介してエンジン
に供給される空気量を調整するバイパスバルブを設け、
例えば、スロットル弁の全閉状態を示すアイドルスイッ
チがオンであり、がっ、エンジン始動後所定時間が経過
しているようなアイドル運転時ニ、上述のバイパスバル
ブの弁開度ヲエンジン回転数の検出値と目標回転数との
偏差に応じて調節し、アイドル回転数を前記目標回転数
近傍に制御し、もって、アイドル運転の安定化を図って
いる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、多気筒内燃エンジンの各気筒毎に燃料を噴射
供給する燃料噴射弁を備えた、所謂ＭＰ１　（Ｍｕｌｔ
ｉ−ｐｏｉｎｔ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式のエンジン
では、吸気系に大容量のサージタンクを備えるものが多
い。このようなエンジンにおいて、回転数変動に対し上
述したアイドル回転数制御を行った場合に、吸気系の容
積が大きいために吸入空気量の応答性が遅く、回転数変
動が大きくなり、最悪の場合にはエンストに至るという
問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、吸入空気量の応答遅れによる不都合を解消し、
回転数変動を抑制するように図った内燃エンジンのアイ
ドル回転数制御方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、内燃エン
ジンの所定のアイドル運転時に、エンジンに供給される
吸入空気量を、エンジン回転数の検出値と目標回転数値
との偏差に応じて調整し、アイドル回転数を前記目標回
転数近傍に制御するアイドル回転数制御方法において、
エンジン回転数情報の瞬時値と、その瞬時値を一次遅れ
処理した値とを求め、これらの偏差に応じて点火時期を
遅角ないしは進角させると共に、燃料供給量を増減させ
ることを特徴とする内燃エンジンのアイドル回転数制御
方法が提供される。

（作用） 本発明のアイドル回転数制御方法は、吸気系が大容量で
あることに起因する吸入空気量の一次応答遅れの影響を
、点火時期の進角ないしは遅角、および燃料供給量の増
減によるトルクの増減を図ることにより補正して回転数
の変動を抑制するものである。吸入空気量の一次応答遅
れの大きさは、エンジン回転数情報の瞬時値と、その瞬
時値を一次遅れ処理した値の偏差に関係付け、この偏差
に応じて上述の点火時期および燃料供給量の調整が行わ
れる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明に係る内燃エンジンの燃料供給制御装置
の概略構成を示し、この制御装置は例えば４気筒ガソリ
ンエンジン（以下単に「エンジン」という）１２に適用
したものである。

このエンジン１２の各気筒につながる吸気マニホルド１
４のそれぞれに、各吸気ポートに隣接して電磁式燃料噴
射弁１６が配設されている。吸気マニホルド１４にはサ
ージタンク１８を介して吸気管２０の一端が接続されて
おり、吸気管２０の他端（大気開放端）にはエアクリー
ナ２２が取り付けられている。そして、吸気管２０の途
中にはスロットル弁２４が配設されている。各燃料噴射
弁１６へは図示しない燃料ポンプから燃料通路２５を介
し、燃圧レギュレータ２６によって燃料圧が一定に調整
された燃料が供給されるようになっている。

吸気管２０には、スロットル弁２４をバイパスするバイ
パス通路２１が設けられており、このバイパス通路２１
にはバイパスバルブ２８が配設されている。このバイパ
スバルブ２８は、例えばパルスモータにより駆動されて
弁開度を変化させるものであり、後述する電子制御装置
（ＥＣＵ）４０に接続され、電子制御装置４０からの駆
動信号によりバルブ開度が制御され、バイパス通路２１
を介してエンジン１２に供給される補助空気量を調整し
ている。

一方、エンジン１２の各気筒の排気側には排気マニホル
ド３０がそれぞれ接続されており、排気マニホルド３０
の大気側端は排気管３４に接続されている。排気管３４
の途中には三元触媒型の触媒コンバータ（触媒式排気ガ
ス後処理装置）３６が配設されている。そして、排気マ
ニホルド３０に、排気ガス中の酸素量を検出する０２セ
ンサ４４が取り付けられている。０２センサ４４は電子
制御装置４０の入力側に電気的に接続されており、電子
制御装置４０に酸素濃度検出信号を供給している。

各気筒には点火栓１３が配設され、各点火栓１３はディ
ストリビュータ３８およびイグニッションコイル３７を
介して電子制御装置４０に接続されている。電子制御装
置４０の図示しない駆動回路からイグニッションコイル
３７の一次コイルに供給されていた電流が遮断される際
に、二次コイルに高電圧が発生し、この高電圧により点
火栓１３に火花が飛んで、各気筒の燃焼室に供給される
混合気を点火する。この混合気を点火するタイミング（
点火時期）は運転状態に応じて制御される。

なお、アイドル運転時に点火時期を基準進角位置から進
角させると一般にエンジントルクが増大し、遅角させる
と減少する。

電子制御装置４０は、図示しない中央演算装置、アイド
ル回転制御の実行や、燃料供給量、点火時期等を演算す
るための制御プログラム、種々のプログラム変数等を記
憶する記憶装置、入出力装置等により構成される。記憶
装置には、ＲＯＭやＲＡＭの他に、エンジン１２の停止
後も記憶内容が消失しない不揮発性のバッテリバックア
ツプＲＡＭ等が含まれる。

前述した各燃料噴射弁１６は電子制御装置４０の出力側
に電気的に接続され、この電子制御装置４０からの駆動
信号により開弁され、詳細は後述するように所要量の燃
料を各気筒に噴射供給する。

電子制御装置４０の入力側にはエンジン１２の運転状態
を検出する種々のセンサ、例えば前述した０２センサ４
４の他に、吸気管２０の大気開放端近傍に取り付けられ
、カルマン渦を検出することにより吸入空気量に比例し
たパルスを出力するエアフローセンサ４２、エアクリー
ナ２２内に設けられ、吸入空気温度Ｔａを検出する吸気
温センサ４６、スロットル弁２４の弁開度を検出するス
ロットル開度センサ４８、カムシャフトに接続される前
述のディストリビュータ３８に設けられ、上死点あるい
はその少し前の所定クランク角度位置を検出する毎にパ
ルス信号（ＴＤＣ信号）を出力するクランク角センサ５
０、これもディストリビュータ３８に設けられ、特定の
気筒（例えば、第１気筒）が所定のクランク角度位置（
例えば、圧縮上死点あるいはその少し前の角度位置）に
あることを検出する気筒判別センサ５２、エンジン１２
の冷却水温ＴＷを検出する水温センサ５４、スロットル
弁２４の全閉位置を検出するアイドルスイッチ５６、大
気圧Ｐａを検出する大気圧センサ５８、更に、図示しな
いがエアコンの作動状態を検出するエアコンスイッチ、
ヘッドランプのオンオフ状態を検出するヘッドランプス
イッチ６０、バッテリ電圧を検出するバッテリセンサ等
のセンサが接続されており、これらのセンサは検出信号
を電子制御装置４０に供給する。

電子制御装置４０は、詳細は後述するように上述した種
々のセンサの検出信号に基づき、所定のアイドル運転状
態、高負荷運転状態、低負荷運転状態、減速燃料カット
運転状態、０２フイードバツク制御運転状態等の運転状
態を検出し、検出したエンジン運転状態に応じた燃料噴
射量、即ち、燃料噴射弁１６の開弁時間ＴＩＮＪを演算
し、演算した開弁時間ＴＩＮＪに応じた駆動信号を各燃
料噴射弁１６に供給してこれを開弁させ、所要の燃料量
を各気筒に噴射供給する。

電子制御装置４０は次式（ＡＩ）により上述の開弁時間
ＴＩＮＪを演算する。

ＴＩＮＪ＝ＴＢｘＫＡＦｘＫ＋ＴＤ　　　・−−−−−
ＣＡ１）ここに、ＴＢは、−吸気行程に気筒に吸入され
る吸入空気量Ａ／Ｎに応じて設定される基本開弁時間、
ＫＡＦは、吸入空気量Ａ／Ｎ、エンジン回転数Ｎｅ等に
応じて設定される、空燃比補正係数であり、その値の設
定方法の詳細は後述する。Ｋは、その他の補正係数であ
り、この補正係数にはエンジン冷却水温ＴＷに応じて設
定される補正係数、０２センサ４４が検出する酸素濃度
に応じて設定されるフィードバック補正係数、吸気温度
Ｔａ、大気圧Ｐａに応じて設定される補正係数、スット
ル弁２４の開弁速度に応じて設定される加速増量補正係
数、燃料カット後の燃料増量補正、エンジン始動増量補
正等が含まれる。ＴＤはバッテリ電圧に応じて設定され
る無効時間補正値である。

なお、電子制御装置４０はクランク角センサ５０がクラ
ンク角で１８０°毎にＴＤＣ信号を出力することから、
このＴＤＣ信号のパルス発生間隔（行程周期）の逆数か
らエンジン回転数Ｎｅを検出することができる。また、
電子制御装置４０は気筒の点火順序、即ち、各気筒への
燃料供給順序を記憶しており、上述した気筒判別センサ
５２が前述の特定の気筒の所定クランク角度位置を検出
することにより、次にどの気筒に燃料を噴射供給すれば
よいか判別することが出来る。

次に、上述した電子制御装置４０によるアイドル時の回
転数制御手順の詳細を、プログラムフローチャートを参
照して説明する。

第２図は電子制御装置４０により実行されるアイドル回
転数制御ルーチンのフローチャートを示し、ステップＳ
ｌＯないしＳ１４は、エンジン１２がアイドル回転数制
御を実行してもよい所定運転状態にあるか否かを判別す
るものである。まず、ステップＳｌＯにおいては、エン
ジン１２が始動されてから所定時間（例えば、１分）が
経過したか否かを判別する。エンジン始動直後は作動が
不安定であり、回転数フィードバック制御を実行すると
不都合が生じる場合がある。ステップＳ１２においては
、アイドルスイッチ５６がオン信号を出力しているか否
かを判別する。すなわち、スロットル弁２４が全開状態
にあるか否かを判別する。

ステップＳ１４においては、エンジン回転数Ｎｅが所定
の上下限範囲内にあるか否かを判別する。

電子制御装置４０は、これらの各条件か全て成立したか
否かを判別し、一つでも成立しない場合にはステップＳ
１６に進み、フラグ値ＦＬＧＩＳＣを０に設定して当該
ルーチンを終了する。この場合にはバイパスバルブ２８
によるアイドル回転数制御は実行されない。フラグ値Ｆ
ＬＧＩＳＣは、アイドル回転数制御が実行されているか
否かを記憶するプログラム制御変数であり、後述する点
火時期制御や空燃比補正係数演算ルーチン等において使
用される。

一方、上述した全ての条件が成立した場合にはステップ
３１８に進み、アイドル回転数制御を実行すると共に、
フラグ値ＦＬＧＩＳＣを１にセットして当該ルーチンを
終了する。そして、上述の各条件が全て成立する限り、
ステップ３１８が繰り返し実行される。

アイドル回転数の制御方法としては特に限定されないが
、例えば、クランク角度センサ５ｏが検出するエンジン
回転数Ｎｅと目標アイドル回転数との偏差に応じ、バイ
パスバルブ２８の弁開度をＰＩＤ制御し、エンジン回転
数Ｎｅを目標アイドル回転数近傍に保持する。目標アイ
ドル回転数は、例えば、水温センサ５４が検出するエン
ジン冷却水温度やエアコンスイッチ、ヘッドランプスイ
ッチのオンオフ状態、パワーステアリングに作動油を供
給するオイルポンプの作動状態等に応じて適宜値に設定
される。

第３図は、アイドル回転数制御時におけるアイドル安定
化のための点火時期制御手順を示す。このルーチンは、
常時繰り返し実行されるメインルーチンの一部において
実行されるものである。電子制御装置４０は、ステップ
Ｓ２０において、基本点火時期θ、を設定する。この基
本点火時期θＢは前述した記憶装置に予め記憶されてい
る点火時期マツプからエンジン回転数Ｎｅと、エンジン
負荷を表す吸入空気量Ａ／Ｎとに応じた値を読み出すこ
とにより設定される。

つぎに、フラグ値ＦＬＧＩＳＣが１であるか否か、すな
わち、エンジン１２が、アイドル回転数制御が実行され
る運転状態にあるか否かを判別する（ステップ５２２）
。判別結果が否定（ＮＯ）であれば、ステップＳ２４に
進み、アイドル安定化補正値θＩＤに値Ｏを設定して後
述するステップ８２８に進む。

ステップＳ２２における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）であ
れば、アイドル安定化補正値θＩＤを次式（１）により
演算する。

θＩＤ＝ＫＩＤＸ　（ＮＦＬ　　Ｎｘ　）　　　　・・
・・・・　（１）ここに、ＫＩＤは、補正係数（制御ゲ
イン）、Ｎ。

は、エンジン回転数Ｎｅの瞬時値、ＮＦＬは、エンジン
回転数Ｎｅの平均値（−次遅れ処理した値）であり、こ
の平均値は次式（２）ｌこより演算される。

ＮｙＬ寓＝ＫＫＬＸＮＦＬＩ−１＋　（Ｉ　　ＫＦＬ）
　ＸＮＲ・・・・・・　（２） ＫＫＬは、フィルタ定数（０＜Ｋｘｔ＜１）であり、Ｎ
　Ｆ　Ｌ　ｓ−１およびＮ　Ｆ　Ｌ　ｍは、平均値の前
回値および今回値である。

なお、上述のようにして演算されるアイドル安定化補正
値θ、Ｄは、その絶対値を所定値と比較して、絶対値が
所定値以下となるように制限を設けるようにしてもよい
。また、アイドル安定化補正値θ１Ｄはエンジン回転数
Ｎｅの瞬時値と一次遅れ処理した値との偏差に応じて設
定したが、エンジン回転数情報として、クランク角セン
サ５０により検出されるＴＤＣ信号のパルス発生間隔（
行程周期）をそのまま使用してもよく、この場合、アイ
ドル安定化補正値θ、Ｄは、行程周期の瞬時値とその一
次遅れ処理した値との偏差に応じて設定される。

アイドル安定化補正値θ１Ｄの設定が終わると、ステッ
プ８２８に進み、点火時期進角値θＡＤＶを次式（３）
により演算する。

θＡＤｖ＝θ８＋θ１ｔｌ・・・・・・（３）電子制御
装置４０は、上述のように設定した点火時期進角値θＡ
Ｄｖを用いてイグニッションコイル３７に点火信号を出
力し、設定した点火時期進角値θＡＤＶに対応するクラ
ンク角度位置において点火栓１３により点火させる。こ
のときの点火時期は、アイドル安定化補正値θ１Ｄによ
り補正された分だけ進角ないしは遅角される。そして、
点火時期が進角された場合には、その補正値θ１Ｄに応
じてトルクか増加し、遅角された場合には補正値θＩＤ
に応じてトルクが減少する。

第４図は、アイドル回転数制御時におけるアイドル安定
化のための空燃比補正係数の演算手順を示す。このルー
チンも、常時繰り返し実行されるメインルーチンの一部
において実行されるものである。電子制御装置４０は、
ステップＳ３０において、基本空燃比補正係数値ＫＡ４
を設定する。

この基本空燃比補正係数値ＫＡＦＩは前述した記憶装置
に予め記憶されている空燃比補正係数マツプからエンジ
ン回転数Ｎｅと、エンジン負荷を表す吸入空気量Ａ／Ｎ
とに応じた値が読み出すことにより設定される。

次に、フラグ値ＦＬＧＩＳＣが１であるか否か、すなわ
ち、エンジン１２が、アイドル回転数制御が実行される
運転状態にあるか否かを判別する（ステップ５３２）。

判別結果が否定（Ｎｏ）であれば、ステップＳ３４に進
み、アイドル安定化補正係数値ＫＩＤに値１．０を設定
して後述するステップ８３８に進む。

ステップＳ３２における判別結果が肯定（Ｙｅｓ）であ
れば、アイドル安定化補正係数値ＫＩＤを、エンジン回
転数Ｎｅの瞬時値とその一次遅れ処理した値ＮＦＬの偏
差ΔＮ　（＝ＮＦＬ　　Ｎｌ　）に応じて設定する。第
５図は、この偏差ΔＮに応じて設定されるアイドル安定
化補正係数値ＫＩＤのテーブルの一例を示す。エンジン
回転数Ｎｅが落ち込む場合（偏差ΔＮが正値である場合
）には燃料噴射量を増加させる値に、エンジン回転数Ｎ
ｅが上昇する場合（偏差ΔＮが負値である場合）には、
燃料噴射量を減少させる値に設定されることになる。

アイドル安定化補正係数値ＫＩＤの設定が終わるとステ
ップ８３８に進み、上述のようにして設定した基本空燃
比補正係数値ＫＡＦＢとアイドル安定化補正係数値ＫＩ
Ｄとから空燃比補正係数値ＫＡＦを次式（４）により演
算する。

ＫＡＦ＝ＫＡＦＩＩ　ＸＫＩＤ　　　　　　−−（４）
電子制御装置４０は、上述のように設定した空燃比補正
係数値ＫＡＦを式（ＡＩ）に適用して開弁時間ＴＩＮＪ
を演算し、演算した開弁時間ＴＩＮＪに応じた燃料量を
エンジン１２に噴射供給することになる。このときの燃
料供給量は、アイドル安定化補正係数値ＫＩＤにより補
正された分だけ増減されることになる。そして、燃料供
給量が増量されると、エンジントルクはその分増加し、
減量されるとその分減少する。

次に、上述のアイドル安定化補正値θ１．により補正さ
れた点火時期における点火、およびアイドル安定化補正
係数値ＫＩＤにより補正された燃料量の供給が、エンジ
ントルクの増減、およびエンジン回転数の安定化にいか
に寄与するかを第６図を参照して説明する。

いま、−次遅れの時定数が、吸気系容量Ｖｓとシリンダ
容量Ｖｃとの関係から０．１（・Ｖｃ／（Ｖｃ＋Ｖｓ）
）であり、エンジンに供給する混合気の空燃比を一定に
保つものと仮定する。このような仮定の下で、エンジン
回転数Ｎｅが１行程で１０％低下した場合、その１吸気
行程当たりの吸入空気量Ａ／Ｎが瞬時に１０％増加する
とエンジントルクが増加して工ンジン回転数Ｎｅは復帰
することになるが、吸気系の一次遅れにより、実際の吸
入空気量Ａ／Ｎは１０Ｘ０．１・１％程度しか増加しな
い。エンジン回転数Ｎｅがアイドル付近で１０％低下す
ることは、クランク角度センサ５０により検出される行
程周期がその分延びることになり、吸気弁の開弁時間も
延びるので、本来、吸入空気量Ａ／Ｎは増加する筈であ
るが、１％程度しか増加していないのである。そのため
、９％の空気量不足が生じ、同じような空気量不足が次
の行程にも生じて、回転数の低下傾向がなかなか止まら
ない（第６図（ｂ）参照）。

上述の現象から、エンジン回転数Ｎｅが１０％低下して
も、実際に吸入される空気量は、回転数が１％しか低下
しなかったように変化していると言い換えることができ
る（第６図（ａ）参照）。

そして、復元トルクの不足分は回転数９％に対応した分
であると解釈できる。このような理由から、エンジン回
転数Ｎｅの瞬時値とその一次遅れ処理をした値との偏差
に応じて、アイドル安定化のための点火時期補正値およ
び空燃比補正係数値が設定されるのである。

各気筒の燃焼室に不足する空気量を直接投入しない限り
、吸気系のバルブ操作による、遅れのないトルク補正動
作は不可能であるが、点火時期補正および空燃比補正は
、吸気行程からそれに続く膨張行程（トルク発生時）ま
でに時間遅れなく実行することのできる補正動作である
。このような補正動作が実現可能であるためには、点火
時期補正および空燃比補正によりトルクの増減が可能で
あることが必要であるが、アイドル運転時に、所謂「リ
ーンバーン方式」　（燃焼室に供給される混合気の空燃
比を理論空燃比より燃料リーン側の値に制御する方式）
が採用されるエンジンには特に有効である。

なお、アイドル回転数制御装置としては、本実施例のよ
うにバイパスバルブ２８を開閉制御して吸入空気量を調
整するものに限定されないことは勿論のことであり、ア
クセルペダルの踏み込み量に関わりなく、スロットル弁
をその全閉位置近傍４゜ で強制的に開閉して吸入空気量を調整する装置等に本発
明方法を適用するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンのアイドル回
転数制御方法に依れば、エンジン回転数情報の瞬時値と
、その瞬時値を一次遅れ処理した値とを求め、これらの
偏差に応じて点火時期を遅角ないしは進角させると共に
、燃料供給量を増減させるようにしたので、外乱等によ
りアイドル回転数が急変したとしても逸早く復元トルク
を発生させることができ、アイドル運転時の回転数変動
を小に抑制することができ、アイドル運転の安定化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は、本発明方法
を適用した内燃エンジンの制御装置の構成の概略を示す
ブロック図、第２図は、第１図の電子制御装置４０によ
り実行されるアイドル回転数制御ルーチンのフローチャ
ート、第３図は、点火時期制御ルーチンのフローチャー
ト、第４図は、空燃比補正係数演算ルーチンのフローチ
ャート、第５図は、エンジン回転数Ｎｅの瞬時値とその
瞬時値を一次遅れ処理した値との偏差に応じて設定され
る空燃比補正係数値ＫＩＤのテーブルを示す図、第６図
は、エンジン回転数Ｎｅの時間変化および吸入空気量Ａ
／Ｎの時間変化の関係を示すグラフである。 １２・・・内燃エンジン、１３・・・点火栓、１４・・
・吸気マニホールド、１６・・・燃料噴射弁、２ｏ・・
・吸気管、２４・・・スロットル弁、２１・・・バイパ
ス通路、２８・・・バイパスバルブ、３７・・・イグニ
ッションコイル、３８・・・ディストリビュータ、４０
・・・電子制御装置（ＥＣＵ）　、４２・・・エアフロ
ーセンサ、４４・・・０２センサ、４８・・・スロット
ル開度センサ、５゜・・・クランク角度センサ、５４・
・・水温センサ、５６・・・アイドルスイッチ、６０・
・・ヘッドランプスイッチ。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　二 第５図 第６図 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃エンジンの所定のアイドル運転時に、エンジンに供
   給される吸入空気量を、エンジン回転数の検出値と目標
   回転数との偏差に応じて調整し、アイドル回転数を前記
   目標回転数近傍に制御するアイドル回転数制御方法にお
   いて、エンジン回転数情報の瞬時値と、その瞬時値を一
   次遅れ処理した値とを求め、これらの偏差に応じて点火
   時期を遅角ないしは進角させると共に、燃料供給量を増
   減させることを特徴とする内燃エンジンのアイドル回転
   数制御方法。