JPH10184428A - 内燃機関のアイドル回転数制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】希薄燃焼運転状態からストイキ運転状態に対応
して設定されたアイドル運転に移行すると、要求される
吸入空気量が異なるためにエンジン回転数が不安定にな
ることがある。 【解決手段】理論空燃比によるストイキ運転と理論空燃
比より高い空燃比による希薄燃焼運転とを切り替えて制
御し得る内燃機関において、吸気系１１に設けられたス
ロットルバルブ１２を迂回するバイパス通路１３に制御
弁を設け、アイドル運転状態において制御弁を制御して
あらかじめ設定された目標回転数となるように回転数を
制御するもので、ストイキ運転状態中のアイドル運転状
態の際に理論空燃比に対応する吸入空気量となるように
制御弁を制御し、希薄燃焼運転状態中のアイドル運転状
態の際に希薄燃焼運転に対応する吸入空気量となるよう
に制御弁を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
の内燃機関において、希薄燃焼（以下、リーンバーンと
称する）運転と理論空燃比による運転とを切り換えて制
御するアイドル回転数制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のエンジンのアイドル回転
数制御方法では、例えば、特開昭６４−３３６号公報に
記載のもののように、速やかで、かつ安定度のあるアイ
ドル回転数の制御を行うために、アイドル回転数の学習
制御補正を行うものが知られている。すなわち、吸気系
にスロットルバルブを迂回して設けたバイパス通路に制
御弁を設けて、その制御弁の開度をフィードバック制御
してバイパス通路を通過する空気流量を制御する場合
に、その空気流量を学習して、その学習値により空気流
量を補正するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空燃比を理
論空燃比よりも高くして運転するリーンバーン運転を行
うエンジンでは、理論空燃比での運転すなわちストイキ
運転と、リーンバーン運転とを、負荷やエンジン温度等
の状態に応じて切り替えるものである。このようなエン
ジンにおいて、通常、アイドル運転は回転が不安定にな
らないようにストイキ運転に対応する空燃比で行ってい
るのが一般的である。

【０００４】しかし、このようなものでは、アイドル運
転では常にストイキ運転を行うことになるので、燃費や
エミッションの面では最良とはいえない。さらに、燃費
やエミッションの向上を狙うためには、アイドル運転も
リーンバーン運転とする必要があるが、エンジンの温度
が低温になった場合や、エアコン等の電気負荷がかかっ
た場合等、どうしてもストイキ運転をしなければならな
い領域が存在する。したがって、アイドル運転において
も、リーンバーン運転とストイキ運転の２つの運転状態
が混在することとなる。

【０００５】このような構成において、例えば、アイド
ル運転中にリーンバーン運転状態からストイキ運転に切
り替わった場合、アイドル運転における学習値はリーン
バーン運転に基づいた空燃比で学習したものであるの
で、リーンバーン運転における空燃比に基づいてアイド
ル回転数を制御しようとすると、より多くの吸入空気量
が必要となるためにストイキ運転における学習値による
吸入空気量の補正では、吸入空気量の補正量が少ない場
合がある。このために、吸入空気の絶対量が少なく充分
な出力が得られず、エンジン回転が低下してアイドル回
転数が不安定になることがある。

【０００６】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明の内燃機関のアイドル回転数制御
方法は、ストイキ運転とリーンバーン運転との両方に対
応したアイドル運転において回転数を目標回転数になる
ように、バイパス通路に設けた制御弁を制御する構成の
ものである。したがって、ストイキ運転中のアイドル運
転に移行した場合、及びリーンバーン運転中のアイドル
運転に移行した場合それぞれにおいて、制御弁の制御量
言い換えればバイパス通路を通過する吸入空気量が適正
なものとなるため、内燃機関の回転数を安定に維持する
ことができる。また、アイドル運転をリーンバーン運転
に対応して制御するので、ＮＯｘやＨＣさらにはＣＯ₂
の排出量を低減することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本願の請求項１に係る発明は、理
論空燃比によるストイキ運転と理論空燃比より高い空燃
比による希薄燃焼運転とを切り替えて制御し得る内燃機
関において、吸気系に設けられたスロットルバルブを迂
回するバイパス通路に制御弁を設け、アイドル運転状態
において制御弁を制御してあらかじめ設定された目標回
転数となるように回転数を制御する内燃機関のアイドル
回転制御方法であって、ストイキ運転状態中のアイドル
運転状態の際に理論空燃比に対応する吸入空気量となる
ように制御弁を制御し、希薄燃焼運転状態中のアイドル
運転状態の際に希薄燃焼運転に対応する吸入空気量とな
るように制御弁を制御することを特徴とする内燃機関の
アイドル回転数制御方法である。

【０００９】また、本願の請求項２に係る発明は、理論
空燃比によるストイキ運転と理論空燃比より高い空燃比
による希薄燃焼運転とを切り替えて制御し得る内燃機関
において、吸気系に設けられたスロットルバルブを迂回
するバイパス通路に制御弁を設け、アイドル運転状態に
おいて制御弁を制御してあらかじめ設定された目標回転
数となるように回転数を制御する内燃機関のアイドル回
転制御方法であって、制御弁の制御量の制御中心からの
差に応じて学習する学習値に基づいて前記各運転状態に
対応して異なる２種類の制御量を設定し、アイドル運転
において運転状態に応じて設定した制御量に切り替える
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御方法で
ある。

【００１０】学習値に基づいてストイキ運転状態と希薄
燃焼運転状態とに対応して設定する制御量は、以下に列
記するものを含むものであってよい。１．ストイキ運転
に対応する学習値と希薄燃焼運転に対応する学習値とを
設定し、それぞれの学習値に基づいて制御量を設定す
る。２．ストイキ運転に対応する学習値を設定し、スト
イキ運転のアイドル運転の場合はその学習値に基づいて
制御量を設定し、希薄燃焼運転のアイドル運転の場合は
その学習値に希薄燃焼運転の際の補正係数を乗じて学習
値を算出し、その算出した学習値に基づいて制御量を設
定する。３．ストイキ運転に対応する学習値を設定し、
ストイキ運転のアイドル運転の場合はその学習値に基づ
いて制御量を設定し、希薄燃焼運転のアイドル運転の場
合は前記制御量に希薄燃焼運転の際の補正係数を乗じて
制御量を設定する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１に概略的に示したエンジン１００は、水
冷式の自動車用のもので、空燃比を理論空燃比に略一致
させて運転するストイキ運転と、理論空燃比より高い空
燃比にして運転する希薄燃焼運転すなわちリーンバーン
運転（以下、リーン運転と略称する）とを、冷却水温、
エンジン回転数、負荷等に応じて切り替えて、制御する
ものである。これに対応して、アイドル運転について
も、ストイキ運転の場合と、リーン運転の場合とで、必
要な吸入空気量を各別に設定してアイドル回転数制御を
するものである。

【００１２】このエンジン１００の吸気系１１には、図
示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットル
バルブ１２を配設するとともに、このスロットルバルブ
１２を迂回するバイパス通路１３を設け、そのバイパス
通路１３にアイドル回転数制御用の流量制御弁１４を介
設している。この流量制御弁１４は、大流量ＶＳＶと略
称される電子開閉式のものであって、その端子１４ａに
印加する制御値である駆動電圧のデューティ比を、各種
の補正量に基づいて演算された演算デューティ比ＤＩＳ
Ｃにより制御することによって、単位時間当たりの開度
を変化させることができ、それによって前記バイパス通
路１３の空気流量を調整し、エンジン回転数を目標回転
数に維持し得るようになっている。

【００１３】演算デューティ比ＤＩＳＣは、したがって
アイドル運転時の空気補正量を示すものである。このよ
うに、バイパス通路１３とこの流量制御弁１４との一組
により、通常ならばアイドル運転時のフィードバック制
御における各補正項目に対して設けられるバイパス経路
を一本化している。そして、前記演算デューティ比ＤＩ
ＳＣは、それらのことを含んで、例えば、始動時補正量
ＤＳＴＡ、水温補正量ＤＡＡＶ、フィードバック補正量
ＤＦＢ、電気負荷補正量ＤＳＥＴ等の各補正項目、及び
ストイキ時学習値ＤＲＮＬとリーン時学習値ＤＲＬＮＬ
Ｎとのいずれか一方が合算されて極端に大きくあるいは
小さくならないように、その可変範囲は制限されてい
る。演算デューティ比ＤＩＳＣは、下式により演算され
る。DISC(%) = DSTA + DAAV + DSET + DFB + DRLN ( +
DRLNLN )

【００１４】吸気系１１には、さらに燃料噴射弁１５が
設けてあり、この燃料噴射弁１５や前記流量制御弁１４
を電子制御装置（ＥＣＵ）４により制御するようにして
ある。

【００１５】電子制御装置４は、中央演算処理装置４ａ
と、記憶装置４ｂと、入力インターフェース４ｃと、出
力インターフェース４ｄとを具備してなるマイクロコン
ピュータシステムを主体に構成されている。そして、そ
の入力インターフェース４ｃには、サージタンク１６内
の圧力を検出する吸気圧センサ１７から出力される吸気
圧信号ａ、エンジン回転数ＮＥを検出するための回転数
センサ１８から出力される回転数信号ｂ、車速を検出す
るための車速センサ１９から出力される車速信号ｃ、ス
ロットルバルブ１２の開閉状態を検出するためのアイド
ルスイッチ２０か水温信号ｅ、ディストリビュータ２２
に内蔵されるクランク角基準位置センサ２３から出力さ
れる基準位置信号ｆ、排気系２３に装備されるＯ₂セン
サ２４から空燃比に応じて変化する出力信号ｈがそれぞ
れ入力される。

【００１６】そして、電子制御装置４には、それぞれの
センサからの信号に基づいて現在の運転状態がストイキ
運転とリーン運転とのいずれの運転条件を満たしている
か判定し、その判定結果に基づいて吸気圧センサ１７と
回転数センサ１８からの信号とを主な情報として燃料噴
射弁開成時間を決定し、その決定により燃料噴射弁１５
を制御して、ストイキ運転とリーン運転とに応じた燃料
を燃料噴射弁１５から吸気系１１に噴射させるためのプ
ログラムが内蔵させてある。また、電子制御装置４に
は、ストイキ運転状態中のアイドル運転状態の際に理論
空燃比に対応する吸入空気量となるように制御弁を制御
し、希薄燃焼運転すなわちリーン運転状態中のアイドル
運転状態の際に希薄燃焼運転に対応する吸入空気量とな
るように制御弁を制御する構成のプログラムが内蔵して
ある。

【００１７】このアイドル回転数制御（ＩＳＣ）プログ
ラムの概要は、図２に示すようなものである。なお、こ
のプログラムを実行するに際して、アイドル運転条件が
成立したことを検出することはいうまでもない。アイド
ル運転条件は、例えばスロットルバルブ１２が閉成して
いること、車速が所定速度以下であること等により設定
するものである。

【００１８】このアイドル回転数制御では、リーン運転
時のリーン時学習値ＤＲＬＮＬＮとストイキ運転時のス
トイキ時学習値ＤＲＬＮとを設定している。それぞれの
学習値ＤＲＬＮＬＮ，ＤＲＬＮは、演算デューティ比Ｄ
ＩＳＣの平均値が、演算デューティ比ＤＩＳＣの制御中
心からのずれている程度に基づいて設定するもので、ア
イドル回転数制御を行っている間に所定の間隔で更新す
るものである。

【００１９】まず、ステップＳ１では、その時点の運転
状態がリーン運転状態か否か、言い換えればリーン運転
状態のアイドル運転に移行したか否かを判定し、リーン
運転状態である場合にはステップＳ２に進み、そうでな
いない場合はステップＳ３に移行する。リーン運転状態
の判定条件は、例えば、エンジン回転数、負荷の大小、
及び冷却水温等により決定すればよく、エンジンが始動
中である、暖機運転中で暖機増量を行っている、加速時
等の過渡状態である等の場合を除いて、エンジンが定常
状態であることを判定できるように設定する。ステップ
Ｓ２ではリーン時学習値ＤＲＬＮＬＮの計算を実行す
る。ステップＳ３では、リーン運転状態でないので、ス
トイキ時学習値ＤＲＬＮの計算を実行する。

【００２０】このよう構成において、リーン運転のアイ
ドル運転に移行すると、リーン運転状態と判定するの
で、リーン運転時の演算デューティ比ＤＩＳＣのリーン
時学習値ＤＲＬＮＬＮを計算して、そのリーン時学習値
ＤＲＬＮＬＮに基づいて演算学習値ＤＩＳＣを演算す
る。したがって、流量制御弁１４の制御量を反映するバ
イパス通路１３を通過する空気量はリーン運転における
適正なものになり、エンジン回転数ＮＥが落ち込んだ
り、逆に急に上昇することを防止することができる。ま
た、逆に、リーン運転のアイドル運転中に、例えば冷却
水温が低下してリーン運転条件が成立しない場合には、
ステップＳ１にてリーン運転を判定しないので、ストイ
キ運転に移行してストイキ時学習値ＤＲＬＮを計算して
演算デューティ比ＤＩＳＣを演算し、同様に、エンジン
回転数が不安定になるのを防止することができる。ま
た、アイドル運転時のエンジン回転数の制御を、それぞ
れの運転制御に基づいて行うので、排気ガス中のＮＯｘ
やＨＣ等の排出量を減少させることができ、燃費を向上
させることができる。

【００２１】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。次に説明する第２の実施例で
は、学習値は、上記のストイキ時学習値ＤＲＬＮのみを
設定し、アイドル運転でのリーン運転状態を判定した場
合にはそのストイキ時学習値ＤＲＬＮにリーン時係数Ｋ
を乗じて、リーン時学習値を演算するものである。つま
り、この実施例では、上記実施例とは異なり、学習値は
ストイキ運転に対応するストイキ時学習値ＤＲＬＮ１つ
で、リーン運転時には、このストイキ時学習値ＤＲＬＮ
を基準にしてリーン時学習値ＤＲＬＮＬＮを設定するも
のである。この例において、リーン時係数Ｋは、例え
ば、図３に示すように、空燃比が高くなるつまりリーン
になるにしたがって大きな値をとるように設定するもの
である。なお、このリーン時係数Ｋは、リーン運転にお
いて、計算結果のリーン時学習値ＤＲＬＮＬＮがストイ
キ時学習値ＤＲＬＮより大なる値となるように、例えば
マップにより設定すればよく、空燃比の如何にかかわら
ず１より大なる一定値に設定するものであってもよい。

【００２２】この実施例では、ストイキ運転及びリーン
運転において、ストイキ時学習値ＤＲＬＮに基づいて演
算された流量制御弁１４の制御量つまり演算デューティ
比ＤＩＳＣにより、アイドル回転数を制御するものであ
る。このようにストイキ運転時のストイキ時学習値ＤＲ
ＬＮのみを設定しておき、そのストイキ時学習値ＤＲＬ
Ｎに基づいてリーン運転時のリーン時学習値ＤＲＬＮＬ
Ｎを計算するようにすれば、学習回数を減じることがで
き、プログラムの構成を簡略化することができる。

【００２３】次に、第３の実施例では、学習値は、上記
のストイキ時学習値ＤＲＬＮのみを設定し、リーン運転
状態を判定した場合にはそのストイキ時学習値ＤＲＬＮ
を使用して演算デューティ比ＤＩＳＣを演算し、得られ
た演算デューティ比ＤＩＳＣにリーン運転における補正
係数を乗じて、リーン運転時の演算デューティ比ＤＩＳ
Ｃを演算するものである。すなわち、流量制御弁１４の
制御量は、ストイキ運転及びリーン運転において、基本
的に、ストイキ時学習値ＤＲＬＮに基づいて計算した演
算デューティ比ＤＩＳＣにより設定するものである。そ
して、リーン運転時の流量制御弁１４の制御量は、スト
イキ運転時の制御量すなわち演算デューティ比ＤＩＳＣ
に所定の係数を乗じることにより、算出するものであ
る。

【００２４】この実施例では、図４において、まず、ス
テップＳ２１において、演算デューティ比ＤＩＳＣを演
算する。この場合、演算デューティ比ＤＩＳＣは、スト
イキ時学習値ＤＲＬＮを他の補正量に加算して演算す
る。ステップＳ２２では、この時点の運転状態がリーン
運転状態か否かを判定し、リーン運転状態であればステ
ップＳ２３に進み、ストイキ運転状態であればメインル
ーチンに戻る。したがってストイキ運転状態であれば、
演算デューティ比ＤＩＳＣは、ステップＳ２１で算出し
たものとなる。

【００２５】一方、リーン運転状態では、ステップＳ２
３において、演算デューティ比ＤＩＳＣにリーン運転時
の比率補正係数ＫＬＥＡＮＩＳＣを乗じて、リーン運転
時の演算デューティ比ＤＩＳＣを演算する。比率補正係
数ＫＬＥＡＮＩＳＣは、上記第２の実施例同様に、リー
ン運転時の演算デューティ比ＤＩＳＣがストイキ運転時
のそれより大なる値となるように、例えばマップにより
設定すればよく、空燃比の如何にかかわらず１より大な
る一定値に設定するものであってもよい。

【００２６】図５に示す、第４の実施例では、ストイキ
運転時とリーン運転時とで、演算デューティ比ＤＩＳＣ
を演算するための上記した各補正量を各別に設定してお
き、それぞれの運転状態に対応して演算デューティ比Ｄ
ＩＳＣを演算するものである。つまり、この実施例で
は、ストイキ運転時とリーン運転時とで値の全く異なる
演算デューティ比ＤＩＳＣを演算し、その演算デューテ
ィ比により流量制御弁１４を制御するものである。

【００２７】具体的には、まずステップＳ３１におい
て、この時点の運転状態がリーン運転状態つまりアイド
ル運転のリーン運転状態か否かを判定し、リーン運転状
態である場合にはステップＳ３２に進み、そうでない場
合にはステップＳ３３に移行する。ステップＳ３２で
は、リーン運転状態における空燃比に対応して設定し
た、始動時補正量ＤＳＴＡ、水温補正量ＤＡＡＶ、フィ
ードバック補正量ＤＦＢ、電気負荷補正量ＤＳＥＴ等の
各補正項目により、リーン運転時の演算デューティ比Ｄ
ＩＳＣを演算する。ステップＳ３３では、同様にして、
ストイキ運転状態における空燃比に対応して設定した各
補正量により、ストイキ運転時の演算デューティ比ＤＩ
ＳＣを演算する。

【００２８】以上に説明したそれぞれの他の実施例にあ
っても、最初に説明した実施例同様に、エンジン回転数
の安定性が向上する、及び、エミッションを低減でき
る、といった効果を奏するものである。その他、各部の
構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本願の請求項１及び２に
係る発明によれば、アイドル運転がリーン運転状態かス
トイキ運転状態かに応じて、バイパス通路に設けた制御
弁の制御量を設定するので、アイドル運転でのエンジン
回転数が不安定になることを確実に防止することができ
る。また、アイドル運転における内燃機関の回転数を希
薄燃焼運転により制御するので、燃費が向上しＮＯｘや
ＨＣ等の排気量を大幅に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図３】本発明の第２の実施例のリーン時係数の空燃比
に対する変化を示すグラフ。

【図４】本発明の第３の実施例の制御手順を示すフロー
チャート。

【図５】本発明の第４の実施例の制御手順を示すフロー
チャート。

【符号の説明】

４…電子制御装置 ４ａ…中央演算処理装置 ４ｂ…記憶装置 ４ｃ…入力インターフェース ４ｄ…出力インターフェース １１…吸気系 １２…スロットルバルブ １３…バイパス通路 １４…流量制御弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】理論空燃比によるストイキ運転と理論空燃
   比より高い空燃比による希薄燃焼運転とを切り替えて制
   御し得る内燃機関において、吸気系に設けられたスロッ
   トルバルブを迂回するバイパス通路に制御弁を設け、ア
   イドル運転状態において制御弁を制御してあらかじめ設
   定された目標回転数となるように回転数を制御する内燃
   機関のアイドル回転制御方法であって、 ストイキ運転状態中のアイドル運転状態の際に理論空燃
   比に対応する吸入空気量となるように制御弁を制御し、 希薄燃焼運転状態中のアイドル運転状態の際に希薄燃焼
   運転に対応する吸入空気量となるように制御弁を制御す
   ることを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御方
   法。
2. 【請求項２】理論空燃比によるストイキ運転と理論空燃
   比より高い空燃比による希薄燃焼運転とを切り替えて制
   御し得る内燃機関において、吸気系に設けられたスロッ
   トルバルブを迂回するバイパス通路に制御弁を設け、ア
   イドル運転状態において制御弁を制御してあらかじめ設
   定された目標回転数となるように回転数を制御する内燃
   機関のアイドル回転制御方法であって、 制御弁の制御量の制御中心からの差に応じて学習する学
   習値に基づいて前記各運転状態に対応して異なる２種類
   の制御量を設定し、 アイドル運転において運転状態に応じて設定した制御量
   に切り替えることを特徴とする内燃機関のアイドル回転
   数制御方法。