JPS59134349A - アイドル回転数制御装置 - 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】 本発明はアイドル回転数制御装置に係シ、特に電子制御
燃料噴射装置を有するガソリンエンジンのアイドル回転
数を制御するに好適な装置に関するものである。

自動車等に搭載されるエンジンに於（・ては、エンジン
温度等に対応してアイドル回転数力１　％ｉｊ制御され
ている。第１図は従来のアイドル回転数制御装置の構成
を示す図であって、電子ｆｉｔｉＪ御燃料噴射装置を有
するガソリンエンジンに係るものである。

１０はエンジンでおって、吸入空気はスロットルボディ
１２、サージタンク１４、インテークマニホルド１６を
介して吸入される。１７はスロットルバルブ（吸気絞シ
弁）であって、これを迂回してバイパス通路１８ならび
に小バイパス通路２０が設けられている。バイパス通路
１８には、ホットアイドルを制御する電磁式の弁装置２
２が設けられておシ、小バイパス通路２０にはエンジン
冷却水温に従ってファストアイドルを制御する弁装置２
４が設けられている。弁装置２２は弁体２６と、該弁体
２６に連設されたマグネット部を含むロッド２８と、マ
グネット部に配向対置されたコイル３０とを備えて構成
されている。このコイル３０に電流が通じられて、該電
流の大きさに対応してロッド２８および弁体２６が作動
してバイパス通路１８の流通断面積が制御される。弁装
置２４は管路３２．３４によってエンジン１０のウォー
タージャケット中の冷却水が導入される室３６と、該室
３６中に配設されたバイメタル３８と、バイメタル３８
の先端部にロッド４ｏを介して取り付けられた弁体４２
とを備えて構成されている。管路３２．３４′ｆ：介Ｌ
７て導入されるエンジン冷却水の温度に対応してバイメ
タと３８が変形し、弁体４２が作動して小バイパス通路
２ｏの流通断面積が制御される。

ところがこのように弁装置を２個設けるようにしたので
はコストアップにつながる。しかるにコストダウンのた
めに弁装置２２を通過する空気の流址を増加し、この弁
装置２２だけでアイドル回転数を制御しようとすると次
の様な問題が生じる。

（ｉ）　　弁１ｔ２２がノーマルクロ〜ズタイフ（コイ
ル３０に通じる駆動電流がゼロの時に弁体２６が全閉と
なる。）の場合、 （ａ）　　極低温での弁体２６の氷結によるエンジン始
動性低下、 （ｂ）　　極低温でのエンジン始動時、パンテリ電圧低
下によシ、電磁式の弁装置２２が充分に開かスエンジン
始動性低下が住じる。

（２）弁装置２２がノーマルオープンのｓ合、（ａ）　
　！Ｊ−ド線断線等で弁装置２２が全開となった場合に
は、エンジン回転数が必要以上に上昇する恐れがある。

そこで、このような従来の問題点を解消し、一つの弁体
でファストアイドル及びポットアイドル時、換言すると
冷間時と暖機時のアイドル回転数を適切に制御するよう
にしたアイドル回転数制御装置が５例えば、実願昭５７
−６９８２６号の明＃Ｉ査に提案されている。この装置
は、バイパス吸気通路に介装され、この通路の通過窒気
責全制御して作動する感温部としてのバイメタルを有し
。

回転型ソレノイドによる弁体の作動量をバイメタルの回
動量に応じた所定の領域内で規制する感温規制手段とを
有し一第２図に示すように、バイメタルの温度に応じて
弁体の開度が規制され、温度が上昇するにつれてその規
制される開度の上限値および下限値が徐々にｌｊ＼さく
なる。そして−ファストアイドル及びホットアイドルの
いずれの場合にも、弁体は回転型ソレノイドにょυ積極
的に駆動されるようになっていて、回転型ソレノイドは
。

常時マイクロコンピュータにょ多制御されておｇ−水温
センサがエンジン冷却水温の情報ヲマイクロコンピュー
タに取り込んで、予め定められている冷却水温と目標ア
イドル回転数とのテーブルから目標アイドル回転数を読
み出し、これに基づいた電気信号を回転型ソレノイドに
供給して弁体を所菫の位置まで回動させている。このと
き、勿論、感温規制手段により弁体の回動が制限される
場合もある。

しかしながら、ファストアイドル制御においては、ホッ
トアイドル制御のような見込み制御や細い制御が比較的
要求されない場合が多く、マイクロコンピュータを有効
に利用し、またーアイドル回転数制御装置の信頼性を向
上させるために、７アストアイドル制御においては機械
的に弁体を駆動させることが望ましい。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、ファストア
イドル時には機械的に弁体を回動させ。

ホットアイドル時にのみ電気的に弁体を回動させるよ゛
うにしたアイドル回転数制御装置を提案することにある
。

本発明は、吸気絞シ弁の上流側と下流側とを接続したバ
イパス吸気通路の通過空気量を制御する弁体と、供給さ
れる電気信号に応じて弁体を駆動する駆動手段と、周囲
温度に応じて作動する感温部を有し、駆動手段による弁
体の作動量を、感温部の作動量に応じた所定の領域内で
規制するとともに、感温部の作動量に応じて弁体を駆動
可能な感温規制手段と、感温部を加熱する加熱手段と、
エンジンの暖機状態を表わす温度を検出して該温度に応
じた温度信号を出力する温度検出手段と一温度に対応す
る目標アイドル回転数に関連した情報が記憶されている
記憶手段と、温度信号が示す値と第一の所定値とを比較
して、第一の所定値より温度信号が示す値が低いときに
冷間状態と判断し、高いときに暖機状態と判断する第一
の判断手段と、温度信号が示す値が、第一の所定値より
低い第二の所定値と第一の所定値との間にある半暖機状
態を判断する第二の判断手段と、冷間状態が判断された
ときに加熱手段を付勢する加熱信号を発生する加熱信号
発生手段と一半暖機状態が判断されたとき、および暖機
状態が判断されたときに一温度信号に基づいて情報を記
憶手段から読み出して、その読み出された情報に応じた
駆動信号を駆動信号に供給する駆動信号発生手段とを具
備したことを特徴とする。

本発明装置では、ファストアイドル時（冷間時）には、
感温部を加熱手段によシ加熱して弁体の開度を制御する
と共に、ファストアイドル時であっても暖機終了前の所
定の温度範囲（半暖機時）では、加熱手段によシ感温部
を加熱制御するとともに弁体駆動手段によっても弁体の
開度を制御するようにし、更に、暖機終了後のホットア
イドル時（暖機時）には、弁体駆動手段によってのみ弁
体を駆動するようにした。

ところで、ファストアイドル時に機械的に弁体の開度を
制御し、ホットアイドル時に電気的に弁体の開度を制御
する轡合には、一般に、感温部その他の部品精度を、フ
ァストアイドル時の低温側（冷間時）におけるエンジン
回転数が目標値によシ近づくようにして設定している。

従って、ファストアイドル時であっても比較的冷却水温
が高い半暖機状態の場合には、上述した部品精度の定め
方によシ所望の回転数が得られない惧れがある。

しかしながら、本発明では、ファストアイドル時の比較
的温度が尚い範囲、すなわち半暖機状態では、機械的に
弁体を駆動するとともに、エンジンの暖機状態を表わす
温度に対応した目標アイドル回転数が得られるｊ：′５
に弁体の開度を制御することができる駆動手段によシ弁
体をアシスト駆動させるようにしているので、上述した
問題が解消される。

以下、図面に基づいて本発明の一実施例について説明す
る。

第３図は、本発明に係るアイドル回転数制御装置を含む
電子制御燃料噴射エンジンの一構成例を示す。

エンジン本体１は、シリンダヘッド３とシリンタブロッ
ク５とから成シ、シリンダヘッド３とシリンダブロック
５とピストン７とにょシ燃焼室９が形成されている。燃
焼室９は、吸気弁ｘｘｆ介してインテークマニホルド１
３と接続され、排気弁１５を介してエキゾーストマニホ
ルド１７と接続されてお逆、インテークマニホルド１３
にはスロットルボディ１９が接続され、そのスロッ）ル
ボデイ１９にはエア７０−メータ２１が接続されていて
一エアフィルタ２３から吸込まれる空気流量を計測する
ようになっている。そして、スロットルボディ１９ｔＬ
はスロットルバルブ２５が配設され−スロットルバルブ
２５の上流側と下流側とがバイパス通路２７によって接
続されておシ、バイパス通路２７の通過空気量は、通路
２７に介装されたアイドル回転数制御弁２９にょυ調節
される。また、３１は点火プラグ、３３は点火プラグ３
１に高電圧を供給するイグナイタとティストリピュータ
を示し、更に３５は燃料噴射弁−３７はエンジン冷却水
温を検出する水温センサ、３９はスロットルバルブが全
閉したときにアイドル信号を出力するアイドルスイッチ
である。

制御回路４１ＶＣは、イグナイタの一次コイルに流れる
電気信号（エンジン回転数信号）Ｓｌ、水温センサ３７
からの水温信号Ｓ２、エアフローメータ２１からの吸入
空気量信号Ｓ３．アイドル信号Ｓ４が供給され−これら
各信号に基づいて各種演算が実行されて１点火信号Ｓ５
、噴射信号Ｓ６−弁体駆動信号Ｓ７−加熱信号Ｓ８を、
それぞれ、点火リレー４３、燃料噴射リレー４５．ヒー
タｊｌレー４７、アイドル回転数制御弁２９に供給する
ようになっている。

制御回路４１は、第４図に示すように一各種機器を制御
する中央演算処理装置（ｃｐｔｒ）４ｔａ、予め各種の
数値やプログラムが書き込まれたＩＪ−ドオンリメモリ
（、ＲＯＭ）４１ｂ−演算過程の数値やフ・ラグが所定
の領域に書き込まれるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）４１ｃｍアナログ入力信号をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）４１ｔｌ各椎ディジタル
信号が入力され、各種ディジタル信号が出力される入出
力インタフェース（Ｉｌｏ）４１ｅ−エンジン停止時に
補助電源から給電されて記憶を保持するノ（ツクアップ
メモリ（−ＢＵ−Ｒ，ＡＭ）　４１　ｆ　＋及びこれら
各機器がそれぞれ接続されるパスライン４１ｇから構成
されている。後述するプログラムはＲＯＭ　４　ｌｂに
予め書き込捷れている。このＲＯＭ４　ｌ　ｂには一エ
ンジン冷却水温に対する目標アイドル回転数や一実際の
エンジン回転数と目標アイドル回転数との差に対するデ
ユーティ等が予め記憶されている。

第３図に示したアイドル回転数制＃＊２９の詳ｍを第５
図〜第７図に示す。第５図は制御弁２９の縦断面図、第
６図はそのＶｌ　−Ｖｌ線断面図、第７図は第５図のｖ
ｎ　−ｖｉｉ線からストツノ＜ヲ見た拡大図である。５
０はボディであって流通孔５２が穿設されておシー流通
孔５２の中央部には弁体収容部５４が形成され−その収
容部５４にはロータリーる。

回転型ソレノイド５８は−ボデイ５０に取付りられた磁
性体から成るケース６０と、ケース６０の内側に設けら
れた磁性体から成る円柱形のヨーク６４と、ヨーク６４
の周囲に沿って巻回された一対のコイル６２ａ−６２ｂ
と−　ヨーク６４と対向した位置に固着された円柱形の
永久磁石６６を有するシャフト６８と、一端部をホルダ
７０を介して回転型ソレノイド５８に保持し一他端をシ
ャフト６８に固定したトーションバー７２とから成シ、
シャフト６８には上Ｈ己弁体５６が固着されている。感
温規制手段７４は、ボディ５０に固着されたハウジング
７５に取付けられた介在部材７６を介して軸受７９に枢
支されたストツノく７８と、このストッパ７８の下端側
の小径部に内側終端か固着され、外側終端が介在部材７
６から下方に向けて立設されたビン８０に固着された感
温部としてのバイメタル８２とから成り一第７図に示す
ように、弁体５６に形成されたレバ〜５６ａが、ストッ
パ７８の開ロア８ａ内に位置して、弁体５６の作動量が
ストッパ７８により規制されるようになっている。

ハウジング７５で区画された室８４にバイメタル８２が
配設されており、室８４の内周面には、ヒータ８６が取
付けられて皆る。ヒータ８６はリレー４７を介して制御
回路４１に接続され−コイＡ６２ａ−６２ｂは制御回路
４１と直接接続されている。

このように構成されたアイドル回転数制御弁２９の動作
について以下に説明する。

第８図は、永久磁石６６とコイル６２ａ−６２ｂの作動
原理を示す説明図である。コイル６２ａ−６２ｂに矢印
の方向に電Ｉ＆を流すと破縁の矢印のｊうに磁束が発生
し、二極着磁された永久磁石６６に反時計方向の回転力
が発生する。トーションバー７２は時計方向の力を発生
しておシー両者の力のバランスする回転位置で永久磁石
６６が静止する。コイル６２ａ、６２ｂの電流を増加す
れば永久磁石６６による反時計方向の力が堀ｒ丁ため。

永久磁石６６ｆ′ｉさらに反時計方向に回転し静止する
。このようにして第９図に示すように、コイル６２ａ−
６２ｂに通じる電流に従って永久磁石６６の回転角度が
変化する。永久磁石６６の回転によυ、これに固着され
ているシャフト６８および弁体゛５６が回忙し、流通孔
５２を通過する空気量が制御される。

バイメタル８２の内側終端８２ａは、ノくイメタル８２
の温度に従って第１０図に示す曲線に沿って回動してス
トッパ７８が回動するようになっているので一レバー５
６ａｆｆｉ介して弁体５６か回動可能である。

一方、レバー５６．ａかストツノく７Ｂの開ロア８ａ内
に位置しているので、弁体５６は、ノクイメタル８２の
回転角度位置と、コイル６２ａ−６２ｂへの電気信号と
により一第２図に示すように一特定のバイメタル温度に
対して特定の回切り能な幅をもって制御される。

このようにエンジン始動時の弁体５６の開度はバイメタ
ル８２で所定以上の開度が確保されて℃・るところから
、バッテリ電圧が低下しても弁体の開度が所定値以下に
低下することが防止され一始動性低下が防止される。さ
らに、コイル６２ａ。

６２ｂに通電して弁体５６を開放作動させる必要がなく
−またコイル６２ａｙ６２ｂおよび永久礎石６６も弁体
５６がストッパ７８の開ロア８ａの幅の分だけ回動させ
るに要する力を発生せしめればよく、そのため永久磁石
６６およびコイル６２ａ、６２ｂも小型のもので足りる
。そのため装置全体も小力、！！化される。

せタエンジンが停止している場合には、バイメタル８２
の変形作用によって周囲温度の低下に伴い弁体５６が開
放するよう作動するため、ノーマルクローズタイプのバ
ルブに発生し易い弁体５６の全閉での氷結が防止される
。またホットアイドル時にあっても、ストッパ７８の開
ロア８ａにより、弁体５６の回転温ソレノイド５８によ
る回動範囲が制限（上記案施例に於いてはＯ〜２０成）
されて℃・るところから、コイル６２　ａ、、　６２’
ｂおよびそのための通電手段に故障が発生しても一弁体
５６は全開とがることはなく、エンジン回転数が必要以
上に上昇することが防止される。

次に、本発明装置によシアイドル回転数を制御する一手
ｌ＠について以下説明する。

第】１図は制御回路４１で実行されるツインルーチンを
示し、ステップＳ１では、吸入空気量信号とエンジン回
転数信号とに基づいて基本噴射時間を求め、水温信号等
により基本噴射時間を補正する。次いで、ステップＳ２
ではアイドル回転数制御処理を実行する。

第１２図はそのアイドル回転数制御処理の手順を示し、
まず、ステップ８１１では、水温センサ３７からの水温
信号Ｓ２によりエンジン冷却水温を読込むと共に一次コ
イルからの電気信号５ＩＶＣよジエンジン回転数を読込
む。次いで、ステップ８１２では、読込んだ冷却水温？
ニー子め定めた暖機終了温度Ａと比較する。冷却水温が
温度Ａよυ低い場合、すなわち、ファストアイドル時に
は、ステップＳ１３に進み、リレー４７に加熱信号８８
を制御回路４１のＩ　／　Ｏ４１ｅから供給して。

ヒータ８６に通電する。この場合−バイメタル８２の温
度が　暖機終了一温度１例えは７０°Ｃよシ高くならな
い範囲内になるように、ヒータ通電時間を予め設定する
ものである。ヒータ８６によｐバイメタル８２が加熱さ
れると２バイメタル８２の端部８２ａは第１０図に示す
ように回動するのでストッパ７８も同様に回動し−これ
により、弁体５６かストッパ７８により回動されて、フ
ァストアイドル時にバイパス通路２７を通過する空気流
量が設定される。

ステップ８１２において、冷却水温か暖機終了温度Ａ、
ｃυも高い暖・陵状態の場合には、ステップＳ１４に進
んで回転型ソレノイド制御処理が実行はれる。

第１３図は回転型ソレノイド制御手順の一例を示し、ス
テップ８２１では、読み込んだ冷却水温を、予め定めた
牛媛機温［Ｂと比較する。この温２ｎはＡよシ低く設定
されている。冷却水温が温度Ｂより高い場合にはステッ
プＳ２２に進む。ステップ８２２では、読み込まれた水
温に基づいて、目標アイドル回転数ＮＥＴ’ｉリードオ
ンリメモリ４１ｂからテーブルルックアップし−次いで
、ステップ８２３で、予め読み込まれた現在のエンジン
回転数ＮＥＣと目標アイドル回転数ＮＥＴとを比較する
。現在のエンジン回転数ＮＥＣが大きければ、ステラ１
８２４〜８２６０手順を実行し。

現在のエンジン回転数ＮＥＣが小さければ、ステップ８
２７〜Ｓ２９の手順を実行する。

ステップＳ２４では、（現在のエンジン回転数ＮＥＣ−
目標アイドル回転数ＮＥＴ）を演算して。

その差△ＮＥを求め、ステップＳ２５では−△ＮＥに対
応してリードオンリメ七り４　ｌ　ｂ　ＶＣ記憶されて
いるデユーティＤＤＩを、求めた△ＮＥに基づいて読み
出す。そして、ステップＳ２６では、（現在回転型ソレ
ノイド５８に与えられているチューティＩ）ｃｕ−読み
出されたデユーディＤＤＩ）を演算して、回転型ソレノ
イド５８の出力デューテイＤＯＵＴ−ｑ求めて回転型ソ
レノイド５８へ出力する。

一方、ステップ８２７では−　（目標アイドル回転数Ｎ
ＥＴ−現在のエンジン回転数ＮＥＣ）−全演算して、そ
の差ΔＮＫ’５求め、ステップ８２８では、ΔＮＢに対
応してリードオンリメモリ４１ｂに記憶されているデユ
ーティＤＤＩを、求めたΔＮＥに基づいて読み出す。そ
して、ステップＳ２９では、（現在回転型ソレノイド５
８に与えられているデユーティＩ）ｃｕ十読み出された
デユーティＤｌｌｌ）を演算して、回転型ソレノイド５
８への出カデューテイＤｏｕＴｅ求めて回転型ソレノイ
ド５Ｂへ出力する。

回転型ソレノイド５８に所定のデユーティの／くルス傷
号か供給されると一回転型ソレノイド５８のシャフト６
８は第９図に示すように回動して弁体５６全所望の位置
咬で回動させようとする。弁体５６の所望の開度が、第
２図に示すように、現時点でのバイメタル８２の温度で
定まる許容範囲内にあれは一弁体５６をその位置まで回
動できるか一所望の開度が許容範囲外にあれは１升体５
６はストッパ７８に規制された位置捷で回動する。

ここで−バイメタル温朋の変化がエンジン冷却水温の変
化と略一致すれば、ホットアイドル時には、回転型ソレ
ノイド５８による弁体５６の開度がストッパ７８により
規制されることがない。しかして−感温規制手段７４の
周囲に冷却水を導く室を設けたｐ、ヒータ８６を冷却水
温変化に応じて制御して、バイメタル温度の変化がエン
ジン冷却水温の変化に略一致するようにするのが好適で
ある。

回転型ソレノイド制御処理が終了するとステップＳ１５
に進んで、冷却水温と暖機終了温度Ａとを比較する。暖
機終了温度Ａよりエンジン冷却水温が高ケればステップ
Ｓ　］、　６でヒータへの通電全停止するようにした後
に、メインルーチンへ戻る。

暖機終了温度Ａよル低ければステップＳ１６’（ｒ通る
ことなくメインルーチンへ戻る。

このように本発明装置では、暖機終了前の所定の温度範
囲一上記実施例では温度Ａ−Ｂの範囲を牛数機状態とし
、ファストアイドル時においては。

感温部を加熱手段により加熱すると共に５ファストアイ
ドル時でも半暖機状態であれば駆動手段によるアシスト
を行ない、更に、暖機終了時には、ヒータへの通Ｎｋ停
止して駆動手段のみで弁体の開度を制御するものである
。

上記実姉例では、駆動手段として回転型ソレノイドを用
いた場合について説明したが、ステップモータ等の駆動
手段でも良いことは勿論であり。

また上記実施例では、感温規制手段の感温部としてバイ
メタルを使用した場合について説明したが。

サーモワックスを用いてもよいことは勿論であり。

その場合には、サーモワックスの溶融に応じてストッパ
が駆動されるようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアイドル回転数制御装置の一例を示す構
成図、第２図はバイメタル温度と弁体の開度との関係を
示すグラフ、第３図は本発明のアイドル回転数制御装置
を含むエンジンの一部分金示す構成図、第４図はその制
御回路の詳Ｍを示すブロック図、＠５図は第３図のアイ
ドル回転微開７御弁の一例を示す縦断面図−第６図はそ
の■〜■線断面図−第７図はＶｌ１問題線断面図、第８
図はコイルとマグネットの作動を説明する概略図、第９
図はコイル電流と弁体回転角との関係を示すグラフ−第
１０図はバイメタル温度とバイメタル回転角度との開俵
″を示すグラフ、第１１図はメインルーチンを示すフロ
ーチャート−第１２図は本発明方法の一手順を示すフロ
ーチャート、第１３図はその回転型ソレノイド制御処理
の一例を示すフローチャートである。 ２９・・・アイドル回転数制御弁、３７・・・水温セン
サー４１・・・制御回路、５６・・・弁体、５８・・・
回転型ソレノイド、７４・・・感温規制手段、７８・・
・ストッパ、８２・・・バイメタル。 代理人　　鵜　沼　辰　之 （ほか２名） 第１図 第２図 ハ１ バイメタル１度　　Ｉ”Ｃ） 第５図 ４１ 第６図　　　　第７図 第８図 第９図 ７、　　第１０図 舌 バイメタル１ｆｆｉ　　　　（’Ｃ） 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ”　　（１）吸気絞）弁の上流側と下流側とを接続した
   バイパス吸気通路の通過を気量を制御する弁体と、供給
   される電気信号傾応じて弁体を駆動する駆動手段と、周
   囲温度に応じて作動する感温部を有し、前記駆動手段に
   よる前記弁体の作動量を、前記感温部の作動量に応じた
   所定の領域内で規制するとともに、前記感温部の作動量
   に応じて前記弁体を駆動可能な感温規制手段と、前記感
   温部を加熱する加熱手段と、エンジンの暖機状態を表わ
   す温度を検出して該温度に応じた温度信号を出力する温
   度検出手段と、前記温度に対応する目標アイドル回転数
   に関連した情報が記憶−されている記憶手段と、前記温
   度信号が示す値と第一の所定値とを比較して、第一の所
   定値よシ前記温度信号が示す値が低いときに冷間状態と
   判断し、高いどきに暖機状態と判断する第一の判断手段
   と、前記温度信号が示す値が、前記第一の所定値よシ低
   （・第二の所定値と前記第一の所定値との間にある半暖
   機状態を判断する第二の判断手段と、前Ｒ己冷間状態７
   ５（判断されたときに前記加熱手段を付勢するカロ熱信
   号を発生する加熱信号発生手段と、前り８半暖機状態Ａ
   ｉ判断されたとき、および前記暖機状態７５；判断され
   たときに、前記温度信号に基づし・て１己情報を前記記
   憶手段から読み出して、その警己み出された情報に応じ
   た駆動信号を前記駆動信号に供給する駆動信号発生手段
   とを具備したことを特徴とするアイドル回転数制御装置
   。