(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路中に配設され吸入空気の流量を調整するスロットル弁制御装置の吸気入口側と吸気出口側とを連通するバイパス通路を設け、前記バイパス通路の空気流量を調整可能なデューティ比制御された電磁弁と、前記電磁弁の開度を制御する制御装置とを備えるアイドル回転速度制御装置の制御方法であって、
吸入空気の温度が所定値以下であり、かつ前記スロットル弁制御装置が開弁しているとき、前記電磁弁の開度を制御することにより前記バイパス通路の吸入空気の流量を８m3/h以下にすることを特徴とするアイドル回転速度制御装置の制御方法。
【請求項２】
前記所定値は０℃であることを特徴とする請求項１記載のアイドル回転速度制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アイドル回転速度制御（以下「ＩＳＣ」という）装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関（以下「エンジン」という）の吸気通路に配設されたスロットル弁制御装置の吸気入口側と吸気出口側とを連通するバイパス通路を設け、このバイパス通路の空気流量を調整可能な電磁弁をバイパス通路に配設したＩＳＣ装置として、特開平４−３０３１５１号公報に開示されているものが知られている。
【０００３】
このものでは、第１設定値および第１設定値以上の第２設定値を設け、▲１▼吸気温度が第１設定値未満になったとき、電磁弁を所定制御時間だけ固定ディーティ比で制御し、▲２▼前記所定制御時間経過後、吸気温度が第１設定値以上かつ第２設定値に達するまでは電磁弁を固定デューティ比と回転フィードバックのデューティ比とで交互に制御している。すなわち、吸気温度に条件を設け、ＩＳＣ装置の電磁弁の開閉を点火時期を遅角させることなく吸気温度が低い場合にのみ制御することによりエンジン回転数を上昇させている。これにより排気温度を上昇させ、アイドル状態を良好に保持しつつマフラーの凍結を防止している。
【０００４】
また特開平４−３０３１５１号公報のような従来のＩＳＣ装置では、温度の低い吸入空気に含まれる水分がＩＳＣ装置の電磁弁内で凍結し、電磁弁の可動部が作動不能になることを防止するため、温水加熱のための配管を電磁弁自体に設けて電磁弁の温度を上昇させることが考えられる。また、製品軽量化の要望にともない電磁弁自体に温水加熱のための配管を設けず、ＩＳＣ装置が取付けられる吸気系の温水配管の熱により電磁弁の凍結を防止することも考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁弁自体に温水加熱のための配管を設ける従来のＩＳＣ装置では装置の重量が増大するという問題がある。また、電磁弁自体に温水加熱のための配管を設けず吸気系の温水配管の熱により電磁弁の凍結を防止するものでは、温水配管の配設位置によっては電磁弁の温度が十分に上昇しない場合もあるので、電磁弁可動部の凍結を確実に防止することはできない。このため、アイドル時においてエンジンへの吸気流量が制御不能になり、エンジンストールを引き起こすこともある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、部品点数を増加させることなく低温時にも凍結せずに作動可能なＩＳＣ装置の制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の請求項１記載のＩＳＣ装置の制御方法では、
エンジンの吸気通路中に配設され吸入空気の流量を調整するスロットル弁制御装置の吸気入口側と吸気出口側とを連通するバイパス通路を設け、前記バイパス通路の空気流量を調整可能なデューティ比制御された電磁弁と、前記電磁弁の開度を制御する制御装置とを備えるＩＳＣ装置の制御方法であって、
吸入空気の温度が所定値以下であり、かつ前記スロットル弁制御装置が開弁しているとき、前記電磁弁の開度を制御することにより前記バイパス通路の吸入空気の流量を８m3/h以下にすることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２記載のＩＳＣ装置の制御方法では、請求項１記載のＩＳＣ装置の制御方法において、前記所定値は０℃であることを特徴とする。
【０００９】
【作用および発明の効果】
本発明のＩＳＣ装置の制御方法によると、吸入空気の温度が所定値以下であり、かつスロットル弁制御装置が開弁しているとき、ＩＳＣ装置の電磁弁の開度を制御することにより前記バイパス通路の空気流量を８m3/h以下にしている。これにより、ＩＳＣ装置の構成部材を追加変更することなくＩＳＣ装置のプログラムを変更するだけで低温時においても電磁弁可動部の凍結を防止することができるので、アイドル時におけるエンジンへの吸入空気の流量を適正に制御できる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明のＩＳＣ装置を用いたエンジン吸気系システムの一実施例を図４に示す。
エアクリーナ１０１から吸入された空気は、吸気管１０２に設けられたレゾネータ１０３により吸気騒音を緩和され、スロットル弁制御装置１０４によりエンジンへの吸入量を調整される。スロットル弁制御装置１０４の吸気入口側と吸気出口側とはバイパス通路１０５により連通され、バイパス通路１０５の空気流量は電磁弁であるＩＳＣ弁１０により調整される。チャコールキャニスタ１０６は、燃料タンク等から蒸発する燃料蒸気をエンジン停止時に吸着し、エンジン運転時に吸気系に放出するものである。ＩＳＣ弁１０の制御装置としてのエンジン・コントール・コンピュータ（以下、「ＥＣＣ」という）１１０は、吸気温センサ１１１、スロットル開度センサ１１２、ノックセンサ１１３、水温センサ１１４、Ｏ2 センサ１１５、排気温センサ１１６、バキュームセンサ１１７および図４には図示されていないスピードセンサ１２２等エンジンに配設された各種センサから検出信号を入力し、ＩＳＣ弁１０、インジェクタ１０７、ディストリビュータ１０８およびＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）１０９に出力インタフェース回路から制御信号を送出している。ＥＣＣ１１０の入出力信号とＥＣＣ１１０の内部構成のブロックダイアグラムを図５に示す。ＥＣＣ１１０は各センサから入力された検出信号をメモリに保持されたプログラムに従って処理し、エンジンの運転状態に応じて各装置に制御信号を送出している。
【００１１】
次に、ＩＳＣ弁１０の詳細な構造を図２および図３に基づいて説明する。
ＩＳＣ弁１０はロータリソレノイド式電磁弁であり、ＩＳＣ弁１０自体に温水加熱用の配管をもたないものである。ＩＳＣ弁１０のハウジング１１は樹脂モールド成形されているが、本発明では、樹脂に代えてアルミニウム等の金属でハウジングを形成することも可能である。図２に示すように、シャフト１２はベアリング１３により回動可能に支持され、このシャフト１２にシャフト１２とともに回動する弁本体１４が取付けられている。シャフト１２の一方の端部にはストッパ１５が取付けられており、このストッパ１５により弁本体１４の全開および全閉位置が規制されている。シャフト１２の他方の端部には磁石１６が取付けられている。ロータリソレノイド２０は、コア２１とコア２１の周囲に巻回されたコイル２２とからなり、磁石１６からシャフト１２と直交する方向に磁石１６と対向する位置に配設されている。コイル２２に供給される電流値はＥＣＣ１１０により制御され、コイル２２に発生する磁力と磁石１６が有する磁力との反発および吸引によりシャフト１２および弁本体１４が回動する。図３に示すように、ＩＳＣ弁１０は、ハウジング１１の端面１１ａをスロットル弁制御装置１０４のスロットルボディにボルト３１で固定されている。ＩＳＣ弁１０の流入口４１はスロットル弁制御装置１０４の吸気入口側と連通し、流出口４２はスロットル弁制御装置１０４の吸気出口側と連通している。流入口４１および流出口４２は吸気通路４０を迂回するバイパス通路を形成している。
【００１２】
次に、ＩＳＣ弁１０の作動について図１、図６および図７に基づいて説明する。
(1) アイドル時
図１の（Ａ）に示すように、エンジンのアイドル状態においてスロットル弁１０４ｂは全閉位置にあるので、エンジンに吸入される全空気量はＩＳＣ弁１０で制御される。ＩＳＣ弁１０の弁本体１４はＥＣＣ１１０から送出された制御信号によりコイル２２に発生する磁力を制御されることによりシャフト１２および弁本体１４の開度を調整される。エンジンの運転状態に応じて開度を調整された弁本体１４により、ハウジング１１の流出口４２側と弁本体１４とで形成する開口面積Ｓが変化する。これにより、ＩＳＣ弁１０からスロットル弁１０４ｂの吸気出口側に流出する空気量が運転状態に応じて最適に制御されるので、安定したアイドル状態を保持することができる。外気温度が低くエアクリーナ１０１の吸入空気下流側に配設された吸気温センサ１１１で検出した吸入空気の温度が０℃以下であっても、アイドル状態においては、吸気系への吸入空気の流量が少ないのでエンジンからの温水加熱効果によりＩＳＣ弁１０自体が十分昇温する。このため、吸入空気の温度が０℃以下であっても、吸入空気中に含まれる水分がシャフト１２または弁本体１４に付着凍結してシャフト１２および弁本体１４の回動を妨害することはない。
【００１３】
(2) 走行時
図１の（Ｂ）に示すように、車両が走行状態に移行するとスロットル弁１０４ｂはエンジンへの吸入空気の流量を調整するために開弁するので、スロットルボディ１０４ａ内を吸入空気が通過する。車両が走行状態に移行しスロットル弁１０４ｂが開弁すると、吸気通路４０を流れる空気量が増加するとともに流入口４１からＩＳＣ弁１０内に流入しようとする空気量も増加する。
【００１４】
車両速度６０km/hの定常走行における、ＩＳＣ弁１０内を流れる吸入空気の流量（以下「ＩＳＣ流量」という）とＩＳＣ弁内部温度との関係を図６に示す。図６から判るように、車両走行中でスロットル弁１０４ｂが開弁している場合、ＩＳＣ流量が増加するとＩＳＣ弁内部温度は低下し、外気温が低いほどＩＳＣ弁内部温度は低下する。外気温−２５℃以下ではＩＳＣ流量が１０m3/h以上になるとＩＳＣ弁内部温度が０℃以下になるので、ＩＳＣ弁１０内部が凍結する恐れがある。走行時、エンジンのウォータジャケットは８０℃以上になるので、ＩＳＣ流量を８m3/h以下にすると、外気温が−３０℃以上であればＩＳＣ弁内部温度を０℃より高くできるのでＩＳＣ弁１０内部の凍結を防止することができる。外気温が−３０℃よりも低下する環境化で車両を走行させることを考慮すると、ＩＳＣ流量をさらに絞り込み、例えば４m3/h以下にしてもよい。本実施例では、車両走行時スロットル弁１０４ｂが開弁状態にあり、かつ吸気温センサ１１１の検出温度が０℃以下であれば弁本体１４の開度を調整して開口面積Ｓを絞り込み、図１の（Ｂ）の点線で示すようにＩＳＣ弁１０内部を流れる空気量を減少させてＩＳＣ流量を８m3/h以下にすることによりＩＳＣ弁１０内部の凍結を防止する。また本発明では、弁本体により流出口を閉弁し、スロットル弁制御装置の吸気入口側からＩＳＣ弁内に吸入空気が流入しないようにすることも可能である。
【００１５】
ＩＳＣ弁１０の空気流量制御フローチャートを図７に示す。図７に示すルーチンは、ＥＣＣ１１０内において周期的に呼び出されるルーチンである。スロットル弁１０４ｂが全閉位置にあるか開弁位置にあるかはスロットル開度センサ１１２からの検出信号により判定される。
吸入空気の温度が一定値以下（本実施例では０℃以下に設定している）か否かを判定し（ステップ２０１）、一定値以下のときステップ２０２に移行する。吸入空気の温度が一定値よりも大きい場合、ＥＣＣ１１０は各種センサから入力した検出信号に従いエンジン運転状態に応じて弁本体１４の開度を決定し、車両の安定した運転状態を保持する（ステップ２０５）。吸入空気の温度が一定値以下の場合、車両が走行中か否かを判定し（ステップ２０２）、走行中の場合ステップ２０３へ移行し、走行中でない場合ステップ２０５へ移行する。吸入空気の温度が一定値以下でかつ車両走行中の場合、スロットル弁１０４ｂが全閉か否かを判定し（ステップ２０３）、スロットル弁１０４ｂが全閉位置にあればステップ２０５に移行し、スロットル弁１０４ｂが全閉位置にない場合ステップ２０４に移行する。ステップ２０４では、前述したように開口面積Ｓを絞り込んでＩＳＣ流量を８m3/h以下にすることによりＩＳＣ弁内部温度を０℃よりも上昇させ、ＩＳＣ弁１０内部の凍結を防止する。
【００１６】
本実施例の作動および効果を図８に示す比較例と比較して説明する。
比較例のスロットル弁制御装置およびＩＳＣ弁は、本実施例のスロットル弁制御装置およびＩＳＣ弁と実質的に同一構成であるので同一符号を付している。図８の（Ａ）に示す比較例のアイドル時における作動は、本実施例と同様であり、ＥＣＣからの制御信号により弁本体１４がＩＳＣ流量を調整している。
【００１７】
図８の（Ｂ）に示す走行時において、比較例では、弁本体１４の開度を直前のアイドル時における弁本体１４と同じ開度に設定している。これは、走行状態から再びアイドル状態に移行するとき、弁本体１４の開度を変更することなく速やかに走行状態直前のアイドル運転状態に復帰するためである。このため、走行状態の弁本体１４の開度は、前回のアイドル時の車両運転状態により決定されるので、ＩＳＣ流量が８m3/hを超えることも考えられる。このため、吸入空気の温度によってはＩＳＣ弁１０内を流れる吸入空気内に含まれる水分がシャフト１２または弁本体１４に付着して凍結し、シャフト１２および弁本体１４の回動を妨げることがある。
【００１８】
一方本実施例では、車両走行時かつ吸入空気の温度が０℃以下の場合、開口面積Ｓを絞り込んでＩＳＣ流量を減少させて８m3/h以下にすることによりＩＳＣ弁１０内部の凍結を防止することができる。本発明では、車両走行時かつ吸入空気の温度が０℃以下の場合、▲１▼弁本体の開度を固定にしてＩＳＣ流量を８m3/h以下に減少させてもよいし、▲２▼ＩＳＣ流量を減少させて８m3/h以下にする範囲内で、前回アイドル時の弁本体の開度に最も近い開度に弁本体を設定することも可能である。
【００１９】
以上説明した本発明の実施例では、車両走行中スロットル弁が開弁状態にあり、かつ吸入空気の温度の所定値を０℃とし、所定値以下のときにＩＳＣ流量を８m3/h以下に減少させたが、本発明では、エンジン構造および特性により吸入空気の温度の所定値を０℃以下に設定することも勿論可能である。
また本実施例では、走行時において、弁本体１４の開度を調整することにより流出口４２側で開口面積Ｓを絞り込んだが、本発明では弁本体の開度を調整することによりＩＳＣ弁の流入口側で開口面積Ｓを絞り込むことも可能である。また、アイドル時においても、ＩＳＣ弁の流入口側で開口面積Ｓを調整することも可能である。
【００２０】
また本実施例では、ロータリソレノイド式電磁弁であるＩＳＣ弁によりバイパス通路を流れる吸入空気の流量を調整したが、本発明では、リニアソレノイド式またはステップモータ式電磁弁をＩＳＣ弁として用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるＩＳＣ弁の作動を示すものであり、（Ａ）はアイドル時における弁本体の開度を示す模式的断面図であり、（Ｂ）は走行時における弁本体の開度を示す模式的断面図である。
【図２】本実施例のＩＳＣ弁を示す縦断面図である。
【図３】図２のIII −III 線断面図である。
【図４】本実施例のＩＳＣ弁を用いたエンジン吸気システムを示す構成図である。
【図５】本実施例によるＥＣＣ制御を示すブロックダイアグラムである。
【図６】ＩＳＣ流量とＩＳＣ弁内部温度との関係を示す特性図である。
【図７】本実施例のＩＳＣ弁の空気流量制御を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の比較例によるＩＳＣ弁の作動を示すものであり、（Ａ）はアイドル時における弁本体の開度を示す模式的断面図であり、（Ｂ）は走行時における弁本体の開度を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０      ＩＳＣ弁（電磁弁）
１１      ハウジング
１２      シャフト
１４      弁本体
４１      流入口（バイパス通路）
４２      流出口（バイパス通路）
１０４      スロットル弁制御装置
１０４ａ    スロットルボディ
１０４ｂ    スロットル弁
１１０      ＥＣＣ（制御装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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