(57)【要約】内燃機関のアイドル回転数制御装置は、内燃機関１の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路８と、この吸気通路８に配置されて吸気量を制御するスロットル弁１１と、このスロットル弁１１に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路１２と、この補助吸気通路１２に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁１３とを備える。前記吸気通路８の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段Ｓ１と、前記燃焼室に供給する燃料の供給量が少なくとも前記吸気圧力に基づいて制御される燃料供給手段と、前記制御弁１３を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段Ｓ１の吸気圧力検出タイミングと同期させる制御手段１５とを有することにより、安定したアイドル運転を可能にする。
2004088111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、
前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
前記燃焼室に供給する燃料の供給量が少なくとも前記吸気圧力に基づいて制御される燃料供給手段と、
前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させる制御手段と、
を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記制御弁を閉駆動するタイミングを前記駆動基準位置とし、前記制御弁が閉じている状態を管理することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、１サイクル以上前の前記吸気圧力と現在の前記吸気圧力との差圧が前記制御弁の開閉状態に応じた閾値以上の時に、前記燃料の供給量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項４】
前記閾値が、エンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項５】
前記制御手段が、非同期噴射で前記燃料の供給量を増加させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項６】
内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、
前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
少なくとも前記吸気圧力に基づいて前記内燃機関の行程を判別する行程判別手段と、
前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させる制御手段と、
を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記制御弁を閉駆動するタイミングを前記駆動基準位置とし、前記制御弁が閉じている状態を管理することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項８】
内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記通気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、
前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
少なくとも前記吸気圧力に基づいて前記内燃機関の行程を判別する行程判別手段と、
前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングに同期させて前記制御弁を制御し、かつ前記行程判別手段の行程判別完了前後で前記内燃機関のクランク回転に対する前記駆動基準位置を変える制御手段と、
を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記行程判別手段の行程判別完了前では前記駆動基準位置がクランク１回転毎に１回、前記行程判別完了後では前記駆動基準位置がクランク２回転毎に１回となるように制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項１０】
内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、
前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
少なくとも前記吸気圧力に基づいて前記内燃機関の行程を判別する行程判別手段と、
前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングに同期させて前記制御弁を制御し、かつ前記行程判別手段の行程判別完了前は前記制御弁を開閉駆動させない制御手段と、
を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項１１】
内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、
前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
前記燃焼室に供給する燃料の供給量が少なくとも前記吸気圧力に基づいて制御される燃料供給手段と、
前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させる制御手段と、
を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記制御弁を閉駆動するタイミングを前記駆動基準位置とし、前記制御弁が閉じている状態を管理することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項１３】
上記請求項１乃至１２のいずれかに記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置を備えた内燃機関。
【請求項１４】
内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、前記吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段とを備える内燃機関制御装置であって、
前記燃料供給手段は、１サイクル以上前の前記吸気圧力と現在の前記吸気圧力との差圧が前記内燃機関のエンジン回転数に応じた閾値以上の時に、前記燃料の供給量を増加させる内燃機関制御装置。
【請求項１５】
前記閾値が、エンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定されることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関制御装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、非同期噴射で前記燃料の供給量を増加させることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関制御装置。
【請求項１７】
上記請求項１４乃至１６のいずれかに記載の内燃機関制御装置を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、安定したアイドル運転を可能とする内燃機関のアイドル回転数制御装置及び内燃機関制御装置並びに内燃機関に関する。
【背景技術】  例えば、車両に搭載される内燃機関には、吸気通路のスロットル弁の下流側に開口し大気と連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路を介して内燃機関に供給される補助空気量（アイドル吸気量）を制御する制御弁と、補助空気量を含む全吸気量に応じた所定燃料量を内燃機関の燃焼室に供給する燃料供給手段とを備え、内燃機関の所定回転位置を検出し、この所定位置信号に同期して制御弁を開弁させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
（特許文献１）特公昭６３−６０２１９号公報（第１〜第７頁、第１図〜第４図）
ところで、前記吸気通路のスロットル弁の下流側に配置された吸気圧力検出手段により吸気通路の吸気圧力を検出し、前記燃料供給手段の燃料供給量を制御している内燃機関制御装置では、吸気通路のスロットル弁の下流側に前記補助吸気通路を接続して開−閉型の制御弁を用いた場合には、この制御弁の開閉動作による吸気圧力の変化で、定常状態であるにも関わらず、加減速状態に移行したと誤判定され、アイドル回転数が不安定になってしまうことがある。
また、それらを回避するために加減速状態に移行したと判断する吸気圧力変化の閾値を大きくすると、運転者が意図したスロットル弁の開に対するドラビリの悪化を招くこととなる。
また、吸気通路の吸気圧力を検出して内燃機関の行程を判別することにより行程判別センサを持たないシステムにおいては、同様の原因に基づき内燃機関の行程を判別できなくなるのを回避するため、行程判別成立回数条件を大きくすると、内燃機関の始動性を悪化させてしまう。
また、所定時間内での制御弁の開時間の比率を制御（デューティ制御）する場合には、内燃機関の回転変動を考慮すると制御弁の開閉制御が複雑になり、計算負荷を増大させてしまう。
さらに、ユーザがアイドル回転数の設定を低く変更した場合、エンジン回転変動が大きくなり、安定したアイドル回転数制御ができなくなってしまうことがある。
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、安定したアイドル運転を可能にする内燃機関のアイドル回転数制御装置及び内燃機関制御装置並びに内燃機関を提供することを目的としている。
【発明の開示】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記燃焼室に供給する燃料の供給量が少なくとも前記吸気圧力に基づいて制御される燃料供給手段と、前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させる制御手段と、を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置である。
尚、前記制御手段は、例えば内燃機関のクランク角の所定位置における吸気圧力より定常負荷を推定し、燃料供給手段の燃料供給量を決定する。又、前記制御手段が決定する燃料供給量は、次のサイクルの燃料供給量である。
この請求項１に記載の発明によれば、制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を、吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させることで、前記吸気圧力検出手段が前記制御弁の開閉動作による圧力変動を誤検出して燃料の供給量を安定して制御できなくなるのを防止でき、安定したアイドル回転が可能である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、前記制御手段は、前記制御弁を閉駆動するタイミングを前記駆動基準位置とし、前記制御弁が閉じている状態を管理することを特徴とする。
この請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、アイドル回転数が上昇した場合にはエンジン回転数を抑える方向に制御弁を制御し、アイドル回転数が低下した場合にはエンジン回転数を上げる方向に制御弁を制御するので、内燃機関の回転変動を抑えることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、前記制御手段は、１サイクル以上前の前記吸気圧力と現在の前記吸気圧力との差圧が前記制御弁の開閉状態に応じた閾値以上の時に、前記燃料の供給量を増加させることを特徴とする。
尚、前記制御手段は、例えば１サイクル以上前の吸気圧力と現在の吸気圧力とを比較して、加速状態を検出する。又、前記制御弁の開閉状態は、例えばエンジン回転数やスロット開度、所定時間内での制御弁の開時間の比率（デューティ）等により、推定若しくは検出することができる。
この請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、前記制御弁の開閉動作による吸気圧力の変化で、定常状態であるにも関わらず加速状態に移行したと誤判定され、燃料の供給量が増加させられるのを防止でき、安定した燃料供給を行うことができる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、前記閾値が、エンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定されることを特徴とする。
この請求項４に記載の発明によれば、請求項３の効果に加え、前記閾値がエンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定されるので、前記制御弁の開閉動作による吸気圧力の変動が大きい低いアイドル回転数でも、安定した燃料供給を行うことができる。
又、ユーザがアイドル回転数の設定を低く変更した場合においても、定常状態ではないと誤判定されることなく、安定したアイドル回転数制御ができる。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、前記制御手段が、非同期噴射で前記燃料の供給量を増加させることを特徴とする。
この請求項５に記載の発明によれば、請求項３の効果に加え、非同期噴射で燃料の供給量を増加させるので、素早く安定した燃料供給を行うことができる。
請求項６に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、少なくとも前記吸気圧力に基づいて前記内燃機関の行程を判別する行程判別手段と、前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させる制御手段と、を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置である。
尚、前記制御手段は、例えば所定クランク角での吸気圧力の圧力差とクランク回転速度の変化とにより、内燃機関の行程を判別する。
この請求項６に記載の発明によれば、制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を、吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させることで、前記吸気圧力検出手段が前記制御弁の開閉動作による圧力変動を誤検出して行程判別できなくなるのを防止でき、安定したアイドル回転が可能である。
請求項７に記載の発明は、前記制御手段は、前記制御弁を閉駆動するタイミングを前記駆動基準位置とし、前記制御弁が閉じている状態を管理することを特徴とする。
この請求項７に記載の発明によれば、請求項６の効果に加え、アイドル回転数が上昇した場合にはエンジン回転数を抑える方向に制御弁を制御し、アイドル回転数が低下した場合にはエンジン回転数を上げる方向に制御弁を制御するので、内燃機関の回転変動を抑えることができる。
請求項８に記載の発明は、内燃機関の供給する空気を燃焼室に吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記通気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、前記スロットル弁の下流側で前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、少なくとも前記吸気圧力に基づいて前記内燃機関の行程を判別する行程判別手段と、前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングに同期させて前記制御弁を制御し、かつ前記行程判別手段の行程判別完了前後で前記内燃機関のクランク回転に対する前記駆動基準位置を変える制御手段と、を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置である。
この請求項８に記載の発明によれば、吸気通路の吸気圧力に基づいて内燃機関の行程を判別している為に始動直後の内燃機関の行程が判別できない状態でも、吸気タイミングを外すことなく前記駆動基準位置を同期させて燃焼室に吸気する吸気量を制御することができ、良好なエンジン始動性と安定したアイドル回転数制御を実現できる。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、前記制御手段は、前記行程判別手段の行程判別完了前では前記駆動基準位置がクランク１回転毎に１回、前記行程判別完了後では前記駆動基準位置がクランク２回転毎に１回となるように制御することを特徴とする。
この請求項９に記載の発明によれば、請求項８の効果に加え、行程判別が完了した後は吸気タイミングと前記駆動基準位置を完全に同期させることで、ファーストアイドルデバイスとしての効果をより高め、良好なエンジン始動性と安定したアイドル回転数制御を実現できる。
請求項１０に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、少なくとも前記吸気圧力に基づいて前記内燃機関の行程を判別する行程判別手段と、前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングに同期させて前記制御弁を制御し、かつ前記行程判別手段の行程判別完了前は前記制御弁を開閉駆動させない制御手段と、を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置である。
この請求項１０に記載の発明によれば、吸気通路の吸気圧力に基づいて内燃機関の行程を判別している為に始動直後の内燃機関の行程が判別し難い状態には、前記制御弁を開閉駆動させないことで、前記吸気圧力検出手段が前記制御弁の開閉動作による圧力変動を誤検出して行程判別できなくなるのを防止でき、良好なエンジン始動性と安定したアイドル回転数制御を実現できる。
請求項１１に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロットル弁に対して上流側の前記吸気通路と下流側の前記吸気通路を互いに連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する開−閉型の制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置であって、前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記燃焼室に供給する燃料の供給量が少なくとも前記吸気圧力に基づいて制御される燃料供給手段と、前記制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を前記吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させる制御手段と、を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置である。
この請求項１１に記載の発明によれば、制御弁を開閉駆動する駆動基準位置を、吸気圧力検出手段の吸気圧力検出タイミングと同期させることで、前記吸気圧力検出手段が前記制御弁の開閉動作による圧力変動を誤検出して燃料の供給量を安定して制御できなくなったり行程判別できなくなったりするのを防止でき、安定したアイドル回転が可能である。
請求項１２に記載の発明は、前記制御手段は、前記制御弁を閉駆動するタイミングを前記駆動基準位置とし、前記制御弁が閉じている状態を管理することを特徴とする。
この請求項１２に記載の発明によれば、請求項１１の効果に加え、アイドル回転数が上昇した場合にはエンジン回転数を抑える方向に制御弁を制御し、アイドル回転数が低下した場合にはエンジン回転数を上げる方向に制御弁を制御するので、内燃機関の回転変動を抑えることができる。
請求項１３に記載の発明は、上記請求項１乃至１２のいずれかに記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置を備えた内燃機関である。
この請求項１３に記載の発明によれば、回転変動が抑えられ、良好なエンジン始動性と安定したアイドル回転数制御装置を備えた内燃機関を実現できる。
請求項１４に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、前記吸気通路に配置されて吸気量を制御するスロットル弁と、このスロット弁の下流側で前記吸気通路の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段とを備える内燃機関制御装置であって、前記燃料供給手段は、１サイクル以上前の前記吸気圧力と現在の前記吸気圧力との差圧が前記内燃機関のエンジン回転数に応じた閾値以上の時に、前記燃料の供給量を増加させる内燃機関制御装置である。
この請求項１４に記載の発明によれば、定常状態であるにも関わらず加速状態に移行したと誤判定され、燃料供給量が増加させられるのを防止でき、安定した燃料供給を行うことができる。
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の内燃機関制御装置において、前記閾値が、エンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定されることを特徴とする。
この請求項１５に記載の発明によれば、請求項１４の効果に加え、前記閾値がエンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定されるので、回転変動が大きい、低いアイドル回転数で誤って燃料供給量が増加させられることなく、安定した燃料供給を行うことができる。
又、ユーザがアイドル回転数の設定を低く変更した場合においても、定常状態ではないと誤判定されることなく、安定したアイドル回転数制御ができる。
請求項１６に記載の発明は、請求項１４に記載の内燃機関制御装置において、前記制御手段は、非同期噴射で前記燃料の供給量を増加させることを特徴とする。
この請求項１６に記載の発明によれば、請求項１４に記載の効果に加え、非同期噴射で燃料の供給量を増加させるので、素早く安定した燃料供給を行うことができる。
請求項１７に記載の発明は、上記請求項１４乃至１６のいずれかに記載の内燃機関制御装置を備えた内燃機関である。
この請求項１７に記載の発明によれば、回転変動が抑えられ、良好なエンジン始動性と安定したアイドル回転数制御を行う内燃機関制御装置を備えた内燃機関を実現できる。
【図面の簡単な説明】  図１は、内燃機関のアイドル回転数制御装置の全体を略示する構成図であり、
図２はクランク角と吸気圧力との関係を示す図であり、
図３はスロットル開度を変化させたクランク角と吸気圧力との関係を示す図であり、
図４は制御弁の開閉駆動状態を示す図であり、
図５はクランクパルスと行程を示す図であり、
図６はクランクパルス、行程判別、吸気圧力検出、制御弁駆動状態のタイミングを示す図であり、
図７は第１の実施形態に係るクランクパルス、行程判別、吸気圧力検出、制御弁駆動状態のタイミングを示す図であり、
図８は第２の実施形態に係る制御弁の駆動基準位置のタイミングを示す図であり、
図９は第３の実施形態に係る制御弁の駆動基準位置のタイミングを示す図であり、
図１０は第４の実施形態に係る１サイクル前の吸気圧力と現在の吸気圧力との差圧の閾値を、エンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定することを示す図であり、
図１１はクランプパルス割り込みフローを示す図であり、
図１２はタイマー割り込みフローを示す図であり、
図１３は内燃機関のアイドル回転数制御装置における制御のタイミングチャートである。
なお、図中の符号、１は内燃機関、２はクランク、８は吸気通路、１１はスロットル弁、１２は補助吸気通路、１３は制御弁、１５は制御手段、１７は燃料供給手段、３０はクランク角検出手段、３１はエンジン回転速度検出手段、３３は行程判別手段、Ｓ１は吸気圧力検出手段、Ｓ２はエンジン温度検出手段、Ｓ３はクランクパルス出力検出手段、５０は制御装置ユニットである。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、この発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明するが、この発明は、この実施形態に限定されない。また、この発明の実施形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。
図１は内燃機関のアイドル回転数制御装置の全体を略示する構成図、図２はクランク角と吸気圧力との関係を示す図、図３はスロットル開度を変化させたクランク角と吸気圧力との関係を示す図、図４は制御弁の開閉駆動状態を示す図、図５はクランクパルスと行程を示す図、図６はクランクパルス、行程判別、吸気圧力検出、制御弁駆動状態のタイミングを示す図である。
この実施形態の内燃機関１は、単気筒の内燃機関を示すが、多気筒の内燃機関にも適用できる。この内燃機関１は、クランク２がコンロッド３を介してピストン４と連結され、ピストン４の往復動によってクランクが矢印方向に回転する。内燃機関１には、燃焼室５に臨むように点火プラグ６が設けられ、この燃焼室５には、排気通路７と吸気通路８が開口している。排気通路７の開口は、排気弁９により開閉され、吸気通路８の開口は、吸気弁１０により開閉され、この排気弁９と吸気弁１０の開閉はクランク２の回転に同期して行なわれる。
吸気通路８の途中にはスロットル弁１１が配置され、このスロットル弁１１は燃焼室５に供給する空気を吸気する吸気量を制御する。吸気通路８には、スロットル弁１１をバイパスして上流側と下流側に連通する補助吸気通路１２が設けられ、この補助吸気通路１２にはアイドル吸気量を調整する開−閉型の制御弁１３が備えられている。
吸気圧力は、図２に示すように、吸気弁１０が開いた直後の吸気圧力が高く、ピストン４が下降すると吸気圧力が低下し、吸気弁１０が閉じると吸気圧力が上昇する。そして、クランク番号が「０」のときが圧縮上死点である。
この吸気圧力は、図３に示すように、スロットル開度によって変化する。即ち、スロットル開度が大きくなるに従い、吸気弁１０が開くときの吸気圧力の低下が小さくなっている。クランク角が「０」のときが圧縮上死点である。
本実施形態の制御弁１３は、ソレノイドバルブで構成され、制御装置ユニット５０に備えられる制御手段１５により制御されて補助吸気通路１２を開−閉する。
この制御手段１５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成され、図４に示すように制御弁１３を閉駆動するタイミングを駆動基準位置とし、前記制御弁１３が閉じている時間を管理することで、所定時間内での制御弁１３の開時間の比率を制御（デューティ制御）して制御弁１３を開閉駆動する。そして、この駆動基準位置及び制御弁閉時間を設定することによって、アイドル吸気量が調整される。
前記吸気通路８には、スロットル弁１１及び補助吸気通路１２の連通部より下流側に、燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、燃料ポンプ１７等と伴に燃料供給手段を構成しており、電気的に接続された制御手段１５によって燃料噴射量が制御される。
また、吸気通路８には、スロットル弁１１及び補助吸気通路１２の連通部より下流側に、吸気圧力検出手段Ｓ１が設けられている。この吸気圧力検出手段Ｓ１は、補助吸気通路１２の下流側で吸気通路８の吸気圧力を検出し、この検出した吸気圧力情報を制御手段１５に送る。
制御手段１５は、内燃機関１のクランク角の所定位置における吸気圧力より定常負荷を推定し、燃料供給手段の燃料供給量を決定するので、吸気圧力に基づいて高精度の燃料供給を行なうことができる。尚、前記制御手段１５が決定する燃料供給量は、次のサイクルの燃料供給量である。
吸気通路８と補助吸気通路１２とを合流して、内燃機関１の単一の燃焼室５に連通することで、高精度の燃料供給を行なうことができる。また、吸気通路８と補助吸気通路１２とを合流した合流部８ａの下流側に吸気圧力検出手段Ｓ１を配置して吸気圧力検出を行なうことで、吸気圧力に基づいて高精度の燃料供給を行なうことができる。
また、内燃機関１には、エンジン温度検出手段Ｓ２が設けられている。このエンジン温度検出手段Ｓ２は、エンジン温度を検出し、この検出したエンジン温度情報を制御手段１５に送る。また、内燃機関１には、クランクパルス出力手段Ｓ３が設けられている。このクランクパルス出力手段Ｓ３は、回転するクランク２の突起２ａによってクランクパルスを出力し、このクランクパルスを制御手段１５に送る。
また、制御装置ユニット５０には、制御手段１５の他に、クランク角検出手段３０、エンジン回転速度検出手段３１、行程判別手段３３等が備えられている。クランク角検出手段３０は、クランクパルス出力手段Ｓ３によって生じるクランクパルスによりクランク２のクランク角を検出する。エンジン回転速度検出手段３１は、クランクパルス出力手段Ｓ３によって生じるクランクパルスによりエンジン回転速度を検出する。制御手段１５は、吸気圧力とエンジン回転速度に基づき、燃料供給手段における燃料噴射弁１６と燃料ポンプ１７を駆動して燃料供給量を制御する。
行程判別手段３３による行程判別は、図５に示すように、クランク２の３６０度を１２分割した位置に、１箇所の位置を除いて１１個の突起２ａを等間隔に設け、この突起２ａよるクランクパルスにクランクパルス番号を付し、圧縮上死点のクランクパルス番号を「０」とした場合、このクランクパルス番号が「０」から「６」までが膨張行程、「６」から「１２」まで排気行程、「１２」から「１８」までが吸気行程、「１８」から「０」までが圧縮行程と判別される。
図６に示すように、内燃機関１の始動でクランキング開始されると、クランクパルスが出力され、吸気圧力が高くなり、クランクパルスが出力されないときには吸気圧力が低下し、このクランクパルスが出力されないタイミングで上死点判別が完了する。
そして、吸気圧力が上昇して爆発が行なわれ、クランクパルスが出力されないタイミングで爆発判別が完了する。この２回の繰り返しで行程の判別が完了し、この行程の判別が完了するまでは、駆動基準位置がクランク１回転毎に１回となるように制御され、行程の判別が完了後は前記駆動基準位置がクランク２回転毎に１回となるように制御される。
この発明の第１の実施形態は、図７に示すように構成される。
この第１の実施形態は、クランク２によって生じるクランクパルスによりクランク２のクランク角を検出するクランク角検出手段３０と、補助吸気通路１２の下流側で吸気通路８の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段Ｓ１と、クランクパルスと吸気圧力の変化とに基づき内燃機関１の行程を判別する行程判別手段３３と、制御弁１３を閉駆動するタイミングを駆動基準位置として該制御弁１３が閉じている状態を管理して制御弁１３を制御する制御手段１５とを有する。制御手段１５は、クランク角に基づき制御弁１３を駆動するタイミングを吸気圧力検出のタイミングと同期させている。
即ち、図７において、内燃機関１の始動でクランキングが開始されると、クランクパルスが出力され、吸気圧力が高くなり、制御手段１５は所定時間内での制御弁１３の閉時間と開時間の比率を制御して制御弁１３を開閉駆動し、補助吸気通路１２を開く。このクランキングのクランク２の回転で吸気圧力が低下していき、クランクパルスが出力されないタイミングで上死点判別が完了し、このときの吸気圧力をＰ０とする。そして、吸気圧力が上昇して爆発が行なわれ、クランクパルスが出力されないタイミングで爆発判別が完了するので、このときの吸気圧力をＰ１とし、閉駆動するタイミングを駆動基準位置として吸気圧力検出タイミングと同期させられた制御弁１３が補助吸気通路１２を閉じる。
そして、爆発判別が完了後にクランクパルスが出力され、所定の制御弁閉時間が経過すると制御弁１３の駆動状態が開とされて補助吸気通路１２を開き、クランクパルスが出力されないタイミングでの吸気圧力をＰ２とし、吸気圧力検出タイミングと同期させられた制御弁１３の駆動状態が閉とされて補助吸気通路１２を閉じる。
次に、クランクパルスが出力され、吸気圧力が上昇して爆発が行なわれ、所定の制御弁閉時間が経過すると制御弁１３の駆動状態が開とされて補助吸気通路１２を開き、クランクパルスが出力されないタイミングでの吸気圧力がＰ３とされ、吸気圧力検出タイミングと同期させられた制御弁１３の駆動状態が閉とされて補助吸気通路１２を閉じる。
さらに、クランクパルスが出力されないタイミングで上死点判別が完了し、この時の吸気圧力をＰ４とし、行程判別が完了する。
この行程判別が完了するまでは、制御弁１３を閉駆動する駆動基準位置がクランク１回転毎に１回となるように制御され、爆発判別が完了して吸気圧力がＰ１のときに、吸気圧力検出タイミングと同期して閉駆動された制御弁１３は補助吸気通路１２を閉じる。この爆発判別が完了して吸気圧力がＰ１のときに、制御弁駆動状態が閉とされた時点を駆動基準位置として制御弁駆動状態がクランク１回転毎に１回となるように制御され、その後行程判別が完了するまで吸気圧力Ｐ２、Ｐ３が駆動基準位置となる。
行程の判別が完了すると、以後制御弁１３を閉駆動する駆動基準位置がクランク２回転（１サイクル）毎に１回となるように制御され、吸気圧力Ｐ４、Ｐ５・・・に同期した駆動基準位置となる。
図６と比較すると、図７ではクランク角に基づき制御弁１３を閉駆動するタイミングを、吸気圧力検出のタイミングと同期させており、このように制御弁１３を開閉駆動するタイミングを吸気圧力検出のタイミングと同期させることで、１サイクル前の同じクランクパルスにおける吸気圧力の変動を小さく抑えることができ、制御弁１３の開閉による吸気圧力変動を誤って検出することが防止され、より正確な定常負荷検出が可能になる。
このように、始動直後から吸入空気量を制御することにより内燃機関１のアイドル回転数を制御し、その際、制御弁１３の開閉による吸気圧力の変化で、定常負荷状態にないと判断されることなくアイドル回転数を安定させて制御することができ、吸気通路８の吸気圧力を検出して内燃機関１の行程を判別することにより行程判別センサを持たないシステムにおいても誤ることなく行程を判別することができる。
本発明の第２の実施形態は、図８に示すように、構成される。
この実施形態は、クランク２によって生じるクランクパルスによりクランク２のクランク角を検出するクランク角検出手段３０と、制御弁１３とを有する。
制御手段１５は、図８（ａ）に示すように、制御弁１３を閉駆動するタイミングを駆動基準位置とし、制御弁１３が閉じている状態である制御弁閉時間を制御手段１５に備えたタイマー４０により管理する。
即ち、制御弁閉時間により管理し、図８（ｂ）に示すように、エンジン回転上昇時には、制御弁１３の制御弁閉時間におけるクランクパルス数の増加に応じて制御弁１３の制御弁開時間を短くする。一方、図８（ｃ）に示すように、エンジン回転低下時には、制御弁１３の制御弁閉時間におけるクランクパルス数の減少に応じて制御弁１３の開時間を長くする。
このように、制御弁１３の制御弁閉時間におけるクランクパルス数の増加に応じて制御弁の開時間を短く、またクランクパルス数の減少に応じて制御弁の開時間を長くなるようにすることで、アイドル回転数が上昇した場合にはエンジン回転数を抑える方向に制御弁を制御し、アイドル回転数が低下した場合にはエンジン回転数を上げる方向に制御弁を制御するので、内燃機関の回転変動を抑えることができる。
尚、本発明の第２の実施形態においては、制御弁閉時間をタイマー４０により時間管理しているが、例えば、この制御弁閉時間をクランク２のクランク角により位置管理することもできる。
本発明の第３の実施形態は、図９に示すように、構成される。
この第３の実施形態は、クランクによって生じるクランクパルスによりクランクのクランク角を検出するクランク角検出手段３０と、補助通路１２の下流側で吸気通路８の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段Ｓ１と、クランクパルスと吸気圧力の変化とにより内燃機関１の行程を判別する行程判別手段３３と、制御弁１３が閉駆動するタイミングを駆動基準位置とし、制御弁１３が閉じている状態を管理する制御手段１５とを有する。
この制御手段１５は、クランク角に基づき制御弁１３を閉駆動するタイミングを駆動基準位置として行程判別完了タイミングと同期させ、かつ行程判別完了前後で内燃機関１のクランク回転に対する駆動基準位置を変える。
即ち、パターン１及びパターン４では、行程判別完了後に、制御弁１３を閉駆動する駆動基準位置を変更しても、クランク番号が「１８」から「０」まで制御弁１３が閉じ、「１」から「１８」までが開く、クランクの２回転を駆動基準位置として制御される。
ところで、パターン２及びパターン３では、行程判別完了後に、制御弁１３を閉駆動する駆動基準位置を変更すると、クランク番号が「６」から「１８」までが制御弁１３を制御する時間となる。行程判別完了後、最初の吸気圧力を検出するクランク角になるまでに、クランク２が１回転以上する場合、クランク番号が「６」から「９」まで制御弁１３を閉じ、「１０」から「１８」まで制御弁１３が開き、駆動しない時間をなくしてクランク番号が「１８」からパターン１及びパターン４と同じ開閉駆動をし、駆動基準位置変更時に制御弁１３が駆動しない時間がないようにして安定したアイドル回転数制御を実現することができる。
また、この発明の第３の実施形態では、行程判別完了前後で駆動基準位置を変動させ、行程判別完了後、駆動基準位置を最初の所定クランク角に同期させて制御する。
即ち、パターン１及びパターン２では、行程判別完了前は制御弁１３を閉駆動する駆動基準位置のクランク番号が「６」で制御弁１３を閉じ、パターン３及びパターン４では、制御弁１３を閉駆動する駆動基準位置のクランク番号が「１８」で制御弁１３を閉じ、クランク番号の「６」または「１８」を基準に制御をしているが、行程判別完了後は、パターン１乃至パターン４のいずれでも、例えばクランク番号が「１８」で制御弁１３を閉じ、クランク番号の「１８」を基準にして制御をしている。このように、行程判別完了前後で駆動基準位置を変動させ、行程判別完了後、制御弁１３を閉駆動する駆動基準位置を最初の所定クランク角、この実施形態ではクランク番号が「１８」に同期させて制御を行ない、より回転変動の少ない安定したアイドル回転数制御を実現することができる。
また、この発明の第３の実施形態では、行程判別完了前後で駆動基準位置を変動させ、行程判別完了前は、制御弁１３を全開に制御し、行程判別完了後は、内燃機関の運転状態に応じて制御する。即ち、行程判別完了前は、制御弁１３を全開に制御し、行程判別完了後は、図８（ｂ）に示すように、エンジン回転上昇時には、制御弁１３の閉時間におけるクランクパルス数の増加に応じて制御弁１３の開時間を短くし、一方図８（ｃ）に示すように、エンジン回転低下時には、制御弁１３の閉時間におけるクランクパルス数の減少に応じて制御弁１３の開時間を長くなるようにし、内燃機関の状態に応じて制御弁１３を開閉駆動することで、より回転変動の少ない安定したアイドル回転数制御を実現することができる。
また、この発明の第３の実施形態では、行程判別完了前後で駆動基準位置を変動させ、行程判別完了前は、図６に示すように、駆動基準位置がクランク２の１回転毎に１回、行程判別完了後は、駆動基準位置がクランク２の２回転毎に１回となるように制御することで、より回転変動の少ない安定したアイドル回転数制御を実現することができる。
又、行程判別が完了した後は吸気タイミングと駆動基準位置を完全に同期させることで、ファーストアイドルデバイスとしての効果をより高め、良好なエンジン始動性と安定したアイドル回転数制御を実現できる。
この発明の第４の実施形態は、図１０に示すように、構成される。
この第４の実施の形態では、クランク２によって生じるクランクパルスによりエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段３１と、補助吸気通路１２の下流側で吸気通路８の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段Ｓ１と、燃焼室５に燃料を供給する燃料供給手段とを有する。燃料供給手段は、燃料ポンプ１７から燃料噴射弁１６に燃料を送り、この燃料噴射弁１６により燃料が燃焼室５に供給される。この燃料噴射弁１６からの燃料の供給は吸気通路８を介して燃焼室５に供給しているがこれに限定されず、燃料噴射弁１６から直接燃焼室５に供給するようにしてもよい。又、燃料供給手段は、電子制御キャブと燃料ポンプにより構成することもできる。
制御手段１５は、吸気圧力とエンジン回転速度に基づき燃焼室５に供給される燃料供給量を制御し、この制御手段１５は、エンジン回転速度の加減速状態判定に要す１サイクル前の吸気圧力と現在の吸気圧力との差圧の閾値を有する。このエンジン回転速度の加減速状態を判定するのに要する１サイクル前の吸気圧力と現在の吸気圧力との差圧の閾値を、図１０に示すように、エンジン回転数を軸とする２次元テーブルよって設定する。
このエンジン回転数が小さい時には、１サイクル前の吸気圧力と現在の吸気圧力との差圧の閾値を大きくし、エンジン回転数が大きくなると、閾値を順次小さくして、所定エンジン回転数になると、小きい閾値で一定にする。
このように、エンジン回転数が小さい時の加減速状態を判定するのに要する１サイクル前の吸気圧力と現在の吸気圧力との差圧の閾値を、エンジン回転数を軸とする２次元テーブルによって設定することで、回転変動が大きい、低いアイドル回転数で誤って燃料供給量が増加させられることなく、安定した燃料供給を行うことができる。
また、ユーザがアイドル回転数を低く設定した場合においても、定常状態ではないと誤判定されることなく安定したアイドル回転数を保つことができる。
また、１サイクル前の吸気圧力と現在の吸気圧力との差圧の変化がエンジン回転数に応じた閾値以上の時には燃料供給量を増加させ、安定した燃料供給を行なうことができる。また、非同期噴射で燃料供給量を増加させ、安定した燃料供給を行なうことができる。
次に、内燃機関のアイドル回転数制御装置の制御を、図１１及び図１２のフローチャート及び図１３のタイミングチャートに基づいて説明する。
図１１はクランプパルス割り込みフローであり、内燃機関１の始動でクランキング開始されると吸気圧力が高くなり、吸気圧力をＡＤ変換して取り込む（Ｓａ１）。
制御弁（ソレノイドバルブ）１３の閉制御がスタートし（Ｓａ２）、行程判別前か否かの判断を行なう（Ｓａ３）。
そして、行程判別前なら制御弁１３の閉タイミングで（Ｓａ４）、エンジン回転速度及びエンジン温度より１回転１回駆動基準位置での閉時間演算し（Ｓａ５）、タイマー４０をスタートさせ、制御弁１３へ閉信号を出力する（Ｓａ６）。
一方、行程判別後なら駆動基準位置は１回転に１回か否かの判断を行ない（Ｓａ７）、制御弁１３の閉タイミングで（Ｓａ８）、エンジン回転速度及びエンジン温度より２回転１回駆動基準位置での閉時間演算し（Ｓａ９）、タイマー４０をスタートさせ、制御弁１３へ閉信号を出力する（Ｓａ６）。
図１２はタイマー割り込みフローであり、制御弁１３の開制御がスタートし（Ｓｂ１）、タイマーがストップすると、制御弁１３へ開信号出力する（Ｓｂ２）。
図１３のタイミングチャートでは、クランキング開始し、エンジン回転検出する。このクランキング開始のときの制御弁１３は閉じており、上死点で開き、爆発判別が完了するまで開いており、所定時間内での制御弁１３の開時間の比率（デューティ）は、１００に設定される。
爆発判別が完了すると、エンジン温度によるマップによってサーチされるＦＩＤ初期デューティで制御弁１３をデューティ制御し、行程判別が完了するまで、エンジン温度によるマップによるＦＩＤデューティ減衰量／２ずつデューティを減衰させながら制御弁１３をデューティ制御し、エンジン温度によるマップによってサーチされるＦＩＤデューティ減衰量でデューティ制御する。
減衰したデューティがＦＩＤ目標デューティを下まわれると、エンジン温度によるマップによってＦＩＤ目標デューティで制御弁１３をデューティ制御し、ＦＩＤ駆動デューティ制御値（閉側）からは一定のデューティ制御を行ない、計算上のデューティが「０」になると制御弁１３のデューティ制御を停止する。
この第１の実施形態乃至第４の実施形態は、それぞれ単独で内燃機関制御装置や内燃機関に適用でき、あるいはそれぞれのいずれかを組み合わせて適用できる。
【産業上の利用可能性】この発明は、内燃機関の燃焼室に供給する空気を吸気する吸気通路と、この吸気通路に配置される吸気量を制御するスロットル弁の下流側に連通する補助吸気通路と、この補助吸気通路に配置されてアイドル吸気量を制御する制御弁とを備える内燃機関のアイドル回転数制御装置及び内燃機関制御装置並びに内燃機関に適用できる。
【図１】
2004088111.tif 000003
【図２】
2004088111.tif 000004
【図３】
2004088111.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004088111.tif 000008
【図７】
2004088111.tif 000009
【図８】
2004088111.tif 000010
【図９】
2004088111.tif 000011
【図１０】
2004088111.tif 000012
【図１１】
2004088111.tif 000013
【図１２】
2004088111.tif 000014
【図１３】
2004088111.tif 000015
【国際調査報告】
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