(57)【要約】【課題】  アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）における開閉時における影響を回避して安定した回転を維持することが可能なエンジン回転制御装置を提供する。【解決手段】  アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）が戻りバネの付勢力に抗して所定の時間にわたって開状態を形成することにより迂回空気通路から所定の時間にわたって所定の補助空気をエンジンに供給するとともに前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）への開弁電流の通電を前記エンジンの吸入行程に同期させることにより１サイクル毎に所定の吸入空気量を所定の時間にわたってエンジンに供給することによりエンジンを所定の回転速度に制御することを特徴とするエンジン回転制御装置において、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）への通電を前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の戻りバネの付勢力による通電後の開弁動作遅れの時間だけ通電タイミングを実際の吸入行程以前に行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４サイクルエンジンに連通する空気吸入制御弁を備えた吸気通路を迂回する迂回空気通路に前記迂回空気通路を開閉するためのアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）を設けたエンジン回転制御装置であって、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）が戻りバネにより常時は前記迂回空気通路を閉状態に保持しているとともに前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）のソレノイド部に通電することで前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）が前記戻りバネの付勢力に抗して所定の時間にわたって開状態を形成することにより前記迂回空気通路から所定の時間にわたって所定の補助空気をエンジンに供給するとともに前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）への開弁電流の通電を前記エンジンの吸入行程に同期させることにより１サイクル毎に所定の吸入空気量を所定の時間にわたってエンジンに供給することによりエンジンを所定の回転速度に制御するエンジン回転制御装置において、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）への通電を前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の戻りバネの付勢力による通電後の開弁動作遅れの時間だけ通電タイミングを実際の吸入行程以前に行うことを特徴とするエンジン回転制御装置。
【請求項２】
前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）における通電の停止タイミングに前記迂回空気通路における前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の前後差圧による閉弁時間の遅れを考慮したことを特徴とする請求項１記載のエンジン回転制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの吸入行程がクランクパルス情報および吸入負圧情報を基に決定されることを特徴とする請求項１または２記載のエンジン回転制御装置。
【請求項４】
予め定めた前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の開弁時間とエンジンの目標回転速度との関係からフィードバック制御によりエンジンを目標回転速度に制御することを特徴とする請求項１，２または３記載のエンジン回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は４サイクルエンジン、殊に２輪車や芝刈り機、発電機、水上レジャー用の動力機などに用いられる小型の汎用エンジンに用いられる比較的小型のエンジンに用いられるエンジン回転制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２輪車や芝刈り機、発電機、水上レジャー用の動力機などとして用いられる汎用エンジンなどはその使用目的から小型であり、アイドル回転時などには負荷変動が生じることから所謂、アイドルスピードコントロール装置（ＩＳＣ）が設置されている。
【０００３】
このアイドルスピードコントロール装置（ＩＳＣ）として従来、エンジンに付設したスロットルボディに形成したエンジンの吸気孔に連通する空気吸入制御弁を備えた吸気通路を迂回する迂回空気通路に所定の開度に開閉可能に備えた開閉弁を用いて弁を設けたものが知られており、特に、前記開閉弁はステップモータを利用して通路面積を可変制御するものであり、制御は確実である反面、ステップモータ自身更にはその制御装置が高価であり製品価格の高騰を招き、特に前述のような廉い価格である小型のエンジンについては採用しにくい。
【０００４】
そこで、従来から前記ステップモータによる開閉弁に代わってソレノイドを用いたアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）が知られている。
【０００５】
この、アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）はステップモータを用いて迂回空気通路（バイパス通路）の開度を調節するものと異なり、電磁石（ソレノイド）のオン／オフ制御による迂回空気通路（バイパス通路）のオン時の比率（デューティ比）を制御するものであり、予め設定されたアイドリング時のエンジン回転数の目標値および検出されるエンジン回転数をパラメータとして電磁石（ソレノイド）を駆動する駆動パルスのデューティ比を算出するエンジン回転制御装置が特開平９−１５８７５４号公報などに提示されている。
【０００６】
このエンジン回転制御装置は、例えば大容量のサージタンクが搭載されたようなエンジンにおいて、車両が減速された場合には、サージタンク内の圧力が低下する。この場合において、走行状態が減速から定常に、或いは減速から加速に移行したとき、上記技術では吸気制御弁の閉タイミングがそれまでよりも遅れることになる。
【０００７】
しかしながら、この時点ではサージタンク内の空気密度が低下しているとともに、タンクの容量が大きいため、吸気通路内の空気量が所望の空気量に到達するまでの間に著しく時間を要してしまう。このため、上記技術の如く、吸気制御弁の閉タイミングを単に遅くするだけでは、吸気通路内の空気量の追従に遅れが生ずるという問題を解消できないおそれがあった。その結果、依然としてドライバビリティの悪化を招くおそれがあった。
【０００８】
そこで、例えば特開２００６−１７７１８２号公報に、所定クランク角度期間に対する前記制御信号のオン角度またはオフ角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段にて算出した前記オン角度またはオフ角度を前記角度パルスのパルス数に変換するパルス数算出手段と、前記パルス数算出手段により前記オン角度又はオフ角度を前記パルス数に変換したときの余り角度を前記角度パルスに基づくパルス間時間を用いて余り時間に変換する余り時間算出手段と、前記パルス数算出手段により得た前記パルス数を計数した後に前記余り時間算出手段にて得た前記余り時間を計時することにより前記制御信号をオンレベル又はオフレベルに切り換える信号切換手段とを備えた吸気通路に設けたスロットルバルブを迂回する迂回空気通路（バイパス通路）内に電磁駆動式のアイドル回転数制御弁を有するとともに、クランク軸の回転に同期した所定の等角度間隔の角度パルスに基づいてクランク角度を検出するクランク角度検出手段を備えた内燃機関において、所定クランク角度期間を１周期として前記制御弁の開度を制御する制御信号のデューティを設定するアイドル回転数制御装置、更には、特開２００７−２３８６２号公報に、吸気経路から分岐する迂回空気通路（バイパス空気通路）に設けられたソレノイドバルブの駆動デューティ比を変化させることによって供給空気量を調節し、所定の回転速度範囲において、回転速度が適切となるように制御する内燃機関であって、前記内燃機関の現在の回転速度を取得する回転速度取得部と、前記所定の回転速度範囲において、前記回転速度取得部によって取得された前記回転速度に基づいて前記駆動デューティ比を変化させる駆動デューティ制御部とを備え、前記駆動デューティ制御部は、前記回転速度が速いほど、前記駆動デューティ比を小さくする内燃機関が提示されている。
【０００９】
ところが、前記公報に提示されている迂回空気通路から所定の時間にわたって所定の補助空気をエンジンに供給するとともに前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）への開弁電流の通電を前記エンジンの吸入行程に同期させることにより１サイクル毎に所定の吸入空気量を所定の時間にわたってエンジンに供給することによりエンジンを所定の回転速度に制御することを特徴とするエンジン回転制御装置において、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）が前記戻りバネの付勢力に抗して所定の時間にわたって開状態を形成するものであり、特に、高速回転時に弁体の閉成を迅速に行うためにバネの付勢力を強くすることになり通電時に前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の戻りバネの付勢力による通電後の開弁動作の遅れ、また、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）における通電の停止タイミングに対するエンジンの高速回時による時間的ずれおよび前記迂回空気通路における前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の前後差圧による閉弁時間の遅れが影響してエンジン回転が不安定になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１５８７５４号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７１８２号公報
【特許文献３】特開２００７−２３８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、予め設定されたアイドリング時のエンジン回転数の目標値および検出されるエンジン回転数をパラメータとして算出した駆動パルスのデューティ比を用いてアイドルアップ時のソレノイドのオン／オフ制御による迂回空気通路のアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）におけるバネ圧による開放時の影響や運転速度による閉成時における影響を回避して安定した回転を維持することが可能なエンジン回転制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するためになされた本発明のエンジン回転制御装置は、４サイクルエンジンに連通する空気吸入制御弁を備えた吸気通路を迂回する迂回空気通路に前記迂回空気通路を開閉するためのアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）を設けたエンジン回転制御装置であって、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）が戻りバネにより常時は前記迂回空気通路を閉状態に保持しているとともに前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）のソレノイド部に通電することで前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）が前記戻りバネの付勢力に抗して所定の時間にわたって開状態を形成することにより前記迂回空気通路から所定の時間にわたって所定の補助空気をエンジンに供給するとともに前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）への開弁電流の通電を前記エンジンの吸入行程に同期させることにより１サイクル毎に所定の吸入空気量を所定の時間にわたってエンジンに供給することによりエンジンを所定の回転速度に制御するエンジン回転制御装置において、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）への通電を前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の戻りバネの付勢力による通電後の開弁動作遅れの時間だけ通電タイミングを実際の吸入行程以前に行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のエンジン回転制御装置において、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）における通電の停止タイミングにエンジン回転数や前記迂回空気通路における前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の前後差圧による閉弁時間の遅れを考慮することによりアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）に正確な通電時間を確保することができ、更に、前記エンジンの吸入行程がクランクパルス情報および吸入負圧情報を基に決定される場合には確実且つ正確な制御が可能であり、更にまた、予め定めた前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）における開弁時間とエンジンの目標回転速度との関係からフィードバック制御によりエンジンを目標回転速度に制御することもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の開閉により生じる影響を解消して適正な予め設定されたアイドリング時のエンジン回転数の目標値および検出されるエンジン回転数をパラメータとして算出した駆動パルスのデューティ比を用いてアイドルアップ時の安定した回転を維持することが可能なエンジン回転制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す概略図。
【図２】図１に示した実施の形態におけるアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の一例を示す断面図。
【図３】本実施の形態におけるアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の制御デューティのタイムチャート。
【図４】デューティ比とエンジン回転数との関係図。
【図５】本実施の形態における低回転時と高回転時のアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の制御デューティのタイムチャート。
【図６】式１を用いて回転速度に応じた「閉じ期」を算出する際の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１はエンジンとして例えば単気筒の４ストロークガソリンエンジンについての本発明の好ましい実施の形態におけるエンジン制御装置の概略を示すものであり、エンジン１の吸気ポート２とフィルタ３との間に配置される吸気管４の途中に運転者のアクセル操作量に応じて開度調節されるスロットルバルブ５が設けられているとともにその下流側には吸気管４の圧力を検出するための吸気管圧力センサ６が設けられている。
【００１８】
また、前記吸気管４にはスロットルバルブ５の上流側と下流側との間に前記スロットルバルブ５を迂回する迂回空気通路（バイパス）７が設けられているとともに前記迂回空気通路７には主としてアイドル運転時に迂回空気通路７内の空気流量を調整するためのアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８が設けられている。
【００１９】
特に、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８は、例えば図２に示した好ましい実施の形態のように、迂回空気通路７に配置した弁座８１に着座する弁体８２を電磁石（ソレノイド）８３で駆動（開閉）する。常時は設置された戻りバネ８４により閉成方向に押圧されて閉状態を保持している弁体８２がエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９からの開放信号により前記電磁石（ソレノイド）８３に電流が印加されて前記弁体８２が前記戻りバネ８４の付勢力に抗して吸着されて弁体８２が弁座８１から離れて開状態を形成するものである。
【００２０】
更に、前記吸気管４の下流である吸気ポート２近傍には電磁駆動式のインジェクタ１０が取り付けられているとともに、エンジン１の吸気ポート２及び排気ポート１１には吸気バルブ１２および排気バルブ１３が設けられている。
【００２１】
そして、燃料タンク１４に充填されて燃料ポンプ１５により燃料供給管１６からインジェクタ１０より供給される燃料１７が前記吸気バルブ１２の開動作に伴って吸気管４から燃焼室１８内に導入されたシリンダヘッド１９に設置された気化した燃料と空気との混合気体が点火コイル２０を通じて高電圧が印加された点火プラグ２１により着火され燃焼し、排気バルブ１３の開動作により排気管２２から排出される。
【００２２】
このとき、エンジン１の各行程はクランク角を検出する従来周知のクランクポジションセンサ（ＣＰＳ）２３と前記吸気管圧力センサ６からの吸入負圧情報（ＭＡＰＳ）により判定し、一方で、エンジン１が１サイクルあたりに吸入可能なタイミングは、吸気タイミングに限られるため、吸入行程を正確に捉えてアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８へのアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８の開閉を同期させることにより吸入空気量を制御することができる。
【００２３】
尚、図１中の符号２４はフライホイール、符号２５は温度センサ、符号２６は酸素センサである。
【００２４】
図３は前記実施の形態におけるアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８の制御模式図を示すものであり、クランクポジションセンサ（ＣＰＳ）２３のカウントは、２回転（７２０°ｄｅｇ）を基準点より４８ポイントでカウントし、４８ポイント以降はリセットがかかり１から繰り返す。
【００２５】
即ち、本実施の形態では、フライホイール２４には１５°ｄｅｇ刻みの１つの歯欠部を含む２３枚の歯で形成されるカウント歯を有しており、クランクポジションセンサ（ＣＰＳ）２３からのエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９へのカウントは歯欠部を含めて２回転で４８ポイントとなる。
【００２６】
また、基準点は圧縮上死点から−１２３°ｄｅｇとして変更せず、圧縮上死点と排気上死点の行程判別にはＭＡＰ信号を用い、吸入開始時のデューティ比を０％、吸入行程終了時のデューティ比を１００％として開弁時間（オンデューティ比）を与えて空気量を制御する。図４に示すように、本制御によりデューティ比を増すことによりエンジン回転速度が上昇すること、更には図５に示すようにエンジンの目標回転速度のフィードバックにより出力デューティ比の連続的な演算制御をすることにより目標回転速度に制御することが可能であることが立証された。
【００２７】
更に、本実施の形態では、前記図３に示したように、アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８への通電を前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８の戻りバネ８４の付勢力による通電後の開弁動作遅れの時間だけ通電タイミングを実際の吸入行程以前に行うことにより実際の吸入行程に合わせて前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８を所定の時期だけ早めて送信することにより正確な開放開始制御をすることができる。
【００２８】
尚、開放開始の通電タイミングは実際に使用するアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８の戻りバネ８４の強さ、更には必要であれば弁体８２の重量や摩擦による開閉抵抗などを考慮して定める。
【００２９】
また、図３に示したように、前記アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８の各回転毎の空気流量は前記開閉開始の通電から通電を停止して閉成する閉じ期までの時間により決定されるが、エンジンの回転速度が異なると前記閉じ期の値が一定でなくなり、また、閉じ期において、アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）８の上流と下流との圧力差が異なることから生じる閉弁時間の遅れが影響してエンジン回転が不安定になるという問題がある。
【００３０】
そこで、まず、第１に時間制御ではなく、デューティ比（全開を１００％）による制御を行うことにより、エンジンの回転が異なっても一定の値を用いることができる。
【００３１】
更に、第２に回転周期（または角速度）を反映させることにより、回転速度に応じた閉じ期を次の式１を用いて決定する。
【００３２】
【数１】
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【００３３】
そして、前記Ｔ0（吸入時間）として前記ｘ（％）をフィードバックパラメータとしてエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９で制御する。
【００３４】
図６はエンジン回転数が低速回転（１８００ｒｐｍ）および高速回転（３０００ｒｐｍ）の際の模式図であり、次の表１に前記式１を用いて算出した開弁比率（ｘ）２０％と８０％のＴ0（吸入時間）とＩＳＣＶ通電時間（Ｔｉ）の吸入時間についての計算値を示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
以上のように、本実施の形態では、時間制御でなく、デューティ比（全開１００％）の制御の概念を導入するとともに回転周期（または角速度）を反映させることで回転速度に応じた「閉じ期」をシンクロさせることにより、回転が絶えず変動することにより生じる一様な「閉じ期」の値が得られない点並びにアイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）の前後差圧が開弁時間に及ぼす影響を払拭することができ、正確な「閉じ期」を確保することができるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジン、２  吸気ポート、３  フィルタ、４  吸気管、５  スロットルバルブ、６  吸気管圧力センサ、７  迂回空気通路、８  アイドル回転数制御弁（ＩＳＣＶ）、９  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１０  インジェクタ、１１  排気ポート、１２  吸気バルブ、１３  排気バルブ、１４  燃料タンク、１５  燃料ポンプ、１６  燃料供給管、１７  燃料、１８  燃焼室、１９  シリンダヘッド、２０  点火コイル、２１  点火プラグ、２２  排気管、２３  クランクポジションセンサ（ＣＰＳ）、２４  フライホイール、２５  温度センサ、２６  酸素センサ、８１  弁座、８２  弁体、８３  電磁石（ソレノイド）、８４  戻りバネ
【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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