JPH0719095A - エンジンの吸入空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストアップを招来することなく，かつ，安
定性を損なうことなく，吸気系の遅れに対してエンジン
の吸入空気量を的確に追従修正することを可能とし，そ
の応答性を向上させる。 【構成】 目標とするエンジン回転数を変動させるトル
ク変化量を検出するトルク変化量検出手段１０あるいは
目標とするエンジン回転数と実エンジン回転数との差を
検出するエンジン回転数差検出手段２０からの出力値を
制御対象となるエンジンを構成する吸気管内に導入され
る空気量と吸気行程毎に各シリンダ内に吸入される吸入
量（吸気管内空気排出量）の比に相当する値に変換する
変換手段３０と，該変換手段３０からの変換値により目
標とするエンジン回転数に修正すべき空気量の微分分を
決定する微分分決定手段４０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，アイドリング状態の
エンジン回転数を目標のエンジン回転数に維持するよう
吸入空気量を制御するエンジンの吸入空気量制御装置に
関し，特に，その応答性能を向上させたエンジンの吸入
空気量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，エンジンの回転数を目標回転数に
制御するためにエンジンの動作状態に応じて吸入空気量
を変化させるものとして，例えば，特開昭５５−１５６
２３０号公報に開示されているものがある。これは，エ
ンジンの動作状態を車両の変速機の種別や変速機の変速
位置，あるいは，冷房装置のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づい
て識別し，該識別された状態に対応する補正値を用いて
エンジンに吸入される空気量を制御するものである。

【０００３】上記の制御方法にあっては，実エンジン回
転数と目標とするエンジン回転数とを比較し，目標回転
数に対してエンジン回転数が高い場合には吸入空気量を
徐々に減少させ，反対に，目標回転数に対してエンジン
回転数が低い場合には吸入空気量を徐々に増加させ，実
エンジン回転数が目標回転数に一致するように制御する
ものである。さらに，このときにおける吸入空気の増減
量を負荷状態に応じて変化させ，適正な制御を実行す
る。

【０００４】また，特開平１−２１１６４０号公報に開
示されているものがある。これは，エンジンの回転数に
変動をきたす外乱を直接検出し，該検出信号とその時間
微分分との和に比例させて吸入空気量を制御（フィード
・フォワード制御）するものである。このエンジン回転
数に変動を及ぼす外乱を直接検出して，それに見合う吸
入空気量を供給するよう構成したフィード・フォワード
制御にあっては，目標とするエンジン回転数にするため
の空気量を効果的に補正することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記の
従来技術には，以下に示す問題点があった。すなわち，
特開昭５５−１５６２３０号公報に開示されている技術
にあっては，実エンジン回転数が目標とするエンジン回
転数より低下した場合，スロットル以降の吸気管に導入
する空気量を増加させて目標回転数に一致するように補
正するが，スロットル以降の吸気管に充填されている時
定数（吸気系遅れ）以上の遅い時間で充填しても遅れに
対する改善が期待できないばかりか，修正過多となり安
定性に欠けるという問題点があった。

【０００６】そこで，急速にエンジン回転数を修正する
ためには吸気系の遅れと同等，もしくはそれ以上の速さ
で補正する必要があった。理想的には，目標とする充填
量までスロットル以降の吸気管に対して空気を瞬時に充
填することが望まれるが，空気量増加手段による空気通
過量に限度があるため，実際には，空気量増加手段の能
力に応じた増加にしかなり得ない。

【０００７】ここで，吸気系の遅れについて考えると，
この吸気系の遅れはエンジンの運転状態によって変化す
るため，上記安定性の理由からどのエンジン動作状態に
おいても吸気系の遅れである時定数をオーバーさせずに
修正する必要がある。これは，エンジン動作状態の最も
速い時定数により急速に平衡点に移動させる操作によっ
て実現可能である。しかし，最も速い時定数により平衡
点に移動させる操作を実行すると，修正に要する時間が
少ないために修正空気量を多くしなければならず，上記
空気量増加手段による空気通過量の限界に容易に達して
しまい，修正量が制限され，その効果が損なわれる。

【０００８】このことは，特に，エンジンが暖気中にお
いて顕著となる。すなわち，暖気中において供給する空
気量を増加しているため，空気量増加手段であるアクチ
ュエータの空気増加量範囲が小さくなり，効果を上げる
ことがより制限されてしまう。また，遅い時定数の領域
において動作している暖気後における通常運転時にあっ
ては，遅れを修正する時間があるにもかかわらず修正し
ないため，回転数を急速に修正する効果を高めることが
できない。

【０００９】以上より，この従来技術においては，吸気
系の遅れに対してエンジンの吸入空気量を的確に追従修
正することができず，その応答性が悪いという問題点が
あった。

【００１０】また，特開平１−２１１６４０号公報に開
示されている技術にあっては，エンジン回転数に変動を
及ぼす外乱を直接検出して，それに見合う吸入空気量を
供給するよう構成したフィード・フォワード制御である
ため，目標とするエンジン回転数にするための空気量を
効果的に補正することは可能であるが，外乱となる負荷
を直接検出する必要があるため，実用化する際には装置
の構成が複雑化して装置のコストアップを招来し，さら
に，実エンジン回転数と目標とするエンジン回転数との
偏差をフィードバックする制御系においては，回転偏差
の比例ゲインや積分ゲインを大きくして制御系のゲイン
を上げることがエンジン回転変動修正時間等の改善を図
ることになるが，そこにはエンジンの遅れ要素や無駄時
間要素があるため，その安定性が損なわれるという問題
点があった。

【００１１】この発明は，上記に鑑みてなされたもので
あって，コストアップを招来することなく，かつ，安定
性を損なうことなく，吸気系の遅れに応じて変化する時
定数により微分分を変化させ，吸気系の遅れに対してエ
ンジンの吸入空気量を的確に追従修正することを可能と
し，その応答性を向上させることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は，上記の目的
を達成するために，目標とするエンジン回転数を変動さ
せるトルク変化量を検出するトルク変化量検出手段，あ
るいは，目標とするエンジン回転数と実エンジン回転数
との差を検出するエンジン回転数差検出手段と，前記ト
ルク変化量検出手段あるいはエンジン回転数差検出手段
からの出力値に基づいて吸入空気量を制御し，実エンジ
ン回転数を目標とするエンジン回転数に設定するエンジ
ンの吸入空気量制御装置において，前記トルク変化量検
出手段あるいはエンジン回転数差検出手段からの出力値
を制御対象となるエンジンを構成する吸気管内に導入さ
れる空気量と吸気行程毎に各シリンダ内に吸入される吸
入量（吸気管内空気排出量）の比に相当する値に変換す
る変換手段と，前記変換手段からの変換値により目標と
するエンジン回転数に修正するための空気量の微分分を
決定する微分分決定手段とを具備するエンジンの吸入空
気量制御装置を提供するものである。

【００１３】また，エンジンに対して供給する空気量を
決定する空気量テーブルと，実エンジン回転数が目標エ
ンジン回転数より高い場合には空気量を徐々に減少さ
せ，反対に，実エンジン回転数が目標エンジン回転数よ
り低い場合には空気量を徐々に増加させる回転修正積分
分と，実エンジン回転数が目標エンジン回転数より所定
回転数以上高くなったとき一定量の空気を減少させ，反
対に，実エンジン回転数が目標エンジン回転数より所定
回転数以上低くなったとき一定量の空気を増加させる回
転修正比例分と，前記回転修正比例分からの出力に基づ
き吸気系の時定数を用いて比例分と微分分を算出する微
分補正手段と，前記回転修正積分分と微分補正手段から
の値を加算する第１の加算手段と，前記第１の加算手段
により加算された値と前記空気量テーブルからの値とを
加算する第２の加算手段と，前記第２の加算手段からの
出力に対してパルス幅変調を実行するパルス幅変調手段
とを有するエンジンの吸入空気量制御装置を提供するも
のである。

【００１４】また，エンジンに対して供給する空気量を
決定する空気量テーブルと，エンジンの回転数を目標と
するエンジン回転数に修正するための必要トルクを演算
するトルク演算手段と，前記トルク演算手段からの出力
に対して微分補正を実行して回転定常偏差修正値を出力
する微分補正手段と，目標エンジン回転数と実エンジン
回転数とから目標とするエンジン回転数に対する偏差を
出力する減算手段と，前記減算手段からの回転偏差の値
を積分してエンジン回転定常偏差を修正する値を出力す
る積分手段と，前記積分手段からのエンジン回転修正ト
ルク値と前記微分補正手段からの回転定常偏差修正値と
を加算して修正トルク値を出力する第１の加算手段と，
前記第１の加算手段から出力された修正トルク値をトル
ク発生に必要な空気量に変換する空気量変換手段と，前
記空気量変換手段からの空気量情報と前記空気量テーブ
ルからの空気量情報とを加算する第２の加算手段とを有
するエンジンの吸入空気量制御装置を提供するものであ
る。

【００１５】また，前記トルク演算手段は，空気流量情
報信号により計測された吸入空気量と実エンジン回転数
からエンジンが発生すべきトルクを推定するトルク推定
手段と，クランク角度基準信号の周期と実エンジン回転
数とからエンジン回転に変化をもたらしたトルク量を算
出するトルク算出手段と，実エンジン回転数と空気流量
情報信号によりエンジンが回転するときの負荷となるト
ルクを算出する負荷トルク算出手段とから構成されてい
るものである。

【００１６】

【作用】この発明に係るエンジンの吸入空気量制御装置
は，吸気系の遅れを決定するスロットル以降の吸気管に
導入される空気量と，吸気行程毎にシリンダ内に吸入さ
れる吸気管内空気排気量の値から導くことができる時定
数を用いて，目標とするエンジン回転数に修正すべき空
気量の微分分を決定し，該微分分に基づいてエンジンの
吸入空気量を制御する。

【００１７】また，目標とするエンジン回転数に修正す
べきトルクに見合った空気量をフィードバックし，エン
ジン吸気系の時定数と同じ時定数をもった微分値と加算
してフィードバックすることにより，実エンジン回転数
を目標とすべきエンジン回転数に制御する。

【００１８】

【実施例】

〔実施例１〕以下，この発明の一実施例を添付図面に基
づいて説明する。図１は，この発明に係るエンジンの吸
入空気量制御装置のシステム構成（クレーム対応）を示
すブロック図である。１０は目標とするエンジン回転数
を変動させるトルク変化量を検出するトルク変化量検出
手段，２０は目標とするエンジン回転数と実エンジン回
転数との差を検出するエンジン回転数差検出手段，３０
はトルク変化量検出手段１０あるいはエンジン回転数差
検出手段２０からの出力値を制御対象となるエンジンを
構成する吸気管内に導入される空気量と吸気行程毎に各
シリンダ内に吸入される吸入量（吸気管内空気排出量）
の比に相当する値に変換する変換手段，４０は変換手段
３０からの変換値により目標とするエンジン回転数に修
正すべき空気量の微分分を決定する微分分決定手段であ
る。

【００１９】次に，動作について説明する。エンジンの
トルク変換量をトルク変化量検出手段１０により検出
し，あるいは，あらかじめ設定されている目標とするエ
ンジン回転数と実エンジン回転数との差をエンジン回転
数差検出手段により検出し，それらの情報値を変換手段
３０に対して出力する。該変換手段３０では，入力され
た該情報値を制御対象となるエンジンを構成する吸気管
内に導入される空気量と吸気行程毎に各シリンダ内に吸
入される吸入量（吸気管内空気排出量）の比に相当する
値に変換する。その後，微分分決定手段４０において，
変換手段３０からの変換値により目標とするエンジン回
転数に修正すべき空気量の微分分を決定し，該決定され
た微分分に基づいて空気調整アクチュエータを制御する
ことによりエンジンの吸入空気量を制御し，エンジンの
回転数を目標とするエンジン回転数に補正する。

【００２０】図２は，この発明に係るエンジンの吸入空
気量制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
図において，１０１はシステム各部を制御するコントロ
ールユニット，１０２はエンジン冷却水の温度値を検出
し，エンジン冷却水の温度値情報信号１１２を出力する
温度センサ，１０３は空気流量を検出し，空気流量情報
信号１１３を出力するエアフローセンサ，１０４は点火
系を構成するディストリビュータ，１０５はディストリ
ビュータ１０４に内蔵され，クランク角度基準信号１１
０，クランク角度信号１１１を出力するクランクセンサ
である。また，１０６はエンジンの燃料噴射弁，１０７
は空気調整アクチュエータ，１０８はスロットルバル
ブ，１０９はスロットルバルブ１０８のスロットル開度
を検出し，スロットル開度情報信号１１４を出力するス
ロットル開度センサである。

【００２１】次に，動作について説明する。コントロー
ルユニット１０１は，温度センサ１０２から出力された
エンジン冷却水の温度値情報信号１１２と，エアフロー
センサ１０３から出力された空気流量情報信号１１３
と，クランクセンサ１０５から出力されたクランク角度
信号１１１とが入力され，これらの入力値に基づいて所
定の演算処理を実行した後，燃料噴射弁１０６および空
気調整アクチュエータ１０７に対して制御信号１１５，
１１６をそれぞれ出力し，制御信号に応じて燃料噴射弁
１０６および空気調整アクチュエータ１０７をそれぞれ
駆動制御する。また，スロットル開度センサ１０９は，
スロットルバルブ１０８のスロットル開度情報信号１１
４をコントロールユニット１０１に対して出力する。

【００２２】また，上記クランクセンサ１０５は，例え
ば，爆発行程上死点前６０度の角度にパルスを出力する
クランク角度基準信号１１０と，クランク角度１度毎に
上記クランク角度信号１１１とを出力する。そして，ク
ランクセンサ１０５からの出力信号１１０，１１１より
求めた実エンジン回転数と，エアフローセンサ１０３か
らの空気流量情報信号１１３より得られた空気流量か
ら，シリンダに吸入される空気量を算出し，制御信号１
１５に基づいて燃料噴射弁１０６による燃料の供給を制
御する。

【００２３】図３は，アイドル回転数を目標とする回転
数に制御する，いわゆる，吸入空気量制御を行うコント
ロールユニット１０１における各処理を示す説明図であ
る。図において，２０１はエンジンに対する空気量を決
定する空気量テーブル，２０２は加算処理，２０３は加
算処理１０１により得られた値に対してパルス幅変調す
るパルス幅変調処理，２０４は実エンジン回転数，２０
５は実エンジン回転数２０４と目標エンジン回転数から
導き出された回転修正積分分，２０６は加算処理，２０
７は目標エンジン回転数，２０８は実エンジン回転数２
０４と目標エンジン回転数２０７から導き出された回転
修正比例分，２０９は回転修正比例分２０８の値の比例
分と微分分を算出する微分補正処理である。

【００２４】次に，動作について説明する。また，図４
は，この実施例のエンジン回転落下時における動作例を
示すタイミングチャートである。まず，温度センサ１０
２からのエンジン冷却水の温度値情報信号１１２を軸と
した空気量テーブル２０１により空気量が決定される。
回転数修正積分分２０５は，実エンジン回転数２０４と
目標エンジン回転数２０７との差が所定回転数以上のと
き，すなわち，実エンジン回転数２０４が目標エンジン
回転数２０７より高い場合には，空気量を徐々に減少さ
せる値を出力し，反対に，実エンジン回転数２０４が目
標エンジン回転数２０９より低い場合には，空気量を徐
々に増加する値を出力する。

【００２５】また，回転修正比例分２０８は，実エンジ
ン回転数２０４が目標エンジン回転数２０７より所定回
転数以上高くなったとき，一定量の空気を減じる値を出
力し，反対に，実エンジン回転数２０４が目標回転数２
０７より所定回転数以上低くなったとき，一定量の空気
を増加する値を出力する。また，微分補正処理２０９
は，吸気系の時定数を用いて回転修正比例分２０８から
の出力の比例分と微分分を算出する。

【００２６】その後，回転修正積分分２０５と微分補正
処理２０９により得られた値は，加算処理２０６により
加算され，さらに，加算処理２０２により空気量テーブ
ル２０１からの値（空気量）と加算される。加算された
信号は，パルス幅変調処理２０４が実行され，空気調整
アクチュエータ１０７に対する制御信号１１６として出
力される。

【００２７】次に，上記微分分の算出方法について具体
的に説明する。図５は，吸気管遅れを示す説明図であ
り，その動作は以下の通りである。すなわち，エアフロ
ーセンサ１０３により検出されたスロットル上流空気通
過量（Ｑ_a ）からシリンダに吸入された空気量
（Ｑ_out ）を減じることにより，吸気管内空気量（Ｐ
_mani）を求める。こうして得られた吸気管内空気量は気
体の状態方程式に基づいて吸気管圧力に変換できる。こ
の吸気管圧力算出式を簡単に表すと式（１）となる。す
なわち， Ｐ_mani＝（Ｑ_in−Ｑ_out ＋Ｑ_mani）・Ｒ・Ｔ／Ｖ_mani・・・（１） である。

【００２８】なお，上記式において， Ｑ_in＝Ｑ_a ＊Ｔ_ref Ｑ_a ： スロットル上流の吸入管空気量 Ｔ_ref ： 吸入管内空気量が各シリンダに吸入される周
期 Ｑ_out ＝Ｑ_mani・（１−Ｖ_mani／（Ｖ_mani＋
Ｖ_cyl ）） Ｖ_mani： スロットル以降の吸気管容積 Ｖ_cyl ： 吸気行程終了時のシリンダ容積 Ｑ_mani： 吸気管内残存空気量 Ｒ： ガス定数 Ｔ： 吸気管内空気温度 である。上記（１）式は，「導入空気量」と「吸気管残
存空気量の一部がシリンダに流入した量」（すなわち，
吸気管容積とシリンダ容積により決定される量）とによ
り吸気管の遅れを表している。

【００２９】図６は，空気量補正微分分の算出例を示す
説明図である。すなわち，微分分補正値を得る一つの方
法として，次のように求めることができる。実エンジン
回転数を目標エンジン回転数に修正するための空気量
（Ｑ）を，上記（１）式に基づいて算出するならば，当
然のことながら吸気系の遅れと同じ時定数で遅れる回転
修正空気量（Ｑ_d ）が得られる。この回転修正空気量
（Ｑ_d ）と目標エンジン回転数に修正するための空気量
（Ｑ）との差が微分分となる。

【００３０】また，回転修正空気量（Ｑ）に微分分を加
えた吸気系遅れ補正空気量（Ｑ_c ）は，次式で与えられ
る。 Ｑ_c ＝Ｑ＋（Ｑ−Ｑ_d ）・Ｎ_e ／Ｎ_s ・Ｋ_l ・・・（２） なお，上記において，Ｎ_e ： 実エンジン回転数 Ｎ_s ： 基準とするエンジン回転数（例えば，６００ｒ
ｐｍ） Ｎ_e ／Ｎ_s ： 回転補正 Ｋ_l ： ゲイン設定 である。

【００３１】ここで，図３に示した回転修正比例分２０
８の値に，微分分を加える処理動作を図７のフローチャ
ートおよび図８のグラフ〜を用いて説明する。な
お，このフローチャートに示した処理はクランク角度基
準信号１１０の発生毎に処理される。図７において，ま
ず，吸気行程周期Ｔ_ref を算出する（Ｓ６０１）。すな
わち， Ｔ_ref ＝Ｐ／（Ｎ_e ／（６０＊２））・・・（３） の式により算出する。この処理においては，回転修正比
例分の値Ｐを，吸気管内空気量が各シリンダに吸入され
る周期の値Ｔ_ref に変更する。ここで，吸気行程周期Ｔ
_ref を算出することにより，上記回転修正比例分Ｐは，
図８のに示すように変化する。

【００３２】上記（３）式において，４気筒エンジンの
吸気管内空気量が各シリンダに吸入される周期を算出す
るため，まず，実エンジン回転数Ｎ_e （ｒｐｍ）を６０
秒で割り，さらに，クランク軸１回転中に発生する吸気
行程数２で割り，吸気行程周期Ｔ_ref を算出する。そし
て，その値で回転数修正比例分Ｐを割る。

【００３３】次に，Ｔ_ref の遅れ分Ｐ_d を算出する（Ｓ
６０２）。すなわち， Ｐ_d ＝Ｔ_ref −Ｐ_d ＿_old ・（１−Ｖ_mani／（Ｖ_mani＋Ｖ_cyl ））＋Ｐ_d ＿_old
・・・（４） で与えられる。なお，上記において， Ｐ_d ＿_old ： 前回算出した値 である。なお，ここでは，図６に示した吸気系遅れと同
様の計算によりＰ_d を算出する。ここで，算出された回
転修正比例分遅れ分Ｐ_d は，図８のに示すように変化
する。

【００３４】続いて，微分分Ｄを算出する（Ｓ６０
３）。すなわち， Ｄ＝（Ｐ−Ｐ_d ）＊Ｎ_e ／Ｎ_s ・・・（５） により算出する。なお，上記において， Ｐ： 回転修正比例分 Ｐ_d ： 回転修正比例分遅れ値 Ｎ_e ／Ｎ_s ： 回転補正（回転変化に対して同じ値とす
る） Ｎ_e ： 実エンジン回転数 Ｎ_s ： 基準となるエンジン回転数（例えば，６００ｒ
ｐｍ） である。ここで，算出された微分分Ｄは，図８のに示
すように変化する。

【００３５】次に，回転修正比例分Ｐに微分分を加算し
た値ＰＤを算出する（Ｓ６０４）。すなわち， ＰＤ＝Ｐ＋Ｄ＊Ｋ１・・・（６） により算出する。ここで，回転修正比例分Ｐに微分分を
加算した値ＰＤは，図８のに示すように変化する。

【００３６】このように，吸気系の遅れを決定するスロ
ットル以降の吸気管に導入される空気量と，吸気行程毎
にシリンダ内に吸入される吸気管内空気排気量の値から
導くことができる時定数を用いて，目標とするエンジン
回転数に修正すべき空気量の微分分を決定し，エンジン
回転数修正速度を改善することができる。

【００３７】〔実施例２〕ここでは，エンジン回転数を
目標エンジン回転数に修正する信号の微分分を加算して
制御する実施例について説明する。なお，エンジン回転
数を目標エンジン回転数に維持するシステムは，同一出
願人により特願平３−２６４５６３号において，すでに
出願されている。

【００３８】図９は，上記先願の制御方法を用いたアク
チュエータ制御装置（コントロールユニット）における
各処理を示す説明図である。図２，図３に示したものと
同一の機能要素は，同一の番号を用いて，その説明を省
略する。図において，８００はトルク演算処理であり，
該トルク演算処理には，トルク推定処理８０３，減算処
理８０４，トルク算出処理８０９，加算処理８１０，負
荷トルク算出処理８１１が含まれている。８０１は目標
エンジン回転数２０７と実エンジン回転数２０４を入力
して回転偏差を出力する減算処理，８０２は減算処理８
０１からの回転偏差を入力して積分する積分処理，８０
３はエンジンが発生すべきトルクを推定するトルク推定
処理，８０４は目標とするエンジン回転に修正するため
に必要なトルクを出力する減算処理，８０５は減算処理
８０４の結果に対して微分補正を行う微分補正処理，８
０６は修正トルク値を算出する加算処理である。

【００３９】また，８０７は加算処理８０６からトルク
値を入力し，該トルク値に必要な空気量に変換する空気
量変換処理，８０８は空気調整アクチュエータ１０７の
駆動量を算出する加算処理，８０９はエンジン回転に変
化をもたらしたトルク量を算出するトルク算出処理，８
１０はエンジンが発生したトルクを出力する加算処理，
８１１はエンジン回転時における負荷トルクを算出する
負荷トルク算出処理，８１２はエンジン冷却水の温度値
情報信号１１２を入力して，対応する空気量を決定する
空気量テーブルである。

【００４０】次に，動作について説明する。上記トルク
推定処理８０３にあっては，エアフローセンサ１０３か
らの空気流量情報信号１１３により計測された吸入空気
量と実エンジン回転数２０４の信号からエンジンが発生
すべきトルクを推定する。また，トルク算出処理８０９
は，クランク角度基準信号１１０の周期と実エンジン回
転数２０４とからエンジン回転に変化をもたらしたトル
ク量を算出する。さらに，負荷トルク算出処理８１１
は，実エンジン回転数２０４とエアフローセンサ１０３
からの空気流量情報信号１１３によりエンジンが回転す
るときの負荷となるトルクを算出する。

【００４１】加算処理８１０は，入力されたトルク算出
処理８０９および負荷トルク算出処理８１１の結果であ
る各トルク値を加算して，エンジンが発生したトルクを
出力する。また，減算処理８０４は，トルク推定処理８
０３および加算処理８１０の処理結果の値を入力し，目
標とするエンジン回転に修正するための必要トルクを出
力する。そして，この減算処理８０４の出力値に対して
微分補正処理８０５が実行され，上記図６および図７に
示した各処理を実行する。

【００４２】一方，減算処理８０１は，目標エンジン回
転数２０７と実エンジン回転数２０４とから目標とする
エンジン回転に対する偏差を出力する。次に，積分処理
８０２は，この回転偏差の値を積分処理し，エンジン回
転定常偏差を修正する値を出力する。その後，この出力
値は，加算処理８０６において，上記微分補正処理８０
５の結果と加算される。

【００４３】上記，加算処理８０６は，積分処理８０２
からのエンジン回転修正トルク値と微分補正処理８０５
からの回転定常偏差修正値とを加算し，修正トルク値を
出力する。その後，空気量変換処理８０７は，加算処理
８０６により出力された修正トルク値に基づいてトルク
発生に必要な空気量に変換する。

【００４４】また，空気量テーブル８１２は，温度セン
サ１０２からのエンジン冷却水の温度値情報信号１１２
に応じてエンジンに吸入される空気量を決定する。その
値は加算処理８０８において，空気量変換処理８０７か
らの空気量と加算され，空気調整アクチュエータ１０７
に対する制御信号１１６として出力される。

【００４５】このように，目標とするエンジン回転数に
修正すべきトルクに見合った空気量をフィードバック
し，上記したエンジン吸気系の時定数と同じ時定数をも
った微分値と加算してフィードバックすることにより，
エンジン回転数を不安定にすることなく，急速に修正す
ることが可能となる。

【００４６】〔実施例３〕次に，この発明に係る第３の
実施例について説明する。図１０は，その各動作につい
て示す説明図である，図において，９０１は減算処理，
９０２はゲイン，９０３は吸気系の時定数，９０４は積
分処理，９０５は加算処理である。

【００４７】次に，動作について説明する。この実施例
にあっては， （１＋τｓ）／（１＋Ａｓ）・・・（７） の式を用いて動作を実行する。その結果，上記各実施例
と同様の動作を実現することができる。

【００４８】なお，上記各実施例において，吸入空気量
はエアフロセンサを用いているが，スロットル部を含め
た空気漏れ量とバイパス通路通過空気量とから推定して
同様の動作を行うことができる。また，シリンダに吸入
される空気量は吸気管とシリンダ容積により算出する方
法を示したが，吸気管残存空気量とテーブルから算出さ
れたシリンダ吸入量の比を用いて吸気系の遅れに相当す
る値を決定しても同様の動作を得ることができる。

【００４９】上記各実施例においては，吸気系の時定数
と同様の時定数により回転修正空気量の微分分を算出す
るため，制御系のゲインを必要以上に上げることなく，
過度的な変化に対する適正な値をフィードバックして，
その応答性を向上させることができる。例えば，エアコ
ン投入時のような外乱となるトルク変動時にあってはエ
ンジンの回転数が短時間で急激に低下するが，そのよう
な状況に対して回転落下の度合いを改善することができ
るため，アイドル回転数を従来より下げることができ，
また，燃料消費量を抑制することができ，さらに，エン
ジンストールの点においても改善される効果がある。

【００５０】

【発明の効果】以上説明した通り，この発明に係るエン
ジンの吸入空気量制御装置によれば，吸気系の遅れを決
定するスロットル以降の吸気管に導入される空気量と，
吸気行程毎にシリンダ内に吸入される吸気管内空気排気
量の値から導くことができる時定数を用いて，目標とす
るエンジン回転数に修正すべき空気量の微分分を決定
し，該微分分に基づいてエンジンの吸入空気量を制御す
るため，コストアップを招来することなく，かつ，安定
性を損なうことなく，吸気系の遅れに応じて変化する時
定数により微分分を変化させ，吸気系の遅れに対してエ
ンジンの吸入空気量を的確に追従修正することが可能と
なり，その応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るエンジンの吸入空気量制御装置
のスシテム構成（クレーム対応）を示すブロック図であ
る。

【図２】この発明に係るエンジンの吸入空気量制御装置
のシステム構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示したアイドル回転数を目標とする回転
数に制御する吸入空気量制御（実施例１）を行うコント
ロールユニットにおける各処理を示す説明図である。

【図４】この発明に係るエンジン回転落下時における動
作例を示すタイミングチャートである。

【図５】この発明に係る吸気管遅れを示す説明図であ
る。

【図６】この発明に係る空気量補正微分分の算出例を示
す説明図である。

【図７】この発明に係る回転修正比例分の値に微分分を
加える処理動作を示すフローチャートである。

【図８】図７に示したフローチャートの各動作例を示す
グラフである。

【図９】図２に示したアイドル回転数を目標とする回転
数に制御する吸入空気量制御（実施例２）を行うコント
ロールユニットにおける各処理を示す説明図である。

【図１０】図２に示したアイドル回転数を目標とする回
転数に制御する吸入空気量制御（実施例３）を行うコン
トロールユニットにおける各処理を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ トルク変化量検出手段 ２０ エンジン回転数差検出手段 ３０ 変換手段 ４０ 微分分決定手段 １０１ コントロールユニット １０７ 空気調整アクチュエータ １１０ クランク角度基準信号 １１１ クランク角度信号 １１２ エンジン冷却水の温度値情報信号 １１３ 空気流量情報信号 ２０１，８１２ 空気量テーブル ２０２，２０６，８０６，８０８，８１０ 加算処理 ２０３ パルス幅変調処理 ２０４ 実エンジン回転数 ２０５ 回転修正積分分 ２０７ 目標エンジン回転数 ２０８ 回転修正比例分 ２０９，８０５ 微分補正処理 ８００ トルク演算処理 ８０１，８０４ 減算処理 ８０２ 積分処理 ８０３ トルク推定処理 ８０７ 空気量変換処理 ８０９ トルク算出処理 ８１１ 負荷トルク算出処理

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標とするエンジン回転数を変動させる
   トルク変化量を検出するトルク変化量検出手段，あるい
   は，目標とするエンジン回転数と実エンジン回転数との
   差を検出するエンジン回転数差検出手段と，前記トルク
   変化量検出手段あるいはエンジン回転数差検出手段から
   の出力値に基づいて吸入空気量を制御し，実エンジン回
   転数を目標とするエンジン回転数に設定するエンジンの
   吸入空気量制御装置において，前記トルク変化量検出手
   段あるいはエンジン回転数差検出手段からの出力値を制
   御対象となるエンジンを構成する吸気管内に導入される
   空気量と吸気行程毎に各シリンダ内に吸入される吸入量
   （吸気管内空気排出量）の比に相当する値に変換する変
   換手段と，前記変換手段からの変換値により目標とする
   エンジン回転数に修正するための空気量の微分分を決定
   する微分分決定手段とを具備することを特徴とするエン
   ジンの吸入空気量制御装置。
2. 【請求項２】 エンジンに対して供給する空気量を決定
   する空気量テーブルと，実エンジン回転数が目標エンジ
   ン回転数より高い場合には空気量を徐々に減少させ，反
   対に，実エンジン回転数が目標エンジン回転数より低い
   場合には空気量を徐々に増加させる回転修正積分分と，
   実エンジン回転数が目標エンジン回転数より所定回転数
   以上高くなったとき一定量の空気を減少させ，反対に，
   実エンジン回転数が目標エンジン回転数より所定回転数
   以上低くなったとき一定量の空気を増加させる回転修正
   比例分と，前記回転修正比例分からの出力に基づき吸気
   系の時定数を用いて比例分と微分分を算出する微分補正
   手段と，前記回転修正積分分と微分補正手段からの値を
   加算する第１の加算手段と，前記第１の加算手段により
   加算された値と前記空気量テーブルからの値とを加算す
   る第２の加算手段と，前記第２の加算手段からの出力に
   対してパルス幅変調を実行するパルス幅変調手段とを有
   することを特徴とするエンジンの吸入空気量制御装置。
3. 【請求項３】 エンジンに対して供給する空気量を決定
   する空気量テーブルと，エンジンの回転数を目標とする
   エンジン回転数に修正するための必要トルクを演算する
   トルク演算手段と，前記トルク演算手段からの出力に対
   して微分補正を実行して回転定常偏差修正値を出力する
   微分補正手段と，目標エンジン回転数と実エンジン回転
   数とから目標とするエンジン回転数に対する偏差を出力
   する減算手段と，前記減算手段からの回転偏差の値を積
   分してエンジン回転定常偏差を修正する値を出力する積
   分手段と，前記積分手段からのエンジン回転修正トルク
   値と前記微分補正手段からの回転定常偏差修正値とを加
   算して修正トルク値を出力する第１の加算手段と，前記
   第１の加算手段から出力された修正トルク値をトルク発
   生に必要な空気量に変換する空気量変換手段と，前記空
   気量変換手段からの空気量情報と前記空気量テーブルか
   らの空気量情報とを加算する第２の加算手段とを有する
   ことを特徴とするエンジンの吸入空気量制御装置。
4. 【請求項４】 前記トルク演算手段は，空気流量情報信
   号により計測された吸入空気量と実エンジン回転数から
   エンジンが発生すべきトルクを推定するトルク推定手段
   と，クランク角度基準信号の周期と実エンジン回転数と
   からエンジン回転に変化をもたらしたトルク量を算出す
   るトルク算出手段と，実エンジン回転数と空気流量情報
   信号によりエンジンが回転するときの負荷となるトルク
   を算出する負荷トルク算出手段とから構成されることを
   特徴とする請求項２記載のエンジンの吸入空気量制御装
   置。