JPH09324688A - エンジンの回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アイドル状態への移行時に回転数がどのよう
に降下するときでも、回転数を落ち込ませることなく目
標回転数へと速やかに収束させる。 【解決手段】 アイドル状態への移行時に供給空気量の
補正を開始するかどうかを判定手段３２が判定し、供給
空気量の補正を開始すると判定したとき供給空気量およ
びエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを
用いて規範モデルに追従させる制御方式により前記回転
数検出手段３１のエンジン回転数がアイドル回転数に達
したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジン
トルクと一致するように供給空気量ＱＡＬＬを演算手段
３３が演算し、この供給空気量ＱＡＬＬをエンジンに供
給手段３４が供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエンジンの回転数制御
装置、特にアクセルペダルを踏み込んだ状態である負荷
運転状態からアクセルペダルを離した状態であるアイド
ル状態への移行時にエンジン回転数を落ち込ませること
なくアイドル時の目標回転数に速やかに収束させるよう
にするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】負荷運転状態からアイドル状態への移行
時に供給空気量の不足によりエンジンの発生トルクが低
下してエンジン回転数がアイドル時の目標回転数よりも
大幅に落ち込むことがあるため、図２０に示すようにス
ロットル弁の開状態から閉状態への切換時を検出したと
き、スロットル部の供給空気量を一時的に増加させ、そ
のあと徐々に空気量を減らしていくことにより、アイド
ル状態への移行時に一時的にエンジンの発生トルクを増
大させ、エンジン回転数の落ち込みを回避するようにし
た装置（特公昭６４−４０６２号公報参照）が提案され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置では、スロットル弁の閉状態への切換タイミングより
一定の期間、供給空気量の増加を行う構成であるため、
供給空気量の増加の与え方によっては、図２１のよう
に、エンジン回転数がアイドル時の目標回転数に達する
前に供給空気量の増加が終了してしまい、目標回転数へ
の到達時にはエンジンの発生トルクが不足してエンジン
回転数の落ち込みを回避できないことがあった。こうし
た回転数の落ち込みを回避するため、供給空気量の増加
量を大きくしたり、その後の増加量の減少速度を遅くす
れば、エンジン回転数がアイドル時の目標回転数に達し
たときにも供給空気量の増量が継続して行われ、回転数
の落ち込みを回避できるものの、その一方でスロットル
弁を閉じてからエンジン回転数がアイドル時の目標回転
数に達するまでの時間が長引いて運転フィーリングが悪
くなる。したがって、回転数の落ち込みとアイドル時の
目標回転数への収束性とのトレードオフにより供給空気
量の増加量およびその後の増加量の減少速度を適合しな
ければならない。しかしながら、回転数の落ち込みの程
度は運転条件より大きく異なるため、落ち込みの程度の
異なるすべての運転条件に対して回転数の落ち込みを防
止しつつアイドル時の目標回転数への収束性をよくする
ように適合を行うことは困難である。

【０００４】こうした困難を解消するため、特開平３−
６７０４７号公報に示される第２の装置では、（１）ス
ロットル弁の閉状態への切換タイミングより第１の供給
空気量の増加を、（２）その後にアイドル時の目標回転
数より所定値だけ高いところに設けた所定回転数（たと
えば１２００ｒｐｍ）にエンジン回転数が達したとき第
２の供給空気量の増加を行うとともに、第１の供給空気
量の増加期間を短く、かつ第２の供給空気量の増加量の
初期値を回転数が落ち込まない程度に小さく設定するこ
とで、回転数の落ち込みを防止しつつアイドル時の目標
回転数への収束性をよくしている（図２２参照）。

【０００５】しかしながら、この第２の装置において
も、供給空気量の増加を行ってからエンジンの発生トル
ク（以下エンジントルクという）が立ち上がるまでの動
的な遅れが十分に考慮されているとはいえないないた
め、運転条件によっては回転数の落ち込みが発生する場
合がある。供給空気量を増加してからエンジントルクが
立ち上がるまでに吸気マニホールドのコレクタ容量に応
じた数百ミリ秒程度の遅れがあるため、たとえば、スロ
ットル弁を閉じてから第１の供給空気量の増加が終了し
た直後にエンジンに大きな負荷が加わり、急降下率で回
転数が降下する運転条件（図２３参照）のときには、第
２の供給空気量の増加が行われても吸気管内圧力（エン
ジントルク相当）が十分に立上がらずに回転落ちが生じ
るのである。

【０００６】また、上記２つの装置では、アイドル状態
への移行時の供給空気量が運転条件のすべてに見合った
値であるとは限らなかったため、次に述べるように供給
空気量の過不足で運転フィーリングが悪くなるおそれが
あった。すなわち、回転数が落ち込まずにアイドル時の
目標回転数に収束するためには、回転数がアイドル時の
目標回転数に達したときの吸気管内圧力がアイドル時の
要求吸気管内圧力の近傍にある（つまり回転数の落ち込
みを救えるトルクを発生させるポテンシャルを備えてい
る）ことが必要であり、このアイドル時の要求吸気管内
圧力は、目標回転数、冷却水温あるいはエンジン出力軸
に接続される補機負荷の作動状態等に応じて変化するた
め、回転数がアイドル時の目標回転数に達したときの吸
気管内圧力は、目標回転数、冷却水温あるいは補機負荷
の作動状態に見合ったアイドル時の要求吸気管内圧力の
近傍になければならない。

【０００７】しかしながら、上記２つの装置では、回転
数がアイドル時の目標回転数に達したときの吸気管内圧
力が、目標回転数、冷却水温あるいは補機負荷の作動状
態に見合ったアイドル時の要求吸気管内圧力の近傍とな
るようにしてないため、たとえば補機負荷が小さいとき
には供給空気量が過剰ぎみになることがあり、供給空気
量の過剰によりエンジン回転数が一時的に吹き上がり、
運転フィーリングが悪くなるのである。また、補機負荷
が大きいときには供給空気量が不足ぎみになって回転数
の落ち込みが生じることもある。

【０００８】そこで本発明は、動的エンジンモデルを用
いて規範モデルに追従させる制御方式によりアイドル状
態への移行時にエンジン回転数がアイドル回転数に達し
たときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジント
ルクと一致するように供給空気量や一燃焼当たりの供給
燃料量を演算し、この空気量や燃料量を供給すること等
により、アイドル状態への移行時に回転数がどのように
降下するときでも、回転数を落ち込ませることなく目標
回転数へと速やかに収束させることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、図２４
に示すように、エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１
と、アイドル状態への移行時に供給空気量の補正を開始
するかどうかを判定する手段３２と、供給空気量の補正
を開始すると判定したとき供給空気量およびエンジント
ルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モ
デルに追従させる制御方式により前記エンジン回転数が
アイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイド
ル時の要求エンジントルクと一致するように供給空気量
ＱＡＬＬを演算する手段３３と、この供給空気量ＱＡＬ
Ｌをエンジンに供給する手段３４とを設けた。

【００１０】第２の発明では、図２５に示すように、エ
ンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態
への移行時に供給空気量の補正を開始するかどうかを判
定する手段３２と、供給空気量の補正を開始すると判定
したとき現在の前記エンジン回転数でアイドル時の要求
エンジントルクを定常的に維持するのに必要な供給空気
量ＱＡＬＬをアイドル時の要求エンジントルクと前記エ
ンジン回転数ＮＥに応じて演算する手段４１と、この供
給空気量ＱＡＬＬをエンジンに供給する手段３４とを設
けた。

【００１１】第３の発明では、図２６に示すように、エ
ンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態
への移行時に供給空気量の補正を開始するかどうかを判
定する手段３２と、供給空気量の補正を開始すると判定
したとき現在の前記エンジン回転数における一燃焼当た
りのシリンダ内空気量とアイドル時における一燃焼当た
りの要求シリンダ内空気量とを定常的に一致させるのに
必要な供給空気量ＱＡＬＬをアイドル時の要求エンジン
トルクに応じて演算する手段５１と、この供給空気量Ｑ
ＡＬＬをエンジンに供給する手段３４とを設けた。

【００１２】第４の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明においてアイドル時にエンジンに作用す
る補機負荷量、アイドル時の目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥ
Ｔ、冷却水温ＴＷの少なくとも一つに応じて前記アイド
ル時の要求エンジントルクを設定する。

【００１３】第５の発明では、第１から第４までのいず
れか一つの発明においてスロットル弁が全閉位置かつ前
記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率
がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達す
るまでの時間Ｔreachを予測し、この到達予測時間Ｔrea
chが所定時間Ｔ０以内となったとき前記供給空気量の補
正を開始すると判定する。

【００１４】第６の発明では、第５の発明において前記
所定時間Ｔ０を前記供給空気量の操作よりエンジントル
クの立上がりまでの動的遅れ時間に応じて与える。

【００１５】第７の発明では、第１から第４までのいず
れか一つの発明において前記エンジントルクに相当する
量が吸気管内圧力である。

【００１６】第８の発明では、第２から第４までのいず
れか一つの発明において前記エンジントルクに相当する
量が空気流量である。

【００１７】第９の発明では、図２７に示すように、エ
ンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態
への移行時に一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始す
るかどうかを判定する手段６１と、一燃焼当たりの供給
燃料量の補正を開始すると判定したとき一燃焼当たりの
供給燃料量およびエンジントルクを入出力とする動的エ
ンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式
により前記エンジン回転数がアイドル回転数に達したと
きのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルク
と一致するように一燃焼当たりの供給燃料量を演算する
手段６２と、この供給燃料量をエンジンに供給する手段
６３とを設けた。

【００１８】第１０の発明では、図２８に示すように、
エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状
態への移行時に一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始
するかどうかを判定する手段３２と、一燃焼当たりの供
給燃料量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エ
ンジン回転数でアイドル時の要求エンジントルクを定常
的に維持するのに必要な一燃焼当たりの供給燃料量をア
イドル時の要求エンジントルクと前記エンジン回転数Ｎ
Ｅに応じて演算する手段７１と、この一燃焼当たりの供
給燃料量をエンジンに供給する手段６３とを設けた。

【００１９】第１１の発明では、図２９に示すように、
エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状
態への移行時に一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始
するかどうかを判定する手段６１と、一燃焼当たりの供
給燃料量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エ
ンジン回転数における一燃焼当たりの燃料量とアイドル
時における一燃焼当たりの要求燃料量とを定常的に一致
させるのに必要な一燃焼当たりの供給燃料量をアイドル
時の要求エンジントルクに応じて演算する手段８１と、
この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給する手
段６３とを設けた。

【００２０】第１２の発明では、第９から第１１までの
いずれか一つの発明においてアイドル時にエンジンに作
用する補機負荷量、アイドル時の目標回転数ＮＥＴＡＲ
ＧＥＴ、冷却水温ＴＷの少なくとも一つに応じて前記ア
イドル時の要求エンジントルクを設定する。

【００２１】第１３の発明では、第９から第１２までの
いずれか一つの発明においてスロットル弁が全閉位置か
つ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降
下率ＤＮＥがそのまま継続すると仮定してアイドル回転
数に到達するまでの時間Ｔreachを予測し、この到達予
測時間Ｔreachが所定時間Ｔ０以内となったとき前記一
燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定する。

【００２２】第１４の発明では、第１３の発明において
前記所定時間Ｔ０を前記一燃焼当たりの供給燃料量の操
作よりエンジントルクの立上がりまでの動的遅れ時間に
応じて与える。

【００２３】第１５の発明では、第９から第１２までの
いずれか一つの発明において前記エンジントルクに相当
する量が前記一燃焼当たりの燃料量である。

【００２４】第１６の発明では、第５、第６、第１３、
第１４のいずれか一つの発明において前記到達予測時間
Ｔreachにバックラッシュ特性処理を施す。

【００２５】第１７の発明では、第５、第６、第１３、
第１４のいずれか一つの発明において前記到達予測時間
Ｔreachに平均化処理を施す。

【００２６】第１８の発明では、第５または第６の発明
においてアイドル回転数のフィードバック制御を行う場
合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック制御の
制御開始回転数に達したとき前記供給空気量の補正を終
了する。

【００２７】第１９の発明では、第１３または第１４の
発明においてアイドル回転数のフィードバック制御を行
う場合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック制
御の制御開始回転数に達したとき前記一燃焼当たりの供
給燃料量の補正を終了する。

【００２８】第２０の発明では、第１８または第１９の
発明においてエンジン回転数が前記制御開始回転数ＮＳ
ＴＡＲＴに到達したときのまたは到達する直前における
エンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一
致するように点火時期を制御する。

【００２９】

【作用】供給空気量を増加させてから吸気管内圧力（エ
ンジントルク相当）が立ち上がるまでの動的な遅れが十
分には考慮されていなかった従来例に対し、第１の発明
では、供給空気量の補正を開始すると判定したとき供給
空気量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジ
ンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によ
りエンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエン
ジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致す
るように供給空気量を演算し、この供給空気量をエンジ
ンに供給するので、供給空気量の操作からエンジントル
クの上昇までの動的遅れを見越して供給空気量を操作す
ることが可能となり、アイドル状態への移行時にエンジ
ン回転数がどのように降下するときでも、回転数を落ち
込ませることなく回転数を目標回転数に速やかに収束さ
せることができる。

【００３０】同様にして、第９の発明では、一燃焼当た
りの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき一燃焼
当たりの供給燃料量およびエンジントルクを入出力とす
る動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる
制御方式によりエンジン回転数がアイドル回転数に達し
たときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジント
ルクと一致するように一燃焼当たりの供給燃料量を演算
し、この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給す
るので、一燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジン
トルクの上昇までの動的遅れを見越して一燃焼当たりの
供給燃料量を操作することが可能となり、アイドル状態
への移行時にエンジン回転数がどのように降下するとき
でも、回転数を落ち込ませることなく回転数を目標回転
数に速やかに収束させることができる。加えて第９の発
明では、リーンバーンシステム（リーン運転条件の成立
時になると理論空燃比よりも薄い混合比で燃料を燃焼さ
せるシステム）において供給空気量を調整する手段を備
えない場合であっても、一燃焼当たりの供給燃料量の操
作からエンジントルクの上昇までの動的な遅れを見越し
て一燃焼当たりの供給燃料量を増量することが可能とな
り、回転数の落ち込みを回避しつつ回転数をアイドリン
グ回転数に速やかに収束させることができる。

【００３１】第２、第３の各発明では、動的エンジンモ
デルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転
数まで降下してくる前に動的遅れを見越して予め空気量
を増量するので、供給空気量の操作からエンジントルク
が立ち上がるまでの動的遅れに対する補償を行うことが
できる。

【００３２】同様にして、第１０、第１１の各発明で
は、動的エンジンモデルを使わないものの、エンジン回
転数がアイドル回転数まで降下してくる前に動的遅れを
見越して予め一燃焼当たりの燃料量を増量するので、一
燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクが立
ち上がるまでの動的遅れに対する補償を行うことができ
る。

【００３３】第２、第３、第１０、第１１の各発明では
また、動的エンジンモデルがよく分からないときでも実
現可能であり、ディジタルフィルタ演算が不要であるた
め演算量が少なくて済む。第３、第１１の各発明ではさ
らにＲＯＭ内にマップをもつ必要がないというメリット
もある。

【００３４】第４と第１２の各発明ではアイドル時にエ
ンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転
数、冷却水温の少なくとも一つに応じてアイドル時の要
求エンジントルクを設定するので、アイドル状態への移
行時にアイドル時の目標回転数の高低、冷却水温の高低
あるいはアイドル時の補機負荷の作動、非作動にかかわ
らず供給空気量や供給燃料量に過不足が生じることがな
く、これによって運転フィーリングが悪くなることがな
い。

【００３５】第５の発明ではスロットル弁が全閉位置か
つエンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率
がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達す
るまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以
内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する
ので、エンジン回転数がアイドル回転数に達したときの
エンジントルクを、追従性よくアイドル時の要求エンジ
ントルクに近づけることができる。

【００３６】回転数検出手段からの信号に基づいて検出
されるエンジン回転数には回転数検出手段の加工誤差等
に起因したノイズを含んでいるため、エンジン回転数に
基づいて演算される到達予測時間がノイズの影響を受
け、真値の近傍でゆらぐため、特に到達予測時間が所定
時間の近傍でゆらいだときには、第５と第６の各発明に
おいて供給空気量の補正判定出力に、また第１３と第１
４の各発明において一燃焼当たりの供給燃料量の補正判
定出力に不要なチャタリングが生じてしまうことになる
が、第１６の発明により到達予測時間にバックラッシュ
特性処理を施した後の値と第１７の発明により到達予測
時間に平均化処理を施した後の値はゆらぎのない値とな
ることから、到達予測時間が所定時間の近傍でゆらぐこ
とに起因して生じる不要なチャタリングを防止すること
ができる。

【００３７】第１８と第１９の各発明では、供給空気量
または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイドル
状態への移行時の回転数制御とアイドル回転数のフィー
ドバック制御との間に待ち時間をおくことなく、供給空
気量または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイ
ドル状態への移行時の回転数制御に引き続いてアイドル
回転数のフィードバック制御が行われるので、アイドル
回転数のフィードバック制御を開始する直前においてエ
ンジン発生トルクの過不足がなく、これによってアイド
ル回転数のフィードバック制御の負担が軽減され、アイ
ドル時の目標回転数への収束性が一段とよくなる。

【００３８】第２０の発明では、エンジン回転数がアイ
ドル回転数のフィードバック制御における制御開始回転
数に到達したときのあるいは到達する直前におけるエン
ジントルクがアイドル時の要求エンジントルクより低い
ときには点火時期をさらに進角させる（発生トルクを増
加させる）ことで、回転数の落ち込みの回避を確実に
し、またエンジン回転数が制御開始回転数に到達したと
きのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルク
より高いときにはさらに点火時期を遅角させる（発生ト
ルクを減少させる）ことで、回転数の吹き上がりの回避
を確実にすることができる。

【００３９】

【実施例】図１において１はエンジン本体である。吸入
空気はエアクリーナ２から流入するが、その流量はアク
セルペダルと連動するスロットル弁３により調整され、
この調整された吸入空気がコレクタ４にいったん蓄えら
れたあと分岐管５を経て各気筒のシリンダに供給され
る。燃料はＥＣＵ１１からの噴射信号に基づき燃料噴射
弁６から吸気ポートに向けて噴射される。

【００４０】また、ＥＣＵ１１からの点火信号を受ける
パワートランジスタ、点火コイル、ディストリビュータ
１２、点火プラグ１３からなる点火装置により、シリン
ダ内のガスに点火が行われ、シリンダ内で燃焼したガス
は排気通路８へ排出され、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ
が三元触媒９により浄化される。

【００４１】ＥＣＵ１１にはディストリビュータ１２に
内蔵されるクランク角センサ１５からのＲｅｆ信号と１
°信号、エアフローメータ１６からの吸入空気量信号、
スロットルセンサ１７からのスロットル開度信号、水温
センサ１８からの冷却水温信号等が入力され、これらに
基づいて運転状態を判断しながら燃料噴射量（空燃比）
と点火時期を制御する。

【００４２】上記のスロットル弁３をバイパスする補助
空気通路１９には、ＥＣＵ１１からの出力信号により直
接作動するロータリーソレノイド式の補助空気弁２０が
設けられる。補助空気弁２０は一定の周波数によりＯＮ
−ＯＦＦ駆動され、ＯＮ時間割合が大きくなるほど補助
空気量が増加する。

【００４３】ＥＣＵ１１では、冷却水温、始動後の経過
時間、バッテリ電圧、パワステ油圧スイッチ、エアコン
スイッチ、自動変速機のセレクタ位置などによりアイド
ル時の目標回転数（以下単に目標回転数という）ＮＥＴ
ＡＲＧＥＴを定めており、目標回転数から実際の回転数
が２５rpm以上外れた場合は目標回転数に近づくように
アイドル回転数のフィードバック制御を行う。このフィ
ードバック制御においては、目標回転数より２５rpm以
上低いときは、上記のＯＮ時間割合（つまりＯＮデュー
ティ）を大きくして補助空気量を増量し、この逆に目標
回転数より２５rpm以上高いときはＯＮデューティを小
さくして補助空気量を減量するのである。なお、補助空
気弁２０と一体でＦＩＣＤソレノイド（図示しない）が
構成されており、エアコンの作動時には補助空気弁２０
とこのＦＩＣＤソレノイドにより目標回転数に制御され
るようになっている。

【００４４】さて、負荷運転状態からアイドル状態への
移行時に回転数の落ち込みを防止しつつ目標回転数への
収束性をよくするため、スロットル弁３の閉状態への
切換タイミングより一定の期間、供給空気量の増加を行
う構成のものや、スロットル弁３の閉状態への切換タ
イミングより第１の供給空気量の増加を、その後に目標
回転数より所定値だけ高いところに設けた第１の回転数
にエンジン回転数が達したとき第２の供給空気量の増加
を行うとともに、第１の供給空気量の増加期間を短く、
かつ第２の供給空気量の増加量の初期値を回転数が落ち
込まない程度に小さく設定する構成のものがあるが、こ
れら構成の装置では、供給空気量の増加を行ってからエ
ンジントルクが立ち上がるまでの動的な遅れが十分に考
慮されているといえないないため、運転条件によっては
アイドル状態への移行時に回転数が目標回転数より落ち
込むことがある。

【００４５】また、上記２つの構成の装置では、回転数
が目標回転数に達したときの吸気管内圧力が、目標回転
数、冷却水温あるいはエンジンにより駆動される補機負
荷の作動状態に見合ったアイドル時の要求吸気管内圧力
の近傍となるようにしてないため、たとえば補機負荷が
小さいときには供給空気量が過剰ぎみに、また補機負荷
が大きいときには供給空気量が不足ぎみになることがあ
り、供給空気量の過剰によりエンジン回転数が一時的に
吹き上がり、また供給空気量の不足により回転数の落ち
込みが生じ、いずれの場合も運転フィーリングが悪くな
る。

【００４６】これに対処するため第１実施形態では、 供給空気量および吸気管内圧力を入出力とする動的エ
ンジンモデルを予め備え、 スロットル弁が全閉位置かつエンジン回転数の降下率
が所定値以上かつアイドル回転数に到達するまでの予測
時間が所定の時間Ｔ０以内となったときを補正開始のタ
イミングとして、 目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷおよびエ
ンジンにより駆動される補機負荷の作動状態に応じてア
イドル時の要求吸気管内圧力（アイドル時の要求トルク
相当量）ＢＩＤＬＥを演算し、 エンジン回転数がアイドル回転数に達するときの吸気
管内圧力とこの要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥとが一致す
るように上記の動的エンジンモデルを用いて規範モデル
に追従させる制御方式により供給空気量ＱＡＬＬを演算
し、 この供給空気量ＱＡＬＬがスロットル部を流れるよう
に補助空気弁２０を制御する。

【００４７】ＥＣＵ１１で実行されるこの制御の内容
を、以下のフローチャートにしたがって説明する。

【００４８】図２のフローチャートは、アイドル状態へ
の移行時の回転数制御を行うためのメイーンルーチン
で、一定時間（たとえば１０ｍｓ）毎に実行する。

【００４９】まず、ステップ１ではエンジン回転数Ｎ
Ｅ、エンジン回転数の降下率ＤＮＥ、冷却水温ＴＷ、ス
ロットル開度ＴＶＯを読み込む。これら状態量の検出に
ついては図３のフローにより説明する。図３のジョブは
Ｒｅｆ信号の立上がりをトリガとする割込みジョブであ
る。

【００５０】ステップ１１、１２では一燃焼毎（４気筒
エンジンの場合はクランク角で１８０°毎、６気筒エン
ジンの場合は１２０°毎）に立ち上がるＲｅｆ信号の間
隔ＴＲＥＦ［ｓ］をＥＣＵ１１の内蔵タイマにより計測
するともに、エンジン回転数のシフトを行う。後述する
エンジン回転数の降下率ＤＮＥを算出するには前回のエ
ンジン回転数が必要となるので、エンジン回転数（メモ
リで構成）ＮＥに入っている値をメモリＮＥ（old）に
移しておくのである。したがって、メモリＮＥ（old）
には前回の演算タイミングにおける回転数が格納される
ことになる。

【００５１】ステップ１３では ＮＥ［rpm］＝３０／ＴＲＥＦ［ｓ］ …（１） の式によりエンジン回転数ＮＥ［rpm］を算出し、この
ＮＥ、ＮＥ（old）およびＴＲＥＦを用いて、 ＤＮＥ［rpm／ｓ］＝｛ＮＥ（old）−ＮＥ｝／ＴＲＥＦ …（２） の式によりエンジン回転数ＮＥの降下率ＤＮＥ［rpm／
ｓ］を算出する。

【００５２】ステップ１５では水温センサ１８の出力電
圧より所定のテーブルＴＡＢＬＥ ＴＷを検索して冷却水
温ＴＷを、またステップ１６ではスロットルセンサ１７
の出力電圧より所定のテーブルＴＡＢＬＥ ＴＶＯを検
索してスロットル開度ＴＶＯを求める。ここで、テーブ
ルＴＡＢＬＥ ＴＷはセンサ出力電圧を冷却水温に、ま
たテーブルＴＡＢＬＥ ＴＶＯはセンサ出力電圧をスロ
ットル開度にそれぞれ変換するためのもので、ＲＯＭデ
ータとして予めＥＣＵ１１内に記憶されている。

【００５３】なお、後述するテーブル（たとえばＴＡＢ
ＬＥ ＮＥＴＡＲＧＥＴ）やマップ（たとえばＭＡＰ
Ｂ１、ＭＡＰ Ｑ、ＭＡＰ Ｑ２）などもすべてＲＯＭ
データであるため、この点の説明は省略する。

【００５４】このようにしてＮＥ、ＤＮＥ、ＴＷ、ＴＶ
Ｏの各状態量を検出したら図２のステップ２に戻り、目
標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ［rpm］を設定する。たとえ
ば、冷却水温ＴＷから所定のテーブルＴＡＢＬＥ ＮＥ
ＴＡＲＧＥＴを検索して求める。

【００５５】ステップ３では目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥ
Ｔ、冷却水温ＴＷおよびエアコンの作動状態に応じてア
イドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥ［Ｐa］を算出
する。このＢＩＤＬＥの算出については図４により説明
する。図４のジョブは１０ｍｓジョブである。

【００５６】ステップ２１では目標回転数ＮＥＴＡＲＧ
ＥＴ［rpm］と冷却水温ＴＷから所定のマップＭＡＰ
Ｂ１を検索してアイドル時の要求吸気管内圧力の基本値
Ｂ１［Ｐａ］を求める。ステップ２２ではエアコンフラ
グＡＣＳＷをみて、ＡＣＳＷ＝１（エアコンの作動状
態）にあるときには、ステップ２３でメモリＢ２に所定
値ＢＡＣ（たとえば４ｋＰａ）を入れ、ステップ２５に
おいてこのメモリＢ２の値を上記の基本値Ｂ１に加えた
値をＢＩＤＬＥとして求める。Ｂ１は、エンジンの無負
荷状態においてアイドル回転数を目標回転数に維持する
ために要求される吸気管内圧力であり、エアコン作動時
にはエアコン負荷がエンジンに作用する分だけアイドル
回転数が目標回転数より低下するので、エアコン作動時
にはＢＡＣの分だけ要求吸気管内圧力を高くしているの
である。したがって、ＡＣＳＷ＝０のとき（エアコン非
作動時）には増量が必要ないため、ステップ２２よりス
テップ２４に進んで、Ｂ２に０を入れる。

【００５７】このようにして、アイドル時の要求吸気管
内圧力ＢＩＤＬＥを算出したら、図２のステップ４に戻
り、供給空気量を補正するかどうかを判定する。この判
定については図５のフローにより説明する。図５のジョ
ブは１０ｍｓジョブである。

【００５８】判定はステップ４１、４２、４４の内容を
一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべて
が満たされたときに供給空気量の補正を許可し、一つで
も反するときは供給空気量の補正を禁止する。すなわ
ち、 ステップ４１：スロットル開度ＴＶＯが０である（スロ
ットル弁が全閉位置にある）、 ステップ４２：エンジン回転数の降下率ＤＮＥが所定値
ＤＮＥ０より大きい（回転数が急落している）、 ステップ４４：アイドル回転数フィードバック制御の制
御開始回転数ＮＳＴＡＲＴ（ＮＥＴＡＲＧＥＴ＋２５）
［rpm］にエンジン回転数が達するまでの予測時間Ｔrea
ch［ｓ］が所定の時間Ｔ０［ｓ］以下である ときに、ステップ４５で補正許可フラグＦＰＬＵＳを
“１”にセットし、そうでなければ、ステップ４６に進
んで補正許可フラグＦＰＬＵＳを“０”にリセットす
る。

【００５９】上記の到達予測時間Ｔreachは、このＴrea
chの計算タイミングでの回転数降下率ＤＮＥがそのまま
継続すると仮定し、ステップ４３において、 Ｔreach＝（ＮＥ−ＮＳＴＡＲＴ）／ＤＮＥ …（３） の式により計算する。たとえば、現計算タイミングのエ
ンジン回転数ＮＥが２０００［rpm］、ＮＳＴＡＲＴが
１０００［rpm］、回転数降下率ＤＮＥが−２０００［r
pm／ｓ］のときには、現計算タイミングの回転数ＮＥよ
りＮＳＴＡＲＴに到達するまでの時間は Ｔreach＝（１０００［rpm］−２０００［rpm］）／−２０００［rpm／ｓ］ ＝０．５［ｓ］ であると予測するわけである。

【００６０】所定時間Ｔ０は補助空気弁２０をステップ
的に開いたときに吸気管内圧力が立上がってくるまでの
動的遅れ時間とする。たとえば補助空気弁２０の開操作
のタイミングより補助空気弁２０の開操作前の吸気管内
圧力と開操作後の吸気管内圧力とを９：１に内分する圧
力に達するまでの時間（たとえば８００ｍｓ）である。

【００６１】供給空気量の補正は、空気量の増加から吸
気管内圧力の増加までの動的遅れを見越して行わなけれ
ばならないので、補正開始のタイミングは、エンジン回
転数がアイドル回転数まで降下したタイミングよりもそ
の動的遅れ時間の分だけ早い必要がある。補正開始のタ
イミングを決定するには、エンジン回転数がアイドル回
転数まで降下するタイミングを予測し、その予測タイミ
ングより上記の動的遅れ時間の前であるかどうかを逐次
判定する必要があるわけである。このように、アイドル
回転数までの到達予測時間を逐次求め、その値が上記の
動的遅れ時間より短くなったときに補正を開始する。

【００６２】また、図５には示していないが、補正終了
のタイミングはアイドル回転数フィードバック制御の制
御開始回転数ＮＳＴＡＲＴ（＝ＮＥＴＡＲＧＥＴ＋２
５）［rpm］である。補正終了のタイミングをＮＳＴＡ
ＲＴとしたのは、本発明の補正制御とアイドル回転数フ
ィードバック制御との干渉を回避するためである。

【００６３】このようにして、供給空気量の補正を行う
かどうかの判定を行ったら、図２のステップ５に戻り、
アイドル状態への移行時の供給空気量ＱＡＬＬを演算す
る。この演算方法については図６により説明する。図６
のジョブは１０ｍｓジョブである。

【００６４】ステップ５１、５２ではフラグＦＰＬＵＳ
の今回と前回の状態をみて、今回はＦＰＬＵＳ＝１かつ
前回はＦＰＬＵＳ＝０のとき（フラグＦＰＬＵＳの
“０”から“１”への切換時）にはステップ５３に進
み、コレクタ４に設けた圧力センサ２１（図２参照）に
より得られる吸気管内圧力Ｐを初期値Ｂinitに入れる。
今回、前回ともＦＰＬＵＳ＝１のときにはステップ５３
を飛ばしてステップ５４に進み、 Ｂoost static（ｔ） ＝｛Ｇｍ（ｚ）／Ｇ（ｚ）｝×（ＢＩＤＬＥ−Ｂinit）＋Ｂinit…（４） ただし、Ｇｍ（ｚ）：規範モデル特性 Ｇ（ｚ）：一次遅れ特性 の式により平衡吸気管内圧力Ｂoost static（ｔ）を演
算し、このＢoost static（ｔ）とエンジン回転数ＮＥ
からステップ５５において所定のマップＭＡＰ Ｑを検
索して供給空気量ＱＡＬＬを求める。なお、ＱＡＬＬは
０からの値である。

【００６５】ここで、Ｂoost static（ｔ）は実際の吸
気管内圧力Ｂoost（ｔ）が規範出力Ｂoost m（ｔ）（後
述する）と一致するような平衡吸気管内圧力、ＱＡＬＬ
は現在の回転数において平衡吸気管内圧力がＢoost sta
tic（ｔ）となるような供給空気量である。

【００６６】上記の供給空気量ＱＡＬＬは、動的エンジ
ンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によ
り求めたものである。

【００６７】ここで、動的エンジンモデルは、供給空気
量を操作したとき吸気管内圧力がどのように時間的に変
化するのかを記述した差分方程式（言い換えればディジ
タルフィルタ）である。動的エンジンモデルによれば、
供給空気量を操作したときに吸気管内圧力がどのように
時間的に変化するのかが分かっているのであるから、逆
に所定の時間後に所定の吸気管内圧力にしたいときにど
のように供給空気量を操作すればよいのかも分かるわけ
である。この原理を用いてエンジン回転数がアイドル回
転数まで降下してきたときにアイドル時の要求吸気管内
圧力ＢＩＤＬＥとなるように供給空気量ＱＡＬＬを調整
するのである。

【００６８】規範モデルに追従させる制御方式について
は公知であるため図７、図８を参照しながら以下に簡単
に説明する。いま、図７に示したように、回転数ＮＥお
よび供給空気量ＱＡＬＬを入力としその入力時の平衡吸
気管内圧力Ｂoost staticを出力とするマップＭＡＰ
Ｂoostと、平衡吸気管内圧力Ｂoost staticより実際の
吸気管内圧力Ｂoostへの遅れ特性を一次遅れで近似した
特性Ｇ（ｚ）とを直列に接続した動的エンジンモデルを
仮想的に考える。

【００６９】平衡吸気管内圧力Ｂoost static、実際の
吸気管内圧力Ｂoostとも時間ｔの関数であるため、Ｂoo
st static（ｔ）、Ｂoost（ｔ）と表すと、 Ｂoost（ｔ）＝Ｇ（ｚ）×Ｂoost static（ｔ） …（５） である。

【００７０】（５）式の応答特性Ｇ（ｚ）は、たとえば Ｇ（ｚ）＝（１＋ａ１）ｚ^-1／（１＋ａ１×ｚ^-1） …（６） ただし、ａ１：係数 であり（Ｇ（１）＝１）、具体的にはディジタル一次ロ
ーパスフィルタにより構成することができる（図７参
照）。

【００７１】ここで、（６）式の係数ａ１は、補助空気
弁２０をステップ的に開操作してから吸気管内圧力が遅
れて立ち上がるまでの応答特性により定める。

【００７２】また、フラグＦＰＬＵＳの“０”より
“１”への切換時の吸気管内圧力の望ましい応答特性
（規範モデル特性Ｇｍ（ｚ））を、フラグＦＰＬＵＳの
“０”より“１”への切換タイミングから少なくとも所
定時間Ｔ０のあとに吸気管内圧力がアイドル時の要求吸
気管内圧力ＢＩＤＬＥの近傍となるように、たとえば Ｇｍ（ｚ）（１＋ｃ１）ｚ^-2／（１＋ｃ１×ｚ^-1） …（７） ただし、ｃ１：規範モデルの特性を定める係数の式によ
り設定する（Ｇｍ（１）＝１）。このとき、ＦＰＬＵＳ
が“０”より“１”に切換わった（この切換タイミング
でｔ＝０とおく）後は、切換わる直前での吸気管内圧力
を初期値Ｂinitとし、ＢＩＤＬＥを最終的に収束する値
として、 Ｂoost m（ｔ）＝Ｇｍ（ｚ）×（ＢＩＤＬＥ−Ｂinit）×ＦＰＬＵＳ（ｔ） ＋Ｂinit …（８） の式により過渡的な吸気管内圧力（規範出力Ｂoost m
（ｔ））を与えることができる（図８の第２段目参
照）。

【００７３】実際の吸気管内圧力Ｂoost（ｔ）を上記
（８）式の規範出力Ｂoost m（ｔ）と一致させるには、 Ｇ（ｚ）×Ｂoost static（ｔ）＝Ｂoost m（ｔ） の式が成立しなければならないので、この式をＢoost s
tatic（ｔ）について整理する。

【００７４】 Ｂoost static（ｔ）＝Ｂoost m（ｔ）／Ｇ（ｚ） この式の右辺に（８）式を代入すると、 Ｂoost static（ｔ） ＝｛Ｇｍ（ｚ）×（ＢＩＤＬＥ−Ｂinit）×ＦＰＬＵＳ（ｔ）＋Ｂinit｝ ／Ｇ（ｚ） ＝｛Ｇｍ（ｚ）／Ｇ（ｚ）｝×（ＢＩＤＬＥ−Ｂinit）×ＦＰＬＵＳ（ｔ） ＋Ｂinit／Ｇ（ｚ） ＝｛Ｇｍ（ｚ）／Ｇ（ｚ）｝×（ＢＩＤＬＥ−Ｂinit）×ＦＰＬＵＳ（ｔ） ＋Ｂinit （∵Ｂinit／Ｇ（ｚ）＝Ｂinit／Ｇ（１）＝Ｂinit） となり、上記（４）式が得られる。

【００７５】このようにして、アイドル回転数のフィー
ドバック制御における制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴにエ
ンジン回転数が達するときの吸気管内圧力が要求吸気管
内圧力ＢＩＤＬＥと一致するように供給空気量ＱＡＬＬ
を演算することができるのである（図８の第４段目参
照）。

【００７６】なお、上記（４）式の｛Ｇｍ（ｚ）／Ｇ
（ｚ）｝部分の計算は、一般的に知られているディジタ
ル演算であるため、説明は省略する。

【００７７】こうして供給空気量ＱＡＬＬを算出した
ら、図２のステップ６に戻り、ＱＡＬＬ−ＱＬＥＡＫに
応じて補助空気弁２０に与えるＯＮデューティを求め、
これをステップ７において補助空気弁制御用の出力レジ
スタに転送する。この転送後にＯＮデューティがＰＷＭ
信号に変換されて補助空気弁２０に出力され、補助空気
弁２０を流れる空気量がＱＡＬＬ−ＱＬＥＡＫとなるよ
うにＰＷＭ制御される。ＯＮデューティ（つまり補助空
気弁開度）は、補助空気弁２０以外からエンジンに供給
される空気流量（スロットル弁３からの漏れ空気流量
等）の総和をＱＬＥＡＫとしたとき、補助空気弁部の空
気流量がＱＡＬＬ−ＱＬＥＡＫである開度となるように
定めているわけである。ＱＬＥＡＫは実験的に計測して
おく。

【００７８】ここで、本実施形態の作用を説明する。

【００７９】供給空気量を増加させてから吸気管内圧力
（エンジントルク相当）が立ち上がるまでの動的な遅れ
が十分には考慮されていなかった従来例に対し、本実施
形態では、供給空気量を操作したときに吸気管内圧力が
どのように時間的に変化するのかを記述した動的エンジ
ンモデルを備え、スロットル弁が全閉位置かつエンジン
回転数の降下率が所定値以上かつアイドル回転数に到達
するまでの予測時間が所定の時間Ｔ０以内となったとき
を補正開始のタイミングとして、目標回転数ＮＥＴＡＲ
ＧＥＴ、冷却水温ＴＷおよびエンジンにより駆動される
補機負荷の作動状態に応じてアイドル時の要求吸気管内
圧力ＢＩＤＬＥを演算し、エンジン回転数がアイドル回
転数に達するときの吸気管内圧力がこの要求吸気管内圧
力ＢＩＤＬＥと一致するように上記の動的エンジンモデ
ルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により供給
空気量ＱＡＬＬを演算し、この供給空気量ＱＡＬＬが流
れるように補助空気弁２０を制御するので、供給空気量
の操作から吸気管内圧力の上昇までの動的遅れを見越し
て供給空気量を操作することが可能となり、アイドル状
態への移行時にエンジン回転数がどのように降下すると
きでも（たとえば図９のように急降下するときや図１０
のようにゆっくと降下するときでも）、回転数を落ち込
ませることなく回転数を目標回転数に速やかに収束させ
ることができる。

【００８０】また、回転数が目標回転数に達したときの
吸気管内圧力が、目標回転数、冷却水温あるいはエンジ
ンにより駆動される補機負荷の作動状態に見合ったアイ
ドル時の要求吸気管内圧力の近傍となるようにしていな
い従来例では、たとえば補機負荷が小さいとき供給空気
量が過剰ぎみとなってエンジン回転数が一時的に吹き上
がり、また補機負荷が大きいとき供給空気量が不足ぎみ
になって回転数の落ち込みが生じることがあり、運転フ
ィーリングが悪くなるのであるが、本実施形態では、目
標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷおよび補機負
荷の作動状態に応じてアイドル時の要求吸気管内圧力Ｂ
ＩＤＬＥを演算することから、上記のように補機負荷が
小さいときこれに合わせて供給空気量が少なくなって供
給空気量の過剰による回転数の一時的な吹き上がりが防
止され、また補機負荷が大きいときこれに合わせて供給
空気量が多くなり、供給空気量の不足による回転数の落
ち込みが防止され、これによって運転フィーリングが悪
くなることがないのである。

【００８１】図１１のフローチャートは第２実施形態
で、第１実施形態の図６に対応する。図６と同一の部分
には同一のステップ番号をつけている。第１実施形態の
図２、図３、図４、図５のフローチャートは第２実施形
態でも使う。

【００８２】また、図１２、図１３、図１４のフローチ
ャートは第３実施形態、図１２、図１３、図１５のフロ
ーチャートは第４実施形態で、図１２は第１実施形態の
図２に、図１３は図４に、図１４、図１５は図６に対応
する。対応する各図と同一の部分には同一のステップ番
号をつけている。なお、図３と図５は第３、第４の各実
施形態でも使用する。

【００８３】第１実施形態はエンジントルク相当量とし
て吸気管内圧力を用いたものであったが、第３、第４の
各実施形態はエンジントルク相当量として空気量を用い
たものである。詳細には、図１３のフローチャート（図
１２ステップ７１の詳細）はアイドル時の要求空気流量
ＱＩＤＬＥ［リットル／ｍｉｎ］を算出するためのもの
である。ステップ８１で目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴと
冷却水温ＴＷから所定のマップＭＡＰ Ｑ２を検索して
アイドル時の要求空気流量の基本値Ｑ１を求め、ＡＣＳ
Ｗ＝１（エアコンの作動状態）にあるときには、ステッ
プ２２よりステップ８２に進んでメモリＱ２に所定値Ｑ
ＡＣ（たとえば５０リットル／ｍｉｎ）を、またＡＣＳ
Ｗ＝０のときはステップ８３に進んで０を入れ、ステッ
プ８４においてこのメモリＣ２の値を上記の基本値Ｑ１
に加えた値をＱＩＤＬＥとして求める。Ｑ１はエンジン
の無負荷状態においてアイドル回転数を目標回転数に維
持するために要求される空気流量であり、エアコン作動
時にはエアコン負荷がエンジンに作用する分だけアイド
ル回転数が低下するので、エアコン作動時にＢＡＣの分
だけ空気流量を多くするのである。図８の第４段目にＱ
ＩＤＬＥを示す。なお、ステップ８１のＱ_AFMはエアフ
ローメータ出力より得られる吸入空気流量である。

【００８４】さて、第２、第３、第４の各実施形態は、
動的エンジンモデルを使わないものの、エンジン回転数
がアイドル回転数まで降下してくる前に動的遅れ（つま
り供給空気量を操作したときに吸気管内圧力が立ち上が
る（たとえば９０％立ち上がり）までの遅れ）を見越し
て予め空気量を増量することで動的遅れに対する補償を
行うようにしたものである。

【００８５】具体的には、第２実施形態は、図１１に示
したように、ＦＰＬＵＳ＝１のときステップ６１に進ん
でアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥとエンジン
回転数ＮＥから所定のマップＭＡＰ Ｑ３を検索した値
を供給空気量ＱＡＬＬとして求める。このときの供給空
気量ＱＡＬＬ（ＱＡＬＬ＞ＱＩＤＬＥ）は、現在の回転
数でアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥを定常的
に保つために必要な供給空気量である。同様にして、第
３実施形態は、図１４に示したように、ＦＰＬＵＳ＝１
のときステップ９１に進んでアイドル時の要求空気流量
ＱＩＤＬＥとエンジン回転数ＮＥから所定のマップＭＡ
Ｐ Ｑ４を検索した値を供給空気量ＱＡＬＬとして求め
る。このときの供給空気量ＱＡＬＬ（ＱＡＬＬ＞ＱＩＤ
ＬＥ）は、現在の回転数でアイドル時の要求空気流量Ｑ
ＩＤＬＥを定常的に保つために必要な供給空気量であ
る。マップＭＡＰ Ｑ３とＭＡＰ Ｑ４は実験的に求め
ておく。

【００８６】これに対して第４実施形態は、図１５に示
したように、ＦＰＬＵＳ＝１のときステップ１０１に進
み、 ＱＡＬＬ＝（ＮＥ／ＮＥＴＡＲＧＥＴ）×ＱＩＤＬＥ …（１１） の式により供給空気量ＱＡＬＬを求める。このときの供
給空気量ＱＡＬＬ（ＱＡＬＬ＞ＱＩＤＬＥ）は、現在の
回転数における一燃焼当たりのシリンダ内空気量［リッ
トル／cyl］とアイドル時における一燃焼当たりの要求
シリンダ内空気量［リットル／cyl］とを定常的に一致
させるに必要な空気量である。

【００８７】ここで、アイドル時における一燃焼（一吸
気）当たりの要求シリンダ内空気量［リットル／cyl］
というのは、たとえば、アイドル回転数を１０００［rp
m］、アイドル時の要求空気流量ＱＩＤＬＥを１００
［リットル／ｍｉｎ］としたとき、４気筒エンジンであ
ればアイドル時に吸気（燃焼）が１０００×２［回／ｍ
ｉｎ］あるので、１００／（１０００×２）［リットル
／cyl］といった値である。

【００８８】第２、第３、第４の各実施形態では、動的
エンジンモデルを使わないため、第１、第２の各実施形
態のように緻密な制御はできないものの、第１実施形態
と同様の作用効果が生じることに変わりない。第２、第
３、第４の各実施形態ではまた、動的エンジンモデルが
よく分からないときでも実現可能であり、ディジタルフ
ィルタ演算が不要であるため演算量が少なくて済む。第
４実施形態ではさらにＲＯＭ内にマップをもつ必要がな
いというメリットもある。

【００８９】図１６のフローチャートは第５実施形態
で、第１実施形態の図５に対応する。図５と同一の部分
には同一のステップ番号をつけている。図２、図３、図
４、図６のフローチャートは第５実施形態でも使う。

【００９０】この実施形態は、ステップ１１１において
上記の到達予測時間Ｔreachにバックラッシュ特性処理
（フィルタリング処理）を施し、このバックラッシュ特
性処理後のＴreachと所定時間Ｔ０をステップ１１２に
おいて比較するようにしたものである。

【００９１】クランク角センサ１５からの信号に基づい
て検出されるエンジン回転数ＮＥにはクランク角センサ
１５の加工誤差等に起因したノイズを含んでいるため、
エンジン回転数ＮＥに基づいて算出される上記の到達予
測時間Ｔreachがノイズの影響を受け、図１７に示した
ように真値の近傍でゆらぎ、特にＴreachが所定時間Ｔ
０の近傍でゆらいだときには、供給空気量の補正判定出
力に不要なチャタリングが生じてしまうことになるが、
第５実施形態により到達予測時間Ｔreachにバックラッ
シュ特性処理を施した後の値はゆらぎのない値となるこ
とから、Ｔreachが所定時間Ｔ０の近傍でゆらぐことに
起因して生じる不要なチャタリングを防止することがで
きる。

【００９２】ここで、バックラッシュ処理を簡単に説明
しておくと、バックラッシュ処理は、図１８に示したよ
うに、球Ａを所定長さの筐体Ｂに入れて球Ａを左右に動
かしたときの筐体Ｂの位置で表されるもので（つまり
Ｃ、Ｄの過程では球Ａが動いても筐体Ｂは動かない）、
バックラッシュの入力が球Ａの座標、出力が筐体Ｂの座
標に対応する。したがって、横軸に時間をとったときの
入出力関係はたとえば図１９のようになり、筐体Ｂの左
右方向幅によりバックラッシュ幅が定まる。

【００９３】なお、バックラッシュ処理に代えて平均化
処理を施すことでも、回転数の検出誤差の影響等を軽減
することができる。

【００９４】実施形態では説明しなかったが、アイドル
回転数のフィードバック制御における制御開始回転数Ｎ
ＳＴＡＲＴに回転数が到達したときの（あるいは到達す
る直前における）吸気管内圧力（あるいはその推定値）
がアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥより低いと
きには点火時期をさらに進角させる（発生トルクを増加
させる）ことで、回転数の落ち込みの回避を確実にし、
また制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴに回転数が到達したと
きの吸気管内圧力がＢＩＤＬＥより高いときにはさらに
点火時期を遅角させる（発生トルクを減少させる）こと
で、回転数の吹き上がりの回避を確実にすることができ
る。

【００９５】上記の到達予測時間Ｔreachの演算方法は
実施形態に示したものに限られず、スプライン補間等の
外挿方法を用いて演算してもよい。また、補機はエアコ
ンに限らず、たとえばパワステの場合にも本発明を適用
することができる。

【００９６】実施形態では、空気量を供給する手段が補
助空気弁である場合で説明したが、これに限られるもの
でない。たとえば、補助空気を燃料噴射弁の噴孔の近く
に導き、この補助空気に噴射燃料を衝突させることによ
って噴射燃料の微粒化を促進するようにした、いわゆる
エアアシストインジェクタ（インジェクタ一体型）を吸
気バルブの近傍に取り付けたものがあり、このものでは
エアアシストインジェクタへの補助空気量を増加させる
ことによって供給空気量を増加させることができる。こ
のときには、補助空気量の操作から吸気管内圧力が上昇
するまでの動的遅れ時間が図１の場合より短くなるとい
う相違はあるものの、同様に本発明を適用することがで
きる。

【００９７】また、空気量供給手段に代えて、ＳＰＩ、
ＭＰＩいずれの燃料量供給手段を用いてもかまわない。
この場合には、以下の置き換えを行うだけで同様に説明
することができる。

【００９８】供給空気量ＱＡＬＬ →一燃焼
当たりの供給燃料量 吸気管内圧力または空気流量 →一燃焼当たりのシリ
ンダ内吸入燃料量 ＢＩＤＬＥまたはＱＩＤＬＥ →アイドル時の一燃焼
当たりの要求燃料量 補助空気弁開度 →燃料噴射弁の開時間

【００９９】

【発明の効果】供給空気量を増加させてから吸気管内圧
力が立ち上がるまでの動的な遅れが十分には考慮されて
いなかった従来例に対し、第１の発明では、供給空気量
の補正を開始すると判定したとき供給空気量およびエン
ジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて
規範モデルに追従させる制御方式によりエンジン回転数
がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイ
ドル時の要求エンジントルクと一致するように供給空気
量を演算し、この供給空気量をエンジンに供給するの
で、供給空気量の操作からエンジントルクの上昇までの
動的遅れを見越して供給空気量を操作することが可能と
なり、アイドル状態への移行時にエンジン回転数がどの
ように降下するときでも、回転数を落ち込ませることな
く回転数を目標回転数に速やかに収束させることができ
る。

【０１００】第９の発明では、一燃焼当たりの供給燃料
量の補正を開始すると判定したとき一燃焼当たりの供給
燃料量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジ
ンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によ
りエンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエン
ジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致す
るように一燃焼当たりの供給燃料量を演算し、この一燃
焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給するので、一燃
焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクの上昇
までの動的遅れを見越して一燃焼当たりの供給燃料量を
操作することが可能となり、アイドル状態への移行時に
エンジン回転数がどのように降下するときでも、回転数
を落ち込ませることなく回転数を目標回転数に速やかに
収束させることができる。加えて第９の発明では、リー
ンバーンシステムにおいて供給空気量を調整する手段を
備えない場合であっても、一燃焼当たりの供給燃料量の
操作からエンジントルクの上昇までの動的な遅れを見越
して一燃焼当たりの供給燃料量を増量することが可能と
なり、回転数の落ち込みを回避しつつ回転数をアイドリ
ング回転数に速やかに収束させることができる。

【０１０１】第２、第３の各発明では、動的エンジンモ
デルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転
数まで降下してくる前に動的遅れを見越して予め空気量
を増量するので、供給空気量の操作からエンジントルク
が立ち上がるまでの動的遅れに対する補償を行うことが
できる。第１０、第１１の各発明では、動的エンジンモ
デルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転
数まで降下してくる前に動的遅れを見越して予め一燃焼
当たりの燃料量を増量するので、一燃焼当たりの供給燃
料量の操作からエンジントルクが立ち上がるまでの動的
遅れに対する補償を行うことができる。

【０１０２】第２、第３、第１０、第１１の各発明では
また、動的エンジンモデルがよく分からないときでも実
現可能であり、ディジタルフィルタ演算が不要であるた
め演算量が少なくて済む。第３、第１１の各発明ではさ
らにＲＯＭ内にマップをもつ必要がないというメリット
もある。

【０１０３】第４と第１２の各発明ではアイドル時にエ
ンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転
数、冷却水温の少なくとも一つに応じてアイドル時の要
求エンジントルクを設定するので、アイドル状態への移
行時にアイドル時の目標回転数の高低、冷却水温の高低
あるいはアイドル時の補機負荷の作動、非作動にかかわ
らず供給空気量や供給燃料量に過不足が生じることがな
く、これによって運転フィーリングが悪くなることがな
い。

【０１０４】第５の発明ではスロットル弁が全閉位置か
つエンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率
がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達す
るまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以
内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する
ので、エンジン回転数がアイドル回転数に達したときの
エンジントルクを、追従性よくアイドル時の要求エンジ
ントルクに近づけることができる。

【０１０５】回転数検出手段からの信号に基づいて検出
されるエンジン回転数には回転数検出手段の加工誤差等
に起因したノイズを含んでいるため、エンジン回転数に
基づいて演算される到達予測時間がノイズの影響を受
け、真値の近傍でゆらぐため、特に到達予測時間が所定
時間の近傍でゆらいだときには、第５と第６の各発明に
おいて供給空気量の補正判定出力に、また第１３と第１
４の各発明において一燃焼当たりの供給燃料量の補正判
定出力に不要なチャタリングが生じてしまうことになる
が、第１６の発明により到達予測時間にバックラッシュ
特性処理を施した後の値と第１７の発明により到達予測
時間に平均化処理を施した後の値はゆらぎのない値とな
ることから、到達予測時間が所定時間の近傍でゆらぐこ
とに起因して生じる不要なチャタリングを防止すること
ができる。

【０１０６】第１８と第１９の各発明では、供給空気量
または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイドル
状態への移行時の回転数制御とアイドル回転数のフィー
ドバック制御との間に待ち時間をおくことなく、供給空
気量または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイ
ドル状態への移行時の回転数制御に引き続いてアイドル
回転数のフィードバック制御が行われるので、アイドル
回転数のフィードバック制御を開始する直前においてエ
ンジン発生トルクの過不足がなく、これによってアイド
ル回転数のフィードバック制御の負担が軽減され、アイ
ドル時の目標回転数への収束性が一段とよくなる。

【０１０７】第２０の発明では、エンジン回転数がアイ
ドル回転数のフィードバック制御における制御開始回転
数に到達したときのあるいは到達する直前におけるエン
ジントルクがアイドル時の要求エンジントルクより低い
ときには点火時期をさらに進角させる（発生トルクを増
加させる）ことで、回転数の落ち込みの回避を確実に
し、またエンジン回転数が制御開始回転数に到達したと
きのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルク
より高いときにはさらに点火時期を遅角させる（発生ト
ルクを減少させる）ことで、回転数の吹き上がりの回避
を確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の制御システム図である。

【図２】アイドル状態への移行時の回転数制御を説明す
るためのフローチャートである。

【図３】各種状態量の検出を説明するためのフローチャ
ートである。

【図４】アイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥの演
算を説明するためのフローチャートである。

【図５】供給空気量の補正の判定を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図６】供給空気量ＱＡＬＬの演算を説明するためのフ
ローチャートである。

【図７】動的エンジンモデルを示すブロック図である。

【図８】規範モデル出力Ｂoost m、平衡吸気管内圧力Ｂ
oost static、供給空気量ＱＡＬＬ、吸気管内圧力Ｂoos
tのアイドル状態への移行時の波形図である。

【図９】第１実施形態の作用を説明するための波形図で
ある。

【図１０】第１実施形態の作用を説明するための波形図
である。

【図１１】第２実施形態の供給空気量ＱＡＬＬの演算を
説明するためのフローチャートである。

【図１２】第３、第４の各実施形態のアイドル状態への
移行時の回転数制御を説明するためのフローチャートで
ある。

【図１３】第３、第４の各実施形態のアイドル時の要求
空気量ＱＩＤＬＥの演算を説明するためのフローチャー
トである。

【図１４】第３実施形態の供給空気量ＱＡＬＬの演算を
説明するためのフローチャートである。

【図１５】第４実施形態の供給空気量ＱＡＬＬの演算を
説明するためのフローチャートである。

【図１６】第５実施形態の供給空気量の補正の判定を説
明するためのフローチャートである。

【図１７】第５実施形態のバックラッシュ特性処理を説
明するための波形図である。

【図１８】バックラッシュ特性処理の説明図である。

【図１９】バックラッシュ特性処理の説明図である。

【図２０】従来例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図２１】従来例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図２２】従来例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図２３】従来例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図２４】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２５】第２の発明のクレーム対応図である。

【図２６】第３の発明のクレーム対応図である。

【図２７】第９の発明のクレーム対応図である。

【図２８】第１０の発明のクレーム対応図である。

【図２９】第１１の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

６ 燃料噴射弁 １１ ＥＣＵ １５ クランク角センサ １６ エアフローメータ ２０ 補助空気弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｅ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転数を検出する手段と、 アイドル状態への移行時に供給空気量の補正を開始する
   かどうかを判定する手段と、 供給空気量の補正を開始すると判定したとき供給空気量
   およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデ
   ルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により前記
   エンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジ
   ントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致する
   ように供給空気量を演算する手段と、 この供給空気量をエンジンに供給する手段とを設けたこ
   とを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
2. 【請求項２】エンジン回転数を検出する手段と、 アイドル状態への移行時に供給空気量の補正を開始する
   かどうかを判定する手段と、 供給空気量の補正を開始すると判定したとき現在の前記
   エンジン回転数でアイドル時の要求エンジントルクを定
   常的に維持するのに必要な供給空気量をアイドル時の要
   求エンジントルクと前記エンジン回転数に応じて演算す
   る手段と、 この供給空気量をエンジンに供給する手段とを設けたこ
   とを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
3. 【請求項３】エンジン回転数を検出する手段と、 アイドル状態への移行時に供給空気量の補正を開始する
   かどうかを判定する手段と、 供給空気量の補正を開始すると判定したとき現在の前記
   エンジン回転数における一燃焼当たりのシリンダ内空気
   量とアイドル時における一燃焼当たりの要求シリンダ内
   空気量とを定常的に一致させるのに必要な供給空気量を
   アイドル時の要求エンジントルクに応じて演算する手段
   と、 この供給空気量をエンジンに供給する手段とを設けたこ
   とを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
4. 【請求項４】アイドル時にエンジンに作用する補機負荷
   量、アイドル時の目標回転数、冷却水温の少なくとも一
   つに応じて前記アイドル時の要求エンジントルクを設定
   することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一
   つに記載のエンジンの回転数制御装置。
5. 【請求項５】スロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン
   回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま
   継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時
   間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となった
   とき前記供給空気量の補正を開始すると判定することを
   特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の
   エンジンの回転数制御装置。
6. 【請求項６】前記所定時間を前記供給空気量の操作より
   エンジントルクの立上がりまでの動的遅れ時間に応じて
   与えることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの回
   転数制御装置。
7. 【請求項７】前記エンジントルクに相当する量は吸気管
   内圧力であることを特徴とする請求項１から４までのい
   ずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
8. 【請求項８】前記エンジントルクに相当する量は空気流
   量であることを特徴とする請求項２から４までのいずれ
   か一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
9. 【請求項９】エンジン回転数を検出する手段と、 アイドル状態への移行時に一燃焼当たりの供給燃料量の
   補正を開始するかどうかを判定する手段と、 一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定した
   とき一燃焼当たりの供給燃料量およびエンジントルクを
   入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに
   追従させる制御方式により前記エンジン回転数がアイド
   ル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の
   要求エンジントルクと一致するように一燃焼当たりの供
   給燃料量を演算する手段と、 この供給燃料量をエンジンに供給する手段とを設けたこ
   とを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
10. 【請求項１０】エンジン回転数を検出する手段と、 アイドル状態への移行時に一燃焼当たりの供給燃料量の
    補正を開始するかどうかを判定する手段と、 一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定した
    とき現在の前記エンジン回転数でアイドル時の要求エン
    ジントルクを定常的に維持するのに必要な一燃焼当たり
    の供給燃料量をアイドル時の要求エンジントルクと前記
    エンジン回転数に応じて演算する手段と、 この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給する手
    段とを設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装
    置。
11. 【請求項１１】エンジン回転数を検出する手段と、 アイドル状態への移行時に一燃焼当たりの供給燃料量の
    補正を開始するかどうかを判定する手段と、 一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定した
    とき現在の前記エンジン回転数における一燃焼当たりの
    燃料量とアイドル時における一燃焼当たりの要求燃料量
    とを定常的に一致させるのに必要な一燃焼当たりの供給
    燃料量をアイドル時の要求エンジントルクに応じて演算
    する手段と、 この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給する手
    段とを設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装
    置。
12. 【請求項１２】アイドル時にエンジンに作用する補機負
    荷量、アイドル時の目標回転数、冷却水温の少なくとも
    一つに応じて前記アイドル時の要求エンジントルクを設
    定することを特徴とする請求項９から１１までのいずれ
    か一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
13. 【請求項１３】スロットル弁が全閉位置かつ前記エンジ
    ン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのま
    ま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの
    時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となっ
    たとき前記一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始する
    と判定することを特徴とする請求項９から１２までのい
    ずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
14. 【請求項１４】前記所定時間を前記一燃焼当たりの供給
    燃料量の操作よりエンジントルクの立上がりまでの動的
    遅れ時間に応じて与えることを特徴とする請求項１３に
    記載のエンジンの回転数制御装置。
15. 【請求項１５】前記エンジントルクに相当する量が前記
    一燃焼当たりの燃料量であることを特徴とする請求項９
    から１２までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数
    制御装置。
16. 【請求項１６】前記到達予測時間にバックラッシュ特性
    処理を施すことを特徴とする請求項５、６、１３、１４
    のいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
17. 【請求項１７】前記到達予測時間に平均化処理を施すこ
    とを特徴とする請求項５、６、１３、１４のいずれか一
    つに記載のエンジンの回転数制御装置。
18. 【請求項１８】アイドル回転数のフィードバック制御を
    行う場合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック
    制御の制御開始回転数に達したとき前記供給空気量の補
    正を終了することを特徴とする請求項５または６に記載
    のエンジンの回転数制御装置。
19. 【請求項１９】アイドル回転数のフィードバック制御を
    行う場合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック
    制御の制御開始回転数に達したとき前記一燃焼当たりの
    供給燃料量の補正を終了することを特徴とする請求項１
    ３または１４に記載のエンジンの回転数制御装置。
20. 【請求項２０】エンジン回転数が前記制御開始回転数に
    到達したときのまたは到達する直前におけるエンジント
    ルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するよう
    に点火時期を制御することを特徴とする請求項１８また
    は１９に記載のエンジンの回転数制御装置。