JPH0968084A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アイドル状態において、各種負荷の状態が変
化した時の吸入空気量を補正して、目標回転数への追従
性を向上させると共に、各種負荷の状態が変化した直後
のアイドル回転数の低下や吹き上がりを防止する。 【解決手段】 内燃機関２０１のスロットル弁２０５を
迂回するバイパス通路２０７に設けられ、そのバイパス
通路２０７の開度を制御できる空気量制御弁２０８を備
えた内燃機関のアイドル回転数制御装置において、各種
負荷の状態が変化した時、吸入空気量の目標値と実測値
の偏差を演算し、その偏差に基づく制御量で、前記空気
量制御弁２０８を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のアイド
ル運転時において、回転数を目標のアイドル回転数に維
持するための制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アイドル回転数が低下すると、運転者に
不快な振動を与えたり、車両の発進時にはエンジンスト
ール（以下、エンストと略称）を起こしやすく、逆にア
イドル回転数が上昇するとアイドル燃費を悪化させる。
以上の理由から、アイドル回転数をできるだけ低く維持
し、且つ何らかの理由で負荷変動が起きてもアイドル回
転数が低下したり、さらにはエンストしたりすることが
ないように、アイドル回転数を精密に制御する必要があ
る。

【０００３】この要求に応える従来のアイドル回転数制
御装置は、内燃機関の吸入空気量を調節する制御弁を備
え、アイドル状態が検出されたとき、少なくとも内燃機
関に加わる各種負荷の状態に基づく目標回転数を演算
し、前記目標回転数と実際の回転数との偏差に基づく制
御量により前記制御弁を制御する、いわゆる回転数フィ
ードバック制御を実施して、回転数を前記目標回転数に
一致させている。尚、この様な従来の装置は、各種負荷
の状態が変化してから、回転数が安定するまでの予め設
定した時間は、前記回転数フィードバックを停止するこ
とによって、回転数が目標回転数に対して変動するのを
防止している。

【０００４】図１６を用いて前述の従来装置の動作につ
いて詳細に説明する。時刻ｔ１以前には、アイドル状態
が判定されており、回転数フィードバック制御により制
御弁の開度をＸs0に制御することで、回転数は目標回転
数Ｘnt0に収束しているものとする。時刻ｔ１におい
て、エアコンディショナのコンプレッサ負荷が入ると、
回転数フィードバック制御は停止され、同時に、回転数
の目標値は、コンプレッサ負荷に応じて予め設定した値
Ｘnt1に変更され、制御弁の開度は、コンプレッサ負荷
に応じて予め設定した開度Ｘs1ーＸs0だけ開かれてＸs1
に制御される。この後、回転数は、コンプレッサ負荷の
発生と制御弁を通過する空気の吸入遅れとによって、Ｘ
nr1まで落ち込み、内燃機関の出力と、コンプレッサ負
荷を含む出力損失とが釣り合う回転数Ｘnr2まで上昇し
て安定する。そして、コンプレッサ負荷が入ってから、
予め設定した時間Ｘtだけ経過した時刻ｔ２になると、
回転数フィードバック制御が再び開始され、時刻ｔ３に
おいて、制御弁の開度が、回転数フィードバック制御に
よりＸs2に制御されると、回転数は目標回転数Ｘnt1に
収束する。また時刻ｔ４において、コンプレッサ負荷が
切られると、回転数フィードバック制御は停止されると
同時に、回転数の目標値は、Ｘnt0に変更され、制御弁
の開度は、コンプレッサ負荷に応じて予め設定された開
度Ｘs1ーＸs0だけ閉じられて、開度Ｘs3に制御される。
この後、回転数は、コンプレッサ負荷の解放と制御弁を
通過する空気の吸入遅れとによって、Ｘnr4まで上昇
し、内燃機関の出力と出力損失とが釣り合う回転数Ｘnr
5まで低下して安定する。そして、コンプレッサ負荷が
切られてから、予め設定した時間Ｘtだけ経過した時刻
ｔ５になると、回転数フィードバック制御が再び開始さ
れ、時刻ｔ６において、制御弁の開度がＸs4に制御され
ると、回転数は目標回転数Ｘnt0に収束する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の従
来の装置では、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間、及び
時刻ｔ４から時刻ｔ６までの時間、回転数は回転数の目
標値を逸脱しており、前記の時間が長い程、運転者に違
和感を与えるという問題がある。またコンプレッサ負荷
が入れられた直後の回転数Ｘnr1が極度に低下すると車
体振動を引き起こし、またコンプレッサ負荷が切られた
直後の回転数Ｘnr4が極度に上昇すると回転数の吹き上
がり感を引き起こして、運転者に不快感を与えるという
問題がある。

【０００６】尚、各種負荷の例として、エアコンディシ
ョナのコンプレッサ負荷を挙げたが、ヘッドライト点灯
に伴うオルタネータ負荷、パワーステアリングの油圧ポ
ンプ負荷等であっても同様の問題が発生する。

【０００７】本発明は、前述のような問題を解消あるい
は軽減するために成されたもので、その目的は、各種負
荷の状態が変化してから目標回転数に収束するまでの時
間を、少なくとも前記時間内に制御弁の開度を一定に保
っている場合よりも短縮することにより、運転者に与え
る違和感を解消すると共に、各種負荷の状態が変化した
直後の回転数変動を小さくすることにより、車体振動や
回転数の吹き上がり感を防止し、運転者に与える不快感
を軽減することができる内燃機関のアイドル回転数制御
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、請求項１に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置
は、内燃機関の吸入空気量を調節する制御弁と、内燃機
関の回転数の実測値を検出する回転数検出手段と、内燃
機関の吸入空気量の実測値を検出する吸気量検出手段
と、内燃機関のアイドル状態を検出するアイドル状態検
出手段と、内燃機関に加わる各種負荷の状態を検出する
負荷状態検出手段と、内燃機関を環流する冷却水の温度
を検出する温度検出手段と、内燃機関の回転数の目標値
を演算する目標回転数演算手段と、前記各種負荷の状
態、前記冷却水の温度及び回転数の実測値に応じた吸入
空気量の目標値を演算する目標吸気量演算手段と、前記
各種負荷の状態が変化した時、前記吸入空気量の実測値
と目標値との偏差を演算する目標偏差演算手段と、前記
偏差に基づく制御量で前記制御弁を駆動する駆動手段と
を備えたものである。

【０００９】請求項２に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置は、内燃機関の吸入空気量を調節する制御弁
と、内燃機関の回転数の実測値を検出する回転数検出手
段と、内燃機関に接続された吸気管の圧力を検出する吸
気管圧力検出手段と、内燃機関のアイドル状態を検出す
るアイドル状態検出手段と、内燃機関に加わる各種負荷
の状態を検出する負荷状態検出手段と、内燃機関を環流
する冷却水の温度を検出する温度検出手段と、内燃機関
の回転数の目標値を演算する目標回転数演算手段と、前
記各種負荷の状態、前記冷却水の温度及び回転数の実測
値に応じた吸気管圧力の目標値を演算する目標吸気管圧
力演算手段と、前記各種負荷の状態が変化した時、前記
吸気管圧力と目標値との偏差を演算する目標偏差演算手
段と、前記偏差に基づく制御量で前記制御弁を駆動する
駆動手段とを備えたものである。

【００１０】請求項３に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置は、少なくとも前記アイドル状態が検出された
時、前記回転数の実測値が目標値に一致するように前記
制御弁の開度を制御する回転数フィードバック制御手段
と、前記各種負荷の状態が変化した時、前記回転数フィ
ードバック制御を停止または禁止する回転数フィードバ
ック制御停止／禁止手段とを更に備えたものである。

【００１１】請求項４に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置では、前記目標偏差演算手段は、前記回転数フ
ィードバック制御を停止または禁止中において、前記各
種負荷の状態が変化した時、前記吸入空気量の実測値と
目標値との偏差を演算するように構成される。

【００１２】請求項５に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置では、前記目標偏差演算手段は、前記回転数フ
ィードバック制御を停止または禁止中において、前記各
種負荷の状態が変化した時、前記吸気管圧力と目標値と
の偏差を演算するように構成される。

【００１３】請求項６に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置は、前記吸入空気量の実測値と目標値との偏差
が、予め設定した値より小さい時、前記駆動手段を停止
する駆動停止手段を更に備えたものである。

【００１４】請求項７に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置は、前記吸気管圧力と目標値との偏差が、予め
設定した値より小さい時、前記駆動手段を停止する駆動
停止手段を更に備えたものである。

【００１５】請求項８に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置は、大気の圧力を検出する大気圧検出手段と、
前記前記吸入空気量の目標値を前記大気の圧力によって
補正する補正手段とを更に備えたものである。

【００１６】請求項９に係る内燃機関のアイドル回転数
制御装置は、大気の圧力を検出する大気圧検出手段と、
前記検出された吸気管の圧力の目標値を前記大気の圧力
によって補正する補正手段とを更に備えたものである。

【００１７】本発明によれば、前記吸入空気量の目標値
を、回転数が高い程、小さくなるよう設定しておくこと
により、各種負荷が入れられた直後、その時の回転数が
目標回転数に比べて低い程、吸入空気量を増加させて、
機関トルクを大きくできるので、回転数が素早く上昇す
る。また各種負荷が切られた直後、その時の回転数が目
標回転数に比べて高い程、吸入空気量を減少させて、機
関トルクを小さくできるので、回転数が素早く低下す
る。従って、各種負荷の状態が変化してから、実際の回
転数が目標回転数に収束するまでの時間を短縮できると
共に、各種負荷が入れられた直後の回転数の落ち込み、
及び各種負荷が切られた直後の回転数の吹き上がりを軽
減できる。

【００１８】また、前記吸入空気量の目標値を、負荷が
重い程大きくなるよう設定しておくことにより、その時
の負荷が重い程、機関トルクを大きく、負荷が軽い程、
機関トルクを小さくできるので、各種負荷の種類に関係
なく、各種負荷の状態が変化してから、実際の回転数が
目標回転数に収束するまでの時間を短縮できると共に、
各種負荷が入れられた直後の回転数の落ち込み、及び各
種負荷が切られた直後の回転数の吹き上がりを軽減でき
る。

【００１９】さらに、前記吸入空気量の目標値を、冷却
水の温度が低い程大きくなるよう設定しておくことによ
り、内燃機関の冷機状態においても、前述と同様の作用
を奏する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。 実施の形態１．図１は本発明を実施した内燃機関の回転
数制御装置の概略図である。図１において、２０１は内
燃機関であり、この内燃機関２０１に吸気管２０２が接
続されている。吸気管２０２には、内燃機関２０１の吸
入空気量を検出する吸気量検出手段としての空気量セン
サ２０３と、運転者が踏み込むアクセルペダル２０４の
踏み込み量によってその開度が決まるスロットル弁２０
５と、スロットル弁２０５の全閉状態を検出するアイド
ル状態検出手段としてのアイドルスイッチ２０６とが配
置される。

【００２１】スロットル弁２０５にはそれを迂回する形
でバイパス通路２０７が設けられており、バイパス通路
２０７にはバイパス通路２０７の開度を制御してバイパ
ス通路２０７を通過する空気量を調節する制御弁として
の空気量制御弁２０８が配置されている。２０９は内燃
機関２０１の回転数を検出する回転数検出手段としての
回転数センサであり、２１０は内燃機関２０１を環流す
る冷却水の温度を検出する温度検出手段としての水温セ
ンサである。２１１はエアコンディショナのコンプレッ
サ負荷が入れられたことを検出するスイッチ、２１２は
パワーステアリングの油圧ポンプ負荷が入れられたこと
を検出するスイッチ、２１３はヘッドライトが点灯され
たことを検出するスイッチであり、これらスイッチは本
発明の負荷状態検出手段を構成する。また空気量センサ
２０３、アイドルスイッチ２０６、回転数センサ２０
９、水温センサ２１０、及び内燃機関に加わる各種負荷
のスイッチ２１１、２１２、２１３の出力信号がそれぞ
れコントロールユニット２１４へ入力され、またコント
ロールユニット２１４から空気量制御弁２０８の目標開
度が空気量制御弁２０８へ向けて出力されている。尚、
コントロールユニット２１４は、本発明の目標回転数演
算手段、目標吸気量演算手段、目標偏差演算手段、目標
吸気管圧力演算手段、回転数フィードバック制御手段、
回転数フィードバック制御停止／禁止手段、駆動手段、
駆動停止手段、補正手段等を有している。これらの手段
は、以下に詳述するように、ソフトウエア的に構成して
もよいし、場合によっては、電気回路等によりハードウ
エア的に構成してもよい。

【００２２】次にコントロールユニット２１４が実行す
る制御について図２を参照して説明する。図２は、本実
施形態による回転数制御装置の動作を示すフローチャー
トであり、所定の時間毎に繰り返し実行される。尚、後
述のＺnr、Ｚqr、Ｚwt、Ｚnt、Ｚqt、Ｚia、Ｚib、Ｚi
c、Ｚi、Ｚt、Ｚnd、Ｚg、Ｚqd、Ｚsは、ＲＡＭ等のメ
モリに一時的に記憶される数値であって、プログラムの
最初に初期化される。

【００２３】先ず、ステップＳ３０１において、回転数
センサ２０９を用いて検出した回転数の実測値Ｚnrをメ
モリに格納し、ステップＳ３０２で、空気量センサ２０
３を用いて検出した吸入空気量の実測値Ｚqrをメモリに
格納し、ステップＳ３０３で、水温センサ２１０を用い
て検出した冷却水の温度Ｚwtをメモリに格納する。ステ
ップＳ３０４では、回転数の目標値Ｚntを演算し、メモ
リに格納する。尚、前記回転数の目標値Ｚntは、少なく
とも冷却水の温度Ｚwtと各種負荷のスイッチ２１１、２
１２、２１３の状態（各種負荷状態）に基づき演算され
る。またステップＳ３０５では、吸入空気量の目標値Ｚ
qtを演算し、メモリに格納する。

【００２４】ここで一旦、前記吸入空気量の目標値Ｚqt
の演算の仕方について説明する。図３は、前記吸入空気
量の目標値Ｚqtを演算するプロセス（プログラム）のフ
ローチャートであり、図２のフローチャートに示すプロ
グラムルーチンに同期して実行される。先ずステップＳ
４０１で、スイッチ２１１を用いて、コンプレッサ負荷
の状態を検出し、コンプレッサ負荷がＯＮ状態であるか
否かを判断する。コンプレッサ負荷がＯＮ状態と判定す
ると、ステップＳ４０２へ進み、ＯＮ状態でないと判定
すると、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０２で
は、図４に示す関数ｆ1を用いて、冷却水の水温Ｚwtに
対して予め設定した値Ｚqtaを演算し、メモリに格納す
る。またステップＳ４０３では、スイッチ２１３を用い
て、ヘッドライトの点灯状態を検出し、ヘッドライトが
ＯＮ状態であるか否かを判断する。ヘッドライトがＯＮ
状態と判定すると、ステップＳ４０４へ進み、ＯＮ状態
でないと判定すると、ステップＳ４０５へ進む。ステッ
プＳ４０４では、図４に示す関数ｆ2を用いて、冷却水
の水温Ｚwtに対して予め設定した値Ｚqtaを演算し、メ
モリに格納する。またステップＳ４０５では、スイッチ
２１２を用いて、パワーステアリングの転舵状態を検出
し、パワーステアリングが転舵状態であるか否かを判断
する。パワーステアリングが転舵状態と判定すると、ス
テップＳ４０６へ進み、転舵状態でないと判定すると、
ステップＳ４０７へ進む。ステップＳ４０６では、図４
に示す関数ｆ3を用いて、冷却水の水温Ｚwtに対して予
め設定した値Ｚqtaを演算し、メモリに格納する。ステ
ップＳ４０７では、図４に示す関数ｆ4を用いて、冷却
水の水温Ｚwtに対して予め設定した値Ｚqtaを演算し、
メモリに格納する。尚、前記メモリに格納された値Ｚqt
aは、各冷却水の温度Ｚwtにおける内燃機関２０１の出
力と、内燃機関２０１のフリクションや各種負荷による
出力損失とが釣り合う回転数が、回転数の目標値Ｚntと
なる時の吸入空気量を意味する。ステップＳ４０８で
は、図５に示す関数ｆ5を用いて、回転数の実測値Ｚnr
に対して予め設定した値Ｚqtbを演算し、メモリに格納
する。尚、この値Ｚqtbは、回転数の実測値Ｚnrが高い
程、小さい値となるように設定しておく。そして、ステ
ップＳ４０９で、メモリに格納されている値ＺqtaとＺq
tbとを足し合わた結果を、吸入空気量の目標値Ｚqtとし
て、メモリに格納する。以上のようにして吸入空気量の
目標値Ｚqtを演算した後、図２に示したステップＳ３０
６へ進む。

【００２５】ステップＳ３０６では、少なくとも前記回
転数の目標値Ｚntを維持するのに最低限必要な基本空気
量Ｚiaをメモリに格納する。前記基本空気量Ｚiaは、少
なくとも冷却水の温度Ｚwt、各種負荷のスイッチ２１
１、２１２、２１３の状態に基づき演算する。ステップ
Ｓ３０７では、アイドルスイッチ２０６を用いて、アイ
ドル状態か否かを判断する。アイドル状態でないと判定
すると、ステップＳ３１３へ進み、アイドル状態と判定
されると、ステップＳ３０８へ進む。ステップＳ３０８
では、各種負荷のスイッチ２１１、２１２、２１３の状
態が、前回このプログラムルーチンを実行した時と比較
して、変化したか否かを判断する。変化が無いと判定す
るとステップＳ３１０へ進み、変化が有ると判定すると
ステップＳ３０９へ進んで、カウンタメモリＺtに予め
設定したＸtの値を格納する。尚、前記カウンタメモリ
Ｚtは、図６のフローチャートに示すように、所定の時
間毎に発生する割り込み信号をタイミングとして、ステ
ップＳ５０１においてＸdtずつ減算するダウンカウンタ
である。ステップＳ３１０では、前記カウンタメモリＺ
tが０の値であるか否かを判断する。カウンタメモリＺt
＝０と判定するとステップＳ３１１へ進み、回転数フィ
ードバック制御の補正量Ｚibを演算して、メモリに格納
する。

【００２６】ここで、前記回転数フィードバック制御の
補正量Ｚibの演算の仕方について、図７のフローチャー
トを参照して説明する。図７は、前記回転数フィードバ
ック制御の補正量Ｚibを演算するプロセス（プログラ
ム）のフローチャートであり、図２のフローチャートに
示すプログラムルーチンに同期して実行される。ステッ
プＳ８０１では、回転数の実測値Ｚnrから目標値Ｚntを
差し引いた値を回転数の偏差Ｚndとして、メモリに格納
する。ステップＳ８０２では、前記回転数の偏差Ｚndの
絶対値｜Ｚnd｜が予め設定した値Ｘnd以上であるか否か
を判断する。｜Ｚnd｜≧Ｘndと判定されるとステップＳ
８０３へ進み、図８に示す関数ｆ6を用いて、前記回転
数の偏差Ｚndに対して予め設定された制御ゲインＺgを
演算し、メモリに格納する。またステップＳ８０２にお
いて、｜Ｚnd｜≧Ｘndでないと判定されるとステップＳ
８０４へ進み、制御ゲインＺｇを０の値としてメモリに
格納する。そして、ステップＳ８０５で、前回の補正量
Ｚibに制御ゲインＺgを足した値を今回の補正量Ｚibと
して、メモリに格納する。以上のようにして回転数フィ
ードバック制御による補正量Ｚibを演算した後、図２の
ステップＳ３１３へ進む。

【００２７】またステップＳ３１０で、前記カウンタメ
モリＺt＝０でないと判定するとステップＳ３１２へ進
み、吸入空気量フィードバック制御の補正量Ｚicを演算
して、メモリに格納する。ここで、前記吸入空気量フィ
ードバック制御の補正量Ｚicの演算の仕方について図９
のフローチャートを参照して説明する。図９は、前記吸
入空気量フィードバック制御の補正量Ｚicを演算するプ
ロセス（プログラム）のフローチャートであり、図２の
フローチャートに示すプログラムルーチンに同期して実
行される。先ず、ステップＳ１００１で、前回このプロ
グラムルーチンを実行した時の補正量Ｚicが０以上であ
るか否かを判断する。Ｚic≧０であると判定した場合、
ステップＳ１００２へ進み、前回の補正量Ｚicから予め
設定した値Ｘdqを差し引いた値Ｚicを再度メモリに格納
する。尚、ステップＳ１００２の演算の後、補正量Ｚic
が正の値から負の値へ移行した場合、ステップＳ１００
３で、補正量Ｚicとして０の値を格納するようにしてい
る。またステップＳ１００１で、Ｚic≧０でないと判定
した場合、ステップＳ１００４へ進み、前回の補正量Ｚ
icに予め設定した値Ｘdqを足した値を再度Ｚicに格納す
る。尚、ステップＳ１００４の演算の後、補正量Ｚicが
負の値から正の値へ移行した場合、ステップＳ１００５
で、補正量Ｚicとして０の値を格納するようにしてい
る。ステップＳ１００６では、各種負荷のスイッチ２１
１、２１２、２１３の状態が、前回このプログラムルー
チンを実行した時と比較して、変化したか否かを判断す
る。変化が有ったと判定するとステップＳ１００７へ進
み、変化が無いと判定すると、ステップＳ１００９へ進
む。ステップＳ１００７では、吸入空気量の実測値Ｚqr
から目標値Ｚqtを差し引いた値を吸入空気量の偏差Ｚqd
として、メモリに格納する。ステップＳ１００８では、
図１０に示す関数ｆ7を用いて、前記吸入空気量の偏差
Ｚqdに対して予め設定した補正量Ｚicを演算し、メモリ
に格納する。以上のようにして、吸入空気量フィードバ
ック制御の補正量Ｚicを演算した後、ステップＳ１００
９にて図９のプログラムルーチンを抜けて図２のステッ
プＳ３１３へ進む。

【００２８】また、ステップＳ３１３で、基本空気量Ｚ
ia、回転数フィードバック制御の補正量Ｚibと吸入空気
量の補正量Ｚicを和算し、この演算結果を、空気量制御
弁２０８を通過するバイパス空気量の目標値Ｚｉとし
て、メモリに格納する。ステップＳ３１４では、図１１
に示す関数ｆ8を用いて、前記バイパス空気量の目標値
Ｚｉを空気量制御弁２０８の目標開度Ｚsに変換し、そ
の演算結果をメモリに格納する。尚、前記関数ｆ8は、
空気量制御弁２０８のバイパス空気量と開度の相関を表
すものであり、いわゆる空気量制御弁２０８の流量特性
である。そしてステップＳ３１５で、前記目標開度Ｚs
に応じて空気量制御弁２０８を駆動する。

【００２９】次に本実施形態の動作について、図１２を
用いて説明する。時刻ｔ１以前には、アイドルスイッチ
の作動状態からアイドル状態と判定されており、各種負
荷のスイッチ２１１、２１２、２１３から無負荷状態と
判定されている。また冷却水の温度ＺwtはＸwtと検出さ
れ、吸入空気量の実測値ＺqrはＸqr0と検出されてい
る。前記冷却水の温度Ｘwtと無負荷状態という結果か
ら、回転数の目標値ＺntはＸnt0に、基本空気量Ｚiaは
Ｘia0に設定されている。そして、少なくとも前記アイ
ドル状態の判定により、回転数フィードバック制御を実
施して、回転数Ｚnrを目標値Ｘnt0に収束させている。
尚、時刻ｔ１以前には、補正値Ｚibは０の値となってお
り、よってバイパス空気量ＺiはＸia0に設定されてい
る。

【００３０】時刻ｔ１において、運転者がエアコンディ
ショナを入れると、コンプレッサ負荷のスイッチ２１１
を用いてそれを検出し、回転数フィードバック制御を停
止すると共に、基本空気量ＺiaをＸia1に設定する。ま
た回転数の目標値Ｚntを、コンプレッサ負荷に対応した
Ｘnt1に変更し、吸入空気量の目標値Ｚqtを、回転数の
実測値Ｚnrと冷却水の温度Ｘwtとコンプレッサ負荷に基
づいて演算した値Ｘqt1に設定する。補正値Ｚicは、前
記吸入空気量の目標値Ｘqt1と実測値Ｘqr0との偏差に基
づく値Ｘic1に設定された後、所定時間毎にＸdqずつ０
の値になるまで漸減される。（この時のバイパス空気量
ＺiはＺia＋Ｚib＋Ｚicに設定される。）これに伴い回
転数Ｚnrは、コンプレッサ負荷の発生と空気量制御弁２
０８を通過する空気の吸入遅れによって、Ｘnr1まで落
ち込んだ後、内燃機関２０１の出力とコンプレッサ負荷
を含めた出力損失とが釣り合う回転数Ｘnr2まで上昇し
て安定する。そしてコンプレッサ負荷が入ってから、予
め設定した時間Ｘtだけ経過した時刻ｔ２になると、回
転数フィードバック制御が再び開始され、時刻ｔ３にお
いて、補正値ＺibがＸib3に補正されると、回転数Ｚnr
は目標値Ｘnt1に収束する。

【００３１】時刻ｔ４において、運転者がエアコンディ
ショナを切ると、コンプレッサ負荷のスイッチ２１１に
よりそれを検出し、回転数フィードバック制御を停止す
ると共に、基本空気量ＺiaをＸia4に設定する。また回
転数の目標値Ｚntを、無負荷状態に対応したＸnt0に変
更し、吸入空気量の目標値Ｚqtを、回転数の実測値Ｚnr
と冷却水の温度Ｘwtとコンプレッサ負荷に基づいて演算
した値Ｘqt4に設定する。補正値Ｚicは、前記吸入空気
量の目標値Ｘqt4と実測値Ｘqr4との偏差に基づく値Ｘic
4に設定された後、所定時間毎にＸdqずつ０の値になる
まで漸増される。（この時のバイパス空気量ＺiはＺia
＋Ｚib＋Ｚicに設定される。）これに伴い回転数Ｚnr
は、コンプレッサ負荷の解放と空気量制御弁２０８を通
過する空気の吸入遅れによって、Ｘnr4まで上昇した
後、内燃機関２０１の出力と出力損失とが釣り合う回転
数Ｘnr5まで下降して安定する。そしてコンプレッサ負
荷が切られてから、予め設定した時間Ｘtだけ経過した
時刻ｔ５になると、回転数フィードバック制御が再び開
始され、時刻ｔ６において、補正値ＺibがＸib6に補正
されると、回転数Ｚnrは目標値Ｘnt0に収束する。

【００３２】以上のようにして、本実施形態によれば、
内燃機関の暖機状態に関係なく、コンプレッサ負荷が入
れられた直後、その時の回転数が目標回転数に比べて低
い程、吸入空気量を増加させて、機関トルクを大きくで
きるので、回転数が素早く上昇する。またコンプレッサ
負荷が切られた直後、その時の回転数が目標回転数に比
べて高い程、吸入空気量を減少させて、機関トルクを小
さくできるので、回転数が素早く低下する。従って、コ
ンプレッサ負荷の状態が変化してから、目標回転数に収
束するまでの時間を短縮できると共に、コンプレッサ負
荷が入れられた直後の回転数の落ち込み、及びコンプレ
ッサ負荷が切られた直後の回転数の吹き上がりを軽減で
きる。

【００３３】尚、本実施形態において、内燃機関に加わ
る負荷の例として、エアコンディショナのコンプレッサ
負荷を挙げたが、ヘッドライト点灯に伴うオルタネータ
負荷、パワーステアリング転舵に伴う油圧ポンプ負荷で
あっても同様の効果が得られる。また前記以外の負荷で
あっても、その負荷の状態を検出するスイッチ等を設
け、その検出信号をコントロールユニット２１４に入力
しておくことで、同様の作用効果が得られる。

【００３４】また、本実施形態において、各種負荷の状
態が変化した時、回転数フィードバック制御を停止し
て、吸入空気量フィードバック制御を実施するようにし
たが、回転数フィードバック制御を備えていない装置に
おいて、吸入空気量フィードバック制御を実施すること
も可能である。さらに、回転数フィードバック制御を停
止または禁止するための条件を複数設けておき、前記複
数の条件のうち、いずれかによる回転数フィードバック
制御の停止または禁止中に、各種負荷の状態が変化した
時、吸入空気量フィードバック制御を実施するようにし
てもよい。

【００３５】さらにまた、回転数フィードバック制御の
実施中に吸入空気量フィードバック制御を実施すること
も可能である。この場合、各種負荷の状態が変化したと
き、吸入空気量フィードバック制御を行うと、吸入空気
量が目標回転数を維持するのに必要な吸入空気量に素早
く制御されるので、機関回転数は素早く安定する。従っ
て、回転数フィードバック制御を停止／禁止すべき状態
になっている時間（回転数が目標回転数よりも高く、且
つ吸入空気量が目標回転数に安定するのに必要な吸入空
気量より少ない状態、又は、回転数が目標回転数よりも
低く、且つ吸入空気量が目標回転数に安定するのに必要
な空気量より多い状態）を従来よりも短縮できるので、
各種負荷の状態が変化した直後においても、回転数フィ
ードバック制御を継続して実施できる可能性がある。こ
のようにして、各種負荷の状態が変化したとき、回転数
フィードバック制御を継続して実施しておいて、吸入空
気量フィードバック制御を実施することにより、回転数
が目標回転数を逸脱する時間を、回転数フィードバック
制御を停止／禁止して吸入空気量フィードバック制御を
行った場合よりも、更に短縮できるので、運転者に与え
る違和感を解消できると共に、各種負荷が入れられた直
後の回転数の落ち込み、及び各種負荷が切られた直後の
回転数の吹き上がりを軽減して、車体振動や回転数の吹
き上がり感を防止し、運転者に与える不快感を軽減する
ことができる。

【００３６】本実施形態のアイドル状態を検出する手段
としてアイドルスイッチ２０６を用いたが、これに代え
て、（１） スロットル弁２０５の開度を検出して、そ
の開度が予め定めた開度より小さいときアイドル状態と
する手段、あるいは（２） 吸入空気量あるいは吸気管
の圧力を検出して、その検出値が予め定めた値より小さ
いときアイドル状態とする手段、等を用いてもよい。

【００３７】また、本実施形態における内燃機関への吸
入空気量を調節する手段は、バイパス通路２０７に設け
られた空気量制御弁２０８の開度を制御する手段であっ
たが、スロットル弁２０５に連結されたアクチュエータ
を設けておき、そのアクチュエータを制御することによ
りスロットル弁２０５の開度を調節する手段でもよい。
この場合、本発明の制御弁はスロットル弁２０５により
構成される。

【００３８】さらに、回転数フィードバック制御を前述
の手段に限定する必要はなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で変形が可能である。例えば、本実施形態におけ
る補正量Ｚibは、基本空気量Ｚiaに和算されるものであ
ったが、基本空気量Ｚiaに積算されるものでもよい。

【００３９】また本実施形態における補正量Ｚibは、各
種負荷の状態に関係なく使用されるものであったが、複
数の補正量Ｚibを用意しておき、各種負荷の状態に応じ
て前記複数の補正量Ｚibを切り換えるようにしてもよ
い。このようにした場合、次のような作用効果が得られ
る。すなわち、アイドル目標回転数を維持するための空
気量が変化する原因としては、（１）内燃機関の摺動部
の摩擦力が磨耗により経時変化した場合、（２）スロッ
トル弁、ＩＳＣ等の吸気系の隙間に、空気中に浮遊する
細かな塵が付着して流量特性が変化した場合、（３）エ
アコンディショナ内のガス圧が変化してコンプレッサ負
荷が変化する等、各種負荷が経時変化した場合、が考え
られる。本来、回転数フィードバック制御を行う目的
は、上記（１）から（３）の経時変化を補正することに
あるが、複数の補正量Ｚｉｂを用意しておき、各種負荷
の状態に応じて該複数の補正量Ｚｉｂを切り替えるよう
にした場合、（３）の経時変化を特に精度良く補正する
ことができる。

【００４０】カウンタメモリＺｔを前述のものに限定す
る必要はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形が
可能である。例えば、本実施形態におけるカウンタメモ
リＺｔは、所定時間毎に発生する割り込み信号をタイミ
ングとして、Ｘdtずつ減算するものであったが、図２の
フローチャートに示すプログラムルーチンに同期して実
行されるものでもよい。また本実施形態におけるカウン
タメモリＺｔは、Ｘdtずつ減算されるものであったが、
カウンタメモリＺｔをＸdtずつ積算するものとし、前記
カウンタメモリＺｔの値が予め設定した値以下か否かで
回転数フィードバック制御を停止するか否かを判断する
ものでもよい。また本実施形態におけるカウンタメモリ
Ｚｔは、各種負荷の状態が変化した時、各種負荷の種類
に関係なく、予め設定したＸtの値が格納されるもので
あったが、複数の値Ｘtを用意しておき、各種負荷の状
態に応じて前記複数の値Ｘｔを切り換えるものでもよ
い。

【００４１】吸入空気量フィードバック制御も前述の手
段に限定する必要はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で変形が可能である。前述の補正値Ｚibは、偏差Ｚqd
に基づく値に設定した後、予め設定した値Ｘdqずつ漸減
する手段であったが、例えば（１） 補正値Ｚibを、予
め設定した値に設定した後、偏差Ｚqdに基づく値ずつ漸
減する手段、または（２） 補正値Ｚibを、偏差Ｚqdに
基づく値に設定した後、偏差Ｚqdに基づく値ずつ漸減す
る手段、等でもよい。

【００４２】また吸入空気量の目標値の設定の仕方を前
述の手段に限定する必要はなく、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で変形が可能である。例えば、回転数の目標値
Ｚntが少なくとも冷却水の温度に基づいて演算されてい
る場合、冷却水の温度Ｚwtに基づいて演算される値Ｚqt
aを、回転数の目標値Ｚntに基づいて演算される値Ｚqta
に置き換えてもよい。また回転数の実測値Ｚnrに基づい
て演算される値Ｚqtbは、冷却水の温度Ｚwtに基づいて
演算される値Ｚqtaに和算するものであったが、積算す
るものであってもよい。

【００４３】本実施形態に係る目標開度Ｚsは、各種情
報に応じてバイパス空気量の目標値Ｚiを演算し、その
バイパス空気量の目標値Ｚiを目標開度Ｚsに変換して得
られるものである。しかしながら、各種情報に応じて、
直接、目標開度Ｚsを演算するものでもよい。この場
合、目標開度Ｚｓは、少なくとも冷却水の温度Ｚｗｔと
各種負荷のスイッチ２１１、２１２、２１３の状態（各
種負荷状態）の情報に応じて演算される。

【００４４】実施の形態２．前記実施の形態１の吸入空
気量フィードバック制御において、吸入空気量の偏差Ｚ
qdが予め設定した値よりも小さい時、前記補正量Ｚicの
演算を停止するようにしてもよい。ここで前記補正量Ｚ
icの演算の仕方について説明する。

【００４５】図１３は、前記吸入空気量フィードバック
制御の補正量を演算するプロセス（プログラム）のフロ
ーチャートであり、図２のフローチャートに示すプログ
ラムルーチンに同期して実行される。先ずステップＳ１
４０１で、前回このプログラムルーチンを実行した時の
補正量Ｚicが０以上であるか否かを判断する。Ｚic≧０
であると判定した場合、ステップＳ１４０２へ進み、前
回の補正量Ｚicから予め設定した値Ｘdqを差し引いた値
をＺicとして再度メモリに格納する。尚、ステップＳ１
４０２の演算の後、補正量Ｚicが正の値から負の値へ移
行した場合、ステップＳ１４０３で、補正量Ｚicに０の
値を格納するようにしている。またステップＳ１４０１
で、Ｚic≧０でないと判定した場合、ステップＳ１４０
４へ進み、前回の補正量Ｚicに予め設定した値Ｘdqを足
した値をＺicとして再度メモリに格納する。尚、ステッ
プＳ１４０４の演算の後、補正量Ｚicが負の値から正の
値へ移行した場合、ステップＳ１４０５で、補正量Ｚic
として０の値を格納するようにしている。ステップＳ１
４０６では、各種負荷のスイッチ２１１、２１２、２１
３の状態が、前回このプログラムルーチンを実行した時
と比較して、変化したか否かを判断する。変化が有った
と判定するとステップＳ１４０７へ進み、変化が無いと
判定すると、ステップＳ１４１０へ進む。ステップＳ１
４０７では、吸入空気量の実測値Ｚqrから目標値Ｚqtを
差し引いた値を吸入空気量の偏差Ｚqdとして、メモリに
格納する。

【００４６】ステップＳ１４０８では、前記吸入空気量
の偏差Ｚqdの絶対値｜Ｚqd｜が予め設定した値Ｘqd以上
であるか否かを判断する。｜Ｚqd｜≧Ｘqdと判定される
とステップＳ１４０９へ進み、｜Ｚqd｜≧Ｘqdでないと
判定されるとステップＳ１４１０へ進む。ステップＳ１
４０９では、図１０に示す関数ｆ7を用いて、前記偏差
Ｚqdに対して予め設定した補正量Ｚicを演算し、メモリ
に格納する。以上のようにして、吸入空気量フィードバ
ック制御の補正量Ｚicを演算した後、ステップＳ１４１
０にて、図１３のプログラムルーチンを抜けて図２のス
テップＳ３１３へ進む。

【００４７】以上のように本実施形態によれば、吸入空
気量の偏差Ｚqdの絶対値が小さい時、補正量Ｚicの演算
を停止することで、各種負荷の状態が変化した直後の回
転数を無意味に制御することなく、前記実施の形態１と
同様の効果が得られる。

【００４８】尚、本実施形態において、｜Ｚqd｜≧Ｘqd
でないと判定された時、補正量Ｚicを強制的に０の値と
するようにしてもよい。

【００４９】実施の形態３．図１４は本発明の別の実施
の形態を表している。この実施の形態は、前記実施の形
態１、２において、空気量センサ２０３を用いずに、吸
気管２０２の圧力を検出する吸気管圧力センサ２１５
を、スロットル弁２０５の下流側において吸気管２０２
内に設け、その吸気管圧力センサ２１５の出力信号をコ
ントロールユニット２１４に入力したものである。この
ように吸気管圧力センサ２１５の検出値を吸入空気量と
して取り扱っても前記実施の形態１、２と同等の作用効
果が得られる。

【００５０】実施の形態４．図１５は本発明のさらに別
の実施の形態を表している。この実施の形態は、前記実
施の形態３において、大気の圧力を検出し、吸気管圧力
センサ２１５の検出値または吸入空気量の目標値を大気
の圧力によって補正することで、大気の圧力が低くなる
高地において、前記実施の形態１、２と同様の作用効果
が得られるようにしたものである。図１５に示すよう
に、前記大気の圧力を検出する手段として、吸気管２０
２の入口付近に圧力センサ２１６を設け、その圧力セン
サ２１６の出力信号をコントロールユニット２１４へ入
力して、圧力センサ２１６の検出値を大気の圧力として
用いてもよいし、あるいは圧力センサ２１６の代わり
に、吸気管圧力センサ２１５を用いて、内燃機関が停止
している時の吸気管圧力センサ２１５の検出値を大気の
圧力としてもよい。

【００５１】以上のように、本発明によれば、内燃機関
の暖機状態、及び内燃機関に加わる各種負荷の種類に関
係なく、各種負荷が入れられた直後、その時の回転数が
目標回転数に比べて低い程、吸入空気量を増加させて、
機関トルクを大きくできるので、回転数が素早く上昇す
る。また、各種負荷が切られた直後、その時の回転数が
目標回転数に比べて高い程、吸入空気量を減少させて、
機関トルクを小さくできるので、回転数が素早く低下す
る。従って、各種負荷の状態が変化してから目標回転数
に収束するまでの時間を、少なくとも前記時間内に制御
弁の開度を一定に保っている場合よりも短縮して、運転
者に与える違和感を解消すると共に、各種負荷が入れら
れた直後の回転数の落ち込み、及び各種負荷が切られた
直後の回転数の吹き上がりを軽減して、車体振動や回転
数の吹き上がり感を防止し、運転者に与える不快感を軽
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態による内燃機関の
アイドル回転数制御装置の全体構成を示す概略図であ
る。

【図２】 本発明の第１の実施の形態の制御動作を示す
プログラムのフローチャートである。

【図３】 本発明による吸入空気量の目標値を演算する
プロセスを示すフローチャートである。

【図４】 本発明による、冷却水の水温に対して予め設
定した値を演算する関数を示す特性図である。

【図５】 本発明による、回転数の実測値に対して予め
設定した値を演算する関数を示す特性図である。

【図６】 本発明による、各種負荷のスイッチの状態変
化をカウントするプロセスを示すフローチャートであ
る。

【図７】 本発明による、回転数フィードバック制御の
補正量を演算するプロセスを示すフローチャートであ
る。

【図８】 本発明による、回転数の偏差に対して予め設
定された制御ゲインを演算する関数を示す特性図であ
る。

【図９】 本発明による、吸入空気量フィードバック制
御の補正量を演算するプロセスを示すフローチャートで
ある。

【図１０】 本発明による、吸入空気量の偏差に対して
予め設定した補正量を演算するための関数を示す特性図
である。

【図１１】 本発明による制御弁の流量特性を示す特性
図である。

【図１２】 本発明の第１の実施の形態による動作特性
図である。

【図１３】 本発明の第３の実施の形態による内燃機関
のアイドル回転数制御装置における吸入空気量フィード
バック制御の補正量を演算するプロセスを示すフローチ
ャートである。

【図１４】 本発明の第３の実施の形態による内燃機関
のアイドル回転数制御装置の全体構成を示す概略図であ
る。

【図１５】 本発明の第４の実施の形態による内燃機関
のアイドル回転数制御装置の全体構成を示す概略図であ
る。

【図１６】 従来の内燃機関のアイドル回転数制御装置
の動作特性図である。

【符号の説明】

２０１ 内燃機関、２０３ 空気量センサ（吸気量検出
手段）、２０５ スロットル弁、２０６ アイドルスイ
ッチ（アイドル状態検出手段）、２０８ 空気量制御弁
（制御弁）、２０９ 回転数センサ（回転数検出手
段）、２１０ 水温センサ（温度検出手段）、２１１、
２１２、２１３ 内燃機関に加わる各種負荷のスイッチ
（負荷状態検出手段）、２１４ コントロールユニット
（目標回転数演算手段、目標吸気量演算手段、目標偏差
演算手段、目標吸気管圧力演算手段、回転数フィードバ
ック制御手段、回転数フィードバック制御停止／禁止手
段、駆動手段、駆動停止手段、補正手段）、２１５ 吸
気管圧力センサ（吸気管圧力検出手段）、２１６ 圧力
センサ（大気圧検出手段）。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸入空気量を調節する制御弁
   と、 内燃機関の回転数の実測値を検出する回転数検出手段
   と、 内燃機関の吸入空気量の実測値を検出する吸気量検出手
   段と、 内燃機関のアイドル状態を検出するアイドル状態検出手
   段と、 内燃機関に加わる各種負荷の状態を検出する負荷状態検
   出手段と、 内燃機関を環流する冷却水の温度を検出する温度検出手
   段と、 内燃機関の回転数の目標値を演算する目標回転数演算手
   段と、 前記各種負荷の状態、前記冷却水の温度及び回転数の実
   測値に応じた吸入空気量の目標値を演算する目標吸気量
   演算手段と、 前記各種負荷の状態が変化した時、前記吸入空気量の実
   測値と目標値との偏差を演算する目標偏差演算手段と、 前記偏差に基づく制御量で前記制御弁を駆動する駆動手
   段と、を備えたことを特徴とする内燃機関のアイドル回
   転数制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の吸入空気量を調節する制御弁
   と、 内燃機関の回転数の実測値を検出する回転数検出手段
   と、 内燃機関に接続された吸気管の圧力を検出する吸気管圧
   力検出手段と、 内燃機関のアイドル状態を検出するアイドル状態検出手
   段と、 内燃機関に加わる各種負荷の状態を検出する負荷状態検
   出手段と、 内燃機関を環流する冷却水の温度を検出する温度検出手
   段と、 内燃機関の回転数の目標値を演算する目標回転数演算手
   段と、 前記各種負荷の状態、前記冷却水の温度及び回転数の実
   測値に応じた吸気管圧力の目標値を演算する目標吸気管
   圧力演算手段と、 前記各種負荷の状態が変化した時、前記吸気管圧力と目
   標値との偏差を演算する目標偏差演算手段と、 前記偏差に基づく制御量で前記制御弁を駆動する駆動手
   段と、を備えたことを特徴とする内燃機関のアイドル回
   転数制御装置。
3. 【請求項３】 少なくとも前記アイドル状態が検出され
   た時、前記回転数の実測値が目標値に一致するように前
   記制御弁の開度を制御する回転数フィードバック制御手
   段と、 前記各種負荷の状態が変化した時、前記回転数フィード
   バック制御を停止または禁止する回転数フィードバック
   制御停止／禁止手段と、を更に備えたことを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の内燃機関のアイドル回転数
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記目標偏差演算手段は、前記回転数フ
   ィードバック制御を停止または禁止中において、前記各
   種負荷の状態が変化した時、前記吸入空気量の実測値と
   目標値との偏差を演算することを特徴とする請求項３記
   載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
5. 【請求項５】 前記目標偏差演算手段は、前記回転数フ
   ィードバック制御を停止または禁止中において、前記各
   種負荷の状態が変化した時、前記吸気管圧力と目標値と
   の偏差を演算することを特徴とする請求項３記載の内燃
   機関のアイドル回転数制御装置。
6. 【請求項６】 前記吸入空気量の実測値と目標値との偏
   差が、予め設定した値より小さい時、前記駆動手段を停
   止する駆動停止手段を更に備えたことを特徴とする請求
   項４記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
7. 【請求項７】 前記吸気管圧力と目標値との偏差が、予
   め設定した値より小さい時、前記駆動手段を停止する駆
   動停止手段を更に備えたことを特徴とする請求項５記載
   の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
8. 【請求項８】 大気の圧力を検出する大気圧検出手段
   と、 前記前記吸入空気量の目標値を前記大気の圧力によって
   補正する補正手段と、を更に備えることを特徴とする請
   求項１、３、４及び６の何れかに記載の内燃機関のアイ
   ドル回転数制御装置。
9. 【請求項９】 大気の圧力を検出する大気圧検出手段
   と、 前記検出された吸気管の圧力の目標値を前記大気の圧力
   によって補正する補正手段と、を更に備えることを特徴
   とする請求項２、３、５及び７の何れかに記載の内燃機
   関のアイドル回転数制御装置。