JP2007177647A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エアコン(調温装置)の作動時におけるアイドル回転数制御を適切に行なって、アイドリング時のエンジン回転速度変動を抑制する。
【解決手段】エアコン装置がオンされる時刻t1以降において、定常的なエアコン負荷であるエアコン消費電力に応じた空気補正量(増量)Qacとともに、エアコン装置の作動開始直後の所定期間(時刻t1〜t2)では、エアコン装置の作動開始時における過渡的負荷を反映した空気補正量(増量)Qimを設定する。空気補正量Qimは、エアコン装置開始時における温度条件、代表的には、車両内外の温度差に応じて可変に設定される。
【選択図】図8
【解決手段】エアコン装置がオンされる時刻t1以降において、定常的なエアコン負荷であるエアコン消費電力に応じた空気補正量(増量)Qacとともに、エアコン装置の作動開始直後の所定期間(時刻t1〜t2)では、エアコン装置の作動開始時における過渡的負荷を反映した空気補正量(増量)Qimを設定する。空気補正量Qimは、エアコン装置開始時における温度条件、代表的には、車両内外の温度差に応じて可変に設定される。
【選択図】図8
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より特定的には、自動車のエンジン等に適用される内燃機関の無負荷運転時(アイドリング時)におけるアイドル回転数制御(Idle Speed Control:ISC)に関するものである。
従来から、自動車のエンジンに代表される内燃機関では無負荷運転時(アイドリング時)において、エンジン回転速度を適正値に維持するために、燃料噴射量および/または吸入空気量(代表的にはスロットル開度)を制御するアイドル回転数制御が行なわれている。
一般に、アイドル回転数制御では、内燃機関をアイドリング時の目標回転数に維持するために、エンジン始動時、シフトポジション切換時やエアコン等の負荷起動時において、回転変動を抑制する方向にスロットルバルブ開度を補正するように制御することが行なわれている。
特に、実開平5−940号公報(特許文献1)では、電子制御燃料噴射装置を備えた自動車において、アイドル回転数制御に用いるスロットルバルブのバイパス空気流量の増減制御に、エアコン装置作動開始時における外気温の高低を反映するアイドリング回転数制御装置が開示されている。
実開平5−940号公報
実開平5−940号公報(特許文献1)に開示されたアイドリング回転数制御装置では、エアコン装置の作動時における作動負荷条件として外気温の高低のみを反映して空気量の増減制御を行なっている。
しかしながら、エアコンプレッサや送風ファンの運転に代表されるエアコン装置の作動負荷は、単純に外気温のみに依存するものではない。特に、これまでのエアコン作動により車内温度(室内温度)が十分下がっている場合には、外気温が高いケースでもエアコン装置の作動負荷はそれほど高くならない。このような条件を考慮することなく、一律に外気温のみを反映してアイドル回転数制御を行なえば、エアコン装置の作動に伴う過大な吸入空気量の増量によってアイドリング時のエンジン回転速度が上昇しすぎてしまう可能性がある。
また、エンジンには、エアコン装置以外にも、エンジンの回転力を作動エネルギとする他の負荷が連結されるが、これらの負荷についても、過渡的な負荷変化を反映しなければ、アイドリング時のエンジン回転速度を適切に維持することが難しい。
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エアコン(調温装置)および他の負荷の作動時におけるアイドル回転数制御を適切に行なって、アイドリング時のエンジン回転速度変動を抑制することである。
本発明による内燃機関の制御装置は、吸入空気量を可変制御する空気量制御機構を備えた内燃機関の制御装置であって、アイドリング時における内燃機関の回転速度を制御するアイドル回転数制御手段を備える。アイドル回転数制御手段は、内燃機関の回転力によって作動エネルギを得られるように構成された調温装置の作動開始を検知する作動検知手段と、車両外の外気温度および車両内の室内温度を取得する温度取得手段と、調温装置の作動時に内燃機関の回転速度が低下しないように吸入空気量を増加させるための空気量補正手段と、作動開始時点における外気温度および室内温度の温度差が小さい程、空気量補正手段による空気増加量を相対的に大きく設定する第1の補正量演算手段とを含む。空気量補正手段は、調温装置の作動開始時に、第1の補正量演算手段による設定に従って吸入空気量を増加させるように空気量制御機構を制御する。
上記内燃機関の制御装置によれば、調温装置(エアコン装置)の作動開始時において、車両内外の温度差に基づいて予測される調温装置の負荷に応じて、アイドル回転数制御における吸入空気量を補正(増量)を設定できる。したがって、室内温度が既に下がっている場合に空気補正量(増量)を過大に設定してアイドル回転速度の上昇を招いたり、室内温度が高い場合に空気補正量(増量)を過小に設定してアイドル回転速度の低下を招くことなく、調温装置の作動開始時におけるアイドル回転速度変動を抑制することができる。
好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、第1の補正量演算手段は、さらに、作動開始時点における外気温度が高い程、空気量補正手段による空気増加量を相対的に大きく設定する。
上記内燃機関の制御装置によれば、外気温度が高いほど調温装置(エアコン装置)の負荷が高くなる点を反映して、アイドル回転数制御における吸入空気量を補正(増量)できる。この結果、調温装置の作動開始時におけるアイドル回転速度変動をさらに抑制することができる。
さらに好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、アイドル回転数制御手段は、調温装置での消費エネルギに応じて空気量補正手段による空気増加量を設定する第2の補正量演算手段をさらに含む。空気量補正手段は、調温装置の作動開始からの所定期間では、第1および第2の補正量演算手段によってそれぞれ設定された空気増加量の和に従って吸入空気量を増加させるように空気量制御機構を制御する手段と、調温装置の作動期間中の所定期間後において、第2の補正量演算手段による設定に従って吸入空気量を増加させるように空気量制御機構を制御する手段とを含む。
上記内燃機関の制御装置によれば、調温装置(エアコン装置)の作動開始時における過渡的な負荷および作動中の定常的負荷の両方を反映して、アイドル回転数制御における吸入空気量を補正できる。したがって、調温装置(エアコン装置)の作動中を通じて、アイドル回転速度の変動を抑えることができる。
本発明の他の局面に従う内燃機関の制御装置は、吸入空気量を可変制御する空気量制御機構を備えた内燃機関の制御装置であって、アイドリング時における内燃機関の回転速度を制御するアイドル回転数制御手段を備える。アイドル回転数制御手段は、内燃機関の回転力によって作動エネルギを得られるように構成された負荷の作動に要する内燃機関での発生エネルギが反映された負荷要求量を検知する負荷検知手段と、負荷の作動時に内燃機関の回転速度が変動しないように吸入空気量を補正させるための空気量補正手段と、負荷要求量の変化度を検知する負荷変化検知手段と、負荷変化検知手段により検知された負荷要求量の変化度に応じて、空気量補正手段による空気補正量を算出する第1の補正量演算手段とを含む。空気量補正手段は、負荷の作動時に、第1の補正量演算手段によって算出された空気補正量に従って吸入空気量を変化させるように空気量制御機構を制御する。
上記内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の回転力によって作動エネルギを得る負荷からの要求(負荷要求)の変化度合に応じて、アイドル回転数制御における吸入空気量を補正できる。したがって、負荷要求の急激な増大によるアイドル回転速度の低下、および負荷要求の急激な減少の影響により吸入空気量が過剰となることによるアイドル回転速度の上昇を防止して、アイドル回転速度を良好に維持することができる。
好ましくは、上記内燃機関の制御装置では、アイドル回転数制御手段は、負荷検知手段により検知された負荷要求量に応じて、空気量補正手段による空気補正量を算出する第2の補正量演算手段をさらに含む。そして、空気量補正手段は、負荷の作動時に、第1および第2の補正量演算手段によってそれぞれ算出された空気補正量の和に従って吸入空気量を変化させるように空気量制御機構を制御する。
上記内燃機関の制御装置によれば、負荷要求および負荷要求の変化度合の両方に応じて、アイドル回転数制御における吸入空気量を補正できる。したがって、過渡的および定常的な負荷の動作に対応して、負荷の作動期間を通じてアイドル回転速度を良好に維持することができる。
さらに好ましくは、上記内燃機関の制御装置では、負荷は、内燃機関の回転力によって駆動されて電気負荷への供給電力を発電するための発電機を含み、負荷要求量は、発電量への要求発電量に応じた量である。
上記内燃機関の制御装置によれば、エンジンの回転力によって駆動される発電機による発電量の大小およびその変化度合を反映して、アイドル回転数制御における吸入空気量を補正できる。したがって、発電機運転に起因するアイドル回転速度の変動を抑制することができる。
この発明による内燃機関の制御装置によれば、エアコン装置(調温装置)あるいは他の負荷の作動時におけるアイドル回転数制御を適切に行なって、アイドリング時のエンジン回転速度変動を抑制することができる。
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では、図中の同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。
[実施の形態1]
図1は、本発明による実施の形態による内燃機関の制御装置であるエンジンECU(Electronic Control Unit)によって制御される内燃機関(エンジン)の代表的な構成を示す概略図である。図1には、エンジンを構成する各気筒の構成が主に示される。
図1は、本発明による実施の形態による内燃機関の制御装置であるエンジンECU(Electronic Control Unit)によって制御される内燃機関(エンジン)の代表的な構成を示す概略図である。図1には、エンジンを構成する各気筒の構成が主に示される。
図1を参照して、エンジン10の各気筒は、シリンダブロック101と、シリンダブロック101の上部に連結されるシリンダヘッド102とを備えるシリンダ108と、シリンダ108内を往復動するピストン103とを有して構成される。
シリンダ108内においては、シリンダブロック101およびシリンダヘッド102の内壁とピストンの頂面とによって混合気を燃焼するための燃焼室107が区画形成されている。シリンダヘッド102には、この燃焼室107に突出する態様で混合気に点火を行なう点火プラグ114と、さらに、燃料噴射インジェクタ120が、インテークマニホールド、すなわち吸気通路20と燃焼室107との連通部分である吸気ポート22または/および吸気通路20に燃料を噴射供給するように配設されている。
燃料噴射インジェクタ120から吸気通路20および/または吸気ポート22に噴射された燃料を含む混合気は、吸気バルブ24の開弁期間に燃焼室107内へ導かれる。点火プラグ114による点火により燃料が燃焼された後の排気は、排気バルブ84の開弁期間に排気通路80を介して三元触媒コンバータ(図示せず)へ送られる。
なお、吸気通路噴射用燃料噴射インジェクタ120に代えて、燃焼室107に直接燃料を噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射インジェクタを配設しても良く、このような筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両方を配設するエンジン構成としても良い。
吸気バルブ24および排気バルブ84のバルブ開閉タイミング、あるいは、バルブ開閉タイミングおよびバルブ開閉リフト量の両方は、エンジンECU300の指令に従って可変制御可能に構成されている。
燃焼室107での燃料燃焼により、ピストン103は、シリンダ108内の往復運動を行なう。このピストン103は、エンジン10の出力軸であるクランクシャフト200に、コンロッド106を介して連結される。クランクシャフト200は、クランクピン205と、クランクアーム210と、クランクジャーナル220とを含む。
一般的なエンジンでは、図1に示したのと同様の構成の気筒が複数個設けられ、各気筒はそれぞれ対応するインテークマニホールド20を介して共通のサージタンク30に接続されている。サージタンク30は、吸気ダクト40を介してエアクリーナ50に接続される。吸気ダクト40内には、エアフローメータ42が配置されるとともに、電動モータ60によって駆動されるスロットルバルブ70が配置されている。このスロットルバルブ70は、アクセルペダル100から独立して、エンジンECU300の出力信号に基づいてその開度が制御される。エアフローメータ42は、吸入空気量に応じた出力電圧を発生する。エアフローメータ42の出力電圧は、エンジンECU300へ入力される。
エンジンECU300は、代表的にはデジタルコンピュータによって構成され、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいてエンジンの全体動作を制御するための各制御指示を生成する。本発明の実施の形態は、特に、エンジンのアイドリング時(無負荷運転時)におけるアイドル回転数制御(ISC)に向けられているので、エンジンECU300へ入力されるセンサ信号として、アイドル回転数制御に関連するものを代表的に例示している。
エンジンECU300には、アイドル回転数制御に関連した情報として、アクセル開度センサ310によって検知される運転者によるアクセルペダル操作量、外気温度センサ320によって検知される車両の外気温度Tot、室内温度センサ330によって検知される室内温度Trmが入力される。
エンジンへの吸入空気量制御は、基本的にはエンジンECU300によるスロットルバルブ70の開度制御によって実行される。あるいは、吸気バルブ24のリフト量可変機構を有するエンジンでは、吸気バルブ24のリフト量制御によっても吸入空気量制御を実行することができる。また、アイドリング時の吸入空気量制御については、スロットルバルブ70を迂回したバイパス空気流路(図示せず)を設ける構成として、アイドリング時にはスロットルバルブ70を全閉とした上で当該バイパス流路に設けられた流量調整弁によって制御することも可能である。上記のような、アイドリング時においてエンジンECU300からの指令に従ってエンジンへの吸入空気量制御を実行可能なアクチュエータが本発明での「空気量制御機構」に対応する。
エンジンECU300は、ISC制御部350を含む。ISC制御部350は、エンジンECU300による所定プログラムの実行によって、本発明に従うアイドル回転数制御を実行する機能部分である。すなわち、ISC制御部350は、本発明での「アイドル回転数制御手段」に対応する。
エンジン10には、エンジン10の回転力によって作動エネルギを得られるように構成された付属機器群が連結されている。付属機器の代表例は、エアコン装置(調温装置)370である。エアコン装置370には、オン・オフ指示や設定温度等の動作指示が入力される。エンジンECU300へは、エアコン装置370を始めとする上記付属機器群の負荷要求情報がさらに入力される。
図2を参照して、エンジン10のクランクシャフト200の回転に伴って回転駆動されるクランクシャフトプーリ250は、ベルト400を介して、エアコンプーリ410、発電機プーリ420、冷却水ポンププーリ430およびパワーステアリングプーリ440と連結されている。さらに、ベルト400の張力を維持するために、オートテンショナ450およびオートテンショナ用アイドラプーリ455が設けられている。
エアコンプーリ410は、エアコン装置(調温装置)370のコンプレッサ駆動軸に接続される。同様に、発電機プーリ420は発電機(図3)の駆動軸と連結され、冷却水ポンププーリ430は冷却水供給用ポンプ(図示せず)の駆動軸と連結され、パワーステアリングプーリ440は、パワーステアリング機構に対して油圧を供給するための油圧発生ポンプ(図示せず)の駆動軸と連結されている。
このような構成とすることにより、エンジン10によって発生された回転力は、クランクシャフトプーリ250およびベルト400によって、他の付属機器であるエアコン装置のコンプレッサ、発電機、冷却水ポンプおよび油圧発生ポンプの作動エネルギに変換される。したがって、これらの付属機器(補機)の作動エネルギの増減に応じて、エンジンの回転負荷に変化が生じる。
図3は、付属機器の一つである発電機の構成を示すブロック図である。
図3を参照して、発電機500は、固定子コイルが巻回された固定子510と、発電機プーリ420の回転に伴って回転駆動される回転子515と、回転子515の回転に伴って固定子コイルに発生したされた交流電力は、整流回路530によって整流された直流電力は、バッテリ600の充電もしくは電気負荷610の作動に用いられる。電気負荷610には、たとえば、エアコン装置370の送風ファン、ヘッドライト、室内灯、オーディオ類等が含まれる。
図3を参照して、発電機500は、固定子コイルが巻回された固定子510と、発電機プーリ420の回転に伴って回転駆動される回転子515と、回転子515の回転に伴って固定子コイルに発生したされた交流電力は、整流回路530によって整流された直流電力は、バッテリ600の充電もしくは電気負荷610の作動に用いられる。電気負荷610には、たとえば、エアコン装置370の送風ファン、ヘッドライト、室内灯、オーディオ類等が含まれる。
さらに、回転子515へ供給される界磁電流を制御するためのICレギュレータ520が設けられる。ICレギュレータ520は、図示しない電力用半導体スイッチング素子を含んで構成され、当該電力用半導体スイッチング素子のデューティ制御により、界磁電流の大きさを制御する。
回転子515が、ベルト400および発電機プーリ420を介して伝達されたエンジン10の回転力によって回転駆動されることにより、固定子コイルには交流電圧が発電される。発電される交流電圧は、同一の界磁電流に対しては回転子515の回転数が高いほど高電圧となり、同一の回転子515の回転数に対しては界磁電流が大きいほど高電圧となる。
したがって、発電機500による発電量は、界磁電流に応じて、すなわちICレギュレータ520へのデューティ指令により制御可能である。バッテリ600の充電要求や電気負荷610の作動要求によって要求発電量が高くなると、ICレギュレータ520へのデューティ指令が界磁電流を増加させる方向へ変化される。すなわち、このデューティ指令は、発電機500の要求発電量に応じて設定される。
このように、エンジン10の回転力によって作動エネルギを得られるようにエアコン装置を始めとする付属機器が連結されているため、これらの付属機器の動作がエンジン回転数に影響を与える。特に、アイドリング時におけるアイドル回転数制御では、これら付属機器の動作が、エンジン回転数の変動要因となる。実施の形態1では、上記付属機器のうち、アイドリング時のエンジン回転速度(以下、単にアイドル回転速度と称する)に対する影響が比較的大きいエアコン装置の作動に対応したアイドル回転数制御について説明する。
図1に示したISC制御部350は、アイドリング時におけるエンジン10への吸入空気量Qidを、基本的には下記(1)式に従って制御する。
Qid=Qb+Qcal+Qaux+Qfb…(1)
(1)式において、空気基本量Qbは、エンジン温間時の安定運転状態においてアイドル目標回転数(温間時)を維持するために必要な空気量である。これに対して、空気補正量Qcal,Qauxは、上記安定運転状態と現時点との条件の差異を反映した空気基本量Qbに対する補正量(増量あるいは減量)分である。
(1)式において、空気基本量Qbは、エンジン温間時の安定運転状態においてアイドル目標回転数(温間時)を維持するために必要な空気量である。これに対して、空気補正量Qcal,Qauxは、上記安定運転状態と現時点との条件の差異を反映した空気基本量Qbに対する補正量(増量あるいは減量)分である。
特に、空気補正量Qcalは、エアコン装置370の負荷状態に応じて設定される。また、空気補正量Qauxとしては、エンジン冷間時にアイドル目標回転数(冷間時)を維持するために必要な空気増量や、エアコン装置370以外の付属機器および外部負荷(代表的には電気負荷610)の作動に対応する空気補正量が含まれる。以下では、空気補正量Qcalを単にエアコン補正量Qcalとも称し、空気補正量Qauxを単に負荷補正量Qauxとも称する。
また、フィードバック空気量Qfbは、実際のエンジン回転数とアイドル目標回転数との偏差をフィードバック制御(たとえば、PI制御等)によって補償するように設定される。なお、アイドル目標回転数は、エンジン状態(冷間/温間)、シフトポジション、あるいは、付属機器および外部負荷の作動状態に応じて異なる値に設定される。たとえば、冷間時におけるアイドル目標回転数は、エミッション低減やエンジン暖機のために、温間時のアイドル目標回転数よりも高く設定される。
本発明の実施の形態によるアイドル回転数制御では、(1)式中のうちエアコン装置370に係る空気補正量Qcalを図4に示すフローチャートに従って設定する。図4に示すエアコン補正量設定ルーチンは、エンジンECU300によって実現されるISC制御部350の動作の一部として所定周期で実行される。
図4を参照して、ISC制御部350は、ステップS100によりエアコン装置370がオン状態(作動状態)であるかどうかを判定する。エアコンのオフ状態(停止状態)時、すなわちステップS100のNO判定時には、ISC制御部350は、ステップS110〜S130を実行する。
ISC制御部350は、ステップS110では、外気温度センサ320および室内温度センサ330によって検出された外気温度Totおよび室内温度Trmを取込む。さらに、ステップS120により、ステップS110で取込んだ温度条件に基づいて、エアコン装置370が作動開始した場合での過渡的な初期負荷を予測して、予測された初期負荷に応じた過渡補正量Qimを算出する。
しかし実際にはエアコン装置370はオフされているので、ISC制御部350は、ステップS130では、当該時点におけるエアコン補正量Qcal=0に設定する。
ここで、図5を用いて、ステップS120におけるエアコン初期負荷予測に対応した過渡補正量Qimの設定について説明する。
ステップS120における過渡補正量Qimの算出は、下記(2)式に従って実行される。
Qim=Qia・Kq…(2)
Qiaは、図5(a)に示されるエアコン予測負荷に応じた補正量であり、外気温度と室内温度との温度差(ΔT=Tot−Trm)が小さくなるに従って相対的に大きい値(空気増量)に設定される。なお、図5(a)では、温度差ΔTに比例して予測負荷Qiaを設定したが、非線形な対応関係に従って補正量Qiaを設定してもよい。
Qiaは、図5(a)に示されるエアコン予測負荷に応じた補正量であり、外気温度と室内温度との温度差(ΔT=Tot−Trm)が小さくなるに従って相対的に大きい値(空気増量)に設定される。なお、図5(a)では、温度差ΔTに比例して予測負荷Qiaを設定したが、非線形な対応関係に従って補正量Qiaを設定してもよい。
図5(a)を参照して、温度差ΔTが大きくなるに従って、補正量(増量分)Qiaは小さい値に設定される。この理由は、温度差ΔTが大きい場合には、エアコン装置370のこれまでの作動により室内温度Trmが下がっており、新たにエアコン装置370の作動を開始しても、作動開始時にエアコン装置370への要求負荷は高くないことが予想されるからである。このため、このようなケースでは、補正量(空気増量)Qiaを小さく設定することにより、空気量補正によりアイドル回転速度が上昇してしまうことを防止できる。
反対に、外気温度Totと室内温度Trmとが同等であり温度差ΔTが小さい場合には、エアコン装置370の作動開始時に室内温度を目標温度まで下げるために、要求負荷が高くなることが予測される。したがって、このようなケースでは、補正量(空気増量)Qiaを大きく設定することにより、エアコン装置370の作動開始時におけるアイドル回転速度の低下を防止できる。
また、同一の温度差ΔTに対しては、外気温度Totが高いほうがエアコン装置370の負荷は高くなる。したがって、図5(b)に示すように、係数Kqを外気温度Totの上昇に応じて相対的に大きい値に設定する。これにより、エアコン装置370の負荷が相対的に高くなる外気温度の高温時に、空気補正量(空気増量)Qimを大きく設定できる。
このように、基本的には、図5(a)に示す温度差ΔTに応じた空気補正量(空気増量)の設定により、さらに好ましくは、上記(2)式に従って、温度差ΔTおよび外気温度Totに応じた空気補正量(空気増量)の設定によって、エアコン装置370の作動開始時における過渡的な予測負荷に応じた空気補正量Qimを設定できる(ステップS120)。なお、補正量Qiaの算出に用いる温度差ΔTとしては、本実施の形態の変形例として、エアコン装置370に与えられた温度設定(代表的には室内目標温度)と現在の室内温度との温度差を用いても良い。この場合には、図5(a)とは逆に、室内目標温度に対する現在の室内温度の温度差が大きいほど、空気補正量Qimを大きく設定すれば良い。
再び図4を参照して、エアコン装置370がオンされた場合(ステップS100におけるYES判定時)には、ISC制御部350は、ステップS140により、エアコン装置370の定常的な負荷(代表的には消費電力)に基づいて定常補正量Qacを算出する。たとえば、図6に示されるように、定常補正量Qacは、エアコン装置370の消費電力に応じて設定される。なお、エアコン装置370の過渡的および定常的な負荷については、図2に示したエアコンプーリ410に連結されたコンプレッサ(図示せず)の作動エネルギが含まれている。
さらに、ISC制御部350は、ステップS150により、エアコン装置370がオンされてから、すなわち作動開始から所定期間内であるかどうかを判定する。当該所定期間では(ステップS150におけるYES判定時)、エアコン装置370の運転が過渡期間内であると判定して、ISC制御部350は、ステップS160により、(1)式中のエアコン補正量Qcal=Qac+Qimに設定する。
これに対して、上記所定期間の経過後(ステップS150におけるNO判定時)には、エアコン装置370の運転が過渡期間は終了していると判定して、ISC制御部350は、ステップS170により、エアコン補正量Qcal=Qacに設定する。
このような制御構造により、エアコン作動開始時には、エアコン作動開始直前でのエアコン補正量設定ルーチンの実行時にステップS120により算出された、エアコン装置370の作動開始時の過渡的な予測負荷に対応した空気補正量に従うアイドル回転数制御を実行できる。特に、温度差ΔTを反映して過渡的な予測負荷に対応する空気補正量を設定するので、室内温度が既に下がっている場合に空気補正量(空気増量)を過大に設定することによるアイドル回転速度の上昇や、逆にエアコン装置370の負荷が高い場合に空気補正量(空気増量)を過小に設定することによるアイドル回転速度の低下を招くことなく、アイドル回転速度の変動を抑制することができる。
ここで、図7には、過渡補正量Qimを考慮することなく、エアコン消費電力に基づく定常補正量Qacのみによりエアコン補正量Qcalを設定した場合における、アイドル回転数制御およびそれに伴うエンジン回転数の変化が示される。
図7を参照して、時刻t1においてエアコン装置370がオンされて作動を開始すると、エアコン消費電力の増大に伴ってアイドル回転数制御によるエアコン補正量Qcalは、ステップS170(図4)によりQcal=Qacに設定されて徐々に増加する。
しかしながら、このような定常的な消費エネルギ(代表的には消費電力)のみを反映したアイドル回転数制御では、エアコン作動開始直後にエンジン10の回転に対する負荷の増加により、エンジン回転速度(アイドル回転速度)が一旦低下する。その後、目標回転速度がN1からN2上昇すると反対にアイドル回転速度のオーバシュート(過上昇)が発生してしまう。
これに対して、図8には、本発明の実施の形態1に従うアイドル回転数制御の制御動作およびエンジン回転数の制御例が示される。
図8を参照して、図7と同様に、時刻t1においてエアコン装置370がオンされて作動を開始する。アイドル回転数制御によるエアコン補正量Qcalのうち、定常補正量Qacについては、図7と同様に設定される。さらに、過渡補正量Qimが、エアコン作動開始時における車両内外の温度差ΔTに応じた可変量として、エアコン装置370の作動開始からの所定期間内(図8での時刻t1〜t2間)において、エアコン補正量Qcalに反映される。過渡補正量Qimは代表的にはステップ状に設定される。あるいは、図8に点線で示すように、時間経過に応じて過渡補正量Qimを初期値(エアコン作動開始時)から徐々に減少させても構わない。
これにより、図7の場合とは異なり、エアコン装置370の作動開始後の急激に負荷変化に対しても、アイドル回転数の変動を防止できる。さらに、目標回転速度の変化(N1からN2)に対しても、アンダシュートやオーバシュートを発生させることなく追従することができる。
すなわち、車両内外の温度差ΔTに基づいて、エアコン装置370の作動開始時の予測負荷に応じた空気量補正(空気増量)を行なうことにより、エアコン装置370の作動時、特に作動開始直後の過渡期間におけるアイドル回転速度の変動を抑制できる。さらに、定常的なエアコン装置370の消費エネルギに応じた空気量補正(Qac)との組合せにより、エアコン装置370の作動期間を通じて、エアコン装置370に起因するアイドル回転速度の変化を抑制できる。
なお、図4に示したフローチャートと本発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS100は本発明の「作動検知手段」に対応し、ステップS110は本発明での「温度取得手段」に対応する。さらに、ステップS120は本発明での「第1の補正量演算手段」に対応し、ステップS140は本発明での「第2の補正量演算手段」に対応し、ステップS160およびS170は、本発明での「空気量補正手段」に対応する。
[実施の形態2]
実施の形態2では、実施の形態1で考慮したエアコン装置370以外の付属機器(図2)および外部負荷610(図3)からの要求に応じたアイドル回転数制御について説明する。
実施の形態2では、実施の形態1で考慮したエアコン装置370以外の付属機器(図2)および外部負荷610(図3)からの要求に応じたアイドル回転数制御について説明する。
図9は、本発明の実施の形態2に従うアイドル回転数制御による負荷要求に応じた空気補正量の設定を説明するフローチャートである。図9に示すフローチャートによって求められる空気補正量Qldは、上記(1)式中の空気補正量Qauxの一部として、アイドリング時におけるエンジン10への吸入空気量Qidに反映される。
図9を参照して、ISC制御部350は、ステップS200により、負荷要求量LDを検知する。実施の形態2では、エンジン10の回転に対して直接負荷を発生させる付属機器(図2)および、発電機500への要求発電量増大によってエンジン10の負荷を増大させる電気負荷である外部負荷610(図3)を単に「負荷」と総称する。もし、(1)式において、エアコン補正量Qcalを空気補正量Qauxと一体化させる場合には、実施の形態2における負荷にはエアコン装置370も含まれる。
代表的には、負荷要求量LDとしては、図3に示した発電機500への要求発電量に対応して設定されるデューティ指令が挙げられる。ISC制御部350は、ステップS210により、基本的には負荷要求に応じた空気補正量Qlaを算出する。たとえば、負荷要求量LDと所定係数との乗算によって空気補正量Qlaが作成される。基本的には、空気補正量Qla>0(空気増量)である。
さらに、ISC制御部350は、ステップS220により、負荷要求が大きく変化したことを示す負荷変化信号の有無を判定する。負荷変化信号の発生がない場合(ステップS220のNO判定時)には、ISC制御部350は、ステップS230により、ステップS210で求められた負荷要求に応じた空気補正量Qlaのみを、負荷要求に対応した空気補正量Qldとする(Qld=Qla)。
これに対して、負荷変化信号が検知された場合(ステップS220のYES判定時)には、ISC制御部350は、ステップS240により、負荷要求量LDの変化度合ΔLDをさらに算出する。
ΔLDの算出については、前回の空気補正量設定サブルーチン(図9)実行時における負荷要求LDと、今回のサブルーチン実行時における負荷要求LDとの差分をそのまま変化度合ΔLDとして用いてもよく、あるいは負荷要求LDの前回値および今回値の差分の一部を徐々に変化度合ΔLDに反映するようにしてもよい。
さらに、ISC制御部350は、ステップS250により、負荷要求の変化度合ΔLDに応じた空気補正量Qhaを算出する。そして、ステップS260により、ステップS210およびS250でそれぞれ求めた空気補正量QlaおよびQhaの和に従って、負荷要求に対応した空気補正量Qldを設定する(Qld=Qla+Qha)。
なお、図10(a)に示されるように、ステップS210における空気補正量Qlaの算出は、負荷要求量LDに従って線形に設定すればよい。また、図10(b)に示されるように、ステップS250における空気補正量Qhaは、負荷要求の変化度合ΔLDに対して、線形に設定してもよく、あるいは非線形(たとえば二次関数状)に設定しても良い。
負荷要求が減少した場合、すなわちΔLD<0の場合には、アイドル回転速度の上昇を抑制するために、空気補正量Qhaは負の値(空気減量)に設定される。
図11は、実施の形態2に従うアイドル回転数制御の制御動作を説明する動作波形図である。
図11を参照して、負荷動作の一例として、時刻taにおいて負荷がオンされ、時刻tcにおいて負荷がオフされるものとする。
負荷のオン(作動開始)により、時刻ta〜tbの期間において、当該負荷からの負荷要求量LDが増大する。このように負荷要求量LDが変化する期間において、負荷変化信号がオンされる。負荷変化信号の増大期間においては、図9のステップS250により、負荷要求の変化度合ΔLDに応じて空気補正量Qhaが増量側に設定される。この結果、負荷要求の急激な増大によりアイドル回転速度が低下することを防止できる。
反対に、負荷のオフ(作動停止)により、時刻tc〜tdの期間において、当該負荷からの負荷要求量LDが減少する。このような負荷要求量LDが変化(減少)する期間において、負荷変化信号がオンされる。負荷変化信号の減少期間においては、図9のステップS250により、負荷要求の変化度合ΔLDに応じて空気補正量Qhaが減量側に設定される。この結果、負荷要求の急激な減少の影響により吸入空気量が過剰となってアイドル回転速度が上昇することを防止できる
このように実施の形態2に従うアイドル回転数制御によれば、負荷要求の急激な変化によるエンジン負荷の変化を速やかに補償して、アイドル回転速度を良好に維持することができる。
このように実施の形態2に従うアイドル回転数制御によれば、負荷要求の急激な変化によるエンジン負荷の変化を速やかに補償して、アイドル回転速度を良好に維持することができる。
なお、図9に示したフローチャートと本発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS200は本発明の「負荷検知手段」に対応し、ステップS240は本発明での「負荷変化検知手段」に対応する。さらに、ステップS210は本発明での「第1の補正量演算手段」に対応し、ステップS250は本発明での「第2の補正量演算手段」に対応し、ステップS230およびS260は、本発明での「空気量補正手段」に対応する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 エンジン、20 インテークマニホールド(吸気通路)、22 吸気ポート、24 吸気バルブ、30 サージタンク、40 吸気ダクト、42 エアフローメータ、50 エアクリーナ、60 電動モータ、70 スロットルバルブ、80 排気通路、84 排気バルブ、100 アクセルペダル、101 シリンダブロック、102 シリンダヘッド、103 ピストン、106 コンロッド、107 燃焼室、108 シリンダ、114 点火プラグ、120 燃料噴射インジェクタ、200 クランクシャフト、205 クランクピン、210 クランクアーム、220 クランクジャーナル、250 クランクシャフトプーリ、300 エンジンECU、310 アクセル開度センサ、320 外気温度センサ、330 室内温度センサ、350 ISC制御部、370 エアコン装置、400 ベルト、410 エアコンプーリ、420 発電機プーリ、430 冷却水ポンププーリ、440 パワーステアリングプーリ、450 オートテンショナ、455 オートテンショナ用アイドラプーリ、500 発電機、510 固定子、515 回転子、520 ICレギュレータ、530 整流回路、600 バッテリ、610 外部負荷(電気負荷)、Kq 係数、LD 負荷要求、Qac エアコン補正量(定常)、Qld 空気補正量(負荷補正量)、Qcal 空気補正量(エアコン補正量)、Qha 負荷要求補正量(過渡)、Qim エアコン補正量(過渡)、Qla 負荷要求補正量(定常)、Tot 外気温度、Trm 室内温度、ΔLD 負荷要求変化度合、ΔT 車両内外温度差。
Claims (6)
- 吸入空気量を可変制御する空気量制御機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
アイドリング時における前記内燃機関の回転速度を制御するアイドル回転数制御手段を備え、
前記アイドル回転数制御手段は、
前記内燃機関の回転力によって作動エネルギを得られるように構成された調温装置の作動開始を検知する作動検知手段と、
車両外の外気温度および車両内の室内温度を取得する温度取得手段と、
前記調温装置の作動時に前記内燃機関の回転速度が低下しないように前記吸入空気量を増加させるための空気量補正手段と、
前記作動開始時点における前記外気温度および前記室内温度の温度差が小さい程、前記空気量補正手段による空気増加量を相対的に大きく設定する第1の補正量演算手段とを含み、
前記空気量補正手段は、前記調温装置の作動開始時に、前記第1の補正量演算手段による設定に従って前記吸入空気量を増加させるように前記空気量制御機構を制御する、内燃機関の制御装置。 - 前記第1の補正量演算手段は、さらに、前記作動開始時点における前記外気温度が高い程、前記空気量補正手段による空気増加量を相対的に大きく設定する、請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記アイドル回転数制御手段は、
前記調温装置での消費エネルギに応じて前記空気量補正手段による空気増加量を設定する第2の補正量演算手段をさらに含み、
前記空気量補正手段は、
前記調温装置の作動開始からの所定期間では、前記第1および第2の補正量演算手段によってそれぞれ設定された前記空気増加量の和に従って前記吸入空気量を増加させるように前記空気量制御機構を制御する手段と、
前記調温装置の作動期間中の前記所定期間後において、前記第2の補正量演算手段による設定に従って前記吸入空気量を増加させるように前記空気量制御機構を制御する手段とを含む、請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 - 吸入空気量を可変制御する空気量制御機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
アイドリング時における前記内燃機関の回転速度を制御するアイドル回転数制御手段を備え、
前記アイドル回転数制御手段は、
前記内燃機関の回転力によって作動エネルギを得られるように構成された負荷の作動に要する前記内燃機関での発生エネルギが反映された負荷要求量を検知する負荷検知手段と、
前記負荷の作動時に前記内燃機関の回転速度が変動しないように前記吸入空気量を補正させるための空気量補正手段と、
前記負荷要求量の変化度を検知する負荷変化検知手段と、
前記負荷変化検知手段により検知された前記負荷要求量の変化度に応じて、前記空気量補正手段による空気補正量を算出する第1の補正量演算手段とを含み、
前記空気量補正手段は、前記負荷の作動時に、前記第1の補正量演算手段によって算出された空気補正量に従って前記吸入空気量を変化させるように前記空気量制御機構を制御する、内燃機関の制御装置。 - 前記アイドル回転数制御手段は、
前記負荷検知手段により検知された前記負荷要求量に応じて、前記空気量補正手段による空気補正量を算出する第2の補正量演算手段をさらに含み、
前記空気量補正手段は、前記負荷の作動時に、前記第1および第2の補正量演算手段によってそれぞれ算出された空気補正量の和に従って前記吸入空気量を変化させるように前記空気量制御機構を制御する、請求項4記載の内燃機関の制御装置。 - 前記負荷は、前記内燃機関の回転力によって駆動されて電気負荷への供給電力を発電するための発電機を含み、
前記負荷要求量は、前記発電量への要求発電量に応じた量である、請求項4または5記載の内燃機関の制御装置。
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JP2009108790A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | エンジン制御装置 |
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-
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