JP2007177647A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵで制御されるエンジンの概略構成図である。 エンジンおよび他の付属機器との間の連結を説明する図である。 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。 本発明の実施の形態１に従うアイドル回転数制御によるエアコン装置の作動に係る空気補正量の設定を説明するフローチャートである。 エアコン装置の作動開始時における過渡的な負荷を考慮した空気補正量の設定を説明する概念図である。 エアコン装置の定常的な負荷を考慮した空気補正量の設定を説明する概念図である。 比較例として示される、エアコン装置の作動開始時における過渡負荷を考慮しない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を示す動作波形図である。 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を示す動作波形図である。 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。 空気補正量の算出を説明する概念図である。 本発明の実施の形態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。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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