JP4024383B2 - エンジンの回転数制御方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気負荷装置の負荷量である駆動デューティ量に基づいてエンジンのアイドル回転数を制御するエンジンの回転数制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気負荷に基づいてエンジンの回転数を制御する装置としては、例えば、特公平５−６９９７３号公報等に開示されたものがある。この装置は、複数の電気負荷装置が接続された状態でのアイドル回転数フイードバック制御方法において、上記電気負荷装置のオン−オフ状態に応じてエンジンのアイドル回転数の制御を行うもので、特に複数の電気負荷装置がオン状態にある時には、各負荷別に所定量の電気負荷補正量を加算する手法でエンジンに吸入される空気量を増減させて、エンジンのアイドル回転数の制御を行うものである。
【０００３】
図１３（ａ）〜（ｅ）は、アイドリング時に、デューティ駆動される電気負荷装置としてのラジエータファンが投入されることにより、電気負荷量（駆動デューティ量）が増加した場合のアイドル回転数制御空気量ＱISCや実回転数Ｎｅなどの時間変化の一例を示した図である。このアイドル回転数制御空気量ＱISCはエンジンのアイドル時の回転数制御に使用されるエンジンの吸入空気量である。電気負荷量の投入時刻ｔlからの電気負荷量（駆動デューティ量）の増加に伴って、アイドル回転数制御空気量ＱISCは、基本空気量ＱBASEと回転数フイードバック補正量ＱNFBとの加算値に対して、更に、ラジエータファンのデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSを所定量加算した値として求められる。
図１３（ａ）〜（ｅ）において、アイドルアップ補正量ＱELSを所定量、例えば、ラジエータファンの駆動デューティが５０％時の駆動デューティ量に設定した場合には、実際のデューティ出力が９０％であったなら、アイドル回転数制御空気量ＱISCを十分に補正することができず、実回転数Ｎｅは、図１３（ｅ）に示すように、時刻ｔlから急激に低下して行く。その後、回転数フイードバック補正による回転数フイードバック補正量ＱNFBの増加に伴って、上記実回転数Ｎｅは増加し、徐々に目標回転数Ｎｔに近づいて行き、目標回転数Ｎｔに収束して安定状態に移る。
次に、時刻ｔ2（ｔ2＞ｔ1）で上記電気負荷が開放されると、時刻ｔ1で加算されたラジエータファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSは減算されるが、時刻ｔlから時刻ｔ2の間で、実回転数Ｎｅの低下に伴った回転数フイードバック補正量ＱNFBの増加のため、時刻ｔ2での回転数フイードバック補正量ＱNFB2が時刻ｔlでの回転数フイードバック補正量ＱNFB1よりも大きくなり、この増加した分を元に戻す間、、エンジン回転数Ｎｅは、図１３（ｅ）に示すように、しばらくの間上昇することになる。その後は、回転数フイードバック補正によりエンジン回転数Ｎｅは安定したアイドル状態に移る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、ラジエータファン駆動制御時の駆動デューティは０％〜１００％の間で変化するが、従来のエンジン回転数制御方法では、デューティ駆動制御される電気負荷装置がオン状態にあるかオフ状態にあるかしか検出せず、電気負荷装置がオン状態のときには、デューティ出力が１０％であっても９０％であっても、デューティ駆動時の負荷量（駆動デューティ量）に対して同量のアイドルアップ補正量ＱELSを加算するので、実際の負荷量（駆動デューティ量）に見合った適切な電気負荷補正量を供給することができなかった。すなわち、ラジエータファン等のデューティ駆動制御される電気負荷装置では、駆動デューティの変化に応じて電気負荷量が増減するにもかかわらず、デューティ駆動制御時の電気負荷量を電気負荷装置のオン時と同じ扱いでしか検出できないので、電気負荷量の大小に関わらず同量の電気負荷補正量を付加することになり、過不足のある補正しか行うことができず、そのためアイドリング時の実回転数の過度な上昇や低下を招くという問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、ラジエータファン等のデューテイ駆動制御される電気負荷装置の負荷投入時の負荷量（駆動デューティ量）に見合った適切な空気量をエンジンに供給することにより、アイドリング時の実回転数の過度な上昇や低下を抑制することのできるエンジンの回転数制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の回転数制御方法は、バッテリから電力を供給されて作動する電気負荷装置をデューティ駆動制御する場合に、上記電気負荷装置へ出力される当該電気負荷装置の実際の負荷量である駆動デューティ量を算出するとともに、この算出された駆動デューティ量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正を行い、エンジンの回転数を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の回転数制御装置は、バッテリに接続され、デューティ駆動制御される電気負荷装置と、この電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路とを備えたエンジンの回転数制御装置において、電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路のデューティ出力量を算出する手段と、上記算出された当該電気負荷装置の実際の負荷量であるデューティ出力量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出する電気負荷補正量算出手段とを設け、上記算出された電気負荷補正量に基づいて上記アイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量を補正して、エンジンの回転数を制御するようにしたものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の回転数制御装置は、デューティ駆動制御される電気負荷装置が複数である場合には、デューティ駆動制御される各電気負荷装置毎に、上記電気負荷補正量算出手段を設けるようにしたものである。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量の加算和をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量としたものである。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量のうち、最も大きい電気負荷補正量をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量としたものである。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量の加算和と、各電気負荷補正量算出手段で算出された出力補正量のうち最も大きい補正量とからアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出するようにしたものである。
【００１４】
本発明の請求項７に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量のそれぞれに重みづけをして加算した値をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係わるエンジンの回転数制御方法及びその装置を説明するための概略構成図である。同図において、１は例えば自動車等に搭載されたエンジンで、エアクリーナ２，吸気管３，吸気分岐管４を前段に有する。エンジン１へ供給される吸入空気は、上記エアクリーナ２，吸気管３，吸気分岐管４を経てエンジン１へ供給され、燃料は吸気管３の上流側に設けられた単体の電磁式燃料噴射弁５から噴射供給される。この供給燃料量は、例えば、吸気管３内の圧力を絶対圧で検出する圧力センサ６の出力信号に基づいて燃料制御システム（図示せず）によって決定される。
７は電磁式燃料噴射弁５の下流側に設けられ、運転者によるアクセルペダル（図示せず）のペダル踏み込み操作に応じてエンジン１の主吸入空気量を調整するスロットル弁、８は上記スロットル弁７の開度を検出するスロットル開度センサ、９は上記スロットル弁の全開を検出するアイドルスイッチで、全開時でＯＮになる。１０は吸気管３内に、上記スロットル弁７をバイパスするように設けられたバイパス導管、１１は上記バイパス導管１０に設けられた空気制御弁である。上記バイパス導管１０の一端は電磁式燃料噴射弁５とスロットル弁７との間に設けられた空気導入口１０ａに接続され、他端はスロットル弁７の下流部に設けられた空気導出口１０ｂに接続されている。上記空気制御弁１１は、例えば、印加される駆動信号のデューティ比に応じた開度となるような電磁制御弁が用いられ、バイパス導管１０の流路断面積を上記デューティ比に比例して制御することにより、バイパス導管１０を通過する空気量を調整する。
また、エンジン１の点火装置は、点火コイル１２と、エンジン１の運転状態パラメータから点火信号を形成する点火制御システム（図示せず）に接続され、この点火信号に応じて上記点火コイル１２の１次電流をオン−オフ制御するスイッチング素子から成るイグナイタ１３と、ディストリビュータ（図示せず）、点火プラグ（図示せず）等から構成されている。
【００１６】
１４はエンジン１の温度を代表する温度、例えば、ラジエータの冷却水温を検出する冷却水温センサ、１５は、例えば、エアコン等の補機類の負荷を投入するための電気負荷スイッチ、１６は自動変速機のトルコン信号を発生するトルコンスイッチで、ニュートラルレンジの時にオフ信号、ドライブレンジの時にオン信号を発生する。また、１７は車軸の回転速度に比例した周波数のパルス信号を出力し、車速を検出する車速センサである。１８はエンジン１の排気管、１９は上記排気管１８内に設けられた触媒で、エンジン１により燃焼された混合気は排気ガスとなって触媒１９で浄化された後外部に排出される。
【００１７】
２０はバッテリ２１からキースイッチ２２を介して電力を供給されて作動する電子式制御ユニットで、アイドルスイッチ９や車速センサ１７からの出力信号から運転状態がアイドル状態か否かを判定し、この判定結果に応じて点火コイル１２の１次側の点火信号，冷却水温センサ１４からの信号，電気負荷スイッチ１５やトルコンスイッチ１６からの信号等に基づいて空気制御弁１１を駆動制御するものである。この、電子式制御ユニット２０には、電気負荷装置としてのラジエータファン２３と燃料ポンプ２４とが接続されている。なお、２１はバッテリ、２２はキースイッチである。
【００１８】
図２は、電子式制御ユニット２０の構成を示すブロック図である。同図において、１００はマイクロコンピュータで、所定のプログラムに従ってアイドル時におけるエンジン回転数の制御量を算出するＣＰＵ２００と、エンジン１の回転周期を計測するためのフリーランニングのカウンタ２０１と、回転数フィードバック補正に使用する１００ｍｓ毎の時間や空気制御弁１１に印加する駆動信号のデューティ比Ｄを計時する複数のタイマ２０２と、冷却水温センサ１４からのアナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０３と、アイドルスイッチ９等からのデジタル信号をそのままＣＰＵ２００に入力するための入力ポート２０４と、ワークメモリとしてのＲＡＭ２０５と、例えば、図３によるフローに基づくプログラムにして格納するＲＯＭ２０６と、駆動信号を出力するための出力ポート２０７と、コモンバス２０８とを備えている。
１０１は第１入力インタフェイス回路で、点火コイル１２の１次側点火信号を波形整形して割り込み信号にしてマイクロコンピュータ１００に入力する。この割り込み信号が発生するとＣＰＵ２００はカウンタ２０１の値を読み取り、前回読み取ったカウンタ値との差からエンジン回転数の周期を算出してＲＡＭ２０５に格納する。
１０２は第２入力インタフェイス回路で、冷却水温センサ１４の出力信号のノイズ分除去してＡ／Ｄ変扱器２０３に出力する。１０３は第３入力インタフェイス回路で、電気負荷スイッチ１５やアイドルスイッチ９のオン信号，トルコンスイッチ１６からのオン信号，車速センサ１７のパルス等の信号を所定レベルにして入力ポート２０４に出力する。
１０４は第１出力インタフェイス回路で、出力ポート２０７からの駆動信号を増幅して空気制御弁１１に出力する。１０５は第２出力インタフェイス回路で、出力ポート２０７からのパルスを所定レベルにして、ラジエータファン２３や燃料ポンプ２４に出力する。１０６は電源回路で、キースイッチ２２のオン時にバッテリ２１の電源を定電圧にしてマイクロコンピュータ１００に供給する。
【００１９】
次に、エンジンのアイドル時の回転数制御に使用されるアイドル回転数制御空気量ＱISCを演算する方法について図３のフローチャート（アイドル回転数制御ルーチン）に基づき説明する。ここで、ステップＳ１〜ステップＳ３は、電気負荷装置の実際の負荷量に応じて上記アイドル回転数制御空気量ＱISCを補正するための空気量であるアイドルアップ補正量ＱELSを演算する補正演算ルーチンＦ１である。なお、本実施の形態１では、デューティ駆動する電気負荷装置がラジエータファン２３のみである場合について説明する。
まず、補正演算ルーチンＦ１で、アイドルアップ補正量ＱELSを算出する。すなわち、ステップＳｌでラジエータファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSを０に初期化する。次に、ステップＳ２でラジエータファン２３が駆動時か否かを判定し、ラジエータファン駆動時でないときは、補正演算ルーチンＦ１から抜けてステップＳ４に進み、駆動時ならばステップＳ３で水温冷却センサおよび車速等により決められたラジエータファンの負荷量であるファン駆動デューティと相関したファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS＝Ｋ１を求める。このファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSは、例えば、図４に示すような、予め作成したファン駆動デューティ（％）とアイドルアップ補正量ＱELSとの相関マップから求めるか、あるいは、アイドルアップ補正量ＱELSがファン駆動デューティに比例するものとして、ファン駆動デューティ１００％時のアイドルアップ補正量ＱELSをＫELSとし、ファン駆動デューティをＦａｎＤｕｔｙ（％）として、計算式ＱELS＝ＫELS×ＦａｎＤｕｔｙから求め、その結果をＫｌとする。
【００２０】
補正演算ルーチンＦ１が終了すると、ステップＳ４に進み、図示しない割り込みルーチンで算出したエンジン１の回転周期に基づいて、エンジン１の実回転数Ｎｅを算出する。次に、ステップＳ５において、エンジン１の運転状態に応じた目標回転数Ｎｔを算出する。この目標回転数Ｎｔは、例えば、冷却水温センサ１４から得た冷却水温データＷＴやトルコンスイッチ１６から入力したトルコン信号がオフ信号（ニュートラルレンジ）かオン信号（ドライブレンジ）かなどの条件に基づいて演算される。ステップＳ６では、ステップＳ５と同様に、冷却水温データＷＴ、トルコン信号等から運転状態に応じた基本空気量ＱBASEを演算する。
次に、ステップＳ７に進み、アイドルスイッチ９がオンでかつ車速センサ１７がパルスを発生しない車輌停止か否か、すなわち、アイドル状態か否かを判定する。アイドル状態でなければＳ１０にジャンプする。アイドル状態ならばステップＳ８において、１００ｍｓ毎の回転数フィードバック補正のタイミングか否か判定し、このタイミングでなければＳ１０にジャンプし、タイミングであれはＳ９に進み回転数フイードバック補正量ＱNFBを算出する。
ステップＳ９では、まず、上記ステップＳ４で求めた実回転数Ｎｅと上記ステップＳ５で求めた目標回転数Ｎｔとの偏差ΔＮを求め、偏差ΔＮとエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｔに収束させるための制御ゲインＫＩとの１次元マップを用いて当該偏差偏差ΔＮに対応する制御ゲインＫＩを求める。図５は、偏差ΔＮから制御ゲインＫＩを求めるための１次元マップの一例を示す図で、偏差ΔＮの絶対値が０からΔＮ0までは、制御ゲインＫＩが０（不感帯域）であり、偏差ΔＮの絶対値がΔＮ0を超えると、制御ゲインＫＩは（ΔＮ−ΔＮ0）に比例する値となる。なお、偏差ΔＮの絶対値が予め設定された最大偏差ΔＮMを超えるとＫＩは一定値となる。次に、回転数フイードバック補正量ＱNFBの前回値（１００ｍｓｅｃ前の値）に上記制御ゲインＫＩを加算した値を求め、回転数フイードバック補正量ＱNFBを更新する。
【００２１】
ステップＳ１０では、ステップＳ６で算出した基本空気量ＱBASEと、ステップＳ９で算出した回転数フイードバック補正量ＱNFBと、ステップＳ３で算出したラジエータファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSとを加算してアイドル回転数制御空気量ＱISCを算出する。ステップＳ１１では、図６に示すような、アイドル回転数制御空気量ＱISCと空気制御弁１１に印加する駆動信号のデューティ比Ｄ（％）とのマップより、上記算出されたアイドル回転数制御空気量ＱISCに応じたデューティ比Ｄを演算する。なお、このデューティ比Ｄは、図７に示すように、駆動信号の周期をＴ、１周期中のオン時間をＴONとすると、ＴON／Ｔ×１００［％］で与えられる。また、ステップＳｌｌの処理後は、アイドル回転数制御ルーチンを終了し、リターン後にはステップＳｌに戻り、上記の動作を繰り返す。
【００２２】
また、図８は、１ｍｓ毎の割り込み処理ルーチンを示すフローチャートで、上記図３で示した演算プログラムで求められたデューティ比Ｄの駆動信号を、第１出力インタフェイス回路１０４を介して空気制御弁１１に送出して空気制御弁１１を駆動（ステップＳ１２）してリターンとなる。
【００２３】
図９は、アイドリング時に、デューティ駆動される電気負荷装置としてのラジエータファンが投入されることにより、電気負荷量（駆動デューティ量）が増加した場合のデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS，アイドル回転数制御空気量ＱISC，実回転数Ｎｅなどの時間変化の一例を示した図である。なお、このＱELSは上記補正演算ルーチンＦ１で求められたデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSで、ＱISCは上記アイドル回転数制御ルーチン（図３）で求められたアイドル回転数制御空気量ＱISCである。
電気負荷量の投入時刻ｔ1からの電気負荷量（駆動デューティ量）の増加に伴って、アイドル回転数制御空気量ＱISCは、基本空気量ＱBASEと回転数フイードバック補正量ＱNFBとの加算値と、ラジエータファンのデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSであるＫ１を加算した値となる。
上記アイドルアップ補正量ＱELS＝Ｋ１は、ラジエータファンの駆動デューティ量に基づいて算出された値であるので、時刻ｔ1におけるアイドルアップ補正量ＱELSの過不足がなく、したがって、アイドル回転数制御空気量ＱISCも電気負荷装置の実際の負荷量に応じた値となるため、図９（ｅ）に示すように、ラジエータファン駆動時の実回転数Ｎｅの低下あるいは上昇が起こらない。また、図９（ｂ）に示すように、アイドルアップ補正量ＱELS＝Ｋ１は、ラジエータファンの駆動デューティの変化（図９（ａ））に追従して増減するので、図９（ｃ）に示すように、回転数フイードバック補正量ＱNFBもほぼ一定となり、実回転数Ｎｅは、図９（ｅ）に示すように、負荷変化に左右されず安定して目標回転数Ｎｔに等しい値を保つ。
また、時刻ｔ2（ｔ2＞ｔ1）で上記電気負荷が開放されても、時刻ｔ2での回転数フイードバック補正量ＱNFB2と時刻ｔ1での回転数フイードバック補正量ＱNFB1とはほぼ等しいので、エンジン回転数Ｎｅは、図９（ｅ）に示すように、電気負荷の投入，解放にかかわらず、安定した状態を保っている。
【００２４】
このように、本実施の形態１によれば、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSを、ファン駆動デューティに応じたアイドルアップ補正量Ｋｌとして求め、アイドル回転数制御空気量ＱISCを補正したので、負荷投入時におけるエンジンの吸入空気量の過不足が起こらず、ラジエータファン駆動時の実回転数Ｎｅの低下あるいは上昇は起こらない。また、負荷投入時の回転数フイードバック補正量ＱNFB1と負荷解放時の回転数フイードバック補正量ＱNFB2にも増減がないので、負荷解放時のアイドル回転数制御空気量ＱISCが過大にならず、ラジエータファン駆動時の実回転数Ｎｅのハンチングあるいは上昇も起こらない。更に、動作時（ｔｌ〜ｔ２）にデューティ量が時間と共に変化した場合でも、アイドルアップ補正量ＱELSとして、ラジエータファン駆動デューティに相関するファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量Ｋｌを用いているので、エンジン回転数Ｎｅを、負荷量に左右されることなく安定に保つことができる。
【００２５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、デューティ駆動制御される電気負荷装置がラジエータファン２３のみである場合について説明したが、電気負荷装置が複数（ｎ個）から成る場合には、個々のデューティ駆動制御される電気負荷装置毎に電気負荷補正量算出手段を設け、図３のフローチャートにおいて、補正演算ルーチンＦ１を、電気負荷装置毎の電気負荷補正量ＱELSi（ｉ＝１，２，‥‥，ｎ）を演算して、それら演算された結果の加算和をアイドルアップ補正量ＱELSとするような補正演算ルーチンに置き換えることにより、駆動デューティ量に見合った適切なアイドルアップ補正量ＱELSを求め、アイドリング時のエンジン回転数を安定させることができる。
【００２６】
図１０は、電気負荷装置としてラジエータファン２３と燃料ポンプ２４とが駆動された場合の補正演算ルーチンＦ２を示す図で、まずステップＴ１で、ラジエータファン２３と燃料ポンプ２４のデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1，ＱELS2をそれぞれ０に初期化する。
次に、ステップＴ２で、ラジエータファン駆動時か否か判定し、ラジエータファン駆動時でない場合にはステップＴ４に進み、駆動時ならば、上記実施の形態１と同様に、ステップＴ３で、図４のファン駆動デューティと水温冷却センサ１４及び車速等によって決められたラジエータファン駆動デューティ（負荷量）と相関したファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1との相関マップから、当該駆動デューティのアイドルアップ補正量ＱELS1＝Ｋ１を求めるか、あるいは、アイドルアップ補正量ＱELS1がファン駆動デューティに比例するものとして、ファン駆動デューティ１００％時のアイドルアップ補正量ＱELS1をＫELS1とし、ファン駆動デューティをＦａｎＤｕｔｙ（％）として、計算式ＱELS1＝ＫELS1×ＦａｎＤｕｔｙから求め、その結果をＫｌとする。
【００２７】
次に、ステップＴ４で、燃料ポンプデューティ駆動時か否かを判定し、燃料ポンプデューティ駆動時でないときはステップＴ６に進み、駆動時ならばステップＴ５で、図１１の燃料ポンプ駆動デューティと燃圧などで決められた燃料ポンプ駆動デューティ（負荷量）と相関した燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2の相関マップから、当該駆動デューティのアイドルアップ補正量ＱELS2＝Ｋ２を求めるか、あるいは、、アイドルアップ補正量ＱELS2が燃料ポンプ駆動デューティに比例するものとして、ファン駆動デューティ１００％時のアイドルアップ補正量ＱELS2をＫELS2とし、燃料ポンプ駆動デューティをＰｏｍｐＤｕｔｙ（％）として、計算式ＱELS2＝ＫELS2×ＰｏｍｐＤｕｔｙから求め、その結果をＫ２とする。更に、ステップＴ６において、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1と、燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2とを加算してアイドルアップ補正量ＱELSを算出する。ステップＴ６の処理後は、補正演算ルーチンＦ２を終了し、ステップＳ４に進み、上記実施の形態１と同様に、アイドル回転数制御空気量ＱISCの演算を行う。
【００２８】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、個々のデューティ駆動制御される電気負荷装置毎にそれぞれの電気負荷補正量ＱELSi（ｉ＝１，２，‥‥，ｎ）を演算し、それら演算された結果の加算和をアイドルアップ補正量ＱELSとするような補正演算について説明したが、上記電気負荷補正量ＱELSiのうち１つの補正量で駆動デューティ量（負荷量）に十分見合う場合には、それらの中で最も大きい補正量ＱELSMをアイドルアップ補正量ＱELSとすることにより、アイドリング時のエンジン回転数を安定させることができる。
【００２９】
図１２は、電気負荷装置としてラジエータファン２３と燃料ポンプ２４とが駆動された場合の補正演算ルーチンＦ３を示す図で、同図において、ステップＵ１〜ステップＵ５までは、上記実施の形態２のステップＴ１〜ステップＴ５と同様に、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1と、燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2とを演算するステップで、ラジエータファン２３または燃料ポンプ２４が駆動されていない場合には、当該アイドルアップ補正量ＱELS1またはＱELS2とは０に初期化されたままである。
ステップＵ６では、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1と燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2との大小を比較し、ＱELS1＞ＱELS2が成立した場合は、ステップＵ７にてアイドルアップ補正量ＱELSをＱELS＝ＱELS1とし、不成立の場合には、ステップＵ８にてアイドルアップ補正量ＱELS＝ＱELS2としする。ステップＵ７またはステップＵ８の処理後は、補正演算ルーチンＦ３を終了し、ステップＳ４に進み、上記実施の形態１と同様に、アイドル回転数制御空気量ＱISCの演算を行う。
【００３０】
なお、上記実施の形態２，３では、アイドルアップ補正量ＱELSを、ＱELS（２）＝ＱELS1＋ＱELS2またはＱELS（３）＝Ｍａｘ（ＱELS1，ＱELS2）として求めたが、駆動する電気負荷装置の種類やエンジンの容量によっては、このＱELS（２）とＱELS（３）とを組み合わせた値、例えば、ＱELS＝Ａ・ＱELS（２）＋Ｂ・ＱELS（３）（Ａ、Ｂはシステムで設定された定数）をアイドルアップ補正量ＱELSとしてもよい。あるいは、それぞれの電気負荷補正量ＱELS1，ＱELS2に重みづけをして加算した値、例えば、ＱELS＝ａ・ＱELS1＋ｂ・ＱELS2（ａ、ｂは電気負荷装置の種類等に基づいて設定された定数）をアイドルアップ補正量ＱELSとしてもよい。
また、上記例では、電気負荷装置としてラジエータファン２３と燃料ポンプ２４の２つが駆動された場合について説明したが、電気負荷装置が３個以上の場合でも同様の演算によりアイドルアップ補正量ＱELSを求めてアイドル回転数制御空気量ＱISCを補正し、アイドリング時のエンジン回転数を安定させることができることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のエンジンの回転数制御方法によれば、バッテリから電力を供給されて作動する電気負荷装置をデューティ駆動制御する場合に、上記電気負荷装置へ出力される当該電気負荷装置の実際の負荷量である駆動デューティ量を算出するとともに、この算出された駆動デューティ量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正を行い、エンジンの回転数を制御するようにしたので、アイドリング時の実回転数の過度な上昇や低下等を防止することができる。
【００３３】
請求項２に記載のエンジンの回転数制御装置は、デューティ駆動制御される電気負荷装置と、この電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路とを備えたエンジンの回転数制御装置において、電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路のデューティ出力量を算出する手段と、上記算出された当該電気負荷装置の実際の負荷量であるデューティ出力量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出する電気負荷補正量算出手段とを設け、上記算出された電気負荷補正量に基づいて上記アイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量を補正して、エンジンの回転数を制御するようにしたので、アイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３５】
請求項３に記載のエンジンの回転数制御装置は、デューティ駆動制御される各電気負荷装置毎に、上記電気負荷補正量算出手段を設けるようにしたので、デューティ駆動制御される電気負荷装置が複数である場合にも、アイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３６】
請求項４に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量の加算和をアイドル回転数制御空気量の補正量としたので、複数の電気負荷装置が同時に駆動している状態でも、電気負荷補正量が不足することがなく、アイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３７】
また、請求項５に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量のうち、最も大きい電気負荷補正量をアイドル回転数制御空気量の補正量としたので、必要最小限の電気負荷補正量でアイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３８】
請求項６に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量の加算和と、各電気負荷補正量算出手段で算出された出力補正量のうち最も大きい補正量とからアイドル回転数制御空気量の補正量を算出するようにしたので、駆動する電気負荷装置の種類やエンジンの容量に見合った電気負荷補正量を求めることができる。
【００３９】
また、請求項７に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量のそれぞれに重みづけをして加算した値をアイドル回転数制御空気量の補正量としたので、電気負荷補正量を更に適正に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係わるエンジンの回転数制御方法及びその装置を説明するための概略構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係わる電子式制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係わるアイドル回転数制御動作を示すフローチャートである。
【図４】 ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量とファン駆動デューティとの関係を示す図である。
【図５】 回転数の偏差ΔＮと制御ゲインＫＩとの関係を示す図である。
【図６】 アイドル回転数制御空気量ＱISCとデューティ比Ｄの関係を示す図である。
【図７】 デューティ比Ｄを説明するための図である。
【図８】 本発明の実施の形態１に係わる割り込み処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】 本発明の実施の形態１によるアイドル回転数制御空気量ＱISCや実回転数Ｎｅ等のタイムチャートである。
【図１０】 本発明の実施の形態２に係わる補正演算ルーチンＦ２を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明の実施の形態３に係わる補正演算ルーチンＦ３を示すフローチャートである。
【図１２】 燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量とファン駆動デューティとの関係を示す図である。
【図１３】 従来のエンジンの回転数制御方法におけるアイドル回転数制御空気量ＱISCや実回転数Ｎｅ等のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン、２ エアクリーナ、３ 吸気管、４ 吸気分岐管、５ 電磁式燃料噴射弁、６ 圧力センサ、７ スロットル弁、８ スロットル開度センサ、９ アイドルスイッチ、１０ バイパス導管、１１ 空気制御弁、１２ 点火コイル、１３ イグナイタ、１４ 冷却水温センサ、１５ 電気負荷スイッチ、１６ トルコンスイッチ、１７ 車速センサ、１８ 排気管、１９ 触媒、２０ 電子式制御ユニット、２１ バッテリ、２２ キースイッチ、２３ ラジエータファン、２４ 燃料ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気負荷装置の負荷量である駆動デューティ量に基づいてエンジンのアイドル回転数を制御するエンジンの回転数制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気負荷に基づいてエンジンの回転数を制御する装置としては、例えば、特公平５−６９９７３号公報等に開示されたものがある。この装置は、複数の電気負荷装置が接続された状態でのアイドル回転数フイードバック制御方法において、上記電気負荷装置のオン−オフ状態に応じてエンジンのアイドル回転数の制御を行うもので、特に複数の電気負荷装置がオン状態にある時には、各負荷別に所定量の電気負荷補正量を加算する手法でエンジンに吸入される空気量を増減させて、エンジンのアイドル回転数の制御を行うものである。
【０００３】
図１３（ａ）〜（ｅ）は、アイドリング時に、デューティ駆動される電気負荷装置としてのラジエータファンが投入されることにより、電気負荷量（駆動デューティ量）が増加した場合のアイドル回転数制御空気量ＱISCや実回転数Ｎｅなどの時間変化の一例を示した図である。このアイドル回転数制御空気量ＱISCはエンジンのアイドル時の回転数制御に使用されるエンジンの吸入空気量である。電気負荷量の投入時刻ｔlからの電気負荷量（駆動デューティ量）の増加に伴って、アイドル回転数制御空気量ＱISCは、基本空気量ＱBASEと回転数フイードバック補正量ＱNFBとの加算値に対して、更に、ラジエータファンのデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSを所定量加算した値として求められる。
図１３（ａ）〜（ｅ）において、アイドルアップ補正量ＱELSを所定量、例えば、ラジエータファンの駆動デューティが５０％時の駆動デューティ量に設定した場合には、実際のデューティ出力が９０％であったなら、アイドル回転数制御空気量ＱISCを十分に補正することができず、実回転数Ｎｅは、図１３（ｅ）に示すように、時刻ｔlから急激に低下して行く。その後、回転数フイードバック補正による回転数フイードバック補正量ＱNFBの増加に伴って、上記実回転数Ｎｅは増加し、徐々に目標回転数Ｎｔに近づいて行き、目標回転数Ｎｔに収束して安定状態に移る。
次に、時刻ｔ2（ｔ2＞ｔ1）で上記電気負荷が開放されると、時刻ｔ1で加算されたラジエータファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSは減算されるが、時刻ｔlから時刻ｔ2の間で、実回転数Ｎｅの低下に伴った回転数フイードバック補正量ＱNFBの増加のため、時刻ｔ2での回転数フイードバック補正量ＱNFB2が時刻ｔlでの回転数フイードバック補正量ＱNFB1よりも大きくなり、この増加した分を元に戻す間、、エンジン回転数Ｎｅは、図１３（ｅ）に示すように、しばらくの間上昇することになる。その後は、回転数フイードバック補正によりエンジン回転数Ｎｅは安定したアイドル状態に移る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、ラジエータファン駆動制御時の駆動デューティは０％〜１００％の間で変化するが、従来のエンジン回転数制御方法では、デューティ駆動制御される電気負荷装置がオン状態にあるかオフ状態にあるかしか検出せず、電気負荷装置がオン状態のときには、デューティ出力が１０％であっても９０％であっても、デューティ駆動時の負荷量（駆動デューティ量）に対して同量のアイドルアップ補正量ＱELSを加算するので、実際の負荷量（駆動デューティ量）に見合った適切な電気負荷補正量を供給することができなかった。すなわち、ラジエータファン等のデューティ駆動制御される電気負荷装置では、駆動デューティの変化に応じて電気負荷量が増減するにもかかわらず、デューティ駆動制御時の電気負荷量を電気負荷装置のオン時と同じ扱いでしか検出できないので、電気負荷量の大小に関わらず同量の電気負荷補正量を付加することになり、過不足のある補正しか行うことができず、そのためアイドリング時の実回転数の過度な上昇や低下を招くという問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、ラジエータファン等のデューテイ駆動制御される電気負荷装置の負荷投入時の負荷量（駆動デューティ量）に見合った適切な空気量をエンジンに供給することにより、アイドリング時の実回転数の過度な上昇や低下を抑制することのできるエンジンの回転数制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の回転数制御方法は、バッテリから電力を供給されて作動する電気負荷装置をデューティ駆動制御する場合に、上記電気負荷装置へ出力される当該電気負荷装置の実際の負荷量である駆動デューティ量を算出するとともに、この算出された駆動デューティ量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正を行い、エンジンの回転数を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の回転数制御装置は、バッテリに接続され、デューティ駆動制御される電気負荷装置と、この電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路とを備えたエンジンの回転数制御装置において、電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路のデューティ出力量を算出する手段と、上記算出された当該電気負荷装置の実際の負荷量であるデューティ出力量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出する電気負荷補正量算出手段とを設け、上記算出された電気負荷補正量に基づいて上記アイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量を補正して、エンジンの回転数を制御するようにしたものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の回転数制御装置は、デューティ駆動制御される電気負荷装置が複数である場合には、デューティ駆動制御される各電気負荷装置毎に、上記電気負荷補正量算出手段を設けるようにしたものである。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量の加算和をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量としたものである。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量のうち、最も大きい電気負荷補正量をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量としたものである。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量の加算和と、各電気負荷補正量算出手段で算出された出力補正量のうち最も大きい補正量とからアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出するようにしたものである。
【００１４】
本発明の請求項７に記載の回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量のそれぞれに重みづけをして加算した値をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係わるエンジンの回転数制御方法及びその装置を説明するための概略構成図である。同図において、１は例えば自動車等に搭載されたエンジンで、エアクリーナ２，吸気管３，吸気分岐管４を前段に有する。エンジン１へ供給される吸入空気は、上記エアクリーナ２，吸気管３，吸気分岐管４を経てエンジン１へ供給され、燃料は吸気管３の上流側に設けられた単体の電磁式燃料噴射弁５から噴射供給される。この供給燃料量は、例えば、吸気管３内の圧力を絶対圧で検出する圧力センサ６の出力信号に基づいて燃料制御システム（図示せず）によって決定される。
７は電磁式燃料噴射弁５の下流側に設けられ、運転者によるアクセルペダル（図示せず）のペダル踏み込み操作に応じてエンジン１の主吸入空気量を調整するスロットル弁、８は上記スロットル弁７の開度を検出するスロットル開度センサ、９は上記スロットル弁の全開を検出するアイドルスイッチで、全開時でＯＮになる。１０は吸気管３内に、上記スロットル弁７をバイパスするように設けられたバイパス導管、１１は上記バイパス導管１０に設けられた空気制御弁である。上記バイパス導管１０の一端は電磁式燃料噴射弁５とスロットル弁７との間に設けられた空気導入口１０ａに接続され、他端はスロットル弁７の下流部に設けられた空気導出口１０ｂに接続されている。上記空気制御弁１１は、例えば、印加される駆動信号のデューティ比に応じた開度となるような電磁制御弁が用いられ、バイパス導管１０の流路断面積を上記デューティ比に比例して制御することにより、バイパス導管１０を通過する空気量を調整する。
また、エンジン１の点火装置は、点火コイル１２と、エンジン１の運転状態パラメータから点火信号を形成する点火制御システム（図示せず）に接続され、この点火信号に応じて上記点火コイル１２の１次電流をオン−オフ制御するスイッチング素子から成るイグナイタ１３と、ディストリビュータ（図示せず）、点火プラグ（図示せず）等から構成されている。
【００１６】
１４はエンジン１の温度を代表する温度、例えば、ラジエータの冷却水温を検出する冷却水温センサ、１５は、例えば、エアコン等の補機類の負荷を投入するための電気負荷スイッチ、１６は自動変速機のトルコン信号を発生するトルコンスイッチで、ニュートラルレンジの時にオフ信号、ドライブレンジの時にオン信号を発生する。また、１７は車軸の回転速度に比例した周波数のパルス信号を出力し、車速を検出する車速センサである。１８はエンジン１の排気管、１９は上記排気管１８内に設けられた触媒で、エンジン１により燃焼された混合気は排気ガスとなって触媒１９で浄化された後外部に排出される。
【００１７】
２０はバッテリ２１からキースイッチ２２を介して電力を供給されて作動する電子式制御ユニットで、アイドルスイッチ９や車速センサ１７からの出力信号から運転状態がアイドル状態か否かを判定し、この判定結果に応じて点火コイル１２の１次側の点火信号，冷却水温センサ１４からの信号，電気負荷スイッチ１５やトルコンスイッチ１６からの信号等に基づいて空気制御弁１１を駆動制御するものである。この、電子式制御ユニット２０には、電気負荷装置としてのラジエータファン２３と燃料ポンプ２４とが接続されている。なお、２１はバッテリ、２２はキースイッチである。
【００１８】
図２は、電子式制御ユニット２０の構成を示すブロック図である。同図において、１００はマイクロコンピュータで、所定のプログラムに従ってアイドル時におけるエンジン回転数の制御量を算出するＣＰＵ２００と、エンジン１の回転周期を計測するためのフリーランニングのカウンタ２０１と、回転数フィードバック補正に使用する１００ｍｓ毎の時間や空気制御弁１１に印加する駆動信号のデューティ比Ｄを計時する複数のタイマ２０２と、冷却水温センサ１４からのアナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０３と、アイドルスイッチ９等からのデジタル信号をそのままＣＰＵ２００に入力するための入力ポート２０４と、ワークメモリとしてのＲＡＭ２０５と、例えば、図３によるフローに基づくプログラムにして格納するＲＯＭ２０６と、駆動信号を出力するための出力ポート２０７と、コモンバス２０８とを備えている。
１０１は第１入力インタフェイス回路で、点火コイル１２の１次側点火信号を波形整形して割り込み信号にしてマイクロコンピュータ１００に入力する。この割り込み信号が発生するとＣＰＵ２００はカウンタ２０１の値を読み取り、前回読み取ったカウンタ値との差からエンジン回転数の周期を算出してＲＡＭ２０５に格納する。
１０２は第２入力インタフェイス回路で、冷却水温センサ１４の出力信号のノイズ分除去してＡ／Ｄ変扱器２０３に出力する。１０３は第３入力インタフェイス回路で、電気負荷スイッチ１５やアイドルスイッチ９のオン信号，トルコンスイッチ１６からのオン信号，車速センサ１７のパルス等の信号を所定レベルにして入力ポート２０４に出力する。
１０４は第１出力インタフェイス回路で、出力ポート２０７からの駆動信号を増幅して空気制御弁１１に出力する。１０５は第２出力インタフェイス回路で、出力ポート２０７からのパルスを所定レベルにして、ラジエータファン２３や燃料ポンプ２４に出力する。１０６は電源回路で、キースイッチ２２のオン時にバッテリ２１の電源を定電圧にしてマイクロコンピュータ１００に供給する。
【００１９】
次に、エンジンのアイドル時の回転数制御に使用されるアイドル回転数制御空気量ＱISCを演算する方法について図３のフローチャート（アイドル回転数制御ルーチン）に基づき説明する。ここで、ステップＳ１〜ステップＳ３は、電気負荷装置の実際の負荷量に応じて上記アイドル回転数制御空気量ＱISCを補正するための空気量であるアイドルアップ補正量ＱELSを演算する補正演算ルーチンＦ１である。なお、本実施の形態１では、デューティ駆動する電気負荷装置がラジエータファン２３のみである場合について説明する。
まず、補正演算ルーチンＦ１で、アイドルアップ補正量ＱELSを算出する。すなわち、ステップＳｌでラジエータファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSを０に初期化する。次に、ステップＳ２でラジエータファン２３が駆動時か否かを判定し、ラジエータファン駆動時でないときは、補正演算ルーチンＦ１から抜けてステップＳ４に進み、駆動時ならばステップＳ３で水温冷却センサおよび車速等により決められたラジエータファンの負荷量であるファン駆動デューティと相関したファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS＝Ｋ１を求める。このファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSは、例えば、図４に示すような、予め作成したファン駆動デューティ（％）とアイドルアップ補正量ＱELSとの相関マップから求めるか、あるいは、アイドルアップ補正量ＱELSがファン駆動デューティに比例するものとして、ファン駆動デューティ１００％時のアイドルアップ補正量ＱELSをＫELSとし、ファン駆動デューティをＦａｎＤｕｔｙ（％）として、計算式ＱELS＝ＫELS×ＦａｎＤｕｔｙから求め、その結果をＫｌとする。
【００２０】
補正演算ルーチンＦ１が終了すると、ステップＳ４に進み、図示しない割り込みルーチンで算出したエンジン１の回転周期に基づいて、エンジン１の実回転数Ｎｅを算出する。次に、ステップＳ５において、エンジン１の運転状態に応じた目標回転数Ｎｔを算出する。この目標回転数Ｎｔは、例えば、冷却水温センサ１４から得た冷却水温データＷＴやトルコンスイッチ１６から入力したトルコン信号がオフ信号（ニュートラルレンジ）かオン信号（ドライブレンジ）かなどの条件に基づいて演算される。ステップＳ６では、ステップＳ５と同様に、冷却水温データＷＴ、トルコン信号等から運転状態に応じた基本空気量ＱBASEを演算する。
次に、ステップＳ７に進み、アイドルスイッチ９がオンでかつ車速センサ１７がパルスを発生しない車輌停止か否か、すなわち、アイドル状態か否かを判定する。アイドル状態でなければＳ１０にジャンプする。アイドル状態ならばステップＳ８において、１００ｍｓ毎の回転数フィードバック補正のタイミングか否か判定し、このタイミングでなければＳ１０にジャンプし、タイミングであれはＳ９に進み回転数フイードバック補正量ＱNFBを算出する。
ステップＳ９では、まず、上記ステップＳ４で求めた実回転数Ｎｅと上記ステップＳ５で求めた目標回転数Ｎｔとの偏差ΔＮを求め、偏差ΔＮとエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｔに収束させるための制御ゲインＫＩとの１次元マップを用いて当該偏差偏差ΔＮに対応する制御ゲインＫＩを求める。図５は、偏差ΔＮから制御ゲインＫＩを求めるための１次元マップの一例を示す図で、偏差ΔＮの絶対値が０からΔＮ0までは、制御ゲインＫＩが０（不感帯域）であり、偏差ΔＮの絶対値がΔＮ0を超えると、制御ゲインＫＩは（ΔＮ−ΔＮ0）に比例する値となる。なお、偏差ΔＮの絶対値が予め設定された最大偏差ΔＮMを超えるとＫＩは一定値となる。次に、回転数フイードバック補正量ＱNFBの前回値（１００ｍｓｅｃ前の値）に上記制御ゲインＫＩを加算した値を求め、回転数フイードバック補正量ＱNFBを更新する。
【００２１】
ステップＳ１０では、ステップＳ６で算出した基本空気量ＱBASEと、ステップＳ９で算出した回転数フイードバック補正量ＱNFBと、ステップＳ３で算出したラジエータファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSとを加算してアイドル回転数制御空気量ＱISCを算出する。ステップＳ１１では、図６に示すような、アイドル回転数制御空気量ＱISCと空気制御弁１１に印加する駆動信号のデューティ比Ｄ（％）とのマップより、上記算出されたアイドル回転数制御空気量ＱISCに応じたデューティ比Ｄを演算する。なお、このデューティ比Ｄは、図７に示すように、駆動信号の周期をＴ、１周期中のオン時間をＴONとすると、ＴON／Ｔ×１００［％］で与えられる。また、ステップＳｌｌの処理後は、アイドル回転数制御ルーチンを終了し、リターン後にはステップＳｌに戻り、上記の動作を繰り返す。
【００２２】
また、図８は、１ｍｓ毎の割り込み処理ルーチンを示すフローチャートで、上記図３で示した演算プログラムで求められたデューティ比Ｄの駆動信号を、第１出力インタフェイス回路１０４を介して空気制御弁１１に送出して空気制御弁１１を駆動（ステップＳ１２）してリターンとなる。
【００２３】
図９は、アイドリング時に、デューティ駆動される電気負荷装置としてのラジエータファンが投入されることにより、電気負荷量（駆動デューティ量）が増加した場合のデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS，アイドル回転数制御空気量ＱISC，実回転数Ｎｅなどの時間変化の一例を示した図である。なお、このＱELSは上記補正演算ルーチンＦ１で求められたデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSで、ＱISCは上記アイドル回転数制御ルーチン（図３）で求められたアイドル回転数制御空気量ＱISCである。
電気負荷量の投入時刻ｔ1からの電気負荷量（駆動デューティ量）の増加に伴って、アイドル回転数制御空気量ＱISCは、基本空気量ＱBASEと回転数フイードバック補正量ＱNFBとの加算値と、ラジエータファンのデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSであるＫ１を加算した値となる。
上記アイドルアップ補正量ＱELS＝Ｋ１は、ラジエータファンの駆動デューティ量に基づいて算出された値であるので、時刻ｔ1におけるアイドルアップ補正量ＱELSの過不足がなく、したがって、アイドル回転数制御空気量ＱISCも電気負荷装置の実際の負荷量に応じた値となるため、図９（ｅ）に示すように、ラジエータファン駆動時の実回転数Ｎｅの低下あるいは上昇が起こらない。また、図９（ｂ）に示すように、アイドルアップ補正量ＱELS＝Ｋ１は、ラジエータファンの駆動デューティの変化（図９（ａ））に追従して増減するので、図９（ｃ）に示すように、回転数フイードバック補正量ＱNFBもほぼ一定となり、実回転数Ｎｅは、図９（ｅ）に示すように、負荷変化に左右されず安定して目標回転数Ｎｔに等しい値を保つ。
また、時刻ｔ2（ｔ2＞ｔ1）で上記電気負荷が開放されても、時刻ｔ2での回転数フイードバック補正量ＱNFB2と時刻ｔ1での回転数フイードバック補正量ＱNFB1とはほぼ等しいので、エンジン回転数Ｎｅは、図９（ｅ）に示すように、電気負荷の投入，解放にかかわらず、安定した状態を保っている。
【００２４】
このように、本実施の形態１によれば、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELSを、ファン駆動デューティに応じたアイドルアップ補正量Ｋｌとして求め、アイドル回転数制御空気量ＱISCを補正したので、負荷投入時におけるエンジンの吸入空気量の過不足が起こらず、ラジエータファン駆動時の実回転数Ｎｅの低下あるいは上昇は起こらない。また、負荷投入時の回転数フイードバック補正量ＱNFB1と負荷解放時の回転数フイードバック補正量ＱNFB2にも増減がないので、負荷解放時のアイドル回転数制御空気量ＱISCが過大にならず、ラジエータファン駆動時の実回転数Ｎｅのハンチングあるいは上昇も起こらない。更に、動作時（ｔｌ〜ｔ２）にデューティ量が時間と共に変化した場合でも、アイドルアップ補正量ＱELSとして、ラジエータファン駆動デューティに相関するファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量Ｋｌを用いているので、エンジン回転数Ｎｅを、負荷量に左右されることなく安定に保つことができる。
【００２５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、デューティ駆動制御される電気負荷装置がラジエータファン２３のみである場合について説明したが、電気負荷装置が複数（ｎ個）から成る場合には、個々のデューティ駆動制御される電気負荷装置毎に電気負荷補正量算出手段を設け、図３のフローチャートにおいて、補正演算ルーチンＦ１を、電気負荷装置毎の電気負荷補正量ＱELSi（ｉ＝１，２，‥‥，ｎ）を演算して、それら演算された結果の加算和をアイドルアップ補正量ＱELSとするような補正演算ルーチンに置き換えることにより、駆動デューティ量に見合った適切なアイドルアップ補正量ＱELSを求め、アイドリング時のエンジン回転数を安定させることができる。
【００２６】
図１０は、電気負荷装置としてラジエータファン２３と燃料ポンプ２４とが駆動された場合の補正演算ルーチンＦ２を示す図で、まずステップＴ１で、ラジエータファン２３と燃料ポンプ２４のデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1，ＱELS2をそれぞれ０に初期化する。
次に、ステップＴ２で、ラジエータファン駆動時か否か判定し、ラジエータファン駆動時でない場合にはステップＴ４に進み、駆動時ならば、上記実施の形態１と同様に、ステップＴ３で、図４のファン駆動デューティと水温冷却センサ１４及び車速等によって決められたラジエータファン駆動デューティ（負荷量）と相関したファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1との相関マップから、当該駆動デューティのアイドルアップ補正量ＱELS1＝Ｋ１を求めるか、あるいは、アイドルアップ補正量ＱELS1がファン駆動デューティに比例するものとして、ファン駆動デューティ１００％時のアイドルアップ補正量ＱELS1をＫELS1とし、ファン駆動デューティをＦａｎＤｕｔｙ（％）として、計算式ＱELS1＝ＫELS1×ＦａｎＤｕｔｙから求め、その結果をＫｌとする。
【００２７】
次に、ステップＴ４で、燃料ポンプデューティ駆動時か否かを判定し、燃料ポンプデューティ駆動時でないときはステップＴ６に進み、駆動時ならばステップＴ５で、図１１の燃料ポンプ駆動デューティと燃圧などで決められた燃料ポンプ駆動デューティ（負荷量）と相関した燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2の相関マップから、当該駆動デューティのアイドルアップ補正量ＱELS2＝Ｋ２を求めるか、あるいは、、アイドルアップ補正量ＱELS2が燃料ポンプ駆動デューティに比例するものとして、ファン駆動デューティ１００％時のアイドルアップ補正量ＱELS2をＫELS2とし、燃料ポンプ駆動デューティをＰｏｍｐＤｕｔｙ（％）として、計算式ＱELS2＝ＫELS2×ＰｏｍｐＤｕｔｙから求め、その結果をＫ２とする。更に、ステップＴ６において、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1と、燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2とを加算してアイドルアップ補正量ＱELSを算出する。ステップＴ６の処理後は、補正演算ルーチンＦ２を終了し、ステップＳ４に進み、上記実施の形態１と同様に、アイドル回転数制御空気量ＱISCの演算を行う。
【００２８】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、個々のデューティ駆動制御される電気負荷装置毎にそれぞれの電気負荷補正量ＱELSi（ｉ＝１，２，‥‥，ｎ）を演算し、それら演算された結果の加算和をアイドルアップ補正量ＱELSとするような補正演算について説明したが、上記電気負荷補正量ＱELSiのうち１つの補正量で駆動デューティ量（負荷量）に十分見合う場合には、それらの中で最も大きい補正量ＱELSMをアイドルアップ補正量ＱELSとすることにより、アイドリング時のエンジン回転数を安定させることができる。
【００２９】
図１２は、電気負荷装置としてラジエータファン２３と燃料ポンプ２４とが駆動された場合の補正演算ルーチンＦ３を示す図で、同図において、ステップＵ１〜ステップＵ５までは、上記実施の形態２のステップＴ１〜ステップＴ５と同様に、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1と、燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2とを演算するステップで、ラジエータファン２３または燃料ポンプ２４が駆動されていない場合には、当該アイドルアップ補正量ＱELS1またはＱELS2とは０に初期化されたままである。
ステップＵ６では、ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS1と燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量ＱELS2との大小を比較し、ＱELS1＞ＱELS2が成立した場合は、ステップＵ７にてアイドルアップ補正量ＱELSをＱELS＝ＱELS1とし、不成立の場合には、ステップＵ８にてアイドルアップ補正量ＱELS＝ＱELS2としする。ステップＵ７またはステップＵ８の処理後は、補正演算ルーチンＦ３を終了し、ステップＳ４に進み、上記実施の形態１と同様に、アイドル回転数制御空気量ＱISCの演算を行う。
【００３０】
なお、上記実施の形態２，３では、アイドルアップ補正量ＱELSを、ＱELS（２）＝ＱELS1＋ＱELS2またはＱELS（３）＝Ｍａｘ（ＱELS1，ＱELS2）として求めたが、駆動する電気負荷装置の種類やエンジンの容量によっては、このＱELS（２）とＱELS（３）とを組み合わせた値、例えば、ＱELS＝Ａ・ＱELS（２）＋Ｂ・ＱELS（３）（Ａ、Ｂはシステムで設定された定数）をアイドルアップ補正量ＱELSとしてもよい。あるいは、それぞれの電気負荷補正量ＱELS1，ＱELS2に重みづけをして加算した値、例えば、ＱELS＝ａ・ＱELS1＋ｂ・ＱELS2（ａ、ｂは電気負荷装置の種類等に基づいて設定された定数）をアイドルアップ補正量ＱELSとしてもよい。
また、上記例では、電気負荷装置としてラジエータファン２３と燃料ポンプ２４の２つが駆動された場合について説明したが、電気負荷装置が３個以上の場合でも同様の演算によりアイドルアップ補正量ＱELSを求めてアイドル回転数制御空気量ＱISCを補正し、アイドリング時のエンジン回転数を安定させることができることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のエンジンの回転数制御方法によれば、バッテリから電力を供給されて作動する電気負荷装置をデューティ駆動制御する場合に、上記電気負荷装置へ出力される当該電気負荷装置の実際の負荷量である駆動デューティ量を算出するとともに、この算出された駆動デューティ量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正を行い、エンジンの回転数を制御するようにしたので、アイドリング時の実回転数の過度な上昇や低下等を防止することができる。
【００３３】
請求項２に記載のエンジンの回転数制御装置は、デューティ駆動制御される電気負荷装置と、この電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路とを備えたエンジンの回転数制御装置において、電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路のデューティ出力量を算出する手段と、上記算出された当該電気負荷装置の実際の負荷量であるデューティ出力量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出する電気負荷補正量算出手段とを設け、上記算出された電気負荷補正量に基づいて上記アイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量を補正して、エンジンの回転数を制御するようにしたので、アイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３５】
請求項３に記載のエンジンの回転数制御装置は、デューティ駆動制御される各電気負荷装置毎に、上記電気負荷補正量算出手段を設けるようにしたので、デューティ駆動制御される電気負荷装置が複数である場合にも、アイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３６】
請求項４に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量の加算和をアイドル回転数制御空気量の補正量としたので、複数の電気負荷装置が同時に駆動している状態でも、電気負荷補正量が不足することがなく、アイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３７】
また、請求項５に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量のうち、最も大きい電気負荷補正量をアイドル回転数制御空気量の補正量としたので、必要最小限の電気負荷補正量でアイドリング時の実回転数を安定化することができる。
【００３８】
請求項６に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量の加算和と、各電気負荷補正量算出手段で算出された出力補正量のうち最も大きい補正量とからアイドル回転数制御空気量の補正量を算出するようにしたので、駆動する電気負荷装置の種類やエンジンの容量に見合った電気負荷補正量を求めることができる。
【００３９】
また、請求項７に記載のエンジンの回転数制御装置は、複数の電気負荷装置にそれぞれ設けられた電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量のそれぞれに重みづけをして加算した値をアイドル回転数制御空気量の補正量としたので、電気負荷補正量を更に適正に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係わるエンジンの回転数制御方法及びその装置を説明するための概略構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係わる電子式制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係わるアイドル回転数制御動作を示すフローチャートである。
【図４】 ファンデューティ駆動時のアイドルアップ補正量とファン駆動デューティとの関係を示す図である。
【図５】 回転数の偏差ΔＮと制御ゲインＫＩとの関係を示す図である。
【図６】 アイドル回転数制御空気量ＱISCとデューティ比Ｄの関係を示す図である。
【図７】 デューティ比Ｄを説明するための図である。
【図８】 本発明の実施の形態１に係わる割り込み処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】 本発明の実施の形態１によるアイドル回転数制御空気量ＱISCや実回転数Ｎｅ等のタイムチャートである。
【図１０】 本発明の実施の形態２に係わる補正演算ルーチンＦ２を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明の実施の形態３に係わる補正演算ルーチンＦ３を示すフローチャートである。
【図１２】 燃料ポンプデューティ駆動時のアイドルアップ補正量とファン駆動デューティとの関係を示す図である。
【図１３】 従来のエンジンの回転数制御方法におけるアイドル回転数制御空気量ＱISCや実回転数Ｎｅ等のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン、２ エアクリーナ、３ 吸気管、４ 吸気分岐管、５ 電磁式燃料噴射弁、６ 圧力センサ、７ スロットル弁、８ スロットル開度センサ、９ アイドルスイッチ、１０ バイパス導管、１１ 空気制御弁、１２ 点火コイル、１３ イグナイタ、１４ 冷却水温センサ、１５ 電気負荷スイッチ、１６ トルコンスイッチ、１７ 車速センサ、１８ 排気管、１９ 触媒、２０ 電子式制御ユニット、２１ バッテリ、２２ キースイッチ、２３ ラジエータファン、２４ 燃料ポンプ
Claims (7)
- バッテリから電力を供給されて作動する電気負荷装置をデューティ駆動制御する場合に、上記電気負荷装置へ出力される当該電気負荷装置の実際の負荷量である駆動デューティ量を算出するとともに、この算出された駆動デューティ量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正を行うようにしたことを特徴とするエンジンの回転数制御方法。
- バッテリに接続され、デューティ駆動制御される電気負荷装置と、この電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路とを備えたエンジンの回転数制御装置において、電気負荷装置をデューティ駆動制御する回路のデューティ出力量を算出する手段と、上記算出された当該電気負荷装置の実際の負荷量であるデューティ出力量に基づいてアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出する電気負荷補正量算出手段とを設け、上記算出された電気負荷補正量に基づいて上記アイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量を補正するようにしたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
- デューティ駆動制御される電気負荷装置が複数である場合には、デューティ駆動制御される各電気負荷装置毎に、上記電気負荷補正量算出手段を設けるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの回転数制御装置。
- 各電気負荷補正量算出手段で算出された各電気負荷補正量の加算和をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量とすることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの回転数制御装置。
- 各電気負荷補正量算出手段で算出された電気負荷補正量のうち、最も大きい電気負荷補正量をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量とすることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの回転数制御装置。
- 各電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量の加算和と、各電気負荷補正量算出手段で算出された出力補正量のうち最も大きい補正量とからアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量を算出するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの回転数制御装置。
- 各電気負荷補正量算出手段で求められた電気負荷補正量のそれぞれに重みづけをして加算した値をアイドル時のエンジン回転数の制御に使用される吸入空気量の補正量としたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの回転数制御装置。
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