JP2516058B2 - 車両用内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は車両用内燃機関のアイドル回転速度制御装置
に関し、詳しくは、例えばエアコンディショナー用とし
て機関駆動される可変容量式コンプレッサーが付設され
た車両用内燃機関においてアイドル回転速度を適正化す
る技術に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関のアイドル回転速度制御装置では、例
えば特開昭63−94056号公報等に開示されるように、吸
気系に介装されたスロットル弁をバイパスするバイパス
空気通路に電磁弁を設け、実際の機関回転速度を所定の
目標アイドル回転速度に近づけるように前記電磁弁の開
度をフィードバック制御して、機関アイドル運転時の回
転速度が目標アイドル回転速度になるように制御してい
る。

また、上記のようなアイドル回転速度制御装置におい
て、機関駆動されるエアコンディショナー（以下エアコ
ンと略称する。）用のコンプレッサーが付設される場合
には、該コンプレッサーの負荷が加わったとき（エアコ
ンON時）のアイドル安定性を確保するために、コンプレ
ッサーの負荷が加わらない場合（エアコンOFF時）に比
べ目標アイドル回転速度を増大させるようにしている。

かかる目標アイドル回転速度の設定制御を、第４図の
フローチャートに示すルーチンに従って説明すると、ま
ず、ステップ１（図中ではS1としてある。以下同様）で
機関温度を代表する冷却水温度Twを読込む。そして、次
のステップ２では、予め前記冷却水温度Twに応じて目標
アイドル回転速度Nsetを記憶させてあるマップから、ス
テップ１で読込んだ冷却水温度Twに対応する目標アイド
ル回転速度Nsetを検索して求める。

尚、前記目標アイドル回転速度Nsetのマップは、エア
コン用コンプレッサーの駆動負荷が機関に加わらない状
態（エアコンOFF時）に対応する目標アイドル回転速度N
set（図中実線示）が設定されたものである。

ステップ２でエアコンOFF時に対応する目標アイドル
回転速度Nsetが検索されると、次のステップ３では、コ
ンプレッサーの駆動負荷が機関に加わっている状態（エ
アコンON時）であるか否かを判別する。コンプレッサー
の負荷が機関に加わっている状態とは、例えばエアコン
リレーがONであってコンプレッサーのマグネットクラッ
チがONされている状態である。

ここで、エアコンON時であると判別されたときには、
ステップ４へ進む。ステップ４では、ステップ２でマッ
プから検索して求めた目標アイドル回転速度Nestが、完
暖状態（冷却水温度Twが例えば80℃前後）に対応してマ
ップに設定されているNsetよりも高くコンプレッサーの
駆動負荷が機関に加わっているときのアイドル運転時の
安定性を保ち得る所定回転速度（例えば800rpm程度）以
下であるか否かを判別する。

マップから検索した目標アイドル回転速度Nsetが前記
所定回転速度以下であるときには、アイドル回転速度Ｎ
が低いことによってエアコンON時のアイドル安定性を確
保できなくなる惧れがあるので、ステップ５へ進んで目
標アイドル回転速度Nsetを前記所定回転速度に設定す
る。

また、マップから検索した目標アイドル回転速度Nset
が冷却水温度Twが低いために前記所定回転速度Ｎを越え
るときには、目標アイドル回転速度Nsetが充分に高くエ
アコンがONされてもアイドル安定性が悪化する惧れがな
いので、ステップ２でマップから検索して求めた目標ア
イドル回転速度Nsetがそのまま採用される。

尚、エアコンOFF時にも、ステップ２でマップから検
索されるNsetがそのまま最終値として設定される。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、エアコン用のコンプレッサーとして固定容
量式のものを用いる場合には、コンプレッサーの駆動負
荷がON・OFF的に機関に加わるため、目標アイドル回転
速度Nsetも上記のようにしてON・OFF的に変化させれば
良い。しかしながら、コンプレッサーが可変容量式であ
る場合、コンプレッサーの容量が運転条件（外気温，回
転数，プロアファン風量等）に応じて変化して機関に加
わる駆動負荷もこれに応じて変化するのに対し、状態の
制御装置による目標アイドル回転速度Nsetはコンプレッ
サーがONであれば最大冷房時の最大駆動負荷に対応する
比較的高い目標アイドル回転速度Nsetにセットされるこ
とになる。

即ち、コンプレッサのON・OFFに応じた目標アイドル
の回転速度の設定では、少なくともコンプレッサが最大
容量で運転されている場合のアイドル安定性を確保する
ために、ON時には最大容量に適合する比較的高い目標ア
イドル回転速度を設定する必要がある。しかしながら、
実際には、コンプレッサが中間容量で運転される場合が
あり、このときには、目標アイドル回転速度の要求は最
大容量運転時よりも低いにも関わらず、前記最大容量に
適合する比較的高い目標アイドル回転速度でアイドル回
転制御が行われてしまい、かかる無用に高いアイドル回
転によって燃費性能を低下させてしまうことになるとい
う問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、可変
容量式コンプレッサーの容量制御に応じて目標アイドル
回転速度を可変設定できるアイドル回転速度制御装置を
提供して、機関アイドル運転時の燃費性能をより一層向
上させることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関駆動
される可変容量式コンプレッサーが付設された車両用内
燃機関のアイドル回転速度制御装置であって、所定アイ
ドル運転状態において機関の吸入空気量を調整してアイ
ドル回転速度を目標アイドル回転速度にフィードバック
制御するフィードバック制御手段と、機関の単位回転当
たりの吸入空気量を機関負荷の代表値として検出する機
関負荷検出手段と、前記可変容量式コンプレッサーの基
準容量に対応して予じめ設定された目標アイドル回転速
度を、初期値として前記フィードバック制御手段に与え
る初期値設定手段と、前記フィードバック制御手段によ
るフィードバック制御時に、前記目標アイドル回転速度
の初期値と前記基準容量とに対応して予め設定された基
準吸入空気量と、前記機関負荷検出手段で検出された実
際の吸入空気量とを比較することで、前記基準容量に対
する実際の容量の大小を判別し、該判別結果に応じて前
記フィードバック制御手段における目標アイドル回転速
度を前記初期値から修正設定する目標回転速度修正手段
と、を含んで構成されるものとした。

〈作用〉 即ち、可変容量式コンプレッサーが基準容量のとき
に、所定の目標アイドル回転速度が得られる吸入空気量
を基準吸入空気量として予め求めておく。ここで、前記
コンプレッサー容量が前記基準容量に一致していれば、
前記基準吸入空気量を与えることで目標アイドル回転速
度が得られるはずであるが、例えば基準容量を越える容
量のときにはコンプレッサー負荷が増大した分だけ吸入
空気量を増やさないと、目標アイドル回転速度を維持す
ることができなくなるから、フィードバック制御の結
果、機関吸入空気量は前記基準空気量よりも大きくな
る。同様に、基準容量よりも実際のコンプレッサー容量
が小さいときには、コンプレッサー負荷が減少した分だ
け吸入空気量を減らさないと、目標アイドル回転速度よ
りも実際の回転速度が高くなってしまうから、フィード
バック制御の結果、機関吸入空気量は前記基準吸入空気
量よりも小さくなる。

従って、実際にアイドル回転フィードバック制御を実
行させてみて、かかる制御の結果として得られる機関吸
入空気量が、基準吸入空気量よりも大きいか小さいかを
判別することで、コンプレッサー容量を間接的に推定で
きるものであり、該推定結果に基づいて目標アイドル回
転速度を修正することで、コンプレッサー容量に対応す
る目標アイドル回転速度を設定することができるもので
ある。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する。

第２図において、エアクリーナ１からの空気は、吸気
ダクト２を通り、図示しないアクセルペダルに連動する
スロットル弁３と、このスロットル弁３をバイパスする
補助空気通路４に介装した電磁式の補助空気量制御弁５
との制御を受けて機関に吸入される。そして、吸気マニ
ホールド６にて燃料噴射弁７から噴射されて燃料と混合
して、機関８に吸入される。

前記補助空気量制御弁５は、コントロールユニット９
から出力される駆動パルス信号のデューティ比（開弁用
駆動パルス信号の時間割合）により開度を制御され、か
かる制御のため、コントロールユニット９には、各種の
センサからの信号が入力される。

前記各種のセンサとしては、機関回転速度Ｎを検出す
る回転速度センサ10、スロットル弁３の全閉位置（アイ
ドル位置）でONとなるアイドルスイッチ11、冷却水温度
Twを検出する水温センサ12、機関８の吸入空気流量Ｑを
検出するエアフロメータ13、機関８が搭載された図示し
ない車両の走行速度VSPを検出する車速センサ14が設け
られ、更に、車両のエアコン用に設けられ機関８によっ
て駆動される可変容量式コンプレッサー15のマグネット
クラッチをON・OFF制御する図示しないエアコンリレー
からのON・OFF信号がコントロールユニット９に入力さ
れるようになっている。

前記可変容量式コンプレッサー14は、付設されたマグ
ネットクラッチがONすることでベルト16を介して機関８
により回転駆動され、車両に装備されたエアコンのサイ
クル内の冷媒ガスを循環させるものである。また、可変
容量式コンプレッサー14は、冷媒流量（容量）が固定の
ものではなく、冷媒流量を自動的に変化させることがで
きる例えば斜板タイプのコンプレッサーであって、コン
プレッサーの低圧側圧力を感知して、圧力が低いときに
は傾きを小さくして冷媒の流量を減少させ、圧力が高い
と斜板の傾きを大きくして冷媒流量を増大させ、低圧側
圧力を適正に保つものである。

ここで、コントロールユニット９は、前記アイドルス
イッチ11がONで、かつ、車速センサ14で検出される車両
の走行速度VSPが所定速度（例えば8km/h）以下（又はト
ランスミッションのニュートラル状態）のときを、アイ
ドル回転速度のフイードバック制御を実施する所定のア
イドル運転条件として、かかる制御条件が成立したとき
に、前記回転速度センサ10によって検出される機関８の
アイドル回転速度Ｎが目標アイドル回転速度Nsetになる
ように、補助空気量制御弁５に送る駆動パルス信号のデ
ューティ比を例えば比例・積分制御によって変化させ、
補助空気通路４を介して供給される空気量を制御する。

従って、本実施例においてフィードバック制御手段
は、前記コントロールユニット9,補助空気量制御分5,回
転速度センサ10,車速センサ14,アイドルスイッチ11等に
よって構成される。

ところで、前述のようなアイドル回転速度のフィード
バック制御における目標アイドル回転速度Nsetは、第３
図のフローチャートに示すルーチンに従って設定され
る。尚、本実施例において、目標回転速度修正手段，初
期値設定手段，機関負荷検出手段としての機能は、後述
するようにソフトウェア的に備えられている。

このルーチンは、所定時間毎に割り込み実行されるも
のであり、まず、ステップ11では、水温センサ12によっ
て検出される冷却水温度Twを読み込む。

次のステップ12では、ステップ11で読み込んだ冷却水
温度Twと所定温度とを比較する。前記所定温度は、該所
定温度以下であるときには機関８が冷機状態にあるが故
にエアコン負荷の有無に関わらずアイドル安定性を確保
すべく完暖状態に比べ目標アイドル回転速度Nsetが高く
設定される領域の境界温度、即ち、完暖状態と冷機状態
との境界温度（例えば65℃）付近に設定する。尚、冷却
水温度Twが前記所定温度未満であるときには、上記のよ
うに目標アイドル回転速度Nsetが高く設定されるため、
可変容量式コンプレッサー15が機関駆動されているか否
か（エアコン負荷の有無）による目標アイドル回転速度
Nsetの可変設定は行わない。

従って、ステップ12で冷却水温度Twが前記所定温度以
上でないと判別された場合には、エアコン負荷の有無に
無関係に完暖状態に比べ高い目標アイドル回転速度Nset
を設定すべく、ステップ24に進んで、冷却水温度Twに応
じて設定されている可変容量式コンプレッサー15の非機
関駆動状態（エアコンOFF時）に対応する目標アイドル
回転速度Nsetのマップから、当該冷却水温度Twに相当す
るNsetを検索して求め、そのまま本ルーチンを終了させ
る。そして、前記目標アイドル回転速度Nsetに実際の機
関回転速度Ｎが一致するように補助空気量制御弁５へ送
る駆動パルス信号のデューディ比を制御させる。

一方、ステップ12で冷却水温度Twが前記所定温度以上
であって機関８が完暖状態であると判別された場合に
は、可変容量式コンプレッサー15が機関駆動されている
か否か、即ち、可変容量式コンプレッサー15の駆動負荷
が機関８に加わっているか否かによって目標アイドル回
転速度Nsetを可変設定する必要があるので、ステップ13
へ進んでエアコンリレー（可変容量式コンプレッサー15
に付設されたマグネットクラッチ）のON・OFFを判別す
る。

ステップ13でエアコンリレーがOFFであると判別され
た場合には、可変容量式コンプレッサー15のマグネット
クラッチがOFFであって可変容量式コンプレッサー15は
機関駆動されない状態であるので、ステップ12で冷却水
温度Twが所定温度未満であると判別された場合と同様
に、ステップ24へ進んで完暖で可変容量式コンプレッサ
ー15の非駆動に対応する目標アイドル回転速度Nsetをマ
ップから検索して設定する。

また、ステップ13でエアコンリレーがONであると判別
された場合には、可変容量式コンプレッサー15のマグネ
ットクラッチがONであって可変容量式コンプレッサー15
が機関駆動される状態であるので、可変容量式コンプレ
ッサー15の駆動負荷に対応すべく完暖状態で目標アイド
ル回転速度Nsetを非駆動時に比べアップさせる必要があ
る。このため、ステップ14へ進んで冷却水温度Twに基づ
きエアコン駆動時用マップから目標アイドル回転速度Ns
etを検索して設定する。

尚、ステップ14における目標アイドル回転速度Nsetの
設定において、目標アイドル回転速度Nsetは可変容量式
コンプレッサー15が略中間容量（基準容量）で運転され
るときの中間駆動負荷でアイドル運転性が確保できる程
度に設定してあり、本実施例における基準コンプレッサ
容量に対応する初期値に相当する。但し、機関８は完暖
応対であるので、上記エアコン駆動時用目標アイドル回
転速度Nsetを冷却水温度Twに因らず一定値としても良
い。

ステップ14でエアコンの中間駆動負荷が機関８に加わ
っている状態における目標アイドル回転速度Nsetを冷却
水温度Twに応じてマップからの検索によって設定する
と、次のステップ15では、前記容量としての中間容量
と、ステップ12で設定される目標アイドル回転速度Nset
（目標回転速度の初期値）とに対応する基準基本燃料噴
射料Tps（基準吸入空気量）設定する。基本燃料噴射量T
pは、後述するように、機関負荷を代表する単位回転当
たりの機関吸入空気量に対応する値であり、前記基準基
本燃料噴射量Tpsは、可変容量式コンプレッサーが基準
容量である中間容量で運転されるとき、即ち、コンプレ
ッサー負荷が略中間値であるときに、前記目標アイドル
回転速度Nsetに基づいて補助空気量をフィードバック制
御したときの演算値であり、予じめ実験等により求めて
おく。

本実施例において、コントロールユニット９は、エア
フロメータ13によって検出される吸入空気流量Ｑと回転
速度センサ10によって検出される機関回転速度Ｎとに基
づいて基本燃料噴射量Tp（＝Ｋ×Q/N（Ｋは定数））を
演算すると共に、この基本燃料噴射量Tpに適宣補正を施
して最終的な燃料噴射量Tiを設定し、この燃料噴射量Ti
に相当するパルス巾の駆動パルス信号を機関回転に同期
した所定タイミングで燃料噴射弁７に出力することによ
り、燃料噴射弁７による燃料噴射量を制御し、以て、所
定空燃比の混合気を形成させるようになっている。

ステップ15で基準基本燃料噴射量Tpsを設定すると、次
のステップ16では、現状の吸入空気流量Ｑと機関回転速
度Ｎとに基づき演算された基本燃料噴射量Tp（実際の吸
入空気量）が前記基準基本燃料噴射量Tps（基準吸入空
気量）を越えているか否かを判別する。

ここで、実際の基本燃料噴射量Tpが基準基本燃料噴射
量Tpsを越えていると判別された場合には、可変容量式
コンプレッサー15が基準基本燃料噴射量Tpsに対応する
中間容量よりも大きな容量で運転がなされ、機関８に加
わる駆動負荷がより大きいために回転落ちを抑制すべく
補助空気量制御弁５がより開制御されて吸入空気流量Ｑ
が多くなっている結果として基本燃料噴射量Tpが大きく
なっているものと推測できる。

従って、このような大容量時で可変容量式コンプレッ
サー15の駆動負荷が大きいときには、中間容量での駆動
負荷に応じてステップ14で設定される目標アイドル回転
速度Nsetでは、アイドル安定性を充分に確保することが
できないので、ステップ17へ進んでステップ14で設定し
た目標アイドル回転速度Nsetに所定値αを加算して目標
アイドル回転速度Nsetを増大設定する。

一方、ステップ16で、実際の基本燃料噴射量Tpが基準
基本燃料噴射量Tps以下であると判別されたときには、
ステップ18へ進んで実際の基本燃料噴射量Tpが基準基本
燃料噴射量Tps未満であるか否かを判別する。ここで、T
p＜Tpsであると判別されたときには、可変容量式コンプ
レッサー15が基準基本燃料噴射量Tpsに対応する中間容
量よりも小さい容量で運転がなされ、機関８に加わる駆
動負荷がより小さいために回転上昇を抑止すべく補助空
気量制御弁５がより閉制御されて吸入空気流量Ｑが少な
くなっている結果、基本燃料噴射量Tpが基準よりも小さ
くなっているものと推測できる。

従って、このような小容量時で駆動負荷が小さいとき
には、中間容量での駆動負荷に応じてステップ14で設定
される目標アイドル回転速度Nsetでは、駆動負荷がより
少ない分だけ過剰なアイドル回転となってしまうため、
ステップ19へ進んでステップ14で設定した目標アイドル
回転速度Nsetから所定値αを減算するこにより目標アイ
ドル回転速度Nsetを減少設定する。

また、ステップ18でTp＜Tpsでないと判別されたとき
には、Tp≒Tpsであって、可変容量式コンプレッサー15
が基準基本燃料噴射量Tpsに対応する中間容量と略同等
の容量で運転がなされ、機関８に加わる駆動負荷がステ
ップ14における目標アイドル回転速度Nsetが対応する駆
動負荷と略同等であり、これによって制御される吸入空
気流量Ｑも基準基本燃料噴射量Tpsに対応するものであ
ったと見做すことができる。従って、Tp≒Tpsであると
きには、ステップ14で設定した目標アイドル回転速度Ns
etで充分なアイドル運転の安定性が得られるため、Nset
を補正設定することなくステップ20へ進む。

このように、本実施例によれば、予め可変容量式コン
プレッサー15が中間容量（中間駆動負荷）で運転される
ときのアイドル運転性を確保できる目標アイドル回転速
度Nsetを設定し、この目標アイドル回転速度Nsetでの基
本燃料噴射量TpをエアコンON時の基準基本燃料噴射量Tp
sとして設定する。そして、基準基本燃料噴射量Tpsと実
際の基本燃料噴射量Tpとが略一致すれば、目標アイドル
回転速度Nsetを設定したときの中間容量で可変容量式コ
ンプレッサー15が運転されているものと見做し、目標ア
イドル回転速度Nsetを変化させることなくフィードバッ
ク制御させる。また、基準基本燃料噴射量Tpsよりも実
際の基本燃料噴射量Tpが大きいときには、中間容量より
も大きな容量で可変容量式コンプレッサー15が運転され
ているために吸入空気流量Ｑが増量補正されて、結果基
本燃料噴射量Tpが大きくなっているものと見做して、駆
動負荷のより大きな状態に見合って目標アイドル回転速
度Nsetを増大補正する。一方、基準基本燃料噴射量Tps
よりも実際の基本燃料噴射量Tpが小さいときには、中間
容量よりも小さな容量で可変容量式コンプレッサー15が
運転されているために吸入空気流量Ｑが減少補正され
て、結果基本燃料噴射量Tpが小さくなっているものと見
做して、駆動負荷のより小さい状態に見合って目標アイ
ドル回転速度Nsetを減少補正する。

従って、機関８のアイドル回転速度Ｎを、可変容量式
コンプレッサー15の容量変化に応じて変化させることが
でき、可変容量式コンプレッサー15の容量が絞られて駆
動負荷の小さいな状態で、過剰なアイドル回転速度Ｎで
運転がなされることがなく、アイドル運転時の省燃費を
果たすことができるものである。

ステップ20では、基準基本燃料噴射量Tpsと実際の基
本燃料噴射量Tpとの比較に基づいて設定された目標アイ
ドル回転速度Nsetが、所定の最小値Nset min以下である
か否かを判別する。そして、設定された目標アイドル回
転速度Nsetが最小値Nset min以下であるときには、最小
値Nset min以下の目標アイドル回転速度Nsetが設定され
ることを回避すべく、ステップ21へ進んで最小値Nset m
inを目標アイドル回転速度Nsetに設定する。これは、ス
テップ19での減少補正により目標アイドル回転速度Nset
が過剰に小さく設定されるとを防止するためである。

また、ステップ22では、基準基本燃料噴射量Tpsと実
際の基本燃料噴射量Tpとの比較に基づいて設定された目
標アイドル回転速度Nsetが、所定の最大値Nset max以上
であるか否かを判別する。そして、設定された目標アイ
ドル回転速度Nsetが最大値Nset max以上であるときに
は、最大値Nset max以上の目標アイドル回転速度Nsetが
設定されることを回避すべく、ステップ23へ進んで最小
値Nset maxを目標アイドル回転速度Nsetに設定する。こ
れは、ステップ17での増大補正により目標アイドル回転
速度Nsetが過剰に大きく設定されることを防止するため
である。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、機関駆動される
可変容量式コンプレッサーが付設された内燃機関におい
て、該可変容量式コンプレッサーの容量を間接的に推定
して、該推定結果に基づいて目標アイドル回転速度を変
化させるので、容量を制御していて駆動負荷が少ない状
態において過剰なアイドル回転速度に制御されることを
防止でき、機関のアイドル運転時の燃費性能を向上させ
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施例
における目標アイドル回転速度の設定制御を示すフロー
チャート、第４図は従来の目標アイドル回転速度の設定
制御を示すフローチャートである。 ３……スロットル弁、４……補助空気通路 ５……補助空気量制御弁、８……内燃機関 ９……コントロールユニット、10……回転速度センサ、
11……アイドルスイッチ、12……水温センサ 13……エアフローメータ、14……車速センサ 15……可変容量式コンプレッサー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関駆動される可変容量式コンプレッサー
   が付設された車両用内燃機関のアイドル回転速度制御装
   置であって、 所定アイドル運転状態において機関の吸入空気量を調整
   してアイドル回転速度を目標アイドル回転速度にフィー
   ドバック制御するフィードバック制御手段と、 機関の単位回転当たりの吸入空気量を機関負荷の代表値
   として検出する機関負荷手段と、 前記可変容量式コンプレッサーの基準容量に対応して予
   め設定された目標アイドル回転速度を、初期値として前
   記フィードバック制御手段に与える初期値設定手段と、 前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御
   時に、前記目標アイドル回転速度の初期値と前記基準容
   量とに対応して予め設定された基準吸入空気量と、前記
   機関負荷検出手段で検出された実際の吸入空気量とを比
   較することで、前記基準容量に対する実際の容量の大小
   を判別し、該判別結果に応じて前記フィードバック制御
   手段における目標アイドル回転速度を前記初期から修正
   設定する目標回転速度修正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする車両用内燃機関の
   アイドル回転速度制御装置。