JP4086021B2 - 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、特に、機関に補機の負荷が印加したときの機関運転性を向上させる技術に関する。

従来から、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５４−７６７２３号公報（特許文献１）に開示されるように、冷却水温度等に基づいて目標回転速度を設定し、実際の機関回転速度（以下「実回転速度」という）が目標回転速度から所定範囲以上外れた場合には、実回転速度が目標回転速度に近づくように、理論空燃比（λ＝１）の下で、機関に供給される空気量を増減するフィードバック制御が行われている。また、機関には、エアコンディショナー（以下「エアコン」という）等の補機の負荷が印加したときに、迅速に空気量を増量して機関の運転性を向上させる目的で、補機の負荷に直接連係して空気量を直接増量させる装置が設けられることがある。
特開昭５４−７６７２３号公報

しかしながら、従来のアイドル回転速度制御装置を、例えば、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグによって火花点火を行う内燃機関（以下「筒内噴射式内燃機関」という）に適用した場合には、次のような不具合が生じることがある。即ち、空燃比が極めて大きい超希薄燃焼が行われているアイドル運転中に、補機の負荷が印加すると、機関に供給される空気量を直接増量させる装置が作動するが、その装置は理論空燃比での空気量を増量することを目的としていたため、超希薄燃焼において機関が必要とする空気量を供給することができない。また、希薄燃焼〜超希薄燃焼中には、全体の空気量が増加して吸入負圧が低下するため、同一のスロットル弁開度においては、機関に供給される空気量が減少することとなる。従って、希薄燃焼〜超希薄燃焼中には、機関の燃焼状態に応じた空気量を完全に供給することができず、空気量の不足から、機関回転速度が低下する場合があり、アイドル運転中の機関運転性を損なうおそれがある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、現在の空燃比に応じた空気量の補正を行うようにして、アイドル運転中の機関運転性を向上させた内燃機関のアイドル回転速度制御装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明は、図１に示すように、機関Ａへの吸入空気量を調整する第１の吸入空気量調整手段Ｂと、補機Ｃの負荷の印加に直接連係して、機関Ａへの吸入空気量を直接増量する第２の吸入空気量調整手段Ｄと、アイドル運転状態における機関Ａの回転速度を目標回転速度に近づけるように、前記第１の吸入空気量調整手段Ｂにより吸入空気量をフィードバック制御するフィードバック制御手段Ｅと、空燃比を可変とする空燃比可変手段Ｆと、を含んで構成される内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、前記補機Ｃの負荷が印加しているか否かを判定する負荷印加判定手段Ｇと、理論空燃比における補機Ｃの負荷に相当する第１の空気量を算出する第１の空気量算出手段Ｈと、現在の空燃比における補機の負荷に相当する第２の空気量を算出する第２の空気量算出手段Ｉと、前記負荷印加判定手段Ｇにより補機Ｃの負荷が印加していると判定されたときに、算出された第１の空気量と第２の空気量との偏差を算出する空気量偏差算出手段Ｊと、前記第２の吸入空気量調整手段による吸入空気量の増量では不足する空気量を補うべく、算出された空気量偏差に応じて、前記第１の吸入空気量調整手段Ｂにより機関Ａへの吸入空気量を調整して吸入空気量の補正を行う吸入空気量補正手段Ｋと、を含んで内燃機関のアイドル回転速度制御装置を構成した。

かかる構成によれば、アイドル運転状態において補機の負荷が印加すると、理論空燃比における補機の負荷に相当する第１の空気量と、現在の空燃比における補機の負荷に相当する第２の空気量と、の偏差が算出され、算出された空気量偏差に応じて、機関への吸入空気量が調整される。従って、機関の燃焼状態、特に、空燃比を変化させた成層燃焼が行われる場合にも、空燃比の変化によって増量した第２の空気量と第１の空気量との偏差、即ち、不足する空気量に応じた空気量の補正が行われるので、補機の負荷の印加によって空気量が不足し、機関の回転速度が低下することが防止される。

請求項２記載の発明は、前記第２の空気量算出手段は、前記第１の空気量算出手段により算出された第１の空気量に対して、現在の空燃比に応じた補正を行い、第２の空気量を算出する。
かかる構成によれば、機関が必要とする第２の空気量は、算出された第１の空気量に対して、現在の空燃比に応じた補正を行って算出される。従って、空燃比の変化による第２の空気量の変化分が簡単に算出される。

請求項３記載の発明は、機関の吸気通路内の吸入負圧を検出する吸入負圧検出手段を備え、前記第２の空気量算出手段は、現在の空燃比に応じた補正を行った第１の空気量に対して、検出された吸入負圧に応じた補正を行い、第２の空気量を算出する。
かかる構成によれば、現在の空燃比において機関が必要とする第２の空気量を算出する際に、吸入負圧に応じた補正が行われるので、全体の空気量増加による吸入負圧の低下分を補正することができ、最終的に算出される第２の空気量の精度が向上する。

請求項４記載の発明は、前記補機の負荷が、該補機の作動状態に応じて変化する場合には、前記第１の空気量算出手段は、理論空燃比下において前記第２の吸入空気量調整手段により補正可能な空気量と、前記補機の最大負荷に相当する初期空気量を時間経過に応じて徐々に減少させた空気量と、の大きい方を第１の空気量とする。

かかる構成によれば、補機の負荷が変化する場合であっても、補機の最大負荷に相当する空気量でもってアイドル回転速度制御が開始されるので、制御初期において、空気量が不足することが防止される。その後は、第１の空気量が徐々に減少するが、この減少値を、フィードバック制御におけるＩ分相当に設定すれば、Ｉ分によって第１の空気量の減少が補われる。

請求項５記載の発明は、機関への吸入空気遅れ分を補正する空気遅れ補正手段を備える場合には、前記空気遅れ補正手段は、理論空燃比下において前記第２の吸入空気量調整手段により補正可能な空気量に対して空気遅れを考慮した補正を行い、該補正後の空気量に基づいて機関への吸入空気遅れ分を補正する。
かかる構成によれば、空気量の補正制御に加えて、機関への吸入空気遅れを考慮した空気遅れ補正が行われるので、アイドル回転速度制御をより厳密に行うことができ、（フィードバック）制御初期における過補正が防止される。

請求項６記載の発明は、前記空気遅れ補正手段は、理論空燃比下において前記第２の吸入空気量調整手段により補正可能な空気量と空気遅れを考慮して補正された空気量との差に基づいて、機関の点火時期又は機関への燃料供給量を補正することにより、機関への吸入空気遅れ分を補正する。
かかる構成によれば、機関への吸入空気遅れ分を補正するのに、理論空燃比下において第２の吸入空気量調整手段により補正可能な空気量と空気遅れを考慮して補正された空気量との差に基づいて、機関の点火時期又は機関への燃料供給量が補正されるので、請求項５記載の発明と同様に、アイドル回転速度制御をより厳密に行うことができ、（フィードバック）制御初期における過補正が効果的に防止される。

請求項７記載の発明は、前記機関は、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグによって火花点火を行う筒内噴射式内燃機関である構成とした。
かかる構成によれば、空燃比が極めて大きい超希薄燃焼が行われる成層燃焼時であっても、補機の負荷の印加によって機関への吸入空気量が不足することがなく、機関運転性が損なわれることがない。

以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、第１の空気量と第２の空気量との偏差に応じて、機関への吸入空気量が補正されるので、補機の負荷が印加しても空気量の不足により機関回転速度が低下することがなく、機関の運転性を向上することができる。
請求項２記載の発明によれば、空燃比の変化による第２の空気量の変化分が簡単に算出されるので、制御を複雑にすることが防止できる。

請求項３記載の発明によれば、最終的に算出される第２の空気量の精度が向上するので、アイドル回転速度制御をより厳密に行うことができ、機関の運転性をより向上することができる。
請求項４記載の発明によれば、制御初期において、空気量が不足することが防止されるので、補機の負荷の印加直後における機関の運転性を向上することができる。

請求項５又は請求項６に記載の発明によれば、（フィードバック）制御初期における過補正が防止されるので、補機の負荷の印加直後における機関の運転性を向上することができる。
請求項７記載の発明によれば、空燃比が極めて大きい成層燃焼を行うことを前提とする筒内噴射式内燃機関であっても、機関運転性を向上することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２は、本発明に係るアイドル回転速度制御装置を、筒内噴射式内燃機関に適用した一実施形態を示している。
先ず、筒内噴射式内燃機関（以下「機関」という）１０の構成について説明する。ピストン１１の頂面（以下「ピストン頂面」という）１１ａとシリンダヘッド１２下面との間には、所定容積を有する燃焼室１３が形成される。燃焼室１３の上部に位置するシリンダヘッド１２の壁面、即ち、シリンダヘッド１２の下部に形成されたシリンダヘッド燃焼室１３ａの壁面には、吸気弁１４によって開閉される吸気ポート１５、及び、排気弁１６によって開閉される排気ポート１７が、夫々並列して２つずつ形成される。

シリンダヘッド１２の両吸気ポート１５間には、燃焼室１３に噴口を臨ませて燃焼室１３内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１８が配設される。また、シリンダヘッド燃焼室１３ａの壁面の略中央部には、燃料と空気との可燃混合気を火花点火させる点火プラグ１９が配設される。
ピストン頂面１１ａには、燃料噴射弁１８と点火プラグ１９とを結ぶ線下の位置に、開口部が上面に形成されたキャビティ２０が形成される。

機関１０の燃焼室１３には、エアクリーナ２１、吸気ダクト２２、吸気ポート１５及び吸気弁１４を介して空気が吸入される。吸気ダクト２２には、吸気ダクト２２内の吸気通路の開口面積を変化させる電子制御式のスロットル弁（以下「電制スロットル弁」という）２３（第１の吸入空気量調整手段）が介装され、機関運転状態に基づいて制御されるアクチュエータ２４を介して、機関への吸入空気量Ｑが制御される。

そして、低負荷及び中負荷領域では、圧縮行程後期に燃料噴霧をキャビティ２０内に噴射して、点火プラグ１９下部に可燃混合気を層状に形成して成層燃焼を行い、高負荷領域では、吸気行程中に燃料噴霧を燃焼室１３内に噴射して、燃焼室１３内に略均質な可燃混合気を形成して均質燃焼が行われる。なお、燃料噴射弁１８及び電制スロットル弁２３を含んで空燃比可変手段が構成される。

また、吸気ダクト２２には、電制スロットル弁２３の上流と下流とをバイパスするバイパス通路２５が形成され、ここに、バイパス通路２５の開口面積を増減することで機関１０への吸入空気量Ｑを調整する電子制御式の第１の開閉弁２６（第１の吸入空気量調整手段）、及び、補機としてのパワーステアリングポンプ（図示せず）に連係してバイパス通路２５を開通する電子制御式の第２の開閉弁２７（第２の吸入空気量調整手段）が介装される。

次に、かかる構成からなる機関１０の制御系について説明する。
マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット３０には、機関回転速度Ｎｅを検出するクランク角センサ３１、機関温度を代表する冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ３２、吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ３３、電制スロットル弁２３のスロットル弁開度θを検出するポテンショメータ式のスロットル弁開度センサ３４、排気中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ３５、パワーステアリングが作動しているときにＯＮとなるパワーステアリングスイッチ３６、エアコンが作動しているときにＯＮとなるエアコンスイッチ３７、ラジエータファンが作動しているときにＯＮとなるラジエータファンスイッチ３８、オルタネータが作動しているときにＯＮとなるロードスイッチ３９、エアコンのコンプレッサが作動しているときにＯＮとなるエアコンリレー４０、ラジエータファンのモータが作動しているときにＯＮとなるラジエータファンリレー４１等の信号が入力される。そして、コントロールユニット３０は、入力された各種信号に基づいて検出される運転状態に応じて、機関回転速度を目標回転速度に近づけるように、電制スロットル弁２３のスロットル弁開度θ及び第１の開閉弁２６をフィードバック制御すると共に、点火時期を設定して、設定された点火時期に可燃混合気に火花点火する制御を行う。また、第２の開閉弁２７がパワーステアリングポンプの作動に連係して作動するようにすべく、ここにパワーステアリングスイッチ３６からの信号が入力される。

なお、コントロールユニット３０は、フィードバック制御手段、第１の空気量算出手段、第２の空気量算出手段、空気量偏差算出手段、吸入空気量補正手段、吸入負圧検出手段、空気遅れ補正手段としての機能を有し、コントロールユニット３０及びパワーステアリングスイッチ３６により負荷印加判定手段が構成される。また、本実施形態においては、パワーステアリングポンプの作動に連係してバイパス通路２５を開通させる第２の開閉弁２７のみが設けられているが、エアコン、ラジエータファン及びオルタネータの作動に連係してバイパス通路２５を開通させる電子制御式の開閉弁を設けるようにしてもよい。

ここで、図３を参照しつつ、成層燃焼運転中にパワーステアリングポンプの負荷が印加したときの空気量補正原理について説明する。
(1)当量比φ、即ち、空気過剰率λの逆数（φ＝１／λ）の補正
理論空燃比での燃焼においては、パワーステアリングポンプの負荷に相当する第１の空気量を、基本的にバイパス通路２５に介装された第２の開閉弁２７のみで補正を行う。しかし、空気過剰率λが大きく、換言すると、可燃混合気中の空気量の割合が多くなる成層燃焼時には、多量の空気量が必要となり、第２の開閉弁２７のみでは、図４に示すように、現在の空燃比において補機の負荷に相当する第２の空気量に対する空気量の割合が徐々に不足するようになる。従って、この不足分を補正することが必要になり、不足分たる補正量（空気量偏差）は、次式によって算出できる。なお、以下の説明においては、第２の開閉弁２７を通過する空気量を「通過空気量」と称することとする。

補正量＝第２の空気量Ｘ−第１の空気量Ｙ
また、第１の空気量Ｙは、機関１０の空気過剰率λ、即ち、空燃比に応じて変化するため、次式のように、通過空気量を当量比補正することで算出される。
第１の空気量Ｙ＝通過空気量×当量比φ
(2)吸入負圧補正
空気過剰率λが大きくなるに従って、機関１０が必要とする空気量が増加するため、全体の空気量が増加して吸気ダクト２２内の吸入負圧が小さくなる。このため、第２の開閉弁２７を作動させただけでは、吸気ダクト２２内を流通する空気量が減少することとなる。従って、吸入負圧に応じた第１の空気量Ｙの補正が必要となり、この補正は次式によって算出される。

第１の空気量Ｙ＝通過空気量×当量比φ×負圧補正係数Ｂ
なお、負圧補正係数Ｂは、スロットル弁開度θ、機関回転速度Ｎｅ及び排気量等から算出された吸入負圧に相当する値ＱＨ０に基づいて、マップを参照して算出された係数で、０≦Ｂ≦１の範囲の値をとる。但し、吸入負圧に相当する値ＣＨ０は、吸入負圧を直接検出するセンサを新たに設け、このセンサから検出された値を直接使用することもできるが、演算によって求めるようにすれば、センサの増設によるコストの上昇を防止する効果がある。

(3)空気量の補正量
第１の空気量Ｙは、パワーステアリングポンプの負荷に応じて変化するが、この負荷を直接検出することができないため、第２の空気量Ｘと同一値とすると、補正量は次式によって算出される。
補正量＝第２の空気量Ｘ−第２の空気量Ｘ×当量比φ×負圧補正係数Ｂ
＝第２の空気量Ｘ（１−当量比φ×負圧補正係数Ｂ）
(4)第２の空気量Ｘ
パワーステアリングポンプの負荷は、図５(a)に示すように、ステアリングの転舵量に応じて増加するが、この負荷を直接検出することができない。このため、第２の空気量Ｘは、図５(b)に示すように、理論空燃比下において第２の開閉弁２７によって増量できる最大限の空気量（固定値）と、パワーステアリングポンプの最大負荷に相当する初期空気量（固定値）を時間経過に応じて徐々に減少させた空気量（変動値）と、の大きい方とする。なお、初期値の減少割合は、機関１０に吸入される空気量をフィードバック制御するＩ分変化割合相当とする。

また、空気が圧縮性流体であるために生じる空気遅れの改善を図ることを目的として、理論空燃比下において第２の開閉弁２７によって増量できる最大限の空気量（固定値）に基づく、点火時期及び燃料噴射量等の応答性の良い高応答Ｆ／Ｆ（フィードフォワード）制御を行うようにする。
以上の説明をまとめると、パワーステアリングポンプが作動して負荷が印加したときは、パワーステアリングポンプの負荷に相当する基本値、即ち、理論空燃比下において第２の開閉弁２７によって増量できる最大限の空気量（固定値）に基づいて、点火時期及び燃料噴射量等の高応答Ｆ／Ｆ制御による補正が行われる。

これと並行して、吸入負荷に相当する値から演算される負圧補正係数Ｂに基づいて、当量比φ及び負圧補正を行う補正係数（１−φ×Ｂ）を算出し、補正係数（１−φ×Ｂ）と、理論空燃比下において第２の開閉弁２７によって増量できる最大限の空気量とパワーステアリングポンプの最大負荷に相当する初期空気量を時間経過に応じて徐々に減少させた空気量との大きい方を選択したパワーステアリングポンプの負荷に相当する空気量と、を乗算して補正量を算出し、この補正量に基づいて、バイパス通路２５に介装された第１の開閉弁２６及び／又は電制スロットル弁２３を制御して、低応答Ｆ／Ｆ制御を行う。

図６〜図８は、以上説明したパワーステアリングポンプの作動による空気量の補正制御を、エアコン、ラジエータファン及びオルタネータの負荷の印加による空気量の補正制御に組み込んだ一例を示している。具体的には、図６は、制御ブロック図、図７は、低応答Ｆ／Ｆ制御のための空気量の補正制御を示すフローチャート、図８は、高応答Ｆ／Ｆ制御のための空気量の補正制御を示すフローチャートである。

先ず、図６及び図７を参照しつつ、低応答Ｆ／Ｆ制御のための空気量の補正制御について説明する。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、パワーステアリングスイッチ３６からの信号に基づいて、パワーステアリングポンプが作動しているか否かを判断し、作動しているときはステップ２へと進み（Ｙｅｓ）、作動していないときはステップ８へと進む（Ｎｏ）。なお、この処理が負荷印加判定手段に相当する。

ステップ２では、理論空燃比での燃焼において第２の開閉弁２７によって増量できる最大限の補正空気量ＱＰＳ（固定値）を、例えば、コントロールユニット３０を構成するＲＯＭ（Read Only Memory）を検索して算出する。
ステップ３では、パワーステアリングポンプの最大負荷に相当する補正空気量初期値ＱＰＳＵＩ（固定値）、及び、所定時間経過後に、補正空気量初期値ＱＰＳＵＩが０になるように設定される減少割合ＤＱＰＳＵ（固定値）を、例えば、ＲＯＭを検索して算出する。そして、次式によって、パワーステアリングポンプが作動してから時間ｔ経過後の補正空気量ＱＰＳＵを算出する。

ＱＰＳＵ＝ＱＰＳＵＩ−ＤＱＰＳＵ×ｔ
ステップ４では、ステップ２で算出した補正空気量ＱＰＳと、ステップ３で算出した補正空気量ＱＰＳＵと、を比較して大きい方を、補正空気量ＱＰＳＡとして設定する。
なお、ステップ２〜ステップ４の処理が補正空気量算出手段に相当する。
ステップ５では、スロットル弁開度センサ３４からのスロットル弁開度θ、クランク角センサ３１からの回転速度Ｎe 及び機関１０の排気量等に基づいて、吸気ダクト２２内の吸入負圧に相当する値（以下「吸入負圧」という）ＱＨ０を算出する。なお、吸入負圧ＱＨ０は、実験等により決定された計算式、或いは、マップを参照して算出される。なお、この処理が吸入負圧検出手段に相当する。

ステップ６では、吸入負圧ＱＨ０に基づいてマップを参照して負圧補正係数Ｂを算出する。負圧補正係数Ｂは、初期値を０として時間経過と共にその値が徐々に大きくなり、所定時間経過後には１となるように設定される。
ステップ７では、補正空気量ＱＰＳＡに対して第２の開閉弁２７分の当量比補正、及び、負圧補正を行う。即ち、当量比φ及び負圧補正係数Ｂを使用して、次式により補正吸気量ＱＰＳＡをさらに補正する。

ＱＰＳＡ＝ＱＰＳＡ×（１−φ×Ｂ）
なお、ステップ５〜ステップ７の処理が要求空気量算出手段に相当し、また、ステップ
７の一部の処理が空気量偏差算出手段に相当する。
ステップ８では、エアコン、ラジエータファン、オルタネータの負荷に相当する補正空気量の補正空気量総和ＱＬＤを算出する。補正空気量総和ＱＬＤの算出は、次の手順による。

(1) エアコンスイッチ３７からの信号に基づいて、エアコンが作動しているか否かを判断し、エアコンが作動していると判断されたときは、マップを参照してコンプレッサの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＡＣを算出する。この補正空気量ＱＬＤＡＣは、エアコンの作動開始直後に最大となり、所定の減少割合でもって所定時間内は減少し、所定時間経過後は所定値となるように設定される。

(2) ラジエータファンスイッチ３８からの信号に基づいて、ラジエータファンが作動しているか否かを判断し、ラジエータファンが作動していると判断されたときは、マップを参照してラジエータファンの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＲＦＮを算出する。この補正空気量ＱＬＤＲＦＮは、所定の固定値に設定される。
(3) ロードスイッチ３９からの信号に基づいて、オルタネータが作動しているか否かを判断し、オルタネータが作動していると判断されたときは、マップを参照してオルタネータの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＡＬＴを算出する。この補正空気量ＱＬＤＡＬＴは、所定の固定値に設定される。

(4) 以上の手順により算出された補正空気量ＱＬＤＡＣ、ＱＬＤＲＦＮ、ＱＬＤＡＬＴを次式によって加算し、補正空気量総和ＱＬＤを算出する。
ＱＬＤ＝ＱＬＤＡＣ＋ＱＬＤＲＦＮ＋ＱＬＤＡＬＴ
ステップ９では、パワーステアリングポンプによる補正空気量ＱＰＳＡと、エアコン、ラジエータファン、オルタネータによる補正空気量総和ＱＬＤと、を次式によって加算し、低応答Ｆ／Ｆ制御のために使用される補正空気量ＱＩＳＣを算出する。

ＱＩＳＣ＝ＱＰＳＡ＋ＱＬＤ
そして、補正空気量ＱＩＳＣに基づいて、例えば、コントロールユニット３０が、バイパス通路２５に介装された第１の開閉弁２６及び／又は電制スロットル弁２３の開度を制御して、アイドル運転中の運転性を向上させるようにする。なお、この処理が吸入空気量補正手段に相当する。

次に、図６及び図８を参照しつつ、高応答Ｆ／Ｆ制御のための空気量の補正制御について説明する。
ステップ１０では、パワーステアリングスイッチ３６からの信号に基づいて、パワーステアリングポンプが作動しているか否かを判断し、作動しているときはステップ１１へと進み（Ｙｅｓ）、作動していないときはステップ１４へと進む（Ｎｏ）。

ステップ１１では、理論空燃比での燃焼において第２の開閉弁２７によって増量できる最大限の補正空気量ＱＰＳ（固定値）を、例えば、コントロールユニット３０を構成するＲＯＭを検索して算出する。
ステップ１２では、補正空気量ＱＰＳに対して空気遅れによる補正を行い、機関１０に吸入される実際の空気量（以下「実空気量」という）を推定する。即ち、図６に示すような経過時間に対する補正係数のマップを参照して、判断時における補正係数を算出し、次式によって空気遅れ補正後の実空気量を算出する。

実空気量＝ＱＰＳ×補正係数
ステップ１３では、第２の開閉弁２７を作動させるだけでは不足する空気量を算出する。即ち、次式に示すように、パワーステアリングポンプの負荷に相当する補正空気量ＱＰＳから、空気遅れ補正を行った実空気量を減算し、不足する空気量を算出する。
不足する空気量＝ＱＰＳ−実空気量
ステップ１４では、エアコン、ラジエータファン、オルタネータの負荷に相当する補正空気量の内、空気遅れによって不測する実空気量不足分を、次の手順によって算出する。

(1) エアコンスイッチ３７からの信号に基づいて、エアコンが作動しているか否かを判断し、エアコンが作動していると判断されたときは、マップを参照してコンプレッサの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＡＣを算出する。
(2) ラジエータファンスイッチ３８からの信号に基づいて、ラジエータファンが作動しているか否かを判断し、ラジエータファンが作動していると判断されたときは、マップを参照してラジエータファンの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＲＦＮを算出する。

(3) ロードスイッチ３９からの信号に基づいて、オルタネータが作動しているか否かを判断し、オルタネータが作動していると判断されたときは、マップを参照してオルタネータの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＡＬＴを算出する。
(4) 以上の手順により算出された補正空気量ＱＬＤＡＣ、ＱＬＤＲＦＮ、ＱＬＤＡＬＴを次式によって加算し、補正空気量総和ＱＬＤを算出する。

ＱＬＤ＝ＱＬＤＡＣ＋ＱＬＤＲＦＮ＋ＱＬＤＡＬＴ
(5) 補正空気量総和ＱＬＤに対して空気遅れ補正を行い、実空気量ＱＴＲＱＱＬＤを算出する。この実空気量ＱＴＲＱＱＬＤの算出方法は、ステップ１２における空気遅れ補正と同様であるので、その説明は省略する。
(6) エアコンリレー４０からの信号に基づいて、コンプレッサが実際に作動しているか否かを判断し、コンプレッサが実際に作動していると判断されたときは、マップを参照してコンプレッサの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＡＣ’を算出する。この補正空気量ＱＬＤＡＣ’は、コンプレッサの作動開始直後に最大となり、所定の減少割合でもって所定時間内は減少し、所定時間経過後は所定値となるように設定される。

(7) ラジエータファンリレー４１からの信号に基づいて、ラジエータファンのモータが実際に作動しているか否かを判断し、モータが実際に作動していると判断されたときは、マップを参照してモータの負荷に相当する補正空気量ＱＬＤＲＦＮ’を算出する。この補正空気量ＱＬＤＲＦＮ’は、所定の固定値に設定される。
(8) 以上の手順により算出された補正空気量ＱＬＤＡＣ’、ＱＬＤＲＦＮ’、ＱＬＤＡＬＴを次式によって加算し、補正空気量総和ＱＴＲＱＥＳＴを算出する。

ＱＴＲＱＥＳＴ＝ＱＬＤＡＣ’＋ＱＬＤＲＦＮ’＋ＱＬＤＡＬＴ
(9) 補正空気量総和ＱＴＲＱＥＳＴから実空気量ＱＴＲＱＱＬＤを減算して、実空気量不足分を算出する。
実空気量不足分＝ＱＴＲＱＥＳＴ−ＱＴＲＱＱＬＤ
ステップ１５では、ステップ１３において算出されたパワーステアリングポンプの空気量不足分と、ステップ１４において算出されたエアコン、ラジエータ、オルタネータの実空気量不足分と、を次式によって加算い、高応答Ｆ／Ｆ制御のために使用される補正空気量ＱＡＤＶＦＦを算出する。

ＱＡＤＶＦＦ＝パワーステアリングポンプの空気量不足分＋エアコン、ラジエータ、オルタネータの実空気量不足分
そして、補正空気量ＱＡＤＶＦＦに基づいて、例えば、コントロールユニット３０が、燃料噴射弁１８及び／又は点火プラグ１９を制御して、空気遅れの改善を図るようにする。

なお、ステップ１１〜ステップ１５の処理が空気遅れ補正手段に相当する。
以上説明したアイドル回転速度の制御によれば、アイドル運転状態において、補機としてのパワーステアリングポンプの負荷が印加すると、先ず、理論空燃比での燃焼下におけるパワーステアリングポンプの負荷に相当する補正量空気量ＱＰＳＡが算出される。補正空気量ＱＰＳＡには、理論空燃比での燃焼において第２の開閉弁によって増量できる最大限の補正空気量ＱＰＳと、パワーステアリングポンプの最大負荷に相当する補正空気量初期値ＱＰＳＵＩから時間経過に応じて減少する減少分ＤＱＰＳＵ×ｔを減算した補正空気量ＱＰＳＵと、を比較して大きい方の値が設定される。従って、パワーステアリングポンプの負荷が変化しても、パワーステアリングポンプの最大負荷に相当する空気量でもってアイドル回転速度制御が開始されるので、制御初期において空気量が不足することが防止され、パワーステアリングポンプの負荷の印加直後における機関の運転性を向上することができる。

また、補正空気量ＱＰＳＡに対して、当量比φ及び吸入負圧ＣＨ０による補正を行って、両者の偏差をパワーステアリングポンプの補正空気量ＱＰＳＡとする。従って、空燃比及び吸入負圧の変化による補正空気量ＱＰＳＡの変化分が簡単に算出でき、制御を複雑にすること防止しつつ、アイドル回転速度制御がより厳密に行われ、機関の運転性をより向上することができる。

そして、エアコン、ラジエータファン及びオルタネータによる補正空気量の総和ＱＬＤを算出し、補正空気量ＱＰＳＡと補正空気量総和ＱＬＤとの加算値ＱＩＳＣに基づいて、電制スロットル２３及び／又は第１の開閉弁２６を介して、機関１０への吸入空気量Ｑが制御される。従って、機関１０の燃焼状態、特に、空燃比φを変化させた成層燃焼が行われる場合にも、不足する空気量に応じた空気量の補正が行われるので、パワーステアリングポンプの負荷の印加によって空気量が不足し、機関１０の回転速度が低下することが防止され、機関１０の運転性を向上することができる。

さらに、高応答補正量ＱＡＤＶＦＦによって、燃料噴射弁１８及び点火プラグ１９の制御が行われる。従って、空気量の補正制御に加えて、空気遅れを考慮した空気遅れ補正が行われるので、アイドル回転速度制御をより厳密に行うことができ、制御初期における過補正を防止することができる。このため、パワーステアリングポンプの負荷の印加直後における機関の運転性を向上することができる。

なお、以上説明したアイドル回転速度制御においては、補機としてパワーステアリングポンプのみを対象としていたが、エアコン、ラジエータファン或いはオルタネータに対しても、同様な制御を行うようにしてもよい。この場合には、本実施形態に比べて多少制御内容は複雑になるが、アイドル回転速度制御をより厳格に行うことが可能となり、利点を有するものである。

本発明の請求項１のクレーム対応図 本発明の一実施形態を示すシステム構成図 パワーステアリングポンプの負荷による空気量補正制御を示すブロック図 空燃比の変化により空気量が不足することを示す線図 パワーステアリングポンプの負荷及びその空気補正量を示す線図で、(a)は転舵量と負荷との関係を示し、(b)は空気補正量のイメージを示す 負荷による空気量補正制御の全体を示すブロック図 同上の低応答Ｆ／Ｆ制御のための空気量補正制御を示すフローチャート 同上の高応答Ｆ／Ｆ制御のための空気量補正制御を示すフローチャート

符号の説明

１０ 筒内噴射式内燃機関
１８ 燃料噴射弁
１９ 点火プラグ
２３ 電制スロットル弁
２５ バイパス通路
２６ 第１の開閉弁
２７ 第２の開閉弁
３０ コントロールユニット
３６ パワーステアリングスイッチ
３７ エアコンスイッチ
３８ ラジエータファンスイッチ
３９ ロードスイッチ
４０ エアコンリレー
４１ ラジエータファンリレー

Claims (7)

1. 機関への吸入空気量を調整する第１の吸入空気量調整手段と、補機の負荷の印加に直接連係して、機関への吸入空気量を直接増量する第２の吸入空気量調整手段と、アイドル運転状態における機関の回転速度を目標回転速度に近づけるように、前記第１の吸入空気量調整手段により吸入空気量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、空燃比を可変とする空燃比可変手段と、を含んで構成される内燃機関のアイドル回転速度制御装置において、
   前記補機の負荷が印加しているか否かを判定する負荷印加判定手段と、理論空燃比における補機の負荷に相当する第１の空気量を算出する第１の空気量算出手段と、現在の空燃比における補機の負荷に相当する第２の空気量を算出する第２の空気量算出手段と、前記負荷印加判定手段により補機の負荷が印加していると判定されたときに、算出された第１の空気量と第２の空気量との偏差を算出する空気量偏差算出手段と、前記第２の吸入空気量調整手段による吸入空気量の増量では不足する空気量を補うべく、算出された空気量偏差に応じて、前記第１の吸入空気量調整手段により機関への吸入空気量を調整して吸入空気量の補正を行う吸入空気量補正手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
2. 前記第２の空気量算出手段は、前記第１の空気量算出手段により算出された第１の空気量に対して、現在の空燃比に応じた補正を行い、第２の空気量を算出する請求項１記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
3. 機関の吸気通路内の吸入負圧を検出する吸入負圧検出手段を備え、
   前記第２の空気量算出手段は、現在の空燃比に応じた補正を行った第１の空気量に対して、検出された吸入負圧に応じた補正を行い、第２の空気量を算出する請求項１記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
4. 前記補機の負荷が、該補機の作動状態に応じて変化する場合には、
   前記第１の空気量算出手段は、理論空燃比下において前記第２の吸入空気量調整手段により補正可能な空気量と、前記補機の最大負荷に相当する初期空気量を時間経過に応じて徐々に減少させた空気量と、の大きい方を第１の空気量とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
5. 機関への吸入空気遅れ分を補正する空気遅れ補正手段を備える場合には、
   前記空気遅れ補正手段は、理論空燃比下において前記第２の吸入空気量調整手段により補正可能な空気量に対して空気遅れを考慮した補正を行い、該補正後の空気量に基づいて機関への吸入空気遅れ分を補正する請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
6. 前記空気遅れ補正手段は、理論空燃比下において前記第２の吸入空気量調整手段により補正可能な空気量と空気遅れを考慮して補正された空気量との差に基づいて、機関の点火時期又は機関への燃料供給量を補正することにより、機関への吸入空気遅れ分を補正する請求項５記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。
7. 前記機関は、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグによって火花点火を行う筒内噴射式内燃機関である請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関のアイドル回転速度制御装置。

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