JP4237121B2 - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のアイドル時における吸入空気量の制御を行う吸入空気量制御装置に関し、特に空調装置のコンプレッサを駆動する内燃機関の吸入空気量制御を行うものに関する。

空調装置がオンされているときに、検出したコンプレッサ吐出圧力に応じてトルク補正量を算出し、そのトルク補正量を用いて内燃機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御装置では、空調装置がオフからオンに変化した直後においては、吸入空気量の応答遅れにより、トルク補正が遅れ、機関回転が不安定となるという課題が有った。

この課題を解決するために、特許文献１には、空調装置がオンされた直後の所定期間内では、空調装置のオフ時におけるコンプレッサ吐出圧力に基づいて空調装置のオン時のコンプレッサ吐出圧力を予測し、その予測コンプレッサ吐出圧力に応じて算出されるトルク補正量を用いて、内燃機関の吸入空気量を制御する手法が示されている。

特許第３４６５５５０号公報

特許文献１に示された手法では、吸入空気量の応答遅れ、すなわち吸入空気量を制御する制御弁の開度変更指令に対する実際の吸入空気量の変化遅れが考慮されているが、この吸入空気量の変化特性と、空調装置のコンプレッサが必要とするトルク（以下「要求トルク」という）の変化特性との相対関係が考慮されていないため、以下のような不具合が発生する可能性がある。

すなわち、例えば要求トルクの増加速度が、吸入空気量の増加速度より低い場合には、吸入空気量の増加による機関出力トルクの増加分が、コンプレッサの要求トルクの増加分より大きくなるため、機関回転数の一時的な上昇を招く。また逆に要求トルクの増加速度が、吸入空気量の増加速度より高い場合には、吸入空気量の増加による機関出力トルクの増加分が、コンプレッサの要求トルクの増加分より小さくなるため、機関回転数の一時的な減少を招く。
また容量可変型のコンプレッサを備えた空調装置では、空調装置のオンオフ時だけでなく、容量の変更時にも同様の不具合が発生する可能性がある。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、空調装置の容量変更時（空調装置のオンオフ時を含む）において、内燃機関の吸入空気量を適切に制御し、機関のアイドル回転数を安定して維持することができる吸入空気量制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の吸入空気量（ＱＡＩＲ）を制御する吸入空気量制御弁（３）と、該吸入空気量制御弁（３）の開度を制御する弁開度制御手段とを備える内燃機関の吸入空気量制御装置において、前記機関により駆動される可変容量型空調装置（２０）の推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）を算出する推定要求トルク算出手段を備え、前記弁開度制御手段は、前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）に応じて、前記吸入空気量制御弁の弁開度指令値（ＴＨＣＭＤ）の補正量（ＩＨＡＣＸ）を算出する補正量算出手段を備え、算出された補正量（ＩＨＡＣＸ）を用いて前記吸入空気量制御弁の開度（ＴＨ）を制御し、前記推定要求トルク算出手段は、前記可変容量型空調装置の容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）が変化したか否かを判別する第１判別手段と、前記第１判別手段により前記容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）が変化したと判別された場合に該容量指令値の変化量（ΔＡＣＰＣＭＤ）の絶対値が所定量（ＤＰＣＭＤＸ）より大きいか否かを判別する第２判別手段とを有し、前記第２判別手段により前記絶対値（｜ΔＡＣＰＣＭＤ｜）が前記所定量（ＤＰＣＭＤＸ）より大きいと判別された場合には、該容量変更時点からの経過時間（ＴＡＣＰＣＨＧ）に応じて設定された過渡制御テーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル、ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）を検索することにより、前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）を算出する一方、前記第１判別手段により前記容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）が変化していないと判別された場合、及び前記第２判別手段により前記絶対値（｜ΔＡＣＰＣＭＤ｜）が前記所定量（ＤＰＣＭＤＸ）以下と判別された場合には、前記容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）にほぼ比例するように前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）を算出し、前記過渡制御テーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル、ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）は、前記空調装置（２０）の容量変更時における要求トルク（ＡＣＴＲＱ）の変化速度と、前記吸入空気量制御弁の弁開度変更時における前記吸入空気量（ＱＡＩＲ）の変化速度との相対関係に基づいて設定された、前記空調装置の容量（ＡＣＰＣＭＤ）が増量されたときに適用される第１のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル）と、前記空調装置の容量（ＡＣＰＣＭＤ）が減量されたときに適用される第２のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）とからなり、前記要求トルクの変化速度が、前記吸入空気量（ＱＡＩＲ）の変化速度より低い場合においては、前記第１のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル）は、前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）が時間経過とともに徐々に増加するように設定され、前記第２のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）は、前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）が時間経過とともに徐々に減少するように設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、内燃機関（１）の吸入空気量（ＱＡＩＲ）を制御する吸入空気量制御弁（３）と、該吸入空気量制御弁（３）の開度を制御する弁開度制御手段とを備える内燃機関の吸入空気量制御装置において、前記機関により駆動される可変容量型空調装置（２０）の推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）を算出する推定要求トルク算出手段を備え、前記弁開度制御手段は、前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）に応じて、前記吸入空気量制御弁の弁開度指令値（ＴＨＣＭＤ）の補正量（ＩＨＡＣＸ）を算出する補正量算出手段を備え、算出された補正量（ＩＨＡＣＸ）を用いて前記吸入空気量制御弁の開度（ＴＨ）を制御し、前記推定要求トルク算出手段は、前記可変容量型空調装置の容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）が変化したか否かを判別する第１判別手段と、前記第１判別手段により前記容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）が変化したと判別された場合に該容量指令値の変化量（ΔＡＣＰＣＭＤ）の絶対値が所定量（ＤＰＣＭＤＸ）より大きいか否かを判別する第２判別手段とを有し、前記第２判別手段により前記絶対値（｜ΔＡＣＰＣＭＤ｜）が前記所定量（ＤＰＣＭＤＸ）より大きいと判別された場合には、該容量変更時点からの経過時間（ＴＡＣＰＣＨＧ）に応じて設定された過渡制御テーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル、ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）を検索することにより、前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）を算出する一方、前記第１判別手段により前記容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）が変化していないと判別された場合、及び前記第２判別手段により前記絶対値（｜ΔＡＣＰＣＭＤ｜）が前記所定量（ＤＰＣＭＤＸ）以下と判別された場合には、前記容量指令値（ＡＣＰＣＭＤ）にほぼ比例するように前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）を算出し、前記過渡制御テーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル、ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）は、前記空調装置の容量（ＡＣＰＣＭＤ）が増量されたときに適用される第１のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル）と、前記空調装置の容量（ＡＣＰＣＭＤ）が減量されたときに適用される第２のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）とからなり、前記要求トルク（ＡＣＴＲＱ）の変化速度が、前記吸入空気量（ＱＡＩＲ）の変化速度より高い場合においては、前記第１のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル）は、前記空調装置の容量が増量された時点において、前記推定要求トルクがステップ状に増加し、その後時間経過とともに徐々に減少するように設定され、前記第２のテーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）は、前記空調装置の容量が減量された時点において、前記推定要求トルクがステップ状に減少し、その後時間経過とともに徐々に増加するように設定されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置において、前記補正量算出手段は、前記推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）に応じて、前記吸入空気量制御弁の弁開度指令値の基本補正量（ＩＨＡＣＴＱ）を算出する基本補正量算出手段と、前記機関の回転数（ＮＥ）に応じて補正係数（ＫＮＡＣＴＱＸ）を算出する補正係数算出手段と有し、前記基本補正量（ＩＨＡＣＴＱ）に前記補正係数（ＫＮＡＣＴＱＸ）を乗算することにより前記弁開度指令値の補正量（ＩＨＡＣＸ）を算出することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、可変容量型空調装置の推定要求トルクが算出され、この推定要求トルクに応じて、吸入空気量制御弁の弁開度指令値の補正量が算出され、算出された補正量を用いて吸入空気量制御弁の開度が制御される。空調装置の容量指令値の変化量の絶対値が所定量より大きいときは、該容量変更時点からの経過時間に応じて設定された過渡制御テーブルを検索することにより、推定要求トルクが算出される一方、容量指令値が変化していない場合、及び容量指令値の変化量が所定量以下であるときは、容量指令値にほぼ比例するように推定要求トルクが算出される。ここで、過渡制御テーブルは、要求トルクの変化速度が、吸入空気量の変化速度より低い場合においては、空調装置の容量が増量されたときは、推定要求トルクが時間経過とともに徐々に増加するように設定され、空調装置の容量が減量されたときは、推定要求トルクが時間経過とともに徐々に減少するように設定されるので、吸入空気量の変化速度を低下させて、要求トルクの変化速度に近づけることができ、空調装置の容量変更時におけるアイドル回転数の変動を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、可変容量型空調装置の推定要求トルクが算出され、この推定要求トルクに応じて、吸入空気量制御弁の弁開度指令値の補正量が算出され、算出された補正量を用いて吸入空気量制御弁の開度が制御される。空調装置の容量指令値の変化量の絶対値が所定量より大きいときは、該容量変更時点からの経過時間に応じて設定された過渡制御テーブルを検索することにより、推定要求トルクが算出される一方、容量指令値が変化していない場合、及び容量指令値の変化量が所定量以下であるときは、容量指令値にほぼ比例するように推定要求トルクが算出される。ここで、過渡制御テーブルは、要求トルクの変化速度が、吸入空気量の変化速度より高い場合においては、空調装置の容量が増量されたときは、推定要求トルクがステップ状に増加し、その後時間経過とともに徐々に減少するように設定され、空調装置の容量が減量されたときは、推定要求トルクがステップ状に減少し、その後時間経過とともに徐々に増加するように設定される。したがって、吸入空気量の変化速度を高めて、要求トルクの変化速度に近づけることができ、空調装置の容量変更時におけるアイドル回転数の変動を抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、推定要求トルクに応じて、吸入空気量制御弁の弁開度指令値の基本補正量が算出されるとともに、機関回転数に応じて補正係数が算出され、基本補正量に補正係数を乗算することにより弁開度指令値の補正量が算出される。これにより機関回転数の変化に対応して吸入空気量制御弁の開度が補正される。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気管２を有し、吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３には、スロットル弁３の開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が設けられており、その検出信号が電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給される。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ１１が接続されており、アクチュエータ１１は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。

燃料噴射弁６は図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。

スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＣＵ５に供給される。また、吸気管内絶対圧センサ７の下流には吸気温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号をＥＣＵ５に供給する。
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（６気筒エンジンではクランク角１２０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）でＣＲＫパルスを発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ１７が接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。

当該車両には、可変容量型の空調装置２０が設けられており、空調装置２０のコンプレッサ（図示せず）がエンジン１により駆動されるように構成されている。空調装置２０は、その容量を変更するためのソレノイド２１及びコンプレッサの出力側における冷媒圧力Ｐｄを検出する圧力センサ２２を備えている。ソレノイド２１は、ＥＣＵ５に接続されており、ソレノイド２１を流れる電流値Ｉｃが、ＥＣＵ５により制御される。電流値Ｉｃを増加させると、空調装置２０の容量が増加し、コンプレッサの要求トルクが増加する。圧力センサ２２の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。ＥＣＵ５は、各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６の開弁時間の制御を行うとともに、アクセルペダル操作量ＡＰに応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを算出し、検出したスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤに一致するようにアクチュエータ１１の駆動制御を行う。またＥＣＵ５は、当該車両の運転者により操作される操作パネル（図示せず）の操作状態に応じて、空調装置２０の容量指令値ＡＣＰＣＭＤを決定し、容量指令値ＡＣＰＣＭＤに応じてソレノイド２１に供給する電流値Ｉｃの制御を行う。

スロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤは、下記式（１）により算出される。
ＴＨＣＭＤ＝ＴＨＡＰ＋ＴＨＩＤＬ （１）
ここで、ＴＨＡＰは、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて算出される基本目標開度であり、基本目標開度ＴＨＡＰは、アクセルペダル操作量ＡＰにほぼ比例するように設定される。ＴＨＩＤＬは、アイドル目標開度ＴＨＩＤＬであり、アクセルペダル操作量ＡＰが「０」（アクセルペダルが踏み込まれていない状態）のときの目標開度である。アイドル目標開度ＴＨＩＤＬは、下記式（２）により算出される。
ＴＨＩＤＬ＝（ＩＨＡＣＸ＋ＩＬＯＡＤ）×ＫＩＰＡ＋ＩＰＡ （２）

ここで、ＩＨＡＣＸは、空調装置２０の要求トルクの推定値（以下「推定要求トルク」という）ＡＣＴＧＴＴＱに応じて設定されるコンプレッサ負荷補正項である。またＩＬＯＡＤは、空調装置２０以外のエンジン１に加わる負荷、すなわち電気負荷、パワーステアリング負荷などのオンオフあるいは自動変速機がインギヤか否かに応じて設定される負荷補正項であり、ＫＩＰＡ及びＩＰＡは共に大気圧ＰＡに応じて設定される大気圧補正係数及び大気圧補正項である。

本実施形態においては、図２（ａ）に実線で示すように、空調装置２０の容量指令値ＡＣＰＣＭＤをステップ状に変更した場合における実際のコンプレッサ要求トルクＡＣＴＲＱの変化特性は、同図（ｂ）に実線で示すようになる。空調装置２０の容量指令値ＡＣＰＣＭＤが、図２（ａ）に実線で示すように増量されたときは、それに合わせてエンジン１の出力トルクを増加させるために、スロットル弁開度ＴＨを増加させ、吸入空気量ＱＡＩＲを増量する必要がある。本実施形態においては、スロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを、図２（ａ）に破線で示すようにステップ状に増加させたときにおける実際の吸入空気量ＱＡＩＲの変化特性は、図２（ｂ）に破線で示すようになる。すなわち、本実施形態では、吸入空気量ＱＡＩＲの変化速度が、要求トルクＡＣＴＲＱの変化速度より高い。

そこで本実施形態では、空調装置の容量指令値ＡＣＰＣＭＤが増量されたときは、スロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤの算出に適用されるコンプレッサの推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを、ステップ状に増加させるのではなく、図２（ｃ）に示すように時間経過とともに徐々に増加させるように設定し、吸入空気量ＱＡＩＲの変化速度を遅くするようにした。これにより、吸入空気量ＱＡＩＲの変化特性と、要求トルクＡＣＴＲＱの変化特性とをほぼ一致させることが可能となる。また、空調装置の容量指令値ＡＣＰＣＭＤが減量されたときは、推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを、図２（ｄ）に示すように、時間経過とともに徐々に減少させるように設定し、同様の効果を得るようにしている。これにより、空調装置の容量変更がなされた場合における、エンジン１の出力トルクの変化特性を、コンプレッサの要求トルクＡＣＴＲＱの変化特性とほぼ一致させ、アイドル回転数の変動を抑制することができる。

図３は、空調装置２０のコンプレッサの推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に実行される。
ステップＳ１１では、空調装置２０の容量指令値ＡＣＰＣＭＤが変化したか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ１５に進む。容量指令値ＡＣＰＣＭＤが変化したときは、その変化量ΔＡＣＰＣＭＤ（＝ＡＣＰＣＭＤ（ｎ）−ＡＣＰＣＭＤ（ｎ−１），ｎは本処理の実行周期で離散化した制御時刻である）の絶対値が所定量ＤＰＣＭＤＸより大きいか否かを判別する（ステップＳ１２）。この答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ１５に進む。

ステップＳ１２で｜ΔＡＣＰＣＭＤ｜＞ＤＰＣＭＤＸであるときは、変化フラグＦＡＣＰＣＨＧを「１」に設定する（ステップＳ１３）とともに、アップカウントタイマＴＡＣＰＣＨＧの値を「０」に設定する（ステップＳ１４）。その後ステップＳ１５に進む。変化量ΔＡＣＰＣＭＤの絶対値は、容量指令値ＡＣＰＣＭＤの変更直後のみ所定量ＤＰＣＭＤＸを超えるので、ステップＳ１３及びＳ１４は、容量指令値ＡＣＰＣＭＤの変更直後に１回だけ実行される。したがって、アップカウントタイマＴＡＣＰＣＨＧの値は、容量指令値ＡＣＰＣＭＤ変更後の経過時間を示す。

ステップＳ１５では、冷媒圧力Ｐｄ、ソレノイド電流値Ｉｃ、及びコンプレッサ回転数Ｎｃに応じて、第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１を算出する。コンプレッサ回転数Ｎｃは、エンジン回転数ＮＥに変換係数を乗算することにより算出される。第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１は、冷媒圧力Ｐｄ、ソレノイド電流値Ｉｃ、及びコンプレッサ回転数Ｎｃに応じて予め設定されたマップを検索することにより算出される。容量指令値ＡＣＰＣＭＤが変更（増量または減量）されると、ソレノイド電流値Ｉｃが変化（増加または減少）し、第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１が、容量指令値ＡＣＰＣＭＤにほぼ比例して変化（増加または減少）する。

ステップＳ１６では、変化フラグＦＡＣＰＣＨＧが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）、すなわち容量指令値ＡＣＰＣＭＤがほぼ一定であるときは、推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１に設定し（ステップＳ１７）、本処理を終了する。

ステップＳ１５で、ＦＡＣＰＣＨＧ＝１であって容量指令値ＡＣＰＣＭＤが変化したときは、変化量ΔＡＣＰＣＭＤが「０」より大きいか否かを判別する（ステップＳ１８）。ΔＡＣＰＣＭＤ＞０であって、容量指令値ＡＣＰＣＭＤが増量されたときは、タイマＴＡＣＰＣＨＧの値に応じて図４（ａ）に示すＡＣＴＧＴＴＱ２テーブルを検索し、第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２を算出する（ステップＳ１９）。ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブルは、タイマＴＡＣＰＣＨＧの値が増加するほど第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２が増加し、所定時間ＴＳＡＴ以上では、第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２が一定となるように設定されている。すなわち、ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブルは、図２（ｃ）に示した変化特性が実現されるように設定されている。

ステップＳ２０では、ステップＳ１９で算出された第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２が、第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１より大きいか否かを判別する。第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１は、容量指令値ＡＣＰＣＭＤの増加にほぼ比例して増加しているので、最初はこの答は否定（ＮＯ）となり、直ちにステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２に設定し、本処理を終了する。

タイマＴＡＣＰＣＨＧの値が増加し、第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２が第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１を超えると、ステップＳ２０からステップＳ２１に進み、変化フラグＦＡＣＰＣＨＧを「０」に戻す。これにより、ステップＳ１６の答が否定（ＮＯ）となり、容量指令値ＡＣＰＣＭＤが変更されたときの過渡制御が終了する。

一方ステップＳ１８でΔＡＣＰＣＭＤ＜０であって容量指令値ＡＣＰＣＭＤが減量されたときは、ステップＳ２３に進み、タイマＴＡＣＰＣＨＧの値に応じて図４（ｂ）に示すＡＣＴＧＴＴＱ３テーブルを検索し、第３推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ３を算出する。ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブルは、タイマＴＡＣＰＣＨＧの値が増加するほど第３推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２が減少し、所定時間ＴＳＡＴ以上では、第３推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ３が一定となるように設定されている。すなわち、ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブルは、図４（ａ）に示した変化特性と逆の変化特性となるように設定されている。

ステップＳ２４では、ステップＳ２３で算出された第３推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ３が、第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１より大きいか否かを判別する。第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１は、容量指令値ＡＣＰＣＭＤの減少にほぼ比例して減少しているので、最初はこの答は否定（ＮＯ）となり、直ちにステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを第３推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ３に設定し、本処理を終了する。

タイマＴＡＣＰＣＨＧの値が増加し、第３推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ３が第１推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ１を下回ると、ステップＳ２４からステップＳ２５に進み、変化フラグＦＡＣＰＣＨＧを「０」に戻す。これにより、ステップＳ１６の答が否定（ＮＯ）となり、過渡制御が終了する。

図５は、前記式（２）に適用されるコンプレッサ負荷補正項ＩＨＡＣＸを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に実行される。
ステップＳ３１では、空調オンフラグＦＨＡＣＩＮＤが「１」であるか否かを判別する。空調オンフラグＦＨＡＣＩＮＤは、空調装置２０が作動しているとき「１」に設定される。ＦＨＡＣＩＮＤ＝０であって空調装置２０が作動していないときは、コンプレッサ負荷補正項ＩＨＡＣＸを「０」に設定して（ステップＳ３２）、本処理を終了する。

ＦＨＡＣＩＮＤ＝１であって空調装置２０が作動しているときは、図３の処理で算出される推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱに応じて、図６（ａ）に示すＩＨＡＣＴＱテーブルを検索し、コンプレッサ負荷補正項の基本値ＩＨＡＣＴＱを算出する（ステップＳ３３）。基本値ＩＨＡＣＴＱは、推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱに比例するように設定される。

ステップＳ３４では、エンジン回転数ＮＥに応じて、図６（ｂ）に示すＫＮＡＣＴＱＸテーブルを検索し、補正係数ＫＮＡＣＴＱＸを算出する。ＫＮＡＣＴＱＸテーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、補正係数ＫＮＡＣＴＱＸが増加するように設定されている。補正係数ＫＮＡＣＴＱＸは、スロットル弁開度ＴＨが変化しなくてもエンジン回転数ＮＥの変化により、吸入空気量が変化することに対応して、アイドル目標開度ＴＨＩＤＬを補正するために適用される。

ステップＳ３５では、下記式（３）に基本値ＩＨＡＣＴＱ及び補正係数ＫＮＡＣＴＱＸを適用し、コンプレッサ負荷補正項ＩＨＡＣＸを算出する。
ＩＨＡＣＸ＝ＩＨＡＣＴＱ×ＫＮＡＣＴＱＸ （３）

このようにして算出されるコンプレッサ負荷補正項ＩＨＡＣＸを、前記式（２）に適用することにより、容量指令値ＡＣＰＣＭＤが変更されたときに、スロットル弁開度ＴＨが、図４に示した推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２またはＡＣＴＧＴＴＱ３の変化特性と同様に変化する。その結果、吸入空気量ＱＡＩＲ（エンジン出力トルク）の変化特性を、コンプレッサの実際の要求トルクＡＣＴＲＱの変化特性と概略一致させ、エンジンのアイドル回転数の変動を抑制することができる。

本実施形態では、スロットル弁３が吸入空気量制御弁に相当し、アクチュエータ１１が弁開度制御手段の一部を構成する。またＥＣＵ５が、弁開度制御手段の一部、推定要求トルク算出手段、及び補正量算出手段を構成する。具体的には、図３の処理が推定要求トルク算出手段に相当し、図５の処理が補正量算出手段に相当する。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、スロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤをステップ状に変化させたときの吸入空気量ＱＡＩＲの変化速度が、空調装置の容量指令値ＡＣＰＣＭＤをステップ状に変化させたときの要求トルクＡＣＴＲＱの変化速度より高い例を示したが、逆に、吸入空気量ＱＡＩＲの変化速度が、要求トルクＡＣＴＲＱの変化速度より低い場合もある。本実施形態はそのような場合に対応するものである。なお、本実施形態は、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

本実施形態においては、図７（ａ）に実線で示すように、空調装置２０の容量指令値ＡＣＰＣＭＤをステップ状に変更した場合における実際のコンプレッサ要求トルクＡＣＴＲＱの変化特性は、同図（ｂ）に実線で示すようになる。これは、図２に示した特性と同一である。一方、スロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを、図７（ａ）に破線で示すようにステップ状に増加させたときにおける実際の吸入空気量ＱＡＩＲの変化特性は、図７（ｂ）に破線で示すようになる。すなわち、本実施形態では、吸入空気量ＱＡＩＲの変化速度が、要求トルクＡＣＴＲＱの変化速度より低い。

そこで本実施形態では、空調装置の容量指令値ＡＣＰＣＭＤが増量されたときは、スロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤの算出に適用されるコンプレッサの推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを、図７（ｃ）に示すように、ステップ状に大きく増加させ、その徐々に減少させるように設定し、吸入空気量ＱＡＩＲの変化速度を高めるようにした。これにより、吸入空気量ＱＡＩＲの変化特性を、要求トルクＡＣＴＲＱの変化特性とをほぼ一致させることが可能となる。また、空調装置の容量指令値ＡＣＰＣＭＤが減量されたときは、推定要求トルクＡＣＴＧＴＴＱを、図７（ｄ）に示すように設定し、同様の効果を得るようにしている。これにより、空調装置の容量変更がなされた場合における、エンジン１の出力トルクの変化特性を、コンプレッサの要求トルクＡＣＴＲＱの変化特性とほぼ一致させ、アイドル回転数の変動を抑制することができる。

本実施形態においては、ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル及びＡＣＴＧＴＴＱ３テーブルは、図７（ｃ）及び（ｄ）の特性に対応させて、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように設定される。すなわち、ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブルは、最初に第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２がステップ状に増加し、タイマＴＡＣＰＣＨＧの値が所定時間ＴＳＡＴ２に達するまで、徐々に減少し、その後一定となるように設定されている。またＡＣＴＧＴＴＱ３テーブルは、最初に第２推定トルク値ＡＣＴＧＴＴＱ２がステップ状に減少し、タイマＴＡＣＰＣＨＧの値が所定時間ＴＳＡＴ２に達するまで、徐々に増加し、その後一定となるように設定されている。

（他の実施形態）
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、スロットル弁の目標開度ＴＨＣＭＤをステップ状に変化させたときの吸入空気量ＱＡＩＲの変化速度と、空調装置の容量指令値ＡＣＰＣＭＤをステップ状に変化させたときの要求トルクＡＣＴＲＱの変化速度とが異なる例を示したが、両者がほぼ一致している場合には、ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル及ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブルは、単純にステップ状の特性となるように設定すればよい。

また上述した図３の処理では、ステップＳ２０及びＳ２４により、過渡制御テーブル（ＡＣＴＧＴＴＱ２テーブル、ＡＣＴＧＴＴＱ３テーブル）を用いる過渡制御の終了を判定しているが、容量指令値ＡＣＰＣＭＤの変更時点からの経過時間（タイマＴＡＣＰＣＨＧの値）が所定時間（ＴＳＡＴ，ＴＳＡＴ２）に達したときに、過渡制御を終了するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、ＤＢＷ（Drive By Wire）型のスロットル弁を使用し、スロットル弁３を吸入空気量制御弁とし、アクチュエータ１１及びＥＣＵ５により弁開度制御手段を構成したが、アクセルペダルと機械的にリンクしたスロットル弁を使用し、このスロットル弁をバイパスするバイパス通路、及び該バイパス通路を介して吸入される空気量を制御するバイパス空気量制御弁を設け、バイパス空気量制御弁をＥＣＵ５により制御することにより、吸入空気量を制御するようにしてもよい。すなわちその場合には、バイパス空気量制御弁が吸入空気量制御弁に相当し、ＥＣＵ５により弁開度制御手段が構成される。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 空調装置の要求トルク（ＡＣＴＲＱ）の変化特性と、吸入空気量（ＱＡＩＲ）の変化特性とを対比して説明するためのタイムチャートである。 推定要求トルク（ＡＣＴＧＴＴＱ）を算出する処理のフローチャートである。 図３の処理で使用されるテーブルを示す図である。 スロットル弁の目標開度の補正項（ＩＨＡＣＸ）を算出する処理のフローチャートである。 図５の処理で使用されるテーブルを示す図である。 第２の実施形態における、空調装置の要求トルク（ＡＣＴＲＱ）の変化特性と、吸入空気量（ＱＡＩＲ）の変化特性とを対比して説明するためのタイムチャートである。 図４に示すテーブルに対応するテーブル（第２の実施形態）を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気管
３ スロットル弁（吸入空気量制御弁）
５ 電子制御ユニット（弁開度制御手段、推定要求トルク算出手段、補正量算出手段）
１１ アクチュエータ（弁開度制御手段）
２０ 空調装置
２１ ソレノイド

Claims (3)

1. 内燃機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁と、該吸入空気量制御弁の開度を制御する弁開度制御手段とを備える内燃機関の吸入空気量制御装置において、
   前記機関により駆動される可変容量型空調装置の推定要求トルクを算出する推定要求トルク算出手段を備え、
   前記弁開度制御手段は、前記推定要求トルクに応じて、前記吸入空気量制御弁の弁開度指令値の補正量を算出する補正量算出手段を備え、算出された補正量を用いて前記吸入空気量制御弁の開度を制御し、
   前記推定要求トルク算出手段は、前記可変容量型空調装置の容量指令値が変化したか否かを判別する第１判別手段と、前記第１判別手段により前記容量指令値が変化したと判別された場合に該容量指令値の変化量の絶対値が所定量より大きいか否かを判別する第２判別手段とを有し、
   前記第２判別手段により前記絶対値が前記所定量より大きいと判別された場合には、該容量変更時点からの経過時間に応じて設定された過渡制御テーブルを検索することにより、前記推定要求トルクを算出する一方、前記第１判別手段により前記容量指令値が変化していないと判別された場合、及び前記第２判別手段により前記絶対値が前記所定量以下と判別された場合には、前記容量指令値にほぼ比例するように前記推定要求トルクを算出し、
   前記過渡制御テーブルは、前記空調装置の容量変更時における要求トルクの変化速度と、前記吸入空気量制御弁の弁開度変更時における前記吸入空気量の変化速度との相対関係に基づいて設定された、前記空調装置の容量が増量されたときに適用される第１のテーブルと、前記空調装置の容量が減量されたときに適用される第２のテーブルとからなり、前記要求トルクの変化速度が、前記吸入空気量の変化速度より低い場合においては、前記第１のテーブルは、前記推定要求トルクが時間経過とともに徐々に増加するように設定され、前記第２のテーブルは、前記推定要求トルクが時間経過とともに徐々に減少するように設定されていることを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装置。
2. 内燃機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁と、該吸入空気量制御弁の開度を制御する弁開度制御手段とを備える内燃機関の吸入空気量制御装置において、
   前記機関により駆動される可変容量型空調装置の推定要求トルクを算出する推定要求トルク算出手段を備え、
   前記弁開度制御手段は、前記推定要求トルクに応じて、前記吸入空気量制御弁の弁開度指令値の補正量を算出する補正量算出手段を備え、算出された補正量を用いて前記吸入空気量制御弁の開度を制御し、
   前記推定要求トルク算出手段は、前記可変容量型空調装置の容量指令値が変化したか否かを判別する第１判別手段と、前記第１判別手段により前記容量指令値が変化したと判別された場合に該容量指令値の変化量の絶対値が所定量より大きいか否かを判別する第２判別手段とを有し、
   前記第２判別手段により前記絶対値が前記所定量より大きいと判別された場合には、該容量変更時点からの経過時間に応じて設定された過渡制御テーブルを検索することにより、前記推定要求トルクを算出する一方、前記第１判別手段により前記容量指令値が変化していないと判別された場合、及び前記第２判別手段により前記絶対値が前記所定量以下と判別された場合には、前記容量指令値にほぼ比例するように前記推定要求トルクを算出し、
   前記過渡制御テーブルは、前記空調装置の容量が増量されたときに適用される第１のテーブルと、前記空調装置の容量が減量されたときに適用される第２のテーブルとからなり、前記要求トルクの変化速度が、前記吸入空気量の変化速度より高い場合においては、前記第１のテーブルは、前記空調装置の容量が増量された時点において、前記推定要求トルクがステップ状に増加し、その後時間経過とともに徐々に減少するように設定され、前記第２のテーブルは、前記空調装置の容量が減量された時点において、前記推定要求トルクがステップ状に減少し、その後時間経過とともに徐々に増加するように設定されていることを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装置。
3. 前記補正量算出手段は、前記推定要求トルクに応じて、前記吸入空気量制御弁の弁開度指令値の基本補正量を算出する基本補正量算出手段と、前記機関の回転数に応じて補正係数を算出する補正係数算出手段と有し、前記基本補正量に前記補正係数を乗算することにより前記弁開度指令値の補正量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。

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