JP5278592B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関のアイドル運転時に複数の外部負荷への作動要求が同時に発生した場合のエンジンストール（エンスト）を防止するための技術に関する。

内燃機関のアイドル運転時に、パワーステアリング、エアコン等の複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生することがある。そして要求通りにこれら外部負荷を同時に作動させてしまうと、エンジン回転数が急落し、エンストに陥ることがある。

かかるエンスト対策として、従来、例えば特許文献１に開示された技術がある。当該技術では、極短期間で制御上のエアコンスイッチがＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦと変化する場合の回転変動を防止するようにしている。

一方、内燃機関に対する外部負荷には様々なものがあり、これらを適切に作動させてエンストを防止することが重要である。また、複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生した場合には、これら外部負荷をできるだけ速やかに作動させる必要がある。

そこで、本発明の一の目的は、複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生した場合に、それら外部負荷を適切に作動させてエンストを防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生した場合に、それら外部負荷をできるだけ速やかに作動させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

特開平９−１４４５７８号公報

本発明の一の形態によれば、
内燃機関に対する複数の外部負荷に対して予め設定された優先順位を記憶し、且つ、前記内燃機関のアイドル運転時に前記複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生したとき、それら外部負荷を優先順位の高い順から時間差を以て作動させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。

好ましくは、前記内燃機関が車両に搭載されており、前記車両の走行に必要な外部負荷ほど前記優先順位が高く設定されている。

好ましくは、前記車両が、トルクコンバータと自動変速機とを備えたオートマチック車であり、前記自動変速機が、前記トルクコンバータからの動力伝達の有無を切り替えるクラッチを含み、前記自動変速機が、最も高い第１優先順位を有する外部負荷をなす。

好ましくは、前記制御装置が、前記自動変速機の作動開始時以降、検出した前記トルクコンバータの入力回転数および出力回転数に基づき、前記トルクコンバータの最大負荷と現在負荷との差に対応した内燃機関の予測回転数を算出し、該予測回転数が、前記目標アイドル回転数より低い所定の復帰回転数に達した時、次の外部負荷を作動させる。

好ましくは、前記内燃機関のアイドル運転時に前記車両が停止状態にある。

好ましくは、前記制御装置が、前記複数の外部負荷を時間差を以て作動させる際、一の外部負荷の作動開始時からの経過時間をモニタし、該経過時間が所定時間に達した時、次の外部負荷を作動させる。

好ましくは、前記制御装置が、前記複数の外部負荷を時間差を以て作動させる際、前記内燃機関の回転数をモニタし、一の外部負荷の作動開始時以降、前記内燃機関の回転数が所定の目標アイドル回転数より低い所定の復帰回転数に達した時、次の外部負荷を作動させる。

好ましくは、前記制御装置が、前記複数の外部負荷を時間差を以て作動させる際、前記内燃機関の回転数をモニタすると共に該回転数の微分値を算出し、一の外部負荷の作動開始時以降、前記内燃機関の回転数が所定の目標アイドル回転数より低い所定の復帰回転数に達し、且つ、前記微分値が所定の正の復帰微分値に達した時、次の外部負荷を作動させる。

好ましくは、前記制御装置が、前記目標アイドル回転数と前記復帰回転数との差を、前記微分値の値に応じて変更する。

好ましくは、前記制御装置が、前記内燃機関のアイドル運転時に、検出した実際の内燃機関の回転数を所定の目標アイドル回転数に近づける回転数フィードバック制御を実行し、該回転数フィードバック制御におけるフィードバックゲインを、一の外部負荷の作動開始時からの経過時間が長くなるほど、実際の内燃機関の回転数と目標アイドル回転数との差に基づく基準値に対して増大させる。

本発明によれば、複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生した場合に、それら外部負荷を適切に作動させてエンストを防止することができるという、優れた効果が発揮される。また、本発明によれば、複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生した場合に、それら外部負荷をできるだけ速やかに作動させることができるという、優れた効果が発揮される。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の駆動システムを示す概略図である。 図２は、車両の制御ブロック図である。 図３は、第１の作動方法に関するタイムチャートである。 図４は、フィードバックゲイン補正量を算出するためのマップである。 図５は、第２の作動方法に関するタイムチャートである。 図６は、第３の作動方法に関するタイムチャートである。 図７は、復帰回転差を算出するためのマップである。 図８は、ＣＶＴが単独で作動された場合のエンジン回転数、シフト負荷、Ｔ／Ｃ速度比および吸入空気量の変化を示すタイムチャートである。 図９は、第４の作動方法に関するタイムチャートである。 図１０は、Ｔ／Ｃ特性を表すマップである。 図１１は、残存負荷とエンジン回転数低下量との関係を示すマップである。 図１２は、第４の作動方法に関するフローチャートを示す。

以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に、本発明の実施形態に係る車両の駆動システムを概略的に示す。１は車両に搭載された内燃機関（エンジン）である。本実施形態のエンジン１は、直列４気筒の火花点火式内燃機関である。エンジン１の吸気通路２には、エアフローメータ３とスロットルバルブ４が設けられている。エアフローメータ３は、エンジン１に吸入される空気の単位時間当たりの量（吸入空気量）を検出する。スロットルバルブ４は吸入空気量を調節する。

エンジン１のクランクシャフト５にはトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）６が接続されている。Ｔ／Ｃ６は、クランクシャフト５に接続された入力側のポンプインペラ７と、ポンプインペラ７に対向された出力側のタービンランナ８と、ステータ９とを有する。

タービンランナ８には、自動変速機１１が接続されている。本実施形態の自動変速機１１は、ベルト式無段変速機、すなわちＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）からなる。但しより一般的な歯車式多段変速機からなってもよい。ＣＶＴ１１は、入力側のプライマリープーリ１２と、出力側のセカンダリープーリ１３と、これらプーリの間を掛け渡される金属製ベルト１４とを備える。こうして車両は、自動変速可能なオートマチック車として構成される。

ＣＶＴ１１は、プライマリープーリ１２よりもさらに入力側に切替機構１０を備えている。切替機構１０は、Ｔ／Ｃ６から出力された回転ないし動力の伝達の有無を切り替えるクラッチ１０Ａと、当該回転ないし動力を逆転させてＣＶＴ１１に伝えるためのリバース機構とを含む。またＣＶＴ１１には、パーキング時にいずれかのプーリをロックするためのパーキングロック機構が含まれる。

セカンダリープーリ１３には、ディファレンシャル１５を介して駆動輪１６が接続されている。駆動輪１６および従動輪（図示せず）には制動のためのブレーキ１７が付設されている。

車両には、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含む。

ＥＣＵ１００には、エアフローメータ１２から吸入空気量に関する検出信号が送られる。またＥＣＵ１００には、クランク角センサ１８からクランクシャフト５の回転角（クランク角）に関する検出信号が送られる。ＥＣＵ１００は当該信号に基づきエンジン１のクランク角を検出すると共に、エンジン１の回転数を計算する。ここで用語「回転数」とは、単位時間当たりの回転数のことをいい、回転速度と同義である。本実施形態では１分間当たりの回転数ｒｐｍのことをいう。

ＥＣＵ１００には、タービン回転数センサ１９から、タービン回転数すなわちＴ／Ｃ６の出力回転数に関する検出信号が送られる。同様に、ＥＣＵ１００には、ＣＶＴ入力回転数センサ２０およびＣＶＴ出力回転数センサ２１から、それぞれ、ＣＶＴ入力回転数およびＣＶＴ出力回転数に関する検出信号が送られる。

ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ４の駆動モータに制御信号を送ってスロットルバルブ４の開度（スロットル開度）を制御する。またＥＣＵ１００は、スロットルバルブ４に設けられたスロットル開度センサ３１（図２参照）から実際のスロットル開度に関する検出信号を受け取る。

図２には、車両の制御ブロック図を示す。既に述べたもの以外について説明すると、ＥＣＵ１００には、アクセル開度センサ３２から、ユーザが操作するアクセルペダルの開度（アクセル開度）に関する検出信号が送られる。ＣＶＴ１１からは、ＣＶＴ１１の作動状態および制御状態に関する情報を含む信号３３が送られ、当該情報には前述のＣＶＴ入力回転数およびＣＶＴ出力回転数が含まれる。

ユーザが操作するシフトレバーの位置に対応したシフト信号３４が送られる。シフトレバー位置にはニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、リバース（Ｒ）およびパーキング（Ｐ）の各位置が含まれる。またパワーステアリング（パワステ）センサ３５からは、パワステを作動させるための要求（パワステ作動要求）を示す信号が送られる。本実施形態のパワステは油圧式である。

エアコン（Ａ／Ｃ）システムからは、Ａ／Ｃの作動状態（オン／オフを含む）および制御状態に関する情報を含む信号３６が送られる。バッテリからは、バッテリの電圧および電流に関する情報を含む信号３７が送られる。

電気負荷スイッチ３８からは、電気負荷をオン／オフするための信号が送られる。電気負荷には様々なものがあり、例えばヘッドライト、スモールランプ、リヤデフォッガー等が含まれる。これら各種電気負荷に対応して個別に電気負荷スイッチ３８が設けられている。

オルタネータからは、その作動状態（オン／オフを含む）および制御状態に関する情報を含む信号３９が送られる。車速センサからは車速信号４０が送られ、ブレーキスイッチからはブレーキの作動状態（オン／オフを含む）に関する信号４１が送られる。

ＥＣＵ１００は、これら入力信号に基づいて、点火プラグ５１、燃料噴射用インジェクタ５２、スロットルバルブ４、ＣＶＴ１１、オイルポンプ５３、パワステポンプ５４、Ａ／Ｃコンプレッサ５５、オルタネータ５６および電気負荷５７を制御する。

オイルポンプ５３、パワステポンプ５４、Ａ／Ｃコンプレッサ５５およびオルタネータ５６は、それぞれ補機としてエンジンのクランクシャフト５によって駆動される。但し、それらの駆動負荷は可変であり、非作動時には無負荷または軽負荷状態、作動時には重負荷状態となる。オイルポンプ５３はギヤを介してクランクシャフト５により直結駆動され、残りのパワステポンプ５４、Ａ／Ｃコンプレッサ５５およびオルタネータ５６は、ベルトおよびプーリ等の動力伝達機構を介してクランクシャフト５により駆動される。

ＥＣＵ１００は、シフトレバーがニュートラルまたはパーキングにあることを示すシフト信号３４を受け取ったとき、切換機構１０のクラッチ１０Ａを非係合状態としてＣＶＴ１１を非作動状態とする。またＥＣＵ１００は、シフトレバーがドライブまたはリバースにあることを示すシフト信号３４を受け取ったとき、切換機構１０のクラッチ１０Ａを係合状態としてＣＶＴ１１を作動状態とする。よって例えば、ユーザがシフトレバーをニュートラルからドライブに切り替えると、ＣＶＴ１１を作動させるための要求（ＣＶＴ作動要求）を示すシフト信号３４が発生して、ＥＣＵ１００は切換機構１０のクラッチ１０Ａを係合させる。

ＥＣＵ１００は、パワステを作動させるための要求（パワステ作動要求）を示す信号をパワステセンサ３５から受け取ったとき、パワステポンプ５４を作動状態とする。パワステ作動要求は、例えばユーザがステアリング操作を行った時などに発生する。

またＥＣＵ１００は、Ａ／Ｃコンプレッサ５５を作動させるための要求（Ａ／Ｃコンプレッサ作動要求）があることを示す信号３６を受け取ったとき、Ａ／Ｃコンプレッサ５５を作動状態とする。Ａ／Ｃコンプレッサ作動要求は、例えばユーザがＡ／Ｃスイッチをオンした時や、Ａ／Ｃ制御中にＡ／Ｃコンプレッサ吐出圧を大きく急上昇させるための要求信号が発生した時などに発生する。

ＥＣＵ１００は、オルタネータ５６を作動させるための要求（オルタネータ作動要求）があることを示す信号３９を受け取ったとき、オルタネータ５６を作動状態とする。オルタネータ作動要求は、例えばバッテリ電圧が所定の許容最小値以下に低下した時や、電気負荷が急激に増大してより多くの発電量が必要になった時などに発生する。

ＥＣＵ１００は、受け取った各種信号から、オイルポンプ５３を作動させるための要求（オイルポンプ作動要求）があることを認識したとき、オイルポンプ５３を作動状態とする。オイルポンプ５３は、潤滑油を各潤滑部や油圧駆動機構に供給するためのポンプであり、本実施形態では可変容量式とされている。オイルポンプ作動要求は、例えばＣＶＴ１１により多くのオイルを供給するための要求信号が発生した時などに発生する。

ＥＣＵ１００は、電気負荷５７を作動させるための要求（電気負荷作動要求）があることを示す信号を電気負荷スイッチ３８から受け取ったとき、電気負荷５７を作動状態（オン）とする。

なお、オイルポンプ５３、パワステポンプ５４、Ａ／Ｃコンプレッサ５５およびオルタネータ５６については、それぞれ、エンジン１からの動力伝達部にクラッチを設けて、クラッチの係合と非係合とを切り替えることにより、エンジンに駆動される作動状態とエンジン１に駆動されない非作動状態とを切り替えても良い。

ところで、ＣＶＴ１１、オイルポンプ５３、パワステポンプ５４、Ａ／Ｃコンプレッサ５５およびオルタネータ５６は、それぞれエンジン１に対する外部負荷を形成する。そしてエンジン１のアイドル運転時に、複数の外部負荷を同時に作動させてしまうと、エンジン回転数が急落し、エンストに陥ることがある。

そこで本実施形態では、この対策として、これら外部負荷に対して予め優先順位を設定しておき、当該優先順位をＥＣＵ１００に記憶させる。そして、エンジン１のアイドル運転時に複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生したときは、ＥＣＵ１００により、それら外部負荷を優先順位の高い順から時間差を以て作動或いは導入させる。これにより、複数の外部負荷を適切に作動させつつ、それらの同時作動を回避してエンストを防止することができる。

ここで、エンジン１のアイドル運転時には、ＥＣＵ１００が、検出した実際のエンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に近づける回転数フィードバック制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ１８からの信号に基づき検出した実際のエンジン回転数と、目標アイドル回転数との差（アイドル回転差）に応じたフィードバックゲインを算出し、このフィードバックゲインに応じてスロットル開度と燃料噴射量を制御する。アイドル回転差が大きいほど、フィードバックゲインの絶対値は大きくなり、実際のエンジン回転数がより早く目標アイドル回転数に近づくよう制御される。本実施形態における目標アイドル回転数は６５０ｒｐｍであるが、この値は任意に設定可能である。

優先順位は、車両の走行に必要な外部負荷ほど高くなるように設定されている。上述のＣＶＴ１１、オイルポンプ５３、パワステポンプ５４、Ａ／Ｃコンプレッサ５５およびオルタネータ５６については、車両の走行に不可欠なＣＶＴ１１に最も高い第１優先順位が与えられている。次の第２優先順位はオイルポンプ５３に与えられる。オイルポンプ５３からの吐出油圧が不足すると、ＣＶＴ１１のベルト１４のスリップやクランクシャフト５の焼き付きが発生する可能性があるからである。これらＣＶＴ１１およびオイルポンプ５３は、車両の走行に不可欠という観点から、上位の優先度を有する第１グループに分類される。

第３優先順位はパワステポンプ５４に与えられる。パワステは車両の走行に必ずしも不可欠ではないが、パワステが適正に作動することが、ユーザによる安全且つ快適な運転操作に寄与するからである。このパワステポンプ５４は、車両の走行に不可欠ではないが安全運転に寄与するという観点から、中位の優先度を有する第２グループに分類される。

第４優先順位はオルタネータ５６に与えられる。オルタネータ５６は、車両の走行に対する必要性は低いものの、これが適正な発電を行うことで、車両における電力需要が満たされ、またバッテリの負担も軽減されるからである。最後の第５優先順位はＡ／Ｃコンプレッサ５５に与えられる。Ａ／Ｃは快適装備であり、車両の走行に対する必要性は最も低いと考えられるからである。これらオルタネータ５６およびＡ／Ｃコンプレッサ５５は、車両の走行に対する必要性が低いという観点から、下位の優先度を有する第３グループに分類される。

このような方法で、全ての外部負荷に対して優先順位が予め設定される。なお電気負荷５７については、これが作動された場合にオルタネータ５６の発電量が増すことがあるので、オルタネータ５６に含めて第４優先順位を有するものとしてもよい。或いは、オルタネータ５６とは異なる優先順位を有するものとしてもよい。この場合、電力消費量が大きい電気負荷５７ほど優先順位を高く定めるのが好ましい。

次に、複数の外部負荷を時間差を以て作動させる際の作動方法を説明する。ここでは、外部負荷として、ＣＶＴ１１、パワステポンプ５４およびＡ／Ｃコンプレッサ５５の三つを例に挙げて説明する。但し、作動させる外部負荷の数および種類はこれらに限られない。

まず前提として、車両が停止状態でエンジン１がアイドル運転している場合を想定する。このとき、車両のブレーキ（フットブレーキまたはパーキングブレーキ）が作動されており、駆動輪１６は回転せぬよう制動されている。エンジン１においては前述の回転数フィードバック制御が実行されている。この状態で三つの外部負荷に対する作動要求が同時に発生したとする。

ここで、作動要求が同時に発生する場合の「同時」とは、実質的に同時の意であり、極僅かな時間差を以て複数の作動要求が次々と発生する場合を含む。このためＥＣＵ１００の処理としては、一の作動要求発生時から極僅かな所定時間の経過を待ち、その間に次の作動要求が発生した場合には、その時点からさらに次の所定時間の経過を待つ。こうして所定時間経過時までに作動要求が発生しなくなったら、それまでに発生した作動要求の数と種類を特定し、対応する外部負荷について作動順序を決定し、それらを順次作動させる。

特にＣＶＴ１１については、シフトレバーが例えばニュートラル位置（Ｎ）からドライブ位置（Ｄ）に操作されると、ＣＶＴ１１への作動要求が発生する。この場合、直ちに切替機構１０のクラッチ１０Ａが係合され、Ｔ／Ｃ６からＣＶＴ１１に動力すなわち回転トルクが伝達され、ＣＶＴ１１は作動状態になる。しかし、駆動輪１６が制動されているので、ＣＶＴ１１のプーリ１２，１３は回転せず、このためＴ／Ｃ６にスリップが生じる。このときにエンジン１に加わる負荷がシフト負荷である。

他方、パワステポンプ５４およびＡ／Ｃコンプレッサ５５が作動されると、エンジン１にはそれぞれパワステ負荷およびＡ／Ｃ負荷が加わる。

まず第１の作動方法として、一の外部負荷の作動開始時からの経過時間をモニタし、この経過時間が所定時間に達した時、次の外部負荷を作動させる方法がある。すなわち、図３に示すように、ＥＣＵ１００は、ＣＶＴ１１への作動要求が発生した時点ｔ１でクラッチ１０Ａを係合させ、ＣＶＴ１１を作動させる。すると直ちにシフト負荷が立ち上がる。同時にＥＣＵ１００は、作動要求発生時ｔ１からの経過時間をモニタし、この経過時間が所定時間Δｔｓに達した時点ｔ２で、次の外部負荷であるパワステポンプ５４を作動させる。Ａ／Ｃコンプレッサ５５も同様に、パワステポンプ５４の作動開始時ｔ２から所定時間Δｔｓを経過した時点ｔ３で作動させられる。

所定時間Δｔｓは、一の外部負荷の導入により低下したエンジン回転数が、目標アイドル回転数近傍に復帰し収束するのに要する時間として予め実験的に定められており、例えば５〜１０秒の範囲内の時間である。

ここで、一の外部負荷の作動開始後、一旦低下したエンジン回転数は、回転数フィードバック制御により目標アイドル回転数に近づくよう上昇させられる。このとき、回転数フィードバック制御におけるフィードバックゲインを、一の外部負荷の作動開始時からの経過時間が長くなるほど、実際のエンジン回転数と目標アイドル回転数との差（アイドル回転差）に基づく基準値に対して増大させるのが好ましい。こうすることにより、低下したエンジン回転数を目標アイドル回転数により早く近づけることができ、回転の収束性を向上させることができる。この手法は、後述の各作動方法にも適用可能である。

具体的に述べると、ＥＣＵ１００は、逐次的に、経過時間に対応したフィードバック（Ｆ／Ｂ）ゲイン補正量を、予め記憶した図４に示すようなマップから求める。そして求めたＦ／Ｂゲイン補正量を基準値としてのＦ／Ｂゲインに加算または乗算し、Ｆ／Ｂゲインを増大補正する。

図４から分かるように、経過時間が長くなるほど、Ｆ／Ｂゲイン補正量は大きくなり、補正後のＦ／Ｂゲインは大きくなる。よって、経過時間が長くなるほど、エンジン回転数の目標アイドル回転数への収束性が増し、回転の収束性を向上させることができる。

次に、第２の作動方法を説明する。この第２の作動方法は、図５に示すように、エンジン回転数Ｎｅをモニタし、一の外部負荷の作動開始時以降、エンジン回転数Ｎｅが目標アイドル回転数Ｎｉより低い所定の復帰回転数Ｎｆに達した時、次の外部負荷を作動させる方法である。

すなわち、図示するように、ＥＣＵ１００は、ＣＶＴ１１への作動要求が発生した時点ｔ１でクラッチ１０Ａを係合させ、ＣＶＴ１１を作動させる。すると直ちにシフト負荷が立ち上がる。同時にＥＣＵ１００は、時刻ｔ１以降、実際のエンジン回転数Ｎｅをモニタし、実際のエンジン回転数Ｎｅが復帰回転数Ｎｆに達した時点ｔ２で、次の外部負荷であるパワステポンプ５４を作動させる。Ａ／Ｃコンプレッサ５５も同様に、時刻ｔ２以降、実際のエンジン回転数Ｎｅが復帰回転数Ｎｆに達した時点ｔ３で作動させられる。

復帰回転数Ｎｆは、次の外部負荷を導入してもエンストが生じぬほどに十分復帰したエンジン回転数として予め実験的に定められており、本実施形態の場合、一定の５５０ｒｐｍに設定されている。

この手法によれば、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に復帰する前に次の外部負荷の作動を開始するので、複数の外部負荷を速やかに作動させることが可能となる。

次に、第３の作動方法を説明する。この第３の作動方法は、図６に示すように、エンジン回転数Ｎｅをモニタすると共にエンジン回転数の微分値ΔＮｅを算出し、一の外部負荷の作動開始時以降、エンジン回転数Ｎｅが復帰回転数Ｎｆに達し、且つ、微分値ΔＮｅが所定の正の復帰微分値ΔＮｅｆに達した時、次の外部負荷を作動させる方法である。ここで微分値ΔＮｅは次式（１）により逐次的に算出される。ｎは今回値、ｎ−１は前回値を表す。

図示するように、ＥＣＵ１００は、ＣＶＴ１１への作動要求が発生した時点ｔ１でクラッチ１０Ａを係合させ、ＣＶＴ１１を作動させる。すると直ちにシフト負荷が立ち上がる。同時にＥＣＵ１００は、時刻ｔ１以降、逐次的に、実際のエンジン回転数Ｎｅを取得すると共に、エンジン回転数の微分値ΔＮｅを算出する。

シフト負荷の立ち上がり当初は、エンジン回転数Ｎｅが大きく落ち込むので、微分値ΔＮｅも大きくマイナス方向に移動する。しかし、やがてエンジン回転数Ｎｅが下降から上昇に転じると、微分値ΔＮｅもプラスに転じ、その値が徐々に大きくなっていく。

そこで、エンジン回転数Ｎｅが復帰回転数Ｎｆ以上で且つ微分値ΔＮｅが復帰微分値ΔＮｅｆ以上という条件が満たされた時ｔ２に、次の外部負荷であるパワステポンプ５４を作動させる。同様にして、時刻ｔ２以降、エンジン回転数Ｎｅが復帰回転数Ｎｆ以上で且つ微分値ΔＮｅが復帰微分値ΔＮｅｆ以上という条件が満たされた時ｔ３に、次の外部負荷であるＡ／Ｃコンプレッサ５５を作動させる。

この手法によれば、エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に復帰する前に次の外部負荷の作動を開始することができる。また、微分値ΔＮｅが復帰微分値ΔＮｅｆ以上となっていること、すなわち、一の外部負荷の作動に起因するエンジン負荷が減少傾向にありエンジン回転数が上昇傾向にあることを把握した時点で、次の外部負荷の作動を開始することができる。よって、次の外部負荷の作動開始タイミングを、エンストが生じないできるだけ早いタイミングに設定することができ、複数の外部負荷を一層速やかに作動させることが可能となる。

ここで、目標アイドル回転数Ｎｉと復帰回転数Ｎｆとの差（復帰回転差）ΔＮｆは、微分値ΔＮｅの値に応じて変更される。言い換えれば、復帰回転数Ｎｆの値は微分値ΔＮｅの値に応じて変化させられる。但し図示例では便宜上一定として示す。

具体的に述べると、ＥＣＵ１００は、逐次的に、微分値ΔＮｅに対応した復帰回転差ΔＮｆ（＝Ｎｉ−Ｎｆ）を、予め記憶した図７に示すようなマップから求める。そして求めた復帰回転差ΔＮｆを目標アイドル回転数Ｎｉから減じて復帰回転数Ｎｆを算出する。

図７から分かるように、微分値ΔＮｅが０に対して大きくなるほど、復帰回転差ΔＮｆは０に対して大きくなり、復帰回転数Ｎｆは目標アイドル回転数Ｎｉに対して小さくなっていく。よって、エンジン回転数の上昇傾向が強い（エンジン負荷減少傾向が強い）ほど、復帰回転数Ｎｆは低下し、より早いタイミングで次の外部負荷の作動を開始するようになる。これによっても、エンストを確実に回避しつつ次の外部負荷の作動開始タイミングを迅速化することが可能となる。

このように復帰回転数Ｎｆを変化させることで、第２の作動方法で述べたような復帰回転数Ｎｆ（図６に線ａで表示）を一定とする場合よりも、復帰回転数Ｎｆを低下させることができ、次の外部負荷の作動開始タイミングをより早くすることができる。この第３の作動方法は、エンジンに加わる負荷状態を監視しながらエンストしないようなできるだけ早い作動開始タイミングを決定するものであると言える。

次に、第４の作動方法を説明する。この第４の作動方法は、特に、ＣＶＴ１１の作動開始時以降に次の外部負荷を作動させるときの作動タイミングに関する。概説すると、検出したＴ／Ｃ６の入力回転数および出力回転数に基づき、Ｔ／Ｃ６の最大負荷と現在負荷との差に対応した内燃機関の予測回転数を算出し、この予測回転数が、目標アイドル回転数より低い所定の復帰回転数に達した時、次の外部負荷を作動させる。

図８に、ＣＶＴ１１が単独で作動された場合のエンジン回転数、シフト負荷、Ｔ／Ｃ速度比および吸入空気量の変化を示す。ここでＴ／Ｃ速度比とは、Ｔ／Ｃ６の入力回転数（エンジン１、クランクシャフト５およびポンプインペラ７の回転数）と出力回転数（タービンランナ８の回転数）との比をいう。Ｔ／Ｃ速度比ｅはｅ＝Ｎｔ／Ｎｅ（但しＮｔはＴ／Ｃ６の出力回転数）で表される。

時刻ｔ１で、ＣＶＴ１１への作動要求が発生し、同時にＣＶＴ１１の作動が開始される。するとシフト負荷が増加し、エンジン回転数ＮｅとＴ／Ｃ速度比ｅが低下し、吸入空気量Ｇａが回転数フィードバック制御の結果増加させられる。

そしてやがて時刻ｔ２でクラッチ１０Ａの係合が完了すると、シフト負荷の増加もほぼ終了し、Ｔ／Ｃ速度比ｅの低下も終了してＴ／Ｃ速度比ｅはゼロに達する。他方、エンジン回転数Ｎｅはまだ目標アイドル回転数Ｎｉに到達しておらず、従って吸入空気量Ｇａも微増されている。なお図示例では、エンジン回転数Ｎｅが最も低下した時でも復帰回転数Ｎｆを下回っていない。

ここで比較例として、クラッチ１０Ａの係合が完了するまでは（すなわちＣＶＴ１１の作動状態への移行が完了するまでは）次の外部負荷を作動させないという例を想定する。この場合、次の外部負荷の作動開始は係合完了時ｔ２まで待たなくてはならないことになる。

これに対し、第４の作動方法は、エンストを確実に防止しつつ、より早いタイミングで次の外部負荷の作動開始（或いは導入）を可能とするものである。

図９に、第４の作動方法を説明するためのタイムチャートを示す。時刻ｔ１でＣＶＴ１１への作動要求が発生し、ＣＶＴ１１の作動が開始されると、それ以降ＥＣＵ１００は逐次的に次の演算を行って、次の外部負荷の導入タイミングを決定する。

まずＥＣＵ１００は、クランク角センサ１８およびタービン回転数センサ１９によりそれぞれ検出された実際のエンジン回転数ＮｅおよびＴ／Ｃ出力回転数Ｎｔに基づき、Ｔ／Ｃ速度比ｅ（図９（Ｃ）参照）を算出する。

次にＥＣＵ１００は、図１０に示されるようなＴ／Ｃ特性を表す予め記憶されたマップから、算出されたＴ／Ｃ速度比ｅに対応する容量係数Ｃを求める。ここで図示されるようなＴ／Ｃ特性は、Ｔ／Ｃ自体が有する固有の特性である。

ＣＶＴ１１の作動開始時以降はＴ／Ｃ速度比ｅが減少していくため、容量係数Ｃは図１０に矢示するように特性線図上をＴ／Ｃ速度比小の方向に向かって移動する。つまり、ＣＶＴ作動開始時から時間が経過するにつれ、容量係数Ｃは一旦上昇し、最大値ないしピークＣｍａｘを迎えた後、低下する。

次にＥＣＵ１００は、求めた容量係数Ｃと検出したエンジン回転数Ｎｅとに基づき、現在における実際のシフト負荷ないしシフト負荷トルクＴ（図９（Ｂ）参照）を次式（２）により算出する。シフト負荷ないしシフト負荷トルクＴは、エンジン回転数を引き下げるようにエンジンに加わる負荷ないしトルクである。

なお、式（２）で算出されるシフト負荷は定常時の値である。実用上はこれで十分な場合も多いが、回転数変動を考慮したい場合など、より高い精度を要求するときは次式（３）によりシフト負荷を算出してもよい。

ここでＡ、Ｂは所定の適合値、ΔＮｅは前述のエンジン回転数微分値である。

次にＥＣＵ１００は、シフト負荷の最大値（最大シフト負荷）Ｔｍａｘを算出する。すなわち、ＥＣＵ１００は、図１０のマップにおける容量係数の最大値（最大容量係数）Ｃｍａｘと、目標アイドル回転数Ｎｉとから、式（２）を用いて、最大シフト負荷Ｔｍａｘ（図９（Ｂ）参照）を算出する。なお最大シフト負荷Ｔｍａｘは一定値であるから予めＥＣＵ１００に記憶しておいてもよい。

次いでＥＣＵ１００は、最大シフト負荷Ｔｍａｘから実際のシフト負荷Ｔを減じて残存負荷Ｔｒを算出する（図９（Ｂ）参照）。この残存負荷Ｔｒは、クラッチ１０Ａが係合完了となるまでに今後エンジンに加えられる予定の負荷の大きさを示す値である。

次にＥＣＵ１００は、図１１に示されるような予め記憶されたマップから、算出された残存負荷Ｔｒに対応するエンジン回転数低下量ΔＮｒを求める。図１１から理解されるように、エンジン回転数低下量ΔＮｒは残存負荷Ｔｒが大きくなるほど大きくなる。

次いでＥＣＵ１００は、現在における実際のエンジン回転数Ｎｅから、算出されたエンジン回転数低下量ΔＮｒを減じて、予測回転数Ｎｒを求める（図９（Ａ）参照）。予測回転数Ｎｒは、最大シフト負荷Ｔｍａｘと現在のシフト負荷Ｔとの差（すなわち残存負荷Ｔｒ）に対応した仮想的なエンジン回転数である。残存負荷Ｔｒが大きいほど予測回転数Ｎｒは小さくなり、逆に残存負荷Ｔｒが小さいほど予測回転数Ｎｒは大きくなる傾向にある。

次にＥＣＵ１００は、予測回転数Ｎｒを復帰回転数Ｎｆと比較する。そして予測回転数Ｎｒが復帰回転数Ｎｆ以上になった時点ｔ１１で、次の外部負荷の作動を開始する。

これによれば、図示するように、クラッチ係合完了タイミングｔ２よりも早いタイミングｔ１１で次の外部負荷の作動を開始することができる。よってエンストを確実に防止しつつ、比較例よりも早いタイミングで次の外部負荷の作動を開始することができる。

詳しくは、クラッチ係合が進行し残存負荷Ｔｒが徐々に少なくなっていくと、残存負荷Ｔｒによる今後のエンジン回転数の引き下げ量は少なくなっていく。本方法によれば、残存負荷Ｔｒが少なくなって予測回転数Ｎｒがある程度上昇した時点で、次の外部負荷を導入する。このため、現在のエンジン回転数とのバランスを考慮して、エンストを回避しつつ次の外部負荷を早めに導入することが可能となる。

なお、エンジン回転数Ｎｅが一定と仮定すると、式（２）によれば容量係数Ｃが最大値Ｃｍａｘのときにシフト負荷Ｔは最大となる。しかしながら、実際のエンジン回転数は変化しているため、必ずしも容量係数Ｃが最大値Ｃｍａｘのときにシフト負荷Ｔが最大となる訳ではない。しかし、シフト負荷Ｔが容量係数Ｃの影響を大きく受けること、および実際のエンジン回転数の変化がそれ程大きくないことから、実際のシフト負荷Ｔは、容量係数Ｃが最大値Ｃｍａｘになるのとほぼ同じタイミングで最大になるものと考えられる。本実施形態では、便宜上、最大容量係数Ｃｍａｘと目標アイドル回転数Ｎｉとから最大シフト負荷Ｔｍａｘを決定するようにしている。

一方、他の外部負荷、例えば上述したパワステポンプおよびＡ／Ｃコンプレッサの作動時における次の外部負荷の導入タイミングについても、残存負荷を考慮した予測回転数に基づく決定が可能である。なおアイドル回転数付近での他の外部負荷の負荷特性については、例えばオルタネータとＡ／Ｃコンプレッサの場合、エンジン回転数が高いほど負荷は大きくなる。

図１２に、第４の作動方法を実施するための制御に関するフローチャートを示す。

まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、アイドル停車中であるか否か、すなわち車両が停止状態で且つエンジンがアイドル運転中であるか否かを判断する。

ノーの場合には待機状態となる。イエスの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２において、複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生したか否かを判断する。

ノーの場合には待機状態となる。イエスの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３において、作動要求が発生した複数の外部負荷について、予め定められた優先順位に従って作動順序を決定する。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４において、ＣＶＴ作動要求があるか否かを判断する。

ＣＶＴ作動要求無しと判断した場合、ステップＳ１１２に進む。他方、ＣＶＴ作動要求有りと判断した場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５において、一時的なフィードフォワード制御によりスロットル開度を強制的に所定量増大し、吸入空気量を強制的に所定量増大する。これは、今後のＣＶＴ導入に起因したエンジン負荷増大によりエンジン回転数が大きく低下するのをできるだけ抑制するためである。なおこのステップＳ１０５を終えた後は、通常通り、回転数フィードバック制御が実行される。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６において、検出された実際のエンジン回転数ＮｅおよびＴ／Ｃ出力回転数Ｎｔに基づき、図１０のマップから容量係数Ｃを求める。

その後ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０７において、求めた容量係数Ｃと検出したエンジン回転数Ｎｅとに基づき、前記式（２）によりシフト負荷Ｔを算出する。

またＥＣＵ１００は、ステップＳ１０８において、算出したシフト負荷Ｔを最大シフト負荷Ｔｍａｘから減じて、残存負荷Ｔｒを算出する。

そしてＥＣＵ１００は、ステップＳ１０９において、図１１のマップから、算出された残存負荷Ｔｒに対応するエンジン回転数低下量ΔＮｒを求める。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０において、実際のエンジン回転数Ｎｅからエンジン回転数低下量ΔＮｒを減じて予測回転数Ｎｒを求める。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１１１において、予測回転数Ｎｒが復帰回転数Ｎｆ以上か否かを判断する。予測回転数Ｎｒが復帰回転数Ｎｆ未満の場合、ステップＳ１０６に戻って、再度予測回転数Ｎｒの算出を繰り返す。

他方、予測回転数Ｎｒが復帰回転数Ｎｆ以上の場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１２において、次の外部負荷の作動を開始する（すなわち次の外部負荷を導入する）。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１１３において、さらに次の外部負荷の作動を開始可能であるか否か（すなわちさらに次の外部負荷を導入可能であるか否か）を判断する。すなわちＥＣＵ１００は、前記第１〜第４の作動方法のいずれかで述べたような判断基準に従い、さらに次の外部負荷の導入タイミングが到来したと判断したとき、さらに次の外部負荷の作動を開始可能であると判断する。

ノーの場合には待機状態となる。イエスの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１４において、さらに次の導入すべき外部負荷があるか否かを判断する。

イエスの場合、ステップＳ１１２に戻って、さらに次の外部負荷を導入する。他方、ノーの場合には終了する。

ところで、本実施形態は次のような利点も有する。すなわち、複数の外部負荷を時間差を以て順次作動させるので、エンジン回転数が一時に大きく落ち込むことがない。よってエンジンノイズの急変を防止でき、ユーザに対する車両騒音の印象を良好とすることができる。またエンジン振動が過大になることも防止でき、ユーザに対する車両振動の印象も良好とすることができる。そして車両発進時のアクセル応答性も良好とすることができ、十分なドライバビリティを確保できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、本発明の内燃機関の用途および種類は任意であり、例えば圧縮着火式内燃機関にも本発明は適用可能である。上記の各数値や、作動させる外部負荷の数は一例であり、適宜変更可能である。前記第１〜第４の作動方法は任意に組み合わせ可能である。例えば第１の作動方法の判断基準で次の外部負荷を導入した後、第２の作動方法の判断基準でさらに次の外部負荷を導入してもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

Claims (5)

1. 内燃機関に対する複数の外部負荷であって、前記内燃機関のクランクシャフトにより駆動される複数の外部負荷に対して予め設定された優先順位を記憶し、且つ、前記内燃機関のアイドル運転時に前記複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生したとき、それら外部負荷を優先順位の高い順から時間差を以て作動させ、
   前記内燃機関が車両に搭載されており、前記車両の走行に必要な外部負荷ほど前記優先順位が高く設定されており、
   前記車両が、トルクコンバータと自動変速機とを備えたオートマチック車であり、前記自動変速機が、前記トルクコンバータからの動力伝達の有無を切り替えるクラッチを含み、前記自動変速機が、最も高い第１優先順位を有する外部負荷をなし、
   前記自動変速機の作動開始時以降、検出した前記トルクコンバータの入力回転数および出力回転数に基づき、前記トルクコンバータの最大負荷と現在負荷との差に対応した内燃機関の予測回転数を算出し、該予測回転数が、所定の目標アイドル回転数より低い所定の復帰回転数に達した時、次の外部負荷を作動させる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関のアイドル運転時に前記車両が停止状態にある
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関に対する複数の外部負荷であって、前記内燃機関のクランクシャフトにより駆動される複数の外部負荷に対して予め設定された優先順位を記憶し、且つ、前記内燃機関のアイドル運転時に前記複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生したとき、それら外部負荷を優先順位の高い順から時間差を以て作動させ、
   前記複数の外部負荷を時間差を以て作動させる際、前記内燃機関の回転数をモニタすると共に該回転数の微分値を算出し、一の外部負荷の作動開始時以降、前記内燃機関の回転数が所定の目標アイドル回転数より低い所定の復帰回転数に達し、且つ、前記微分値が所定の正の復帰微分値に達した時、次の外部負荷を作動させる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記目標アイドル回転数と前記復帰回転数との差を、前記微分値の値に応じて変更する
   ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関に対する複数の外部負荷であって、前記内燃機関のクランクシャフトにより駆動される複数の外部負荷に対して予め設定された優先順位を記憶し、且つ、前記内燃機関のアイドル運転時に前記複数の外部負荷に対する作動要求が同時に発生したとき、それら外部負荷を優先順位の高い順から時間差を以て作動させ、
   前記内燃機関のアイドル運転時に、検出した実際の内燃機関の回転数を所定の目標アイドル回転数に近づける回転数フィードバック制御を実行し、該回転数フィードバック制御におけるフィードバックゲインを、一の外部負荷の作動開始時からの経過時間が長くなるほど、実際の内燃機関の回転数と目標アイドル回転数との差に基づく基準値に対して増大させる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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