JPH08135490A - エンジンのアイドル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アイドル時の燃料噴射量に適合するアイドル
時の空気量をアイドル制御弁の応答性を考慮して決定す
ることで、燃料噴射の遅れをなくし且つ空気の遅れを最
小限にするとともに制御系の出力とアイドル制御弁の性
能とを合致させ、エンジントルクを応答性良く増減させ
て制御性の向上を図る。 【構成】 エンジンの図示トルクと線形関係にあるとみ
なせる行程吸入空気量Ｇａの目標値Ｇａｓｅｔを算出す
ると、この目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔから燃料噴射
量算出サブルーチンで燃料噴射量Ｇｆを算出するととも
に、バルブ応答係数ｒとチャンバ容積Ｖとを乗算した仮
想チャンバ容積を用いた逆チャンバモデル式によりＩＳ
ＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃを算出し、このＩＳＣＶ通過空
気量Ｑｉｓｃに基づいてＩＳＣＶのデューティ比ＤＵＴ
Ｙｉｓｃを算出する。これにより、燃料噴射の遅れをな
くし且つ空気の遅れを最小限にするとともに系の出力と
アイドル制御弁の応答性を合致させ、エンジントルクを
追従性良く増減させて制御性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アイドル時の燃料噴射
量に適合する空気量を吸気系モデルを用いて算出し、こ
の空気量となるようアイドル制御弁を制御するエンジン
のアイドル制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンのアイドル回転数を負荷
外乱によらず一定に制御する方法として、図３５に示す
ように、エンジン回転数と目標回転数との偏差にＰＩ制
御器（あるいはＰＩＤ制御器）を適用し、このＰＩ制御
器の操作量として、アイドル空気量を調整するアイドル
制御弁（アイドルスピードコントロールバルブ；ＩＳＣ
Ｖ）のバルブ開度を与える方法があり、ＩＳＣＶによる
空気量をエアフローメータあるいは吸気管圧力センサな
どによって計測し、該吸入空気量に基づいて燃料噴射量
を決定し、この燃料噴射量に応じたエンジントルクを発
生させて回転数を目標回転数に一致させるようにしてい
る。

【０００３】しかしながら、このようなトルクを制御し
て回転数を目標回転数と一致させる問題は、モータであ
るならば、トルクと線形関係にある電流をＰ分を主にし
た古典的なＰＩ制御を行うことによって解決できるが、
エンジンの場合はトルクのパラメータが空気と燃料との
２要素存在するため、吸気系の空気に関する遅れや燃料
系の遅れが問題となり、上述のような制御方法では、負
荷変動に対する応答性、回転収束性に対する要求を十分
に満足させることは困難である。

【０００４】吸気系の遅れに関しては、例えば、特開平
６−１８５３９１号公報に開示されているように、吸気
系に流体力学モデルを適用して遅れの問題を改善しよう
とする試みが一般に行われており、また、例えば、特開
平４−１３６４４８号公報には、内燃機関の回転数と吸
気管圧力を計測し、これらの計測値に基づいてアイドル
制御弁の開度を決定するとともに、計測値から吸気管圧
力の予測値を算出し、この予測値に比例した燃料噴射量
を算出することにより、空気及び燃料の遅れを改善しよ
うとする提案がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来のアイド
ル制御においては、操作量（ＩＳＣＶ開度要求）が増加
した後に、エンジントルクが増加するまでの追従遅れが
大きい。すなわち、操作量を増大してＩＳＣＶの弁開度
（弁開口面積）を増加した後、まず、エンジンのシリン
ダ内（筒内）への空気流入までに遅れがあり、その次
に、筒内に吸入される空気量に見合った燃料量が筒内へ
流入するまでの遅れがある。従って、空気と燃料とが共
に揃い、エンジントルクが増加するまでには、相当大き
な遅れが発生し、応答性および回転収束性に対する要求
を満足できない。

【０００６】これらの遅れの要因は、以下の４項目が直
列的に影響するためと考えられる。 （１）機械的なＩＳＣＶの応答遅れ （２）ＩＳＣＶを通過する空気量がシリンダ流入空気量
と等しくなるまでの時間遅れが存在するため、エンジン
トルクが増加するまでに遅れが発生する（吸気チャンバ
への空気充填による遅れ）。 （３）空気量を計測してから燃料噴射量を算出するた
め、計測遅れが存在し、エンジントルクが増加するまで
に遅れが発生する（空気量を計測するセンサの応答遅
れ）。 （４）燃料の吸気ポート壁面等への付着に起因する筒内
への燃料輸送遅れ。

【０００７】前記第１の先行例（特開平６−１８５３９
１号公報）に開示されている吸気系に流体力学モデルを
用いる技術をアイドル制御に適用した場合には、流体力
学モデルにより上記（２）の吸気チャンバへの空気充填
による遅れについては減少することができるが、上記
（１），（３），（４）による遅れについては解決でき
ず、ＩＳＣＶの応答遅れ、ＩＳＣＶ作動後このＩＳＣＶ
による空気量を計測するセンサの応答遅れ、及び燃料輸
送遅れが直列的に加算されるため、アイドル制御におけ
る応答性および回転収束性を十分に向上することができ
ない。

【０００８】また、前記第２の先行例（特開平４−１３
６４４８号公報）では、吸気管圧力の予測値を算出して
該予測値に比例した燃料噴射量を算出するようにしてい
るため、上記（３）の計測遅れについては解決すること
ができるものの、上記（１），（２），（４）による遅
れについては解決できず、これらの機械的なＩＳＣＶの
応答遅れ、吸気チャンバへの空気充填遅れ、及び燃料輸
送遅れが直列的に加算されるため、同様に、アイドル制
御における応答性および回転収束性を十分に向上するこ
とができない。

【０００９】さらには、結果的に、制御系の出力とＩＳ
ＣＶの機械的応答性を含む性能仕様とが合致しないこと
で回転収束性の悪化に拍車を掛けるおそれがある。例え
ば、ＩＳＣＶのバルブ開度を駆動パルス信号のデューテ
ィ比によって可変する、いわゆるデューティ制御を採用
する場合には、制御系のゲインが小さ過ぎてデューティ
比の振れ幅が過剰に小さくなることで、実際のＩＳＣＶ
の機械的応答性を下回る性能しか得られないといった事
態や、制御系のゲインが大き過ぎてデューティ比の振れ
幅が過剰に大きくなり、実際のＩＳＣＶの機械的応答性
を越えて回転収束性が悪化するといった事態が発生す
る。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、アイドル時の燃料噴射量を決定すると共に、この燃
料噴射量に適合するアイドル時の空気量をアイドル制御
弁の応答性を考慮して決定することで、燃料噴射の遅れ
をなくし且つ空気の遅れを最小限にするとともに制御系
の出力とアイドル制御弁の性能とを合致させ、エンジン
トルクを応答性良く増減させて制御性の向上を図ること
のできるエンジンのアイドル制御方法を提供することを
目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの図
示トルクと線形関係にあるとみなせる物理量の目標値を
アイドル時のエンジン回転数に応じて設定するとととも
に、スロットルバルブ下流からシリンダ直前までをモデ
ル化したチャンバを、アイドル制御弁の応答性を考慮し
て予め決定された容積値を有する仮想チャンバとし、上
記物理量の目標値に基づく燃料噴射量に適合する上記ア
イドル制御弁の通過空気量を、上記仮想チャンバ内に蓄
積される空気質量と上記シリンダ内に吸入される空気質
量との和として算出し、上記通過空気量の算出値に基づ
いて上記アイドル制御弁の開度を定め、この開度信号を
上記アイドル制御弁に出力してアイドル回転数を制御す
ることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明では、エンジンの図示トルクと線形関係
にあるとみなせる物理量の目標値をアイドル時のエンジ
ン回転数に応じて設定し、この物理量の目標値に基づく
燃料噴射量に適合するアイドル制御弁の通過空気量を、
吸気系モデルによるチャンバ内に蓄積される空気質量と
シリンダ内に吸入される空気質量との和として算出し、
この通過空気量の算出値に基づいてアイドル制御弁の開
度を定める際、上記チャンバをアイドル制御弁の応答性
を考慮して予め決定された容積値を有する仮想チャンバ
として系のゲイン調整を行う。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜図３４は本発明の一実施例に係り、図１及
び図２はアイドル制御基本ルーチンのフローチャート、
図３は燃料噴射量算出サブルーチンのフローチャート、
図４はＩ分移動量算出サブルーチンのフローチャート、
図５及び図６は目標回転数移動量算出サブルーチンのフ
ローチャート、図７は負荷増減移動量算出サブルーチン
のフローチャート、図８は学習値算出サブルーチンのフ
ローチャート、図９は水温補正値算出サブルーチンのフ
ローチャート、図１０は大気圧算出サブルーチンのフロ
ーチャート、図１１は温度関数算出サブルーチンのフロ
ーチャート、図１２はエンジン系の概略構成図、図１３
はクランクロータとクランク角センサの正面図、図１４
はカムロータとカム角センサの正面図、図１５は電子制
御系の回路構成図、図１６はアイドル制御のブロック
図、図１７はアイドル制御に係わるＥＣＵの機能構成
図、図１８はＧａ−ＮｅマップによるＰ分制御の説明
図、図１９はＧａ−ＮｅマップによるＩ分制御の説明
図、図２０は低水温時及び負荷変動時のＧａ−Ｎｅマッ
プの移動を示す説明図、図２１はＧａ−Ｎｅマップの特
性を示す説明図、図２２はＧａ−Ｎｅマップにおける始
動時制御を示す説明図、図２３は始動時制御とＧａ−Ｎ
ｅマップとの関係を示す説明図、図２４は行程吸入空気
量と吸気管圧力との関係を示す説明図、図２５はチャン
バモデルの説明図、図２６はエアコンＯＮ，ＯＦＦ時の
回転数収束性を示す説明図、図２７はＤレンジシフト時
の回転数収束性を示す説明図、図２８はＰ分の強さと回
転数及び吸気管圧力変動との関係を示す説明図、図２９
は始動時の回転変動を示す説明図、図３０は演算式にお
けるチャンバ容積の値を変化させた場合の回転変動とＩ
ＳＣＶ開度変化を示す説明図、図３１は水温補正による
ＩＳＣバルブ通過空気量の目標値及び実測値を示す説明
図、図３２は低温始動時の目標ブースト圧及び実ブース
ト圧を示す説明図、図３３はパワーステアリング転舵時
の回転数収束性を示す説明図、図３４はＩＳＣＶの特性
変化に対する学習を示す説明図である。

【００１４】図１２において、符号１はエンジン（図に
おいては水平対向４気筒型エンジンを示す）本体を示
し、このエンジン本体１には、シリンダヘッド２の吸気
ポート２ａにインテークマニホルド３が連通され、この
インテークマニホルド３の上流にエアチャンバ４を介し
てスロットル通路５が連通されている。このスロットル
通路５の上流側には、吸気管６を介してエアクリーナ７
が取付けられ、このエアクリーナ７が吸入空気の取り入
れ口であるエアインテークチャンバ８に連通されてい
る。

【００１５】また、上記排気ポート２ｂにエキゾースト
マニホルド９を介して排気管１０が連通され、この排気
管１０に触媒コンバータ１１が介装されてマフラ１２に
連通されている。一方、上記スロットル通路５にスロッ
トルバルブ５ａが設けられ、このスロットル通路５の直
上流の上記吸気管６にインタークーラ１３が介装され、
さらに、上記吸気管６の上記エアクリーナ７の下流側に
レゾネータチャンバ１４が介装されている。

【００１６】また、上記レゾネータチャンバ１４と上記
インテークマニホルド３とを連通して上記スロットルバ
ルブ５ａの上流側と下流側とをバイパスするバイパス通
路１５に、アイドル空気量を調整するアイドル制御弁
（アイドルスピードコントロールバルブ；ＩＳＣＶ）１
６が介装されている。このＩＳＣＶ１６は、後述する電
子制御装置５０（ＥＣＵ；図１５参照）によって駆動さ
れる高速型のソレノイドバルブであり、本実施例におい
ては、ロータリ型ソレノイドにバイパス通路１５の吸入
空気通路面積を調整する回動スライダが連設された構成
で、デューティ制御によって回動スライダの開口面積
（弁開度）が制御される。

【００１７】さらに、上記ＩＳＣＶ１６の直下流側に、
吸気圧が負圧のとき開弁し、またターボチャージャ１８
によって過給されて吸気圧が正圧になったとき閉弁する
チェックバルブ１７が介装されている。

【００１８】上記ターボチャージャ１８は、上記吸気管
６の上記レゾネータチャンバ１４の下流側にコンプレッ
サが介装され、タービンが上記排気管１０に介装されて
いる。さらに、上記ターボチャージャ１８のタービンハ
ウジング流入口には、ウエストゲート弁１９が介装さ
れ、このウエストゲート弁１９には、ウエストゲート弁
作動用アクチュエータ２０が連設されている。

【００１９】上記ウエストゲート弁作動用アクチュエー
タ２０は、ダイヤフラムにより２室に仕切られ、一方が
ウエストゲート弁制御用デューティソレノイド弁２１に
連通される圧力室を形成し、他方が上記ウエストゲート
弁１９を閉方向に付勢するスプリングを収納したスプリ
ング室を形成している。

【００２０】上記ウエストゲート弁制御用デューティソ
レノイド弁２１は、上記レゾネータチャンバ１４と上記
吸気管６の上記ターボチャージャ１８のコンプレッサ下
流とを連通する通路に介装されており、ＥＣＵ５０から
出力される制御信号のデューティ比に応じて、上記レゾ
ネータチャンバ１４側の圧力と上記コンプレッサ下流側
の圧力とを調圧し、制御圧として上記ウエストゲート弁
作動用アクチュエータ２０の圧力室に供給する。

【００２１】すなわち、上記ＥＣＵ５０によって上記ウ
エストゲート弁制御用デューティソレノイド弁２１を制
御し、上記ウエストゲート弁作動用アクチュエータ２０
を作動させて上記ウエストゲート弁１９による排気ガス
リリーフを調整することにより、上記ターボチャージャ
１８による過給圧を制御するようになっている。

【００２２】また、上記インテークマニホルド３に吸気
管圧力センサ（絶対圧センサ）２２が通路２３を介して
連通され、さらに、上記インテークマニホルド３の各気
筒の各吸気ポート２ａの直上流側にインジェクタ２５が
臨まされている。また、上記シリンダヘッド２の各気筒
毎に、その先端を燃焼室に露呈する点火プラグ２６が取
付けられ、この点火プラグ２６に連設される点火コイル
２６ａには、イグナイタ２７が接続されている。

【００２３】上記インジェクタ２５には、燃料タンク２
８内に設けたインタンク式の燃料ポンプ２９から燃料フ
ィルタ３０を経て燃料が圧送され、プレッシャレギュレ
ータ３１にてインジェクタ２５への燃料圧力が調圧され
る。

【００２４】また、上記吸気管６の上記エアクリーナ７
の直下流に、ホットワイヤ式あるいはホットフィルム式
などの吸入空気量センサ３２が介装され、上記スロット
ルバルブ５ａに、スロットル開度センサ３３ａとアイド
ルスイッチ３３ｂとを内蔵したスロットルセンサ３３が
連設されている。

【００２５】さらに、上記エンジン本体１のシリンダブ
ロック１ａにノックセンサ３４が取付けられるととも
に、このシリンダブロック１ａの左右両バンクを連通す
る冷却水通路３５に水温センサ３６が臨まされ、上記排
気管１０の上記エキゾーストマニホルド９の集合部にＯ
2 センサ３７が臨まされている。

【００２６】また、上記シリンダブロック１ａに支承さ
れたクランクシャフト１ｂにクランクロータ３８が軸着
され、このクランクロータ３８の外周に、電磁ピックア
ップなどからなるクランク角センサ３９が対設されてい
る。さらに、上記エンジン本体１のカムシャフト１ｃに
連設するカムロータ４０に、電磁ピックアップなどから
なる気筒判別用のカム角センサ４１が対設されている。
尚、上記クランク角センサ３９及び上記カム角センサ４
１は、電磁ピックアップなどの磁気センサに限らず、光
センサなどでも良い。

【００２７】上記クランクロータ３８は、図１３に示す
ように、その外周に突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが形成
され、これらの各突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、各気
筒（＃１，＃２と＃３，＃４）の圧縮上死点前（ＢＴＤ
Ｃ）θ1,θ2,θ3 の位置に形成されており、本実施例に
おいては、θ1 ＝９７°ＣＡ、θ2 ＝６５°ＣＡ、θ3
＝１０°ＣＡである。

【００２８】上記クランクロータ３８の各突起は、上記
クランク角センサ３９によって検出され、ＢＴＤＣ９７
°，６５°，１０°のクランクパルスがエンジン１／２
回転毎（１８０°ＣＡ毎）に出力される。そして、各信
号の入力間隔時間がタイマによって計時され、エンジン
回転数が算出される。

【００２９】また、図１４に示すように、上記カムロー
タ４０の外周には、気筒判別用の突起４０ａ，４０ｂ，
４０ｃが形成され、突起４０ａが＃３，＃４気筒の圧縮
上死点後（ＡＴＤＣ）θ4 の位置に形成され、突起４０
ｂが３個の突起で構成されて最初の突起が＃１気筒のＡ
ＴＤＣθ5 の位置に形成されている。さらに、突起４０
ｃが２個の突起で形成され、最初の突起が＃２気筒のＡ
ＴＤＣθ6 の位置に形成されている。本実施例において
は、θ4 ＝２０°ＣＡ、θ5 ＝５°ＣＡ、θ6＝２０°
ＣＡである。

【００３０】そして、上記カムロータ４０の各突起が上
記カム角センサ４１によって検出され、各気筒の燃焼行
程順を＃１→＃３→＃２→＃４とした場合、この燃焼行
程順と、上記カム角センサ４１からのカムパルスをカウ
ンタによって計数した値とのパターンに基づいて、気筒
判別がなされる。

【００３１】一方、図１５において、符号５０は、エン
ジン系を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）５０であり、
このＥＣＵ５０は、燃料噴射制御、点火時期制御などを
行なうメインコンピュータ５１と、ノック検出処理を行
なう専用のサブコンピュータ５２との２つのコンピュー
タを中心として構成され、各部に所定の安定化電源を供
給する定電圧回路５３や各種の周辺回路が組込まれてい
る。

【００３２】上記定電圧回路５３は、ＥＣＵリレー５４
のリレー接点を介してバッテリ５５に接続されており、
このバッテリ５５に、上記ＥＣＵリレー５４のリレーコ
イルがイグニッションスイッチ５６を介して接続され、
イグニッションスイッチ５６がＯＮされてＥＣＵリレー
５４のリレー接点が閉となったとき、各部へ電源を供給
すると共に、上記定電圧回路５６は上記バッテリ５５に
直接接続されており、イグニッションスイッチ５６のＯ
Ｎ，ＯＦＦに拘らず、バックアップＲＡＭ６１にバック
アップ用の電源を供給する。尚、上記バッテリ５５に
は、燃料ポンプリレー５７のリレー接点を介して燃料ポ
ンプ２９が接続されている。

【００３３】上記メインコンピュータ５１は、ＣＰＵ５
８、ＲＯＭ５９、ＲＡＭ６０、上記イグニッションスイ
ッチ５６のＯＮ，ＯＦＦに拘わらず上記定電圧回路５３
から常時バックアップ電源が供給されてデータを保持す
るバックアップＲＡＭ６１、カウンタ・タイマ群６２、
シリアル通信インターフェースであるＳＣＩ６３、及
び、Ｉ／Ｏインターフェース６４がバスライン６５を介
して接続されたマイクロコンピュータである。

【００３４】尚、上記カウンタ・タイマ群６２は、フリ
ーランカウンタ、カム角センサ信号の入力計数用カウン
タなどの各種カウンタ、燃料噴射タイマ、点火タイマ、
定期割込みを発生させるための定期割込みタイマ、クラ
ンク角センサ信号の入力間隔計時用タイマ、及び、シス
テム異常監視用のウオッチドッグタイマなどの各種タイ
マを便宜上総称するものであり、上記メインコンピュー
タ５１においては、その他、各種のソフトウエアカウン
タ・タイマが用いられる。

【００３５】また、上記サブコンピュータ５２も、上記
メインコンピュータ５１と同様、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７
２、ＲＡＭ７３、カウンタ・タイマ群７４、ＳＣＩ７
５、及び、Ｉ／Ｏインターフェース７６がバスライン７
７を介して接続されたマイクロコンピュータであり、上
記メインコンピュータ５１とサブコンピュータ５２と
は、上記ＳＣＩ６３，７５を介してシリアル通信ライン
により互いに接続されている。

【００３６】上記メインコンピュータ５１のＩ／Ｏイン
ターフェース６４には、入力ポートに、吸入空気量セン
サ３２、スロットル開度センサ３３ａ、水温センサ３
６、Ｏ2センサ３７、吸気管圧力センサ２２、車速セン
サ４２、大気圧センサ４４、及び、バッテリ５５が、Ａ
／Ｄ変換器６６を介して接続されるとともに、アイドル
スイッチ３３ｂ、クランク角センサ３９、カム角センサ
４１、ラジエータファンスイッチ４３、エアコンスイッ
チ４５、自動変速機のシフト位置を検出するシフトスイ
ッチ４６などが接続され、さらに、図示しない各種セン
サ及びスイッチ類が接続されている。

【００３７】尚、マニュアルトランスミッション搭載車
（ＭＴ車）の場合は、上記シフトスイッチ４６に代え、
シフト位置がニュートラルを検出するニュートラルスイ
ッチを用いるが、ニュートラルスイッチを省略しても良
い。

【００３８】また、上記Ｉ／Ｏインターフェース６４の
出力ポートには、イグナイタ２７が接続されるととも
に、ＩＳＣＶ１６、インジェクタ２５、燃料ポンプリレ
ー５７のリレーコイル、ウエストゲート弁制御用デュー
ティソレノイド弁２１が駆動回路６７を介して接続され
ており、さらに、図示しない各種のアクチュエータ類が
接続されている。

【００３９】一方、上記サブコンピュータ５２のＩ／Ｏ
インターフェース７６は、入力ポートに、クランク角セ
ンサ３９、カム角センサ４１が接続されるとともに、Ａ
／Ｄ変換器７８、周波数フィルタ７９、アンプ８０を介
してノックセンサ３４が接続されており、上記ノックセ
ンサ３４からのノック検出信号が上記アンプ８０で所定
のレベルに増幅された後に上記周波数フィルタ７９によ
り必要な周波数成分が抽出され、上記Ａ／Ｄ変換器７８
にてデジタル信号に変換されて入力されるようになって
いる。

【００４０】上記メインコンピュータ５１では、各セン
サ類からの検出信号を処理し、燃料噴射量制御、点火時
期制御、アイドル制御などを行い、一方、上記サブコン
ピュータ５２では、エンジン回転数とエンジン負荷とに
基づいてノックセンサ３４からの信号のサンプル区間を
設定し、このサンプル区間でノックセンサ３４からの信
号を高速にＡ／Ｄ変換して振動波形を忠実にデジタルデ
ータに変換し、このデータに基づきノック発生の有無を
判定する。

【００４１】上記サブコンピュータ５２のＩ／Ｏインタ
ーフェース７６の出力ポートは、上記メインコンピュー
タ５１のＩ／Ｏインターフェース６４の入力ポートに接
続されており、上記サブコンピュータ５２でのノック判
定結果がＩ／Ｏインターフェース７６に出力される。そ
して、上記メインコンピュータ５１では、上記サブコン
ピュータ５２からノック発生有りの判定結果が出力され
ると、ＳＣＩ６３を介してシリアル通信ラインよりサブ
コンピュータ５２からノックデータを読込み、このノッ
クデータに基づいて直ちに該当気筒の点火時期を遅ら
せ、ノックを回避する。

【００４２】このようなエンジン制御において、上記メ
インコンピュータ５１では、センサ・スイッチ類からの
信号入力処理、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル
制御に係わる各種ジョブが、一つのオペレーティングシ
ステム（ＯＳ）の管理下で効率的に実行される。このＯ
Ｓは、車輌制御のための各種マネジメント機能、及び、
このマネジメント機能に密着した内部ストラテジーを有
し、各種ジョブを体系的に結合し、等時間間隔処理によ
り各種ジョブを効率的に実行するようになっている。

【００４３】以下、上記メインコンピュータ５１による
アイドル制御について説明する。尚、サブコンピュータ
５２はノック検出処理専用のコンピュータであるため、
その動作説明を省略する。

【００４４】本発明によるアイドル制御は、図１６に示
すように、アイドル回転数の変化に応じてＰＩ制御器に
よってエンジンの図示トルクと線形関係にあるとみなせ
る物理量（行程吸入空気量）の目標値を設定し、この目
標値に基づき燃料噴射量を算出すると共に、この燃料噴
射量に適合したシリンダ吸入空気量を得るよう、上記燃
料噴射量の算出に並行して、吸気系モデル式の計算結果
を用いてＩＳＣＶ１６の開度を決定することで、燃料噴
射の遅れをなくして回転収束性を向上する。

【００４５】一般に、アイドル時の負荷外乱に対する回
転数収束性を向上させるためには、より高性能な制御器
を用いる、制御器の操作量に対するエンジントルクの追
従性を向上させるなどの手法が考えられるが、例えばサ
ーボモータのように、操作量（電流）に対してトルクの
追従性が良い回転体に対し、負荷外乱に対する回転数収
束性を向上させるには、よほどシビアな要求がない限り
通常のＰＩＤ制御で充分であることから、制御器の操作
量に対してエンジントルクの追従性を向上させることが
できれば、古典的なＰＩＤ制御器で十分である。

【００４６】従って、本発明においても古典的なＰＩＤ
制御器（但し、本実施例では、微分計算を含みノイズの
影響を受け易いＤ制御は用いない）を採用し、物理量の
目標値、すなわち、ＰＩ制御器の操作量として、１気筒
の１吸気行程当たりのシリンダ吸入空気質量で定義され
る行程吸入空気量Ｇａ（単位；ｍｇ／ｃｙｃｌｅ）を用
いる。この行程吸入空気量Ｇａは、エンジンの図示トル
クと線形関係にあると考えることができ、後述するよう
に、エンジン回転数をパラメータとして実験的に求めら
れたマップから求められる。

【００４７】そして、アイドル時には、この行程吸入空
気量Ｇａに基いて、計測遅れなく燃料噴射量を算出する
とともに時間遅れを考慮した逆チャンバモデル式を用い
てＩＳＣＶ開度を算出するようにしており、これによ
り、エンジントルクの追従性を向上して既存のアイドル
制御よりも大幅な回転収束性の向上を実現することがで
き、エンストや回転変動によるフィーリングの悪化を招
くことなくアイドル回転数を低回転化して燃費を向上す
ることができる。

【００４８】すなわち、前述のように、アイドル制御に
おける遅れは、（１）機械的なＩＳＣＶの応答遅れ、
（２）吸気チャンバへの空気充填による遅れ、（３）空
気量を計測するセンサの応答遅れ（計測遅れ）、（４）
燃料の吸気ポート壁面への付着に起因する筒内への燃料
輸送遅れの４つの要因が直列的に影響するが、本発明で
は、アイドル時のエンジン回転数から直接的に、エンジ
ンの図示トルクと線形関係にあるとみなし得る１気筒の
１吸気行程当たりのシリンダ吸入空気質量で定義される
目標行程吸入空気量を設定し、この目標行程吸入空気量
に基づき、燃料噴射量と共にＩＳＣＶ１６に対する制御
量を設定するので、アイドル時には空気量を計測して燃
料噴射量を決定する手法をとらず、（３）の空気量を計
測するセンサの応答遅れについては完全になくすことが
できる。さらに、上記目標行程吸入空気量に基づき、逆
チャンバモデル式を用いてＩＳＣＶに対する制御量（Ｉ
ＳＣＶ開度）を算出するので、上記（２）の吸気チャン
バへの空気充填による遅れは極微小値とすることができ
る。

【００４９】尚、上記（１）の機械的なＩＳＣＶの応答
遅れ、および（４）の輸送遅れについては、高速応答の
ＩＳＣＶおよび壁面燃料付着の少ないインジェクタを採
用するとしても、これらの遅れをゼロにすることは不可
能である。しかし、本発明では、エンジン回転数に応じ
て設定した目標行程吸入空気量に基づき、燃料噴射量を
設定すると共にＩＳＣＶに対する制御量を設定するの
で、機械的なＩＳＣＶの遅れ、及び燃料輸送遅れは並列
的に発生することになる。

【００５０】従って、アイドル時のエンジン回転数に応
じて上記目標行程吸入空気量を設定し、この目標行程吸
入空気量に基づき燃料噴射量を設定すると共に、目標行
程吸入空気量に基づき逆チャンバモデル式を用いてＩＳ
ＣＶ１６に対する制御量を設定することで、従来におい
て上述の４つの要因が直列的（加算的）に影響するアイ
ドル制御における遅れに対し、アイドル制御における遅
れは少なくとも１／４となり、大幅にエンジントルクの
追従性を向上することができる上に、予測制御で問題と
なるような不安定化の問題も全く解消することができ
る。

【００５１】一方、非アイドル時には、本実施例では、
吸入空気量センサ３２によって計測した吸入空気量に基
づいて燃料噴射量を制御する周知のＬジェトロ方式によ
る燃料噴射制御を採用しており、このため、ＥＣＵ５０
（メインコンピュータ５１）の機能構成としては、アイ
ドル時と非アイドル時とに対応して、図１７に示すよう
に、吸入空気量算出部１００、ＰＩ制御器に対応する目
標行程吸入空気量設定部１０１、通常制御／アイドル制
御切換部１０２、燃料噴射設定部１０３、逆チャンバモ
デルを用いたＩＳＣＶ通過空気量設定部１０４、ＩＳＣ
Ｖ開度設定部１０５を基本構成として備えており、さら
に、エンジン回転数算出部１０６、目標回転数／負荷変
化予測部１０７、吸気管圧力検出部１０８、大気圧検出
部１０９、ＩＳＣＶ駆動部１１０、インジェクタ駆動部
１１１が備えられている。

【００５２】そして、エンジンの運転状態がアイドル状
態か非アイドル状態かに応じ、吸入空気量算出部１００
での吸入空気量センサ３２からの信号に基づく吸入空気
量Ｑの算出と、目標行程吸入空気量設定部１０１での行
程吸入空気量Ｇａの目標値（目標行程吸入空気量）Ｇａ
ｓｅｔの設定とが通常制御／アイドル制御切換部１０２
によって切り換えられ、燃料噴射設定部１０３に出力さ
れる。

【００５３】本実施例においては、アイドルスイッチ３
３ｂがＯＦＦの場合には、通常のＬジェトロ方式による
燃料噴射制御の各種ジョブが実行され、アイドルスイッ
チ３３ｂがＯＮ（スロットルバルブ５ａが全閉）になる
と、アイドル運転状態と判別されてアイドル制御の各種
ジョブが実行されるようになっており、通常制御／アイ
ドル制御切換部１０２は、ジョブ切り換えのソフトウエ
アスイッチとなっている。

【００５４】そして、燃料噴射設定部１０３では、アイ
ドル時に目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔに基づいて燃料
噴射量を設定する一方、非アイドル時には吸入空気量セ
ンサ３２で計測した吸入空気量Ｑに基づいて燃料噴射量
を設定し、インジェクタ駆動部１１１を介してインジェ
クタ２５を駆動する。

【００５５】非アイドル時の燃料噴射量の設定は、吸入
空気量算出部１００で吸入空気量センサ３２からの信号
に基づいて算出した吸入空気量Ｑと、エンジン回転数算
出部１０６でクランク角センサ３９からの信号入力間隔
時間に基づいて算出したエンジン回転数Ｎｅとから、基
本燃料噴射量Ｔｐを設定し（Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎｅ；Ｋは
インジェクタ特性補正定数）、この基本燃料噴射量Ｔｐ
をエンジン状態に対応する種々の補正項により補正して
最終的な燃料噴射量Ｔｉを決定する周知の技術が適用で
きる。

【００５６】一方、アイドル時には、目標行程吸入空気
量設定部１０１からの目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔに
より、以下の(1)式で燃料噴射量Ｇｆ（単位；ｍｇ／ｃ
ｙｃｌｅ）を算出する。 Ｇｆ＝Ｇａｓｅｔ・（Ｆ／Ａ） … (1) 但し、Ｆ／Ａ：目標燃空比 そして、上記(1)式によって算出される燃料噴射量Ｇｆ
に、例えば、適当な係数を掛けることにより、通常の基
本燃料噴射量Ｔｐに変換することができ、非アイドル時
と同様の最終的な燃料噴射量Ｔｉとすることができる。

【００５７】すなわち、本来、ＰＩ制御によって操作し
たい量はエンジントルクであるが、このエンジントルク
とおよそ１次の関係にあると言って良いものとして、燃
料噴射量、行程吸入空気量、スロットルバルブ下流の吸
気管内絶対圧などが挙げられる。本実施例では、実際の
制御の計算の中では、便宜上、ＰＩ制御器の操作量とし
て行程吸入空気量Ｇａを用いるが、行程吸入空気量Ｇａ
とは燃料噴射量Ｇｆに目標空燃比（Ａ／Ｆ）を掛けた量
であり、従って、(1)式により、行程吸入空気量Ｇａを
制御することは、ＰＩ制御の操作量を燃料噴射量Ｇｆと
することと等価であり、実質的に燃料主導型のアイドル
制御となっている。

【００５８】このような燃料主導型のアイドル制御で
は、万一、ＩＳＣＶ１６が全開で固着して空気量が増加
したような場合にも、燃料噴射量Ｇｆがエンジン回転数
に基づいて設定した目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔによ
って与えられるため、空燃比がリーン化し、エンジント
ルクが増加しない。すなわち、従来のアイドル制御のよ
うに、ＩＳＣＶで調節する空気量を計測して燃料噴射量
を算出する技術では、万一、ＩＳＣＶ１６が全開で固着
した場合には、空気量の増加を計測して燃料噴射量も増
加してしまい、エンジンのトルクが増加してしまうが、
本発明の燃料主導型のアイドル制御では、このような不
具合が発生することがなく、安全が確保される。

【００５９】以下、目標行程吸入空気量設定部１０１に
おける目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔの設定について説
明する。この目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔは、エンジ
ン回転数をパラメータとして実験的に求められた行程吸
入空気量のマップに対し、ＰＩ制御におけるＩ分（積分
成分）の移動やフィードフォーワード制御による目標回
転数移動及び負荷増減移動を行うことにより設定され
る。但し、後述するように、エンジン回転数Ｎｅが予め
設定したクランキング時の基準回転数（クランキング基
準回転数）Ｎｓｔ以下では、マップ値を用いず、吸気管
圧力センサ２２からの信号によって吸気管圧力検出部１
０８で計測した実際の吸気管内絶対圧力（ブースト圧）
Ｐに基づき目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔを算出する。

【００６０】まず、行程吸入空気量のマップについて説
明する。本発明によるアイドル制御は、行程吸入空気量
Ｇａを制御してエンジンの図示トルクを変化させ、この
図示トルクと摩擦トルク（フリクション）の釣合うエン
ジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ０と一致させる制御で
あり、行程吸入空気量Ｇａの目標値は、図１８に示すよ
うなマップ（Ｇａ−Ｎｅマップ）を用いて決定される。

【００６１】図１８においては、アイドル時の目標回転
数Ｎｅ０でのエンジンのフリクションと、その回転数Ｎ
ｅ０での行程吸入空気量Ｇａ０が発生する図示トルクと
が釣合っており、仮にエンジン回転数Ｎｅが目標回転数
Ｎｅ０からずれると、その誤差に比例したエンジントル
クが発生することになる。すなわち、エンジンの図示ト
ルク（行程吸入空気量）とフリクションとの釣合点が目
標回転数Ｎｅ０となる行程吸入空気量Ｇａ０が実験的に
求められると、この目標回転数Ｎｅ０から回転が低くな
るにつれて行程吸入空気量Ｇａを増加させ、回転が高く
なるにつれて行程吸入空気量Ｇａを減少させることにな
る。

【００６２】このようにエンジン回転数Ｎｅに対して右
下がりのマップで行程吸入空気量Ｇａを与える（エンジ
ン回転数Ｎｅが増加すると行程吸入空気量Ｇａが減少す
る）ことは、回転が低くなると図示トルクを増加させ、
回転が高くなると図示トルクを減少させることであり、
例えば、急激な負荷増加によりフリクションが急増した
場合には、行程吸入空気量Ｇａが目標回転数Ｎｅ０のま
まで変わらなければエンジン回転数Ｎｅは“Ｎｅ０′”
まで落ち込むが、本制御では、行程吸入空気量はフリク
ションとマップの交点Ｇａ１まで素早く増加し、エンジ
ン回転数Ｎｅは“Ｎｅ１”までしか落ちない。これがＰ
Ｉ制御におけるＰ分（比例分）の制御となる。

【００６３】以上のＰ分制御は、負荷外乱に対する過渡
的な回転数収束性を大きく向上させることができるが、
定常的な誤差を完全にゼロにすることはできない。この
ため、負荷変化や燃焼のばらつき、エンジンの個体差な
どにより、Ｐ分だけでは行程吸入空気量（図示トルク）
とフリクションの釣合う回転数が目標回転数に一致しな
いことが考えられ、目標回転数に正確に収束させるため
には、Ｉ分（積分成分）の制御が必要となる。

【００６４】すなわち、図１９に示すように、破線で示
す行程吸入空気量Ｇａに対し、フリクションとの釣合点
が“Ｆ０”で目標回転数Ｎｅ０に一致しているとき、負
荷が増加して釣合点が“Ｆ１”になると、エンジン回転
数数Ｎｅは“Ｎｅ１”となる。このような場合、図１９
（ａ）に示すように、Ｇａ−Ｎｅマップを横軸（Ｎｅ
軸）に対して水平に移動させて行き、釣合点Ｆ１′を目
標回転数Ｎｅ０と一致させることにより、あるいは、図
１９（ｂ）に示すように、Ｇａ−Ｎｅマップを縦軸（Ｇ
ａ軸）に対して平行に移動させて行き、釣合点Ｆ１′を
目標回転数Ｎｅ０と一致させることにより、Ｉ分制御を
実現できる。

【００６５】尚、理論的には、図１９（ｂ）に示すよう
に、Ｇａ−Ｎｅマップを縦軸方向に移動させるのが正し
いが、マップを縦軸方向に移動させる場合、条件によっ
ては高回転での燃料噴射量減少に対する処置が必要であ
るため、本実施例においては、マップを横軸方向に移動
させ、これをＩ分制御とする。

【００６６】さらに、目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔの
設定に際しては、低水温時やエアコンＯＮ時など、既知
のフリクション増加と目標回転数の増減が見込める場
合、フィードフォワード制御を追加し、全てをフィード
バックに頼るよりも良い応答が期待できるようにしてい
る。

【００６７】すなわち、低水温時やエアコンＯＮ時な
ど、目標回転数が変わる場合には、図２０に示すよう
に、予め、目標回転数移動量ΔＮｅだけＧａ−Ｎｅマッ
プを横軸（Ｎｅ軸）に対して水平に移動させてフリクシ
ョンとの交点を移動させ、その時の目標回転数と一致さ
せる。また、低水温時やエアコンＯＮ時など、センサや
スイッチにより、ある程度フリクション（負荷）の増減
が予測できる場合には、この負荷の増減に対し、Ｇａ−
Ｎｅマップを縦軸（Ｇａ軸）に対して平行に負荷増減移
動量ΔＧａだけ移動させる。

【００６８】目標回転数移動量ΔＮｅ及び負荷増減移動
量ΔＧａは、水温センサ３６からの信号、ラジエータフ
ァンスイッチ４３からの信号、エアコンスイッチ４５か
らの信号、シフトスイッチ４６からの信号、及び、バッ
テリ電圧ＶBに基づき、目標回転数／負荷変化予測部１
０７において以下の条件下で個々に算出される。

【００６９】

【００７０】例えば、エアコンＯＮ直後のオーバーシュ
ートやエアコンＯＦＦ後のアンダーシュートについて調
べると、図２６（ｂ）に示す従来のアイドル制御に比較
し、本実施例では、図２６（ａ）に示すように、エアコ
ンＯＮ直後のオーバーシュート及びエアコンＯＦＦ後の
アンダーシュートがかなり小さくなっており、エアコン
ＯＮ定常時の回転変動もない。

【００７１】また、自動変速機のシフト位置変化による
回転変動を調べると、ＮレンジからＤレンジへのシフ
ト、ＤレンジからＮレンジへのシフト、あるいはこれら
のシフトを連続的に繰り返した場合、図２７（ｂ）に示
す従来のアイドル制御による回転変動に対し、本実施例
では、図２７（ａ）に示すように、回転変動が小さくな
っており、Ｄレンジ→Ｎレンジへシフトした場合には、
目標回転数をステップ的ではなく緩やかに変化させるこ
とができる。これは負荷変動（ΔＧａ）と回転数移動
（ΔＮｅ）とを個々に算出し、後述するように、負荷増
減移動量ΔＧａはステップ的に変化させるが、目標回転
数移動量ΔＮｅは穏やかに変化させて、Ｇａ−Ｎｅマッ
プを移動させているためである。

【００７２】ここで、Ｇａ−Ｎｅマップは、基本的に行
程吸入空気量Ｇａが右下がりのマップであれば良く、図
２１に示すように、低，中，高回転域のＲA，ＲB，ＲC
の３つの領域に大別される。まず、ＲB部では、目標回
転数で安定する行程吸入空気量Ｇａ０が実験的に求めら
れ、ここでのマップの傾きの強さがＰ分の強さとなる。

【００７３】このＲB部における傾きの強さは、これに
よって負荷外乱による回転変動量が変化する重要な箇所
であり、例えば、図２８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す
ように、ＲB部の傾きを、それぞれ、０．２ｍｇ／１ｒ
ｐｍ、０．８ｍｇ／１ｒｐｍ、２．０ｍｇ／１ｒｐｍと
変えてパワーステアリングを転舵し、回転変動及び吸気
管内圧力変動を調べると（但し、Ｐ分のみの影響を見る
ため、Ｉ分制御は作動していない）、傾きが強くなるに
つれて回転変動が小さくなることが解る。しかし、あま
り傾きを強くすると図２８（ｃ）のように定常時でも吸
気管内圧力が振れてしまい、好ましくない。このため、
ＲB部における傾きの強さは、回転変動と吸気管内圧力
とを考慮して適切に設定される。

【００７４】また、ＲC部は、失火を防止してコーステ
ィングやレーシング後の滑らかさを得るため、緩やかに
Ｇａを減少させ、高回転域で、行程吸入吸気量を“０”
に落とさないようにしている。一方、ＲA部は、始動時
の行程吸入空気量との連続性を得るようグラフが曲がっ
ており（クランキング時に得られる行程吸入空気量に一
致させている）、正確には、非線形なＰ制御と言える。

【００７５】そして、クランキング基準回転数Ｎｓｔ以
上でのＲA部の傾きの強さは、ＲB部の傾きよりも緩やか
に設定され、クランキング基準回転数Ｎｓｔより低回転
では、マップ値を与えず、次に述べる始動制御におい
て、吸気管圧力センサ２２で計測したスロットルバルブ
５ａ下流の吸気管内絶対圧力（実ブースト圧；単位ｋＰ
ａ）Ｐから実際の行程吸入空気量Ｇａを算出する。

【００７６】すなわち、本実施例では、クランキング基
準回転数Ｎｓｔ以下の始動時には、Ｇａ−Ｎｅマップで
目標行程吸入空気量を与える燃料主導型よりも、実ブー
スト圧から算出した実行程吸入空気量から燃料噴射量を
決定するＤジェトロ的手法の始動時制御を行っており、
制御の簡素化を図っている。

【００７７】まず、吸気管圧力検出部１０８で計測した
ブースト圧Ｐが大気圧検出部１０９で大気圧センサ４４
からの信号に基づいて計測した大気圧Ｐ0（単位；ｋＰ
ａ）と等しいときの行程吸入空気量をＧａｍａｘとする
と、通常、エンジン回転数が０ｒｐｍの場合は、吸気管
内圧力は大気圧であるため、行程吸入空気量はＧａｍａ
ｘとなる。

【００７８】しかしながら、前述したように、低水温時
などフリクションが増加した場合には、フリクション増
加の分だけマップを移動させるため、理論的に不可能な
行程吸入空気量を要求することになる。この場合、図２
２に示すように、行程吸入空気量の値をＧａｍａｘでリ
ミットすると、低回移転域でマップが右下がりでない領
域が生じることに対する処置が必要であり、また、水温
などによる負荷もマップのパラメータとし、Ｇａ−Ｎｅ
マップを２次元マップにすることなども考えられるが、
水温により多数のマップを作らねばならず、個々のマッ
プの傾きが変わって回転収束性が変化しないよう考慮し
なければならない。

【００７９】よって、本実施例では、クランキング基準
回転数Ｎｓｔ以下の場合には、図２３に示すように、Ｇ
ａ−Ｎｅマップでは行程吸入空気量Ｇａを与えず実ブー
スト圧Ｐより算出する。そして、この場合のＩＳＣＶ開
度は、クランキング基準回転数Ｎｓｔでの目標行程吸入
空気量になるように制御され、エンジン回転数がクラン
キング基準回転数Ｎｓｔを越えた場合に、燃料主導型の
アイドル制御へと自然につながり、空燃比もほぼ理論的
に制御できるようになる。ここで低水温時などに目標回
転数移動量ΔＮｅだけマップを移動させた場合には、Ｎ
ｓｔ＋ΔＮｅまで行程吸入空気量は実ブースト圧Ｐより
算出されることになる。

【００８０】例えば、図２９に示すように、始動時の回
転変動に対し、図２９（ｂ）の従来のアイドル制御で
は、始動時にかなりのオーバーシュートが発生するが、
本実施例では、図２９（ａ）に示すように、始動時のオ
ーバーシュートを極めて小さくすることができる。

【００８１】以上のＧａ−Ｎｅマップから具体的に目標
行程吸入空気量Ｇａｓｅｔを設定するには、Ｇａ−Ｎｅ
マップのマップ値を実際に動かすわけではなく、マップ
軸を動かすようにしている。

【００８２】すなわち、具体的には、目標行程吸入空気
量設定部１０１で用いるＧａ−Ｎｅマップは、クランク
角センサ３９からの信号に基づく実エンジン回転数Ｎｅ
に、目標回転数ＮSETに対するＩ分制御の移動量ＦＢＮ
を加算し、目標回転数／負荷変化予測部１０７からのフ
ィードフォワード制御による目標回転数移動量ΔＮｅを
減算したマップ指示回転数ＩＲＰＭ（＝Ｎｅ＋ＦＢＮ−
ΔＮｅ）をパラメータとする基本吸入空気量マップとし
て構成されている。

【００８３】そして、マップ指示回転数ＩＲＰＭがクラ
ンキング基準回転数Ｎｓｔを越えている場合、この基本
吸入空気量マップを参照して得られる基本行程吸入空気
量Ｇａｂａｓｅに、同じく目標回転数／負荷変化予測部
１０７からのフィードフォワード制御による負荷増減移
動量ΔＧａを加え、目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔを設
定する。

【００８４】また、マップ指示回転数ＩＲＰＭがクラン
キング基準回転数Ｎｓｔ以下の場合には、吸気管圧力セ
ンサ２２からの信号に基づいて吸気管圧力検出部１０８
で検出した実ブースト圧Ｐから実行程吸入空気量Ｇａを
計算により算出し、この実行程吸入空気量Ｇａを目標行
程吸入空気量Ｇａｓｅｔとする。

【００８５】図２４に示すように、行程吸入空気量Ｇａ
とブースト圧Ｐとは、以下の(2)式に示すように、簡単
な１次の関係にあることが実験的に確認されており、こ
の関係は、本来、エンジン回転数により異なるが、本実
施例においては、アイドル制御中は一定であると仮定す
る。 Ｇａ＝Ｋ１・Ｐ−Ｋ２ … (2) 但し、Ｋ１，Ｋ２：定数 詳細には、上記(２)式は、シリンダ容積をＶｃｙ、気体
定数をＲ、吸気温度をＴとすれば、次の（3)式のように
表せる。

【００８６】 Ｇａ＝Ｋ３・Ｐ・Ｖｃｙ／（Ｒ・Ｔ）−Ｋ２ … (3） 但し、Ｋ３：定数

【００８７】上記(3)式を利用することにより、実ブー
スト圧Ｐに対応する実行程吸入空気量実Ｇａの算出が行
え、また、次に説明するＩＳＣＶ通過空気量設定部１０
４において、目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔに対応する
目標ブースト圧Ｐｓｅｔの算出が行える。

【００８８】ここで、上記(3)式には、吸気温度Ｔの因
子が含まれているが、本実施例では、非アイドル時にＬ
ジェトロ方式による燃料噴射制御を採用している関係
上、吸気温センサを備えておらず、また、アイドリング
中はスロットルバルブ５ａを通過する空気流量が０とみ
なせ、ＩＳＣＶ１６を通過する空気の温度を考慮すれば
良いこと、ＩＳＣＶ１６の空気通過部のすぐ横に冷却水
通路があることなどから、吸気温度Ｔを冷却水温ＴWに
等しいとみなし、上記(3)式における温度関数Ｒ・Ｔ
を、次の(4)式で示す温度関数Ｍで代用する。 Ｍ＝Ｒ・ＴW … (4）

【００８９】以上のようにして目標行程吸入空気量Ｇａ
ｓｅｔが決定されると、この目標行程吸入空気量Ｇａｓ
ｅｔが、前述したように、アイドル制御切換部１０２を
介して燃料噴射設定部１０３に出力されて燃料噴射量Ｇ
ｆが算出され、同時に、ＩＳＣＶ通過空気量設定部１０
４へ出力されてＩＳＣＶ１６の通過空気量Ｑｉｓｃが設
定される。

【００９０】ＩＳＣＶ通過空気量設定部１０４及びＩＳ
ＣＶ開度設定部１０５では、Δｔで表される微小時間後
に、実際の１吸気行程当たりの筒内への吸入空気質量を
目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔに一致させるべくＩＳＣ
Ｖ１６の開度（ＩＳＣＶ１６の駆動パルス信号のデュー
ティ比）を設定し、ＩＳＣＶ駆動部１１０を介してＩＳ
ＣＶ１６を駆動する。

【００９１】この場合、ＰＩ制御器の指示値としての目
標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔへの制御は、目標ブースト
圧Ｐｓｅｔへの制御と考えて良く、行程吸入空気量Ｇａ
を目標値Ｇａｓｅｔにするためには、ＩＳＣＶ１６の開
度を制御し、吸気管内圧力Ｐを目標ブースト圧Ｐｓｅｔ
まで変化させれば良い。

【００９２】このため、ＩＳＣＶ通過空気量設定部１０
４では、Δｔ時間後に、実ブースト圧Ｐが目標ブースト
圧Ｐｓｅｔに一致するようなＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓ
ｃを、以下に説明する逆チャンバモデル式を用いて算出
する。

【００９３】すなわち、吸入系を単純化して考えると、
スロットルバルブ５ａ下流から吸気ポート２ａに至るシ
リンダ直前までの経路には容積が存在し、図２５に示す
ように、この部分をチャンバとするチャンバモデルが考
えられる。このチャンバモデルにおいて、チャンバ内へ
の空気の入出力関係を考えると、 Ｑｉｓｃ：ＩＳＣＶ通過空気量 （単位；ｇ／ｓ） Ｑｃｙ ：シリンダ流入空気量 （単位；ｇ／ｓ） Ｗｍ ：チャンバ内空気質量 （単位；ｇ） として、アイドリング中はスロットル通過空気流量が０
であるため、Δｔ時間で吸気チャンバ内に蓄積される空
気質量すなわちチャンバ内空気質量Ｗｍは、Δｔ時間で
ＩＳＣＶ１６を通過してチャンバ内に流入する空気量す
なわちＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃと、Δｔ時間にチャ
ンバから流出してシリンダ内へ吸入される空気質量すな
わちシリンダ流入空気量Ｑｃｙとの差であり、以下の
(5)式で表わすことができる。 （Ｗｍ(t＋Δt)−Ｗｍ(t)）／Δｔ＝Ｑｉｓｃ−Ｑｃｙ … (5) 但し、Δｔは計算周期（例えば１０ｍｓ）

【００９４】上記(5)式は、一般にチャンバモデル式と
呼ばれる式であり、この(5)式を逆にすると、ＩＳＣＶ
の通過空気量は、Δｔ時間で吸気チャンバ内の圧力Ｐが
目標ブースト圧Ｐｓｅｔまで変化することでチャンバ内
に蓄積される空気質量と、Δｔ時間にシリンダ内に吸入
される空気質量との和として消費されていると考えるこ
とができ、気体の状態方程式を適用してＩＳＣバルブ通
過空気量Ｑｉｓｃを以下の(6)式（逆チャンバモデル
式）で求めることができる。 Ｑｉｓｃ＝（Ｐ(t＋Δt)−Ｐ(t)）・Ｖ／（Ｍ・Δｔ）＋Ｑｃｙ … (6) 但し、Ｖ：チャンバ容積 Ｍ：Ｒ・Ｔを代用する温度関数

【００９５】また、シリンダ流入空気流量Ｑｃｙは、次
の(7)式で示すように、エンジン回転数Ｎｅと前述した
(3)式で算出される実行程吸入空気量Ｇａとから求める
ことができる。 Ｑｃｙ＝Ｎ・Ｇａ・（Ｎｅ／２）・（１／６０） … (7) 但し、Ｎ：気筒数

【００９６】上記(6)式におけるＰ(t)の項は、ある時間
ｔでの実ブースト圧Ｐであり、また、Ｐ(t＋Δt)の項
は、Δｔ時間後の目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔに対応
する目標ブースト圧Ｐｓｅｔであって、前述の(3)式を
逆にした以下の(8)式で与えることができる。

【００９７】 Ｐｓｅｔ＝（Ｇａｓｅｔ＋Ｋ２）・Ｍ／（Ｋ３・Ｖｃｙ） … (8)

【００９８】以上のように、逆チャンバモデル式によっ
てＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃを求めることで、チャン
バへの空気の充填遅れの影響を微少なものとすることが
でき、微小時間後の実際の行程吸入空気量Ｇａを、ＰＩ
制御器の指示値に精度良く一致させることができる。

【００９９】ここで、前述の(6)式（逆チャンバモデル
式）におけるチャンバ容積Ｖは、式上では実際の吸気系
の形状によって定まる定数であるが、制御上はＩＳＣＶ
通過空気量Ｑｉｓｃのゲインとなっており、チャンバ容
積Ｖの値によってＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃの値が変
わる。

【０１００】このことは、ＩＳＣＶ１６の上下流の差圧
とＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃとの関数として与えられ
るＩＳＣＶ１６の開度すなわちデューティ比がチャンバ
容積Ｖによって影響されることを意味し、このチャンバ
容積Ｖの値によってＩＳＣＶ１６の応答性を決定するこ
とができる。

【０１０１】例えば、図３０（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に示
すように、Ｖ＝２５０ｃｃ、Ｖ＝１０００ｃｃ、Ｖ＝２
５００ｃｃと変化させた場合のエンジン回転数変動とデ
ューティ比の振れ幅の変化を調べると、チャンバ容積Ｖ
の値を大きくするにつれて、デューティ比の振れ幅が大
きくなるが、チャンバ容積ＶはＱｉｓｃのゲインである
ため、小さくしすぎると、図３０（ａ）のように、デュ
ーティ比の振れ幅は小さいが応答性が悪化し、負荷変化
時の回転収束性が悪化してしまう。

【０１０２】また、チャンバ容積Ｖの値を大きくしすぎ
ると、敏感になりすぎ、図３０（ｃ）のようにデューテ
ィ比の振れ幅が大きくなり、しまいにはバルブ吸入音が
発生することになる（注目すべきこととして、このよう
にデューティ比が大きく振れても回転は安定してい
る）。実用上は、デューティ比の振れ幅が図３０（ｂ）
のように１０％以内であれば問題のないレベルであると
言える。

【０１０３】すなわち、前述の逆チャンバ式におけるチ
ャンバ容積Ｖをあたかも変数のように扱うことにより、
ＩＳＣＶ１６の応答性を決定するセッティング定数とす
ることができ、これを仮想チャンバ容積Ｖ’と呼ぶこと
にすれば、この仮想チャンバ容積Ｖ’は、具体的は、吸
気系の形状によって定まるチャンバ容積Ｖに変数（バル
ブ応答係数）ｒを掛けたもので表すことができる。

【０１０４】従って、ＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃを求
める前述の(6)式を以下の(9)式で置き換え、バルブ応答
係数ｒの値を変えることでＩＳＣＶ１６の応答性のセッ
ティングを行うことができる。本実施例では、バルブ応
答係数ｒは、例えば、ｒ＝０．５〜２程度の値となり、
ｒ＝１のとき、以下の(9)式は通常の逆チャンバ式と一
致する。 Ｑｉｓｃ＝（Ｐ(t＋Δt)−Ｐ(t)）／Δｔ・ｒ・Ｖ／Ｍ＋Ｑｃｙ … (9)

【０１０５】ＩＳＣＶ開度設定部１０５では、ＩＳＣＶ
１６を通過する空気の基本温度での質量流量からＩＳＣ
Ｖ開度（デューティ比）を設定する。上記(9)式で算出
されるＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃは質量流量であり、
吸気温度が変化すると空気温度の補正が必要であるが、
前述したように、本実施例では、吸気温度Ｔを冷却水温
ＴWで代用するため、セッティング時の基本温度Ｔｂａ
ｓｅに対する冷却水温ＴWの比を水温補正値ＨＩＱとし
て用い（ＨＩＱ＝ＴW／Ｔｂａｓｅ）、質量流量である
ＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃを温度補正し、、以下の(1
0)式に示すようにＱｉｓｃ’に変換する。 Ｑｉｓｃ’＝Ｑｉｓｃ・ＨＩＱ … (10)

【０１０６】この水温補正によるＩＳＣＶ１６の通過空
気量の目標値と実測値は、図３１（ａ）に示され、水温
補正無しの図３１（ｂ）に比較し、ＩＳＣＶ１６の通過
空気量の目標値と実測値がほぼ等しくなっていることが
わかる。また、図３２に示すように、−１０℃での低温
始動においても、目標ブースト圧と実ブースト圧とがほ
ぼ一致しており、吸気温度Ｔを冷却水温ＴWで代用して
も問題なく、始動後すぐに目標回転数で安定しているこ
とから、低温始動性も良好である。

【０１０７】以上の（10)式で温度補正されたＩＳＣＶ
通過空気量Ｑｉｓｃ’は、ＩＳＣＶ１６の弁開度すなわ
ちＩＳＣＶ１６を駆動するパルス信号のデューティ比Ｄ
ＵＴＹと、ＩＳＣ１６の前後の差圧（ＩＳＣＶ１６の
上，下流の圧力差）Ｐｉとによって決定され、デューテ
ィ比ＤＵＴＹは２次元関数ｆを用いて以下の(11)式で表
すことができる。 ＤＵＴＹ＝ｆ（Ｐｉ，Ｑｉｓｃ’） … (11) 但し、Ｐｉ＝Ｐ0−Ｐ

【０１０８】上記２次元関数ｆは、ＩＳＣＶ１６の構造
などが複雑に関係し、理論的に求めることは困難なた
め、具体的には、ＩＳＣＶ１６の特性実験の結果である
実測値を、差圧ＰｉとＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃ’と
をパラメータとして２次元マップ化し、この２次元の特
性マップを参照することでデューティ比ＤＵＴＹを求め
るようにしている。

【０１０９】このようにして設定されるデューティ比Ｄ
ＵＴＹは、応答性の向上が見込めるため、従来のアイド
ル制御におけるように、そのデータをかなり細かく設定
する必要がなく、デューティ比のビット数を少なくする
ことができる（例えば、１０ビット→８ビット）。この
ため、ＩＳＣＶ１６を駆動するための電子回路で扱うビ
ット数が少なくなり、ＥＣＵ５０内のゲートアレイの削
減などに大きく貢献し、コスト低下を図ることができ
る。

【０１１０】図３３は、パワーステアリングを緩やかに
回転させた場合（図中、丸数字１参照）、フル転舵付近
で早い回転を与えた場合（図中、丸数字２参照）、素早
くロックからロックまで転舵した場合（図中、丸数字３
参照）の回転変動を示し、図３３（ｂ）に示す従来のア
イドル制御に対し、本実施例では、図３３（ａ）に示す
ように、デューティ比ＤＵＴＹのビット数を少なくする
ことで制御周期が荒いにも拘わらず、回転変動を極めて
小さく抑えることができ、また、空気過剰率λの変動も
明らかに小さく、空燃比制御性が優れていると言える。

【０１１１】さらに、上記２次元マップから求められる
デューティ比ＤＵＴＹに対し、生産ばらつきに起因する
個々のＩＳＣＶ１６の弁開口面積（弁開度）の相違、あ
るいはＩＳＣＶ１６にカーボンが付着してＩＳＣＶ１６
の弁開口面積の減少等でバルブの特性が変わった場合な
どに対処するため、上記２次元マップ値を基本デューテ
ィ比として、次の(12)式で示すように、学習値ＤＵＴＹ
ＬＲによる補正を加えて最終的なデューティ比ＤＵＴＹ
ｉｓｃとする。 ＤＵＴＹｉｓｃ＝ＤＵＴＹ＋ＤＵＴＹＬＲ … (12)

【０１１２】図３４は、ＩＳＣＶ１６にカーボンが付着
した場合の特性変化に対する学習補正の効果を示し、図
３４（ａ）に示すように、カーボン未堆積の状態で目標
ブースト圧と実ブースト圧とが一致している状態からカ
ーボンが堆積し、学習補正が無い場合には、図３４
（ｂ）に示すように、目標ブースト圧と実ブースト圧が
一致しなくなって空気過剰率λがリッチ側に移行する
が、エンジン回転数はノーマルな初期状態とほぼ一致す
る。

【０１１３】この状態で、学習補正を行うと、図３４
（ｃ）に示すように、目標ブースト圧と実ブースト圧と
がほぼ一致し、空気過剰率λもノーマルな初期状態の値
とほとんど等しい値を示すようになる。

【０１１４】尚、簡易的には、ＩＳＣＶ特性マップを、
ＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃ’のみをパラメータとする
１次元マップとすることも可能であり、処理の簡素化が
期待できるが、常温、常圧での運転には大きな支障はな
いもののＩＳＣＶ１６の負圧特性の変化に対しては十分
な配慮が必要である。

【０１１５】また、大気圧センサを備えていないシステ
ムでは、ＩＳＣＶ１６の前後の差圧Ｐｉを正確に求める
ことができないが、システム電源ＯＮ時のエンジン始動
前の状態では、吸気管圧力センサ２２の出力は等価的に
大気圧Ｐ0であるため、エンジン始動前であれば大気圧
Ｐ0を計測できること、また、アイドル中はブースト圧
が５０ｋＰａ以下であるため、大気圧Ｐ0の影響はあま
り受けないとみなすことができること（ＩＳＣＶ１６の
特性マップにおいても５０ｋＰａ以下はほとんど同じ値
となる）などから、エンジン始動前に一度大気圧Ｐ0を
調べ、その後、大気圧一定としてＩＳＣＶ１６の前後の
差圧Ｐｉを求めても良い。

【０１１６】次に、図１〜図１１のフローチャートに基
づいてアイドル制御に係わる各ジョブについて説明す
る。

【０１１７】本実施例では、１０ｍｓ毎のジョブを基本
ルーチンとしてＩＳＣＶ１６をデューティ制御する一
方、この基本ルーチンで設定された目標行程吸入空気量
Ｇａｓｅｔに基づき、所定タイミングで実行されるジョ
ブ（例えば、クランク角信号同期ジョブ）により燃料噴
射量Ｇｆを算出する。

【０１１８】１０ｍｓ毎の基本ルーチンで用いられる各
パラメータは、５０ｍｓ、２５０ｍｓ毎に算出されてＲ
ＡＭ６０の所定アドレスにそれぞれストアされ、５０ｍ
ｓ毎の各ジョブでは、Ｉ分移動量ＦＢＮ、目標回転数移
動量ΔＮｅ、負荷増減移動量ΔＧａがそれぞれ算出さ
れ、また、２５０ｍｓ毎の各ジョブでは、学習値ＤＵＴ
ＹＬＲ、水温補正値ＨＩＱ、大気圧Ｐ0、温度関数Ｍが
それぞれ算出される。

【０１１９】まず、１０ｍｓ毎の基本ルーチンの説明に
先立ち、この基本ルーチンで用いられる各パラメータを
算出する各サブルーチンについて説明する。

【０１２０】５０ｍｓ毎に実行される図４のＩ分移動量
算出サブルーチンでは、ステップS201で、以下の（１）
〜（４）の実行条件を全て満足した場合、すなわち、通
常のアイドル時であるか否かを判別する。 （１）エンジン停止状態でない。 （２）エンジン回転数Ｎｅが目標回転数ＮSETより低い
設定回転数（例えば、ＮSET−２００ｒｐｍ）以上であ
る。 （３）自動変速機のシフト位置がＮレンジあるいはＰレ
ンジである（ＭＴ車の場合はシフト位置がニュートラ
ル）。 （４）アイドルスイッチ３３ｂがＯＮ後、設定時間が経
過している。

【０１２１】以上の条件のうち、一つでも満たされない
条件がある場合には、ルーチンを抜け、全ての条件を満
たしている場合、ステップS201からステップS202以降へ
進んで実エンジン回転数Ｎｅと目標回転数ＮSETとの誤
差分をステップ的に積分し、その量に応じてＩ分移動量
ＦＢＮを算出する。

【０１２２】そのため、ステップS202では、クランク角
センサ３９からの信号に基づく実エンジン回転数Ｎｅが
目標回転数上限値ＮSET1以上か否かを調べ、Ｎｅ≧ＮSE
T1の場合（実エンジン回転数Ｎｅが上限値以上の場
合）、ステップS202からステップS203へ進んで、回転数
誤差分を積算するための変数ＩＤＦＥを、設定値Ａだけ
減算した値で書き換え（ＩＤＦＥ←ＩＤＦＥ−Ａ）、ス
テップS206へ進む。

【０１２３】また、上記ステップS202で、Ｎｅ＜ＮSET1
の場合（実エンジン回転数Ｎｅが上限値に達していない
場合）、上記ステップS202からステップS204へ進んで実
エンジン回転数Ｎｅが目標回転数下限値ＮSET2より低い
か否かを調べ、Ｎｅ≧ＮSET2の場合（実エンジン回転数
Ｎｅが目標回転数ＮSETに対して予め設定された上下限
の許容範囲内である場合）には、変数ＩＤＦＥの値を保
持してルーチンを抜け、Ｎｅ＜ＮSET2の場合（実エンジ
ン回転数Ｎｅが目標回転数下限値ＮSET2より低い場
合）、ステップS204からステップS205へ進んで、変数Ｉ
ＤＦＥに設定値Ｂを加算した値で変数ＩＤＦＥを書き換
え（ＩＤＦＥ←ＩＤＦＥ＋Ｂ）、ステップS206へ進む。

【０１２４】ステップS206以降では、変数ＩＤＦＥの値
すなわち回転数誤差分が予め設定された範囲内にあるか
否かを調べ、変数ＩＤＦＥの値に応じてＩ分移動量ＦＢ
Ｎを算出する。すなわち、ステップS206で変数ＩＤＦＥ
が設定値Ｃ以上か否かを調べ、ＩＤＦＥ≧Ｃの場合に
は、Ｉ分の移動量が少なく下限側から遠ざかり過ぎてい
るため、ステップS207で、前回のＩ分移動量ＦＢＮから
設定値Ｄを減算してＩ分移動量ＦＢＮをマイナス方向に
増加させ（ＦＢＮ←ＦＢＮ−Ｄ）、ステップS210で、変
数ＩＤＦＥをリセットして初期値に戻した後、ルーチン
を抜ける。

【０１２５】一方、上記ステップ206でＩＤＦＥ＜Ｃの
場合、上記ステップS206からステップS208へ分岐して変
数ＩＤＦＥが設定値Ｅより小さいか否かを調べる、そし
て、ＩＤＦＥ≧Ｅの場合には、現在のＩ分の移動量を保
持すべくステップS208からルーチンを抜け、ＩＤＦＥ＜
Ｅの場合、Ｉ分の移動量が過剰で上限側から遠ざかり過
ぎているため、ステップS208からステップS209へ進ん
で、前回のＩ分移動量ＦＢＮに設定値Ｆを加算してＩ分
移動量ＦＢＮを増加させ（ＦＢＮ←ＦＢＮ＋Ｆ）、前述
のステップS210で変数ＩＤＦＥをリセットしてルーチン
を抜ける。

【０１２６】次に、図５及び図６の目標回転数移動量算
出サブルーチンについて説明する。前述したように、目
標回転数移動量ΔＮｅは、冷却水温ＴW、エアコンスイ
ッチ４５、バッテリ電圧ＶB、シフトスイッチ４６の状
態に応じて算出されるが、このサブルーチンでは、冷却
水温ＴWによる水温移動量ΔＮｅTW、エアコンスイッチ
４５の状態によるエアコン移動量ΔＮｅACON、バッテリ
電圧ＶBによる電圧移動量ΔＮｅVBのうち、最大のもの
を目標回転数移動量ΔＮｅとし、これが“０”である場
合には、シフトスイッチ４６による変速機移動量ΔＮｅ
Dを目標回転数移動量ΔＮｅとして使用する。

【０１２７】このため、まず、ステップS301で、冷却水
温ＴWに基づいてマップを参照し、水温移動量ΔＮｅTW
を設定し、ステップS302で、この水温移動量ΔＮｅTWを
目標回転数移動量ΔＮｅとする（ΔＮｅ←ΔＮｅTW）。
水温移動量ΔＮｅTWのマップは、低水温時ほど水温移動
量ΔＮｅTWの値が大きくなっており、フローチャート中
に図示するように、ＴW＝−３０°Ｃ近辺での最大値か
らＴW＝０°Ｃまで減少し、さらに、ＴW＝８０°Ｃまで
やや緩やかに減少してＴW＝８０°Ｃで０となるような
特性となっている。

【０１２８】次いで、ステップS303へ進み、エアコンの
作動状態に応じエアコン移動量ΔＮｅACONを設定する。
すなわち、ステップS303でエアコンスイッチ４５がＯＮ
かＯＦＦかを調べ、エアコンスイッチ４５がＯＮの場合
にはステップS304へ進み、前回のエアコン移動量ΔＮｅ
ACONに設定値ＫSを加算してエアコン移動量ΔＮｅACON
を増加させ（ΔＮｅACON←ΔＮｅACON＋ＫS）、ステッ
プS305で、上記エアコン移動量ΔＮｅACONが上限値（例
えば、１００ｒｐｍ）に達したかを調べ、上限値以下
（ΔＮｅACON≦１００ｒｐｍ）の場合にはステップS309
へジャンプし、上限値に達した場合（ΔＮｅACON＞１０
０ｒｐｍ）、ステップS306でエアコン移動量ΔＮｅACON
を上限値としステップS309へ進む。

【０１２９】これにより、エアコンスイッチ４５がＯＦ
ＦからＯＮとなってエアコンコンプレッサ駆動負荷がか
かると、エアコン移動量ΔＮｅACONを上限値に達するま
で演算周期毎に設定値ＫSずつ漸次増加させて該エアコ
ン移動量ΔＮｅACONを緩やかに増加させ、制御性を安定
化するようにしている。そして、上限値に達した後、エ
アコン移動量ΔＮｅACONは、上限値に保持される。

【０１３０】一方、上記ステップS303で、エアコンスイ
ッチ４５がＯＦＦの場合には、ステップS307へ進んでエ
アコン移動量ΔＮｅACONが０に達したかを調べ、０に達
しているときには（ΔＮｅACON≦０）、ステップS309へ
ジャンプし、０に達していないとき（ΔＮｅACON＞
０）、ステップS308で前回のエアコン移動量ΔＮｅACON
から設定値ＬSを減算してエアコン移動量ΔＮｅACONを
減少させ（ΔＮｅACON←ΔＮｅACON−ＬS）、ステップS
309へ進む。

【０１３１】すなわち、エアコンスイッチ４５がＯＮか
らＯＦＦとなりエアコンコンプレッサ駆動負荷が解除さ
れると、エアコン移動量ΔＮｅACONを、０に達するまで
設定値ずつ漸次減少させることで、該エアコン移動量Δ
ＮｅACONを緩やかに減少させ、同様に制御性を安定化す
るようにしている。

【０１３２】ステップS309では、エアコン移動量ΔＮｅ
ACONと上記ステップS302での冷却水温ＴWによる目標回
転数移動量ΔＮｅとを比較して大小関係を調べる。そし
て、ΔＮｅ≧ΔＮｅACONの場合には、ステップS311へジ
ャンプし、ΔＮｅ＜ΔＮｅACONの場合、ステップS310
で、エアコン移動量ΔＮｅACONを目標回転数移動量ΔＮ
ｅとして（ΔＮｅ←ΔＮｅACON）ステップS311へ進む。

【０１３３】ステップS311では、バッテリ電圧ＶBに基
づきマップを参照して電圧移動量ΔＮｅVBを設定する。
この電圧移動量ΔＮｅVBは、図示するように、バッテリ
電圧ＶBが低下するほど大きくなり、ＶB＝１３Ｖ以上で
はΔＮｅVB＝０となっている。この電圧移動量ΔＮｅVB
を設定した後は、ステップS312へ進み、上記ステップS3
11での電圧移動量ΔＮｅVBと、以前のステップにおいて
設定した目標回転数移動量ΔＮｅ（水温移動量ΔＮｅT
W、エアコン移動量ΔＮｅACONのうち、大きい方）とを
比較し、ΔＮｅ≧ΔＮｅVBの場合、ステップS314へジャ
ンプし、ΔＮｅ＜ΔＮｅVBの場合には、ステップS313
で、電圧移動量ΔＮｅVBを目標回転数移動量ΔＮｅとし
て（ΔＮｅ←ΔＮｅVB）、ステップS314へ進む。

【０１３４】ステップS314では、目標回転数移動量ΔＮ
ｅが“０”か否か、すなわち、冷却水温ＴWが８０°Ｃ
以上でエアコンスイッチ４５がＯＦＦ、且つ、バッテリ
電圧ＶBが１３Ｖ以上であり、水温移動量ΔＮｅTW、エ
アコン移動量ΔＮｅACON、電圧移動量ΔＮｅVBが全て０
か否かを調べ、ΔＮｅ≠０の場合、水温移動量ΔＮｅT
W、エアコン移動量ΔＮｅACON、電圧移動量ΔＮｅVBの
うちの最大のものを目標回転数移動量ΔＮｅとしたまま
ルーチンを抜ける。

【０１３５】一方、上記ステップS314で、ΔＮｅ＝０の
場合には、上記ステップS314からステップS315へ進んで
シフトスイッチ４６（ＭＴ車の場合はニュートラルスイ
ッチ）の信号に基づき変速機移動量ΔＮｅDを設定す
る。すなわち、ステップS315で変速機のシフト位置がＮ
レンジ（Ｐレンジを含む）か否かを調べ、Ｎレンジの場
合にはステップS316へ進み、前回の変速機移動量ΔＮｅ
Dから設定値ＭSを減算して変速機移動量ΔＮｅDを減少
させ（ΔＮｅD←ΔＮｅD−ＭS）、ステップS317で、上
記変速機移動量ΔＮｅDが下限値（例えば、−１００ｒ
ｐｍ）に達したか否かを調べ、下限値以上（ΔＮｅD≧
−１００ｒｐｍ）の場合にはステップS321へジャンプ
し、下限値に達した場合（ΔＮｅD＜−１００ｒｐ
ｍ）、ステップS318で変速機移動量ΔＮｅDを下限値と
しステップS321へ進む。

【０１３６】これにより、変速機のシフト位置がＤレン
ジ（１，２，Ｒレンジを含む）からＮレンジにシフトさ
れて駆動負荷が解除されると、変速機移動量ΔＮｅDを
下限値（−１００ｒｐｍ）に達するまで設定値ＭSずつ
漸次減少させることで、該変速機移動量ΔＮｅDを緩や
かに減少させ、制御性を安定化するようにしている。そ
して、このとき、各移動量ΔＮｅTW，ΔＮｅACON，ΔＮ
ｅVBが全て０であり、回転数移動量ΔＮｅを設定するた
めの変速機移動量ΔＮｅDは下限値に達した後、下限値
に保持される。

【０１３７】一方、上記ステップS315で変速機のシフト
位置がＤレンジの場合には、ステップS319へ進んで変速
機移動量ΔＮｅDが０に達したか否かを調べ、０に達し
ているときには（ΔＮｅD≧０）、ステップS321へジャ
ンプし、０に達していないとき（ΔＮｅD＜０）、ステ
ップS320で前回の変速機移動量ΔＮｅDに設定値ＮSを加
算して変速機移動量ΔＮｅDを増加させ（ΔＮｅD←Ｎｅ
D＋ＮS）、ステップS321へ進む。

【０１３８】すなわち、変速機のシフト位置がＮレンジ
からＤレンジにシフトされて駆動負荷がかかると、変速
機移動量ΔＮｅDを０に達するまで設定値ＮSずつ漸次増
加させることで、該変速機移動量ΔＮｅDを緩やかに増
加させ、同様に制御性の安定化を図る。

【０１３９】そして、ステップS321で、変速機移動量Δ
ＮｅDを目標回転数移動量ΔＮｅとして（ΔＮｅ←ΔＮ
ｅD）ルーチンを抜ける。

【０１４０】また、図７の負荷増減移動量算出サブルー
チンでは、ステップS401で、冷却水温ＴWに基づく水温
負荷移動量ΔＧａTW（マップ値）、エアコン作動（エア
コンスイッチ４５がＯＮ）に基づくエアコン負荷移動量
ΔＧａACON、自動変速機負荷（１，２，Ｄ，Ｒレンジ）
に基づく変速機負荷移動量ΔＧａD、バッテリ電圧ＶBに
基づく電圧負荷移動量ΔＧａVB（マップ値）、ラジエー
タファン作動（ラジエータファンスイッチ４３がＯＮ）
に基づくラジエータファン負荷移動量ΔＧａRADを合計
して負荷増減移動量ΔＧａとし（ΔＧａ←ΔＧａTW＋Δ
ＧａACON＋ΔＧａD＋ΔＧａVB＋ΔＧａRAD）、ルーチン
を抜ける。

【０１４１】一方、図８は、２５０ｍｓ毎に実行される
学習値算出サブルーチンであり、ステップS501で、以下
の（１）〜（６）の条件を全て満足し、学習条件が成立
するか否かを判別する。 （１）エンジン停止状態でない。 （２）自動変速機のシフト位置がＮレンジあるいはＰレ
ンジである。 （３）アイドルスイッチ３３ｂがＯＦＦ後、設定時間が
経過している。 （４）負荷増減移動量ΔＧａ＝０ （５）エンジン回転数Ｎｅが目標回転数ＮSETに対して
予め設定された上下限の許容範囲内（ＮSET1≧Ｎｅ≧Ｎ
SET2）である。 （６）既に学習済みでない（学習フラグＦがセットされ
ていない）。

【０１４２】そして、一つでも満たされない条件がある
場合には、ルーチンを抜け、全ての条件を満たして学習
可能であると判断した場合、ステップS502へ進んで、目
標ブースト圧Ｐｓｅｔと実ブースト圧Ｐとの差（Ｐｓｅ
ｔ−Ｐ）を、下限側の許容値である設定値Ｇ（プラス
値）と比較し、（Ｐｓｅｔ−Ｐ）≧Ｇの場合には、ＩＳ
ＣＶ１６にカーボン等が付着して弁開口面積（弁開度）
がデューティ比ＤＵＴＹｉｓｃの指示値より小さくなっ
ている可能性があるため、上記ステップS502からステッ
プS503へ進んで、許容値を越えた回数をカウントするた
めのカウンタＤＴＹＣＴ（正負の値をとるカウンタ）を
カウントアップし（ＤＴＹＣＴ←ＤＴＹＣＴ＋１）、ス
テップS506へ進む。

【０１４３】一方、上記ステップS502で（Ｐｓｅｔ−
Ｐ）＜Ｇの場合には、上記ステップS502からステップS5
04へ分岐して、目標ブースト圧Ｐｓｅｔと実ブースト圧
Ｐとの差（Ｐｓｅｔ−Ｐ）を上限側の許容値である設定
値Ｈ（マイナス値）と比較し、（Ｐｓｅｔ−Ｐ）≧Ｈの
場合には許容範囲のため現在の学習値ＤＵＴＹＬＲを保
持すべくルーチンを抜け、（Ｐｓｅｔ−Ｐ）＜Ｈの場合
には、ＩＳＣＶ１６の弁開口面積（弁開度）が生産時の
ばらつきなどの原因でデューティ比ＤＵＴＹｉｓｃの指
示値より大きくなっている可能性があるため、ステップ
S505で、カウンタＤＴＹＣＴをカウントダウンし（ＤＴ
ＹＣＴ←ＤＴＹＣＴ−１）、ステップS506へ進む。

【０１４４】ステップS506では、目標ブースト圧Ｐｓｅ
ｔと実ブースト圧Ｐとの差（Ｐｓｅｔ−Ｐ）が下限側の
許容値を越えた回数が設定回数以上になったかを判別す
るための設定値Ｉ（プラス値）とカウンタＤＴＹＣＴの
値とを比較する。そして、ＤＴＹＣＴ≧Ｉの場合には、
カーボン堆積などによりＩＳＣＶ１６の弁開口面積（弁
開度）がデューティ比ＤＵＴＹｉｓｃの指示値より小さ
くなったことが原因で、実ブースト圧Ｐが目標ブースト
圧Ｐｓｅｔへの下限側の制御範囲をはずれたと判断し
て、ステップS507で、デューティ比ＤＵＴＹｉｓｃを大
きくする方向（ＩＳＣＶ１６の弁開度を大きくする方
向）に補正すべく、バックアップＲＡＭ６１にストアさ
れている現在の学習値ＤＵＴＹＬＲを設定値Ｄ１増加さ
せ（ＤＵＴＹＬＲ←ＤＵＴＹＬＲ＋Ｄ１）、ステップS5
10で、学習値ＤＵＴＹＬＲの書き換えが行われたことを
示すための学習フラグＦをセットして（Ｆ←１）ルーチ
ンを抜ける。

【０１４５】また、上記ステップS506で、ＤＴＹＣＴ＜
Ｉの場合には、上記ステップS506からステップＳ508へ
分岐し、目標ブースト圧Ｐｓｅｔと実ブースト圧Ｐとの
差（Ｐｓｅｔ−Ｐ）が上限側の許容値を越えた回数が設
定回数以上になったかを判別するための設定値Ｊ（マイ
ナス値）とカウンタＤＴＹＣＴの値とを比較し、ＤＴＹ
ＣＴ≧Ｊの場合には、現在の学習値ＤＵＴＹＬＲを保持
すべくルーチンを抜け、ＤＴＹＣＴ＜Ｊの場合、生産時
のばらつきなどに起因してＩＳＣＶ１６の弁開口面積
（弁開度）がデューティ比ＤＵＴＹｉｓｃの指示値より
大きいことが原因で、実ブースト圧Ｐが目標ブースト圧
Ｐｓｅｔへの上限側の制御範囲をはずれたと判断して、
ステップS509で、デューティ比ＤＵＴＹｉｓｃを小さく
する方向（ＩＳＣＶ１６の弁開度を小さくする方向）に
補正すべく現在の学習値ＤＵＴＹＬＲを設定値Ｄ１だけ
減少させて（ＤＵＴＹＬＲ←ＤＵＴＹＬＲ−Ｄ１）前述
のステップS510を経てルーチンを抜ける。

【０１４６】尚、上記カウンタＤＴＹＣＴ及び学習フラ
グＦは、システムイニシャライズ時に“０”に初期設定
され、前述したように、この学習値算出サブルーチンの
最初で学習フラグＦが参照されるため、学習値ＤＵＴＹ
ＬＲの書き換えはイグニッションスイッチ５６がＯＮさ
れてからＯＦＦされるまでの間に一度だけ書き換えられ
る。

【０１４７】また、図９の水温補正値算出サブルーチン
では、ステップS601で、所定のタイミング毎に水温セン
サ３６からの信号に基づいて検出される冷却水温ＴW
を、基本温度Ｔｂａｓｅで除算し、水温補正値ＨＩＱを
算出して（ＨＩＱ←ＴW／Ｔｂａｓｅ）、ルーチンを抜
ける。

【０１４８】さらに、図１０の大気圧算出サブルーチン
では、ステップS701で、大気圧センサ４４からの信号に
基づいて大気圧Ｐ0を計測してルーチンを抜け、図１１
の温度関数算出サブルーチンでは、ステップS801で、ガ
ス定数Ｒと水温センサ３６からの冷却水温ＴWとを乗算
して温度関数Ｍを算出し（Ｍ←Ｒ・ＴW）、ルーチンを
抜ける。

【０１４９】以上のようにして各パラメータが算出され
ると、１０ｍｓ毎の基本ルーチンでは、ステップS101
で、ＲＯＭ５９から定数Ｋ３，Ｋ２、シリンダ容積Ｖｃ
ｙなどの既知の固定値を読み出すとともに、ＲＡＭ６０
から２５０ｍｓジョブで算出された温度関数Ｍの値を読
み出し、これらの値と吸気管圧力センサ２２で計測した
実ブースト圧Ｐとを用いて前述の(3)式により実行程吸
入空気量Ｇａを算出する（Ｇａ←（Ｋ３・Ｖｃｙ／Ｍ）
・Ｐ−Ｋ２）。

【０１５０】次いで、ステップS102へ進み、クランク角
センサ３９からの信号入力間隔時間に基づいて算出され
た実エンジン回転数Ｎｅに、５０ｍｓジョブで算出され
るＩ分移動量ＦＢＮを加算し、さらに、同じく５０ｍｓ
ジョブで算出される目標回転数移動量ΔＮｅを減算して
マップ指示回転数ＩＲＰＭを算出する（ＩＲＰＭ←Ｎｅ
＋ＦＢＮ−ΔＮｅ）。

【０１５１】続くステップS103では、マップ指示回転数
ＩＲＰＭをパラメータとして基本行程吸入空気量のマッ
プを参照し、基本行程吸入空気量Ｇａｂａｓｅを設定す
る。次いで、ステップS104へ進み、この基本行程吸入空
気量Ｇａｂａｓｅに、５０ｍｓジョブで算出される負荷
増減移動量ΔＧａを加えて目標行程吸入空気量Ｇａｓｅ
ｔを算出し（Ｇａｓｅｔ←Ｇａｂａｓｅ＋ΔＧａ）、ス
テップS105へ進む。

【０１５２】そして、ステップS105へ進むと、目標行程
吸入空気量Ｇａｓｅｔ、温度関数Ｍ、及び、ＲＯＭ５９
から読み出した各固定値Ｋ２，Ｋ３，Ｖｃｙを用いて前
述の(8)式により目標ブースト圧Ｐｓｅｔを算出する
（Ｐｓｅｔ←（Ｇａｓｅｔ＋Ｋ２）・Ｍ／（Ｋ３・Ｖｃ
ｙ））。

【０１５３】続くステップS106では、上記ステップS102
で算出したマップ指示回転数ＩＲＰＭとクランキング基
準回転数Ｎｓｔとを比較し、通常のアイドル制御を行う
かクランキング時の極低回転域の始動時制御を行うかを
判別する。そして、ＩＲＰＭ≦Ｎｓｔで極低回転域の始
動時制御と判別された場合には、ステップS107へ進み、
上記ステップS101で算出した実行程吸入空気量Ｇａを目
標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔとし（Ｇａｓｅｔ←Ｇ
ａ）。ステップS108へ進む。一方、上記ステップS106
で、ＩＲＰＭ＞Ｎｓｔ（通常のアイドル制御）と判別さ
れた場合にはステップS108へジャンプする。

【０１５４】極低回転域の始動制御時には上記ステップ
S107で、通常のアイドル制御時には上記ステップS104で
算出された目標行程吸入空気量Ｇａｓｅｔは、ＲＡＭ６
０にストアされ、所定のタイミングで実行される図３の
燃料噴射量算出サブルーチンで参照される。この燃料噴
射量算出サブルーチンでは、ステップS151で、目標行程
吸入空気量Ｇａｓｅｔに目標燃空比Ｆ／Ａを乗算して燃
料噴射量Ｇｆを算出し（Ｇｆ←Ｇａｓｅｔ・（Ｆ／
Ａ））、ルーチンを抜ける。

【０１５５】そして、基本ルーチンでは、上記ステップ
S106あるいは上記ステップS107からステップS108へ進む
と、ＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃを算出するために必要
なシリンダ流入空気量Ｑｃｙを前述の(7)式より算出し
（Ｑｃｙ←Ｎ・Ｇａ・Ｎｅ／２）、ステップS109へ進
む。

【０１５６】ステップS109では、上記ステップS105で算
出した目標ブースト圧Ｐｓｅｔ、上記ステップS108で算
出したシリンダ流入空気量Ｑｃｙ、２５０ｍｓジョブで
算出されてＲＡＭ６０の所定アドレスにストアされてい
る温度関数Ｍ、ＲＯＭ５９にストアされているチャンバ
容積Ｖの値及びバルブ応答係数ｒ、吸気管圧力センサ２
２で計測した実ブースト圧Ｐを用い、前述の(9)式より
ＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃを算出する（Ｑｉｓｃ←
（Ｐｓｅｔ−Ｐ）・ｒ・Ｖ／（Δｔ・Ｍ）＋Ｑｃｙ）。

【０１５７】この場合、ＲＯＭ５９には、バルブ応答係
数ｒとチャンバ容積Ｖとを個別にストアせず、これらの
値を乗算した仮想チャンバ容積Ｖ’をストアしておいて
も良いが、チャンバ容積Ｖを本制御システムを採用する
全エンジンに共通の定数として、個々のエンジン毎にバ
ルブ応答係数ｒを別にストアしておくことで、各エンジ
ン毎の実際の吸気系の形状のばらつきによるチャンバ容
積Ｖの差や、ＩＳＣＶ１６の個体間のばらつきに対処す
ることが容易となる。

【０１５８】次に、ステップS110へ進み、上記ステップ
S109で算出したＩＳＣＶ通過空気量Ｑｉｓｃを、２５０
ｍｓジョブで算出されＲＡＭ６０にストアされている水
温補正値ＨＩＱで温度補正し、Ｑｉｓｃ’に変換すると
（Ｑｉｓｃ’←Ｑｉｓｃ・ＨＩＱ）、ステップS111で、
このＱｉｓｃ’と、２５０ｍｓジョブで算出されＲＡＭ
６０にストアされているＩＳＣＶ１６前後の差圧Ｐｉと
をパラメータとして基本デューティ比のマップを参照
し、基本デューティ比ＤＵＴＹを設定する。

【０１５９】そして、上記ステップS111で基本デューテ
ィ比ＤＵＴＹを設定した後、ステップS112へ進み、基本
デューティ比ＤＵＴＹに２５０ｍｓジョブで算出される
学習値ＤＵＴＹＬＲを加算してＩＳＣＶ１６に出力する
最終的なデューティ比ＤＵＴＹｉｓｃとし、ステップS1
13で、デューティ比ＤＵＴＹｉｓｃをセットしてルーチ
ンを抜ける。

【０１６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジンの図示トルクと線形関係にあるとみなせる物理量
の目標値をアイドル時のエンジン回転数に応じて設定
し、この物理量の目標値に基づく燃料噴射量に適合する
アイドル制御弁の通過空気量を、吸気系モデルによるチ
ャンバ内に蓄積される空気質量とシリンダ内に吸入され
る空気質量との和として算出し、この通過空気量の算出
値に基づいてアイドル制御弁の開度を定める際、上記チ
ャンバをアイドル制御弁の応答性を考慮して予め決定さ
れた容積値を有する仮想チャンバとして系のゲイン調整
を行うため、燃料の遅れを解消し、空気の遅れの影響を
最小限とするのみならず、系の出力とアイドル制御弁の
応答性を合致させることができ、エンジントルクを追従
性良く増減させ、制御性を向上することができるなど優
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アイドル制御基本ルーチンのフローチャート

【図２】アイドル制御基本ルーチンのフローチャート
（続き）

【図３】燃料噴射量算出サブルーチンのフローチャート

【図４】Ｉ分移動量算出サブルーチンのフローチャート

【図５】目標回転数移動量算出サブルーチンのフローチ
ャート

【図６】目標回転数移動量算出サブルーチンのフローチ
ャート（続き）

【図７】負荷増減移動量算出サブルーチンのフローチャ
ート

【図８】学習値算出サブルーチンのフローチャート

【図９】水温補正値算出サブルーチンのフローチャート

【図１０】大気圧算出サブルーチンのフローチャート

【図１１】温度関数算出サブルーチンのフローチャート

【図１２】エンジン系の概略構成図

【図１３】クランクロータとクランク角センサの正面図

【図１４】カムロータとカム角センサの正面図

【図１５】電子制御系の回路構成図

【図１６】アイドル制御のブロック図

【図１７】アイドル制御に係わるＥＣＵの機能構成図

【図１８】Ｇａ−ＮｅマップによるＰ分制御の説明図

【図１９】Ｇａ−ＮｅマップによるＩ分制御の説明図

【図２０】低水温時及び負荷変動時のＧａ−Ｎｅマップ
の移動を示す説明図

【図２１】Ｇａ−Ｎｅマップの特性を示す説明図

【図２２】Ｇａ−Ｎｅマップにおける始動時制御を示す
説明図

【図２３】始動時制御とＧａ−Ｎｅマップとの関係を示
す説明図

【図２４】行程吸入空気量と吸気管圧力との関係を示す
説明図

【図２５】チャンバモデルの説明図

【図２６】エアコンＯＮ，ＯＦＦ時の回転数収束性を示
す説明図

【図２７】Ｄレンジシフト時の回転数収束性を示す説明
図

【図２８】Ｐ分の強さと回転数及び吸気管圧力変動との
関係を示す説明図

【図２９】始動時の回転変動を示す説明図

【図３０】演算式におけるチャンバ容積の値を変化させ
た場合の回転変動とＩＳＣＶ開度変化を示す説明図

【図３１】水温補正によるＩＳＣバルブ通過空気量の目
標値及び実測値を示す説明図

【図３２】低温始動時の目標ブースト圧及び実ブースト
圧を示す説明図

【図３３】パワーステアリング転舵時の回転数収束性を
示す説明図

【図３４】ＩＳＣＶの特性変化に対する学習を示す説明
図

【図３５】ＰＩ制御による従来のアイドル制御のブロッ
ク図

【符号の説明】

１ エンジン ５ａ スロットルバルブ １６ ＩＳＣＶ（アイドル制御弁） Ｎｅ エンジン回転数 Ｇａ 行程吸入空気量（エンジンの図示トル
クと線形関係にあるとみなせる物理量） Ｇａｓｅｔ 目標行程吸入空気量（エンジンの図示
トルクと線形関係にあるとみなせる物理量の目標値） Ｇｆ 燃料噴射量 Ｖ’ 仮想チャンバ容積 Ｑｉｓｃ ＩＳＣＶ通過空気量（アイドル制御弁
の通過空気量） Ｗｍ チャンバ内空気質量（チャンバ内に蓄
積される空気質量） Ｑｃｙ シリンダ流入空気量（シリンダ内に吸
入される空気質量） ＤＵＴＹｉｓｃ デューティ比（アイドル制御弁の開
度）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの図示トルクと線形関係にある
   とみなせる物理量の目標値をアイドル時のエンジン回転
   数に応じて設定するととともに、スロットルバルブ下流
   からシリンダ直前までをモデル化したチャンバを、アイ
   ドル制御弁の応答性を考慮して予め決定された容積値を
   有する仮想チャンバとし、 上記物理量の目標値に基づく燃料噴射量に適合する上記
   アイドル制御弁の通過空気量を、上記仮想チャンバ内に
   蓄積される空気質量と上記シリンダ内に吸入される空気
   質量との和として算出し、 上記通過空気量の算出値に基づいて上記アイドル制御弁
   の開度を定め、この開度信号を上記アイドル制御弁に出
   力してアイドル回転数を制御することを特徴とするエン
   ジンのアイドル制御方法。