(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転数を検出する手段と、
アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する手段と、
供給空気量の補正を開始すると判定したとき供給空気量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により前記エンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように供給空気量を演算する手段と、
この供給空気量をエンジンに供給する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【請求項２】
エンジン回転数を検出する手段と、
アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する手段と、
供給空気量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数でアイドル時の要求エンジントルクを定常的に維持するのに必要な供給空気量をアイドル時の要求エンジントルクと前記エンジン回転数に応じて演算する手段と、
この供給空気量をエンジンに供給する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【請求項３】
エンジン回転数を検出する手段と、
アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する手段と、
供給空気量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数における一燃焼当たりのシリンダ内空気量とアイドル時における一燃焼当たりの要求シリンダ内空気量とを定常的に一致させるのに必要な供給空気量をアイドル時の要求エンジントルクに応じて演算する手段と、
この供給空気量をエンジンに供給する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【請求項４】
アイドル時にエンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転数、冷却水温の少なくとも一つに応じて前記アイドル時の要求エンジントルクを設定することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項５】
前記所定時間を前記供給空気量の操作よりエンジントルクの立上がりまでの動的遅れ時間に応じて与えることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項６】
前記エンジントルクに相当する量は吸気管内圧力であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項７】
前記エンジントルクに相当する量は空気流量であることを特徴とする請求項２から４までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項８】
エンジン回転数を検出する手段と、
アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定する手段と、
一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき一燃焼当たりの供給燃料量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により前記エンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように一燃焼当たりの供給燃料量を演算する手段と、
この供給燃料量をエンジンに供給する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【請求項９】
エンジン回転数を検出する手段と、
アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定する手段と、
一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数でアイドル時の要求エンジントルクを定常的に維持するのに必要な一燃焼当たりの供給燃料量をアイドル時の要求エンジントルクと前記エンジン回転数に応じて演算する手段と、
この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【請求項１０】
エンジン回転数を検出する手段と、
アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定する手段と、
一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数における一燃焼当たりの燃料量とアイドル時における一燃焼当たりの要求燃料量とを定常的に一致させるのに必要な一燃焼当たりの供給燃料量をアイドル時の要求エンジントルクに応じて演算する手段と、
この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【請求項１１】
アイドル時にエンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転数、冷却水温の少なくとも一つに応じて前記アイドル時の要求エンジントルクを設定することを特徴とする請求項８から１０までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項１２】
前記所定時間を前記一燃焼当たりの供給燃料量の操作よりエンジントルクの立上がりまでの動的遅れ時間に応じて与えることを特徴とする請求項８から１１までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項１３】
前記エンジントルクに相当する量が前記一燃焼当たりの燃料量であることを特徴とする請求項８から１１までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項１４】
前記到達予測時間にバックラッシュ特性処理を施すことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、８、９、１０、１１、１２のいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項１５】
前記到達予測時間に平均化処理を施すことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、８、９、１０、１１、１２のいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項１６】
アイドル回転数のフィードバック制御を行う場合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック制御の制御開始回転数に達したとき前記供給空気量の補正を終了することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項１７】
アイドル回転数のフィードバック制御を行う場合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック制御の制御開始回転数に達したとき前記一燃焼当たりの供給燃料量の補正を終了することを特徴とする請求項８から１２までのいずれか一つに記載のエンジンの回転数制御装置。
【請求項１８】
エンジン回転数が前記制御開始回転数に到達したときのまたは到達する直前におけるエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように点火時期を制御することを特徴とする請求項１６または１７に記載のエンジンの回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はエンジンの回転数制御装置、特にアクセルペダルを踏み込んだ状態である負荷運転状態からアクセルペダルを離した状態であるアイドル状態への移行時にエンジン回転数を落ち込ませることなくアイドル時の目標回転数に速やかに収束させるようにするものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷運転状態からアイドル状態への移行時に供給空気量の不足によりエンジンの発生トルクが低下してエンジン回転数がアイドル時の目標回転数よりも大幅に落ち込むことがあるため、図２０に示すようにスロットル弁の開状態から閉状態への切換時を検出したとき、スロットル部の供給空気量を一時的に増加させ、そのあと徐々に空気量を減らしていくことにより、アイドル状態への移行時に一時的にエンジンの発生トルクを増大させ、エンジン回転数の落ち込みを回避するようにした装置（特公昭６４−４０６２号公報参照）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置では、スロットル弁の閉状態への切換タイミングより一定の期間、供給空気量の増加を行う構成であるため、供給空気量の増加の与え方によっては、図２１のように、エンジン回転数がアイドル時の目標回転数に達する前に供給空気量の増加が終了してしまい、目標回転数への到達時にはエンジンの発生トルクが不足してエンジン回転数の落ち込みを回避できないことがあった。こうした回転数の落ち込みを回避するため、供給空気量の増加量を大きくしたり、その後の増加量の減少速度を遅くすれば、エンジン回転数がアイドル時の目標回転数に達したときにも供給空気量の増量が継続して行われ、回転数の落ち込みを回避できるものの、その一方でスロットル弁を閉じてからエンジン回転数がアイドル時の目標回転数に達するまでの時間が長引いて運転フィーリングが悪くなる。したがって、回転数の落ち込みとアイドル時の目標回転数への収束性とのトレードオフにより供給空気量の増加量およびその後の増加量の減少速度を適合しなければならない。しかしながら、回転数の落ち込みの程度は運転条件より大きく異なるため、落ち込みの程度の異なるすべての運転条件に対して回転数の落ち込みを防止しつつアイドル時の目標回転数への収束性をよくするように適合を行うことは困難である。
【０００４】
こうした困難を解消するため、特開平３−６７０４７号公報に示される第２の装置では、（１）スロットル弁の閉状態への切換タイミングより第１の供給空気量の増加を、（２）その後にアイドル時の目標回転数より所定値だけ高いところに設けた所定回転数（たとえば１２００ｒｐｍ）にエンジン回転数が達したとき第２の供給空気量の増加を行うとともに、第１の供給空気量の増加期間を短く、かつ第２の供給空気量の増加量の初期値を回転数が落ち込まない程度に小さく設定することで、回転数の落ち込みを防止しつつアイドル時の目標回転数への収束性をよくしている（図２２参照）。
【０００５】
しかしながら、この第２の装置においても、供給空気量の増加を行ってからエンジンの発生トルク（以下エンジントルクという）が立ち上がるまでの動的な遅れが十分に考慮されているとはいえないないため、運転条件によっては回転数の落ち込みが発生する場合がある。供給空気量を増加してからエンジントルクが立ち上がるまでに吸気マニホールドのコレクタ容量に応じた数百ミリ秒程度の遅れがあるため、たとえば、スロットル弁を閉じてから第１の供給空気量の増加が終了した直後にエンジンに大きな負荷が加わり、急降下率で回転数が降下する運転条件（図２３参照）のときには、第２の供給空気量の増加が行われても吸気管内圧力（エンジントルク相当）が十分に立上がらずに回転落ちが生じるのである。
【０００６】
また、上記２つの装置では、アイドル状態への移行時の供給空気量が運転条件のすべてに見合った値であるとは限らなかったため、次に述べるように供給空気量の過不足で運転フィーリングが悪くなるおそれがあった。すなわち、回転数が落ち込まずにアイドル時の目標回転数に収束するためには、回転数がアイドル時の目標回転数に達したときの吸気管内圧力がアイドル時の要求吸気管内圧力の近傍にある（つまり回転数の落ち込みを救えるトルクを発生させるポテンシャルを備えている）ことが必要であり、このアイドル時の要求吸気管内圧力は、目標回転数、冷却水温あるいはエンジン出力軸に接続される補機負荷の作動状態等に応じて変化するため、回転数がアイドル時の目標回転数に達したときの吸気管内圧力は、目標回転数、冷却水温あるいは補機負荷の作動状態に見合ったアイドル時の要求吸気管内圧力の近傍になければならない。
【０００７】
しかしながら、上記２つの装置では、回転数がアイドル時の目標回転数に達したときの吸気管内圧力が、目標回転数、冷却水温あるいは補機負荷の作動状態に見合ったアイドル時の要求吸気管内圧力の近傍となるようにしてないため、たとえば補機負荷が小さいときには供給空気量が過剰ぎみになることがあり、供給空気量の過剰によりエンジン回転数が一時的に吹き上がり、運転フィーリングが悪くなるのである。また、補機負荷が大きいときには供給空気量が不足ぎみになって回転数の落ち込みが生じることもある。
【０００８】
そこで本発明は、動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によりアイドル状態への移行時にエンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように供給空気量や一燃焼当たりの供給燃料量を演算し、この空気量や燃料量を供給すること等により、アイドル状態への移行時に回転数がどのように降下するときでも、回転数を落ち込ませることなく目標回転数へと速やかに収束させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、図２４に示すように、エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間Ｔｒｅａｃｈを予測し、この到達予測時間Ｔｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する手段３２と、供給空気量の補正を開始すると判定したとき供給空気量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により前記エンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように供給空気量ＱＡＬＬを演算する手段３３と、この供給空気量ＱＡＬＬをエンジンに供給する手段３４とを設けた。
【００１０】
第２の発明では、図２５に示すように、エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間Ｔｒｅａｃｈを予測し、この到達予測時間Ｔｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する手段３２と、供給空気量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数でアイドル時の要求エンジントルクを定常的に維持するのに必要な供給空気量ＱＡＬＬをアイドル時の要求エンジントルクと前記エンジン回転数ＮＥに応じて演算する手段４１と、この供給空気量ＱＡＬＬをエンジンに供給する手段３４とを設けた。
【００１１】
第３の発明では、図２６に示すように、エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間Ｔｒｅａｃｈを予測し、この到達予測時間Ｔｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定する手段３２と、供給空気量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数における一燃焼当たりのシリンダ内空気量とアイドル時における一燃焼当たりの要求シリンダ内空気量とを定常的に一致させるのに必要な供給空気量ＱＡＬＬをアイドル時の要求エンジントルクに応じて演算する手段５１と、この供給空気量ＱＡＬＬをエンジンに供給する手段３４とを設けた。
【００１２】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明においてアイドル時にエンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷの少なくとも一つに応じて前記アイドル時の要求エンジントルクを設定する。
【００１４】
第５の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明において前記所定時間Ｔ０を前記供給空気量の操作よりエンジントルクの立上がりまでの動的遅れ時間に応じて与える。
【００１５】
第６の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明において前記エンジントルクに相当する量が吸気管内圧力である。
【００１６】
第７の発明では、第２から第４までのいずれか一つの発明において前記エンジントルクに相当する量が空気流量である。
【００１７】
第８の発明では、図２７に示すように、エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率ＤＮＥがそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間Ｔｒｅａｃｈを予測し、この到達予測時間Ｔｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定する手段６１と、一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき一燃焼当たりの供給燃料量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により前記エンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように一燃焼当たりの供給燃料量を演算する手段６２と、この供給燃料量をエンジンに供給する手段６３とを設けた。
【００１８】
第９の発明では、図２８に示すように、エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率ＤＮＥがそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間Ｔｒｅａｃｈを予測し、この到達予測時間Ｔｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定する手段３２と、一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数でアイドル時の要求エンジントルクを定常的に維持するのに必要な一燃焼当たりの供給燃料量をアイドル時の要求エンジントルクと前記エンジン回転数ＮＥに応じて演算する手段７１と、この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給する手段６３とを設けた。
【００１９】
第１０の発明では、図２９に示すように、エンジン回転数ＮＥを検出する手段３１と、アイドル状態への移行時にスロットル弁が全閉位置かつ前記エンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率ＤＮＥがそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間Ｔｒｅａｃｈを予測し、この到達予測時間Ｔｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定する手段６１と、一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき現在の前記エンジン回転数における一燃焼当たりの燃料量とアイドル時における一燃焼当たりの要求燃料量とを定常的に一致させるのに必要な一燃焼当たりの供給燃料量をアイドル時の要求エンジントルクに応じて演算する手段８１と、この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給する手段６３とを設けた。
【００２０】
第１１の発明では、第８から第１０までのいずれか一つの発明においてアイドル時にエンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷの少なくとも一つに応じて前記アイドル時の要求エンジントルクを設定する。
【００２２】
第１２の発明では、第８から第１１までのいずれか一つの発明において前記所定時間Ｔ０を前記一燃焼当たりの供給燃料量の操作よりエンジントルクの立上がりまでの動的遅れ時間に応じて与える。
【００２３】
第１３の発明では、第８から第１１までのいずれか一つの発明において前記エンジントルクに相当する量が前記一燃焼当たりの燃料量である。
【００２４】
第１４の発明では、第１、第２、第３、第４、第５、第８、第９、第１０、第１１、第１２のいずれか一つの発明において前記到達予測時間Ｔｒｅａｃｈにバックラッシュ特性処理を施す。
【００２５】
第１５の発明では、第１、第２、第３、第４、第５、第８、第９、第１０、第１１、第１２のいずれか一つの発明において前記到達予測時間Ｔｒｅａｃｈに平均化処理を施す。
【００２６】
第１６の発明では、第１から第５までのいずれか一つの発明においてアイドル回転数のフィードバック制御を行う場合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック制御の制御開始回転数に達したとき前記供給空気量の補正を終了する。
【００２７】
第１７の発明では、第８から第１２までのいずれか一つの発明においてアイドル回転数のフィードバック制御を行う場合に、前記エンジン回転数がそのフィードバック制御の制御開始回転数に達したとき前記一燃焼当たりの供給燃料量の補正を終了する。
【００２８】
第１８の発明では、第１６または第１７の発明においてエンジン回転数が前記制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴに到達したときのまたは到達する直前におけるエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように点火時期を制御する。
【００２９】
【作用】
供給空気量を増加させてから吸気管内圧力（エンジントルク相当）が立ち上がるまでの動的な遅れが十分には考慮されていなかった従来例に対し、第１の発明では、供給空気量の補正を開始すると判定したとき供給空気量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によりエンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように供給空気量を演算し、この供給空気量をエンジンに供給するので、供給空気量の操作からエンジントルクの上昇までの動的遅れを見越して供給空気量を操作することが可能となり、アイドル状態への移行時にエンジン回転数がどのように降下するときでも、回転数を落ち込ませることなく回転数を目標回転数に速やかに収束させることができる。
【００３０】
同様にして、第８の発明では、一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき一燃焼当たりの供給燃料量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によりエンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように一燃焼当たりの供給燃料量を演算し、この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給するので、一燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクの上昇までの動的遅れを見越して一燃焼当たりの供給燃料量を操作することが可能となり、アイドル状態への移行時にエンジン回転数がどのように降下するときでも、回転数を落ち込ませることなく回転数を目標回転数に速やかに収束させることができる。加えて第８の発明では、リーンバーンシステム（リーン運転条件の成立時になると理論空燃比よりも薄い混合比で燃料を燃焼させるシステム）において供給空気量を調整する手段を備えない場合であっても、一燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクの上昇までの動的な遅れを見越して一燃焼当たりの供給燃料量を増量することが可能となり、回転数の落ち込みを回避しつつ回転数をアイドリング回転数に速やかに収束させることができる。
【００３１】
第２、第３の各発明では、動的エンジンモデルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転数まで降下してくる前に動的遅れを見越して予め空気量を増量するので、供給空気量の操作からエンジントルクが立ち上がるまでの動的遅れに対する補償を行うことができる。
【００３２】
同様にして、第９、第１０の各発明では、動的エンジンモデルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転数まで降下してくる前に動的遅れを見越して予め一燃焼当たりの燃料量を増量するので、一燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクが立ち上がるまでの動的遅れに対する補償を行うことができる。
【００３３】
第２、第３、第９、第１０の各発明ではまた、動的エンジンモデルがよく分からないときでも実現可能であり、ディジタルフィルタ演算が不要であるため演算量が少なくて済む。第３、第１０の各発明ではさらにＲＯＭ内にマップをもつ必要がないというメリットもある。
さらに、第１から第３までのいずれかの発明ではスロットル弁が全閉位置かつエンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定し、また、第８から第１０までのいずれかの発明ではスロットル弁が全閉位置かつエンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定するので、エンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクを、追従性よくアイドル時の要求エンジントルクに近づけることができる。
【００３４】
第４と第１１の各発明ではアイドル時にエンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転数、冷却水温の少なくとも一つに応じてアイドル時の要求エンジントルクを設定するので、アイドル状態への移行時にアイドル時の目標回転数の高低、冷却水温の高低あるいはアイドル時の補機負荷の作動、非作動にかかわらず供給空気量や供給燃料量に過不足が生じることがなく、これによって運転フィーリングが悪くなることがない。
【００３６】
回転数検出手段からの信号に基づいて検出されるエンジン回転数には回転数検出手段の加工誤差等に起因したノイズを含んでいるため、エンジン回転数に基づいて演算される到達予測時間がノイズの影響を受け、真値の近傍でゆらぐため、特に到達予測時間が所定時間の近傍でゆらいだときには、第１、第２、第３、第４、第５の各発明において供給空気量の補正判定出力に、また第８、第９、第１０、第１１、第１２の各発明において一燃焼当たりの供給燃料量の補正判定出力に不要なチャタリングが生じてしまうことになるが、第１４の発明により到達予測時間にバックラッシュ特性処理を施した後の値と第１５の発明により到達予測時間に平均化処理を施した後の値はゆらぎのない値となることから、到達予測時間が所定時間の近傍でゆらぐことに起因して生じる不要なチャタリングを防止することができる。
【００３７】
第１６と第１７の各発明では、供給空気量または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイドル状態への移行時の回転数制御とアイドル回転数のフィードバック制御との間に待ち時間をおくことなく、供給空気量または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイドル状態への移行時の回転数制御に引き続いてアイドル回転数のフィードバック制御が行われるので、アイドル回転数のフィードバック制御を開始する直前においてエンジン発生トルクの過不足がなく、これによってアイドル回転数のフィードバック制御の負担が軽減され、アイドル時の目標回転数への収束性が一段とよくなる。
【００３８】
第１８の発明では、エンジン回転数がアイドル回転数のフィードバック制御における制御開始回転数に到達したときのあるいは到達する直前におけるエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクより低いときには点火時期をさらに進角させる（発生トルクを増加させる）ことで、回転数の落ち込みの回避を確実にし、またエンジン回転数が制御開始回転数に到達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクより高いときにはさらに点火時期を遅角させる（発生トルクを減少させる）ことで、回転数の吹き上がりの回避を確実にすることができる。
【００３９】
【実施例】
図１において１はエンジン本体である。吸入空気はエアクリーナ２から流入するが、その流量はアクセルペダルと連動するスロットル弁３により調整され、この調整された吸入空気がコレクタ４にいったん蓄えられたあと分岐管５を経て各気筒のシリンダに供給される。燃料はＥＣＵ１１からの噴射信号に基づき燃料噴射弁６から吸気ポートに向けて噴射される。
【００４０】
また、ＥＣＵ１１からの点火信号を受けるパワートランジスタ、点火コイル、ディストリビュータ１２、点火プラグ１３からなる点火装置により、シリンダ内のガスに点火が行われ、シリンダ内で燃焼したガスは排気通路８へ排出され、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘが三元触媒９により浄化される。
【００４１】
ＥＣＵ１１にはディストリビュータ１２に内蔵されるクランク角センサ１５からのＲｅｆ信号と１°信号、エアフローメータ１６からの吸入空気量信号、スロットルセンサ１７からのスロットル開度信号、水温センサ１８からの冷却水温信号等が入力され、これらに基づいて運転状態を判断しながら燃料噴射量（空燃比）と点火時期を制御する。
【００４２】
上記のスロットル弁３をバイパスする補助空気通路１９には、ＥＣＵ１１からの出力信号により直接作動するロータリーソレノイド式の補助空気弁２０が設けられる。補助空気弁２０は一定の周波数によりＯＮ−ＯＦＦ駆動され、ＯＮ時間割合が大きくなるほど補助空気量が増加する。
【００４３】
ＥＣＵ１１では、冷却水温、始動後の経過時間、バッテリ電圧、パワステ油圧スイッチ、エアコンスイッチ、自動変速機のセレクタ位置などによりアイドル時の目標回転数（以下単に目標回転数という）ＮＥＴＡＲＧＥＴを定めており、目標回転数から実際の回転数が２５ｒｐｍ以上外れた場合は目標回転数に近づくようにアイドル回転数のフィードバック制御を行う。このフィードバック制御においては、目標回転数より２５ｒｐｍ以上低いときは、上記のＯＮ時間割合（つまりＯＮデューティ）を大きくして補助空気量を増量し、この逆に目標回転数より２５ｒｐｍ以上高いときはＯＮデューティを小さくして補助空気量を減量するのである。なお、補助空気弁２０と一体でＦＩＣＤソレノイド（図示しない）が構成されており、エアコンの作動時には補助空気弁２０とこのＦＩＣＤソレノイドにより目標回転数に制御されるようになっている。
【００４４】
さて、負荷運転状態からアイドル状態への移行時に回転数の落ち込みを防止しつつ目標回転数への収束性をよくするため、▲１▼スロットル弁３の閉状態への切換タイミングより一定の期間、供給空気量の増加を行う構成のものや、▲２▼スロットル弁３の閉状態への切換タイミングより第１の供給空気量の増加を、その後に目標回転数より所定値だけ高いところに設けた第１の回転数にエンジン回転数が達したとき第２の供給空気量の増加を行うとともに、第１の供給空気量の増加期間を短く、かつ第２の供給空気量の増加量の初期値を回転数が落ち込まない程度に小さく設定する構成のものがあるが、これら構成の装置では、供給空気量の増加を行ってからエンジントルクが立ち上がるまでの動的な遅れが十分に考慮されているといえないないため、運転条件によってはアイドル状態への移行時に回転数が目標回転数より落ち込むことがある。
【００４５】
また、上記２つの構成の装置では、回転数が目標回転数に達したときの吸気管内圧力が、目標回転数、冷却水温あるいはエンジンにより駆動される補機負荷の作動状態に見合ったアイドル時の要求吸気管内圧力の近傍となるようにしてないため、たとえば補機負荷が小さいときには供給空気量が過剰ぎみに、また補機負荷が大きいときには供給空気量が不足ぎみになることがあり、供給空気量の過剰によりエンジン回転数が一時的に吹き上がり、また供給空気量の不足により回転数の落ち込みが生じ、いずれの場合も運転フィーリングが悪くなる。
【００４６】
これに対処するため第１実施形態では、
▲１▼供給空気量および吸気管内圧力を入出力とする動的エンジンモデルを予め備え、
▲２▼スロットル弁が全閉位置かつエンジン回転数の降下率が所定値以上かつアイドル回転数に到達するまでの予測時間が所定の時間Ｔ０以内となったときを補正開始のタイミングとして、
▲３▼目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷおよびエンジンにより駆動される補機負荷の作動状態に応じてアイドル時の要求吸気管内圧力（アイドル時の要求トルク相当量）ＢＩＤＬＥを演算し、
▲４▼エンジン回転数がアイドル回転数に達するときの吸気管内圧力とこの要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥとが一致するように上記の動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により供給空気量ＱＡＬＬを演算し、
▲５▼この供給空気量ＱＡＬＬがスロットル部を流れるように補助空気弁２０を制御する。
【００４７】
ＥＣＵ１１で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００４８】
図２のフローチャートは、アイドル状態への移行時の回転数制御を行うためのメイーンルーチンで、一定時間（たとえば１０ｍｓ）毎に実行する。
【００４９】
まず、ステップ１ではエンジン回転数ＮＥ、エンジン回転数の降下率ＤＮＥ、冷却水温ＴＷ、スロットル開度ＴＶＯを読み込む。これら状態量の検出については図３のフローにより説明する。図３のジョブはＲｅｆ信号の立上がりをトリガとする割込みジョブである。
【００５０】
ステップ１１、１２では一燃焼毎（４気筒エンジンの場合はクランク角で１８０°毎、６気筒エンジンの場合は１２０°毎）に立ち上がるＲｅｆ信号の間隔ＴＲＥＦ［ｓ］をＥＣＵ１１の内蔵タイマにより計測するともに、エンジン回転数のシフトを行う。後述するエンジン回転数の降下率ＤＮＥを算出するには前回のエンジン回転数が必要となるので、エンジン回転数（メモリで構成）ＮＥに入っている値をメモリＮＥ（ｏｌｄ）に移しておくのである。したがって、メモリＮＥ（ｏｌｄ）には前回の演算タイミングにおける回転数が格納されることになる。
【００５１】
ステップ１３では
ＮＥ［ｒｐｍ］＝３０／ＴＲＥＦ［ｓ］                        …（１）
の式によりエンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］を算出し、このＮＥ、ＮＥ（ｏｌｄ）およびＴＲＥＦを用いて、
ＤＮＥ［ｒｐｍ／ｓ］＝｛ＮＥ（ｏｌｄ）−ＮＥ｝／ＴＲＥＦ      …（２）
の式によりエンジン回転数ＮＥの降下率ＤＮＥ［ｒｐｍ／ｓ］を算出する。
【００５２】
ステップ１５では水温センサ１８の出力電圧より所定のテーブルＴＡＢＬＥ ＴＷを検索して冷却水温ＴＷを、またステップ１６ではスロットルセンサ１７の出力電圧より所定のテーブルＴＡＢＬＥ ＴＶＯを検索してスロットル開度ＴＶＯを求める。ここで、テーブルＴＡＢＬＥ ＴＷはセンサ出力電圧を冷却水温に、またテーブルＴＡＢＬＥ ＴＶＯはセンサ出力電圧をスロットル開度にそれぞれ変換するためのもので、ＲＯＭデータとして予めＥＣＵ１１内に記憶されている。
【００５３】
なお、後述するテーブル（たとえばＴＡＢＬＥ ＮＥＴＡＲＧＥＴ）やマップ（たとえばＭＡＰ Ｂ１、ＭＡＰ Ｑ、ＭＡＰ Ｑ２）などもすべてＲＯＭデータであるため、この点の説明は省略する。
【００５４】
このようにしてＮＥ、ＤＮＥ、ＴＷ、ＴＶＯの各状態量を検出したら図２のステップ２に戻り、目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ［ｒｐｍ］を設定する。たとえば、冷却水温ＴＷから所定のテーブルＴＡＢＬＥ ＮＥＴＡＲＧＥＴを検索して求める。
【００５５】
ステップ３では目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷおよびエアコンの作動状態に応じてアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥ［Ｐａ］を算出する。このＢＩＤＬＥの算出については図４により説明する。図４のジョブは１０ｍｓジョブである。
【００５６】
ステップ２１では目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ［ｒｐｍ］と冷却水温ＴＷから所定のマップＭＡＰ Ｂ１を検索してアイドル時の要求吸気管内圧力の基本値Ｂ１［Ｐａ］を求める。ステップ２２ではエアコンフラグＡＣＳＷをみて、ＡＣＳＷ＝１（エアコンの作動状態）にあるときには、ステップ２３でメモリＢ２に所定値ＢＡＣ（たとえば４ｋＰａ）を入れ、ステップ２５においてこのメモリＢ２の値を上記の基本値Ｂ１に加えた値をＢＩＤＬＥとして求める。Ｂ１は、エンジンの無負荷状態においてアイドル回転数を目標回転数に維持するために要求される吸気管内圧力であり、エアコン作動時にはエアコン負荷がエンジンに作用する分だけアイドル回転数が目標回転数より低下するので、エアコン作動時にはＢＡＣの分だけ要求吸気管内圧力を高くしているのである。したがって、ＡＣＳＷ＝０のとき（エアコン非作動時）には増量が必要ないため、ステップ２２よりステップ２４に進んで、Ｂ２に０を入れる。
【００５７】
このようにして、アイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥを算出したら、図２のステップ４に戻り、供給空気量を補正するかどうかを判定する。この判定については図５のフローにより説明する。図５のジョブは１０ｍｓジョブである。
【００５８】
判定はステップ４１、４２、４４の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目のすべてが満たされたときに供給空気量の補正を許可し、一つでも反するときは供給空気量の補正を禁止する。すなわち、
ステップ４１：スロットル開度ＴＶＯが０である（スロットル弁が全閉位置にある）、
ステップ４２：エンジン回転数の降下率ＤＮＥが所定値ＤＮＥ０より大きい（回転数が急落している）、
ステップ４４：アイドル回転数フィードバック制御の制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴ（ＮＥＴＡＲＧＥＴ＋２５）［ｒｐｍ］にエンジン回転数が達するまでの予測時間Ｔｒｅａｃｈ［ｓ］が所定の時間Ｔ０［ｓ］以下である
ときに、ステップ４５で補正許可フラグＦＰＬＵＳを“１”にセットし、そうでなければ、ステップ４６に進んで補正許可フラグＦＰＬＵＳを“０”にリセットする。
【００５９】
上記の到達予測時間Ｔｒｅａｃｈは、このＴｒｅａｃｈの計算タイミングでの回転数降下率ＤＮＥがそのまま継続すると仮定し、ステップ４３において、
Ｔｒｅａｃｈ＝（ＮＥ−ＮＳＴＡＲＴ）／ＤＮＥ                    …（３）
の式により計算する。たとえば、現計算タイミングのエンジン回転数ＮＥが２０００［ｒｐｍ］、ＮＳＴＡＲＴが１０００［ｒｐｍ］、回転数降下率ＤＮＥが−２０００［ｒｐｍ／ｓ］のときには、現計算タイミングの回転数ＮＥよりＮＳＴＡＲＴに到達するまでの時間は
0003591133.tif 000002
であると予測するわけである。
【００６０】
所定時間Ｔ０は補助空気弁２０をステップ的に開いたときに吸気管内圧力が立上がってくるまでの動的遅れ時間とする。たとえば補助空気弁２０の開操作のタイミングより補助空気弁２０の開操作前の吸気管内圧力と開操作後の吸気管内圧力とを９：１に内分する圧力に達するまでの時間（たとえば８００ｍｓ）である。
【００６１】
供給空気量の補正は、空気量の増加から吸気管内圧力の増加までの動的遅れを見越して行わなければならないので、補正開始のタイミングは、エンジン回転数がアイドル回転数まで降下したタイミングよりもその動的遅れ時間の分だけ早い必要がある。補正開始のタイミングを決定するには、エンジン回転数がアイドル回転数まで降下するタイミングを予測し、その予測タイミングより上記の動的遅れ時間の前であるかどうかを逐次判定する必要があるわけである。このように、アイドル回転数までの到達予測時間を逐次求め、その値が上記の動的遅れ時間より短くなったときに補正を開始する。
【００６２】
また、図５には示していないが、補正終了のタイミングはアイドル回転数フィードバック制御の制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴ（＝ＮＥＴＡＲＧＥＴ＋２５）［ｒｐｍ］である。補正終了のタイミングをＮＳＴＡＲＴとしたのは、本発明の補正制御とアイドル回転数フィードバック制御との干渉を回避するためである。
【００６３】
このようにして、供給空気量の補正を行うかどうかの判定を行ったら、図２のステップ５に戻り、アイドル状態への移行時の供給空気量ＱＡＬＬを演算する。この演算方法については図６により説明する。図６のジョブは１０ｍｓジョブである。
【００６４】
ステップ５１、５２ではフラグＦＰＬＵＳの今回と前回の状態をみて、今回はＦＰＬＵＳ＝１かつ前回はＦＰＬＵＳ＝０のとき（フラグＦＰＬＵＳの“０”から“１”への切換時）にはステップ５３に進み、コレクタ４に設けた圧力センサ２１（図２参照）により得られる吸気管内圧力Ｐを初期値Ｂｉｎｉｔに入れる。今回、前回ともＦＰＬＵＳ＝１のときにはステップ５３を飛ばしてステップ５４に進み、
Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）
＝｛Ｇｍ（ｚ）／Ｇ（ｚ）｝×（ＢＩＤＬＥ−Ｂｉｎｉｔ）＋Ｂｉｎｉｔ…（４）
ただし、Ｇｍ（ｚ）：規範モデル特性
Ｇ（ｚ）：一次遅れ特性
の式により平衡吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）を演算し、このＢｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）とエンジン回転数ＮＥからステップ５５において所定のマップＭＡＰ Ｑを検索して供給空気量ＱＡＬＬを求める。なお、ＱＡＬＬは０からの値である。
【００６５】
ここで、Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）は実際の吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔ（ｔ）が規範出力Ｂｏｏｓｔ ｍ（ｔ）（後述する）と一致するような平衡吸気管内圧力、ＱＡＬＬは現在の回転数において平衡吸気管内圧力がＢｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）となるような供給空気量である。
【００６６】
上記の供給空気量ＱＡＬＬは、動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により求めたものである。
【００６７】
ここで、動的エンジンモデルは、供給空気量を操作したとき吸気管内圧力がどのように時間的に変化するのかを記述した差分方程式（言い換えればディジタルフィルタ）である。動的エンジンモデルによれば、供給空気量を操作したときに吸気管内圧力がどのように時間的に変化するのかが分かっているのであるから、逆に所定の時間後に所定の吸気管内圧力にしたいときにどのように供給空気量を操作すればよいのかも分かるわけである。この原理を用いてエンジン回転数がアイドル回転数まで降下してきたときにアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥとなるように供給空気量ＱＡＬＬを調整するのである。
【００６８】
規範モデルに追従させる制御方式については公知であるため図７、図８を参照しながら以下に簡単に説明する。いま、図７に示したように、回転数ＮＥおよび供給空気量ＱＡＬＬを入力としその入力時の平衡吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃを出力とするマップＭＡＰ Ｂｏｏｓｔと、平衡吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃより実際の吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔへの遅れ特性を一次遅れで近似した特性Ｇ（ｚ）とを直列に接続した動的エンジンモデルを仮想的に考える。
【００６９】
平衡吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ、実際の吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔとも時間ｔの関数であるため、Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）、Ｂｏｏｓｔ（ｔ）と表すと、
Ｂｏｏｓｔ（ｔ）＝Ｇ（ｚ）×Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）                …（５）
である。
【００７０】
（５）式の応答特性Ｇ（ｚ）は、たとえば
Ｇ（ｚ）＝（１＋ａ１）ｚ−１／（１＋ａ１×ｚ−１）            …（６）
ただし、ａ１：係数
であり（Ｇ（１）＝１）、具体的にはディジタル一次ローパスフィルタにより構成することができる（図７参照）。
【００７１】
ここで、（６）式の係数ａ１は、補助空気弁２０をステップ的に開操作してから吸気管内圧力が遅れて立ち上がるまでの応答特性により定める。
【００７２】
また、フラグＦＰＬＵＳの“０”より“１”への切換時の吸気管内圧力の望ましい応答特性（規範モデル特性Ｇｍ（ｚ））を、フラグＦＰＬＵＳの“０”より“１”への切換タイミングから少なくとも所定時間Ｔ０のあとに吸気管内圧力がアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥの近傍となるように、たとえば
Ｇｍ（ｚ）＝（１＋ｃ１）ｚ−２／（１＋ｃ１×ｚ−１）      …（７）
ただし、ｃ１：規範モデルの特性を定める係数
の式により設定する（Ｇｍ（１）＝１）。このとき、ＦＰＬＵＳが“０”より“１”に切換わった（この切換タイミングでｔ＝０とおく）後は、切換わる直前での吸気管内圧力を初期値Ｂｉｎｉｔとし、ＢＩＤＬＥを最終的に収束する値として、
0003591133.tif 000003
の式により過渡的な吸気管内圧力（規範出力Ｂｏｏｓｔ ｍ（ｔ））を与えることができる（図８の第２段目参照）。
【００７３】
実際の吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔ（ｔ）を上記（８）式の規範出力Ｂｏｏｓｔ ｍ（ｔ）と一致させるには、
Ｇ（ｚ）×Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）＝Ｂｏｏｓｔ ｍ（ｔ）
の式が成立しなければならないので、この式をＢｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）について整理する。
【００７４】
Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ（ｔ）＝Ｂｏｏｓｔ ｍ（ｔ）／Ｇ（ｚ）
この式の右辺に（８）式を代入すると、
0003591133.tif 000004
となり、上記（４）式が得られる。
【００７５】
このようにして、アイドル回転数のフィードバック制御における制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴにエンジン回転数が達するときの吸気管内圧力が要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥと一致するように供給空気量ＱＡＬＬを演算することができるのである（図８の第４段目参照）。
【００７６】
なお、上記（４）式の｛Ｇｍ（ｚ）／Ｇ（ｚ）｝部分の計算は、一般的に知られているディジタル演算であるため、説明は省略する。
【００７７】
こうして供給空気量ＱＡＬＬを算出したら、図２のステップ６に戻り、ＱＡＬＬ−ＱＬＥＡＫに応じて補助空気弁２０に与えるＯＮデューティを求め、これをステップ７において補助空気弁制御用の出力レジスタに転送する。この転送後にＯＮデューティがＰＷＭ信号に変換されて補助空気弁２０に出力され、補助空気弁２０を流れる空気量がＱＡＬＬ−ＱＬＥＡＫとなるようにＰＷＭ制御される。ＯＮデューティ（つまり補助空気弁開度）は、補助空気弁２０以外からエンジンに供給される空気流量（スロットル弁３からの漏れ空気流量等）の総和をＱＬＥＡＫとしたとき、補助空気弁部の空気流量がＱＡＬＬ−ＱＬＥＡＫである開度となるように定めているわけである。ＱＬＥＡＫは実験的に計測しておく。
【００７８】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【００７９】
供給空気量を増加させてから吸気管内圧力（エンジントルク相当）が立ち上がるまでの動的な遅れが十分には考慮されていなかった従来例に対し、本実施形態では、供給空気量を操作したときに吸気管内圧力がどのように時間的に変化するのかを記述した動的エンジンモデルを備え、スロットル弁が全閉位置かつエンジン回転数の降下率が所定値以上かつアイドル回転数に到達するまでの予測時間が所定の時間Ｔ０以内となったときを補正開始のタイミングとして、目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷおよびエンジンにより駆動される補機負荷の作動状態に応じてアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥを演算し、エンジン回転数がアイドル回転数に達するときの吸気管内圧力がこの要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥと一致するように上記の動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式により供給空気量ＱＡＬＬを演算し、この供給空気量ＱＡＬＬが流れるように補助空気弁２０を制御するので、供給空気量の操作から吸気管内圧力の上昇までの動的遅れを見越して供給空気量を操作することが可能となり、アイドル状態への移行時にエンジン回転数がどのように降下するときでも（たとえば図９のように急降下するときや図１０のようにゆっくと降下するときでも）、回転数を落ち込ませることなく回転数を目標回転数に速やかに収束させることができる。
【００８０】
また、回転数が目標回転数に達したときの吸気管内圧力が、目標回転数、冷却水温あるいはエンジンにより駆動される補機負荷の作動状態に見合ったアイドル時の要求吸気管内圧力の近傍となるようにしていない従来例では、たとえば補機負荷が小さいとき供給空気量が過剰ぎみとなってエンジン回転数が一時的に吹き上がり、また補機負荷が大きいとき供給空気量が不足ぎみになって回転数の落ち込みが生じることがあり、運転フィーリングが悪くなるのであるが、本実施形態では、目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴ、冷却水温ＴＷおよび補機負荷の作動状態に応じてアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥを演算することから、上記のように補機負荷が小さいときこれに合わせて供給空気量が少なくなって供給空気量の過剰による回転数の一時的な吹き上がりが防止され、また補機負荷が大きいときこれに合わせて供給空気量が多くなり、供給空気量の不足による回転数の落ち込みが防止され、これによって運転フィーリングが悪くなることがないのである。
【００８１】
図１１のフローチャートは第２実施形態で、第１実施形態の図６に対応する。図６と同一の部分には同一のステップ番号をつけている。第１実施形態の図２、図３、図４、図５のフローチャートは第２実施形態でも使う。
【００８２】
また、図１２、図１３、図１４のフローチャートは第３実施形態、図１２、図１３、図１５のフローチャートは第４実施形態で、図１２は第１実施形態の図２に、図１３は図４に、図１４、図１５は図６に対応する。対応する各図と同一の部分には同一のステップ番号をつけている。なお、図３と図５は第３、第４の各実施形態でも使用する。
【００８３】
第１実施形態はエンジントルク相当量として吸気管内圧力を用いたものであったが、第３、第４の各実施形態はエンジントルク相当量として空気量を用いたものである。詳細には、図１３のフローチャート（図１２ステップ７１の詳細）はアイドル時の要求空気流量ＱＩＤＬＥ［リットル／ｍｉｎ］を算出するためのものである。ステップ８１で目標回転数ＮＥＴＡＲＧＥＴと冷却水温ＴＷから所定のマップＭＡＰ Ｑ２を検索してアイドル時の要求空気流量の基本値Ｑ１を求め、ＡＣＳＷ＝１（エアコンの作動状態）にあるときには、ステップ２２よりステップ８２に進んでメモリＱ２に所定値ＱＡＣ（たとえば５０リットル／ｍｉｎ）を、またＡＣＳＷ＝０のときはステップ８３に進んで０を入れ、ステップ８４においてこのメモリＣ２の値を上記の基本値Ｑ１に加えた値をＱＩＤＬＥとして求める。Ｑ１はエンジンの無負荷状態においてアイドル回転数を目標回転数に維持するために要求される空気流量であり、エアコン作動時にはエアコン負荷がエンジンに作用する分だけアイドル回転数が低下するので、エアコン作動時にＢＡＣの分だけ空気流量を多くするのである。図８の第４段目にＱＩＤＬＥを示す。なお、ステップ８１のＱＡＦＭはエアフローメータ出力より得られる吸入空気流量である。
【００８４】
さて、第２、第３、第４の各実施形態は、動的エンジンモデルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転数まで降下してくる前に動的遅れ（つまり供給空気量を操作したときに吸気管内圧力が立ち上がる（たとえば９０％立ち上がり）までの遅れ）を見越して予め空気量を増量することで動的遅れに対する補償を行うようにしたものである。
【００８５】
具体的には、第２実施形態は、図１１に示したように、ＦＰＬＵＳ＝１のときステップ６１に進んでアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥとエンジン回転数ＮＥから所定のマップＭＡＰ Ｑ３を検索した値を供給空気量ＱＡＬＬとして求める。このときの供給空気量ＱＡＬＬ（ＱＡＬＬ＞ＱＩＤＬＥ）は、現在の回転数でアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥを定常的に保つために必要な供給空気量である。同様にして、第３実施形態は、図１４に示したように、ＦＰＬＵＳ＝１のときステップ９１に進んでアイドル時の要求空気流量ＱＩＤＬＥとエンジン回転数ＮＥから所定のマップＭＡＰ Ｑ４を検索した値を供給空気量ＱＡＬＬとして求める。このときの供給空気量ＱＡＬＬ（ＱＡＬＬ＞ＱＩＤＬＥ）は、現在の回転数でアイドル時の要求空気流量ＱＩＤＬＥを定常的に保つために必要な供給空気量である。マップＭＡＰ Ｑ３とＭＡＰ Ｑ４は実験的に求めておく。
【００８６】
これに対して第４実施形態は、図１５に示したように、ＦＰＬＵＳ＝１のときステップ１０１に進み、
ＱＡＬＬ＝（ＮＥ／ＮＥＴＡＲＧＥＴ）×ＱＩＤＬＥ        …（１１）
の式により供給空気量ＱＡＬＬを求める。このときの供給空気量ＱＡＬＬ（ＱＡＬＬ＞ＱＩＤＬＥ）は、現在の回転数における一燃焼当たりのシリンダ内空気量［リットル／ｃｙｌ］とアイドル時における一燃焼当たりの要求シリンダ内空気量［リットル／ｃｙｌ］とを定常的に一致させるに必要な空気量である。
【００８７】
ここで、アイドル時における一燃焼（一吸気）当たりの要求シリンダ内空気量［リットル／ｃｙｌ］というのは、たとえば、アイドル回転数を１０００［ｒｐｍ］、アイドル時の要求空気流量ＱＩＤＬＥを１００［リットル／ｍｉｎ］としたとき、４気筒エンジンであればアイドル時に吸気（燃焼）が１０００×２［回／ｍｉｎ］あるので、１００／（１０００×２）［リットル／ｃｙｌ］といった値である。
【００８８】
第２、第３、第４の各実施形態では、動的エンジンモデルを使わないため、第１、第２の各実施形態のように緻密な制御はできないものの、第１実施形態と同様の作用効果が生じることに変わりない。第２、第３、第４の各実施形態ではまた、動的エンジンモデルがよく分からないときでも実現可能であり、ディジタルフィルタ演算が不要であるため演算量が少なくて済む。第４実施形態ではさらにＲＯＭ内にマップをもつ必要がないというメリットもある。
【００８９】
図１６のフローチャートは第５実施形態で、第１実施形態の図５に対応する。図５と同一の部分には同一のステップ番号をつけている。図２、図３、図４、図６のフローチャートは第５実施形態でも使う。
【００９０】
この実施形態は、ステップ１１１において上記の到達予測時間Ｔｒｅａｃｈにバックラッシュ特性処理（フィルタリング処理）を施し、このバックラッシュ特性処理後のＴｒｅａｃｈと所定時間Ｔ０をステップ１１２において比較するようにしたものである。
【００９１】
クランク角センサ１５からの信号に基づいて検出されるエンジン回転数ＮＥにはクランク角センサ１５の加工誤差等に起因したノイズを含んでいるため、エンジン回転数ＮＥに基づいて算出される上記の到達予測時間Ｔｒｅａｃｈがノイズの影響を受け、図１７に示したように真値の近傍でゆらぎ、特にＴｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０の近傍でゆらいだときには、供給空気量の補正判定出力に不要なチャタリングが生じてしまうことになるが、第５実施形態により到達予測時間Ｔｒｅａｃｈにバックラッシュ特性処理を施した後の値はゆらぎのない値となることから、Ｔｒｅａｃｈが所定時間Ｔ０の近傍でゆらぐことに起因して生じる不要なチャタリングを防止することができる。
【００９２】
ここで、バックラッシュ処理を簡単に説明しておくと、バックラッシュ処理は、図１８に示したように、球Ａを所定長さの筐体Ｂに入れて球Ａを左右に動かしたときの筐体Ｂの位置で表されるもので（つまりＣ、Ｄの過程では球Ａが動いても筐体Ｂは動かない）、バックラッシュの入力が球Ａの座標、出力が筐体Ｂの座標に対応する。したがって、横軸に時間をとったときの入出力関係はたとえば図１９のようになり、筐体Ｂの左右方向幅によりバックラッシュ幅が定まる。
【００９３】
なお、バックラッシュ処理に代えて平均化処理を施すことでも、回転数の検出誤差の影響等を軽減することができる。
【００９４】
実施形態では説明しなかったが、アイドル回転数のフィードバック制御における制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴに回転数が到達したときの（あるいは到達する直前における）吸気管内圧力（あるいはその推定値）がアイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥより低いときには点火時期をさらに進角させる（発生トルクを増加させる）ことで、回転数の落ち込みの回避を確実にし、また制御開始回転数ＮＳＴＡＲＴに回転数が到達したときの吸気管内圧力がＢＩＤＬＥより高いときにはさらに点火時期を遅角させる（発生トルクを減少させる）ことで、回転数の吹き上がりの回避を確実にすることができる。
【００９５】
上記の到達予測時間Ｔｒｅａｃｈの演算方法は実施形態に示したものに限られず、スプライン補間等の外挿方法を用いて演算してもよい。また、補機はエアコンに限らず、たとえばパワステの場合にも本発明を適用することができる。
【００９６】
実施形態では、空気量を供給する手段が補助空気弁である場合で説明したが、これに限られるものでない。たとえば、補助空気を燃料噴射弁の噴孔の近くに導き、この補助空気に噴射燃料を衝突させることによって噴射燃料の微粒化を促進するようにした、いわゆるエアアシストインジェクタ（インジェクタ一体型）を吸気バルブの近傍に取り付けたものがあり、このものではエアアシストインジェクタへの補助空気量を増加させることによって供給空気量を増加させることができる。このときには、補助空気量の操作から吸気管内圧力が上昇するまでの動的遅れ時間が図１の場合より短くなるという相違はあるものの、同様に本発明を適用することができる。
【００９７】
また、空気量供給手段に代えて、ＳＰＩ、ＭＰＩいずれの燃料量供給手段を用いてもかまわない。この場合には、以下の置き換えを行うだけで同様に説明することができる。
【００９８】
▲１▼供給空気量ＱＡＬＬ          →一燃焼当たりの供給燃料量
▲２▼吸気管内圧力または空気流量  →一燃焼当たりのシリンダ内吸入燃料量
▲３▼ＢＩＤＬＥまたはＱＩＤＬＥ  →アイドル時の一燃焼当たりの要求燃料量
▲４▼補助空気弁開度              →燃料噴射弁の開時間
【００９９】
【発明の効果】
供給空気量を増加させてから吸気管内圧力が立ち上がるまでの動的な遅れが十分には考慮されていなかった従来例に対し、第１の発明では、供給空気量の補正を開始すると判定したとき供給空気量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によりエンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように供給空気量を演算し、この供給空気量をエンジンに供給するので、供給空気量の操作からエンジントルクの上昇までの動的遅れを見越して供給空気量を操作することが可能となり、アイドル状態への移行時にエンジン回転数がどのように降下するときでも、回転数を落ち込ませることなく回転数を目標回転数に速やかに収束させることができる。
【０１００】
第８の発明では、一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定したとき一燃焼当たりの供給燃料量およびエンジントルクを入出力とする動的エンジンモデルを用いて規範モデルに追従させる制御方式によりエンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクと一致するように一燃焼当たりの供給燃料量を演算し、この一燃焼当たりの供給燃料量をエンジンに供給するので、一燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクの上昇までの動的遅れを見越して一燃焼当たりの供給燃料量を操作することが可能となり、アイドル状態への移行時にエンジン回転数がどのように降下するときでも、回転数を落ち込ませることなく回転数を目標回転数に速やかに収束させることができる。加えて第８の発明では、リーンバーンシステムにおいて供給空気量を調整する手段を備えない場合であっても、一燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクの上昇までの動的な遅れを見越して一燃焼当たりの供給燃料量を増量することが可能となり、回転数の落ち込みを回避しつつ回転数をアイドリング回転数に速やかに収束させることができる。
【０１０１】
第２、第３の各発明では、動的エンジンモデルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転数まで降下してくる前に動的遅れを見越して予め空気量を増量するので、供給空気量の操作からエンジントルクが立ち上がるまでの動的遅れに対する補償を行うことができる。第９、第１０の各発明では、動的エンジンモデルを使わないものの、エンジン回転数がアイドル回転数まで降下してくる前に動的遅れを見越して予め一燃焼当たりの燃料量を増量するので、一燃焼当たりの供給燃料量の操作からエンジントルクが立ち上がるまでの動的遅れに対する補償を行うことができる。
【０１０２】
第２、第３、第９、第１０の各発明ではまた、動的エンジンモデルがよく分からないときでも実現可能であり、ディジタルフィルタ演算が不要であるため演算量が少なくて済む。第３、第１０の各発明ではさらにＲＯＭ内にマップをもつ必要がないというメリットもある。
さらに第１、第２、第３の各発明ではスロットル弁が全閉位置かつエンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき供給空気量の補正を開始すると判定し、また第８、第９、第１０の各発明ではスロットル弁が全閉位置かつエンジン回転数の降下率が所定値以上かつその降下率がそのまま継続すると仮定してアイドル回転数に到達するまでの時間を予測し、この到達予測時間が所定時間以内となったとき一燃焼当たりの供給燃料量の補正を開始すると判定するので、エンジン回転数がアイドル回転数に達したときのエンジントルクを、追従性よくアイドル時の要求エンジントルクに近づけることができる。
【０１０３】
第４と第１１の各発明ではアイドル時にエンジンに作用する補機負荷量、アイドル時の目標回転数、冷却水温の少なくとも一つに応じてアイドル時の要求エンジントルクを設定するので、アイドル状態への移行時にアイドル時の目標回転数の高低、冷却水温の高低あるいはアイドル時の補機負荷の作動、非作動にかかわらず供給空気量や供給燃料量に過不足が生じることがなく、これによって運転フィーリングが悪くなることがない。
【０１０５】
回転数検出手段からの信号に基づいて検出されるエンジン回転数には回転数検出手段の加工誤差等に起因したノイズを含んでいるため、エンジン回転数に基づいて演算される到達予測時間がノイズの影響を受け、真値の近傍でゆらぐため、特に到達予測時間が所定時間の近傍でゆらいだときには、第１、第２、第３、第４、第５の各発明において供給空気量の補正判定出力に、また第８、第９、第１０、第１１、第１２の各発明において一燃焼当たりの供給燃料量の補正判定出力に不要なチャタリングが生じてしまうことになるが、第１４の発明により到達予測時間にバックラッシュ特性処理を施した後の値と第１５の発明により到達予測時間に平均化処理を施した後の値はゆらぎのない値となることから、到達予測時間が所定時間の近傍でゆらぐことに起因して生じる不要なチャタリングを防止することができる。
【０１０６】
第１６と第１７の各発明では、供給空気量または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイドル状態への移行時の回転数制御とアイドル回転数のフィードバック制御との間に待ち時間をおくことなく、供給空気量または一燃焼当たりの供給燃料量の増量によるアイドル状態への移行時の回転数制御に引き続いてアイドル回転数のフィードバック制御が行われるので、アイドル回転数のフィードバック制御を開始する直前においてエンジン発生トルクの過不足がなく、これによってアイドル回転数のフィードバック制御の負担が軽減され、アイドル時の目標回転数への収束性が一段とよくなる。
【０１０７】
第１８の発明では、エンジン回転数がアイドル回転数のフィードバック制御における制御開始回転数に到達したときのあるいは到達する直前におけるエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクより低いときには点火時期をさらに進角させる（発生トルクを増加させる）ことで、回転数の落ち込みの回避を確実にし、またエンジン回転数が制御開始回転数に到達したときのエンジントルクがアイドル時の要求エンジントルクより高いときにはさらに点火時期を遅角させる（発生トルクを減少させる）ことで、回転数の吹き上がりの回避を確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図である。
【図２】アイドル状態への移行時の回転数制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】各種状態量の検出を説明するためのフローチャートである。
【図４】アイドル時の要求吸気管内圧力ＢＩＤＬＥの演算を説明するためのフローチャートである。
【図５】供給空気量の補正の判定を説明するためのフローチャートである。
【図６】供給空気量ＱＡＬＬの演算を説明するためのフローチャートである。
【図７】動的エンジンモデルを示すブロック図である。
【図８】規範モデル出力Ｂｏｏｓｔ ｍ、平衡吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔ ｓｔａｔｉｃ、供給空気量ＱＡＬＬ、吸気管内圧力Ｂｏｏｓｔのアイドル状態への移行時の波形図である。
【図９】第１実施形態の作用を説明するための波形図である。
【図１０】第１実施形態の作用を説明するための波形図である。
【図１１】第２実施形態の供給空気量ＱＡＬＬの演算を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第３、第４の各実施形態のアイドル状態への移行時の回転数制御を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第３、第４の各実施形態のアイドル時の要求空気量ＱＩＤＬＥの演算を説明するためのフローチャートである。
【図１４】第３実施形態の供給空気量ＱＡＬＬの演算を説明するためのフローチャートである。
【図１５】第４実施形態の供給空気量ＱＡＬＬの演算を説明するためのフローチャートである。
【図１６】第５実施形態の供給空気量の補正の判定を説明するためのフローチャートである。
【図１７】第５実施形態のバックラッシュ特性処理を説明するための波形図である。
【図１８】バックラッシュ特性処理の説明図である。
【図１９】バックラッシュ特性処理の説明図である。
【図２０】従来例の作用を説明するための波形図である。
【図２１】従来例の作用を説明するための波形図である。
【図２２】従来例の作用を説明するための波形図である。
【図２３】従来例の作用を説明するための波形図である。
【図２４】第１の発明のクレーム対応図である。
【図２５】第２の発明のクレーム対応図である。
【図２６】第３の発明のクレーム対応図である。
【図２７】第８の発明のクレーム対応図である。
【図２８】第９の発明のクレーム対応図である。
【図２９】第１０の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
６  燃料噴射弁
１１  ＥＣＵ
１５  クランク角センサ
１６  エアフローメータ
２０  補助空気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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