(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関負荷の必要量である必要負荷を算出するとともにその算出された必要負荷の元で機関回転速度を目標値とするための吸入空気量の必要量である必要空気量を求めることで機関回転速度を前記目標値に制御する内燃機関の回転速度制御装置において、
前記必要負荷を算出するたびに該算出された必要負荷の単位時間当りの変化量である必要負荷変化率を求めるとともに、その求められた必要負荷変化率に基づいて、その後の必要負荷の推移と実際の機関負荷とのずれを補償するための補正値である過渡補正値を演算する過渡補正値演算手段と、
前記過渡補正値演算手段にて演算された過渡補正値にて前記算出された必要負荷及び前記必要空気量の少なくとも一方の補正を行う過渡補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の回転速度制御装置。
【請求項２】
前記過渡補正値演算手段は、前記必要負荷変化率と、吸気の応答遅れ分を補償するための吸気一次遅れ時定数とに基づいて前記過渡補正値を演算する
請求項１に記載の内燃機関の回転速度制御装置。
【請求項３】
前記吸気一次遅れ時定数がその前回値であるとしたときに前記必要負荷変化率に応じた機関負荷の変化を達成するために必要な機関負荷を仮値として求めるとともに、その仮値への機関負荷の操作を現在の機関回転速度にて行うとしたときの前記吸気一次遅れ時定数の値を求め、その求められた値と前記吸気一次遅れ時定数の前回値との中間値として前記吸気一次遅れ時定数の今回値を演算する時定数演算手段を備える
請求項２に記載の内燃機関の回転速度制御装置。
【請求項４】
外部負荷の稼働状況の変化に応じた負荷トルクの変化率を求めるとともに、その求められた負荷トルクの変化率から前記必要負荷変化率を演算する必要負荷変化率演算手段を備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の回転速度制御装置。
【請求項５】
前記必要負荷変化率演算手段は、前記機関回転速度の目標値における単位量のトルク発生に必要な機関負荷の値であるトルク効率を求め、前記負荷トルクの変化率をそのトルク効率にて除算することで前記必要負荷変化率を演算する
請求項４に記載の内燃機関の回転速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアイドル運転時などにおいて機関回転速度を目標値に制御する内燃機関の回転速度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように車載等の内燃機関では、そのアイドル運転時に機関回転速度を目標とするアイドル回転速度に維持すべく、アイドル回転速度制御、いわゆるＩＳＣ（Ｉｄｏｌ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が実行されている。なお内燃機関には、外部負荷として空調装置用のコンプレッサやオルタネータ、ウォータポンプ等が補機として設置されており、それらの稼働状況の変化がＩＳＣの制御性に多大な影響を与える。
【０００３】
従来、こうした外部負荷の稼働状況の変化に対してＩＳＣの制御性を好適に確保するための技術として、特許文献１〜３のものが提案されている。
特許文献１に記載された発明では、アイドル運転時における機関回転速度の目標回転速度より目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量に基づき燃料噴射量、スロットル開度を算出するようにしている。そして外部負荷の稼働状況の変化時には、目標回転速度を演算周期毎に一定の値（設定値Ｋｓ）ずつ変化させることで、負荷変動時の回転収束性を向上するようにしている。
【０００４】
また特許文献２に記載された発明では、外部負荷である空調装置用コンプレッサの容量指令値に徐変処理を施してコンプレッサの推定要求トルクＡＣＴＲＧを算出し、その算出されたコンプレッサの推定要求トルクＡＣＴＲＧに応じてアイドル目標開度を補正するようにしている。
【０００５】
更に特許文献３に記載された発明では、外部負荷に基づいて要求空気量を算出するとともに、吸入空気量がその算出された要求空気量となったときの機関回転速度の推定値を算出し、その推定値と機関回転速度の実値との偏差を求め、その偏差が縮小させるように吸入空気量の二次補正を行うようにしている。
【特許文献１】特開平０８−１２１２２５号公報
【特許文献２】特開２００６−０７７６２１号公報
【特許文献３】特開２００２−１３８８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら従来の技術では、外部負荷の稼働状況に応じた負荷トルクの変化に対して内燃機関の発生トルクをある程度に追従させることが、ひいては機関回転速度を目標回転速度に維持することが可能ではある。しかしながら、これらにおいて目標回転速度を適切に維持可能となるのは、負荷トルクの変化が十分緩やかに行われる場合に限られたものとなっている。したがって、負荷トルクの急峻は変化に対しては、その変化の過渡中に内燃機関の発生トルクを負荷トルクの変化に適切に追従させることができず、機関回転速度の落ち込みや吹け上りが発生してしまい、アイドル安定性を良好に確保することは困難となっていた。
【０００７】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、負荷トルクの変化に対して内燃機関の発生トルクを的確に追従させて、外部負荷の稼働状況の変化に対してもアイドル安定性を良好に確保することのできる内燃機関の回転速度制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、機関負荷の必要量である必要負荷を算出するとともにその算出された必要負荷の元で機関回転速度を目標値とするための吸入空気量の必要量である必要空気量を求めることで機関回転速度を前記目標値に制御する内燃機関の回転速度制御装置において、前記必要負荷を算出するたびに該算出された必要負荷の単位時間当りの変化量である必要負荷変化率を求めるとともに、その求められた必要負荷変化率に基づいて、その後の必要負荷の推移と実際の機関負荷とのずれを補償するための補正値である過渡補正値を演算する過渡補正値演算手段と、前記過渡補正値演算手段にて演算された過渡補正値にて前記算出された必要負荷及び前記必要空気量の少なくとも一方の補正を行う過渡補正手段と、を備えることをその要旨としている。
【０００９】
上記構成では、外部負荷の稼働状況が変化してその駆動に要する機関負荷の必要量（必要負荷）が変化すると、そのときの必要負荷の単位時間当りの変化量である必要負荷変化率が求められる。そしてその必要負荷変化率に基づいて過渡補正値が演算され、その過渡補正値により必要負荷や必要空気量が補正されるようになる。
【００１０】
ここで、単に現時点の必要負荷を求め、その必要負荷が得られるように吸入空気量を調量するだけでは、後手に回ってしまい、現在必要とされる機関負荷をその時点で得ることはできなくなる。その点、必要負荷の変化率からその後の必要負荷の推移を見据え、その推移に合せるように吸入空気量を調量すれば、必要負荷の変化に実際の機関負荷を的確に追従させることが可能となる。そのため、上記構成では、外部負荷の駆動に必要な機関負荷が変化する過渡状況においても、必要負荷の変化に機関負荷を追従させることが、ひいては外部負荷の駆動のための必要トルクの変化に機関出力トルクを追従させることができるようになる。したがって上記構成によれば、負荷トルクの変化に対して内燃機関の発生トルクを的確に追従させて、外部負荷の稼働状況の変化に対してもアイドル安定性を良好に確保することができるようになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の回転速度制御装置において、前記過渡補正値演算手段は、前記必要負荷変化率と、吸気の応答遅れ分を補償するための吸気一次遅れ時定数とに基づいて前記過渡補正値を演算することをその要旨としている。
【００１２】
必要負荷の変化に合せて吸入空気量を変化させても、吸入空気量の調量の結果が実際にシリンダに流入される空気量に反映されるまでには、スロットルバルブからシリンダ迄の空気の移動時間などによる若干の応答遅れがある。こうした吸気の応答遅れが存在する場合、必要負荷変化率にそのまま基づく過渡補正を行っても、実際の機関負荷が本来必要される量よりも若干遅れて変化するようになる。
【００１３】
その点、上記構成では、必要負荷変化率に加え、吸気一次遅れ時定数に基づいて過渡補正値が演算されるため、吸気の応答遅れ分を補償して、必要負荷の変化率に合せて機関負荷を変化させることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の回転速度制御装置において、前記吸気一次遅れ時定数がその前回値であるとしたときに前記必要負荷変化率に応じた機関負荷の変化を達成するために必要な機関負荷を仮値として求めるとともに、その仮値への機関負荷の操作を現在の機関回転速度にて行うとしたときの前記吸気一次遅れ時定数の値を求め、その求められた値と前記吸気一次遅れ時定数の前回値との中間値として前記吸気一次遅れ時定数の今回値を演算する時定数演算手段を備えること、をその要旨としている。
【００１５】
上記構成では、吸気一次遅れ時定数の演算に際してはまず、吸気一次遅れ時定数がその前回値であるとしたときに、必要負荷変化率に応じた機関負荷の変化を達成するために必要な機関負荷が仮値として求められる。そしてその仮値への機関負荷の操作を現在の機関回転速度にて行うとしたときの吸気一次遅れ時定数の値を求め、その求められた値と前回値との中間値として今回の吸気一次遅れ時定数の値が演算されるようになる。こうした態様で吸気一次遅れ時定数を演算することとすれば、簡易な演算のみで、実用上十分な精度で吸気一次遅れ時定数を求めることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の回転速度制御装置において、外部負荷の稼働状況の変化に応じた負荷トルクの変化率を求めるとともに、その求められた負荷トルクの変化率から前記機関負荷の必要量の変化率である必要負荷変化率を演算する必要負荷変化率演算手段を備えることをその要旨としている。
【００１７】
上記構成では、外部負荷の稼働状況の変化に応じた負荷トルクの変化率がまず求められ、その後、その求められた負荷トルクの変化率から必要負荷変化率が演算されるようになる。したがって上記構成によれば、負荷トルクの変化率を求めることで、その変化に対して内燃機関の発生トルクを的確に追従させるように内燃機関の回転速度制御を行うことが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の回転速度制御装置において、前記必要負荷変化率演算手段は、前記機関回転速度の目標値における単位量のトルク発生に必要な機関負荷の値であるトルク効率を求め、前記負荷トルクの変化率をそのトルク効率にて除算することで前記必要負荷変化率を演算することをその要旨としている。
【００１９】
内燃機関のトルク効率、すなわち単位量のトルク発生に必要な機関負荷の値は、機関回転速度によって変化する。その点、上記構成では、まずトルク効率を求め、そのトルク効率にて負荷トルクの変化率を除算することで、上記必要負荷変化率が演算されるため、必要負荷変化率の演算を的確に行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の内燃機関の回転速度制御装置を具体化した一実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１に示される内燃機関の吸気通路１０には、その上流から順に、吸気通路１０を流れる空気の流量を検出するエアフローメータ１１、開度制御を通じて吸気通路１０の空気の流量を調量するスロットルバルブ１２、吸気通路１０を流れる空気中に燃料を噴射するインジェクタ１３が設置されている。そして吸気通路１０を通じて吸入された空気とインジェクタ１３により噴射された燃料との混合気は燃焼室１４に送られ、その内部にて燃焼されるようになっている。
【００２２】
こうした内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１５には、補機として可変容量式のコンプレッサ１６が駆動連結されている。このコンプレッサ１６は、内燃機関の動力にて駆動されて車室空調用の冷媒を加圧吐出するものとなっており、その容量は、そのメインゲートバルブに通電される電流、すなわちＭＧＶ電流に応じて可変設定されるようになっている。
【００２３】
こうした内燃機関では、そのアイドル運転時に、機関回転速度をその目標値である目標回転速度に維持するためのアイドル回転速度制御（ＩＳＣ：Ｉｄｏｌ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が実行される。ＩＳＣは、機関制御を司る電子制御ユニット１７によって実行されている。
【００２４】
電子制御ユニット１７は、機関制御に係る各種演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、外部との信号の入出力のための入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を備えて構成されている。電子制御ユニット１７の入力ポートには、上記エアフローメータ１１に加え、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ１８、スロットルバルブ１２の開度を検出するスロットルセンサ１９、機関回転速度を検出するＮＥセンサ２０、上記コンプレッサ１６の吐出する冷媒の圧力を検出する冷媒圧センサ２１、車速を検出する車速センサ２２等の検出信号が入力されている。また電子制御ユニット１７の出力ポートには、スロットルバルブ１２やインジェクタ１３等の駆動回路が接続されており、これらの駆動回路に指令信号を出力することで吸入空気量制御や燃料噴射制御等の機関制御が実行されるようになっている。
【００２５】
こうした電子制御ユニット１７は、アクセル操作量が「０」であること、車速が「０」であること等の条件の成立に応じて上記ＩＳＣを実行する。ＩＳＣは、大きくは図２に示される５つの演算処理部Ｐ１〜Ｐ５での演算処理を通じてスロットル操作量ＴＴＡ［ｄｅｇ］を演算し、その演算されたスロットル操作量ＴＴＡに応じてスロットルバルブ１２を駆動することで、機関回転速度を目標回転速度とするために必要な吸入空気量を得るように実行されている。
【００２６】
・演算処理部Ｐ１：上記コンプレッサ１６等の内燃機関の外部負荷の駆動に要するトルク（負荷トルクＴＱ［Ｎｍ］）を算出し、その負荷トルクＴＱからその負荷トルクＴＱの発生に必要な機関負荷（必要負荷率ＫＬＴＱ［％］）を演算する処理部。なお本実施の形態では、機関負荷の指標値として負荷率［％］が使用されている。負荷率とは、自然吸気においてシリンダ内に最大限の空気が吸入されたときを基準「１００％」とした機関負荷の比率を示すパラメータとなっている。なお負荷トルクＴＱが一定の定常状態にあるときには、ここで算出される必要負荷率ＫＬＴＱに応じてスロットル操作量ＴＴＡを算出することで、機関回転速度をアイドル回転速度とするために必要な吸入空気量が得られることになる。
【００２７】
・演算処理部Ｐ２：外部負荷の稼働状況の変化に伴う機関負荷（負荷率）の必要量の変化率である必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤ［％／ｓｅｃ］を演算する処理部。同演算処理部Ｐ１では、コンプレッサ１６の稼働状況の変化に応じた同コンプレッサ１６の負荷トルクＴＱの単位時間当りの変化量（負荷トルク変化率ＧＲＡＤ［Ｎｍ／ｓｅｃ］）が算出される。そして、その負荷トルク変化率ＧＲＡＤから、それに応じた機関トルクの変化を生じさせるために必要な機関負荷の単位時間当りの変化量として上記必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤが演算される。
【００２８】
・演算処理部Ｐ３：吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣを演算する処理部。ここで算出される吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣは、スロットルバルブ１２の開度変更からその変更に応じた吸入空気量の変化が生じるまでの吸気の応答遅れ（一次遅れ）分を補償するための時定数となっている。
【００２９】
・演算処理部Ｐ４：演算処理部Ｐ２にて演算された必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤと演算処理部Ｐ３にて演算された吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣとから負荷率の過渡補正値ＫＬＴＲＮ［％］を演算する処理部。ここでは、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤに吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣを乗算することで過渡補正値ＫＬＴＲＮを演算するようにしている。
【００３０】
・演算処理部Ｐ５：演算処理部Ｐ１にて演算された必要負荷率ＫＬＴＱと演算処理部Ｐ４にて演算された過渡補正値ＫＬＴＲＮとから、機関回転速度を目標回転速度とするために必要な吸入空気量の必要量（必要空気量Ｑ［Ｌ／ｓｅｃ］）を求め、その必要空気量Ｑを得るために必要なスロットル操作量ＴＴＡを演算する処理部。
【００３１】
以下、これら演算処理部Ｐ１〜Ｐ５の各演算処理の詳細を説明する。なお、以上の各演算処理部Ｐ１〜Ｐ５における演算処理はいずれも、ＩＳＣの実行中に所定の制御周期毎に、電子制御ユニット１７によって実行されるものとなっている。
【００３２】
（必要負荷率ＫＬＴＱの演算：演算処理部Ｐ１）
まず、上記演算処理部Ｐ１における必要負荷率ＫＬＴＱの演算処理の詳細について説明する。
この演算処理部Ｐ１において電子制御ユニット１７は、まずステップＳ１１において、外部負荷であるコンプレッサ１６の駆動に必要なトルクを上記負荷トルクＴＱとして算出する。なおここでは、オルタネータ、ウォータポンプ、オイルポンプ等のコンプレッサ１６以外の外部負荷の負荷トルクは、コンプレッサ１６の負荷トルクに比して十分に小さく、無視できるものとしている。もっとも、これら他の外部負荷の負荷トルクが無視し得ない場合には、ここでのコンプレッサ１６の負荷トルクＴＱの算出と同様にしてそれらの負荷トルクを算出し、その合計を負荷トルクＴＱとして求めれば良い。
【００３３】
このステップＳ１１におけるコンプレッサ１６の負荷トルクＴＱの算出は、次の態様で行われる。すなわち電子制御ユニット１７はまず、コンプレッサ１６を現状の稼働条件で稼働させるために必要な動力（エアコン損失動力ＰＷＲＣ）を算出する。エアコン損失動力ＰＷＲＣは、上記ＭＧＶ電流及び冷媒圧から算出される損失動力ベース値ＰＷＲＣＢに対して徐変処理（なまし処理）を行ってその値が求められている。そして電子制御ユニット１７は、このエアコン損失動力ＰＷＲＣと機関回転速度ＮＥとに基づいて、コンプレッサ１６を現状の稼働条件で稼働させるために必要な内燃機関の発生トルクである負荷トルクＴＱを算出するようにしている。
【００３４】
なお単位量のトルクを発生するために必要な負荷率の値、すなわちトルク効率［Ｎｍ／％］には機関回転速度によって差異がある。そこで電子制御ユニット１７はステップＳ１２において、予めそのＲＯＭ内に記憶されたマップより目標回転速度でのトルク効率を求め、その求められたトルク効率にて上記負荷トルクＴＱを除算することで、必要負荷率ＫＬＴＱを演算するようにしている。
【００３５】
（必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤの演算：演算処理部Ｐ２）
続いて演算処理部Ｐ２における必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤの演算処理の詳細について説明する。ここでは、電子制御ユニット１７はまずステップＳ２１において、上記演算処理部Ｐ１での演算処理にて算出された負荷トルクＴＱから、その単位時間当りの変化量として負荷トルク変化率ＧＲＡＤを求めるようにしている。そして電子制御ユニット１７は続くステップＳ２２において、上記と同様に目標回転速度でのトルク効率を求め、そのトルク効率にて上記負荷トルク変化率ＧＲＡＤを除算することで必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを演算する。
【００３６】
（吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの演算：演算処理部Ｐ３）
次に演算処理部Ｐ３における吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの演算処理の詳細について説明する。
電子制御ユニット１７は、前回の制御周期において演算された吸気一次時定数ＴＩＭＣの値（ＴＩＭＣ［ｉ−１］）を記憶保持しておくようにしている（Ｓ３４）。そして今回の吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの値（今回値ＴＩＭＣ［ｉ］）の演算に際しては、電子制御ユニット１７はまず、ステップＳ３１において、仮の負荷率操作量ＫＬＲＱ［％］の算出を行う。ここでの仮の負荷率操作量ＫＬＲＱの算出は、演算処理部Ｐ１にて演算された必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤに吸気一次遅れ時定数の前回値ＴＩＭＣ［ｉ−１］を乗算した値を、現在の負荷率ＫＬに加算して求められている。すなわち、ここでは、吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣがその前回値ＴＩＭＣ［ｉ−１］であるとしたときに必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤに応じた機関負荷の変化を達成するために必要な機関負荷が仮値として求められている。
【００３７】
次に電子制御ユニット１７は、ステップＳ３２において、その仮の負荷率操作量ＫＬＲＱ分の機関負荷の操作を現在の機関回転速度ＮＥにて行うとしたときの吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの値ＴＩＭＣ１を求める。ここでの算出は、電子制御ユニット１７のＲＯＭ内に予め記憶された機関回転速度ＮＥと負荷率ＫＬ（実際に代入されるのは仮の負荷率操作量ＫＬＲＱ）とに基づくマップを用いて行われる。
【００３８】
そして電子制御ユニット１７は、ステップＳ３３において、その求められた値ＴＩＭＣ１と吸気一次遅れ時定数の前回値ＴＩＭＣ［ｉ−１］との中間値として吸気一次遅れ時定数の今回値ＴＩＭＣ［ｉ］を演算する。ここでは、それらの平均値（＝（ＴＩＭＣ１＋ＴＩＭＣ［ｉ−１］）／２）として吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの今回値ＴＩＭＣ［ｉ］を求めている。
【００３９】
なおより厳密に吸気一次時定数ＴＩＭＣを求めるには、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤと吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣとが収束されるまで、以上のような演算処理を繰り替し行う必要がある。しかしながら、後述するように上記態様で求めた吸気一次時定数ＴＩＭＣを用いても実用上十分な精度が得られることが確認されている。
【００４０】
（過渡補正値ＫＬＴＲＮの演算：演算処理部Ｐ４）
次に、演算処理部Ｐ４における過渡補正値ＫＬＴＲＮの演算処理の詳細について説明する。電子制御ユニット１７は、この演算処理部Ｐ４において、演算処理部Ｐ２で演算された必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤと演算処理部Ｐ３で演算された吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣとの乗算値（＝ＫＬＧＲＡＤ×ＴＩＭＣ）として過渡補正値ＫＬＴＲＮを演算するようにしている（Ｓ４１）。こうして必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤと吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣとの積算値を取ることで、吸気の応答遅れ分を補償し、実際の負荷率を、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤに合せて変化させるようにしている。
【００４１】
（スロットル操作量ＴＴＡの演算：演算処理部Ｐ５）
最後に演算処理部Ｐ５におけるスロットル操作量ＴＴＡの演算処理の詳細について説明する。この演算処理部Ｐ５において電子制御ユニット１７は、まず演算処理部Ｐ１で演算された必要負荷率ＫＬＴＱに演算処理部Ｐ４で演算された過渡補正値ＫＬＴＲＮとを加算する。すなわち、必要負荷率ＫＬＴＱに対して過渡補正値ＫＬＴＲＮによる過渡補正を行うようにしている。そして電子制御ユニット１７は、ステップＳ５１において、その加算値（ＫＬＴＱ＋ＫＬＴＲＮ）と目標回転速度とに基づいて、目標回転速度での必要空気量Ｑ［Ｌ／ｓｅｃ］を算出し、ステップＳ５２においてその必要空気量Ｑの確保に必要なスロットル操作量ＴＴＡを演算する。
【００４２】
図３に、上記の如く演算されたスロットル操作量ＴＴＡに応じてスロットルバルブ１２の駆動制御を行ったときの制御態様の一例を示す。同図の時刻ｔ１にエアコンＯＮフラグが「ＯＮ」とされて、コンプレッサ１６の稼働が開始されると、その後、必要負荷率ＫＬＴＱは徐々に増加していく。本実施の形態では、こうした必要負荷率ＫＬＴＱの変化率（傾き）である必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを求め、その値に吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣを乗算して演算された過渡補正値ＫＬＴＲＮにて必要負荷率ＫＬＴＱの過渡補正を行ってスロットル操作量ＴＴＡの演算を行っている。こうしたスロットル操作量ＴＴＡに基づいてスロットルバルブ１２の駆動制御を行った結果は、同図に示すように内燃機関の実際の負荷率ＫＬを必要負荷率ＫＬＴＱに殆ど一致させることに成功している。なお同図において必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤがステップ状に変化しているのは、同値の演算を一定の時間間隔で行っているためのである。
【００４３】
なお本実施の形態では、機関負荷の指標値として負荷率を用いるようにしている。そのため、必要負荷率ＫＬＴＱが上記「必要負荷」に、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤが上記「必要負荷変化率」にそれぞれ相当するパラメータとなっている。また本実施の形態では、上記仮の負荷率操作量ＫＬＲＱが「前記吸気一次遅れ時定数がその前回値であるとしたときに前記必要負荷変化率に応じた機関負荷の変化を達成するために必要な機関負荷」に相当するパラメータとなっている。
【００４４】
更に本実施の形態では、上記演算処理部Ｐ４での演算処理が上記過渡補正値演算手段の行う処理に、上記演算処理部Ｐ５のステップＳ５１での処理が上記過渡補正手段の行う処理にそれぞれ対応している。また上記演算処理部Ｐ３での演算処理が上記時定数演算手段の行う演算処理に、上記演算処理部Ｐ２のステップＳ２１での処理が、上記必要負荷変化率演算手段の行う処理にそれぞれ対応している。
【００４５】
以上説明した本実施の形態に係る内燃機関の回転速度制御装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、機関負荷の必要量（必要負荷率ＫＬＴＱ）を算出するとともにその算出された必要負荷率ＫＬＴＱの元で機関回転速度を目標値とするための吸入空気量の必要量（必要空気量Ｑ）を求めることで機関回転速度を目標値に制御するようにしている。そして必要負荷率ＫＬＴＱの単位時間当りの変化量である必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを求めるとともに、その必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤに基づいて過渡補正値ＫＬＴＲＮを演算し、その過渡補正値ＫＬＴＲＮにて上記必要負荷率ＫＬＴＱの補正、すなわち過渡補正を行うようにしている。そのため、外部負荷の稼働状況の変化に応じた必要負荷率ＫＬＴＱの変化度合に応じて必要負荷率ＫＬＴＱの過渡補正が行われるようになり、外部負荷の駆動に必要な機関負荷が変化する過渡状況においても、必要負荷率ＫＬＴＱの変化に内燃機関の実際の負荷率ＫＬを追従させることができるようになる。そしてひいては、外部負荷の駆動のための必要トルク（負荷トルクＴＱ）の変化に機関出力トルクを追従させることができるようになる。したがって本実施の形態によれば、負荷トルクＴＱの変化に対して内燃機関の発生トルクを的確に追従させて、外部負荷の稼働状況の変化に対してもアイドル安定性を良好に確保することができるようになる。
【００４６】
（２）本実施の形態では、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤと、吸気の応答遅れ分を補償するための吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣとに基づいて過渡補正値ＫＬＴＲＮを演算するようにしている。必要負荷の変化に合せて吸入空気量を変化させても、吸入空気量の調量の結果が実際にシリンダに流入される空気量に反映されるまでには、スロットルバルブ１２からシリンダ（燃焼室１４）迄の空気の移動時間などによる若干の応答遅れがある。その点、本実施の形態では、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤに加え、吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣに基づいて過渡補正値ＫＬＴＲＮが演算されるため、吸気の応答遅れ分を補償して、必要負荷率ＫＬＴＱの変化率に合せて内燃機関の実際の負荷率ＫＬを変化させることが可能となる。
【００４７】
（３）本実施の形態では、吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣがその前回値であるとしたときに必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤに応じた機関負荷の変化を達成するために必要な機関負荷（仮の負荷率操作量ＫＬＲＱ）を仮値として求めるようにしている。そしてその仮値への機関負荷の操作を現在の機関回転速度にて行うとしたときの吸気一次遅れ時定数の値ＴＩＭＣ１を求め、その求められた値ＴＩＭＣ１と吸気一次遅れ時定数の前回値ＴＩＭＣ［ｉ−１］との平均値として吸気一次遅れ時定数の今回値ＴＩＭＣ［ｉ］を演算するようにしている。こうした態様で吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣを演算することとすれば、簡易な演算のみで、実用上十分な精度で吸気一次時定数ＴＩＭＣを求めることができるようになる。
【００４８】
（４）本実施の形態では、外部負荷の稼働状況の変化に応じた負荷トルクＴＱの変化率（負荷トルク変化率ＧＲＡＤ）を求めるとともに、その求められた負荷トルク変化率ＧＲＡＤから必要負荷率ＫＬＴＱの変化率である必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを演算するようにしている。そのため、負荷トルク変化率ＧＲＡＤを求めることで、その変化に対して内燃機関の発生トルクを的確に追従させるように内燃機関の回転速度制御を行うことが可能となる。
【００４９】
（５）本実施の形態では、機関回転速度の目標値である目標回転速度における単位量のトルク発生に必要な機関負荷の値であるトルク効率を求め、負荷トルク変化率ＧＲＡＤをそのトルク効率にて除算することで必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを演算するようにしている。上記のような内燃機関のトルク効率は、機関回転速度によって変化する。そこで、まずトルク効率を求め、そのトルク効率にて負荷トルク変化率ＧＲＡＤを除算することで必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを演算すれば、その演算を的確に行うことができるようになる。
【００５０】
なお上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、仮の負荷率操作量ＫＬＲＱでの吸気一次遅れ時定数の値ＴＩＭＣ１と吸気一次遅れ時定数の前回値ＴＩＭＣ［ｉ−１］の平均値として今回の吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの値を求めていた。なお吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの最適値は、これら値ＴＩＭＣ１と前回値ＴＩＭＣ［ｉ−１］との中間の値であると推定できるものの、必ずしもこれら値の平均値が最適値であるとは限らない。そこで吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣを適切な値とすることができるのであれば、値ＴＩＭＣ１と前回値ＴＩＭＣ［ｉ−１］との中間における適宜の値を、今回の吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの値として演算するようにしても良い。
【００５１】
・吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣの演算態様としては、上記実施の形態のものに限らず、任意適宜な演算ロジックを採用しても良い。
・オルタネータ、ウォータポンプ、オイルポンプ等のコンプレッサ１６以外の外部負荷の稼働状況に応じた負荷トルクの変化が無視し得ない程大きいときには、コンプレッサ１６の負荷トルクと共にそれらの負荷トルクを算出し、その合計を負荷トルクＴＱとして求めるようにすることで、アイドル安定性を好適に確保することができるようになる。
【００５２】
・上記実施の形態では、まず負荷トルクＴＱ及び負荷トルク変化率ＧＲＡＤを求め、それらから必要負荷率ＫＬＴＱ及び必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを演算するようにしていた。もっとも、必要負荷率ＫＬＴＱ及び必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤを直接求めることができるのであれば、負荷トルクＴＱ及び負荷トルク変化率ＧＲＡＤの算出は割愛しても良い。
【００５３】
・上記実施の形態では、必要負荷率ＫＬＴＱに対して過渡補正値ＫＬＴＲＮによる補正（過渡補正）を行うようにしていたが、必要負荷率ＫＬＴＱより必要空気量Ｑを求め、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤ及び吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣより求められた過渡補正値による補正をその必要空気量Ｑに対して行うようにしても良い。こうした場合にも、結果として最終的な必要空気量Ｑの値を同じとすることができる。
【００５４】
・上記実施の形態では、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤ及び吸気一次遅れ時定数ＴＩＭＣより過渡補正値ＫＬＴＲＮを演算していたが、吸気の応答遅れの影響が十分に無視し得る場合には、必要負荷率変化率ＫＬＧＲＡＤのみから過渡補正値ＫＬＴＲＮを演算するようにしても良い。
【００５５】
・上記実施の形態では、ＩＳＣ時の内燃機関の回転速度制御について説明したが、アイドル運転時以外にも回転速度制御が行われるのであれば、その回転速度制御にも上記実施の形態でのＩＳＣ時における制御を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る内燃機関の回転速度制御装置の一実施形態についてその全体構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態についてそのアイドル回転速度制御の制御ロジックを示すブロック図。
【図３】同実施形態についてそのアイドル回転速度制御の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００５７】
１０…吸気通路、１１…エアフローメータ、１２…スロットルバルブ、１３…インジェクタ、１４…燃焼室、１５…クランクシャフト、１６…コンプレッサ、１７…電子制御ユニット、１８…アクセルセンサ、１９…スロットルセンサ、２０…ＮＥセンサ、２１…冷媒圧センサ、２２…車速センサ、Ｑ…必要空気量、ＫＬ…負荷率、ＮＥ…機関回転速度、ＴＱ…負荷トルク、ＴＴＡ…スロットル操作量、ＧＲＡＤ…負荷トルク変化率、ＫＬＲＱ…仮の負荷率操作量、ＫＬＴＱ…必要負荷率、ＰＷＲＣ…エアコン損失動力、ＴＩＭＣ…吸気一次時定数、ＫＬＴＲＮ…過渡補正値、ＰＷＲＣＢ…損失動力ベース値、ＫＬＧＲＡＤ…必要負荷率変化率。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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