JP2624819B2 - エンジン試験の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は例えば自動車等のエンジン特性についての本
試験を行なうのに先立ち、当該本試験が許容範囲内で行
なわれるように予め１回以上の学習運転を行なう学習運
転手段を備えたエンジン試験の制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、エンジンの過渡的状態を再現する試験におい
ては、エンジントルクや回転数等の動的特性（制御量）
を、時間的に変化する制御量目標値に追従させて変化さ
せることが行なわれている。そして従来、制御量目標値
に対して制御量の実績値を追従させる手段としては、フ
ィードバック制御が採用されており、緩やかに変化する
制御量目標値の場合には、十分正確にエンジンの制御量
実績値が追従することができるが、制御量目標値が急激
に変化する場合には、応答遅れのためにエンジンの制御
量実績値が正確に追従できないという不具合がある。

第４図は、従来のエンジン試験の制御装置の概略構成
例を示すブロック図である。第４図において、１は運転
指令発生器、２はエンジン制御部、３はエンジン制御部
２の操作量により動作するスロットルコントローラ、４
は試験対象のエンジン、５はエンジン４の制御量を検出
する検出器、６は動力計であり、エンジン制御部２とス
ロットルコントローラ３からエンジンコントローラ７が
構成されている。

かかるエンジン試験の制御装置において、運転指令発
生器１により指令された制御量目標値（例えば、エンジ
ントルクTaim）と、検出器５により検出されたエンジン
４の制御量実績値Tfbkとの偏差を、エンジン制御部２に
入力する。エンジン制御部２は、この偏差を零とするよ
うにスロットルコントローラ３にスロットル開度操作量
Θｒを指令する。これにより、スロットルコントローラ
３はその操作量Θｒに応じてスロットル開度Θを動作さ
せ、エンジン４の制御量実績値Tfbkを制御量目標値Taim
に近付ける。第５図は、かかる従来のエンジン試験の制
御装置でエンジン４を制御した場合の制御結果の一例を
示すものである。図示のように、制御量目標値Taimに対
してエンジン４の制御量実績値Tfbkは遅れて追従してお
り、また制御量目標値Taimが急激に変化する箇所では応
答遅れが顕著であり、再現性が悪いことがわかる。

そこで、これを解消する技術として、例えば“特開昭
60−216242号”が提案されてきている。これは、本試験
に先立って予め行なう試行試験において、エンジン制御
部２に基準Trefとして、最初に制御量目標値Taimを与
え、２回目以降には一定時間毎の基準列 Tref,n＝Tref,1,n,Tref,2,n,……Tref,i,n,……Tref,k,
n （ｎは学習運転の回数を表わす自然数） を与えて１回以上の学習運転を行なうと共に、各運転の
際における制御量実績値Tfbkを一定時間毎に実測して実
測値列 Tfbk,n＝Tfbk,1,n,Tfbk,2,n,……Tfbk,i,n,……Tfbk,k,
n を求め、この実測値列に基づいて次式により、一定時間
毎の基準値列Tref,nを順次修正する方法である。

Tref,i,n＋１ ＝Tref,1,n,＋ｅ（Taim,i−Tfbk,i,n） ただし、ｅは修正係数であり、制御量目標値Taimの一
定時間毎の値を Taim,1,Taim,2,……Taim,i,……Taim,k とする。

第６図は、このような学習運転機能を備えたエンジン
試験の制御装置を用いて数回の学習を行なった後に、本
試験を行なった場合の制御結果の一例を示すものであ
る。図示のように、制御量実績値Tfbkは応答性良く制御
量目標値Taimに追従しているが、制御量目標値Taimが一
定となる箇所で制御量実績値Tfbkが振動しており、性能
面で問題がある。この原因を調べた結果、次のような点
が明らかになった。すなわち、エンジンの入力であるス
ロットル開度と、エンジンの出力であるトルクまたは回
転数との関係は因果率に支配されており、出力は必ず時
間的に遅れて入力に応答する。上述した制御方法は、か
かる応答遅れを、基準Tref,n＋１を急激に変化させるこ
とによって補正しようとするものである。しかしなが
ら、エンジンに応答遅れがあること、エンジンコントロ
ーラの応答はそのスロットルコントローラの動作速度な
ど種々の要因に支配されて上限が抑えられていること等
のため、制御量実績値Tfbkを基準Tref,n＋１に追従させ
ることができない。従って、このような制御装置を用い
て基準を修正しても、第６図に示すように制御量実績値
を制御量目標値に精度良く一致させることができない。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来のエンジン試験の制御装置では、
エンジンコントローラの応答に限界が有ることから、エ
ンジンの制御量実績値を制御量目標値に精度良く追従さ
せることができないという問題があった。

本発明の目的は、エンジンコントローラに応答遅れが
有っても、エンジンの制御量実績値を制御量目標値に高
精度で追従させることが可能な極めて信頼性の高いエン
ジン試験の制御装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、エンジンの
スロットルまたはアクセルの開度操作量であるスロット
ル開度操作量を演算し出力するエンジン制御部を備え、
当該エンジン制御部の指令により運転されている時のエ
ンジン制御量を制御量目標値に追従させながらエンジン
の自動運転を行なうエンジン試験の制御装置において、
制御量目標値Taim、制御量実績値Tfbk、および基準先行
出力時間Taを入力し、１回目は制御量目標値Taimを予め
設定した時間Taだけ早めてなる基準Tref、または過去の
類似試行試験結果を前記エンジン制御部の基準Trefと
し、この基準Trefを前記エンジン制御部に出力すると共
に、２回目以降は制御量実績値Tfbkを入力し、当該制御
量実績値Tfbkと制御量目標値Taimとの制御偏差Tdifを演
算し、当該制御偏差Tdifを前回の基準Trefに加算して中
間変数Tqを算出し、当該算出した中間変数Tqを今回の基
準Trefとして前記予め設定した時間Taだけ早めてエンジ
ン制御部に出力する学習運転手段を備えて構成してい
る。

（作用） 従って、本発明によるエンジン試験の制御装置におい
ては、１回目は制御量目標値Taimを予め設定した時間Ta
だけ早めてなる基準Tref、または過去の類似試行試験結
果をエンジン制御部の基準Trefとし、この基準Trefをエ
ンジン制御部に出力すると共に、２回目以降は制御量実
績値Tfbkを入力し、当該制御量実績値Tfbkと制御量目標
値Taimとの制御偏差Tdifを演算し、当該制御偏差Tdifを
前回の基準Trefに加算して中間変数Tqを算出し、当該算
出した中間変数Tqを今回の基準Trefとして予め設定した
時間Taだけ早めてエンジン制御部に出力することによ
り、エンジンの制御量実績値を制御量目標値に精度良く
追従させることが可能となる。

（実施例） 本発明は、予め１回以上の学習運転を行なうエンジン
試験の制御装置に、制御量目標値，制御量実績値，およ
び基準先行出力時間を入力し、１回目は予め設定した時
間だけ制御量目標値より早めた基準または過去の類似試
行試験結果をエンジン制御部の基準としてエンジン制御
部に出力すると共に、２回目以降は制御量実績値を入力
し、例えば下記の（Ｉ）〜（Ｖ）式の演算を行なってエ
ンジン制御部の基準を修正し、前回修正された基準をエ
ンジン制御部の基準としてエンジン制御部に出力する学
習運転手段を備えるものである。

（Ｉ） Tdif,i,n＝Taim,i,n−Tfbk,i,n （II） Tq,i,n＋１＝Tdif,i,n＋Tq,i,n （III） Tref,i−j,n＋１＝Tq,i,n （ｉ＝ｊ＋1,j＋2,…,k） （IV） Tref,i−j,n＋１＝Tq,k,n （ｉ＝ｋ＋1,k＋2,…,k＋ｊ） （Ｖ） ｊ＝int（Ta/Ts） Taim,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の制御量目標
値 Tq,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の中間変数 Tref,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の基準 Tfbk,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の制御量実績
値 Tdif,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の制御偏差 Ta:基準先行出力時間、Ts:制御周期、 添字i:制御回数（制御周期毎に更新される）、j:基準先
行出力のためのシフト回数、n:学習回数、k:全制御回数 int（）：整数化を示す 以下、上記のような考え方に基づく本発明の一実施例
について、図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明によるエンジン試験の制御装置の構
成例を示すブロック図であり、第４図と同一部分には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。第１図において、コンピュータ等
からなる学習運転手段10は、運転指令発生器１からの出
力である制御量目標値Taimと，検出器５からの出力であ
る制御量実績値Tfbkと，基準先行出力時間Taとを入力
し、エンジン制御部の基準Trefを演算してエンジンコン
トローラ７のエンジン制御部２に出力するものである。

次に、以上の如く構成した本実施例の作用について説
明する。

第１図において、学習運転手段10には、運転指令発生
器１の制御量目標値Taim,検出器５の制御量実績値Tfbk,
および基準先行出力時間Taが入力され、これを基にエン
ジン制御部の基準Trefが演算され、エンジンコントロー
ラ７のエンジン制御部２に出力される。エンジンコント
ローラ７のエンジン制御部２では、学習運転手段10から
エンジン制御部の基準Trefが入力され、これを基にスロ
ットル開度操作量Θｒが演算され、スロットルコントロ
ーラ３に出力される。これにより、スロットルコントロ
ーラ３は、エンジン４のスロットル開度ΘをΘｒに追従
制御する。

ここで、エンジン制御部の基準Trefは、第２図に示す
ようなフロー図に従って演算される。いま、制御周期を
Tsとし、またｎ回目の学習におけるｉ制御回目の制御量
目標値をTaim,i,n、中間変数をTq,i,n、基準をTref,i,n
とすると、まずステップS1では、第１回目の試行試験の
前に、基準および中間変数の初期値が演算される。すな
わち、基準の初期値は（１），（２）式により演算さ
れ、中間変数の初期値は（３）式により演算される。

Tref,i−j,1＝Taim,i,1（ｉ＝ｊ＋1,j＋2,…,k） …
（１） Tref,i−j,1＝Taim,k,1（ｉ＝ｋ＋1,k＋2,…,k＋ｊ）…
（２） Tq,i,1＝Taim,i,1（ｉ＝1,2,……,k） …（３） ただし、Taim:制御量目標値、Tq:中間変数、Tref:基
準、添字i:制御回数（制御周期毎に更新される）、j:基
準先行出力シフト回数、k:全制御回数。

次に、ステップS2では、学習回数ｎが１に初期化さ
れ、ステップS3では制御回数ｉが１に初期化される。

次に、ステップS4ないしステップS9までが、制御周期
毎に処理される。すなわち、ステップS4では、ｉ制御回
数でのｎ回目学習で得られた基準Tref,i,nが、エンジン
コントローラ７のエンジン制御部２に出力される。ま
た、ステップS5では、基準出力と同一タイミングで制御
量実績値が入力され、Tfbk,i,nとして記憶される。さら
に、ステップS6では、（４），（５）式を用いて、中間
変数Tqの修正が行なわれる。

Tdif,i,n＝Taim,i,n−Tfbk,i,n …（４） Tq,i,n＋１＝Tdif,i,n＋Tq,i,n …（５） 次に、ステップS7では、（６），（７）式を用いて、
次回の基準の演算が行なわれる。

Tref,i−j,n＋１＝Tq,i,n（ｉ＝ｊ＋1,j＋2,…,k） …（６） Tref,i−j,n＋１＝Tq,k,n （ｉ＝ｋ＋1,k＋2,…,k＋ｊ） …（７） 次に、ステップS8では、１回の試行試験が終了したか
否かが判定され、その結果終了していないと判定された
場合にはステップS9へ、また終了していると判定された
場合にはステップS10へそれぞれ移行する。ステップS9
では制御回数ｉが更新され、次の制御周期での処理を行
なうようにステップS4へ戻る。また、ステップS10で
は、学習運転が完了したか否かが判定される。この場
合、判定の一つの方法としては、制御量の目標値と実績
値の相関係数Seが演算され、この値が許容範囲内に入っ
ているかどうかが調べられるものである。すなわち、 |Se≦ε｜ ただし、Se:相関係数、ε：許容値 となる。

以上の結果、完了していないと判定された場合にはス
テップS11へ、また完了していると判定された場合には
ステップS12へそれぞれ移行する。ステップS11では、学
習回数ｎが更新され、再試行運転を行なうようにステッ
プS3へ戻る。また、ステップS12では、学習運転完了時
の制御量基準が保存され、学習を終了する。

第３図は、本実施例によるエンジン試験の制御装置を
用いて学習を行なった後に、本試験を行なった場合の制
御結果の一例を示すものである。図中、制御目標値Taim
は前述した第５図および第６図と同じであり、学習回数
ｎは第６図と同じである。図示のように、制御実績値Tf
bkは制御目標値Taimに極めて良好に追従しており、制御
性能が優れていることがわかる。

上述したように、本実施例のエンジン試験の制御装置
では、１回目は予め設定した時間だけ制御量目標値Taim
より早めた基準Trefをエンジン制御部の基準としてエン
ジンコントローラ７のエンジン制御部２に出力すると共
に、制御量実績値Tfbkを入力してエンジン制御部の基準
Trefを修正し、２回目以降は前回修正された基準をエン
ジン制御部の基準Trefとしてエンジンコントローラ７の
エンジン制御部２に出力するようにしたものである。

従って、試行試験での制御偏差Tdifにより中間変数Tq
を修正すると共に、基準Trefを先行出力できるため、エ
ンジンコントローラ７に応答遅れが有る場合でも、エン
ジン４の制御量実績値fbkを制御量目標値Taimに高精度
で追従させることができ、極めて高性能の制御を実現す
ることが可能となる。

尚、上記実施例では、基準の初期値として制御量目標
値を使用した場合について述べたが、これに限らず例え
ば過去に試行試験を行なった結果、または類似のエンジ
ンで試行試験を行なった結果を基準の初期値として用い
ることにより、前述と同様の効果が得られるのは勿論の
こと、学習回数を減じることが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、１回目は予め設
定した時間だけ制御量目標値より早めた基準または過去
の類似試行試験結果をエンジン制御部の基準としてエン
ジン制御部に出力すると共に、制御量実績値を入力して
エンジン制御部の基準を修正し、２回目以降は前回修正
された基準をエンジン制御部の基準としてエンジン制御
部に出力するようにしたので、エンジンコントローラに
応答遅れが有っても、エンジンの制御量実績値を制御量
目標値に高精度で追従させることが可能な極めて信頼性
の高いエンジン試験の制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジン試験の制御装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は同実施例における作用を
説明するためのフロー図、第３図は同実施例における効
果を説明するための図、第４図は従来のエンジン試験の
制御装置の構成例を示すブロック図、第５図および第６
図は従来のエンジン試験の制御装置での制御結果の一例
をそれぞれ示す図である。 １……運転指令発生器、２……エンジン制御部、３……
スロットルコントローラ、４……エンジン、５……検出
器、６……動力計、７……エンジンコントローラ、10…
…学習運転手段。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのスロットルまたはアクセルの開
   度操作量であるスロットル開度操作量を演算し出力する
   エンジン制御部を備え、当該エンジン制御部の指令によ
   り運転されている時のエンジン制御量を制御量目標値に
   追従させながらエンジンの自動運転を行なうエンジン試
   験の制御装置において、 制御量目標値Taim、制御量実績値Tfbk、および基準先行
   出力時間Taを入力し、１回目は制御量目標値Taimを予め
   設定した時間Taだけ早めてなる基準Tref、または過去の
   類似試行試験結果を前記エンジン制御部の基準Trefと
   し、この基準Trefを前記エンジン制御部に出力すると共
   に、２回目以降は制御量実績値Tfbkを入力し、当該制御
   量実績値Tfbkと制御量目標値Taimとの制御偏差Tdifを演
   算し、当該制御偏差Tdifを前回の基準Trefに加算して中
   間変数Tqを算出し、当該算出した中間変数Tqを今回の基
   準Trefとして前記予め設定した時間Taだけ早めて前記エ
   ンジン制御部に出力する学習運転手段 を備えて成ることを特徴とするエンジン試験の制御装
   置。
2. 【請求項２】前記学習運転手段としては、２回目以降は
   下記の（Ｉ）〜（Ｖ）式の演算を行なって修正された基
   準をエンジン制御部に出力するようにしたことを特徴と
   する請求項（１）に記載のエンジン試験の制御装置。 （Ｉ） Tdif,i,n＝Taim,i,n−Tfbk,i,n （II） Tq,i,n＋１＝Tdif,i,n＋Tq,i,n （III） Tref,i−j,n＋１＝Tq,i,n （ｉ＝ｊ＋1,j＋
   2,…,k） （IV） Tref,i−j,n＋１＝Tq,k,n （ｉ＝ｋ＋1,k＋2,
   …,k＋ｊ） （Ｖ） ｊ＝int（Ta/Ts） Taim,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の制御量目標
   値 Tq,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の中間変数 Tref,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の基準 Tfbk,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の制御量実績
   値 Tdif,i,n:n回目の学習におけるｉ制御回目の制御偏差 Ta:基準先行出力時間、Ts:制御周期、 添字i:制御回数（制御周期毎に更新される）、 j:基準先行出力のためのシフト回数、n:学習回数、k:全
   制御回数 int（）：整数化を示す