JP2906770B2 - 内燃機関の回転数制御装置 - Google Patents

内燃機関の回転数制御装置

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JP2906770B2 JP3264563A JP26456391A JP2906770B2 JP 2906770 B2 JP2906770 B2 JP 2906770B2 JP 3264563 A JP3264563 A JP 3264563A JP 26456391 A JP26456391 A JP 26456391A JP 2906770 B2 JP2906770 B2 JP 2906770B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関のアイドル
時等における回転数を目標回転数に高精度に保つための
回転数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば内燃機関のアイドル回転数制御装
置は、クランク角センサにて検出される機関の実回転数
と目標回転数との偏差に基づき、吸入空気量をフィード
バック制御する構成となっており、一般にＰＩ制御方式
により吸入空気量を緩やかに増減変化させている。すな
わち、機関が発生するトルクは、混合気量つまり吸入空
気量に略比例したものとなるが、機関回転数の変化はこ
のトルクの増減変化を積分した形で与えられるため、吸
入空気量変化に対し必ず遅れを伴ったものとなる。それ
故、過度の行き過ぎが生じないように、回転数偏差に対
し、吸入空気量を比較的緩慢に変化させるようになって
いる。
【０００３】また、このような緩慢な制御を補うため
に、例えば特開平１−２１１６４０号公報には、回転数
変動の原因となる外乱を直接検出して、それに見合う空
気量を直ちに供給するようにしたフィードフォワード制
御方式のアイドル回転数制御装置が開示されている。
【０００４】更に、特開平２−７８７４８号公報には、
回転数の過度の低下を防止するために、回転数低下率を
求め、急激な回転数低下に対しては吸入空気補正量を大
きく与えるようにしたアイドル回転数制御装置も開示さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、回転
数の偏差に基づいて吸入空気量をフィードバック補正す
る従来のものでは、制御系の遅れが本質的に大きなもの
となるため、外乱に対し応答性の高い回転数制御を実現
することが困難である。従って、燃焼状態の変化等に伴
う回転数の変化を十分に吸収しきれず、不安定な制御と
ならざるを得なかった。
【０００６】また特開平１−２１１６４０号公報のよう
にフィードフォワード制御を行うにしても、種々の外乱
に対し常に適切な補正量を与えることは到底不可能であ
り、しかも燃焼状態の変化による回転数変化のように予
測しにくいものについては対応が困難である。
【０００７】更に、特開平２−７８７４８号公報のよう
に回転数低下率を考慮したものにおいても、必ずしも適
切な補正量が与えられる訳ではなく、ストールが防止で
きたとしても逆に回転数が上昇し過ぎたりすることがあ
り、回転数制御の安定化という点では十分なものではな
い。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、機
関の回転数変化を生じるトルクに着目し、このトルクの
過不足に応じて空気量を補正することで応答性に優れた
安定な回転数制御を実現しようとするものである。
【０００９】すなわち、請求項１の回転数制御装置は、
図１に示すように、内燃機関の回転数を検出する回転数
検出手段１と、内燃機関の吸気管圧力を直接もしくは吸
入空気量に基づいて検出する吸気管圧力検出手段２と、
検出された実回転数での機関の運転に伴う負荷トルク
を、吸気管圧力と回転数とに基づいて算出する実回転数
負荷トルク算出手段３と、目標回転数に対応した負荷ト
ルクを、吸気管圧力と目標回転数とに基づいて算出する
目標回転数負荷トルク算出手段４と、この目標回転数負
荷トルクと実回転数負荷トルクとの差に基づいて補正空
気量を算出する補正空気量算出手段５と、この補正空気
量に応じて機関の吸入空気量を補正する空気量補正手段
６とを備えて構成されている。
【００１０】また請求項２の回転数制御装置は、図２に
示すように、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手
段１１と、内燃機関の吸気管圧力を直接もしくは吸入空
気量に基づいて検出する吸気管圧力検出手段１２と、検
出された実回転数での機関の運転に伴う負荷トルクを、
吸気管圧力と回転数とに基づいて算出する実回転数負荷
トルク算出手段１３と、目標回転数に対応した負荷トル
クを、吸気管圧力と目標回転数とに基づいて算出する目
標回転数負荷トルク算出手段１４と、機関の爆発により
発生するトルクを算出する発生トルク算出手段１５と、
上記目標回転数負荷トルクと実回転数負荷トルクとの差
および上記発生トルクに基づいて目標回転数に対する偏
差トルクを算出する偏差トルク算出手段１６と、この偏
差トルクに対応する補正空気量を算出する補正空気量算
出手段１７と、この補正空気量に応じて機関の吸入空気
量を補正する空気量補正手段１８とを備えて構成されて
いる。
【００１１】更に請求項３の回転数制御装置は、図３に
示すように、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手
段２１と、内燃機関の吸気管圧力を直接もしくは吸入空
気量に基づいて検出する吸気管圧力検出手段２２と、検
出された実回転数と目標回転数との比較に基づいて第１
の補正空気量を算出する第１補正空気量算出手段２３
と、実回転数と吸気管圧力とに基づき、そのときに機関
が発生すべき規範トルクを推定する規範トルク推定手段
２４と、機関の運転に伴う負荷トルクを、回転数と吸気
管圧力とに基づいて算出する実回転数負荷トルク算出手
段２５と、機関回転数の変化と上記実回転数負荷トルク
とから実際に機関が発生させたトルクを算出する発生ト
ルク算出手段２６と、この発生トルクと上記規範トルク
との偏差に基づいて第２の補正空気量を算出する第２補
正空気量算出手段２７と、第１の補正空気量と第２の補
正空気量とに応じて機関の吸入空気量を補正する空気量
補正手段２８とを備えて構成されている。
【００１２】
【作用】機関の目標回転数に対する回転数の変化は、燃
焼変動のような発生トルクの変化あるいはポンピングロ
スやフリクション等の負荷トルクの変動により生じる。
【００１３】請求項１の発明では、実回転数負荷トルク
算出手段３により、そのときの負荷トルクが求められ
る。また、目標回転数負荷トルク算出手段４により、目
標回転数の下での負荷トルクが求められる。そして、両
者が一致するように補正空気量算出手段５により補正空
気量がフィードバック制御され、その結果として、実回
転数が目標回転数に接近する。このトルクは、空気量つ
まり混合気量の変化に本質的な遅れを伴わずに変化する
ので、制御系の遅れは非常に小さなものとなる。例えば
燃焼変動等の外乱により実回転数が低下すると、実回転
数負荷トルクが目標回転数負荷トルクを下廻るので、そ
れに見合った量の空気量補正が行われ、機関の発生トル
クが直ちに立ち上がって、その結果として回転数が上昇
する。このようにトルクをフィードバック信号として制
御を行えば、制御の行き過ぎ量が小さくなり、応答性の
良い回転数制御が可能となる。
【００１４】更に請求項２の構成では、発生トルク算出
手段１５において、機関の爆発により発生するトルクが
求められる。これは、例えば燃焼圧や回転数の変化速度
等から求められる。そして、偏差トルク算出手段１６に
より、この発生トルクを考慮した形で偏差トルクが算出
され、かつ補正空気量算出手段１７によって偏差トルク
に対応する補正空気量が求められる。従って、燃焼変動
等による発生トルクの変化が一層速やかにかつ正確に把
握され、補正空気量を更に適切に与えることができる。
つまり、発生トルクの変動が実際に回転数変化となって
現れる前に、そのトルク変動を考慮した補正が行える。
【００１５】また請求項３の構成では、第１補正空気量
算出手段２３において、実回転数と目標回転数とを比較
して、例えばＩ制御もしくはＰＩ制御等により第１の補
正空気量が与えられる。この補正により機関回転数は比
較的緩やかに目標回転数に集束しようとする。一方、発
生トルク算出手段２６では、実際に機関が発生させたト
ルクが回転数変化等に基づいて算出され、かつ規範トル
ク推定手段２４では、本来機関が発生すべき規範トルク
が推定される。そして、第２補正空気量算出手段２７に
より両者の偏差に基づいて第２の補正空気量が算出され
る。従って、実回転数が目標回転数近傍にあるときに何
らかの外乱が作用したとすると、発生トルクが規範トル
クからずれるため、直ちにこのトルクの過不足を補うよ
うに空気量が補正される。その結果、外乱による回転数
の変動が小さく抑制される。
【００１６】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
【００１７】図４は、この発明に係る回転数制御装置の
機械的構成を示す構成説明図であって、内燃機関３１の
吸気通路３２に絞弁３３が介装されているとともに、該
絞弁３３の全閉状態つまり機関アイドル状態を検出する
ようにアイドルスイッチ３４が設けられている。吸気通
路３２の絞弁３３上流側には、例えば熱線式のエアフロ
メータ３５が設けられており、該エアフロメータ３５に
よって吸気通路３２を通流する機関吸入吸気量Ｑが検出
されている。また、絞弁３３をバイパスするようにバイ
パス通路３６が形成されているとともに、その通路中
に、該バイパス通路３６の空気流量を調整する空気調整
アクチュエータ３７が介装されている。この空気調整ア
クチュエータ３７は、デューティ制御型電磁弁あるいは
ロータリ弁などからなり、所定の制御信号に基づき空気
流量を連続的に変化させ得るようになっている。吸気通
路３２の下流側、詳しくは各気筒の吸気ポート近傍に
は、各気筒毎に燃料供給を行う燃料噴射弁３８が配設さ
れている。また吸気通路３２の適宜位置に、吸気温度Ｔ
ａを検出する吸気温度センサ３９が配設されているとと
もに、内燃機関３１の冷却水通路に、冷却水温度Ｔｗを
検出する水温センサ４０が配設されている。
【００１８】４１は点火コイル、４２はディストリビュ
ータを示しており、このディストリビュータ４２内には
クランク角センサ４３が内蔵されている。このクランク
角センサ４３は、各気筒のクランク角の基準位置、例え
ば爆発行程上死点前６０°ＣＡで出力されるパルスから
なる基準信号（ＲＥＦ信号）と、単位クランク角、例え
ば１°ＣＡ毎に出力されるパルス列からなる角度信号
（ＰＯＳ信号）とを出力するようになっている。尚、上
記基準信号は、気筒判別を行うために、気筒番号毎にパ
ルス幅が異なっている。
【００１９】これらのセンサ類の検出信号が入力される
コントロールユニット４４は、所謂マイクロコンピュー
タシステムを用いたもので、各検出信号に基づき、点火
時期制御、燃料噴射量制御等を行っているとともに、後
述するように、アイドル時に空気調整アクチュエータ３
７の流量制御により機関回転数をフィードバック制御す
るようになっている。
【００２０】次に、上記コントロールユニット４４にお
いて実行されるアイドル回転数制御の内容を、フローチ
ャートに基づいて説明する。
【００２１】図５のフローチャートは、請求項１の発明
に対応する第１実施例の処理を示したもので、これは各
気筒の基準信号に基づき爆発行程上死点時に割込処理さ
れる。先ず、ステップ１（以下、Ｓ１等と略記する）で
は、クランク角センサ４３の角度信号もしくは基準信号
から機関回転数Ｎを算出する。Ｓ２では、潤滑油の粘性
等機関温度に関連した負荷の増大を補償するために必要
な基本補正空気量Ｑｔを求める。この基本補正空気量Ｑ
ｔは、図７に示すような特性の冷却水温Ｔｗをパラメー
タとしたマップに基づいて設定される。
【００２２】Ｓ３では、絞弁３３より下流における吸気
管圧力Ｐｂを算出する。これは、絞弁３３下流の吸気管
容積Ｖｍとこの部分に存在する吸気管内空気量Ｑｍとか
ら、次式により求められる。
【００２３】Ｐｂ＝Ｑｍ／Ｖｍ ここで、吸気管内空気量Ｑｍは、燃焼サイクル毎の空気
の出入から燃焼サイクル毎に求められる値であり、前回
の吸気管内空気量Ｑｍoldと、流入空気量つまりエアフ
ロメータ３５が検出した吸入空気量Ｑと、流出空気量Ｑ
ｏｕｔとを用いて、次式により求められる。
【００２４】Ｑｍ＝Ｑｍold＋Ｑ−Ｑｏｕｔ 上記の流出空気量Ｑｏｕｔは、前回求めた吸気管圧力Ｐ
ｂoldと機関回転数Ｎとに基づき、所定のマップにより
求められる。
【００２５】尚、吸気通路３２に圧力センサを備えた構
成においては、その圧力センサにより吸気管圧力Ｐｂを
直接検出することができる。またアイドル時の実質的な
吸気通路断面積を算出し、これから吸気管圧力Ｐｂを求
めることもできる。
【００２６】上記の吸気管圧力Ｐｂを用いて、Ｓ４で
は、そのときに生じる吸気損失（ポンピングロス）Ｔｆ
ｐを求める。具体的には、吸気管圧力Ｐｂと機関回転数
Ｎとをパラメータとするマップに基づいて設定される。
またＳ５では、そのときに生じる摩擦損失（フリクショ
ンロス）Ｔｆｆを求める。具体的には、機関回転数Ｎを
パラメータとするマップに基づいて設定される。そし
て、Ｓ６で、両損失を加算し、実回転数負荷トルクＴｆ
とする。この実回転数負荷トルクＴｆは、そのときの実
回転数Ｎでの運転に伴う負荷トルクを示す。図８は、こ
の負荷トルクＴｆの機関回転数に対する特性を例示した
もので、機関回転数によって摩擦損失Ｔｆｆが一義的に
定まり、これに吸気損失Ｔｆｐを上乗せしたものが負荷
トルクＴｆとなる。上記吸気損失Ｔｆｐは、吸気管圧力
Ｐｂによって異なるある程度の幅をもった値として示さ
れるが、吸気管圧力Ｐｂが一定であれば、実線イとして
例示するように、負荷トルクＴｆと機関回転数との特性
が一つに定まる。
【００２７】Ｓ７〜Ｓ９では、上記図８の特性を同様に
利用して目標回転数Ｎｔに対応する負荷トルクすなわち
目標回転数負荷トルクＴｆｔを求める。先ず、Ｓ７で、
目標回転数Ｎｔに対する吸気損失Ｔｆｐｔを、Ｓ４と同
じ特性のマップに基づいて吸気管圧力Ｐｂと目標回転数
Ｎｔとから求める。ここでは吸気管圧力Ｐｂが回転数で
変化しないものとして取り扱い、Ｓ３で求めた値をその
まま用いる。次に、Ｓ８で、目標回転数Ｎｔに対する摩
擦損失Ｔｆｆｔを、Ｓ５と同じ特性のマップに基づいて
目標回転数Ｎｔから求める。そして、Ｓ９で両損失を加
算し、目標回転数負荷トルクＴｆｔとする。この目標回
転数負荷トルクＴｆｔは、図８にも示したように、機関
を目標回転数Ｎｔで運転した場合に生じるであろう負荷
トルクを、吸気管圧力Ｐｂが変化しないものと仮定して
推定した値となる。尚、目標回転数Ｎｔの下での吸気管
圧力Ｐｂを、例えばスロットル開度と目標回転数Ｎｔを
パラメータとするマップから求めるようにすれば、目標
回転数負荷トルクＴｆｔの精度を一層高めることができ
る。
【００２８】上記のようにして実回転数負荷トルクＴｆ
と目標回転数負荷トルクＴｆｔとを求めたら、次に、ス
テップ１０で両者の差に基づいて補正空気量Ｑｄを次式
に基づき算出する。
【００２９】 Ｑｄ＝Ｑｔ×〔（Ｔｆｔ−Ｔｆ）／Ｔｆｔ〕 この補正空気量Ｑｄは、外乱により実回転数負荷トルク
Ｔｆが目標回転数負荷トルクＴｆｔからずれた場合に、
そのトルクの過不足に略見合ったものとなる。尚、空燃
比が略一定であれば、混合気量と発生するトルクは略比
例関係にある。
【００３０】そして、Ｓ１１では、基本補正空気量Ｑｔ
と上記補正空気量Ｑｄとの和を求め、その値に対応して
空気調整アクチュエータ３７に駆動信号を出力する。
【００３１】このように上記実施例では、外乱により回
転数変動が生じた場合に、負荷トルクの大小に対応して
空気量が補正されるため、応答性に優れたアイドル回転
数制御が実現できる。図９は、一例として、補機の一つ
である空調装置用コンプレッサがＯＮ作動して回転数が
低下した場合の回転変化特性を示したもので、従来の回
転数偏差のＰＩ制御によるものでは破線ロのように比較
的大きな回転数の低下が生じるのに対し、上記実施例の
ようにトルクに対応したフィードバックを行うものでは
実線ハのように応答性良くアイドル回転数制御が実行さ
れ、実際に現れる回転数の低下が非常に小さなものとな
る。
【００３２】図６は、上述したような制御を、その理解
を容易にするためにブロック線図として示したものであ
る。このブロック線図の各ブロックに付したＳ１…等の
符合は、上述した図５のフローチャートの各ステップに
対応するものであり、その説明は重複するので省略す
る。
【００３３】次に、図１０のフローチャートは、請求項
２の発明に対応する第２実施例の処理を示したもので、
これは、前述した実施例と同様に各気筒の基準信号に基
づき爆発行程上死点時に割込処理される。先ず、Ｓ１で
は、クランク角センサ４３の角度信号もしくは基準信号
から機関回転数Ｎを算出し、Ｓ２では、図７のマップに
基づいて冷却水温Ｔｗに対応した基本補正空気量Ｑｔを
設定する。更に、Ｓ３では、絞弁３３より下流における
吸気管圧力Ｐｂを算出する。この吸気管圧力Ｐｂの算出
方法は、前述した実施例と同様である。
【００３４】次に、Ｓ４では、クランク角の微小な変化
を示す平均角加速度ω´を求める。これは、図１２に示
す説明図のように、クランク角センサ４３の基準信号に
同期して読み込んだ機関回転数から各基準信号間の角速
度変化Δωを求め、かつこれを基準信号間の時間（爆発
行程時間）ｔで除したものである。つまり、次式でもっ
て示される。
【００３５】ω´＝Δω／ｔ これは、図１２から判るように、爆発によるサイクル中
のトルク変動の影響を排除した形で回転数の増減変化の
傾向を示すものとなる。
【００３６】そして、Ｓ５で、上記の平均角加速度ω´
を用いて、機関の爆発により実際に発生したトルクつま
り発生トルクＴｅを算出する。発生トルクＴｅは、一部
が負荷トルクにより消費され、残部が回転数変化をもた
らす原因となるので、上述した平均角加速度ω´と、実
回転数負荷トルクＴｆと、機関各部のイナーシャｊとを
用いて、次式により求められる。
【００３７】Ｔｅ＝Ｔｆ＋ｊ×ω´ 尚、実回転数負荷トルクＴｆは、前回求めた値が用いら
れる。
【００３８】次に、Ｓ６〜Ｓ８では、Ｓ３の吸気管圧力
Ｐｂと実回転数Ｎとを用いて実回転数負荷トルクＴｆを
求める。これは前述した実施例のＳ４〜Ｓ６の処理と同
様である。またＳ９〜Ｓ１１では、やはり前述した実施
例のＳ７〜Ｓ９と同様の処理により目標回転数Ｎｔに対
する目標回転数負荷トルクＴｆｔを求める。尚、吸気管
圧力Ｐｂは回転数で変化しないものと仮定する。
【００３９】そして、Ｓ１２で、上記の発生トルクＴ
ｅ、実回転数負荷トルクＴｆ、目標回転数負荷トルクＴ
ｆｔを用いて、目標回転数Ｎｔに対する偏差トルクＴｄ
を求める。これは次式により算出され、トルクのずれが
全体のどの程度の割合で生じているかを示すものとな
る。
【００４０】 Ｔｄ＝Ｔｅ×〔（Ｔｆｔ−Ｔｆ）／Ｔｆｔ〕 一方、この実施例では、回転数の比較的緩やかな変化に
対する収束性を高めるために、回転数の偏差に基づくフ
ィードバックも付与されている。すなわち、Ｓ１３で、
実回転数Ｎと目標回転数Ｎｔとの偏差ΔＮ（＝Ｎｔ−
Ｎ）を求め、Ｓ１４で、この偏差ΔＮの正負に基づき一
定の制御量ΔＩを加算もしくは減算していって積分分Ｉ
を求める。尚、加算もしくは減算する微小量ΔＩを、偏
差ΔＮの大小により段階的に変化させるように構成して
も良い。
【００４１】そして、この積分分Ｉは、Ｓ１５で所定の
ゲインＧ１を乗じた上で補正空気量、詳しくは第１補正
空気量Ｑｄ１に変換される。
【００４２】またＳ１２で求めた偏差トルクＴｄについ
ても、Ｓ１６で所定のゲインＧ２を乗じた上で補正空気
量、詳しくは第２補正空気量Ｑｄ２に変換される。尚、
この偏差トルクＴｄから補正空気量への変換は、両者が
略比例関係にあることを利用して適宜な定数の乗算によ
り演算しても良く、あるいは所定のマップにて求めるよ
うにしても良い。
【００４３】そして、最終的にＳ１７で基本補正空気量
Ｑｔと第１，第２補正空気量Ｑｄ１，Ｑｄ２の３者の和
を求め、その値に対応して空気調整アクチュエータ３７
に駆動信号を出力する。
【００４４】図１１は、上述した第２実施例の制御内容
を、ブロック線図として示したものである。
【００４５】この実施例によれば、平均角加速度ω´と
して実際の発生トルクＴｅの変化が直接取り込まれてお
り、これによって第２補正空気量Ｑｄ２が大小変化する
ので、急激なトルク変化に一層応答性良く対応すること
ができ、かつ燃焼変動等による発生トルクＴｅの変化に
適切な補正を与えることができる。つまり、燃焼サイク
ル毎に実際の発生トルクＴｅが求められるため、このト
ルク変動により実際に回転数変化が現れる前の早い時期
に適切な補正量の決定が可能であり、外乱に対する実際
の回転数変化が小さなものとなる。
【００４６】また回転数偏差ΔＮに基づく積分分Ｉによ
るフィードバックが与えられているため、大きな外乱が
作用していない比較的安定した状態では、この回転数偏
差ΔＮによるＩ制御によって実回転数Ｎが非常に高精度
に目標回転数Ｎｔに集束する。つまり偏差トルクＴｄに
よるフィードバックによって外乱に対し応答性良く回転
数の安定化が図れると同時に、目標回転数Ｎｔに対する
制御精度を高く得ることができる。
【００４７】因みに、図９に参考例としてＩ制御のみに
よる回転変化特性（一点鎖線ニ）を併せて記してある。
【００４８】尚、上記実施例では、発生トルクＴｅを機
関の回転数変化から算出しているが、筒内圧センサを具
備した構成においては、筒内圧の変化から発生トルクＴ
ｅを求めることが可能である。
【００４９】次に、図１３のフローチャートは、請求項
３の発明に対応する第３実施例の処理を示したもので、
これは、前述した実施例と同様に各気筒の基準信号に基
づき爆発行程上死点時に割込処理される。先ず、Ｓ１で
機関回転数Ｎを算出し、Ｓ２で基本補正空気量Ｑｔを求
め、かつＳ３で吸気管圧力Ｐｂを算出する。これらは、
前述した第１，第２実施例と全く同様である。
【００５０】またＳ４でクランク角の微小な変化を示す
平均角加速度ω´を求める。これは第２実施例のＳ４と
同じく、ω´＝Δω／ｔとして求められる。更に、Ｓ５
〜Ｓ７では、Ｓ３の吸気管圧力Ｐｂと実回転数Ｎとを用
いて実回転数負荷トルクＴｆを求める。これは前述した
第１実施例のＳ４〜Ｓ６の処理と同様である。
【００５１】そしてＳ８で、上記の平均角加速度ω´と
実回転数負荷トルクＴｆとを用いて、機関の爆発により
実際に機関が発生させた発生トルクＴｅを算出する。こ
れは、前述したように、次式により求められる（但しｊ
はイナーシャ）。
【００５２】Ｔｅ＝Ｔｆ＋ｊ×ω´ またＳ９では、そのときに機関が本来発生すべきトルク
つまり規範トルクＴｍを推定する。これは、モデルとな
る正常な内燃機関がそのときの実回転数Ｎおよび吸気管
圧力Ｐｂの下で発生するであろうトルクを求めるもの
で、機関回転数と吸気管圧力とをパラメータとしたマッ
プに基づいて算出する。
【００５３】そして、Ｓ１０で上記規範トルクＴｍと実
際の発生トルクＴｅとの偏差ΔＴ（＝Ｔｍ−Ｔｅ）を求
める。
【００５４】一方、Ｓ１１では、実回転数Ｎと目標回転
数Ｎｔとの偏差ΔＮ（＝Ｎｔ−Ｎ）を求め、Ｓ１２で、
この偏差ΔＮの正負に基づき一定の制御量ΔＩを加算も
しくは減算していって積分分Ｉを求める。つまり、前述
した第２実施例のＳ１３，Ｓ１４と同様の処理を行う。
【００５５】そして、この積分分Ｉは、Ｓ１３で所定の
ゲインＧ１を乗じた上で補正空気量、詳しくは第１補正
空気量Ｑｄ１に変換される。
【００５６】またＳ１０で求めたトルクの偏差ΔＴにつ
いては、Ｓ１４で所定のゲインＧ２を乗じた上で補正空
気量つまり第２補正空気量Ｑｄ２に変換される。
【００５７】そして、最終的にＳ１５で基本補正空気量
Ｑｔと第１，第２補正空気量Ｑｄ１，Ｑｄ２の３者の和
を求め、その値に対応して空気調整アクチュエータ３７
に駆動信号を出力する。
【００５８】図１４は、上述した第３実施例の制御内容
を、ブロック線図として示したものである。
【００５９】この実施例によれば、大きな外乱が作用し
ていない比較的安定した状態では、回転数偏差ΔＮによ
るＩ制御によって目標回転数Ｎｔ近傍に収束した状態が
保たれる。そして、この状態から何らかの外乱が作用す
ると、回転数の僅かな変化から発生トルクＴｅと規範ト
ルクＴｍとのずれが検出され、直ちにこのトルクの過不
足を補うように空気量が補正される。つまり、外乱に対
し常に回転数変動を小さく抑制するように第２補正空気
量Ｑｄ２が与えられ、非常に安定した回転数が得られ
る。従って、上述した回転数偏差ΔＮによるＩ制御と併
せて、外乱に対し応答性良く回転数の安定化が図れると
同時に、目標回転数Ｎｔに対する制御精度を高く得るこ
とができる。特に、実際に大きな回転数変化が現れる前
に、発生トルクＴｅを規範トルクＴｍに合致させるに十
分な空気量の補正がなされるので、補機の負荷の投入に
よる回転数低下などを非常に小さなレベルに抑制するこ
とができる。
【００６０】尚、上記第２補正空気量Ｑｄ２は、トルク
偏差ΔＴに基本的に比例した形で与えてやれば良いが、
例えば燃焼変動範囲に相当する偏差ΔＴに対するゲイン
を下げたりして非線形に制御することもできる。あるい
は、偏差ΔＴの微分分を求め、これを加えた制御として
初期に一層大きな補正を与えるようにしても良い。
【００６１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の回転数制御装置によれば、トルクに基
づいて補正空気量をフィードバック制御するようにした
ので、従来の回転数偏差に基づくフィードバック制御に
伴う本質的な制御系の遅れを排除でき、外乱に対する応
答性を高めて安定した回転数制御を実現できる。
【００６２】特に請求項１の発明によれば、負荷トルク
の比較から補正空気量が求められるため、実際の発生ト
ルクを検出する必要がなく、その構成が簡単となる。
【００６３】また請求項２の発明によれば、実際の発生
トルクを常に把握しているため、外乱による急激なトル
ク変化や燃焼変動等による発生トルクの変化に一層適切
に対応することができる。つまり、実際の回転数変化が
現れる前の早い時期から適切な補正ができ、燃焼変動等
による回転数変化を一層小さく抑制できる。
【００６４】更に請求項３の発明によれば、外乱に対す
る応答性，安定性と、目標回転数に対する制御精度とを
同時に高めることができるとともに、規範トルクに対応
させることで、実際に大きな回転数変化が現れる前に十
分な補正を与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明を示すクレーム対応図。
【図２】請求項２の発明を示すクレーム対応図。
【図３】請求項３の発明を示すクレーム対応図。
【図４】この発明の一実施例の機械的構成を示す構成説
明図。
【図５】この発明の第１実施例を示すフローチャート。
【図６】この実施例の制御の内容を示すブロック線図。
【図７】基本補正空気量Ｑｔの特性を示す特性図。
【図８】負荷トルクＴｆと機関回転数Ｎとの関係を示す
特性図。
【図９】本発明の回転数変化特性を従来のものと比較し
て示す特性図。
【図１０】この発明の第２実施例を示すフローチャー
ト。
【図１１】この実施例の制御の内容を示すブロック線
図。
【図１２】回転数変化と基準信号との関係を示す特性
図。
【図１３】この発明の第３実施例を示すフローチャー
ト。
【図１４】この実施例の制御の内容を示すブロック線
図。
【符号の説明】
１…回転数検出手段 ２…吸気管圧力検出手段 ３…実回転数負荷トルク算出手段 ４…目標回転数負荷トルク算出手段 ５…補正空気量算出手段 ６…空気量補正手段 １１…回転数検出手段 １２…吸気管圧力検出手段 １３…実回転数負荷トルク算出手段 １４…目標回転数負荷トルク算出手段 １５…発生トルク算出手段 １６…偏差トルク算出手段 １７…補正空気量算出手段 １８…空気量補正手段 ２１…回転数検出手段 ２２…吸気管圧力検出手段 ２３…第１補正空気量算出手段 ２４…規範トルク推定手段 ２５…実回転数負荷トルク算出手段 ２６…発生トルク算出手段 ２７…第２補正空気量算出手段 ２８…空気量補正手段

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の回転数を検出する回転数検出
    手段と、内燃機関の吸気管圧力を直接もしくは吸入空気
    量に基づいて検出する吸気管圧力検出手段と、検出され
    た実回転数での機関の運転に伴う負荷トルクを、吸気管
    圧力と回転数とに基づいて算出する実回転数負荷トルク
    算出手段と、目標回転数に対応した負荷トルクを、吸気
    管圧力と目標回転数とに基づいて算出する目標回転数負
    荷トルク算出手段と、この目標回転数負荷トルクと実回
    転数負荷トルクとの差に基づいて補正空気量を算出する
    補正空気量算出手段と、この補正空気量に応じて機関の
    吸入空気量を補正する空気量補正手段とを備えてなる内
    燃機関の回転数制御装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関の回転数を検出する回転数検出
    手段と、内燃機関の吸気管圧力を直接もしくは吸入空気
    量に基づいて検出する吸気管圧力検出手段と、検出され
    た実回転数での機関の運転に伴う負荷トルクを、吸気管
    圧力と回転数とに基づいて算出する実回転数負荷トルク
    算出手段と、目標回転数に対応した負荷トルクを、吸気
    管圧力と目標回転数とに基づいて算出する目標回転数負
    荷トルク算出手段と、機関の爆発により発生するトルク
    を算出する発生トルク算出手段と、上記目標回転数負荷
    トルクと実回転数負荷トルクとの差および上記発生トル
    クに基づいて目標回転数に対する偏差トルクを算出する
    偏差トルク算出手段と、この偏差トルクに対応する補正
    空気量を算出する補正空気量算出手段と、この補正空気
    量に応じて機関の吸入空気量を補正する空気量補正手段
    とを備えてなる内燃機関の回転数制御装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関の回転数を検出する回転数検出
    手段と、内燃機関の吸気管圧力を直接もしくは吸入空気
    量に基づいて検出する吸気管圧力検出手段と、検出され
    た実回転数と目標回転数との比較に基づいて第１の補正
    空気量を算出する第１補正空気量算出手段と、実回転数
    と吸気管圧力とに基づき、そのときに機関が発生すべき
    規範トルクを推定する規範トルク推定手段と、機関の運
    転に伴う負荷トルクを、回転数と吸気管圧力とに基づい
    て算出する実回転数負荷トルク算出手段と、機関回転数
    の変化と上記実回転数負荷トルクとから実際に機関が発
    生させたトルクを算出する発生トルク算出手段と、この
    発生トルクと上記規範トルクとの偏差に基づいて第２の
    補正空気量を算出する第２補正空気量算出手段と、第１
    の補正空気量と第２の補正空気量とに応じて機関の吸入
    空気量を補正する空気量補正手段とを備えてなる内燃機
    関の回転数制御装置。
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