JP3193482B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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JP3193482B2 JP28555092A JP28555092A JP3193482B2 JP 3193482 B2 JP3193482 B2 JP 3193482B2 JP 28555092 A JP28555092 A JP 28555092A JP 28555092 A JP28555092 A JP 28555092A JP 3193482 B2 JP3193482 B2 JP 3193482B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの所定運転状
態を示す実際値が所定の目標値となるように制御するエ
ンジンの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近のエンジン、特に自動車用エンジン
では、エンジンの所定運転状態を示す実際値が所定の目
標値となるように制御することが行なわれている。例え
ば、エンジンアイドル時には、実際のエンジン回転数が
目標アイドル回転数となるように制御することが行なわ
れている。また、排気ガスの空燃比が所定空燃比例えば
理論空燃比となるように、混合気の空燃比を制御するこ
とも行なわれている。特開平3−26839号公報に
は、供給燃料量と検出された空燃比との比率から、吸気
通路内壁に付着する燃料量を推定して、供給燃料量を補
正するものが開示されている。
【0003】上述した実際値が目標値となるようにする
のには、通常一般に、フィ−ドバック制御によって行な
われている。しかしながら、このフィ−ドバック制御の
場合は、実際値を目標値に確実に収束させるという安定
性の点では有利であるものの、応答性の点で問題とな
る。
【0004】一方、最近では、実際値を目標値にすみや
かに収束させる制御態様として、現代制御と呼ばれる制
御が注目されている。この現代制御においては、エンジ
ンの運転状態をモデル化したモデル関数をあらかじめ設
定して、エンジンの実際の運転状態を上記モデル関数に
あてはめて目標値とするための制御値を決定するもので
ある。このモデル関数は、あらかじめシュミレ−ション
によって、実際値を目標値とするための最適な制御値が
得られるように設定されているので、シュミレ−ション
を行なった設定条件から大きくはずれない限り、目標値
とするための最適制御値が一気に得られることとなっ
て、円滑性、正確性および応答性の点で極めて優れたも
のとなる。また、モデル関数という多項式(多項式中に
おける各種パラメ−タの係数)を記憶しておくだけでよ
いので、エンジンの異なる運転状態毎に多数の制御値を
記憶しておく場合に比して、制御系の負担も小さくてす
むという利点をも有するものとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような現代制御
を、エンジン制御において、所定の目標値とするための
制御、例えばアイドル回転数制御や空燃比制御に用いる
ことが考えられる。しかしながら、前述のように、現代
制御においては、モデル関数を設定したときの設定条件
と、エンジンが実際に運転されているときの環境条件が
大きく相違すると、得られた制御値が不適切なものとな
ってしまうことになり、最終的に、実際値を目標値とす
ることが困難な場合すら生じてしまう。
【0006】特に自動車用エンジンでは、実際に運転さ
れているときの環境条件というものがかなり大きく変動
する関係上、現代制御におけるモデル関数をこの大きく
変動する環境条件全てを想定して作成することが事実上
不可能となる。
【0007】したがって、本発明の目的は、制御の応答
性と安定性とを共に満足し得るように、特に応答性を十
分に満足し得るようにしたエンジンの制御装置を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、エンジンの所定運転状態を示す実際値を検出する
実際値検出手段と、前記所定運転状態を変更する運転状
態調整手段と、前記実際値検出手段で検出される実際値
が所定の目標値となるようにフィ−ドバック制御によっ
て第1制御値を決定する第1制御値決定手段と、エンジ
ンの運転状態をモデル化したモデル関数があらかじめ設
定されて、エンジンの実際の運転状態を該モデル関数に
あてはめて前記第1制御値決定手段が用いる前記所定の
目標値と同一の目標値とするための第2制御値を決定す
る第2制御値決定手段と、前記第1制御値と第2制御値
とを所定の重み付け割合で反映させて、前記運転状態調
整手段に対する最終制御値を決定する最終制御値決定手
段と、前記目標値とするための制御応答性が強く要求さ
れる状態のとき、前記第2制御値の反映割合が増大する
ように前記重み付け割合を変更する重み付け割合変更手
段と、を備え、前記第1制御手段と第2制御手段とが常
時作動され、かつ、前記最終制御値決定手段が該第1制
御値と第2制御値とをそれぞれ常時反映されるように前
記最終制御値を決定するようにされている、ような構成
としてある。
【0009】エンジンに加わる外部負荷が変動したとき
に、前記第2制御値の反映割合が減少するように前記重
み付け割合を変更する第2重み付け割合変更手段を備え
た構成とすることができる。
【0010】エンジンのノッキングが検出されたとき、
前記第2制御値の反映割合が減少するように前記重み付
け割合を変更する第3重み付け割合変更手段をさらに備
えた構成とすることができる。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、フィ−ドバック制御に
よる第1制御値と現代制御による第2制御値との両方を
常時利用して、通常は安定性と応答性との両方を共に高
い次元で満足させつつ、特に応答性が強く要求されるよ
うな状態のときは、第2制御値の反映割合つまり現代制
御の制御割合を増大させて、この応答性を十分に満足さ
せることができる。また、第1制御値と第2制御値とを
切換えて使用するものではないので、制御の円滑性とい
う点でも好ましいものとなる。
【0012】請求項2あるいは請求項3に記載したよう
な構成とすることにより、エンジンへの外部負荷が変動
したときやノッキング発生時のような現代制御で対応す
ることが不適当な状態となったときは、当該現代制御の
制御割合を減少させるので、フィ−ドバック制御を十分
に利用した安定した制御を行なうことができる。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図1は、本発明の一実施例を示すもので、
エンジンアイドル時におけるエンジン回転数を、目標ア
イドル回転数とするために本発明を用いた場合の例を示
す。この図1において、1は吸気通路、2はスロットル
弁であり、吸気通路1には、スロットル弁2をバイパス
するバイパス通路3が設けられている。このバイパス通
路3には、吸入空気量調整用の電磁式のISCバルブ4
が接続され、アイドル時に、ISCバルブ4を例えばデ
ュ−テイ制御することによって、実際のエンジン回転数
が目標アイドル回転数となるように制御される。
【0014】図1中Uは、マイクロコンピュ−タを利用
して構成された制御ユニットで、この制御ユニットUに
は各センサS1〜S4からの信号が入力される一方、制
御ユニットUからはISCバルブ4に対して出力され
る。センサS1は、エンジン回転数を検出するもの、す
なわち本発明でいう実際値を検出するものである。セン
サS2は、エンジンへの外部負荷としてのエアコンのO
N、OFFを検出するものである。センサS3は、スロ
ットル開度を検出するものである、センサS4は、エン
ジンのノッキングを検出するものである。
【0015】制御ユニットUは、エンジン回転数が所定
回転数(例えば1000rpm以下)で、かつスロット
ル弁2の開度が0であるときに、アイドル時であると判
定して、後述するアイドル制御が実行される。このアイ
ドル制御について、図3に示すフロ−チャ−トを参照し
つつ説明するが、以下の説明でPはステップを示す。
【0016】先ず、P1においてデ−タ入力された後、
P2において、目標アイドル回転数NT(例えば700
rpm)から実際のエンジン回転数NEを差し引くこと
によりその偏差en(nはサフィックス )が算出され
る。次いで、P3において、フィ−ドバック制御による
フィ−ドバック制御値DFB、すなわち本発明でいう第
1制御値が算出される。このフィ−ドバック制御値DF
Bの算出に際しては、既知のようにPID制御によって
行なわれ、KP、KI、KDはそれぞれその係数であ
る。この後、P4において、後述するように、現代制御
によって、現代制御値KSX、つまり本発明でいう第2
制御値が算出される。
【0017】P5では、エアコンがONまたはOFFさ
れたときであるか否かが判別される。このP5の判別で
NOのときは、P6において、ノッキングが検出された
か否かが判別される、このP6の判別でNOのときは、
P7において、エンジン回転数の変動が小さいか否かが
判別される。
【0018】P7の判別でNOのとき、すなわちエンジ
ン定常状態であると判別されたときは、P8において、
フィ−ドバック制御値DFBの制御反映割合を示す重み
付け係数W1が0.1(10%)に設定されると共に、
現代制御値KSXの制御反映割合を示す重み付け係数W
2が、『1−W1』つまり実施例ではW2=0.9(9
0%)として設定される。このように、定常時では、現
代制御による応答性という利点よりも制御の滑らかさと
いう利点をいかすべく、現代制御値KSXの反映割合が
大きなものとされる。
【0019】P8の後は、P9において、最終制御値D
Tが、P9に示す式にしたがって決定される。そして、
P9で決定された最終制御値DTが、ISCバルブ4に
出力される。この後は、P11において、次にP3ある
いはP4の計算を行なうために、今回値を前回値に更新
する等のデ−タ更新を行なって(更新された値は一時的
に制御ユニットUのRAMに記憶される)、P1へ戻
る。
【0020】前記P7の判別でYESのときは、P12
において、応答性評価関数fRが当該P12に示す式に
したがって算出される。この式中右項の意味するとこと
は、目標アイドル回転数と実際のエンジン回転数との偏
差に対する所定時間teでの積分値である。このP12
の後、P13において、評価関数fRが所定値以上であ
るか否かが判別される。このP13の判別でYESのと
きは、制御ユニットUの応答性が不十分なために回転変
動を生じていると判定して、このときは現代制御値KS
Xの反映割合を高めて応答性を十分高めるべく、前述の
P8に移行する。
【0021】P13の判別でNOのときは、P14にお
いて、フィ−ドバック制御値DFBの反映割合を90%
とし(W1=0.9)、現代制御値KSXの反映割合を
10%(W2=0.1)とされる。この後は、前述のP
9へ移行される。
【0022】前述のP5の判別でYESのとき、あるい
はP6の判別でYESのときも、P14に移行して、フ
ィ−ドバック制御値DFBの反映割合の大きなものとさ
れる。
【0023】ここで、P4で行なわれる現代制御につい
て詳述する。このP4において示す式がモデル関数を示
すものであり、このモデル関数のためのパラメ−タとし
ては、実施例では、今回のエンジン回転数、前回のエン
ジン回転数の他、前回の最終制御値から5回前までの最
終制御値の合計7種類とされており、K1〜K7はそれ
ぞれその係数を示している。そして、この係数K1〜K
7の決定に際して、図2に示すようなシュミレ−ション
が行なわれる。
【0024】この図2において、目標値Xとして実施例
では目標アイドル回転数(例えば700rpm)が与え
られ、モデル化(数式化)された制御対象の状態を変更
しつつ出力Yが当該目標値Xとなるように、モデル関数
における係数K1〜K7が設定(適切化)されていく。
この場合、オブザ−バによって、出力Yと制御値とを見
つつ、適応制御によって上記モデル関数の適切化が行な
われていき、実際の車両の塔載に際しては、制御対象と
して実際のエンジンが用いられる。
【0025】モデル関数設定に際しては、制御対象の環
境条件、例えば吸気温度、大気圧、冷却水温度等が所定
のものに設定されているが、このうちモデル関数中にパ
ラメ−タとして含まれない要素については、モデル関数
に基づいて得られる現代制御値KSXが適切でないもの
となる可能性を生じることになる。実施例では、図3の
P5あるいはP6ので判別される要素は、モデル関数中
のパラメ−タとして含まれていない。
【0026】図4は、本発明の他の実施例を示すもので
あり、エンジンに供給する混合気の空燃比が所定の目標
空燃比(実施例では理論空燃比)となるように制御する
場合を示している。この図4において、11はエンジ
ン、12は吸気通路、13は燃料噴射弁、14はスロッ
トル弁であり、また15は排気通路、16は排気ガス浄
化触媒(三元触媒)、17は空燃比センサ(実施例では
酸素センサ)である。
【0027】制御ユニットU2には、上記空燃比センサ
17からの信号が入力される他、前述のセンサS1〜S
4からの各信号および吸入空気量検出センサS5からの
信号が入力される。また、制御ユニットU2からは、燃
料噴射弁13に対して、噴射燃料量を示す燃料信号が出
力される。
【0028】制御ユニットU2は、スロットル開度とエ
ンジン回転数とをパラメ−タとして設定される所定運転
領域にあるとき、エンジンに供給する混合気の空燃比が
理論空燃比となるように燃料噴射弁13からの噴射燃料
量を制御する。この場合、制御ユニットU2は、前記実
施例におけるアイドル回転数制御の場合と同様に、空燃
比センサ17からの信号に基づいてフィ−ドバック制御
による燃料噴射量(第1制御値)の決定と、現代制御に
よる燃料噴射量(第2制御値)の決定と、両制御値に基
づく最終燃料噴射量(最終制御値)の決定とを行なっ
て、この最終制御値に対応した燃料量でもって、基本の
燃料噴射量が補正される。このような制御ユニットU2
による制御は、図3において、例えばenとして目標空
燃比から実際の空燃比を差し引いた値を用いて、その他
は図3と同様に行なわれる。この場合、図3のP7での
回転変動は、エンジンの加減速要求を見るためのパラメ
−タとして利用するこもができ、この回転変動の他アイ
ドル回転数の変化量(変化速度)等、既知の手法によっ
て加減速要求をみるようにすることもできる。
【0029】以上実施例について説明したが、本発明
は、アイドル回転数制御や空燃比制御に限らず、目標値
するための種々のエンジン制御について適用できるもの
である。また、モデル関数の設定に際しては、図2に示
す場合に限らず、既知のシュミレ−ション手法を適宜利
用して行なうことができる。勿論、モデル関数中に含ま
れるパラメ−タとしては、実施例に示すものに限らず、
種々のものを含ませることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すもので、アイドル回
転数制御を行なう部分の要部系統部。
【図2】 モデル関数を設定するためのシュミレ−ショ
ンの一手法を示す図。
【図3】 図1に示すアイドル回転数制御の一例を示す
フロ−チャ−ト。
【図4】 本発明の他の実施例を示すもので、空燃比制
御を行なう部分の要部系統図。
【符号の説明】
1:吸気通路 2:スロットル弁 3:バイパス通路 4:ISCバルブ U:制御ユニット S1:エンジン回転数センサ S2:エアコンON、OFF検出センサ S3:スロットル開度センサ S4:ノッキングセンサ 11:エンジン本体 12:吸気通路 13:燃料噴射弁 15:排気通路 17:空燃比センサ U2:制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 45/00 320 F02D 45/00 322 F02D 45/00 368 F02D 41/06 315 F02D 41/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの所定運転状態を示す実際値を検
    出する実際値検出手段と、 前記所定運転状態を変更する運転状態調整手段と、 前記実際値検出手段で検出される実際値が所定の目標値
    となるようにフィ−ドバック制御によって第1制御値を
    決定する第1制御値決定手段と、 エンジンの運転状態をモデル化したモデル関数があらか
    じめ設定されて、エンジンの実際の運転状態を該モデル
    関数にあてはめて前記第1制御値決定手段が用いる前記
    所定の目標値と同一の目標値とするための第2制御値を
    決定する第2制御値決定手段と、 前記第1制御値と第2制御値とを所定の重み付け割合で
    反映させて、前記運転状態調整手段に対する最終制御値
    を決定する最終制御値決定手段と、 前記目標値とするための制御応答性が強く要求される状
    態のとき、前記第2制御値の反映割合が増大するように
    前記重み付け割合を変更する重み付け割合変更手段と、 を備え 前記第1制御手段と第2制御手段とが常時作動され、か
    つ、前記最終制御値決定手段が該第1制御値と第2制御
    値とをそれぞれ常時反映されるように前記最終制御値を
    決定するようにされている、 ていることを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 エンジンに加わる外部負荷が変動したときに、前記第2
    制御値の反映割合が減少するように前記重み付け割合を
    変更する第2重み付け割合変更手段を備えている、こと
    を特徴とするエンジンの制御装置
  3. 【請求項3】請求項1において、 エンジンのノッキングが検出されたとき、前記第2制御
    値の反映割合が減少するように前記重み付け割合を変更
    する第3重み付け割合変更手段をさらに備えている、こ
    とを特徴とするエンジンの制御装置
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