JP3228137B2 - Throttle control device for internal combustion engine - Google Patents

Throttle control device for internal combustion engine

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JP3228137B2
JP3228137B2 JP20243796A JP20243796A JP3228137B2 JP 3228137 B2 JP3228137 B2 JP 3228137B2 JP 20243796 A JP20243796 A JP 20243796A JP 20243796 A JP20243796 A JP 20243796A JP 3228137 B2 JP3228137 B2 JP 3228137B2
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JP
Japan
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state
gain
throttle valve
control
throttle
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白井  和成
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Denso Corp
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • 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】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルバルブ
の実開度がアクセルペダルの踏込量等に応じて設定され
た指令値となるように、スロットルバルブを開閉するア
クチュエータをフィードバック制御する内燃機関のスロ
ットル制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine for feedback-controlling an actuator for opening and closing a throttle valve so that the actual opening of the throttle valve becomes a command value set according to the amount of depression of an accelerator pedal or the like. It relates to a throttle control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、スロットルバルブの実開度を
検出し、この検出した実開度が、アクセルペダルの踏込
量や内燃機関が搭載された車両の運転状態(例えば駆動
輪のスリップ状態)等に応じて設定された指令値と一致
するように、スロットルバルブを開閉するアクチュエー
タ(一般に直流モータが使用される)をフィードバック
制御する、スロットル制御装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the actual opening degree of a throttle valve is detected, and the detected actual opening degree is used as the amount of depression of an accelerator pedal or the operating state of a vehicle equipped with an internal combustion engine (for example, the slip state of driving wheels). There is known a throttle control device that performs feedback control of an actuator (generally, a DC motor is used) that opens and closes a throttle valve so as to match a command value set in accordance with the above.

【0003】しかし、従来では、こうしたフィードバッ
ク制御に用いる制御ゲイン(比例ゲイン,積分ゲイン,
微分ゲイン等)として、予め設定された固定値を使用し
ていたため、例えば、指令値の変化に対する応答性を重
視して、制御ゲインを、比例ゲインが大きく、積分ゲイ
ンが小さくなるように設定すると、実開度が略指令値に
制御されている際に、実開度と指令値との偏差が少し大
きくなっただけでも、スロットル開度が急変して、内燃
機関の回転が大きく変動し、運転者に不快感を与えてし
まうとか、DCモータ等のアクチュエータのダイナミッ
ク特性によって、スロットル開度を指令値に完全に一致
させることができなくなるといった問題があった。また
逆に、例えば、定常時の安定性を重視して、制御ゲイン
を、比例ゲインが小さく、積分ゲインが大きくなるよう
に設定すると、上記問題は解消できるものの、指令値が
急変して、実開度と指令値との偏差が大きくなった際
に、スロットルバルブを指令値方向に速やかに変化させ
ることができず、過渡時の応答性が損なわれるといった
問題があった。
However, conventionally, control gains (proportional gain, integral gain,
Since a fixed value that has been set in advance is used as the differential gain, for example, if the response gain with respect to the change in the command value is emphasized and the control gain is set so that the proportional gain is large and the integral gain is small, However, when the actual opening is controlled to be substantially the command value, even if the deviation between the actual opening and the command value is slightly increased, the throttle opening suddenly changes, and the rotation of the internal combustion engine fluctuates greatly, There has been a problem that the driver is uncomfortable or the throttle opening cannot be completely matched with the command value due to the dynamic characteristics of an actuator such as a DC motor. Conversely, for example, if the control gain is set so that the proportional gain is small and the integral gain is large with emphasis on stability at steady state, although the above problem can be solved, the command value suddenly changes and the actual When the deviation between the opening and the command value becomes large, there is a problem that the throttle valve cannot be quickly changed in the direction of the command value, and responsiveness at the time of transition is impaired.

【0004】そこでこうした問題を解決するために、本
願出願人は、特願平7−194402号により、スロッ
トルバルブの実開度と指令値との偏差に基づき、スロッ
トルバルブの作動状態を判定し、その判定した作動状態
に応じて、制御ゲインを切り換えることを提案した。
[0004] In order to solve such a problem, the applicant of the present application has determined, according to Japanese Patent Application No. 7-194402, the operating state of the throttle valve based on the deviation between the actual opening of the throttle valve and the command value. It has been proposed to switch the control gain according to the determined operating state.

【0005】つまり、図6(a)に示す如く、スロット
ル開度をセンサにて検出したセンサ値(つまり実開度)
と指令値との偏差が、所定範囲(±δ)内にある場合に
は、スロットルバルブは定常状態であると判定して、制
御ゲインを、安定性重視の制御ゲインに設定し、逆に、
その偏差が、所定範囲(±δ)から外れ、スロットルバ
ルブを開又は閉方向に速やかに駆動する必要がある場合
には、スロットルバルブは過渡状態にあると判定して、
制御ゲインを、応答性重視の制御ゲインに設定するので
ある。
That is, as shown in FIG. 6A, a sensor value obtained by detecting the throttle opening by a sensor (ie, the actual opening)
If the deviation between the command value and the command value is within a predetermined range (± δ), it is determined that the throttle valve is in a steady state, and the control gain is set to a control gain emphasizing stability.
If the deviation is out of the predetermined range (± δ) and it is necessary to drive the throttle valve quickly in the opening or closing direction, it is determined that the throttle valve is in a transient state,
The control gain is set to a control gain that emphasizes responsiveness.

【0006】そして、この提案のスロットル制御装置に
よれば、スロットルバルブの作動状態に対応した制御ゲ
インを用いてスロットル制御を実行できるため、スロッ
トルバルブを、そのときの作動状態に対応した最適な速
度で開閉でき、制御の応答性及び安定性を両立できる。
また、上記のように定常時の積分ゲインを大きくするこ
とにより、指令値が安定しているとき(例えば内燃機関
のアイドル運転時等)に、スロットル開度を指令値に完
全に一致させることができる。
According to the proposed throttle control device, the throttle control can be performed using the control gain corresponding to the operation state of the throttle valve. To open and close, and achieve both control responsiveness and stability.
By increasing the steady-state integration gain as described above, the throttle opening can be made to completely match the command value when the command value is stable (for example, during idling of the internal combustion engine). it can.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案の
スロットル制御装置のように、制御ゲインを、スロット
ルバルブの作動状態に応じて切り換えるに当って、スロ
ットルバルブの作動状態が変化したときに制御ゲインを
そのまま切り換えるようにすると、制御量を演算する演
算部の動作が、制御ゲインの変化に間に合わず、DCモ
ータ等のアクチュエータに対する制御信号が一時的にず
れて、スロットルバルブが変動することがあった。
However, when the control gain is switched in accordance with the operation state of the throttle valve as in the above proposed throttle control device, the control gain is changed when the operation state of the throttle valve changes. Is switched as it is, the operation of the calculation unit for calculating the control amount cannot keep up with the change of the control gain, and the control signal to the actuator such as the DC motor is temporarily shifted, so that the throttle valve may fluctuate. .

【0008】そして、こうしたスロットルバルブの変動
は、スロットルバルブが定常状態から過渡状態に移行し
た際には問題ないものの、スロットルバルブが過渡状態
から定常状態に移行した際には運転者に不快感を与えて
しまうことになる。つまり、内燃機関のアイドル運転時
等、スロットルバルブが定常状態にあるときは、内燃機
関の回転が一定状態にあることから、ほんの少しの回転
変動でも、運転者は気づく。従って、スロットルバルブ
が過渡状態から定常状態に変化したときに、制御ゲイン
を、応答性重視の制御ゲインから安定性重視の制御ゲイ
ンへと急激に切り換え、この切り換えによりスロットル
バルブが変動すると、内燃機関の回転が変動して、運転
者に不快感を与えてしまうのである。
[0008] Such fluctuations of the throttle valve cause no problem when the throttle valve shifts from the steady state to the transient state, but discomfort the driver when the throttle valve shifts from the transient state to the steady state. Will be given. That is, when the throttle valve is in a steady state, such as during idling of the internal combustion engine, the rotation of the internal combustion engine is in a constant state, so the driver notices even a slight rotation fluctuation. Therefore, when the throttle valve changes from a transient state to a steady state, the control gain is suddenly switched from a control gain focusing on responsiveness to a control gain focusing on stability. The rotation of the vehicle fluctuates, giving the driver discomfort.

【0009】尚、スロットルバルブが定常状態から過渡
状態に変化したときは、一般に、アクセルペダルの急開
/急閉操作によって、応答性が要求されていることが多
く、この場合、内燃機関の回転は大きく変動している。
従って、スロットルバルブが定常状態から過渡状態に変
化した際に、制御ゲインの急激な切り換えによって、ス
ロットルバルブが変動しても、運転者は気づかず、運転
者に不快感を与えることはない。また、この場合には、
応答性が要求されていることから、制御ゲインを急激に
変化させる必要もある。
When the throttle valve changes from a steady state to a transient state, responsiveness is generally required in many cases by a rapid opening / closing operation of an accelerator pedal. Fluctuates greatly.
Therefore, when the throttle valve changes from the steady state to the transient state, even if the throttle valve fluctuates due to rapid switching of the control gain, the driver does not notice and does not give a discomfort to the driver. Also, in this case,
Since responsiveness is required, it is necessary to rapidly change the control gain.

【0010】また、スロットルバルブの定常状態での安
定性を重視する場合、定常状態での積分ゲインには大き
な値が設定されるが、過渡状態中は、通常、実開度と指
令値との偏差が大きいことから、スロットルバルブが過
渡状態から定常状態に変化した際に、制御ゲインをその
まま切り換え、積分ゲインを大きくすると、過渡状態の
間に蓄積された積分要素によって、定常状態への移行後
の積分要素が必要以上に大きくなり、スロットルバルブ
が指令値に達した後も、蓄積された積分要素の力でスロ
ットルバルブが動かされ、図6(b)に示すように、ス
ロットル開度が指令値を大きく越えるオーバシュートが
発生するといった問題もある。そして、このようにオー
バシュートが発生すると、これに伴い内燃機関の回転も
変動することになるため、運転者に不快感を与えること
になる。
When importance is placed on the stability of the throttle valve in the steady state, a large value is set for the integral gain in the steady state. Since the deviation is large, when the throttle valve changes from the transient state to the steady state, the control gain is switched as it is, and if the integral gain is increased, the integral element accumulated during the transient state causes a transition to the steady state. After the integral element becomes larger than necessary and the throttle valve reaches the command value, the throttle valve is moved by the accumulated force of the integral element, and as shown in FIG. There is also a problem that an overshoot greatly exceeding the value occurs. When the overshoot occurs in this way, the rotation of the internal combustion engine also fluctuates with the overshoot, which gives the driver discomfort.

【0011】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、スロットルバルブの作動状態に応じて制御ゲイン
を切り換える内燃機関のスロットル制御装置において、
制御ゲインの切り換えに伴い生じるスロットルバルブの
変動を抑制して、内燃機関を常に安定して運転できるよ
うにすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a throttle control device for an internal combustion engine that switches a control gain in accordance with an operation state of a throttle valve.
It is an object of the present invention to suppress the fluctuation of the throttle valve caused by the switching of the control gain so that the internal combustion engine can always be operated stably.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項1に記載の内燃機関のスロットル制
御装置においては、スロットル開度検出手段が、スロッ
トルバルブの実開度を検出し、制御手段が、その検出さ
れた実開度がアクセルペダルの踏込量等に応じて設定さ
れた指令値と一致するように、所定の制御ゲインを用い
て、スロットルバルブ開閉用のアクチュエータをフィー
ドバック制御する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a throttle control device for an internal combustion engine, wherein a throttle opening detecting means detects an actual opening of a throttle valve. The control means performs a feedback control of the throttle valve opening / closing actuator using a predetermined control gain so that the detected actual opening coincides with a command value set according to an accelerator pedal depression amount or the like. .

【0013】また本発明では、作動状態判定手段が、ス
ロットルバルブの作動状態が、少なくとも、実開度と指
令値との偏差が所定範囲内となる定常状態であるか、或
は、その偏差が所定範囲から外れた過渡状態であるかを
判定する。そして、この作動状態判定手段による判定結
果が定常状態から過渡状態へと変化すると、制御ゲイン
設定手段が、制御手段において使用される制御ゲイン
を、定常状態に対応した定常時制御ゲインから過渡状態
に対応した過渡時制御ゲインへと速やかに切り換え、逆
に、作動状態判定手段による判定結果が過渡状態から定
常状態へと変化すると、制御ゲイン設定手段が、制御ゲ
インを、過渡時制御ゲインから定常時制御ゲインへと徐
々に変化させる。
According to the present invention, the operating state determining means determines whether the operating state of the throttle valve is at least a steady state in which a deviation between the actual opening and the command value is within a predetermined range, or It is determined whether or not a transition state is out of the predetermined range. When the result of the determination by the operating state determining means changes from the steady state to the transient state, the control gain setting means changes the control gain used in the control means from the steady state control gain corresponding to the steady state to the transient state. The control gain is quickly switched to the corresponding transient control gain, and conversely, when the determination result of the operating state determining means changes from the transient state to the steady state, the control gain setting means changes the control gain from the transient control gain to the steady state. Slow down to control gain
To change variously.

【0014】このため、本発明のスロットル制御装置に
よれば、スロットルバルブの作動状態が定常状態から過
渡状態に変化した際には、制御ゲインを過渡時制御ゲイ
ンに速やかに切り換えることにより、スロットル開度の
指令値への追従性,つまりスロットル制御の応答性を確
保でき、逆にスロットルバルブの作動状態が過渡状態か
ら定常状態に変化した際には、制御ゲインを過渡時制御
ゲインから定常時制御ゲインへとゆっくりと変化させる
ことにより、制御ゲインの急激な切り換えによって生じ
る内燃機関の回転変動を防止することができる。
Therefore, according to the throttle control device of the present invention, when the operating state of the throttle valve changes from the steady state to the transient state, the control gain is promptly switched to the transient control gain, thereby opening the throttle. The control gain can be changed from the transient control gain to the steady-state control when the operating state of the throttle valve changes from the transient state to the steady state. By slowly changing to the gain, it is possible to prevent the rotation fluctuation of the internal combustion engine caused by the rapid switching of the control gain.

【0015】また、定常状態での安定性を重視して、定
常状態で使用する積分ゲインを大きな値に設定したとし
ても、過渡状態から定常状態への移行時には、積分ゲイ
ンは小さな値から大きな値へと徐々に変化することにな
るので、過渡状態にて蓄積された積分要素によって、定
常状態への移行後の積分要素が必要以上に大きくなるの
を抑制でき、スロットル開度が指令値からオーバシュー
トするのを防止できる。
[0015] Even when the stability in the steady state is emphasized and the integral gain used in the steady state is set to a large value, the integral gain is changed from a small value to a large value when transitioning from the transient state to the steady state. because gradually to change to, the integral element stored in transient, can be suppressed integral element after the transition to the steady state from becoming larger than necessary, over the throttle opening from the command value Shooting can be prevented.

【0016】なお、このように定常状態での安定性を重
視して、定常状態での積分ゲインを大きな値に設定する
場合、過渡状態での積分ゲインを充分小さくすれば、ス
ロットルバルブの実開度と指令値との偏差が大きい過渡
状態にて蓄積される積分要素を小さくすることができる
ので、定常状態への移行後に生じるスロットル開度のオ
ーバシュートをより良好に防止することができる。
When the stability in the steady state is emphasized and the integral gain in the steady state is set to a large value as described above, if the integral gain in the transient state is sufficiently reduced, the actual opening of the throttle valve may be reduced. Since the integral element accumulated in the transient state where the deviation between the degree and the command value is large can be reduced, overshoot of the throttle opening that occurs after the transition to the steady state can be prevented more properly.

【0017】そして、このように本発明によれば、スロ
ットルバルブの作動状態が過渡状態から定常状態に変化
した際に、制御ゲインをゆっくりと切り換えて、スロッ
トル開度が変動したり、オーバシュートが発生するのを
防止できるため、制御ゲインの切り換えに伴い生じる内
燃機関の回転変動を抑えて、運転者に不快感を与えるの
を防止できる。
Thus, according to the present invention, when the operating state of the throttle valve changes from the transient state to the steady state, the control gain is slowly switched to change the throttle opening or to cause overshoot. Since the occurrence can be prevented, the fluctuation of the rotation of the internal combustion engine caused by the switching of the control gain can be suppressed, and the discomfort to the driver can be prevented.

【0018】また次に、請求項2に記載の内燃機関のス
ロットル制御装置では、上記請求項1に記載の作動状態
判定手段が、スロットルバルブの実開度と指令値との偏
差が所定範囲内から所定範囲外に変化した際には、スロ
ットルバルブの定常状態から過渡状態への移行を速やか
に判定し、スロットルバルブの実開度と指令値との偏差
が所定範囲外から所定範囲内に変化した際には、その
後、この偏差が所定範囲内となる状態が所定時間継続し
た時点で、スロットルバルブの過渡状態から定常状態へ
の移行を判定する。
Further, in the throttle control device for an internal combustion engine according to the second aspect, the operating state determining means according to the first aspect determines that a deviation between the actual opening degree of the throttle valve and the command value is within a predetermined range. When the throttle valve changes from the steady state to the transient state, the deviation between the actual opening of the throttle valve and the command value changes from outside the predetermined range to within the predetermined range. Then, when the state where the deviation falls within the predetermined range continues for a predetermined time, it is determined that the transition from the transient state of the throttle valve to the steady state has occurred.

【0019】つまり、請求項2に記載のスロットル制御
装置においては、スロットルバルブの実開度と指令値と
の偏差が所定範囲内から所定範囲外に変化した際には、
スロットルバルブが過渡状態に入った旨を速やかに判定
して、制御ゲイン設定手段に対して、制御ゲインを過渡
時制御ゲインに速やかに切り換えさせる。このため、例
えば指令値が急変して実開度が指令値から大きくずれた
際に、スロットルバルブを速やかに指令値方向に駆動す
ることができ、過渡状態での応答性を確保できる。
That is, in the throttle control device according to the second aspect, when the deviation between the actual opening degree of the throttle valve and the command value changes from within a predetermined range to outside the predetermined range,
It is determined immediately that the throttle valve has entered the transient state, and the control gain setting means promptly switches the control gain to the transient control gain. Therefore, for example, when the command value changes suddenly and the actual opening greatly deviates from the command value, the throttle valve can be quickly driven in the command value direction, and responsiveness in a transient state can be secured.

【0020】また、スロットルバルブの実開度と指令値
との偏差が所定範囲外から所定範囲内に変化した際に
は、その状態が所定時間以上継続した時点で、スロット
ルバルブの定常状態を判定することにより、制御ゲイン
設定手段が制御ゲインを過渡時制御ゲインから定常時制
御ゲインに変化させる開始タイミングを遅らせる。この
結果、この遅延時間内に、過渡状態の間に蓄積された積
分要素を充分小さくした上で、制御ゲインの切り換えを
開始させることができ、定常状態への移行後にスロット
ル開度が指令値からオーバシュートするのを、より確実
に防止することができる。
When the deviation between the actual opening of the throttle valve and the command value changes from outside the predetermined range to within the predetermined range, the steady state of the throttle valve is determined when the state has continued for a predetermined time or more. By doing so, the start timing of the control gain setting means changing the control gain from the transient control gain to the steady control gain is delayed. As a result, within this delay time, the switching of the control gain can be started after the integral element accumulated during the transient state is sufficiently reduced, and after the transition to the steady state, the throttle opening is reduced from the command value. Overshoot can be more reliably prevented.

【0021】またこのように、本発明では、スロットル
バルブの過渡状態から定常状態への移行の判定を遅延さ
せるので、例えば、運転者のアクセルペダル操作によっ
て、指令値が比較的ゆっくりと変化している際に、スロ
ットルバルブの実開度と指令値との偏差が一時的に所定
範囲内に入ったような場合には、過渡状態での制御ゲイ
ンにてスロットル制御を継続させることができ、過渡状
態と定常状態との判定が短時間で交互に切り換わり、そ
れに応じて制御ゲインが切り換えられて、内燃機関が回
転変動するのを防止できる。
As described above, according to the present invention, since the determination of the transition of the throttle valve from the transient state to the steady state is delayed, the command value changes relatively slowly, for example, when the accelerator pedal is operated by the driver. If the deviation between the actual opening of the throttle valve and the command value temporarily falls within a predetermined range, the throttle control can be continued with the control gain in the transient state, The determination between the state and the steady state is alternately switched in a short time, and the control gain is switched accordingly, thereby preventing the internal combustion engine from rotating and fluctuating.

【0022】ここで、本発明において、制御ゲイン設定
手段がスロットルバルブの作動状態に応じて設定する制
御ゲインには、作動状態判定手段が判定するスロットル
バルブの作動状態(本発明では、少なくとも定常状態と
過渡状態)毎に、各状態での制御に適した制御ゲインを
適宜設定しておけばよく、例えば、制御手段が、比例・
積分・微分制御(PID制御)を行なうように構成され
ている場合には、制御ゲインとして、比例ゲイン,積分
ゲイン,及び微分ゲインを、スロットルバルブの作動状
態毎に予め設定しておき、制御手段が、比例・積分制御
(PI制御)を行なうように構成されている場合には、
制御ゲインとして、比例ゲイン及び積分ゲインを、スロ
ットルバルブの作動状態毎に予め設定しておけばよい。
Here, in the present invention, the control gain set by the control gain setting means according to the operating state of the throttle valve includes the operating state of the throttle valve determined by the operating state determining means (in the present invention, at least the steady state). And a transient state), a control gain suitable for control in each state may be appropriately set.
In the case where integral / differential control (PID control) is performed, a proportional gain, an integral gain, and a differential gain are preset as control gains for each operating state of the throttle valve. Is configured to perform proportional / integral control (PI control),
As the control gain, a proportional gain and an integral gain may be set in advance for each operating state of the throttle valve.

【0023】また、制御ゲイン設定手段は、必ずしも、
制御ゲインを構成する定数(つまり、比例ゲイン,積分
ゲイン,微分ゲイン)の全てを切り換える必要はなく、
例えば、制御手段がPID制御を行なうように構成され
ている場合に、制御ゲイン設定手段が切り換える制御ゲ
インとして、比例ゲイン及び積分ゲインを設定してお
き、微分ゲインについては、スロットルバルブの作動状
態にかかわらず、常に固定値を用いるようにしてもよ
い。
Further, the control gain setting means does not necessarily
It is not necessary to switch all the constants (ie, proportional gain, integral gain, and derivative gain) that constitute the control gain.
For example, when the control means is configured to perform PID control, a proportional gain and an integral gain are set as control gains to be switched by the control gain setting means. Regardless, a fixed value may always be used.

【0024】そして、スロットル開度が略指令値に制御
されている定常時の安定性を確保しつつ、スロットル開
度が指令値から大きく外れた過渡時の応答性を向上する
には、制御ゲイン設定手段を、請求項3に記載のように
構成することが望ましい。つまり、請求項3に記載の内
燃機関のスロットル制御装置においては、請求項1又は
請求項2に記載の制御ゲイン設定手段が、制御ゲインの
内の比例ゲインを、定常状態に比べて過渡状態の方が大
きくなるように設定し、制御ゲインの内の積分ゲイン
を、過渡状態に比べて定常状態の方が大きくなるように
設定するように構成される。
In order to improve the responsiveness at the time when the throttle opening greatly deviates from the command value while securing the stability at the steady state where the throttle opening is controlled to substantially the command value, the control gain It is desirable that the setting means is configured as described in claim 3. That is, in the throttle control device for an internal combustion engine according to the third aspect, the control gain setting means according to the first or second aspect sets the proportional gain of the control gain in the transient state as compared with the steady state. The control gain is set to be larger, and the integral gain of the control gain is set to be larger in the steady state than in the transient state.

【0025】そして、このように構成すれば、スロット
ルバルブが過渡状態にあるときには、大きな比例ゲイン
を用いることにより、実開度と指令値との偏差(偏差:
大)に応じて、スロットルバルブを指令値方向に速やか
に駆動できる(応答性確保)と共に、小さな積分ゲイン
を用いることにより、過渡時に蓄積される積分要素を小
さくして、スロットルバルブが定常状態に切り換わった
際に生じるオーバシュートを抑制できる。
With this configuration, when the throttle valve is in a transient state, a large proportional gain is used, and the deviation between the actual opening and the command value (deviation:
Large), the throttle valve can be rapidly driven in the direction of the command value (response is ensured), and by using a small integral gain, the integral element accumulated during the transition is reduced, so that the throttle valve is in a steady state. It is possible to suppress overshoot that occurs when switching is performed.

【0026】また、スロットルバルブが定常状態にある
ときには、比例ゲインが小さく、積分ゲインが大きい制
御ゲインを用いることにより、実開度と指令値との偏差
が少し変化してもスロットルバルブが大きく変化するの
を防止して、制御の安定性を確保できると共に、このと
き蓄積される積分要素によってスロットル開度を指令値
に一致させることができる。
When the throttle valve is in a steady state, a control gain having a small proportional gain and a large integral gain is used, so that even if the deviation between the actual opening degree and the command value slightly changes, the throttle valve greatly changes. In addition, the stability of the control can be ensured, and the throttle opening can be made to coincide with the command value by the integrated element accumulated at this time.

【0027】また次に、本発明の作動状態判定手段とし
ては、単に、スロットルバルブの作動状態が定常状態で
あるか、或は過渡状態であるかを判定するように構成し
てもよいが、スロットルバルブが過渡状態にある場合に
は、更に、実開度と指令値との大小関係から、スロット
ルバルブを駆動すべき方向(つまり開方向又は閉方向)
を判定するというようにしてもよい。そしてこの場合に
は、制御ゲイン設定手段がスロットルバルブの作動状態
に応じて切り換える制御ゲインとして、定常状態,スロ
ットル開方向への過渡状態,及びスロットル閉方向への
過渡状態の各作動状態毎に、最適な制御ゲインを予め設
定しておけばよい。
Next, the operating state determining means of the present invention may be configured to simply determine whether the operating state of the throttle valve is a steady state or a transient state. When the throttle valve is in a transient state, the direction in which the throttle valve should be driven (that is, the opening direction or the closing direction) is further determined based on the magnitude relationship between the actual opening degree and the command value.
May be determined. In this case, the control gain setting means switches the control gain in accordance with the operation state of the throttle valve as a control gain for each of an operating state of a steady state, a transient state in the throttle opening direction, and a transient state in the throttle closing direction. The optimal control gain may be set in advance.

【0028】そして、このように構成した場合でも、請
求項1に記載の発明によれば、スロットル開方向への過
渡状態から定常状態への移行時、或はスロットル閉方向
への過渡状態から定常状態への移行時には、制御ゲイン
をゆっくりと変化させることになり、また請求項2に記
載の発明によれば、定常状態の判定を遅延させることに
なるので、上記説明した効果を得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, even in the case of such a configuration, the transition from the transient state in the throttle opening direction to the steady state or the transition from the transient state in the throttle closing direction to the steady state. At the time of transition to the state, the control gain is slowly changed, and according to the second aspect of the invention, the determination of the steady state is delayed, so that the above-described effects can be obtained. .

【0029】またこのように構成した場合、スロットル
バルブの開方向への駆動時と閉方向への駆動時とで、ア
クチュエータの制御に用いる制御ゲインを異なる値に設
定できることから、スロットルバルブがスプリングにて
閉方向又は開方向に付勢されており、スロットルバルブ
の駆動方向によって必要なトルクが異なるような場合
に、アクチュエータをより最適に制御することが可能に
なる。
With this configuration, the control gain used for controlling the actuator can be set to a different value between when the throttle valve is driven in the opening direction and when the throttle valve is driven in the closing direction. When the required torque differs depending on the driving direction of the throttle valve, the actuator can be more optimally controlled.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は本実施例の車両用内燃機関のス
ロットル制御装置の全体構成を表わす概略図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of a throttle control device for a vehicle internal combustion engine according to the present embodiment.

【0031】図1に示す如く、内燃機関1の吸気通路2
には、吸気通路2を通って内燃機関1に吸入される空気
量を制御するスロットルバルブ3が設けられ、このスロ
ットルバルブ3には、スロットル開度(実開度)を検出
するスロットル開度検出手段としてのスロットル開度セ
ンサ4が設けられている。またアクセルペダル5には、
その踏込量(以下、アクセル開度ともいう)を検出する
アクセル開度センサ6が設けられている。そして、スロ
ットル開度センサ4及びアクセル開度センサ6からの信
号(スロットル開度信号TH及びアクセル開度信号A
p)は、マイクロコンピュータを中心に構成されたEC
U(Electronic Control Unit:電子制御装置) 10に
入力される。
As shown in FIG. 1, the intake passage 2 of the internal combustion engine 1
Is provided with a throttle valve 3 for controlling the amount of air sucked into the internal combustion engine 1 through the intake passage 2. The throttle valve 3 has a throttle opening detection for detecting a throttle opening (actual opening). A throttle opening sensor 4 is provided as a means. Also, the accelerator pedal 5
An accelerator opening sensor 6 for detecting the amount of depression (hereinafter, also referred to as an accelerator opening) is provided. The signals from the throttle opening sensor 4 and the accelerator opening sensor 6 (the throttle opening signal TH and the accelerator opening signal A
p) is an EC composed mainly of a microcomputer
It is inputted to U (Electronic Control Unit) 10.

【0032】また、スロットルバルブ3の回転軸には、
減速ギヤ13を介して、DCモータ12の回転軸が連結
されており、スロットルバルブ3は、このDCモータ1
2の回転により開閉される。つまり、本実施例では、ス
ロットルバルブ3のアクチュエータとして、DCモータ
12が使用される。そして、このDCモータ12には、
ECU10側から電流が供給される。また、スロットル
バルブ3の回転軸には、リターンスプリング14が設け
られ、スロットルバルブ3は、このリターンスプリング
14によって、常時、全閉側に付勢されている。
The rotation axis of the throttle valve 3
The rotation shaft of a DC motor 12 is connected via a reduction gear 13, and the throttle valve 3 is connected to the DC motor 1.
It is opened and closed by the rotation of 2. That is, in this embodiment, the DC motor 12 is used as the actuator of the throttle valve 3. The DC motor 12 has
A current is supplied from the ECU 10 side. Further, a return spring 14 is provided on the rotation shaft of the throttle valve 3, and the throttle valve 3 is constantly urged to the fully closed side by the return spring 14.

【0033】次に、図2は本実施例のスロットル制御装
置の要部構成を表わし、図3はこの制御装置を構成する
フィードバック制御系での信号の流れを表わす。以下、
この図2及び図3を用いて、本実施例のスロットル制御
装置の構成及び制御動作を詳しく説明する。
Next, FIG. 2 shows a main configuration of the throttle control device of this embodiment, and FIG. 3 shows a signal flow in a feedback control system constituting the control device. Less than,
The configuration and control operation of the throttle control device of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0034】図2に示す如く、アクセル開度センサ6か
らのアクセル開度信号Ap及びスロットル開度センサ4
からのスロットル開度信号THは、A/D変換器10a
にてA/D変換されて、ECU10内に取り込まれる。
そしてECU10は、これらの信号に応じてDCモータ
12の制御量を演算し、モータ駆動回路11に、その演
算結果に対応したPWM(Pulse Width Modulation:パ
ルス幅変調)信号を出力する。すると、モータ駆動回路
11からDCモータ12には、このPWM信号に対応し
た電流が流れ、DCモータ12がその電流値に対応した
回転トルクを発生し、この回転トルクにより、減速ギヤ
13を介してスロットルバルブ3を開閉する。なお、図
2において、符号7は、スロットルバルブ3の全閉位置
を規制する全閉ストッパを表わす。
As shown in FIG. 2, the accelerator opening signal Ap from the accelerator opening sensor 6 and the throttle opening sensor 4
From the throttle opening signal TH from the A / D converter 10a
The A / D conversion is performed, and is taken into the ECU 10.
The ECU 10 calculates a control amount of the DC motor 12 according to these signals, and outputs a PWM (Pulse Width Modulation) signal corresponding to the calculation result to the motor drive circuit 11. Then, a current corresponding to the PWM signal flows from the motor drive circuit 11 to the DC motor 12, and the DC motor 12 generates a rotation torque corresponding to the current value. Open and close the throttle valve 3. In FIG. 2, reference numeral 7 denotes a fully-closed stopper that regulates the fully-closed position of the throttle valve 3.

【0035】また、このとき、ECU10は、図3に示
すように、アクセル開度信号ApのA/D変換値に基づ
いてスロットルバルブ3の目標開度である指令値θcm
dを算出し、PID制御部10bにおいて、所定の制御
ゲイン(比例ゲインKp,積分ゲインKi,微分ゲイン
Kd)を用いた演算動作により、上記算出した指令値θ
cmdと、スロットル開度信号THをA/D変換して得
られたスロットルバルブ3の実開度(以下、センサ値と
いう)θthとの偏差△θがなくなるように、スロット
ルバルブ3の制御量を算出する(換言すれば、モータ駆
動回路11に出力するPWM信号を生成する)ことによ
り、DCモータ12に対するフィードバック制御を実行
する。
At this time, as shown in FIG. 3, the ECU 10 determines the command value θcm which is the target opening of the throttle valve 3 based on the A / D conversion value of the accelerator opening signal Ap.
is calculated by the PID control unit 10b using a predetermined control gain (proportional gain Kp, integral gain Ki, and differential gain Kd).
The control amount of the throttle valve 3 is set so that the deviation Δθ between the cmd and the actual opening degree (hereinafter referred to as a sensor value) θth of the throttle valve 3 obtained by A / D conversion of the throttle opening signal TH is eliminated. By calculating (in other words, generating a PWM signal to be output to the motor drive circuit 11), the feedback control for the DC motor 12 is executed.

【0036】ところで、PID制御部10bにおいてフ
ィードバック制御のために使用される制御ゲインの内、
制御量の比例要素(Kp・△θ)を決定する比例ゲイン
Kpは、スロットルバルブ3の開閉時の立上がり又は立
下がりの傾き、即ち、応答速度を決定する。従って、こ
の比例ゲインKpを大きい値に固定すると、スロットル
バルブ3の応答速度は早くなるが、反動としてのオーバ
シュートが大きくなり、スロットル開度を一定保持しよ
うとすると発振し易くなる。
Incidentally, of the control gains used for feedback control in the PID control section 10b,
The proportional gain Kp that determines the proportional element (Kp △ θ) of the control amount determines the slope of the rise or fall when the throttle valve 3 opens and closes, that is, the response speed. Therefore, if this proportional gain Kp is fixed to a large value, the response speed of the throttle valve 3 becomes faster, but the overshoot as a reaction increases, and oscillation tends to occur when the throttle opening is kept constant.

【0037】また、制御量の積分要素(Ki・∫△θ)
を決定する積分ゲインKiは、スロットルバルブ3の指
令値θcmdとセンサ値θthとの偏差△θを小さくす
るように働く。従って、この積分ゲインKiを大きい値
に固定すると、センサ値θthが指令値θcmd付近に
収束した際、センサ値θthを指令値θcmdに一致さ
せることができるものの、センサ値θthと指令値θc
mdの偏差△θが大きいときには、この大きな偏差△θ
を蓄積することになるため、積分要素が大きくなりす
ぎ、センサ値θthが指令値θcmd付近で大きくハン
チングして、センサ値θthを指令値θcmdに収束さ
せるのに時間がかかる。
Further, the integral element of the control amount (Ki · ∫ △ θ)
Is determined so as to reduce the deviation Δθ between the command value θcmd of the throttle valve 3 and the sensor value θth. Therefore, when the integral gain Ki is fixed to a large value, when the sensor value θth converges around the command value θcmd, the sensor value θth can be made to match the command value θcmd, but the sensor value θth and the command value θc
When the deviation Δθ of md is large, this large deviation Δθ
Is accumulated, the integral factor becomes too large, and it takes time for the sensor value θth to largely hunt around the command value θcmd and to converge the sensor value θth to the command value θcmd.

【0038】また、制御量の微分要素(Kd・d△θ/
dt)を決定する微分ゲインKdは、スロットルバルブ
3の開閉における応答速度に関連する最終収束速度を決
定する。従って、この微分ゲインが大きくなると、スロ
ットルバルブ3の応答速度が遅くなるが、反面、スロッ
トルバルブのスロットル開度変動時のオーバシュートが
小さくなる。
Further, a differential element (Kd · d △ θ /
The differential gain Kd that determines dt) determines the final convergence speed related to the response speed in opening and closing the throttle valve 3. Therefore, when the differential gain increases, the response speed of the throttle valve 3 decreases, but on the other hand, the overshoot when the throttle opening of the throttle valve fluctuates decreases.

【0039】そこで、本実施例のスロットル制御装置で
は、センサ値θthと指令値θcmdとの偏差△θに基
づき、スロットルバルブ3が定常状態にあるか過渡状態
にあるかを判定し、その判定した各作動状態に応じて、
PID制御部10bで制御量の演算に用いる制御ゲイン
の内の比例ゲインKpと積分ゲインKiとを夫々切り換
えることにより、スロットル制御の応答性と安定性とを
両立できるようにしている。
Therefore, in the throttle control device of the present embodiment, it is determined whether the throttle valve 3 is in the steady state or the transient state based on the deviation Δθ between the sensor value θth and the command value θcmd, and the determination is made. Depending on each operating condition,
By switching between the proportional gain Kp and the integral gain Ki among the control gains used for calculating the control amount in the PID control unit 10b, it is possible to achieve both the responsiveness and the stability of the throttle control.

【0040】以下、こうした制御ゲイン(比例ゲインK
p,積分ゲインKi)の切り換えのためにECU10に
おいて実行される制御処理を、図4に示すフローチャー
トに沿って説明する。この処理は、ECU10におい
て、所定時間(例えば、2msec.毎)に繰返し実行され
る処理であり、処理が開始されると、まずS110(S
はステップを表わす)にて、スロットル開度の指令値θ
cmd及びセンサ値θthを読み込む。そして、続くS
120では、その読み込んだ指令値θcmdとセンサ値
θthとの偏差△θの絶対値が、スロットルバルブ3の
回転角度で所定角度(本実施例では2°)以下になって
いるか否かを判断する。
Hereinafter, the control gain (proportional gain K)
The control process executed by the ECU 10 for switching p and the integral gain Ki) will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This process is a process that is repeatedly executed by the ECU 10 at a predetermined time (for example, every 2 msec.).
Represents the step), the throttle opening command value θ
The cmd and the sensor value θth are read. And the following S
At 120, it is determined whether or not the absolute value of the deviation Δθ between the read command value θcmd and the sensor value θth is equal to or less than a predetermined angle (2 ° in this embodiment) in the rotation angle of the throttle valve 3. .

【0041】そして、偏差の絶対値が2°を越えている
場合には、スロットルバルブ3を速やかに駆動すべき過
渡状態であると判断して、S170に移行し、比例ゲイ
ンKp及び積分ゲインKiとして、予め設定された過渡
状態での値(本実施例では、Kp=12,Ki=4)を
設定し、更に続くS180にて、後述の処理で使用する
カウンタCNTを値0にクリアした後、当該処理を一旦
終了する。
If the absolute value of the deviation exceeds 2 °, it is determined that the transient state is such that the throttle valve 3 should be driven promptly, and the flow shifts to S170, where the proportional gain Kp and the integral gain Ki are determined. After that, a preset value in a transient state (Kp = 12, Ki = 4 in this embodiment) is set, and in subsequent S180, the counter CNT used in the processing described later is cleared to a value of 0. Then, the process is temporarily terminated.

【0042】尚、図4において、比例ゲインKp及び積
分ゲインKiに付与した添え字nは、今回の処理で設定
した各ゲインの値を表わし、添え字(n-1) は、今回の処
理実行前に既に設定されている各ゲインの値を表わす。
一方、S120にて、偏差の絶対値が2°以下であると
判断されると、S130に移行して、偏差の絶対値が2
°以下になった状態の継続時間を計時するために、カウ
ンタCNTをインクリメント(+1)し、続くS140
にて、このカウンタCNTの値が所定値以上であり、偏
差の絶対値が2°以下になってから、その状態が所定時
間(本実施例では40msec.)以上継続しているか否か
を判断する。
In FIG. 4, the suffix n added to the proportional gain Kp and the integral gain Ki represents the value of each gain set in the current processing, and the suffix (n-1) represents the current processing execution. This represents the value of each gain that has already been set before.
On the other hand, if it is determined in S120 that the absolute value of the deviation is equal to or less than 2 °, the flow shifts to S130, where the absolute value of the deviation is 2 °.
°, the counter CNT is incremented (+1) in order to count the duration of the state where the temperature has become less than or equal to
It is determined whether or not the state has continued for a predetermined time (40 msec. In the present embodiment) after the value of the counter CNT is equal to or more than a predetermined value and the absolute value of the deviation has become 2 ° or less. I do.

【0043】そして、S140にて、偏差の絶対値が2
°以下になってからその状態が40msec.以上継続して
いないと判断されると、そのまま当該処理を終了し、逆
に、S140にて、偏差の絶対値が2°以下になってか
らその状態が40msec.以上継続していると判断される
と、スロットルバルブ3の作動状態は過渡状態から定常
状態に移行したと判断して、S150に移行する。従っ
て、本実施例では、偏差の絶対値が2°以下になって
も、その状態が40msec.以上継続していない場合に
は、スロットルバルブ3の過渡状態から定常状態への移
行が判定されることはなく、この間は、先にS170に
て設定された過渡状態での制御ゲイン(Kp=12,K
i=4)を用いてスロットル制御が実行されることにな
る。
Then, in S140, the absolute value of the deviation is 2
If it is determined that the state does not continue for 40 msec. Or more after the temperature has decreased to less than or equal to 0 °, the process ends immediately. Is determined to have continued for more than 40 msec., It is determined that the operating state of the throttle valve 3 has transitioned from the transient state to the steady state, and the routine shifts to S150. Therefore, in this embodiment, even if the absolute value of the deviation becomes 2 ° or less, if the state does not continue for more than 40 msec., It is determined that the transition of the throttle valve 3 from the transient state to the steady state. During this period, the control gain (Kp = 12, Kp) in the transient state previously set in S170
i = 4), the throttle control is executed.

【0044】また次に、スロットルバルブ3が定常状態
であると判断された場合に実行されるS150では、比
例ゲインKp及び積分ゲインKiを定常状態に対応した
値に切り換えるための更新値tKp及びtKiとして、
夫々、過渡状態での値とは異なる所定値(本実施例で
は、tKp=4,tKi=12)を設定する。
Next, at S150, which is executed when it is determined that the throttle valve 3 is in the steady state, the updated values tKp and tKi for switching the proportional gain Kp and the integral gain Ki to values corresponding to the steady state. As
Each of them is set to a predetermined value (tKp = 4, tKi = 12 in this embodiment) different from the value in the transient state.

【0045】そして、続くS160では、スロットル制
御に用いる比例ゲインKp及び積分ゲインKiを、夫
々、次式(1),(2)を用いて算出し、その算出結果を、以
降のスロットル制御に用いる比例ゲインKp及び積分ゲ
インKiとして設定した後、当該処理を一旦終了する。
In S160, the proportional gain Kp and the integral gain Ki used for the throttle control are calculated using the following equations (1) and (2), respectively, and the calculation results are used for the subsequent throttle control. After setting the proportional gain Kp and the integral gain Ki, the process is temporarily terminated.

【0046】 Kpn =Kp(n-1) +(tKp−Kp(n-1) )/16 …(1) Kin =Ki(n-1) +(tKi−Ki(n-1) )/16 …(2) つまり、本実施例では、S160において、上記(1),
(2)式を用いて比例ゲインKp及び積分ゲインKiを更
新することにより、スロットルバルブ3の作動状態の過
渡状態から定常状態への移行を判定した際には、比例ゲ
インKp及び積分ゲインKiを、定常状態でのスロット
ル制御に適した値(更新値tKp及びtKi)に速やか
に切り換えるのではなく、その値tKp,tKiと前回
算出した各ゲインKp,Kiとの偏差の1/16の値に
て、各ゲインKp,Kiを所定時間毎に更新する、所謂
なまし処理により、各ゲインKp,Kiを、定常状態で
のスロットル制御に適した更新値tKp及びtKiに
々に近付けるのである。
Kpn = Kp (n-1) + (tKp-Kp (n-1)) / 16 (1) Kin = Ki (n-1) + (tKi-Ki (n-1)) / 16 (2) That is, in this embodiment, in S160, the above (1),
By updating the proportional gain Kp and the integral gain Ki using the equation (2), when the transition of the operating state of the throttle valve 3 from the transient state to the steady state is determined, the proportional gain Kp and the integral gain Ki are changed. Instead of promptly switching to values (update values tKp and tKi) suitable for throttle control in a steady state, instead of changing the values tKp and tKi and the gains Kp and Ki calculated last time to 1/16, Then, the respective gains Kp, Ki are gradually updated to predetermined values tKp and tKi suitable for throttle control in a steady state by a so-called smoothing process of updating the gains Kp, Ki at predetermined time intervals.
Get closer to each other.

【0047】以上説明したように、本実施例のスロット
ル制御装置においては、PID制御部10bで制御量
(詳しくはモータ駆動回路11に出力するPWM制御信
号)を生成するに当って使用される制御ゲインの内、比
例ゲインKpと積分ゲインKiとを、スロットルバルブ
3の作動状態(定常状態と過渡状態)に応じて切り換え
る。また、この切り換えに当っては、図5に示すよう
に、スロットルバルブ3の過渡状態を判定した際には、
各制御ゲインKp,Kiをそのまま過渡状態に対応した
所定値(Kp=12,Ki=4)に設定し、スロットル
バルブ3の定常状態を判定した際には、上記演算式
(1),(2)を用いて、各制御ゲインKp,Kiを、過渡状
態に適した所定値(Kp=12,Ki=4)から定常状
態に適した所定値(Kp=4,Ki=12)へと徐々に
変化させる。
As described above, in the throttle control device of the present embodiment, the control used for generating the control amount (specifically, the PWM control signal output to the motor drive circuit 11) by the PID control unit 10b. Among the gains, the proportional gain Kp and the integral gain Ki are switched according to the operating state of the throttle valve 3 (steady state and transient state). In this switching, as shown in FIG. 5, when the transient state of the throttle valve 3 is determined,
When each control gain Kp, Ki is set to a predetermined value (Kp = 12, Ki = 4) corresponding to the transient state as it is, and the steady state of the throttle valve 3 is determined, the above equation is used.
Using (1) and (2), each control gain Kp, Ki is changed from a predetermined value (Kp = 12, Ki = 4) suitable for a transient state to a predetermined value (Kp = 4, Ki = 4) suitable for a steady state. 12) gradually <br/> changed to.

【0048】このため、本実施例によれば、スロットル
バルブ3の作動状態が偏差△θの小さい定常状態から偏
差△θの大きい過渡状態に変化した際には、制御ゲイン
Kp,Kiを速やかに過渡状態に適した値に切り換える
ことにより、センサ値θthの指令値θcmdへの追従
性(換言すればスロットル制御の応答性)を確保するこ
とができる。また、スロットルバルブ3の作動状態が過
渡状態から定常状態に変化した際には、制御ゲインK
p,Kiを定常状態に適した値に徐々に変化させること
により、内燃機関のアイドル運転等によってスロットル
バルブ3が定常状態に入った際に、スロットル開度が変
動して、内燃機関1の回転変動が生じ、運転者に不快感
を与えるといったことを防止できる。
Therefore, according to the present embodiment, when the operating state of the throttle valve 3 changes from a steady state with a small deviation Δθ to a transient state with a large deviation Δθ, the control gains Kp and Ki are quickly increased. By switching to a value suitable for the transient state, the responsiveness of the sensor value θth to the command value θcmd (in other words, the responsiveness of the throttle control) can be ensured. When the operating state of the throttle valve 3 changes from the transient state to the steady state, the control gain K
By gradually changing p and Ki to values suitable for the steady state, when the throttle valve 3 enters the steady state due to idling operation of the internal combustion engine or the like, the throttle opening fluctuates, and the rotation of the internal combustion engine 1 is changed. It is possible to prevent the fluctuation from occurring and giving the driver discomfort.

【0049】また本実施例では、スロットルバルブ3の
過渡状態での応答性と定常状態での安定性とを共に確保
するために、比例ゲインKpについては、過渡状態では
大きく(値12)、定常状態では小さく(値4)なるよ
うにし、積分ゲインKiについては、定常状態では大き
く(値12)、過渡状態では小さく(値4)なるように
しているが、スロットルバルブ3の作動状態が過渡状態
から定常状態に移行した際、積分ゲインKiはゆっくり
と大きい値に変化することから、スロットルバルブ3が
過渡状態にあるときに蓄積された積分要素によって、ス
ロットルバルブ3が定常状態に入ってからの積分要素が
大きくなりすぎるようなことはなく、図6(b)に示し
たオーバシュートが発生するのを防止できる。
In this embodiment, the proportional gain Kp is large (value 12) in the transient state, and is large in order to secure both the response in the transient state of the throttle valve 3 and the stability in the steady state. Although the integral gain Ki is set to be small (value 4) in the state and the integral gain Ki is set to be large (value 12) in the steady state and small (value 4) in the transient state, the operation state of the throttle valve 3 is changed to the transient state. When the throttle valve 3 enters the steady state, the integral gain Ki changes slowly to a large value when the throttle valve 3 enters the steady state. The integral element does not become too large, and the occurrence of the overshoot shown in FIG. 6B can be prevented.

【0050】また、特に、本実施例では、単にセンサ値
θthと指令値θcmdとの偏差△θが所定範囲内(つ
まり偏差△θの絶対値が2°以下)になった際に、スロ
ットルバルブ3の過渡状態から定常状態への移行を判定
するのではなく、その状態が所定時間(40msec.)以
上継続した時点で、定常状態を判定することから、その
間に、偏差△θが大きい過渡状態にて蓄積された積分要
素を充分小さくすることができ、その後、定常状態を判
定して、積分ゲインKiを増加した際に、積分要素が必
要以上に大きくなって、オーバシュートが発生するの
を、より確実に防止できる。
In particular, in this embodiment, when the deviation Δθ between the sensor value θth and the command value θcmd falls within a predetermined range (that is, the absolute value of the deviation Δθ is 2 ° or less), the throttle valve 3 is not determined, the steady state is determined when the state has continued for a predetermined time (40 msec.) Or more. During this period, the transient state in which the deviation Δθ is large is determined. The accumulated integral element can be made sufficiently small, and then, when a steady state is determined and the integral gain Ki is increased, the integral element becomes unnecessarily large and overshoot occurs. Can be prevented more reliably.

【0051】即ち、センサ値θthと指令値θcmdと
の偏差△θが±2°以内となったときにそのまま定常状
態を判定するようにした場合、定常状態の判定後の積分
ゲインKiの増加の仕方によっては、過渡状態で蓄積さ
れた積分要素によって積分要素が大きくなりすぎ、オー
バシュートが発生することがある。
That is, when the steady state is determined when the deviation Δθ between the sensor value θth and the command value θcmd is within ± 2 °, the increase of the integral gain Ki after the determination of the steady state is made. Depending on the method, the integral element accumulated in the transient state may cause the integral element to become too large, causing overshoot.

【0052】そして、積分ゲインKiの変化だけでオー
バシュートを防止するには、積分ゲインKiをよりゆっ
くりと増加させればよいが、このようにすると、定常状
態に入ってからセンサ値θthを指令値θcmdに一致
させるのに時間がかかる。一方、この時間を短くするに
は、定常状態を判定する偏差△θの判定値を、例えば、
±1°とか±0.5°というように、±2°よりも小さ
くすればよい。しかし、この判定値を小さくすると、定
常状態中、外乱等でスロットルバルブが少し動いても
(例えば0.6°とか1.1°だけ動いても)、過渡状
態を判定して、制御ゲインを変化させてしまうことにな
る。
In order to prevent overshoot only by changing the integral gain Ki, the integral gain Ki may be increased more slowly. However, in this case, the sensor value θth is instructed after entering the steady state. It takes time to match the value θcmd. On the other hand, to shorten this time, the determination value of the deviation △ θ for determining the steady state is, for example,
It may be smaller than ± 2 °, such as ± 1 ° or ± 0.5 °. However, when this determination value is reduced, even if the throttle valve slightly moves due to disturbance or the like during the steady state (for example, only moves 0.6 ° or 1.1 °), the transient state is determined and the control gain is reduced. Will change it.

【0053】しかし、本実施例のように、センサ値θt
hと指令値θcmdとの偏差△θが定常状態の判定値で
ある±2°以内に入り、その状態が所定の遅延時間(4
0msec.)経過した時点で、定常状態を判定して、積分
ゲインKiを徐々に大きくするようにすれば、外乱等に
よって過渡状態を誤判定するのを防止しつつ、上記オー
バシュートをなくすことができるようになる。
However, as in this embodiment, the sensor value θt
h and the command value θcmd fall within ± 2 °, which is the determination value of the steady state, and the state becomes a predetermined delay time (4
0 msec.), The steady state is determined, and the integral gain Ki is gradually increased. Thus, it is possible to eliminate the overshoot while preventing erroneous determination of the transient state due to disturbance or the like. become able to.

【0054】尚、以上説明した比例ゲインKp,積分ゲ
インKiの値や、定常状態の判定に使用する判定値(2
°)、遅延時間(40msec.)等については、本発明を
適用する内燃機関のスロットル制御系に応じて適宜設定
すれば良く、上記各値は、絶対的なものではない。
The above-described values of the proportional gain Kp and the integral gain Ki, and the determination values (2
°), the delay time (40 msec.) And the like may be appropriately set according to the throttle control system of the internal combustion engine to which the present invention is applied, and the above values are not absolute.

【0055】そして、本実施例においては、図4におけ
るS110〜S140及びS180の処理が、請求項1
及び請求項2に記載の作動状態判定手段に相当し、図4
におけるS150,S160,及びS170の処理が、
請求項1及び請求項3に記載の制御ゲイン設定手段に相
当する。
In the present embodiment, the processing of S110 to S140 and S180 in FIG.
4 and FIG.
The processing of S150, S160, and S170 in
This corresponds to the control gain setting means described in claims 1 and 3.

【0056】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様をとることができる。例えば、上記実施例で
は、PID制御部10bにおいて使用する制御ゲインの
内、微分ゲインKdについては、予め設定された固定値
を使用するものとして説明したが、この微分ゲインKd
についても、スロットルバルブ3の作動状態に応じて切
り換えるようにしてもよい。
As described above, one embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various forms. For example, in the above embodiment, among the control gains used in the PID control unit 10b, the differential gain Kd has been described as using a fixed value set in advance.
May be switched according to the operating state of the throttle valve 3.

【0057】また、上記実施例では、スロットルバルブ
3の作動状態として、定常状態と過渡状態との2種類の
作動状態を判定して、その判定結果に応じて制御ゲイン
を切り換えるものとして説明したが、スロットルバルブ
3の作動状態として、例えば、スロットルバルブ3を閉
方向に駆動する際の過渡状態と、スロットルバルブ3を
開方向に駆動する際の過渡状態とを判定し、各過渡状態
毎に最適な制御ゲインを使用するようにすれば、スロッ
トルバルブ3をより良好に開閉することができる。
Further, in the above-described embodiment, the description has been made on the assumption that the operating state of the throttle valve 3 is determined in two kinds of operating states, a steady state and a transient state, and the control gain is switched in accordance with the result of the determination. For example, a transient state when the throttle valve 3 is driven in the closing direction and a transient state when the throttle valve 3 is driven in the opening direction are determined as the operating states of the throttle valve 3, and the optimum state is determined for each transient state. If a proper control gain is used, the throttle valve 3 can be opened and closed more favorably.

【0058】また、上記実施例では、スロットルバルブ
3を開閉させるアクチュエータとして、DCモータ12
を用いるものとして説明したが、このアクチュエータに
は、DCモータ12以外の回転式のアクチュエータを使
用することもできるし、電磁ソレノイド等の直線運動す
るアクチュエータを使用することもできる。
In the above embodiment, the DC motor 12 is used as an actuator for opening and closing the throttle valve 3.
However, as this actuator, a rotary actuator other than the DC motor 12 can be used, or a linearly-moving actuator such as an electromagnetic solenoid can be used.

【0059】また、上記実施例では、スロットル開度の
指令値θcmdは、アクセルペダル5の踏込量に応じた
アクセル開度信号Apに基づき設定するものとして説明
したが、例えば、車両加速時に駆動輪に加速スリップが
発生した際に内燃機関1の出力を抑制するトラクション
コントロールを実現するために、加速スリップ発生時に
は、駆動輪のスリップ率等に応じて、別途、スロットル
開度の指令値を生成し、スロットル制御には、その生成
した指令値を、アクセルペダル5の踏込量に対応した指
令値よりも優先して使用するようにしてもよい。
In the above embodiment, the throttle opening command value θcmd has been described as being set based on the accelerator opening signal Ap corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 5. In order to realize traction control that suppresses the output of the internal combustion engine 1 when an acceleration slip occurs, a separate throttle opening command value is generated according to the slip ratio of the drive wheels when the acceleration slip occurs. For the throttle control, the generated command value may be used in preference to the command value corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 5.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例の車両用内燃機関のスロットル制御装
置の全体構成を表わす概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a throttle control device for a vehicle internal combustion engine according to an embodiment.

【図2】 実施例のスロットル制御装置の要部構成を表
わす説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a main configuration of a throttle control device according to an embodiment.

【図3】 実施例のスロットル制御装置を構成するフィ
ードバック制御系での信号の流れを表わす説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a signal flow in a feedback control system that constitutes the throttle control device of the embodiment.

【図4】 実施例のECUにおいて制御ゲイン切り換え
のために実行される制御処理を表わすフローチャートで
ある。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a control process executed for switching a control gain in the ECU of the embodiment.

【図5】 実施例のECUにおける制御ゲインの切り換
え動作を説明するタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart for explaining a control gain switching operation in the ECU of the embodiment.

【図6】 スロットルバルブの作動状態に従い制御ゲイ
ンをそのまま切り換えた場合の問題点を説明する説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a problem when the control gain is switched as it is in accordance with the operation state of the throttle valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…内燃機関 2…吸気通路 3…スロットルバル
ブ 4…スロットル開度センサ 5…アクセルペダル 6…アクセル開度センサ 10a…A/D変換器 10b…PID制御部 11…モータ駆動回路 1
2…DCモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Intake passage 3 ... Throttle valve 4 ... Throttle opening sensor 5 ... Accelerator pedal 6 ... Accelerator opening sensor 10a ... A / D converter 10b ... PID control part 11 ... Motor drive circuit 1
2 ... DC motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/10 - 41/14 F02D 9/02 F02D 11/10 F02D 45/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/10-41/14 F02D 9/02 F02D 11/10 F02D 45/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スロットルバルブの実開度を検出するス
ロットル開度検出手段と、 該検出されたスロットルバルブの実開度がアクセルペダ
ルの踏込量等に応じて設定された指令値となるように、
所定の制御ゲインを用いて、スロットルバルブ開閉用の
アクチュエータをフィードバック制御する制御手段と、 を備えた内燃機関のスロットル制御装置において、 前記スロットルバルブの作動状態が、少なくとも、前記
実開度と前記指令値との偏差が所定範囲内となる定常状
態であるか、該偏差が該所定範囲から外れた過渡状態で
あるかを判定する作動状態判定手段と、 該作動状態判定手段による判定結果が、前記定常状態か
ら前記過渡状態へと変化すると、前記制御ゲインを、前
記定常状態に対応した定常時制御ゲインから前記過渡状
態に対応した過渡時制御ゲインへと速やかに切り換え、
前記判定結果が前記過渡状態から前記定常状態へと変化
すると、前記制御ゲインを、前記過渡時制御ゲインから
前記定常時制御ゲインへと徐々に変化させる制御ゲイン
設定手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関のスロットル制御装
置。
1. A throttle opening detecting means for detecting an actual opening of a throttle valve, wherein the detected actual opening of the throttle valve is a command value set according to a depression amount of an accelerator pedal or the like. ,
Control means for feedback-controlling an actuator for opening and closing the throttle valve using a predetermined control gain. A throttle control apparatus for an internal combustion engine, comprising: an operating state of the throttle valve, at least the actual opening degree and the command. Operating state determining means for determining whether the deviation from the value is in a steady state within a predetermined range or a transient state in which the deviation is out of the predetermined range; and When changing from the steady state to the transient state, the control gain is quickly switched from the steady state control gain corresponding to the steady state to the transient state control gain corresponding to the transient state,
Control gain setting means for gradually changing the control gain from the transient control gain to the steady control gain when the determination result changes from the transient state to the steady state. Control device for an internal combustion engine.
【請求項2】 前記作動状態判定手段は、前記実開度と
前記指令値との偏差が前記所定範囲内から所定範囲外に
変化した際には、前記スロットルバルブの定常状態から
過渡状態への移行を速やかに判定し、前記実開度と前記
指令値との偏差が前記所定範囲外から所定範囲内に変化
した際には、その後、該偏差が所定範囲内となる状態が
所定時間継続した時点で、前記スロットルバルブの過渡
状態から定常状態への移行を判定することを特徴とする
請求項1に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
2. The method according to claim 1, wherein when the deviation between the actual opening degree and the command value changes from within the predetermined range to outside the predetermined range, the operating state determination unit changes the throttle valve from a steady state to a transient state. The transition is determined promptly, and when the deviation between the actual opening degree and the command value changes from outside the predetermined range to within the predetermined range, the state where the deviation is within the predetermined range has continued for a predetermined time. 2. The throttle control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a transition from a transient state to a steady state of the throttle valve is determined at a point in time.
【請求項3】 前記制御ゲイン設定手段は、前記制御ゲ
インの内の比例ゲインを、前記定常状態に比べて前記過
渡状態の方が大きくなるように設定し、前記制御ゲイン
の内の積分ゲインを、前記過渡状態に比べて前記定常状
態の方が大きくなるように設定することを特徴とする請
求項1又は請求項2に記載の内燃機関のスロットル制御
装置。
3. The control gain setting means sets a proportional gain of the control gain so that the proportional gain in the transient state is larger than that in the steady state, and sets an integral gain in the control gain. 3. The throttle control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the setting is such that the steady state is larger than the transient state.
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