JPH0572534B2 - - Google Patents

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JPH0572534B2
JPH0572534B2 JP7079184A JP7079184A JPH0572534B2 JP H0572534 B2 JPH0572534 B2 JP H0572534B2 JP 7079184 A JP7079184 A JP 7079184A JP 7079184 A JP7079184 A JP 7079184A JP H0572534 B2 JPH0572534 B2 JP H0572534B2
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JP
Japan
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air
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fuel ratio
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JP7079184A
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JPS60214237A (ja
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Masami Takahashi
Itsuo Miura
Kimihiko Kaneko
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH0572534B2 publication Critical patent/JPH0572534B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D11/00Control of flow ratio
    • G05D11/02Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
    • G05D11/13Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <技術分野> 本発明はエンジン試験における空燃比制御方法
に関し、連続フイードバツク制御と学習運転制御
とにより、空燃比を所定の値に設定するに要する
時間が大幅に短縮するように改良したものであ
る。
<技術的背景と問題点> エンジンの性能試験を行う場合、空燃比をパラ
メータとして試験を行うことがあり、空燃比を所
望の値に設定する必要がある。空燃比は空気Aと
燃料Fの混合比であり、A/Fと表わされる。
A/F値を検出する方法には、入力法と出力法
とがあるが、一般には出力法でA/F値が計測さ
れている。
(1) 入力法とは、吸入空気流量と燃料流量とを測
定し、これからA/F値を算出する方法であ
る。
(2) 出力法とは、排気ガスの性状がA/F値によ
つて変化することに着目し、排気ガスを分析し
て成分からA/F値を算出する方法である。
しかし、出力法では検出応答に普通4〜5秒の
タイムラグが生じるので、A/Fの設定制御を行
う場合に、出力法で検出したA/F値を用いて普
通の連続フイードバツク制御を行うことは困難で
ある。
このような場合に一番簡単な方法としては、操
作量を一定間隔でステツプ状に変化させ、その都
度タイムラグを考慮して設定値と検出値を比較
し、検出値が設定値になるまで操作量をステツプ
状に順次変化させる方法がある。しかしこの方法
では、設定精度を上げるには1ステツプの変化量
を小さくする必要があるため、設定時間が極めて
長くなるという欠点がある。そこで次に考えられ
る方法は、操作量をステツプ状に変えるのは前と
同じだが、1ステツプの変化量を偏差量(設定値
と検出値の差)に応じて変化させるものとし、そ
の際に偏差量と変化量との関係を予め決めテーブ
ル化しておく方法である。しかし、スロツトルバ
ルブ開度とA/F値との関係、スロツトルバルブ
開度と燃料流量、EGRバルブ開度とEGR率の関
係など、特にエンジン性能試験ではエンジンの状
態によつて操作量と制御量の関係が一義的に決ま
らないため、またエンジンの機種によつても関係
が異なるため、膨大なテーブルを用意せねばなら
ず、更にはテーブル作成に長時間のデータ採りが
必要であるという問題がある。
そこで発明者は学習運転を行いながら検出値
(制御量)を設定値に近づけるという、学習運転
付制御方法を開発した。この学習運転付制御方法
では、所定の設定値に対して操作量をステツプ状
に変化させはするが、次回の操作量の変化は前回
までの操作量とそれに対応した検出結果(制御
量)との関係によつて予測し、これを順次続けて
制御量を設定値に近づけようとするものである。
このように、過去の制御の結果によつて次のステ
ツプの操作量を予測すると、ステツプ間変化量を
均一に小さくする場合に比べて設定時間が短縮し
且つテーブルを用いる方法に比べてテーブル及び
そのためのデータ採りが不要であるという利点が
ある。従つて、学習運転付制御方法は、検出にタ
イムラグがある制御対象物、制御量と操作量が一
義的に決まらない制御対象物に適用して極めて有
用である。
ところが、上述した学習運転付制御方法にも問
題が1つある。それは、操作量をステツプ状に変
化させる場合、第1回目の操作量即ち初期値を決
めるに際しては検出結果が何もないため予測がで
きないこと、並びに第2回目の操作量を決めるに
際しては検出結果が1点であるため予測が難しい
ことである。従来は操作量と制御量との関係に一
次式や二次式等の関数が大まかではあるが近似す
るものと仮定し、適宜に選んだ関数を用いて初期
値及び2回目の操作量を決めていた。そのため、
関数の選らび方によつて設定時間に長短が生じる
ことがあり、改善の余地があつた。
<発明の目的> 本発明は上述した考案に基づき、設定時間が短
い空燃比制御方法を提供することを目的とする。
<発明の概要> 上記目的を達成するため、本発明に係るエンジ
ン性能試験における空燃比制御方法は、下記(a)、
(b)、(c)からなる。
(a) 制御の最初には、入力法によつてA/F値を
検出し、このA/F値を連続フイードバツクし
てエンジンの燃料供給装置を制御する連続フイ
ードバツク制御。
(b) 上記(a)の制御において複数の時点で操作量を
検出すると共に各操作量に対応するA/F値を
入力法あるいは出力法で検出しておくこと。
(c) 以後の制御では学習運転制御により操作量を
予測してステツプ状に変化させて燃料供給装置
を制御すること、即ち、操作量をステツプ状に
変化させると共に出力法によつて各ステツプの
操作量に対応するA/F値を検出するものと
し、各ステツプの操作量は直前の複数の操作量
と各操作量に対応したA/F値との関係から予
測して定め、A/F値が許容範囲内で設定値に
近づくまで上記予測による操作量のステツプ状
変化を繰返すこと。
上述した空燃比制御においては、操作量をステ
ツプ状に変化させる前に入力法によりA/F値を
検出して連続フイードバツク制御を行うので、学
習運転制御の予測頭初に必要とされる過去の制御
結果が得られることとなる。よつて、予測不能や
予測困難といつた事態が解消される。また、入力
法によるA/F値の検出にはタイムラグがなく、
また連続フイードバツク制御は制御応答が早いの
で、学習運転制御に切替わる時にはA/F値が設
定値に相当近くなつていることが期待できる。従
つて、A/Fが設定値の許容範囲内に入るまでの
時間が、ステツプ変化の初期に適宜に選んだ任意
の関数を用いて予測する場合に比べ、大幅に短縮
される。
なお、ステツプ変化の予測に際し、一次関数で
予測する場合は連続フイードバツク制御において
操作量とA/F値との関係を二点で検出すれば十
分であり、二次関数など曲線を用いて予測する場
合は三点以上検出すれば良い。また、本発明の空
燃比制御方法は、燃料供給装置が気化器を用いた
もの、電子式あるいは機械式の燃料噴射装置を用
いたものいずれにも適用することができる。
<実施例> 以下、第1図及び第2図により本発明の一実施
例を説明する。但し、本実施例では一次関数を用
いて操作量のステツプ状変化を予測するものとし
ている。第1図は本発明方法を実施する装置の一
例を示し、1は連続フイードバツク制御系、2は
学習運転制御系、3は燃料供給装置、4はエンジ
ン、5は設定器、6は切替スイツチである。この
例の燃料供給装置3はフロート内圧式の気化器を
用いたものであり、ポンプモータ31、シリンダ
32、バツフア33、気化器34からなる。即
ち、ポンプモータ31に指令を与えてこれを作動
させることによりシリンダ32が指令に応じた圧
力を発生し、この圧力がバツフア33を介して気
化器34のキヤブフロート室35に加えられる。
キヤブフロート室35は気化用パイプ36に連通
されており、加圧に応じた量の燃料37が空気3
8と混合されてエンジン4に供給される。従つて
ポンプモータ31を操作することにより、A/F
値が変化する。
連続フイードバツク制御系1は吸入空気量検出
器11、燃料流量検出器12、A/F値演算器1
3、減算器14、バツフア増幅器15、設定器5
からなる。2つの検出器11,12は例えば気化
器34の吸入空気流路と燃料流路にそれぞれ取付
けられ、エンジン4に供給される空気量と燃料流
量を検出する。演算器13はこれらの検出値を用
いてA/Fを演算する。このようにして入力法で
得られたA/F値が減算器14で設定値と比較さ
れ、偏差がゼロとなるように、バツフア増幅器1
5から切替スイツチ6を介してポンプモータ31
へ操作信号が与えられる。
学習運転制御系2は出力法によるA/F値検出
器21、操作量予測演算装置22、設定器5から
なる。A/F値検出器21にはエンジン4の排気
ガスが導かれ、ガス分析によつてA/F値が検出
される。操作量予測演算装置22は操作信号をス
テツプ状に変化させて切替スイツチ6を介してポ
ンプモータ31へ与えるが、その際、過去の制御
結果〔操作量とA/F値の関係〕に基づいて操作
量を予測する。
次に第2図を参照しながら動作を説明する。ま
ず、切替スイツチ6をB側に投入し、連続フイー
ドバツク制御モードとする。これにより、A/F
値は極めて短時間で設定値に近づく。この連続フ
イードバツク制御においてA/F値が設定値に近
づく頃合を見計らつて、複数の時点での操作量と
各操作量に対応したA/F値を検出し、これを操
作量予測演算装置22に記憶しておく。第2図で
はA1とA2の2点で検出しており、 A1では操作量がS1に対してA/F値がQ1、 A2では操作量がS2に対してA/F値がQ2、 であつたとする。以下これを、 A1(S1、Q1) A2(S2、Q2) の如く表記する。なお、第1図ではA/F値Q1
Q2を入力法によるA/F値演算器13より得て
いるが、出力法によるA/F値検出器21より得
ても良い。但し、出力法による場合は操作量S1
S2の検出時点とA/F値Q1、Q2の検出時点とを
タイムラグの分だけずらしておく。
上述の如く2点での検出が終つたら切替スイツ
チ6をA側に投入し直し、操作量を予測によりス
テツプ状に変化させる。操作量予測演算装置22
は次の(1)〜(4)のようにして操作量をステツプ状に
変化させる。但し、一次関数で予測する例であ
る。
(1) 第1回目のステツプでの操作量予測: 連続フイードバツク制御において得たA1
A2の2点の検出値を用い、 S3=S2+k3×S2−S1/Q2−Q1×△Q2 ……式(1) 但し、k3:制御定数 △Q2=QS−Q2(設定値との偏差) QS:設定値 の演算を行い、S3を操作量とする。
第2図ではk3=1とし、A1とA2の2点を結
んだ一次関数f3を用いて予測しており、 f3(S3)=QS からS3が得られたことになる。S3はS2に対して
△S2=S2−S1/Q2−Q1×△Q2だけ補正された操作量で ある。
(2) 第2回目のステツプでの操作量予測: 第1回目のステツプでの操作量S3に対応する
A/F値Q3を所定のタイムラグを見込んで出
力法により検出し、これを操作量予測演算装置
22に入力する。すると、この時の検出点A3
における検出値が A3(S3、Q3) となるので、このA3での検出値と連続フイー
ドバツク制御での後の方A2での検出値を用い、 S4=S3+k4×S3−S2/Q3−Q2×△Q3 ……式(2) 但し、k4:制御定数 △Q3=QS−Q3(偏差) の演算を行い、S4を操作量とする。
第2図ではk4=1とし、A2とA3の2点を結
んだ一次関数f4を用いて予測しており、 F4(S4)=QS から得られたことになる。S4は前回の操作量S3
に対し、△S3=S3−S2/Q3−Q2△Q3だけ補正されてい る。
(3) 第3回目以降第n回目のステツプでの操作量
予測: 前々回即ち第n−2回目の操作量とそれに対
応した出力法によるA/F値のデータAo(So
Qo)と、前回即ち第n−1回目の操作量とそ
れに対応した出力法によるA/F値のデータ
Ao+1(So+1、Qo+1)とを用い、第n回目の操作
量So+2を、 So+2=So+1+ko+2×So+1−So/Qo+1−Qo△Qo+1 ……式(3) 但し、ko+2:制御定数 △Qo+1=QS−Qo+1(偏差) の演算を行つて得る。なお、第2図ではko+2
1とし、Ao、Ao+1を結んだ一次関数fo+2を用い
て予測しており、 fo+2(So+2)=QS からSo+2が得られる。So+2は前回の操作量So+1
に対して△So+1=So+1−So/Qo+1−Qo×△Qo+1だけ補正 されている。
(4) 上述した操作量のステツプ変化が進み、設定
値とA/F検出値との偏差が許容範囲内に入る
と、操作量は一定に保たれる。
以上の説明では燃料供給装置3がフロート内
圧式の気化器を用いたものであり、操作対象を
ポンプモータ31としている。電子式の燃料供
給装置が使用される場合は、一般に電子コント
ローラへ出力する補正抵抗値を操作することに
なる。なお、補正抵抗値は燃料の増量比の関数
になつており、通常試験をするときは増量比
1.5付近の補正抵抗値でA/F=14.7(理論値)
となるように調整されている。
また以上の説明では、過去2点づつの検出値
に基づき、操作量を一次関数近似で予測した
が、3点づつ以上の検出値に基づき一次関数あ
るいは二次関数などの近似で予測しても良い。
また、式(1)〜式(3)に示されている如く、予測毎
に制御定数を変えても良い。
<発明の効果> 以上詳細に説明したように、本発明は制御の初
期には応答性の良い連続フイードバツク制御を行
い、この間に学習運転制御の予測に必要なデータ
を得るので、設定時間が極めて短時間になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する装置の一例を示
す構成図、第2図は制御の方法と進行を示すグラ
フである。 図面中、1は連続フイードバツク制御系、2は
学習運転制御系、3は燃料供給装置、4はエンジ
ン、5は設定器、6は切替スイツチである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 制御の最初には、エンジンの燃料供給装置に
    おける吸入空気量と燃料流量とを検出して入力法
    で空燃比を検出し、検出した空燃比値を連続フイ
    ードバツクして上記燃料供給装置を制御すること
    により空燃比を設定値に近づけ、 上記連続フイードバツク制御において複数の時
    点で上記燃料供給装置に対する操作量を検出する
    と共に各操作量に対応する空燃比値を検出してお
    き、 以後の制御では、操作量をステツプ状に変化さ
    せると共に各ステツプの操作量に対応する空燃比
    を排気ガスを用いた出力法で検出するものとし、
    各ステツプの操作量は直前の複数の操作量と各操
    作量に対応した空燃比値との関係から予測して定
    め、検出した空燃比値が許容範囲内で設定値に近
    づくまで操作量を上記予測によつてステツプ状に
    変化させること、を特徴とするエンジン試験にお
    ける空燃比制御方法。
JP7079184A 1984-04-11 1984-04-11 エンジン試験における空燃比制御方法 Granted JPS60214237A (ja)

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JPS60214237A JPS60214237A (ja) 1985-10-26
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