JPH06117317A

JPH06117317A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH06117317A
Application number: JP4285549A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Harada; 靖裕原田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-26
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JP3271803B2

Abstract

(57)【要約】【目的】所定目標値となるようにエンジン制御する際
に、安定性と応答性とを高い次元で満足させる。【構成】スロットル弁２をバイパスするバイパス通路３
に、アイドル時の吸入空気量を調整するＩＳＣバルブ４
が接続されている。実際値としてのエンジン回転数が所
定目標値としての目標アイドル回転数となるように、フ
ィ−ドバック制御によって第１制御値が決定される。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、このモデル関数に基づいて、目標アイド
ル回転数とするための第２制御値が決定される。第１制
御値と第２制御値とが所定の制御割合で反映されてなる
最終制御値でもって、ＩＳＣバルブ４が制御される。

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、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十分満足し得るよいうにしたエンジ
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、を備えた構成としてある。

【０００９】前記モデル関数を設定した際の設定条件と
エンジンが運転されている実際の環境条件との差に基づ
いて、前記重み付け割合を変更する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。この場合、
前記モデル関数を設定した際の設定条件が、エンジンの
暖機終了状態とされ、エンジンが運転されている実際の
環境条件が未暖機中のときは、暖機終了状態の場合に比
して、前記重み付け割合変更手段によって前記第２制御
値の反映割合を減少させることができる。

【００１０】前記目標値がアイドル回転数とされると共
に、前記実際値をエンジン回転数とすることができる。
また、前記目標値がエンジンに供給する混合気の空燃比
とされると共に、前記実際値を排気ガスの空燃比とする
ことができる。

【００１１】本発明によれば、フィ−ドバック制御によ
る安定性と現代制御による応答性との利点を共に生かし
て、安定性および応答性の両方を高い次元で満足するも
のが得られる。

【００１２】請求項２に記載したような構成とすること
により、フィ−ドバック制御あるいは現代制御の制御割
合を変更させて、本発明の効果を常に効果的に発揮させ
ることができる。特に、請求項３に記載したような構成
とすることにより、エンジン制御に大きな影響をおよぼ
すエンジン温度を考慮して、安定性と応答性とを共に得
る上で好ましいものとなる。

【００１３】請求項４あるいは請求項５に記載したよう
な構成とすることにより、エンジン制御として一般に行
なわれているアイドル回転数制御や空燃比制御に対し
て、本発明の効果を得ることができる。

【００１４】

【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。

【００１５】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はエンジン温度つまりエンジン冷却水温度を検出
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は車速を検出するものであ
る。

【００１６】制御ユニットＵは、車速がほぼ０で、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。

【００１７】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Ｄ
ＦＢ、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ＤＦＢ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Ｋ
ＳＸ、つまり本発明でいう第２制御値が算出される。

【００１８】Ｐ５では、冷却水温度が所定値例えば６０
度Ｃ以上であるか否かが判別される。このＰ５の判別で
ＹＥＳのときは、Ｐ６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Ｗ２が、『１−Ｗ１』つ
まり実施例ではＷ２＝０．９（９０％）として設定され
る。また、Ｐ５の判別でＮＯのときは、Ｐ７において、
フィ−ドバック制御値ＤＦＢ用の重み付け係数Ｗ１が
０．９に設定されると共に、現代制御の重み付け係数Ｗ
２が０．１に設定される。

【００１９】このように、冷却水温度が高いときは現代
制御の反映割合が大きく、また冷却水温度が低いときは
現代制御の反映割合が小さくされるが、これは、後述す
るように、現代制御のモデル関数を設定したときの設定
条件が、冷却水温度が高いときを前提としているためで
ある。

【００２０】Ｐ６あるいはＰ７の後は、それぞれＰ８に
おいて、最終制御値ＤＴが、Ｐ８に示す式にしたがって
決定される。そして、Ｐ８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、Ｐ１０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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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、モデル
関数中のパラメ−タとして冷却水温度を含んでいない一
方、冷却水温度がエンジン回転数に大きな影響与えるた
め、前述のＰ５〜Ｐ７の処理を行なうようになってい
る。

【００２４】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。

【００２５】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、センサＳ１〜Ｓ３から
のエンジン回転数信号、水温信号、スロットル開度信号
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。

【００２６】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。

【００２７】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
とするため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：水温センサＳ３：スロットル開度センサＳ４：車速センサ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

Claims

【特許請求の範囲】

【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、を備えていることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記モデル関数を設定した際の設定条件とエンジンが運
転されている実際の環境条件との差に基づいて、前記重
み付け割合を変更する重み付け割合変更手段をさらに備
えているもの。
【請求項３】請求項２において、前記モデル関数を設定した際の設定条件が、エンジンの
暖機終了状態とされ、エンジンが運転されている実際の環境条件が未暖機中の
ときは、暖機終了状態の場合に比して、前記重み付け割
合変更手段によって前記第２制御値の反映割合が減少さ
れるもの。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
おいて、前記目標値がアイドル回転数とされると共に、前記実際
値がエンジン回転数とされているもの。
【請求項５】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
おいて、前記目標値がエンジンに供給する混合気の空燃比とされ
ると共に、前記実際値が排気ガスの空燃比とされている
もの。