JPS5951150A - 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 - Google Patents
内燃機関のアイドル回転速度制御方法Info
- Publication number
- JPS5951150A JPS5951150A JP57159533A JP15953382A JPS5951150A JP S5951150 A JPS5951150 A JP S5951150A JP 57159533 A JP57159533 A JP 57159533A JP 15953382 A JP15953382 A JP 15953382A JP S5951150 A JPS5951150 A JP S5951150A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- engine
- value
- amount
- rotation speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 23
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 20
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 101100161935 Caenorhabditis elegans act-4 gene Proteins 0.000 description 1
- 244000307700 Fragaria vesca Species 0.000 description 1
- 235000016623 Fragaria vesca Nutrition 0.000 description 1
- 235000011363 Fragaria x ananassa Nutrition 0.000 description 1
- 241000406668 Loxodonta cyclotis Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
- F02D31/001—Electric control of rotation speed
- F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
- F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling
- F02D41/083—Introducing corrections for particular operating conditions for idling taking into account engine load variation, e.g. air-conditionning
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1415—Controller structures or design using a state feedback or a state space representation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
- F02D2200/503—Battery correction, i.e. corrections as a function of the state of the battery, its output or its type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
この発明は、内燃機関のアイドル時の回転速度の制御方
法に関し、より詳細には、従来一般的なPID(比例積
分微分)制御とは異なり、内燃機関の内部状態を考慮し
て機関をダイナミック(動的)なシステムとして捕え、
内部状態を規定する状態変数によって機関のダイナミッ
クな振舞い(動的挙動)を推定しながら、機関の人力変
数を決定する状態変数制御の手法を用いて、アイドル回
転速度を制御する方法に関する。
法に関し、より詳細には、従来一般的なPID(比例積
分微分)制御とは異なり、内燃機関の内部状態を考慮し
て機関をダイナミック(動的)なシステムとして捕え、
内部状態を規定する状態変数によって機関のダイナミッ
クな振舞い(動的挙動)を推定しながら、機関の人力変
数を決定する状態変数制御の手法を用いて、アイドル回
転速度を制御する方法に関する。
(従来技術)
従来の内燃機関におけるアイドル回転速度制御方法とし
ては、例えば第1図に示すようなものがある。アイドル
回転速度制御用のAACバルブ1は、VCMバルブ2の
制御ソレノイド3の駆動パルス幅PAをデー−ティ制御
することによってリフトt がW わり、スロットルバ
ルブ4のバイパス5を通過するバイパス空気量が変化し
て、アイドル回転速度が制御される。
ては、例えば第1図に示すようなものがある。アイドル
回転速度制御用のAACバルブ1は、VCMバルブ2の
制御ソレノイド3の駆動パルス幅PAをデー−ティ制御
することによってリフトt がW わり、スロットルバ
ルブ4のバイパス5を通過するバイパス空気量が変化し
て、アイドル回転速度が制御される。
コントロールユニット6は、スロットルバルブスイッチ
(アイドルスイッチ)7によるアイドル(II)LE)
信号、ニュートラルスインチ8によるニュートラル(N
JDUT)信号、車速センサ9による車速(VSP)信
号などによって機関がアイドル状態にあることを検知す
ると、水温センサ1oによる冷却水温度(1’w)に応
じた1次元テープルルンクアノプによって、アイドル回
転速度の基本目標値を算出する。そして、エアコンスイ
ッチ11によるエアコン(Al6)信号、ニュートラル
(NlうUT)信号、バッテリ電圧(VB)信号などに
応じた補正を行なって最終的に算出されたアイドル回転
速度の目標値N、に対し、機関の実際のアイドル回転速
度Nとその目標値Nrとの偏差SAが小さくなるように
制御ンレノイド3のパルス幅PAを比例、積分(1)I
)のデユーティ制御をして、目標回転速度Nrにフィー
ドバック制御する。
(アイドルスイッチ)7によるアイドル(II)LE)
信号、ニュートラルスインチ8によるニュートラル(N
JDUT)信号、車速センサ9による車速(VSP)信
号などによって機関がアイドル状態にあることを検知す
ると、水温センサ1oによる冷却水温度(1’w)に応
じた1次元テープルルンクアノプによって、アイドル回
転速度の基本目標値を算出する。そして、エアコンスイ
ッチ11によるエアコン(Al6)信号、ニュートラル
(NlうUT)信号、バッテリ電圧(VB)信号などに
応じた補正を行なって最終的に算出されたアイドル回転
速度の目標値N、に対し、機関の実際のアイドル回転速
度Nとその目標値Nrとの偏差SAが小さくなるように
制御ンレノイド3のパルス幅PAを比例、積分(1)I
)のデユーティ制御をして、目標回転速度Nrにフィー
ドバック制御する。
以上の制御方法を流れ図で示したのが第2図である。
しかしながら、このような従来の内燃機関のアイドル回
転制御方法にあっては、機関、アクチュエータおよびセ
ンサの動特性を効果的に用いたP■制御を行なっている
訳ではなく、さらには、制御手法としてのPI副制御多
入出力システムに対する制御には不向きなものとなって
いたため、機関が他の運転状態からアイドル状態に入る
時、またはアイドル状態から出る時、さらには種々の負
荷外乱が加わつTこ直後等の、機関がダイナミックな振
舞いを呈する時には、制御追従性ずなわち過渡応答が悪
いという問題があった。また、他の制御入力を加えて制
御の自由度を上げ、制御性を高めようとする時には、P
■制御の手法では適用が難しいという問題があった。
転制御方法にあっては、機関、アクチュエータおよびセ
ンサの動特性を効果的に用いたP■制御を行なっている
訳ではなく、さらには、制御手法としてのPI副制御多
入出力システムに対する制御には不向きなものとなって
いたため、機関が他の運転状態からアイドル状態に入る
時、またはアイドル状態から出る時、さらには種々の負
荷外乱が加わつTこ直後等の、機関がダイナミックな振
舞いを呈する時には、制御追従性ずなわち過渡応答が悪
いという問題があった。また、他の制御入力を加えて制
御の自由度を上げ、制御性を高めようとする時には、P
■制御の手法では適用が難しいという問題があった。
(発明の目的)
この発明は、このような従来の問題点に着目してなさ、
lIだもので、機関が他の運転状態からアイドル状態へ
入る時、またはアイドル状態から出る時、さらには負荷
外乱が加わった直後等の、機関がダイナミックな振舞い
を呈する時の制御追従性すなわち過渡応答を最適にし、
さらに、多数の制御入力変数を加えて制御自由度を上げ
、制御性な高めることを容易にし、もってより安定なア
イドル回転制御を行なうことを目的とする。
lIだもので、機関が他の運転状態からアイドル状態へ
入る時、またはアイドル状態から出る時、さらには負荷
外乱が加わった直後等の、機関がダイナミックな振舞い
を呈する時の制御追従性すなわち過渡応答を最適にし、
さらに、多数の制御入力変数を加えて制御自由度を上げ
、制御性な高めることを容易にし、もってより安定なア
イドル回転制御を行なうことを目的とする。
(発明の構成および作用)
そこでこの発明は、内燃機関、アクチュエータおよびセ
ンサの動特性をモデル化したものをマイクロコンピュー
タ等からなるコントローラに記憶しておき、空気量(も
しくは相当量)、点火時期、燃料供給量(もしくは相当
量)および排気還流(EGR)量(もしくは相当量)の
うちのいずれが1つまたは任意の2つ以上の組合せを制
御入力とし、かつアイドル回転速度を制御出力とし、制
御入力と制mj出力から、ダイナミックモデルである内
燃機関等の内部状態を代表する状態変数量を推定し、そ
の推定値とアイドル回転速度の目標値と実際値の偏差の
積分値とを用いて、制御入力値を決定し、内燃機関のア
イドル回転速度を目標値にフィードバック制御すること
を特徴とする。この制御手法は、従来一般的なPfD制
御に代わり、多数の入出力変数を総合的に制御する多変
数制御の手法を用いるものである。
ンサの動特性をモデル化したものをマイクロコンピュー
タ等からなるコントローラに記憶しておき、空気量(も
しくは相当量)、点火時期、燃料供給量(もしくは相当
量)および排気還流(EGR)量(もしくは相当量)の
うちのいずれが1つまたは任意の2つ以上の組合せを制
御入力とし、かつアイドル回転速度を制御出力とし、制
御入力と制mj出力から、ダイナミックモデルである内
燃機関等の内部状態を代表する状態変数量を推定し、そ
の推定値とアイドル回転速度の目標値と実際値の偏差の
積分値とを用いて、制御入力値を決定し、内燃機関のア
イドル回転速度を目標値にフィードバック制御すること
を特徴とする。この制御手法は、従来一般的なPfD制
御に代わり、多数の入出力変数を総合的に制御する多変
数制御の手法を用いるものである。
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第3図は、この発明による内燃機関のアイドル回転速度
制御方法の一笑施例を実現する装置の構成図である。
制御方法の一笑施例を実現する装置の構成図である。
同図において、12は制御対象である内燃機関で、アイ
ドル回転速度制御の他、空燃比フィートノ゛<ツク制御
を含む燃料噴射制御その他を行なっている。
ドル回転速度制御の他、空燃比フィートノ゛<ツク制御
を含む燃料噴射制御その他を行なっている。
制御対象120制御出力をアイドル回転速度どした場合
、制御入力としては、空気量、点火時期、燃料供給量↑
6よび排気還流量のうちのいずれか1つま1こは任意の
2つ以上の組合せをとり得る。本実施例では、2制御入
力として、アイドル時のバイパス空気量を調整するため
のV CMパルプ2の制御ルノイド(第1図)を駆動す
るパルス幅P人(すなわちバイパス空気量に和尚する量
)と点火時期I Tとをとる。制御出力はアイドル回転
速度Nで゛、1出力て゛ある。
、制御入力としては、空気量、点火時期、燃料供給量↑
6よび排気還流量のうちのいずれか1つま1こは任意の
2つ以上の組合せをとり得る。本実施例では、2制御入
力として、アイドル時のバイパス空気量を調整するため
のV CMパルプ2の制御ルノイド(第1図)を駆動す
るパルス幅P人(すなわちバイパス空気量に和尚する量
)と点火時期I Tとをとる。制御出力はアイドル回転
速度Nで゛、1出力て゛ある。
13は、制御対象である機関I2のダイナミックモデル
な記憶していて、上記3つの制御入L1つ力情報1)A
、 I i” 、 Nから機関のダイナミックな内部状
態を推定する状態観測器(オブザーバ)であり、内部状
態を代表する状縛変敬量X(例えば4つの量X1゜x2
.xl、x4θ)ベクトル表示)の推定値Xを日1算ず
ろ。
な記憶していて、上記3つの制御入L1つ力情報1)A
、 I i” 、 Nから機関のダイナミックな内部状
態を推定する状態観測器(オブザーバ)であり、内部状
態を代表する状縛変敬量X(例えば4つの量X1゜x2
.xl、x4θ)ベクトル表示)の推定値Xを日1算ず
ろ。
状態観測器13は制御対象で1)る機関をンミーレーン
ヨンするもので、ダイナミックな内部状態を状態変数x
(n次のベクトルX1〜Xn)で代表する。
ヨンするもので、ダイナミックな内部状態を状態変数x
(n次のベクトルX1〜Xn)で代表する。
制御対象である機関】2の内部状態を表わす状態変数は
、具体的には例えばイノテークマニホールドの絶対圧や
吸入負圧、実際にシリンダに吸入された空気量、燃焼の
動的挙動、機関トルク等が挙げられる。これらの値なセ
ンサにより検出できれば、その検出値を用いることによ
って、動的な振舞いを把握し、制御に用℃・ることによ
って制御をより精密に行なうことができる。し2かしな
がら現時点て・は、それらの値を検出できる実用的なセ
ンサはあまり存在1〜ない。そこで機関の内部状態を状
態変数Xで代表させるが、但し状態変数Xは実際の内部
状態な表わす種々の物理量に対応させる必要はなく、全
体として機関をシミュレーションさせるものである。状
態変数Xの次数I]は、nが大きい程/ミュIノージョ
ンが精確になるが、反面計算が複雑になる。そこでモデ
ルと(〜では低次元近似さ」主ブこものを使用し、近イ
JJ誤差または機関個体差による誤差を、積分動作で吸
収する。
、具体的には例えばイノテークマニホールドの絶対圧や
吸入負圧、実際にシリンダに吸入された空気量、燃焼の
動的挙動、機関トルク等が挙げられる。これらの値なセ
ンサにより検出できれば、その検出値を用いることによ
って、動的な振舞いを把握し、制御に用℃・ることによ
って制御をより精密に行なうことができる。し2かしな
がら現時点て・は、それらの値を検出できる実用的なセ
ンサはあまり存在1〜ない。そこで機関の内部状態を状
態変数Xで代表させるが、但し状態変数Xは実際の内部
状態な表わす種々の物理量に対応させる必要はなく、全
体として機関をシミュレーションさせるものである。状
態変数Xの次数I]は、nが大きい程/ミュIノージョ
ンが精確になるが、反面計算が複雑になる。そこでモデ
ルと(〜では低次元近似さ」主ブこものを使用し、近イ
JJ誤差または機関個体差による誤差を、積分動作で吸
収する。
この発明νこおける2人力]用力の場合には、n−4程
度が適当である。
度が適当である。
第3図において−14は積分動作とゲインブロックで、
機関回転速度の指定され1こ目標値Nrと実際値Nとの
偏差SAを積分した量および状態観測器I3で計算され
た状態変数量Xから、2つの制御入力PAとI ’J”
の値を計算する。そして、上記状態観測器13と積分動
作とゲインブロック14とでコントローラを構成する。
機関回転速度の指定され1こ目標値Nrと実際値Nとの
偏差SAを積分した量および状態観測器I3で計算され
た状態変数量Xから、2つの制御入力PAとI ’J”
の値を計算する。そして、上記状態観測器13と積分動
作とゲインブロック14とでコントローラを構成する。
次に作用を説明ずろ。
制御対象である機関12は2人力1出カシステムで、こ
の入出力間の回転同期サンプル値系のある基準設定値近
辺で求められ1こMW形近似された伝達関数行列T(Z
)から、制御対象】2のダイナミノクブエ内部状態を推
庁ずろことが可能である。その1つσ)手法として状態
観測器13がある。アイドル回転速度近辺の運転条件で
、制御対象】2の伝達関数行列’1Mziが実験的に求
まり、 ’r(zヒ−1、’V、(z) T2(t) )
(1)と7xろ。111シ、Zは人出
力信号のサンプル値のl−3換を示し、T、(z)と’
J’2(z)は例えば2の2次伝達関数である。
の入出力間の回転同期サンプル値系のある基準設定値近
辺で求められ1こMW形近似された伝達関数行列T(Z
)から、制御対象】2のダイナミノクブエ内部状態を推
庁ずろことが可能である。その1つσ)手法として状態
観測器13がある。アイドル回転速度近辺の運転条件で
、制御対象】2の伝達関数行列’1Mziが実験的に求
まり、 ’r(zヒ−1、’V、(z) T2(t) )
(1)と7xろ。111シ、Zは人出
力信号のサンプル値のl−3換を示し、T、(z)と’
J’2(z)は例えば2の2次伝達関数である。
人力、出力および伝達関数T、(z) 、 T2(7,
1の関係を・l< −’l−jji11イal17を象
(機関)12のモデル構造を化4図に示す。但し、入出
力はそれぞ、11.基準設定値からのズレδ))A +
δIT、δNを用いている。
1の関係を・l< −’l−jji11イal17を象
(機関)12のモデル構造を化4図に示す。但し、入出
力はそれぞ、11.基準設定値からのズレδ))A +
δIT、δNを用いている。
この伝達関数行列T(Z)から、次の様に状態観測器1
3を構成することができろ。
3を構成することができろ。
先ず、’f’(z)から機関の動的な振舞いを記述する
状態変数モデル x(n)−八x(n−1)+Bu(n−1) (
21y (n −]、 )=Cx(n−1)
(3)を導く。ここで、各量のカッコ内の(1]
)は現時点を、まブこ(n −]−)は1つ前のザンプ
ル時点を表わす。
状態変数モデル x(n)−八x(n−1)+Bu(n−1) (
21y (n −]、 )=Cx(n−1)
(3)を導く。ここで、各量のカッコ内の(1]
)は現時点を、まブこ(n −]−)は1つ前のザンプ
ル時点を表わす。
u (n−1)は制御入力ベクトルで、ある基準設定値
からの線形近似が成り立つ範囲内での摂動分を表わす、
制御ルノイド3のパルス幅δPA (n −1’)と点
火時期δI Tを要素とする。ずなわち、まムニy(n
−1)は制御出力で、制御入カベクl−ルと同様に、あ
る基準回転速度Na(例えば650 rp+η)からの
摂動分を表わすδN(n−]、)を要素とする。
からの線形近似が成り立つ範囲内での摂動分を表わす、
制御ルノイド3のパルス幅δPA (n −1’)と点
火時期δI Tを要素とする。ずなわち、まムニy(n
−1)は制御出力で、制御入カベクl−ルと同様に、あ
る基準回転速度Na(例えば650 rp+η)からの
摂動分を表わすδN(n−]、)を要素とする。
すなわち、
y(n−1)−δN (n −]、 ’)
(5)X(・)は状に、す変数ベクトルであり、
行列へ、B、Cは伝達関斂行列’I’fZlの係数から
決まる定数行列である。
(5)X(・)は状に、す変数ベクトルであり、
行列へ、B、Cは伝達関斂行列’I’fZlの係数から
決まる定数行列である。
ここで、次のようなアルゴリズムを持つ状態観測器を構
成する。
成する。
X(+]) = (A −(AC) X (n−1)
+ B u (+コー1 )+Gy(n−1)
(6)ここに、Gは任意に与えられる行列
で、X(・)(ま機関j2の内部状態変数X(・)の推
定値である。(2+ (3)(6)式より変形すると、 (X (n) −X (n) ) −(八−GC)(x
(n−1’)−x(n−1):] (7) となり、行列(八−(jC)の固有値が単位円内にある
ようにGを選べば、 +1−)大で x(n) −> x(nl
(8)となり、内部状態変数量X(I])を入力U
(・)と出力y(・)から推定ずろことができる。まプ
こ、行列Gを適当に選び、行列(八−しC)の固イ1値
を全て零にすることも可能で、この時状態観測器13は
有限整このようにして推定された状態変数X(・)と、
目標回転速度Nrと現在の実際の回転速度N(・)との
偏差5A−(N、−N(・))の情報を用いて、制御入
力である制御ソレノイド3の駆動パルス幅の基準設定値
(PA)aからの線形近似が成り立つ範囲内での増量分
δPA(りと、点火時期の基準設定値からの線形近似か
成り立つ範囲内での増量分δIT(・)を決定し、機関
のアイドル回転速度Nの最適レギーレータ制御を行なう
。レギュレータ制御とは、アイドル回転速度Nを一定値
である目標回転速度Nrに合致するように制御する定値
制御を意味する。なお本発明では、前述したように実験
的に求めたモデルが低次元化された近似モデルであるた
め、その近似誤差を吸収するための1(積分)動作を付
方uしてし・るが、ここではI動作を含めての最適レギ
ーレータ制御を行なう。
+ B u (+コー1 )+Gy(n−1)
(6)ここに、Gは任意に与えられる行列
で、X(・)(ま機関j2の内部状態変数X(・)の推
定値である。(2+ (3)(6)式より変形すると、 (X (n) −X (n) ) −(八−GC)(x
(n−1’)−x(n−1):] (7) となり、行列(八−(jC)の固有値が単位円内にある
ようにGを選べば、 +1−)大で x(n) −> x(nl
(8)となり、内部状態変数量X(I])を入力U
(・)と出力y(・)から推定ずろことができる。まプ
こ、行列Gを適当に選び、行列(八−しC)の固イ1値
を全て零にすることも可能で、この時状態観測器13は
有限整このようにして推定された状態変数X(・)と、
目標回転速度Nrと現在の実際の回転速度N(・)との
偏差5A−(N、−N(・))の情報を用いて、制御入
力である制御ソレノイド3の駆動パルス幅の基準設定値
(PA)aからの線形近似が成り立つ範囲内での増量分
δPA(りと、点火時期の基準設定値からの線形近似か
成り立つ範囲内での増量分δIT(・)を決定し、機関
のアイドル回転速度Nの最適レギーレータ制御を行なう
。レギュレータ制御とは、アイドル回転速度Nを一定値
である目標回転速度Nrに合致するように制御する定値
制御を意味する。なお本発明では、前述したように実験
的に求めたモデルが低次元化された近似モデルであるた
め、その近似誤差を吸収するための1(積分)動作を付
方uしてし・るが、ここではI動作を含めての最適レギ
ーレータ制御を行なう。
この発明の制御対象である機関は、前述し定ように2人
力1出カシステムであり、これを最適にレギュレータ制
御するものであるが、一般的な多変数システムの最適レ
ギュレータ制御アルゴリズムは、例えば古田勝久著「線
形システム制御理論」(昭和51年)昭晃堂その他に説
明されているので、ここでは詳細な説明は省略ずろ。結
果のみを記述すると、いま、 δu(n) = u(nl−u(n−1)
(9)δe (n) =Nr N (n)
’ QO)とし、評価関数Jを、 J=:r (δe(k12+δu((klRδu(k
) )] (団に−。
力1出カシステムであり、これを最適にレギュレータ制
御するものであるが、一般的な多変数システムの最適レ
ギュレータ制御アルゴリズムは、例えば古田勝久著「線
形システム制御理論」(昭和51年)昭晃堂その他に説
明されているので、ここでは詳細な説明は省略ずろ。結
果のみを記述すると、いま、 δu(n) = u(nl−u(n−1)
(9)δe (n) =Nr N (n)
’ QO)とし、評価関数Jを、 J=:r (δe(k12+δu((klRδu(k
) )] (団に−。
とする。ここでRは重みパラメータ行列、tは転置を示
す。l(は制御開始時点な0とするサンプル回数で、(
開式の右辺第2項は(9)式の2乗(Rを対角行列とす
ると)を表わす。また旧)式の第2項を、(9)式のよ
うな制御入力の差分の2次形式としてし・ろが、こ、l
]、は第51スのように1動作を付加したためでk)ろ
。(11)式の評価関数Jを最小と1−ろ最適側′ 個
入力u”ik)は、 となる。(12)式で に=−(1(+B ?B)B PA (13
)とおくと、Kは最適ゲイン行列である。また(12)
式%式% のりカッティ(Riccati )方程式の解である。
す。l(は制御開始時点な0とするサンプル回数で、(
開式の右辺第2項は(9)式の2乗(Rを対角行列とす
ると)を表わす。また旧)式の第2項を、(9)式のよ
うな制御入力の差分の2次形式としてし・ろが、こ、l
]、は第51スのように1動作を付加したためでk)ろ
。(11)式の評価関数Jを最小と1−ろ最適側′ 個
入力u”ik)は、 となる。(12)式で に=−(1(+B ?B)B PA (13
)とおくと、Kは最適ゲイン行列である。また(12)
式%式% のりカッティ(Riccati )方程式の解である。
旧)式の評価関数Jの意味は、制御入力U(・)の動き
を制約しつつ、制御出力y(・)であるアイドル回転速
度Nの目標値Nrからの偏差SA(回転変動)を最小に
しようと意図しLもので、その制約の重みづけは重みパ
ラメータ行列Rで変えることができる。従って、適当な
Rを選択し、アイドル時の機関のダイナミックモデル(
状態変数モデル)を用℃・、(l Ii)式を解い1こ
Pを用いて計算し1こ(1:()式の最適ゲイン行列K
をマイクロコンピュータに記憶し、アイドル回転速度の
目標仙N1と実際値Nの偏差SAの積分値および推定さ
」1.た状i、目変数z(k、)から、(12)式によ
って最適開側1人力値u*(k)を簡単に決定すること
かできる。また前述したように、機関のダイナミックな
状態変数の推定値x(k)を求めるには、行列A、B、
C,Gの値をマイクロコンピュータに記憶しておき、(
6)式により計算すればよい。
を制約しつつ、制御出力y(・)であるアイドル回転速
度Nの目標値Nrからの偏差SA(回転変動)を最小に
しようと意図しLもので、その制約の重みづけは重みパ
ラメータ行列Rで変えることができる。従って、適当な
Rを選択し、アイドル時の機関のダイナミックモデル(
状態変数モデル)を用℃・、(l Ii)式を解い1こ
Pを用いて計算し1こ(1:()式の最適ゲイン行列K
をマイクロコンピュータに記憶し、アイドル回転速度の
目標仙N1と実際値Nの偏差SAの積分値および推定さ
」1.た状i、目変数z(k、)から、(12)式によ
って最適開側1人力値u*(k)を簡単に決定すること
かできる。また前述したように、機関のダイナミックな
状態変数の推定値x(k)を求めるには、行列A、B、
C,Gの値をマイクロコンピュータに記憶しておき、(
6)式により計算すればよい。
さ−(1,アイドル回転速度制御開始と判断した場合(
例えば、スロットルが全閉状態で、かつ、所定機関回転
速度以下となった場合)には、開始の判断と同時に状態
観測を始めろ訳であるが、(6)式のアルゴリズムから
判るように、推定状態の初期値X(0)を与えなげれば
ならない。例えば、アイドル回転速度制御を始めると判
断し1こ時の機関回転速度が90Orpmだったとしブ
こも、推定状態の初期/\ 値X(0)はその状態に近い値を設定しておけば、以後
の推定を速く確実に行なうことができ、コーステイング
から目標回転速度(例えば650 rpm )に制御す
る際の過渡応答に対する制御性もよ(なり、コーステイ
ングエンストを防止することができる。
例えば、スロットルが全閉状態で、かつ、所定機関回転
速度以下となった場合)には、開始の判断と同時に状態
観測を始めろ訳であるが、(6)式のアルゴリズムから
判るように、推定状態の初期値X(0)を与えなげれば
ならない。例えば、アイドル回転速度制御を始めると判
断し1こ時の機関回転速度が90Orpmだったとしブ
こも、推定状態の初期/\ 値X(0)はその状態に近い値を設定しておけば、以後
の推定を速く確実に行なうことができ、コーステイング
から目標回転速度(例えば650 rpm )に制御す
る際の過渡応答に対する制御性もよ(なり、コーステイ
ングエンストを防止することができる。
但し、同じ900 rpmの時の状態でも、スロットル
が全閉になったのが2000 rpmでそこから回転速
度が落ちてきて900 rpmになった時と、4000
rp目]でスロットル全閉になって回転速度が落ちて
きて900 rpmになつ1こ時では、機関の内部状態
変数値は異なり、推定状態の初期値X(0)は、スロノ
t・ルが全閉になった時の機関回転速度と、アイドル回
転速度制御を始めろと判断した時の機関回転速度に応じ
て与えることで、正しい状態推定が可能となる。つまり
、アイドル回転速度制御の開始時(にスロットルが全閉
になった時とアイドル回転速度制御の開始時の機関回転
速度に応じて状態初期値X(0)を与え、(6)式によ
り計算すればよい。この状態初期値X(0)の値は、あ
らかじめ計算機シミーレーションで求めておき、例えば
、スロットルか全閉になった時の機関回転速度と、アイ
ドル制御開始時の機関回転速度の2次元テーブルとして
マイクロコンピュータに記憶しておく。
が全閉になったのが2000 rpmでそこから回転速
度が落ちてきて900 rpmになった時と、4000
rp目]でスロットル全閉になって回転速度が落ちて
きて900 rpmになつ1こ時では、機関の内部状態
変数値は異なり、推定状態の初期値X(0)は、スロノ
t・ルが全閉になった時の機関回転速度と、アイドル回
転速度制御を始めろと判断した時の機関回転速度に応じ
て与えることで、正しい状態推定が可能となる。つまり
、アイドル回転速度制御の開始時(にスロットルが全閉
になった時とアイドル回転速度制御の開始時の機関回転
速度に応じて状態初期値X(0)を与え、(6)式によ
り計算すればよい。この状態初期値X(0)の値は、あ
らかじめ計算機シミーレーションで求めておき、例えば
、スロットルか全閉になった時の機関回転速度と、アイ
ドル制御開始時の機関回転速度の2次元テーブルとして
マイクロコンピュータに記憶しておく。
また、アイドル回転速度制御を開始すると判断した時(
この時機関回転速度が90Orpmとすると)、(0式
のΣCNr N(J) :)の与え方は、本来ならば
、−O N、が65OrpmであればΣCNr N(jl〕−
一250rpm−0 と力えらJするか、この場合は制御入力値が小さくなり
、第11図(A)のように、目標アイドル回転速度(6
50rpm )に対するアンダシュートを生じ、コース
テイングエンストの原因となる。そこで、Σ(N、−N
(j))の値を疑似的に大きい値、ずなわ−0 ち実回転N(0)を見掛は上目標アイドル回転速度付近
あるいは、目標回転より下にあるように設定すり、ば、
制御入力値は大きくなり、第11図FB+に示すように
、目標回転速度への連応性が多少損われるが、アンダシ
ュートがほとんどなくなり、極めて安定に制御すること
ができる。
この時機関回転速度が90Orpmとすると)、(0式
のΣCNr N(J) :)の与え方は、本来ならば
、−O N、が65OrpmであればΣCNr N(jl〕−
一250rpm−0 と力えらJするか、この場合は制御入力値が小さくなり
、第11図(A)のように、目標アイドル回転速度(6
50rpm )に対するアンダシュートを生じ、コース
テイングエンストの原因となる。そこで、Σ(N、−N
(j))の値を疑似的に大きい値、ずなわ−0 ち実回転N(0)を見掛は上目標アイドル回転速度付近
あるいは、目標回転より下にあるように設定すり、ば、
制御入力値は大きくなり、第11図FB+に示すように
、目標回転速度への連応性が多少損われるが、アンダシ
ュートがほとんどなくなり、極めて安定に制御すること
ができる。
そして、以上の初期値は、スロットルが全閉になつ1こ
時とアイドル回転速度制御を開始すると判断した時の機
関回転速度に応じて力えてやる(例えば2次元テーブル
の形)。
時とアイドル回転速度制御を開始すると判断した時の機
関回転速度に応じて力えてやる(例えば2次元テーブル
の形)。
第12図fAMB)に、アイドル運転中空炊がしした場
合の制御性を示す。第12図(AIは、空吹かし後アイ
ドルスイッチが再び入り、この時所定回転速度(例えば
1100 rpm )以下でアイドル回転制御を開始す
ると判断した時(この時の機関回転速度を例えば950
rpmとする)、初期値はΣ〔Nr−N(J)〕j=0 ”” 450 rpmとなり、その値を用いて制御し
た場合であり、第12図(Blは、疑似的に30Orp
mと与えた時の制御性であり、エンストを避けるための
安全マージンを大きくとるため、大きい初期値をカえた
結果である。第12図(B)に示すこの発明の方法によ
る場合の方が、コーステイングエンストを防止できるこ
とが明らかである。なお、状態変数初期値は(Al(B
l共に同じ値にしている。 ′さて、機関]2の冷
却水温度や酸素濃度センサの活性状態が変わると、機関
のダイナミックが変わってくる。
合の制御性を示す。第12図(AIは、空吹かし後アイ
ドルスイッチが再び入り、この時所定回転速度(例えば
1100 rpm )以下でアイドル回転制御を開始す
ると判断した時(この時の機関回転速度を例えば950
rpmとする)、初期値はΣ〔Nr−N(J)〕j=0 ”” 450 rpmとなり、その値を用いて制御し
た場合であり、第12図(Blは、疑似的に30Orp
mと与えた時の制御性であり、エンストを避けるための
安全マージンを大きくとるため、大きい初期値をカえた
結果である。第12図(B)に示すこの発明の方法によ
る場合の方が、コーステイングエンストを防止できるこ
とが明らかである。なお、状態変数初期値は(Al(B
l共に同じ値にしている。 ′さて、機関]2の冷
却水温度や酸素濃度センサの活性状態が変わると、機関
のダイナミックが変わってくる。
例えば、冷却水温度が10℃の時と60℃の時では、機
関の振舞いは変わってくる。このように、機関のダイナ
ミックが大幅に変化する時は、機関のある1つの所定条
件で実験的に求めら牙11こ前述の(2)9(3)式に
よるダイナミックモデルだけでは、正嫡な制御を続ける
ことは期待できず、何らかの形で適応ずろことか望まし
い。
関の振舞いは変わってくる。このように、機関のダイナ
ミックが大幅に変化する時は、機関のある1つの所定条
件で実験的に求めら牙11こ前述の(2)9(3)式に
よるダイナミックモデルだけでは、正嫡な制御を続ける
ことは期待できず、何らかの形で適応ずろことか望まし
い。
従って、機関のダイナミックが変わったことを検知する
バラメーク(例えば冷却水温度)を決め、そのパラメー
タの種々の値に応じてダイナミックモデルを記憶I−又
ぢき−そのパラメータの値に応じてダイナミックモデル
を切り換えて制御していくことで、最適ノエ制御を続け
ろことができる。この場合、状態観測器15の定数行列
へ、B、C,G(f2) 、(3)、(6)、(7)式
)も変え、また、(13)式の最適ゲイ7にも切り換え
ていく。
バラメーク(例えば冷却水温度)を決め、そのパラメー
タの種々の値に応じてダイナミックモデルを記憶I−又
ぢき−そのパラメータの値に応じてダイナミックモデル
を切り換えて制御していくことで、最適ノエ制御を続け
ろことができる。この場合、状態観測器15の定数行列
へ、B、C,G(f2) 、(3)、(6)、(7)式
)も変え、また、(13)式の最適ゲイ7にも切り換え
ていく。
また、酸素濃度センサが伶えて、空燃比のリッチ(燃わ
1濃)−リーン(燃料薄)の判定が不能になると、空燃
比フィードバック制御は一定値にクランプされ、酸素濃
度セッサが不活性の間は、混合気濃度がリッチ側かある
し・はり一ン側に片寄ってしまう。この場合、とりもけ
リッチ側に片寄った場合は、機関のダイナミックはかな
り変化し、アイドル回転速度の制御性の悪化を呈するこ
とになる。
1濃)−リーン(燃料薄)の判定が不能になると、空燃
比フィードバック制御は一定値にクランプされ、酸素濃
度セッサが不活性の間は、混合気濃度がリッチ側かある
し・はり一ン側に片寄ってしまう。この場合、とりもけ
リッチ側に片寄った場合は、機関のダイナミックはかな
り変化し、アイドル回転速度の制御性の悪化を呈するこ
とになる。
従って、酸素濃度センサの活性状態が変化した場合にも
、変化したその活性状態に応じて、状態観測器13の定
数行列A、B、C,Gおよび最適ゲインKを切り換えて
いく。
、変化したその活性状態に応じて、状態観測器13の定
数行列A、B、C,Gおよび最適ゲインKを切り換えて
いく。
以上の手順で、アイドル回転速度が一定の状態における
種々の外乱に対する過渡応答と、アイドル回転速度の目
標値を変更した場合の過渡応答を実験し1こ結果を、従
来のP I制御とこの発明による多変数制御とで比較し
たのが第13図(A)fB]および第14図(A)(B
)である。
種々の外乱に対する過渡応答と、アイドル回転速度の目
標値を変更した場合の過渡応答を実験し1こ結果を、従
来のP I制御とこの発明による多変数制御とで比較し
たのが第13図(A)fB]および第14図(A)(B
)である。
第131afA)fB)は、冷却水温度Twに拘らずダ
イナミックモデルを単一とした場合(A)と、冷却水温
度TWに応じてダイナミックモデルを切り換え1こ場合
(B)の実験結果を示す。第13図(Alは、T、v=
60〜80 ’C位でモデリングし1こものを基に制
御系を股引し、その時の最適ゲインにと状態観測器モデ
ルで、冷却水温度′1゛いが20℃の時に空炊しを行な
った結果であり、第13図(B)は、Tw−10〜30
°C位て゛モデリングしたものを基に制御系を設計し、
その時の最適ゲインにと状態観測器モデルで、冷却水温
度20 ℃の時に空炊しを行なった結果である。いずれ
も目標回転速度Nrは1200 rp+nである。図か
ら、冷却水温度Twに応じてダイナミックモデルを切り
換えた方が、良好な制御性が得られることが判る。
イナミックモデルを単一とした場合(A)と、冷却水温
度TWに応じてダイナミックモデルを切り換え1こ場合
(B)の実験結果を示す。第13図(Alは、T、v=
60〜80 ’C位でモデリングし1こものを基に制
御系を股引し、その時の最適ゲインにと状態観測器モデ
ルで、冷却水温度′1゛いが20℃の時に空炊しを行な
った結果であり、第13図(B)は、Tw−10〜30
°C位て゛モデリングしたものを基に制御系を設計し、
その時の最適ゲインにと状態観測器モデルで、冷却水温
度20 ℃の時に空炊しを行なった結果である。いずれ
も目標回転速度Nrは1200 rp+nである。図か
ら、冷却水温度Twに応じてダイナミックモデルを切り
換えた方が、良好な制御性が得られることが判る。
第14図(A)(B+は、酸素濃度センサの活性状態に
拘らずダイナミックモデルを単一とし1こ場合(Alと
、活性状態に応じてダイナミックモデルを切り換えた場
合(Blの実験結果を示す。第14図(A)は、酸素濃
度センサが活性の場合でモデリングしたものを基に制御
系を設計し、その時の最適ゲインにと状態観測器モデル
で、酸素濃度センサが不活性でリッチ側に片寄つブこ時
に空炊しを行なった結果であり、第14図tB)は、酸
素濃度セッサが不活性でリッチ側に片寄つブこ場合でモ
デリングしたものを基に制御系を設d1−シ、その時の
最適ゲインにと状態観測器モデルで、酸素濃度センサが
リッチ側に片寄っ1こ時に空炊しを行なつ1こ結果であ
る。図から、酸素濃度センサの活性状態に応じてダイナ
ミックモデルを切り換えた方が、良好な制御性が得られ
ることが判る。
拘らずダイナミックモデルを単一とし1こ場合(Alと
、活性状態に応じてダイナミックモデルを切り換えた場
合(Blの実験結果を示す。第14図(A)は、酸素濃
度センサが活性の場合でモデリングしたものを基に制御
系を設計し、その時の最適ゲインにと状態観測器モデル
で、酸素濃度センサが不活性でリッチ側に片寄つブこ時
に空炊しを行なった結果であり、第14図tB)は、酸
素濃度セッサが不活性でリッチ側に片寄つブこ場合でモ
デリングしたものを基に制御系を設d1−シ、その時の
最適ゲインにと状態観測器モデルで、酸素濃度センサが
リッチ側に片寄っ1こ時に空炊しを行なつ1こ結果であ
る。図から、酸素濃度センサの活性状態に応じてダイナ
ミックモデルを切り換えた方が、良好な制御性が得られ
ることが判る。
以上説明してきた方法はフィードバック制御であるが、
例えばエアコン・コンプレッサ負荷、パワーステアリン
グポンプ負荷、クラッチミートによる負荷等の事前にス
イッチからの信号で予測できるような負荷が入った場合
は、上記のフィードバック制御に加えフィードフォワー
ド制御を行なうことにより、過渡時の制御性を高めるこ
とかで・きる。
例えばエアコン・コンプレッサ負荷、パワーステアリン
グポンプ負荷、クラッチミートによる負荷等の事前にス
イッチからの信号で予測できるような負荷が入った場合
は、上記のフィードバック制御に加えフィードフォワー
ド制御を行なうことにより、過渡時の制御性を高めるこ
とかで・きる。
一1’llヲエアコンのオンオフについて第15図(A
)(Blを参照して説明する。第15図(Alは通常の
フィードバックft1J御で制御した場合であるが、エ
アコンオンと同時にアイドル回転速度が太き(低下し、
エアコンオフの場合はアイドル回転速度が一時的に一上
昇する。第15図(Blはこの発明によるフィードバン
ク制御にエアコンオン・オフと同時にフィードフォワー
ド制御を加え1こ方法で制御を行なつ1こ場合である。
)(Blを参照して説明する。第15図(Alは通常の
フィードバックft1J御で制御した場合であるが、エ
アコンオンと同時にアイドル回転速度が太き(低下し、
エアコンオフの場合はアイドル回転速度が一時的に一上
昇する。第15図(Blはこの発明によるフィードバン
ク制御にエアコンオン・オフと同時にフィードフォワー
ド制御を加え1こ方法で制御を行なつ1こ場合である。
エアコノオン・オフ時のンイードフォワード制御の具体
的な方法は、エアコンオン時点において、第1図に示i
−VCMバルブ2の制御ソレノイド3を制御するデー−
ティ信号のオンデー−ティパルス幅を所定量(例えば4
m5)増やし、バイパス空気量を増やしてやる。エアコ
ンオフ時点においては、この増分を取り去る。
的な方法は、エアコンオン時点において、第1図に示i
−VCMバルブ2の制御ソレノイド3を制御するデー−
ティ信号のオンデー−ティパルス幅を所定量(例えば4
m5)増やし、バイパス空気量を増やしてやる。エアコ
ンオフ時点においては、この増分を取り去る。
以上、エアコンオン時につり・て説明したが、エアコン
オフ時は同様な方法で減算を行なう。
オフ時は同様な方法で減算を行なう。
以上は工′アコンのオン・オフについて説明しプ、二が
、パワー・ステアリングポンプからの信号やクララチス
インチからの信号によっても同様の制御か行なえる。
、パワー・ステアリングポンプからの信号やクララチス
インチからの信号によっても同様の制御か行なえる。
第16図(A)(B)はパワーステアリングポンプ負荷
が加わつIこJJ、合の実験結果で、第16図[A+は
従来のフィードバンク制御によ4)場合、(B)はフィ
ードフォワードtllJ御を加えた場合である。
が加わつIこJJ、合の実験結果で、第16図[A+は
従来のフィードバンク制御によ4)場合、(B)はフィ
ードフォワードtllJ御を加えた場合である。
ここで、エアコンやバフステ等の持続負荷外乱というの
は、外乱が力1】わり始めたことをフィードフォワード
情報として検知できるものである。また、このような持
続負荷外乱が加わつ1こ時の最適サーボ制御ゲインには
、このような持続負荷外乱がない場合の一般の外乱(例
えば機関の失火等)に対して制御性の良い(13)式の
最適ゲインにとは異なる傾向がある。例えば第17図(
a)はあるゲインK。
は、外乱が力1】わり始めたことをフィードフォワード
情報として検知できるものである。また、このような持
続負荷外乱が加わつ1こ時の最適サーボ制御ゲインには
、このような持続負荷外乱がない場合の一般の外乱(例
えば機関の失火等)に対して制御性の良い(13)式の
最適ゲインにとは異なる傾向がある。例えば第17図(
a)はあるゲインK。
において、エアコンが入った時のサーボ制御A1と一般
の定常時の外乱が加わった時の制御B1を行なつ1こ場
合、第17図(blは別のゲインに2において、同じく
エアコンが入った時のサーボ制御A2と一般)定常時の
外乱が加わつγこ時の制御132を行なつ1こ場合を示
す。第17図(a)のA。はエアコンが入った時のアイ
ドル回転制御の目標値を示す。第17図(a)とfb)
を比較倹#Jすると、エアコンが入った時のサーボ制御
は第17図(b)の方が良い制御性を示し、他方、一般
の定常時の外乱が加わった時の制御は第17図(a)の
方が良い。これはそれぞり、の外乱で制御性の良いゲイ
ンKが異なることを示す。従って定常時エアコンが入っ
ていない時はゲインに、で、またエアコンが入った時は
ゲイン4に2に切り換えてそれぞれ制御を行なうことで
、より制御性を高めることができる。
の定常時の外乱が加わった時の制御B1を行なつ1こ場
合、第17図(blは別のゲインに2において、同じく
エアコンが入った時のサーボ制御A2と一般)定常時の
外乱が加わつγこ時の制御132を行なつ1こ場合を示
す。第17図(a)のA。はエアコンが入った時のアイ
ドル回転制御の目標値を示す。第17図(a)とfb)
を比較倹#Jすると、エアコンが入った時のサーボ制御
は第17図(b)の方が良い制御性を示し、他方、一般
の定常時の外乱が加わった時の制御は第17図(a)の
方が良い。これはそれぞり、の外乱で制御性の良いゲイ
ンKが異なることを示す。従って定常時エアコンが入っ
ていない時はゲインに、で、またエアコンが入った時は
ゲイン4に2に切り換えてそれぞれ制御を行なうことで
、より制御性を高めることができる。
さて、次に、アイドル運転をしていると、機関に予測不
可能な空気の外乱が加わり、機関回転速度が目標より上
にあり、目標に近づかない状態が継続し、制御入力であ
るバイパス空気量が非常に少なくなり、また点火時期も
回転低下の方向(遅角(fill ) VC動い1こ状
態で、急に外乱が除かJl、1こ場合、制御入力である
空気量、点火時期が急には回転速度上昇の方向に動かな
いため、機関回転速度が低下しエンストしてしまう場合
がある。
可能な空気の外乱が加わり、機関回転速度が目標より上
にあり、目標に近づかない状態が継続し、制御入力であ
るバイパス空気量が非常に少なくなり、また点火時期も
回転低下の方向(遅角(fill ) VC動い1こ状
態で、急に外乱が除かJl、1こ場合、制御入力である
空気量、点火時期が急には回転速度上昇の方向に動かな
いため、機関回転速度が低下しエンストしてしまう場合
がある。
例えば、エンジン始動後、水温が低い時、1標機関回転
速度は通常高くとられるが、AACバルブで制御される
バイパス空気量だけでは機関回転速11を高めることが
できない1こめ、エアレギュレータを取りイ」け、外乱
空気を供給し、時間経過により徐々に空気量を減じてい
く。この時、エアレギュレータで供給される外乱空気量
と、vCMノくルブ2(第1図)で供給される空気量と
の和が機関に供給さJする総空気量となってし・る。こ
の時、エアレギュレータで供給される空気量が、水温等
で求めIこ目標回転速1反N[に機関を運転するのに十
分すぎる量である場合、目標Nrより上に実回転があり
、VCMバルブ2が全閉で、制御入力である空気量と点
火時期を最小にしてしまう。この状態でエアレギュレー
タが急に閉じた場合、急に回転が低下し、目標Nrより
かなり実回転が低(なり、バイパス空気量、点火時期を
増す方向に制御が開始するが、空気外乱が大きく、実回
転が目標より上にある時間が長い場合、回転偏差の積分
値が太き(蓄積さJlていて、それをはき出すまでに時
間がかかり、実回転が目標を下まわる状態がかなり続き
、この間エンストしやすい状態となる(第18図(A)
)。
速度は通常高くとられるが、AACバルブで制御される
バイパス空気量だけでは機関回転速11を高めることが
できない1こめ、エアレギュレータを取りイ」け、外乱
空気を供給し、時間経過により徐々に空気量を減じてい
く。この時、エアレギュレータで供給される外乱空気量
と、vCMノくルブ2(第1図)で供給される空気量と
の和が機関に供給さJする総空気量となってし・る。こ
の時、エアレギュレータで供給される空気量が、水温等
で求めIこ目標回転速1反N[に機関を運転するのに十
分すぎる量である場合、目標Nrより上に実回転があり
、VCMバルブ2が全閉で、制御入力である空気量と点
火時期を最小にしてしまう。この状態でエアレギュレー
タが急に閉じた場合、急に回転が低下し、目標Nrより
かなり実回転が低(なり、バイパス空気量、点火時期を
増す方向に制御が開始するが、空気外乱が大きく、実回
転が目標より上にある時間が長い場合、回転偏差の積分
値が太き(蓄積さJlていて、それをはき出すまでに時
間がかかり、実回転が目標を下まわる状態がかなり続き
、この間エンストしやすい状態となる(第18図(A)
)。
また、スロットル全閉状態を検知するスロットルバルブ
スイッチ7には不感帯があり、車両停止時にスロットル
バルブスイッチが切れなし・程度にアクセルペダルに足
を乗せ、スロットルバルブ4が少し開い1こ状態が続℃
・た場合にも前述したことと同様のことが起こり、その
状態でアクセルをはなすと急にスロットルバルブ4より
供給されてい1こ外乱空気がなくなり、また同時に点火
時期も遅角されているため、急に機関回転速度が低下し
、エンストしやすくなる(第19図(A))。
スイッチ7には不感帯があり、車両停止時にスロットル
バルブスイッチが切れなし・程度にアクセルペダルに足
を乗せ、スロットルバルブ4が少し開い1こ状態が続℃
・た場合にも前述したことと同様のことが起こり、その
状態でアクセルをはなすと急にスロットルバルブ4より
供給されてい1こ外乱空気がなくなり、また同時に点火
時期も遅角されているため、急に機関回転速度が低下し
、エンストしやすくなる(第19図(A))。
以」二のような、制御不可能状態から解放さ、h、−r
、口直後の回転低下を防止するため、次のような対処を
行なう。すなわち、制御不可能となる程度の外乱が加わ
っていることを、目標回転に実回転が整定さハていない
のに、制御入力であるバイパス空気量と点火時期が下限
に達しfこことから判断し、その後、外乱が除かれ回転
が低下し、目標より小さくなつ1こ直後に、機関の状態
変数、回転偏差積分値をキャンセルし、同時に、バイパ
ス空気量、点火時期な目標回転を実現する基準設定値(
例えば、VCMチー−ティ27%一点火時期2]013
’l”DC)と′fI「るよう設定することで、回転低
下か持続することを避けろことができる(第18図(B
)、第10図(B))。
、口直後の回転低下を防止するため、次のような対処を
行なう。すなわち、制御不可能となる程度の外乱が加わ
っていることを、目標回転に実回転が整定さハていない
のに、制御入力であるバイパス空気量と点火時期が下限
に達しfこことから判断し、その後、外乱が除かれ回転
が低下し、目標より小さくなつ1こ直後に、機関の状態
変数、回転偏差積分値をキャンセルし、同時に、バイパ
ス空気量、点火時期な目標回転を実現する基準設定値(
例えば、VCMチー−ティ27%一点火時期2]013
’l”DC)と′fI「るよう設定することで、回転低
下か持続することを避けろことができる(第18図(B
)、第10図(B))。
以−」二θ)アイドル回転速度制御の手順を示し1この
が、第6図て゛ある。手順を酸1明すると、ステップ(
3(1) 、 (3+)により、アイドル制御を始める
か否かを判定する。すなわち、スロットル全閉状態(例
えばス「lソトルバルブスインチで)になり、かつ機関
回転速度Nが所定回転速度N*(例えば11001’l
’)111 )以下の時制御を開始し、そうでない場合
は、ステップ(33)、’(34)でフラグ1と3を1
にセントしてリタ・−ンする。制御をすると判断しブこ
時は、ステップC32)で、フラグ1を見て、初めて制
御を始めろのか否かを判定し、フラグ1〜Oであわば初
めて制御を行なうので、スロットル全閉になった時の機
関回転速度と、アイドル制御を開始すると判断した時の
機関回転速度に応じて、回転偏差の積分初期値L’)U
Nと、オブザーバで推定し始めろ時の状態変数初期値を
力え、フラグ1−0とする(ステップ(35) 、 (
37) )。またステップ(32)でフラグ1−0であ
れば、既に各初期値が与えられ制御が始まっているとし
て、ステップ(36)でフラグ1を零とする。ステップ
(38)では、水温Twまたは02センサの活性状態に
応じた機関ダイナミツクを表わすオブザーバのモデル並
びに制御ゲインKを選定し、特にエアコンあるいはパワ
ステ等の負荷が加わっていることがわかれば、その時の
過渡特性を最適にずろ′ような制御ケインKを選定する
。ステップC3!1)で゛は、水温′1゛w−エアコン
オン・オフあるいはバッテリ電圧状態に応じた目標回転
速度N1を割算する。ステップ(、−10)〜(45)
では、制御不可能となるような空気外乱が加わっている
かどうか、更には、加わっている時の対処を示すフロー
であり、ステップ(=IO)で、現回転速度Nが目標N
1−より大きく、かつこの時制御入力値が下限にはりつ
いていJlばフラグ2 = 0としくステップ(、!3
))、その後空気外乱が除かね1、初めて回転か低下し
て目標N、−を下まわったら、(ステップ(42) )
、下限にはりついプこ状態をキャンセルしくステップ(
44) )、ステップ(50)へ移り、制御入力値計算
を行なう。空気外乱が入っておらず、かつ初めてアイド
ル制御を始めた時でない場合(フラグ3−O)は、ステ
ップ(40)へ移り、回転偏差SAを計算し、ステップ
(47)で積分する。ま1こ、ステップ(48)で基準
回転設計値Naとの回転摂動分δNを計算し、ステップ
(/+ 9)で状態変数の推定を行なう。x1*〜X:
は前回削’”tt’ 値である。ステップ(5(1)で
は、以上求まったk)ろいは−りえら第1ムニ状態変数
値と、回転偏差積分量DUNから最適ゲインK(g素を
に1.とする)を乗じて、制御入力の基準設定値からの
増分を割算する。但し、ステップ(49)は、(6)式
で可観測正準形(八、B、C)を用い有限整定オブザー
バを形成し1こ例であり、(八−GC)は となっている。
が、第6図て゛ある。手順を酸1明すると、ステップ(
3(1) 、 (3+)により、アイドル制御を始める
か否かを判定する。すなわち、スロットル全閉状態(例
えばス「lソトルバルブスインチで)になり、かつ機関
回転速度Nが所定回転速度N*(例えば11001’l
’)111 )以下の時制御を開始し、そうでない場合
は、ステップ(33)、’(34)でフラグ1と3を1
にセントしてリタ・−ンする。制御をすると判断しブこ
時は、ステップC32)で、フラグ1を見て、初めて制
御を始めろのか否かを判定し、フラグ1〜Oであわば初
めて制御を行なうので、スロットル全閉になった時の機
関回転速度と、アイドル制御を開始すると判断した時の
機関回転速度に応じて、回転偏差の積分初期値L’)U
Nと、オブザーバで推定し始めろ時の状態変数初期値を
力え、フラグ1−0とする(ステップ(35) 、 (
37) )。またステップ(32)でフラグ1−0であ
れば、既に各初期値が与えられ制御が始まっているとし
て、ステップ(36)でフラグ1を零とする。ステップ
(38)では、水温Twまたは02センサの活性状態に
応じた機関ダイナミツクを表わすオブザーバのモデル並
びに制御ゲインKを選定し、特にエアコンあるいはパワ
ステ等の負荷が加わっていることがわかれば、その時の
過渡特性を最適にずろ′ような制御ケインKを選定する
。ステップC3!1)で゛は、水温′1゛w−エアコン
オン・オフあるいはバッテリ電圧状態に応じた目標回転
速度N1を割算する。ステップ(、−10)〜(45)
では、制御不可能となるような空気外乱が加わっている
かどうか、更には、加わっている時の対処を示すフロー
であり、ステップ(=IO)で、現回転速度Nが目標N
1−より大きく、かつこの時制御入力値が下限にはりつ
いていJlばフラグ2 = 0としくステップ(、!3
))、その後空気外乱が除かね1、初めて回転か低下し
て目標N、−を下まわったら、(ステップ(42) )
、下限にはりついプこ状態をキャンセルしくステップ(
44) )、ステップ(50)へ移り、制御入力値計算
を行なう。空気外乱が入っておらず、かつ初めてアイド
ル制御を始めた時でない場合(フラグ3−O)は、ステ
ップ(40)へ移り、回転偏差SAを計算し、ステップ
(47)で積分する。ま1こ、ステップ(48)で基準
回転設計値Naとの回転摂動分δNを計算し、ステップ
(/+ 9)で状態変数の推定を行なう。x1*〜X:
は前回削’”tt’ 値である。ステップ(5(1)で
は、以上求まったk)ろいは−りえら第1ムニ状態変数
値と、回転偏差積分量DUNから最適ゲインK(g素を
に1.とする)を乗じて、制御入力の基準設定値からの
増分を割算する。但し、ステップ(49)は、(6)式
で可観測正準形(八、B、C)を用い有限整定オブザー
バを形成し1こ例であり、(八−GC)は となっている。
第6図の係数bij + gi + kijあるいは]
)tlへ、X1〜x4初期値等は、予め求めておき、マ
イクロコンビーータ等に記憶しておく。
)tlへ、X1〜x4初期値等は、予め求めておき、マ
イクロコンビーータ等に記憶しておく。
以上の手順で、アイドル回転速度が一定の状態における
種々の外乱に対する過渡応答と、アイドル回転速度の目
標値を変更しムニ場舎の過渡応答を実験した結果を、従
来の1) I制御とこの発明による多変数制御とで比較
し1このが第7図(A)(B)ないし第10図(A)(
B)で・ある。
種々の外乱に対する過渡応答と、アイドル回転速度の目
標値を変更しムニ場舎の過渡応答を実験した結果を、従
来の1) I制御とこの発明による多変数制御とで比較
し1このが第7図(A)(B)ないし第10図(A)(
B)で・ある。
第7図(Al(Blはクラッチ接続時(48点で半クラ
ツチ接続、但しブレーキを踏んでいる)のアイドル回転
速度Nの過渡応答を示し、fA)は従来の1) I制御
、fB)はこ−の発明の多変数制御の場合である。第8
図(Al(B+はクラッチ遮断時(16点で遮断)の過
渡応答を示し、(A)は従来方法、(B)はこの発明の
方法の場合である。第9図FA)(Blはエアコンをオ
ンし、目標アイドル回転速度を80Orpm移行し定場
合、およびエアコンをオフし、目標アイドル回転速度を
65Orpmに戻しブこ場合の過渡応答を示し、(A)
は従来方法、(B)はこの発明の方法の場合である。第
10図(ん(B)は無負荷高回転状態から目標値650
rpmにコーステイングする場合の過渡応答を示し、
fA)は従来の方法、(Blはこの発明の方法の場合で
ある。
ツチ接続、但しブレーキを踏んでいる)のアイドル回転
速度Nの過渡応答を示し、fA)は従来の1) I制御
、fB)はこ−の発明の多変数制御の場合である。第8
図(Al(B+はクラッチ遮断時(16点で遮断)の過
渡応答を示し、(A)は従来方法、(B)はこの発明の
方法の場合である。第9図FA)(Blはエアコンをオ
ンし、目標アイドル回転速度を80Orpm移行し定場
合、およびエアコンをオフし、目標アイドル回転速度を
65Orpmに戻しブこ場合の過渡応答を示し、(A)
は従来方法、(B)はこの発明の方法の場合である。第
10図(ん(B)は無負荷高回転状態から目標値650
rpmにコーステイングする場合の過渡応答を示し、
fA)は従来の方法、(Blはこの発明の方法の場合で
ある。
第7図(A)(B)ないし第10図(A)(B)から明
らかなように、いず」9の場合もこの発明による方法に
よって、過渡制御性が大幅に改善されていることが判る
。なお第7図(Alでは、アイドル回転速度が目標値に
整定しない。
らかなように、いず」9の場合もこの発明による方法に
よって、過渡制御性が大幅に改善されていることが判る
。なお第7図(Alでは、アイドル回転速度が目標値に
整定しない。
前述したように、この発明における内燃機関の制御出力
をアイドル回転速度とした時に、制御入力どしては、空
気量(または4目当量)、点火時期、燃料供給量(また
は相当量)および排気還流量(または相当量)のいずれ
か1つまたは任意の2つ以上の組合せを用いることがで
き、上述の実施例では、バイパス空気量の相当量である
70Mバルブの制御ソレノイドのパルス幅と点火時期と
を制御入力とする場合について説明した。
をアイドル回転速度とした時に、制御入力どしては、空
気量(または4目当量)、点火時期、燃料供給量(また
は相当量)および排気還流量(または相当量)のいずれ
か1つまたは任意の2つ以上の組合せを用いることがで
き、上述の実施例では、バイパス空気量の相当量である
70Mバルブの制御ソレノイドのパルス幅と点火時期と
を制御入力とする場合について説明した。
(発明の効果)
以上説明したように、この発明によれば、内燃機関のダ
イナミックなモデルに基づく多変数制御手法を適用して
アイドル回転制御を行ない、しかも内燃機関のダイナミ
ックな状態を推定する手順をイ」加し、なおかつ、オブ
ザーバ内のエンジノモデルを低次元化したものを用い、
その近似誤差分は、積分動作で吸収するようにし、ダイ
ナミックが変化したら前記エンジンモデルを切替え、ま
た制御開始時には、以後の過渡応答で回転低下を招かな
いようオブザーバ、回転偏差初期値を与え1こため、ア
イドル状態で問題となる失火外乱や負荷外乱などの外乱
に対する制御過渡応答を最適にてき、しかも制御自由度
を上げ制御性を高めるために多変数制御入力を加えて制
御することも容易であり、より安定なアイドル回転速度
制御が実現できるという効果が得られる。
イナミックなモデルに基づく多変数制御手法を適用して
アイドル回転制御を行ない、しかも内燃機関のダイナミ
ックな状態を推定する手順をイ」加し、なおかつ、オブ
ザーバ内のエンジノモデルを低次元化したものを用い、
その近似誤差分は、積分動作で吸収するようにし、ダイ
ナミックが変化したら前記エンジンモデルを切替え、ま
た制御開始時には、以後の過渡応答で回転低下を招かな
いようオブザーバ、回転偏差初期値を与え1こため、ア
イドル状態で問題となる失火外乱や負荷外乱などの外乱
に対する制御過渡応答を最適にてき、しかも制御自由度
を上げ制御性を高めるために多変数制御入力を加えて制
御することも容易であり、より安定なアイドル回転速度
制御が実現できるという効果が得られる。
第1図は従来の内燃機関のアイドル回転速度制御装置の
構成図、第2図は従来のアイドル回転速度制御方法を示
すフローチャート、第3図はこの発明による内燃機関の
アイドル回転速度制御方法を実現する制御装置の構成図
、第4図は第3図の制御入出力と機関の関係を示すブロ
ック図、第5図は積分十ゲインブロックの詳細を示す図
、第6図はこの発明による制御方法を説明するフローチ
ャー1・、第7図(Al(B)はクラッチ接続時の過渡
応答の実験結果を示す図、第8図(A)fBlはクラッ
チ遮断時の過渡応答の実験結果を示す図、第9図(A)
(B)はエアコンのオンオフ時の過渡応答の実験結果を
示す図、第10図(AHB+はコーステイング時の過渡
応答の実験結果を示す図、第11図(Al(Blはコー
ステイング時の制御開始時点で与える回転偏差初期値L
)UNとを変えた場合の過渡応答の実験結果を示す図、
第12図(Al(B)は同じく空吹かしの時の場合、第
13図FA)(B)は水温に応じてオブザーバモデル、
制御ゲインを切り替えγこ時と切り替えない場合の実験
結果を示す図、第14図(A)(Blは同じ<02セン
サ活性状態に応じてモデル切替えしない場合とした場合
、第15図(Al(Blおよび第16図(A)(B)は
それぞれエアコン、パワステ等予測できる負荷が加わる
場合のフィードフォワード制御を加えない場合と加え1
こ時の結果を示す図、第17図’(al[b’lは外乱
の鍾類に応じて最適制御ゲインが異なることを示す図、
第18図(A)(Blおよび第19図(Al(B)はそ
れぞれ制御不可能な空気外乱が加わった時の現状と対処
後の結果を示す図である。 1・・・・・・AACバルブ−2・・・・・・70Mバ
ルブ、3・・・・・制御ソレノイド、 4・・・・・・スロットルバルブ、5・・・・・・バイ
パス、7・・・・・・スロットルバルブスイッチ、8・
・・・・・ニュートラルスインチ、10・・・・・・水
温センサ、 11・・・・・・エアコンスイッチ、12
・・・・・・内燃機関(制御対象)、13・・・・・・
状態観測器、 14・・・・・・積分子ゲインブロック、Nr ・・・
アイドル回転速度の、目標値、N・・・・・・アイドル
回転速度の実際値、Na・・・アイドル回転速度の基準
設定値、SA・・・アイドル回転速度の目標値と実際値
の偏差、 PA ・・・バイパス空気量を規定する制御ソレノイド
の駆動パルス幅、 1゛1゛・・・点火時期、 Xi ・・・状態変数量
、xl ・・・状態変数の推定量 特許出願人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恵 − も3(2] 幕4 区 仄5 図 謀 、−f。 1− Jも
7図 (A) 時間 f;(Secジ (8) 時gf、 (Set) 本8I71 (A) (B) 時間1(Seり 秦q凹 (A〕 時間f、 (Seす (B) QIvlt (Sec ) 本to凹 OtJン (8) 時間f;(Sec) 2き、ll 図 (A) (B) 毛12面 (A) 暴15 I21 (A) 第16 閏 纂77図 (0,)
構成図、第2図は従来のアイドル回転速度制御方法を示
すフローチャート、第3図はこの発明による内燃機関の
アイドル回転速度制御方法を実現する制御装置の構成図
、第4図は第3図の制御入出力と機関の関係を示すブロ
ック図、第5図は積分十ゲインブロックの詳細を示す図
、第6図はこの発明による制御方法を説明するフローチ
ャー1・、第7図(Al(B)はクラッチ接続時の過渡
応答の実験結果を示す図、第8図(A)fBlはクラッ
チ遮断時の過渡応答の実験結果を示す図、第9図(A)
(B)はエアコンのオンオフ時の過渡応答の実験結果を
示す図、第10図(AHB+はコーステイング時の過渡
応答の実験結果を示す図、第11図(Al(Blはコー
ステイング時の制御開始時点で与える回転偏差初期値L
)UNとを変えた場合の過渡応答の実験結果を示す図、
第12図(Al(B)は同じく空吹かしの時の場合、第
13図FA)(B)は水温に応じてオブザーバモデル、
制御ゲインを切り替えγこ時と切り替えない場合の実験
結果を示す図、第14図(A)(Blは同じ<02セン
サ活性状態に応じてモデル切替えしない場合とした場合
、第15図(Al(Blおよび第16図(A)(B)は
それぞれエアコン、パワステ等予測できる負荷が加わる
場合のフィードフォワード制御を加えない場合と加え1
こ時の結果を示す図、第17図’(al[b’lは外乱
の鍾類に応じて最適制御ゲインが異なることを示す図、
第18図(A)(Blおよび第19図(Al(B)はそ
れぞれ制御不可能な空気外乱が加わった時の現状と対処
後の結果を示す図である。 1・・・・・・AACバルブ−2・・・・・・70Mバ
ルブ、3・・・・・制御ソレノイド、 4・・・・・・スロットルバルブ、5・・・・・・バイ
パス、7・・・・・・スロットルバルブスイッチ、8・
・・・・・ニュートラルスインチ、10・・・・・・水
温センサ、 11・・・・・・エアコンスイッチ、12
・・・・・・内燃機関(制御対象)、13・・・・・・
状態観測器、 14・・・・・・積分子ゲインブロック、Nr ・・・
アイドル回転速度の、目標値、N・・・・・・アイドル
回転速度の実際値、Na・・・アイドル回転速度の基準
設定値、SA・・・アイドル回転速度の目標値と実際値
の偏差、 PA ・・・バイパス空気量を規定する制御ソレノイド
の駆動パルス幅、 1゛1゛・・・点火時期、 Xi ・・・状態変数量
、xl ・・・状態変数の推定量 特許出願人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恵 − も3(2] 幕4 区 仄5 図 謀 、−f。 1− Jも
7図 (A) 時間 f;(Secジ (8) 時gf、 (Set) 本8I71 (A) (B) 時間1(Seり 秦q凹 (A〕 時間f、 (Seす (B) QIvlt (Sec ) 本to凹 OtJン (8) 時間f;(Sec) 2き、ll 図 (A) (B) 毛12面 (A) 暴15 I21 (A) 第16 閏 纂77図 (0,)
Claims (1)
- 内燃機関のアイドル時に、アイドル回転速度の目標値N
1と実際値Nの偏差SAに基づいて、アイドル1.a1
転速度をフィードバック制御する方法において、コント
ローラに記憶された前記内燃機関のダイナミンクモデル
に基づき、前記内燃機関の制御入力値である該内燃機関
に供給される空気量もしくは該空気量に相当する量およ
び該内燃機関の点火時期オ6よび該内燃機関への燃料供
給量もしくは該燃料供給lI″目当する量および排気還
流量もしくは該排気還流量に相当する量から選択される
し・ずれか1つまたは任意の2つ以上の組合せと、該内
燃機関の制御出力値であるアイドル回転速度とから、該
内燃機関のダイナミックな内部状態を代表する適当な次
数の状態変数量xi (’ ”” 1 + 2+・・・
・・・n )を推定し、該推定された状態変数量9.(
i=1,2.・・・・・・11)と前記回転速度の偏差
SAを積分した量とから、前記制御入力の値を決定し、
アイドル回転速度制御を開始すると判断した時に、スロ
ットル全閉状態を検知した時の機関回転速度と制御開始
を判断した時の機関回転速度とに応じて、前記状態変数
量x1と前記回転速度の偏差SAを積分した量の初期値
を与え、なおかつSAを積分した量の初期値は、実回転
速度が、見掛は上目標回転速度より下にあるように与え
、前記機関のダイナミックモデルは、機関のダイナミッ
クを代表する所定パラメータの変化に応じて切替えたこ
とを特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57159533A JPS5951150A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
US06/532,555 US4492195A (en) | 1982-09-16 | 1983-09-15 | Method of feedback controlling engine idle speed |
DE19833333392 DE3333392A1 (de) | 1982-09-16 | 1983-09-15 | Verfahren zur rueckkopplungssteuerung der leerlaufdrehzahl einer brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57159533A JPS5951150A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5951150A true JPS5951150A (ja) | 1984-03-24 |
JPS6349060B2 JPS6349060B2 (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=15695844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57159533A Granted JPS5951150A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4492195A (ja) |
JP (1) | JPS5951150A (ja) |
DE (1) | DE3333392A1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59150945A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-29 | Toyota Motor Corp | 自動車用内燃機関の吸入空気量調整方法 |
JPS60204943A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Diesel Kiki Co Ltd | 電子制御式燃料噴射装置 |
JPS6332142A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-10 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
JP2008038873A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2015203333A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | エンジン回転速度制御装置 |
Families Citing this family (74)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4598611A (en) * | 1982-05-21 | 1986-07-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Low power control system and method for a power delivery system having a continuously variable ratio transmission |
US4625697A (en) * | 1983-11-04 | 1986-12-02 | Nissan Motor Company, Limited | Automotive engine control system capable of detecting specific engine operating conditions and projecting subsequent engine operating patterns |
EP0142100B1 (en) * | 1983-11-04 | 1991-01-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Electronic control system for internal combustion engine with stall preventive feature and method for performing stall preventive engine control |
US4799466A (en) * | 1984-11-29 | 1989-01-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Deceleration control device of an internal combustion engine |
JPH0697003B2 (ja) * | 1984-12-19 | 1994-11-30 | 日本電装株式会社 | 内燃機関の運転状態制御装置 |
JPS62168947A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-25 | Hitachi Ltd | エンジン制御装置 |
US4785780A (en) * | 1986-07-08 | 1988-11-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Control apparatus |
JPH0718371B2 (ja) * | 1986-11-24 | 1995-03-06 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の回転数制御装置 |
JPS63253147A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-20 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関のアイドル回転数制御装置 |
JPH081146B2 (ja) * | 1987-04-21 | 1996-01-10 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の非線形フイ−ドバツク制御装置 |
JP2611239B2 (ja) * | 1987-07-16 | 1997-05-21 | トヨタ自動車株式会社 | 車速制御装置 |
DE3815530A1 (de) * | 1988-05-06 | 1989-11-16 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren zur ermittlung der drehzahl einer maschine |
JPH02191841A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-27 | Fuji Heavy Ind Ltd | エンジンのアイドル回転数調整装置 |
IT1241215B (it) * | 1990-05-07 | 1993-12-29 | Fiat Auto Spa | Procedimento ed apparato per il controllo della velocita' di rotazione al minimo di un motore a combustione interna. |
JP3064346B2 (ja) * | 1990-07-24 | 2000-07-12 | 株式会社デンソー | エンジンの回転数制御装置 |
JP2900186B2 (ja) * | 1990-09-27 | 1999-06-02 | マツダ株式会社 | エンジンのアイドル回転数制御装置 |
JP2696431B2 (ja) * | 1990-12-17 | 1998-01-14 | 株式会社ユニシアジェックス | 内燃機関のアイドル回転数制御装置 |
DE4206118C2 (de) * | 1991-02-27 | 1996-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | Fehlzündungsdetektorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
US5269271A (en) * | 1991-06-10 | 1993-12-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Apparatus for controlling speed of internal combustion engine |
JP2855952B2 (ja) * | 1992-04-24 | 1999-02-10 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃エンジンのアイドル回転数制御方法 |
US5606959A (en) * | 1994-12-30 | 1997-03-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel metering control system for internal combustion engine |
DE19536085A1 (de) * | 1995-09-28 | 1997-04-03 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Leerlaufs einer Brennkraftmaschine |
JPH1068346A (ja) * | 1996-06-21 | 1998-03-10 | Ngk Insulators Ltd | エンジン排ガス系の制御法 |
JP3703117B2 (ja) * | 1996-07-10 | 2005-10-05 | ヤマハ発動機株式会社 | モデルベース制御方法および装置 |
JP3613894B2 (ja) * | 1996-07-22 | 2005-01-26 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関のアイドル回転速度制御装置 |
JPH10100646A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Denso Corp | 車両用暖房装置 |
US6173696B1 (en) | 1998-12-17 | 2001-01-16 | Daimlerchrysler Corporation | Virtual power steering switch |
US6039028A (en) * | 1999-01-14 | 2000-03-21 | Ford Global Technologies, Inc. | Active engine speed pulsation damping |
US6164265A (en) * | 1999-08-17 | 2000-12-26 | Daimlerchrysler Corporation | Feedback load control for power steering |
DE10043413B4 (de) * | 1999-10-19 | 2010-08-05 | Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg | Kraftfahrzeug |
US6298675B1 (en) | 2000-01-12 | 2001-10-09 | Ford Global Technologies, Inc. | Estimation method for a vehicle having an engine and a cycling accessory device |
US6755032B1 (en) * | 2000-01-13 | 2004-06-29 | Ford Global Technologies, Inc. | Control method for a vehicle having an engine and an accessory device |
US6259986B1 (en) | 2000-03-10 | 2001-07-10 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for controlling an internal combustion engine |
US6379283B1 (en) | 2000-04-18 | 2002-04-30 | Ford Global Technologies, Inc. | Torque estimation method for an internal combustion engine |
US6226585B1 (en) | 2000-04-18 | 2001-05-01 | Ford Global Technologies, Inc. | Torque estimation method for an internal combustion engine |
US6363316B1 (en) * | 2000-05-13 | 2002-03-26 | Ford Global Technologies, Inc. | Cylinder air charge estimation using observer-based adaptive control |
JP3780823B2 (ja) * | 2000-05-25 | 2006-05-31 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
US6526941B1 (en) * | 2001-08-14 | 2003-03-04 | Visteon Global Technologies, Inc. | Dynamic electronic throttle position feedforward system |
JP3724425B2 (ja) * | 2002-01-18 | 2005-12-07 | 日産自動車株式会社 | エンジンのシリンダ吸入空気量測定装置 |
US6716136B2 (en) * | 2002-08-29 | 2004-04-06 | Ford Global Technologies, Llc | Powertrain control method for minimizing effects of engine torque disturbances |
US6929582B2 (en) * | 2003-10-01 | 2005-08-16 | Ford Global Technologies, Llc | Method for controlling variable compression ratio of an engine having an automatically controlled transmission |
JP4420738B2 (ja) | 2004-05-24 | 2010-02-24 | ヤマハ発動機株式会社 | 水ジェット推進艇の速度制御装置 |
US7430466B2 (en) * | 2004-06-07 | 2008-09-30 | Yamaha Marine Kabushiki Kaisha | Steering force detection device for steering handle of vehicle |
JP2006008044A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Yamaha Marine Co Ltd | 水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置 |
JP2006194169A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | エンジン制御装置 |
US7513807B2 (en) * | 2005-01-20 | 2009-04-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Operation control system for planing boat |
JP2006200442A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Yamaha Marine Co Ltd | 小型船舶の運転制御装置 |
JP2006199136A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Yamaha Marine Co Ltd | 滑走艇の運転制御装置 |
JP2007314084A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Yamaha Marine Co Ltd | 滑走艇の運転制御装置 |
US8406954B2 (en) * | 2008-05-02 | 2013-03-26 | GM Global Technology Operations LLC | Air conditioning torque compensation energy matching inertia transfer |
US11482058B2 (en) | 2008-09-09 | 2022-10-25 | United Parcel Service Of America, Inc. | Systems and methods for utilizing telematics data to improve fleet management operations |
US8416067B2 (en) | 2008-09-09 | 2013-04-09 | United Parcel Service Of America, Inc. | Systems and methods for utilizing telematics data to improve fleet management operations |
US8635987B2 (en) * | 2010-06-01 | 2014-01-28 | GM Global Technology Operations LLC | Engine speed control systems and methods |
US8892339B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-11-18 | GM Global Technology Operations LLC | Transmission load predicting system for a stop-start system and a hybrid electric vehicle |
US8855896B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-10-07 | GM Global Technology Operations LLC | Intake manifold refill and holding control systems and methods |
US8972150B2 (en) | 2010-06-01 | 2015-03-03 | GM Global Technology Operations LLC | Selective cylinder disablement control systems and methods |
US8694231B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-04-08 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle rollback control systems and methods |
KR101494030B1 (ko) * | 2010-07-02 | 2015-02-16 | 엘에스산전 주식회사 | 전기자동차용 인버터 |
US9022001B2 (en) | 2011-02-01 | 2015-05-05 | GM Global Technology Operations LLC | Starter control systems and methods for engine rockback |
US9208626B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-12-08 | United Parcel Service Of America, Inc. | Systems and methods for segmenting operational data |
US9953468B2 (en) | 2011-03-31 | 2018-04-24 | United Parcel Service Of America, Inc. | Segmenting operational data |
DE102012003581B3 (de) * | 2012-02-27 | 2013-07-18 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Leerlaufregler und Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen |
US9322352B2 (en) | 2012-05-14 | 2016-04-26 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for preventing misfire during engine startup |
US9249750B2 (en) | 2012-11-08 | 2016-02-02 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for controlling fuel injection when an engine is automatically started to decrease an engine startup period |
CN103047034B (zh) * | 2012-12-28 | 2016-02-10 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种低怠速控制方法及装置 |
JP6396483B2 (ja) * | 2013-10-30 | 2018-09-26 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | リソグラフィにおける対象物の位置決め |
US9805521B1 (en) | 2013-12-03 | 2017-10-31 | United Parcel Service Of America, Inc. | Systems and methods for assessing turns made by a vehicle |
JP6024700B2 (ja) * | 2014-04-11 | 2016-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | エンジン回転速度制御装置 |
US10099675B2 (en) | 2014-10-27 | 2018-10-16 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for improving fuel economy and reducing emissions when a vehicle is decelerating |
US20160334225A1 (en) | 2015-05-11 | 2016-11-17 | United Parcel Service Of America, Inc. | Determining street segment headings |
JP7120142B2 (ja) * | 2019-04-22 | 2022-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の駆動力制御装置 |
CN112727619A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-04-30 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种低怠速发动机转速控制方法 |
CN114607516B (zh) * | 2022-03-30 | 2023-08-22 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种发动机怠速控制器的控制方法、装置及汽车 |
CN117145640B (zh) * | 2023-10-30 | 2024-01-12 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51124739A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Nissan Motor Co Ltd | An air fuel ratio control apparatus |
GB2051420B (en) * | 1979-04-24 | 1983-12-14 | Nissan Motor | Intake air flow control system to control idling speed of an internal combustion engine |
JPS5614836A (en) * | 1979-07-13 | 1981-02-13 | Hitachi Ltd | Controlling device for internal combustion engine |
JPS56129730A (en) * | 1980-03-18 | 1981-10-12 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel injection controlling system for internal combustion engine |
DE3039435C2 (de) * | 1980-10-18 | 1984-03-22 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur Regelung der Leerlauf-Drehzahl von Brennkraftmaschinen |
JPS5797029A (en) * | 1980-12-09 | 1982-06-16 | Toyota Motor Corp | Electronic control fuel injection |
-
1982
- 1982-09-16 JP JP57159533A patent/JPS5951150A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-15 US US06/532,555 patent/US4492195A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-09-15 DE DE19833333392 patent/DE3333392A1/de active Granted
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59150945A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-29 | Toyota Motor Corp | 自動車用内燃機関の吸入空気量調整方法 |
JPH0530981B2 (ja) * | 1983-02-16 | 1993-05-11 | Toyota Motor Co Ltd | |
JPS60204943A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Diesel Kiki Co Ltd | 電子制御式燃料噴射装置 |
JPS6332142A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-10 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
JP2008038873A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2015203333A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | エンジン回転速度制御装置 |
US10094315B2 (en) | 2014-04-11 | 2018-10-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Engine rotational speed control apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6349060B2 (ja) | 1988-10-03 |
DE3333392A1 (de) | 1984-03-22 |
US4492195A (en) | 1985-01-08 |
DE3333392C2 (ja) | 1987-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS5951150A (ja) | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 | |
US5111788A (en) | Rotation speed control device of an internal combustion engine | |
JPS597752A (ja) | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 | |
JP3517739B2 (ja) | 自動車を駆動する内燃機関により供給される出力を閉ループ制御する方法および装置 | |
JPS5943943A (ja) | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 | |
JPS6330491B2 (ja) | ||
JPS6349061B2 (ja) | ||
JPS6325177B2 (ja) | ||
JPH04140437A (ja) | エンジンのスロットル弁制御装置 | |
JPS6340263B2 (ja) | ||
KR0176722B1 (ko) | 엔진제어장치 | |
JPH0128214B2 (ja) | ||
JPS6340929B2 (ja) | ||
JP2748649B2 (ja) | エンジンのアイドリング回転数制御装置 | |
JPS6340264B2 (ja) | ||
JPS61294154A (ja) | 内燃エンジンのアイドル回転数制御方法 | |
US6481414B2 (en) | Method of controlling an internal combustion engine | |
JPS6343575B2 (ja) | ||
JPS6331659B2 (ja) | ||
Cook et al. | Automotive control systems | |
JPS6328225B2 (ja) | ||
JP2515494B2 (ja) | 内燃機関の回転数制御方法 | |
JPS59145338A (ja) | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 | |
JPS6325176B2 (ja) | ||
JPH0243903B2 (ja) |