JPS63195355A - 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関のアイドル回転速度制御方法に係り
、特に内燃機関のアイドル回転速度を設定回転速度に安
定化させる制御方法に関する。

〔従来の技術〕

多気筒エンジンは、各気筒の作動条件が一定となるよう
に作られるものの、製造公差等によって各気筒間で燃料
噴射量、点火時期、或いは圧縮比等に若干のばらつきが
生ずることは避けられず、気筒毎の発生トルクに差が出
てアイドル回転速度が変動し、エンジンが振動する原因
となる。

これを解決するために、爆発行程での気筒毎のエンジン
回転速度と全気筒の平均エンジン回転速度とを検出し、
気筒毎のエンジン回転速度が平均エンジン回転速度に近
づくように気筒毎の燃料噴射量に補正を加えるようにし
た、多気筒エンジンのアイドル回転速度制御装置が案出
されている（特開昭５９−２０１９３６号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のアイドル回転速度制御装置では例えば４
気筒４サイクルエンジンにおいて第１〜第４気筒がそれ
ぞれ爆発行程、圧縮行程、吸気行程、排気行程である場
合に、第１気筒、第４気筒、第３気筒、第２気筒の順に
燃料が噴射されるため第１気筒の爆発行程によるエンジ
ン回転速度を検出して第４気筒の燃料噴射量を設定する
ことになり、この設定から第４気筒の爆発行程によって
トルクが発生するまでに所定時間遅れ、この所定時間内
の第２、第３気筒によるトルク変動の影響を考慮してい
ないので、エンジン回転、速度を略一定速度に安定させ
るには限界がある。このことは、点火時期、燃料噴射時
期及び吸入空気量を制御してアイドル回転速度を制御す
る場合についても同様である。

そこで本出願人は、上記問題点に鑑み、エンジン回転速
度をより安定させて制御する多気筒エンジンのアイドル
回転速度制御装置を先に提案した（特願昭６１−１２０
７８５号）。このアイドル回転速度制御装置では、各気
筒のピストンが所定行程における所定位置であることを
検出するピストン位置検出手段と、該位置検出時点１に
でのエンジン回転速度Ｎ　（Ｋ）を検出する回転速度検
出手段と、既に設定された燃料噴射量と点火時期との少
なくとも一方に関する操作量及びエンジン回転速度の目
標値を記憶する記憶手段とを備え、時点ｔ、でのエンジ
ン回転速度Ｎ　（Ｋ）　　と次に爆発行程となる気筒に
ついて設定される該操作量とから次の時点Ｌ　ｋ＊Ｉ　
でのエンジン回転速度Ｎ（Ｘ＋１）を予測する算出式を
用いて次に燃料噴射量と点火時期の少なくとも一方を設
定する気筒のエンジン回転速度の予測値を該気筒及び他
気筒の同様な算出式から算出し、該予測値が該目標値に
なるように該気筒の該操作量を算出・設定する操作量設
定手段と、演算式の係数を多数の制御データから平均し
て算出する手段と、から構成されており、かなりの効果
が期待できる。

しかしながら、このような制御方法は、各気筒のばらつ
き補正や時点１．での発生トルクの変動が、時点１．の
前後の気筒のばらつきや変動に無関係な場合には有効で
あるが、時点ｔ、のばらつきや変動が前後の気筒のばら
つきや変動と強く関係する場合にはこれを考慮していな
いため、性能が劣化し、また、演算式の係数の修正が多
数の制御結果の平均により行われるため、急激な変動に
は素早い対応がとれないという不具合が生じるものであ
る。

本発明は、上記問題点を解決すべく成されたもので、回
転速度の確立的変動を考慮した回転速度予測算出式を用
いると共に予測算出式のパラメータを逐次修正すること
によりアイドル回転速度を目標設定値に安定して保持す
ることができる内燃機関のアイドル回転速度制御方法を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、エンジン回転速度
のフィードバック信号により燃料噴射量、噴射時期、点
火時期及び吸入空気流量の少なくとも１つを操作量とし
て該操作量を変化させることによってアイドル回転速度
を目標設定値に保持する内燃機関のアイドル回転速度制
御方法において、現時点ｔＫでのエンジン回転速度Ｎ　
（Ｋ）　　と次に爆発行程となる特定気筒について設定
された前記操作量と該特定気筒の燃焼及び負荷の確率的
変動に帰因する回転速度の変動量とから次の時点Ｌ　Ｉ
Ｉ＋　でのエンジン回転速度Ｎ　（Ｘ＋１）を予測する
算出式および該特定気筒以外の気筒に関する同様な算出
式を用いて燃料噴射量、噴射時期、点火時期及び吸入空
気流量の少な（とも１つを次に設定する気筒のエンジン
回転速度を予測し、該予測値が前記目標設定値となるよ
うに前記操作量を演算すると共に、該操作量が過大とな
ることを防ぐために操作量緩和演算を行い、かつ運転状
態の変化に応じてエンジン回転速度の予測算出式のパラ
メータを逐次修正させることにより、アイドル回転速度
を目標設定値に保持することを特徴とする。

〔作　用］ 次に本発明の基本原理について説明する０本発明は、内
燃機関のアイドル運転系において、回転速度の確率的変
動を考慮に入れた、確率的ダイナミックモデルにより操
作量と回転速度をモデル化し、確率的変動を伴うシステ
Ｊ、の制御に通した最小分散制御系の手法により操作量
を決定すると共に、ダイナミックモデルのパラメータを
最小二乗法・最尤推定法を基本とする逐次同定手法によ
り修正を行う、最小分散形セルフ・チューニング・レギ
ュレータを導入したものである。即ち第１図に示す如く
、内燃機関Ａ１のアイドル運転を行う操作量として、少
な（とも燃料噴射量、噴射時期、点火時期、吸入空気流
量を含む諸量を設定・可変できる操作量可変手段Ａ２と
、前記内燃機関ＡＩの運転状態として、少なくとも各気
筒内ピストンが所定行程における所定位置であることを
示す信号、エンジン回転速度、回転速度の分散値、排気
空燃比、吸気管圧力、吸入空気流量、エンジン冷却水温
を含む諸量と、これら諸量から運転状態の変化の有無と
、を検出する運転状態検出手段Ａ３と、前記内燃機関Ａ
１の運転状態から評価基準を満たすアイドル回転速度を
設定する目標回転速度設定手段Ａ４と、前記設定された
目標回転速度になるように、該操作量のフィードバック
量を定めて、前記操作量可変手段を制御する操作量演算
手段Ａ５と、前記操作量演算手段における演算式のパラ
メータを、前記運転状態の変化信号により、逐次修正を
開始するパラメータ修正手段Ａ６とを設け、前記操作量
演算手段Ａ５を、前記内燃機関Ａ１のアイドル運転に関
する系の確率的ダイナミックモデルに従って予め定めら
れた演算方法に基づき、前記操作量を定める最小分散形
セルフとして構成すると共に、前記パラメータ修正手段
へ６を、逐次最小二乗法、逐次拡張最小二乗法、逐次最
尤推定法の少なくとも１つの方法により前記運転状ｆｉ
Ｍ変化信号の入力時点から前記ダイナミックモデルのパ
ラメータを逐次修正し始めるオンライン同定系として構
成したものである。

さらに、上記操作量演算手段Ａ５、パラメータ修正手段
Ａ６の二つの手段を各気筒毎に設けることにより゛、気
筒間のトルク発生量を平滑化し、かつ確率的変動の特徴
を捕らえてこれを積極的に抑制することが可能となり、
アイドル回転速度を目標設定値に安定化させうる。

こうした最小分散形・セルフ・チューニング・レギレー
タの構成の手法は、例えば、Ｒｏｌｆ　Ｉｓｅｒ−ｍａ
ｎｎ著ｒＤｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　５ｙｓｔｅ
ｅ＊ｓ　Ｊ　　Ｓｐｒｉｎｇａｒ−Ｖｅｒｌａｇ　　１
９　Ｂ　１　　等に詳しいが、ここで実際の構成の手法
について、−通の見通しを与えることにする。なお、以
下の説明において、簡単化のために、各気筒間のグイナ
ミクスにはばらつきがないと仮定して進める。これが仮
定できない場合については、後記するように、各気筒毎
に下記の制御系を構成することとなる。

制御対象（ここでは内燃機関のアイドル運転系）におい
て、この系の動的な振舞（グイナミクス）は、 Ａ（ｑ−’）　　ｎ（Ｋ）　　＝ｑ−’５　Ｂ（ｑ−’
）　　・ｕ（Ｋ）＋Ｃ（ｑ伺）　・　ｗ　（Ｋ）　　　
　・・・（１）として記述されることが、ディジタル制
御理論より知られている。

ここで、ｎ（に）、Ｕ（に）はそれぞれ時点ｔＫでの各
基準ＩＮｏ、Ｕｏからの変動量であり、次式％式％ ｗ　（Ｋ）は、時点ｔ、での燃焼及び負荷の確率的変動
に帰因する回転速度の不規則変動に相当し、一般には白
色雑音とおける。

添字には、サンプル時点を示す記号であり、Ｋ＋１は現
時点により１時刻先を意味する。

遅延演算子ｑ　−１は時刻を１時刻遅らせることを意味
する。

Ａ（Ｑ−’）　　・ｎ　（Ｋ）　は、エンジン回転速度
自身のグイナミクスを表わし、多項式Ａ（Ｑ−’）　は
、−ｍには、ｎ時刻前まで考慮して、 Ａ（ｑす）　　−１−ａｌ　ｑ　−’　　ａｚ　ｑ−”
−ａｓｑ−”　・・ａｌｌｑ−”　　”’（３）とおく
。

ｑ　−４は、該操作量がエンジン回転速度に影響を及ぼ
すまでの４時刻のむだ時間を意味し、例えば４気筒エン
ジンにおいて、操作量が燃料噴射量の場合には、演算、
吸入、圧縮、爆発の４時刻が相当する。

Ｂ（Ｑ−１）　　・ｕ　（Ｋ）　は、操作量のエンジン
回転速度への影響を表わす項であり、多項式Ｂ　（Ｑ−
’）は−ａには、ｍ時刻前までの影響を考慮して、Ｂ　
（ｑ−’）　−ｂ６＋ｂｌ　ｑ　−’　＋ｂ、　ｑ　−
ｔ・・・＋ｂ、ｑ−”　　　・・・（４）とおく。

Ｃ（ｑ−’）　　・ｗ　ＯＩ）は不規則変動量の影響を
表わす項であり、多項式Ｃ（ｑ−’）は一般には、ｎｃ
時点前までの影響を考慮して、 Ｃ（ｑ−’）−１＋−Ｃ＋　　ｑ−’＋ｃ、ｑ−”十・
・・＋Ｃ１ｌｃｑ　−ｉｃ　　・・・（５）とおく。

前記（１）〜（５）式中の多項式Ａ　＜ｑ−’）　、Ｂ
　（ｑ−’）、Ｃ（Ｑ−’）を定めることができれば、
現時点む、及びこれ以前のエンジンの状態量から１時刻
先のエンジン回転速度を予測することが可能であり、逆
に、この該予測値が設定目標値になるように、現時点で
の操作量を算出できることになる。なお、制御対象の特
性によっては、操作量が過度に大きくなる場合があるた
め、この場合には以下の（６）式に示す評価関数を導入
し、操作量を緩和すれば良い。

１　＝　Ｅ　［ｎ”　（ｋ＋ｄ）　　＋　ｒ　ｕ”（ｋ
））　　−（６）ここで、Ｅ（）は、集合平均を表わし
、ｒは操作量にかかる重み係数で、ｒが大きくなるほど
操作量を制限することになる。また、エンジン回転速度
に定常偏差が生じる場合には、操作量演算式に積分計算
を付加すれば良い。

ところで、前記Ａ　（ｑ”’）　、Ｂ　（ｑ−’）　、
Ｃ（ｑ−’）の各多項式は、予め同定試験を行い、最小
二乗法、拡張最小二乗法、最尤推定法のいずれかにより
、オフライン同定すれば、定めることができるが、前記
内燃機関Ａ１のように、運転状態により、また経時劣化
によりその特性が変化する場合には、逐次パラメータ同
定手法により操作量の演算式を修正する必要がある。こ
の逐次同定手法は、例えば、相良節夫他著「システム同
定」昭和５６年社団法人計測自動制御学会等に詳解され
ている。

ここで、前記逐次パラメータ同定手段は、パラメータ修
正用ゲインが漸減する性°質があり、修正開始時からあ
る時刻経過後は、パラメータ修正機能を持たなくなる性
質を有し、制御対象の特性が変化しない場合には好適で
あるが、ある時刻経過後において制御対象の特性が変化
する場合には問題が生じる。この解決法としては、修正
用ゲインが一定な固定ゲイン法、ゲインマトリクスのト
レースを一定に保つ固定トレース法、忘却係数を導入し
た重み付逐次最小二乗法等があるが、不規則変動が存在
する系では同定パラメータの安定性が悪く好ましくなく
、前記エンジン運転状態変化信号により、パラメータ修
正用ゲインをリセットする本発明提案の方法が好適であ
る。

ところで上述の説明は、前記内燃機関のアイドル運転系
のグイナミクスが気筒間で差がない場合であったが、気
筒間差が無視し得ない場合には、上述の制御手法を気筒
毎に構成することになる。

即ち、前記エンジン回転速度・操作量の時系列データの
並びを例えば、４気筒エンジンにおいて爆発の順番に気
筒番号を第１番〜第４番として１番気筒については第２
図のように並び直せば、前記（１）〜（６）式の関係式
を用いて、制御系を構成することか可能であり、残りの
気筒についても同様に構成すれば、各気筒毎、並列に制
御系が構成され、気筒間差が平滑化できる。

〔発明の効果〕

本発明の内燃機関のアイドル回転速度制御方法によれば
、操作量と内燃機関の出力である回転速度とを、確率的
変動を考慮したダイナミックモデルで表わすことにより
、回転速度変動の特徴を捕らえて回転変動を積極的に抑
制するように操作量を各気筒毎に演算・設定すると共に
、ダイナミックモデルのパラメータを、アイドル運転状
態の変化に応じて逐次修正することにより、常に最適な
制御系を保持するよう作用する。従って、従来の単純な
気筒間兼平滑化法や、確率的変動を考慮しないフィード
バック制御では得られない、回転変動抑制効果が得られ
、アイドル回転速度を設定値近傍に安定化できると共に
、運転状態の変化により制御系のパラメータを素早くチ
ューニングできるため、運転状態に適応して最適な制御
が行え、また、運転特性の経時変化、エンジン毎のばら
つきに対する補正、さらにはアイドル運転系の制御系設
計の省力化にも役立つという効果が得られる。

〔実施例］ 図面により本発明の一実施例を詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例が適用可能な内燃機関の構成
を示す図である。第３図において、１は４気筒４サイク
ルの火花点火機関を示し、サージタンク５から各気筒に
給気される通路中には気筒毎に燃料噴射用のインジェク
タ２が設けられ、また各燃焼室内に突出するよう点火プ
ラグ４が設けられている。コンピュータ８は、１チツプ
あるいは数チップから成るマイクロコンピュータであり
、図示の如く、ＣＰＵ８１、ＲＡＭ８２、ＲＯＭ８３、
バックアップＴ？ＡＭ８４、Ａ／Ｄ変換器８５、入出力
インターフェース８６とから成っている。

前記各インジェクタ２から噴射される燃料量と前記点火
プラグ４の点火時期は、前記コンピュータ８によって演
算される。またコンピュータ８には内燃機関１の運転状
態を示す信号を各センサより入力する。具体的にはウォ
ータジャケット内に突出するようエンジンブロックに取
付けられてエンジン冷却水温を検出する水温センサ９と
、空気流量を検出する空気流量センサ１４と、排気管７
に取付けられて排気空燃比を検出する空燃比センサ１２
と、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ１３と、ディス
トリビュータ３のシャフトの位置から各気筒の圧縮行程
終了時点を検出するクランク角センサ１５と、ディスト
リビュータ３のロータ位置を検出して圧縮行程にある気
筒を判別する気筒判別センサ１６と、図示しないその他
の状態量検出センサである。なおスロットル位置センサ
１１はスロットル弁６が全閉状態でオンするアイドルス
イッチ、１７はスロットル弁６を迂回するように設けら
れたバイパス路の空気流量を制御するアイドルバイパス
バルブである。

以下具体的に上記の装置を用いた内燃機関１のアイドル
回転速度制御方法について、第４図、第５図、第６図に
より、操作量が燃料噴射量の場合を例にとって説明する
。なお、第４図、第６図は、コンピュータ８の演算手順
をブロック線図で示したものであり、第５図は演算の手
順を流れ図で示したものである。

初めに第４図のブロック線図により燃料噴射量の演算方
法を説明する。ここで第４図（ａ）は、各気筒のばらつ
きが小さく、全気筒同一に扱える場合であり、第４図ら
）は気筒間差が無視し得ない場合である。また以下にお
いて時刻む、とは、圧縮行程終了時点での時刻で定義し
、回転速度設定値ｎｒ、回転速度ｎ、及び各気筒に対応
した回転速度ｎ１〜ｎ、は、前記圧縮行程終了時点での
回転速度の基準値から変動分で定義し、例えばれ（に）
については、時点ｔ、ｘでの回転速度をＮ（に）、基準
値をＮ、とすれば、 ｎ　（Ｋ）　　＝　Ｎ　（Ｋ）　　−Ｎ　ｏ　　　　　
−（７）となる。同様に燃料噴射量Ｕ及び各気筒に対応
した噴射ｆｌｕ＋　％ｕｚ　、ｕｓ　、ｕ４はそれぞれ
基準値Ｕ０からの変動分と定義される。

全気筒同一に扱える場合は、第４図（ａ）に示すように
、ダイナミックモデルを演算するブロックＰ１、燃料噴
射量の演算を行なうブロックＰ２、アイドル目標回転速
度（目標設定値）を演算する目標設定部Ｐ３を備えてい
る。燃料噴射量の演算はブロックＰ２で行われ“、目標
回転速度設定部Ｐ３により設定された目標回転速度ｎ、
と、回転速度ｎ　（Ｋ）に後に説明する可変係数１０を
かけ符号を反転させた項−ｊ！ｏｎ（Ｋ）　と、燃料噴
射量ｕ　（Ｋ）に後に説明する可変多項式Ｆｓ　（ｑ−
’）をかけ、符号を反転させた項−Ｆｓ（ｑ−’）　　
・ｕ　（Ｋ）とを足し合わせ、後に説明する可変係数ｂ
０で割った以下の式により行われる。

ｂ。

ここで、上記燃料噴射量の演算に用いる可変多項弐Ｆｓ
　（ｑ−’）　、可変係数１．、ｂ◆は次のように導出
される。

まず、アイドル運転系のダイナミックモデルについて考
える。エンジン回転速度自身のグイナミクス、即ち、時
点り１．、でのエンジン回転速度ｎ（に＋１）は、時点
ｔ工のエンジン回転速度ｎ（に）のみによるとして、前
記（３）式においてｎ−１とするとＡ　（ｑ−１）　は
次の（８）式のようになる。

Ａ（ｑ−１）　　−１−ａ　ｍ’　　−＝−（８）燃料
噴射量が影響を及ぼすまでのむだ時間は、演算、吸入、
圧縮、爆発までの４時刻を考えｄ−４とする。

燃ｒ４噴射の回転速度への影響は、該・吸入行程に噴射
された該噴射量のみとし、前記（４）式においてｍ＝０
として次の（９）式を得る。

Ｂ　（ｑ−’）　−ｂ　＊　　・・・（９）燃焼及び負
荷の確率的変動に帰因する回転速度の変動は、４時刻前
までの変動の影響が現われるとして、前記（５）式にお
いて、ｎ　ｃ−４として次の（＋（１１式を得る。

Ｃ（ｑ−’）　　−１＋Ｃ＋　　ｑ−’＋Ｃｘ　　ｑ−
”＋　Ｃｓ　　Ｑ−’＋　Ｃｍ　　ｑ−’　　　　・・
・００以上（８）、（９）、Ｏ［１１式のグイナミクス
を現わすパラメータは後に第５図、第６図シこ示す方法
により適宜修正を行う、ここでは、これらのパラメータ
が既に求まったとして、前記可変多項式、可変係数を求
める。

燃料噴射量が過大となることを防ぐために評価関数を上
記（６）式においてｄ−４とすることによりＩｍＥ（ｎ
”（Ｋ＋４１＋ｒｕ”（に）　　ｌ　　−（Ｉ＋）（た
だし、「は重み係数である。） を導入すれば、回転速度変動の分散値を最小にする燃料
噴射１１ｕ（Ｋ）は次式で演算される（前記出側１゜ ｂ、・Ｆ（ｑ四）＋　　　　、−１・Ｃ（ｑ−’）ｂ　
・ ・・・０の ここで、多項式Ｌ（ｑ−’）　　・Ｆ　（Ｑ−’）は一
般にはＬ　（Ｑ−’）　−１ａ　＋　ｌ　＋４−’　＋
　・・・ｌ　ｍ−＋Ｑ−”’Ｆ　（ｑ−’）　　””１
　＋　ｆ　ｌＱ−’　＋　＝’　ｒ　ａ−＋Ｑ−”’で
あり、 Ｃ（ｑ”’）　−Ａ　（ｑ−’）　　・Ｆ　（ｑ−’）
＋　ｑ　−”’　−Ｌ　（ｑ−’）−０３１を満足する
多項式であるが、本実施例では、ｎ　−１、ｍ−０、ｄ
−４より、 Ｌ（ｑ−’）　鯛！。

Ｆ　（ｑ−’）　−１４ｒ　＋ｑ−’＋　ｒ　、ｑ−’
＋　ｒ　、Ｑ−１−８４）となり、００１式と測成との
係数を比較することにより、ｅ、、（、、ｒｔ、ｆｓが
以下のように求まる。

また、０式より、燃料噴射ｔｕ（に）は、・・・６６） となり結局前記可変多項式、係数は、上記ＯＱ式より、 「 ｂ　ｅ　　　−ｂ　ａ Ｎｏ　　　−１ｍ　−ａｔ　　（ｓ　＋Ｃａ・・・卸 となる。

次に、気筒間のグイナミクスにばらつきがある場合の燃
料噴射量算出方法を第４図由）に基づいて説明する。

爆発の順番に１番気筒〜４番気筒として対応する回転速
度及び燃料噴射量を各々（ｎ　ｌ　（ｉ）、ｕ　、　（
＋）　）、（ｎ　、（＋−１）、ｕ　４（ｉ−１）　）
、（ｎｓ（ｉ−い、ｕ　、（ｉ−１）　）、（ｎ　ｚ（
ｉ−１）、ｕｚ（ｉ−１）とすれば、各気筒のダイナミ
ックは、ブロックＰ４で演算され、ｎ＋（ｔ）＝ａ＋　
ｎａ　（ｔ−１）　十ｂ＋　ｕｌ　（１−１）＋（１＋
　Ｃ、ｑ−’　＋　Ｃ、ｑ−１＋　Ｃ１Ｑ−３＋　Ｃａ
ｃＶ’　）　Ｗ　（ｋ） ｎ４（ｉ）＝　ａａ　ｎ！　（ｉ−１）　　＋　ｂ、ｕ
ｎ（ｉ−’２）＋（１＋　Ｃ＋Ｑ−’　＋　Ｃ、ｑ−！
　＋　ＣｚＱ−”＋　Ｃａｑ−’）　Ｗ（ｋ−１） ｎｚ（ｉ）＝ａｉ　ｎｔ　（ｉ−１）　十ｂｓ　ｕｊ（
＋−２）＋（１＋　Ｃｉ−’　＋　Ｃｚｑ−”　＋　Ｃ
ｓＱ−″十Ｃ４Ｑ−”）　Ｗ　（ｋ−２） ｎｚＨ）＝　　ａ　ｔ　　ｎ　＋　　（ｉ−１）　　＋
　　ｂｔ　　ｕｚ（Ｌ２）＋　（１＋　Ｃ＋ｑ−葛＋ｃ
　２ｑ−”　十ｃ　、ｑ−’十Ｃ４Ｑ−’　）　ｗ　（
ｋ−３） ・・・ａυ と現わされる。

ここで、１は、吸入、圧縮、爆発、排気の４行程を１ス
テツプとする時間きざみであり、時刻１にとは第２図の
関係にある。

第１番気筒の燃料噴射１ｕ１（ｉ）は、ブロックＰ５に
おいて以下のように演算される。すなわち、目標回転速
度設定部Ｐ３により設定されたｎｒと、現時点の回転速
度ｎ、（ｉ）に後に説明する可変係数１０１をかけ符号
を反転させた項と、該気筒以外の既に設定・噴射された
燃料噴射量ｕ、（＋−１＞、ｕ　３（ｉ−１）、ｕｚ（
ｔ−１）に、後に説明する可変多項式Ｆｉｔ（ｑ−’）
をかけ符号を反転させた項とを足し合わせ、後に説明す
る可変係数ｂ０１で割ることにより算出される。他気筒
の燃料噴射量ｕ、（ｉ−１）、ｕ　５（Ｌｌ）、ｕ　４
（ｔ−１）も同様な方法により算出される。

可変多項式及び可変係数（Ｆ　ｔ、（ｑ−’）　、　Ｉ
ｔ　Ｂ、ｂ、：ｊ−１〜４）は、前記（１１）〜０′？
）式に示したと同様に導かれ、例えば第１番気筒につい
て結果を記せば、 となる。

ところで、上述の可変多項式及び可変係数は、アイドル
運転系の確率的ダイナミックモデルから導かれたが、次
にダイナミックモデルのパラメータを求める方法を第５
図のフローチャートにより説明する。

第５図は、前記（８）、（９）、０ｆｆ１式のグイナミ
クスのパラメータを求める方法を示している。

ステップＳ１はイニシャライズするステップであり、第
６図により説明する運転状態変化信号により、パラメー
タ修正用ゲインＰ（に）をα・Ｉにセットすると共に、
Ｋ２Ｏ（に）　、Ｚ’　（に）を各々初期値にリセット
する。ここで■は単位行列であり、αば、リセット時の
ゲインの大きさを規定するスカラ値である。θ（Ｋ）は
求めるべきパラメーＣ１（Ｋ）、Ｃ２（Ｋ）、Ｃｍ（Ｋ
）］・・・ＣＩとして前回のパラメータ同定時の収束値
を初期値θ（ｏ）　とする、ここで記号（°）は推定値
であることを意味、Ｔはベクトルの転置を意味する。

Ｚ（に）は、次式の信号ベクトルである。

２丁（Ｋ）　＝　（：ｎ（Ｋ−１）　、ｕ（Ｋ−４）　
、ｗ（Ｋ４）、ｗ（Ｋ−２）　、　ｗ（に−３）　、ｗ
（Ｋ−４＞　　）　−（２）ステップＳ２は、パラメー
タ修正用ゲインＰ　（Ｋ）の修正演算であり、サンプル
時点を示す添字Ｋをインクリメントして以下の式で示さ
れるゲインＧ（Ｋ）を用いてパラメータ修正用ゲインＰ
（に）を修正する。

Ｇ（に）　−Ｐ　（ｌ［−１）　　・Ｚ　（Ｋ）［１＋
　Ｚ（Ｋ）　　Ｐ（Ｋ−１）　　Ｚ（Ｋ−Ｌ）　］　−
’ステップＳ３は、現時点し、での回転速度ｎ（に）及
び信号ベクトルＺ”（Ｋ）　　と、１時刻前のパラメー
タ同定値θ（に−１）とから以下の式で示、される同定
誤差ε（Ｋ）を算出し、ｔ　（Ｋ）　　とステッ゛プＳ
２で演算したゲインＧ　（Ｋ）　　とから時点ｔ、での
パラメータベクトルθ（に）を以下の式の従って算出す
る。

パラメータベクトルの収束判定はステップｓ４で行い、
今回のパラメータ値と前回のパラメータ値との差で表わ
されるパラメータ値の変化幅θ五（Ｋ）　−〇１（Ｋ−
１）の絶対値がある値β以下となつたときには、演算を
中止し、変化幅がβを越える場合にはステップＳ６にお
いて、時点１にでの回転速度変動分ｗ　（Ｋ）の推定値
Ｗ（に）を求めて、信号ベクトルＺ　（Ｋ＋１）を作成
し、１時刻経過後ステップＳ２へ戻り以下同様のことを
繰返す。

パラメータの修正を開始させるエンジン運転状態変化信
号は、第６図の方法により作成される。

即ち、運転状態設定値信号である回転速度設定値、空燃
比（Ａ／Ｆ）設定値及びアイドルバイパスバルブ開度設
定値信号と、運転状態検出センサである水温センサ９、
吸気圧力センサ１３、空燃比センサ１２及び空気流量セ
ンサ１４の出力を低域フィルタ２０〜２４により高周波
成分をカットした信号と、分散値演算部２５で演算した
回転速度の一定時間の分散値信号とから得られる運転状
態信号の各々を、判定部Ｓ１０で変化率Ｓｊ　（Ｋ）　
−３１（Ｋ−１）　　（ただしＳｊ　は上記の各信号を
示す）を算出し、変化率の絶対値の各々が定められたレ
ベルδｊを超えたときには信号発生部Ｓ１２から運転状
態変化信号を発生する。

以上の実施例では、操作量を燃料噴射量とした場合につ
いて構成したが、他の操作である噴射時期、点火時期、
バイパス流路を流れる空気流量についても、本発明の要
旨を変更することなく、構成することが可能である。ま
たアイドル運転系のダイナミックモデルの構造について
も、より一般的な高次の次数を採可しても、本実施例と
全く同一に構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的ａ金回、第２図は第１番気筒を
中心とした各気筒の回転速度・操作量のタイミング図、
第３図は本発明の一実施例としての内燃機関とその周辺
装置の構成を示す概略構成図、第４図は操作量の算出方
法の説明図、第５図はダイナミックモデルのパラメータ
同定手法の説明図、第６図は運転状態変化検出方法の説
明図である。 ２・・・インジェクタ、 ４・・・点火プラグ、 ６・・・スロットル弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転速度のフイードバツク信号により燃
   料噴射量、噴射時期、点火時期及び吸入空気流量の少な
   くとも１つを操作量として該操作量を変化させることに
   よってアイドル回転速度を目標設定値に保持する内燃機
   関のアイドル回転速度制御方法において、現時点ｔ＿Ｋ
   でのエンジン回転速度Ｎ（Ｋ）と次に爆発行程となる特
   定気筒について設定された前記操作量と該特定気筒の燃
   焼及び負荷の確率的変動に帰因する回転速度の変動量と
   から次の時点ｔ＿Ｋ＿＋＿１でのエンジン回転速度Ｎ（
   Ｋ＋１）を予測する算出式および特定気筒以外の気筒に
   関する同様な算出式を用いて燃料噴射量、噴射時期、点
   火時期及び吸入空気流量の少なくとも１つを次に設定す
   る気筒のエンジン回転速度を予測し、該予測値が前記目
   標設定値となるように前記操作量を演算すると共に該操
   作量が過大となることを防ぐために操作量緩和演算を行
   い、運転状態の変化に応じてエンジン回転速度の予測算
   出式のパラメータを逐次修正させることにより、アイド
   ル回転速度を目標設定値に保持する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。