JPS6345438A - Engine controller - Google Patents

Engine controller

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JPS6345438A
JPS6345438A JP18797686A JP18797686A JPS6345438A JP S6345438 A JPS6345438 A JP S6345438A JP 18797686 A JP18797686 A JP 18797686A JP 18797686 A JP18797686 A JP 18797686A JP S6345438 A JPS6345438 A JP S6345438A
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JP
Japan
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engine
amount
torque
control
concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP18797686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Nanba
秀彰 難波
Eiichi Kamei
栄一 亀井
Koichi Ozaki
公一 尾崎
Katsuhiro Oba
大羽 勝廣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP18797686A priority Critical patent/JPS6345438A/en
Publication of JPS6345438A publication Critical patent/JPS6345438A/en
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve transient response, by determining a feedback control quantity based on a state variable estimated from a detected output torque, an exhaust component density and a feedback control quantity, a gain being set on the basis of a dynamic model, an accumulated value of torque deviation and an accumulated value of density deviation. CONSTITUTION:A state variable quantity estimating means M7 employs parameters predetermined on the basis of a dynamic model of an engine for estimating a dynamic state variable quantity of the engine based on the values detected through a torque detection means M2 such as cylinder inner pressure sensor and an exhaust gas component density detection means M3 such as a lean sensor and a feedback control quantity. An accumulating means M8 accumulates deviation between the values detected through the torque detection means M2 and the density detection means M3 and target values. A feedback control quantity determining means M9 determines a feedback control quantity based on the outputs from the state variable quantity estimating means M7 and the accumulating means M8 and a feedback gain predetermined on the basis of a dynamic model of the engine thus controlling the engine through a control input quantity variable means M5.

Description

【発明の詳細な説明】 泣肌左貝珀 [産業上の利用分野] 本発明はエンジン制御装置に関し、詳しくはエンジンの
出力トルクと排気組成とを好適に制御するエンジン制御
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an engine control device, and more particularly to an engine control device that suitably controls the output torque and exhaust composition of an engine.

[従来の技術] エンジンの基本的な制御入力量のひとつでおる吸入空気
量は、従来、アクセルにリンクされたスロットルバルブ
の開度により決定されていたが、近年、スロットルバル
ブをアクチュエータによって駆動する構成とし、エンジ
ンの吸入空気量をエンジンの運転に関与する諸条件を総
合的に考慮して決定するエンジン制御装置が提案されて
いる(例えば、特開昭60−111046M公報の「エ
ンジン制御装置」)。こうした制御装置では、アクセル
操作量やエンジンの負荷等に基づいて燃料噴射量を先に
決定し、これに対して空燃比あるいは燃費等から最適な
吸入空気量を定めて、スロットルバルブ開度を制御して
いる。
[Prior Art] The amount of intake air, which is one of the basic control inputs for an engine, has traditionally been determined by the opening of a throttle valve linked to the accelerator, but in recent years, the throttle valve has been driven by an actuator. An engine control device has been proposed that determines the intake air amount of the engine by comprehensively considering various conditions related to engine operation (e.g., ``Engine Control Device'' in Japanese Patent Application Laid-Open No. 111046/1983). ). These control devices first determine the fuel injection amount based on the accelerator operation amount, engine load, etc., then determine the optimal intake air amount based on the air-fuel ratio or fuel consumption, etc., and then control the throttle valve opening. are doing.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながらこうしたエンジン制御装置には、以下の問
題が猶残されており、一層の改善が望まれていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, these engine control devices still have the following problems, and further improvements have been desired.

(1) 燃料噴射量に応じてスロットルバルブ開度を制
御するエンジン制御装置では、定常状態、即ちエンジン
を一定の状態で運転している時にはうまく制御できるが
、燃料噴射量が急激に変化する場合、いわゆる過渡状態
では燃料噴射量の変化が先行して空燃比が大きく変動す
るという問題があった。即ら、加速時には空燃比が小さ
くなっていわゆるリッチスパイクを生じ、減速時にはい
わゆるリーンスパイクを生じ、こうした空燃比の変動は
エンジンからの排気中の有害成分を増加させると共に、
この変動が所定の範囲を越えて生じると、ドライバビリ
ティを悪化させることがあるという問題である。そこで
従来、こうしたリッチあるいはリーンスパイクを一定範
囲に抑制するために、非同期燃料噴射等種々の適合(必
すし込み)を行なう必要があり、エンジン制御装置の開
光上のネックとなっていた。
(1) An engine control device that controls the throttle valve opening according to the fuel injection amount can control the throttle valve opening well in a steady state, that is, when the engine is operating in a constant state, but when the fuel injection amount changes suddenly. In the so-called transient state, there is a problem in that the fuel injection amount changes in advance and the air-fuel ratio fluctuates greatly. That is, during acceleration, the air-fuel ratio decreases, producing a so-called rich spike, and during deceleration, a so-called lean spike occurs, and such fluctuations in the air-fuel ratio not only increase harmful components in the exhaust from the engine,
The problem is that if this variation occurs beyond a predetermined range, drivability may deteriorate. Conventionally, in order to suppress such rich or lean spikes within a certain range, it has been necessary to perform various adaptations such as asynchronous fuel injection, which has been a bottleneck in the development of engine control devices.

(2) また、上述した過渡特性を良好にしようとする
と、高速に駆動しえるアクチュエータが必要になるとい
う問題があった。例えば、第15図は燃料噴射量を決定
してからこれに応じてスロットルバルブ開度を定めるよ
うにしたエンジン制iII装置において、空燃比19.
8のリーンバーンの状態から、加速指令を受けて燃料噴
射量を増加した時の空燃比の変化を測定したグラフでお
るが、図示するように、スロットルバルブを1 [de
g]動かすのに4 Q Q m5ecかかるアクチュエ
ータを用いたのでは、空燃比が大きく乱れることがわか
る。
(2) Furthermore, in order to improve the above-mentioned transient characteristics, there is a problem in that an actuator that can be driven at high speed is required. For example, FIG. 15 shows an engine control III system that determines the fuel injection amount and then determines the throttle valve opening accordingly, with an air-fuel ratio of 19.
This is a graph that measures the change in the air-fuel ratio when the fuel injection amount is increased in response to an acceleration command from the lean burn state of 8. As shown in the figure, when the throttle valve is
g] It can be seen that if an actuator that takes 4 Q Q m5ec to move is used, the air-fuel ratio will be greatly disturbed.

この時、排ガス組成も著しく変化してしまい、排ガス浄
化の観点から実用に耐えない。従って、少なくとも10
0 [m5ec/dec+]以下の特性を有するアクチ
ュエータを用いる必要がおるが、こうした高速のアクチ
ュエータは大出力トルクが必要となり、装置の大型化・
高コスト化をJE<という問題があった。
At this time, the composition of the exhaust gas changes significantly, making it impractical from the viewpoint of exhaust gas purification. Therefore, at least 10
It is necessary to use an actuator with characteristics below 0 [m5ec/dec+], but such high-speed actuators require large output torque, which increases the size and size of the device.
There was a problem that JE< caused high costs.

(3) 従来のエンジン制御装置では、空燃比の制御し
かできないので、過渡時におけるエンジンの出力トルク
を必要な値に制御することができないという問題があっ
た。過渡時におけるエンジンの出力トルクの不慮の変動
は、従来、エンジンの出力軸に固定されたフライホイー
ルの慣性重量(イナーシ(・)によって吸収されている
ので、見掛は上、エンジンストール等の問題を生じるこ
とはない。しかしながら、出力トルクの変動に十分対応
しえる重量のフライホイールを設けることは、エンジン
の応答性・燃費にとってはマイナスの要因として動くこ
とになる。
(3) Since conventional engine control devices can only control the air-fuel ratio, there is a problem in that the output torque of the engine cannot be controlled to a required value during a transient period. Conventionally, unexpected fluctuations in the engine's output torque during transient periods are absorbed by the inertial weight (inertia) of the flywheel fixed to the engine's output shaft. However, providing a flywheel that is heavy enough to handle fluctuations in output torque will have a negative effect on engine responsiveness and fuel efficiency.

そこで、本発明は、応答性の高いアクチュエータを使用
しなくとも排気の状態を適正な状態に制御すると共に、
エンジンの排気の状態と共に出力トルクをも制御可能と
し、上述の問題を悉く解決するエンジン制御装置を提供
することを目的としてなされた。
Therefore, the present invention can control the exhaust state to an appropriate state without using a highly responsive actuator, and
The object of this invention is to provide an engine control device that can control the output torque as well as the state of the exhaust gas of the engine, and that solves all of the above-mentioned problems.

発明の構成 [問題点を解決するための手段] かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決するた
めの手段として次の構成をとった。即ち、第1図に例示
する如く、 エンジンM1の出力トルクを検出するトルク検出手段M
2と、 該エンジンM1の排気組成を反映した所定成分の濃度を
検出する濃度検出手段M3と、前記エンジンM1の運転
に対する要求に基づいて、該エンジンM1の目標トルク
と前記排気成分の目標濃度とを定めて出力する目標値出
力手段M4と、 前記エンジンM1の制御入力として、少なくともエンジ
ンM1の吸入空気量および燃料噴射量を含む諸量を各々
可変する制御入力量可変手段M5と、 前記トルク検出手段M2により検出された前記エンジン
M1の出力トルクを前記目標トルクとし、且つ前記濃度
検出手段M3によって検出された前記所定成分の濃度を
前記目標fI度とする前記エンジンM1の制御入力諸量
のフィードバック制御量を求めて、前記制御入力量可変
手段M5を制御する制御手段M6と、 を備えたエンジン制御装置であって、 前記制御手段M6は、 前記エンジンM1の運転に関する系の動的なモデルに基
づいて予め定められたパラメータを用いて、前記トルク
検出手段M2および前記濃度検出手段M3によって検出
された前記エンジンM1の出力トルクおよび所定成分の
濃度と、前記制御入力量可変手段M5を制御するのに用
いられたフィードバック制御量とから、前記エンジンM
1の動的な内部状態を代表する所定次数の状態変数量を
推定する状態変数量推定手段M7と、前記検出されたエ
ンジンM1の出力トルクと前記設定された目標トルクと
の偏差を累積したトルク偏差累積値と、前記検出された
所定成分の濃度と前記設定された目標濃度との偏差を累
積した濃度偏差累積値とを求める累積手段M8と、前記
エンジンM1の動的なモデルに基づいて予め設定された
フィードバックゲインと前記11F定された状態変数量
と前記求められたトルク偏差累積値および濃度偏差累積
値とから、少なくとも前記エンジンM1の吸入空気量お
よび燃料噴射■を含む制御入力諸量の前記フィードバッ
ク制御量を決定するフィードバック制御量決定手段M9
とを備えるエンジン制御装置の構成がそれでおる。
Structure of the Invention [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following structure as a means for solving the problems. That is, as illustrated in FIG. 1, torque detection means M detecting the output torque of the engine M1.
2, a concentration detection means M3 for detecting a concentration of a predetermined component reflecting the exhaust composition of the engine M1, and a target torque of the engine M1 and a target concentration of the exhaust component based on a request for operation of the engine M1. target value output means M4 for determining and outputting a target value; control input amount variable means M5 for varying various quantities including at least the intake air amount and fuel injection amount of the engine M1 as control inputs for the engine M1; and the torque detection Feedback of various control input quantities of the engine M1 in which the output torque of the engine M1 detected by the means M2 is the target torque, and the concentration of the predetermined component detected by the concentration detection means M3 is the target fI degree. An engine control device comprising: a control means M6 for determining a control amount and controlling the control input variable means M5; controlling the output torque of the engine M1 and the concentration of the predetermined component detected by the torque detection means M2 and the concentration detection means M3, and the control input amount variable means M5 using predetermined parameters based on the From the feedback control amount used for the engine M
state variable amount estimating means M7 for estimating a state variable amount of a predetermined order representing a dynamic internal state of engine M1; and a torque that is the cumulative deviation between the detected output torque of engine M1 and the set target torque. an accumulating means M8 for calculating a cumulative deviation value and a cumulative concentration deviation value obtained by accumulating the deviation between the detected concentration of the predetermined component and the set target concentration; Based on the set feedback gain, the state variable quantity determined in the 11F, and the determined torque deviation cumulative value and concentration deviation cumulative value, control input quantities including at least the intake air amount and fuel injection of the engine M1 are determined. Feedback control amount determining means M9 for determining the feedback control amount
This is the configuration of an engine control device comprising:

ここでトルク検出手段M2とは、エンジンM1の出力ト
ルクを検出する手段であって、例えば出力軸の捩れから
トルクを算出するものでもよいし、エンジンの各気筒に
おける気筒内圧力を検出しこれから出力トルクを求める
もの等でもよい。
Here, the torque detection means M2 is a means for detecting the output torque of the engine M1, and may be a means for calculating the torque from the torsion of the output shaft, for example, or may be a means for detecting the cylinder pressure in each cylinder of the engine and outputting from it. It may also be a method for determining torque.

濃度検出手段M3とは、エンジンM1の排気組成を反映
した所定成分の濃度を検出する手段であり、排気中の酸
素濃度や一酸化炭素濃度おるいは窒素酸化物(NOx 
>の濃度等をエンジンM1に適用される空燃比の範囲で
検出しえるものならばどのような構成のものでも差し支
えない。例えば、酸素濃度等を検出するものとしてはジ
ルコニアを用いた02センサ等が、一方、NOXの:農
度を検出するものとしてはレーザを用いたものが、各々
よく知られている。
The concentration detection means M3 is a means for detecting the concentration of a predetermined component that reflects the exhaust composition of the engine M1, and detects the concentration of oxygen, carbon monoxide, or nitrogen oxide (NOx) in the exhaust.
Any configuration may be used as long as it can detect the concentration, etc. of > within the air-fuel ratio range applied to the engine M1. For example, the 02 sensor using zirconia is well known as a sensor for detecting oxygen concentration, etc., and the sensor using a laser is well known as a sensor for detecting the NOx level.

目標値設定手段M4とは、エンジンM1の目標トルクと
目標濃度とを、エンジンM1の運転に対する要求、例え
ばアクセルペダルの踏込量、エンジンの回転数あるいは
自動変速機からの要求量等に基づいて定める手段であり
、制御手段M6と一体に構成してもよい。尚、目標値出
力手段M4は、目標トルクと目標濃度とを別々に設定す
るよう構成してもよいが、目標トルクとエンジンM1の
出力トルクとの偏差もしくは目標トルク自体に基づいて
目標濃度の補償値を算出する濃度補償値算定部を設け、
更に目標濃度をこの補償値により補償する目標濃度設定
部を備える構成としてもよい。
The target value setting means M4 determines the target torque and target concentration of the engine M1 based on a request for the operation of the engine M1, such as the amount of depression of the accelerator pedal, the number of revolutions of the engine, or the amount requested from the automatic transmission. It is a means, and may be configured integrally with the control means M6. Note that the target value output means M4 may be configured to set the target torque and the target concentration separately, but may compensate for the target concentration based on the deviation between the target torque and the output torque of the engine M1 or the target torque itself. A concentration compensation value calculation unit is provided to calculate the value,
Furthermore, the configuration may include a target density setting section that compensates the target density using this compensation value.

この場合には、目標トルクと目標濃度とに一定の相関を
持たせることができ、出力トルクを所定値に制御する過
渡時等において、排気中の所定成分、例えば酸素等の目
標濃度を可変して、出力トルクの制御をより短期間に完
了することもできる。
In this case, a certain correlation can be established between the target torque and the target concentration, and the target concentration of a predetermined component in the exhaust gas, such as oxygen, can be varied during a transient period when the output torque is controlled to a predetermined value. Therefore, the output torque control can be completed in a shorter period of time.

制御入力量可変手段M5とは、エンジンM1の制御入力
として、少なくともエンジンM1の吸入空気量および燃
料量1;FJffiを含む諸mを各々可変する手段であ
って、スロットルバルブに結合されたアクチュエータ等
や燃料噴射弁もしくは燃料噴射ポンプ等の構成を考える
ことができる。またスロットルアクチュエータとしては
、正逆転可能7>DC,ACモータ、ステッピングモー
タあるいは電磁ソレノイド等種々のものを用いることが
できる。
The control input amount variable means M5 is a means for varying various m including at least the intake air amount and the fuel amount 1; Possible configurations include a fuel injection valve, a fuel injection pump, and the like. Further, various types of throttle actuators can be used, such as a forward/reverse reversible DC or AC motor, a stepping motor, or an electromagnetic solenoid.

尚、エンジンM1の制御入力の他の諸量としては、エン
ジンM1の点火時期、排気還流量、過給量。
Note that other quantities of control input for the engine M1 include the ignition timing of the engine M1, the amount of exhaust gas recirculation, and the amount of supercharging.

アイドル吸入空気量等を考えることができるが、これら
の諸量もエンジンM1の制御入力として制御する場合に
は、これらの諸量を可変する各手段、例えば点火コイル
−次側回路の開閉用スイッチング素子、EGRバルブ、
ウェイストゲートバルブ。
The idle intake air amount, etc. can be considered, but if these quantities are also controlled as control inputs for the engine M1, various means for varying these quantities, such as switching for opening and closing of the ignition coil-next circuit, are required. element, EGR valve,
wastegate valve.

ISOバルブ等も制御入力量可変手段M5に相当する。The ISO valve and the like also correspond to the control input variable means M5.

制御手段M6は、状態変数量推定手段M7.累積手段M
8およびフィードバック制御量決定手段M9を備えて構
成され、エンジンM1の出力トルク及び排気中の所定成
分の濃度を目標値出力手段M4によって設定された目標
トルク及び目標′a度に一致させるようなエンジンM1
の制御人力諸量のフィードバック制御1ffiを求めて
制御入力量可変手段M5を制御するものである。この制
御手段は、いわゆる現代制御理論をもちい、最低限2人
力2出力の付加積分型最適レギュレータとして構成され
、出力トルクと所定成分濃度とを独立にかつ最適に制御
することができるものである。
The control means M6 includes state variable quantity estimation means M7. Accumulation means M
8 and a feedback control amount determination means M9, the engine is configured to match the output torque of the engine M1 and the concentration of a predetermined component in the exhaust gas to the target torque and target 'a degrees set by the target value output means M4. M1
The control input amount variable means M5 is controlled by determining the feedback control 1ffi of various control human input quantities. This control means uses so-called modern control theory, is configured as an additional integral type optimal regulator with at least two manpowers and two outputs, and is capable of independently and optimally controlling the output torque and the concentration of the predetermined component.

付加積分型最適レギュレータを構成する手法は、例えば
古田勝久著「線形システム制御理論」 (昭和51年)
昭晃堂等に詳しいので、ここでは詳細な説明は省略する
が、こうした制御手段M6を構成する場合には、まず、
制御対象の動的なモデルを知る必要がある。通常、エン
ジンM1のような複雑な対象については、出力トルクと
排気中の所定成分′a度との振舞を記述する動的なモデ
ルを理論的に正確に求めることは困難であり、いわゆる
システム同定によって、モデリングがなされる。
A method for configuring an additive integral type optimal regulator is, for example, "Linear System Control Theory" by Katsuhisa Furuta (1978).
Since Shokodo et al. are well-versed in the matter, a detailed explanation will be omitted here, but when configuring such a control means M6, first,
It is necessary to know the dynamic model of the controlled object. Normally, for a complex object such as engine M1, it is difficult to theoretically accurately obtain a dynamic model that describes the behavior of the output torque and a predetermined component in the exhaust gas, and so-called system identification Modeling is done by

システム同定の詳細については相良節夫著「システム同
定」 (昭和56年〉社団法人訂測自動制御学会等に詳
しいので、ここでは詳細な説明は省略するが、周波数応
答法やステップ応答法あるいは最小2乗法、オンライン
同定法等により制御系の伝達関数を求め、これから動的
なモデルの構築を行なう手法等が広く知られている。尚
、制御対象であるエンジンM1のように、制御範囲内に
おいて非線形なモデルとなる場合には、定常点のまわり
に線形性が成り立っているとみなしうる幾つかの範囲に
わけてモデリングを行なうことにより、線形近似により
広範な運転域における制御が可能となる。
The details of system identification can be found in Setsuo Sagara's ``System Identification'' (1981), the Society of Correction and Automatic Control Engineers, etc., so a detailed explanation will be omitted here. A widely known method is to obtain the transfer function of a control system using multiplication, online identification, etc., and then construct a dynamic model from it. When creating a model, it is possible to perform control over a wide range of operating ranges by linear approximation by performing modeling in several ranges that can be considered to have linearity around a steady point.

こうした制御手段M6に備えられた状態変数子推定手段
M7は、いわゆるオブザーバのことであり、エンジンM
1の動的な内部状態を代表する所定次数の状態変数量X
(k)を推定するものである。
The state variable estimation means M7 provided in the control means M6 is a so-called observer, and
A state variable quantity X of a predetermined order representing a dynamic internal state of 1
(k).

状態変数ff1X(k)としては、エンジンM1の運転
に直接関与する諸量として、例えば実際に吸入されてい
る空気量や燃焼の動的挙動、必るいは燃焼に関与してい
る混合気中の燃料量といった場を考えることができる。
The state variable ff1X(k) includes various quantities that are directly involved in the operation of the engine M1, such as the amount of air actually being taken in, the dynamic behavior of combustion, or the amount of air in the air-fuel mixture that is involved in combustion. You can consider a situation such as the amount of fuel.

こうした状態変i量X(k )は、高次になればなる程
、理論的には制御消磨の向上に資するが、あまり状態変
数量の次数が多くなると、現実には演算時間を要するた
め却って制御精度は低下する。従って、状態変¥1ff
iX(k )の次数は状態変数量推定手段M7を構成す
るハードウェアの能力や必要な制御精度に応じて定めれ
ばよく、例えば4〜6次程度とすることが考えられる。
The higher the order of the state variable i (k), the more theoretically it contributes to improving control elimination, but if the order of the state variable becomes too large, it actually takes a lot of calculation time, so Control accuracy decreases. Therefore, the condition change is ¥1ff.
The order of iX(k) may be determined depending on the capability of the hardware constituting the state variable amount estimating means M7 and the required control accuracy, and may be, for example, about 4th to 6th order.

こうした状態変数量推定手段M7については、種々の構
成のもの及びその設計法力<%Dられている。
The state variable amount estimating means M7 has various configurations and its design method is <%D.

これらは、例えば古田勝久他著「メカニカルシステム制
御」 (昭和59年)オーム社等に詳解されており、適
用される制御対象、ここではエンジンM1とその制御装
置の態様に合わせて最小次元オブヂーバや有限整定オブ
ザーバとして設計すればよい。
These are detailed, for example, in ``Mechanical System Control'' by Katsuhisa Furuta et al. (1981) published by Ohm Publishing, etc., and are explained in detail in ``Mechanical System Control'' by Katsuhisa Furuta et al. It can be designed as a finitely settled observer.

累積部は、目標トルクと出力トルクとの偏差および排気
中の所定成分の目標濃度と実際の濃度との偏差を、各々
累積する手段であり、目標トルク。
The accumulation unit is a means for accumulating the deviation between the target torque and the output torque, and the deviation between the target concentration and the actual concentration of a predetermined component in the exhaust gas, respectively.

目標濃度がエンジンM1の運転に対する要求に基づいて
定められること、換言すれば、本発明においてはエンジ
ン制御装置はサーボ系として構成されることによってい
る。即ち、一般にサーボ系の制御においては目標値と実
際の制御値との定常偏差を消去するような制御が必要と
なり、これは伝達関数において1/SQ(Ω次の積分)
を含む必要が必るとされる。また、既述したようなシス
テム同定により系の伝達関数を定め、これから状5」方
程式をたてているような場合には、対ノイズ安定性の上
からもこうした積分量を含むことが望ましい。本発明に
おいてはΩ=1、即ち一次型の積分を考慮すればよい。
The target concentration is determined based on the requirements for the operation of the engine M1. In other words, in the present invention, the engine control device is configured as a servo system. In other words, in general, servo system control requires control that eliminates the steady-state deviation between the target value and the actual control value, and this is achieved by 1/SQ (Ω-order integral) in the transfer function.
It is considered necessary to include the following. Furthermore, in the case where the transfer function of the system is determined by system identification as described above and an equation of the form 5 is established from this, it is desirable to include such an integral quantity from the viewpoint of stability against noise. In the present invention, it is sufficient to consider Ω=1, that is, first-order integral.

従って、上述の状態変数量X(k)にこの累積値を加え
て系を拡大し、両者と予め定められた最適なフィードバ
ックゲインFとにより帰還量を定めれば、付7J[+積
分型最適レギュレータとして、制御対象でおるエンジン
M1への制御入力諸量が定まる。
Therefore, if we expand the system by adding this cumulative value to the state variable quantity X(k) mentioned above, and determine the feedback amount by both of them and the predetermined optimal feedback gain F, we can obtain Appendix 7J [+ integral type optimal As a regulator, various control input quantities to the engine M1, which is a controlled object, are determined.

帰還値(フィードバック制御量)を定めるフィードバッ
ク制御量決定手段M9は、予め求められた最適フィード
バックゲインと上述した状態変数間及び各累積値とから
、エンジンM1の制御人力諸量を求めるものである。こ
こで、最適フィードバックゲインは評価関数を用いたシ
ミュレーションにより予め定めておくことができる。
The feedback control amount determining means M9 that determines the feedback value (feedback control amount) determines various human power amounts for controlling the engine M1 from the optimal feedback gain determined in advance and the above-mentioned state variables and each cumulative value. Here, the optimal feedback gain can be determined in advance by simulation using an evaluation function.

[作用] 上記構成を有する本発明のエンジン制御装置は、制御入
力用可変手段M5によって可変される少なくともエンジ
ンM1の吸入空気量と燃料噴射量とを制御入力量とし、
トルク検出手段M2によって検出されたエンジンM1の
出力トルク及び濃度検出手段M3によって検出された排
気中の所定成分の濃度を制御出力とする少なくとも2人
力2出力の系を、付加積分型最適レギュレータとして構
成された制御手段M6によりフィードバック制御し、エ
ンジンM1の出力トルクと排気の状態とを目標値出力手
段M4によって設定された各目標値に一致させる。
[Operation] The engine control device of the present invention having the above configuration uses at least the intake air amount and fuel injection amount of the engine M1, which are varied by the control input variable means M5, as control input amounts;
A system with at least two human power outputs whose control outputs are the output torque of the engine M1 detected by the torque detection means M2 and the concentration of a predetermined component in the exhaust gas detected by the concentration detection means M3 is configured as an additive integral type optimal regulator. The control means M6 performs feedback control to make the output torque of the engine M1 and the state of the exhaust gas coincide with each target value set by the target value output means M4.

[実施例] 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第2図は本発明の実施例におけるエンジンとその周辺
装置を表わす概略溝成図、第3図はエンジンの出力トル
クを測定する手法を説明するだめのグラフ、第4図はエ
ンジンの運転状態を制御する系の制御モデルを示すブロ
ック線図、第5図、第6図はそれぞれシステム同定の説
明に用いるブロック線図、第7図は電子制御装置におい
て実行される制御の一例を示すフローチャート、第8図
は本実施例の効果を説明するグラフである。
[Example] Next, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings. Fig. 2 is a schematic diagram showing the engine and its peripheral equipment in an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a graph illustrating a method for measuring the output torque of the engine, and Fig. 4 shows the operating state of the engine. 5 and 6 are block diagrams used to explain system identification, respectively. FIG. 7 is a flowchart showing an example of control executed in the electronic control unit, and FIG. FIG. 8 is a graph explaining the effects of this example.

以下、この順に説明する。The explanation will be given below in this order.

第2図では4気筒4サイクルのエンジン1のひとつの気
筒を中心に示しているが、吸気系2には上流から図示し
ないエアクリーナ、吸気温Thaを検出する吸気温セン
サ5、吸入空気量を制御するスロットルバルブ7、サー
ジタンク9、電磁式の燃料噴射弁11等が備えられてい
る。またエンジン1の排気は排気管14により図示しな
い排気浄化装置、消音器等を介して外部へ排出される。
Although Fig. 2 mainly shows one cylinder of a 4-cylinder, 4-cycle engine 1, the intake system 2 includes an air cleaner (not shown) from upstream, an intake temperature sensor 5 that detects the intake air temperature Tha, and controls the amount of intake air. A throttle valve 7, a surge tank 9, an electromagnetic fuel injection valve 11, and the like are provided. Further, the exhaust gas from the engine 1 is discharged to the outside through an exhaust pipe 14 via an exhaust purification device, a muffler, etc. (not shown).

燃焼室(シリンダ)はピストン15.吸気弁17゜排気
弁192点火プラグ21等から構成されているが、これ
らの作動は周知のものなので説明は省略する。尚、イグ
ナイタ24からディストリビュータ25を介して供給さ
れた高電圧により点火用の火花を形成する点火プラグ2
1には半導体型の圧力センサ27が組み込まれており、
気筒内圧力P(i)を検出する構成とされている。この
気筒内圧力P(i)は、エンジン1の出力トルクを求め
るのに供されるが、これについては後述する。
The combustion chamber (cylinder) is a piston 15. It is composed of an intake valve 17, an exhaust valve 192, a spark plug 21, etc., but since their operations are well known, their explanation will be omitted. Incidentally, a spark plug 2 generates a spark for ignition using a high voltage supplied from an igniter 24 via a distributor 25.
1 has a semiconductor type pressure sensor 27 built in,
It is configured to detect the cylinder pressure P(i). This cylinder pressure P(i) is used to determine the output torque of the engine 1, which will be described later.

エンジン1には、この他に冷却水の温度T i wを検
出する冷却水温センサ29、ディストリビュータ25内
に備えられ、エンジン1の回転数Nに応じた周波数のパ
ルス信号を出力する回転数センサ31、エンジン1の1
回転(クランク角の7200)に1発のパルス信号を出
力する気筒判別センサ33および排気管14に設けられ
排気中の酸素濃度を連続的に検出するリーンセンサ34
等が備えられている。また、スロットルバルブ7には、
これを駆動するスロットルアクチュエータ35が取り付
けられており、スロットルバルブ7の開度θ、即ら吸入
空気量は、このスロットルアクチュエータ35により制
御される。従って、アクセルセンサ37によって検出さ
れた運転者によるアクセル38の踏込ff1Accは、
一旦、電子制御装置4Oに入力され、電子制御装置40
により、スロットルバルブ7の開度θに反映される構成
となっている。
In addition, the engine 1 includes a cooling water temperature sensor 29 that detects the temperature T i w of the cooling water, and a rotation speed sensor 31 that is provided in the distributor 25 and outputs a pulse signal with a frequency corresponding to the rotation speed N of the engine 1. , engine 1 no 1
A cylinder discrimination sensor 33 outputs one pulse signal per rotation (7200 degrees of crank angle) and a lean sensor 34 is installed in the exhaust pipe 14 and continuously detects the oxygen concentration in the exhaust gas.
etc. are provided. In addition, the throttle valve 7 has
A throttle actuator 35 is attached to drive this, and the opening degree θ of the throttle valve 7, that is, the intake air amount, is controlled by this throttle actuator 35. Therefore, the driver's depression of the accelerator 38 detected by the accelerator sensor 37 ff1Acc is:
Once input to the electronic control device 4O, the electronic control device 40
This configuration is reflected in the opening degree θ of the throttle valve 7.

そこで次に電子制御装@40の構成と働きについて説明
する。電子制御装置40はキースイッチ41を介してバ
ッテリ43より電力の供給をうけて作動しているが、周
知のマイクロプロセッサ(MPU)44.ROM45.
RAM46.バックアップRAM47.入力ボート49
.出力ボート51等から構成され、上記各素子・ボート
は相互にバス53により接続されている。
Next, the configuration and function of the electronic control unit @40 will be explained. The electronic control unit 40 is operated by receiving power from a battery 43 via a key switch 41, and is powered by a well-known microprocessor (MPU) 44. ROM45.
RAM46. Backup RAM47. input boat 49
.. It is composed of an output boat 51 and the like, and each of the above-mentioned elements and boats are connected to each other by a bus 53.

電子制御装置40の入力ポート49は、エンジン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
、アクセル開度ACCをアクセルセンサ37より、また
エンジン1の排気中の酸素濃度EOをリーンセンサ34
より、吸気温1−haを吸気温センサ5より、出力トル
クTを圧力センサ27より、冷却水温ThWを冷却水温
センサ29より、各々入力してA/D変換した後、MP
U44にデータとして引渡す図示しないアナログ入力部
と、エンジン1の回転数Nを回転数センサ31より、気
筒判別信号を気筒判別センサ33より、各々入力する図
示しないパルス入力部とから、入力ポート49は構成さ
れている。
The input port 49 of the electronic control device 40 receives signals indicating the operating state of the engine 1 from each sensor. Specifically, the accelerator opening ACC is measured by the accelerator sensor 37, and the oxygen concentration EO in the exhaust gas of the engine 1 is measured by the lean sensor 34.
Then, after inputting the intake air temperature 1-ha from the intake air temperature sensor 5, the output torque T from the pressure sensor 27, and the cooling water temperature ThW from the cooling water temperature sensor 29 and A/D converting them, the MP
The input port 49 is connected to an analog input section (not shown) which is delivered as data to U44, and a pulse input section (not shown) which inputs the rotational speed N of the engine 1 from the rotational speed sensor 31 and the cylinder discrimination signal from the cylinder discrimination sensor 33, respectively. It is configured.

一方、出力ポート51は、アクチュエータ35を介して
スロットルバルブ7の開度θを、燃料噴射弁11を開・
閉弁して燃料噴射諸FRを、イグナイタ24を介して点
火時期を、各々制御する信号を出力する。これら電子制
御(l装置40のMPU44によるi!′11御につい
ては、点火時期制御を除いて、後に第3図のフローチャ
ートに随って詳述する。
On the other hand, the output port 51 controls the opening degree θ of the throttle valve 7 via the actuator 35 and the opening degree θ of the fuel injection valve 11.
It closes the valve and outputs signals that control the fuel injection FRs and the ignition timing via the igniter 24, respectively. These electronic controls (i!'11 control by the MPU 44 of the l device 40, except for the ignition timing control) will be described in detail later with reference to the flowchart of FIG. 3.

電子制御装置40の内部のソフトウェアによって実現さ
れている機能について説明する前に、圧力センサ27を
用いた出力トルク丁の算出の手法について簡単に説明す
る。
Before explaining the functions realized by the internal software of the electronic control device 40, a method for calculating the output torque using the pressure sensor 27 will be briefly explained.

吸入、圧縮、爆発、排気の各行程を繰り返す4サイクル
のエンジンでは、有効な仕事Weをする吸入および爆発
行程と、損失の仕事WQ@する圧縮および排気行程との
仕事の差<We−WQ)がエンジンの出力トルクとして
表され、この出力トルクは、行程容積■と平均有効圧P
mとの積に等しいことが知られている。上記平均有効圧
力Pm(P)li)を求める手法として、次式による簡
便な演算手法が知られている。
In a four-stroke engine that repeats the suction, compression, explosion, and exhaust strokes, the difference in work between the suction and explosion strokes, which produce effective work We, and the compression and exhaust strokes, which produce loss work WQ<We-WQ) is expressed as the output torque of the engine, and this output torque is expressed as the stroke volume ■ and the mean effective pressure P
It is known that it is equal to the product of m. As a method for determining the above average effective pressure Pm(P)li), a simple calculation method using the following equation is known.

PM=ΣSφP(i)・△Vi :“1 =Σ5−P(i)・(ΔVi/Δθi)Δθiノ弓 ここで、Sはクランク角に応じた係数で、圧縮及び排気
行程(O≦i <180,360≦i <540)にお
いては5=−1でおり、爆発及び吸入行程(180≦!
 <360,540≦i <720>においてはS=1
である。ΔVi/Δθiは所定クランク角範囲での容積
変化を表わしており、Δθiを予め、例えば1 [de
glとして定めれば、ΔVi/Δθiも予め求めておく
ことができる。kは、平均有効圧力PMを演算する周期
であり、通常720 [deglである。
PM=ΣSφP(i)・△Vi : “1 = Σ5−P(i)・(ΔVi/Δθi) Δθi bow Here, S is a coefficient depending on the crank angle, and the compression and exhaust strokes (O≦i<180,360≦i<540), 5=-1, and the explosion and inhalation stroke (180≦!
<360,540≦i <720>, S=1
It is. ΔVi/Δθi represents the volume change in a predetermined crank angle range, and Δθi is set in advance by, for example, 1 [de
If it is determined as gl, ΔVi/Δθi can also be determined in advance. k is the period for calculating the average effective pressure PM, and is usually 720 [degl].

第3図に示すように、圧力センサ27により検出される
気筒内圧力P(i)は各行程毎に変化するが、4気筒の
エンジンでは、4つの気筒の各々か同時に各行程を実行
しているので、少なくとも360[’CA]ずれた行程
を実行している気筒に設けられた圧力センサ27の出力
を用いれば360[°CA]で平均有効圧PMを知るこ
とができる。
As shown in FIG. 3, the cylinder pressure P(i) detected by the pressure sensor 27 changes with each stroke, but in a four-cylinder engine, each stroke is executed simultaneously in each of the four cylinders. Therefore, the average effective pressure PM can be found at 360°CA by using the output of the pressure sensor 27 provided in the cylinder that is executing a stroke that is shifted by at least 360°CA.

ここで180[’CA]としないのは、圧力セン4ノ2
7による気筒内圧力P(i)の検出に含まれるオフセッ
ト量をキャンセルするためである。
Here, the reason why it is not 180['CA] is that pressure sensor 4-2
This is to cancel the offset amount included in the detection of the cylinder pressure P(i) by 7.

以上説明した手法により、電子制御装置40は、エンジ
ンの出力トルク下を容易に知ることかできる。
By the method described above, the electronic control device 40 can easily know the output torque level of the engine.

次に、電子制御装置40の機能について説明する。電子
制御装置40は、エンジン1の出力トルクTと排気中の
酸素濃度EOとを同時に制御する付加積分型最適レギュ
レータとして設計されている。第4図は、これをブロッ
ク線図により示したものである。
Next, the functions of the electronic control device 40 will be explained. The electronic control device 40 is designed as an additive integral type optimal regulator that simultaneously controls the output torque T of the engine 1 and the oxygen concentration EO in the exhaust gas. FIG. 4 shows this in the form of a block diagram.

図示するように付加積分型最適レギュレータは、目標ト
ルクT本と目標酸素濃度EO’とが与えられて作動する
が(Pl、P2>、非線形なエンジン1の撮舞いを線形
近似するため、線形近似が成立するとみなしえるいくつ
かの範囲に区分し、この区分内の定常点(Ta 、EO
a 、θa、FRa)からの摂動弁(δ丁、δEO,δ
θ、δFR)として各制御量を扱うよう構成されている
(P3゜P4)。また、付加積分型最適レギュレータは
、状態変数量X(k)を、上記摂動弁(δ丁、δEO。
As shown in the figure, the additive integral type optimal regulator operates given a target torque T and a target oxygen concentration EO' (Pl, P2>, but since it linearly approximates the nonlinear behavior of the engine 1, the linear approximation The stationary point (Ta, EO
a, θa, FRa) from the perturbation valve (δd, δEO, δ
It is configured to handle each control amount as (θ, δFR) (P3°P4). Further, the additive integral type optimal regulator converts the state variable amount X(k) into the perturbation valve (δd, δEO).

δθ、δFR)に基づいて推定すると共に(P5)、目
標トルクT本と実際の出力トルクT(k)との偏差ST
の累積ZT(k)および目標酸素濃度EO本と実際の排
気中の酸素濃度EO(k)との偏差SEOの累積値ZE
O(k)を求め(P6.P7)、画素積値ZT(k )
、ZEO(k)によって上述した状態変数ff1X(k
)を拡大し、これに予め定められた最適フィードバック
ゲイン「を乗じることにより、スロットルバルブ開度θ
と燃料噴射ff1FRのフィードバック制御量(ここで
は定常点からの摂動弁δθ(k)、δFR(k))を定
める(P8)。
δθ, δFR) (P5), and the deviation ST between the target torque T and the actual output torque T(k).
Cumulative ZT (k) and cumulative value ZE of the deviation SEO between the target oxygen concentration EO and the actual oxygen concentration EO (k) in the exhaust gas
Obtain O(k) (P6.P7) and find the pixel product value ZT(k)
, ZEO(k), the state variable ff1X(k
) and multiplying it by a predetermined optimal feedback gain, the throttle valve opening θ
and the feedback control amount of the fuel injection ff1FR (here, the perturbation valves δθ(k) and δFR(k) from the steady point) are determined (P8).

従って、エンジン1には、この摂動弁(δθ(k)。Therefore, the engine 1 has this perturbation valve (δθ(k)).

δFR(k))に定常点の値(θa、FRa)を加えた
制御量(θ(k )、 FR(k ))が出力される(
P4)。
The control amount (θ(k), FR(k)) which is the sum of the steady point value (θa, FRa) to δFR(k)) is output (
P4).

次に、上述した付加積分型最適レギュレータの設計手順
について説明する。
Next, the design procedure of the above-mentioned additive integral type optimal regulator will be explained.

(1) 制御系のモデリング 制御系、ここではエンジン1の出力トルクTと排気中の
酸素濃度EOとを制御する系の振舞いを、状態方程式、
出力方程式を用いて、 X(k )=A−X(k−1)+I3− u (k−1
)−= (1)y(k)=[F]・X、(k )   
      ・・・(2)として記述する。尚、式(1
)、(2>においてX(k)は状態変数量を、u(k)
はエンジン1の制御入力諸量(本実施例ではエンジン1
のスロットルバルブ開度θと燃料噴射量FR)を、v(
k)はエンジン1の制御出力としての出力トルク下と排
気中の酸素濃度EOとを、添字には最初のサンプリング
開始からI11御回数を示す変数を、各々表わしている
。従って、本実施例では、制御系を2人力2出力の多元
系としてとらえていることになる。
(1) Modeling of the control system The behavior of the control system, here the system that controls the output torque T of the engine 1 and the oxygen concentration EO in the exhaust gas, is expressed by the state equation,
Using the output equation, X(k)=A−X(k−1)+I3−u(k−1
)−= (1)y(k)=[F]・X,(k)
...Described as (2). Furthermore, the formula (1
), (2>, X(k) is the state variable quantity, u(k)
is the control input quantity of the engine 1 (in this example, the engine 1
The throttle valve opening θ and the fuel injection amount FR) are expressed as v(
k) represents the output torque as a control output of the engine 1 and the oxygen concentration EO in the exhaust gas, and the subscript represents a variable indicating the number of I11 operations since the start of the first sampling. Therefore, in this embodiment, the control system is treated as a multicomponent system with two human power and two outputs.

第5図は2人力2出力の系として定常運転されているエ
ンジン1の系を伝達関数Gl(Z)〜G4(2)により
書き表わした図である。尚、Zは入出力信号のサンプル
値の2変換を示し、Gl(z>〜G4(z)は適当な次
数をもつものとする。従って、全体の伝達関数行列G(
z)は、で表わされる。
FIG. 5 is a diagram in which the system of the engine 1, which is operated steadily as a two-man power, two-output system, is expressed by transfer functions Gl(Z) to G4(2). It is assumed that Z indicates the 2-conversion of the sample values of the input and output signals, and Gl(z>~G4(z) has an appropriate order. Therefore, the entire transfer function matrix G(
z) is expressed as

本実施例のエンジン1のように、その制御系が2人力2
出力の系であり、入出力の諸量に干渉が存在するような
場合には、物理的なモデルを定めることが極めて困難と
なる。このような場合には、システム同定と呼ばれる一
種のシミュレーションにより伝達関数を求めることがで
きるが、ここでは最小2乗法により同定する。
As in the engine 1 of this embodiment, the control system is powered by two people.
It is an output system, and if there is interference between input and output quantities, it is extremely difficult to define a physical model. In such a case, the transfer function can be determined by a type of simulation called system identification, but here, the least squares method is used to identify the transfer function.

エンジン1を所定の運転状態で定常運転し、スロットル
開度の変化分δθを零として、燃料供給量の変化分δF
Rとしての適当な試験信号を加え、その時の入力δFR
と出力である出力トルクの変化分6丁のデータをN回に
亘ってサンプリングする。これを入力のデータ系列(u
(i>)=(δFRi)、出力のデータ系列(y(i)
)−(δTi )  (但し、r =1.2.3.・・
・N)と表わす。
When the engine 1 is operated steadily in a predetermined operating state, and the change in throttle opening δθ is set to zero, the change in fuel supply amount δF
Add a suitable test signal as R, then input δFR
The data of the changes in the output torque, which is the output, of the six engines are sampled N times. This is the input data series (u
(i>)=(δFRi), output data series (y(i)
)−(δTi) (However, r = 1.2.3...
・Represented as N).

この時、系は1人力1出力とみなすことができ、系の伝
達関数Gl(Z)は、 Gl  (z >=B(z−’)/A (z−1>・ 
(3)即ち、 Gl(Z) = (bO+bl −z  +・+bn z =) /
(1+al  −z   +a2 −z−2+・・・+
an−z)          ・・・(4)で求めら
れる。尚、ここで、z−1は単位推移演算子であって、
z−1−x (k )=x (k−1)を意味している
At this time, the system can be considered to have one output per person, and the transfer function Gl(Z) of the system is Gl (z >=B(z-')/A (z-1>・
(3) That is, Gl(Z) = (bO+bl −z +・+bn z =) /
(1+al -z +a2 -z-2+...+
an-z)...calculated by (4). Note that here, z-1 is a unit transition operator,
This means z-1-x (k)=x (k-1).

入出力のデータ系列(u(i >)、  (y (i 
>)から式(4)のパラメータa1〜art、bO〜b
Oを定めれば系の伝達関数Gl(z)が求められる。最
小2乗法によるシステム同定では、このパラメータal
 〜an 、  bo 〜bn @Jo=Σ[(y (
k ) +a1 − y (k−1)+−・・しn +an  −y(k−n>)− (bO−u (k )+bl −u (k−1)十・+
bn −u (k−n ) ) ]2− (5)が最小
となるよう定める。本実施例では0=2として、各パラ
メータを求めた。この場合、系のシグナルフロー線図は
第6図のようになり、状態変数量として[xl  (k
 )  x2  (k ) ]”ヲトッて、その状態・
出力方程式は、 ・・・(6〉 と表わゼられる。従って、1人力1出力の系とみなした
場合のシステムパラメータA、[8,Cを各々AI ”
、IBI−、CI −とすれば、となる。
Input/output data series (u(i >), (y(i
>) to the parameters a1~art, bO~b of equation (4)
Once O is determined, the transfer function Gl(z) of the system can be found. In system identification using the least squares method, this parameter al
~an, bo ~bn @Jo=Σ[(y (
k) +a1 − y (k−1)+−...shin +an −y(k−n>)− (bO−u (k)+bl −u (k−1) ten・+
bn −u (k−n) ) ]2− (5) is determined to be the minimum. In this example, each parameter was determined with 0=2. In this case, the signal flow diagram of the system becomes as shown in Figure 6, and the state variable quantity is [xl (k
) x2 (k) ]”Wotto, that state
The output equation is expressed as...
, IBI-, CI-, then it becomes.

本実施例ではGl(Z)についてのパラメータとして、 [al  a2 ] = [−14,770,52][
bObl  b2] = [06,62X10’  7.23X 10−3]
を得た。同様の手法により、伝達関数02(z)ないし
G4(Z)及び各々についてのシステムパラメータA2
−ないしA4 ”’、fB2−ないしB4”、C2−’
、AいしC4−が求められる。そこでこれらのシステム
パラメータから元の2人力2出力の多元系のシステムパ
ラメータ、叩も状態方程式(1)、出力方程式(2)の
ベクトル△、 B、 Cを定めることができる。
In this example, the parameters for Gl(Z) are [al a2 ] = [-14,770,52][
bObl b2] = [06,62X10' 7.23X 10-3]
I got it. Using a similar method, transfer functions 02(z) to G4(Z) and system parameters A2 for each
- to A4 '', fB2- to B4'', C2-'
, A to C4- are obtained. Therefore, from these system parameters, the system parameters of the original two-man power, two-output multicomponent system, the state equation (1), and the vectors Δ, B, and C of the output equation (2) can be determined.

こうして本実施例の動的なモデルがシステム同定により
求められたが、この、動的なモデルは、エンジン1が所
定の状態で運転されている時、この状態の近傍では線形
の近似が成立つという形で定められる。従って、定常的
な複数の運転状態に関して、上記の手法で伝達関数Gl
(z)ないしG4(Z)が各々求められ、各々の状態方
程式(1)、出力方程式(2)におけるベクトルA。
In this way, the dynamic model of this example was obtained by system identification, and when the engine 1 is operated in a predetermined state, a linear approximation holds in the vicinity of this state. It is determined in the form. Therefore, for a plurality of steady operating conditions, the transfer function Gl
(z) to G4(Z) are each obtained, and the vector A in each state equation (1) and output equation (2).

B、Cが求められ、その入出力の関係は摂動力δの間に
成立することになる。
B and C are obtained, and the relationship between the input and output is established between the perturbation force δ.

(2)オブザーバの設計 上)ボした摂動力δ丁、δEOとδθ、6「Rとの間に
は線形な関係が成り立つと考えられるから、これを用い
て状態変数量を推定するオブザーバ(P5)を設計する
(2) Observer design) Since it is thought that a linear relationship holds between the perturbing force δ, δEO and δθ, 6R, the observer (P5 ) to design.

オブザーバとしては同一次元オブザーバヤ最小次元オブ
ザーバ等があり、その設計手法は、「メカニカルシステ
ム制御」 (前掲書)等に詳しい。
Observers include same-dimensional observers and minimum-dimensional observers, and their design methods are detailed in ``Mechanical System Control'' (cited above).

本実施例では同一次元オブザーバとして設計するものと
する。
In this embodiment, it is assumed that the same dimension observer is designed.

同一次元オブザーバは、第7図に示す構成を有するもの
であり、図示するように状態変数の推定値X(k)は、
Kをフィードバックゲインとして、十K (C−X(k
−1> −y(k−1> )= (A−に−C)X(k
−1> 十に一層(k−1> )十B −u(k−1)
        −(11)となる。ここで八−に−[
F]を安定とするKを選び、(△−’t−c>なる行列
の固有値の絶対値が総て1未満になるようにすれば、 k→■でX(k)→X(k)となることが証明されてい
る。従って、Kをそのように定め、更にAoΔA−L・
C LA)K              ・・・(12)
IBo AIB とすると、オブザーバは、 X(k )=AO−X(k−1> +トツ(k−1)+
[3o −u(k−1)       =−(13)と
なる。
The same-dimensional observer has the configuration shown in FIG. 7, and as shown in the figure, the estimated value X(k) of the state variable is
Let K be the feedback gain, 10K (C-X(k
-1>-y(k-1>)=(A-to-C)X(k
-1> 10th layer (k-1> ) 10 B -u (k-1)
−(11). Here, eight-[
If we choose K that makes F] stable and make sure that the absolute values of the eigenvalues of the matrix (△-'t-c> are all less than 1, we get X(k)→X(k) at k→■ Therefore, by defining K as such, and further AoΔA−L・
C LA) K...(12)
If IBo AIB, the observer has the following equation:
[3o −u(k−1) =−(13).

以上、システム同定により求めた状態方程式(1〉等の
ベクトルA、[B、CよりオブザーバP5を設訓した。
As described above, the observer P5 was established from the vectors A, [B, and C of the state equation (1>, etc.) obtained by system identification.

(3)系の拡大 本実施例の制御対象は、目標トルク下*や目標酸素濃度
EO*が変化するサーボ系であることから、累積値を用
いて系を拡大する。即ら、オブザーバP5によって推定
した状態変数ff1X(k)と累積値Z(k )= [
ZT(k )  7EO(k )] ”とを含めて、こ
れを改めて状態変数ff1X(k)とする。即ち、 X(k )= [X(k )2丁(k)ZEO(k)]
”・・・(14) となる。
(3) Expansion of the system Since the object to be controlled in this embodiment is a servo system in which the target torque below* and the target oxygen concentration EO* change, the system is expanded using the cumulative value. That is, the state variable ff1X(k) estimated by the observer P5 and the cumulative value Z(k) = [
ZT(k) 7EO(k)]", and set this as the state variable ff1X(k) again. That is, X(k) = [X(k)2cho(k)ZEO(k)]
”...(14) becomes.

(4)最適フィードバックゲインFの算出拡大された状
態変数ff1X(k)に対する最適フィードバックゲイ
ン「を求める手法は、例えば「線形システム制御理論」
 (前掲書)等に詳しいので、ここでは詳解は略して結
果のみを示しておく。
(4) Calculation of optimal feedback gain F A method for determining the optimal feedback gain for the expanded state variable ff1X(k) is, for example, linear system control theory.
(cited above), etc., so I will omit the detailed explanation here and only show the results.

上述した(3)で拡大した系のシステムを、次のように
表わす。
The system expanded in (3) above is expressed as follows.

・・・(15) ここで、状態変数1X(k)を4次とすると、X(k 
)= [xl(k)  x2[k)  x3(k)  
x4(k)] ”u(k)=[δθ δFRY” v(k)=[δT  6EO]T 惇* (k )=  [δT本  δEO* ]丁であ
る。δT、δEO,δθ、δFRは、既述したように、
定常点からのずれ(摂動分)を表わしている。
...(15) Here, if the state variable 1X(k) is quartic, then X(k
) = [xl(k) x2[k) x3(k)
x4(k)] ``u(k) = [δθ δFRY'' v(k) = [δT 6EO]T 楇* (k) = [δT book δEO*]. As mentioned above, δT, δEO, δθ, and δFR are
It represents the deviation (perturbation) from the steady point.

この時、次の評価関数Jを最小にする最適制御入力、即
ち運転条件U” (k )を求めることがエンジンに関
する付加積分型最適レギュレータとしての制御問題を解
くことになる。
At this time, finding the optimal control input that minimizes the next evaluation function J, that is, the operating condition U'' (k), solves the control problem for the engine as an additive integral type optimal regulator.

J=Σ[δツT(k)・Q・δy (k )−O 十δ鑞」T(k)・R・δu(k)] ・・・(17) 尚、ここでQ、IRは重みパラメータ行列を、kは制御
開始時点をOとするサンプル回数を、各々示しており、
式(17)右辺はG、IRを対角行列とする所謂2次形
式表現でおる。
J=Σ[δtsuT(k)・Q・δy(k)−O 十δ鑞”T(k)・R・δu(k)] ...(17) Here, Q and IR are weights In the parameter matrix, k indicates the number of samples with O as the control start time, respectively,
The right side of equation (17) is expressed in a so-called quadratic form with G and IR as diagonal matrices.

結果的に最適制御入力u本(k)は、 u” (k )=−Fl ・X(k )−F2 ・Z(
k )・・・(18) となる。
As a result, the optimal control inputs u (k) are: u'' (k)=-Fl ・X(k)-F2 ・Z(
k)...(18)

ここでil”l 、 「2は、 [PI  F2 ] =[I・F3”−P   ・・・
(19)であり、Pは次の行列リカツチ式の正定解であ
る。
Here, il"l, "2 is [PI F2] = [I・F3"-P...
(19), and P is a positive definite solution of the following matrix Rikkatti equation.

A”−P+P−A+0−P−1t3−fR−I・[BT
−IP−〇                ・・・(
20)尚、ここで式(17)の評価関数Jの意味は工ン
ジン1に対する制御入力としての運転条件の諸1u(k
)=[δθ δFR]の動きを制約しつつ、制御出力と
しての運転状態の諸量y (k )、ここでは出力トル
クδ丁、酸素溌度δEOを含む諸my (k )の目標
値v本 (k)からの偏差を最小にしようと意図したも
のである。運転条件の諸量u (k )に対する制約の
重み付けは、重みパラメータ行列Q、IRの値によって
変更することができる。従って、すでに求めておいたエ
ンジン1の動的なモデル、即ち行列A、[8,Cを用い
、任意の重みパラメータ行列G、IRを選択して式(2
0)を解いてPを求め、式(19〉により最適フィード
バックゲイン「を求めることができる。従って、この最
適フィードバックゲインEを用いて、エンジン1の制御
入力諸Mu (k )  (ここではδO1δFR)を
、 u(k)=F・X(k) ・・・(21) として求めることができる。
A”-P+P-A+0-P-1t3-fR-I・[BT
-IP-〇...(
20) Here, the meaning of the evaluation function J in equation (17) is that the various operating conditions 1u(k
) = [δθ δFR] while constraining the movement of various operating state quantities y (k) as control outputs, here the target values v of various my (k) including output torque δ and oxygen hotness δEO. The intention is to minimize the deviation from (k). The weighting of the constraints on various quantities u (k ) of the operating conditions can be changed by the values of the weight parameter matrices Q and IR. Therefore, using the already determined dynamic model of engine 1, that is, the matrix A, [8, C, and selecting arbitrary weight parameter matrices G, IR, the equation (2
0) to find P, and then the optimal feedback gain "can be found using equation (19). Therefore, using this optimal feedback gain E, the control inputs Mu (k) (here, δO1δFR) of the engine 1 can be calculated. can be obtained as u(k)=F·X(k) (21).

以上、付加積分型最適レギュレータの構成(第4図)を
基に、制御系のモデリング、オブザーバの設計、系の拡
大、最適フィードバックゲインの決定について説明した
が、これらは予め決定され求められており、電子制御装
置40の内部では、その結果のみを用いて実際の制御を
行なうのである。
Above, we have explained the modeling of the control system, the design of the observer, the expansion of the system, and the determination of the optimal feedback gain based on the configuration of the additive integral type optimal regulator (Figure 4), but these are determined and required in advance. Inside the electronic control device 40, actual control is performed using only the results.

そこで次に、第8図のフローチャートに随って電子制御
装置40が実際に行なう制御について説明する。尚、以
下の説明では現実の処理において扱われている量を添字
(k )付で、前回に扱われた旧を添字(k−1)付で
表わすことにする。MPU44はエンジン1が起動した
後、繰返しステップ’100以下の処理を繰返している
。まずステップ100では、エンジン1の運転状態、即
ちエンジン1の出力トルクT(k−1)、酸素濃度EO
(k−1>等を各センサ27.34の出力に基づいて求
める処理を行なう。
Next, the control actually performed by the electronic control device 40 will be explained with reference to the flowchart of FIG. In the following explanation, the amount handled in actual processing will be expressed with a subscript (k), and the amount handled last time will be expressed with a subscript (k-1). After the engine 1 is started, the MPU 44 repeats the processing from step '100 onwards. First, in step 100, the operating state of the engine 1, that is, the output torque T(k-1) of the engine 1, the oxygen concentration EO
(k-1>, etc.) is calculated based on the output of each sensor 27, 34.

続くステップ’110では、アクセルセンサ37によっ
て検出された運転者のアクセル踏込量や冷却水温Thw
などに基づいてエンジン1の目標トルクT本を算出し、
ステップ120ではエンジン1の目標酸素濃度60本を
算出する。これらの処理が第4図におけるPi、P2に
相当する。
In the following step '110, the amount of accelerator pedal depression detected by the driver and the cooling water temperature Thw detected by the accelerator sensor 37 are determined.
Calculate the target torque T of engine 1 based on etc.,
In step 120, a target oxygen concentration of 60 lines for the engine 1 is calculated. These processes correspond to Pi and P2 in FIG.

ステップ130では、この目標トルクT*と実際に検出
された出力トルクT(k−1)の偏差STを、また、こ
の目標酸素濃度60本と実際の酸素濃度EO(k−1>
との偏差SEOを、各々求める処理が行なわれる。続く
ステップ140では、ステップ130で求めた各偏差を
累積する処理、即ちZT (k > =ZT (k−1
> +ST (k−1>により累積値ZT (k )を
、一方ZEO(k )=ZEO(k−1> +SEO(
k−1>により累積値ZEO(k )を求める処理が行
なわれる。この処理が第4図のP6.P7に相当する。
In step 130, the deviation ST between this target torque T* and the actually detected output torque T (k-1) is calculated, and the 60 target oxygen concentrations and the actual oxygen concentration EO (k-1>
Processing is performed to obtain the deviation SEO from each. In the subsequent step 140, the process of accumulating each deviation obtained in step 130, that is, ZT (k > = ZT (k-1
> +ST (k-1> gives the cumulative value ZT (k), while ZEO(k)=ZEO(k-1> +SEO(
k-1>, the process of determining the cumulative value ZEO(k) is performed. This process is shown in P6 of FIG. Corresponds to P7.

続くステップ150では、ステップ100で読み込んだ
エンジン1の運転状態から、エンジン1の動的モデルを
構築した際、線形近似が成立つ範囲として取り上げた定
常的な運転状態のうちで最も近い状態(以下、これを定
常点(EOa 、Ta )と呼ぶ)を求める処理を行な
う。ステップ160では、ステップ100で読み込んだ
エンジン1の運転状態をこの定常点(EOa 、Ta 
)からの摂動分(δEO,δT)として求める処理を行
なう。
In the following step 150, when a dynamic model of the engine 1 is constructed from the operating state of the engine 1 read in step 100, the closest state (hereinafter referred to as , this is called a stationary point (EOa, Ta)). In step 160, the operating state of the engine 1 read in step 100 is determined at this steady point (EOa, Ta).
) is calculated as the perturbation (δEO, δT).

この処理が第4図における摂動分仙出速理P3に相当す
る。
This process corresponds to the perturbation output mechanism P3 in FIG.

ステップ170では、予め定めておかれたA○。In step 170, a predetermined A○ is determined.

[30,1とステップ160で求められた摂動分(δE
O,δ丁)と、前回求められた状態変数量X (k−1
>= [xl  (k−1)  x2  (k−1> 
 ・・・x4  (k−1) ]”と、前回求められた
燃料頃QJfJF’R(k−1>とスロットルバルブ開
度θ(k−1)の摂動分δFR(k−1) 、δθ(k
−1>とから、次式(23)により新たな状態変数量X
(k)を算出する処理が行なわれる。この処理が第4図
オブザーバP5に相当するが、本実施例では既)ボした
如く、オブザーバP5は有限整定オブザーバとして構成
されている。即ち、 X(k) =へo −X (k−1) +IBo ・「δFRδθ
]T+「・ [δEO(k−1)δT(k−1)]”・
・・(22) の計算が行なわれるのである。
[30,1 and the perturbation component (δE
O, δt) and the state variable amount X (k-1
>= [xl (k-1) x2 (k-1>
... k
−1>, the new state variable quantity X is calculated by the following equation (23)
A process for calculating (k) is performed. This process corresponds to the observer P5 in FIG. 4, but in this embodiment, as already mentioned, the observer P5 is configured as a finitely stable observer. That is, X(k) = to o −X (k−1) +IBo
]T+ "・[δEO(k-1)δT(k-1)]"・
...(22) is calculated.

続くステップ180では、ステップ170で求めた状態
変数ff1X(k)と、ステップ140で求められた累
積値ZT (k >、 ZEO(k )と、予め用意さ
れた最適フィードバックゲインとをベクトル乗算するこ
とにより、即ち[δFR(k >  δθ(k)]=F
・[X (k )  ZT(k)  ZEO(k)IT
により操作量の摂動力δFR(k )とδθ(k )と
を求める処理が行なわれる。これが第4図のフィードバ
ック量決定部P8に相当している。
In the subsequent step 180, vector multiplication is performed by the state variable ff1X(k) obtained in step 170, the cumulative value ZT (k >, ZEO(k)) obtained in step 140, and the optimal feedback gain prepared in advance. Therefore, [δFR(k > δθ(k)]=F
・[X (k) ZT(k) ZEO(k)IT
Processing is performed to obtain the perturbation forces δFR(k 2 ) and δθ(k 2 ) of the manipulated variable. This corresponds to the feedback amount determination section P8 in FIG.

ステップ190では、ステップ180で求めた操作量の
摂動力δFR(k)、δθ(k )と定常点における各
操作ff1FRa、θaとを加えて、実際にエンジン1
の燃料噴射弁11及びアクチュエータ35へ出力される
操作量、即ち運転条件FR(k)。
In step 190, the perturbation forces δFR(k) and δθ(k) of the manipulated variables obtained in step 180 are added to the respective operations ff1FRa and θa at the steady point, and the actual engine
The operation amount output to the fuel injection valve 11 and actuator 35, that is, the operating condition FR(k).

θ(k )が求められる(第4図P4相当)。θ(k) is found (corresponding to P4 in FIG. 4).

続くステップ200ではナンプリング回数を示す値kを
1だけインクリメン1〜Vる処理を行ない、その後、処
理はステップ100に戻って上記の一連の処理、ステッ
プ100ないしステップ200を繰り返す。
In the subsequent step 200, the value k indicating the number of numbering is incremented by 1 from 1 to V, and then the process returns to step 100 to repeat the above series of processes, steps 100 to 200.

以上の制御を周期的に継続して行なうことにより、電子
制御回路40はエンジン1の運転状態を目標トル91本
と目標酸素濃度60本とに制御する付加積分型最適レギ
ュレータとして動作する。
By periodically and continuously performing the above control, the electronic control circuit 40 operates as an additional integral type optimal regulator that controls the operating state of the engine 1 to a target torque of 91 cylinders and a target oxygen concentration of 60 cylinders.

従って、本実施例のエンジン制御装置は、従来実現不可
能であって出力トルクと排気中の酸素濃度との制御を正
確かつ高速に行なうことができる。
Therefore, the engine control device of this embodiment can accurately and quickly control the output torque and the oxygen concentration in the exhaust gas, which was previously impossible to achieve.

例えば第9図は、加速時等において、目標トル91本が
2.0から3.5[kc+fmlニ変化した場合のエン
ジン1の実際の出力トルクT(k)と排気中の酸素濃度
EO(k)(ただし、本図では′ffi軸は排気中の酸
素濃度に対応した混合気の空燃比)との関係を示したグ
ラフであるが、図示する如く、空燃比をほぼ理論空燃比
(A/F→15)としたまま、出力トルク(k )を短
期間に目標トル91本に制御しえることがわかる。過渡
時に出力トルクが一旦落ら込んだりする現象は見られず
、出力トルクT(k )は0.6[秒]程度で目標トル
91本となっている。この結果、本実施例のエンジン制
御装置を搭載した車両では、エンジン1の出力軸に取り
付けられたフライホイールの重量を従来の約1/2に低
減することができ、エンジン1の応答性の−Gの向上を
実現している。
For example, Figure 9 shows the actual output torque T (k) of the engine 1 and the oxygen concentration EO (k ) (However, in this figure, the 'ffi axis is a graph showing the relationship between the air-fuel ratio of the air-fuel mixture corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas), but as shown in the figure, the air-fuel ratio is approximately the stoichiometric air-fuel ratio (A/ It can be seen that the output torque (k) can be controlled to the target torque of 91 in a short period of time while keeping the value F→15). There was no phenomenon in which the output torque temporarily dropped during a transient period, and the output torque T(k) was approximately 0.6 [seconds], which was the target torque of 91. As a result, in a vehicle equipped with the engine control device of this embodiment, the weight of the flywheel attached to the output shaft of the engine 1 can be reduced to approximately 1/2 of the conventional weight, and the responsiveness of the engine 1 can be reduced by - This results in an improvement in G.

また、出力トルクを安定に制御しえることから自動変速
機を含む駆動系全体の制御が容易となるという利点や、
酸素濃度EO叩ち、排気組成そのものを安定に制御しえ
ることから触媒の耐久性を向上させることができるとい
った利点も1qられる。
In addition, since the output torque can be stably controlled, the entire drive system including the automatic transmission can be easily controlled.
Another advantage is that the durability of the catalyst can be improved because the oxygen concentration (EO) and the exhaust gas composition itself can be stably controlled.

更に、本実施例では、圧カセンザ27によって出力トル
クT(k)を検出しており、トルク検出手段を簡易な構
成とすることができる。
Furthermore, in this embodiment, the output torque T(k) is detected by the pressure sensor 27, so that the torque detection means can have a simple configuration.

次に本発明の第2実施例について説明する。第2実施例
のエンジン制御装置は、第1実施例とほぼ同一の構成を
有し、第10図に示すように、目標酸素濃度60本を、
基準酸素濃度E Obaseと目標トルクT*によって
定まる補償値CEO(k)とから定める構成を有する(
Pl)。具体的には、第11図のフローチャートに示す
ように、第1実施例のステップ120に替えてステップ
125を設け、目標酸素濃度EO’を、固定値(本実施
例では1つ〉である基Q−酸素溌度E Obaseと補
償値CEOとの偏差として求める処理が行なわれる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The engine control device of the second embodiment has almost the same configuration as the first embodiment, and as shown in FIG.
It has a configuration determined from the reference oxygen concentration E base and the compensation value CEO(k) determined by the target torque T* (
Pl). Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 11, step 125 is provided in place of step 120 in the first embodiment, and the target oxygen concentration EO' is set to a fixed value (one in this embodiment). A process is performed to find the difference between Q-oxygen permeability EObase and compensation value CEO.

補償値CEOは伝達関数GCEOによって目標トルクT
1から求められるが、これを示したのが、第12図のグ
ラフである。
The compensation value CEO is determined by the transfer function GCEO to the target torque T.
1, and the graph in FIG. 12 shows this.

この結果、第1実施例の効果に加えて、目標トル91本
が大きくなるに従って、目標酸素濃度EOは低く設定さ
れ、混合気はリッチ側に制御されて、目標出力トルクT
本を容易に得られることがわかる。
As a result, in addition to the effects of the first embodiment, as the target torque 91 increases, the target oxygen concentration EO is set lower, the air-fuel mixture is controlled to the rich side, and the target output torque T
I find it easy to get books.

第13図は、目標トルクT*が2.0から3゜5 [k
c+fmlまで変化した場合の出力トルクT(k)の変
化を示すグラフである。図示するように、本実施例では
、目標トルクT*が変化した結果、目標酸素濃度20本
も変化し、出力トルクT(k)が、第1実施例よりも更
に早く、目標トルクに一致することがわかる。尚、補償
(直CEOは、第14図に示すように、トルクの偏差か
ら求めるようにしても差支えない。
Figure 13 shows that the target torque T* is 2.0 to 3°5 [k
It is a graph which shows the change of output torque T(k) when it changes to c+fml. As shown in the figure, in this example, as a result of the change in the target torque T*, the target oxygen concentration 20 also changes, and the output torque T(k) matches the target torque even faster than in the first example. I understand that. Note that the compensation (direct CEO) may be determined from the torque deviation as shown in FIG.

以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが、
本発明はこれらの実施例に回答限定されるものではなく
、制御入力諸量として点火時期や排ガス還流量等を加え
た構成等、エンジンの態様に合わせて、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しえるこ
とは勿論である。
Several embodiments of the present invention have been described above, but
The present invention is not limited to these embodiments, and may be modified without departing from the gist of the present invention according to the aspect of the engine, such as a configuration in which ignition timing, exhaust gas recirculation amount, etc. are added as control input quantities. Of course, it can be implemented in various ways.

発明の効果 以上詳述したように、本発明のエンジン制御装置は、エ
ンジンの出力トルクと排ガス組成とを過渡時を含め常に
目標値に制御することができるという極めて優れた効果
を奏する。従って、自動変速機等を含む駆動系全体の制
御を十分に行なうことが可能となると共に、エンジンの
排気系に設けられた触媒の耐久性等の向上にも資するこ
とができる。更に、過渡時にはおけるエンジンの出力ト
ルクを制御できることから、エンジンの出力軸に設けら
れたフライホイールの慣性子■を大幅に低減させること
ができ、加減速時における応答性や燃費を大幅に向上さ
せることができる。この結果、運転者の操作に対してエ
ンジンのレスポンスは極めて高いものとなり、ドライバ
ビリティ、ドライブフィーリング共に向上させることが
できる。
Effects of the Invention As detailed above, the engine control device of the present invention has an extremely excellent effect of being able to control the engine output torque and exhaust gas composition to the target values at all times, including during transient times. Therefore, it is possible to sufficiently control the entire drive system including the automatic transmission, etc., and it is also possible to contribute to improving the durability of the catalyst provided in the exhaust system of the engine. Furthermore, since the engine's output torque can be controlled during transient periods, the inertia of the flywheel attached to the engine's output shaft can be significantly reduced, significantly improving response during acceleration and deceleration and fuel efficiency. be able to. As a result, the engine's response to the driver's operations is extremely high, and both drivability and drive feeling can be improved.

また、出力トルクと排気中の所定成分の濃度(即ち空燃
比)とを共に独立に制御し得るので出力トルクを優先的
に目標トルクに−させたい時には、排気中の所定成分の
目標濃度を補償して、更に出力トルクの制御特性(応答
性)を向上させるといった効果を得ることもたやすい。
In addition, since both the output torque and the concentration of a predetermined component in the exhaust gas (i.e., the air-fuel ratio) can be controlled independently, when it is desired to preferentially lower the output torque to the target torque, the target concentration of the predetermined component in the exhaust gas can be compensated. Therefore, it is easy to obtain the effect of further improving the control characteristics (responsiveness) of the output torque.

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

第1図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
2図は本発明第1実施例としてのエンジン制御装置のハ
ードウェアを示す概略構成図、第3図は実施例において
用いた圧力センサによる出力トルク検出の手法を説明す
るグラフ、第4図は付加積分型最適レギュレータとして
の構成を示すブロック線図、第5図は実施例の系のモデ
ルを同定するのに用いたブロック線図、第6図は伝達関
数を求める為のシグナルフロー線図、第7図は同一次元
オブザーバの構成を示す説明図、第8図は実施例におけ
る付加積分型最適レギュレータとしての制御を示すフロ
ーチャート、第9図は実施例における制御例を示すグラ
フ、第10図は本発明第2実施例における構成を示すブ
ロック線図、第11図は同じくその制御の一例を示すフ
ローチャート、第12図は目標1〜ルクと酸素濃度の補
償値CEOとの関係を示すグラフ、第13図は第2実施
例にあける出力トルクと酸素濃度EOとの制皿例を示す
グラフ、第14図は補償値CEOの他の算出例を示すグ
ラフ、第15図は従来技術におけるスロットルアクチュ
エータの特性と空燃比変化との関係を示すグラフ、であ
る。 1・・・エンジン 7・・・スロットルバルブ 11・・・燃料噴射弁 27・・・圧力センサ 34・・・リーンセンサ 35・・・スロットルアクチュエータ 37・・・アクセルセンサ 40・・・電子制御回路
FIG. 1 is a block diagram illustrating the basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the hardware of an engine control device as a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram illustrating the basic configuration of the present invention. A graph explaining the method of output torque detection using a sensor, Figure 4 is a block diagram showing the configuration as an additive integral type optimal regulator, and Figure 5 is a block diagram used to identify the model of the system in the example. , FIG. 6 is a signal flow diagram for determining the transfer function, FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of a same-dimensional observer, FIG. 8 is a flowchart showing control as an additive integral type optimal regulator in the embodiment, and FIG. FIG. 9 is a graph showing a control example in the embodiment, FIG. 10 is a block diagram showing the configuration in the second embodiment of the present invention, FIG. 11 is a flowchart showing an example of the control, and FIG. 13 is a graph showing an example of the relationship between the output torque and the oxygen concentration EO in the second embodiment, and FIG. 14 is a graph showing the relationship between the compensation value CEO and the oxygen concentration. FIG. 15 is a graph showing an example of calculation, and is a graph showing the relationship between throttle actuator characteristics and air-fuel ratio changes in the prior art. 1... Engine 7... Throttle valve 11... Fuel injection valve 27... Pressure sensor 34... Lean sensor 35... Throttle actuator 37... Accelerator sensor 40... Electronic control circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エンジンの出力トルクを検出するトルク検出手段と
、 該エンジンの排気組成を反映した所定成分の濃度を検出
する濃度検出手段と、 前記エンジンの運転に対する要求に基づいて、前記エン
ジンの目標トルクと前記排気成分の目標濃度とを定めて
出力する目標値出力手段と、前記エンジンの制御入力と
して、少なくともエンジンの吸入空気量および燃料噴射
量を含む諸量を各々可変する制御入力量可変手段と、 前記トルク検出手段により検出された前記エンジンの出
力トルクを前記目標トルクとし、且つ前記濃度検出手段
によつて検出された前記所定成分の濃度を前記目標濃度
とする前記エンジンの制御入力諸量のフィードバック制
御量を求めて、前記制御入力量可変手段を制御する制御
手段と、を備えたエンジン制御装置であって、 前記制御手段は、 前記エンジンの運転に関する系の動的なモデルに基づい
て予め定められたパラメータを用いて、前記トルク検出
手段および前記濃度検出手段によつて検出された前記エ
ンジンの出力トルクおよび所定の濃度と、前記制御入力
量可変手段を制御するのに用いられたフィードバック制
御量とから、前記エンジンの動的な内部状態を代表する
所定次数の状態変数量を推定する状態変数量推定手段と
、前記検出されたエンジンの出力トルクと前記設定され
た目標トルクとの偏差を累積したトルク偏差累積値と、
前記検出された所定成分の濃度と前記設定された目標濃
度との偏差を累積した濃度偏差累積値とを求める累積手
段と、 前記エンジンの動的なモデルに基づいて予め設定された
フィードバックゲインと前記推定された状態変数量と前
記求められたトルク偏差累積値および濃度偏差累積値と
から、少なくとも前記エンジンの吸入空気量および燃料
噴射量を含む制御入力諸量の前記フィードバック制御量
を決定するフィードバック制御量決定手段と を備えるエンジン制御装置。 2 目標値出力手段は、エンジンの運転に対する要求に
基づいて定められる目標トルクとエンジンの出力トルク
との偏差もしくは該目標トルクに基づいて目標濃度の補
償値を算出する濃度補償値算定部と、エンジンの運転に
対する要求に基づいて定められる所定成分の目標濃度を
前記算出された補償値によって補償する目標濃度設定部
を備えた特許請求の範囲第1項記載のエンジン制御装置
。 3 制御入力量可変手段は、エンジンの吸入空気量およ
び燃料噴射量と共に、エンジンの点火時期、排気還流量
、過給量、アイドル吸入空気量の少なくともひとつを可
変する構成を備え、 前記制御手段のフィードバック制御量決定手段は、点火
時期、排気還流量、過給量、アイドル吸入空気量を含む
制御入力諸量のフィードバック制御量を決定するよう構
成された特許請求の範囲第1項または第2項記載のエン
ジン制御装置。
[Scope of Claims] 1. Torque detecting means for detecting the output torque of the engine; Concentration detecting means for detecting the concentration of a predetermined component reflecting the exhaust gas composition of the engine; target value output means for determining and outputting a target torque of the engine and a target concentration of the exhaust component; and a control input for varying various quantities including at least an intake air amount and a fuel injection amount of the engine as control inputs for the engine. control of the engine, wherein the output torque of the engine detected by the torque detection means is the target torque, and the concentration of the predetermined component detected by the concentration detection means is the target concentration. An engine control device comprising: control means for determining feedback control amounts of various input quantities and controlling the control input amount variable means, the control means comprising: a dynamic model of a system related to the operation of the engine; is used to control the output torque and predetermined concentration of the engine detected by the torque detection means and the concentration detection means, and the control input amount variable means using predetermined parameters based on the state variable amount estimating means for estimating a state variable amount of a predetermined order representative of the dynamic internal state of the engine from the feedback control amount obtained by the engine; and the detected engine output torque and the set target torque. Torque deviation cumulative value, which is the cumulative deviation from
an accumulating means for calculating a concentration deviation cumulative value obtained by accumulating the deviation between the detected concentration of the predetermined component and the set target concentration; a feedback gain preset based on a dynamic model of the engine; Feedback control that determines the feedback control amount of control input variables including at least the intake air amount and fuel injection amount of the engine from the estimated state variable amount and the determined torque deviation cumulative value and concentration deviation cumulative value. An engine control device comprising: quantity determining means. 2. The target value output means includes a concentration compensation value calculation unit that calculates a target concentration compensation value based on the deviation between a target torque determined based on a request for engine operation and the output torque of the engine, or the target torque; 2. The engine control device according to claim 1, further comprising a target concentration setting section for compensating a target concentration of a predetermined component determined based on a request for operation using the calculated compensation value. 3. The control input amount variable means is configured to vary at least one of the engine's intake air amount and fuel injection amount, as well as the engine's ignition timing, exhaust gas recirculation amount, supercharging amount, and idle intake air amount; Claims 1 or 2, wherein the feedback control amount determining means is configured to determine feedback control amounts of control input variables including ignition timing, exhaust gas recirculation amount, supercharging amount, and idle intake air amount. The engine control device described.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5069181A (en) * 1989-01-31 1991-12-03 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Output control apparatus for an internal combustion engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59120751A (en) * 1982-12-28 1984-07-12 Nissan Motor Co Ltd Method of controlling idling speed of rotation for internal-combustion engine
JPS59196945A (en) * 1983-04-21 1984-11-08 Mitsubishi Motors Corp Apparatus for controlling engine with torque sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59120751A (en) * 1982-12-28 1984-07-12 Nissan Motor Co Ltd Method of controlling idling speed of rotation for internal-combustion engine
JPS59196945A (en) * 1983-04-21 1984-11-08 Mitsubishi Motors Corp Apparatus for controlling engine with torque sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5069181A (en) * 1989-01-31 1991-12-03 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Output control apparatus for an internal combustion engine

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