JPS6371551A - Load torque estimating device for internal combustion engine - Google Patents

Load torque estimating device for internal combustion engine

Info

Publication number
JPS6371551A
JPS6371551A JP21617386A JP21617386A JPS6371551A JP S6371551 A JPS6371551 A JP S6371551A JP 21617386 A JP21617386 A JP 21617386A JP 21617386 A JP21617386 A JP 21617386A JP S6371551 A JPS6371551 A JP S6371551A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
intake air
load torque
air pressure
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.)
Pending
Application number
JP21617386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Ohata
明 大畠
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP21617386A priority Critical patent/JPS6371551A/en
Publication of JPS6371551A publication Critical patent/JPS6371551A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To improve the responsiveness and following performance in the feedback control by installing a load torque calculating means which calculates the load torque from the revolution speed, intake air pressure, and control quantity by using the parameters on the basis of the dynamic physical model of the internal combustion engine. CONSTITUTION:The revolution speed of an internal combustion engine M1 is detected M2, and the intake air pressure is detected M3, and the control quantity related to the adjustment of the intake air quantity is calculated M4. A load torque calculating means M5 which calculates the load torque of the internal combustion engine from the revolution speed, intake air pressure, and the control quantity by using the parameters set on the basis of the dynamic physical model of the internal combustion engine is set. Thus the responsiveness and following performance in the feedback control of the internal combustion engine can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関の動的な物理モデルを構築し、該物理
モデルに基づいて定まるパラメータを使用して内燃機関
の負荷l・ルクを推定する内燃機関の負荷1〜ルク推定
装置に関する。
Detailed Description of the Invention Purpose of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention constructs a dynamic physical model of an internal combustion engine, and uses parameters determined based on the physical model to determine the load of the internal combustion engine. The present invention relates to a load 1 to torque estimating device for an internal combustion engine that estimates torque.

[従来の技術] 従来より、内燃機関の内部状態を考慮して該内燃機関の
動的なモデルを構築し、内部状態を規定する状態変数に
よって該内燃機関の動的な振る舞いを推定する技術が知
られている。例えば、「内燃機関のアイドル回転速度制
御方法」 (特開昭59−120751@公報)等が提
案されている。
[Prior Art] Conventionally, there has been a technology for constructing a dynamic model of an internal combustion engine by considering its internal state, and estimating the dynamic behavior of the internal combustion engine using state variables that define the internal state. Are known. For example, ``Idle rotational speed control method for internal combustion engine'' (Japanese Patent Application Laid-open No. 59-120751@publication) has been proposed.

すなわら、内燃機関、アクチュエータおよびセンυ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]・ローラに記憶しておき、空気量、点火時期
、燃料供給量および排気還流量のうちいずれか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、制御入力と制御出力から、
ダイブミツ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、制御人
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づ−る技術である。
In other words, a model of the dynamic characteristics of the internal combustion engine, actuator, and sensor υ is stored in a controller consisting of a microcomputer, etc., and the amount of air, ignition timing, fuel supply, and exhaust gas recirculation is calculated. Any one or a combination of two or more is used as the control input, and the idle rotation speed is used as the control output, and from the control input and the control output,
The state variable quantity representing the internal state of an internal combustion engine, etc., which is a dive model, is estimated, and the control human power value is determined using the estimated value and the integral value of the deviation between the target value and the actual value of the idle rotation speed. This is a technology that feedback controls the idle rotational speed of an internal combustion engine to a target value.

ここで、内燃機関の動的な内部状態を代表する状態変数
量は、必ずしも実際の内部状態を表わす種々の物理量に
対応したものではなく、仝休として内燃機関をシミュレ
ーションさせるものであった。
Here, the state variables representing the dynamic internal state of the internal combustion engine do not necessarily correspond to various physical quantities representing the actual internal state, but are used to simulate the internal combustion engine as a rest.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、内燃機関のように複雑な対象については、そ
の動的なモデルを理論的に正確に求めることは困難であ
り何らかの形で実験的に定める必要があった。そこで、
上記従来の技術では各制御入力と制御出力との関係を、
ある基準設定値近辺で求められて線形近似された伝達関
数行列により記述し、所謂システム同定の手法により該
伝達関数行列を定めて、内燃機関の動的なモデルを構築
していた。
[Problems to be solved by the invention] By the way, for a complex object such as an internal combustion engine, it is difficult to theoretically and accurately obtain a dynamic model, and it is necessary to determine it experimentally in some way. Ta. Therefore,
In the above conventional technology, the relationship between each control input and control output is
A dynamic model of an internal combustion engine has been constructed by describing it using a transfer function matrix obtained near a certain reference setting value and linearly approximated, and determining the transfer function matrix using a so-called system identification method.

したがって、非線形性を有する内燃機関の動的な′Eデ
ルとして、上記基準設定値近辺の摂動分間でのみ成立し
、必ずしも物理的意味のない線形モデルを採用していた
ので、制御対象に対して動的なモデルが良好に適合して
いないという問題点があった。
Therefore, as the dynamic 'E del of an internal combustion engine with nonlinearity, a linear model that holds true only during perturbations near the above reference setting value and does not necessarily have physical meaning has been adopted, so There was a problem that the dynamic model did not fit well.

また、上述のように求めた動的なモデルに基づいて定ま
るパラメータを使用して状態変数量をJ1f定していた
ので、該状態変数量は必ずしも物理的な意味を持たない
ものであった。このため、該状態変数量から最適フィー
ドバックゲインを使用して制御量を算出するフィードバ
ック制御を行なっても、必ずしも制御特性が向トしない
という問題もあった。
Furthermore, since the state variable amount J1f was determined using parameters determined based on the dynamic model determined as described above, the state variable amount did not necessarily have physical meaning. For this reason, even if feedback control is performed in which a control amount is calculated from the state variable quantity using the optimum feedback gain, there is a problem in that the control characteristics are not necessarily improved.

さらに、推定された状態変数量に物理的意味か無いので
、該状態変数量の用途が制限されてしまい、状態観測器
等を構成して求めた状態変数量を多目的に対して有効に
利用できないという問題点があった。
Furthermore, since the estimated state variables have no physical meaning, the uses of the state variables are limited, and the state variables obtained by configuring a state observation device cannot be effectively used for multiple purposes. There was a problem.

本発明は、内燃機関の挙動に関与する諸量の物理的関係
に則って構築された動的な物理・[デルに基づいて定ま
るパラメータを使用して、計測困難な物理量である負荷
トルクを状態変数量として算出する内燃機関の負荷トル
ク推定装置の提供を目的とする。
The present invention utilizes parameters determined based on dynamic physics and [Del] constructed in accordance with the physical relationships of various quantities involved in the behavior of an internal combustion engine to control the load torque, which is a physical quantity that is difficult to measure, into a state. The object of the present invention is to provide an apparatus for estimating load torque of an internal combustion engine that calculates it as a variable quantity.

発明の構成 [問題点を解決するだめの手段] 上記問題を解決するためになされた本発明は、第1図に
例示するように、 内燃機関M1の所定時間当りの回転速度変動を該内燃機
関Ml、の少なくとも吸入空気圧力および負荷トルクの
線形結合により近似すると共に、上記内燃機関M1の所
定時間当りの吸入空気圧力変動を該内燃機関M1の少な
くとも吸入空気圧力と回転速度との積および吸入空気量
の線形結合により近似して得られる上記内燃機関の動的
な物理−[デルに則って、上記内燃機関M1の負荷トル
クを推定する内燃機関の負荷トルク推定装置であって、
上記内燃機関M1の回転速度を検出する回転速度検出手
段M2と、 上記内燃機関M1の吸入空気圧力を検出する吸入空気圧
ツノ検出手段M3と、 上記内燃機関M1の吸入空気量の調節に関与する制御量
を算出する制御量算出手段M4と、前記内燃機関の動的
な物理モデルに基づいて設定されたパラメータを使用し
て、上記回転速度検出手段M2の検出した回転速度、上
記吸入空気圧力検出手段M3の検出した吸入空気圧力お
よび上記制御量算出手段M4の算出した制御量から上記
内燃機関M1の負荷1〜ルクを算出する負荷]・ルク算
出手段M5と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の負荷トルク推定装
置を要旨とするものである。
Structure of the Invention [Means for Solving the Problems] The present invention, which has been made in order to solve the above problems, as illustrated in FIG. Ml is approximated by a linear combination of at least the intake air pressure and the load torque, and the intake air pressure fluctuation per predetermined time of the internal combustion engine M1 is approximated by the product of at least the intake air pressure and the rotational speed of the internal combustion engine M1 and the intake air Dynamic physics of the internal combustion engine obtained by approximation by a linear combination of quantities - [An internal combustion engine load torque estimating device for estimating the load torque of the internal combustion engine M1 in accordance with Dell,
a rotational speed detection means M2 for detecting the rotational speed of the internal combustion engine M1; an intake air pressure horn detection means M3 for detecting the intake air pressure of the internal combustion engine M1; and a control involved in regulating the intake air amount of the internal combustion engine M1. The rotational speed detected by the rotational speed detection means M2 and the intake air pressure detection means are calculated using a control amount calculation means M4 that calculates the amount, and parameters set based on a dynamic physical model of the internal combustion engine. An internal combustion engine comprising: a load calculating means M5 for calculating the load of the internal combustion engine M1 from the intake air pressure detected by M3 and the control amount calculated by the control amount calculating means M4; The gist of this paper is an engine load torque estimation device.

回転速度検出手段M2とは、内燃機関M1の回転速度を
検出するものである。例えば、内燃機関Mlのディスト
リビュータのカムシャツi〜に固定されたパルスギヤお
よび該パルスギヤに近接対向して配設された電磁ピック
アップにより構成できる。また例えば、内燃機関M1の
クランクシ(・フトの回転速度を検出刃る回転速度レン
4)であって−しよい。
The rotational speed detection means M2 detects the rotational speed of the internal combustion engine M1. For example, it can be constructed from a pulse gear fixed to the cam shirt i of the distributor of the internal combustion engine Ml and an electromagnetic pickup disposed close to and opposite to the pulse gear. For example, it may be the crankshaft (rotational speed lens 4 that detects the rotational speed of the foot) of the internal combustion engine M1.

吸入空気圧力検出手段M3とは、内燃機関M1の吸入空
気1カを検出するものである。例えば、内燃機関M1の
吸気マニホールドあるいはサージタンクに配設された半
導体圧力セン4ノにより実現できる。
The intake air pressure detection means M3 is for detecting one intake air of the internal combustion engine M1. For example, it can be realized by a semiconductor pressure sensor 4 disposed in the intake manifold or surge tank of the internal combustion engine M1.

制御量算出手段M4とは、内燃機関M1の吸入空気量の
調節に関与する制御量を算出するものである。例えば、
内燃機関M1の吸入空気圧力と回転速度との積および吸
気絞り有効断面積の加締値を算出するよう構成できる。
The control amount calculation means M4 calculates a control amount involved in adjusting the intake air amount of the internal combustion engine M1. for example,
It can be configured to calculate the product of the intake air pressure and rotational speed of the internal combustion engine M1 and the tightening value of the effective cross-sectional area of the intake throttle.

負荷トルク算出手段M5とは、内燃機関M1の動的な物
理モデルに基づいて設定されたパラメータを使用して、
該内燃機関M1の回転速度、吸入空気圧力および制御量
から負荷トルクを算出するものである。
The load torque calculation means M5 uses parameters set based on a dynamic physical model of the internal combustion engine M1.
The load torque is calculated from the rotation speed, intake air pressure, and control amount of the internal combustion engine M1.

ここで、内燃機関の動的な物理−Eデルは、例えば、以
下のように構築することができる。まず、運転状態にあ
る内燃機関M1のエネルギバランスに関して記)ホした
式から、内燃機関M1の所定時間当りの回転速度変動を
少なくとも吸入空気圧力および負荷]〜シルク線形結合
により表現した第1の近似式を求める。次に、内燃機関
M1の吸気行程にある気筒における吸入空気量の質量保
存に関して記述した式から、内燃機関M1の所定時間当
りの吸入空気圧力変動を少なくとも吸入空気圧力と回転
速度との積および吸入空気量の線形結合により表現した
第2の近似式を求める。さらに上記第1の近似式および
第2の近似式に基づいて次式(1)の状態方程式および
次式く2)の出力方程式を導出する。
Here, the dynamic physics-E del of the internal combustion engine can be constructed as follows, for example. First, from the equation (described above) regarding the energy balance of the internal combustion engine M1 in the operating state, a first approximation is made that expresses the rotational speed fluctuation per predetermined time of the internal combustion engine M1 by at least the intake air pressure and the load] ~ Silk linear combination. Find the formula. Next, from the equation describing the mass conservation of the intake air amount in the cylinder in the intake stroke of the internal combustion engine M1, we can calculate the intake air pressure fluctuation per predetermined time of the internal combustion engine M1 by at least the product of the intake air pressure and the rotational speed and the intake A second approximate expression expressed by a linear combination of air amounts is determined. Furthermore, based on the first approximation equation and the second approximation equation, a state equation (1) below and an output equation (2) below are derived.

X (k+1 ) =P−X (k) −N[2−u 
(k)・・・(1) v (k) −T−X (k)        −(2
)式(1)、(2>は、離散系で表現されており、添字
にはリンブリングの時点を示J−oここで、状態変数量
X (k)は、負荷トルク、回転速度および吸入空気圧
力を要素とするものであり、入力可」(k)は吸入空気
量の調節に関与−する制御量であり、出力v、(k)は
回転速度および吸入空気1カ力を要素とするものである
。このように表現された上記式(1)、(2>により、
内燃機関M1の動的な物理モデルが定まる。
X (k+1) = P-X (k) -N[2-u
(k)...(1) v (k) -T-X (k) -(2
) Equations (1) and (2> are expressed in a discrete system, and the subscript indicates the point of rimbling. Here, the state variable quantity X (k) is the load torque, rotation speed, and suction The element is air pressure, and input is allowed (k) is a control variable involved in adjusting the amount of intake air, and the output v, (k) is the rotational speed and 1 force of intake air. According to the above expressions (1) and (2> expressed in this way,
A dynamic physical model of internal combustion engine M1 is determined.

ところで、上記負荷トルク算出手段M5は、現代制御理
論における所謂状態観測器(オブ昏アーバ)であって、
該オブザーバは上記式(1)、(2)から構成されるの
である。このオブザーバとその設削法には種々のものが
知られており、例えば古田勝久他著「基礎システム理論
」 (昭和53年)コロ太社、あるいは、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
等に詳解されている。
By the way, the load torque calculation means M5 is a so-called state observation device (observation arbor) in modern control theory,
The observer is constructed from the above equations (1) and (2). Various types of observers and their construction methods are known, such as "Basic System Theory" by Katsuhisa Furuta et al. (1976) published by Korotasha; 1959) is explained in detail by Ohmsha et al.

上記制御量算出手段M4および負荷トルク算出手段M5
は、例えば、周知のCPUを始めとしてROM、RAM
および王の他の周辺回路素子と共に論理演算回路として
構成され、予め定められた処理手順に従って、上記両手
段M4.M5を実現する・乙のであってもよい。
The control amount calculation means M4 and the load torque calculation means M5
For example, in addition to the well-known CPU, ROM, RAM
and other peripheral circuit elements as a logic operation circuit, and according to a predetermined processing procedure, both means M4. Achieving M5 may be possible.

[作用] 本発明の内燃機関の負荷トルク推定装置は、第1図に例
示するように、内燃機関M1の動的な物理モデルに基づ
いて設定されたパラメータを使用して、回転速度検出手
段M2の検出した回転速度、吸入空気圧力検出手段M3
の検出した吸入空気圧力および制御量算出手段M4の算
出した制御量から、負荷1〜ルク算出手段M5が負荷ト
ルクを算出するよう働く。
[Operation] As illustrated in FIG. 1, the load torque estimating device for an internal combustion engine according to the present invention uses parameters set based on a dynamic physical model of the internal combustion engine M1 to estimate the rotational speed detection means M2. Detected rotational speed and intake air pressure detection means M3
The load 1 to torque calculation means M5 operate to calculate the load torque from the intake air pressure detected by the intake air pressure and the control amount calculated by the control amount calculation means M4.

すなわち、内燃機関M1の挙動に関与する各物理量間の
関係を近似して得られる動的な物理モデルに則って、物
理的意味を有する負荷トルクが推定されるのである。
That is, a load torque having a physical meaning is estimated in accordance with a dynamic physical model obtained by approximating the relationship between physical quantities involved in the behavior of the internal combustion engine M1.

従って本発明の内燃機関の負荷1ヘルク推定装置は、計
測困難な物理量である負荷1〜ルクを好適に算出するよ
う働く。以上のように本発明の各構成要素が作用するこ
とにより、本発明の技術的課題が解決される。
Therefore, the load 1 herk estimating device for an internal combustion engine of the present invention works to suitably calculate the load 1 to herk, which is a physical quantity that is difficult to measure. The technical problems of the present invention are solved by each component of the present invention acting as described above.

[実施例] 次に本発明の好適な一実施例を図面に基づいt詳細に説
明する。本発明一実施例であるエンジン制御装置のシス
テム構成を第2図に示す。
[Embodiment] Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 2 shows a system configuration of an engine control device that is an embodiment of the present invention.

エンジン制御装置1は、4気筒のエンジン2および該エ
ンジン2を制御する電子制御装置(以下単にECUとよ
ぶ。)3から構成されている。エンジン2は、シリンダ
4aおよびピストン4bから形成される第1燃焼室4と
同様の構成である第2〜第4燃焼室5,6.7とを備え
る。
The engine control device 1 includes a four-cylinder engine 2 and an electronic control unit (hereinafter simply referred to as ECU) 3 that controls the engine 2. The engine 2 includes second to fourth combustion chambers 5, 6.7 having a similar configuration to the first combustion chamber 4 formed from a cylinder 4a and a piston 4b.

各燃焼室4.,5.6.7は、吸気バルブ8,9゜’1
0.11を介して各々吸気ポート12.13゜14.1
5に連通している。各吸気ボート12゜13.14.1
5の上流には、吸入空気の脈動を吸収するサージタンク
16が設けられており、該−リーージタンク16上流の
吸気管17内部にはスロワ1〜ルバルブ18が配設され
ている。該スロットルバルブ18はモータ19により駆
動される。モータ19はECU3からの指令に応じて、
スロワトルバルブ18の開度を変更し、吸気管17を流
れる吸入空気量を調節する。また、上記吸気管17には
上記ス[1ツ]〜ルバルブ1Bを迂回するバイパス路2
0が設(プられ、該バイパス路20には、アイドルスピ
ードコン1〜ロールバルブ(以下単にl5CVと呼ぶ。
Each combustion chamber4. ,5.6.7 is the intake valve 8,9゜'1
0.11 through intake port 12.13°14.1 respectively
It is connected to 5. Each intake boat 12゜13.14.1
A surge tank 16 for absorbing pulsation of intake air is provided upstream of the surge tank 5, and thrower valves 1 to 18 are provided inside the intake pipe 17 upstream of the surge tank 16. The throttle valve 18 is driven by a motor 19. The motor 19 responds to commands from the ECU 3.
The opening degree of the throttle valve 18 is changed to adjust the amount of intake air flowing through the intake pipe 17. The intake pipe 17 also has a bypass passage 2 which bypasses the valve 1B.
0 is provided in the bypass passage 20, and the idle speed controller 1 to roll valve (hereinafter simply referred to as 15CV) are provided.

)21が介装されている。l5CV21はECU3から
の指令に応じて開閉し、バイパス路20を流れる吸入空
気量を調節する。
) 21 is interposed. 15CV21 opens and closes in response to commands from the ECU 3 to adjust the amount of intake air flowing through the bypass path 20.

また、エンジン2は、点火に必要な高電圧を出力するイ
グニションコイルを備えたイグナイタ22、クランク軸
23に連動して上記イグナイタ22で発生した高電圧を
各気筒の図示しない点火プラグに分配供給するディスト
リビニ1−夕24を有する。
The engine 2 also operates in conjunction with an igniter 22 equipped with an ignition coil that outputs the high voltage necessary for ignition, and a crankshaft 23 to distribute and supply the high voltage generated by the igniter 22 to spark plugs (not shown) of each cylinder. It has a distribution network of 1-24.

エンジン制御装置1は検出器として、サージタンク16
に配設されて吸入空気圧力を検出する吸気圧セン+j3
1、ディストリビュータ24のカムシャツ1〜の1/2
4回転毎に、すなわらクランク角O°から30°の整数
倍毎に回転角信号を出力する回転速度センサ32、スロ
ワ1〜ルバルブ18の開度を検出するスロットルポジシ
ョンセン]ノ33およびアクセルペダル3/1aの操作
量を検出するアクセル操作量センサ34を係える。
The engine control device 1 has a surge tank 16 as a detector.
The intake pressure sensor +j3 is installed to detect the intake air pressure.
1. Cam shirt 1 to 1/2 of distributor 24
A rotation speed sensor 32 that outputs a rotation angle signal every four rotations, that is, every integer multiple of the crank angle 0° to 30°, a throttle position sensor 33 that detects the opening degrees of the thrower 1 to the valve 18, and an accelerator. An accelerator operation amount sensor 34 is provided to detect the amount of operation of the pedal 3/1a.

上記各センナの検出信号はECU3に入力され、該EC
U3はエンジン2を制御する。F CLJ 3は、CP
U3a、ROM3b、RAM3cを中心に論理波線回路
として構成され、コニ[ンバス3dを介して入力部3e
、出力部3fに接続されて外部との入出力を行なう。
The detection signals of each sensor mentioned above are input to the ECU3, and the
U3 controls engine 2. F CLJ 3 is CP
It is configured as a logic wave line circuit centering on U3a, ROM3b, and RAM3c, and is connected to the input section 3e via a digital bus 3d.
, and are connected to the output section 3f to perform input/output with the outside.

また、後述するようにE CU 3の算出した実負荷i
〜ルク推定値に相当する信号と、ECLJ3の記憶して
いるアイドル状態におりる上限負荷トルクに相当する信
号とは、出力部3fから出力されて]ンパレータ41に
入力される。実負荷1〜ルク推定値がアイドル状態にお
Cプる上限負荷1〜ルクを上回ると、コンパレータ41
はハイレベル信号を増幅器42に出力する。一方、スロ
ットルバルブ18が全開となるアイドル状態にあるとぎ
は、ス[:1ツトルポジシヨンセンサ33はアイドル信
号を増幅器42に出力する。このため、エンジン2がア
ー 13 = イドル状態であって、実負荷トルク推定値がアイドル状
態におCプる上限負荷トルクを上回ったとぎは、増幅器
42が作動して警告灯43を点灯する。
In addition, as described later, the actual load i calculated by E CU 3
A signal corresponding to the torque estimated value and a signal corresponding to the upper limit load torque stored in the ECLJ 3 at which the idle state is reached are outputted from the output section 3f and inputted to the comparator 41. When the actual load 1~lux estimated value exceeds the upper limit load 1~lux for the idle state, the comparator 41
outputs a high level signal to the amplifier 42. On the other hand, when the throttle valve 18 is in an idle state in which it is fully open, the throttle position sensor 33 outputs an idle signal to the amplifier 42. Therefore, when the engine 2 is in the idle state and the estimated actual load torque exceeds the upper limit load torque for the idle state, the amplifier 42 is activated and the warning light 43 is turned on.

このように、エンジン制御装置1は、アイドル状態の実
負荷1〜ルク推定値に基づいてエンジン2の自己診断を
行なう回路を有する。
In this way, the engine control device 1 has a circuit that performs self-diagnosis of the engine 2 based on the estimated value of the actual load 1 to torque in the idle state.

ECU3は、ROM3bに予め記憶されたプ[1グラム
に従って吸気圧センサ31、回転速度センサ32および
アクセル操作量センサ34から人力される検出結果に基
づいてモータ19、l5CV21を駆動し、エンジン2
の回転速度を目標回転速度とするフィードバック制御を
行なう。次に、このフィードバック制御に用いられる制
御系を第3図のブロックダイアグラムに基づいて説明す
る。
The ECU 3 drives the motor 19 and l5CV 21 based on the detection results manually inputted from the intake pressure sensor 31, the rotational speed sensor 32, and the accelerator operation amount sensor 34 in accordance with the program stored in advance in the ROM 3b.
Feedback control is performed using the rotation speed as the target rotation speed. Next, a control system used for this feedback control will be explained based on the block diagram of FIG.

なお、第3図は制御系を示す図であって、ハード的な構
成を示すものではない。第3図に示ず制御系は、実際に
は第4図のフローチ(1−トに示した一連のプログラム
の実行により、離散系として実現されている。
Note that FIG. 3 is a diagram showing the control system, and does not show the hardware configuration. The control system not shown in FIG. 3 is actually realized as a discrete system by executing a series of programs shown in the flowchart (1-1) of FIG.

第3図に示すように、オブザーバP1は、制御= 14
− 対象であるエンジン2の回転速度N、吸入空気圧力P、
エンジン2の吸入空気量の調節に関ljする制御量S′
から、負荷トルク−1′を推定して負荷トルク推定値−
1′を求めるものである。
As shown in FIG. 3, observer P1 controls = 14
− Rotational speed N, intake air pressure P, of the target engine 2;
Control amount S′ related to the adjustment of the intake air amount of the engine 2
From, the load torque −1′ is estimated and the load torque estimated value −
1'.

線形演紳部P2は、−上記負荷トルク推定値T′、エン
ジン20回転速度Nおよび吸入空気圧ノUPに、後述す
る最適フィードバックゲイン[′の上記各値に関する要
素「を掛けて第1のフィードバック量を算出するもので
ある。
The linear performance section P2 calculates the first feedback amount by multiplying the load torque estimated value T', the engine 20 rotational speed N, and the intake air pressure UP by an element related to each value of the optimal feedback gain [', which will be described later. is calculated.

目標回転速度設定部P3は、エンジン2の目標回転速度
Nrを設定するものである。本実施例では、アイドル状
態においては予め定められたアイドル回転速度であり、
通常走行状態においては自動変速機制御装置から指令さ
れる回転速度あるいはアクセル操作量セン4)34の検
出結果が目標回転速度Nrとなる。
The target rotational speed setting section P3 is for setting the target rotational speed Nr of the engine 2. In this embodiment, the idle rotation speed is a predetermined idle speed in the idle state,
In the normal running state, the rotational speed commanded by the automatic transmission control device or the detection result of the accelerator operation amount sensor 4) 34 becomes the target rotational speed Nr.

逐次加算部P4は、目標回転速度Nrと回転速度Nとの
偏差eを累積して逐次加算値Σeを算出するものである
The successive addition unit P4 accumulates the deviation e between the target rotational speed Nr and the rotational speed N to calculate a successive addition value Σe.

係数東線部P5は、上記逐次加算値Σeと、後述する最
適フィードバックゲインF′の該逐次加綿値Σeに関す
る要素−[とを掛【プで第2のフィードバックmを算出
するものである。
The coefficient east line section P5 calculates the second feedback m by multiplying the sequential addition value Σe by an element -[ related to the sequential addition value Σe of the optimum feedback gain F' to be described later.

上記第1のフィードバック量と第2のフィードバック量
とを加算することにより、制御@S′が算出される。
Control @S' is calculated by adding the first feedback amount and the second feedback amount.

一方、乗界部P6は、エンジン2の回転速度Nと吸入空
気圧力Pとを東線した乗算値P−Nを算出するものであ
る。
On the other hand, the riding boundary section P6 calculates a multiplication value P-N obtained by multiplying the rotational speed N of the engine 2 and the intake air pressure P by the east line.

係数東線部P7は、上記乗算値P−Nに係数さらに、上
記制御量S′から上記補正値を減算することにより、エ
ンジン2の吸入空気量を調節する操作量Sが算出される
。該操作量Sは、エンジン2の吸気絞り有効断面積であ
る。すなわち、ス[1ツトルバルブ18およびl5CV
21の開度に相当する量である。
In the coefficient east line portion P7, the operation amount S for adjusting the intake air amount of the engine 2 is calculated by subtracting the coefficient from the multiplication value PN and the correction value from the control amount S'. The manipulated variable S is the effective cross-sectional area of the intake throttle of the engine 2. That is, the stubtle valve 18 and l5CV
This amount corresponds to the opening degree of 21.

以上エンジン制御装置1のハード的な構成J5よび後述
するプログラムの実行により実現される制御系の構成に
ついて説明した。そこで、次にエンジン2の動的な物理
−Eデルの構築、オブザーバP1の設itおよび最適フ
ィードバックゲイン[′の算出について説明り−る。
The hardware configuration J5 of the engine control device 1 and the configuration of the control system realized by executing the program described later have been described above. Next, the construction of the dynamic physical E del of the engine 2, the setting of the observer P1, and the calculation of the optimal feedback gain [' will be explained.

まず、エンジン2の動的な物理モデルを構築する。運転
状態にあるエンジン2の運動方程式は、次式(3)のよ
うに記述できる。
First, a dynamic physical model of engine 2 is constructed. The equation of motion of the engine 2 in the operating state can be written as the following equation (3).

dN/d t= (1/ I ) ・r、’X (Pc
i−Pa ) ・−署z−=1 (dVci/dθ)〜Tf−TΩ] ・・・(3) 但し、Nは回転速度、土は時間、■はエンジン回転部の
慣性′E−メント、「)は気筒数、Pciは1番目の気
筒内圧力、Paは大気圧、0はクランク角度、ciはi
番気筒容積、Tfは機械損失トルク、T Qは実負荷ト
ルクである。
dN/d t= (1/I) ・r,'X (Pc
i-Pa) ・-signature z-=1 (dVci/dθ) ~ Tf-TΩ] ...(3) However, N is the rotational speed, soil is the time, ■ is the inertia of the rotating part of the engine, ) is the number of cylinders, Pci is the pressure in the first cylinder, Pa is atmospheric pressure, 0 is the crank angle, ci is i
The number cylinder volume, Tf is mechanical loss torque, and TQ is actual load torque.

一方、エンジン2の吸気行程にある気筒におりる吸入空
気の質量保存は、次式(/1)のように記述できる。
On the other hand, the mass conservation of intake air that enters a cylinder during the intake stroke of the engine 2 can be described as shown in the following equation (/1).

dP/dt。dP/dt.

=  (C2/V)   ・  [3−m−]Σ ((
Kc  /+J (KC−1))・P・ (dVCi/d↑>−qm)/
f(Ki / (Ki −1))・R1・−riF]・
・・(4)なお、本を付した項は吸気行程以外はOであ
る。
= (C2/V) ・ [3-m-]Σ ((
Kc /+J (KC-1))・P・ (dVCi/d↑>-qm)/
f(Ki / (Ki −1))・R1・−riF]・
...(4) Note that the terms with a book are O except for the intake stroke.

但し、Pは吸入空気圧力、Cは音速、Sは吸気絞り有効
断面積、mは単位面積当りの吸入空気量、KCは混合気
比熱比、qmはシリンダ壁面伝熱量、Kiは吸入空気比
熱比、R1は吸入空気ガス定数、Tiは吸入空気温IU
、■は吸気容積である。
However, P is the intake air pressure, C is the speed of sound, S is the effective cross-sectional area of the intake throttle, m is the amount of intake air per unit area, KC is the air-fuel mixture specific heat ratio, qm is the cylinder wall heat transfer amount, and Ki is the intake air specific heat ratio. , R1 is the intake air gas constant, Ti is the intake air temperature IU
, ■ is the intake volume.

上記式(3)において、図示トルクが吸入空気圧力Pに
ほぼ比例することから次式(5)のように近似できる。
In the above equation (3), since the indicated torque is approximately proportional to the intake air pressure P, it can be approximated as shown in the following equation (5).

(1/I)−[Σ(Pc1−Pa)・(d Vci/ 
dθ)];”  +1 一α1 ・P      ・・・(5)上記式(4)に
おいて、気筒内圧力P Ciが臨界圧力以下であれば、
吸入空気量は吸気絞り有効断面積Sに比例することから
次式(6)のように近似できる。
(1/I)-[Σ(Pc1-Pa)・(d Vci/
dθ)];” +1 − α1 ・P (5) In the above equation (4), if the cylinder pressure P Ci is below the critical pressure,
Since the amount of intake air is proportional to the effective cross-sectional area S of the intake throttle, it can be approximated as shown in the following equation (6).

(C2/V)−3−m=(Xl ・S    −(6)
また、上記式(4)において、気筒内に吸入される吸入
空気量は、エンジン2の回転速度Nと吸入空気圧力Pと
の積に比例することから次式(7)のように近似できる
(C2/V)-3-m=(Xl ・S-(6)
Furthermore, in the above equation (4), since the amount of intake air taken into the cylinder is proportional to the product of the rotational speed N of the engine 2 and the intake air pressure P, it can be approximated as shown in the following equation (7).

−(C2/V)−[Σ((Kc / (Kc−1))・
P・+s+ (dVci/dt)−qm)/((Ki / (Ki 
−1))・R1−r+ )*]−α2・P−N    
・・・(7)なお、本を付した項は吸気行程以外はOで
ある。
-(C2/V)-[Σ((Kc/(Kc-1))・
P・+s+ (dVci/dt)-qm)/((Ki / (Ki
-1))・R1−r+ )*]−α2・P−N
...(7) Note that the terms marked with a book are O except for the intake stroke.

上記式(5)、(6)、(7)により上記式(3)、(
1)は次式(8)、(9)のように近似できる。
The above equations (3), (
1) can be approximated as shown in the following equations (8) and (9).

・・・(8) dP/dt−C1・S十α2・P−N   ・・・(9
)上記式(8)、(9)を離散化し、さらに、機械損失
1〜ルク丁fは回転速度Nに比例する・bのとして近似
して各定数項を改めると、一定時間リンプリングの場合
の同定基礎式である次式(10)。
...(8) dP/dt-C1・Stenα2・P-N ...(9
) By discretizing the above equations (8) and (9), and then approximating the mechanical loss 1 to f as proportional to the rotational speed N and modifying each constant term, in the case of limp ring for a certain period of time, The following equation (10) is the identification basic equation.

(11)が得られる。(11) is obtained.

N(K+1)−C1・N (K)十α2・P(K)十α
3・P(K)・N (K)・・・(11)ここで、実負
荷1〜ルクα3・TΩ(K>と定数項α4とを次式(1
2)のにうにして負荷i・ルクT’  (K>に変換す
る。
N(K+1)-C1・N (K) ten α2・P(K) ten α
3・P(K)・N (K)...(11) Here, the actual load 1~luke α3・TΩ(K> and the constant term α4 are expressed by the following equation (1
2), convert it into load i·lux T'(K>).

C3・T’  (K)− また、操作量である吸気絞り有効断面積S (K>を次
式(13)のJ:うにして制紳ff1S’  (K>に
変換する。
C3·T' (K) - In addition, the operation amount, ie, the intake throttle effective cross-sectional area S (K>), is converted into the throttle control ff1S'(K>) using J: in the following equation (13).

S’  (K) =S  (K)  +  (C3/α2 ) ・ P 
 (K)  ・ N  (K>・・・(13) なお、−に記両式(10)、(11)の各定数項は最小
二乗法により同定する。
S' (K) = S (K) + (C3/α2) ・P
(K) · N (K>...(13) In addition, each constant term of both formulas (10) and (11) written in - is identified by the least squares method.

上記式(12>、(13)を用いて上記式(10)、(
11)を線形化すると、次式(14)を%式% ここで負荷トルクT’  (K)がステップ状に変化す
るものとして、その差分△T’(K)をとると次式(1
5)に示す関係がある。
Using the above equations (12>, (13), the above equations (10), (
11) is linearized, the following equation (14) becomes % equation % Here, assuming that the load torque T' (K) changes stepwise, and taking the difference △T' (K), the following equation (1
There is a relationship shown in 5).

Δ丁’  (K>−T’  (K>−T’  (K−1
>−〇          ・・・(15)したがって
、上記式(14)、(15)より次式(16)に示す状
態方程式が得られる。
ΔD'(K>-T'(K>-T' (K-1
>-〇 (15) Therefore, from the above equations (14) and (15), the equation of state shown in the following equation (16) is obtained.

また、出力方程式は次式(17)のように定まる。Further, the output equation is determined as shown in the following equation (17).

こうして、本実施例の動的な物理モデルか、上記式(1
6)、(17)のように求められる。この動的な物理モ
デルは、非線形性を有するエンジン2を好適に線形化し
たものである。
In this way, the dynamic physical model of this embodiment or the above equation (1
6) and (17). This dynamic physical model is a linearized version of the nonlinear engine 2.

次にオブリパ−バP1の設計方法についてβ1明づ−る
。オブザーバの設計にはゴピノスの設R1法などが知ら
れており。]゛基礎システム理論」 (前掲出)等に訂
しいが、本実施例ではイピナスの設i’i−1法に則っ
て最小次元オブリ“−バとしてff1U itする。
Next, β1 will be explained about the design method of the observer P1. Gopinos' design R1 method is known for designing observers. ] ``Fundamental System Theory'' (published above), etc., but in this embodiment, ff1Uit is used as the minimum dimension obliver in accordance with Ipinas's i'i-1 method.

上記式(16)、(17)を次式(18)。The above equations (16) and (17) are converted into the following equation (18).

(19)のように表記する X (K+1 > =P−X (K) 十〇 I u 
(K)・・・(18) V(K)=T・X (K>        ・・・(1
9)但し、 u  (K)・−3’  (K) T−[011] である。
(19) X (K+1 > =P-X (K) 10 I u
(K)...(18) V(K)=T・X (K>...(1
9) However, u (K)・-3' (K) T-[011].

上記式(18)、(19)で表現される動的な物理′[
デルの最小次元オブザーバは、次式(20)、(21>
のように定まる。
The dynamic physics expressed by the above equations (18) and (19) ′[
Dell's minimum dimension observer is expressed by the following equations (20) and (21>
It is determined as follows.

Z(K>=A−7(K−1>+[B−v(K−1)−1
−J・LJ(K−1>   ・・・(20)但し、 ItJ−P−A−11J=It3・■ J−υ・G であり、しかも、Aの固有値の絶対値はづぺて1未満と
なるようにUを定める。
Z(K>=A-7(K-1>+[B-v(K-1)-1
-J・LJ(K-1> ...(20) However, ItJ-P-A-11J=It3・■ J-υ・G, and the absolute value of the eigenvalue of A is less than 1 in both cases. Define U so that

」二記式(20>、(21)に基づき、本実施例では負
荷トルク推定値T’  (K)および実負伺トルク推定
値−r−Q(K>が次式(22>、(23>。
'' Based on the two notations (20>, (21)), in this example, the load torque estimated value T' (K) and the actual load torque estimated value -r-Q (K> are expressed as the following equations (22>, (23) >.

(24)のように求まる。It can be found as (24).

7(K) 一〇、1・Z(K−1>10.11・ N(K〜1>+0.93・P(K−1>・・・(22) 丁’  (K)−/(K)−0,12・N (K)・・
・(24) 次に最適フィードバックゲインF′の求め方について説
明するが、最適フィードバックゲインE′を求める手法
は、例えば、古田勝久著[線形シスデム制御理論」 (
昭和51年〉昭晃堂等に詳しいので、ここでは詳解は略
して結果のみを示す3゜まず、「1標回転速度Nrかス
テップ状に変化するものどじて、回転速度N (K)と
の偏差e (K)を導入し、上記式(16)の状態方程
式で示される系を一す−−ボ系に拡大する。ここではス
ミスープ」−ビソンの設計法を使用する。偏差e (K
)は、次式(25)のように記述できる。
7(K) 10, 1・Z(K-1>10.11・N(K~1>+0.93・P(K-1>...(22) D' (K)-/(K )-0,12・N (K)・・
・(24) Next, we will explain how to find the optimal feedback gain F'. For example, the method to find the optimal feedback gain E' is described in "Linear System Control Theory" by Katsuhisa Furuta (
1975> Since I am familiar with Shokodo et al., I will omit the detailed explanation here and only show the results. By introducing the deviation e (K), the system represented by the equation of state of equation (16) above is expanded to a one-bo system. Here, the Sumisoup-Bison design method is used. Deviation e (K
) can be written as the following equation (25).

e (K) −N (K)−Nr       ・ (
25)[I標回転速度Nrがステップ状に変化1−るも
のとし、偏差e (K>の差分Δe (K)を求めると
次式(26〉に示すような関係か導かれる。。
e (K) −N (K) −Nr ・(
25) Assuming that the rotational speed Nr changes in a stepwise manner, and finding the difference Δe (K) of the deviation e (K>), a relationship as shown in the following equation (26) is derived.

Δe (K) −e (K)−e (K−1)−N (
K) −N (K−1> −(Nr  (K>−Nr  (K−1))−ΔN (
K)        ・・・(26〉従って、偏差e 
(K)は次式(27)のように記述できる3゜ e (K)=e (K−’l)+ΔN(K)  ・12
7>上記式(16)、(27)より、−リーホ系に拡大
した系を差分値に関して表記すると、次式(28)のよ
うな状態方程式を1qる。
Δe (K) −e (K)−e (K−1)−N (
K) −N (K−1> −(Nr (K>−Nr (K−1))−ΔN (
K) ...(26> Therefore, the deviation e
(K) can be written as the following equation (27) 3゜e (K)=e (K-'l)+ΔN(K) ・12
7> From the above equations (16) and (27), when the system expanded to the -Lieho system is expressed in terms of the difference value, the equation of state as shown in the following equation (28) is expressed as 1q.

上記式(28)を次式(29)のようにみなす。The above equation (28) is regarded as the following equation (29).

δX(K−1> =lpa−δX(K)+Ga−δu (K>−(29)
覆−ると、離散形2次形式評価関数は次式(30)のよ
うに表現できる。
δX(K-1> = lpa-δX(K)+Ga-δu (K>-(29)
In other words, the discrete quadratic evaluation function can be expressed as the following equation (30).

J−Σ[δX”  (K)・Q・δX(K)g<Q 十δ1,1” (K) −1R−δu (K)] ・ 
(30)ここで、重みパラメータ行列Q、Rを選択して
、離散形2次形式評価関数Jを最小にする入力δU(K
)は次式(31)で与えられる。
J−Σ[δX” (K)・Q・δX(K)g<Q 10δ1,1” (K) −1R−δu (K)] ・
(30) Here, select the weight parameter matrices Q and R to minimize the input δU(K
) is given by the following equation (31).

δu(K)−F’−δX(K>     ・ (31)
従って最適フィードバックゲイン「′は次式(32)の
ように定まる。
δu(K)-F'-δX(K> ・(31)
Therefore, the optimum feedback gain "' is determined as shown in the following equation (32).

F’ −−([+Ga ” −M−Ga )−1−Ga
 ” −M−Pa        ・ (32)但し、
Mは次式(33)に示す離散形リカツヂ方程式を満たす
止定対象行列である M=Pa ” −M−Pa 十C) −(PaT−M−Ga)・ (IR+Ga T −M−G)−1− (Ga ” −M−Pa )       −(33)
これにより、制御量の偏差ΔS’  (K)は次式(3
4)のように求まる。
F'--([+Ga''-M-Ga)-1-Ga
” -M-Pa ・ (32) However,
M is a fixed symmetric matrix that satisfies the discrete Rikatsuji equation shown in the following equation (33). 1-(Ga''-M-Pa)-(33)
As a result, the deviation ΔS' (K) of the controlled variable is calculated by the following formula (3
4).

ΔS’  (K)− 但し、F’=[F  f]である。ΔS' (K)- However, F'=[F f].

上記式(34)を積分すると、制御量s’  (k)が
次式(35)のように定まる。
When the above equation (34) is integrated, the control amount s' (k) is determined as shown in the following equation (35).

・・・(35) 以上、エンジン2の動的な物理モデルの構築、最小次元
オブザーバの設計および最適フィードバックゲイン「′
の算出について説明したが、これら、オブザーバ内の各
パラメータや最適フィードバックゲインE′等は予め算
出しておき、ECU3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。
...(35) The above describes the construction of the dynamic physical model of engine 2, the design of the minimum dimension observer, and the optimal feedback gain "'
As described above, each parameter in the observer, the optimum feedback gain E', etc. are calculated in advance, and the ECU 3 performs actual control using only the results.

そこで、次にE’ CU 3が実行するエンジン制御処
理を第4図のフローヂャートに基づいて説明する。なお
、以下の説明では現在の処理において扱われている量を
添字(K)で表わす31本エンジン制御処理は、FCU
3の起動に伴って開始される。
Next, the engine control process executed by the E' CU 3 will be explained based on the flowchart of FIG. In the following explanation, the amount handled in the current process is indicated by a subscript (K).31 engine control processes are
3 is started.

まず、ステップ100では、CPU3a内部のレジスタ
のクリアや第2のフィードバック量1eおよびオブザー
バ内の変数7(K)に初期値を設定する初期化処理が行
なわれる。続くステップ110では目標回転速度Nrを
入力する処理が行なわれる。本ステップ110の処理が
第3図に示す目標回転速度設定部P3として機能する。
First, in step 100, initialization processing is performed to clear the register inside the CPU 3a and to set initial values to the second feedback amount 1e and the variable 7(K) in the observer. In the following step 110, a process of inputting the target rotational speed Nr is performed. The process of step 110 functions as the target rotational speed setting section P3 shown in FIG.

次にステップ120に進み、回転速度センサ32から回
転速度N (K>を、吸気圧センサ31から吸入空気圧
力P (K)を、各々入力する処理が行なわれる。
Next, the process proceeds to step 120, where a process is performed in which the rotational speed N (K>) is inputted from the rotational speed sensor 32, and the intake air pressure P (K) is inputted from the intake pressure sensor 31, respectively.

続くステップ130,140は負荷トルク推定値T’ 
 (K>を算出する処理である。まずステップ130で
、オブザーバ内の変数7(K)を次式(36)のように
算出する処理が行なわれる。
In subsequent steps 130 and 140, the load torque estimated value T'
(K>). First, in step 130, a process is performed to calculate variable 7(K) in the observer as shown in the following equation (36).

Z(K)=0.1 ・7(K−1) →−0,11・N(K−1> −1−0,93・P(K−1>・・・(36)次に、ス
テップ140に進み、上記ステップ130の結果を用い
て負荷]・ルク推定値−M  (K)を次式(37)の
ように算出する。
Z(K)=0.1 ・7(K-1) →-0,11・N(K-1>−1-0,93・P(K-1>...(36) Next, step Proceeding to step 140, the load]·lux estimated value -M (K) is calculated using the result of step 130 as shown in the following equation (37).

△ T’  (K)− Z (K)−0,12・N (K)・・・(37)この
ステップ130,140の処理が第3図のオブザーバP
1として機能する。続くステップ150では、上記ステ
ップ140で算出された負荷トルク推定値T′ (K)
から実負荷トルク推定値△ TQ(K)を次式(38)のように算出する処理か行な
われる。
△ T' (K) - Z (K) - 0,12・N (K)... (37) The processing of steps 130 and 140 is performed by the observer P in FIG.
Functions as 1. In the following step 150, the load torque estimated value T' (K) calculated in the above step 140 is
Then, a process is performed to calculate the estimated actual load torque value ΔTQ(K) as shown in the following equation (38).

TQ(K) 次にステップ160に進み、上記ステップ140で算出
された負荷トルク推定値、i’  (K>、上記ステッ
プ120で検出された回転速度N (K)および吸入空
気圧ツノP (K>に最適フィードパツー 31 = フグインF′の要素「を掛けて第1のフィードバック量
を求めると共に、該第1のフィードバック量に第2のフ
ィードバックlieを加えて制御量かS’  (K)を
次式(39)のように算出する処理か行なわれる。
TQ(K) Next, the process proceeds to step 160, where the load torque estimate calculated in step 140, i'(K>, the rotational speed N (K) detected in step 120 above, and the intake air pressure horn P (K> The first feedback amount is obtained by multiplying by the optimal feed parameter 31 = factor of F', and the second feedback amount is added to the first feedback amount to calculate the control amount S' (K) as follows. A calculation process as shown in equation (39) is performed.

S’  (K) −[11・T’  (K)十F12・N(K)十F13
・P(K>+ie    −139>本ステップ160
の処理が、第3図の線形演算部P2として機能する。
S' (K) - [11・T' (K) 10F12・N(K) 10F13
・P(K>+ie -139>main step 160
The processing functions as the linear calculation unit P2 in FIG.

続くステップ170では、上記ステップ160で算出さ
れた制御量S’  (K>から操作量である吸気絞り有
効断面積S (K)を次式(40)のように算出する処
理が行なわれる。
In the subsequent step 170, a process is performed to calculate the intake throttle effective cross-sectional area S (K), which is a manipulated variable, from the control amount S'(K> calculated in step 160) as shown in the following equation (40).

5(K)=S’  (K)−(α3/α2)・P (K
)・N (K)     ・・・(40)本ステップ1
70の処理が、第3図の乗算部P6および係数乗算部P
7として機能する。
5(K)=S' (K)-(α3/α2)・P (K
)・N (K) ... (40) This step 1
70 is performed by the multiplication unit P6 and the coefficient multiplication unit P in FIG.
Functions as 7.

次にステップ180に進み、上記ステップ110で入力
した目標回転速度Nrと上記ステップ120で入力した
回転速度N (K)との偏差0(K)を次式(41)の
ように算出する処理が行なわれる。
Next, the process proceeds to step 180, where a process is performed to calculate the deviation 0(K) between the target rotational speed Nr input in step 110 and the rotational speed N(K) inputted in step 120 as shown in the following equation (41). It is done.

e (K> =N (K)−Nr        ・(
4,1)続くステップ190では、上記ステップ180
で算出した偏差e (K>と最適ノイードバツクグイン
[の該偏差に関する要素゛「とを掛けた値を加算して第
2のフィードバックlieを次式(/1.2 >のよう
に算出する処理が行なわれる。
e (K> =N (K)-Nr ・(
4,1) In the following step 190, the above step 180
The second feedback lie is calculated by adding the product of the deviation e (K> calculated in Processing is performed.

1e=ie+1’−e (K)      ・・142
)本ステップ190の処理が、第3図の逐次加算部P4
および係数乗算部P5として機能する。
1e=ie+1'-e (K)...142
) This step 190 is performed by the sequential addition unit P4 in FIG.
and functions as a coefficient multiplier P5.

次にステップ200に進み、上記ステップ170で算出
した操作量S (K>に相当づ−る駆動信号を、出力部
3fを介してモータ19またはl5CV21に出力する
と共に、上記ステップ150で算出した実負荷トルク推
定値TQ(K)に相当1−る信号を、出力部3fを介し
て二1ンパレータ11に出力する処理が行なわれる。続
くステップ210では、サンプリング・演紳・制御の回
数を示す= 33 = 添字Kに値1を加算し、該添字Kを更新する処理を行な
った後、再び上記ステップ110に戻る。
Next, the process proceeds to step 200, in which a drive signal corresponding to the manipulated variable S (K> calculated in step 170 above is outputted to the motor 19 or l5CV21 via the output section 3f, and the actual drive signal calculated in step 150 is Processing is performed to output a signal corresponding to the estimated load torque value TQ(K) to the second comparator 11 via the output section 3f. 33 = After performing the process of adding the value 1 to the subscript K and updating the subscript K, the process returns to step 110 again.

以後、本エンジン制御処理は、[記ステップ110へ・
210を繰り返して実行する。
Thereafter, the engine control process proceeds to step 110.
210 is repeatedly executed.

上記のように構成した本実施例により推定された実負荷
トルク推定値TQとエンジン2に加えられた実際の負荷
トルク1°Ωとの比較を第5図に示す、同図に破線で示
すように、20 [Nm]の実際の負荷トルクTΩを時
刻14 [SeC]から時刻17[5eCJまでエンジ
ン2に加えると、同図に実線で示すように、実負荷トル
ク推定値下Ωが得られた。負荷l・ルクTQの印加時(
時刻14[5ecl近傍)および解放時(時刻17[5
eC1近傍)を除くと、実負荷トルク推定値TΩは、実
際の負荷トルク1Qと好適に一致している。このように
、計測困難な実負荷トルク1゛Ωを高い精度で推定する
ことができる。
A comparison between the actual load torque estimate TQ estimated by this embodiment configured as described above and the actual load torque of 1°Ω applied to the engine 2 is shown in FIG. 5, as shown by the broken line in the figure. When the actual load torque TΩ of 20 [Nm] was applied to engine 2 from time 14 [SeC] to time 17 [5eCJ], the estimated actual load torque lower Ω was obtained, as shown by the solid line in the figure. . When applying load 1/lux TQ (
Time 14 [near 5 ecl] and release (time 17 [5 ecl)
eC1), the actual load torque estimated value TΩ suitably matches the actual load torque 1Q. In this way, the actual load torque of 1 Ω, which is difficult to measure, can be estimated with high accuracy.

また、物理的意味を持つ実負荷1〜ルク推定値丁Ωを算
出する。このため、例えばアイドル状態におては、該実
負荷1〜ルク推定値丁Ωを予め定められた上限負荷トル
クと比較することによりエンジン2の自己診断を行なう
ことができる。このことは、例えば、エンジン2にオー
バヒートを生じてピストンとシリンダとの間の摩擦が焼
きト1ぎにより増加した場合等を速やかに検出できると
いった顕著な効果を生じる。
In addition, the actual load 1 to the estimated value Ω, which has a physical meaning, is calculated. Therefore, for example, in an idle state, the engine 2 can be self-diagnosed by comparing the actual load 1 to the estimated torque value Ω with a predetermined upper limit load torque. This has the remarkable effect of being able to quickly detect, for example, a case where the engine 2 overheats and the friction between the piston and the cylinder increases due to burnout.

さらに、物理的な意味を有する負荷I・ルク推定へ 値T′と回転速度Nと吸入空気圧力Pとを状態変数量と
し、最適フィードバックゲインを使用してフィードバッ
ク制御を行なうので、エンジン2の回転速度制御におけ
る応答性・追従性といった制御特性を著しく改善するこ
とができる。
Furthermore, since the value T', the rotational speed N, and the intake air pressure P are used as state variables for estimating the load I/lux that has a physical meaning, and feedback control is performed using the optimal feedback gain, the rotation of the engine 2 is Control characteristics such as responsiveness and followability in speed control can be significantly improved.

また、」:記効果に伴い、例えば、アイドル状態におい
ては、l5CV2’lの好適な調節によりアイドル回転
速度の安定化が可能となる。一方、定速走行状態等にお
いては、七−夕19の適切な制御によりスロットルバル
ブ開度を操作するため、所謂加速・減速ザ〜ジング現象
等の衝撃的振動を生じないので、車両の乗り心地も向上
する。
Further, due to the above effect, for example, in the idle state, the idle rotational speed can be stabilized by suitable adjustment of l5CV2'l. On the other hand, when driving at a constant speed, the throttle valve opening is controlled through appropriate control of Tanabata 19, so impact vibrations such as the so-called acceleration/deceleration zapping phenomenon do not occur, which improves the ride comfort of the vehicle. It also improves.

上述のような各効果は、非線形性を有するエン−35= ジン2の動的な振る舞いに適合するよう好適に線形化し
た動的な物理モデルを構築したことに起因して生じるも
のである。
Each of the effects described above is caused by constructing a dynamic physical model that is suitably linearized to suit the dynamic behavior of engine 2, which has nonlinearity.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
ような実施例に回答限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し
得ることは勿論である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that it can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. .

発明の効果 以上詳記したように本発明の内燃機関の負荷トルク推定
装置によれば、非線形性を有する内燃機関の動特性を損
うことなく線形化した動的な物理モデルを構築したので
、制御対象である内燃機関と良好に適合する動的な物理
モデルに則って、計測困難な負荷1〜ルクを正確に推定
できるという優れた効果を奏する。
Effects of the Invention As detailed above, according to the load torque estimating device for an internal combustion engine of the present invention, a dynamic physical model that is linearized without impairing the dynamic characteristics of the internal combustion engine, which has nonlinearity, is constructed. This method has an excellent effect in that it is possible to accurately estimate the load 1 to luke, which is difficult to measure, based on a dynamic physical model that is well suited to the internal combustion engine that is the controlled object.

また、物理的意味を有づる負荷1〜ルクを推定できるの
で、例えば、該負荷トルクを状態変数量として該状態変
数量から最適フィードバックゲインを使用して制御量を
算出する内燃機関のフィードバック制御における応答性
・追従性が向上する。
In addition, since it is possible to estimate the load 1 to torque that has a physical meaning, for example, in feedback control of an internal combustion engine in which the load torque is used as a state variable quantity and the control quantity is calculated from the state variable quantity using the optimum feedback gain. Improves responsiveness and followability.

ざらに、計測困難な物理量である負荷トルクを推定する
ので、例えば、該負荷トルクの値に基づいて内燃機関の
自己診断を行なう等、推定された負荷1〜ルクを多目的
に対して有効に活用することが可能となる。
Since the load torque, which is a physical quantity that is difficult to measure, is roughly estimated, the estimated load 1 to l can be effectively used for many purposes, such as performing self-diagnosis of the internal combustion engine based on the value of the load torque. It becomes possible to do so.

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

第1図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成図
、第2図は本発明一実施例のシステム構成図、第3図は
同じくその制御系を示すブロックダイアグラム、第4図
は同じくその制御を示すフローチャート、第5図は同じ
くその実負荷1〜ルク推定値と実際の負荷トルクとの比
較を示すグラフである。 Ml・・・内燃機関 M2・・・回転速度検出手段 M3・・・吸入空気圧力検出手段 M4・・・制御量算出手段 M5・・・負荷トルク算出手段 1・・・エンジン制御装置 −37= 2・・・エンジン 3・・・電子制御装置(ECU) 3a・・・CPU 31・・・吸気圧センサ 32・・・回転速度センサ
Fig. 1 is a basic configuration diagram conceptually illustrating the contents of the present invention, Fig. 2 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a block diagram similarly showing the control system, and Fig. 4 is a Similarly, FIG. 5 is a flowchart showing the control, and a graph showing a comparison between the actual load 1 to torque estimated value and the actual load torque. Ml...Internal combustion engine M2...Rotational speed detection means M3...Intake air pressure detection means M4...Controlled amount calculation means M5...Load torque calculation means 1...Engine control device-37=2 ...Engine 3...Electronic control unit (ECU) 3a...CPU 31...Intake pressure sensor 32...Rotational speed sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 内燃機関の所定時間当りの回転速度変動を該内燃機
関の少なくとも吸入空気圧力および負荷トルクの線形結
合により近似すると共に、上記内燃機関の所定時間当り
の吸入空気圧力変動を該内燃機関の少なくとも吸入空気
圧力と回転速度との積および吸入空気量の線形結合によ
り近似して得られる上記内燃機関の動的な物理モデルに
則つて、上記内燃機関の負荷トルクを推定する内燃機関
の負荷トルク推定装置であって、 上記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と
、 上記内燃機関の吸入空気圧力を検出する吸入空気圧力検
出手段と、 上記内燃機関の吸入空気量の調節に関与する制御量を算
出する制御量算出手段と、 前記内燃機関の動的な物理モデルに基づいて設定された
パラメータを使用して、上記回転速度検出手段の検出し
た回転速度、上記吸入空気圧力検出手段の検出した吸入
空気圧力および上記制御量算出手段の算出した制御量か
ら上記内燃機関の負荷トルクを算出する負荷トルク算出
手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の負荷トル
ク推定装置。
[Scope of Claims] 1. Approximate rotational speed fluctuations of an internal combustion engine per predetermined time by a linear combination of at least the intake air pressure and load torque of the internal combustion engine, and approximate the fluctuations of intake air pressure of the internal combustion engine per predetermined time. An internal combustion engine that estimates the load torque of the internal combustion engine in accordance with a dynamic physical model of the internal combustion engine that is approximated by a linear combination of at least the product of intake air pressure and rotational speed and the intake air amount of the internal combustion engine. An engine load torque estimating device comprising: rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine; intake air pressure detection means for detecting the intake air pressure of the internal combustion engine; control amount calculation means for calculating a control amount involved in adjustment; and parameters set based on a dynamic physical model of the internal combustion engine to determine the rotational speed detected by the rotational speed detection means and the intake air. load torque calculation means for calculating the load torque of the internal combustion engine from the intake air pressure detected by the pressure detection means and the control amount calculated by the control amount calculation means; Device.
JP21617386A 1986-09-12 1986-09-12 Load torque estimating device for internal combustion engine Pending JPS6371551A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21617386A JPS6371551A (en) 1986-09-12 1986-09-12 Load torque estimating device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21617386A JPS6371551A (en) 1986-09-12 1986-09-12 Load torque estimating device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6371551A true JPS6371551A (en) 1988-03-31

Family

ID=16684430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21617386A Pending JPS6371551A (en) 1986-09-12 1986-09-12 Load torque estimating device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6371551A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH032487A (en) * 1989-05-30 1991-01-08 Unitika U M Glass Kk Light shield net
US5010866A (en) * 1988-04-12 1991-04-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Nonlinear feedback control method and apparatus for an internal combustion engine
JPH04219444A (en) * 1990-12-17 1992-08-10 Japan Electron Control Syst Co Ltd Idle rotational speed controller of internal combustion engine
WO2017158838A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 富士通株式会社 Engine torque estimation device, engine control system, and engine torque estimation method
WO2018011922A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 日産自動車株式会社 Engine control method and control device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5010866A (en) * 1988-04-12 1991-04-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Nonlinear feedback control method and apparatus for an internal combustion engine
JPH032487A (en) * 1989-05-30 1991-01-08 Unitika U M Glass Kk Light shield net
JPH04219444A (en) * 1990-12-17 1992-08-10 Japan Electron Control Syst Co Ltd Idle rotational speed controller of internal combustion engine
WO2017158838A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 富士通株式会社 Engine torque estimation device, engine control system, and engine torque estimation method
US10969285B2 (en) 2016-03-18 2021-04-06 Fujitsu Limited Engine torque estimating device, engine control system, and engine torque estimation method
WO2018011922A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 日産自動車株式会社 Engine control method and control device
US10458353B2 (en) 2016-07-13 2019-10-29 Nissan Motor Co., Ltd. Engine control method and control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4335249B2 (en) Control device for internal combustion engine
US4860707A (en) Non-linear feedback controller for internal combustion engine
US9957883B2 (en) Controller for supercharger-equipped internal combustion engine
JP4114574B2 (en) Intake air amount control device and intake air amount control method for internal combustion engine
JP4207718B2 (en) Control device for internal combustion engine
KR19990062660A (en) Engine control unit
JP2564806B2 (en) Feedback control method for internal combustion engine
JP2007092723A (en) Fuel injection quantity control device of internal combustion engine
JPS6371551A (en) Load torque estimating device for internal combustion engine
JP2007231840A (en) Control device for internal combustion engine
JP2683985B2 (en) Fuel injection amount control device for internal combustion engine
JP2005069020A (en) Control device of internal combustion engine
JP2564808B2 (en) Nonlinear feedback control method for internal combustion engine
JP2002309990A (en) Control device for internal combustion engine
JP5611166B2 (en) Intake parameter calculation device for internal combustion engine
JPH025742A (en) Device for controlling torque of internal combustion engine
JP2006112321A (en) Control device of internal combustion engine
EP1072778B1 (en) Method for controlling idling in an internal combustion engine
JPH11257137A (en) Fuel injection controller of engine
JPS6375336A (en) Intake air pressure estimating device for internal combustion engine
JP6686427B2 (en) Engine controller
JP7181943B2 (en) Engine control device and engine control method
Mariniello et al. Fuel consumption reduction during automotive idle speed control
JP3397584B2 (en) Electric throttle type internal combustion engine
JPH05231211A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine