JPH01211640A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関のアイドル回転数制御装置に関し
、特にその制御の安定性及び応答性の改善に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、自動車には種々の要望からさまざまな補機装置が
装着されるようになり、それらの装置の中にはエンジン
回転によって駆動されるものがあり、その動作によりエ
ンジン回転速度、特にアイドリング時のそれを変動させ
る大きな負荷であるものも多くある。

例えば、エアーコンディショナあるいはパワーステアリ
ング、さらには大量に電流を消費する装置（デフオガー
等）はその作動により発電機（オルタネータ）の負荷ト
ルクの増大を招き、エンジンストップを発生させるとい
う欠点を有していた。

以下、このような大負荷補機装置を装着した自動車のエ
ンジン回転数制御系の従来例について図面により詳しく
説明する。

第４図は従来のエンジン回転数制御系のブロック図を示
している。図において、１は所望の目標回転数に応じた
電圧の設定信号を出力する設定回路であり、この設定信
号と、回転数検出回路５から出力される実際のエンジン
回転数に応じた電圧で与えられる検出信号とが減算器１
１に加えられるようになっている。減算器１１は設定信
号と検出信号との差をとり、比例積分制御器２に出力す
るようになっている。この比例積分制御器２は偏差信号
を増幅する回路と、この偏差信号を積分する回路とを並
列接続してなるものである。またこの比例積分制御器２
の出力電圧に応じて、アクチュエータ３がエンジン４の
点火時期または吸入空気流量を調整するようになってい
る。

なお、この第４図において、アクチュエータ３の入力端
からエンジン４を経て、回転数検出回路５の出力端まで
の伝達関数をまとめて１つの伝達関数３４５として、回
転数制御系を表示すると、第５図のようになる。

次に第４図により従来のエンジン回転数制御系の動作に
ついて説明する。

先ず設定回路１がある目標回転数（一般に、エンジンの
動作点によって変化するが、アイドル状態でエアコンが
入った場合だと８００〜９００ｒｐｍである）に応じた
目標電圧信号を出力しているとする。次に、この目標電
圧信号は、回転数検出回路５から出力される実際のエン
ジン回転数に応じた電圧信号との差が減算器１１でとら
れ偏差信号となる。次に、この偏差信号を比例積分制御
器２で比例増幅及び積分増幅し、この電圧信号を操作量
としてアクチュエータ３に送る。

アクチュエータ３はこの電圧信号に応じて、エンジン４
の点火時期または吸入空気流量を制御する。エンジン４
はアクチュエータ３で設定される点火時期または吸入空
気流量に見合う実際回転数を発生し、回転数検出回路５
はこの実際回転数に応じた電圧信号を発生する。そして
、この実際回転数に応じた電圧信号は減算器１１側に帰
還される。

このようなフィードハック制御系が、定常状態では偏差
信号が０になるところで落ち着（のは言うまでもない。

この時目標回転数に応じた電圧信号と実際回転数に応じ
た電圧信号とが等しくなり、エンジン回転数は目標回転
数に等しくなる。つまり、定常状態ではエンジン回転数
が常に目標回転数に等しくなるように制御される。

次に、過渡状態での動作を説明する。

過渡状態の代表的な場合として、アイドル時に負荷（例
えば、エアコン）が急に印加された場合を例にとり説明
する。

いま、第４図で表される制御系が、ある定常状態にあっ
たところに、急に負荷がエンジンに加わり、エンジン回
転数が急激に低下したとする。このとき、回転数検出回
路５の出力電圧信号のレベルが低下するので、偏差信号
は正の電圧信号となり、比例積分制御器２での信号処理
、アクチュエータ３の駆動により、制御系はエンジン４
の回転数を上昇させるように動作し、エンジン回転数は
もとの目標回転数に回復していく。

この過程の中で、エンジン回転数をできるだけ速くもと
の目標回転数に戻すためには、偏差信号を受ける比例積
分制御器２における比例ゲインや積分ゲインを大きくし
、同一偏差信号に対して大きな操作量の電圧信号をアク
チュエータ３に与えるのが望ましいことは明らかである
。すなわち、制御系の感度を上げることによって、低下
したエンジン回転数を速くもとの目標回転数に戻すこと
ができる。

このように、一般にフィードバック制御系において比例
積分制御器の比例ゲインや積分ゲインを大きくして制御
系の感度を上げることは、第１に、外乱の影響を速やか
に除去する上で、第２に、制御対象の特性変化や、バラ
ツキに無関係に所定の制御成績を得る上で、極めて重要
なこととなっている。しかし、実際のエンジン回転数制
御系においては、制御系の感度を上げることは通常非常
に難しいこととなっている。

この理由は、一般にエンジンにおいて、例えばアクチュ
エータ３が吸入空気流量を操作する場合を例にとると、
吸入空気流量の応答からエンジン回転数の応答までの間
の伝達特性には、第１に、位相が１８０度遅れる二次遅
れ要素があるために、 第２に、行程遅れによる無駄時間要素などかあるだめに
、制御系の感度を上げる（高ゲインにする）と制御系自
体が不安定になり、ハンチング現象が発生するからであ
る。

この点に関して、第５図を例にとり数式を用いて詳しく
説明する。

第５図において、比例積分制御器２の伝達関数及び伝達
関数３４５をそれぞれＧｃ　（ｓ）　、　（Ｊ３４ｓ　
　（Ｓ）ｅ−”とし、設定回路１の電圧信号をｒ、伝達
関数３４５の出力（電圧信号）をｙとすると、信号ｒか
ら出力ｙまでの閉ループ伝達関数ｙ／ｒは次式で与えら
れる。

従って、制御系の安定性を支配する特性方程式は次式で
与えられる。

１＋Ｇｃ　　（Ｓ）　Ｇ３４５　　（Ｓ）　　ｅ−”　
＝Ｏ＝１２）よく知られているように、式（２）を用い
た安定性解析はナイキスト線図を書くことによって実行
できる。

以下に、実際にナイキスト線図を書いて、制御系の安定
性を解析してみよう。

まず、Ｇｃ　（Ｓ）は比例積分だから、比例ゲインをＫ
、積分時間（積分ゲインの逆数）をＴｉとすれば、 で与えられる。一方、アクチュエータからエンジンまで
の伝達関数Ｇ３４Ｓ　　（Ｓ）は、なる二次遅れで精度
良く近似できる。ここで、Ｔは時定数でエンジン回転数
、フライホイール慣性モーメント、サージタンクの容積
等に依存するがエンジン平衡回転数ＮＯ＝７５Ｏｒｐｍ
で０．３秒程度である。また無駄時間りは４行程分とす
ると、エンジン平衡回転数Ｎｏ＝７５Ｏｒｐｍで４×６
０／　（２ＸＮ　ｏ）　＝０．１６秒となる。Ｓ−ｊω
を式％式％ （Ｌ／Ｔ）のように変形し、Ｋ、Ｔｉをパラメータにと
りナイキスト線図を書くと、例えば第６図が得られる。

この図の実線は、Ｋ−０，Ｔｉ／Ｔ＝１の時のものであ
る。図から明らかなように、周波数ｆ　＝０．３７Ｈｚ
で位相が１８０度、絶対値は０．９６であり、制御系は
安定限界にあり、実際上は安定に動作しないことがわか
る。同様に、Ｋ、　Ｔｉをパラメータにとった各ナイキ
スト線図から制御系が不安定になる周波数を求めると、
０．３７Ｈｚ〜０．７Ｈｚの範囲にある。一方、実験に
よるとアイドル回転数制御系が不安定になり、ハンチン
グする時の実際の周波数はほとんど０．３〜０．７Ｈｚ
の間にあり、上記の解析は実験と極めてよく一致してい
ることがわかる。この解析から制御系が安定になるに、
Ｔｉの範囲を求めるとに＝１〜２゜Ｔ　ｉ　／　Ｔは１
以上となり、この結果も実験と一致している。

これらのことから、次のことがわかる。

１１）　　アイドル回転数制御系の比例ゲインにはせい
ぜい２以下で、積分時１ｊｌＴｉは０．３秒より太き（
（従って、積分ゲインは小さ（］しないと、制制 部系が不安定になる。

（２）　　このように制御系が不安定になるため、制御
系の感度を上げる（高ゲインにする）ことができず、外
乱に対する応答（追従性）が悪くなり、大きな負荷が急
に印加されるとエンジンストップを生じる。

また現状のアイドル回転数制御系の外乱に対する応答（
追従性）が悪く、大きな負荷が急に印加されるとエンジ
ンストップを生じ得るもう１つの原因に、機関に対する
負荷外乱は制御対象である機関の伝達特性を変化させて
しまうのにもかかわらず、アイドル回転数制御系が負荷
外乱に対して合理的で有効な対策を施していないことが
ある。

このことを第７図を例にとり、詳細に説明する。

第７図において、Ｇｃ　（Ｓ）は制御器、　　Ｇｅ　（
Ｓ）は制御対象の伝達関数を示し、Ｄｌ、　Ｄ２は外乱
を表す。又、Ｒは目標値、Ｙは制御したい制御量。

Ｕは操作量を表している。弐（１）が導かれた時と同様
に、以下の諸式が成立する。

Ｙ　　　　　　　　　Ｇｅ　　（Ｓ） −一　□　　　　　　・・・（６） Ｄｉ　　　　１＋Ｇｃ　　（Ｓ）Ｇｅ　　（Ｓ）弐ｆ６
１．　’＋７）において、もし制御器（Ｇｃ　（Ｓ））
のゲインが非常に大きければＹ／ＤＩ、　Ｙ／Ｄ２はい
ずれも零になり、制御量Ｙは外乱ＤＩ、　Ｄ２の影響を
受しテないことがわかる。前述の感度を上げることの重
要性はまさにここにあるわけだが、もうひとつ重要なこ
とは上述の定式化において、外乱Ｄ１゜Ｄ２によって制
御対象の伝達関数Ｇｅ　（Ｓ）は変化しないことを暗黙
に仮定していることである。

すなわち、通常のフィードバック制御系の設計において
は、外乱Ｄｉ、　Ｄ２によっては制御対象の伝達関数Ｇ
ｅ　（Ｓ）は変化しないと仮定して安定性を損なわない
範囲でできるだけ高ゲインに成るように設計し、外乱Ｉ
ｌｌ、　０２の影響を除去するようにしている。例えば
、先ず外乱ＤＩ、　Ｄ２・０として目標値Ｒから制御量
Ｙへの閉ループ伝達特性く式（６ン）にもとづいて制御
器のゲインをできるだけ高ゲインになるように設計する
。この時、弐（６１，（７＋は制御器のゲインが高けれ
ば、Ｙ／Ｄｉ、　Ｙ／Ｄ２はともに零となり、制御量Ｙ
は外乱ＤＩ、　Ｄ２の影響を受けないことを示している
。ところがこのような設計が可能となるのは、 （１）制御器のゲインが高くできることと、（２）外乱
ＤＩ、　Ｄ２によっては制御対象の伝達関数Ｇｅ　　（
Ｓ）は変化しないこと、 が保障されている場合のみである。

しかるに、アイドル回転数制御系では先に述べた理由か
らもともと制御器のゲインを大きくすることができない
上、後述するように外乱によって制御対象の伝達関数が
変化する。従って、現在のアイドル回転数制御系では外
乱の影響を大きく受け、トルク外乱によって機関回転数
が著しく低下し、場合によってはエンジンストールを発
生することさえ起こり得るのである。

こういった現状をすこしでも改善するため種々の工夫が
考えられている。例えば、空調機などのスイッチ信号を
コンピュータに取り込み、実際に空調機の負荷が機関に
印加される前に、空調機が稼動するということをコンピ
ュータが検知し、これがアクチュエータ３を駆動させる
ようにする方法がしばしば採用されている。しかしなが
ら、この方法では、スイッチ信号のタイミングと実際に
空調機の負荷が機関に印加される時期とに大幅なずれが
あるときには、−星回転数が吹き上がった後、下がるこ
とがあり、運転者に不愉快な印象を与えることが多かっ
た。

改善のもうひとつの例として、特公昭６１−４３５３５
号公報によれば第８図に示すフィードバック制御系が提
案されている。すなわち、この第８図において、６はエ
ンジン回転数の減少度に応じた電圧なる検出信号を出力
する検出回路であり、ここではこの検出回路６から出力
される検出信号と回転数検出回路５から出力される検出
信号とが加算器１２で加算されてその加算結果が減算器
１１に出力されるようになっている。

次に、この第８図に示す制御系の動作について説明する
。前述と同様にこの制御系がある定常状態にあるときに
急に負荷外乱が加わり、エンジン回転数が急速に減少し
たとする。この場合、設定回路１から回転数検出回路５
までは第４図と全く同様に動作するが、第８図では、上
記検出回路６によって回転数の減速度に比例した電圧が
余分にフィードバックされ、第４図の動作に比べて偏差
信号は大きくなり、第４図に比べてより速くもとの目標
回転数に復帰する。

このような一種のフィードフォワードによって確かにエ
ンジン回転数は第４図の場合に比べて速くもとの目標回
転数に復帰するが、こういったフィードフォワード補償
が初期の目的を達成するのは、一般に極めて限られた場
合（例えば、制御対象の特性変化が非常に小さい場合）
が多く、従って、−船釣に効果が常に得られるとは必ず
しも言いがたいという欠点を有していた。例えば、目標
回転数が６０ＱｒｐｍＯ時は問題なく動作するが１１０
００ｒｐになるとかえって害になるということもしばし
ばある。具体的にはフィードフォワード補償のパラメー
タをある目標回転数（６００ｒｐｍ）に対して設定した
場合、この目標回転数が大きく変化した状Ｂ（１０００
ｒｐｍ）では、回転数変動に対してフィードフォワード
補償されるどころかむしろ変動を助長してしまう等の弊
害がある。

また、特公昭６１−５３５４４号公報によれば、第４図
のアクチュエータ３によって点火時期を制御することが
提案されている。一般にエンジン回転数を制御する際、
吸入空気流量か点火時期のどちらかを制御することが考
えられるが、点火時期の方が応答が速いため、点火時期
を制御すること１　　　　　　　によって外乱による回
転数の低下の影響をある程度速く取り除くことができる
。しかし、点火時期によって制御できる回転数の幅は限
られており、この幅を越えるような負荷が加わった場合
にはあまり効果はない。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明した第４図、第８図の各従来のエンジン回転数
制御装置は、エンジンに加わった負荷外乱の影響をある
程度速く取−り除き、元の目標回転数に復帰する効果を
もつが、本質的に比例積分制御５ 在英２の比例ゲインや、積分ゲインを大きくして制御系
の感度を向上していたために、その効果は限られたもの
であった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、制御系の感度を向上できるとともに、合理的
に空気流量を制御でき、これにより負荷外乱の影響を速
やかに取り除いてアイドル回転数を元の目標回転数に速
やかに復帰できる内燃機関のアイドル回転数制御装置を
得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るアイドル回転数制御装置は、トルク外乱
を直接検出し、その大きさを電気信号に変換するトルク
外乱検出手段を設けるとともに、外乱負荷の大きさとそ
の時間微分分とに比例して空気流量又は点火時期を制御
する制御手段を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、負荷外乱を直接検出し、外乱負荷
の大きさとその時間微分分に比例して空気流量又は点火
時期を制御するようにしたから、負荷外乱による回転数
制御系の伝達関数の変動分を補償でき、これにより外乱
によって生じる機関の回転数変動をフィードバック制御
により速やかに整定させることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるエンジン回転数制御
装置の構成を示すブロック図である。図において、第４
図と同一符号は同一のものを示し、１３は加算器、１４
は減算器、１１０は局所フィードバックの伝達関数、１
１１は局所フィードバック制御系である。また第１図で
破線で示した部分は、第４図の従来例のエンジン４の機
能、つまり吸入空気流量の変化ΔＧａを、吸気管圧力の
変化Δｐｂを経て回転数の変化ΔＮに変換する機能をブ
ロック図化して示している。

この発明の本質は、図中、トルク外乱ΔＴｄがら吸入空
気流量Δ（５ａ／にａｏ（以下へ〇　ａ　＊とも記する
）側に、（１＋Ｓτ、）／Ｋｐを介した局所フィードバ
ック１１０を設けることによりエンジンのアイドル回転
数制御系の伝達特性を外乱によって変化させないように
し、外乱による機関の回転数変動を速やかに整定させる
ようにしたことにある。そこで、このところを中心に式
を用いて詳細に説明する。

第１図の正規化空気流量の誤差信号ΔＥ／Ｅ。

から吸気圧力ΔＰｂ／ＰｂＯ（以下Δｐｂ”とも記する
）への伝達特性ＧＮ　　（ｓ）は次の一次遅れで与えら
れる。なお、ここでは簡単のため、第１図ので７−０と
して考える。

ここで、τ８は時定数で次式により与えられ、ην。は
平衡時の体積効率、Ｎｏは平衡時のエンジン回転数、Ｖ
ｍはスロットル弁から吸気弁までの吸気マニホールド容
積、■ｈはエンジンの排気容積で、普通Ｎｏ＝７５Ｏｒ
ｐｍ、　　７７ｖｏ＝　０．６．　Ｖｍ＝Ｖｈ程度とす
るとて−＝０．２７ｓｅｃ程度の値を持つ。

またＧＷ　　（ｓ）の前の回転数フィードバックはアイ
ドル状態で回転数が下がるあるいは上がると、吸気圧力
が上昇するあるいは下降するという動作を行なう機械的
な機構にかかるものである。Ｇｃ（Ｓ）は燃料制御の空
気計量方式に依存する伝達特性で、吸気圧力に比例して
燃料を噴射する場合、つまりスピード　デンシティ一方
式、（Ｄ−ジェトロ（西独ボッシュ社商品名））　（Ｓ
ｐｅｅｄ−Ｄｅ’ｎ５ｉｔｙ、　Ｄ−Ｊｅｔｒｏ）の場
合には、行程遅れを考えなければ１で、エアーフローメ
ータで吸入空気流量を計測して単位回転数当りの空気量
に比例して燃料を噴射する場合、つまりＬ−ジェトロ（
Ｌ−Ｊｅｔｒｏ）　（西独ボッシュ社商品名）の場合に
は、１＋Ｓτ８で与えられる。ここでは、話を簡単にす
るため、Ｇｃ（Ｓ）−１とする。Ｇλ　（Ｓ）は噴射パ
ルス幅ΔＰ　ｗ　／　Ｐ　ｗ　ｏと空気比Δλ／λ０と
を関連づける、いわゆる吸気管内の燃料搬送特性を表し
ている。

ここでは、これについても話を簡単にするため、１に等
しいものとする。

またエンジントルクΔＴｂとΔＮ／Ｎｏ（以下ΔＮ”と
も記する）、ΔＰｂ／Ｐｂｏ、　Δλ／λ０とを関連づ
ける伝達特性がＧｂ　（Ｓ）で次式により与えられる。

ここでＫｎ、Ｋｐ、にλは定数で、平衡動作点（Ｎｏ、
Ｐｂｏ、　　λ０）において実験的に決定される。これ
らの定数の物理的意味やそれらの測定法については例え
ばソサエティー　イブ　オートモチイブ　エンジニアリ
ング　論文８６０４１１　（ＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ８６０
４１１）に示されているので、ここでは簡単な説明を示
しておく。すなわち、定数Ｋｎは回転数ΔＮ　／　Ｎ　
ｏによってもたらされる正味トルクの変化を、定数に＋
）は吸気圧ΔＰ　ｂ　／　Ｐ　ｂ　ｏによってもたらさ
れる正味トルクの変化を、最後に定数にλは空気比Δλ
／λ０によってもたらされる正味トルクの変化をそれぞ
れ表している。簡単のため、空気比の変動は無いものと
し、またＫｎ＝０とすると、正味トルクの変化ΔＴｂは
吸気圧変動ΔＰｂ′Ｉ（ΔＰｂ／Ｐｂｏ）によってのみ
もたらされ、その大きさは次式で与えられる。

ΔＴｂ＝ＫｐΔｐｂ”　　　　　　　　　　　・ａｃｈ
エンジントルクΔＴｂと負荷外乱ΔＴｄとの差は、よく
知られたオイラーの運動方程式で表されるように、再び
回転数ΔＮ　／　Ｎ　ｏに変換される。

ここで、Ｊはフライホイールの慣性モーメントである。

最後に、吸入空気流量ΔＧａ／６ａｏとΔＥ／Ｅｏ、回
転数ΔＮ　／　Ｎ　ｏの関係は、吸気マニホールド内の
質量保存則、状態方程式、及び体積効率の定義式より、 となる。

上記式（８）〜式（１２）を連立して吸入空気流量へ〇
ａと回転数ΔＮ及び負荷外乱ΔＴｄとの関係を求めると
次式が得られる。ただし、行程遅れによる無駄時間を除
いている。

Ｋｐ 弐〇Ｊから次のことがわかる。すなわち、もし負荷外乱
ΔＴｄが印加されても回転数変動ΔＮ″（ΔＮ　／　Ｎ
　Ｏ＞を零にするためには、で表される空気流量ΔＧａ
２を、アクチュエータを通じて機関に流してやればよい
ことがわかる。

すなわち負荷外乱ΔＴｄを検出し、その大きさに１／Ｋ
ｐ　（比例定数）を乗じた量（弐〇〇の右辺第１項）と
、負荷外乱ΔＴｄの微分にτ、／Ｋｐ（比例定数）を乗
じた量（弐〇船の右辺第２項）との和に応じて空気流量
を流してやればよい。第１図のフィードバック１１０が
このことを示している。

このような操作をアイドル回転数制御系に施すことによ
って、式０３）から見掛は上、負荷外乱ΔＴｄの影響を
無くすことができ、機関の空気流量から回転数までの伝
達特性は負荷外乱ΔＴｄと無関係にすることが可能とな
ることを発明者は見出したのである。

このことをもうすこし詳しく説明すると次のようになる
。すなわち、空気流量を形式上２つの部分に分け、つま
り ΔＧａ”−ΔＧａｐ”十ΔＧａｓゞ　　　・・・ａ９と
し、ΔＱａ　ｓ”を式Ｏａで与えられるようにしてやれ
ば、゛式０Ｊは次のように表され、実効的に外乱ΔＴｄ
が消去される。

即ち、無駄時間を除いた機関の伝達特性はなる二次遅れ
で与えられ、負荷外乱ΔＴｄとは無関係になる。弐〇つ
のような空気流量の分離の物理的イメージは次のように
なる。すなわち、弐〇つの右辺第１項をスロットルをバ
イパスする第１の通路を流れる空気流量Δ６ａｐ”とし
、右辺第２項をスロットルをバイパスする第２の通路を
流れる空気流量Δｄａｓ”とすればよく　（現実にはこ
のような区別をする必要はなく、第１の通路を流れる空
気流量に第２項で表される空気流量を上乗せして流せば
よい）、このとき式αηは第１の通路を流れる空気流量
Δｃａｐ”と機関回転数ΔＮ“との間に成立する伝達特
性であることを示している。

第２図は、上述の効果を確かめた実験結果を示している
。図中破線は空気流量を、実線は機関回転数を、−点鎖
線はオルタネータの負荷電流（負荷外乱）を表している
。図中、ＯＮの時点で負荷外乱が印加され、ＯＦＦの時
点で負荷外乱が消去されている。この負荷はＲＵＳＨ電
流が流れているものの、はぼステップ外乱と見なせる。

この場合に供給すべき空気流量は弐〇〇の逆変換により
、次式で与えられる。すなわち、 となり、この場合の空気流量は単位ステップ関数ｕ　（
ｔ）とデルタ関数δ　（１）との和で与えられることが
わかる。さて、第２図の空気流量を表す破線は弐〇母で
与えられる変化に非常に近い変化を示していることがよ
くわかる。一方、このときの回転数（実線）は外乱のた
めにやや変動しているものの（設定回転数７５Ｏｒｐｍ
、負荷ＯＮ時７１５ｒｐｍ、負荷ＯＦＦ時７９０ｒｐｍ
）　、第３図の従来の場合（負荷ＯＮ時６６０ｒｐｍ、
負荷ＯＦＦ時８１０ｒｐｍ）に比べて、負荷ＯＮ時の回
転数の低下及び負荷ＯＦＦ時の回転数の増大が著しく減
少していることがわかる。

負荷外乱ΔＴｄ並びにその微分のそれぞれにかかる係数
１　／　Ｋ　ｐとτａ　／　Ｋ　ｐとは機関の動作点と
、式（９）に示されるマニホールド容積Ｖｍ、エンジン
排気容積■１１体積効率η７゜等とに依存するので、当
然のことながら、これらの係数を機関の動作点に応じて
変えなければならないことは言うまでもない。又、この
ことによって動作点の変動があっても、本発明の効果を
良く発揮することができる。

また機関の動作点を表すパラメータとしては、一般にト
ルク−回転数が容易に思いつくが、この他に、吸気管圧
カー回転数５圓示平均有効圧−回転数２次式で定義され
るサイクルあたりの実効発熱量Ｑ−回転数１等の組み合
わせが考えられる。

ここで、には比熱比、Ｐ（θ）はクランク角θ毎のシリ
ンダ内圧力、■（θ）はクランク角θ毎のシリンダ内容
積である。

負荷の検出方法としては、電気負荷の場合はオルタネー
タの負荷電流をホール素子やフランクスゲート素子など
磁界検出素子で検出する方法が考えられる。又、機械的
負荷（例えば、パワーステアリング、パワーウィンドウ
、４ＷＳ等）の場合には油圧を圧力センサで検出するこ
とが考えられる。

このように本実施例では負荷外乱を直接検出し、その大
きさに（１＋Ｓτ、）／Ｋｐを乗じた量。

つまり負荷外乱の検出量ΔＴｄに１／Ｋｐ　（比例定数
）を乗じた量（式Ｃ１４１の右辺第１項）と、負荷外乱
ΔＴｄの微分にτａ／Ｋｐ（比例定数）を乗じた量（弐
Ｑ４１の右辺第２項）との和に応じて、空気流量にフィ
ードバックをかけるようにしたので、機関の空気流量の
応答から回転数の応答までの伝達特性を負荷外乱ΔＴｄ
と無関係にすることができ、この結果負荷外乱の影響を
速やかに取り除いて元の目標回転数に速やかに復帰でき
る。

なお、上記実施例では主に電子制御燃料噴射装置につい
て説明したが、これはキャブレターや電子制御キャブレ
ターでもよく、この場合にも上記実施例と同様著しい効
果を発揮する。

また上記実施例ではステップ状の負荷トルク外乱の場合
について説明したが、これ以外の負荷トルク外乱を受け
た場合にも、上記式Ｇ４）で与えられる空気流量ΔＱａ
”をアクチュエータを通じて機関に供給すれば同様の効
果を発揮する。

さらに上記実施例では、操作量として主に空気流量をと
った場合について説明したが、これば点火時期であって
もよく、この場合も全く同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係るアイドル回転数制御装置に
よれば、トルク外乱を直接検出し、その大きさを電気信
号に変換するトルク外乱検出手段を設けるとともに、外
乱負荷の大きさとその時間微分分とに比例して空気流量
又は点火時期を、機関のアイドル回転数が目標回転数に
復帰するよう制御する制御手段を設けたので、制御系の
感度を向上できるとともに、合理的に空気流量を制御で
き、これにより負荷外乱の影響を速やかに取り除いてエ
ンジン回転数を元の目標回転数に速やかに復帰できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアイドル回転数制御
装置の構成を示すブロック図、第２図はこの実施例装置
の効果を説明するための実験結果を示す図、第３図は従
来のアイドル回転数制御装置による制御結果を示す図、
第４図は従来のエンジン回転数制御装置の構成を示すブ
ロック図、第５図は従来のエンジン回転数制御装置の動
作を示す簡略化ブロック図、第６図はこのエンジン回転
数制御装置のナイキスト線図、第７図は第４図に示す制
御系の負荷外乱による伝達関数の変動について説明する
ための図、第８図は従来のエンジン回転数制御装置の改
良例の構成を示すブロック図である。 １・・・設定回路、２・・・比例、積分制御器、３・・
・アクチュエータ、４・・・エンジン（機関）、５・・
・回転数検出回路、６・・・検出回路、１１，１３．１
４・・・減算器、１１０・・・局所フィードバックの伝
達関数、３４５・・・アクチュエータから回転数検出回
路までの伝達関数。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のスロットルバルブをバイパスする吸気
   通路、該通路を流れる空気流量を制御するアクチュエー
   タ、及び内燃機関のアイドル回転数を検出する回転数検
   出手段を有し、内燃機関のアイドル回転数をフィードバ
   ック制御する制御装置において、 上記内燃機関に印加されるトルク外乱を検出し、その大
   きさを電気信号に変換する外乱検出手段と、該電気信号
   とその時間微分分との和に比例して上記空気流量または
   点火時期を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関のアイドル回転数制御装置。