JPH0158335B2 - - Google Patents
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- JPH0158335B2 JPH0158335B2 JP54088250A JP8825079A JPH0158335B2 JP H0158335 B2 JPH0158335 B2 JP H0158335B2 JP 54088250 A JP54088250 A JP 54088250A JP 8825079 A JP8825079 A JP 8825079A JP H0158335 B2 JPH0158335 B2 JP H0158335B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion engine
- internal combustion
- determined
- amount
- state
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に内燃
機関の動的状態を表す動的モデルに基づいて内燃
機関を制御する制御装置に関する。
機関の動的状態を表す動的モデルに基づいて内燃
機関を制御する制御装置に関する。
従来の制御装置で良く知られているものとし
て、例えば燃料を制御する方式では (1) フイードバツク制御方式 (2) プログラム制御方式 がある。
て、例えば燃料を制御する方式では (1) フイードバツク制御方式 (2) プログラム制御方式 がある。
ところが、フイードバツク制御方式は制御速度
が遅く内燃機関の過渡運転に対応できない問題が
あり、またプログラム制御方式は制御機器のばら
つき、内燃機関の経年劣化を補正できないという
問題がある。
が遅く内燃機関の過渡運転に対応できない問題が
あり、またプログラム制御方式は制御機器のばら
つき、内燃機関の経年劣化を補正できないという
問題がある。
例えば、酸素センサを用いて空燃比をフイード
バツク制御する方式は米国特許3738341号明細書
などで良く知られている。この方式は酸素センサ
の出力が設定値からずれている場合は空気量ある
いは燃料量を制御して空燃比を一定にするもので
ある。いま、内燃機関への空気量が急変した場
合、酸素センサの出力を検出したのち燃料量を制
御していたのでは、制御速度が遅く当初の燃料量
が小さくなり内燃機関が失火する。したがつて、
フイードバツク制御は過渡運転時には効果的に作
用しないという問題がある。
バツク制御する方式は米国特許3738341号明細書
などで良く知られている。この方式は酸素センサ
の出力が設定値からずれている場合は空気量ある
いは燃料量を制御して空燃比を一定にするもので
ある。いま、内燃機関への空気量が急変した場
合、酸素センサの出力を検出したのち燃料量を制
御していたのでは、制御速度が遅く当初の燃料量
が小さくなり内燃機関が失火する。したがつて、
フイードバツク制御は過渡運転時には効果的に作
用しないという問題がある。
また、メモリに燃料量を記憶しておき所定のパ
ラメータで燃料量を検索して制御するプログラム
制御方式は米国特許3689755号明細書などで知ら
れている。この方式では制御機器のばらつきや内
燃機関の劣化にかかわらず検出されたパラメータ
の値に基づいて燃料量が定まるため正確な燃料量
が得られないという問題がある。
ラメータで燃料量を検索して制御するプログラム
制御方式は米国特許3689755号明細書などで知ら
れている。この方式では制御機器のばらつきや内
燃機関の劣化にかかわらず検出されたパラメータ
の値に基づいて燃料量が定まるため正確な燃料量
が得られないという問題がある。
本発明の目的は速い制御速度と高い制御精度を
有した内燃機関の制御装置を提供することにあ
る。
有した内燃機関の制御装置を提供することにあ
る。
本発明の特徴は
(a) 内燃機関９の作動状態を検出して演算可能な
複数の入力信号を発生する作動状態検出手段
２，１９，２２，２６，２７； (b) 前記内燃機関９の作動を制御するアクチユエ
ータ手段１３，１７ (c) 以下の機能を備えるデジタル計算手段； (c‐1) 前記内燃機関９の動的状態を表す動的モデ
ルを規定する以下の内部記述方程式で表され
るプログラムを記憶する記憶機能１１，１
２； （） x〓i＝Ａ・xi＋Ｂ・ui：状態方程式 （） yi＝Ｃ・xi：観測方程式 xi：（x1、x2、……xo：状態変数） ui：（u1、u2、……uo：制御入力量） yi：（y1、y2、……yo：制御出力量） Ａ、Ｂ、Ｃ：係数 (c‐2) 前記作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出
力量（yi）として求め、前記制御出力量（yi）
を用いて前記観測方程式で定められる状態変
数（xi）を求め、この求められた前記状態変
数（xi）を用いて前記状態方程式で定められ
る制御入力量（ui）を求め、この制御入力量
（ui）に基づいて前記内燃機関の９の作動を
制御すると共に、前記制御入力量（ui）を用
いて前記状態方程式で定められる状態変数
（xi）、及びこの求められた前記状態変数
（xi）を用いて前記観測方程式で定められる
前記制御出力量（yi）を求めて前記内燃機関
の動的モデルを定めると共に、前記動的モデ
ルの前記制御出力量（yi）と前記作動状態検
出手段の少なくとも一つの入力信号に基づい
て測定される実際の出力量（ya）の関係が所
定の関係になるように前記内部記述方程式の
係数の修正を繰り返し実行して実際の前記内
燃機関の状態と前記内燃機関の動的モデルを
同定する機能１０； (c‐3) 前記作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出
力量（yi）として求め、前記制御出力量（yi）
を用いて前記係数の修正が実行された最新の
観測方程式で定められる状態変数（xi）を求
め、この求められた前記状態変数（xi）を用
いて前記係数の修正が実行された最新の状態
方程式で定められる制御入力量（ui）を求め
て前記アクチユエータ手段に出力する機能１
０； とよりなる内燃機関の制御装置にある。
複数の入力信号を発生する作動状態検出手段
２，１９，２２，２６，２７； (b) 前記内燃機関９の作動を制御するアクチユエ
ータ手段１３，１７ (c) 以下の機能を備えるデジタル計算手段； (c‐1) 前記内燃機関９の動的状態を表す動的モデ
ルを規定する以下の内部記述方程式で表され
るプログラムを記憶する記憶機能１１，１
２； （） x〓i＝Ａ・xi＋Ｂ・ui：状態方程式 （） yi＝Ｃ・xi：観測方程式 xi：（x1、x2、……xo：状態変数） ui：（u1、u2、……uo：制御入力量） yi：（y1、y2、……yo：制御出力量） Ａ、Ｂ、Ｃ：係数 (c‐2) 前記作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出
力量（yi）として求め、前記制御出力量（yi）
を用いて前記観測方程式で定められる状態変
数（xi）を求め、この求められた前記状態変
数（xi）を用いて前記状態方程式で定められ
る制御入力量（ui）を求め、この制御入力量
（ui）に基づいて前記内燃機関の９の作動を
制御すると共に、前記制御入力量（ui）を用
いて前記状態方程式で定められる状態変数
（xi）、及びこの求められた前記状態変数
（xi）を用いて前記観測方程式で定められる
前記制御出力量（yi）を求めて前記内燃機関
の動的モデルを定めると共に、前記動的モデ
ルの前記制御出力量（yi）と前記作動状態検
出手段の少なくとも一つの入力信号に基づい
て測定される実際の出力量（ya）の関係が所
定の関係になるように前記内部記述方程式の
係数の修正を繰り返し実行して実際の前記内
燃機関の状態と前記内燃機関の動的モデルを
同定する機能１０； (c‐3) 前記作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出
力量（yi）として求め、前記制御出力量（yi）
を用いて前記係数の修正が実行された最新の
観測方程式で定められる状態変数（xi）を求
め、この求められた前記状態変数（xi）を用
いて前記係数の修正が実行された最新の状態
方程式で定められる制御入力量（ui）を求め
て前記アクチユエータ手段に出力する機能１
０； とよりなる内燃機関の制御装置にある。
以下、本発明を用いた実施例を説明する。
まず、内部記述方程式で表される内燃機関の動
的モデルについてその概念を説明する。
的モデルについてその概念を説明する。
いま、第１図に示したごとく絞り弁を開度θ1か
らθ2に変化させて内燃機関を加速する場合には、
燃料をＦ点からＥ点の線に沿つて変化させるのが
望ましい。しかるに、絞り弁開度θ1からθ2の変化
に対して内燃機関に供給される燃料はすぐには燃
焼室に到達しないのでトルクＴはＦ点からF′点お
よびＥ点のごとく変化する。このようにトルクＴ
が一瞬低下するのを防止するためには燃料の増量
を行えばトルクＴの低下を少なくすることができ
る。
らθ2に変化させて内燃機関を加速する場合には、
燃料をＦ点からＥ点の線に沿つて変化させるのが
望ましい。しかるに、絞り弁開度θ1からθ2の変化
に対して内燃機関に供給される燃料はすぐには燃
焼室に到達しないのでトルクＴはＦ点からF′点お
よびＥ点のごとく変化する。このようにトルクＴ
が一瞬低下するのを防止するためには燃料の増量
を行えばトルクＴの低下を少なくすることができ
る。
そしていま、内燃機関に供給される供給燃料量
をｕ（制御入力）、内燃機関に必要な必要燃料量を
ｘ（状態変数）、内燃機関の出力をｙ（制御出力）
とすると、 （） x〓＝Ａ・ｘ＋Ｂ・ｕ：状態方程式
……(1) （） ｙ＝Ｃ・ｘ：観測方程式 Ａ、Ｂ、Ｃ：係数 のごとき内部記述方程式で内燃機関の動的状態を
動的モデルとしてモデル化することができる。
をｕ（制御入力）、内燃機関に必要な必要燃料量を
ｘ（状態変数）、内燃機関の出力をｙ（制御出力）
とすると、 （） x〓＝Ａ・ｘ＋Ｂ・ｕ：状態方程式
……(1) （） ｙ＝Ｃ・ｘ：観測方程式 Ａ、Ｂ、Ｃ：係数 のごとき内部記述方程式で内燃機関の動的状態を
動的モデルとしてモデル化することができる。
そして、この内部記述方程式を用いて内燃機関
を制御する場合には、その手順としてまず内燃機
関の作動状態を表す任意の入力信号に基づいて定
まる内燃機関の出力ｙ（制御出力）を求める。
を制御する場合には、その手順としてまず内燃機
関の作動状態を表す任意の入力信号に基づいて定
まる内燃機関の出力ｙ（制御出力）を求める。
この内燃機関の出力ｙ（制御出力）は例えば、
アクセペダルの踏み込み量にあらかじめ対応させ
た出力であり、これはメモリにあらかじめ記憶さ
れている。したがつて、内燃機関の出力ｙ（制御
出力）はアクセペダルの踏み込み量の大きさに対
応してメモリから検索される。
アクセペダルの踏み込み量にあらかじめ対応させ
た出力であり、これはメモリにあらかじめ記憶さ
れている。したがつて、内燃機関の出力ｙ（制御
出力）はアクセペダルの踏み込み量の大きさに対
応してメモリから検索される。
次にこの内燃機関の出力ｙ（制御出力）を用い
て観測方程式から ｘ＝ｙ／Ｃ で定められる必要燃料量ｘ（状態変数）を求める。
て観測方程式から ｘ＝ｙ／Ｃ で定められる必要燃料量ｘ（状態変数）を求める。
次にこの必要燃料量ｘ（状態変数）を用いて状
態方程式から ｕ＝（x〓−Ａ・ｘ）／Ｂ で定められる供給燃料量ｕ（制御入力）を求めて
内燃機関に燃料を供給する。
態方程式から ｕ＝（x〓−Ａ・ｘ）／Ｂ で定められる供給燃料量ｕ（制御入力）を求めて
内燃機関に燃料を供給する。
このように、内部記述方程式で内燃機関の動的
状態を動的モデルとしてモデル化することにより
内燃機関に適切な燃料を供給することが可能とな
る。
状態を動的モデルとしてモデル化することにより
内燃機関に適切な燃料を供給することが可能とな
る。
ところで、このような内部記述方程式で内燃機
関の動的状態をモデル化することにより内燃機関
に適切な燃料を供給することができるが、ここで
問題となるのは内部記述方程式の係数である。
関の動的状態をモデル化することにより内燃機関
に適切な燃料を供給することができるが、ここで
問題となるのは内部記述方程式の係数である。
すなわち、この係数は内燃機関の状態、例えば
吸気管の燃料付着や輸送遅れ等によつて変化する
ので実際の内燃機関の状態と内燃機関のモデル化
された動的モデルの状態が同定せず、したがつて
この係数の修正が必要となる。
吸気管の燃料付着や輸送遅れ等によつて変化する
ので実際の内燃機関の状態と内燃機関のモデル化
された動的モデルの状態が同定せず、したがつて
この係数の修正が必要となる。
このような観点から本発明は提案されたもので
あり、以下その考え方を説明する。
あり、以下その考え方を説明する。
具体的な例として燃料量と空気量を制御して空
燃比を一定に保つシステムを説明する。
燃比を一定に保つシステムを説明する。
いま、内燃機関に必要な燃料量をx1（状態変
数）、内燃機関に必要な空気量をx2（状態変数）と
すると、 （）x〓1＝Ａ・x1＋Ｂ・u1 （）x〓2＝Ｃ・x2＋Ｄ・u2 （）yn＝Ｅ・x1＋Ｆ・x2〓 ｜ 〓 ：状態方程式 ：観測方程式 ……(2) u1：供給燃料量（制御入力） u2：供給空気量（制御入力） yn：内燃機関出力（制御出力） Ａ、Ｂ：係数 Ｃ、Ｄ：係数 Ｅ、Ｆ：係数 のごとく内燃機関の動的状態を表す動的モデルを
規定する内部記述方程式が与えられる。ここで、
上記の係数は内燃機関の状態によつて変化する。
数）、内燃機関に必要な空気量をx2（状態変数）と
すると、 （）x〓1＝Ａ・x1＋Ｂ・u1 （）x〓2＝Ｃ・x2＋Ｄ・u2 （）yn＝Ｅ・x1＋Ｆ・x2〓 ｜ 〓 ：状態方程式 ：観測方程式 ……(2) u1：供給燃料量（制御入力） u2：供給空気量（制御入力） yn：内燃機関出力（制御出力） Ａ、Ｂ：係数 Ｃ、Ｄ：係数 Ｅ、Ｆ：係数 のごとく内燃機関の動的状態を表す動的モデルを
規定する内部記述方程式が与えられる。ここで、
上記の係数は内燃機関の状態によつて変化する。
そして、上述したように内燃機関の動的状態を
規定する内部記述方程式に基ずいて供給燃料量u1
（制御入力）、供給空気量u2（制御入力）を求めて
内燃機関に供給することができる。
規定する内部記述方程式に基ずいて供給燃料量u1
（制御入力）、供給空気量u2（制御入力）を求めて
内燃機関に供給することができる。
ところが上述したように実際の内燃機関の状態
とモデル化された内燃機関の動的モデルの状態が
同定しないという問題がある。
とモデル化された内燃機関の動的モデルの状態が
同定しないという問題がある。
そこで、本発明においては以下の手法を採用す
ることでこの問題を解決した。
ることでこの問題を解決した。
第７図にその構成を示しているので以下これに
基づき説明する。
基づき説明する。
まず、ブロツクＢ１では作動状態検出手段の任
意の入力信号に基づいて定まる必要とされる出力
量を制御出力量ynとして求める。そしてこの制
御出力量ynを用いて観測方程式で定められる状
態変数である内燃機関に必要な燃料量x1、内燃機
関に必要な空気量x2を求める。次にこの求められ
た状態変数x1、x2を用いて状態方程式で定められ
る制御入力量である供給燃料量u1、供給空気量u2
を求め、この制御入力量に基づいて燃料、空気を
供給して内燃機関を実際に作動させる。
意の入力信号に基づいて定まる必要とされる出力
量を制御出力量ynとして求める。そしてこの制
御出力量ynを用いて観測方程式で定められる状
態変数である内燃機関に必要な燃料量x1、内燃機
関に必要な空気量x2を求める。次にこの求められ
た状態変数x1、x2を用いて状態方程式で定められ
る制御入力量である供給燃料量u1、供給空気量u2
を求め、この制御入力量に基づいて燃料、空気を
供給して内燃機関を実際に作動させる。
一方、ブロツクＢ２では制御入力量である前記
供給燃料量u1、前記供給空気量u2から状態方程式
で定められる状態変数である内燃機関に必要な燃
料量x1、内燃機関に必要な空気量x2を求め、この
求められた状態変数x1、x2を用いて観測方程式で
定められる制御出力量ynを求めて内燃機関の動
的モデルを定める。
供給燃料量u1、前記供給空気量u2から状態方程式
で定められる状態変数である内燃機関に必要な燃
料量x1、内燃機関に必要な空気量x2を求め、この
求められた状態変数x1、x2を用いて観測方程式で
定められる制御出力量ynを求めて内燃機関の動
的モデルを定める。
そして動的モデルの制御出力量ynと作動状態
検出手段の少なくとも一つの入力信号に基づいて
測定される実際の出力量ya（実際の出力量の求め
方は後述する。）と比較することができる。
検出手段の少なくとも一つの入力信号に基づいて
測定される実際の出力量ya（実際の出力量の求め
方は後述する。）と比較することができる。
したがつて、ブロツクＢ２ではエンジンの制御
出力量ynとエンジンの実際出力量yaを比較してそ
の差が所定の関係に無い（例えば一致していな
い）ならば上述の内部記述方程式のＡ、Ｂ、Ｃ…
…等の係数の修正を実行して制御出力量ynとエ
ンジンの実際出力量yaが所定の関係をとる（例え
ば一致する）ようにする。この内部記述方程式の
係数の修正は繰り返し実行されて内燃機関の実際
の状態と内燃機関の動的モデルが同定させられ
る。
出力量ynとエンジンの実際出力量yaを比較してそ
の差が所定の関係に無い（例えば一致していな
い）ならば上述の内部記述方程式のＡ、Ｂ、Ｃ…
…等の係数の修正を実行して制御出力量ynとエ
ンジンの実際出力量yaが所定の関係をとる（例え
ば一致する）ようにする。この内部記述方程式の
係数の修正は繰り返し実行されて内燃機関の実際
の状態と内燃機関の動的モデルが同定させられ
る。
次にブロツクＢ１では前回と同様に作動状態検
出手段の任意の入力信号に基づいて定まる必要と
される出力量を制御出力量ynとして求め、制御
出力量ynを用いて係数の修正が実行された最新
の観測方程式で定められる状態変数である内燃機
関に必要な燃料量x1、内燃機関に必要な空気量x2
を求める。次にこの求められた状態変数x1、x2を
用いて係数の修正が実行された最新の状態方程式
で定められる制御入力量である供給燃料量u1、供
給空気量u2を求めて前記アクチユエータ手段に出
力する。
出手段の任意の入力信号に基づいて定まる必要と
される出力量を制御出力量ynとして求め、制御
出力量ynを用いて係数の修正が実行された最新
の観測方程式で定められる状態変数である内燃機
関に必要な燃料量x1、内燃機関に必要な空気量x2
を求める。次にこの求められた状態変数x1、x2を
用いて係数の修正が実行された最新の状態方程式
で定められる制御入力量である供給燃料量u1、供
給空気量u2を求めて前記アクチユエータ手段に出
力する。
したがつて、実際の内燃機関の状態と最新の内
燃機関の動的モデルが同定されるので、内部記述
方程式に基ずいて適切な供給燃料量u1、供給空気
量u2が求められることになる。
燃機関の動的モデルが同定されるので、内部記述
方程式に基ずいて適切な供給燃料量u1、供給空気
量u2が求められることになる。
尚、制御入力及び制御出力は実施例では燃料、
空気及び機関出力として説明したが、これに限ら
ず制御上の広い意味で用いられるものである。
空気及び機関出力として説明したが、これに限ら
ず制御上の広い意味で用いられるものである。
ここで、本実施例においては発生トルクを計算
して内燃機関の実際出力量yaを求めており、この
発生トルクの計算は次のような方法で実施するこ
とができる。
して内燃機関の実際出力量yaを求めており、この
発生トルクの計算は次のような方法で実施するこ
とができる。
内燃機関は燃焼変動によつて、第２図に示した
ごとく、クランク軸の角速度ωがサイクルごとに
変動している。例えば４気筒の場合は、各サイク
ル毎に爆発が行われているので爆発行程の中程で
角速度ωが増大して最大角度速度ω1になり、そ
の前後で最小角速度ω2に減少してこれらを繰り
返している。
ごとく、クランク軸の角速度ωがサイクルごとに
変動している。例えば４気筒の場合は、各サイク
ル毎に爆発が行われているので爆発行程の中程で
角速度ωが増大して最大角度速度ω1になり、そ
の前後で最小角速度ω2に減少してこれらを繰り
返している。
そして、この角速度ωの検出方法は第３図に示
すように、クランク軸１に多数の突起１０１を設
け、作動状態検出手段としてのピツクアツプ２の
信号をパルスカウンタ６に入力し、任意の回転角
のときの回転パルスをレジスタ７，８に記憶して
求めれば良い。
すように、クランク軸１に多数の突起１０１を設
け、作動状態検出手段としてのピツクアツプ２の
信号をパルスカウンタ６に入力し、任意の回転角
のときの回転パルスをレジスタ７，８に記憶して
求めれば良い。
このようにして求められた角速度ωの最大角速
度ω1と最小角速度ω2の差Δω（Δω＝ω1−ω2）は
燃焼状態が変動しない状態では各サイクル毎に等
しく、燃焼状態が変動するにしたがい各サイクル
毎のΔωが異なつてくることが理解できる。
度ω1と最小角速度ω2の差Δω（Δω＝ω1−ω2）は
燃焼状態が変動しない状態では各サイクル毎に等
しく、燃焼状態が変動するにしたがい各サイクル
毎のΔωが異なつてくることが理解できる。
いま、内燃機関の発生トルクＴと角速度ωの関
係は、係数を省略すると Ｉdω／dt＝（Ｔ−TB） ……(3) Ｉ：内燃機関の慣性 Ｔ：内燃機関の発生トルク TB：内燃機関の負荷トルク ｔ：経過時間 のごとくなる。第４図に示したごとく ω1−ω2∝１／Ｉ（Ｔ−TB ……(4) ω1−ω2 2A∝１／ＩTB ……(5) となり、 （ω1−ω2A）∝（ω2−ω1）＋TB＋（Ｔ−B）／Ｉ……
(6) となる。したがつて、いま任意のt0時間の間（ω1
−ω2）を積算すると、(6)式から Σ（ω1−ω2）＝t0（Ｔ−TB）＋TB／2I ……(7) となり、積算値は発生トルクＴのみの関数となつ
て回転数の影響を受けなくなる。
係は、係数を省略すると Ｉdω／dt＝（Ｔ−TB） ……(3) Ｉ：内燃機関の慣性 Ｔ：内燃機関の発生トルク TB：内燃機関の負荷トルク ｔ：経過時間 のごとくなる。第４図に示したごとく ω1−ω2∝１／Ｉ（Ｔ−TB ……(4) ω1−ω2 2A∝１／ＩTB ……(5) となり、 （ω1−ω2A）∝（ω2−ω1）＋TB＋（Ｔ−B）／Ｉ……
(6) となる。したがつて、いま任意のt0時間の間（ω1
−ω2）を積算すると、(6)式から Σ（ω1−ω2）＝t0（Ｔ−TB）＋TB／2I ……(7) となり、積算値は発生トルクＴのみの関数となつ
て回転数の影響を受けなくなる。
すなわち、Δωから発生トルクＴを求めること
ができ、これが内燃機関の実際出力量yaとなり上
述したように動的モデルの制御出力量ynと比較
される。
ができ、これが内燃機関の実際出力量yaとなり上
述したように動的モデルの制御出力量ynと比較
される。
尚、第５図に示したごとくトルクＴ＝２のP1
点からトルクＴ＝４のP2点になるように燃料量
及び空気量をP1からP2に沿つて増大する場合の
制御を(2)式で示す内部記述方程式を用いて行なえ
ば燃料量と空気量を関連づけて制御することによ
り内燃機関の出力のハンチングを防止することが
できる。
点からトルクＴ＝４のP2点になるように燃料量
及び空気量をP1からP2に沿つて増大する場合の
制御を(2)式で示す内部記述方程式を用いて行なえ
ば燃料量と空気量を関連づけて制御することによ
り内燃機関の出力のハンチングを防止することが
できる。
すなわち、従来システムでは空気量を増大して
もすぐには燃料量が増大せず、トルクを確保する
ためにさらに空気量を増大すると今度は燃料量が
増大してトルクが設定値より行きすぎる。このた
め、空気量を減じてもすぐには燃料量が減少しな
いので空気量を減少しすぎてまた内燃機関の出力
のハンチングを生じる。上述のような内部記述方
程式を用いて燃料量、空気量のおくれを考慮して
空気量、燃料量を制御することによつてハンチン
グを防止することができる。
もすぐには燃料量が増大せず、トルクを確保する
ためにさらに空気量を増大すると今度は燃料量が
増大してトルクが設定値より行きすぎる。このた
め、空気量を減じてもすぐには燃料量が減少しな
いので空気量を減少しすぎてまた内燃機関の出力
のハンチングを生じる。上述のような内部記述方
程式を用いて燃料量、空気量のおくれを考慮して
空気量、燃料量を制御することによつてハンチン
グを防止することができる。
次に、以上のような考え方に基づいた制御シス
テムの一例について説明する。
テムの一例について説明する。
第６図によつて、その制御システムを説明す
る。９は内燃機関、１０はマイクロコンピユータ
で、命令プログラム、(1)、(2)式の内部記述方程
式、固定値等は記憶装置１１に予め記憶されてい
る。
る。９は内燃機関、１０はマイクロコンピユータ
で、命令プログラム、(1)、(2)式の内部記述方程
式、固定値等は記憶装置１１に予め記憶されてい
る。
また、状態変数x1、x2、……や係数Ａ、Ｂ、Ｃ
……などはレジスタ群１２に記憶される。これに
よつてマイクロコンピユータ１０で(1)、(2)式など
の内部記述方程式の演算を行うことができる。１
３は噴射弁等（アクチユエータ手段）の入力量を
制御する燃料制御装置である。噴射弁１３の電磁
ソレノイドの電流をデユーテイ制御し、そのデユ
ーテイ比をマイクロコンピユータ１０から変更し
て与えることによつて燃料量を制御することがで
きる。燃料はタンク１６からポンプ１５で吸引さ
れ、レギユレータ１４で圧力を制御されて噴射弁
１３から内燃機関９に供給される。１７はバイパ
ス弁（アクチユエータ手段）、１８は絞り弁で入
力量である空気量を制御する空気量制御装置であ
る。そしてバイパス弁１７の電磁ソレノイドの電
流をマイクロコンピユータ１０で制御することで
空気量を制御することができる。１９は作動状態
検出手段としての熱線式流量計で入力量であるエ
アクリーナ２０を介して流入してくる空気量を測
定する。２７は作動状態検出手段としての吸気圧
力センサである。
……などはレジスタ群１２に記憶される。これに
よつてマイクロコンピユータ１０で(1)、(2)式など
の内部記述方程式の演算を行うことができる。１
３は噴射弁等（アクチユエータ手段）の入力量を
制御する燃料制御装置である。噴射弁１３の電磁
ソレノイドの電流をデユーテイ制御し、そのデユ
ーテイ比をマイクロコンピユータ１０から変更し
て与えることによつて燃料量を制御することがで
きる。燃料はタンク１６からポンプ１５で吸引さ
れ、レギユレータ１４で圧力を制御されて噴射弁
１３から内燃機関９に供給される。１７はバイパ
ス弁（アクチユエータ手段）、１８は絞り弁で入
力量である空気量を制御する空気量制御装置であ
る。そしてバイパス弁１７の電磁ソレノイドの電
流をマイクロコンピユータ１０で制御することで
空気量を制御することができる。１９は作動状態
検出手段としての熱線式流量計で入力量であるエ
アクリーナ２０を介して流入してくる空気量を測
定する。２７は作動状態検出手段としての吸気圧
力センサである。
上記の空気量の信号、燃料量の信号（デユーテ
イ比）、アクセル踏み込み量等ををマイクロコン
ピユータ１０に入力し、これを内部記述方程式の
入力として与えることによつて、状態方程式及び
観測方程式の状態変数、制御出力量、制御入力
量、係数も時々刻々演算してレジスタ群１２の対
応するレジスタに出力することができる。変速機
２１の近傍に作動状態検出手段としての変速位置
センサ２２を取り付けこの信号をマイクロコンピ
ユータ１０に入力する。いま、ピツクアツプ２の
信号をマイクロコンピユータ１０に入力してΔω
の実測値を求める。これは、レジスタ群１２の対
応するレジスタにω1を、他のレジスタにω2を記
憶してω1ーω2でΔωを演算することができる。
イ比）、アクセル踏み込み量等ををマイクロコン
ピユータ１０に入力し、これを内部記述方程式の
入力として与えることによつて、状態方程式及び
観測方程式の状態変数、制御出力量、制御入力
量、係数も時々刻々演算してレジスタ群１２の対
応するレジスタに出力することができる。変速機
２１の近傍に作動状態検出手段としての変速位置
センサ２２を取り付けこの信号をマイクロコンピ
ユータ１０に入力する。いま、ピツクアツプ２の
信号をマイクロコンピユータ１０に入力してΔω
の実測値を求める。これは、レジスタ群１２の対
応するレジスタにω1を、他のレジスタにω2を記
憶してω1ーω2でΔωを演算することができる。
したがつて、マイクロコンピユータでは先に述
べたように作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出力量
ynとして求める。そしてこの制御出力量ynを用
いて観測方程式で定められる状態変数である内燃
機関に必要な燃料量x1、内燃機関に必要な空気量
x2を求める。次にこの求められた状態変数x1、x2
を用いて状態方程式で定められる制御入力量であ
る供給燃料量u1、供給空気量u2を求め、この制御
入力量に基づいて燃料、空気を供給して内燃機関
を実際に作動させる。
べたように作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出力量
ynとして求める。そしてこの制御出力量ynを用
いて観測方程式で定められる状態変数である内燃
機関に必要な燃料量x1、内燃機関に必要な空気量
x2を求める。次にこの求められた状態変数x1、x2
を用いて状態方程式で定められる制御入力量であ
る供給燃料量u1、供給空気量u2を求め、この制御
入力量に基づいて燃料、空気を供給して内燃機関
を実際に作動させる。
次ぎに、制御入力量である前記供給燃料量u1、
前記供給空気量u2から状態方程式で定められる状
態変数である内燃機関に必要な燃料量x1、内燃機
関に必要な空気量x2を求め、この求められた状態
変数x1、x2を用いて観測方程式で定められる制御
出力量ynを求めて内燃機関の動的モデルを定め
る。
前記供給空気量u2から状態方程式で定められる状
態変数である内燃機関に必要な燃料量x1、内燃機
関に必要な空気量x2を求め、この求められた状態
変数x1、x2を用いて観測方程式で定められる制御
出力量ynを求めて内燃機関の動的モデルを定め
る。
そして動的モデルの制御出力量ynと作動状態
検出手段の少なくとも一つの入力信号に基づいて
測定される実際の出力量ya（実際の出力量の求め
方は後述する。）と比較することができる。
検出手段の少なくとも一つの入力信号に基づいて
測定される実際の出力量ya（実際の出力量の求め
方は後述する。）と比較することができる。
したがつて、エンジンの制御出力量ynとエン
ジンの実際出力量yaを比較してその差が所定の関
係に無い（例えば一致していない）ならば上述の
内部記述方程式のＡ、Ｂ、Ｃ……等の係数の修正
を実行して制御出力量ynとエンジンの実際出力
量yaが所定の関係をとる（例えば一致する）よう
にする。この内部記述方程式の係数の修正は繰り
返し実行されて内燃機関の実際の状態と最新の内
燃機関の動的モデルが同定させられる。
ジンの実際出力量yaを比較してその差が所定の関
係に無い（例えば一致していない）ならば上述の
内部記述方程式のＡ、Ｂ、Ｃ……等の係数の修正
を実行して制御出力量ynとエンジンの実際出力
量yaが所定の関係をとる（例えば一致する）よう
にする。この内部記述方程式の係数の修正は繰り
返し実行されて内燃機関の実際の状態と最新の内
燃機関の動的モデルが同定させられる。
次に、前回と同様に作動状態検出手段の任意の
入力信号に基づいて定まる必要とされる出力量を
制御出力量ynとして求め、制御出力量ynを用い
て係数の修正が実行された最新の観測方程式で定
められる状態変数である内燃機関に必要な燃料量
x1、内燃機関に必要な空気量x2を求める。そして
この求められた状態変数x1、x2を用いて係数の修
正が実行された最新の状態方程式で定められる制
御入力量である供給燃料量u1、供給空気量u2を求
めて前記アクチユエータ手段に出力する。
入力信号に基づいて定まる必要とされる出力量を
制御出力量ynとして求め、制御出力量ynを用い
て係数の修正が実行された最新の観測方程式で定
められる状態変数である内燃機関に必要な燃料量
x1、内燃機関に必要な空気量x2を求める。そして
この求められた状態変数x1、x2を用いて係数の修
正が実行された最新の状態方程式で定められる制
御入力量である供給燃料量u1、供給空気量u2を求
めて前記アクチユエータ手段に出力する。
したがつて、実際の内燃機関の状態とモデル化
された最新の内燃機関の動的モデルが同定される
ので内部記述方程式に基ずいて適切な供給燃料量
u1、供給空気量u2が求められて内燃機関に供給さ
れるようになり、広い運転範囲にわたつて内燃機
関を最適に制御することができる。この方法は内
燃機関の温度などの影響による燃料の遅れを最適
に修正できる。第６図に示したごとく、スタータ
２３はバツテリ２５の電圧をスイツチ２４を操作
してスタータ２３に印加することによつて回動す
る。このスイツチ２４はマイクロコンピユータ１
０の指令で動作することができる。バツテリ２５
の電圧、作動状態検出手段としての水温センサ２
６の信号をマイクロコンピユータ１０に入力し、
マイクロコンピユータ１０で電圧・水温の信号を
基に始動可能か、可能でないかを判定を行う。始
動可能の場合はクランキングで内燃機関を暖機し
なければな圧縮温度が限界値に達するかどうかを
判定し、燃料の供給タイミングを定める。スター
タ、内燃機関の慣性によつてクランキング時の回
転が定常に達するまでにはある時間要する。この
タイミングを見はからつて燃料を供給することに
よつて内燃機関は爆発を開始し、回転が上昇す
る。
された最新の内燃機関の動的モデルが同定される
ので内部記述方程式に基ずいて適切な供給燃料量
u1、供給空気量u2が求められて内燃機関に供給さ
れるようになり、広い運転範囲にわたつて内燃機
関を最適に制御することができる。この方法は内
燃機関の温度などの影響による燃料の遅れを最適
に修正できる。第６図に示したごとく、スタータ
２３はバツテリ２５の電圧をスイツチ２４を操作
してスタータ２３に印加することによつて回動す
る。このスイツチ２４はマイクロコンピユータ１
０の指令で動作することができる。バツテリ２５
の電圧、作動状態検出手段としての水温センサ２
６の信号をマイクロコンピユータ１０に入力し、
マイクロコンピユータ１０で電圧・水温の信号を
基に始動可能か、可能でないかを判定を行う。始
動可能の場合はクランキングで内燃機関を暖機し
なければな圧縮温度が限界値に達するかどうかを
判定し、燃料の供給タイミングを定める。スター
タ、内燃機関の慣性によつてクランキング時の回
転が定常に達するまでにはある時間要する。この
タイミングを見はからつて燃料を供給することに
よつて内燃機関は爆発を開始し、回転が上昇す
る。
以上の説明でわかる通り、本発明は内燃機関を
動的モデルとして捕えることで入力信号に基づい
て定まる制御出力量を用いて観測方程式で定めら
れる状態変数を求め、この求められた状態変数を
用いて状態方程式で定められる制御入力量を求め
ると共に、内燃機関の動的モデルで定まる制御出
力量と実際の出力量の関係が所定の関係になるよ
うに内部記述方程式の係数の修正を繰り返し実行
するようにしたから制御速度を早めると同時に制
御精度を高めることができるものである。
動的モデルとして捕えることで入力信号に基づい
て定まる制御出力量を用いて観測方程式で定めら
れる状態変数を求め、この求められた状態変数を
用いて状態方程式で定められる制御入力量を求め
ると共に、内燃機関の動的モデルで定まる制御出
力量と実際の出力量の関係が所定の関係になるよ
うに内部記述方程式の係数の修正を繰り返し実行
するようにしたから制御速度を早めると同時に制
御精度を高めることができるものである。
第１図、第２図、第４図、第５図は本発明を説
明するための特性図、第３図は回転数を検出する
ブロツク図、第６図は本発明の一実施例になる制
御ブロツク図、第７図は本発明の概略図である。 ２……ピツクアツプ、９……内燃機関、１０…
…マイクロコンピユータ、１２……レジスタ、１
３……噴射弁、１７……バイパス弁、１９……熱
線流量計、２２……変速位置センサ、２６……水
温センサ、２７……吸気圧力センサ。
明するための特性図、第３図は回転数を検出する
ブロツク図、第６図は本発明の一実施例になる制
御ブロツク図、第７図は本発明の概略図である。 ２……ピツクアツプ、９……内燃機関、１０…
…マイクロコンピユータ、１２……レジスタ、１
３……噴射弁、１７……バイパス弁、１９……熱
線流量計、２２……変速位置センサ、２６……水
温センサ、２７……吸気圧力センサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 内燃機関９の作動状態を検出して演算可
能な複数の入力信号を発生する作動状態検出手
段２，１９，２２，２６，２７； (b) 前記内燃機関９の作動を制御するアクチユエ
ータ手段１３，１７ (c) 以下の機能を備えるデジタル計算手段； (c‐1) 前記内燃機関９の動的状態を表す動的モデ
ルを規定する以下の内部記述方程式で表され
るプログラムを記憶する記憶機能１１，１
２； （） x〓i＝Ａ・xi＋Ｂ・ui：状態方程式 （） yi＝Ｃ・xi：観測方程式 xi：（x1、x2、……xo：状態変数） ui：（u1、u2、……uo：制御入力量） yi：（y1、y2、……yo：制御出力量） Ａ、Ｂ、Ｃ：係数 (c‐2) 前記作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出
力量（yi）として求め、前記制御出力量（yi）
を用いて前記観測方程式で定められる状態変
数（xi）を求め、この求められた前記状態変
数（xi）を用いて前記状態方程式で定められ
る制御入力量（ui）を求め、この制御入力量
（ui）に基づいて前記内燃機関の９の作動を
制御すると共に、前記制御入力量（ui）を用
いて前記状態方程式で定められる状態変数
（xi）、及びこの求められた前記状態変数
（xi）を用いて前記観測方程式で定められる
前記制御出力量（yi）を求めて前記内燃機関
の動的モデルを定めると共に、前記動的モデ
ルの前記制御出力量（yi）と前記作動状態検
出手段の少なくとも一つの入力信号に基づい
て測定される実際の出力量（ya）の関係が所
定の関係になるように前記内部記述方程式の
係数の修正を繰り返し実行して実際の前記内
燃機関の状態と前記内燃機関の動的モデルを
同定する機能１０； (c‐3) 前記作動状態検出手段の任意の入力信号に
基づいて定まる必要とされる出力量を制御出
力量（yi）として求め、前記制御出力量（yi）
を用いて前記係数の修正が実行された最新の
観測方程式で定められる状態変数（xi）を求
め、この求められた前記状態変数（xi）を用
いて前記係数の修正が実行された最新の状態
方程式で定められる制御入力量（ui）を求め
て前記アクチユエータ手段に出力する機能１
０； とよりなる内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8825079A JPS5614836A (en) | 1979-07-13 | 1979-07-13 | Controlling device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8825079A JPS5614836A (en) | 1979-07-13 | 1979-07-13 | Controlling device for internal combustion engine |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19044489A Division JPH02146245A (ja) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | 内燃機関の燃焼変動検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5614836A JPS5614836A (en) | 1981-02-13 |
| JPH0158335B2 true JPH0158335B2 (ja) | 1989-12-11 |
Family
ID=13937604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8825079A Granted JPS5614836A (en) | 1979-07-13 | 1979-07-13 | Controlling device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5614836A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5951150A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-24 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
| JPS59122757A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関のアイドル回転制御装置 |
| JPS59121439U (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-16 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| JPS59145357A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-20 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の燃料制御装置 |
| JPH0650074B2 (ja) * | 1983-08-08 | 1994-06-29 | 株式会社日立製作所 | エンジンの燃料制御方法 |
| JPH0697003B2 (ja) * | 1984-12-19 | 1994-11-30 | 日本電装株式会社 | 内燃機関の運転状態制御装置 |
| JPH0612093B2 (ja) * | 1985-02-19 | 1994-02-16 | 日本電装株式会社 | 内燃機関制御装置 |
| JPS61141395U (ja) * | 1985-02-19 | 1986-09-01 | ||
| JPH0437991Y2 (ja) * | 1985-02-19 | 1992-09-07 | ||
| JPS6245957A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-27 | Nippon Denso Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| JPS63108489U (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-13 | ||
| JP2600697B2 (ja) * | 1987-07-29 | 1997-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
| JP2600698B2 (ja) * | 1987-07-29 | 1997-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
| JPH02157442A (ja) * | 1988-12-08 | 1990-06-18 | Toyota Motor Corp | 多気筒内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
| FR2634824B1 (fr) * | 1988-07-27 | 1993-03-19 | Bendix Electronics Sa | Procede de regulation de la richesse d'un melange air-carburant d'alimentation d'un moteur a combustion interne, du type boucle fermee, sans exploitation de mesure physique de richesse |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2511974C3 (de) * | 1975-03-19 | 1980-07-24 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung zur KaItstartanhebung bei Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen |
| JPS555431A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-16 | Yasuo Shimazu | Automobile fuel consumption controller |
-
1979
- 1979-07-13 JP JP8825079A patent/JPS5614836A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5614836A (en) | 1981-02-13 |
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| JPH0158335B2 (ja) | ||
| JPS639093B2 (ja) | ||
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