JPH0326838A - 車両用エンジンの制御装置 - 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） この発明はスロットル弁をサーボコントロールにより制
御する単両用エンジンの制御装置に関する。

（従米の技術） 従米の車両用エンジンの制御装置では、吸入空気量を検
出し、この空気量に一応じて燃料を噴射する方式（空気
量主導方式）が主流であったが、この方式では過渡の運
転状態において時々刻々変化する空ス童に対応して最適
な燃料量を供給することができない。

そこで、たとえば特開昭５　６　−　１　０　７９　２
　５号公報のようにアクセル操作量により燃料流量を優
先しで定め、この燃料流量に応じて流入空気量を従属的
に制御する方式（燃料量主導方式）が提案されている． （発明が解決しようとする課題） ところで５このような空六量主導方式や燃料Ｉ主導方式
ひは、空気量または燃料艷の一力の位相のみを制御−１
るｔ５二めに、過渡時１こ各気筒の吸入行程に空気量と
燃料量を過不足なく供給することは困難である３たとえ
ば、吸入空気量について（．ｔ吸気系のコレクタ容積を
充填辛るための応答遅ｉ１．が、また燃料量ｌこついて
は壁流による燃料供給遅＃１．があワ、両者で遅れの程
度が相違する。したがって、一の相違がある際リ、空気
量と燃料量のいずねか１．７過不足が生じてしようので
ある７まだ、目標１・ルクに対゛する実トルクの伝達特
性が大きく変動すゐので１±、実トルクの志答特性を制
御する場合に制御系の設計が困難Ｃある６この発明はこ
のような従米の課題に着目ｌ５でなさ７′ｌたもので、
目標１ルクに対する実トルクの處答特性として望ましく
かつ実現町能な規Ｉｌモデルを予め設定１，でおき、吸
入空気量および燃料供給鼠の伝達特性がそれに一致１′
るよ）に、目標トルクに各々位相補償を施し、位相補償
の施さ１１．た目探トルクが得られるようにＸロットル
弁閏度および燃料供給量を独立に制御するようにした装
置を技供−Ｉｆ′乙ことを目的と寸゛ろ。

（Ｒ題を解決する？，二めの手段） このＱ　ｌｌＪｆ　Ｉ．ｆ：、第１図に示すように、ア
クセル捧作撹を検出−Ｉるセンザ３１と、、二のアクセ
ル操作量の検出値１″′基つ゛いブ：そ１７＞ときの工
冫ジンに要求される目標トルクＴ１を演算する手ｆ父３
２と、こ一の目探トルクに対４゛る実１ルクの伝達特性
を示す規範モデルを予め股定ｔる手段３３と、二〇予め
設定さ！′Ｌゾ、−規範毫デルに前記目標トルクＴ＋ｉ
．：幻′１″るシリンダ内吸入空気量の伝達特牲が一致
一ｒ，６Ｊ：−）に前記目標トルク］゛１に空気量に関
１る位相補償を施す′Ｊ′−段３４と、この位相補償の
施された目標トルクに応じてヱンジンヘ０吸入空気量を
制ａｌＩ偉る手段３５と、同じく予め設定された規範モ
デルに前記目標トルクＴ！に対するシリング内吸入燃料
量の伝達特性が一致するように前記目標トルクＴ’ｌｌ
．：：燃料量に関する位相補償を施す手段３δと、この
位相補償の施された目標トルクに応じて乙ンノン＾，の
燃料供給にを制御する手段３７とを殺げた。

（作用） 過渡時にはシリンク゛内に吸入される空気量と燃料壊の
応答特性｛土通常〜致しない。

：れに対して、この発明によれ１！′、吸入空気茨と供
給燃料量の各制御系の異なる応答特性を一律に取り扱う
ためのものとして規範モデルが予め殴定され、目標トル
クに討するシリング内吸入空気量およびシリンダ内吸入
燃料盟の伝達特性が、いずれもこの規範モデルに一致す
るように、目標トルクＴ１に対して各々別々に位相補償
が施される．この別々の位相補償により、１Ｊ標トルク
の得られる空気量と燃料量がシリング内に過不足なく供
給される。

（実施例） 第２図において、１はクランク角センサで単位角ごとの
Ｍ’９ど基準位置ごとの信号を出力する。

２はアクセル開度センサでアクセル閏度（アクセル操作
ｆｆｉ）Ａｃｅをボテンシａメータの出力電圧によって
検出する。

センサ１，２からの検出信号の入力されるＣＰＵ６では
、第３図｛ご示−４麹Ｊ作をイｊ“，って、１］｛プト
ルクを出力づろため１τ必要とｉ“る燃料噴ｌｔ量（燃
料供給量）を求め、これに相当ずろバルス幅をイｉｔる
燃料噴射パルスをエンジンの吸気通路（たとえば各気簡
の吸気ボーｌ・）に設げたインノエクタ１０に出力して
燃料供給制御を行う。また、［１標トルクを出力するた
めに必要な吸入空気量を与える目標スロノトル弁開度を
求め、これをサーボ駆動回路１２に出力して空気量制御
を行う。７はＣＰＵＧの演算に必要となる各種のデータ
（たとえば図示の燃料噴射量テーブル８とスロットル弁
１１Ｍ度テーブル９）を格納してあるＲ　Ｏ　Ｍである
。

前記サーボ駆動回路１２は、スロットルセンサ２３（吸
気通路２１に介装されたスロ７トル弁２２の開度を検出
する）により検出された実際のスロ／卜ル弁閏度θＲが
ＣＰＵ６から出力される目標スロットル弁閏度θ０と一
致するように両開度の偏差に応じてｘロットル′＃２２
に連結されたサーボモーク２４を正逆松駆動する。

第３図はＣＰＵ６の行う制御動作を示し、同図のノレー
チンは一定の周Ｍ（たとえば４ｍｓｅｃ）ごとに実行さ
れる。

Ｐ１とＰ２ではアクセル開度ＡＣｃとエンジン回転数Ｎ
ｅを読み込む。なお、Ｎｅはクランク角センサ１からの
信号に基づいて演算される。Ｐ３では実スロットル弁開
度θＲを読み込む。

Ｐ４では目標トノレクＴ１を演算する。Ｔ１はそのとき
の車両の運転状態に対して要求されるエンジン出力トル
クであり、車両の運転条件に応じて与える。なお、車両
の運転条件に応じて特性を変える必要がなければ、第４
図に示すようなトルクテーブルに設定された特性にした
がい、ＡｃｃとＮｅとからルックアップ等により求めて
も構わない。

Ｔ１を求める際にＮｅをパラメータとしてあるのは、ア
クセル開度を一定にして回転数を増していった場合、所
定の回転数以上になるとトルクが低下してくるので、こ
の所定の回松数以上の領域でもトルクが低下しないよう
に補正するためである．したがって、トルクの低下しな
い回転領域で使用するのであれば、Ａｃｃにだけ基づい
てＴＩを求めれば足りる。

Ｐ５〜Ｐ７はＴＩを規範モデルに相当す，る遅れ要素と
吸入空気の応答遅れに対する補正要素とから、空気量に
関する位相補償を施す部分であり、第１図の位相補償手
段３４の機能を果たす部分である。

Ｐ５では、コレクタ充填の時定数τＦを＠算する。τＦ
は吸入空気が吸ス系のコレクタに充嘆される場合の応答
特性を表す値である。このτＦはθＲとＮｅにより定ま
るので、τＦのデータを予め計算してテーブルで与えて
おき、そのときのθＲとＮｅから読み出させる。

なお、τＦの計算式を参考までに示す。

τｒ　＝　（Ｖ　ｃ／　Ｒ−Ｔ　Ａ）Ｘ　１　／　（η
ｖ・■Ｅ・γＡ・Ｎｅ／　２　ＰＡ十Ｃ−ｇ’　θＲ）
・・・■ ただし、■式において、Ｖｃはコレクタ容槙、Ｒはガス
定数、Ｔ＾は吸気温度、ＰＡは大気圧、ηＶは充填効率
、■Ｅはエンジン徘ス量、γＡは空気密度、Ｃはスロッ
トル弁の開度定敗、ｇは吸只管圧力によって定まる定数
である。

Ｐ６では規範モデルに相当する遅れ補償をＴ．に施し、
目標トルクＴ２を求める。たとえば、規範モデルを時定
数τＲの一次遅れとして設定した場合、サンプル周期Ｔ
　ｏ（　４　ｉａｓｅｃ）で離散値化した次の漸化式を
用いて演算する。

Ｔ２ｎｅｗ＝　ＫＲ−Ｔ２ｏｌｄ＋（１　−　ＫＲ）　
・Ｔ　１−■Ｋ　Ｒ＝　ｅｘｐ（　−　Ｔ　ｏ／τＲ　
）　　　　　　　　　・＝■ただし、■式において、Ｔ
２に付したｒｎｅｗＪと「Ｏｄ」はそれぞれ今回と前回
のＴ２であることを意味させている。この符号は後でも
使用する。また、ＫＲと１−ＫＲは重み付けの係数であ
る。

予め定められる上記規範モデルは、目標トルクに対する
実トルクの伝達特性を表すもので、τ尺には望ましくか
つ実現可能な値が選択される。この例ではτ尺は定数と
して与えてあるが、運転状態に応じて異なる値ｔ　Ｒｌ
ｌ　ｒ　Ｒ２（ただしＴ　Ｒ＋＜　τＲ２）を設定する
こともできる。たとえば、第７図で示すように車速に応
じて切換え、高Ｍ時にトノレクの応答特性を緩やかにし
たり、弟８図で示すように操舵角に応じて切換え、旋回
中にトルクの応答特性を緩やかにするのである。

Ｐ７では、Ｔ２にさらに吸入空只の応答遅れに対する補
正補償を施し、目標トルクＴ３を求める。

たとえば、吸入空気の遅れ要素（の伝達関数）は、τＦ
を用いて１／（ｆＦＳ　＋１　）と表されるので、（τ
Ｆｓ　＋１　）／（τＡＳ＋１）をその補正要素として
用いる。つまり、この場合の全体の伝達関数は次式で与
えられることになる。

｛１／（τｐｓ＋１＞ＩＸＩＩ／（τ．ｓ　＋　１　）
１×｛（τＦＳ＋１）／（τＡＳ　十１　）１＝１７（
τＲＳ　＋１　）（τＡＳ　＋　１　＞ただし、τ．は
次数合わせのために導入した値であり、この補正要素に
よる影響を出さないようにするためτＡ＜ＣｒＦとする
。

ここでも、サンプル周期Ｔｏで離散化して得られる次の
漸化式を用いてＴ３を演算する。

Ｔ３ｎｅｗ＝　ＫＡ−Ｔ３ｏ１ｄ＋（１　−　ＫＡ）　
”　Ｔ　Ｉ　−■ＫＡ＝（１−τＦ／τＡ）　・ｅｘｐ
（　−Ｔ　ｏ／τＡ）・・・■Ｐ８では、■式にて得ら
れたＴ３とそのときのＮｅとからｆｉＳ５図に示した目
標スロントル弁開度テーブルを参照して目標スロットル
弁開度θ０を読み出す。第５図で与えたデータは車両に
搭載された工冫ジンの性能から定まるデータである。

Ｐ９では、θ０をサーボ駆動同路１２へ出力する。これ
によりスロットル弁２２がサーボモータ２４に駆動され
て、その開度が００に一致するように７ィードバック制
御される。

ここに、Ｐ　８　，Ｐ　９と弟２図で示しだサーボ駆動
回路１２，サーボモータ２４，スロットル弁２２および
スロットルセンサ２３から第１図の空気量制御手段３５
の機能が果たされている。

Ｉ）　１　０では、現時点で噴射開始のタイミングにあ
る気筒があるかどうかを判定し、噴射を開始するＡ筒が
ある場合はｌ）　１　１〜Ｐ１４へ進み、噴射を開始す
る気筒がない場合はこのルーチンを終了する。

ＰｌｌではＴ２に、壁流の応答遅れに対する補正補償を
施し、目標トルクＴ４を求める。補正の方法は特願昭６
３−１２３６８９号で示したのと同じ方法を用いて次の
ように演算する。

Ｔ　４＝　（Ｔ　２−β・Ｍ　Ｆ　ＣＹＬ）／α　　　
　・・・■Ｍ　Ｆ　ＣＹＬ＝　（　１−α）・Ｔｉ＋（
１−β）・Ｍ　Ｆ　ＣＹＬ　　　　”・■ここで、αお
よびβは璧流分Ｍ　Ｆ　ＣＹＬに関する燃料補正のため
の値で、エンジンの性質として予め定まり、エンジンの
温度，回転数，＠入空気量によって異なる値をとる。こ
のため、エンジン冷却水温とＮｅと目標トルク（吸入空
気量に対応する）Ｔ１とにより予めＲＯＭに記憶された
データテーブルから読み出しても良いし、ｖｆＭ昭６３
−１２３６８９号のように空燃比の応答から演算により
求めることもできる．なお、Ｍ　Ｆ　ｃｙ＋−は各気筒
別に演算される。

ここに、Ｐ５，Ｐｆ３およびＩ）　１　１が、規範モデ
ルに相当する遅れ要素と壁流による応答遅れに対する補
正要素とから、ＴＩを燃料量に関して位相補償する部分
であり、第１図に示す位相補償手段３Ｇの機能が果たさ
れる。

Ｐ１２では、■式にて得られたＴ４とそのときのＮｅど
から第６図に示した燃料噴射量テーブルを参服して基本
噴射パルス幅Ｔ　Ｉ３を読み出す。ここでのデータも車
両に搭Ｉ１され辷エンジンの性能から定まるデータであ
る。

Ｐ１３では、Ｔ　Ｉ）に対してエンジンの運転状態に応
じて定まる各種の補正（冷却水温に応じた増量補正、始
動時の増量補正、排気中の酸度濃度の検出値に基づく空
燃比フィードバック補正等の公知のもの）を行って、燃
料噴射パルス幅Ｔｉを演算する。

Ｐ１４１？はＴｉをＣＰＵ６（７）出力ボートニセット
する。これにより、Ｔｉのパルス幅を有する燃籾噴射パ
ルスが、所定のクランク角になるとインジェクタ１０に
出力され、Ｔｉに相当する量の燃料が吸気ボー１・に噴
射供給される。

ここに、Ｐ１２〜Ｐ１４ならびに第２図のインノエクタ
１０などから第１図の燃料供給量制御手段３７の８２能
が果たされる。

ここで、この例の作用を説明する。

過渡時（たとえば加速時）には、吸入空気はまず吸気系
に設けらハ，たコレクタの８′積を允填し、そ（７）　
ｆ＆に各気簡のシリングへと分配される。一方、加速時
に幻応して、インノエクタ１０より増量された噴射燃料
は、その一部が壁流分の増加に奪われ、残りがすでにあ
る壁流分とともに、その噴射された気簡のシリンダへと
流入する。このように、１つのシリング内に導入される
″ｌ！！気量と燃料量とは吸気管形状やインジェクタの
取り付け位置さらに各流体の性質に基づく応答遅れを有
するので、シリング内に吸入される空気量と燃料量の両
者の応答特性は通常一致しない。

これに対して、この例によれば、吸入空気量と燃料量の
名制御系の異なる応答特性を一律に取り扱うための（・
のとして規範モデルが予め設定され、目標トルクに対す
るシリング内吸入空気量およびシリンダ内吸入燃料量の
伝達特性が、いずれもこの規範モデルに一致するように
、１］標トルクＴ１に対して各々別々に位相補償がＸ［
れる６この空気量．！：燃料量に関する別々の位相補償
により、目線１・ルクの得られる空気量と燃料量が各シ
リング内に過不足なく供給される。つまり、エアクリー
ナを介して吸入された空六量およびインノエクタ１０か
ら噴射された燃料量がシリングに入るまでには別個の理
由で異なる応答遅れを生じ、目標トルクの得られる空気
量と燃料量にいずれかの過不足が生じていても、シリン
グ内に吸入された空気量と燃料量とから得られる実トル
クは目標値に一致するのである． また、目標トルクに対する実トルクの応答特性が一つに
定まることより、アクセル開度に対する実トルクの応答
特性を制御するといった場合に、制御系の設計が容易に
なる。

（発明の効果） この発明は、目標トルクに対するシリング内吸入空気量
およびシリング内吸入燃料量の伝達特性が、予め定めた
規範モデルに一致するように、目標トルクに空気量と燃
料量に関して各々位相補償を施し、位相補償の施された
各目標トルクが得られるようにスロットル弁開度および
燃料供給量を制御する構或としたため、シリンダ内に入
る空気量と燃料量を、目標トルクを得るに際して過不足
なく供給することができるばかりか、アクセル開度に対
する実トルクの応答特性を制御するといった場合に制御
系の設計を容易に行うことができる．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例の制御系のブロック図、第３図はこの実施例
の制御動作を説明するための流れ図、第４図ないしＭＳ
６図は前記制御動作で使用されるテーブルの内容を示す
特性図、第７図と第８図は他の実施例のτＲの特性図で
ある。 １・・・クランク角センサ、２・・・アクセル開度セン
サ、６・・・ＣＰＵ，１０・・・インジェクタ、７・・
・ＲＯＭ、１２・・・サーボ駆動回路、２２・・・スロ
ットル弁、２３・・・ス０７トルセンサ、２４・・・サ
ーボモータ、３１・・・アクセル操作量センサ、３２・
・・目標トルク演算手段、３３・・・規範モデル設定手
段、３４・・・位相補償手段、３５・・・空気量制御手
段、３６・・・位相補償手段、３７・・・燃料供給量制
御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクセル操作量を検出するセンサと、このアクセル操作
   量の検出値に基づいてそのときのエンジンに要求される
   目標トルクを演算する手段と、この目標トルクに対する
   実トルクの伝達特性を示す規範モデルを予め設定する手
   段と、この予め設定された規範モデルに前記目標トルク
   に対するシリンダ内吸入空気量の伝達特性が一致するよ
   うに前記目標トルクに空気量に関する位相補償を施す手
   段と、この位相補償の施された目標トルクに応じてエン
   ジンへの吸入空気量を制御する手段と、同じく予め設定
   された規範モデルに前記目標トルクに対するシリンダ内
   吸入燃料量の伝達特性が一致するように前記目標トルク
   に燃料量に関する位相補償を施す手段と、この位相補償
   の施された目標トルクに応じてエンジンへの燃料供給量
   を制御する手段とを設けたことを特徴とする車両用エン
   ジンの制御装置。