JPH04279749A - エンジンのアイドリング回転数制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのアイドリン
グ時の回転数を目標回転数に制御するエンジンのアイド
リング回転数制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、評価関数等を用いたシミュレーシ
ョンにより予め設定された最適フィードバックゲインと
エンジンの内部状態を表す状態変数量とに応じて補助空
気制御弁等の制御量を演算する所謂現代制御を用いたエ
ンジンのアイドリング回転数制御装置はエンジンの動的
モデルを用いて、検出した回転数よりアイドル空気量を
定めてエンジン回転数を目標回転数に制御している（例
えば特開昭６４ー８６６４号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが前述のような
装置においては、空燃比が理論空燃比であることを想定
して上記の動的モデルを設定しているため空燃比が理論
空燃比からずれた状態のとき（例えばオーバーリッチ時
やオーバーリーン時）即ちモデル誤差が生じる状態で上
述の制御を行うと回転数が的確に制御されず図１１に示
すようにハンチングが発生するという問題がある。

【０００４】このハンチングを防止するためには空燃比
を含めた動的モデルを設定する必要があるが、空燃比を
含める即ち入力を１つ増やしてモデルを設定した場合フ
ィードバック定数の設定にあたっては多大な時間と労力
が必要になるという問題点が生じる。さらに、それぞれ
のエンジン状態に応じたフィードバックゲインを記憶す
るためには、多くの記憶容量が必要となり電子制御装置
の負荷が増加するという問題点が生じる。

【０００５】本発明は、前述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、フィード
バック定数の設定時における労力・時間および電子制御
装置への負荷を増加させることなく、空燃比が理論空燃
比からずれる時も回転数の目標回転数への追従性を向上
させるエンジンのアイドリング回転数制御装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は図１に示すよう
に、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前
記回転数を調節する回転数調節手段と、前記エンジンの
アイドリング時の回転数が目標回転数となるように前記
回転数調節手段を制御するための制御量を演算し、前記
制御量に応じた制御信号を出力する制御手段とを備える
エンジンのアイドリング回転数制御装置であって、前記
制御手段は、前記エンジンの動的なモデルに基づいて予
想回転数を算出する予想回転数算出手段と、前記予想回
転数と前記回転数との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記目標回転数と前記回転数との偏差の積分項を算出す
る積分項算出手段と、前記積分項と前記回転数と前記制
御量とに基づいて状態変数量を設定する状態変数量設定
手段と、予め前記モデルに基づいて設定される第１のフ
ィードバックゲインと、この第１のフィードバックゲイ
ンよりも応答性が劣る第２のフィードバックゲインとを
記憶する記憶手段と前記第１のフィードバックゲインと
前記状態変数量とに応じて前記制御量を設定する第１の
制御量設定手段と、前記第２のフィードバックゲインと
前記状態変数量とに応じて前記制御量を設定する第２の
制御量設定手段と、通常は前記第１の制御量設定手段を
用いて前記制御量を設定し、前記偏差算出手段からの前
記偏差が所定値を越えた時は前記第２の制御量設定手段
に切り換えて前記制御量を設定する切り換え手段と、を
備えることを特徴とするエンジンのアイドリング回転数
制御装置を要旨としている。

【０００７】

【作用】以上の構成により、制御手段でエンジンのアイ
ドリング時に回転数検出手段により検出される回転数が
目標回転数となるように制御量が演算される。そして、
この制御量に応じた制御信号が回転数調整手段に出力さ
れる。

【０００８】また、制御手段においては状態変数量設定
手段で、目標回転数と実回転数との偏差の積分項と回転
数と制御量に応じて状態変数量が設定され、また第１及
び第２の制御量設定手段は記憶手段に記憶されている第
１及び第２のフィードバック定数と状態変数量とより制
御量を設定する。そして偏差算出手段が回転数と予想回
転数との偏差を算出し、この偏差が所定値より大きくな
ったとき切り換え手段により第１の制御量設定手段から
第２の制御量設定手段に切り換えて前記制御量が設定さ
れる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。図２は、以下に説明するエンジンのアイド
リング回転数制御装置が行われるエンジン１０とその周
辺装置を示す概略構成図である。

【００１０】図示するように本実施例では、エンジン１
０の点火時期、空燃比、アイドリング回転数等の制御が
、電子制御装置２０により行われるが、ここではアイド
リング回転数制御を中心に説明する。

【００１１】エンジン１０は車両に搭載されており、図
２に示すように、４気筒４サイクルの火花点火式のもの
であって、その吸入空気は上流より、エアクリーナ２１
，吸気管２２，サージタンク２３，吸気分岐管２４を介
して各気筒に吸入される。一方燃料は図示しない燃料タ
ンクより圧送されて吸気分岐管２４に設けられた燃料噴
射弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄから噴射・供給さ
れるよう構成されている。さらに、排気管６０には上流
側からエンジン１０に供給される混合気の空燃比を検出
する酸素センサ（Ｏ２　センサ）６１，排気ガス中の有
害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸ　）を浄化する三元触媒６
２が設けられている。

【００１２】ここで、Ｏ２　センサ６１は周知のとおり
空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかに応じた
信号を出力する。また、エンジン１０には点火回路２６
から供給される高電圧の電気信号を各気筒の点火プラグ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄに分配するディストリ
ビュータ２８、このディストリビュータ２８内に設けら
れエンジン１０の回転数Ｎｅを検出する回転数センサ２
９，スロットルバルブ３０の開度ＴＨを検出するスロッ
トルセンサ３１，スロットルバルブ３０下流の吸気圧Ｐ
Ｍを検出する圧力センサ３２、エンジン１０の冷却水温
ＴＨＷを検出する暖機センサ３３、同じくその吸気温度
ＴＡＭを検出する吸気温センサ３４が備えられている。

【００１３】回転数センサ２９はエンジン１０のクラン
ク軸と同期して回転するリングギヤに対向して設けられ
るもので、回転数Ｎｅに比例してエンジン１０の１回転
、即ち７２０℃Ａに２４発のパルス信号を出力する。 スロットルセンサ３１はスロットルバルブ３０の開度Ｔ
Ｈに応じたアナログ信号と共に、スロットルバルブ３０
がほぼ全閉であることを検出するアイドルスイッチから
のオン−オフ信号も出力する。

【００１４】一方、エンジン１０の吸気系には、スロッ
トルバルブ３０を迂回し、エンジン１０のアイドリング
時における吸入空気量ＡＲを制御するバイパス通路４０
が設けられている。バイパス通路４０は、空気導管４２
，４３と空気制御弁（以下、ＩＳＣバルブと呼ぶ）４４
とから構成されている。

【００１５】このＩＳＣバルブ４４は、例えば比例電磁
式（リニアソレノイド）制御弁で構成されており、ハウ
ジング４５の中に移動可能に設定したプランジャ４６の
位置によって、上記空気導管４２と４３との間の空気通
路面積を可変制御するものである。

【００１６】ＩＳＣバルブ４４は、通常はプランジャ４
６が圧縮コイルばね４７によって上記空気通路面積が零
となる状態に設定されているが、励磁コイル４８に励磁
電流を流すことによって、プランジャ４６が駆動されて
上記空気通路を開くように構成されている。即ち、励磁
コイル４８に対する励磁電流を連続的に変化制御するこ
とによってバイパス空気流量が制御されるものである。

【００１７】この場合、励磁コイル４８に対する励磁電
流は、励磁コイル４８に印加するパルス幅のデューティ
比を制御する所謂パルス幅変調ＰＷＭを行なうことで制
御されている。このＩＳＣバルブ４４は、燃料噴射弁２
５ａ乃至２５ｄや点火回路２６と同様に電子制御装置２
０によって駆動制御されるもので、上述したものの他に
もダイヤフラム制御式の弁、ステップモータ制御による
弁等が適宜用いられる。

【００１８】電子制御装置２０は、周知のセントラル・
プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）５２，リード・オ
ンリー・メモリ（ＲＯＭ）５２，ランダム・アクセス・
メモリ（ＲＡＭ）５３，バックアップＲＡＭ５４等を中
心に算術論理演算回路として構成され、上述した各セン
サからの入力を行なう入力ポート５６や各アクチュエー
タへ制御信号を出力する出力ポート５８等と、バス５９
を介して相互に接続されている。

【００１９】電子制御装置２０は、入力ポート５６を介
して、吸入空気量ＡＲ，吸気温度ＴＡＭ，スロットル開
度ＴＨ，冷却水温ＴＨＷおよび回転数Ｎｅ等を入力し、
これらに基づいて燃料噴射量τ，点火時期Ｉｇ，ＩＳＣ
バルブ開度θ等を算出し、出力ポート５８を介して燃料
噴射弁２５ａ乃至２５ｄ，点火回路２６，ＩＳＣバルブ
４４の各々に制御信号を出力する。

【００２０】電子制御装置２０は、アイドリング回転数
制御を行なうために、予め次の手法で設計されている。 なお、以下に述べる設計手法は特開昭６４−８３３６号
公報に示されている。

【００２１】（ａ）制御対象のモデリング本実施例では
エンジン１０のアイドリング時の回転数を制御するシス
テムのモデルを、ｎ＝ｍ＝２として次数〔２，２〕の自
己回帰移動平均モデルを用い、これにサンプリング時間
（むだ時間）による遅れｐをｐ＝６とし、更に外乱ｄを
考慮して、

【００２２】

【数１】 　　Ｎｅ（ｉ）＝ａ１・Ｎｅ（ｉ−１）＋ａ２・Ｎｅ（
ｉ−２）＋ｂ１・ｕ（ｉ−７）＋ｂ２・ｕ（ｉ−８）＋
ｄ（ｉ−１）として近似する。尚、ここで、ｕはＩＳＣ
バルブ４４の制御量を示すものであって、本実施例では
励磁コイル４８に印加されるパルス信号のデューティ比
に相当する。 また、ｉは最初のサンプリング開始からの制御回数を示
す変数である。

【００２３】こうして近似したモデルに対し、ステップ
応答を用いてアイドリング時の回転数を制御するシステ
ムの伝達関数Ｇを求め、これから上記モデルの各定数ａ
１，ａ２，ｂ１，ｂ２を実験的に定めることは容易であ
る。各定数ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を定めることにより
、アイドリング時の回転数を制御するシステムのモデル
が定まったことになる。

【００２４】（ｂ）状態変数量ＩＸ表示の方法数１を状
態変数量

【００２５】

【数２】 　　ＩＸ（ｉ）＝〔Ｘ１（ｉ）　　Ｘ２（ｉ）　　Ｘ３
（ｉ）　　Ｘ４（ｉ）　　Ｘ５（ｉ）　　Ｘ６（ｉ）　
　Ｘ７（ｉ）　　Ｘ８（ｉ）　　Ｘ９（ｉ）〕Ｔ　を用
いて書き直すと、（以下余白）

【００２６】

【数３】 を得る。従って、取りもなおさず状態変数量ＩＸ（ｉ）
は、

【００２７】

【数４】Ｘ１（ｉ）＝Ｎｅ（ｉ），Ｘ２（ｉ）＝Ｎｅ（
ｉ−１），　　Ｘ３（ｉ）＝ｕ（ｉ−１），Ｘ４（ｉ）
＝ｕ（ｉ−２），　　Ｘ５（ｉ）＝ｕ（ｉ−３），Ｘ６
（ｉ）＝ｕ（ｉ−４）， Ｘ７（ｉ）＝ｕ（ｉ−５），　　Ｘ８（ｉ）＝ｕ（ｉ−
６），Ｘ９（ｉ）＝ｕ（ｉ−７） となる。

【００２８】（ｃ）レギュレータの設計数３，数４につ
いてレギュレータを設計すると、最適フィードバックゲ
イン

【００２９】

【数５】 　　ＩＫ＝〔Ｋ１　　Ｋ２　　Ｋ３　　Ｋ４　　Ｋ５　
　Ｋ６　　Ｋ７　　Ｋ８　　Ｋ９〕と、状態変数量

【００３０】

【数６】 　　ＩＸ（ｉ）＝〔Ｘ１（ｉ）　　Ｘ２（ｉ）　　Ｘ３
（ｉ）　　Ｘ４（ｉ）　　Ｘ５（ｉ）　　Ｘ６（ｉ）　
　Ｘ７（ｉ）　　Ｘ８（ｉ）　　Ｘ９（ｉ）〕Ｔ　＝〔
Ｎｅ（ｉ）　　Ｎｅ（ｉ−１）　　ｕ（ｉ−１）　　ｕ
（ｉ−２）　　ｕ（ｉ−３）　　ｕ（ｉ−４）　　ｕ（
ｉ−５）　　ｕ（ｉ−６）　　ｕ（ｉ−７）〕とを用い
て

【００３１】

【数７】 　　ｕ（ｉ）＝ＩＫ・ＩＸ（ｉ） 　　　　　　＝Ｋ１・Ｎｅ（ｉ）＋Ｋ２・Ｎｅ（ｉ−１
）＋Ｋ３・ｕ（ｉ−１）　　　　　　＋Ｋ４・ｕ（ｉ−
２）＋Ｋ５・ｕ（ｉ−３）＋Ｋ６・ｕ（ｉ−４）　　　
　　　＋Ｋ７・ｕ（ｉ−５）＋Ｋ８・ｕ（ｉ−６）＋Ｋ
９・ｕ（ｉ−７）となる。更に、誤差を吸収させるため
に積分項ｕＩ（ｉ）を加え、

【００３２】

【数８】 　　ｕ（ｉ）＝Ｋ１・Ｎｅ（ｉ）＋Ｋ２・Ｎｅ（ｉ−１
）＋Ｋ３・ｕ（ｉ−１）　　　　　　　　　　＋Ｋ４・
ｕ（ｉ−２）＋Ｋ５・ｕ（ｉ−３）＋Ｋ６・ｕ（ｉ−４
）　　　　　　　　　　＋Ｋ７・ｕ（ｉ−５）＋Ｋ８・
ｕ（ｉ−６）＋Ｋ９・ｕ（ｉ−７）　　　　　　　　　
　＋ｕＩ（ｉ） としてＩＳＣバルブ４４の制御値ｕ（ｉ）を求めること
ができることになる。ここで、積分項ｕＩ（ｉ）は、目
標回転数ＮＦと回転数Ｎｅ（ｉ）との偏差ＮＦ−Ｎｅ（
ｉ）と積分定数Ｋａから求まる値であり、

【００３３】

【数９】 　　ｕＩ（ｉ）＝ｕＩ（ｉ−１）＋Ｋａ・（ＮＦ−Ｎｅ
（ｉ））として求められる。以下、この積分項ｕＩ（ｉ
）を含めて状態変数量ＩＸ（ｉ）、積分定数Ｋａを含め
て最適フィードバックゲインＩＫとする。

【００３４】図３は、上述の如くモデリングしたアイド
リング時の回転数を制御するシステムのブロック線図で
あって、このブロック線図では、制御量ｕ（ｉ−１）を
ｕ（ｉ）から導くためにＺ−１変換を用いて表示したが
、これは過去の制御量ｕ（ｉ−１）をＲＡＭ５３に記憶
しておき、次の制御の時点で読み出して用いることに相
当する。

【００３５】図３において一点鎖線でかこまれたブロッ
クＰ１が回転数を目標回転数にフィードバック制御して
いる状態において内部状態を定める部分、ブロックＰ２
が積分項ｕＩ（ｉ）を求める部分（累積部）、及びブロ
ックＰ３がブロックＰ１，Ｐ２で定められた状態変数量
ＩＸ（ｉ）から制御量ｕ（ｉ）を演算する部分を示して
いる。

【００３６】（ｄ）最適フィードバックゲインＩＫの設
定 最適フィードバックゲインＩＫは、例えば以下の手法に
よって決定できる。 （最適サーボ系） 最適フィードバックゲインＩＫの評価関数Ｊ、

【００３
７】

【数１０】 を最小とするように決定される。ここで、評価関数Ｊと
は、ＩＳＣバルブ４４の制御値ｕ（ｉ）の動きを制約し
つつ、制御出力としてのアイドリング時の回転数Ｎｅ（
ｉ）の目標回転数ＮＦからの偏差を最小にしようと意図
したものであり、制御値ｕ（ｉ）に対する制約の重み付
けは、重みのパラメータＱ，Ｒの値によって変更するこ
とができる。従って、重みパラメータＱ，Ｒの値を種々
換えて最適な制御特性がえられるまでシミュレーション
を繰り返し、最適フィードバックゲイン

【００３８】

【数１１】 　　ＩＫ＝〔Ｋ１　　Ｋ２　　Ｋ３　　Ｋ４　　Ｋ５　
　Ｋ６　　Ｋ７　　Ｋ８　　Ｋ９　　Ｋａ〕を定めれば
よい。

【００３９】そして最適フィードバックゲインＩＫ＝〔
Ｋ１　　Ｋ２　　Ｋ３　　Ｋ４Ｋ５　　Ｋ６　　Ｋ７　
　Ｋ８　　Ｋ９　　Ｋａ〕は各定数ａ１，ａ２，ｂ１，
ｂ２に依存している。そこで、アイドリング時の回転数
Ｎｅを制御するシステムの変動（パラメータ変動）に対
するシステムの安定性（ロバスト性）を保証しようとす
ると、各定数ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の変動分を見込ん
で最適フィードバックゲインＩＫを設計する必要がある
。

【００４０】従ってシミュレーションは各定数ａ１，ａ
２，ｂ１，ｂ２の現実に生じ得る変動を加味して行ない
、安定性を満足する最適フィードバックゲインＩＫを定
める。変動要因としては、ＩＳＣバルブ４４のへたりや
バイパス通路の目詰まり等の経時的変化の他、負荷変動
等によるものも考えることができる。

【００４１】以上、制御対象のモデリング，状態変数量
表示の方法，レギュレータの設計，最適フィードバック
ゲインの決定について説明したが、これらは予め決定さ
れ求められており、電子制御装置２０の内部ではその結
果，即ち数１，数８，数９のみを用いて実際の制御を行
なう。

【００４２】本実施例では数１，数８，数９を使ったフ
ィードバック処理を行なうのはエンジン１０の状態が所
定のフィードバック実行条件を満たすときのみであって
、フィードバック実行条件を満たさない場合（オープン
状態）は数１，数８，数９を使った処理は電子制御装置
２０の内部では実行せず、他の所定の処理に従ってＩＳ
Ｃバルブ４４に対する制御量ｕ（ｉ）を決定する。

【００４３】以下、アイドリング回転数制御について、
図４〜図８に示すフローチャートを用いて説明する。図
４は、ＩＳＣバルブ４４の制御プログラムのフローチャ
ートであって、図示しないＩＧスイッチが閉じられてい
る状態で所定時間毎（例えば１００ｍｓｅｃ毎）に割込
により実行される。

【００４４】まず割込により処理が開始されると、ステ
ップ１０２においてエンジン１０の始動完了後３ｓｅｃ
　経過したかを判別する。これはエンジン始動直後のエ
ンジン不安定状態から脱したと認められる状態から制御
するためのものである。なお、エンジン１０の始動完了
は、例えばエンジン１０の回転数Ｎｅが５００ｒｐｍ　
を上回ったら、始動完了と判断する。

【００４５】ステップ１０２で始動完了後３ｓｅｃ　経
過したと判別された場合は、ステップ１０４に進んでス
ロットルバルブ３０が全閉であってアイドルスイッチＬ
Ｌがオンであるかを判別する。ステップ１０４でアイド
ルスイッチＬＬがオンであると判別した場合には、ステ
ップ１０６に進んで、暖機完了後かを判別し、暖機完了
後であればステップ１０８に進む。

【００４６】ステップ１０８でフィードバック（Ｆ／Ｂ
）処理を実行しているときに１にセットされるフラグ（
Ｆ／Ｂフラグ）が１になっているかを判別し、Ｆ／Ｂフ
ラグ＝１であればステップ１１０に進む。

【００４７】ステップ１１０では、オープン状態からフ
ィードバック処理を実行する状態へと移った直後にセッ
トされる目標値持上量ＮＦＯＰＥＮが５ｒｐｍ未満かを
判別する。ＮＦＯＰＥＮ＜５ｒｐｍ　であればステップ
１１２にて持上量ＮＦＯＰＥＮを０にしてからステップ
１１４に進む。また、ＮＦＯＰＥＮ≧５ｒｐｍ　であれ
ば、ステップ１１６でＦ／Ｂ状態に移ってＦ／Ｂ処理を
開始してから１ｓｅｃ　経過したかを判別し、経過して
いなければステップ１１４に進み、経過していれば持上
量ＮＦＯＰＥＮを５ｒｐｍ　だけ少ない値に修正（ＮＦ
ＯＰＥＮ←ＮＦＯＰＥＮ−５ｒｐｍ　）してからステッ
プ１１４に進む。ステップ１１４では基準回転数ＮＦＢ
（例えば７００ｒｐｍ　）に上記持上量ＮＦＯＰＥＮを
加えて目標回転数ＮＦを定める。

【００４８】ステップ１２０では上記ステップ１１４で
定められた目標回転数ＮＦに対応して後述するＦ／Ｂ処
理を実行する。一方、ステップ１０８でＦ／Ｂフラグ＝
０と判別された場合には、ステップ１２２に進み、回転
数センサ２９の信号に基づいて得た最新の回転数Ｎｅｎ
と基準回転数ＮＦＢに所定値ＮＡ（例えば２００ｒｐｍ
　）を加えたものとを比較し、Ｎｅｎ≦ＮＦＢ＋ＮＡで
あればステップ１２４に進み、Ｎｅｎ＞ＮＦＢ＋ＮＡで
あればステップ１２６に進む。ステップ１２６でアイド
ルスイッチＬＬがオン後３ｓｅｃ　経過したかを判別し
、経過していればステップ１２４に進む。

【００４９】ステップ１２４ではＦ／Ｂフラグに１をセ
ットしてからステップ１２８に進み、持上量ＮＦＯＰＥ
Ｎを最新の回転数Ｎｅから基準回転数ＮＦＢを引いて求
めてから、ステップ１１０に進む。従ってステップ１２
８の処理によりＦ／Ｂ処理開始時における目標回転数Ｎ
Ｆの初期値にはＦ／Ｂ処理を開始すると判断した時点の
回転数が設定されることになる。

【００５０】また、ステップ１０２において、始動後３
ｓｅｃ　経過していない場合、またはステップ１０４に
おいてアイドルスイッチＬＬがオフの場合、またはステ
ップ１０６において暖機完了前の場合またはステップ１
２６でアイドルスイッチＬＬがオン後３ｓｅｃ　経過し
ていない場合には、ステップ１３０に進む。ステップ１
３０ではＦ／Ｂフラグを０にセットし、続くステップ１
３２にて後述するオープン処理を実行する。

【００５１】ステップ１２０またはステップ１３２での
処理を終えると、ステップ１３４にて次のフィードバッ
ク処理に備えて後述する記憶処理を実行し、本制御プロ
グラムを一旦終了し、他のエンジン制御プログラムに移
る。

【００５２】図５は図４におけるステップ１２０のＦ／
Ｂ処理を示すフローチャートで、上記数１，数８，数９
に基づいて制御量ｕ（ｉ）及び予想回転数ＳＮｅの演算
が実行される。

【００５３】詳しくは、ステップ２０１で最新の回転数
Ｎｅを今回の回転数Ｎｅ（ｉ）に代入し、ステップ２０
２で予想回転数ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ（ｉ）との絶
対値｜ＳＮｅ−Ｎｅ（ｉ）｜を算出する。

【００５４】ところで、予想回転数ＳＮｅは後述するス
テップ２１０で前述した数１より求められ、本実施例で
は数１におけるｂ２は０としているため数１は以下のよ
うに書ける。

【００５５】

【数１２】 　　ＳＮｅ＝ａ１・Ｎｅ（ｉ）＋ａ２・Ｎｅ（ｉ−１）
＋ｂ１・ｕ（ｉ−６）＋ＣここでＣは外乱ｄ（ｉ）に相
当する定数であり本実施例では４．０３に設定されてお
り、またａ１，ａ２及びｂ１はそれぞれ１．１９，−０
．１９及び０．３５に設定されている。

【００５６】次にステップ２０３で絶対値｜ＳＮｅ−Ｎ
ｅ（ｉ）｜が定数αより大きいか否かの判別を行い、大
きいときはステップ２０４でカウンタＮをインクリメン
ト（Ｎ＝Ｎ＋１）する。そしてステップ２０５でカウン
タＮが所定値βを越えたか否かの判別を行う。ここでα
及びβはそれぞれ例えば１０に設定される。

【００５７】ステップ２０５でカウンタＮが所定値βよ
り大きいとき即ち予想回転数ＳＮｅと実回転数Ｎｅ（ｉ
）との偏差がα以上の状態がβ回続いた場合はステップ
２１１でカウンタＸ１をリセットし、ステップ２１２で
最適フィードバックゲインに補助フィードバック定数Ｉ
Ｋｘを設定する。

【００５８】ところで、ステップ２０８及び２１２で設
定される最適フィードバックゲインは前述した数１０よ
り導かれるが、数１０式においてパラメータＱを一定に
した場合パラメータＲを小さくする程応答性に優れた最
適フィードバックゲインが定まるが本実施例では補助フ
ィードバックゲインＩＫｘは基本フィードバックゲイン
ＩＫｂより応答性が劣るように設定されている。

【００５９】ステップ２１２でフィードバックゲインが
設定されるとステップ２０９で補助フィードバックゲイ
ンＩＫｘを前述の数８，数９に代入することによりＩＳ
Ｃ制御量ｕ（ｉ）と積分項ｕＩ（ｉ）を算出し即ち、最
新の回転数Ｎｅを演算用に今回の回転数Ｎｅ（ｉ）にセ
ットし、この今回の回転数Ｎｅ（ｉ）と目標回転数ＮＦ
との偏差に積分定数Ｋａを掛けたものを前回の処理で求
められていてＲＡＭ５に記憶されている前回の積分項ｕ
Ｉ（ｉ−１）に加えて今回の積分項ｕＩ（ｉ）を定め、
今回の積分項ｕＩ（ｉ）とセットした今回の回転数Ｎｅ
（ｉ）と今回の状態変数量〔Ｎｅ（ｉ−１）　　ｕ（ｉ
−１）　　ｕ（ｉ−２）　　ｕ（ｉ−３）　　ｕ（ｉ−
４）　　ｕ（ｉ−５）　　ｕ（ｉ−６）〕とから今回の
制御量ｕ（ｉ）を定めている。

【００６０】次に、ステップ２１０で予想回転数ＳＮｅ
を（１２）式より算出する。また、ステップ２０３で判
定がＮＯのときはステップ２１３でカウンタＮをリセッ
ト（Ｎ＝０）してからステップ２０６でカウンタＸ１を
インクリメント（Ｘ１＝Ｘ１＋１）してステップ２０７
でカウンタＸ１がγ（例えば１０程度の定数）を越えた
か否かの判別を行う。このカウンタＸ１はフィードバッ
クゲインがＩＫｘからＩＫｂに切り替わるとき所定時間
だけＩＫｘを保持するためのものであり、カウンタＸ１
がγを越えた時即ち予想回転数ＳＮｅと実回転数Ｎｅ（
ｉ）との偏差がα以下の状態がγ回続いた場合はステッ
プ２０８でフィードバックゲインに基本フィードバック
ゲインＩＫｂを設定する。そしてステップ２０９で基本
フィードバックゲインＩＫｂを用いてフィードバック制
御量が演算される。

【００６１】以上のようにしてフィードバックゲイン（
ＩＫｂまたはＩＫｘ）を用いて制御量ｕ（ｉ）及び予想
回転数ＳＮｅがステップ２０９、２１０で演算されると
本ルーチンは終了する。

【００６２】図６は図４中のステップ１３２のオープン
処理のフローチャートを示す。このオープン処理では、
ステップ５０２において今回の制御値ｕ（ｉ）および過
去の制御量ｕ（ｉ−１），ｕ（ｉ−２），ｕ（ｉ−３）
，ｕ（ｉ−４），ｕ（ｉ−５），ｕ（ｉ−６）を所定値
ｕ０，ｕ１，ｕ２，ｕ３，ｕ４，ｕ５，ｕ６に設定する
。この所定値ｕ０，ｕ１，ｕ２，ｕ３，ｕ４，ｕ５，ｕ
６はデューティ比として１００％や０％や５０％などの
任意の一定値でもよく、また冷却水温ＴＨＷなどの検出
パラメータに応じて定められる値であってもよい。また
、ＲＡＭ５３に記憶されている実際に演算された過去の
制御量ｕ（ｉ−１），ｕ（ｉ−２），ｕ（ｉ−３），ｕ
（ｉ−４），ｕ（ｉ−５），ｕ（ｉ−６）としてもよい
。

【００６３】ステップ５０４では今回の回転数Ｎｅ（ｉ
）、前回の回転数Ｎｅ（ｉ−１）に所定値Ｎｅ０，Ｎｅ
１をそれぞれ代入する。ここで、今回の回転数Ｎｅ（ｉ
）としては最新の回転数Ｎｅとしてもよい。また、前回
の回転数Ｎｅ（ｉ−１）としてはＲＡＭ５３に記憶され
ている前回の制御タイミングにおける実際の回転数Ｎｅ
としてもよい。そしてステップ５０６ではステップ５０
２，５０４でセットされた過去の制御量ｕ（ｉ−１），
ｕ（ｉ−２），ｕ（ｉ−３），ｕ（ｉ−４），ｕ（ｉ−
５），ｕ（ｉ−６）および今回の回転数Ｎｅ（ｉ）と前
回の回転数Ｎｅ（ｉ−１）から求まる状態変数量とステ
ップ５０２でセットされた今回の制御値ｕ（ｉ）とが合
致した積分項ｕＩ（ｉ）を数５に基づいて逆演算する。

【００６４】なお、このオープン処理時における状態変
数量はステップ５０２でセットされた過去の制御量ｕ（
ｉ−１），ｕ（ｉ−２），ｕ（ｉ−３），ｕ（ｉ−４）
，ｕ（ｉ−５），ｕ（ｉ−６）と、ステップ５０４でセ
ットされた今回の回転数Ｎｅ（ｉ）と前回の回転数Ｎｅ
（ｉ−１）と、ステップ５０６で逆演算された積分項ｕ
Ｉ（ｉ）とから〔Ｎｅ（ｉ）　　Ｎｅ（ｉ−１）　　ｕ
（ｉ−１）　　ｕ（ｉ−２）ｕ（ｉ−３）　　ｕ（ｉ−
４）　　ｕ（ｉ−５）　　ｕ（ｉ−６）　　ｕＩ（ｉ）
〕で表現される。

【００６５】そしてステップ５０８ではステップ５０２
で設定した今回の制御値ｕ（ｉ）に応じてデューティ比
の制御信号を出力ポート５８からＩＳＣバルブ４４に対
して出力させる。

【００６６】図７は図４中のステップ１３４の記憶処理
のフローチャートを示す。この記憶処理では、まずステ
ップ６０２において直前に実行された図４のステップ１
２０（Ｆ／Ｂ処理）とステップ１３２（オープン処理）
とのいずれかで設定された状態変数量のうちＮｅ（ｉ）
，，ｕ（ｉ−５），ｕ（ｉ−４），ｕ（ｉ−３）ｕ（ｉ
−２），ｕ（ｉ−１），ｕＩ（ｉ）をそれぞれＮｅ（ｉ
−１），ｕ（ｉ−６），ｕ（ｉ−５），ｕ（ｉ−４），
ｕ（ｉ−３），ｕ（ｉ−２），ｕＩ（ｉ−１）に代入し
、また、ステップ１２０またはステップ１３２にて定め
た今回の制御値ｕ（ｉ）をｕ（ｉ−１）に代入する。

【００６７】次にステップ６０４ではステップ６０２で
定めたＮｅ（ｉ−１），ｕ（ｉ−６），ｕ（ｉ−５），
ｕ（ｉ−４），ｕ（ｉ−３），ｕ（ｉ−２），ｕ（ｉ−
１），ｕＩ（ｉ−１）をＲＡＭ５３に記憶する。

【００６８】即ち、上記記憶処理ではステップ１２０，
１３２で用いたＮｅ（ｉ），ｕ（ｉ−２），ｕ（ｉ−１
）及び同ステップで定めた制御値ｕ（ｉ）を用いて次回
のＦ／Ｂ処理及び次回のオープン処理における積分項の
逆演算に備えて記憶されている状態変数量を更新して記
憶している。しかも本実施例では次回の演算タイミング
での処理で用いられる形に変更（ステップ６０２）して
から記憶している。

【００６９】以上説明した実施例ではフィードバック処
理において予想回転数ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ（ｉ）
との偏差がαより大きくなった時応答性に劣る補助フィ
ードバック定数ＩＫｘに切りかえていたが、予想回転数
ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ（ｉ）との偏差がαより大き
くなった時はオープン処理をするようにしてもよい。以
下その実施例を図８に基づいて説明する。

【００７０】本ルーチンは図４のステップ１２０に相当
し、図５と同じ処理内容を示すステップには図５と同符
号を付けてある。図５と異なるところはステップ３００
であって本実施例では予想回転数ＳＮｅと今回の回転数
Ｎｅ（ｉ）との偏差がα以上の状態がβ回続いた場合は
ステップ３００で図６に示したオープン処理を行う。そ
して予想回転数ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ（ｉ）との偏
差がα以下になるとステップ２０８でフィードバックゲ
インに基本フィードバックゲインＩＫｂを設定する。他
の処理は前述した通りである。

【００７１】以下前述した実施例の実際の動作を図９及
び図１０に基づいて説明する。図９は予想回転数ＳＮｅ
と今回の回転数Ｎｅ（ｉ）との偏差が大きくなったとき
フィードバックゲインをおとす即ち応答性の劣るフィー
ドバック定数ＩＫｘを用いてＩＳＣ制御量求めた図５に
示した実施例の場合であって、理論空燃比を想定して設
計された前述のモデル式数１に当てはまらなくなるオー
バーリーン時とオーバーリッチ時の回転変動を示してい
るまた、図１０は予想回転数ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ
（ｉ）との偏差が大きくなったときオープン処理に切り
換える図８に示した実施例の場合を示している。

【００７２】図９及び図１０よりモデル誤差が大きくな
るオーバーリーン時とオーバーリッチ時には予想回転数
ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ（ｉ）との偏差が大きくなっ
て応答性に劣る制御仕様にまたはオープン制御に切り替
わるためエンジン回転のハンチングが低減されて回転変
動が抑制される。

【００７３】また、他の実施例として複数個のフィード
バックゲインを予想回転数ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ（
ｉ）との偏差又は絶対値に対応させてＲＯＭ５２に記憶
させておき予想回転数ＳＮｅと今回の回転数Ｎｅ（ｉ）
との偏差または絶対値に応じてフィードバックゲインを
切り換えるようにしてもよい。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明よれば、モデ
ル誤差が大きくなって予想回転数と実回転数との偏差が
大きくなる例えばオーバーリッチ時やオーバーリーン時
にはフィードバックゲインが応答性の劣るフィードバッ
クゲインに切り替わるかまたはフィードバッック処理か
らオープン処理に切り替わるため制御量の変動が少なく
なってハンチングが防止され回転変動が抑制されるとい
う効果がある。さらに、モデルの入力数を増加させるこ
となく空燃比変動に伴う回転変動を抑制出来るためフィ
ードバックゲインの設定時における労力・時間、および
電子制御装置の記憶容量等を増加させることなく回転数
の目標回転数への追従性を向上させることができるとい
う優れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明が適用される一実施例の構成図である。

【図３】アイドリング回転数制御におけるシステムのブ
ロック線図である。

【図４】前記実施例の作動説明に供するフローチャート
である。

【図５】前記実施例のフィードバック処理の作動説明に
供するフローチャートである。

【図６】前記実施例のオープン処理の作動説明に供する
フローチャートである。

【図７】前記実施例の記憶処理の作動説明に供するフロ
ーチャートである。

【図８】他の実施例の作動説明に供するフローチャート
である。

【図９】図５に示した処理時の回転変動を示した実験結
果図である。

【図１０】図６に示した処理時の回転変動を示した実験
結果図である。

【図１１】従来技術の説明に供した説明図である。

【符号の説明】

１０　　エンジン ２０　　電子制御装置 ３０　　回転数センサ ４４　　ＩＳＣバルブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンの回転数を検出する回転数検
   出手段と、前記回転数を調節する回転数調節手段と、前
   記エンジンのアイドリング時の回転数が目標回転数とな
   るように前記回転数調節手段を制御するための制御量を
   演算し、前記制御量に応じた制御信号を出力する制御手
   段とを備えるエンジンのアイドリング回転数制御装置で
   あって、前記制御手段は、前記エンジンの動的なモデル
   に基づいて予想回転数を算出する予想回転数算出手段と
   、前記予想回転数と前記回転数との偏差を算出する偏差
   算出手段と、前記目標回転数と前記回転数との偏差の積
   分項を算出する積分項算出手段と、前記積分項と前記回
   転数と前記制御量とに基づいて状態変数量を設定する状
   態変数量設定手段と、予め前記モデルに基づいて設定さ
   れる第１のフィードバックゲインと、この第１のフィー
   ドバックゲインよりも応答性が劣る第２のフィードバッ
   クゲインとを記憶する記憶手段と前記第１のフィードバ
   ックゲインと前記状態変数量とに応じて前記制御量を設
   定する第１の制御量設定手段と、前記第２のフィードバ
   ックゲインと前記状態変数量とに応じて前記制御量を設
   定する第２の制御量設定手段と、通常は前記第１の制御
   量設定手段を用いて前記制御量を設定し、前記偏差算出
   手段からの前記偏差が所定値を越えた時は前記第２の制
   御量設定手段に切り換えて前記制御量を設定する切り換
   え手段と、を備えることを特徴とするエンジンのアイド
   リング回転数制御装置。
2. 【請求項２】　　エンジンの回転数を検出する回転数検
   出手段と、前記回転数を調節する回転数調節手段と、前
   記エンジンのアイドリング時の回転数が目標回転数とな
   るように前記回転数調節手段を制御するための制御量を
   演算し、前記制御量に応じた制御信号を出力する制御手
   段とを備えるエンジンのアイドリング回転数制御装置で
   あって、前記制御手段は、前記エンジンの動的なモデル
   に基づいて予想回転数を算出する予想回転数算出手段と
   、前記予想回転数と前記回転数との偏差を算出する偏差
   算出手段と、前記目標回転数と前記回転数との偏差の積
   分項を算出する積分項算出手段と、前記積分項と前記回
   転数と前記制御量とに基づいて状態変数量を設定する状
   態変数量設定手段と、予め前記モデルに基づいて設定さ
   れる第１のフィードバックゲインと前記状態変数量とに
   基づいて前記制御量を設定する第１の制御量設定手段と
   、オープン処理により所定の値に前記制御量を設定する
   第２の制御量設定手段と、通常は前記第１の制御量設定
   手段を用いて前記制御量を設定し、前記偏差算出手段か
   らの前記偏差が所定値を越えた時は前記第２の制御量設
   定手段に切り換えて前記制御量を設定する切り換え手段
   と、を備えることを特徴とするエンジンのアイドリング
   回転数制御装置。
3. 【請求項３】　　前記予想回転数算出手段は、前記回転
   数と前記制御量とを入力とし前記予想回転数を出力とす
   る算出手段を含むことを特徴とする請求項１または請求
   項２記載のエンジンのアイドリング回転数制御装置。