JPH0481543A - エンジンの回転数制御装置 - 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】 ［従来の技術〕 従来、第５図のブロック図に示すようにエンジンの動的
なモデルＧｌ（ｓ）、　Ｇ２（Ｓ）に基づいて制御入力
量（吸入空気量Ｄｕ　ｔｙ、点火時期１ｇ、燃料供給量
、排気還装置等）のうち１つまたは任意の２つ以上の組
合せと、エンジンの制御出力量（回転数Ｎｅ）とに応じ
て、エンジンの内部状態を規定する状態変数量を推定し
、この推定された状態変数量と、回転数と目標回転数と
の回転数偏差の積分値とに応じて制御入力量を決定する
エンジンの回転数制御装置が開示されている（例えば、
特開昭５９−１４５３３８号公報等）。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、エンジンの内部状態を規定する状態変数量に
基づいてエンジンの動的な振る舞いを推定し、制御入力
量を決定する現代制御理論に基づいたエンジンの回転数
制御装置に関し、特に制御入力量の１つとして点火時期
を決定するエンジンの回転数制御装置に関するものであ
る。

［発明が解決しようとする課題〕 通常、エンジンの点火時期はエンジンの振動・エミッシ
ョン等が許容範囲となるような所定範囲内に設定される
必要がある。しかし、前述のようなエンジンの回転数制
御装置において、制御入力量の１つが点火時期である場
合、回転数が目標回転数近傍に制御された定常状態では
制御入力量がその時の制御入力量に保持されるため、点
火時期が前述のような所定範囲内に設定されるとは限ら
ない。即ち、例えば過渡時のように回転数と目標回転数
との回転数偏差が大きい場合には、回転数を目標回転数
に制御するために、点火時期が前述のような所定範囲内
からはずれるような値に設定される。その後、定常状態
となっても点火時期は過渡時に設定された値に保持され
たままとなり、前述のような所定範囲内に点火時期が設
定されない。したがって、エンジンの振動が大きくなっ
たり、エミッションが悪化するなどの制御性の低下を招
くという問題点がある。

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、制度良く回転数を目標回
転数に制御するとともに点火時期を所定範囲内に制御す
るエンジンの回転数制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明は第１図番こ示すように、エンジンの回転数を検
出する回転数検出手段と、 前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
、 前記運転状態に応じて目標回転数を設定する目標回転数
設定手段と、 前記運転状態に応じて前記エンジンの目標点火時期を設
定する目標点火時期設定手段と、前記目標回転数と前記
回転数との偏差の積分値を検出する回転数偏差積分値検
出手段と、前記目標点火時期と点火時期との偏差の積分
値を検出する点火時期偏差積分値検出手段と、前記回転
数と前記点火時期と前記吸入空気量とに応じて前記エン
ジンの内部状態を規定する状態変数量を検出する状態変
数量検出手段と前記状態変数量と前記回転数偏差積分値
と前記点火時期偏差積分値とに応じて前記エンジンに供
給する吸入空気量を設定する吸入空気量設定手段と、 前記状態変数量と前記回転数偏差積分値と前記点火時期
偏差積分値とに応じて前記エンジンの点火時期を設定す
る点火時期設定手段と、を備えるエンジンの回転数制御
装置を要旨としている。

〔作用〕

以上の構成により、目標回転数設定手段でエンジンの運
転状態に応じてエンジンの目標回転数が設定される。さ
らに、目標点火時期設定手段で運転状態に応じてエンジ
ンの目標点火時期が設定される。

回転数偏差積分値検出手段で目標回転数と回転数との回
転数偏差の積分値が検出され、点火時期偏差積分値検出
手段で目標点火時期と点火時期との点火時期偏差が検出
される。

一方、状態変数量検出手段で回転数、点火時期および吸
入空気量に応じて状態変数量が検出される。そして、吸
入空気量設定手段で状態変数量と回転数偏差積分値と点
火時期偏差積分値とに応じてエンジンの供給される吸入
空気量が設定され、点火時期設定手段で状態変数量と回
転数偏差積分値と点火時期偏差積分値とに応じてエンジ
ンの点火時期が設定される。

〔実施例〕

以下、本発明をエンジンのアイドリング回転数制御装置
に適応した一実施例について図面に基づいて説明する。

第２図は、以下に説明するアイドリング回転数制御が行
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。本実施例のエンジン１０は車両に搭載される４気
筒４サイクルの火花点火式のものであって、電子制御装
置（ＥＣＵ）２０によりエンジン１０の点火時期、燃料
供給量（空燃比）、アイドリング回転数等の制御が行わ
れる。

エンジン１０に供給される吸入空気は、上流側よりエア
クリーナ２１．吸気管２２．サージタンク２３．吸気分
岐管２４を介して各気筒に導かれる。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６１．排気
ガス中の有害成分（Ｃｏ、ＨＣ。

Ｎ０Ｘ）を浄化する三元触媒６２が設けられている＝こ
こで、酸素センサ６１は周知のとおり空燃比が理論空燃
比λＯに対してリッチかリーンかに応じて異なった出力
電圧を出力する。

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に配設された点火プラグ２７ａ
、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄに分配するディストリビュー
タ２８により構成されている。さらに、ディストリビュ
ータ２８内に設けられエンジン１００回転数Ｎｅを検出
する回転数センサ２９．スロットルバルブ３０の開度Ｔ
Ｈを検出するスロットルセンサ３１．スロットルバルブ
３０の下流の吸気正門を検出する圧力センサ３２、同じ
くその吸気温度ＴＡＭを検出する吸気温センサ３４、エ
ンジン１０の冷却水温ＴＨ−を検出する［１１１センサ
３３等のエンジン１０の運転状態を検出するだめの各種
センサが配設されている。

回転センサ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°
ＣＡ（クランク角）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
）ｌに応したアナログ信号と、スロットルバルブ３０が
ほぼ全閉（アイドリング状態）であることを検出するア
イドルスイッチとしてのオン−オフ信号も出力する。

さらに、エンジン１０の吸気系にはスロットルバルブ３
０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が設けられで
いる。バイパス通ｌｌＩ４０は、空気導管４２．４３と
空気制御弁Ｃ以下、ＩＳＣバルブと呼ぶ）４４とから構
成されている。この１’ＳＣバルブ４４は、例えば比例
を磁弐（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中４
６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。ＩＳＯバルブ４
４は、通常プランジャ４６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
される。即ち、励磁コイル４８に対する励磁ｉｉ流を連
続的に変化制御することによって補助空気流量が制御さ
れるものである。この場合、励磁コイル４８に対する励
磁を流は、励磁コイル４８に印加するパルス幅のデユー
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２５ａ乃至２５ｄや点火回路２６と同様にＥＣＵ２０
によって駆動・制御されるものである。また、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。

ＥＣＵ２０は、周知のセントラル・プロセラシンク・ユ
ニット（ＣＰＵ）５２．　　リード・オンリー・メモＩ
Ｊ　（ＲＯＭ）５２．ランダム・アクセス・メモリ（Ｒ
ＡＭ）５３．バックアツプＲＡＭ５４等を中心に算術論
理演算回路として構成され、上述した各種センサからの
入力を行なう入力ポート５６や各種アクチュエータへ制
御信号を出力する出力ポート５８等とがハス５９を介し
て相互に接続されている。ＥＣＵ２０は入力ポート５６
を介して、吸入空気量ＡＲ，吸気温度ＴＡＭ　、スロ・
７トル開度ＴＨ，冷却水温ＴＨ−および回転数Ｎｅ等を
入力し、これらに基づいて燃料供給量ＴＡＵ　、点火時
期Ｉｇ、ＩＳＣパルプ開度Ｄｕｔｙ等を算出し、出力ポ
ート５８を介して燃料噴射弁２５ａ乃至２５ａ９点火回
路２６．ＩＳＣバルブ４４の各々に制御信号を出力する
。

ＥＣＵ２０はアイドリンク回転数制御として、制御入力
量を点火時期１ｇ、補助空気量（ＩＳＣバルブ開度）　
Ｄｕｔｙとして、制御出力量としての回転数Ｎｅを目標
回転数Ｎｅｔに制御すると共に、点火時期１ｇがエンジ
ン１０の振動・エミッション等が許容範囲となるような
所定範囲内に制御する。

以下、アイドリング回転数制御について説明する。例え
ば、第３図のブロック図に示すように制御入力量の一つ
である点火時期１ｇを直接出力して制御出力量とし、点
火時期１ｇを所定範囲内に制御しながら回転数Ｎｅを目
標回転数Ｎｅｔに制御する方法が考えられる。しかし、
このような制御入力量が直接制御出力量へ影響を及ぼす
制御対象に最適レギュレータのアルゴリズムを適用する
ことは困難である。そこで、本発明者らは第４図のブロ
ック図に示すように、アイドリング制御の制御系を制御
入力量としての点火時期１ｇと制御出力量としての点火
時期出力値１ｇＯとの間に、便宜的に伝達関数Ｇ　３　
（ｓ）を挿入した系とすることにより最適レギュレータ
のアルゴリズムの適用が容易上なることを発見した。

第６図は前述の第４図に示されるような制御系をアイド
リング制御を適用した本実施例のブロック図である。以
下、第６図に示される制御系の設計手法を説明する。

（１）制御対象のモデル化 エンジン１０（制御対象）に対して第５図に示すように
制御入力量を点火時期１ｇ、補助空気量Ｄｕｔｙとし、
制御出力量を回転数Ｎｅとした２人力ｌ出力の制御系と
する。そして、エンジン１０の動的なモデルをステップ
応答等の実験により求める。

第５図においてＧ　１　（Ｓ）は点火時期１ｇと回転数
Ｎｅとの間の動的なモデルとしての第１伝達関数、Ｇ　
２　（Ｓ）は補助空気量Ｄｕ　ｔｙと回転数Ｎｅとの間
の動的なモデルとしての第２伝達関数である。ここで、
実際の制御式・出力量としては、点火時期摂動量ΔＩ。

（＝１４−ＩｇＢ　　；　ＩｇＢは基準点火時期）、補
助空気量摂動量ΔＤｕｔｙ　（＝Ｄｕｔｙ−ＤｕｔｙＢ
　；ＤｕｔｙＢは基準補助空気量）、回転数摂動量ΔＮ
ｅ　（＝Ｎｅ−ＮｅＢ　　；ＮｅＢは基準回転数）とし
て与えられる。

また、第２伝達関数Ｇ　２（ｓ）には、一般にむだ時間
要素が含まれる。しかし、実際に補助空気量Ｄｕ　ｔｙ
と回転数Ｎｅとの間の動特性を測定したところ、制御上
重要な周波数帯域でむだ時間要素による位相遅れは、無
視できる程度に小さいものであった。

よって、本実施例ではむだ時間要素を考慮せずにモデル
を導出した。

この制御対象の状態方程式は第（１）弐のように表され
る。

ここでＸ”（ｔ）　＝　［ＸＨｔ）　Ｘ２（ｔ）　）−
〔ΔＮｅ　Ｘ２（ｔ））　　；状態変数量Ｕ”（ｔ）　
　−［０１（ｔ）　　［１２（ｔ）　　）＝〔６１ｇ　
　ΔＤｕｔｙ）　；制御入力量ｙ（ｔ）　　＝Ｘ１（ｔ
）　　＝ΔＮｅＡ、Ｅは（２Ｘ２）行列である。

（２）制御対象のモデルの改良 点火時期Ｉｇが所定範囲内となるように前述のようにし
て設定された動的なモデルに対して改良を行う。第３図
に示すように、点火時期１ｇをさらに制御出力量とする
ことで、点火時期１ｇを目標点火時期１ｇｔへ収束させ
ることができる。この制御対象の状態方程式は第（２）
弐のように表される。

（以下余白） ・・・・・・（２） ところが、制御入力量（点火時期１ｇ）が直接制御出力
量（点火時期１ｇ）として出力される制御対象は、前述
のように最適レギュレータのアルゴリズムの適用が困難
である。そこで、第４図に示すように動的なモデルに便
宜的に伝達間数Ｇ　３　（！Ｓ）を挿入して点火時期１
ｇに関する制御出力量を点火時期出力値１ｇＯ（実際に
は前述のように基準点火時期出力値１ｇＢからの摂動分
である点火時期出力摂動量ΔＩｇＯとして与えられる。

）として２人カニ出力の動的なモデルを２人力２出力の
動的なモデルに改良する。このように動的なモデルを改
良することにより点火時期１ｇを所定範囲内に制御する
ことができるとともに、最適レギュレータのアルゴリズ
ムを容易に適用することができる。

ここで、伝達関数Ｇ　３　（ｓ）の時定数としてはサン
プリング周期の１０数倍程度に設定すればよい。よって
、４気筒エンジンで目標回転数Ｎｅｔを１０００ｒｐＩ
とするとサンプリング周期は約３抛ｓｅｃであるから、
本実施例では時定数を０．５ｓｅｃとして、伝達関数Ｇ
　３　（Ｓ）を ｃ３（ｓ）−２／　（Ｓ＋２） と設定する。

このようにして改良されたエンジン１０の動的なモデル
を状態方程式で表すと第（３）式のようになアイドリン
グ回転数制御をディジタルコンピュータを用いて実現す
るために、以上のようにして設定されたエンジン１ｏの
動的なモデルを離散化する。

アイドリング状態（例えば、Ｎｅ＝１０００ｒｌ）ＩＩ
　）　ニおける点火周期は４気筒エンジンの場合、約３
０ｍ５ｅｃとなる。よって、サンプリング周期を３９ｇ
ｎ５ｅｃとして第（３）式を離散化すると第（４）式の
ようになる。

ココテ、ＸＴ（ｔ）　−［ＸＨｔ）　Ｘ２（ｔ）　Ｘ３
（ｔ）　）式（２）式中のＸ（ｔ）の次数を１つ増やし
たものをＸ（ｔ）と再設定する。

ｙ”（ｔ）　＝　［ＸＨｔ）　Ｘ３（ｔ）　）＝〔ΔＮ
ｅ　　ΔＩｇＯ：１ （３）離散化 ココテ、ｘＴｕ−〔ｏｃａ　　ｘ２ｕ　　ｏｕ））ｙＴ
（ト）＝〔ｙｌ（ロ）　ｙ２（財）〕＝　［χ１（ト）
　ｘ３（２）〕 −〔ΔＮｅ　　ΔＩｇＯ） Ｕ丁αｃ）＝　　（Ｕｌ（ｋ）　　　υ２（ｋ））＝　
〔６１ｇ　　ΔＤｕｔｙ） （４）付加積分型最適レギュレータの設計誤差を吸収さ
せるために積分項を加味して、第（４）式について付加
積分型最適レギュレータを設計する。−船釣な多変数シ
ステムの最適レギュレータ制御のアルゴリズムについて
は、例えば、古田勝久著「線形システム制御理論」　（
昭和５１年、昭晃堂）その他に説明されているので、こ
こでは結果のみを示す。

Ｖ（ｋ）＝Ｕ（ｋ）−Ｕ（ｋ−１）　　　　　・−・−
（５−１）Ｅ（財）＝Ｒ（ロ）−Ｙ（財）　　　　　　
・・・・・・（５−２）と設定し、評価関数Ｊを ・・・・・・（６） とする。ここで、ｋは制御開始時点（ｋ＝ｏ）からのサ
ンプリング回数であり、Ｑ、　　Ｒは重みパラメータ行
列であり、設計パラメータである。

制御則Ｕ　（ｋ）は となる。ここで、ΣＥ　（ｉ）は目標値と制御量との偏
差の積分値、Ｋは積分ゲイン、Ｆはフィードバックゲイ
ンである。

設計パラメータＱ、Ｒを適当に選ぶことで、評価関数Ｊ
の値を最小にする積分ゲインＫ、フィードバックゲイン
Ｆが決定される。一般に、設計パラメータＱ、　　Ｈの
決定法はなく、最適な制御特性が得られるまでシミュレ
ーションを繰り返し、て、設計パラメータＱ、　　Ｒを
決定する。

ここで、制御入力量のそれぞれの特性 （１）点火時期１ｇは回転数制御の制御入力量として連
応性を有するが、制御幅が小さい。

（２）補助空気量Ｄｕｔｙは回転数制御の制御入力量と
して連応性は点火時期１ｇに比べて劣るが、制御幅が大
きい。

以上を考慮し、目標回転数Ｎｅｔが変わった時、外部負
荷が加わった時などの過渡状態では、主に点火時期Ｉｇ
を操作するように設計パラメータＱ。

Ｒを決定する。

（５）最小次元オブザーバの設計 第（７）式を算出するためには、第（４）式中の状態変
数量ｘ（ｋ）を知る必要がある。状態変数量Ｘ（２）は
、制御対象の動的な挙動を表すものであり、状態観測器
（オブザーバ）により算出が可能である。

状態変数量Ｘ（ト）の中で、制御対象の制御出力量とし
て得られるものがある場合には、残りの状態変数量を算
出するために、通常最小次元オブザーバが使用される。

最小次元オブザーバのアルゴリズムは、例えば岩井善人
、井上昭、用路茂保著「オブザーバ」　（コロナ社）等
に説明されているので、ここでは結果のみを示す。

制御系が下式第（８）式のように表される時ここで、Ｘ
（ｋ）はｎ次元状態ベクトル、Ｙ（ト）はｍ次元出力ベ
クトル、Ｕ（ｋ）はｒ次元入カベクトルである。

（ｎ−ｍ）次元の最小次元オブザーバは、下式第（９−
１）、　　（９−２）式のように表される。

Ｚ（ｋ＋１）　　＝Ｉ）　Ｚ（ｋ）＋Ｇ　ｙ（ｋ）＋Ｌ
Ｕ（ｋ）　　−（９−１）Ｘ（ｋ）＝ＦＺＱｃ）＋Ｊｙ
（ｋ）　　　　　　　　　−（９２）第（６−ＩＬ　　
（６−２）式における各係数行列は、次式第（１０）式
を満足する必要がある。

ここで、Ｈは適当な（（ｎ−ｍ）Ｘｎ）行列で正則であ
る。

Ｄは漸近安定行列であり、Ｘ（財）が真値へ収束する速
度に関するものであり、その固有値が零へ近づく程、そ
の収束速応が速くなる。

第（８）式の制御系のモデルのパラメータ行列Ａ。

ｉ３．　　Ｃ”と行列トとオブザーバの極りを指定する
ことで、各係数行列Ｇ、Ｌ、Ｆ、Ｊが算出可能である。

本実施例では状態変数量ｘ７（ト）−［Ｘｌ（９）Ｘ２
（ｋ）ｘ３（９）〕の内、エンジンの状態を表す項は、
ＸＩ（ｋ）。

ｘ２（２）である。Ｘｌ（財）については制御出力量か
ら直接得られるため、Ｘ２（ト）のみを最小次元オブザ
ーバにより算出する。したがって、 ｚ（Ｋ＋１）＝　ｄ−ｚ（ｋ）＋　ｇ　・ＸＩＧｃＪ＋
Ｌ　・ｕ（ｋ）Ｘ２’　　（ｋ）＝　　ｚ（ｋ）＋　　
ｊ−Ｘｌ（ｋ）　　　　　−（１１−２）となる。ここ
で、Ｘ２’　（ト）はＸ２（財）の推定値である。

一般に、オブザーバの極は閉ループ系の極の中でその絶
対値が最小のものよりも小さく指定される。オブザーバ
の極をさらに単位円原点に近づけると推定値Ｘ′（ト）
の真値ＸＱｃ）への収束速度は速くなるが、動的なモデ
ルに加わるノイズ等に対して敏感に反応するため推定値
Ｘ′（ト）が大きく振動してしまう。アイドリング状態
に存在する回転変動は動的なモデルに対するノイズと考
えられるため、オブザーバの極を原点付近に指定するこ
とは避けるべきである。

以上（１）制御対象のモデル化、（２）モデルの改良、
（３）離散化、（４）付加積分型最適レギュレータ、（
５）最小次元オブザーバについて説明した。実際のアイ
ドリンク回転数制御においては、これらの制御に必要な
制御パラメータは予め決定されており、ＥＣｔＪ２０に
おいては、前述の第（５−２）式、第（７）式、第（１
１−１）式、第（１１−２）式を用いて制御入力量が設
定される。

第７図は第６図のブロック図うちの最適レギュレータの
詳細ブロック図である。第６図においてブロックＰ１は
制御対象であり、エンジン１０と伝達関数Ｇ　３　（Ｓ
）よりなる。ブロックＰ２は制御対象の動的なモデルに
基づいて制御入力量（点火時期１ｇ、補助空気量Ｄｕｔ
ｙ）と制御出力量（回転数Ｎｅ、点火時期出力値１ｇＯ
）とに応じて状態変数量Ｘ（ト）を検出するオブザーバ
である。ブロックＰ３はオブザパで検出された状態変数
量Ｘ（２）と、目標値（目標回転数Ｎｅｔ　、目標点火
時期Ｉｇｔ　）と制御出力値（回転数Ｎｅ、点火時期出
力値１ｇ０）との偏差（回転数偏差ｅ１、点火時期偏差
ｅ２）とに応じて制御入力量を設定する最適レギュレー
タである。

第７図の最適レギュレータにおいて、ブロックＰ３１は
偏差ｅｌ、　ｅ２の積分値を算出する積分器であり、ブ
ロックＰ３２は積分ゲインＫ、ブロックＰ３３は最適フ
ィードバックゲインＦである。

次に第８図に示すフローチャートに基づいてＥＣＵ２０
で実行されるアイドリング回転数制御について説明する
。本制御は所定周期毎に起動・実行されるものである。

ステップ１００でスロットルセンサ３１のアイドルスイ
ッチのオン−オフ信号、回転数Ｎｅ等に応じてアイドリ
ンク状態であるか否かを検出する。

ここで、アイドリング状態でない場合は本ルーチンを終
了する。

一方、ステップ１００でアイドリング状態である場合は
ステップ１０２へ進む。ステップ１０２〜ステツプ１１
２は状態変数量Ｘ（ロ）＝［Ｘ１ｘ２Ｘ３〕の内、Ｘ２
を算出するオブザーバである。ステップ１０２でＸｌを
検出する。×１は回転数Ｎｅと基準回転数ＮｅＢとの偏
差である（Ｘｉ←Ｎｅ−ＮｅＢ）。ここで、基準回転数
ＮｅＢは便宜的に設定される所定の回転数であり、アイ
ドリング状態における回転数Ｎｅ　（例えば、８００ｒ
ｐｍ　）が設定されることが望ましい。

ステップ１０４で点火時期１ｇと基準点火時期ＩｇＢと
の点火時期偏差ΔＩｇを検出する（ΔＩｇ４−Ｉｇ−Ｉ
ｇＢ　）。ここで、基準点火時期１ｇＢは基準回転数Ｎ
ｅＢに応じて設定される点火時期である。ステップ１０
６で補助空気量Ｄｕ　ｔｙと基準補助空気量Ｄｕ　ｔｙ
Ｂとの補助空気量偏差ΔＤｕ　ｔｙを検出する（ΔＤｕ
　ｔｙ←Ｄｕｔｙ−ＤｕｔｙＢ　）　。ここで、基準補
助空気量Ｄｕ　ｔｙＢは基準回転数ＮｅＢと基準点火時
期１ｇＢとに応じて設定される補助空気量である。

ステップ１０８でχ３を検出する。×３は点火時期Ｉｇ
と伝達関数Ｇ　３　（ｓ）とによって設定される点火時
期出力値１ｇＯと基準点火時期１ｇＢとの偏差であり、
次式で表される。

Ｘ３＝ａｌ　・Ｘ３＋ａＯ・６１ｇ ここで、ａＯ，ａｌは伝達間数ｃ　３　（ｓ）に応じて
決定される定数である。今、伝達関数Ｇ　３　（ｓ）を
前述のように Ｇ３（Ｓ）−２／　　（Ｓ＋２） と設定し、サンプリング周期を３０ｍ５ｅｃとすると、
各定数ａｏ、　ａｌは下記のようになる。

ａｏ＝０．０５８２ ａｌ＝０．９４２ 続くステップ１１０，１１２で最小次元オブザーバによ
り×２を検出する。まずステップ１１０で前述の第（９
−１）式を用いて２を算出する。

ｚ　４−、ｄＯ・ｚ　十ｇｌ　・ＸＩ＋＋１　・６７ｇ
＋１２．−ΔＤｕｔｙステツプ１１２で前述の第（９−
２）式を用いて×２を算出する。

×２←ｚ十ｊ１・ｘｌ ステップ１１４でフィードバック条件−が成立している
か否かを検出する。

ここで、フィードバンク条件が成立していない場合は本
ルーチンを終了する。

一方、ステップ１１４でフィードバック条件が成立して
いる場合はステップ１１６へ進む。ステップ１１６で今
回の制御タイミングにおいてフィードバック条件が成立
したが否が、即ち１回目のフィードバック制御のタイミ
ングが否かを検出する。ここで、１回目のフィードバッ
ク制御のタイミングである場合はステップ１１８へ進む
。ステップ１１８で積分子ｌｓｕｍｌ、　５ｕｅａ２と
補正値ｄＬ　ｄ２を初期化し、ステップ１２６−・進む
。

ｓｕ＋＋１＝ｓｕｍ２＝Ｏ ｄｌ−Δ１ｇ−（ｆｌ　・Ｘ１＋ｆ２　・Ｘ２＋ｆ３　
・Ｘ３）ｄ２−△Ｄｕｔｙ　　　（ｆ４・Ｘ１＋ｆ５・
Ｘ２＋ｆ６・Ｘ３）ここで、補正値ｄｉ、　ｄ２は後述
するステップ１２６．１２８で演算される制御入力量が
フィードハック制御開始時における制御出力量偏差に対
応した値となるように補正するものである。

一方、ステップ１１６で１回目のフィードバック制御の
タイミングでない場合はステップ１２０へ進む。ステッ
プ１２０〜１３２は最適レギュレータ処理である。まず
、ステップ１２０で目標値を設定する。詳しくは、その
時のエンジン１０の運転状態（例えば、冷却水温ＴＨＷ
”、エアコン負荷等の各種負荷状態等）に応じて目標回
転数Ｎｅｔを設定する。次に、目標回転数Ｎｅｔに対応
した目標点火時期１ｇｔを設定する。この目標点火時期
Ｉｇｔの設定は、予めＲＯＭ５２に目標回転数Ｎｅｔに
対応した目標点火時期１ｇｔを記憶しておき、逐次読み
出すようにすればよい。

ステップ１２２で偏差ｅｌ、　ｅ２を検出する。

ｅｌ←Ｎｅｔ　　−Ｎｅ ｅ２←Ｉｇｔ　−１ｇ ステップ１２４で積分値ｓｕｍｌ、　５ｕｓ２を検出し
、ステップ１２６へ進む。

ｓｕ蒙？−ｓｕｍｌ　＋ｅｌ ｓｕｍ２’−ｓｕｍ２＋ｅ２ ステップ１２６〜１３２は状態変数量Ｘ（ト）、積分値
５ｕｅｔ　５ｕｓ２および補正値ｄｉ、　ｄ２に応じて
制御入力量を設定するルーチンである。ステップ１２６
．１２８は制御入力偏差を設定するルーチンである。ス
テップ１２６で点火時期偏差ΔＩｇを設定する。

ΔＩｇ←ｋｌ　・ｓｕｍｌ　＋に２　・ｓｕ鍾２＋ｆｌ
−ＸＩ十ｆ２・Ｘ２＋ｆ３　・Ｘ３＋ｄｌ ステツプ１２７で補助空気量偏差ΔＤｕ　ｔｙを設定す
る。

ΔＤｕｔｙ＋に３　・ｓｕ＋ｓｌ　＋に４　・ｓｕｓ＋
２　＋　ｆ４　・ＸＩ十ｆ５−　Ｘ２＋ｆ６　・Ｘ３＋
ｄ２ ステップ１２６，１２８において、ｋ１〜に４は積分ゲ
インに、ｆｌ〜ｆ６は最適フィードバックゲインＦであ
る。

ステップ１３０，１３２は制御久方基準値と制御入力偏
差値とに応じて制御入力量を設定するルーチンである。

ステップ１３０で点火時期Ｊｇを設定する。

Ｉｇ＝ＩｇＢ＋Δｉｇ ステップ１３２で補助空気量Ｄｕｔｙを設定する。

Ｄｕ　ｔｙ　＝　Ｄｕ　ｔｙＢ十ΔＤｕ　ｔｙ以上のよ
うにして設定された点火時期１ｇと補助空気量Ｄｕｔｙ
とがそれぞれ点火回路２６、ＩＳＣバルブ４４へ出力さ
れる。

第９図は本実施例のタイムチャートである。第９図に示
すように、アイドリング状態において回転数Ｎｅが目標
回転数Ｎｅｔとなるように点火時期１ｇと補助空気量Ｄ
ｕ　ｔｙとが制御される。さらに、アイドリング安定状
態（ｔｏ−１ｌ、　ｔ２〜ｔ３．１４〜）では、点火時
期Ｉｇはその時の目標回転数Ｎｅｔｌ、Ｎｅｔ２に対応
した目標点火時期１ｇｔｌ、Ｉｇｔ２となるように制御
される。したがって、点火時期１ｇが所定範囲からずれ
ることによる、エンジン１ｏの振動、エミッションの悪
化等を防止することができる。

また、目標回転数の変化（Ｎｅｔｌ→Ｎｅｔ２）や外部
負荷が加わった時（ｔ３）のようなアイドリング過渡状
態（ｔｌ〜ｔ２．　ｔ３〜ｔ４）では、主に連応性のよ
い点火時期１ｇが繰作されるため、回転数Ｎｅの目標回
転数Ｎｅｔへの収束性が向上する。

また、２人力２出力の制御系を実現するにあたって、伝
達関数Ｇ　３　（Ｓ）を用いて点火時期出力値１ｇＯを
える構成としているため、最適レギュレータのアルゴリ
ズムを容品に適用することができる。

前述の実施例の第８図のステップ１１８において、積分
値ｓｕｓ＋１．ｓｕｗ２の初期値を０として、補正値ｄ
ｉ、ｄ２を計算するようにしているが、補正値ｄ１゜ｄ
２を計算するかわりに積分値ｓｕｓ＋Ｌｓｕｅ＋２の初
期値として、下式を積分値ｓｕｍＬｓｕ−について解い
た値を初期値とするようにしてもよい。

また、前記実施例においては、エンジン１０のアイドリ
ング制御に適用した場合について説明したが、本発明を
コージェネレーションシステム等の回転数制御に適用す
ることも可能である。

［発明の効果・］ 以上詳述したように本発明においては、エンジンの運転
状態に応じて目標回転数が設定されるとともに運転状態
に応じて目標点火時期が設定される。そして、回転数が
目標回転数となるように点火時期と吸入空気量が設定さ
れる。さらに、点火時期が目標点火時期となるように制
御される。

したがって、制度良く回転数を目標回転数に制御すると
ともに点火時期を所定範囲内に制御することができると
言うすくれた効果がある。

ここで、 である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明をア
イドリング制御装置に適用した一実施例の概略構成図、
第３図〜第５図は回転数制御に関するブロック図、第６
図、第７図は前記実施例のフロック図、第８図は前記実
施例の作動説明に供するフローチャート、第９図は前記
実施例の作動説明に供するタイムチャートである。 １０・・・エンジン、２０・・・電子制御装置、２５ａ
〜２５ｄ・・・燃料噴射弁、２６・・・点火回路、４０
・・・補助空気通路、４４・・・ＩＳＣバルブ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ほか１名） 第１図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
   、 前記運転状態に応じて目標回転数を設定する目標回転数
   設定手段と、 前記運転状態に応じて前記エンジンの目標点火時期を設
   定する目標点火時期設定手段と、 前記目標回転数と前記回転数との偏差の積分値を検出す
   る回転数偏差積分値検出手段と、 前記目標点火時期と点火時期との偏差の積分値を検出す
   る点火時期偏差積分値検出手段と、前記回転数と前記点
   火時期と前記吸入空気量とに応じて前記エンジンの内部
   状態を規定する状態変数量を検出する状態変数量検出手
   段と 前記状態変数量と前記回転数偏差積分値と前記点火時期
   偏差積分値とに応じて前記エンジンに供給する吸入空気
   量を設定する吸入空気量設定手段と、 前記状態変数量と前記回転数偏差積分値と前記点火時期
   偏差積分値とに応じて前記エンジンの点火時期を設定す
   る点火時期設定手段と、 を備えることを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
2. （２）前記目標点火時期設定手段は、 前記目標回転数に応じて前記目標点火時期を設定する第
   １目標点火時期設定手段を備えることを特徴とする請求
   項（１）記載のエンジンの回転数制御装置。
3. （３）前記点火時期設定手段は、 前記点火時期と予め設定された伝達関数とに応じて点火
   時期出力値を設定する点火時期出力値設定手段と、 前記点火時期と前記点火時期出力値との偏差に応じて点
   火時期を設定する第１点火時期設定手段と を備えることを特徴とする請求項（１）または（２）記
   載のエンジンの回転数制御装置。
4. （４）前記状態変数量検出手段は、 前記回転数と前記点火時期と前記吸入空気量との入出力
   関係に応じて同定された前記エンジンの動的なモデルを
   記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項（１
   ）ないし（３）のいずれかに記載のエンジンの回転数制
   御装置。