JPS5946353A - 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 - Google Patents
内燃機関のアイドル回転速度制御方法Info
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- JPS5946353A JPS5946353A JP57155166A JP15516682A JPS5946353A JP S5946353 A JPS5946353 A JP S5946353A JP 57155166 A JP57155166 A JP 57155166A JP 15516682 A JP15516682 A JP 15516682A JP S5946353 A JPS5946353 A JP S5946353A
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- Japan
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- control
- combustion engine
- internal combustion
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- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
- F02D31/001—Electric control of rotation speed
- F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
- F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
- F02D31/005—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle by-pass
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
この発明は、内燃機関の内部状態を考慮して機関をダイ
ナミック(動的)なシステムとして捕え、内部状態を規
定する状態変数によって機関の動的な振舞いを推定しな
がら、機関の入力変数を決定する状態変数制御の手法を
用いて、アイドル回転速度を制御する方法に関し、特に
、事前に予測できる外乱に対するアイドル回転速度の低
下や上昇を防止する制御方法に関する。
ナミック(動的)なシステムとして捕え、内部状態を規
定する状態変数によって機関の動的な振舞いを推定しな
がら、機関の入力変数を決定する状態変数制御の手法を
用いて、アイドル回転速度を制御する方法に関し、特に
、事前に予測できる外乱に対するアイドル回転速度の低
下や上昇を防止する制御方法に関する。
(従来技術)
従来の内燃機関におけるアイドル回転速度制御方法とし
ては、例えば第1図に示1゛ようなものがある。アイド
ル回転速度制御用のAACバルブ1は、VCMバルブ2
の制御ソ1/ノイド3の駆動パルス幅PAをデー−ティ
制御することによってリフ)量がiわり、スロットルバ
ルブ4のバイパス5を通過するバイパス空気量が変化し
て、アイドル回転速度が制菌されろ。
ては、例えば第1図に示1゛ようなものがある。アイド
ル回転速度制御用のAACバルブ1は、VCMバルブ2
の制御ソ1/ノイド3の駆動パルス幅PAをデー−ティ
制御することによってリフ)量がiわり、スロットルバ
ルブ4のバイパス5を通過するバイパス空気量が変化し
て、アイドル回転速度が制菌されろ。
コントロールユニソl−6は、スロントルバルブスイソ
チ7によるアイドル(IDLE)信号、ニ一トラルスイ
ノチ8によるニュートラル(N I・; U i’ )
信号、車速センサ9によろ車速(VSJ’) 信号など
によって機関がアイドル状態にあることを検知−J−ろ
と、水冷1センザ10による冷却水?!1i 1JI
(Tw )に応じた1次元テーブルルックアンプによっ
て、アイドル回転速度の基本目標値を算出1−る。そし
−C、エアコンスインf ] l K 、J−ル工γコ
ン(A / C) 信号、ニュートラル(N1901月
ぎ号、バッテリ電圧(Vll倍信号どに応じた補正を行
なって最終的に算出されたアイドル回転速度の目標値N
、に対し、機関の実際の′アイドル回転速度Nとその目
標値N、との偏差SAが小さくなるように制御ソレノイ
ド3のパルス幅PAを比例、積分(PI)のデー−ティ
制御をして、目標回転速度Nrにフィードバック制御ず
ろ。
チ7によるアイドル(IDLE)信号、ニ一トラルスイ
ノチ8によるニュートラル(N I・; U i’ )
信号、車速センサ9によろ車速(VSJ’) 信号など
によって機関がアイドル状態にあることを検知−J−ろ
と、水冷1センザ10による冷却水?!1i 1JI
(Tw )に応じた1次元テーブルルックアンプによっ
て、アイドル回転速度の基本目標値を算出1−る。そし
−C、エアコンスインf ] l K 、J−ル工γコ
ン(A / C) 信号、ニュートラル(N1901月
ぎ号、バッテリ電圧(Vll倍信号どに応じた補正を行
なって最終的に算出されたアイドル回転速度の目標値N
、に対し、機関の実際の′アイドル回転速度Nとその目
標値N、との偏差SAが小さくなるように制御ソレノイ
ド3のパルス幅PAを比例、積分(PI)のデー−ティ
制御をして、目標回転速度Nrにフィードバック制御ず
ろ。
以上の制御方法を流れ図て示したのが、第2図である。
しかしながら、このような従来の内燃機関のアイドル回
転制御方法にあっては、アイドル状態がら外乱(例えば
エアコン・コンプレッサ負性、パワーステアリングボン
グ負荷、クラッチミー1・による負荷)か入った場合に
目標回転速度を上昇させるように制御する際や、それら
の外乱(負荷)か入もな(なった場合に目標回転速度を
下げるように制御する際、目標回転速度に追従1−るま
での制御過渡応答性の悪さから、フィードバック制御だ
けでは目標回転速度に対して回転の落込みや上昇が生じ
ろという問題点があった。
転制御方法にあっては、アイドル状態がら外乱(例えば
エアコン・コンプレッサ負性、パワーステアリングボン
グ負荷、クラッチミー1・による負荷)か入った場合に
目標回転速度を上昇させるように制御する際や、それら
の外乱(負荷)か入もな(なった場合に目標回転速度を
下げるように制御する際、目標回転速度に追従1−るま
での制御過渡応答性の悪さから、フィードバック制御だ
けでは目標回転速度に対して回転の落込みや上昇が生じ
ろという問題点があった。
(発明の目的)
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、外乱が入った場合や入らなくなった場合のア
イドル回転速度の過渡応答を改善し、アイドル回転速度
の落込みや上昇を防止1−ることを目的とづ−る。
たもので、外乱が入った場合や入らなくなった場合のア
イドル回転速度の過渡応答を改善し、アイドル回転速度
の落込みや上昇を防止1−ることを目的とづ−る。
(発明の構成及び作井目
そこでこの発明は、内燃機関、アクチュエータおよびセ
ンサの動特性をモテル化したものをマイクロコンピュー
タ等からなるコントローラに記憶しておき、空気量(も
しくは相当(1)、点火時期、燃料供給量(もしくは相
当量)および排気還流(EGR)量(もしくは相当量)
のうちのいずれか1つまたは任意の2つ以上の組合せを
制御入力とし、かつアイドル回転速度を制御出力とし、
!till f1111人力と制御出力から、ダイナミ
ノクモチルて゛ル〕イ)内燃機関等の内部状態を代表1
−ろ状態俊数稲を推定し、その推定値とアイドル回転速
度の目標値と実際値の偏差の積分値とを用いて、制御人
力値を決定し、内燃機関のアイドル回転速度を目標値に
フィードバック制御すると共に、特に、入ることや人ら
な(なることが事前に予測できる負荷外乱に対しては、
フィードフン−ワード制御を加えることを特徴とするも
のである。
ンサの動特性をモテル化したものをマイクロコンピュー
タ等からなるコントローラに記憶しておき、空気量(も
しくは相当(1)、点火時期、燃料供給量(もしくは相
当量)および排気還流(EGR)量(もしくは相当量)
のうちのいずれか1つまたは任意の2つ以上の組合せを
制御入力とし、かつアイドル回転速度を制御出力とし、
!till f1111人力と制御出力から、ダイナミ
ノクモチルて゛ル〕イ)内燃機関等の内部状態を代表1
−ろ状態俊数稲を推定し、その推定値とアイドル回転速
度の目標値と実際値の偏差の積分値とを用いて、制御人
力値を決定し、内燃機関のアイドル回転速度を目標値に
フィードバック制御すると共に、特に、入ることや人ら
な(なることが事前に予測できる負荷外乱に対しては、
フィードフン−ワード制御を加えることを特徴とするも
のである。
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第3図は、この発明による内燃機関のアイドル回転速度
制御方法の一実施例を実現する装置の構成図である。
制御方法の一実施例を実現する装置の構成図である。
同図にオ6いて、]2は制御対象である内燃機関で、ア
イドル回転速度制御の他、空燃比フィードバック制御を
含む燃料噴射制御その他を行なっている。
イドル回転速度制御の他、空燃比フィードバック制御を
含む燃料噴射制御その他を行なっている。
制御対象12の制御出力をアイドル回転速度とした場合
、制御入力としては、空気量(または相当量)、点火時
期、燃料供給量(または相当量)および排気還流量(ま
たは相当量)のうちのいずれか1つまたは任意の2つ以
上の組合せをとり得る。本実施例では、2制御入力とし
て、アイドル時のバイパス空気量を調整するためのVC
Mバルブ2の制御ソレノイド(第1図)を駆動するパル
ス幅Pへ(′1−なわちバイパス空気量に相当する量)
ど点火時期ITとをとる。制御出力はアイドル回転速度
Nで、1出力である。
、制御入力としては、空気量(または相当量)、点火時
期、燃料供給量(または相当量)および排気還流量(ま
たは相当量)のうちのいずれか1つまたは任意の2つ以
上の組合せをとり得る。本実施例では、2制御入力とし
て、アイドル時のバイパス空気量を調整するためのVC
Mバルブ2の制御ソレノイド(第1図)を駆動するパル
ス幅Pへ(′1−なわちバイパス空気量に相当する量)
ど点火時期ITとをとる。制御出力はアイドル回転速度
Nで、1出力である。
1:3は、制御対象である機関12のダイナミックモデ
ルを記憶していて、上記3つの制御入出力情報 。
ルを記憶していて、上記3つの制御入出力情報 。
PA、IT、Nがら機関のダイナミックな内部状態を推
定する状態観測器(オブザーバ)であり、内部状態を代
表する状態変数量X(例えば4つの邦X1゜X2+X3
+X4のベクトル表示)の推定i(j xを刷″算する
。
定する状態観測器(オブザーバ)であり、内部状態を代
表する状態変数量X(例えば4つの邦X1゜X2+X3
+X4のベクトル表示)の推定i(j xを刷″算する
。
状態観測器1311制御対象である機関をシミュレーシ
ョンするもので、ダイナミックな内部状態を状態変数X
(11次のベクトルX1〜xn)で代表する。
ョンするもので、ダイナミックな内部状態を状態変数X
(11次のベクトルX1〜xn)で代表する。
制御対象である機関J2の内部状態な表ゎJ−状態変数
は、具体的には例えばインテークマニポールトの絶対圧
や吸入負圧、実際にンリンダに吸入された窒気量、燃焼
の動的挙動、機関トルク等が挙げられる。これらの値を
センサにより検出できれば、その検出値を用いることに
よって、動的な振舞(・を把握し、制御に用いることに
よって制御をより精密に行なうことができる。しかし、
なかも現時点ではそれらの値を検出できる実用的センサ
はあまり存在しない。そこで機関の内部状態を状態変数
Xで代表させろが、但し状態変数又は実際の内部状態を
表わす種々の物理量に対応さぜる必要はな(、全体とし
て機関をシミュレーションさせろものである。状態変数
Xの次数nは、I]が大きい程シミュレーションか精確
になるカー反面引算が複雑になる。そこでモデルとして
は低次元化近似されたものを使用し、近似誤差又は機関
個体差による誤差を積分動作で吸収する。この発明にお
ける2人力1出力の場合には、n=4程度が適当であ−
ろ。
−−−−一一第3図において、14は積分動作とゲイ
ンブロックで、機関回転速度の指定された目標値N1.
と−実際値Nとの偏差SAを積分した量および状態観測
器13で計算された状態変数量Xから; 2つの制御人
力PAと1′】゛の値を計算1−る(第5図参照)。
−−−次に作用
を説明する。
は、具体的には例えばインテークマニポールトの絶対圧
や吸入負圧、実際にンリンダに吸入された窒気量、燃焼
の動的挙動、機関トルク等が挙げられる。これらの値を
センサにより検出できれば、その検出値を用いることに
よって、動的な振舞(・を把握し、制御に用いることに
よって制御をより精密に行なうことができる。しかし、
なかも現時点ではそれらの値を検出できる実用的センサ
はあまり存在しない。そこで機関の内部状態を状態変数
Xで代表させろが、但し状態変数又は実際の内部状態を
表わす種々の物理量に対応さぜる必要はな(、全体とし
て機関をシミュレーションさせろものである。状態変数
Xの次数nは、I]が大きい程シミュレーションか精確
になるカー反面引算が複雑になる。そこでモデルとして
は低次元化近似されたものを使用し、近似誤差又は機関
個体差による誤差を積分動作で吸収する。この発明にお
ける2人力1出力の場合には、n=4程度が適当であ−
ろ。
−−−−一一第3図において、14は積分動作とゲイ
ンブロックで、機関回転速度の指定された目標値N1.
と−実際値Nとの偏差SAを積分した量および状態観測
器13で計算された状態変数量Xから; 2つの制御人
力PAと1′】゛の値を計算1−る(第5図参照)。
−−−次に作用
を説明する。
制御対象である機関12は2人力1出カシステムで、こ
の入出力間の回転同期サンプル値系のある基準設定値近
辺で求められた線形近似された伝達関数行列T(zlか
ら、制御対象12のダイナミックな内部状態を推定づ−
ることがrJJ能て゛ある。その1つの手法として状態
観測器J3がある。アイドル回転速度近辺の運転条件で
、制御対象]2の伝達関数行列T(z)が実験的に求ま
り、− 1’(z) −Ci’1(Z) ’−1’2に’)
〕(+1となる。但し、Zは入出力惰号のサンプル値の
Z−変換を示し、Tl(ZlとT2(Z)は例えばZの
2次伝達関数である。
の入出力間の回転同期サンプル値系のある基準設定値近
辺で求められた線形近似された伝達関数行列T(zlか
ら、制御対象12のダイナミックな内部状態を推定づ−
ることがrJJ能て゛ある。その1つの手法として状態
観測器J3がある。アイドル回転速度近辺の運転条件で
、制御対象]2の伝達関数行列T(z)が実験的に求ま
り、− 1’(z) −Ci’1(Z) ’−1’2に’)
〕(+1となる。但し、Zは入出力惰号のサンプル値の
Z−変換を示し、Tl(ZlとT2(Z)は例えばZの
2次伝達関数である。
入力、出力および伝達関数T+(1) 、 T2(1)
のjν81賃≧を示づ一制御対象(機関)12のモデル
11□I)ノ貴女第4図に示す。世し、入出力はそれぞ
れ基準設定値かC)のズレδl)A、δ■T、δNを用
℃・ている。
のjν81賃≧を示づ一制御対象(機関)12のモデル
11□I)ノ貴女第4図に示す。世し、入出力はそれぞ
れ基準設定値かC)のズレδl)A、δ■T、δNを用
℃・ている。
この伝達関数行列T(z)から、次の様に状態観測器1
3を構成することができろ。
3を構成することができろ。
先ず、1“(Z)から機関の動的な振舞(・を記述1−
ろ状態変数モデル x(nl=八xへn−1,) 十Bu(r+−1)
(2J−・(IT J)=Cx(IT−1
) (3)を導(。ここで、容量の
カッコ内の(11)は現時点を、また(n−1)は1つ
前のサンプル時点を表わす。
ろ状態変数モデル x(nl=八xへn−1,) 十Bu(r+−1)
(2J−・(IT J)=Cx(IT−1
) (3)を導(。ここで、容量の
カッコ内の(11)は現時点を、また(n−1)は1つ
前のサンプル時点を表わす。
u(+1−1)は制御入力ベクトルで、ある基準設定値
からの線形近似が成り立つ範囲内での摂動分を表ワす、
制御ソレノイド3のパルス幅δPA(1]−1)ト点火
時期δ■′1′を要素とする。すなわち、また、y(n
−i)は制御出力で、制御人力ベクトルと同様に、ある
基準回転速度Na(例えば650 rpr+りがらの摂
動分を表わすδN(n−1)を要素とする。
からの線形近似が成り立つ範囲内での摂動分を表ワす、
制御ソレノイド3のパルス幅δPA(1]−1)ト点火
時期δ■′1′を要素とする。すなわち、また、y(n
−i)は制御出力で、制御人力ベクトルと同様に、ある
基準回転速度Na(例えば650 rpr+りがらの摂
動分を表わすδN(n−1)を要素とする。
すなわち、
Y(11−1)−δN(n刊)(5)
X(・)は状態変数ベクトルであり、行列へ、B、Cは
伝達関数行列T(Z)の係数がら決まる定数行列である
。
伝達関数行列T(Z)の係数がら決まる定数行列である
。
ここで、次の様なアルゴリズムを持つ状態観測器を構成
する。
する。
x(川=(A GC)9(n−1)+Bu(n−1)
+C1y(n 1) (G)ここに、Gは任意に
与えられる行列で、9(・)は機関12の内部状態変数
X(・)の推定1直である。(2)(3)(6)式より
変形すると、 Cx(n) −=(n) ) −(八−GC)[X(I
+−1ン−x(n−1−):] (71となり、
行列(A−CiC)の固有値が単位円内にあるようにG
を選べば、 1−+太で x(nl −+ x(n)
(81となり、内部状態変数量x(n)を入力
U(・)と出力y(・)から推定することかできる。ま
た、行列Gを適当に選び、行列(八−GC)の固有値を
全て零に1−ることも可能で、この時状態観測器1:3
は有限整定状態観測器となる。
+C1y(n 1) (G)ここに、Gは任意に
与えられる行列で、9(・)は機関12の内部状態変数
X(・)の推定1直である。(2)(3)(6)式より
変形すると、 Cx(n) −=(n) ) −(八−GC)[X(I
+−1ン−x(n−1−):] (71となり、
行列(A−CiC)の固有値が単位円内にあるようにG
を選べば、 1−+太で x(nl −+ x(n)
(81となり、内部状態変数量x(n)を入力
U(・)と出力y(・)から推定することかできる。ま
た、行列Gを適当に選び、行列(八−GC)の固有値を
全て零に1−ることも可能で、この時状態観測器1:3
は有限整定状態観測器となる。
このようにして推定された状態変数父(・)と、目標回
転速度Nrと現在の実際の回転速度N(・)との偏差5
A−(Nr−N(・))の情報を用(・て、制御人力で
ある制御ソレノイド3の駆動パルス幅の基準設定値(P
A)3からの線形近似が成り立つ範囲内での増量分δP
A(・)と、点火時期の基準設定値からの線形近似が成
り立つ範囲内での増量分δI 11・)を決定し、機関
のアイドル回転速度Nの最適レキ・−レーク制御を行な
う。レギュレータ制御とは、アイドル回転速度Nを一定
値である目標回転速度Nrに合致するように制御する定
値制御を意味する。
転速度Nrと現在の実際の回転速度N(・)との偏差5
A−(Nr−N(・))の情報を用(・て、制御人力で
ある制御ソレノイド3の駆動パルス幅の基準設定値(P
A)3からの線形近似が成り立つ範囲内での増量分δP
A(・)と、点火時期の基準設定値からの線形近似が成
り立つ範囲内での増量分δI 11・)を決定し、機関
のアイドル回転速度Nの最適レキ・−レーク制御を行な
う。レギュレータ制御とは、アイドル回転速度Nを一定
値である目標回転速度Nrに合致するように制御する定
値制御を意味する。
尚本発明では、前述した様に実験的に求めたモデルが低
次元化された近似モデルである為、その近似誤差を吸収
する為の1(積分)動作を付加しているか、ここでは■
動作を含めての最適レギュレーク制御を行う。
次元化された近似モデルである為、その近似誤差を吸収
する為の1(積分)動作を付加しているか、ここでは■
動作を含めての最適レギュレーク制御を行う。
この発明の制御対象である機関は、前述したように2人
力1出カシステムであり、これを最適にレギュレータ制
御するものであるが、一般的な多変数システムの最適レ
ギーレータ制御アルゴリズムは、例えば古田勝久著1線
形システム制御理論」(昭51年)昭晃堂その他に説明
されているので、ここでは詳細な説明は省略する。結果
のみを記述すると、いま、 δu(n)=u(1■) −u(+t−1)
(91δe(n) −Nr = N(n)
coa+とし、評価関数Jを、 J=Σ〔δe(k)”+δut(k)Rδu(k) :
l (I I)k=0 とする。ここでRは重みパラメータ行列、tは転置を示
す。1くは制御開始時点をOとするサンプル回数で、(
印式の右辺第2項は(9)式の2乗(Rを対角行列とづ
−ると9を表わす。又(11)式の第2項を、(9)式
の様な制御入力の差分の2次形式としているか、これは
第5図の様に1(積分)動作を付加したためである。(
1j)式の8・ト価関数、Jを最小と1″る最K −一
(R+ s LPB )−’ B”PA (+
31とお(と、Kは最適ゲイン行列である。また(12
)式%式% のリカッティ(Riccati )方程式の解である。
力1出カシステムであり、これを最適にレギュレータ制
御するものであるが、一般的な多変数システムの最適レ
ギーレータ制御アルゴリズムは、例えば古田勝久著1線
形システム制御理論」(昭51年)昭晃堂その他に説明
されているので、ここでは詳細な説明は省略する。結果
のみを記述すると、いま、 δu(n)=u(1■) −u(+t−1)
(91δe(n) −Nr = N(n)
coa+とし、評価関数Jを、 J=Σ〔δe(k)”+δut(k)Rδu(k) :
l (I I)k=0 とする。ここでRは重みパラメータ行列、tは転置を示
す。1くは制御開始時点をOとするサンプル回数で、(
印式の右辺第2項は(9)式の2乗(Rを対角行列とづ
−ると9を表わす。又(11)式の第2項を、(9)式
の様な制御入力の差分の2次形式としているか、これは
第5図の様に1(積分)動作を付加したためである。(
1j)式の8・ト価関数、Jを最小と1″る最K −一
(R+ s LPB )−’ B”PA (+
31とお(と、Kは最適ゲイン行列である。また(12
)式%式% のリカッティ(Riccati )方程式の解である。
(11)式の評価関数Jの意味は、制御人力U(・)の
動きを制約しつつ、制御出力y(・)であるアイドル回
転速度Nの目標値Nrかもの偏差SA(回転変動)を最
小にしようと意図したもので、その制約の重みづけば重
みパラメータ行列Rで変えることができろ。従って、適
当なRを選択し、アイドル時の機関のダイナミックモデ
ル(状態変数モデル)を用い、(16)式を解いたPを
用いて計算した03)式の最適ゲイン行列Kをマイクロ
コンピュータに記憶し、アイドル回転速度の目標値Nr
と実際値Nの偏差SAの積分値および推定された状態変
数x(k)がら、(12)式によって最適制御入力値u
(k)を簡単に決定することができる。また前述したよ
うに、機関のダイナミックな状態変数の推定値x(k)
を求めるには、行列A、B、C,Gの値をマイクロコン
ピュータに記憶しておき、(6)式により1算すればよ
い。
動きを制約しつつ、制御出力y(・)であるアイドル回
転速度Nの目標値Nrかもの偏差SA(回転変動)を最
小にしようと意図したもので、その制約の重みづけば重
みパラメータ行列Rで変えることができろ。従って、適
当なRを選択し、アイドル時の機関のダイナミックモデ
ル(状態変数モデル)を用い、(16)式を解いたPを
用いて計算した03)式の最適ゲイン行列Kをマイクロ
コンピュータに記憶し、アイドル回転速度の目標値Nr
と実際値Nの偏差SAの積分値および推定された状態変
数x(k)がら、(12)式によって最適制御入力値u
(k)を簡単に決定することができる。また前述したよ
うに、機関のダイナミックな状態変数の推定値x(k)
を求めるには、行列A、B、C,Gの値をマイクロコン
ピュータに記憶しておき、(6)式により1算すればよ
い。
以上説明してきた方法はフィードバンク制御であるが、
例えばエアコン・コンプレンサ負荷、パワーステアリン
グポンプ負荷、クラッチミートによろ負荷等の月4前に
スイッチからの信号で予測できるような負荷が入った場
合は、上記のフィードバンク制御に加えフィードフォワ
ート制御を行なうことにより1、過渡時の制御性を高め
ろことができろ。
例えばエアコン・コンプレンサ負荷、パワーステアリン
グポンプ負荷、クラッチミートによろ負荷等の月4前に
スイッチからの信号で予測できるような負荷が入った場
合は、上記のフィードバンク制御に加えフィードフォワ
ート制御を行なうことにより1、過渡時の制御性を高め
ろことができろ。
一例゛ヲエアコンのオンオフについて第7図(A)(B
)を参照して説明する。第7図(A)は通常のフィード
バック制御で制御した場合であるが、エアコンオンと同
時にアイドル回転速度が太きく低下し、エアコンオフの
場合はアイドル回転速度が一時的に上昇する。第7図(
B)はこの発明によるフィードバック制御にエアコンオ
ン・オフと同時にフィードフォワード制御を加えた方法
で制御を行なった場合である。
)を参照して説明する。第7図(A)は通常のフィード
バック制御で制御した場合であるが、エアコンオンと同
時にアイドル回転速度が太きく低下し、エアコンオフの
場合はアイドル回転速度が一時的に上昇する。第7図(
B)はこの発明によるフィードバック制御にエアコンオ
ン・オフと同時にフィードフォワード制御を加えた方法
で制御を行なった場合である。
エアコンオン・オフ時のフィードフォワード制御の具体
的な方法は、エアコンオン時点において、第1図に示j
VCMバルブ20制御ソレノイド3を制御するデー−テ
ィ信号のオンチー−ティパルス幅を所定量(例えば4m
s )増やし、バイパス空気量を増やしてやる。エアコ
ンオフ時点においては、この増分を取り去る。
的な方法は、エアコンオン時点において、第1図に示j
VCMバルブ20制御ソレノイド3を制御するデー−テ
ィ信号のオンチー−ティパルス幅を所定量(例えば4m
s )増やし、バイパス空気量を増やしてやる。エアコ
ンオフ時点においては、この増分を取り去る。
以上のアイドル回転速度制御の手順を示したのが、第6
図である。手順を説明すると、ステップ30では、先ず
アイドル回転速度制御に入るかどうかの判定をする。制
御を行なうと判定したら、ステップ31でコーステイン
グエンストしな(・ようなに Σ〔Nr−7N(J)〕−1)UN、x1〜×4 の初
期値を設定、1−0 する。ステップ32では、エアコンのオン・オフ状態、
水温]濠の値等によりアイドル回転速度の目標値Nrを
決めろ。ステップ33ではアイドル回転速度の・目標値
Nrと実際値Nの偏差SAを計算づ−る。ステップ34
では、制御を始めてから前の周期までの回転速度の偏差
SAを加算して℃・て、結果をJ)UNというレジスフ
に移す。ステップ35では、回転速度の実際値Nの基準
設定値Na(例えば650印11〕)からのズレδNを
計算する。ステップ36は機関のグイ計算された制御人
力値δPAおよびδITと、さらに制御出力値であるδ
Nとを重みづげ加算して各状態変数量X、M−X、を計
算する。但しく6)式の行列(A−(jC)は、 の形で、有限整定オブザーバを形成した例である。
図である。手順を説明すると、ステップ30では、先ず
アイドル回転速度制御に入るかどうかの判定をする。制
御を行なうと判定したら、ステップ31でコーステイン
グエンストしな(・ようなに Σ〔Nr−7N(J)〕−1)UN、x1〜×4 の初
期値を設定、1−0 する。ステップ32では、エアコンのオン・オフ状態、
水温]濠の値等によりアイドル回転速度の目標値Nrを
決めろ。ステップ33ではアイドル回転速度の・目標値
Nrと実際値Nの偏差SAを計算づ−る。ステップ34
では、制御を始めてから前の周期までの回転速度の偏差
SAを加算して℃・て、結果をJ)UNというレジスフ
に移す。ステップ35では、回転速度の実際値Nの基準
設定値Na(例えば650印11〕)からのズレδNを
計算する。ステップ36は機関のグイ計算された制御人
力値δPAおよびδITと、さらに制御出力値であるδ
Nとを重みづげ加算して各状態変数量X、M−X、を計
算する。但しく6)式の行列(A−(jC)は、 の形で、有限整定オブザーバを形成した例である。
尚、(A、1:S、C)は可観測正準形を用いている。
ステップ37では、推定された機関のダイナミックな内
部状態変数t xl” X4とDUN=−ΣCNr
N(Jl、)J=0 に最適ゲインにの要素kijを乗じて加算し、基準設定
値(PA)aおよび11’aに対し制御入力値をど」1
だけ増量するかを計算1−る。
部状態変数t xl” X4とDUN=−ΣCNr
N(Jl、)J=0 に最適ゲインにの要素kijを乗じて加算し、基準設定
値(PA)aおよび11’aに対し制御入力値をど」1
だけ増量するかを計算1−る。
ステップ38では、エアコノスイッチが入つプこかどう
かを判断し、入った場合には、×テノゾ;39てδP八
へに−T値を入れ、入ってし・/、cい場合には、ステ
ップ40でδPA’= Oとし、最終的にVC,Mバル
ブ2のデー−ティ信号を制御lずろ時にδPAにδ1′
9′を加えて出力するようにし、状態観測器13にはフ
ィードバンクしない。
かを判断し、入った場合には、×テノゾ;39てδP八
へに−T値を入れ、入ってし・/、cい場合には、ステ
ップ40でδPA’= Oとし、最終的にVC,Mバル
ブ2のデー−ティ信号を制御lずろ時にδPAにδ1′
9′を加えて出力するようにし、状態観測器13にはフ
ィードバンクしない。
第6図の係数bij、gi、kij等は予め求めておい
て、マイクロコンピュータのROM (J(、cacl
OIT I y Memory )等に記憶してお(
。
て、マイクロコンピュータのROM (J(、cacl
OIT I y Memory )等に記憶してお(
。
以上説明したフィードフォワード制御方法は、エアコン
がオンした場合に制御人力δPAに一定値を加算するも
のであるが、エアコンオン時点からの経過時間に応じて
加算量を決定してもよい。アイドル回転速度制御を機関
の回転に同期して行なう場合は、加算量を機関回転に応
じて決めろ。すなわち制御人力δPAに加算する量δP
A′をエアコンオン時点からの機関積算回転数N。Nの
関数δ]JA’−f (NoN)とする。
がオンした場合に制御人力δPAに一定値を加算するも
のであるが、エアコンオン時点からの経過時間に応じて
加算量を決定してもよい。アイドル回転速度制御を機関
の回転に同期して行なう場合は、加算量を機関回転に応
じて決めろ。すなわち制御人力δPAに加算する量δP
A′をエアコンオン時点からの機関積算回転数N。Nの
関数δ]JA’−f (NoN)とする。
以上、エアコンオン時について説明したが、エアコンオ
フ時は同様な方法で減算を行なう。
フ時は同様な方法で減算を行なう。
以上はエアコンのオン・オフについて説明したが、パワ
ーステアリングポンプからの信号やクラッチスイッチか
らの信号によっても同様の制御が行なえろ。
ーステアリングポンプからの信号やクラッチスイッチか
らの信号によっても同様の制御が行なえろ。
第8図(A)(B)はパワーステアリングポンプ負荷が
加わった場合の実験結果で、第8図(A)は従来のノイ
ードバック制御による場合、第8図(B)はこの発明に
よるフィードツメワード制御による場合である。パワス
テすえ切り(車両を停]1[〜だ状態でステアリングを
回す)が一番機関に負荷が掛る。
加わった場合の実験結果で、第8図(A)は従来のノイ
ードバック制御による場合、第8図(B)はこの発明に
よるフィードツメワード制御による場合である。パワス
テすえ切り(車両を停]1[〜だ状態でステアリングを
回す)が一番機関に負荷が掛る。
650’rp+nは定常アイドル回転速度である。第8
図(B)のこの発明による制御方法の方か応答性かよい
ことは明らかで゛ある。
図(B)のこの発明による制御方法の方か応答性かよい
ことは明らかで゛ある。
第9図(A)(B)はクラッチミート時およびクラッチ
オフ時のアイドル回転速度の応答の実験結果て、第9図
(A)は従来方法、第9図(B)はこの発明による方法
の場合をそれぞれ′示す。第9図(I3)のこの発明に
よる場合の方か応答性がよいことが判る1゜(発明の効
果) 以」二説明したように、この発明によれば、制御入力(
空気量、点火時期、燃料供給量およO・排気還流量のう
ちのいずれか1つまたは任意の2つ↓ソ、上の組合せ)
と制御出力(アイドル回転速jW)間の夕°イナミノク
モデルに基づいて多変数制御し、事前に予測できろ負荷
外乱が入った場合にフィードバンク制御に加えてフィー
ドツメワード制御を行なう構成としたため、負荷外乱が
入った場合および入った負荷外乱が除去された場合のア
イドル回転速度の過渡応答が改善され、より安定なアイ
ドル運転が実現できろと℃・5効果か得られろ。
オフ時のアイドル回転速度の応答の実験結果て、第9図
(A)は従来方法、第9図(B)はこの発明による方法
の場合をそれぞれ′示す。第9図(I3)のこの発明に
よる場合の方か応答性がよいことが判る1゜(発明の効
果) 以」二説明したように、この発明によれば、制御入力(
空気量、点火時期、燃料供給量およO・排気還流量のう
ちのいずれか1つまたは任意の2つ↓ソ、上の組合せ)
と制御出力(アイドル回転速jW)間の夕°イナミノク
モデルに基づいて多変数制御し、事前に予測できろ負荷
外乱が入った場合にフィードバンク制御に加えてフィー
ドツメワード制御を行なう構成としたため、負荷外乱が
入った場合および入った負荷外乱が除去された場合のア
イドル回転速度の過渡応答が改善され、より安定なアイ
ドル運転が実現できろと℃・5効果か得られろ。
第1図は従来の内燃機関のアイドル回転速1央制御装置
の構成図、第2図は従来のアイドル回転速度制御方法を
示すフローチャート、第3図はこの発明による内燃機関
のアイドル回転速度制御方法を実現する制御装置の構成
図、第4図は第:う図の制御人出力と機関の関係を示づ
−ブロツクト、第5図は、積分」−ダインブロックの詳
細を示′1−図、第6図はこの発明による制御方法を説
明するフローチャート、第7図(A)(B)はエアコン
負荷に対する過渡応答の実験結果を示す図、第8図(A
、+(B)はパワーステアリング負荷に対する過渡応答
の実験結果を示づ一図、第9図(A)(B)はクラッチ
負荷に対J−ろ過渡応答の実験結果を示す図である。 1・・・AACバルブ、 2・・・VCMバルブ、
3・・・制御ソレノイド、 4・・・スロットルバルブ
、5・・バイパス、7・・スロットルノくルフプイツチ
、8・・・ニュートラルスイッチ、10・・・水ff:
r セン−り−111・・・エアコンスイッチ、 J2・・・内燃機関(制御対象)、】訃・・状態観測器
、14・・・fJt 分動作十ゲインブロック、N、−
・・・アイドル回転速度の目標値、N・・・アイドル回
転速度の実際値、 Na・・アイドル回転速度の基準設定値、SA・・・ア
イドル回転速度の目標値と実際値の偏差、PA・・バイ
パス空気量を規定する制御ソ1/ノイドの駆動パルス幅
、 1′J′・・点火時期、 Xl・・状態変数量、9
1・・・状態変数のjl(;定量。 特許出願人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恵 − 第2図 13図 第4図 し−−W s6図 s7図 (A) (B) 手続補正書(自発) 昭和57年10月5日 特許庁長官 若 杉 相 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願 第15516G号2、発明の
名称 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (399) [E産自動車株式会社(1)
明細書第4頁第9〜10行の[アイドル回転制御方法」
を1アイドル回転速度制御方法律と補正J−ろ。 (2)明細宵第8頁第11i〜+7#Jo)l (第5
図3傅)1,1をY(第5図参照)。そして、上記状態
族が11器1゛3と積分動作とゲインブロックト1と−
Oコノトローラを構成する。」 と補正′1−る。 Jヅ 」−
の構成図、第2図は従来のアイドル回転速度制御方法を
示すフローチャート、第3図はこの発明による内燃機関
のアイドル回転速度制御方法を実現する制御装置の構成
図、第4図は第:う図の制御人出力と機関の関係を示づ
−ブロツクト、第5図は、積分」−ダインブロックの詳
細を示′1−図、第6図はこの発明による制御方法を説
明するフローチャート、第7図(A)(B)はエアコン
負荷に対する過渡応答の実験結果を示す図、第8図(A
、+(B)はパワーステアリング負荷に対する過渡応答
の実験結果を示づ一図、第9図(A)(B)はクラッチ
負荷に対J−ろ過渡応答の実験結果を示す図である。 1・・・AACバルブ、 2・・・VCMバルブ、
3・・・制御ソレノイド、 4・・・スロットルバルブ
、5・・バイパス、7・・スロットルノくルフプイツチ
、8・・・ニュートラルスイッチ、10・・・水ff:
r セン−り−111・・・エアコンスイッチ、 J2・・・内燃機関(制御対象)、】訃・・状態観測器
、14・・・fJt 分動作十ゲインブロック、N、−
・・・アイドル回転速度の目標値、N・・・アイドル回
転速度の実際値、 Na・・アイドル回転速度の基準設定値、SA・・・ア
イドル回転速度の目標値と実際値の偏差、PA・・バイ
パス空気量を規定する制御ソ1/ノイドの駆動パルス幅
、 1′J′・・点火時期、 Xl・・状態変数量、9
1・・・状態変数のjl(;定量。 特許出願人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恵 − 第2図 13図 第4図 し−−W s6図 s7図 (A) (B) 手続補正書(自発) 昭和57年10月5日 特許庁長官 若 杉 相 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願 第15516G号2、発明の
名称 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (399) [E産自動車株式会社(1)
明細書第4頁第9〜10行の[アイドル回転制御方法」
を1アイドル回転速度制御方法律と補正J−ろ。 (2)明細宵第8頁第11i〜+7#Jo)l (第5
図3傅)1,1をY(第5図参照)。そして、上記状態
族が11器1゛3と積分動作とゲインブロックト1と−
Oコノトローラを構成する。」 と補正′1−る。 Jヅ 」−
Claims (3)
- (1) コントローラに記憶された内燃機関のタイナ
ミックモデルに基づき、前記内燃機関の制御入力値であ
る該内燃機関に供給される空気量もしくは該空気量に相
当1−ろ量および該内燃機関の点火時期および該内燃機
関−・の燃料供給(至)もしくは該燃料供給量に相当′
1−る量およびり1気還流量もしくは該排気還流量に相
当する量から選択されろいずれか1つまたは任意の2つ
以上の組合せと、該内燃機関の制御出力値であるアイド
ル回転速度とから、該内燃機関のダイナミックな内部状
態を代表1)適当な次数の状態変数量xH(i = 、
1,2.・・++)を推定腰該推定された状態変数制御
(i=1.2.・・・!])と、アイドル回転速度の目
標値Nrと実際値Nの偏差SAを積分した量とから前記
制御人力値を決定して、前記内燃機関のアイドル回転速
度をフィードバック制御する方法において、定常のアイ
ドル状態から事前に予測できる負荷外乱が入った場合に
核外乱に応じてフィードフォワード制御を行なうことを
特徴とする内燃機関のアイドル回転速度制御方法。 - (2) フィードフォワード制御方法を、負荷外乱が
入った場合に推定された状態から求めた匍坤11人力値
に一定値を加算するものとする特許請求の範囲第1項記
載の方法。 - (3) フィードフォワード制御において推定された
状態から求めた制御入力値に加算する値を、負荷外乱が
入った時点からの機関の回転数に基づいて決定する特許
請求の範囲第1項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57155166A JPS5946353A (ja) | 1982-09-08 | 1982-09-08 | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57155166A JPS5946353A (ja) | 1982-09-08 | 1982-09-08 | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5946353A true JPS5946353A (ja) | 1984-03-15 |
| JPS6330491B2 JPS6330491B2 (ja) | 1988-06-17 |
Family
ID=15599949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57155166A Granted JPS5946353A (ja) | 1982-09-08 | 1982-09-08 | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5946353A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60218105A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Toshiba Corp | 制御装置 |
| JPS60218106A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Toshiba Corp | 制御装置 |
| JPS63208642A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-08-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | エンジン制御装置 |
| US4843553A (en) * | 1987-07-16 | 1989-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Speed control system for a vehicle |
| US5133319A (en) * | 1990-07-24 | 1992-07-28 | Nippondenso Co., Ltd. | Engine speed control apparatus |
| EP1953374A2 (en) | 2007-01-31 | 2008-08-06 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Vehicle engine idle speed control |
-
1982
- 1982-09-08 JP JP57155166A patent/JPS5946353A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60218105A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Toshiba Corp | 制御装置 |
| JPS60218106A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Toshiba Corp | 制御装置 |
| JPS63208642A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-08-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | エンジン制御装置 |
| US4843553A (en) * | 1987-07-16 | 1989-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Speed control system for a vehicle |
| US5133319A (en) * | 1990-07-24 | 1992-07-28 | Nippondenso Co., Ltd. | Engine speed control apparatus |
| EP1953374A2 (en) | 2007-01-31 | 2008-08-06 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Vehicle engine idle speed control |
| US7954473B2 (en) | 2007-01-31 | 2011-06-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Vehicle, controller and control method therefor, and abnormality detection system for idle speed control device and abnormality determining method for idle speed control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6330491B2 (ja) | 1988-06-17 |
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