JPS60214237A - エンジン試験における空燃比制御方法 - 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】 く技術分野〉 本発明はエンジン試験における空燃比制御方法に関し、
連続フィードバック制御と学習運転制御とにより、空燃
比を所定の値に設定するに要する時間が大幅に短縮する
ように改良したものである。

〈技術的背景と問題点〉 エンジンの性能試験を行う場合、空燃比をパラメータと
して試験を行うことがあり、空燃比を所望の値に設定す
る必要がある。空燃比は空気（Ａｌと燃料（Ｆ）の混合
比であり、Ａ／Ｆと表わされる。

Ａ／Ｆ値を検出する方法には、入力法と出力法とがある
が、一般には出力法でＡ／Ｆ値が計洪りされている。

（１）入力法とは、吸入空気流量と燃料流量とを測定し
、これからＡ／Ｆ値を算出する方法である。

（２）　出力法とは、排気ガスの性状がＡ／Ｆ値によっ
て変化することに着目し、排気ガスを分析して成分から
Ａ／Ｆ値を算出する方法である。

しかし、出力法では検出応答に普通４〜５秒のタイムラ
グが生じるので、Ａ／Ｆの段定制御を行う場合に、出力
法で検出したＡ／Ｆ値を用いて普通の連続フィードバッ
ク制御を行うことは困難である。

このような場合に一番簡単な方法としては、操作量を一
定間隔でステップ状に変化させ、その都度タイムラグを
考慮して没定値と検出値を比較し、検出値が曙定値にな
るまで操作量をステップ状に順次変化させる方法がある
。しかしこの方法では、εＱ定精度を上げるには１ステ
ツプの変化量を小さくする必要があるため、設定時間が
極めて長くなるという欠点がある。そこで次に考えられ
る方法は、操作量をステップ状に変えるのは前と同しだ
が、１ステツプの変化量を偏差量（ｉＢ定値と検出値の
差）に応して変化させるものとし、その際に偏差量と変
化量との関係を予め決めテーブル化しておく方法である
。しかし、スロットルバルブ開度とＡ／Ｆ値との関係、
スロットルバルブ開度と燃料流量、Ｅ（、Ｒバルブ開度
とＥＧＲ率の関係など、特にエンジン性能試験ではエン
ジンの状態によって操作量と制御量の関係が一義的に決
まらないため、またエンジンの機種によっても関係が異
なるため、膨大なテーブルを用意せねばならず、更には
テーブル作成に長時間のデータ採りが必要であるという
問題がある。

そこで発明者は学習運転を行いながら検出値（制御量）
をＱ定値に近づけるという、学習運転付制御方法を開発
した。この学習運転付制御方法では、所定の騰定値に対
して操作量をステップ状に変化させはするが、次回の操
作量の変化は前回までの操作量とそれに対応した検出結
果（制御量）との関係によって予測し、これを順次続け
て制御量を喫定値に近づけようとするものである。

このように、過去の制御の結果によって次のステップの
操作量を予測すると、ステップ間変化量を均一に小さく
する場合に比べて曖定時間が短縮し且つテーブルを用い
る方法に比べてテーブル及びそのためのデータ採りが不
要であるという利点がある。従って、学習運転付制御方
法は、検出にタイムラグがある制御対象物、制御量と操
作量が一義的に決まらない制御対象物に適用して極めて
有用である。

ところが、上述した学習運転付制御方法にも問題が１つ
ある。それは、操作量をステップ状に変化させる場合、
第１回目の操作量即ち初期値を決めるに際しては検出結
果が何もないため予測ができないこと、並びに第２回目
の操作量を決めるに際しては検出結果が１点であるため
予測が難しいことである。従来は操作量と制御量との関
係に一次式や二次式等の関数が大まかではあるが近似す
るものと仮定し、適宜に選んだ関数を用いて初期値及び
２回目の操作量を決めていた。そのため、関数の選らび
方によって設定時間に長短が生じることがあり、改善の
余地があった。

〈発明の目的〉 本発明は上述した考案に基づき、少定時間が短い空燃比
制御方法を提供することを目的とする。

〈発明の概要〉 上記目的を達成するため、本発明に係るエンジン性能試
験における空燃比制御方法は、下記（ａ）、　ｆｂ）、
　ｔａ）からなる。

（ａ）　制御の最初には、入力法によってＡ／Ｆ値を検
出し、乙のＡ／Ｆ値を連続フィードバックしてエンジン
の燃料供給装置を制御する連続フィードバック制御。

（ｂｌ　上記（ａｌの制御において複数の時点で操作量
を検出すると共に各操作量に対応するＡＺＦ値を入力法
あるいは出力法で検出しておくこと。

（ｃｌ　以後の制御では学習運転制御により操作量を予
測ルてステップ状に変化させて燃料供給装置を制御する
こと、即ち、操作量をステップ状に変化させると共に出
力法によって各ステップの操作量に対応するＡ／Ｆ値を
検出するものとし、各ステップの操作量は直前の複数の
操作量と各操作量に対応したＡ／Ｆ値との関係から予測
して定め、Ａ／Ｆ値が許容範囲内で暗定値に近づくまで
上記予測による操作量のステップ状変化を繰返すこと。

上述した空燃比制御においては、操作量をステップ状に
変化させる前に入力法によりＡ／Ｆ値を検出して連続フ
ィードバック制御を行うので、学習運転制御の予測頭初
に必要とされる過去の制御結果が得られることとなる。

よって、予測不能や予測困難といった事態が解消される
。また、入力法によるＡ／Ｆ値の検出にはタイムラグが
なく、また連続フィードバック制御は制御応答が早いの
で、学習運転制御に切替わる時にはＡ／Ｆ値が限定値に
相当近くなっている乙とが期待できる。従って、Ａ／Ｆ
が窄定値の許容範囲内に入るまでの時間が、ステップ変
化の初期に適宜に選んだ任意の関数を用いて予測する場
合に比べ、大幅に短縮される。

なお、ステップ変化の予測に際し、−次間数で予測する
場合は連続フィードバック制御において操作量とＡ／Ｆ
値との関係を二点で検出すれば十分であり、二次関数な
ど曲線を用いて予測する場合は三点以上検出すれば良い
。

また、本発明の空燃比制御方法は、燃料供給装置が気化
器を用いたもの、電子式あるいは機械式の燃料噴射装置
を用いたものいずれにも適用することができる。

〈実施例〉 以下、第１図及び第２図により本発明の一実施例を説明
する。但し、本実施例では一次関数を用いて操作量のス
テップ状変化を予測するものとしている。第１図は本発
明方法を実施する装置の一例を示し、１は連続フィード
バック制御系、２は学習運転制御系、３は燃料供給装置
、４はエンジン、５は岐定器、６は切替スイッチである
。この例の燃料供給装置３はフロート内圧式の気化器を
用いたものであり、ポンプモータ３１、シリンダ３２、
バッファ３３、気化器３４からなる。即ち、ポンプモー
タ３１に指令を与えてこれを作動させることによりシリ
ンダ３２が指令に応した圧力を発生し、この圧力がバッ
ファ３３を介して気化Ｎ３４のキャブフロート室３５に
加えられる。キャブフロート室３５は気化用パイプ３６
に連通されており、加圧に応じた量の燃料３７が空気３
８と混合されてエンジン４に供給される。従ってポンプ
モータ３１を操作することにより、Ａ／Ｆ値が変化する
。

連続フィードバック制御系１は吸入空気量検出器１１、
燃料流量検出器１２、Ａ／Ｆ値演算晋１３、減算器１４
、バッファ増幅器１５、段定器５からなる。２つの検出
器１１，１２は例えば気化器３４の吸入空気流路と燃料
流路にそれぞれ取付けられ、エンジン４に供給される空
気量と燃料流量を検出する。演算器１３はこれらの検出
値を用いてＡ／Ｆを演算する。このようにして入力法で
得られたＡ／Ｆ値が減算器１４で没定値と比較され、偏
差がゼロとなるように、バッファ増幅器１５から切替ス
イッチ６を介してポンプモータ３１へ操作信号が与えら
れる。

学習運転制御系２は出力法によるＡ／Ｆ値検比検出器２
１作量予測演算装置２２、口定器５からなる。Ａ／Ｆ値
検比検出器２１エンジン４の排気ガスが導かれ、ガス分
析によってＡ／Ｆ値が検出される。操作量予測演算装置
２２は操作信号をステップ状に変化させて切替スイッチ
６を介してポンプモータ３１へ与えるが、その際、過去
の制御結果〔操作量とＡ／Ｆ値の関係〕に基づいて操作
量を予測する。

次に第２図を参照しながら動作を説明する。

まず、切替スイッチ６をＢ側に投入し、連続フィードバ
ック制御モードとする。これにより、Ａ／Ｆ値は極めて
短時間でｉＢ定値に近づくこの連続フィードバック制御
においてＡ／Ｆ値が設定値に近づく頃合を見計らって、
複数の時点での操作量と各操作ｉに対応したＡ／Ｆ値を
検出し、これを操作量予測演算装置２２に記憶しておく
。第２図ではＡ１とへの２点で検出しており、 Ａ、では操作量がＳ、に対してＡ／Ｆ値が電、へでは操
作量が８２に対してＡ／Ｆ値がｑｌであったとする。以
下これを、 Ａ、（Ｓ８．Ｑｌ） へ（Ｓ２．Ｑ、） の如く表記する。なお、第１図ではＡ／Ｆ値ｑ。

（を入力法によるＡ／Ｆ値演値演算器上３得ているが、
出力法によるＡ／Ｆ値検値検出器上１得ても良い。但し
、出力法による場合は操作量Ｓ１．Ｓ２）検出時点とＡ
／Ｆ４ｒＩＩＱｌ、Ｑ２の検出時点とをタイムラグの分
だけずらしておく。

上述の如く２点での検出が終ったら切替スイッチ６をＡ
側に投入し直し、操作量を予測によりステップ状に変化
させる。操作量予測演算装置２２は次の（１）〜（４）
Ｉ７１ヨうにして操作量をステップ状に変化させる。但
し、−次間数で予測する例である。

（１）　第１回目のステップでの操作量子１ｌＩｌＩ＝
連続フイードバツク制御において得 たＡ　とＡの２点の検出値を用い、 但し、ｋ、：制御定数 ΔＱ２＝ＱＳ−Ｑ２（漏電値との偏差）Ｑｓ：曙定値 の演算を行い、Ｓ３を操作量とする。

第２図では札＝１とし、Ａ、とへの２点を結んだ一次関
数ｆ３を用いて予測しており、ｆ３（Ｓ３）＝ｑ からＳ３が得られた乙とになる。Ｓ３はＳ２に対である
。

（２）第２回目のステップでの操作量予測：第１回目の
ステップでの操作量Ｓに対応するＡ／Ｆ値（を所定のタ
イムラグを見込んで出力法により検出し、これを操作量
予測演算装置２２に入力する。すると、乙の時の検出点
へにおける検出値が へ（Ｓ３．Ｑ、） となるので、このへての検出値と連続フィードバック制
御での後の方へでの検出値を用い、 但し、ｋ４：制御定数 ΔＱ３＝ＱＳ−Ｑ３（偏差） の演算を行い、Ｓ４を操作量とする。

第２図ではに４−１とし、へとへの２点を結んだ一次関
数ｆ４を用いて予測しており、Ｆ４（Ｓ、）＝Ｑ。

から得られたことになる。Ｓ４は前回の操作でいる。

（３）第３回目以降第ｎ回目のステップでの操作量予測
： 前々回即ち第ｎ−２回目の操作量とそれに対応した出力
法によるＡ／Ｆ値のデータＡ、。

（Ｓ、、、Ｑ、、）と、前回即ち第ｎ　−１回目の操作
量とそれに対応した出力法によるＡ／Ｆ値のデータＡ、
＋、　（Ｓ、、＋、、　Ｑ、＋、）とを用い、第ｎ回目
の操作量Ｓ。＋２を、 但し、ｋ、、。、：制御定数 ΔＱ０や、＝ＱＳ−Ｑ、、、、　（偏差）の演算を行っ
て得る。なお、第２図ではに、、、＋２−１とし、Ａ、
、　Ａ、＋、を結んだ一次関数ｆ。＋２を用いて予測し
ており、 ｆ、＋２（Ｓ、、）　＝Ｑ８ からＳ、＋２が得られる。ｓ　ｎ＋２は前回の操作量Ｓ
、、＋ｉれている。

（４）上述した操作量のステップ変化が進み、喋定値と
Ａ／Ｆ検出値との偏差が許容範囲内に入ると、操作量は
一定に保たれる。

以上の説明では燃料供給装置３がフロート内圧式の気化
器を用いたものであり、操作対象をポンプモータ３１と
している。電子式の燃料供給装置が使用される場合は、
一般に電子コントローラへ出力する補正抵抗値を操作す
ることになる。なお、補正抵抗値は燃料の増量比の関数
になっており、通常試験をするときは増量比１５付近の
補正抵抗値でＡ／Ｆ＝１４．７（理論値）となるように
調整されている。

また以上の説明では、過去２点づつの検出値に基づき、
操作量を一次関数近似で予測したが、３点づつ以上の検
出値に基づき一次関数あるいは二次関数などの近似で予
測しても良い。また、式（１）〜式（３）に示されてい
る如く、予測毎に制御定数を変えても良い。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明は制御の初期には応
答性の良い連続フィードバック制御を行い、この間に学
習運転制御の予測に必要なデータを得るのて、議定時間
が極めて短時間になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一例を示す構成図
、第２図は制御の方法と進行を示すグラフである。 図面中、１は連続フィードバック制御系、２は学習運転
制御系、３は燃料供給装置、４はエンジン、５は段定器
、６は切替スイッチである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御の最初には、エンジンの燃料供給装置における吸入
   空気量と燃料流量とを検出して入力法で空燃比を検出し
   、検出した空燃比値を連続フィードバックして上記燃料
   供給装置を制御することにより空燃比を毀定値に近づけ
   、上記連続フィードバック制御において複数の時点で上
   記燃料供給装置に対する操作量を検出すると共に各操作
   量に対応する空燃比値を検出しておき、 以後の制御では、操作量をステップ状に変化させると共
   に各ステップの操作量に対応する空燃比を排気ガスを用
   いた出力法で検出するものとし、各ステップの操作量は
   直前の複数の操作量と各操作量に対応した空燃比値との
   関係から予測して定め、検出した空燃比値が許容範囲内
   で限定値に近づくまで操作量を上記予測によってステッ
   プ状に変化させること、を特徴とするエンジン試験にお
   ける空燃比制御方法。