JP2518619B2 - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents
内燃機関の吸入空気量制御装置Info
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- JP2518619B2 JP2518619B2 JP61175783A JP17578386A JP2518619B2 JP 2518619 B2 JP2518619 B2 JP 2518619B2 JP 61175783 A JP61175783 A JP 61175783A JP 17578386 A JP17578386 A JP 17578386A JP 2518619 B2 JP2518619 B2 JP 2518619B2
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- air amount
- rotation speed
- engine
- amount control
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関におけるアイドル運転時の回転安定
化のための吸入空気量制御装置に関する。
化のための吸入空気量制御装置に関する。
〈従来の技術〉 従来の吸入空気量制御装置としては、例えば特開昭55
-160138号公報に示されるようなものがある。
-160138号公報に示されるようなものがある。
これは、機関の回転数を目標回転数に一致させるフィ
ードバック制御と、各運転状態において決定されるフィ
ードフォワード制御とを運転状態分けで、吸入空気量を
制御している。
ードバック制御と、各運転状態において決定されるフィ
ードフォワード制御とを運転状態分けで、吸入空気量を
制御している。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の吸入空気量制御装置
にあっては、機関の回転数を検出してその値に基づいて
吸入空気量の制御を行っていたため、時間遅れが大き
く、かつハンチングが大きいという問題点があった。
にあっては、機関の回転数を検出してその値に基づいて
吸入空気量の制御を行っていたため、時間遅れが大き
く、かつハンチングが大きいという問題点があった。
すなわち、第４図（Ａ）に示すように回転数Neは燃焼
系によってトルクを発生した後、慣性系を通して出力さ
れる。従って、従来の方式では第５図（Ａ）に示すよう
に時刻t0において負荷変動が発生し、目標回転数が変化
した場合には、トルク変動より遅れて回転数変動を生じ
る。つまり、回転数は遅れて検出されるため、PID（比
例積分微分）制御を行ってもハンチングが発生してしま
うのである。
系によってトルクを発生した後、慣性系を通して出力さ
れる。従って、従来の方式では第５図（Ａ）に示すよう
に時刻t0において負荷変動が発生し、目標回転数が変化
した場合には、トルク変動より遅れて回転数変動を生じ
る。つまり、回転数は遅れて検出されるため、PID（比
例積分微分）制御を行ってもハンチングが発生してしま
うのである。
本発明はこのような従来の問題点に鑑み、慣性系を通
過することによる時間遅れとハンチングとを生じること
なく良好に制御することのできる吸入空気量制御装置を
提供することを目的とする。
過することによる時間遅れとハンチングとを生じること
なく良好に制御することのできる吸入空気量制御装置を
提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、機関の気
筒内の燃焼状態に応じた状態量を検出する燃焼状態検出
手段と、アイドル運転時に前記状態量に基づいて所定時
間後の機関の回転数を予測する回転数予測手段と、その
予測回転数と予め定められた目標回転数とを比較する比
較手段と、その比較結果に応じて両回転数を一致させる
ようにアイドル運転時の吸入空気量を制御する吸入空気
量制御手段とを設けるようにしたもである。
筒内の燃焼状態に応じた状態量を検出する燃焼状態検出
手段と、アイドル運転時に前記状態量に基づいて所定時
間後の機関の回転数を予測する回転数予測手段と、その
予測回転数と予め定められた目標回転数とを比較する比
較手段と、その比較結果に応じて両回転数を一致させる
ようにアイドル運転時の吸入空気量を制御する吸入空気
量制御手段とを設けるようにしたもである。
〈作用〉 すなわち、燃焼系における燃焼状態に基づいて所定時
間後の回転数を予測し、その予測回転数と目標回転数と
を比較して制御することで、慣性系を通過することによ
る時間遅れをなくし、ハンチングを抑えるのである。
間後の回転数を予測し、その予測回転数と目標回転数と
を比較して制御することで、慣性系を通過することによ
る時間遅れをなくし、ハンチングを抑えるのである。
〈実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する。
第２図において、１は内燃機関本体であり、吸入空気
はエアクリーナ２よりエアフローメータ3,スロットルチ
ャンバ４を経て吸気マニホールド５の各ブランチ部より
各シリンダに供給され、燃料は各ブランチ部に設けた燃
料噴射弁６より噴射される。ここで、吸入空気の流れは
アクセルペダルの操作によって開度が決まるスロットル
チャンバ４内のスロットル弁７により制御され、アイド
ル時にはスロットル弁７はほとんど閉じている。アイド
ル時の空気の流れはバイパスポート８を通り、そこに装
着されているアイドルアジャストスクリュー９により調
整されると共に、スロットル弁７の上流と下流とを連通
するバイパス通路10を通り、そこに介装したアイドル制
御弁11により適宜必要な空気が確保される。
はエアクリーナ２よりエアフローメータ3,スロットルチ
ャンバ４を経て吸気マニホールド５の各ブランチ部より
各シリンダに供給され、燃料は各ブランチ部に設けた燃
料噴射弁６より噴射される。ここで、吸入空気の流れは
アクセルペダルの操作によって開度が決まるスロットル
チャンバ４内のスロットル弁７により制御され、アイド
ル時にはスロットル弁７はほとんど閉じている。アイド
ル時の空気の流れはバイパスポート８を通り、そこに装
着されているアイドルアジャストスクリュー９により調
整されると共に、スロットル弁７の上流と下流とを連通
するバイパス通路10を通り、そこに介装したアイドル制
御弁11により適宜必要な空気が確保される。
アイドル制御弁11は、バイパス通路10に介装した弁体
12と、該弁体12が連結されたダイヤフラム13と、該ダイ
ヤフラム13を付勢するスプリング14を収納した負圧作動
室15とを備え、負圧作動室15に導入される負圧に応じて
ダイヤフラム13による弁体12のリフト量を変えその開度
を増減する。この負圧作動室15は負圧導入通路16により
定圧弁17を介してスロットル弁７下流の吸気通路に連通
すると共に、大気導入通路18によりパルス電磁弁19を介
してスロットル弁７上流の吸気通路と連通している。か
くして、パルス電磁弁19を開閉作動させることにより、
負圧作動室15に導入される負圧の大気による稀釈割合を
変化させてアイドル制御弁11の開度を制御する。
12と、該弁体12が連結されたダイヤフラム13と、該ダイ
ヤフラム13を付勢するスプリング14を収納した負圧作動
室15とを備え、負圧作動室15に導入される負圧に応じて
ダイヤフラム13による弁体12のリフト量を変えその開度
を増減する。この負圧作動室15は負圧導入通路16により
定圧弁17を介してスロットル弁７下流の吸気通路に連通
すると共に、大気導入通路18によりパルス電磁弁19を介
してスロットル弁７上流の吸気通路と連通している。か
くして、パルス電磁弁19を開閉作動させることにより、
負圧作動室15に導入される負圧の大気による稀釈割合を
変化させてアイドル制御弁11の開度を制御する。
吸入空気量制御手段としてのパルス電磁弁19はマイク
ロコンピュータ20によって制御される。
ロコンピュータ20によって制御される。
マイクロコンピュータ20は主に中央演算処理装置（CP
U）21とメモリ（ROM,RAM）22とインタフェイス（入出力
信号処理回路）23とから構成される。
U）21とメモリ（ROM,RAM）22とインタフェイス（入出力
信号処理回路）23とから構成される。
インタフェイス23には、機関の回転数が電磁ピックア
ップ式の回転数センサ24で検出されるデジタル信号とし
て入力される。また、機関の冷却水温度がサーミスタ式
の水温センサ25でアナログ信号として検出され、A/D変
換器26を介してデジタル信号として入力される。また、
スロットル弁７が全閉位置であることを検出するアイド
ルスイッチ27と、トランスミッションがニュートラル位
置であることを検出するニュートラルスイッチ28と、車
速が所定値（例えば8km/h）以下であることを検出する
車速スイッチ29とから、それぞれON・OFF信号が入力さ
れる。この他、図示しないがエアコンスイッチ等からの
信号も入力される。
ップ式の回転数センサ24で検出されるデジタル信号とし
て入力される。また、機関の冷却水温度がサーミスタ式
の水温センサ25でアナログ信号として検出され、A/D変
換器26を介してデジタル信号として入力される。また、
スロットル弁７が全閉位置であることを検出するアイド
ルスイッチ27と、トランスミッションがニュートラル位
置であることを検出するニュートラルスイッチ28と、車
速が所定値（例えば8km/h）以下であることを検出する
車速スイッチ29とから、それぞれON・OFF信号が入力さ
れる。この他、図示しないがエアコンスイッチ等からの
信号も入力される。
さらに、インタフェイス23には、点火プラグ31の座金
部に取付けられた筒内圧センサ32から信号が入力され
る。この筒内圧センサ32は燃焼状態検出手段として用い
るもので、圧電素子でできており、シリンダ内の燃焼圧
力に応じて電荷を発生するしくみになっている。そし
て、筒内圧センサ32の出力信号を１燃焼サイクルにわた
って積分すれば、その燃焼時の図示平均有効圧力が得ら
れる。
部に取付けられた筒内圧センサ32から信号が入力され
る。この筒内圧センサ32は燃焼状態検出手段として用い
るもので、圧電素子でできており、シリンダ内の燃焼圧
力に応じて電荷を発生するしくみになっている。そし
て、筒内圧センサ32の出力信号を１燃焼サイクルにわた
って積分すれば、その燃焼時の図示平均有効圧力が得ら
れる。
中央演算処理装置21は、アイドルスイッチ27、ニュー
トラルスイッチ28,車速スイッチ29の状態に応じてアイ
ドル状態であるか否かすなわちフィードバック制御を行
うか否かの判定を行い、フィードバック制御を行うと判
定した場合のみ、吸入空気量制御手段としてのパルス電
磁弁19へのパルス信号のディーティを変化させてフィー
ドバック制御を行う。
トラルスイッチ28,車速スイッチ29の状態に応じてアイ
ドル状態であるか否かすなわちフィードバック制御を行
うか否かの判定を行い、フィードバック制御を行うと判
定した場合のみ、吸入空気量制御手段としてのパルス電
磁弁19へのパルス信号のディーティを変化させてフィー
ドバック制御を行う。
第３図は本発明の一実施例を示す制御ブロック図であ
る。この例では、図示平均有効圧力に基づいて機関の回
転数を予測し、その予測回転数（実パラメータ）と予め
定めた目標回転数（目標パラメータ）とを比較し、その
比較結果に応じて両者を一致させるようにパルス電磁弁
19を介して吸入空気量を制御する。
る。この例では、図示平均有効圧力に基づいて機関の回
転数を予測し、その予測回転数（実パラメータ）と予め
定めた目標回転数（目標パラメータ）とを比較し、その
比較結果に応じて両者を一致させるようにパルス電磁弁
19を介して吸入空気量を制御する。
吸入混合気は機関のシリンダ内で燃焼して燃焼圧力を
発生する。その燃焼に応じた筒内圧力を筒内圧センサ32
で検出し、１燃焼サイクルにわたって積分すれば、図示
平均有効圧力Piが得られる。
発生する。その燃焼に応じた筒内圧力を筒内圧センサ32
で検出し、１燃焼サイクルにわたって積分すれば、図示
平均有効圧力Piが得られる。
燃料噴射量が吸入空気量に応じて常に最適になるよう
に（すなわち混合比が14.7付近になるように）制御され
るとすると、吸入空気量が多くなれば、筒内圧力が上が
り、図示平均有効圧力Piも大きくなる。すなわち、吸入
空気量と図示平均有効圧力とは非常に密接な関係にあ
る。
に（すなわち混合比が14.7付近になるように）制御され
るとすると、吸入空気量が多くなれば、筒内圧力が上が
り、図示平均有効圧力Piも大きくなる。すなわち、吸入
空気量と図示平均有効圧力とは非常に密接な関係にあ
る。
図示平均有効圧力Piに定数k1を乗ずれば、機関の出力
トルクTr′が得られ、この出力トルクTr′から機関の回
転数Neに応じた摩擦成分k3Ne（k3は定数）と外部要因に
よるトルク外乱Ｄとを減ずれば、実際の出力トルクTrが
得られる。この出力トルクTrは慣性系（定数k2）を経て
機関の回転数Neに変換される。
トルクTr′が得られ、この出力トルクTr′から機関の回
転数Neに応じた摩擦成分k3Ne（k3は定数）と外部要因に
よるトルク外乱Ｄとを減ずれば、実際の出力トルクTrが
得られる。この出力トルクTrは慣性系（定数k2）を経て
機関の回転数Neに変換される。
ここで、外部要因によるトルク外乱Ｄは、例えばエア
コンスイッチをONにした時に加わるオルタネータの負荷
や、クラッチが離れている状態からつながり初めた時の
トルク変動等であるが、これらのトルク変動はそれを検
出するスイッチ等が設けられているので、予めその時期
がわかり、またそのトクル変動の大きさは予め実験によ
って求めておくことができる。
コンスイッチをONにした時に加わるオルタネータの負荷
や、クラッチが離れている状態からつながり初めた時の
トルク変動等であるが、これらのトルク変動はそれを検
出するスイッチ等が設けられているので、予めその時期
がわかり、またそのトクル変動の大きさは予め実験によ
って求めておくことができる。
これらのことから、第３図の破線内の式は、慣性系を
経た後の回転数をNe′とすれば、次のようになる。
経た後の回転数をNe′とすれば、次のようになる。
Tr′＝k1・Pi ……（１）−１ Tr ＝Tr′−k3・Ne′−Ｄ ……（１）−２ ｅ′＝k2・Tr ……（１）−３ 但し、k1,k2,k3は定数、Pi,Tr′,Tr,Ne′,Dは時間ｔ
の関数である。
の関数である。
尚、（１）−３式は、第３図でTrがk2/Sに入力されて
Ne′に変換される部分に相当する。制御ブロック図にお
いて1/Sは積分動作を示すので、この部分を上記（１）
−３式（トルクに慣性系の定数を乗じると回転数の微分
値が求まる）で表すことができるからである。
Ne′に変換される部分に相当する。制御ブロック図にお
いて1/Sは積分動作を示すので、この部分を上記（１）
−３式（トルクに慣性系の定数を乗じると回転数の微分
値が求まる）で表すことができるからである。
（１）式を整理すると、 ｅ′＝−k2k3Ne′＋k1k2Pi−k2D ……（２）
となる。
となる。
（２）式において右辺第２項は図示平均有効圧力Piを
測定することにより既知であり、第３項も先に述べた理
由により既知である。
測定することにより既知であり、第３項も先に述べた理
由により既知である。
従って、（２）式は１階の微分方程式を解くことによ
り、実際にはマイクロコンピュータで解くため１階の差
分方程式に変換して解くことにより、その解 Ne′＝Ne′（ｔ） ……（３） を求めることができる。
り、実際にはマイクロコンピュータで解くため１階の差
分方程式に変換して解くことにより、その解 Ne′＝Ne′（ｔ） ……（３） を求めることができる。
以上のことから、図示平均有効圧力Piから第３図の破
線内のモデルを用いて予測回転数Ne′を求めることがで
きる。従って、第３図の破線内のモデルが回転数予測手
段に相当する。
線内のモデルを用いて予測回転数Ne′を求めることがで
きる。従って、第３図の破線内のモデルが回転数予測手
段に相当する。
そして、比較手段としての比較器50により、この予測
回転数Ne′と予め運転状態毎に定められた目標回転数Ne
setとの差を求め、PID（比例積分微分）制御を行って、
パルス電磁弁19を介して吸入空気量Ｑを補正すれば、モ
デルによって求められた予測回転数Ne′を目標回転数Ne
setに一致させることができる。ここで、目標回転数Nes
etは冷却水温，エアコンスイッチ等の状態によって予め
定められている。
回転数Ne′と予め運転状態毎に定められた目標回転数Ne
setとの差を求め、PID（比例積分微分）制御を行って、
パルス電磁弁19を介して吸入空気量Ｑを補正すれば、モ
デルによって求められた予測回転数Ne′を目標回転数Ne
setに一致させることができる。ここで、目標回転数Nes
etは冷却水温，エアコンスイッチ等の状態によって予め
定められている。
この方式、即ち図示平均有効圧力からモデルを通して
機関の回転数を予測し、フィードバック制御を行う方式
は、従来の実回転数をフィードバックする場合に比べ、
慣性系を通過しない値でフィードバックできるため、時
間遅れが少なく、安定した機関回転が得られる。
機関の回転数を予測し、フィードバック制御を行う方式
は、従来の実回転数をフィードバックする場合に比べ、
慣性系を通過しない値でフィードバックできるため、時
間遅れが少なく、安定した機関回転が得られる。
具体的には第５図（Ｂ）に示すように、時刻t0におい
て負荷変動が発生し、目標回転数Nesetが同図のように
変化したとする。その時、実回転数Neとモデルより求め
られた予測回転数Ne′は同図のようになる。次に時間t1
において回転数の読込むタイミングが来たとすると、実
回転数Neは慣性系を通過しているために遅れて信号が検
出されるが、慣性系を除いた場合の回転数Ne′はNeより
早く検出される。従って時間遅れが少なく精度の良い制
御を行うことができる。
て負荷変動が発生し、目標回転数Nesetが同図のように
変化したとする。その時、実回転数Neとモデルより求め
られた予測回転数Ne′は同図のようになる。次に時間t1
において回転数の読込むタイミングが来たとすると、実
回転数Neは慣性系を通過しているために遅れて信号が検
出されるが、慣性系を除いた場合の回転数Ne′はNeより
早く検出される。従って時間遅れが少なく精度の良い制
御を行うことができる。
ブロック図で表現すると、第４図（Ａ）は従来方式、
第４図（Ｂ）は本方式のブロック図であり、慣性系を通
過するには数100msのオーダが必要であるが、マイクロ
コンピュータで回転数を予測するのは10μｓ位で可能で
あるから、フィードバック制御を行う際の時間遅れはほ
とんど無視できるようになる。従って、従来方式よりも
精度の良いフィードバック制御を行うことができ、安定
した回転数が得られる。
第４図（Ｂ）は本方式のブロック図であり、慣性系を通
過するには数100msのオーダが必要であるが、マイクロ
コンピュータで回転数を予測するのは10μｓ位で可能で
あるから、フィードバック制御を行う際の時間遅れはほ
とんど無視できるようになる。従って、従来方式よりも
精度の良いフィードバック制御を行うことができ、安定
した回転数が得られる。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、図示平均有効圧
力等の機関の燃焼状態を検出し、これに基づいて所定時
間後の回転数を予測し、その予測値をフィードバックし
て吸入空気量を制御する構成としたため、実際の回転数
をフィードバックして制御する場合に比べ時間遅れを少
なくでき、ハンチングを生じることなくよりよい制御が
できるという効果が得られる。
力等の機関の燃焼状態を検出し、これに基づいて所定時
間後の回転数を予測し、その予測値をフィードバックし
て吸入空気量を制御する構成としたため、実際の回転数
をフィードバックして制御する場合に比べ時間遅れを少
なくでき、ハンチングを生じることなくよりよい制御が
できるという効果が得られる。
第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図は本発明の
一実施例を示す制御ブロック図、第４図（Ａ），（Ｂ）
は従来例及び実施例の差異を説明するための概略図、第
５図（Ａ），（Ｂ）は従来例及び実施例の負荷変動時の
制御特性図である。 １……内燃機関本体、11……アイドル制御弁 19……パルス電磁弁、20……マイクロコンピュータ 32……筒内圧センサ
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図は本発明の
一実施例を示す制御ブロック図、第４図（Ａ），（Ｂ）
は従来例及び実施例の差異を説明するための概略図、第
５図（Ａ），（Ｂ）は従来例及び実施例の負荷変動時の
制御特性図である。 １……内燃機関本体、11……アイドル制御弁 19……パルス電磁弁、20……マイクロコンピュータ 32……筒内圧センサ
Claims (1)
- 【請求項１】機関の気筒内の燃焼状態に応じた状態量を
検出する燃焼状態検出手段と、 アイドル運転時に前記状態量に基づいて所定時間後の機
関の回転数を予測する回転数予測手段と、 その予測回転数と予め定められた目標回転数とを比較す
る比較手段と、 その比較結果に応じて両回転数を一致させるようにアイ
ドル運転時の吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段
と、 を有することを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175783A JP2518619B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175783A JP2518619B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6332142A JPS6332142A (ja) | 1988-02-10 |
| JP2518619B2 true JP2518619B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16002175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61175783A Expired - Lifetime JP2518619B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 内燃機関の吸入空気量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518619B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2505018B2 (ja) * | 1988-02-18 | 1996-06-05 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関のアイドル回転数制御装置 |
| JP5024559B2 (ja) * | 2008-12-08 | 2012-09-12 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP5093511B2 (ja) * | 2008-12-08 | 2012-12-12 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5951150A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-24 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関のアイドル回転速度制御方法 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61175783A patent/JP2518619B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6332142A (ja) | 1988-02-10 |
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