JP2006233941A - Rotation speed control method for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new useful rotation speed control method for an internal combustion engine capable of re-calibration for adjusting correction quantity to external load in relation to changed target rotation speed and improving control performance further. <P>SOLUTION: Disturbance cancel control adding control quantity canceling disturbance torque to intake air quantity by estimating disturbance toque which is one of state quantities by using a state variable model of an internal combustion engine using intake air quantity as an input, and state feed back control (LQR control) adding control quantity making the state quantity toward equilibrium point to the intake air quantity by estimating state quantities except disturbance torque from the state variable model are executed in parallel. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えばアイドル運転時に目標回転数となるように機関回転数を制御する内燃機関の回転数制御方法に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine speed control method for controlling an engine speed so as to be a target speed, for example, during idle operation.

従来、内燃機関すなわちエンジンは、アイドル運転時において、スロットルバルブあるいはスロットルバルブを迂回するバイパス通路に設けられた流量制御バルブであるＩＳＣバルブの開度を調整して、設定された目標回転数になるようにエンジン回転数が制御されるものである。このようなアイドル回転時に、例えばエアコンディショナ（以下、エアコンと称する）が作動すると、エンジンに対してこのエアコンが外部負荷となる。したがって、その外部負荷のために、エンジン回転数が変動するので、アイドル運転時の目標回転数にエンジン回転数を維持しようとすると、吸入空気量を増加する必要がある。この一方で、外部負荷が作動することにより、その外部負荷に応じた目標回転数を設定するものである。   Conventionally, an internal combustion engine, that is, an engine, adjusts the opening degree of an ISC valve, which is a flow control valve provided in a bypass passage that bypasses the throttle valve or the throttle valve, during idling operation, and reaches a set target rotational speed. Thus, the engine speed is controlled. When an air conditioner (hereinafter referred to as an air conditioner) is operated during such idle rotation, for example, the air conditioner becomes an external load on the engine. Therefore, because the engine speed fluctuates due to the external load, it is necessary to increase the intake air amount in order to maintain the engine speed at the target speed during idle operation. On the other hand, when the external load is activated, a target rotational speed corresponding to the external load is set.

この場合、エアコンが作動したことをエアコンのスイッチがオンになったことにより判断して外部負荷が入力されたことを検出し、スロットルバルブあるいはＩＳＣバルブの開度の補正量を設定したエンジン回転数補正用のテーブルを参照して入力された外部負荷に対応する補正量を決定し、決定した補正量によりスロットルバルブあるいはＩＳＣバルブの開度を補正して、エンジン回転数が目標回転数となるようにエンジン回転数をフィードバック制御するものである。   In this case, it is determined that the air conditioner has been activated by turning on the switch of the air conditioner, detects that an external load has been input, and sets the correction amount of the opening degree of the throttle valve or the ISC valve. A correction amount corresponding to the input external load is determined with reference to the correction table, and the opening degree of the throttle valve or the ISC valve is corrected by the determined correction amount so that the engine speed becomes the target speed. The engine speed is feedback controlled.

このようなアイドル回転数制御にあっては、負荷毎に補正量を設定しているため、同一の負荷に対しては、運転環境のいかんにかかわらず一定の補正量となる。しかしながら、例えばエアコンのように、外気温等の影響を受けて実質的な負荷の大きさが変化すると、エアコンのスイッチが入ったことにより、外部負荷としてエアコンを判定するので、あらかじめ設定されたエアコンに対する補正量で補正を行うことになる。したがって、運転環境によっては、補正量が過少であったり、あるいは逆に過多であったりすることがある。   In such idle speed control, since a correction amount is set for each load, a constant correction amount is set for the same load regardless of the operating environment. However, when the substantial load changes due to the influence of the outside temperature, such as an air conditioner, the air conditioner is determined as an external load when the air conditioner is switched on. Correction is performed with a correction amount for. Therefore, depending on the operating environment, the correction amount may be too small or conversely excessive.

このような不具合を解消するために、例えば特開平７−１９７８２８号公報のもののように、スロットルバルブの開度とエンジン回転数とからエンジンの出力トルクを推定するとともに、外部負荷を駆動するために必要な負荷トルクをあらかじめ記憶しておき、推定した出力トルクと記憶した負荷トルクとから目標出力トルクを算出し、エンジン回転数と算出した目標出力トルクとから目標とするスロットルバルブの開度つまり目標スロットル開度を設定して、フィードバック制御に代えてスロットルバルブの開度が目標スロットル開度となるように制御するものが知られている。   In order to solve such problems, for example, as in JP-A-7-197828, in order to estimate the engine output torque from the throttle valve opening and the engine speed, and to drive an external load The required load torque is stored in advance, the target output torque is calculated from the estimated output torque and the stored load torque, and the target throttle valve opening, that is, the target, is calculated from the engine speed and the calculated target output torque. There is known a method in which the throttle opening is set and the throttle valve opening is controlled to be the target throttle opening instead of the feedback control.

ところが、このような構成のものであると、エンジン回転数とスロットルバルブの開度とから出力トルクを推定するものの、外部負荷については記憶された負荷トルクを用いているため、依然としてエンジンの運転環境の変化に対して補正量を対応させることが困難であった。つまり、記憶された負荷トルクは、外部負荷が作動した際のエンジンの運転環境を必ずしも反映した値ではない。したがって、運転環境によっては、負荷トルクが記憶されたものより大きい場合やその逆の場合があり、補正量がその時の運転環境に適合したものとならない場合があった。この結果、エンジン回転数が変動し、目標回転数に収束させるまでに長時間を費やすことになった。   However, with such a configuration, although the output torque is estimated from the engine speed and the opening of the throttle valve, the stored load torque is used for the external load. It is difficult to make the correction amount correspond to the change in the amount of change. That is, the stored load torque is not necessarily a value that reflects the operating environment of the engine when the external load is activated. Therefore, depending on the driving environment, the load torque may be larger than the stored one or vice versa, and the correction amount may not be suitable for the driving environment at that time. As a result, the engine speed fluctuates and it takes a long time to converge to the target speed.

また、外部負荷が作動することによりその外部負荷の作動に応じて目標回転数を変更した場合、外部負荷に対する吸入空気の補正量を設定しても、目標回転数の変更によりその補正量が適合しない状態が発生する。したがって、変更された目標回転数に対して、外部負荷に対する補正量が整合するように、再度適合する必要があった。   In addition, if the target speed is changed according to the operation of the external load due to the operation of the external load, even if the correction amount of intake air for the external load is set, the correction amount is adapted by changing the target speed. A state that does not occur. Therefore, it has been necessary to adapt again to the changed target rotational speed so that the correction amount for the external load matches.

本発明は、このような不具合を解決するとともに、更に制御性能を高めた新規有用な内燃機関の回転数制御方法を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a novel and useful method for controlling the rotational speed of an internal combustion engine with improved control performance while solving such problems.

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。   In order to achieve this object, the present invention takes the following measures.

すなわち、本発明に係る内燃機関の回転数制御方法は、吸入空気量を入力とする内燃機関の状態変数モデルを使用して状態量の一つである外乱トルクを推定することにより当該外乱トルクを打ち消す制御量を前記吸入空気量に加える外乱相殺制御と、前記状態変数モデルから外乱トルク以外の状態量を推定することにより当該状態量を平衡点に向かわせる制御量を前記吸入空気量に加える状態フィードバック制御とを併行して行うようにしたことを特徴とする。   That is, the rotational speed control method for an internal combustion engine according to the present invention estimates the disturbance torque, which is one of the state quantities, by using the state variable model of the internal combustion engine with the intake air amount as an input. Disturbance cancellation control for adding a control amount to be canceled out to the intake air amount, and a state for adding a control amount to the intake air amount by estimating the state amount other than the disturbance torque from the state variable model. The feedback control is performed in parallel.

このような構成によれば、内燃機関に対応した状態変数モデルを用いて、内燃機関にとっての外乱トルクを推定し、その推定した外乱トルクを打ち消すように内部トルクの制御値を演算するので、外乱トルクに応じて吸入空気量の補正量を適合させる場合に比べて、機関回転数を正確に制御することが可能になる。また、吸入空気量の補正量を設定する場合に、様々な環境条件や運転条件に応じて最適値を決定する必要がないため、開発効率が低下する不具合も有効に改善することが可能になる。   According to such a configuration, the disturbance torque for the internal combustion engine is estimated using the state variable model corresponding to the internal combustion engine, and the control value of the internal torque is calculated so as to cancel the estimated disturbance torque. Compared with the case where the correction amount of the intake air amount is adapted according to the torque, the engine speed can be accurately controlled. In addition, when setting the correction amount of the intake air amount, it is not necessary to determine the optimum value according to various environmental conditions and operating conditions, so it is possible to effectively improve the problem that the development efficiency decreases. .

しかも、本発明は外乱相殺のためのフィードフォワード制御を補完するものとして、状態フィードバック制御を併用しているので、例えばＩ制御やＰＩ制御等を併用する場合と比較して次のような利点も得られる。   In addition, since the present invention uses state feedback control as a supplement to feedforward control for disturbance cancellation, for example, the following advantages can be obtained as compared with the case where I control, PI control, etc. are used together. can get.

すなわち、Ｉ制御系は、最終出力である機関の回転数と目標回転数との偏差を積分してフィードバックを掛けるので、追従機能はあるものの、外乱トルクの変化による回転数の変動にも応動する。すなわち、Ｉ制御系にすると、外乱トルクによる回転数の変動を、外乱相殺（負荷補正）のためのフィードフォワード制御と、偏差を打ち消すフィードバック制御とで二重に解消しようとするので、フィードフォワード制御による効果が現れた後、遅れてフィードバック制御による効果が現れ、かつこれが過補正を行う結果、回転の落ち込みによる内燃機関の回転振動の悪化や、吹き上がりによる燃費の悪化が発生して、収束も悪くなるという問題を生じ得る。しかも、Ｉ制御系が外乱トルクに影響されると、外乱トルクがある場合とない場合とで吸入空気量に対する回転の応答が違うため、Ｉ制御系のゲインをいかに調整したところで、どのような条件でもハンチングが発生しない調整をすることは困難である。   In other words, the I control system integrates the deviation between the engine speed, which is the final output, and the target engine speed, and applies feedback. Therefore, although there is a follow-up function, it responds to fluctuations in the engine speed due to changes in disturbance torque. . In other words, when the I control system is used, fluctuations in the rotational speed due to disturbance torque are to be eliminated twice by feedforward control for disturbance cancellation (load correction) and feedback control for canceling the deviation. After the effects of, the effects of feedback control appear with a delay, and as a result of overcorrection, the deterioration of the rotational vibration of the internal combustion engine due to the drop in rotation and the deterioration of fuel consumption due to the blow-up occur, and convergence is also achieved. The problem of getting worse can occur. Moreover, when the I control system is affected by the disturbance torque, the rotational response to the intake air amount differs depending on whether or not the disturbance torque is present. However, it is difficult to make adjustments that do not cause hunting.

これに対して、状態フィードバックを採用すると、最終出力の手前の状態量を推定してフィードバックを掛けるので、速やかに状態量を平衡点に向かわせて機関回転数を安定させることができる。しかも、本発明の状態フィードバックは外乱トルク以外の状態量を扱い、外乱トルクの変化による回転数の変動に基本的に応動しないものであり、外乱相殺（負荷補正）のためのフィードフォワード制御と、状態量を平衡点に向かわせる状態フィードバック制御とが切り離されるので、フィードフォワード制御による効果が現れるとほぼ同時に、外乱トルク以外の状態量の変化による回転数のふらつきが抑えられる。このため、回転の落ち込みや吹き上がりを事前に解消して、内燃機関の回転振動を早期かつ滑らかに収束させることができ、機関回転数の安定化と燃費改善を果たすことができる。しかも、外乱トルクがある場合とない場合とで吸入空気量に対する回転の応答が違っても、状態フィードバック制御は外乱トルクに影響されないので、状態フィードバックゲインを大きくするなど、ハンチングが発生しないための調整を運転条件に影響されずに適切に行うことが可能となる。   On the other hand, when the state feedback is adopted, the state quantity before the final output is estimated and the feedback is applied, so that the engine speed can be stabilized by promptly moving the state quantity toward the equilibrium point. Moreover, the state feedback of the present invention deals with a state quantity other than the disturbance torque and basically does not respond to fluctuations in the rotational speed due to changes in the disturbance torque, and feedforward control for disturbance cancellation (load correction); Since the state feedback control for directing the state quantity toward the equilibrium point is separated, the fluctuation in the rotational speed due to the change in the state quantity other than the disturbance torque is suppressed almost simultaneously with the effect of the feedforward control. For this reason, it is possible to eliminate the drop in rotation and the blow-up in advance, to converge the rotational vibration of the internal combustion engine early and smoothly, and to stabilize the engine speed and improve fuel efficiency. In addition, even if there is a disturbance torque with or without a disturbance torque, the state feedback control is not affected by the disturbance torque even if the rotation response to the intake air amount is different, so adjustments to prevent hunting such as increasing the state feedback gain Can be appropriately performed without being affected by the operating conditions.

制御性能を無理なく向上させるためには、状態フィードバック制御を最適レギュレータ制御（ＬＱＲ制御）によって行うことが望ましい。   In order to improve the control performance without difficulty, it is desirable to perform state feedback control by optimal regulator control (LQR control).

内燃機関の状態を全体的に把握した上でバランスのよい制御を行うためには、最適レギュレータ制御が制御する状態量に内燃機関の機関回転数や吸気圧、内燃機関の一部から取り出されるべき運動系の中間物理量等を含めておくことが好ましい。   In order to perform control with good balance after grasping the state of the internal combustion engine as a whole, the state quantity controlled by the optimal regulator control should be extracted from the engine speed, intake pressure, and part of the internal combustion engine. It is preferable to include intermediate physical quantities of the motion system.

取り扱う状態量の推定精度を有効に向上させるためには、状態変数モデルを使用してオブザーバを構成し、このオブザーバによって状態量を推定するようにしておくことが望ましい。   In order to effectively improve the estimation accuracy of the state quantity to be handled, it is desirable to construct an observer using a state variable model and estimate the state quantity using this observer.

本発明は、以上の構成により、補正値をルックアップするテーブル等を不要にして制御系の開発効率を大幅に改善することができ、しかも外部負荷の作動による回転変動に対して機関回転数を高い制御性能の下に所望の値に安定、迅速に収束させることが可能となる。   With the above configuration, the present invention can greatly improve the development efficiency of the control system by eliminating the need for a table for looking up the correction value, and can reduce the engine speed against rotational fluctuations caused by the operation of an external load. It becomes possible to converge to a desired value stably and quickly under high control performance.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に概略的に示した内燃機関たるエンジン１００は自動車用のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。また、吸気系１には、スロットルバルブ２を迂回するバイパス通路４が設けてあり、そのバイパス通路４にはアイドル運転時の吸入空気量を制御するための流量制御弁であるアイドルスピード制御バルブ（以下、ＩＳＣバルブと称する）５が取り付けてある。ＩＳＣバルブ５は、大流量ＶＳＶと略称される電子開閉式のもので、駆動電圧のデューティ比を制御することにより、その開度が制御されるものである。   An engine 100 that is an internal combustion engine schematically shown in FIG. 1 is for an automobile, and an intake system 1 is provided with a throttle valve 2 that opens and closes in response to an accelerator pedal (not shown), and a surge valve is provided downstream of the throttle valve 2. A tank 3 is provided. Further, the intake system 1 is provided with a bypass passage 4 that bypasses the throttle valve 2, and the bypass passage 4 has an idle speed control valve (a flow control valve for controlling the intake air amount during idle operation). (Hereinafter referred to as ISC valve) 5 is attached. The ISC valve 5 is an electronic switching type abbreviated as a large flow rate VSV, and its opening degree is controlled by controlling the duty ratio of the drive voltage.

サージタンク３に連通する吸気系１の吸気マニホルドの一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁６が設けてあり、この燃料噴射弁６を、電子制御装置７により制御するようにしている。また排気系８には、排気ガス中の酸素濃度を測定するための空燃比センサであるＯ₂センサ９が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒１０の上流の位置に取り付けられている。このＯ₂センサ９からは、酸素濃度に対応して電圧信号Ｓｇが出力される。 A fuel injection valve 6 is further provided in the vicinity of one end of the intake manifold of the intake system 1 communicating with the surge tank 3, and this fuel injection valve 6 is controlled by an electronic control unit 7. Further, in the exhaust system 8, an O ₂ sensor 9, which is an air-fuel ratio sensor for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas, is located upstream of the three-way catalyst 10 disposed in a pipe line leading to a muffler (not shown). Is attached in position. The O ₂ sensor 9 outputs a voltage signal Sg corresponding to the oxygen concentration.

電子制御装置７は、中央演算処理装置７ａと、記憶装置７ｂと、入力インターフェース７ｃと、出力インターフェース７ｄとを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インターフェース７ｃには、サージタンク３に連通し、吸入空気圧を吸気圧センサ１１から出力される吸気圧信号Ｓａ、エンジン回転数ＮＥ、気筒判別、及びクランク角度基準位置を検出するためのカムポジションセンサ１２から出力される回転数信号Ｎｅ、気筒判別信号Ｇ１、及びクランク角度基準位置信号Ｇ２、車速を検出するための車速センサ１３から出力される車速信号Ｓｃ、スロットルバルブ２の開度を検出するためのスロットルセンサ１４から出力されるスロットル開度信号Ｓｄ、ＩＳＣバルブの開度（以下、ＩＳＣ開度と称する）を検出するためのＩＳＣ開度検出手段であるＩＳＣ開度センサ１５から出力されるＩＳＣ開度信号Ｓｅ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１６から出力される水温信号Ｓｆ、上記したＯ₂センサ９から出力される電圧信号Ｓｇ等が入力される。一方、出力インターフェース７ｄからは、燃料噴射弁６に対して燃料噴射信号Ｓｈが、またスパークプラグ１７に対してイグニッションパルスＳｋが出力されるようになっている。 The electronic control device 7 is mainly configured by a microcomputer system including a central processing unit 7a, a storage device 7b, an input interface 7c, and an output interface 7d. The input interface 7c communicates with the surge tank 3, and is a cam position sensor for detecting the intake air pressure signal Sa output from the intake pressure sensor 11, the engine speed NE, the cylinder discrimination, and the crank angle reference position. 12 to detect the rotational speed signal Ne, cylinder discrimination signal G1, and crank angle reference position signal G2, the vehicle speed signal Sc output from the vehicle speed sensor 13 for detecting the vehicle speed, and the opening of the throttle valve 2. The throttle opening signal Sd output from the throttle sensor 14 and the ISC opening sensor 15 which is an ISC opening detecting means for detecting the opening of the ISC valve (hereinafter referred to as ISC opening). The opening degree signal Se and the water temperature signal S output from the water temperature sensor 16 for detecting the cooling water temperature of the engine 100. Voltage signal Sg or the like which is output from the O ₂ sensor 9 as described above are input. On the other hand, from the output interface 7d, a fuel injection signal Sh is output to the fuel injection valve 6, and an ignition pulse Sk is output to the spark plug 17.

電子制御装置７には、スロットルセンサ１４から出力されるスロットル開度信号Ｓｄとカムポジションセンサ１２から出力される回転数信号Ｎｅとを主な情報として基本燃料噴射時間ＴＰ（基本燃料噴射量）を決定し、定常時ではＯ₂センサ９からの電圧信号Ｓｇに基づいてその基本燃料噴射時間ＴＰを空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを含む各種の補正係数により補正して有効噴射時間ＴＡＵ（燃料噴射量）を決定し、決定した有効噴射時間ＴＡＵに基づいて燃料をエンジン回転に同期して噴射するようにプログラムしてある。 In the electronic control unit 7, the basic fuel injection time TP (basic fuel injection amount) is obtained using the throttle opening signal Sd output from the throttle sensor 14 and the rotation speed signal Ne output from the cam position sensor 12 as main information. In the steady state, based on the voltage signal Sg from the O ₂ sensor 9, the basic fuel injection time TP is corrected by various correction coefficients including the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF to obtain an effective injection time TAU (fuel injection amount). And is programmed to inject fuel in synchronism with engine rotation based on the determined effective injection time TAU.

また、電子制御装置７は、外乱等により発生する外乱トルク或いはそれ以外のエンジンの状態量を、エンジン１００に対応する状態変数モデルにより推定して、推定した外乱トルクや状態量の変化を相殺するための、ＩＳＣバルブ５を駆動する駆動電圧のデューティ比Ｄｕｔｙを演算するもので、図２に示す機能ブロックを具現するものである。この機能ブロックは、主としてフィードフォワード部（ＦＦ部）とフィードバック部（ＦＢ部）からなるもので、個々には、外乱トルクに対するオブザーバ部Ｆ１、外乱相殺制御部Ｆ２、目標エンジン回転数設定部Ｆ３、外乱トルク以外の状態量に対するオブザーバ部Ｆ６、最適レギュレータ制御によって状態フィードバックを行うＬＱＲ制御部Ｆ４及びＩＳＣ開度決定部Ｆ５から構成されている。   Further, the electronic control unit 7 estimates a disturbance torque generated due to a disturbance or the like or an engine state quantity other than that by a state variable model corresponding to the engine 100, and cancels the estimated disturbance torque and changes in the state quantity. Therefore, the duty ratio Duty of the driving voltage for driving the ISC valve 5 is calculated, and the functional block shown in FIG. 2 is implemented. This functional block mainly includes a feedforward unit (FF unit) and a feedback unit (FB unit), and individually includes an observer unit F1, a disturbance cancellation control unit F2, a target engine speed setting unit F3 for disturbance torque, It comprises an observer F6 for state quantities other than disturbance torque, an LQR controller F4 that performs state feedback by optimal regulator control, and an ISC opening determination unit F5.

具体的には、外乱トルクに対するオブザーバ部Ｆ１は、ＩＳＣ開度センサ１５からのＩＳＣ開度信号Ｓｅにより検出されたＩＳＣ開度とカムポジションセンサ１２からのエンジン回転数信号Ｎｅにより検出されたエンジン回転数ＮＥとから、エンジン１００に対しての外乱トルクをオブザーバ理論に基づいて推定する。外乱トルクの推定については、後述する。   Specifically, the observer F1 for the disturbance torque is the engine rotation detected by the ISC opening detected by the ISC opening signal Se from the ISC opening sensor 15 and the engine speed signal Ne from the cam position sensor 12. From the number NE, the disturbance torque for the engine 100 is estimated based on the observer theory. The estimation of the disturbance torque will be described later.

外乱相殺制御部Ｆ２は、推定された外乱トルクを相殺するのに必要な吸入空気量の補正量つまり外乱トルク相殺補正量を算出する。この外乱トルク相殺補正量については後記するが、エンジン１００の伝達関数の逆伝達関数により演算するものである。   The disturbance cancellation control unit F2 calculates a correction amount of the intake air amount necessary for canceling the estimated disturbance torque, that is, a disturbance torque cancellation correction amount. Although this disturbance torque cancellation correction amount will be described later, it is calculated by the inverse transfer function of the transfer function of the engine 100.

目標エンジン回転数設定部Ｆ３は、アイドル運転状態における目標エンジン回転数を、例えばエンジン１００の冷却水温に基づいて設定する。   The target engine speed setting unit F3 sets the target engine speed in the idle operation state based on, for example, the coolant temperature of the engine 100.

外乱トルク以外の状態量に対するオブザーバ部Ｆ６は、ＩＳＣ開度センサ１５からのＩＳＣ開度信号Ｓｅにより検出されたＩＳＣ開度とカムポジションセンサ１２からのエンジン回転数信号Ｎｅにより検出されたエンジン回転数ＮＥとから、エンジン１００に対して外乱トルク以外の状態量をオブザーバ理論に基づいて推定する。この外乱トルク以外の状態量の推定についても、上記外乱トルクの推定とともに後述する。   The observer unit F6 for the state quantity other than the disturbance torque is the engine speed detected by the ISC opening degree detected by the ISC opening degree signal Se from the ISC opening degree sensor 15 and the engine speed signal Ne from the cam position sensor 12. From NE, a state quantity other than the disturbance torque is estimated for engine 100 based on the observer theory. The estimation of the state quantity other than the disturbance torque will be described later together with the estimation of the disturbance torque.

ＬＱＲ制御部Ｆ４は、推定された外乱トルク以外の状態量を打ち消すために必要な吸入空気量の補正量を演算する。この補正量についても後記するが、評価関数を用いて求めたフィードバックゲインＦに基づいて行うものである。   The LQR control unit F4 calculates a correction amount of the intake air amount necessary for canceling the state amount other than the estimated disturbance torque. Although this correction amount will be described later, it is performed based on the feedback gain F obtained using the evaluation function.

ＩＳＣ開度決定部Ｆ５は、外乱相殺制御部Ｆ２が算出した補正量とＬＱＲ制御部Ｆ４が算出した補正量とに基づいてＩＳＣバルブ５の開度を決定し、ＩＳＣバルブ５を決定されたＩＳＣ開度に基づいて駆動信号すなわちデューティ信号Ｄｕｔｙのデューティ比を演算する。   The ISC opening degree determination unit F5 determines the opening degree of the ISC valve 5 based on the correction amount calculated by the disturbance cancellation control unit F2 and the correction amount calculated by the LQR control unit F4, and the ISC valve 5 is determined. Based on the opening, the duty ratio of the drive signal, that is, the duty signal Duty is calculated.

すなわち、このものは、目標エンジン回転数に対して最適応答とする純粋なフィードバック制御が行われているとの前提の下で、外乱トルクに対して最適応答とする外乱相殺制御のためのフィードフォワード制御と、外乱トルク以外の状態量に対して最適応答とする状態フィードバック制御とを行うものである。純粋なフィードバック制御は、上述の目標エンジン回転数設定部Ｆ３とＩＳＣ開度決定部Ｆ５とにより実現されるものであり、それ自体は一般的手法であるためここでは説明を省略する。   In other words, this is a feedforward for disturbance canceling control with an optimum response to disturbance torque, assuming that pure feedback control with an optimum response to the target engine speed is performed. The control and state feedback control with an optimum response to state quantities other than disturbance torque are performed. Pure feedback control is realized by the above-described target engine speed setting unit F3 and ISC opening degree determination unit F5, and since it is a general method itself, description thereof is omitted here.

フィードフォワード制御は外乱トルクに対するオブザーバ部Ｆ１と外乱相殺制御部Ｆ２とＩＳＣ開度決定部Ｆ５とにより実現されるものであり、状態フィードバック制御部は外乱トルク以外の状態量に対するオブザーバ部Ｆ６とＬＱＲ制御部Ｆ４とＩＳＣ開度決定部Ｆ５とにより実現されるものである。   The feedforward control is realized by an observer unit F1, a disturbance canceling control unit F2, and an ISC opening determining unit F5 for disturbance torque, and the state feedback control unit is an observer unit F6 and LQR control for state quantities other than disturbance torque. This is realized by the part F4 and the ISC opening degree determination part F5.

次に、このアイドル回転制御系に、外乱トルクに対するオブザーバと外乱トルク以外の状態量に対するオブザーバとを統合した同一次元オブザーバ理論を含んでなる制御理論を適用したものを、図４及び図５に示す。図５は同一次元オブザーバ部分をより詳しく示したもので、外乱トルク（ｄｉｓｔ）と外乱トルク以外の要素（エンジン回転数ＮＥ、エンジン１００の一部から取り出されるべき運動系の中間物理量ｘｒ、吸気圧ｐｍ）とを状態量ｘとして観測し、これに基づいて外乱相殺制御とＬＱＲ制御とを行うものであって、同一次元オブザーバ部ＦＸは以下の式（１）〜式（５）により設計される。Ａ、Ｂ、Ｃはモデルに対して同定実験を行うことにより規定される行列であり、ｙ＾はｙに対する推定値である。   Next, FIG. 4 and FIG. 5 show a control theory including a one-dimensional observer theory in which an observer for disturbance torque and an observer for state quantities other than the disturbance torque are integrated in this idle rotation control system. . FIG. 5 shows the same-dimensional observer part in more detail. Disturbance torque (dist) and elements other than disturbance torque (engine rotational speed NE, intermediate physical quantity xr of the motion system to be extracted from a part of engine 100, intake pressure pm) is observed as the state quantity x, and the disturbance cancellation control and the LQR control are performed based on the state quantity x. The same-dimensional observer unit FX is designed by the following equations (1) to (5). . A, B, and C are matrices defined by performing an identification experiment on the model, and y is an estimated value for y.

Ｌは出力差にかかるフィードバックゲイン(フィードバック係数ベクトル）で、

で表される。 L is a feedback gain (feedback coefficient vector) related to the output difference.

It is represented by

とおくと、

を得る。よって、この誤差システムが漸近安定すなわち、行列（Ａ−Ｌｃ）の固有値が全て負の実部を持つように選べば、

となり、ｚ（ｔ）をｘ（ｔ）の推定値として使用することができる。

After all,

Get. Therefore, if this error system is asymptotically stable, that is, if all eigenvalues of the matrix (A-Lc) are chosen to have negative real parts,

And z (t) can be used as an estimate of x (t).

なお、ここでは、

である。 Here,

It is.

次に、このように推定した状態量ｚ（以下、これを状態量ｘとして説明する）に対して行われる外乱相殺制御及びＬＱＲ制御を説明する。   Next, disturbance canceling control and LQR control performed on the state quantity z estimated in this way (hereinafter, this will be described as the state quantity x) will be described.

外乱相殺制御を行う上で必要な概念として、アイドル回転制御系を線形化した制御対象のブロック線図を、図３に示す。同図において、ＩＳＣバルブ５が開いてからサージタンク３を経由しシリンダに吸気されるまでの吸気系を一次遅れで表し、吸気後混合気が膨張してトルクを発生するまでの燃焼室を含むトルク発生系を無駄時間で表し、トルク発生から回転までの変化を回転系としてこれを一次遅れで表し、回転系の入力側に外部負荷（外乱トルク）が入力されるものである。吸気系とトルク発生系とが、アイドル運転状態における吸入空気が燃焼室に達した後、燃焼により内部トルクが発生するまでをモデリングした駆動力発生系を構成する。また、回転系は、この駆動力発生系において発生した内部トルクによりエンジン１００が回転された際のエンジン回転数ＮＥの変化をモデリングしたものである。なお、同図における、ΔＤｕｔｙはデューティ信号Ｄｕｔｙの変化分、ΔＰｍは吸気圧の変化分、ΔＴはトルクの変化分、ｄは外部負荷、ΔＮｅはエンジン回転数ＮＥの変化分である。   As a concept necessary for performing the disturbance cancellation control, FIG. 3 shows a block diagram of a control target obtained by linearizing the idle rotation control system. In the figure, the intake system from when the ISC valve 5 is opened until the cylinder is sucked into the cylinder via the surge tank 3 is represented by a first-order lag, and includes a combustion chamber until the air-fuel mixture expands and generates torque. A torque generation system is represented by dead time, a change from torque generation to rotation is represented as a rotation system, which is represented by a first order lag, and an external load (disturbance torque) is input to the input side of the rotation system. The intake system and the torque generation system constitute a drive force generation system that models the process from when the intake air in the idle operation state reaches the combustion chamber until internal torque is generated by combustion. The rotation system models the change in the engine speed NE when the engine 100 is rotated by the internal torque generated in the driving force generation system. In the figure, ΔDuty is a change in duty signal Duty, ΔPm is a change in intake pressure, ΔT is a change in torque, d is an external load, and ΔNe is a change in engine speed NE.

外乱相殺部分は、ＩＳＣバルブ１５を制御してから、回転系Ｐｒ（ｓ）に制御入力が入力されるまでに、吸気系における遅れとトルク発生系における燃焼の遅れとからなる伝達遅れＰａ（ｓ）が存在するので、この遅れを考慮して外乱トルク推定値ｄｉｓｔ＾を相殺するように、以下により設計するものである。すなわち、このようにして得た外乱推定値ｄｉｓｔ＾を相殺するためには、所望の応答を示す規範モデルを Gm(s)とすると、外乱トルク推定値ｄｉｓｔ＾を相殺するための伝達関数Cd(s)は、

を満たす必要がある。
これを変形して、

を得る。そして、得られた外乱トルク推定値ｄ＾を相殺するための伝達関数Cd(s)より、負荷トルクを打ち消すためのＩＳＣ開度、したがって負荷トルクを相殺するのに必要な吸入空気量の補正量に対応するＩＳＣ開度を演算してフィードフォワード制御を行うことができる。 The disturbance canceling portion is a transmission delay Pa (s) consisting of a delay in the intake system and a combustion delay in the torque generation system from when the ISC valve 15 is controlled until a control input is input to the rotating system Pr (s). ) Is present, so that the delay torque estimated value dist ^ is canceled in consideration of this delay. That is, in order to cancel the disturbance estimated value dist ^ obtained in this manner, if the reference model indicating the desired response is Gm (s), the transfer function Cd ( s)

It is necessary to satisfy.
Transform this,

Get. Then, from the obtained transfer function Cd (s) for canceling the estimated disturbance torque d ^, the ISC opening for canceling the load torque, and hence the correction amount of the intake air amount necessary for canceling the load torque The feedforward control can be performed by calculating the ISC opening corresponding to.

一方、ＬＱＲ制御は、状態フィードバックによるレギュレータ制御で、例えば状態ベクトルｘが何らかの要因によって平衡点からずれたとすると、このとき新たな入力を加えて状態ベクトルｘを平衡点ｘｎに戻す制御である。   On the other hand, the LQR control is regulator control based on state feedback. For example, if the state vector x deviates from the equilibrium point due to some factor, at this time, a new input is added and the state vector x is returned to the equilibrium point xn.

平衡点ｘｎが原点となるように座標を平行移動させれば、初期値ｘ０が零でないプラントの状態ベクトルｘを適当な操作入力（ＩＳＣ開度補正量）ｕにより原点に移す制御と等価となる。ここで、短時間にｘを原点に移すと操作入力ｕのエネルギーが増大し、ｕを小さくすると時間がかかる。そこで、操作入力ｕのエネルギーと状態ベクトルｘのエネルギーの和を積分した２次形式評価関数を設定し、これを最小にする操作入力ｕを用いて状態ベクトルｘを原点に移す。   If the coordinates are translated so that the equilibrium point xn is the origin, this is equivalent to a control in which the plant state vector x whose initial value x0 is not zero is moved to the origin by an appropriate operation input (ISC opening correction amount) u. . Here, if x is moved to the origin in a short time, the energy of the operation input u increases, and if u is reduced, it takes time. Therefore, a quadratic evaluation function that integrates the sum of the energy of the operation input u and the energy of the state vector x is set, and the state vector x is moved to the origin using the operation input u that minimizes this.

具体的には、可制御で線形な式（１）、（２）の時不変システムに対して

を考える。ここで、制御目的の重み行列Ｑは非否定な対象行列、制御入力の重み行列Ｒは正定対象行列である。 Specifically, for a time-invariant system of controllable and linear equations (1) and (2)

think of. Here, the control-purpose weight matrix Q is a non-negative target matrix, and the control input weight matrix R is a positive definite target matrix.

そして、この評価関数で求められる値Ｊが最小になるとき、Ｆをフィードバックベクトルとして、制御入力が次のようになる。

ただし、

ここで、Ｐはリカッチ型代数方程式

の正定対数行列である。上記の代数方程式を解くことによってフィードバックベクトルＦの行列式が決まる。 When the value J obtained by this evaluation function is minimized, the control input is as follows using F as a feedback vector.

However,

Where P is the Riccati-type algebraic equation

Is a positive definite logarithmic matrix. The determinant of the feedback vector F is determined by solving the algebraic equation.

重み行列の設定指針としては、Ｑを大きくとれば制御性能が増し、Ｒを大きくとれば制御入力を小さくできることになる。よって、式（１４）において状態量ｘにフィードバックベクトルＦを乗じて負値とした値を返すことによって、状態量を平衡点に向かわせる制御が実現される。   As a setting guideline for the weight matrix, if Q is increased, control performance increases, and if R is increased, control input can be reduced. Therefore, in the equation (14), the state quantity x is multiplied by the feedback vector F to return a negative value, thereby realizing the control for directing the state quantity to the equilibrium point.

以上の制御手順は、図６のフローチャートに表される。   The above control procedure is represented in the flowchart of FIG.

まず、ステップＳ１において、ＩＳＣ開度及びエンジン回転数ＮＥを検出する。ＩＳＣ開度は、ＩＳＣ開度センサ１５から出力されるＩＳＣ開度信号ｅから検出する。また、エンジン回転数ＮＥは、カムポジションセンサ１２から出力される回転数信号Ｎｅから検出する。ステップＳ２では、検出したＩＳＣ開度とエンジン回転数ＮＥとにより、上述した同一次元オブザーバ理論に基づいて、外乱トルク（ｄｉｓｔ）及び外乱トルク以外の状態量（ＮＥ、ｘｒ、ｐｍ）を推定する。ステップＳ３では、推定された外乱トルクｄｉｓｔ＾を相殺するのに必要なＩＳＣ開度を式（１１）及び式（１２）に基づきエンジン１００の伝達関数の逆伝達関数にて求めることにより外乱相殺制御を実行し、また、推定された他の状態量（ＮＥ＾、ｘｒ＾、ｐｍ＾）を平衡点に向かわせるのに必要なＩＳＣ開度を式（１３）〜式（１６）に基づき所望の制御性能の下に求めることによりＬＱＲ制御を実行する。すなわち、外乱相殺制御の制御量とＬＱＲ制御の制御量とを加えた制御量でＩＳＣ開度が制御される。   First, in step S1, the ISC opening degree and the engine speed NE are detected. The ISC opening is detected from an ISC opening signal e output from the ISC opening sensor 15. The engine speed NE is detected from the speed signal Ne output from the cam position sensor 12. In step S2, the disturbance torque (dist) and the state quantities (NE, xr, pm) other than the disturbance torque are estimated based on the detected ISC opening degree and the engine speed NE based on the same-dimensional observer theory described above. In step S3, disturbance canceling control is performed by obtaining the ISC opening necessary for canceling the estimated disturbance torque dist ^ based on the inverse transfer function of the transfer function of the engine 100 based on the equations (11) and (12). , And the ISC opening required to direct the estimated other state quantities (NE ^, xr ^, pm ^) to the equilibrium point is determined based on the expressions (13) to (16). LQR control is executed by obtaining it under the control performance. That is, the ISC opening is controlled by a control amount obtained by adding the control amount for disturbance cancellation control and the control amount for LQR control.

例えばヘッドライトがパッシング等により点灯されることにより、オルタネータがエンジン１００に対して外部負荷となり、エンジン回転数ＮＥが変動する。この場合、外乱トルクｄｉｓｔの変動が同一次元オブザーバ部ＦＸにて推定されるので、外乱相殺制御部Ｆ２において外乱トルクｄｉｓｔを打ち消すべくフィードフォワード制御が行われる。   For example, when the headlight is turned on by passing or the like, the alternator becomes an external load with respect to the engine 100, and the engine speed NE varies. In this case, since the fluctuation of the disturbance torque dist is estimated by the same-dimensional observer unit FX, the feedforward control is performed in the disturbance cancellation control unit F2 to cancel the disturbance torque dist.

また、上記フィードフォワード制御と平行して、外乱トルクｄｉｘｔ以外の状態量ｘ（ＮＥ、ｘｒ、ｐｍ）の平衡点からのずれが同一次元オブザーバＦＸにて推定された場合には、ＬＱＲ制御部Ｆ４において外乱トルクｄｉｓｔ以外の状態量（ＮＥ、ｘｒ、ｐｍ）の変動を打ち消して平衡点に向かわせる状態フィードバック制御が行われる。   In parallel with the feedforward control, when the deviation from the equilibrium point of the state quantity x (NE, xr, pm) other than the disturbance torque dixt is estimated by the same-dimensional observer FX, the LQR control unit F4 , State feedback control is performed in which fluctuations in the state quantities (NE, xr, pm) other than the disturbance torque dist are canceled and directed toward the equilibrium point.

以上ように、本実施形態に係る内燃機関たるエンジン１００の回転数制御方法は、吸入空気量を入力とするエンジン１００の状態変数モデルを使用して状態量の一つである外乱トルクｄｉｓｔを推定することにより当該外乱トルクを打ち消す制御量を前記吸入空気量に加える外乱相殺制御と、前記状態変数モデルから外乱トルク以外の状態量を推定することにより当該状態量を平衡点に向かわせる制御量を前記吸入空気量に加える状態フィードバック制御とを併行して行うようにしているため、テーブルルックアップで補正値を参照する手法等に比べてエンジン回転数ＮＥを簡単な構成で的確に制御することが可能となり、また環境や運転条件に自動的に対応できるため開発効率も大幅に改善することが可能となる。   As described above, the rotational speed control method for the engine 100 that is the internal combustion engine according to the present embodiment estimates the disturbance torque dist that is one of the state quantities using the state variable model of the engine 100 that receives the intake air quantity. A disturbance cancellation control for adding a control amount to cancel the disturbance torque to the intake air amount, and a control amount for directing the state amount to the equilibrium point by estimating a state amount other than the disturbance torque from the state variable model. Since the state feedback control to be added to the intake air amount is performed in parallel, the engine speed NE can be accurately controlled with a simple configuration as compared with a method of referring to a correction value by table lookup. In addition, the development efficiency can be greatly improved because it can automatically respond to the environment and operating conditions.

しかも、本実施形態は外乱相殺のためのフィードフォワード制御を補完してエンジン回転数ＮＥを収束させる手段として、状態フィードバック制御を併用しているので、最終出力の手前の状態量ｘを推定してフィードバックを掛けることができ、Ｉ制御系を採用する場合に比べて速やかに状態量ｘを平衡点に向かわせ、エンジン回転数ＮＥを安定化させることができる。しかも、このフィードバック制御は外乱トルクｄｉｓｔ以外の状態量（ＮＥ，ｘｒ，ｐｍ）を扱い、外乱トルクｄｉｓｔの変化による回転数ＮＥの変動に対してはＩ制御系とは異なり殆ど応動しないので、外乱相殺（負荷補正）のためのフィードフォワード制御と、状態量を平衡点に向かわせる状態フィードバック制御とが切り離して実行されることになる。すなわち、フィードフォワード制御による効果が現れるとほぼ同時に、外乱トルク以外の状態量の変化による回転数のふらつきがフィードバック制御によって抑えられるので、回転の落ち込みや吹き上がりを解消して、エンジン回転の振動を速やか且滑らかに収束させ、エンジン回転の安定化と燃費改善も有効に実現することができる。しかも、状態フィードバックゲインを大きくしても外乱トルクの影響を受けないので、エアコンやヘッドライトのＯＮ／ＯＦＦ等により運転条件が変化しても、ハンチングが発生しない制御を適切に行うことが可能となる。   Moreover, since the present embodiment uses state feedback control as a means for converging the engine speed NE by complementing feedforward control for disturbance cancellation, the state quantity x before the final output is estimated. Feedback can be applied, and the state quantity x can be quickly moved to the equilibrium point and the engine speed NE can be stabilized as compared with the case where the I control system is employed. In addition, this feedback control deals with state quantities (NE, xr, pm) other than the disturbance torque dist and hardly responds to fluctuations in the rotational speed NE due to changes in the disturbance torque dist unlike the I control system. The feedforward control for canceling (load correction) and the state feedback control for directing the state quantity toward the equilibrium point are performed separately. In other words, almost as soon as the effect of feedforward control appears, fluctuations in the rotational speed due to changes in state quantities other than disturbance torque are suppressed by feedback control, eliminating the rotation drop and blowing up, and reducing engine rotation vibration. It can be quickly and smoothly converged to stabilize engine rotation and improve fuel efficiency. Moreover, even if the state feedback gain is increased, it is not affected by disturbance torque, so that it is possible to appropriately perform control that does not cause hunting even if the operating condition changes due to ON / OFF of the air conditioner or headlights. Become.

図７に、パッシングのＯＮ／ＯＦＦに伴ってエンジン回転数ＮＥが変動した際の制御の様子を、ＬＱＲ制御による本制御システムとＩ制御系システムの場合で対比して示す。本制御システムによると、パッシングＯＮの時の落ち込みが改善され、パッシングＯＦＦの時のオーバーシュートが解消されて、何れもより早く目標回転に収束していることが確認された。   FIG. 7 shows the state of control when the engine speed NE fluctuates with passing ON / OFF, in comparison between the present control system using LQR control and the I control system. According to this control system, it was confirmed that the drop at the time of passing ON was improved, the overshoot at the time of passing OFF was eliminated, and both converged to the target rotation earlier.

この場合、本実施形態は状態フィードバック制御をＬＱＲ制御によるものとし、式（１３）によって操作入力ｕのエネルギーと状態ベクトルｘのエネルギーについてＲ、Ｑにより重み付けをし且つこれらを和した値を時間区分で積分した評価関数Ｊを設定し、この評価関数Ｊの値を最小にする操作入力ｕで状態ベクトルｘを式（１４）により平衡点に戻すようにしているので、制御性能（収束性）と制御入力（入力エネルギー）の好適な両立点を見出すことができる。   In this case, the present embodiment assumes that the state feedback control is based on LQR control, and weights the energy of the operation input u and the energy of the state vector x by R and Q according to the equation (13) and sums them. Since the evaluation function J integrated in step (3) is set, and the state vector x is returned to the equilibrium point by the equation (14) with the operation input u that minimizes the value of the evaluation function J, the control performance (convergence) and A suitable compatible point of control input (input energy) can be found.

また、本実施形態は、種々の要因から必ずしも吸気圧ｐｍとエンジン回転数ＮＥが線形には対応せず、一方のみに依存して制御を行ったのではエンジン１００の的確な状態を観測できない場合があることに鑑みて、吸気圧ｐｍ及びエンジン回転数ＮＥの双方を状態量として扱い、それらに基づいて状態フィードバックを行うようにしているので、エンジン１００の状態を全体的に捉えて平衡点からのずれの要素を多面的に抽出することができ、的確でバランスのよい制御を行うことが可能となる。   Further, in the present embodiment, the intake pressure pm and the engine speed NE do not necessarily correspond linearly due to various factors, and an accurate state of the engine 100 cannot be observed if the control is performed depending on only one of them. In view of the above, since both the intake pressure pm and the engine speed NE are treated as state quantities and state feedback is performed based on them, the overall state of the engine 100 is grasped from the equilibrium point. It is possible to extract the elements of the deviation from multiple angles, and it is possible to perform an accurate and balanced control.

同様の理由で、エンジン１００の一部から取り出されるべき運動系の中間物理量、例えばクランクシャフトの回転角等をも状態量として扱うことが更に上記の効果の向上に寄与しているものである。   For the same reason, handling an intermediate physical quantity of the motion system to be taken out from a part of the engine 100, for example, a rotation angle of the crankshaft, as the state quantity further contributes to the improvement of the above effect.

さらに本実施形態は、状態変数モデルを使用してオブザーバを構成し、このオブザーバによって状態量を推定するようにしているので、エンジン１００から直接取り出せない状態量を抽出し、その際にフィードバック係数ベクトルを自動修正しながら状態量を限りなく真値に近づける制御をダイナミックに行うことで、エンジン１００の個体差や経年変化に影響されない的確な制御を維持することが可能になる。   Further, in the present embodiment, an observer is configured using a state variable model, and the state quantity is estimated by this observer. Therefore, a state quantity that cannot be directly extracted from the engine 100 is extracted, and a feedback coefficient vector is used at that time. It is possible to maintain accurate control that is not affected by individual differences or aging of the engine 100 by dynamically performing control to make the state quantity as close as possible to the true value while automatically correcting.

なお、エンジン１００の回転数は走行負荷によっても当然に変化し、このような状況でもパラメータを増やせば本発明を適用可能であるが、本実施形態のようにアイドル回転数の制御に適用すれば、アイドル回転時には少なくとも走行負荷は考慮しなくてよいので、本発明の制御を比較的容易に確立することができる。そして、例えばエアコンのＯＮ・ＯＦＦのような外乱トルクの入力・変動に対してアイドル状態を適正に保ち、回転の落ち込みによるアイドル振動の悪化や、吹き上がりによるアイドル燃費の悪化等を有効に解消することが可能となる。また、このようなアイドル回転時の基本的な制御を確立することにより、これを走行時の制御に有効に応用することも可能となる。   Note that the rotational speed of the engine 100 naturally changes depending on the traveling load, and even in such a situation, the present invention can be applied by increasing the parameters, but if applied to the control of the idle rotational speed as in the present embodiment. Since at least the traveling load does not have to be taken into consideration during idling, the control of the present invention can be established relatively easily. And, for example, the idle state is appropriately maintained against disturbance torque input and fluctuation such as ON / OFF of the air conditioner, and the deterioration of the idle vibration due to the drop of the rotation and the deterioration of the idle fuel consumption due to the blow-up are effectively eliminated. It becomes possible. In addition, by establishing such basic control during idle rotation, it can be effectively applied to control during traveling.

さらに、本実施形態のエンジン１００は、スロットルバルブを迂回する迂回路４を備え、その迂回路に流量制御バルブたるＩＳＣバルブ５を設けて、吸入空気量の検出及び制御を、ＩＳＣバルブの開度に基づいて行うようにしているので、アイドル運転時の吸気量の調整をスロットルバルブとは独立に調整して、アイドル運転時の機関回転数を精密かつより迅速に制御することが可能となる。   Further, the engine 100 of this embodiment includes a bypass circuit 4 that bypasses the throttle valve, and an ISC valve 5 that serves as a flow control valve is provided in the bypass circuit so that the intake air amount can be detected and controlled by opening the ISC valve. Therefore, the adjustment of the intake air amount during idle operation is adjusted independently of the throttle valve, and the engine speed during idle operation can be controlled more precisely and more quickly.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の構成は図示例のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the structure of each part is not limited to the thing of an illustration example, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

本発明の一実施形態におけるエンジンの概略構成を示す構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Configuration explanatory drawing which shows schematic structure of the engine in one Embodiment of this invention. 同実施形態の機能ブロックを示すブロック図。The block diagram which shows the functional block of the embodiment. 同実施形態のアイドル回転制御系のブロック線図。The block diagram of the idle rotation control system of the embodiment. 同実施形態の制御理論を適用したアイドル回転制御系のブロック線図。The block diagram of the idle rotation control system to which the control theory of the embodiment is applied. 図４の一部を詳細に表したブロック線図。FIG. 5 is a block diagram showing a part of FIG. 4 in detail. 同実施形態の概略制御手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the general | schematic control procedure of the embodiment. 同実施形態の効果を示すグラフ。The graph which shows the effect of the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

Ｆ１…外乱トルクに対するオブザーバ
Ｆ２…外乱相殺制御部
Ｆ３…外乱トルク以外の状態量に対するオブザーバ
Ｆ４…状態フィードバック制御（ＬＱＲ制御） F1 ... Observer for disturbance torque F2 ... Disturbance cancellation controller F3 ... Observer for state quantities other than disturbance torque F4 ... State feedback control (LQR control)

Claims (5)

吸入空気量を入力とする内燃機関の状態変数モデルを使用して状態量の一つである外乱トルクを推定することにより当該外乱トルクを打ち消す制御量を前記吸入空気量に加える外乱相殺制御と、前記状態変数モデルから外乱トルク以外の状態量を推定することにより当該状態量を平衡点に向かわせる制御量を前記吸入空気量に加える状態フィードバック制御とを併行して行うようにしたことを特徴とする内燃機関の回転数制御方法。 Disturbance canceling control for adding a control amount that cancels the disturbance torque to the intake air amount by estimating a disturbance torque that is one of the state amounts using an internal combustion engine state variable model that receives the intake air amount; and It is characterized in that state feedback control is performed in parallel with state feedback control in which a state variable other than disturbance torque is estimated from the state variable model, and a control amount for directing the state variable to an equilibrium point is added to the intake air amount. A method for controlling the rotational speed of an internal combustion engine. 状態フィードバック制御が最適レギュレータ制御によるものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の回転数制御方法。 2. The method for controlling the rotational speed of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the state feedback control is based on optimal regulator control. 最適レギュレータ制御が制御する状態量に少なくとも内燃機関の機関回転数及び吸気圧を含むことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の回転数制御方法。 3. The internal combustion engine speed control method according to claim 2, wherein the state quantity controlled by the optimum regulator control includes at least the engine speed and the intake pressure of the internal combustion engine. 最適レギュレータ制御が制御する状態量に更に内燃機関の一部から取り出されるべき運動系の中間物理量を含むことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の回転数制御方法。 4. The internal combustion engine speed control method according to claim 3, wherein the state quantity controlled by the optimum regulator control further includes an intermediate physical quantity of the motion system to be extracted from a part of the internal combustion engine. 状態変数モデルを使用してオブザーバを構成し、このオブザーバによって状態量を推定するようにしていることを特徴とする請求項１〜４記載の内燃機関の回転数制御方法。 5. An internal combustion engine speed control method according to claim 1, wherein an observer is constructed using a state variable model, and a state quantity is estimated by the observer.

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