JP2658349B2 - Engine output control device - Google Patents
Engine output control deviceInfo
- Publication number
- JP2658349B2 JP2658349B2 JP2128689A JP2128689A JP2658349B2 JP 2658349 B2 JP2658349 B2 JP 2658349B2 JP 2128689 A JP2128689 A JP 2128689A JP 2128689 A JP2128689 A JP 2128689A JP 2658349 B2 JP2658349 B2 JP 2658349B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- drive shaft
- engine output
- target
- shaft torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、たとえばスロットル弁によりエンジン出
力を制御するエンジン出力制御装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an engine output control device that controls an engine output by, for example, a throttle valve.
(従来の技術) 一般に、エンジン出力制御装置として、ドライブ・バ
イ・ワイヤ(Drive−by−Wire)と称するものが開発さ
れ、実用化されつつある。(Prior Art) In general, an engine output control device called a drive-by-wire has been developed and is being put to practical use.
これは、アクセスペダルとスロットル弁とを機械的に
連結せず、アクセルペダルの踏込み位置(操作量)を検
知し、その検知量から目標駆動軸トルクを定め、その目
標駆動軸トルクが得られるようにスロットル弁をモータ
駆動するものである。This is so that the access pedal and the throttle valve are not mechanically connected, the depression position (operation amount) of the accelerator pedal is detected, the target drive shaft torque is determined from the detected amount, and the target drive shaft torque can be obtained. Then, the throttle valve is driven by a motor.
ところで、スロットル弁を通った空気は燃料と混合さ
れてエンジンのシリンダ内に入り、そこでエンジン出力
が発生する。このエンジン出力は、オートマチックトラ
ンスミッション車の場合、トルクコンバータおよびトラ
ンスミッションを経て駆動軸に伝わり、さらに車輪を伝
わって駆動力となる。By the way, the air that has passed through the throttle valve is mixed with fuel and enters the cylinder of the engine, where engine output is generated. In the case of an automatic transmission vehicle, this engine output is transmitted to a drive shaft via a torque converter and a transmission, and further transmitted to wheels to become a driving force.
したがって、車両におけるパワー発生伝達過程は、ス
ロットル弁からエンジン本体に至る吸気過程と、エンジ
ン本体から駆動軸に至るトルク伝達過程との2つの段階
に分けることができる。Therefore, the power generation and transmission process in the vehicle can be divided into two stages: an intake process from the throttle valve to the engine main body, and a torque transmission process from the engine main body to the drive shaft.
(発明が解決しようとする課題) このようなパワー発生伝達過程において、吸気過程に
ついて見ると、スロットル弁を通して吸入された空気が
サージタンクや吸気,圧縮,爆発のサイクル工程を経て
トルクに反映されるまでの伝達遅れが存在する。(Problems to be Solved by the Invention) In the power generation and transmission process, air taken through the throttle valve is reflected on torque through a surge tank and a cycle of intake, compression, and explosion. There is a transmission delay up to
また、トルク伝達過程について見ると、トルクコンバ
ータのトルク比(つまりスリップ変化による回転慣性質
量の過渡的な加減速)による伝達遅れが存在する。Looking at the torque transmission process, there is a transmission delay due to the torque ratio of the torque converter (that is, transient acceleration / deceleration of the rotational inertial mass due to a slip change).
したがって、アクセル操作からトルク伝達までの応答
性が悪く、望みの駆動軸トルクを迅速に発揮するのが困
難となっている。Therefore, the response from the operation of the accelerator to the transmission of the torque is poor, and it is difficult to quickly exert the desired drive shaft torque.
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、トルク伝達までの良好な
応答性を確保し、望みの駆動軸トルクを迅速にしかも精
度よく発揮することができるエンジン出力制御装置を提
供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to ensure good responsiveness up to torque transmission and to quickly and accurately exert a desired drive shaft torque. It is an object of the present invention to provide an engine output control device that can perform the control.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 目標駆動軸トルクを決定する手段と、前記駆動軸に伝
わる実駆動軸トルクを求める手段と、この手段で求まる
実駆動軸トルクと前記目標駆動軸トルクとの偏差を求め
る手段と、前記目標駆動軸トルクから定常エンジン出力
トルクを求める手段と、この手段で求まる定常エンジン
出力トルクから定常エンジン出力制御量を求める手段
と、この手段で求まる定常エンジン出力制御量に対し前
記偏差をフィードバックして目標エンジン出力制御量を
求める手段と、この手段で求まる目標エンジン出力制御
量に応じてエンジン出力制御量を調節する手段と、車両
のパワー発生伝達過程を線形にしかも平衡状態からのず
れとして表わす数学モデルを有し、その数学モデルのパ
ラメータを前記車両の挙動から逆算して求める手段と、
この手段で求まるパラメータにより前記フィードバック
のゲインを設定する手段とを備える。[Means for Solving the Problems] Means for determining a target drive shaft torque, means for determining an actual drive shaft torque transmitted to the drive shaft, actual drive shaft torque determined by this means, and the target drive Means for determining a deviation from the shaft torque, means for determining a steady engine output torque from the target drive shaft torque, means for determining a steady engine output control amount from the steady engine output torque determined by the means, and a steady engine determined by the means. Means for obtaining a target engine output control amount by feeding back the deviation with respect to the output control amount; means for adjusting the engine output control amount in accordance with the target engine output control amount obtained by the means; A mathematical model that is linear and represents the deviation from the equilibrium state, and the parameters of the mathematical model Means for determining and calculating back,
Means for setting the feedback gain by a parameter obtained by this means.
(作用) 目標駆動軸トルクに基づく定常エンジン出力制御量に
対し、目標駆動軸トルクと実駆動軸トルクとの偏差がフ
ィードバックされ、吸入空気がトルクに反映されるまで
の伝達遅れ、およびトルクが駆動軸に伝わるまでの伝達
遅れなど、車両のパワー発生伝達過程が持つ非線形要素
が減少する。特に、フィードバックのゲインが車両の挙
動に従って逐次に変化し、車両のパワー発生伝達過程が
より線形な特性となる。(Operation) The deviation between the target drive shaft torque and the actual drive shaft torque is fed back to the steady-state engine output control amount based on the target drive shaft torque, and the transmission delay until the intake air is reflected in the torque, and the torque is driven. Non-linear elements of the vehicle power generation and transmission process, such as transmission delay before transmission to the shaft, are reduced. In particular, the gain of the feedback changes sequentially according to the behavior of the vehicle, and the power generation and transmission process of the vehicle has a more linear characteristic.
(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図において、1はエアクリーナで、エレメント2
およびエアーフローセンサ3を有している。このエアー
フローセンサ3は、エレメント2を通して吸込まれる吸
入空気量を検出するものである。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an air cleaner;
And an air flow sensor 3. This air flow sensor 3 detects the amount of intake air sucked through the element 2.
このエアクリーナ1からエンジン本体4にかけて燃焼
用空気を導入する吸気路5が設けられ、その吸気路5の
中途部にスロットル弁6が配設されている。なお、吸気
路5において、5aはサージタンクである。An intake path 5 for introducing combustion air from the air cleaner 1 to the engine main body 4 is provided, and a throttle valve 6 is provided in a middle part of the intake path 5. In the intake path 5, reference numeral 5a denotes a surge tank.
スロットル弁6は、吸気路5を通る空気の量を調節す
るもので、全閉位置から全開位置までスムーズな回動が
可能である。そして、このスロットル弁6の回動軸がDC
モータ7のシャフトに連結されている。The throttle valve 6 adjusts the amount of air passing through the intake passage 5, and can smoothly rotate from a fully closed position to a fully opened position. The rotation axis of the throttle valve 6 is DC
It is connected to the shaft of the motor 7.
さらに、スロットル弁6の回動軸にスロットル開度セ
ンサ8が取付けられている。このスロットル開度センサ
8は、たとえばポテンショメータであり、スロットル弁
6の開度に対応する電圧レベルの信号を出力するもので
ある。Further, a throttle opening sensor 8 is attached to a rotation shaft of the throttle valve 6. The throttle opening sensor 8 is, for example, a potentiometer and outputs a signal of a voltage level corresponding to the opening of the throttle valve 6.
また、エンジン本体4の出力側にトルクコンバータ9
のポンプが連結され、そのトルクコンバータ9のタービ
ンにシャフト10が連結されている。さらに、シャフト10
にトランスミッション11を介して駆動軸12が連結され、
その駆動軸12に車輪13が装着されている。Further, a torque converter 9 is provided on the output side of the engine body 4.
The shaft 10 is connected to a turbine of the torque converter 9. In addition, shaft 10
Is connected to a drive shaft 12 via a transmission 11,
Wheels 13 are mounted on the drive shaft 12.
なお、トルクコンバータ9、シャフト10、およびトラ
ンスミッション11により、オートマチックトランスミッ
ションが構成されている。Note that an automatic transmission is configured by the torque converter 9, the shaft 10, and the transmission 11.
また、上記エアーフローセンサ3で検出される吸入空
気量Aはエンジン制御用コンピュータ(以下、ECIと称
す)14に送られ、そこで1回転当たりの吸入空気量A/Nr
が所定クランク角度毎に計算され、その吸入空気量A/Nr
に応じて決まる量の燃料がエンジン本体4のシリンダに
噴射されるようになっている。The intake air amount A detected by the air flow sensor 3 is sent to an engine control computer (hereinafter, referred to as ECI) 14, where the intake air amount A / Nr per revolution.
Is calculated for each predetermined crank angle, and the intake air amount A / Nr
Is injected into the cylinder of the engine body 4 in an amount determined according to the amount of fuel.
さらに、ECI14で得られる吸入空気量A/Nrは、後述す
る空気量制御部40に供給されるようになっている。Further, the intake air amount A / Nr obtained by the ECI 14 is supplied to an air amount control unit 40 described later.
なお、吸入空気量の単位については、以下の説明で
も、1回転当りの空気量A/Nを使用する。In addition, as for the unit of the intake air amount, the air amount A / N per rotation is used in the following description.
一方、20はアクセルペダルで、そのアクセルペダル20
の踏込み位置Apがアクセルペダル位置センサ21で検知さ
れるようになっている。そして、このアクセルペダル位
置センサ21の検知出力は目標駆動軸トルク決定部22に供
給される。On the other hand, 20 is an accelerator pedal, and the accelerator pedal 20
Is detected by the accelerator pedal position sensor 21. Then, the detection output of the accelerator pedal position sensor 21 is supplied to the target drive shaft torque determination unit 22.
目標駆動軸トルク決定部22は、アクセルペダル位置Ap
と図示しない車速センサなどで検知される車速Vとをパ
ラメータとして目標駆動軸トルクTwtを決定するもの
で、たとえば低速域では発進時の加速感を考慮して車速
Vにかかわらずアクセルペダル位置Apに等しく対応する
値を決定し、車速Vが所定以上では速度の安定性(速度
維持)を考慮して車速Vの増加とともに減少する値を決
定するようになっている。この決定条件を第2図に示
す。The target drive shaft torque determining unit 22 determines the accelerator pedal position Ap.
And a vehicle speed V detected by a vehicle speed sensor or the like (not shown) as a parameter to determine the target drive shaft torque Twt. For example, in the low speed range, the accelerator pedal position Ap is determined regardless of the vehicle speed V in consideration of the feeling of acceleration at the start. The values corresponding to each other are determined equally, and when the vehicle speed V is equal to or more than a predetermined value, a value that decreases as the vehicle speed V increases is determined in consideration of speed stability (speed maintenance). FIG. 2 shows the determination conditions.
この目標駆動軸トルク決定部22で決定される目標駆動
軸トルクTwtは、減算部23に供給されるとともに、目標
空気量算出部30に供給される。The target drive shaft torque Twt determined by the target drive shaft torque determination unit 22 is supplied to the subtraction unit 23 and to the target air amount calculation unit 30.
減算部23は、実駆動軸トルク算出部24から供給される
実駆動軸トルクTwmを上記目標駆動軸トルクTwtから減算
し、トルク偏差ΔTwを得るものである。The subtraction unit 23 subtracts the actual drive shaft torque Twm supplied from the actual drive shaft torque calculation unit 24 from the target drive shaft torque Twt to obtain a torque deviation ΔTw.
実駆動軸トルク算出部24は、図示しないエンジン回転
数センサで検知されるエンジン回転数Ne、および予め記
憶している前記トルクコンバータ9のトルク容量係数C,
トルク比τを用い、下式から実駆動軸トルクTwmを算出
するものである。The actual drive shaft torque calculating unit 24 calculates an engine speed Ne detected by an engine speed sensor (not shown) and a torque capacity coefficient C of the torque converter 9 stored in advance.
The actual drive shaft torque Twm is calculated from the following equation using the torque ratio τ.
Twm=τ(e)C(e)Ne2 ここで、eはエンジン本体4の出力軸とトルクコンバ
ータ9のタービンとの回転数比であり、この回転数比e
をパラメータとしてトルク容量係数C,トルク比τが定ま
るようになっている。この関係を第3図に示す。Twm = τ (e) C (e) Ne 2 where e is the rotational speed ratio between the output shaft of the engine body 4 and the turbine of the torque converter 9, and this rotational speed ratio e
Is used as a parameter to determine the torque capacity coefficient C and the torque ratio τ. This relationship is shown in FIG.
なお、計算によらなくても、トルクメータを使った計
測によって実駆動軸トルクTwmを求めることも可能であ
る。It should be noted that the actual drive shaft torque Twm can also be obtained by measurement using a torque meter without using calculation.
目標空気量算出部30は、目標駆動軸トルクTwtから定
常エンジン出力トルクTeoを算出する定常エンジン出力
トルク算出部31、この算出部31で求まる定常エンジン出
力トルクTeoから定常エンジン出力制御量であるところ
の定常吸入空気量A/Noを求める定常空気量算出部32、上
記トルク偏差ΔTwからフィードバックの操作量ΔA/Nを
得る調節器33、この調節器33で得られる操作量ΔA/Nを
補正量として定常吸入空気量A/Noに加算する加算部34か
らなり、目標駆動軸トルクTwtに基づき、かつトルク偏
差ΔTwのフィードバックにより、目標エンジン出力制御
量であるところの目標吸入空気量A/Ntを求めるものであ
る。The target air amount calculation unit 30 is a steady engine output torque calculation unit 31 that calculates a steady engine output torque Teo from the target drive shaft torque Twt, and is a steady engine output control amount based on the steady engine output torque Teo obtained by the calculation unit 31. A steady-state air amount calculation unit 32 for calculating a steady-state intake air amount A / No, a controller 33 for obtaining a feedback operation amount ΔA / N from the torque deviation ΔTw, and a correction amount for the operation amount ΔA / N obtained by the controller 33. The target intake air amount A / Nt, which is the target engine output control amount, is calculated based on the target drive shaft torque Twt and by feedback of the torque deviation ΔTw. Is what you want.
ここで、定常エンジン出力トルク算出部31は、下式の
ように、トランスミッション11のギヤ比ρおよびトルク
コンバータ9のトルク比τを考慮した上で、目標駆動軸
トルクTwtに対応する定常状態でのエンジン出力トルクT
eoを算出し、それを定常エンジン出力トルクとして出力
するものである。Here, the steady-state engine output torque calculating unit 31 considers the gear ratio ρ of the transmission 11 and the torque ratio τ of the torque converter 9 as shown in the following equation, and calculates the steady-state engine torque in the steady state corresponding to the target drive shaft torque Twt. Engine output torque T
eo is calculated and output as steady engine output torque.
Teo=Twt/(ρτ) 定常空気量算出部32は、吸入空気量A/Nとエンジン出
力Teとの間にある第4図に示す関係をマップ(対応表)
として記憶しており、そのマップに基づいて上記定常エ
ンジン出力トルクTeoに対応する定常吸入空気量A/Noを
求めるものである。なお、第4図の関係を数式として記
憶しておき、その数式を使って定常吸入空気量A/Noを算
出することも勿論可能である。Teo = Twt / (ρτ) The steady air amount calculation unit 32 maps the relationship between the intake air amount A / N and the engine output Te shown in FIG. 4 (correspondence table).
And obtains a steady intake air amount A / No corresponding to the steady engine output torque Teo based on the map. It is of course possible to store the relationship in FIG. 4 as a mathematical expression and calculate the steady intake air amount A / No using the mathematical expression.
調節器33は、たとえばPID調節器であり、後述のゲイ
ン算出部60によって逐次に設定される積分ゲインc0,比
例ゲインc1,微分ゲインc2を用い、下式のようにトルク
偏差ΔTwからフィードバックの操作量ΔA/Nを演算して
求めるものである。The adjuster 33 is, for example, a PID adjuster, and uses an integral gain c 0 , a proportional gain c 1 , and a differential gain c 2 that are sequentially set by a gain calculator 60 described later, and calculates the torque deviation ΔTw from the following equation. This is obtained by calculating the feedback operation amount ΔA / N.
ΔA/N=c0∫(ΔTw) +c1(ΔTw) +c2d/dt(ΔTw) なお、調節器33としては、PID調節器に限らず、P調
節器、PI調節器、PD調節器、状態フィードバック調節器
など、いずれを用いてもよい。ΔA / N = c 0 ∫ (ΔTw) + c 1 (ΔTw) + c 2 d / dt (ΔTw) The controller 33 is not limited to the PID controller, but may be a P controller, a PI controller, a PD controller, Any such as a state feedback regulator may be used.
しかして、目標空気量算出部30で求まる目標吸入空気
量A/Ntは、空気量制御部40に供給される。Thus, the target intake air amount A / Nt obtained by the target air amount calculation unit 30 is supplied to the air amount control unit 40.
この空気量制御部40は、エンジン回転数Neをパラメー
タとして吸入空気量A/Nとスロットル開度θとの間にあ
る第5図の関係に基づき、目標空気量算出部30からの目
標吸入空気量A/Ntに対応する目標スロットル開度θ1を
算出し、その目標スロットル開度θ1に対応する電圧レ
ベルの開度設定信号をモータ駆動制御部25に供給するも
のである。The air amount control unit 40 uses the engine speed Ne as a parameter to determine the target intake air from the target air amount calculation unit 30 based on the relationship between the intake air amount A / N and the throttle opening θ as shown in FIG. It calculates a target throttle opening theta 1 corresponding to the amount a / Nt, and supplies the opening degree setting signal voltage level corresponding to the target throttle opening theta 1 to the motor drive control unit 25.
また、空気量制御部40は、スロットル位置の誤差によ
る吸入空気量の偏差を修正するべく、吸入空気量A/Nrを
フィードバックするようになっている。Further, the air amount control unit 40 feeds back the intake air amount A / Nr in order to correct a deviation of the intake air amount due to a throttle position error.
この空気量制御部40の具体例を第6図に示す。 FIG. 6 shows a specific example of the air amount control unit 40.
第6図に示すように、目標吸入空気量A/Ntが目標スロ
ットル開度算出部41および減算部42に供給される。As shown in FIG. 6, the target intake air amount A / Nt is supplied to a target throttle opening calculating section 41 and a subtracting section 42.
目標スロットル開度算出部41は、目標吸入空気量A/Nt
とエンジン回転数Neとから目標スロットル開度θtを算
出するものである。The target throttle opening calculator 41 calculates the target intake air amount A / Nt
The target throttle opening θt is calculated based on the engine speed Ne and the engine speed Ne.
減算部42は、目標吸入空気量A/Ntと吸入空気量A/Nrと
の偏差を算出するもので、その偏差はPI調節器43におい
てフィードバックの操作量Δθとなる。そして、この操
作量Δθが加算部44で目標スロットル開度θtに加算さ
れ、最終的な目標スロットル開度θ1が得られるように
なっている。The subtraction unit 42 calculates a deviation between the target intake air amount A / Nt and the intake air amount A / Nr, and the deviation becomes a feedback operation amount Δθ in the PI controller 43. Then, the operation amount Δθ is added to the target throttle opening θt by an adder 44, the final target throttle opening theta 1 is adapted to obtain.
モータ駆動制御部25は、空気量制御部40からの開度設
定信号の電圧レベルに対し、前記スロットル開度センサ
8の出力電圧レベルが一致するよう、ステップモータ7
を駆動するものである。The motor drive controller 25 controls the stepping motor 7 so that the output voltage level of the throttle opening sensor 8 matches the voltage level of the opening setting signal from the air amount controller 40.
Is to be driven.
一方、50はモデルパラメータ算出部で、車両のパワー
発生伝達過程をその平衡状態(=定常状態)からずれた
状態として線形的に表わす数学モデルを記憶しており、
その数学モデルのパラメータ(係数)a21,a22,a23,a32,
a33を車両の挙動である吸入空気量A/Nr,エンジン回転数
Ne,車速Vなどの検知データから逐次に逆算して求める
ものである。On the other hand, reference numeral 50 denotes a model parameter calculation unit which stores a mathematical model that linearly represents a power generation and transmission process of the vehicle as a state deviated from its equilibrium state (= steady state),
The parameters (coefficients) of the mathematical model a 21 , a 22 , a 23 , a 32 ,
a 33 is the behavior of the vehicle, the intake air amount A / Nr, the engine speed
It is obtained by sequentially performing back calculation from detection data such as Ne and vehicle speed V.
このモデルパラメータ算出部50で算出されるパラメー
タa21,a22,a23,a32,a33は、ゲイン算出部60に供給され
るようになっている。The parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , and a 33 calculated by the model parameter calculator 50 are supplied to the gain calculator 60.
ゲイン算出部60は、調節器33を主体としたフィードバ
ック制御系を含む車両全体を一つのシステムとして備
え、そのシステムの吸気からトルク伝達までの特性が規
範応答システムの伝達特性に近似となるよう、上記パラ
メータa21,a22,a23,a32,a33を用いてフィードバックの
ゲインつまりPIDゲインを算出し、そのPIDゲインを調節
器33に対して設定するものである。The gain calculation unit 60 includes the entire vehicle including the feedback control system mainly including the adjuster 33 as one system, and the characteristics from the intake to the torque transmission of the system are similar to the transmission characteristics of the reference response system. The feedback gain, that is, the PID gain is calculated using the parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , and a 33 , and the PID gain is set to the controller 33.
なお、パラメータa21,a22,a23,a32,a33からPIDゲイン
を予め算出し、それをマップとしてゲイン算出部60に記
憶しておき、ゲイン算出部60では入力されるパラメータ
に応じてマップを参照し、PIDゲインを求める構成とし
てもよい。A PID gain is calculated in advance from the parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , and a 33, and the calculated PID gain is stored in the gain calculation unit 60 as a map. A configuration may be adopted in which a PID gain is obtained by referring to a map by referring to the map.
ここで、モデルパラメータ算出部50に記憶されている
数学モデルを第7図に示す。Here, the mathematical model stored in the model parameter calculation unit 50 is shown in FIG.
この数学モデルは、スロットル弁6を通過した所定量
Ai(A/Nr)の空気がいかにして駆動軸トルクに変換され
て車両の挙動に現れるかを、線形に、しかも平衡状態か
らのずれとして表わしている。This mathematical model is based on a predetermined amount passing through the throttle valve 6.
How the air of Ai (A / Nr) is converted into drive shaft torque and appears in the behavior of the vehicle is expressed linearly and as a deviation from the equilibrium state.
すなわち、Arはエンジン出力に相当する爆発工程の空
気量であり、エンジン回転数Neおよび車速Vとともに車
両の挙動を示す変数である。That is, Ar is the amount of air in the explosion process corresponding to the engine output, and is a variable indicating the behavior of the vehicle together with the engine speed Ne and the vehicle speed V.
すなわち、スロットル弁6を通った所定量Aiの空気は
吸気遅れ要素[1/1+Ta S]を経て空気量Arとなる。こ
の空気量Arはパラメータa21を介してエンジン出力Teと
なり、そのエンジン出力Teはエンジンの慣性要素[1/Ie
S]を経てエンジン回転数Neとなる。That is, the air of the predetermined amount Ai passing through the throttle valve 6 becomes the air amount Ar via the intake delay element [1/1 + Ta S]. The amount of air Ar engine output Te next via the parameters a 21, the inertial element [1 / Ie of the engine output Te is engine
S], and becomes the engine speed Ne.
エンジン回転数Neは、パラメータa22を介してエンジ
ン慣性の入力側に戻るとともに、パラメータa32,ギヤ比
要素(1/ρ),車体慣性要素[1/It S]を経て車速Vと
なる。この車速Vは、ギヤ比ρによりタービン回転角速
度ωtに変換される。Engine speed Ne, as well as back to the input side of the engine inertia through the parameters a 22, parameters a 32, a gear ratio elements (1 / ρ), the vehicle speed V through a vehicle body inertial element [1 / It S]. This vehicle speed V is converted into a turbine rotational angular speed ωt by a gear ratio ρ.
タービン回転角速度ωtは、パラメータa23を介して
エンジン慣性要素の入力側に戻るとともに、パラメータ
a33を介してギヤ比要素の入力側に戻る。Turbine rotation angular speed ωt, together with return to the input side of the engine inertia element via the parameters a 23, a parameter
returns to the input side of the gear ratio elements through a 33.
なお、Taは吸気管の容積およびエンジンシリンダの体
積で決まる吸気の時定数。Sは伝達関数。Ieはエンジン
慣性モーメント。Itは車体慣性モーメント。ρはトラン
スミッション11のギヤ比。Loadは路面の負荷である。ま
た、パラメータa21は、第4図に示した空気量A/Nとエン
ジン出力Teとの換算係数である。パラメータa22,a23,a
32,a33は、目標駆動軸トルクTwtの決定に使用した第3
図のトルクコンバータ特性に対応している。Ta is the intake time constant determined by the volume of the intake pipe and the volume of the engine cylinder. S is a transfer function. Ie is the moment of inertia of the engine. It is the body moment of inertia. ρ is the gear ratio of the transmission 11. Load is the road load. The parameter a 21 is a conversion factor between the air quantity A / N and the engine output Te shown in Figure 4. Parameters a 22 , a 23 , a
32 , a 33 are the third values used to determine the target drive shaft torque Twt.
It corresponds to the torque converter characteristics shown in the figure.
したがって、爆発工程空気量Arを計算で推定して割当
て、さらにエンジン回転数Ne,車速V,空気量Aiを実測デ
ータとして割当てれば、パラメータa21,a22,a23,a32,a
33を逆算して求めることができる。Therefore, if the explosion process air amount Ar is estimated and assigned by calculation, and the engine speed Ne, the vehicle speed V, and the air amount Ai are assigned as measured data, the parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , a
33 can be calculated back.
以下、上記の数学モデルを作成するまでのプロセスに
ついて説明する。Hereinafter, a process until the above mathematical model is created will be described.
まず、空気量の伝達について説明する。 First, transmission of the air amount will be described.
スロットル弁の下流の空気通路容積内空気質量の単位
時間当りの変化はスロットル弁からの流入量とシリンダ
への流出量の差である。The change per unit time of the air mass in the air passage volume downstream of the throttle valve is the difference between the inflow from the throttle valve and the outflow to the cylinder.
m=Gin−Gex ……(1) ここで、Gmはスロットル弁の下流の空気通路容積内空
気質量。Ginは単位時間当りのスロットル弁通過空気
量。Gexは単位時間当りのシリンダ吸入空気量である。
なお、これらGm,Gin,Gexを第1図の吸気系に示してい
る。m = Gin−Gex (1) Here, Gm is the air mass in the air passage volume downstream of the throttle valve. Gin is the amount of air passing through the throttle valve per unit time. Gex is the cylinder intake air amount per unit time.
These Gm, Gin, and Gex are shown in the intake system of FIG.
Gexは、Gmとエンジン回転数Neに比例する。 Gex is proportional to Gm and engine speed Ne.
ここで、V1はスロットル弁の下流の空気通路容積。V2
はシリンダ容積、ηは体積効率。Toはエンジン1回転当
りの時定数である。 Here, V 1 downstream of the air passage volume of the throttle valve. V 2
Is the cylinder volume and η is the volumetric efficiency. To is a time constant per one engine revolution.
この式を(1)式に代入すると、 となる。Substituting this equation into equation (1) gives Becomes
これは、空気量が一次遅れの伝達特性を持つことを示
している。This indicates that the air amount has a first-order lag transfer characteristic.
(3)式を(2)式のGexとGmの関係を使って書き直
すと、スロットル弁通過空気量質量とシリンダ吸入空気
質量の関係は、 となる。Rewriting equation (3) using the relationship between Gex and Gm in equation (2), the relationship between the mass of air flowing through the throttle valve and the mass of cylinder intake air is Becomes
(4)式の両辺を単位時間当りの回転数で割れば、空
気量(A/N)に関する(5)式が導かれる。By dividing both sides of the equation (4) by the number of revolutions per unit time, the equation (5) relating to the air amount (A / N) is derived.
ここで、Ao(t)はシリンダに吸入される空気量。Ai
(t)はスロットル弁通過空気量である。 Here, Ao (t) is the amount of air taken into the cylinder. Ai
(T) is the amount of air passing through the throttle valve.
この空気量がトルクに変わるのは、シリンダに吸入さ
れてから、吸気,圧縮,爆発というサイクル工程を経た
時点である。これは、制御において無駄な時間として表
わされる。この無駄な時間は吸気工程開始から数える
と、1.5回転に担当しており、次の式が得られる。The amount of the air is changed to the torque at a point in time after a cycle process of intake, compression, and explosion has been performed after being taken into the cylinder. This is represented as wasted time in control. This wasted time is in charge of 1.5 revolutions when counted from the start of the intake process, and the following equation is obtained.
ここで、(Lo/Ne)は無駄時間である。 Here, (Lo / Ne) is a dead time.
これを使い、シリンダの吸入空気量Aoとエンジン出力
に相当する爆発工程の空気量Arとの関係を表わしたのが
(7)式である。Equation (7) expresses the relationship between the intake air amount Ao of the cylinder and the air amount Ar in the explosion process corresponding to the engine output.
一方、エンジンおよび車体がある平衡状態(Ne,ωt,A
o,Ar)にあるとき、入力空気量の変化ΔAiに対応して爆
発工程空気量Ar,エンジン回転角速度ωe,タービン回転
数ωtがその平衡状態から微小量ΔAr,ΔNe,Δωt変化
するものと仮定する。 On the other hand, the equilibrium state (Ne, ωt, A
o, Ar), it is assumed that the explosion process air amount Ar, the engine rotational angular velocity ωe, and the turbine rotational speed ωt change from the equilibrium state by a small amount ΔAr, ΔNe, Δωt in accordance with the change ΔAi in the input air amount. I do.
この場合、空気量についての次の関係が成立する。 In this case, the following relationship for the air amount is established.
なお、空気量についてはスロットル弁通過空気量Aiか
ら爆発工程空気量Arまでの伝達特性の時定数を(ωe/
TL)の1次遅れで近似した。 As for the air amount, the time constant of the transfer characteristic from the air amount Ai passing through the throttle valve to the air amount Ar in the explosion process is represented by (ωe /
T L ) was approximated by a first-order delay.
ここで、平衡状態であるとの過程により、Ar=Aiが成
立し、次の形になる。Here, by the process of being in the equilibrium state, Ar = Ai is established, and the following form is obtained.
また、エンジン回転角速度ωeについては次の式が成
立つ。 Further, the following equation holds for the engine rotation angular velocity ωe.
I(e+Δe)=Te(ωe+Δωe,Ar+ΔAr) −TP(ωe+Δωe,ωt+Δωt) ……(13) なお、Tpはトルクコンバータの吸収トルクである。I (e + Δe) = Te (ωe + Δωe, Ar + ΔAr) −T P (ωe + Δωe, ωt + Δωt) (13) where Tp is an absorption torque of the torque converter.
そして、ΔArの変化に対し、エンジン出力Teは平衡状
態からΔTe、トルコン吸収トルクTpはΔTpだけ変化した
とする。Then, it is assumed that the engine output Te changes from the equilibrium state by ΔTe and the torque converter absorption torque Tp changes by ΔTp with respect to the change of ΔAr.
すると、 Te(ωe+Δωe,Ar+ΔAr)=Te(ωe,Ar)+ΔTe ……(14) TP(ωe+Δωe,ωt+Δωt)=TP(ωe,ωt) +ΔTP ……(15) となる。Then, the Te (ωe + Δωe, Ar + ΔAr) = Te (ωe, Ar) + ΔTe ...... (14) T P (ωe + Δωe, ωt + Δωt) = T P (ωe, ωt) + ΔT P ...... (15).
(ωe,ωt,Ar)は平衡状態であるから、下式が得られ
る。Since (ωe, ωt, Ar) is in an equilibrium state, the following equation is obtained.
e=0 ……(16) Te(ωe,Ar)=TP(ωe,ωt) ……(17) エンジン回転角速度ωeの微小変化分の方程式は、次
のようになる。e = 0 ...... (16) Te (ωe, Ar) = T P (ωe, ωt) ...... (17) equation of small change in the engine rotational angular velocity .omega.e is as follows.
IeΔe=ΔTe−ΔTP ……(18) ΔTe,ΔTpは、Δωe,Δωt,ΔArについて次のように
線形方程式で表わされる。IeΔe = ΔTe−ΔT P (18) ΔTe, ΔTp are represented by the following linear equations for Δωe, Δωt, ΔAr.
タービンについても同様に考えて近似する。 Similar considerations apply to turbines.
結果として次の線形微分方程式が得られる。 As a result, the following linear differential equation is obtained.
Δr=−TaΔAr+TaΔAi ……(21) ここで、 (22)式の∂Te/∂Arをパラメータa21 をパラメータa22 をパラメータa23 (23)式の∂Tt/∂ωeをパラメータa32 をパラメータa33 とする。Δr = −TaΔAr + TaΔAi (21) Here, ∂Te / ∂Ar in the equation (22) is set to the parameter a 21 The parameter A 22 The parameters a 23 (23) equation parameters a 32 to ∂Tt / ∂ωe of A as a parameter a 33.
なお、Ttはトルクコンバータの出力トルクである。 Tt is the output torque of the torque converter.
したがって、システムとしては次のような状態空間表
現形式になる。Therefore, the system has the following state space expression format.
=Aω+Bu ……(24) y=Cω ……(25) ω=[ΔAr,Δωe,Δωt]t状態ベクトル A=[a ij]システムマトリクス (21)(22)(23)式でのΔAr,Δωe,Δωtの係数 B=[Ta,0,0]t入力係数ベクトル C=出力係数ベクトル(たとえばタービン回転数に対し
ては[0,0,1]) u=入力、y=出力 ここまでは数学モデルの作成に至るプロセスの説明で
ある。= Aω + Bu (24) y = Cω (25) ω = [ΔAr, Δωe, Δωt] t state vector A = [a ij] system matrix (21) (22) (22) (23) , Δωt coefficient B = [Ta, 0,0] t input coefficient vector C = output coefficient vector (eg, [0,0,1] for turbine speed) u = input, y = output This is an explanation of the process leading to the creation of a model.
以下、ゲイン算出部60のゲイン算出の基準となる伝達
関数について説明する。Hereinafter, a transfer function serving as a reference for the gain calculation of the gain calculator 60 will be described.
上記(24)(25)式で入力uから出力yに至る伝達関
数G(s)は、伝達関数の定義により次の形となる。In the above equations (24) and (25), the transfer function G (s) from the input u to the output y has the following form according to the definition of the transfer function.
G(s)=C[sI−A]-1B ……(31) なお、sは微分作用素、Iは単位マトリクスである。G (s) = C [sI−A] −1 B (31) where s is a differential operator and I is a unit matrix.
この式により、吸気からエンジン回転角速度ωeへの
伝達関数Ge(s)、および吸気からタービン回転数ωt
への伝達関数Gt(s)は、それぞれ次の形となる。From this equation, the transfer function Ge (s) from the intake air to the engine rotational angular velocity ωe, and the turbine rotation speed ωt from the intake air
Transfer function Gt (s) has the following form, respectively.
ここで、 H(s)=(s−a11)(s−a22)(s−a33) −(s−a11)a23a32 b1=Ta,a11=−Ta ……(34) である。 Here, H (s) = (s -a 11) (s-a 22) (s-a 33) - (s-a 11) a 23 a 32 b 1 = Ta, a 11 = -Ta ...... ( 34)
そして、吸気から駆動軸トルクへの伝達関数をタービ
ントルクの摂動より求めると、次のようになる。When the transfer function from the intake air to the drive shaft torque is obtained from the perturbation of the turbine torque, the following is obtained.
ここで、 である。 here, It is.
これに上記(32)(33)式を代入すると、吸気からタ
ービントルクへの伝達関数は次のようになる。By substituting the above equations (32) and (33), the transfer function from the intake air to the turbine torque is as follows.
kは負荷による係数であり、 と計算されるが、ほとんど零なので無視する。よって、
この伝達関数は、 となる。なお、T1は路面負荷トルク。 k is a coefficient depending on the load, , But it is almost zero and is ignored. Therefore,
This transfer function is Becomes In addition, T 1 is the road load torque.
この式の分子をsにするべく分母を(It b1 a21
a32)で割ると、 となる。Set the denominator to (It b 1 a 21
a 32 ) Becomes
ここで、 である。here, It is.
すなわち、(41)式が制御対象である車両の伝達関数
である。That is, equation (41) is the transfer function of the vehicle to be controlled.
ところで、前記したように、ゲイン算出部60は、調節
器33を主体としたフィードバック制御系を含む車両全体
を一つのシステムとして捕え、そのシステムの吸気から
トルク伝達までの特性を規範応答システムの伝達特性に
近似となるよう、パラメータa21,a22,a23,a32,a33を用
いてPIDゲインを求める構成である。By the way, as described above, the gain calculation unit 60 captures the entire vehicle including the feedback control system mainly including the adjuster 33 as one system, and transmits the characteristic from the intake to the torque transmission of the system to the transmission of the reference response system. In this configuration, a PID gain is obtained using parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , and a 33 so as to approximate characteristics.
このPIDゲインを求めるまでのプロセスを以下に示
す。The process up to obtaining the PID gain will be described below.
第8図に示すように、フィードバック制御系と制御対
象である車両とを一つのシステムとして見なし、そのシ
ステムの入出から出力への伝達特性の目標として規範応
答システムの伝達特性を対応させる。この規範応答シス
テムとしては、たとえば第9図に示すステップ応答波形
を採用する。As shown in FIG. 8, the feedback control system and the vehicle to be controlled are regarded as one system, and the transfer characteristic of the reference response system is made to correspond to the target of the transfer characteristic from input / output to output of the system. As the reference response system, for example, a step response waveform shown in FIG. 9 is adopted.
フィードバック制御系の伝達関数を とする。The transfer function of the feedback control system And
目標である規範応答システムの伝達関数の分母を次の
ようにおく。The denominator of the transfer function of the reference response system, which is the target, is set as follows.
r(s)=1+r0+r1 qs+r2 q2 s2+… ……(51) ここで、qは応答時間を正規化するためのファクタで
ある。r (s) = 1 + r 0 + r 1 qs + r 2 q 2 s 2 + ... ...... (51) where, q is a factor for normalizing the response time.
1+ro,r1,r2,……は、応答波形を決めるパラメータ
であり、目的に応じ決定する。1 + ro, r 1 , r 2 ,... Are parameters for determining the response waveform, and are determined according to the purpose.
フィードバック制御系および車両からなるシステムの
オープンループ伝達関数は、 となる。これを第10図に示す。The open loop transfer function of the system consisting of the feedback control system and the vehicle is Becomes This is shown in FIG.
クローズドループの伝達特性は、 となる。これを第11図に示す。The transfer characteristics of the closed loop are Becomes This is shown in FIG.
規範応答システムの伝達関数を1/r(s)に等しいと
置くと、次の等式が成立する。Assuming that the transfer function of the reference response system is equal to 1 / r (s), the following equation holds.
右辺を分母多項式に展開し、その係数を低次より順に
c0,c1,c2に等しいと置いていく。 Expand the right-hand side into a denominator polynomial, and calculate its coefficients in order from low order
It is set equal to c 0 , c 1 , c 2 .
PID調節に対しては、c(s)は2次式である。 For PID adjustment, c (s) is quadratic.
c(s)=c0+c1 s+c2 s2 ……(59) そのため、c3=0と置き、上記3次方程式(58)を解
く。このときの正の最小根がqである。このqを(55)
(56)(57)式に用いてc0,c1,c2を求める。c (s) = c 0 + c 1 s + c 2 s 2 (59) Therefore, c 3 = 0 is set and the above cubic equation (58) is solved. The minimum positive root at this time is q. This q is (55)
(56) c 0 , c 1 , c 2 are obtained by using the equations (57).
c0は積分ゲイン、c1は比例ゲイン、c2は微分ゲインで
ある。c 0 is an integral gain, c 1 is a proportional gain, and c 2 is a differential gain.
つぎに、上記のような構成において第12図を参照しな
がら動作を説明する。Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
アクセルペダル20を踏込むと、その踏込み位置Apがア
クセルペダル位置センサ21で検知される。When the accelerator pedal 20 is depressed, the depression position Ap is detected by the accelerator pedal position sensor 21.
このとき、車速Vが低速域であれば、発進時の加速感
を考慮して、車速Vにかかわらずアクセルペダル位置Ap
に等しく対応する目標駆動軸トルクTwtが目標駆動軸ト
ルク決定部22で決定される。車速Vが所定以上であれ
ば、速度の安定性(速度維持)を考慮して、車速Vの増
加とともに減少する目標駆動時トルクTwtが目標駆動軸
トルク決定部22で決定される。At this time, if the vehicle speed V is in a low speed range, the accelerator pedal position Ap is determined regardless of the vehicle speed V in consideration of the feeling of acceleration at the time of starting.
Is determined by the target drive shaft torque determining unit 22. If the vehicle speed V is equal to or higher than a predetermined value, the target drive shaft torque Twt that decreases as the vehicle speed V increases is determined by the target drive shaft torque determination unit 22 in consideration of speed stability (speed maintenance).
決定された目標駆動軸トルクTwtは、減算部23および
目標空気量算出部30に供給される。The determined target drive shaft torque Twt is supplied to the subtraction unit 23 and the target air amount calculation unit 30.
また、目標駆動軸トルクTwtの決定と同時に、実駆動
軸トルク算出部24において、エンジン回転数Ne、および
トルクコンバータ9のトルク容量係数C,トルク比τか
ら、実駆動軸トルクTwmが算出される。そして、目標駆
動軸トルクTwtと実駆動軸トルクTwmとの偏差ΔTwが求め
られ、それが補正量として目標空気量算出部30に供給さ
れる。Simultaneously with the determination of the target drive shaft torque Twt, the actual drive shaft torque calculation unit 24 calculates the actual drive shaft torque Twm from the engine speed Ne, the torque capacity coefficient C of the torque converter 9 and the torque ratio τ. . Then, a deviation ΔTw between the target drive shaft torque Twt and the actual drive shaft torque Twm is obtained, and is supplied to the target air amount calculation unit 30 as a correction amount.
目標空気量算出部30は、目標駆動軸トルクTwtに対応
する定常エンジン出力トルクTeoをトランスミッション1
1のギヤ比ρおよびトルクコンバータ9のトルク比τを
考慮した上で算出し、さらに定常エンジン出力トルクTe
oを得るのに必要な定常吸入空気量A/Noをマップから求
める。同時に、トルク偏差ΔTwに基づくフィードバック
の操作量ΔA/Nを調節器33から得る。そして、操作量ΔA
/Nを定常吸入空気量A/Noに加算し、目標吸入空気量A/Nt
を求める。The target air amount calculation unit 30 transmits a steady engine output torque Teo corresponding to the target drive shaft torque Twt to the transmission 1
1 and the torque ratio τ of the torque converter 9.
The steady intake air amount A / No required to obtain o is obtained from the map. At the same time, the controller obtains a feedback operation amount ΔA / N based on the torque deviation ΔTw from the controller 33. Then, the operation amount ΔA
/ N is added to the steady intake air amount A / No, and the target intake air amount A / Nt
Ask for.
こうして、目標吸入空気量A/Ntが求まると、その目標
吸入空気量A/Ntを得るのに必要なスロットル開度θ1が
空気量制御部40において算出される。そして、スロット
ル開度θ1に対応する開度設定信号がモータ駆動制御部
25に供給され、スロットル弁6が目標スロットル開度θ
tとなるようにステップモータ7の駆動がなされる。Thus, when the target intake air amount A / Nt is obtained, the throttle opening theta 1 required to obtain the target intake air amount A / Nt is calculated at the air amount control unit 40. Then, an opening setting signal corresponding to the throttle opening θ 1 is transmitted to the motor drive control unit.
25, and the throttle valve 6 is set to the target throttle opening θ.
The step motor 7 is driven so as to reach t.
このように、目標駆動軸トルクに基づく定常吸入空気
量A/Noに対し、目標駆動軸トルクTwtと実駆動軸トルクT
wmとの偏差ΔTwをフィードバックすることにより、スロ
ットル弁6を通して吸入された空気が吸気路5や吸気,
圧縮,爆発のサイクル工程を経てトルクに反映されるま
での伝達遅れ、およびエンジン本体4から出力されたト
ルクがトルクコンバータ9を経て駆動軸12に伝わるまで
の伝達遅れなど、車両のパワー発生伝達過程が持つ非線
形要素が減少する。Thus, for the steady intake air amount A / No based on the target drive shaft torque, the target drive shaft torque Twt and the actual drive shaft torque T
By feeding back the deviation ΔTw from wm, the air taken in through the throttle valve 6 is supplied to the intake passage 5, the intake air,
Power generation and transmission processes of the vehicle, such as transmission delay until the torque is reflected through the cycle process of compression and explosion, and transmission delay until the torque output from the engine body 4 is transmitted to the drive shaft 12 through the torque converter 9 The non-linear element possessed by decreases.
一方、吸入空気量A/Nrおよび車両の挙動を示すエンジ
ン回転数Ne,車速Vが実測データとしてモデルパラメー
タ算出部50に入力されており、その算出部50においてパ
ラメータa21,a22,a23,a32,a33が求められる。On the other hand, the intake air amount A / Nr and the engine speed Ne and the vehicle speed V indicating the behavior of the vehicle are input to the model parameter calculation unit 50 as actual measurement data, and the calculation unit 50 calculates the parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , a 33 are required.
モデルパラメータ算出部50は、爆発工程空気量Arを入
力データから推定し、それを入力データと共に変数して
第7図の数学モデルに割当て、パラメータa21,a22,a23,
a32,a33を逆算して求める。The model parameter calculating unit 50 estimates the explosion process air amount Ar from the input data, and assigns it to the mathematical model of FIG. 7 by changing it together with the input data, and the parameters a 21 , a 22 , a 23 ,
a 32 and a 33 are back calculated.
この場合、車両の挙動が変化するのに伴い、求まるパ
ラメータが逐次に変化することになる。In this case, as the behavior of the vehicle changes, the parameters to be obtained change sequentially.
こうして、パラメータa21,a22,a23,a32,a33はゲイン
算出部60に供給され、そこでPIDゲインが算出される。Thus, the parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , and a 33 are supplied to the gain calculator 60, where the PID gain is calculated.
このPIDゲインの算出に当っては、車両およびフィー
ドバック制御系を一つのシステムとして捕え、そのシス
テムの吸気からトルク伝達までの特性が規範応答システ
ムの伝達特性に近似となるよう、算出が行なわれる。そ
して、算出されたPIDゲインは、調節器33に逐次に設定
される。In calculating the PID gain, the vehicle and the feedback control system are regarded as one system, and the calculation is performed such that the characteristics from the intake to the torque transmission of the system approximate the transmission characteristics of the reference response system. Then, the calculated PID gain is sequentially set in the controller 33.
すなわち、調節器33で得られる操作量ΔA/Nには、車
両のパワー発生伝達過程の特性を車両の挙動変化にかか
わらず常に線形化させようとする要素が含まれており、
しかも当該フィードバック制御系を含む全ての伝達特性
を規範応答システムの伝達特性に近似させようとする要
素も含まれている。That is, the manipulated variable ΔA / N obtained by the controller 33 includes an element that always linearizes the characteristics of the power generation and transmission process of the vehicle regardless of a change in the behavior of the vehicle.
In addition, it also includes an element that attempts to approximate all the transfer characteristics including the feedback control system to the transfer characteristics of the reference response system.
このように、車両の挙動変化を捕えながら逐次にフィ
ードバックのゲインを設定することにより、車両のパワ
ー発生伝達過程をより線形な特性にすることができる。As described above, by sequentially setting the feedback gain while capturing the change in the behavior of the vehicle, the power generation and transmission process of the vehicle can be made more linear.
したがって、吸気してから駆動軸12にトルクが伝わる
までの良好な応答性を確保することができ、望みの駆動
軸トルクを迅速にしかも精度よく発揮することができ
る。しかも、フィードバックのゲインを走行実験等の試
行錯誤で探し出すという面倒な作業が不要である。Therefore, good responsiveness from the intake to the transmission of the torque to the drive shaft 12 can be ensured, and the desired drive shaft torque can be quickly and accurately exhibited. Moreover, there is no need for a troublesome work of searching for the feedback gain by trial and error such as a driving experiment.
さらには、フィードバック制御系を含む全ての伝達特
性が規範応答システムの伝達特性に近似するので、吸気
してから駆動軸12にトルクが伝わるまでの応答性を大幅
に向上させることができる。Furthermore, since all the transfer characteristics including the feedback control system are similar to the transfer characteristics of the reference response system, the responsiveness from intake to transmission of torque to the drive shaft 12 can be greatly improved.
これらの効果に伴い、オートクルーズコントロールや
トラクションコントロールを一つのシステムとして高精
度に一体化することができる。With these effects, auto cruise control and traction control can be integrated as one system with high precision.
また、モデルパラメータ算出部50に記憶されている数
学モデルを利用し、車両の故障診断をオンラインで実行
できるという利点がある。In addition, there is an advantage that the failure diagnosis of the vehicle can be performed online using the mathematical model stored in the model parameter calculation unit 50.
車両を走行させて実際に駆動軸12に伝わる駆動軸トル
クTolを計測し、それを他の計測データと比較して示し
たのが第13図である。FIG. 13 shows the drive shaft torque Tol actually transmitted to the drive shaft 12 while the vehicle is running, and compares it with other measurement data.
すなわち、パワー発生伝達過程の非線形要素を減らす
べくエンジン回転数Neおよびエンジン出力Teが変化し、
駆動軸トルクTolが目標駆動軸トルクTwtにほぼ一定に維
持される。That is, the engine speed Ne and the engine output Te change to reduce the nonlinear element of the power generation and transmission process,
The drive shaft torque Tol is maintained substantially constant at the target drive shaft torque Twt.
参考のため、アクセルペダルとスロットル弁とが機械
的に結合している車両の計測データを第14図に示す。For reference, FIG. 14 shows measurement data of a vehicle in which the accelerator pedal and the throttle valve are mechanically connected.
すなわち、アクセルペダルの踏込み位置Apを一定に維
持すると、エンジン回転数Neおよびエンジン出力Teが安
定化するが、パワー発生伝達過程の非線形要素(トルク
コンバータのトルク比変化など)により、駆動軸トルク
Tolは減少する。In other words, if the depression position Ap of the accelerator pedal is kept constant, the engine speed Ne and the engine output Te are stabilized.
Tol decreases.
なお、上記実施例では、フィードバックの調節器とし
てPID調節器を用いたが、前記したようにP調節器、PI
調節器、PD調節器、状態フィードバック調節器など、い
ずれを用いてもよい。In the above embodiment, the PID controller is used as the feedback controller. However, as described above, the P controller and the PI controller are used.
Any of a regulator, a PD regulator, a state feedback regulator and the like may be used.
たとえば、状態フィードバック調節器を用いる場合、
下式の演算で操作量ΔA/Nを得ることになる。For example, when using a state feedback regulator,
The operation amount ΔA / N is obtained by the calculation of the following equation.
ΔA/N=k1 A/Nr=k2 Ne+k3 V k1,k2,k3はフィードバックゲイン、吸入空気量A/Nr,
エンジン回転数Ne,車速Vは実測データである。ΔA / N = k 1 A / Nr = k 2 Ne + k 3 V k 1 , k 2 , k 3 are feedback gain, intake air amount A / Nr,
The engine speed Ne and the vehicle speed V are actually measured data.
この場合、ゲイン算出部60は、モデルパラメータ算出
部50で算出されるパラメータa21,a22,a23,a32,a33を用
いて、しかも最適レギュレータとなるよう、つまり下式
で表わされるトルク変動が最小となるよう、フィードバ
ックゲインk1,k2,k3を算出する。そして、算出したフィ
ードバックゲインk1,k2,k3を調節器33に対して設定する
ことになる。In this case, the gain calculation unit 60 uses the parameters a 21 , a 22 , a 23 , a 32 , and a 33 calculated by the model parameter calculation unit 50, and furthermore, provides an optimal regulator. The feedback gains k 1 , k 2 , and k 3 are calculated so that the torque fluctuation is minimized. Then, the calculated feedback gains k 1 , k 2 , and k 3 are set for the controller 33.
また、上記実施例では、スロットル弁をDCモータで駆
動したが、DCモータに限らずステップモータを使って駆
動してもよく、その場合は目標スロットル開度に対応す
る数の駆動パルスをステップモータへ供給し、スロット
ル弁を目標スロットル開度に設定することになる。な
お、モータ駆動に限らず、油圧駆動あるいは空気圧駆動
が可能である。 Further, in the above embodiment, the throttle valve is driven by a DC motor. However, the throttle valve is not limited to the DC motor, and may be driven by a step motor. And the throttle valve is set to the target throttle opening. Not only motor drive but also hydraulic drive or pneumatic drive is possible.
さらに、エンジン出力制御量が吸入空気量であるガソ
リンエンジンを例に説明したが、エンジン出力制御量が
燃料噴射量であるディーゼルエンジンについても同様に
適用可能である。この場合、エンジンの出力の遅れが吸
入から爆発までの工程遅れのみであるため、伝達関数の
形は同じだが、時定数が小さくなり、フィードバックゲ
インを高くできるという点だけ異なる。ただし、制御は
A/Nでなく、燃料量で行なうものである。Further, the gasoline engine in which the engine output control amount is the intake air amount has been described as an example, but the present invention is similarly applicable to a diesel engine in which the engine output control amount is the fuel injection amount. In this case, the delay of the engine output is only the process delay from the intake to the explosion, so that the form of the transfer function is the same, except that the time constant is reduced and the feedback gain can be increased. However, the control
This is done with fuel amount, not A / N.
その他、この発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。In addition, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[発明の効果] 以上述べたようにこの発明によれば、目標駆動軸トル
クを決定する手段と、前記駆動軸に伝わる実駆動軸トル
クを求める手段と、この手段で求まる実駆動軸トルクと
前記目標駆動軸トルクとの偏差を求める手段と、前記目
標駆動軸トルクから定常エンジン出力トルクを求める手
段と、この手段で求まる定常エンジン出力トルクから定
常エンジン出力制御量を求める手段と、この手段で求ま
る定常エンジン出力制御量に対し前記偏差をフィードバ
ックして目標エンジン出力制御量を求める手段と、この
手段で求まる目標エンジン出力制御量に応じてエンジン
出力制御量を調節する手段と、車両のパワー発生伝達過
程を線形にしかも平衡状態からのずれとして表わす数学
モデル有し、その数学モデルのパラメータを前記車両の
挙動から逆算して求める手段と、この手段で求まるパラ
メータにより前記フィードバックのゲインを設定する手
段とを備えたので、吸気からトルク伝達までの良好な応
答性を確保し、望みの駆動軸トルクを迅速にしかも精度
よく発揮することができるエンジン出力制御装置を提供
できる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a means for determining a target drive shaft torque, a means for obtaining an actual drive shaft torque transmitted to the drive shaft, an actual drive shaft torque obtained by this means, Means for obtaining a deviation from the target drive shaft torque, means for obtaining a steady engine output torque from the target drive shaft torque, means for obtaining a steady engine output control amount from the steady engine output torque obtained by the means, Means for obtaining a target engine output control amount by feeding back the deviation with respect to the steady engine output control amount; means for adjusting the engine output control amount according to the target engine output control amount obtained by the means; A mathematical model representing the process linearly and as a deviation from the equilibrium state, and parameters of the mathematical model Means and a means for setting the feedback gain by a parameter obtained by this means, so that good response from intake to torque transmission is ensured, and the desired drive shaft torque can be quickly obtained. Moreover, it is possible to provide an engine output control device that can exhibit its accuracy.
第1図はこの発明の一実施例の構成およびそれに関わる
車両の要部の構成を示す図、第2図は同実施例における
目標駆動軸トルクの決定条件を示す図、第3図は同実施
例における実駆動軸トルク算出に用いるデータを示す
図、第4図は同実施例における定常エンジン出力トルク
算出に用いるデータを示す図、第5図は同実施例におけ
るスロットル開度算出に用いるデータを示す図、第6図
は同実施例における空気量制御部の具体的な構成を示す
図、第7図は同実施例におけるモデルパラメータ算出部
の数学モデルを示す図、第8図は同実施例におけるゲイ
ン算出条件を示す図、第9図は同実施例におけるゲイン
算出の目標となる規範応答システムの一例を示す図、第
10図および第11図はそれぞれ同実施例におけるゲイン算
出過程を示す図、第12図は同実施例の動作を説明するた
めのフローチャート、第13図は同実施例の効果を説明す
るための図、第14図は従来のエンジン出力制御を参考の
ために示す図である。 4……エンジン本体、6……スロットル弁、9……トル
クコンバータ、12……駆動軸、22……目標駆動軸トルク
決定部、23……減算部、24……日標駆動軸トルク算出
部、30……目標空気量算出部、33……調節器、50……モ
デルパラメータ算出部、60……ゲイン算出部。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention and a configuration of a main part of a vehicle related thereto, FIG. 2 is a diagram showing conditions for determining a target drive shaft torque in the embodiment, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing data used for calculating an actual drive shaft torque in the example, FIG. 4 is a diagram showing data used for calculating a steady engine output torque in the embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing data used for calculating a throttle opening in the embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of an air amount control unit in the embodiment, FIG. 7 is a diagram showing a mathematical model of a model parameter calculation unit in the embodiment, and FIG. FIG. 9 is a diagram showing an example of a reference response system which is a target of gain calculation in the embodiment, and FIG.
10 and 11 are diagrams each showing a gain calculation process in the embodiment, FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment, and FIG. 13 is a diagram for explaining the effect of the embodiment. FIG. 14 is a diagram showing a conventional engine output control for reference. 4 engine body, 6 throttle valve, 9 torque converter, 12 drive shaft, 22 target drive shaft torque determination unit, 23 subtraction unit, 24 day drive shaft torque calculation unit , 30... A target air amount calculation unit, 33... A controller, 50... A model parameter calculation unit, 60.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 誠 東京都港区芝5丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 上田 克則 東京都港区芝5丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−74733(JP,A) 特開 昭63−75334(JP,A) 特開 昭63−45438(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Makoto Shimada 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Motors Corporation (72) Katsunori Ueda 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo (56) References JP-A-63-74733 (JP, A) JP-A-63-75334 (JP, A) JP-A-63-45438 (JP, A)
Claims (1)
力を駆動軸に伝える車両において、目標駆動軸トルクを
決定する手段と、前記駆動軸に伝わる実駆動軸トルクを
求める手段と、この手段で求まる実駆動軸トルクと前記
目標駆動軸トルクとの偏差を求める手段と、前記目標駆
動軸トルクから定常エンジン出力トルクを求める手段
と、この手段で求まる定常エンジン出力トルクから定常
エンジン出力制御量を求める手段と、この手段で求まる
定常エンジン出力制御量に対し前記偏差をフィードバッ
クして目標エンジン出力制御量を求める手段と、この手
段で求まる目標エンジン出力制御量に応じて前記エンジ
ン出力制御量を調節する手段と、前記車両のパワー発生
伝達過程を線形にしかも平衡状態からのずれとして表わ
す数学モデルを有し、その数学モデルのパラメータを前
記車両の挙動から逆算して求める手段と、この手段で求
まるパラメータにより前記フィードバックのゲインを設
定する手段とを具備したことを特徴とするエンジン出力
制御装置。1. A vehicle for transmitting an engine output based on an engine output control amount to a drive shaft, means for determining a target drive shaft torque, means for obtaining an actual drive shaft torque transmitted to the drive shaft, and the means for determining the actual drive shaft torque. Means for determining a deviation between an actual drive shaft torque and the target drive shaft torque; means for determining a steady engine output torque from the target drive shaft torque; and means for determining a steady engine output control amount from the steady engine output torque determined by the means Means for obtaining the target engine output control amount by feeding back the deviation with respect to the steady engine output control amount obtained by this means, and means for adjusting the engine output control amount according to the target engine output control amount obtained by this means And a mathematical model representing the power generation and transmission process of the vehicle as a linear and deviation from an equilibrium state. Means for determining by back calculation the parameters of the mathematical model from the behavior of the vehicle, the engine output control device being characterized in that and means for setting the gain of the feedback by parameters obtained in this way.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2128689A JP2658349B2 (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Engine output control device |
PCT/JP1990/000063 WO1990008889A1 (en) | 1989-01-31 | 1990-01-19 | Output controller of internal combustion engine |
US07/573,133 US5069181A (en) | 1989-01-31 | 1990-01-19 | Output control apparatus for an internal combustion engine |
EP90901907A EP0413031B1 (en) | 1989-01-31 | 1990-01-19 | Output controller of internal combustion engine |
DE69007902T DE69007902T2 (en) | 1989-01-31 | 1990-01-19 | OUTPUT POWER CONTROL FOR COMBUSTION ENGINE. |
KR1019900001108A KR930007606B1 (en) | 1989-01-31 | 1990-01-31 | Output control apparatus for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2128689A JP2658349B2 (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Engine output control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02201060A JPH02201060A (en) | 1990-08-09 |
JP2658349B2 true JP2658349B2 (en) | 1997-09-30 |
Family
ID=12050891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2128689A Expired - Fee Related JP2658349B2 (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Engine output control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2658349B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03117651A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-20 | Mazda Motor Corp | Power train control device |
JP3017615B2 (en) * | 1993-02-12 | 2000-03-13 | 株式会社堀場製作所 | Engine control method |
CN113202647B (en) * | 2021-04-07 | 2023-06-27 | 石家庄开发区天远科技有限公司 | Control method, device and terminal for output power of vehicle engine |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP2128689A patent/JP2658349B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02201060A (en) | 1990-08-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5069181A (en) | Output control apparatus for an internal combustion engine | |
US4985837A (en) | Traction control apparatus | |
US5078109A (en) | Engine output controlling method | |
JP3415863B2 (en) | Device for controlling the output of a drive unit of a vehicle | |
US5184527A (en) | Engine control system for an automotive power train including a torque converter | |
US5111788A (en) | Rotation speed control device of an internal combustion engine | |
EP0287932B1 (en) | Non-linear feedback controller for internal combustion engine | |
JPH0565845A (en) | Engine control method and system | |
JPS62225743A (en) | Controller for internal combustion engine | |
JPH0551059B2 (en) | ||
JP2696431B2 (en) | Idle speed control device for internal combustion engine | |
US20060183598A1 (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2658349B2 (en) | Engine output control device | |
JP2658348B2 (en) | Engine output control device | |
JP4374141B2 (en) | Acceleration control system for speed adjustment | |
JP2785335B2 (en) | Control device for internal combustion engine for vehicles | |
JP2979544B2 (en) | Engine output control device | |
KR930011553B1 (en) | Traction control apparatus | |
JP3013401B2 (en) | Control system for vehicle engine | |
JP2505018B2 (en) | Idle speed control device for internal combustion engine | |
JP2808341B2 (en) | Drive wheel torque control device | |
JPH02201062A (en) | Engine output control device | |
JP2639143B2 (en) | Control system for vehicle engine | |
JP2841642B2 (en) | Road surface friction coefficient estimation device | |
JP2515980B2 (en) | Engine throttle valve control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |