JP3067884B2 - Engine control device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの制御装置に関
し、特に適応制御を用いたエンジンの制御装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine control device, and more particularly to an engine control device using adaptive control.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に車両用エンジンでは、排気ガス中
に含まれるCO,HC,NOx 等の有害成分を淨化す
るために、排気通路に三元触媒よりなる触媒コンバータ
を設けているが、この三元触媒でCO,HC,NOx
の3成分に対し同時に高い淨化率を得るためには、空燃
比(A/F)を理論空燃比付近の狭い領域内に正確に制
御する必要がある。このため、図22に示すように、エ
ンジン1の排気通路2に設けた空燃比センサ(O2 セン
サ)3によって排気ガス中の酸素濃度を検出し、空燃比
が理論空燃比になるように、マイクロコンピュータより
なるコントローラ4が燃料噴射弁5からの燃料噴射量を
フィードバック制御している(以下この空燃比制御を
「A/F制御」と呼ぶ)。2. Description of the Related Art Generally, in a vehicle engine, a catalytic converter comprising a three-way catalyst is provided in an exhaust passage in order to purify harmful components such as CO, HC and NOx contained in exhaust gas. CO, HC, NOx with original catalyst
In order to simultaneously obtain a high purification rate for the three components, it is necessary to accurately control the air-fuel ratio (A / F) within a narrow region near the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, as shown in FIG. 22, an oxygen concentration in the exhaust gas is detected by an air-fuel ratio sensor (O2 sensor) 3 provided in the exhaust passage 2 of the engine 1, and the air-fuel ratio is set to a stoichiometric air-fuel ratio. A controller 4 composed of a computer performs feedback control of the fuel injection amount from the fuel injection valve 5 (hereinafter, this air-fuel ratio control is referred to as "A / F control").
【0003】また、エンジンのアイドル回転数を常に最
適に制御するために、エンジン1の吸気通路6に、スロ
ットル弁7をバイパスするバイパス通路8を設けるとと
もに、このバイパス通路8に、この通路8を通る空気量
を調節するためのデューティソレノイド弁よりなるバイ
パスバルブ9を設け、アイドル回転数Ne が所定回転数
となるように、コントローラ4が、エンジン回転数セン
サ10の出力に基づいてバイパスバルブ9の開度をフィ
ードバック制御している(以下このアイドル回転数制御
を「ISC」と呼ぶ)。また、吸気負圧(Boost)
を検出する吸気負圧センサ11およびエンジン水温Tw
を検出する水温センサ12等の各種センサも制御に用い
られている。In order to always control the idle speed of the engine optimally, a bypass passage 8 for bypassing the throttle valve 7 is provided in the intake passage 6 of the engine 1, and the bypass passage 8 is connected to the bypass passage 8. A bypass valve 9 composed of a duty solenoid valve for adjusting the amount of air passing is provided, and the controller 4 controls the bypass valve 9 based on the output of the engine speed sensor 10 so that the idle speed Ne becomes a predetermined speed. The opening is feedback-controlled (hereinafter, this idle speed control is referred to as "ISC"). In addition, intake negative pressure (Boost)
Negative pressure sensor 11 for detecting engine temperature and engine water temperature Tw
Various sensors such as a water temperature sensor 12 for detecting the temperature are also used for the control.
【0004】ところで、上述のようなフィードバック制
御には、一般にPID制御が用いられてきたが、近年に
至り、制御理論の進歩および制御用コントローラの能力
向上に伴って、より高度なフィードバック制御が可能に
なってきた。[0004] By the way, PID control has been generally used for the feedback control as described above. However, in recent years, more advanced feedback control has become possible with the advance of control theory and the improvement of the capability of a controller for control. It has become
【0005】その代表的なものとして、制御対象(エン
ジン)の状態量(発生トルク等)を検出あるいは推定し
て、出力(エンジン回転数、A/F等)が最適となるよ
うに、入力(バイパスバルブ開度、A/F等)を設定す
る制御方法が用いられており、状態フィードバック制御
と呼ばれている。As a typical example, a state quantity (generated torque, etc.) of a control target (engine) is detected or estimated, and an input (engine speed, A / F, etc.) is adjusted so that an output (engine speed, A / F, etc.) is optimized. A control method for setting a bypass valve opening, A / F, etc.) is used, and is called state feedback control.
【0006】図23は状態フィードバック制御のブロッ
ク線図を示す。ここでISCにおいては、入力rが目標
エンジン回転数、エンジン入力uがバイパスバルブ開
度、出力yがエンジン回転数となる。またA/F制御に
おいては、入力rが目標A/F、エンジン入力uが燃料
噴射量、出力yがA/Fとなる。FIG. 23 is a block diagram of the state feedback control. Here, in the ISC, the input r is the target engine speed, the engine input u is the bypass valve opening, and the output y is the engine speed. In the A / F control, the input r is the target A / F, the engine input u is the fuel injection amount, and the output y is the A / F.
【0007】この状態フィードバック制御では、エンジ
ンの動特性モデルを予め設定するとともに、オブザーバ
と呼ばれる状態観測器によってエンジンの状態量(例え
ば内部発生トルク等)を検出あるいは推定し、エンジン
モデルの次数に応じた複数の状態量x(ベクトル量)に
対してフィードバックゲインK(ベクトル量)が決定さ
れて、フィードバック制御が行なわれるようになってい
る。In this state feedback control, a dynamic characteristic model of the engine is set in advance, and a state observer called an observer is used to detect or estimate the state quantity (for example, internally generated torque) of the engine. The feedback gain K (vector quantity) is determined for the plurality of state quantities x (vector quantity), and the feedback control is performed.
【0008】このような状態フィードバック制御は、P
ID制御に比較してはるかに制御性が良い利点がある
が、これをエンジンのフィードバック制御に適用する場
合、以下に述べるような欠点もある。[0008] Such state feedback control is based on P
Although there is an advantage that the controllability is much better than that of the ID control, when this is applied to the feedback control of the engine, there are the following disadvantages.
【0009】(1)制御対象の状態量の検出が一般的に
困難なため、これをオブザーバで推定することになる。
そしてこの状態量推定には、制御対象の動特性モデルが
既知である必要があるが、エンジンのような制御対象
は、運転条件および経時変化により大きく特性が変化す
るのみでなく、制御対象ごとのバラツキがあるため、予
め動特性モデルを決定することは不可能である。(1) Since it is generally difficult to detect a state quantity of a control target, this is estimated by an observer.
For this state quantity estimation, the dynamic characteristic model of the control target needs to be known. However, the control target such as an engine not only changes its characteristics significantly due to the operating conditions and changes over time, but also has Due to variations, it is impossible to determine a dynamic characteristic model in advance.
【0010】(2)状態量から入力を設定する際のゲイ
ンも、動特性が決定できないため、最適値に設定するこ
とができない。(2) The gain at the time of setting the input from the state quantity cannot be set to an optimum value because the dynamic characteristics cannot be determined.
【0011】そこで、図24にブロック線図で示すよう
な、適応制御がエンジンのフィードバック制御則として
有効となる。Therefore, adaptive control as shown in the block diagram of FIG. 24 becomes effective as a feedback control law of the engine.
【0012】図25は上記適応制御をエンジンのフィー
ドバック制御に適用した場合の概略的なフローを示し、
ステップ(イ)〜(ホ)が適応制御系である。FIG. 25 shows a schematic flow when the above adaptive control is applied to the feedback control of the engine.
Steps (a) to (e) correspond to the adaptive control system.
【0013】(イ)エンジン状態(回転数、吸気負圧)
によってチューニングゲインおよび入力を変化させるた
めの加振入力を設定する。(A) Engine status (rotational speed, intake negative pressure)
To set a tuning gain and a vibration input for changing the input.
【0014】(ロ)エンジンモデルチューニングにより
エンジンモデルを同定する。(B) An engine model is identified by engine model tuning.
【0015】(ハ)同定されたモデルに基づいて、フィ
ードバックゲインを決定する。(C) A feedback gain is determined based on the identified model.
【0016】(ニ)同定されたモデルに基づいて、オブ
ザーバにより状態量を推定する。(D) The state quantity is estimated by the observer based on the identified model.
【0017】(ホ)推定された状態量にフィードバック
ゲインを乗じ、状態フィードバック制御を行なう。(E) Multiply the estimated state quantity by a feedback gain to perform state feedback control.
【0018】上記プロセスを繰り返して学習することに
よって、図26に示すように、徐々にエンジンモデルの
推定ゲインの最適化が行なわれる。すなわち、適応制御
を用いれば、制御対象の特性が変化してもこれに追従し
て行くから、徐々に最適な制御状態に近づけることがで
きる。なお、入力(r)に対して加振入力(re )を加
えて入力を変動させるのは、同定を促進させるためであ
る。By repeatedly learning the above process, the estimated gain of the engine model is gradually optimized as shown in FIG. That is, if the adaptive control is used, even if the characteristics of the control target change, the control target follows the change, so that the optimum control state can be gradually approached. The reason why the input is changed by adding the excitation input (re) to the input (r) is to promote the identification.
【0019】図27〜図29のフローチャートは、適応
制御の具体例を示すフローチャートである。The flowcharts of FIGS. 27 to 29 are flowcharts showing specific examples of adaptive control.
【0020】まず、図27のステップS1において、エ
ンジン回転数(Ne )、吸気負圧(Boost)のテー
ブルから、加振データ(re )およびチューニングゲイ
ン(Kg )を読み込み、次のステップS2で出力yを検
出する。この出力yは、A/F制御においては空燃比A
/Fであり、ISCにおいてはエンジン回転数(Ne)
である。そしてステップS3で誤差Es を求める。な
お、r′は前回の制御目標、aは定数である。次のステ
ップS4では誤差Es が一定値Eso以下か否かを調べ、
Es ≦Esoでなければ、ステップS5で入力rに加振入
力re ・(−1)n を加えたものを入力rとする。nは
制御サイクルを表わす。First, in step S1 in FIG. 27, the excitation data (re) and the tuning gain (Kg) are read from the table of the engine speed (Ne) and the intake negative pressure (Boost), and output in the next step S2. Detect y. This output y is the air-fuel ratio A in the A / F control.
/ F, engine speed (Ne) in ISC
It is. Then, an error Es is obtained in step S3. Here, r 'is the previous control target, and a is a constant. In the next step S4, it is checked whether or not the error Es is equal to or less than a constant value Eso.
If Es ≦ Eso, the input r is obtained by adding the excitation input re · (−1) n to the input r in step S5. n represents a control cycle.
【0021】次に図28へ移り、ステップS6〜S11
でエンジンモデルの同定を行なう。ここで、u1 は1サ
イクル前のuの値、u2 はu1 より1サイクル前のuの
値、u3 はu2 より1サイクル前のuの値である(以下
同様)。またg1 〜g4 はエンジンモデルを表わす制御
定数で、ここでは4ケのモデルを示すが、その個数はモ
デルに応じて変えても良い。その際du,u,x,Kの
個数もgの個数に応じて変えれば良い。またYm はエン
ジンモデル出力を表わす。Referring next to FIG. 28, steps S6 to S11
To identify the engine model. Here, u1 is the value of u one cycle before, u2 is the value of u one cycle before u1, and u3 is the value of u one cycle before u2 (the same applies hereinafter). In addition, g1 to g4 are control constants representing the engine model. Here, four models are shown. However, the number may be changed according to the model. At this time, the numbers of du, u, x, and K may be changed according to the number of g. Ym represents the engine model output.
【0022】次に図29のステップS12へ進み、有限
整定応答のゲイン設定式からゲインの設定を行なう。次
のステップS13〜S15はオブザーバによる状態推定
動作を示し、ステップS16は積分項である。Fはオブ
ザーバゲインである。そしてステップS17で状態フィ
ードバックを行ない、次のステップS18でuを出力す
る。ここでuは、前記したように、A/F制御にあって
は燃料噴射量であり、ISCにあってはバイパスバルブ
開度である。次にステップS19で入出力の値を更新
し、ステップS20で前回の制御目標r′を更新して1
サイクルを終了する。Next, the process proceeds to step S12 in FIG. 29, where the gain is set from the gain setting formula of the finite settling response. The next steps S13 to S15 show the state estimation operation by the observer, and step S16 is the integral term. F is the observer gain. Then, state feedback is performed in step S17, and u is output in the next step S18. Here, as described above, u is the fuel injection amount in A / F control, and is the bypass valve opening in ISC. Next, in step S19, the input / output values are updated, and in step S20, the previous control target r 'is updated to 1
End the cycle.
【0023】なお、ステップS4の判定が「YES」の
ときには、直接図29のステップS13へ移る。つま
り、誤差Es が一定値Eso以下であれば、モデルの誤差
は少ないとして、モデル同定のステップを省略する。If the determination in step S4 is "YES", the flow directly proceeds to step S13 in FIG. That is, if the error Es is equal to or less than the fixed value Eso, it is determined that the error of the model is small, and the model identification step is omitted.
【0024】[0024]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような適応制御をエンジン制御に応用する場合、以下に
述べるような問題がある。However, when the above-described adaptive control is applied to engine control, there are the following problems.
【0025】(1)エンジン回転数、水温等のエンジン
の条件によってはモデルが収束せずに発散することがあ
り、制御がきわめて不安定になることがある。(1) Depending on engine conditions such as engine speed and water temperature, the model may diverge instead of converge, and control may become extremely unstable.
【0026】(2)適応制御中に外乱によって出力値
(ISCの場合、エンジン回転数)が急変すると、同定
が不安定になり、制御も不安定になる。(2) If the output value (engine speed in the case of ISC) suddenly changes due to disturbance during adaptive control, identification becomes unstable and control becomes unstable.
【0027】(3)適応制御のプログラムをエンジン制
御ユニット内に組み入れる場合、処理ステップ量が多い
ため、プログラムが長くなる。従って、ROM容量が増
大したり、CPUの処理能力を超えることがある。(3) When incorporating a program for adaptive control into the engine control unit, the program becomes long because of the large number of processing steps. Therefore, the ROM capacity may increase or exceed the processing capability of the CPU.
【0028】(4)エンジンモデルを同定して、ゲイン
を設定するため、適応制御のステップが多く、収束する
までに時間を要する。従って、その間不安定な制御を続
けることになる。(4) Since an engine model is identified and a gain is set, there are many steps of adaptive control, and it takes time to converge. Therefore, unstable control is continued during that time.
【0029】上述の課題に鑑み、本発明の第1の目的
は、発散によって適応制御が不安定になるのを防止した
エンジンの制御装置を提供することにある。In view of the above-mentioned problems, a first object of the present invention is to provide an engine control device which prevents adaptive control from becoming unstable due to divergence.
【0030】また、本発明の第2の目的は、外乱による
モデル急変時に、制御が不安定になるのを防止したエン
ジンの制御装置を提供することにある。It is a second object of the present invention to provide an engine control device that prevents control from becoming unstable when a model suddenly changes due to a disturbance.
【0031】また、本発明の第3の目的は、ROM容量
の増大を抑え、CPUの処理能力を超えずに適応制御を
行なうエンジンの制御装置を提供することにある。It is a third object of the present invention to provide an engine control device that suppresses an increase in ROM capacity and performs adaptive control without exceeding the processing capacity of a CPU.
【0032】さらに、本発明の第4の目的は、制御の収
束を速めたエンジンの制御装置を提供することにある。Further, a fourth object of the present invention is to provide an engine control device in which the convergence of control is accelerated.
【0033】[0033]
【課題を解決するための手段】本発明によるエンジンの
制御装置は、所定の制御定数に基づいてエンジンに係わ
る状態量を目標値に近づけるようにフィードバック制御
する制御手段と、エンジンに対する入力を強制的に変化
させて該エンジンの動特性モデルを同定する適応制御手
段と、上記フィードバック制御に伴う状態量の変化度合
が、上記適応制御手段による動特性モデルから定まる要
求変化度合いと一致するように上記制御定数を変更する
制御定数変更手段とを備えたエンジンの制御装置におい
て、エンジン運転状態の変化の有無を検出する手段と、
該検出手段によりエンジン運転状態の変化が所定値を超
えたことが検出された場合に、これと応答して、上記制
御定数変更手段による制御定数の変更を制限する制限手
段とを備えてなることを特徴とする。According to the present invention, there is provided an engine control apparatus comprising: a control unit for performing feedback control so that a state quantity relating to an engine approaches a target value based on a predetermined control constant ; Changes to
Adaptive control means for identifying a dynamic characteristic model of the engine
The step and the degree of change of the state quantity due to the feedback control need to be determined from the dynamic characteristic model by the adaptive control means.
A control constant changing means for changing the control constant so as to match the degree of change requested, in the engine control device, means for detecting the presence or absence of a change in the engine operating state,
If the change in the engine operating condition is detected that exceeds a predetermined value by the detecting means, in response thereto, the system
Characterized by comprising a restricting means for restricting the change of the control constants by control constant changing unit.
【0034】また、本発明によるエンジンの制御装置
は、所定の制御定数に基づいてエンジンに係わる状態量
を目標値に近づけるようにフィードバック制御する制御
手段と、エンジンに対する入力を強制的に変化させて該
エンジンの動特性モデルを同定する適応制御手段と、上
記フィードバック制御に伴う状態量の変化度合が、上記
適応制御手段による動特性モデルから定まる要求変化度
合いと一致するように上記制御定数を変更する制御定数
変更手段とを備えたエンジンの制御装置において、エン
ジンに対する外部負荷の作動状態を検出する外部負荷検
出手段と、外部負荷作動時に上記適応制御手段の同定ゲ
インを小さくし、その後、該同定ゲインを徐々に増大さ
せる手段とを備えていることを特徴とする。Further, the engine control apparatus according to the present invention includes a control means for performing feedback control based on a predetermined control constant so that a state quantity relating to the engine approaches a target value, and forcibly changing an input to the engine. The
And adaptive control means for identifying a dynamic characteristic model of the engine, the degree of change in the state quantity associated with the feedback control, the
Required change degree determined from dynamic characteristic model by adaptive control means
In the engine control system and a control constant changing means for changing the control constant to match the fit, and the external load detecting means for detecting an operating state of the external load to the engine, said adaptive control means when an external load operation Identification of
And a means for gradually increasing the identification gain thereafter .
【0035】[0035]
【作用および効果】本発明によれば、エンジンの運転状
態の変化が所定値を超えたことが検出された場合に、制
御定数の変更を制限する制限手段を備えているため、適
応制御が発散し、制御が不安定になるのを防止すること
ができる。According to the present invention, the adaptive control is divergent because the control means is provided with a limiting means for limiting the change of the control constant when it is detected that the change in the operating state of the engine exceeds a predetermined value. However, it is possible to prevent the control from becoming unstable.
【0036】また、本発明によれば、外部負荷作動時
に、適応制御手段の同定ゲインを小さくし、その後、該
同定ゲインを徐々に増大させる手段を備えているため、
負荷投入によるモデル急変時に、制御が不安定になるの
を防止することができる。According to the present invention, when the external load is activated, the identification gain of the adaptive control means is reduced.
Since there is a means to gradually increase the identification gain ,
It is possible to prevent the control from becoming unstable when the model suddenly changes due to load application.
【0037】[0037]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0038】図1および図2は、本発明の第1の実施例
によるエンジンの制御装置を示すブロック線図およびそ
の制御ルーチンのフローチャートで、本実施例では、運
転条件(エンジン回転数、エンジン水温、吸気負圧等)
毎に同定した制御定数(図28のg1 〜g4 )をテーブ
ルに記憶し、これを次回の適応制御の初期値として用い
ることにより、制御の収束を速めている。FIGS. 1 and 2 are a block diagram and a flowchart of a control routine for an engine control device according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, operating conditions (engine speed, engine water temperature) are shown. , Intake negative pressure, etc.)
The control constants (g1 to g4 in FIG. 28) identified for each time are stored in a table, and these are used as initial values of the next adaptive control to speed up the convergence of the control.
【0039】図2のフローチャートにおけるステップS
21〜S26は、前述した図27のステップS5と図2
7のステップS6との間に挿入される処理である。まず
ステップS21で、エンジン回転数(Ne )、吸気負圧
(Boost)、水温(Tw)を入力し、次のステップ
S22で、ステップS21で読み込んだNe ,Boos
t,Tw に対応したセル番号(Nc )を入力し、ステッ
プS23で前回と同じセル番号か否かを調べ、この判定
が「YES」のときにはステップS6へ進むが、ステッ
プS23の判定が「NO」のときには、ステップS24
で前回のテーブルのセル番号Nc ′のセルのg1c〜g4c
を制御定数g1 〜g4 とする。そして次のステップS2
5で、テーブルのセル番号Nc のセルのg1c〜g4cを読
み込み、次のステップS26で前回のセル番号Nc ′を
更新する。Step S in the flowchart of FIG.
21 to S26 are the same as steps S5 in FIG.
This is a process inserted between step S6 of FIG. First, in step S21, the engine speed (Ne), the intake negative pressure (Boost), and the water temperature (Tw) are input. In the next step S22, Ne and Boos read in step S21 are input.
The cell number (Nc) corresponding to t and Tw is input, and it is checked in step S23 whether or not the cell number is the same as the previous cell number. If this determination is "YES", the process proceeds to step S6, but the determination in step S23 is "NO". ", Step S24
And g1c to g4c of the cell having the cell number Nc 'in the previous table.
Are control constants g1 to g4. And the next step S2
In step 5, the cells g1c to g4c of the cell having the cell number Nc in the table are read, and in the next step S26, the previous cell number Nc 'is updated.
【0040】次に図3のフローチャートは、本発明の第
2の実施例によるエンジンの制御装置の動作を示し、図
3のフローチャートのステップS23で「YES」と判
定された場合、図2においては直接ステップS6へ進む
のに対し、本実施例では、ステップS27〜S31およ
びステップS32〜S35を経てステップS6へ進むよ
うになっている。Next, the flowchart of FIG. 3 shows the operation of the engine control device according to the second embodiment of the present invention. If "YES" is determined in the step S23 of the flowchart of FIG. While the process directly proceeds to step S6, in the present embodiment, the process proceeds to step S6 via steps S27 to S31 and steps S32 to S35.
【0041】すなわち、ステップS27ではフラグFが
立っているか否かを調べ、F=1であれば、ステップS
28〜S31で、適応制御中の制御定数g1 〜g4 を、
各条件(エンジン回転数、吸気負圧、水温)における制
御定数初期値g1c〜g4cと比較し、それらの差が定数ε
以下であればステップS6に進むが、適応制御中の制御
定数g1 〜g4 が各条件における制御定数初期値g1c〜
g4cとあまりかけ離れるようであれば、ステップS32
〜S35へ進み、ゲインKg および加振入力re をゼロ
とすることで適応制御を停止するとともに、初期値(テ
ーブル値)を制御定数として用いて通常の状態フィード
バック制御を行なう。このような処理を実行することに
よって、適応制御が発散により不安定になるのを防止す
ることができる。That is, in step S27, it is checked whether or not the flag F is set. If F = 1, the process proceeds to step S27.
At 28 to S31, the control constants g1 to g4 during the adaptive control are
Comparison with the control constant initial values g1c to g4c under each condition (engine speed, intake negative pressure, water temperature), and the difference between them is the constant ε.
If so, the process proceeds to step S6, but the control constants g1 to g4 during the adaptive control are the control constant initial values g1c to
If it is far from g4c, step S32
The process proceeds to S35, where the adaptive control is stopped by setting the gain Kg and the excitation input re to zero, and the normal state feedback control is performed using the initial value (table value) as a control constant. By executing such processing, it is possible to prevent the adaptive control from becoming unstable due to divergence.
【0042】なお、図3のフローチャートでは、ステッ
プS28〜S31で制御定数g1 〜g4 と初期値との差
の検出を各定数g1 〜g4 ごとに行なっているが、これ
に代えて、図4のステップS36,S37に示すよう
に、全部の差の2乗和Se (絶対値の和でもよい)で評
価することも可能である。In the flowchart of FIG. 3, the difference between the control constants g1 to g4 and the initial value is detected for each of the constants g1 to g4 in steps S28 to S31. As shown in steps S36 and S37, it is also possible to evaluate with the sum of squares Se of all the differences (or the sum of absolute values).
【0043】次に図5および図6は本発明の第3の実施
例によるエンジンの制御装置を示すブロック線図および
その制御ルーチンのフローチャートである。本実施例で
は、エンジン1で駆動されるクーラー13およびオルタ
ネータ14が作動されたことを表わすクーラースイッチ
信号および界磁オン信号を入力して負荷投入を検出し、
同定のゲイン(チューニングゲイン)Kg を調整してい
る。この場合、図6のフローチャートに示すように、同
定のゲインKg を最初は小さくし、徐々に増大させてい
る。このような制御を行なうことにより、負荷投入によ
るモデル急変時に、高ゲインの適応制御による制御の不
安定化を防止することができる。FIGS. 5 and 6 are a block diagram showing an engine control device according to a third embodiment of the present invention and a flowchart of a control routine thereof. In the present embodiment, a cooler switch signal and a field-on signal indicating that the cooler 13 and the alternator 14 driven by the engine 1 have been operated are input to detect load application, and
The identification gain (tuning gain) Kg is adjusted. In this case, as shown in the flowchart of FIG. 6, the identification gain Kg is initially reduced and gradually increased. By performing such control, it is possible to prevent instability of control due to high gain adaptive control at the time of a sudden change in the model due to loading.
【0044】図6のフローチャートにおけるステップS
41〜S50も、前述した図27のステップS5と図2
7のステップS6との間に挿入される処理である。Step S in the flowchart of FIG.
Steps S5 of FIG. 27 and steps S5 of FIG.
This is a process inserted between step S6 of FIG.
【0045】まずステップS41でフラグFL =1であ
るか否かを調べる、このフラグFLは初期値設定時には
FL =0となっている。FL =0の場合、ステップS4
2,S43でそれぞれ界磁信号またはクーラースイッチ
信号が発生したか否かを調べ、少なくとも何れか一方の
信号が発生した場合、ステップS44,S45でフラグ
FL を立て、テーブル値TL をゼロとする。そしてステ
ップS46で、テーブルからTL に対応して徐々に増大
するゲインの係数Ckg(Ckg≦1)を読み込み、ステッ
プS47で、チューニングゲインKg にCkgを乗じてK
g を補正する。First, it is checked in step S41 whether or not the flag FL = 1. The flag FL is set to FL = 0 when the initial value is set. If FL = 0, step S4
In steps S2 and S43, it is checked whether a field signal or a cooler switch signal has been generated. If at least one of the signals has been generated, a flag FL is set in steps S44 and S45, and the table value TL is set to zero. Then, in step S46, a gain coefficient Ckg (Ckg ≦ 1) that gradually increases in accordance with TL is read from the table, and in step S47, the tuning gain Kg is multiplied by Ckg to obtain KK.
Correct g.
【0046】次にステップS41の判定が「YES」で
あれば、ステップS48でテーブル値TL をインクリメ
ントし、次のステップS49でテーブル値TL が最大値
TLmaxに達したか否かを調べ、この判定が「NO」であ
る間はステップS46,S47へ進み、チューニングゲ
インKg を徐々に増大させる補正を行なうが、ステップ
S49の判定が「YES」になれば、ステップS50で
フラグFL を倒してステップS6へ進む。Next, if the judgment in step S41 is "YES", the table value TL is incremented in step S48, and it is checked in next step S49 whether or not the table value TL has reached the maximum value TLmax. Is "NO", the process proceeds to steps S46 and S47 to make a correction to gradually increase the tuning gain Kg. However, if the determination in step S49 becomes "YES", the flag FL is defeated in step S50 and step S6 is performed. Proceed to.
【0047】図7〜図9は、本発明によるエンジンの制
御装置の第4の実施例を示す図である。本実施例では、
ISCおよびA/F制御の適応制御部分をサブルーチン
としてソフトウェアを共通化し、プログラムステップ数
の減少を図っている。FIGS. 7 to 9 show a fourth embodiment of the engine control device according to the present invention. In this embodiment,
The ISC and the A / F control adaptive control portion are subroutines to share software, thereby reducing the number of program steps.
【0048】図7は本実施例の特徴を示すイメージ図で
ある。FIG. 7 is an image diagram showing the features of this embodiment.
【0049】また、図8および図9は本実施例のメイン
フローを示し、図8のステップS52〜S58はA/F
制御を、図9のステップS59〜S65はISCをそれ
ぞれ示している。FIGS. 8 and 9 show the main flow of this embodiment. Steps S52 to S58 in FIG.
The control is shown, and steps S59 to S65 in FIG. 9 indicate the ISC.
【0050】まず、図8のステップS51で、エンジン
回転数(Ne )、吸気負圧(Boost)のテーブルか
ら、A/F制御の加振データreaおよびチューニングゲ
インKgaと、ISCの加振データresおよびチューニン
グゲインKgsをそれぞれ読み込み、ステップS52で、
rea,KgaをそれぞれA/F制御の加振入力re および
チューニングゲインKg の初期値とする。次にステップ
S53で目標空燃比を入力rに設定し、ステップS54
で空燃比A/Fを出力yとする。First, in step S51 of FIG. 8, from the table of the engine speed (Ne) and the intake negative pressure (Boost), the A / F control vibration data rea, the tuning gain Kga, and the ISC vibration data res And tuning gain Kgs are read, and in step S52,
Rea and Kga are initial values of the excitation input re and the tuning gain Kg of the A / F control, respectively. Next, in step S53, the target air-fuel ratio is set to the input r, and in step S54
And the air-fuel ratio A / F is set to the output y.
【0051】次のステップS55ではA/F制御のため
のパラメータをレジスタにセットし、ステップS56
で、前述した図27〜図29のステップS3〜S20に
従う適応制御のサブルーチンを実行し、ステップS57
で、エンジン入力uを燃料噴射量とする。そしてステッ
プS58でパラメータをレジスタにセットしてA/F制
御を終了する。In the next step S55, parameters for A / F control are set in a register.
Then, the adaptive control subroutine in accordance with steps S3 to S20 in FIGS. 27 to 29 is executed, and step S57 is performed.
Then, let the engine input u be the fuel injection amount. Then, in step S58, the parameters are set in the register, and the A / F control ends.
【0052】次に図9に示すISCでは、ステップS5
9で目標エンジン回転数を入力rに設定し、ステップS
60でres,KgsをそれぞれISCの加振入力re およ
びチューニングゲインKg の初期値とする。次にステッ
プS61でエンジン回転数を出力yとする。Next, in the ISC shown in FIG.
In step 9, the target engine speed is set to the input r, and step S
At 60, res and Kgs are set as initial values of the excitation input re of ISC and the tuning gain Kg, respectively. Next, in step S61, the engine speed is set to the output y.
【0053】次のステップS62ではISCのためのパ
ラメータをレジスタにセットし、ステップS63で、前
述した図27〜図29のステップS3〜S20に従う適
応制御のサブルーチンを実行し、ステップS64で、エ
ンジン入力uをバイパスバルブ開度とする。そしてステ
ップS65でパラメータをレジスタにセットしてISC
を終了する。In the next step S62, parameters for ISC are set in a register. In step S63, a subroutine for adaptive control according to steps S3 to S20 in FIGS. 27 to 29 is executed. Let u be the bypass valve opening. Then, in step S65, the parameter is set in the register and the ISC
To end.
【0054】次に本発明の第5の実施例について説明す
る。上述した第4の実施例では、A/F制御とISCと
に関し、個別に適応制御を行なっていたが、本実施例で
は、別々の適応制御を行なう代りに、図10に示すよう
に、ISCとA/F制御の制御定数のRAM上における
並び方を同一にすれば、サブプログラムはメモリ(RA
M)アクセスのアドレスをずらすだけでデータの受け渡
し処理が不要になり、全体のステップ数および処理時間
を共に短縮することができる。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the above-described fourth embodiment, adaptive control is separately performed for A / F control and ISC. In this embodiment, instead of performing separate adaptive control, as shown in FIG. If the control constants for A / F control and A / F control are arranged in the same manner in the RAM,
M) Data transfer processing is not required just by shifting the access address, and both the total number of steps and the processing time can be reduced.
【0055】図11のステップS71〜S87は本実施
例における制御のメインフローである。図11のメイン
フローのうち、ステップS76〜S81がA/F制御ル
ーチンであり、ステップS82〜S87がISCの制御
ルーチンである。図11のステップS79およびS85
における共通の適応制御サブルーチンのフローは図12
から図13に亘るステップS91〜S108に示されて
おり、図12のステップS96〜S100がモデル同
定、ステップS101がゲイン設定、ステップS102
〜S104がオブザーバによる状態推定、図13のステ
ップS105が積分項、ステップS106が状態フィー
ドバックの各処理である。Steps S71 to S87 in FIG. 11 are the main flow of control in this embodiment. In the main flow of FIG. 11, steps S76 to S81 are an A / F control routine, and steps S82 to S87 are an ISC control routine. Steps S79 and S85 in FIG.
The flow of the common adaptive control subroutine in FIG.
13 are shown in steps S91 to S108, steps S96 to S100 in FIG. 12 are model identification, step S101 is gain setting, and step S102.
To S104 are state estimation by the observer, step S105 in FIG. 13 is the integral term, and step S106 is the state feedback processing.
【0056】上述の第4および第5の実施例は、ソフト
ウェアにおいてA/F制御とISCとの共通化を図った
場合の例であるが、次に説明する本発明の第6の実施例
は、ハードウェアにおいてA/F制御とISCとの共通
化を図った場合の例である。すなわち、本実施例では、
図14のシステム図に示すように、適応制御の部分のみ
を別のCPU2で処理し、入力、出力(図27〜図29
のre ,Kg ,r,y,u)のやりとりは、2つのCP
Uが調停回路なしにRAMを共有できるデュアルポート
RAMを用いて行なっている。図15はデュアルポート
RAMのメモリアドレスを示すイメージ図である。この
デュアルポートRAMを用いることにより、メインの制
御を行なうCPU1と、適応制御を行なうCPU2と
が、それぞれ相手のCPUの状況(タイミング)に左右
されることなく独立的に動作できるため、2つのCPU
を同期させるロジックが不要になるから、プログラムス
テップを少なくすることができ、設計も容易となる。The fourth and fifth embodiments are examples in which A / F control and ISC are shared by software. The sixth embodiment of the present invention described below is This is an example in which A / F control and ISC are shared in hardware. That is, in this embodiment,
As shown in the system diagram of FIG. 14, only the adaptive control part is processed by another CPU 2 and input and output (FIGS. 27 to 29)
Exchange of re, Kg, r, y, u) of two CPs
U uses a dual port RAM that can share the RAM without an arbitration circuit. FIG. 15 is an image diagram showing memory addresses of the dual port RAM. By using this dual-port RAM, the CPU 1 that performs main control and the CPU 2 that performs adaptive control can operate independently of each other without being affected by the situation (timing) of the other CPU.
Since the logic for synchronizing the data is unnecessary, the number of program steps can be reduced, and the design becomes easy.
【0057】図16のステップS111〜S123はC
PU1が実行する制御ルーチンのフローを示し、図17
のステップS131〜S134はCPU2が実行する適
応制御ルーチンのメインフローである。図16のステッ
プS116〜S119がA/F制御、ステップS120
〜S123がISCである。なお、適応制御のサブルー
チンのフローは前述した図12および図13のステップ
S91〜S108と同様である。Steps S111 to S123 in FIG.
FIG. 17 shows the flow of a control routine executed by PU1 and FIG.
Steps S131 to S134 are the main flow of the adaptive control routine executed by the CPU 2. Steps S116 to S119 in FIG. 16 are A / F control, and step S120.
S123 is the ISC. The flow of the subroutine of adaptive control is the same as that of steps S91 to S108 in FIGS. 12 and 13 described above.
【0058】図18は本発明の第7の実施例によるエン
ジンの制御装置を示すブロック線図である。本実施例の
特徴は、エンジンの発生トルク等のエンジンの内部状態
量をセンサで直接計測し、このセンサの出力を適応制御
系に組み入れるようにしたことである。FIG. 18 is a block diagram showing an engine control device according to a seventh embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the internal state quantity of the engine such as the torque generated by the engine is directly measured by a sensor, and the output of this sensor is incorporated in the adaptive control system.
【0059】エンジンの発生トルクは、軸トルクセンサ
あるいは燃焼圧計算による平均有効圧等によって検出す
ることができる。The generated torque of the engine can be detected by a shaft torque sensor or an average effective pressure obtained by calculating a combustion pressure.
【0060】本実施例によれば、状態推定の収束速度が
向上し、適応制御全体の収束が早くなる。したがって、
早い時期から高精度のフィードバック制御が可能にな
る。According to this embodiment, the convergence speed of the state estimation is improved, and the convergence of the entire adaptive control is accelerated. Therefore,
High-precision feedback control becomes possible from an early stage.
【0061】本実施例における制御ルーチンのフローチ
ャートは、図19〜図21に示されている。図19〜図
21のフローは、図27のステップS2とS3との間
に、トルクTを読込むステップS142が挿入され、か
つ図29のオブザーバによる状態推定動作を示すステッ
プS13〜S15のうちのステップS14の次に、トル
クを表わす状態量を加入するステップS142が新設さ
れ、さらにステップS15に代えてステップS143が
設けられたことを除いては、図27〜図29のフローと
同様である。The flowchart of the control routine in this embodiment is shown in FIGS. In the flow of FIGS. 19 to 21, the step S142 for reading the torque T is inserted between the steps S2 and S3 in FIG. 27, and the steps S13 to S15 of the state estimation operation by the observer in FIG. The flow is the same as that in FIGS. 27 to 29 except that step S142 for adding a state quantity representing torque is newly provided after step S14, and step S143 is provided instead of step S15.
【図1】本発明の第1の実施例によるエンジンの制御装
置を示すブロック線図FIG. 1 is a block diagram showing an engine control device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同制御ルーチンのフローチャートFIG. 2 is a flowchart of the control routine.
【図3】本発明の第2の実施例によるエンジンの制御装
置における制御ルーチンのフローチャートFIG. 3 is a flowchart of a control routine in an engine control device according to a second embodiment of the present invention;
【図4】図3のフローチャートの変更部分を示すフロー
チャートFIG. 4 is a flowchart showing a changed part of the flowchart of FIG. 3;
【図5】本発明の第3の実施例によるエンジンの制御装
置を示すブロック線図FIG. 5 is a block diagram showing an engine control device according to a third embodiment of the present invention.
【図6】同制御ルーチンのフローチャートFIG. 6 is a flowchart of the control routine.
【図7】本発明の第4の実施例によるエンジンの制御装
置のRAMアドレスマップのイメージ図FIG. 7 is an image diagram of a RAM address map of an engine control device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】同制御ルーチンのメインフローの前半部分を示
すフローチャートFIG. 8 is a flowchart showing the first half of a main flow of the control routine.
【図9】同制御ルーチンのメインフローの後半部分を示
すフローチャートFIG. 9 is a flowchart showing the latter half of the main flow of the control routine.
【図10】本発明の第5の実施例によるエンジンの制御
装置のRAMアドレスマップのイメージ図FIG. 10 is an image diagram of a RAM address map of an engine control device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図11】同適応制御ルーチンのメインフローを示すフ
ローチャートFIG. 11 is a flowchart showing a main flow of the adaptive control routine.
【図12】同適応制御サブルーチンのフローチャートの
前半部分FIG. 12 is a first half of a flowchart of the adaptive control subroutine.
【図13】同適応制御サブルーチンのフローチャートの
後半部分FIG. 13 is a latter half of a flowchart of the adaptive control subroutine.
【図14】本発明の第6の実施例によるエンジンの制御
装置のシステム図FIG. 14 is a system diagram of an engine control device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図15】同デュアルポートRAMのメモリアドレスを
示すイメージ図FIG. 15 is an image diagram showing memory addresses of the dual port RAM;
【図16】同CPU1が実行する制御ルーチンを示すフ
ローチャートFIG. 16 is a flowchart showing a control routine executed by the CPU 1;
【図17】同CPU2が実行する制御ルーチンのメイン
フローを示すフローチャートFIG. 17 is a flowchart showing a main flow of a control routine executed by the CPU 2;
【図18】本発明の第7の実施例によるエンジンの制御
装置を示すブロック線図FIG. 18 is a block diagram showing an engine control device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図19】同制御ルーチンの一部を示すフローチャートFIG. 19 is a flowchart showing a part of the control routine.
【図20】図19に続く制御ルーチンの一部を示すフロ
ーチャートFIG. 20 is a flowchart showing a part of a control routine following FIG. 19;
【図21】図20に続く制御ルーチンのフローチャートFIG. 21 is a flowchart of a control routine following FIG. 20;
【図22】エンジン制御システムの構成図FIG. 22 is a configuration diagram of an engine control system.
【図23】状態フィードバック制御の説明に供するブロ
ック線図FIG. 23 is a block diagram for explaining state feedback control;
【図24】適応制御の説明に供するブロック線図FIG. 24 is a block diagram for explaining adaptive control;
【図25】適応制御の説明に供するフローチャートFIG. 25 is a flowchart for explaining adaptive control;
【図26】適応制御による制御の収束状態を示すタイミ
ングチャートFIG. 26 is a timing chart showing a convergence state of control by adaptive control.
【図27】適応制御ルーチンの具体例を示すフローチャ
ートの一部FIG. 27 is a part of a flowchart showing a specific example of an adaptive control routine;
【図28】図27に続く適応制御ルーチンのフローチャ
ートの一部FIG. 28 is a part of a flowchart of an adaptive control routine following FIG. 27;
【図29】図28に続く適応制御ルーチンのフローチャ
ートFIG. 29 is a flowchart of an adaptive control routine following FIG. 28;
1 エンジン 2 排気通路 3 空燃比センサ 4 コントローラ 5 燃料噴射弁 6 吸気通路 7 スロットル弁 8 バイパス通路 9 バイパスバルブ 10 エンジン回転数センサ 11 吸気負圧センサ 12 水温センサ Reference Signs List 1 engine 2 exhaust passage 3 air-fuel ratio sensor 4 controller 5 fuel injection valve 6 intake passage 7 throttle valve 8 bypass passage 9 bypass valve 10 engine speed sensor 11 intake negative pressure sensor 12 water temperature sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-41/40 F02D 43/00-45/00
Claims (5)
わる状態量を目標値に近づけるようにフィードバック制
御する制御手段と、エンジンに対する入力を強制的に変
化させて該エンジンの動特性モデルを同定する適応制御
手段と、上記フィードバック制御に伴う状態量の変化度
合が、上記適応制御手段による動特性モデルから定まる
要求変化度合いと一致するように上記制御定数を変更す
る制御定数変更手段とを備えたエンジンの制御装置にお
いて、 エンジン運転状態の変化の有無を検出する検出手段と、 該検出手段によりエンジン運転状態の変化が所定値を超
えたことが検出された場合に、これに応答して、上記制
御定数変更手段による制御定数の変更を制限する制限手
段とを備えてなることを特徴とするエンジンの制御装
置。A control means for performing feedback control based on a predetermined control constant so that a state quantity relating to an engine approaches a target value, and forcibly changing an input to the engine.
Adaptive control for identifying a dynamic characteristic model of the engine
Means and a degree of change of the state quantity associated with the feedback control are determined from a dynamic characteristic model by the adaptive control means.
An engine control device comprising: a control constant changing means for changing the control constant so as to match the required change degree ; a detecting means for detecting the presence or absence of a change in the engine operating state; and If the the change exceeds a predetermined value is detected, in response thereto, the system
The engine control apparatus characterized by comprising a restricting means for restricting the change of the control constants by control constant changing unit.
変更手段により変更設定された制御定数を記憶する記憶
手段を備え、 前記制御定数変更手段は、前記記憶手段により記憶され
た制御定数を次回の作動時の初期値として使用するよう
に構成されている ことを特徴とする請求項1記載のエン
ジンの制御装置。2. A storage for storing a control constant changed and set by said control constant changing means for each operating state of an engine.
Means, wherein the control constant changing means is stored by the storage means.
To use the set control constants as initial values for the next operation.
The engine control device according to claim 1, wherein the control device is configured as follows .
御手段よりなることを特徴とする請求項1または2記載
のエンジンの制御装置。3. The engine control device according to claim 1, wherein said control means comprises air-fuel ratio feedback control means.
バック制御手段よりなることを特徴とする請求項1また
は2記載のエンジンの制御装置。4. The engine control device according to claim 1, wherein said control means comprises an idle speed feedback control means.
わる状態量を目標値に近づけるようにフィードバック制
御する制御手段と、エンジンに対する入力を強制的に変
化させて該エンジンの動特性モデルを同定する適応制御
手段と、上記フィードバック制御に伴う状態量の変化度
合が、上記適応制御手段による動特性モデルから定まる
要求変化度合いと一致するように上記制御定数を変更す
る制御定数変更手段とを備えたエンジンの制御装置にお
いて、 エンジンに対する外部負荷の作動状態を検出する外部負
荷検出手段と、 外部負荷作動時に上記適応制御手段の同定ゲインを小さ
くし、その後、該同定ゲインを徐々に増大させる手段と
を備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。5. A control means for performing feedback control based on a predetermined control constant so that a state quantity relating to the engine approaches a target value, and forcibly changing an input to the engine.
Adaptive control for identifying a dynamic characteristic model of the engine by
Means and a degree of change of the state quantity associated with the feedback control are determined from a dynamic characteristic model by the adaptive control means.
In the engine control system and a control constant changing means for changing the control constant to match the required change degree, and the external load detecting means for detecting an operating state of the external load on the engine, the adaptive when an external load operation Decrease the identification gain of the control means
Means for gradually increasing the identification gain thereafter .
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