JP2661104B2 - Fuel injection amount control device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関のシリンダ内に流入する燃料の挙
動を記述した燃料挙動モデルに則って、燃料噴射弁から
の噴射燃料量を制御する内燃機関の噴射燃料量制御装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention controls the amount of fuel injected from a fuel injection valve in accordance with a fuel behavior model describing the behavior of fuel flowing into a cylinder of an internal combustion engine. The present invention relates to an injection fuel amount control device for an internal combustion engine.

［従来の技術］ 従来より、線形制御理論に基づく内燃機関の燃料噴射
制御装置が開示されている（特開昭59−196930号公報、
特開昭60−162027号公報等）。このような技術では、例
えば内燃機関の基本噴射燃料量の補正値を制御入力、空
燃比センサを用いて検出した空燃比の実測値を制御出力
とし、該入出力値間に線形な近似が成り立つものとして
同定を行い、内燃機関の動的な振舞いを記述したモデル
を求め、これに基づき噴射燃料量を制御する。[Prior Art] Conventionally, a fuel injection control device for an internal combustion engine based on a linear control theory has been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 59-196930,
JP-A-60-162027). In such a technique, for example, a correction value of a basic injection fuel amount of an internal combustion engine is used as a control input, and an actual measurement value of an air-fuel ratio detected using an air-fuel ratio sensor is used as a control output, and a linear approximation is established between the input and output values. Then, a model describing the dynamic behavior of the internal combustion engine is obtained, and the amount of injected fuel is controlled based on the model.

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の技術では、上記制御入力量と制
御出力量との関係が、本来非線形であること、および実
際の内燃機関の動的な振舞いが、必ずしも一定ではない
ことにより、下記に示すように、噴射燃料量の制御が不
安定になったり、制御精度が悪化する場合が考えられ
る。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional technology, the relationship between the control input amount and the control output amount is inherently nonlinear, and the actual dynamic behavior of the internal combustion engine is not always constant. Due to the absence, it is conceivable that the control of the injected fuel amount becomes unstable or the control accuracy deteriorates, as described below.

入力量と出力量との関係が非線形であることによる従来
の課題： 従来の技術では、線形近似が成り立つとみなし得る複
数の運転領域毎にモデルを求め、このモデルに基づき各
運転領域毎に制御則を設定し、これを内燃機関の運転状
態に応じて切り替えていた。このため、制御精度が不十
分となる上、各運転領域の境界点では制御則の切り替え
のために制御が不安定になる。Conventional problem due to non-linear relationship between input amount and output amount: In the conventional technology, a model is obtained for each of a plurality of operating regions in which linear approximation can be considered to hold, and control is performed for each operating region based on this model. A rule was set, and this was switched according to the operating state of the internal combustion engine. For this reason, the control accuracy becomes insufficient and the control becomes unstable at the boundary points of the respective operation regions due to the switching of the control law.

内燃機関の動的な振舞いが一定でないことによる従来の
課題： 内燃機関の動的な振舞いは、例えば、吸気系内に可変
機構を持ち吸気ポート内の流れに影響を与えるディバイ
スを備える場合、噴射燃料を微粒化し流れの影響が強く
現れる燃料噴射装置を備える場合、吸気ポート、吸気弁
カサ等へのデポジット付着による燃料挙動の変化等が内
燃機関にある場合には、少なからず変化する。Conventional problems due to the non-constant dynamic behavior of the internal combustion engine: The dynamic behavior of the internal combustion engine is, for example, when a variable mechanism is provided in the intake system and a device that affects the flow in the intake port is provided. When a fuel injection device is provided which atomizes the fuel and the influence of the flow appears strongly, when the internal combustion engine has a change in fuel behavior due to deposits on an intake port, an intake valve cover or the like, the change is not small.

このため、モデルのパラメータを自動調整（セルフチ
ューニング）することも行われている（前述の特開昭60
−162027号公報等）が、この場合には、推定パラメータ
が下記に示すように多く、パラメータ変化に対する遅れ
が大きくなりがちであり、噴射噴射量制御の応答性が低
下する課題があった。For this reason, model parameters are automatically adjusted (self-tuning) (see the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
However, in this case, the number of estimated parameters is large as shown below, and the delay with respect to the parameter change tends to be large, which causes a problem that the responsiveness of the injection injection amount control is reduced.

即ち、従来は制御対象を下記（１）式に示すようにモ
デル化し、ｙ（ｋ）,u（ｋ）の計測結果よりa1〜an,b1
〜bnを自動調整する。That is, conventionally, the control target is modeled as shown in the following equation (1), and a1 to an, b1 are obtained from the measurement results of y (k) and u (k).
~ Bn is automatically adjusted.

ｙ（ｋ）＝a1＋ｙ（ｋ−１）＋a2＋ｙ（ｋ−２） ＋…＋an＋ｙ（ｋ−ｎ）＋b1＋ｕ（ｋ−１）＋b2 ＋ｕ（ｋ−２）＋…＋bn＋ｕ（ｋ−ｎ） ……（１） ｕ（ｋ）：制御入力 ｙ（ｋ）：制御出力 a1〜an,b1〜bn:パラメータ 本発明は、上記課題を解決して、内燃機関の燃料噴射
料の制御の安定性および精度をそろって向上するとを目
的とする。y (k) = a1 + y (k-1) + a2 + y (k-2) + ... + an + y (kn) + b1 + u (k-1) + b2 + u (k-2) + ... + bn + u (k-n) ... (1 U (k): Control input y (k): Control output a1 to an, b1 to bn: Parameter The present invention solves the above-mentioned problems, and achieves the stability and accuracy of control of the fuel injection charge of the internal combustion engine. To improve.

［課題を解決するための手段］ 上記課題を達するためになされた本発明の構成は、第
１図に例示するように、内燃機関MAの吸気管壁面MBへの
付着燃料量fw及び吸気管内での蒸発燃料量fvを状態変数
として、燃料噴射弁MDからの噴射燃料量ｑ、内燃機関MA
の回転速度ω、吸気管管壁面付着燃料の蒸発量Vf、シリ
ンダMC内に流入した燃料と空気の比を表す燃空比λ及び
シリンダMC内に流入する空気量mcに基づき、上記内燃機
関MAのシリンダMC内に流入する燃料の挙動を記述した下
記の状態方程式（イ）及び出力方程式（ロ） （但し、ｋは吸気行程におけるｋ番目のサイクル、α
１、α２、α３、α７、α９はパラメータを表す。） からなる燃料挙動モデルに則って、燃料噴射弁MDからの
噴射燃料量ｑを制御する内燃機関MAの噴射燃料量制御装
置であって、 上記シリンダMC内に流入した燃料量に相当する流入燃
料量mc・λを検出する流入燃料量検出手段MEと、 上記燃料噴射弁MDからの噴射燃料量ｑを検出する噴射
燃料検出手段MFと、 上記流入燃料量mc・λと上記噴射燃料量ｑとに基づ
き、上記燃料挙動モデルにしたがって、上記付着燃料量
fwおよび蒸発燃料量fvを含む燃料の挙動を予測する燃料
挙動予測手段MGと、 上記流入燃料量mc・λおよび噴射燃料量ｑと上記燃料
挙動予測手段MGが予測した付着燃料量fwおよび蒸発燃料
量fvとの各燃料量をそれぞれ平滑化する平滑化手段MS
と、 該平滑化手段MSで平滑化された上記各燃料量に基づ
き、上記出力方程式から、上記燃料挙動モデルを表すパ
ラメータを推定し、該燃料挙動モデルのパラメータを更
新するパラメータ更新手段MHと、 上記更新されたパラメータを用いた燃料挙動モデルに
基づき設定された噴射燃料量算出式に従い、上記各燃料
量に基づいて、噴射燃料量ｑを制御する噴射量制御手段
MIとを備える。[Means for Solving the Problems] The structure of the present invention made to achieve the above-mentioned problems is, as exemplified in FIG. 1, the amount of fuel fw adhering to the intake pipe wall MB of the internal combustion engine MA and the inside of the intake pipe. The amount of fuel injected f from the fuel injection valve MD and the internal combustion engine MA
The internal combustion engine MA based on the rotational speed ω of the fuel pipe, the evaporation amount Vf of the fuel adhering to the pipe wall of the intake pipe, the fuel-air ratio λ representing the ratio of fuel and air flowing into the cylinder MC, and the air amount mc flowing into the cylinder MC. The following state equation (a) and output equation (b) describing the behavior of the fuel flowing into the cylinder MC (Where k is the k-th cycle in the intake stroke, α
1, α2, α3, α7 and α9 represent parameters. An injection fuel amount control device for an internal combustion engine MA for controlling an injection fuel amount q from a fuel injection valve MD in accordance with a fuel behavior model comprising: a fuel flow amount corresponding to a fuel amount flowing into the cylinder MC. An inflow fuel amount detection means ME for detecting the amount mc · λ, an injection fuel detection means MF for detecting an injection fuel amount q from the fuel injection valve MD, and the inflow fuel amount mc · λ and the injection fuel amount q. And the amount of deposited fuel according to the fuel behavior model
fuel behavior prediction means MG for predicting the behavior of the fuel including fw and the evaporated fuel quantity fv; the inflow fuel quantity mc · λ and the injected fuel quantity q; the adhering fuel quantity fw and the evaporated fuel predicted by the fuel behavior prediction means MG. Smoothing means MS for smoothing each fuel amount with the amount fv
Parameter updating means MH for estimating a parameter representing the fuel behavior model from the output equation based on the respective fuel amounts smoothed by the smoothing means MS and updating the parameters of the fuel behavior model, Injection amount control means for controlling the injected fuel amount q based on each fuel amount in accordance with an injected fuel amount calculation formula set based on the fuel behavior model using the updated parameters.
With MI.

流入燃料検出手段MEとは、例えば、シリンダMC内に流
入した燃料混合気の燃料と空気との比を表す燃空比λと
空気量mcとの積として、実際にシリンダMC内に流入する
燃料量mc＋λを検出するものである。The inflow fuel detecting means ME is, for example, a product of the fuel-air ratio λ representing the ratio of the fuel and air of the fuel mixture flowing into the cylinder MC and the air amount mc, and the fuel actually flowing into the cylinder MC. This is to detect the quantity mc + λ.

上記燃空比λは、例えば空燃比センサによって検出す
ることができる。The fuel-air ratio λ can be detected by, for example, an air-fuel ratio sensor.

上記空気量mcは、以下の手段で検出することができ
る。The air amount mc can be detected by the following means.

吸気管圧力Piと吸気温度Tiと内燃機関MAの回転速度
ωとをパラメータとする次式（２）により算出して求め
る。It is calculated and obtained by the following equation (2) using the intake pipe pressure Pi, the intake air temperature Ti, and the rotation speed ω of the internal combustion engine MA as parameters.

ｍ＝｛β×（ω）＋Pi−βｙ（ω）｝/Ti ……（２） ただし、β×（ω），βｙ（ω）はωの関数 吸気管圧力Piと内燃機関MAの回転速度ωとをパラメ
ータとするマップにより基本空気量ｍを求め、その算出
結果を吸気温度Tiによって補正して求める。m = {β × (ω) + Pi−βy (ω)} / Ti (2) where β × (ω) and βy (ω) are functions of ω. Intake pipe pressure Pi and rotation speed ω of internal combustion engine MA The basic air amount m is obtained from a map having the following parameters as parameters, and the calculation result is corrected by the intake air temperature Ti.

エアフロメータの検出値から吸気行程時の空気量mc
を推定して求める。From the detected value of the air flow meter, the amount of air during the intake stroke mc
Is estimated and obtained.

噴射燃料量検出手段MFとは、例えば燃料噴射弁MDから
噴射された燃料量ｑを直接あるいは噴射量制御手段MIの
制御状態、例えば開弁信号のパルス幅等から検出するも
のである。The injected fuel amount detection means MF detects, for example, the fuel amount q injected from the fuel injection valve MD directly or from the control state of the injection amount control means MI, for example, from the pulse width of the valve opening signal.

燃料挙動予測手段MGは、流入燃料量mc・λと噴射燃料
量ｑとに基づき、下記の（３）式に示す状態方程式と
（４）式に示す出力方程式からなる燃料挙動モデルにし
たがって、付着燃料量fwおよび蒸発燃料量fvを含む燃料
の挙動を予測する。The fuel behavior predicting means MG determines the amount of fuel deposited on the basis of the inflow fuel amount mc · λ and the injected fuel amount q in accordance with a fuel behavior model comprising a state equation shown by the following equation (3) and an output equation shown by the following equation (4). The behavior of the fuel including the fuel amount fw and the evaporated fuel amount fv is predicted.

ｋ…吸気サイクル fw（ｋ＋１）…付着燃料量 fv（ｋ＋１）…蒸発燃料量 α1,α2,α3,α7,α９…パラメータ ｑ（ｋ）…噴射燃料量 Vf（ｋ）…吸気管壁面MBからの燃料の蒸発量 ω（ｋ）…内燃機関MAの回転速度 mc（ｋ）・λ（ｋ）…流入燃料量 以下、燃料挙動モデルの構築とそれによる燃料挙動の
予測について詳しく説明する。 k: intake cycle fw (k + 1): attached fuel amount fv (k + 1): evaporated fuel amount α1, α2, α3, α7, α9: parameter q (k): injected fuel amount Vf (k): from intake pipe wall MB Fuel evaporation amount ω (k): rotational speed of the internal combustion engine MA mc (k) · λ (k): inflowing fuel amount Hereinafter, the construction of a fuel behavior model and the prediction of the fuel behavior based thereon will be described in detail.

燃料挙動モデルの構築： 上記燃料の蒸発量Vfは、吸気管内の燃料の飽和蒸気圧
Psと吸気管圧力Piとの関係として求めることができる。
この飽和蒸気圧Psは、吸気管壁面MBへの付着燃料温度Ｔ
の関数であり、付着燃料温度Ｔは、冷却水温、シリンダ
ヘッド温等から推定できることから、下記（５）式を用
いて算出することができる。Construction of fuel behavior model: The fuel evaporation amount Vf is the saturated vapor pressure of the fuel in the intake pipe
It can be obtained as a relationship between Ps and the intake pipe pressure Pi.
This saturated vapor pressure Ps is equal to the temperature T of the fuel adhering to the intake pipe wall surface MB.
Since the attached fuel temperature T can be estimated from the cooling water temperature, the cylinder head temperature, and the like, it can be calculated using the following equation (5).

Ps＝β１＋T²−β２＋Ｔ＋β３ ……（５） β1,β2,β３…定数 したがって、蒸発量Vfは、下記（６）式によって近似
的に算出することができる。 ^{Ps = β1 + T 2 -β2 +} T + β3 ...... (5) β1, β2, β3 ... constant Therefore, evaporation Vf can be approximately calculated by the following equation (6).

Vf＝β４＋Ps ……（６） β４…定数 内燃機関MAのシリンダMC内に流入する燃料量fcは、下
記（７）式に示すように記述することができる。Vf = β4 + Ps (6) β4 constant The fuel amount fc flowing into the cylinder MC of the internal combustion engine MA can be described as shown in the following equation (7).

fc＝α４＋ｑ＋α９＋fw＋α７＋fv ……（７） α４…パラメータ（α４＝１−α１−α３） α４＋ｑ…燃料噴射弁MDからの直接流入量 α９＋fw…吸入管壁面MBからの間接流入量 α７＋fv…蒸発燃料の流入量 吸入管壁面MBへの付着燃料量fwは、吸入サイクル毎
に、シリンダMC内への流入によってパラメータα９に対
応した比率で減少し、燃料噴射弁MDから噴射される燃料
の一部が付着してパラメータα１に対応した比率で増加
し、燃料がα２＋Vf/ω蒸発して減少する。fc = α4 + q + α9 + fw + α7 + fv... (7) α4... parameter (α4 = 1−α1−α3) α4 + q... direct inflow from the fuel injection valve MD. The amount of fuel fw adhering to the pipe wall MB decreases at a ratio corresponding to the parameter α9 due to inflow into the cylinder MC for each suction cycle, and a portion of the fuel injected from the fuel injection valve MD adheres to the parameter It increases at a rate corresponding to α1, and the fuel evaporates α2 + Vf / ω and decreases.

したがって、付着燃料量fwは、下記（８）式に示すよ
うに記述することができる。Therefore, the attached fuel amount fw can be described as shown in the following equation (8).

fw（ｋ＋１）＝（１−α９）＋fw（ｋ）＋α１ ＋ｑ（ｋ）−α２＋Vf（ｋ）／ω（ｋ） ……（８） 吸気管内部での蒸発燃料量fvは、吸気サイクル毎にシ
リンダMC内への流入によってパラメータα７に対応した
比率で減少し、噴射燃料量ｑの一部が蒸発することによ
りパラメータα３に対応した比率で増加する。fw (k + 1) = (1−α9) + fw (k) + α1 + q (k) −α2 + Vf (k) / ω (k) (8) The fuel vapor amount fv inside the intake pipe is determined by the cylinder for each intake cycle. Due to the inflow into the MC, it decreases at a ratio corresponding to the parameter α7, and increases at a ratio corresponding to the parameter α3 by evaporating a part of the injected fuel amount q.

したがって、蒸発燃料量fvは下記（９）式に示すよう
に記述することができる。Therefore, the evaporated fuel amount fv can be described as shown in the following equation (9).

fv（ｋ＋１）＝（１−α７）＋fv（ｋ）＋α３ ＋ｑ（ｋ）＋α２＋Vf（ｋ）／ω（ｋ） ……（９） 前記（７）式により表すことにできる流入燃料量fc
は、前述のように下記（10）式に示すように記述するこ
とができる。fv (k + 1) = (1−α7) + fv (k) + α3 + q (k) + α2 + Vf (k) / ω (k) (9) Inflow fuel amount fc that can be expressed by the above equation (7).
Can be described as shown in the following equation (10).

fc（ｋ）＝mc（ｋ）＋λ（ｋ） ……（10） したがって、吸気サイクルをサンプリング周期とし
て、離散系で表現された上記（７）式ないし（10）式を
付着燃料量fw、蒸発燃料量fvを状態変数、流入燃料量fc
を出力とみてまとめると、記述した（３）式，（４）式
が得られ、これに対して、システム同定の手法により各
パラメータの値が定まる。fc (k) = mc (k) + λ (k) (10) Therefore, using the intake cycle as a sampling cycle, the above equations (7) to (10) expressed in a discrete system are used to calculate the amount of deposited fuel fw and evaporation. The fuel quantity fv is a state variable, the inflow fuel quantity fc
Can be summarized as an output, the above described equations (3) and (4) are obtained. On the other hand, the value of each parameter is determined by the system identification method.

燃料挙動の予測： 計測もしくは算出して求めた噴射燃料量q,蒸発燃料量
fv、回転速度ω、流入燃料量mc＋λと（３），（４）式
とにより、状態変数fw、fvを予測する。Prediction of fuel behavior: Injected fuel quantity q, evaporative fuel quantity measured or calculated
State variables fw and fv are predicted from fv, rotation speed ω, inflow fuel amount mc + λ, and equations (3) and (4).

なお、この燃料挙動予測手段MGとして、例えば、最小
次元オブザーバ（Minimal Order Observer）、同一次元
オブザーバ（Identity Observer）、有限整定オブザー
バ（Dead Beat Observer）、線形関数オブザーバ（Line
ar Function Observer）あるいは適応オブザーバ（Adap
tive Observer）として、古田勝久他著「基礎システム
理論」（昭和53年）コロナ社、あるいは古田勝久他著
「メカニカルシステム制御」（昭和59年）オーム社等、
に詳解されている周知の設計法により構成することがで
きる。As the fuel behavior prediction means MG, for example, a minimum dimension observer (Minimal Order Observer), a same dimension observer (Identity Observer), a finite set observer (Dead Beat Observer), a linear function observer (Line)
ar Function Observer or Adaptive Observer
tive Observer), such as Katsuhisa Furuta et al., “Basic System Theory” (1973), Corona Corporation, or Katsuhisa Furuta et al., “Mechanical System Control” (1984), Ohmsha, etc.
And a well-known design method described in detail in (1).

パラメータ更新手段MHは、この燃料挙動モデルにおい
ては、状態方程式が下記（11）式で表される構造で、出
力方程式が下記（12）で表される構造であることを利用
して、パラメータを更新する。The parameter updating means MH uses this fuel behavior model to make use of the fact that the state equation has a structure represented by the following equation (11) and the output equation has a structure represented by the following equation (12). Update.

これにより、線形な（12）式のみによって、パラメー
タ を更新することができる。 This allows the parameter to be calculated using only the linear equation (12). Can be updated.

上記パラメータ の更新例を、前記（３）式，（４）式の場合について説
明する。ここでは、燃料挙動の影響が大きく表れるパラ
メータα1,α９が変化するものとし、パラメータα2,α
3,α７は燃料挙動の影響が極めて小さいので変化しない
ものと仮定する。なお、ここで行うパラメータの同定方
法は、中溝高好著「線形離散時間システムの同定手法−
Ｉ」システムと制御Vol.25 No.8 p476〜489 1981年に詳
しく記述されている。The above parameters Will be described in the case of the above equations (3) and (4). Here, it is assumed that the parameters α1 and α9 that greatly influence the fuel behavior change, and the parameters α2 and α9
3. It is assumed that α7 does not change because the effect of fuel behavior is extremely small. The parameter identification method used here is described in Takayoshi Nakamizo, "Identification Method for Linear Discrete-Time System-
I "System and Control, Vol. 25, No. 8, pp. 476-489, 1981.

出力方程式（４）式は、下記（13）式に示すように記
述することができる。The output equation (4) can be described as shown in the following equation (13).

mc（ｋ）＋λ（ｋ）−α７＋fv（ｋ） ＝α９＋fw（ｋ）＋（１−α１−α３）＋ｑ（ｋ） ……（13） （13）式の左辺および各パラメータ等を下記（14）式
ないし（18）式のように表す。mc (k) + λ (k) −α7 + fv (k) = α9 + fw (k) + (1−α1−α3) + q (k) (13) The left side of Equation (13) and each parameter are as follows (14) Expression (18)

ｙ（ｋ）＝mc（ｋ）＋λ（ｋ）−α７＋fv（ｋ） ……（14） x1（ｋ）＝fw（ｋ） ……（15） x2（ｋ）＝ｑ（ｋ） ……（16） a1＝α９ ……（17） a2＝１−α１−α３ ……（18） 上記（14）式ないし（18）式により、上記（13）式
は、下記（19）式に示すように記述することができる。y (k) = mc (k) + λ (k) −α7 + fv (k) (14) x1 (k) = fw (k) (15) x2 (k) = q (k) (16) A1 = α9 (17) a2 = 1-α1-α3 (18) According to the above equations (14) to (18), the above equation (13) is described as shown in the following equation (19). can do.

ｙ（ｋ）＝a1＋x1（ｋ）＋a2＋x2（ｋ） ……（19） ここで、燃料量mc（ｋ）＋λ（ｋ）と燃料量ｑ（ｋ）
とを計測し、（３）式，（４）式にしたがって燃料量fw
（ｋ）,fv（ｋ）を計算することにより、ｙ（ｋ）,x1
（ｋ）,x2（ｋ）を知ることができる。y (k) = a1 + x1 (k) + a2 + x2 (k) (19) Here, the fuel amount mc (k) + λ (k) and the fuel amount q (k)
Is measured, and the fuel amount fw is calculated according to the equations (3) and (4).
By calculating (k), fv (k), y (k), x1
(K) and x2 (k).

そこで誤差ｅ（ｋ）を、下記（20）式に示すように記
述し、この評価関数Jeを下記（21）式とする。Therefore, the error e (k) is described as shown in the following equation (20), and this evaluation function Je is represented by the following equation (21).

ｅ（ｋ）＝ｙ（ｋ）−a1＋x1（ｋ）−a2＋x2（ｋ） ……（20） ρは０＜ρ≦１の間に設定され、過去値になるほど重
みを小さくして推定値への寄与を減少させるためのForg
etteing Factorである。e (k) = y (k) −a1 + x1 (k) −a2 + x2 (k) (20) ρ is set in the range of 0 <ρ ≦ 1, and Forg for decreasing the contribution to the estimated value by decreasing the weight as the value becomes the past value
etteing Factor.

上記（21）式を最小とするa1（ｋ）,a2（ｋ）を求め
ることにより、パラメータα1,α９は、下記（22）式、
（23）式から求められる。By obtaining a1 (k) and a2 (k) that minimize the above equation (21), the parameters α1 and α9 are calculated by the following equation (22).
It is obtained from equation (23).

α９＝a1（ｋ） ……（22） α１＝１−a2（ｋ）−α３ ……（23） したがって、上記（２）式のパラメータα1,α９を
（22）式、（23）式の演算値によって更新することによ
り、吸気サイクル（ｋ＋１）において、目標空燃比λｒ
に最も誤差が少ない噴射燃料量ｑを知ることができる。α9 = a1 (k) (22) α1 = 1−a2 (k) −α3 (23) Therefore, the parameters α1 and α9 of the above equation (2) are calculated by the equations (22) and (23). By updating the target air-fuel ratio λr in the intake cycle (k + 1),
, The injection fuel amount q with the smallest error can be obtained.

上記演算では、計測された量には、ノイズは含まれて
いないと仮定している。In the above calculations, it is assumed that the measured amount does not include noise.

しかし、例えば、燃空比λ等の計測された量には、ノ
イズがのっている場合がある。この様な場合、計測され
た量をそのまま使用して、上記演算により求めたパラメ
ータα1,α９は、最適な値とならない。However, for example, the measured amount such as the fuel-air ratio λ may include noise. In such a case, the parameters α1 and α9 obtained by the above calculation using the measured amounts as they are do not become optimal values.

そのため、本発明では、平滑化手段MSにより、パラメ
ータ更新手段MHで使用される各量を平滑化してから、パ
ラメータα1,α９を算出する。Therefore, in the present invention, the parameters α1 and α9 are calculated after smoothing each amount used in the parameter updating unit MH by the smoothing unit MS.

即ち、上記（19）式で使用されるx1,x2,yにかえて、
下記の方法によって平滑化されたX1,X2,Yを使用する。That is, instead of x1, x2, y used in the above equation (19),
X1, X2, Y smoothed by the following method are used.

この平滑化手段MSは、例えば以下の方法によって、各
量を平滑化する。This smoothing means MS smoothes each amount by, for example, the following method.

過去Ｎ回の吸気サイクルの値を算術平均することに
よって各量を平滑化する。即ち、 Ｙ(ｋ)＝1/N＋｛ｙ(ｋ)＋ｙ(ｋ−１)…＋ｙ(ｋ−ｎ＋
１)｝ ……（24） X1(ｋ)＝1/N＋｛x1(ｋ)＋x1(ｋ−1)…＋x1(ｋ−ｎ＋
１)｝ ……（25） X2(ｋ)＝1/N＋｛x2(ｋ)＋x2(ｋ−１)…＋x2(ｋ−ｎ＋
１)｝ ……（26） １次遅れのフィルタ処理を行って、各量を平滑化す
る。即ち、 Ｙ（ｋ）＝Ａ＋Ｙ（ｋ−１）＋（１−Ａ）＋ｙ（ｋ） ……（27） X1（ｋ）＝Ａ＋X1（ｋ−１）＋（１−Ａ）＋x1（ｋ） ……（28） X2（ｋ）＝Ａ＋X2（ｋ−１）＋（１−Ａ）＋x2（ｋ） ……（29） したがって、上記パラメータ更新手段MHでは、上記
（19）式に代えて、下記（30）式を用いてパラメータα
1,α９を算出する。Each amount is smoothed by arithmetically averaging the values of the past N intake cycles. That is, Y (k) = 1 / N + ｛y (k) + y (k−1)... + Y (k−n +
1)｝ (24) X1 (k) = 1 / N + ｛x1 (k) + x1 (k-1) ... + x1 (kn +
1)｝ (25) X2 (k) = 1 / N + ｛x2 (k) + x2 (k-1) ... + x2 (kn +
1)｝ (26) The first-order lag filter processing is performed to smooth each amount. That is, Y (k) = A + Y (k-1) + (1-A) + y (k) (27) X1 (k) = A + X1 (k-1) + (1-A) + x1 (k) (28) X2 (k) = A + X2 (k-1) + (1-A) + x2 (k) Therefore, the parameter updating means MH replaces the above equation (19) with 30) Parameter α
1. Calculate α9.

Ｙ（ｋ）＝a1＋X1（ｋ）＋a2＋X2（ｋ） ……（30） 噴射制御手段MIとは、上記パラメータ更新手段MHによ
って更新された燃料挙動モデルに基づいて噴射燃料量ｑ
を制御するものである。前記（３）式，（４）式の場
合、下記に求め方を説明する下記（38）式にもとづいて
噴射燃料量ｑ（ｋ）を計算し、制御する。Y (k) = a1 + X1 (k) + a2 + X2 (k) (30) The injection control means MI is based on the fuel behavior model updated by the parameter updating means MH.
Is controlled. In the case of the above equations (3) and (4), the injection fuel amount q (k) is calculated and controlled based on the following equation (38), which is described below.

ｑ（ｋ）＝｛mc（ｋ）＋λｒ−α９＋（１−α９） ＋fw（ｋ）−α７＋（１−α７）＋fv（ｋ）−（α７ −α９）＋α２＋vf（ｋ）／ω（ｋ）｝／（α９＋α１ ＋α７＋α３＋１−α１−α３） ……（31） （３）式，（４）式の評価関数Ｊを下記（32）式とす
る。q (k) = {mc (k) + λr−α9 + (1−α9) + fw (k) −α7 + (1−α7) + fv (k) − (α7−α9) + α2 + vf (k) / ω (k)} / (Α9 + α1 + α7 + α3 + 1-α1-α3) (31) The evaluation function J of the expressions (3) and (4) is expressed by the following expression (32).

Ｊ＝ｅ＋｛(mc(ｋ)＋λｒ−mc(ｋ)＋λ(ｋ＋１)｝^２ ＝ｅ＋［mc(ｋ)＋λｒ−α９＋(１−α９)＋fw(ｋ) −α７＋(１−α７)＋fv(ｋ) −(α９＋α１＋α７＋α３)＋ｑ(ｋ) −(１−α１−α３)＋ｑ(ｋ＋１) −(α７−α９)＋α２＋Vf(ｋ)／ω(ｋ)］^２……（32） ｅ…期待値 λｒ…目標燃空比 ここでｑ（ｋ）≒ｑ（ｋ−１）と置くことで（32）式
は下記（33）式となる。J = e + {(mc (k) + λr-mc (k) + λ (k + 1)} ² = e + [mc (k) + λr-α9 + (1-α9) + fw (k) −α7 + (1-α7) + fv (k ) − (Α9 + α1 + α7 + α3) + q (k) − (1−α1−α3) + q (k + 1) − (α7−α9) + α2 + Vf (k) / ω (k)] ² ... (32) e... Expected value λr. Fuel-air ratio Here, by setting q (k) （q (k−1), the expression (32) becomes the following expression (33).

Ｊ＝ｅ｛［mc(ｋ)＋λｒ−α９＋(１−α９)＋fw(ｋ) −α７＋(１−α７)＋fv(ｋ) −｛α９＋α１＋α７＋α３＋(１−α１−α３)｝＋ｑ
(ｋ) −(α７−α９)＋α２＋Vf(ｋ)／ω(ｋ)］^２｝ ……（33） 次いで下記（34）式により（33）式の評価関数Ｊを最
小とする噴射燃料量ｑ（ｋ）を求める。J = e ｛[mc (k) + λr-α9 + (1-α9) + fw (k) −α7 + (1-α7) + fv (k) − {α9 + α1 + α7 + α3 + (1-α1-α3)} + q
(k) − (α7−α9) + α2 + Vf (k) / ω (k)] ² 33 (33) Next, according to the following equation (34), the injected fuel amount q () that minimizes the evaluation function J of the equation (33) k).

∂J/∂ｑ(ｋ)＝−２［mc(ｋ)＋λｒ −α９＋(１−α９)＋fw(ｋ) −α７＋(１−α７)＋fv(ｋ) −(α９＋α１＋α７＋α３＋１−α１−α３)＋ｑ(ｋ) −(α７−α９)＋α２＋Vf(ｋ)／ω(ｋ)］ ＋(α９＋α１＋α７＋α３＋１−α１−α３) ＝０ ……（34） したがって、（34）式により、既述した（31）式に示
す噴射燃料量ｑ（ｋ）が求められる。∂J / ∂q (k) = − 2 [mc (k) + λr−α9 + (1−α9) + fw (k) −α7 + (1−α7) + fv (k) − (α9 + α1 + α7 + α3 + 1−α1−α3) + q (k ) − (Α7−α9) + α2 + Vf (k) / ω (k)] + (α9 + α1 + α7 + α3 + 1−α1−α3) = 0 (34) Therefore, the injection shown in the above-described equation (31) is obtained from the equation (34) using the equation (34). The fuel amount q (k) is obtained.

［作用］ 本発明の内燃機関の噴射燃料量制御装置は、流入燃料
量検出手段MEでシリンダMC内への流入燃料量mc＋λを検
出し、噴射燃料量検出手段MFで燃料噴射弁MDからの噴射
燃料量ｑを検出し、燃料挙動予測手段MGにより、流入燃
料量mc・λと噴射燃料量ｑとに基づき且つ前述の燃料挙
動モデルにしたがって、付着燃料量fwおよび蒸発燃料量
fvを含む燃料の挙動を予測する。次いで、平滑化手段MS
によって、検出された流入燃料量mc・λおよび噴射燃料
量ｑと予測された付着燃料量fwおよび蒸発燃料量fvとの
各燃料量をそれぞれ平滑化し、パラメータ更新手段MHに
より、これら平滑化された各燃料量に基づき、前述の出
力方程式から、燃料挙動モデルを表すパラメータを推定
し、この燃料挙動モデルのパラメータを更新する。[Operation] In the injection fuel amount control device for an internal combustion engine of the present invention, the inflow fuel amount detection means ME detects the inflow fuel amount mc + λ into the cylinder MC, and the injection fuel amount detection means MF injects the fuel from the fuel injection valve MD. The fuel amount q is detected, and the attached fuel amount fw and the evaporated fuel amount are detected by the fuel behavior predicting means MG based on the inflow fuel amount mc · λ and the injected fuel amount q and according to the fuel behavior model described above.
Predict the behavior of fuel including fv. Next, the smoothing means MS
, The detected inflow fuel amount mc · λ and the injected fuel amount q, and the predicted adhering fuel amount fw and the evaporated fuel amount fv, respectively, are smoothed, and these smoothed by the parameter updating means MH. Based on each fuel amount, a parameter representing the fuel behavior model is estimated from the output equation described above, and the parameters of this fuel behavior model are updated.

また、噴射量制御手段MIにより、更新されたパラメー
タを用いた燃料挙動モデルにしたがい、各燃料量mc＋
λ,q,fw,fvに基づいて、燃料噴射弁MDからの噴射燃料量
ｑを制御する。Further, according to the fuel behavior model using the updated parameters, the fuel amount mc +
The fuel injection amount q from the fuel injection valve MD is controlled based on λ, q, fw, fv.

したがって、燃料挙動モデルを表すパラメータは、平
滑化されたためにノイズの影響が低減された入出力信号
によって同定され、更新されると共に、噴射燃料量は、
更新された燃料挙動モデルによって制御される。Therefore, the parameters representing the fuel behavior model are identified and updated by the input / output signal that has been smoothed so that the influence of noise is reduced, and the injected fuel amount is
Controlled by the updated fuel behavior model.

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。Example An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第２図は本発明が適用されるシステムの概略構成を内
燃機関（エンジン）10を中心に示すものである。FIG. 2 shows a schematic configuration of a system to which the present invention is applied, focusing on an internal combustion engine (engine) 10.

エンジン10は、エンジンコントローラ12によって制御
されるものであり、エアクリーナ14の近傍には、吸気温
度Tiを検出して吸気温信号を出力する吸気温センサ16が
設けられている。The engine 10 is controlled by an engine controller 12. An intake air temperature sensor 16 that detects an intake air temperature Ti and outputs an intake air temperature signal is provided near the air cleaner 14.

この吸気温センサ16の下流側には、スロットルバルブ
20が配置され、このスロットルバルブ20には、スロット
ルバルブ全閉状態で「オン」する（LL「オン」）アイド
ルスイッチ22と、スロットルバルブ20の開度を検出する
スロットルセンサ24とが取り付けられている。On the downstream side of the intake air temperature sensor 16, a throttle valve
The throttle valve 20 is provided with an idle switch 22 that turns on (LL “on”) when the throttle valve is fully closed, and a throttle sensor 24 that detects the opening of the throttle valve 20. I have.

該スロットルバルブ20の下流側には、サージタンク26
が形成され、吸気管圧力Piを検出して吸気圧信号を出力
する吸気圧センサ27が設けられている。Downstream of the throttle valve 20, a surge tank 26
Is formed, and an intake pressure sensor 27 that detects an intake pipe pressure Pi and outputs an intake pressure signal is provided.

この吸気圧センサ27が設けられたサージタンク26の下
流には、インテークマニホールド28および吸入ポート30
が設けられている。Downstream of the surge tank 26 provided with the intake pressure sensor 27, an intake manifold 28 and a suction port 30 are provided.
Is provided.

そして、吸入ポート30には、エンジンコントローラ12
からの開弁信号によって、開弁する燃料噴射弁32が取り
付けられている。The intake port 30 has an engine controller 12
The fuel injection valve 32 that opens in response to a valve opening signal from the engine is mounted.

さらに、燃料噴射弁32から噴射された燃料を燃焼させ
る燃焼室34の下流側にはエキゾーストマニホールド36が
設けられている。Further, an exhaust manifold 36 is provided downstream of the combustion chamber 34 for burning the fuel injected from the fuel injection valve 32.

また、エキゾーストマニホールド36には、排出ガスの
残留酸素濃度から燃空比λを検出して、燃空比信号を出
力する酸素センサ38が取り付けられている。Further, the exhaust manifold 36 is provided with an oxygen sensor 38 that detects the fuel-air ratio λ from the residual oxygen concentration of the exhaust gas and outputs a fuel-air ratio signal.

上記燃焼室34を形成するエンジンブロック40には、ウ
ォータジャケット内の冷却水温を検出して冷却水温信号
を出力するエンジン水温センサ42が取り付けられてい
る。The engine block 40 forming the combustion chamber 34 is provided with an engine water temperature sensor 42 for detecting the temperature of the cooling water in the water jacket and outputting a cooling water temperature signal.

そして、燃焼室34に取り付けられた点火プラグ44に
は、エンジンコントローラ12からの出力に応じて点火時
期が制御されるイグナイタ46からの高電圧がディストリ
ビュータ48を介して供給されている。A high voltage from an igniter 46 whose ignition timing is controlled in accordance with an output from the engine controller 12 is supplied to a spark plug 44 attached to the combustion chamber 34 via a distributor 48.

また、ディストリビュータ48には、エンジンの回転速
度ωを検出してエンジン回転速度信号を出力するエンジ
ン回転速度センサ50と気筒判別信号を出力する気筒判別
センサ52とが取り付けられている。Further, the distributor 48 is provided with an engine rotation speed sensor 50 that detects an engine rotation speed ω and outputs an engine rotation speed signal, and a cylinder discrimination sensor 52 that outputs a cylinder discrimination signal.

上記エンジンコントローラ12は、入出力インターフェ
ース64、記憶部66、および中央処理部68を備え、以下に
示す処理を行う。The engine controller 12 includes an input / output interface 64, a storage unit 66, and a central processing unit 68, and performs the following processing.

（１）エンジン10の各部のセンサからの信号等を、入出
力インターフェイス64を介して入力する処理。(1) A process of inputting a signal or the like from a sensor of each unit of the engine 10 via the input / output interface 64.

（２）上記入力された各種の信号に基づき、記憶部66に
記憶されている第３図に示す燃料噴射制御ルーチン、図
示しない各種制御ルーチンのプログラム、及びデータ等
にしたがって、各種駆動信号を中央処理部68で演算する
処理。(2) On the basis of the various signals input, the various drive signals are centralized in accordance with the fuel injection control routine shown in FIG. Processing performed by the processing unit 68.

（３）中央処理部68の演算結果に基づいて、エンジン10
の各部の駆動信号等を入出力インターフェイス64から出
力する処理。(3) Based on the calculation result of the central processing unit 68, the engine 10
Output the drive signals and the like of each part from the input / output interface 64.

次ぎに、エンジンコントローラ12により第３図に示す
フローチャートによってエンジン10の作動時に実行され
る本実施例の燃料噴射制御ルーチンを説明する。Next, the fuel injection control routine of this embodiment, which is executed by the engine controller 12 in accordance with the flowchart shown in FIG.

第３図のルーチンが起動されると、まずイニシャライ
ズ処理が実行される（ステップ100〜130）。すなわち、
下記処理を順に実行する。When the routine shown in FIG. 3 is started, first, an initialization process is executed (steps 100 to 130). That is,
The following processes are executed in order.

付着燃料量fwに初期値fw（０）を、蒸発燃料量fvに初
期値fv（０）を設定する（ステップ100）。An initial value fw (0) is set as the attached fuel amount fw, and an initial value fv (0) is set as the evaporated fuel amount fv (step 100).

そして、後述の値a1,a2の算出に使用する変数Ｙに初
期値Ｙ（０）を、変数X1に初期値X1（０）を、変数X2に
初期値X2（０）を設定する（ステップ105）。Then, an initial value Y (0) is set as a variable Y, an initial value X1 (0) is set as a variable X1, and an initial value X2 (0) is set as a variable X2 used for calculating values a1 and a2 described later (step 105). ).

次いで、パラメータα９に始動時の付着燃料量が「ゼ
ロ」の状態に基づいて定められた初期値α９（０）を、
パラメータα１に始動時の水温等に基づいて定められた
初期値α１（０）を設定する（ステップ110）。Next, an initial value α9 (0) determined based on the state where the amount of fuel adhering at the start is “zero” is set in the parameter α9,
The parameter α1 is set to an initial value α1 (0) determined based on the water temperature at the time of starting (step 110).

次に、値a1にパラメータα９を、値a2に「１−α１−
α３」を設定する（ステップ120）。Next, the parameter α9 is set as the value a1, and “1-α1-
α3 ”is set (step 120).

次いで、行列式Ｐに を設定する（ステップ130）。なお、Ｐは、十分大きな
正数である。Then, the determinant P Is set (step 130). Note that P is a sufficiently large positive number.

上記イニシャライズが完了した後は、下記に示すよう
に、エンジン10の回転速度ω、空気量mc、燃空比λの計
測及び燃料の蒸発量vfの計算を行う（ステップ140）。After the completion of the initialization, measurement of the rotational speed ω, the air amount mc, the fuel-air ratio λ of the engine 10 and calculation of the fuel evaporation amount vf are performed as described below (step 140).

回転速度ωは、エンジン回転速度センサ50の検出値を
入出力インターフェイス64を介して入力することにより
求められる。空気量mcは、（２）式に基づき設定された
第４図に示すマップを用いて、上記回転速度ω及び入出
力インターフェイス64を介して入力した吸気圧センサ27
で検出した吸気管圧力Pi、吸気温センサ16で検出した吸
気温度Tiにしたがって算出する。燃空比λは、酸素セン
サ38の検出値を入出力インターフェイス64を介して入力
することにより求められる。The rotation speed ω is obtained by inputting a detection value of the engine rotation speed sensor 50 via the input / output interface 64. Using the map shown in FIG. 4 set based on the equation (2), the air amount mc is calculated based on the rotational speed ω and the intake pressure sensor 27 input through the input / output interface 64.
Is calculated in accordance with the intake pipe pressure Pi detected in step (1) and the intake temperature Ti detected by the intake temperature sensor 16. The fuel-air ratio λ is obtained by inputting the detection value of the oxygen sensor 38 via the input / output interface 64.

燃料の蒸発量vfは、（５）式および（６）式に基づ
き、入出力インターフェイス64を介して入力したエンジ
ン水温センサ42の検出値（冷却水温）Ｔにしたがって算
出する。The fuel evaporation amount vf is calculated based on the equations (5) and (6) according to the detection value (cooling water temperature) T of the engine water temperature sensor 42 input through the input / output interface 64.

上記実際の運転状態を示す各値の検出を行った後は、
目標燃空比λｒの算出を行う（ステップ150）。この目
標燃空比λｒは、第５図に示す予め設定されたマップに
基づき、エンジン10の回転速度ωと吸気管圧力Piとにし
たがって、エンジンの運転状態を最適にする値が求めら
れるものである。After detecting each value indicating the actual operating state,
The target fuel-air ratio λr is calculated (step 150). The target fuel-air ratio λr is a value that optimizes the operating state of the engine according to the rotational speed ω of the engine 10 and the intake pipe pressure Pi based on a preset map shown in FIG. is there.

上記各値の検出及び算出を行った後は、噴射燃料量ｑ
の算出及び該燃料量ｑを実際に噴射する制御を行う（ス
テップ160）。After detecting and calculating the above values, the injection fuel amount q
Is calculated and control for actually injecting the fuel amount q is performed (step 160).

すなわち、先ず（31）式に基づき、上記検出、算出、
または設定された空気量mc、目標燃空比λｒ、パラメー
タα9,α1,付着燃料量fw,蒸発燃料量fv,蒸発量vf,回転
速度ω，及び予め設定されたパラメータα7,α3,α２に
したがって、噴射燃料量ｑを算出する。次いで、エンジ
ン10のクランク位置が所定位置に達したとき、上記噴射
燃料量ｑに対応する時間だけ燃料噴射弁32を開弁する。
すなわち燃料噴射が実行される。That is, first, based on the equation (31), the above detection, calculation,
Alternatively, according to the set air amount mc, the target fuel-air ratio λr, the parameters α9, α1, the attached fuel amount fw, the evaporated fuel amount fv, the evaporated amount vf, the rotation speed ω, and the preset parameters α7, α3, α2. , The amount of injected fuel q is calculated. Next, when the crank position of the engine 10 reaches a predetermined position, the fuel injection valve 32 is opened for a time corresponding to the above injected fuel amount q.
That is, fuel injection is performed.

上記燃料噴射を実行した後、付着燃料量fw及び蒸発燃
料量fvの予測を行う（ステップ170）。After executing the fuel injection, the attached fuel amount fw and the evaporated fuel amount fv are predicted (step 170).

該予測は、本実施例の燃料挙動モデルを示す状態方程
式（３）式および出力方程式（４）式から、オブザーバ
によって、付着燃料量fw及び蒸発燃料量fvを予測するも
のである。This prediction is to predict the deposited fuel amount fw and the evaporated fuel amount fv by an observer from the state equation (3) and the output equation (4) showing the fuel behavior model of the present embodiment.

上記予測燃料量fw、fvを算出することにより、既述し
た（14）式ないし（19）式によって値y,x1,x2を求める
（ステップ180）。By calculating the predicted fuel amounts fw and fv, the values y, x1 and x2 are obtained by the above-described equations (14) to (19) (step 180).

続いて、以下のように算出された値y,x1,x2に対して
平滑化処理を行い、値Y,X1,X2を算出する（ステップ18
5）。Subsequently, the values y, x1, and x2 calculated as described below are subjected to smoothing processing to calculate values Y, X1, and X2 (step 18).
Five).

Ｙ＝Ａ＋Ｙ＋（１−Ａ）＋ｙ ……（35） X1＝Ａ＋X1＋（１−Ａ）＋x1 ……（36） X2＝Ａ＋X2＋（１−Ａ）＋x2 ……（37） ただし、Ａは０＜Ａ≦１のForgetting factor 続いて、既述した（20）式に示す誤差ｅ（ｋ）の（2
1）式に示す評価関数Jeを最小とする値a1、a2を算出す
る（ステップ190〜210）。すなわち、ここでは（21）式
を最小とする値a1,a2を以下のアルゴリズムで求めるも
のである。Y = A + Y + (1-A) + y (35) X1 = A + X1 + (1-A) + x1 (36) X2 = A + X2 + (1-A) + x2 (37) where A is 0 <A ≦ Forgetting factor of 1 Then, the error e (k) shown in the above-mentioned equation (20) is (2)
1) The values a1 and a2 that minimize the evaluation function Je shown in the equation are calculated (steps 190 to 210). That is, here, values a1 and a2 that minimize Expression (21) are obtained by the following algorithm.

下記（38）式により行列［k1 k2］^ｔを算出する
（ステップ190）。A matrix [k1 k2] ^t is calculated by the following equation (38) (step 190).

［k1(ｋ)k2(ｋ)］^ｔ＝Ｐ(ｋ−１)＋［X1(ｋ)X2(ｋ)］^t/
｛ρ ＋［X1(ｋ)X2(ｋ)］＋Ｐ(ｋ−１)＋［X1(ｋ)X2
(ｋ)］^ｔ｝ ……（38） ただし、 Forgetting Factor ρ＝０＜ρ≦１ 下記（39）式により行列Ｐ（ｋ）を算出する（ステ
ップ200）。[K1 (k) k2 (k)] ^t = P (k-1) + [X1 (k) X2 (k)] ^t /
｛Ρ + [X1 (k) X2 (k)] + P (k−1) + [X1 (k) X2
(k)] ^t ｝ (38) Forgetting Factor ρ = 0 <ρ ≦ 1 A matrix P (k) is calculated by the following equation (39) (step 200).

Ｐ(ｋ)＝1/ρ＋｛Ｅ−［k1(ｋ)k2(ｋ)］^ｔ＋［X1(ｋ)X2
(ｋ)］｝ ＋Ｐ(ｋ−１) ……（39） ただし、 である。P (k) = 1 / ρ + ｛E− [k1 (k) k2 (k)] ^t + [X1 (k) X2
(k)]｝ + P (k-1) (39) It is.

下記（40）式により行列［a1 a2］^ｔを算出する（ス
テップ210）。The matrix [a1 a2] ^t is calculated by the following equation (40) (step 210).

［a1 a2］^ｔ＝［a1(ｋ−１)a2(ｋ−１)］^ｔ＋［k1(ｋ)k
2(ｋ)］^ｔ ＋｛Ｙ(ｋ)−［X1(ｋ)X2(ｋ)］＋［a1(ｋ−１)a2(ｋ−
１)］^ｔ｝ ……（40） 上記行列［a1 a2］^ｔ算出アルゴリズムにより、値a1,
a2が求められることによって、次に既述した（22）式，
（23）式によりパラメータα1,α９を算出し、既述した
（３）式，（４）式および（31）式のパラメータを更新
する（ステップ220）。[A1 a2] ^t = [a1 (k-1) a2 (k-1)] ^t + [k1 (k) k
2 (k)] ^t + ｛Y (k)-[X1 (k) X2 (k)] + [a1 (k-1) a2 (k-
1)] ^t ｝ (40) According to the above matrix [a1 a2] ^t calculation algorithm, the value a1,
By obtaining a2, the following equation (22),
The parameters α1 and α9 are calculated by the equation (23), and the parameters of the equations (3), (4) and (31) are updated (step 220).

これにより、パラメータα1,α９が常に更新され、燃
料挙動モデルを常にエンジンの変化に追従することがで
き、しかも該状態で次回（ｋ＋１）において、目標燃空
比λｒに最も誤差が少ない噴射燃料量ｑを供給すること
ができる。As a result, the parameters α1 and α9 are constantly updated, and the fuel behavior model can always follow the change of the engine. In this state, in the next (k + 1), the injection fuel amount having the smallest error in the target fuel-air ratio λr q can be supplied.

次に、上記実施例のシュミレーション結果を第６図〜
第８図に示し、従来のパラメータα9,α１を変化させな
いセルフチューニングと対比する。Next, the simulation results of the above embodiment are shown in FIGS.
FIG. 8 shows a contrast with the conventional self-tuning in which the parameters α9 and α1 are not changed.

ここでは計算条件として、第６図に示すように、サン
プリングナンバーｋ＝０〜500までは、α９＝0.1,α１
＝0.4,fw（０）＝0,fv（０）＝０とし、目標燃料量mc＋
λ＝50mg,α２＋vf（ｋ）／ω（ｋ）＝10mg,α３＝0,α
７＝0.09とした。サンプリングナンバーｋ＝500〜1000
までは、α９＝0.02,α１＝0.3となるように、制御対象
を変化させた。Here, as the calculation conditions, as shown in FIG. 6, α9 = 0.1, α1
= 0.4, fw (0) = 0, fv (0) = 0, and the target fuel amount mc +
λ = 50mg, α2 + vf (k) / ω (k) = 10mg, α3 = 0, α
7 was set to 0.09. Sampling number k = 500-1000
Until then, the control target was changed so that α9 = 0.02 and α1 = 0.3.

上記計算条件によるシュミレーションの結果は、第７
図に示すように、パラメータα1,α９の推定値は計算条
件のα1,α９に良く追従している。すなわち、燃料挙動
モデルのパラメータがエンジンの変化に常に追従して、
正確にエンジンの燃料挙動を表している。The result of the simulation under the above calculation conditions is the seventh
As shown in the figure, the estimated values of the parameters α1 and α9 well follow the calculation conditions α1 and α9. In other words, the parameters of the fuel behavior model always follow changes in the engine,
It accurately represents the fuel behavior of the engine.

目標燃料量mc＋λｒに対する実際の燃料量mc（ｋ）＋
λ（ｋ）の変化率｛mc＋λｒ−mc（ｋ）＋λ（ｋ）｝/m
c＋λｒは、第８図に示すように、従来のパラメータα
1,α９一定のセルフチューニングでは、外乱があったｋ
＝500から約150回が経過するまで大きくなっているが、
本実施例によれば、外乱後、すぐに「０」に収束してい
る。即ち、本実施例により、噴射燃料ｑ（ｋ）が適切に
制御され、燃料量mc（ｋ）＋λ（ｋ）が目標燃料量mc＋
λｒに良く追従制御されている。Actual fuel amount mc (k) + target fuel amount mc + λr
Change rate of λ (k) {mc + λr-mc (k) + λ (k)} / m
c + λr is the conventional parameter α as shown in FIG.
There was a disturbance in self-tuning at a constant α9
= It increases from 500 to about 150 times,
According to the present embodiment, it immediately converges to “0” after the disturbance. That is, according to the present embodiment, the injected fuel q (k) is appropriately controlled, and the fuel amount mc (k) + λ (k) is changed to the target fuel amount mc +
The tracking control is well performed on λr.

第９図は本実施例の平滑化の効果を示すために、平滑
化の条件を種々変えた時の流入燃料量mc＋λと噴射燃料
量ｑとの関係を示したものである。FIG. 9 shows the relationship between the inflow fuel amount mc + λ and the injected fuel amount q when the smoothing conditions are variously changed in order to show the effect of the smoothing of this embodiment.

第９図（Ａ）は、上記（38）〜（40）式において、Y,
X1,X2にかえて平滑化しないy,x1,x2を使用した場合を示
し、第９図（Ｂ）は、X1,X2にかえて平滑化しないx1,x2
を使用した場合、即ち、Ｙのみ平滑した場合を示し、第
９図（Ｃ）は、Y,X1,X2を全て平滑化した場合、即ち、
本実施例を示す。FIG. 9 (A) shows that in the equations (38) to (40), Y,
FIG. 9 (B) shows a case where y, x1, x2, which is not smoothed, is used instead of X1, X2, and x1, x2, which is not smoothed, instead of X1, X2.
Is used, that is, the case where only Y is smoothed is shown. FIG. 9 (C) shows the case where all of Y, X1 and X2 are smoothed, that is,
This embodiment will be described.

これらから明らかなように、平滑化を行わない場合
（第９図（Ａ））には、燃空比λにかなりノイズがのっ
ており、これを使用した場合に、最適なパラメータをα
1,α９を算出できない場合があることが判る。As is apparent from these, when the smoothing is not performed (FIG. 9 (A)), the fuel-air ratio λ has considerable noise, and when this is used, the optimal parameter is α.
It can be seen that there is a case where 1,9 cannot be calculated.

また、Ｙのみ平滑化した場合（第９図（Ｂ））には、
ノイズの影響はなくなるもの、流入燃料量mc＋λと噴射
燃料量ｑとの関係がずれてしまい、最適なパラメータを
α1,α９を算出できない場合があることが判る。When only Y is smoothed (FIG. 9 (B)),
Although the influence of noise is eliminated, the relationship between the inflow fuel amount mc + λ and the injection fuel amount q is deviated, and it can be seen that optimal parameters α1 and α9 cannot be calculated.

Y,X1,X2を全て平滑化した場合（第９図（Ｃ）、本実
施例）には、流入燃料量mc＋λと噴射燃料量ｑとの関係
がずれることがなく、最適なパラメータをα1,α９を算
出できることが判る。When all of Y, X1, and X2 are smoothed (FIG. 9 (C), this embodiment), the relationship between the inflow fuel amount mc + λ and the injection fuel amount q does not shift, and the optimal parameter is α1, It can be seen that α9 can be calculated.

以上に説明したように、本実施例は、以下の極めて優
れた効果を奏する。As described above, this embodiment has the following extremely excellent effects.

燃料挙動モデルを表すパラメータのうちで、デポジ
ット付着等のエンジン10の経時変化によって大きく影響
を受けるパラメータα１を自動的に調整できることから
経時的制御精度を向上することができる。Among the parameters representing the fuel behavior model, the parameter α1, which is greatly affected by the aging of the engine 10 such as deposits, can be automatically adjusted, so that the chronological control accuracy can be improved.

機種間のばらつき、例えば吸気系のばらつき等によ
り大きく影響を受けるパラメータα９を自動的に調整で
きることから、製造時の調整工程を大幅に短縮でき、し
かも制御精度も向上することができる。Since the parameter α9, which is greatly affected by variations between models, for example, variations in the intake system, can be automatically adjusted, the adjustment process at the time of manufacturing can be greatly reduced, and control accuracy can be improved.

状態方程式（３）が線形であることを要しないこと
から、線形近似を行う必要もなく、しかも実際のエンジ
ン10により適合したモデルに基づいて高精度の制御を行
うことができる。また、制御の安定性も向上する。Since the state equation (3) does not need to be linear, there is no need to perform linear approximation, and high-precision control can be performed based on a model that is more suitable for the actual engine 10. In addition, the stability of control is improved.

従来のセルフチューニングに比較して、推定するパ
ラメータが２つ（α1,α９）でよいことから、パラメー
タを早く推定し、かつ更新することができる。これによ
り、制御の追従性及び精度が向上する。Compared with the conventional self-tuning, only two parameters (α1, α9) need to be estimated, so that the parameters can be quickly estimated and updated. This improves controllability and accuracy of control.

平滑化処理を行ってから、パラメータの推定を行う
ので、パラメータに対する計測した値に含まれるノイズ
の影響を低減することができ、制御精度を向上させるこ
とができる。Since the parameter is estimated after performing the smoothing process, the influence of noise included in the measured value on the parameter can be reduced, and the control accuracy can be improved.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、
種々の態様で実施が可能である。Note that the present invention is not limited to the above embodiment,
Implementation is possible in various aspects.

［発明の効果］ 本発滅の内燃機関の噴射燃料量制御装置は、出力方程
式から燃料挙動モデルを表すパラメータを推定し、更新
すること等により、以下に示す極めて優れた効果を奏す
る。[Effects of the Invention] The injection fuel amount control device for an internal combustion engine according to the present invention exerts the following excellent effects by estimating and updating a parameter representing a fuel behavior model from an output equation.

燃料挙動モデルを表すパラメータをエンジンの経時
変化に応じて自動的に調整できることから、経時的制御
精度を向上することができる。Since the parameters representing the fuel behavior model can be automatically adjusted according to the change over time of the engine, the control accuracy over time can be improved.

機種間のばらつきを自動的に調整できることから、
製造時の調整工程を大幅に短縮でき、しかも制御精度も
向上することができる。Because the variation between models can be automatically adjusted,
The adjustment process at the time of manufacturing can be greatly reduced, and the control accuracy can be improved.

状態方程式が線形であることを要しないことから、
より高精度な制御モデルを利用することができ、しかも
制御安定性が向上する。Since the equation of state does not need to be linear,
A more accurate control model can be used, and control stability is improved.

従来のセルフチューニングに比較して、推定するパ
ラメータが少ないことから、パラメータを高い追従性で
更新することができる。これにより、制御の追従性及び
精度が向上する。Compared with the conventional self-tuning, the number of parameters to be estimated is small, so that the parameters can be updated with high tracking performance. This improves controllability and accuracy of control.

平滑化処理を行ってから、パラメータの推定を行う
ので、パラメータに対する計測した値に含まれるノイズ
の影響を低減することができ、制御精度を向上させるこ
とができる。Since the parameter is estimated after performing the smoothing process, the influence of noise included in the measured value on the parameter can be reduced, and the control accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の基本的構成を例示する構成図、第２図
は一実施例の構成図、第３図は実施例の燃料噴射制御の
フローチャート、第４図はその燃料量mcマップの説明
図、第５図は同じく目標燃空比λｒマップの説明図、第
６図は実施例の各燃料量の変化特性を示すグラフ、第７
図は実施例のパラメータの推定値の変化状態を示すグラ
フ、第８図は本実施例と従来例との制御特性を対比して
示すグラフ、第９図（Ａ）〜（Ｃ）は本実施例における
平滑化処理の効果を説明するグラフである。 MA……内燃機関 MB……吸気管壁面 MC……シリンダ MD……燃料噴射弁 ME……流入燃料量検出手段 MF……噴射燃料検出手段 MG……燃料挙動予測手段 MH……パラメータ更新手段 MI……噴射量制御手段 MS……平滑化手段 10……エンジン 12……エンジンコントローラ 16……吸気温センサ 27……吸気圧センサ 30……吸入ポート 32……燃料噴射弁 34……燃焼室 38……酸素センサ 50……エンジン回転速度センサ1 is a configuration diagram illustrating a basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of one embodiment, FIG. 3 is a flowchart of fuel injection control of the embodiment, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a target fuel-air ratio λr map, FIG. 6 is a graph showing a change characteristic of each fuel amount of the embodiment, and FIG.
FIG. 8 is a graph showing the state of change of the estimated values of the parameters of the embodiment, FIG. 8 is a graph showing a comparison between the control characteristics of the present embodiment and the conventional example, and FIGS. 9 (A) to 9 (C) are the present embodiment. 9 is a graph illustrating an effect of a smoothing process in an example. MA: Internal combustion engine MB: Intake pipe wall MC: Cylinder MD: Fuel injection valve ME: Inflow fuel amount detection means MF: Injected fuel detection means MG: Fuel behavior prediction means MH: Parameter updating means MI Injection amount control means MS Smoothing means 10 Engine 12 Engine controller 16 Intake temperature sensor 27 Intake pressure sensor 30 Intake port 32 Fuel injection valve 34 Combustion chamber 38 …… Oxygen sensor 50 …… Engine speed sensor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】内燃機関の吸気管壁面への付着燃料量fw及
び吸気管内での蒸発燃料量fvを状態変数として、燃料噴
射弁からの噴射燃料量ｑ、内燃機関の回転速度ω、吸気
管壁面付着燃料の蒸発量Vf、シリンダ内に流入した燃料
と空気の比を表す燃空比λ及びシリンダ内に流入する空
気量mcに基づき、上記内燃機関のシリンダ内に流入する
燃料の挙動を記述した下記の状態方程式（イ）及び出力
方程式（ロ） （但し、ｋは吸気行程におけるｋ番目のサイクル、α
１、α２、α３、α７、α９はパラメータを表す。） からなる燃料挙動モデルに則って、燃料噴射弁からの噴
射燃料量ｑを制御する内燃機関の噴射燃料量制御装置で
あって、 上記シリンダ内に流入した燃料量に相当する流入燃料量
を検出する流入燃料量検出手段と、 上記燃料噴射弁からの噴射燃料量ｑを検出する噴射燃料
検出手段と、 上記流入燃料量と上記噴射燃料量ｑとに基づき、上記燃
料挙動モデルにしたがって、上記付着燃料量fwおよび蒸
発燃料量fvを含む燃料の挙動を予測する燃料挙動予測手
段と、 上記流入燃料量および噴射燃料量ｑと上記燃料挙動予測
手段が予測した付着燃料量fwおよび蒸発燃料量fvとの各
燃料量をそれぞれ平滑化する平滑化手段と、 該平滑化手段で平滑化された上記各燃料量に基づき、上
記出力方程式から、上記燃料挙動モデルを表すパラメー
タを推定し、該燃料挙動モデルのパラメータを更新する
パラメータ更新手段と、 上記更新されたパラメータを用いた燃料挙動モデルに基
づき設定された噴射燃料量算出式に従い、上記各燃料量
に基づいて、噴射燃料量ｑを制御する噴射量制御手段と
を備える内燃機関の噴射燃料量制御装置。1. A fuel injection amount q from a fuel injection valve, a rotational speed ω of an internal combustion engine, an intake pipe The behavior of the fuel flowing into the cylinder of the internal combustion engine is described based on the evaporation amount Vf of the fuel deposited on the wall, the fuel-air ratio λ representing the ratio of fuel and air flowing into the cylinder, and the air amount mc flowing into the cylinder. The following state equation (a) and output equation (b) (Where k is the k-th cycle in the intake stroke, α
1, α2, α3, α7 and α9 represent parameters. An injection fuel amount control device for an internal combustion engine for controlling an injection fuel amount q from a fuel injection valve according to a fuel behavior model comprising: detecting an inflow fuel amount corresponding to the fuel amount flowing into the cylinder. An inflow fuel amount detecting means for detecting an amount of fuel injected from the fuel injection valve; an injection fuel detecting means for detecting an amount of fuel injected from the fuel injection valve; A fuel behavior predicting means for predicting the behavior of the fuel including the fuel amount fw and the evaporated fuel amount fv; the inflow fuel amount and the injected fuel amount q; A smoothing means for smoothing each of the fuel amounts, and a parameter representing the fuel behavior model is estimated from the output equation based on the respective fuel amounts smoothed by the smoothing means. Parameter updating means for updating the parameters of the fuel behavior model, and controlling the injected fuel quantity q based on each of the fuel quantities in accordance with an injection fuel quantity calculation formula set based on the fuel behavior model using the updated parameters. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, comprising: