JP3240780B2 - 内燃機関の燃料供給量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関内での燃料
の挙動を表すパラメータ（付着率、蒸発率）を用いた燃
料挙動モデルに従って、同内燃機関に噴射供給する燃料
量を制御する内燃機関の燃料供給量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の制御装置、すなわち内燃
機関への燃料供給量を、その吸気系における燃料の挙動
に基づいて制御する制御装置としては例えば、特開平１
−２１６０４２号公報に記載の装置、特開平１−２６７
３３２号公報に記載の装置、特開平１−２６７３３３号
公報に記載の装置、或いは特開平１−２７１６４２号公
報に記載の装置、等々が知られている。これらの制御装
置は何れも、内燃機関の運転条件とその空燃比の目標値
とに基づいて同内燃機関に要求される燃料量を求めると
ともに、内燃機関の吸気管壁面への燃料付着量やその蒸
発量をパラメータとして同内燃機関のシリンダに流入す
る燃料の挙動を数式化した燃料挙動モデルに従って、該
求めた要求燃料量から更に実際に供給すべき燃料量を算
出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の制御装置にあっては、内燃機関のシリンダに流入する
燃料の挙動を表すパラメータを用いた燃料挙動モデルに
従って、内燃機関に噴射供給される燃料量が制御される
ことから、それらパラメータの設定さえ適正になされる
ものであれば、その制御される燃料供給量も確かに、当
該内燃機関の空燃比をその理想とされる値に近づけるこ
とのできる適正なものとなる。ただし実情としては、そ
れらパラメータは内燃機関のある運転条件に基づいて予
め固定的に定められるものであることから、例えば燃料
タンクに給油された燃料の性状が当該内燃機関において
標準とされるものと異なったり、また或いは、当該内燃
機関自身に経時的変化等が生じたりした場合には、自ず
とそれらパラメータも燃料挙動モデルに対応し得ないも
のとなり、ひいては上記制御される燃料供給量も適正な
ものとはなり得なくなる。

【０００４】なお、近年は、例えば特開平４−２５２８
３３号公報に記載の装置に見られるように、上記パラメ
ータを動的に修正する手段を設けて、燃料性状の違いや
内燃機関の経時的変化等にも動的に対応できるようにし
た制御装置も提案されてはいる。しかし該制御装置は、
それらパラメータを修正するために多くのデータを用
い、それらデータから山登り法によっていわば統計的に
パラメータの修正を行うものであり、パラメータを動的
に修正することができるとはいえ、その応答性には尚、
問題を残す。

【０００５】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、内燃機関内での燃料の挙動を表すパラメ
ータを用いた燃料挙動モデルに従って同内燃機関に噴射
供給する燃料量を制御するにあたり、それらパラメータ
を内燃機関のその都度の状態に応じて動的に、しかも応
答性よく修正して、同内燃機関への燃料供給量を常に適
正に維持することのできる内燃機関の燃料供給量制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、この発明では、図１１にクレーム対応図を示すよ
うに、内燃機関への燃料噴射量を操作する燃料噴射弁Ｍ
１と、内燃機関の運転条件を示す１乃至複数の要素につ
いてこれを検出する運転条件検出手段Ｍ２と、内燃機関
の排気ガスに基づいて同内燃機関の空燃比を検出する空
燃比検出手段Ｍ３と、前記検出される運転条件に対応し
て内燃機関の吸気系における燃料の挙動を表すパラメー
タがマップ化されたパラメータマップＭ４と、前記検出
される運転条件と前記空燃比の目標値とに基づいて当該
内燃機関に要求される燃料量を演算する要求燃料量演算
手段Ｍ５と、この演算された要求燃料量と前記検出され
る運転条件に対応して前記パラメータマップから読み出
されるパラメータとに基づき、同パラメータを用いた燃
料の挙動モデルに従って、前記燃料噴射弁Ｍ１の操作量
である燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段Ｍ６
と、この算出された燃料噴射量が一次記憶される燃料噴
射量記憶手段Ｍ７と、前記検出される運転条件が一次記
憶される運転条件記憶手段Ｍ８と、この一次記憶された
過去の運転条件と前記検出された空燃比とに基づき当該
内燃機関に実際に供給された燃料量を算出する実燃料量
算出手段Ｍ９と、この算出された実燃料量が一次記憶さ
れる実燃料量記憶手段Ｍ１０と、同算出された実燃料
量、及びこの実燃料量記憶手段Ｍ１０に記憶された過去
の実燃料量、及び前記燃料噴射量記憶手段Ｍ７に記憶さ
れた過去の燃料噴射量に基づき、前記パラメータマップ
Ｍ４にマップ化されているパラメータをリアルタイム修
正するパラメータ修正手段Ｍ１１と、をそれぞれ具える
内燃機関の燃料供給量制御装置において、前記検出され
る運転条件は、内燃機関に吸入される空気の空気圧、及
び同内燃機関の回転数、及び同内燃機関の温度であり、
これら検出される要素に対応して前記パラメータマップ
にマップ化されているパラメータは、内燃機関の吸気系
壁面に付着される燃料の付着率、及び同燃料の蒸発率で
あり、前記運転条件記憶手段Ｍ８に一次記憶される運転
条件は、前記検出される吸入空気の空気圧及び回転数に
基づき演算される当該内燃機関の空気量であることを特
徴とする。

【０００７】

【作用】上記燃料噴射弁Ｍ１、運転条件検出手段Ｍ２、
パラメータマップＭ４、要求燃料量演算手段Ｍ５、及び
燃料噴射量算出手段Ｍ６を通じて実行される燃料供給量
の制御手法、すなわち内燃機関内での燃料の挙動を表す
パラメータを用いた燃料挙動モデルに従って同内燃機関
に噴射供給する燃料量を制御する手法自体は基本的に、
前述した従来の制御装置による燃料供給量制御と変わる
ところはない。

【０００８】ここでは上記のように、パラメータ修正手
段Ｍ１１を通じてパラメータマップＭ４にマップ化され
ているパラメータを動的に修正する。しかもここでは、
この修正を、上記燃料噴射量記憶手段Ｍ７に一次記憶さ
れている過去の燃料噴射量（過去に燃料噴射弁Ｍ１を通
じて噴射供給された燃料量）、上記実燃料量算出手段Ｍ
９を通じて算出された現在の実燃料量（例えば、空燃比
検出手段Ｍ３を通じて検出される現在の空燃比の逆数に
運転条件記憶手段Ｍ８に記憶されている過去の運転条件
を掛けた値として表される）、及び上記実燃料量記憶手
段Ｍ１０に記憶されている同実燃料量についての過去の
値に基づいて、リアルタイムにて実行する。

【０００９】因みに、これら過去の燃料噴射量、現在並
びに過去の実燃料量とは、燃料量を制御する系に例えば
次数１の自己回帰モデルを採用し、これに適宜のむだ時
間を設定したときに与えられる何れも既知の値である。
そして、そのときの未知数として、上記燃料の挙動を表
すパラメータが導入されることとなる。したがって、こ
れら既知の値である過去の燃料噴射量、並びに現在、過
去の実燃料量を用い、例えば逐次最小２乗法によって該
パラメータを求めるようにすれば、それら求められるパ
ラメータも、当該内燃機関のその時々の状態に応じた最
も相応しい燃料挙動変数として、リアルタイム算出され
るようになる。そして、上記パラメータマップＭ４は、
こうして算出されるパラメータによって、それぞれその
該当する部分が上書き修正されることとなる。

【００１０】このため、上記パラメータを用いた燃料挙
動モデルに従って同内燃機関に噴射供給する燃料量を制
御するにしろ、該制御には、当該内燃機関のその時々の
状態に応じて迅速且つ的確に修正された最新のパラメー
タが利用されることとなり、その制御される燃料供給量
も自ずと適正なものに維持されるようになる。

【００１１】また、上記パラメータの算出に用いられる
過去の燃料噴射量並びに現在、過去の実燃料量といった
値は、その何れもが、その時々の制御（制御回数）に応
じてそれぞれ１つの値が特定される、それ自体が上記リ
アルタイムでのパラメータの算出、修正に利用されるに
好適なデータである。したがって、上記構成によってパ
ラメータの修正を行うようにすれば、同修正すべきパラ
メータを求めるのに、前述した統計的な手法を用いる必
要もなければ、そのための多くのデータを貯えておく必
要もない。

【００１２】なお、上記運転条件検出手段Ｍ２を通じて
検出される運転条件としては、当該内燃機関に吸入され
る空気の空気圧、及び同内燃機関の回転数、及び同内燃
機関の温度等があり、これら検出される運転条件に対応
して上記パラメータマップＭ４にマップ化されるパラメ
ータとしては、同内燃機関の吸気系壁面に付着される燃
料の付着率や同燃料の蒸発率がある。

【００１３】また、運転条件として上記空気圧や回転数
が検出される場合、これに基づいて当該内燃機関へ吸入
される空気量を求めることも容易であり、上記の例のよ
うに、空燃比検出手段Ｍ３を通じて検出される現在の空
燃比の逆数に運転条件記憶手段Ｍ８に記憶されている過
去の運転条件を掛けた値として実燃料量を算出する場合
には、同記運転条件記憶手段Ｍ８に一次記憶する運転条
件としても、この求められる空気量を採用することが望
ましい。

【００１４】

【実施例】図１に、この発明にかかる燃料供給量制御装
置の一実施例として、車両に搭載される内燃機関（エン
ジン）及びその電子制御装置の概略構成を示す。

【００１５】まず、図１を参照して、この実施例におい
て制御対象とするエンジン及びその電子制御装置の構成
を説明する。例えば、４気筒４サイクルの火花点式のも
のを想定しているエンジン１において、その吸入空気
は、同図１に示されるように、エアクリーナ２から吸気
管３を通り、サージタンク４、インテークマニホールド
５を介して各気筒に吸入される。一方、燃料は、図示し
ない燃料タンクより圧送されて、上記インテークマニホ
ールド５に設けられた燃料噴射弁６から、同エンジン１
の各吸気ポートに向けて噴射供給される。エンジン１の
シリンダ内で燃焼したガスは、排気管７を通して触媒コ
ンバータ８に導入され、ここで同燃焼ガス中の有害成分
（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）が三元触媒により清浄化されて
排出される。

【００１６】また、上記吸気管３に吸入された空気は、
アクセルペダルと連動するスロットルバルブ９によって
その流量が制御されるようになる。このスロットルバル
ブ９の開度はスロットル開度センサ１０によって検出さ
れる。また、この吸気管３の管内圧力Ｐｍは、上記サー
ジタンク４内に設けられた吸気圧センサ１１によって検
出される。

【００１７】エンジン１の回転数Ｎｅは、同エンジン１
のクランク軸近傍に配設された回転数センサ（クランク
角センサ）１２によって検出される。この回転数センサ
１２は、エンジン１のクランク軸と同期して回転するリ
ングギヤに対向して設けられるもので、ここでは例え
ば、エンジン１の２回転（７２０度）毎に２４発のパル
ス信号を出力するものとする。

【００１８】また、エンジン１の本体周囲に設けられた
ウォータジャケットに充填されている冷却水の水温ＴＷ
は、水温センサ１３によって検出される。該水温センサ
１３としては通常サーミスタが用いられ、水温ＴＷの変
化をこのサーミスタの抵抗値の変化として検出する。

【００１９】また、上記排気管７中、触媒コンバータ８
の上流部分には、当該部分における排気ガスの現実の未
燃焼酸素濃度を検出し、これを空燃比検出信号Ａ／Ｆと
して出力する空燃比センサ１４が配設されている。因み
に、該空燃比センサ１４から出力される空燃比検出信号
Ａ／Ｆはかかる場合、エンジン１に供給される混合気の
現実の空燃比に対してリニアな値をとる。

【００２０】他方、電子制御装置２０は、周知のセント
ラル・プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）２１、リー
ド・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）２２、ランダム・アク
セス・メモリ（ＲＡＭ）２３、バックアップＲＡＭ２４
等を中心とした算術論理演算回路として構成される。該
算術論理演算回路は、上記各センサからの信号入力や、
各アクチュエータへの制御信号出力を行なう入出力ポー
ト（Ｉ／Ｏポート）２５とバスを介して相互に接続され
ている。そして該電子制御装置２０では、入出力ポート
２５を介して、上述したスロットル開度をはじめ、吸気
管内圧力Ｐｍ、回転数Ｎｅ、冷却水温ＴＷ、空燃比Ａ／
Ｆ、等々のセンサ信号を入力するとともに、これらセン
サ信号に基づいて燃料噴射量ＴＡＵなどを算出し、該算
出した燃料噴射量ＴＡＵに基づいて上記燃料噴射弁６の
駆動を制御する、などの処理を同入出力ポート２４を介
して実行する。

【００２１】図２乃至図６は、同電子制御装置２０の、
この実施例にかかる燃料供給量制御装置としての構成を
機能的、且つ具体的に示したものであり、以下、これら
図２乃至図６を参照して、該燃料供給量制御装置の構
成、並びにその機能を更に詳述する。

【００２２】この実施例の装置では、上記エンジン１の
吸気系での燃料の挙動を表すパラメータとして、 ・上記インテークマニホールド５の壁面に付着する燃料
の付着率ｘ、 ・同インテークマニホールド５の壁面に付着した燃料の
うち、次の制御サイクルでシリンダ内に吸入される燃料
の比率、すなわち蒸発率１／τ、 といった２つのパラメータを用い、これらのパラメータ
を用いた燃料挙動モデルに従って、同エンジン１に噴射
供給する燃料量を制御する。そしてここでは、このよう
な燃料挙動モデルとして、図２に示すようなモデルを設
定する。因みに、この図２に示す燃料挙動モデルとは、
次のようにして導かれたものである。

【００２３】すなわち、Ｃ．Ｆ．アキノの式によれば、
上記インテークマニホールド５に付着する燃料量は、こ
れをＭｆ（ｉ）として、

【００２４】

【数１】

【００２５】として与えられ、またエンジン１のシリン
ダに供給される燃料量は、これをＧｆｃ（ｉ）とする
と、

【００２６】

【数２】

【００２７】として与えられる。これら式において、ｉ
は最初のサンプリング開始からの制御回数を示す変数で
ある。ここで、入力をＧｆ、出力をＧｆｃとして、伝達
関数を求めると次のようになる。

【００２８】まず、（１）式を離散系に変換（Ｚ変換）
して、次の（３）式を得る。

【００２９】

【数３】

【００３０】同様に、（２）式を離散系に変換（Ｚ変
換）して、次の（４）式を得る。

【００３１】

【数４】

【００３２】したがって、これら（３）式及び（４）式
より、

【００３３】

【数５】

【００３４】が得られ、ここで求める伝達関数は、

【００３５】

【数６】

【００３６】となる。こうして求められた伝達関数が、
図２に示す挙動モデルにおいて採用されている。図３
は、こうして設定した燃料挙動モデルを前提として、上
記吸気圧センサ１１を通じて検出される吸気管内圧力
（すなわち吸気圧）Ｐｍ、回転数センサ１２を通じて検
出されるエンジン回転数Ｎｅ、水温センサ１３を通じて
検出される冷却水温ＴＷ、及び空燃比センサ１４を通じ
て検出される空燃比Ａ／Ｆに基づき、上記燃料噴射弁６
の操作量を決定する電子制御装置２０の機能的且つ具体
的な構成例を示したものである。

【００３７】すなわち、この図３として示される電子制
御装置２０において、蒸発率１／τベースマップ（τBa
seマップ）２０１は、上述した２つのパラメータのうち
の蒸発率１／τについて、エンジン回転数Ｎｅと吸気圧
Ｐｍとに対応した値（１／τ）が登録されたマップであ
り、また付着率ｘベースマップ（ｘBaseマップ）２０２
は、同２つのパラメータのうちの付着率ｘについて、同
様にエンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｍとに対応した値
（ｘ）が登録されたマップである。これらマップは何れ
も、前述したバックアップＲＡＭ２４内に構築されてお
り、その内容はそれぞれ、図４或いは図６に示されるも
のとなっている。

【００３８】因みに、τBaseマップ２０１は、図４に示
されるように、エンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｍとによ
って定まるエンジン１の運転領域［Ａ］、［Ｂ］、
［Ｃ］、及び［Ｄ］毎に、順次その値が大きくなる蒸発
率１／τが登録されており、その都度のエンジン回転数
Ｎｅと吸気圧Ｐｍとによって定まる運転領域に登録され
ている蒸発率１／τの値が該τBaseマップ２０１から読
み出されるようになる。

【００３９】なお、この蒸発率１／τは、エンジン１の
温度（冷却水温ＴＷ）に大きく影響されるパラメータで
あり、また通常、エンジン１の低温時にはより多くの燃
料を同エンジン１に対して供給する必要があることか
ら、この実施例の制御装置では、上記水温センサ１３に
よって検出される冷却水温ＴＷに基づき、温度補正テー
ブル２１１を通じて、この読み出される蒸発率１／τの
値を補正するようにしている。図５に、この温度補正テ
ーブル２１１の設定例を示す。

【００４０】この図５に示されるように、温度補正テー
ブル２１１には、燃料の殆どが蒸発する水温ＴＷ＝８０
℃以上において値「１」となり、該水温ＴＷ＝８０℃未
満では、水温ＴＷが低くなるにつれて徐々に大きな値と
る態様で、その温度補正係数ＫＴHWが設定されている。
そして、上記τBaseマップ２０１では、この温度補正テ
ーブル２１１から水温ＴＷに応じて読み出される温度補
正係数ＫＴHWの値に基づき、上記読み出される蒸発率１
／τの値を、

【００４１】

【数７】

【００４２】として補正する。ここで、（１／τB ）
は、同τBaseマップ２０１から読み出された蒸発率１／
τの値τBaseを、上記温度補正係数ＫＴHWに基づいて補
正した値である。

【００４３】他方、ｘBaseマップ２０２は、図６に示さ
れるように、エンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｍとによっ
て定まるエンジン１の運転領域［ａ］、［ｂ］、及び
［ｃ］毎に、順次その値が小さくなる付着率ｘが登録さ
れており、その都度のエンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｍ
とによって定まる運転領域に登録されている付着率ｘの
値が

【００４４】

【数８】

【００４５】として、該ｘBaseマップ２０２から読み出
されるようになる。ここで、ｘB は、同ｘBaseマップ２
０２から読み出された付着率ｘBaseの値である。また、
図３に示される電子制御装置２０において、空気量演算
部２０３は、エンジン１の運転条件として、その吸入さ
れる空気量Ｇａを、上記エンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐ
ｍとに基づき、

【００４６】

【数９】

【００４７】として演算する部分であり、また要求燃料
量演算部２０４は、この演算された空気量Ｇａの値と目
標空燃比Ａ／Ｆの値とに基づき、エンジン１のその都度
の状態において要求される燃料量Ｇ’ｆｃを、

【００４８】

【数１０】

【００４９】として演算する部分である。なお、これら
演算部２０３及び２０４については、前記ＲＯＭ２２を
用いたルックアップテーブルとしてこれを実現すること
も可能である。

【００５０】そして、同電子制御装置２０において、燃
料噴射量算出部２０５は、上記演算された要求燃料量
Ｇ’ｆｃに、図２に示した燃料挙動モデルの逆系の伝達
関数を乗じて、

【００５１】

【数１１】

【００５２】として、エンジン１に供給すべき燃料量Ｇ
ｆを演算する部分である。この乗じられる伝達関数にお
ける蒸発率１／τ、及び付着率ｘの値はそれぞれ、上述
したτBaseマップ２０１から読み出される値（１／τB
）、及びｘBaseマップ２０２から読み出される値ｘB
が用いられる。こうして算出された燃料量Ｇｆは、同電
子制御装置２０内において所定の単位変換係数ｋが乗じ
られ、

【００５３】

【数１２】

【００５４】として燃料噴射弁６の操作量（燃料噴射
量）ＴＡＵに変換される。この変換された操作量ＴＡＵ
が、同電子制御装置２０の入出力ポート２５を介して燃
料噴射弁６に印加され、その駆動を制御するようになる
ことは前述した通りである。

【００５５】一方、同図３に示される電子制御装置２０
において、燃料噴射量記憶部２０６は、上記算出された
燃料量Ｇｆを複数制御回数分（正確にはＧｆ（ｉ−４）
までの最大４回前までの分）記憶する部分であり、空気
量記憶部２０７は、先の空気量演算部２０３を通じて演
算された空気量Ｇａをこれも複数制御回数分（正確には
Ｇａ（ｉ−３）までの最大３回前までの分）記憶する部
分である。また、実燃料量算出部２０８は、この空気量
記憶部２０７に記憶されている３回前の空気量Ｇａ（ｉ
−３）と前記空燃比センサ１４を通じて検出されるその
都度の空燃比Ａ／Ｆ（ｉ）とに基づき、

【００５６】

【数１３】

【００５７】といった態様で、エンジン１に実際に供給
されている燃料量Ｇｆｃ（ｉ）を算出する部分であり、
実燃料量記憶部２０９は、こうして算出された実燃料量
Ｇｆｃ（ｉ）を記憶し、これをＧｆｃ（ｉ−１）とし
て、次回の制御サイクルに、パラメータ修正部２１０に
対し読み出す部分である。なお、これら各記憶部２０
６、２０７、及び２０９は、前記ＲＡＭ２３によって実
現されている。

【００５８】パラメータ修正部２１０は、上記燃料噴射
量記憶部２０６に記憶されている過去の燃料量Ｇｆ（ｉ
−３）及びＧｆ（ｉ−４）、実燃料量記憶部２０９に記
憶されている過去の実燃料量Ｇｆｃ（ｉ−１）、そして
上記実燃料量算出部２０８を通じて算出された現在の実
燃料量Ｇｆｃ（ｉ）に基づいて、τBaseマップ２０１及
びｘBaseマップ２０２に登録されている上述した各パラ
メータをリアルタイムにて修正する部分である。すなわ
ち、パラメータ修正部２１０は、これら各燃料量に基づ
いて前記蒸発率１／τ及び付着率ｘを推定すべく、予め
次の手法で設計されている。 （１）制御対象のモデリング（同定） この実施例の装置では、燃料供給量を制御する系を、次
数１の自己回帰モデルにおいてむだ時間による遅れｐを
ｐ＝３とし、更に前述したアキノの式における蒸発率１
／τ及び付着率ｘから求まるエンジン１のシリンダに入
る燃料量、すなわち実燃料量をＧｆｃ（ｉ）として、

【００５９】

【数１４】

【００６０】のように近似する。なおここで、Ｇｆは、
上記燃料噴射量算出部２０５を通じて算出される燃料噴
射量である。また、ここでは便宜上、

【００６１】

【数１５】

【００６２】とおき、上記（１４）式のモデル式につい
てもこれを、

【００６３】

【数１６】

【００６４】として扱うものとする。 （２）モデル定数ａ，ｂのリアルタイム算出（適応同
定） 上記（１６）式を既知信号と未知信号とに分離すると次
式となる。

【００６５】

【数１７】

【００６６】ここで、該（１７）式右辺の第２項を左辺
に移項し、これを改めてＹ（ｉ）とすると、すなわち

【００６７】

【数１８】

【００６８】とおくと、上記（１７）式は、

【００６９】

【数１９】

【００７０】となる。そしてここでは、未知数であるａ
及びｂを逐次最小２乗法によって求める。すなわち、Θ
をパラメータベクトル、またＷを測定値ベクトルとし
て、

【００７１】

【数２０】

【００７２】とおいたとき、

【００７３】

【数２１】

【００７４】であれば、ｉ→∞の条件で

【００７５】

【数２２】

【００７６】が保証されるようになる。このため、上記
（２１）式のアルゴリズムを用いることで、未知数であ
るモデル定数ａ，ｂが求まることとなる。そこでここで
も、同（２１）式をリアルタイムにて実行し、その求ま
る値を便宜上、ここで求めるモデル定数とする。ただし
この（２１）式において、Γは、

【００７７】

【数２３】

【００７８】であって、

【００７９】

【数２４】

【００８０】を初期値とする２×２の対称行列である。
こうしてモデル定数ａ，ｂを求めたパラメータ修正部２
１０は、τBaseマップ２０１及びｘBaseマップ２０２に
登録されている前述した各パラメータを修正すべく、更
に以下の処理を実行する。

【００８１】まず、これら求めたモデル定数ａ及びｂ
を、前記蒸発率１／τ及び付着率ｘに戻す。これには、
先の（１５）式での置換に基づき、

【００８２】

【数２５】

【００８３】を実行する。この（２５）式の実行によっ
て、現在推定される蒸発率１／τ及び付着率ｘがこれも
リアルタイムで得られるようになる。一方、パラメータ
修正部２１０では、前述したその都度のエンジン回転数
Ｎｅと吸気圧Ｐｍとに基づいて、τBaseマップ２０１か
らは、図４に示した運転領域［Ａ］、［Ｂ］、［Ｃ］、
及び［Ｄ］の何れか該当する領域における蒸発率１／τ
の値τBaseを、またｘBaseマップ２０２からは、図６に
示した運転領域［ａ］、［ｂ］、及び［ｃ］の何れか該
当する領域における付着率ｘの値ｘBaseをそれぞれ検索
し、それら検索値と上記推定によって得られた蒸発率１
／τ及び付着率ｘとの差の比率を求める。

【００８４】すなわち、蒸発率に関しては、前述した温
度補正係数ＫＴHWを考慮して、

【００８５】

【数２６】

【００８６】として、その差の比率をＫτB を求め、他
方の付着率に関しては、

【００８７】

【数２７】

【００８８】として、その差の比率をＫｘB を求める。
そしてその後、同パラメータ修正部２１０は、τBaseマ
ップ２０１及びｘBaseマップ２０２の上述した全ての運
転領域について、これら求めた比率ＫτB 及びＫｘB に
よるパラメータの更新を行う。

【００８９】すなわち、τBaseマップ２０１について
は、その全ての運転領域にある蒸発率１／τの値τBase
について、各々これを

【００９０】

【数２８】

【００９１】として更新（修正）し、他方のｘBaseマッ
プ２０２についても、その全ての運転領域にある付着率
ｘの値ｘBaseについて、各々これを

【００９２】

【数２９】

【００９３】として更新（修正）する。こうした更新
（修正）によって、これらτBaseマップ２０１及びｘBa
seマップ２０２には、該実施例の装置において燃料供給
量の制御を行う系としてのその時々の状態に応じた最適
のパラメータが保持されるようになる。

【００９４】図７〜図１０は、上記電子制御装置２０が
エンジン１への燃料供給量を制御する上で実際に行う処
理、並びに上記蒸発率１／τベースマップ（τBaseマッ
プ）２０１及び付着率ｘベースマップ（ｘBaseマップ）
２０２を自動修正する処理についてその一連の処理手順
を示したものであり、以下、これら図７〜図１０を併せ
参照して、該実施例の制御装置の動作を更に詳述する。

【００９５】図７は、この実施例の制御装置において、
電子制御装置２０が前記燃料噴射弁６を制御する上で実
行する燃料噴射量の算出ルーチンを示すフローチャート
である。電子制御装置２０は、該燃料噴射量の算出に際
して、同図７に示されるルーチンを実行する。

【００９６】すなわち、電子制御装置２０はまず、前記
入出力ポート２５を介して、回転数センサ１２の検出出
力であるエンジン回転数Ｎｅ、吸気圧センサ１１の検出
出力である吸気管内圧力（吸気圧）Ｐｍ、及び水温セン
サ１３の検出出力である冷却水温ＴＷをそれぞれ取り込
み（ステップ１００）、上記τBaseマップ２０１及びｘ
Baseマップ２０２から、これら取り込んだ情報に対応す
る運転領域にあるパラメータ、すなわち蒸発率（１／τ
B ）及び付着率ｘB をそれぞれ検索する（ステップ１１
０）。この検索は、それらτBaseマップ２０１及びｘBa
seマップ２０２のその都度の最新のものに基づいて行わ
れる。また特に、蒸発率（１／τB ）の検索に際して、
図５に例示した温度補正テーブル２１１が参照されるよ
うになることは上述した通りである。

【００９７】こうして、蒸発率（１／τB ）及び付着率
ｘB の各該当するパラメータを検索した電子制御装置２
０は次に、空気量演算部２０３を通じて求められ且つ空
気量記憶部２０７に記憶されている前回の空気量演算値
Ｇａ（ｉ−１）と目標空燃比Ａ／Ｆの値とに基づき、要
求燃料量演算部２０４を通じて先の（１０）式の演算を
実行して、今回要求されている基本の燃料量Ｇ’ｆｃ
（ｉ）を算出する（ステップ１２０）。そして、電子制
御装置２０は更に、この算出した要求燃料量Ｇ’ｆｃ
（ｉ）に図２に示した燃料挙動モデルの逆系の伝達関数
を乗じる先の（１１）式の演算を燃料噴射量算出部２０
５を通じて実行して、エンジン１に供給すべき燃料量Ｇ
ｆ（ｉ）を算出する（ステップ１３０）。この乗じられ
る伝達関数における蒸発率１／τ、及び付着率ｘの値と
して、それぞれ上記検索された蒸発率（１／τB ）及び
付着率ｘB が用いられることも上述した。

【００９８】この算出された燃料量Ｇｆ（ｉ）はその
後、（１２）式として上述したように、電子制御装置２
０内において所定の単位変換係数ｋが乗じられて燃料噴
射弁６の操作量（燃料噴射量）ＴＡＵに変換される（ス
テップ１４０）。この変換された操作量ＴＡＵは、同電
子制御装置２０の前記入出力ポート２５を介して燃料噴
射弁６に印加され、その駆動を制御するようになる。

【００９９】こうして、当該制御サイクルにおける操作
量（燃料噴射量）ＴＡＵを算出出力した電子制御装置２
０は、その後、上述した実燃料量記憶部２０９、燃料噴
射量記憶部２０６、及び空気量記憶部２０７の各記憶内
容を更新する。

【０１００】すなわち、実燃料量記憶部２０９について
は、その記憶要素である実燃料量Ｇｆｃを

【０１０１】

【数３０】

【０１０２】として更新し（ステップ１５０）、燃料噴
射量記憶部２０６については、その記憶要素である燃料
噴射量Ｇｆを

【０１０３】

【数３１】

【０１０４】として更新し（ステップ１６０）、空気量
記憶部２０７については、その記憶要素である空気量Ｇ
ａを

【０１０５】

【数３２】

【０１０６】として更新する（ステップ１７０）。図８
は、同実施例の制御装置において、電子制御装置２０
が、例えば上述した燃料噴射量の算出ルーチンと並行し
て、若しくは別の時間帯に実行するとする上記τBaseマ
ップ２０１及びｘBaseマップ２０２の自動修正にかかる
処理手順を示すフローチャートである。電子制御装置２
０は、これらマップ２０１及び２０２に登録されている
パラメータすなわち蒸発率１／τ及び付着率ｘを修正す
るに際し、前述したパラメータ修正部２１０を通じて、
同図８に示される修正ルーチンを実行する。

【０１０７】すなわち、電子制御装置２０はまず、前記
入出力ポート２５を介して、空燃比センサ１４の検出出
力である空燃比Ａ／Ｆを取り込み（ステップ２００）、
且つ上記空気量記憶部２０７から３回前（３サイクル
前）の空気量Ｇａ（ｉ−３）を読み込み（ステップ２１
０）、実燃料量算出部２０８を通じて先の（１３）式の
演算を実行して、そのとき実際にエンジン１のシリンダ
に供給されている燃料量すなわち実燃料量Ｇｆｃ（ｉ）
を算出する（ステップ２２０）。

【０１０８】電子制御装置２０は次に、先と同様、回転
数センサ１２の検出出力であるエンジン回転数Ｎｅ及び
吸気圧センサ１１の検出出力である吸気管内圧力（吸気
圧）Ｐｍを入出力ポート２５を介してそれぞれ取り込ん
だ後（ステップ２３０）、先の（１８）式の置換（ステ
ップ２４０）、及び先の（１５）式の置換（ステップ２
５０、ステップ２６０）を前提として、前記モデル定数
ａ，ｂの算出を開始する（ステップ２７０）。このモデ
ル定数の算出ルーチンを図９に示す。

【０１０９】すなわち、電子制御装置２０は、このモデ
ル定数の算出に際してまず、実燃料量記憶部２０９に記
憶されている実燃料量Ｇｆｃ（ｉ−１）の値、及び燃料
噴射量記憶部２０６に記憶されている燃料噴射量Ｇｆ
（ｉ−３），Ｇｆ（ｉ−４）の各値を読み込んだ後、測
定値ベクトルとパラメータベクトルとを先の（２０）式
の如く定め（ステップ２７１、及びステップ２７２）、
これに先の（２３）式、及び（２４）式に示した２×２
の対称行列Γを導入して（ステップ２７３）、先の（２
１）式を実行する（ステップ２７４）。そして、この結
果得られたモデル定数ａ及びｂを、図８に示すパラメー
タ修正ルーチンに返す。

【０１１０】こうしてモデル定数ａ，ｂを求めた電子制
御装置２０は次いで、図８のパラメータ修正ルーチンに
おいて、先の（２５）式に基づき、上記求めたモデル定
数ａ及びｂを蒸発率１／τ及び付着率ｘに戻し（ステッ
プ２８０）、該得られた蒸発率１／τ及び付着率ｘに基
づいて更に、上記各ベースマップ、すなわちτBaseマッ
プ２０１及びｘBaseマップ２０２の更新を開始する（ス
テップ２９０）。これらベースマップの更新ルーチンを
図１０に示す。

【０１１１】これらベースマップの更新に際して、電子
制御装置２０はまず、上記取り込んだエンジン回転数Ｎ
ｅと吸気圧Ｐｍと（図８ステップ２３０）に基づいて、
上記τBaseマップ２０１からは、図４に示した運転領域
の該当する領域における蒸発率１／τの値τBaseを、ま
た上記ｘBaseマップ２０２からは、同じく図６に示した
運転領域の該当する領域における付着率ｘの値ｘBaseを
それぞれ検索し（ステップ２９１）、それら検索値と上
記推定によって得られた蒸発率１／τ及び付着率ｘとの
差の比率ＫτB 及びＫｘB を、それぞれ先の（２６）式
及び（２７）式に基づいて求める（ステップ２９２）。

【０１１２】そして、同電子制御装置２０はその後、τ
Baseマップ２０１及びｘBaseマップ２０２の上述した全
ての運転領域について、先の（２８）及び（２９）式の
如く、これら求めた比率ＫτB 及びＫｘB によるパラメ
ータの更新を実行する（ステップ２９３）。こうした更
新（修正）によって、これらτBaseマップ２０１及びｘ
Baseマップ２０２には、該実施例の装置において燃料供
給量の制御を行う系としてのその時々の状態に応じた最
適のパラメータが保持されるようになることは前述した
通りである。

【０１１３】このように、この実施例の制御装置によれ
ば、パラメータ修正部２１０を通じて、ベースマップ
（τBaseマップ及びｘBaseマップ）２０１及び２０２に
登録されているパラメータ（蒸発率１／τ及び付着率
ｘ）が、例えば給油される燃料の性状の違いやエンジン
１の経時的変化等に応じて動的に修正されるようにな
る。しかも同実施例では、このパラメータの修正が、燃
料噴射量記憶部２０６に一次記憶されている過去の燃料
噴射量Ｇｆ（ｉ−３），Ｇｆ（ｉ−４）、実燃料量算出
部２０８を通じて算出された現在の実燃料量Ｇｆｃ
（ｉ）、及び実燃料量記憶部２０９に記憶されている同
実燃料量についての過去の値Ｇｆｃ（ｉ−１）に基づい
て、リアルタイムにて実行される。

【０１１４】このため、上記パラメータを用いた燃料挙
動モデルに従ってエンジン１に噴射供給する燃料量を制
御するにしろ、該制御には、当該エンジンのその時々の
状態に応じて迅速且つ的確に修正された最新のパラメー
タが利用されることとなり、その制御される燃料供給量
も自ずと適正なものに維持されるようになる。

【０１１５】また、上記パラメータの算出に用いられる
過去の燃料噴射量並びに現在、過去の実燃料量といった
値は、その何れもが、その時々の制御（制御回数）に応
じてそれぞれ１つの値が特定される、それ自体が上記リ
アルタイムでのパラメータの算出、修正に利用されるに
好適なデータである。したがって、上記構成によってパ
ラメータの修正を行うようにすれば、同修正すべきパラ
メータを求めるために多くのデータを貯えておく必要は
なく、先の（３０）、（３１）、及び（３２）式を通じ
て更新処理されるような限られた非常に少ないデータを
貯えておくことで十分となる。

【０１１６】なお、この実施例の装置では、上記パラメ
ータの修正ルーチン（図８）を通じて、そのときのモデ
ル定数ａ，ｂ（蒸発率１／τ、付着率ｘ）が求まれば、
それによってベースマップ（τBaseマップ、ｘBaseマッ
プ）の更新も併せ実行される構成としているが、他に例
えば、上記求まるモデル定数ａ，ｂ（蒸発率１／τ、付
着率ｘ）の変動を監視し、その変動量が所定量よりも大
きいときにのみ、上記ベースマップの更新が実行される
構成とすることもできる。すなわちこの場合、給油され
る燃料の性状の違いやエンジンの経時的変化等があった
としても、それら性状の違いや経時的変化等が燃料供給
量の制御に影響を及ぼさない程度に些細なものであると
きには、上記ベースマップの更新は抑制される。

【０１１７】また、このパラメータ修正ルーチンであ
れ、先の燃料噴射量算出ルーチン（図７）であれ、各種
センサデータの取り込み時期は任意であり、それが用い
られる以前でさえあれば、如何なる時期であってもよ
い。

【０１１８】また、同実施例の装置では、これらパラメ
ータ修正ルーチンと燃料噴射量算出ルーチンとを、例え
ば並行して、または別の時間帯に実行される各別のルー
チンとして扱っているが、これら２つのルーチンは、１
つの連続したルーチンとして扱うことも勿論可能であ
る。

【０１１９】また、上記実施例の装置では、図２に示し
たような蒸発率１／τ及び付着率ｘをパラメータとした
燃料挙動モデルを前提として、その適正な燃料量を供給
制御する装置について示したが、この発明にかかる燃料
供給量制御装置において前提とする燃料挙動モデルが、
必ずしもこのようなモデルに限られるものでないことも
勿論である。他に例えば、燃料噴射弁の噴霧状態や燃料
の性状等をも含めてモデル化したような種々の燃料挙動
モデルについても、上記に準じた態様で、この燃料供給
量制御装置を適用することができ且つ、上述と同等の効
果を期待することができる。またその場合、運転条件検
出データとして取り込むべきデータも、上述したエンジ
ン回転数Ｎｅや吸気圧Ｐｍ、冷却水温ＴＷには限られな
い。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、内燃機関の吸気系における燃料の挙動を表すパラメ
ータを用いた燃料挙動モデルに従って同内燃機関に噴射
供給する燃料量を制御するにあたり、当該内燃機関のそ
の時々の状態に応じて迅速且つ的確に修正された最新の
パラメータが用いられるようになり、その制御される燃
料供給量も自ずと適正なものに維持されるようになる。

【０１２１】またこの発明によれば、過去の燃料噴射量
並びに現在、過去の実燃料量といった値に基づいて上記
修正すべきパラメータの算出を行うようにしたことか
ら、同パラメータを求めるのに、従来のような統計的な
手法を用いる必要もなければ、そのための多くのデータ
を貯えておく必要もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる内燃機関の燃料供給量制御装
置の一実施例構成を示すブロック図である。

【図２】同実施例の制御装置に採用される燃料の挙動モ
デルを示すブロック図である。

【図３】同実施例の制御装置の電子制御装置についてそ
の機能的且つ具体的な構成例を示すブロック図である。

【図４】図３に示される蒸発率１／τベースマップ（τ
Baseマップ）についてその一具体例を示すグラフであ
る。

【図５】図３に示される温度補正テーブルについてその
一具体例を示すグラフである。

【図６】図３に示される付着率ｘベースマップ（ｘBase
マップ）についてその一具体例を示すグラフである。

【図７】同実施例の制御装置による燃料噴射量の算出手
順を示すフローチャートである。

【図８】同実施例の制御装置による１／τ（蒸発率）及
びｘ（付着率）の修正手順を示すフローチャートであ
る。

【図９】同実施例の制御装置によるモデル定数の算出手
順を示すフローチャートである。

【図１０】同実施例の制御装置によるベースマップの更
新手順を示すフローチャートである。

【図１１】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…エアクリーナ、３…吸気管、４…サ
ージタンク、５…インテークマニホールド、６…燃料噴
射弁、７…排気管、８…触媒コンバータ、９…スロット
ルバルブ、１０…スロットル開度センサ、１１…吸気圧
センサ、１２…回転数センサ、１３…水温センサ、１４
…空燃比センサ、２０…電子制御装置、２１…ＣＰＵ、
２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…バックアップＲＡ
Ｍ、２５…入出力ポート、２０１…蒸発率１／τベース
マップ（τBaseマップ）、２０２…付着率ｘベースマッ
プ（ｘBaseマップ）、２０３…空気量演算部、２０４…
要求燃料量演算部、２０５…燃料噴射量演算部、２０６
…燃料噴射量記憶部、２０７…空気量記憶部、２０８…
実燃料量算出部、２０９…実燃料量記憶部、２１０…パ
ラメータ修正部、２１１…温度補正テーブル。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−252833（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216024（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267332（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267333（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−271642（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−36032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−65537（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関への燃料噴射量を操作する燃料
   噴射弁と、内燃機関の運転条件を示す１乃至複数の要素
   についてこれを検出する運転条件検出手段と、内燃機関
   の排気ガスに基づいて同内燃機関の空燃比を検出する空
   燃比検出手段と、前記検出される運転条件に対応して内
   燃機関の吸気系における燃料の挙動を表すパラメータが
   マップ化されたパラメータマップと、前記検出される運
   転条件と前記空燃比の目標値とに基づいて当該内燃機関
   に要求される燃料量を演算する要求燃料量演算手段と、
   この演算された要求燃料量と前記検出される運転条件に
   対応して前記パラメータマップから読み出されるパラメ
   ータとに基づき、同パラメータを用いた燃料の挙動モデ
   ルに従って、前記燃料噴射弁の操作量である燃料噴射量
   を算出する燃料噴射量算出手段と、この算出された燃料
   噴射量が一次記憶される燃料噴射量記憶手段と、前記検
   出される運転条件が一次記憶される運転条件記憶手段
   と、この一次記憶された過去の運転条件と前記検出され
   た空燃比とに基づき当該内燃機関に実際に供給された燃
   料量を算出する実燃料量算出手段と、この算出された実
   燃料量が一次記憶される実燃料量記憶手段と、同算出さ
   れた実燃料量、及びこの実燃料量記憶手段に記憶された
   過去の実燃料量、及び前記燃料噴射量記憶手段に記憶さ
   れた過去の燃料噴射量に基づき、前記パラメータマップ
   にマップ化されているパラメータをリアルタイム修正す
   るパラメータ修正手段と、を具える内燃機関の燃料供給
   量制御装置において、前記検出される運転条件は、内燃
   機関に吸入される空気の空気圧、及び同内燃機関の回転
   数、及び同内燃機関の温度であり、これら検出される要
   素に対応して前記パラメータマップにマップ化されてい
   るパラメータは、内燃機関の吸気系壁面に付着される燃
   料の付着率、及び同燃料の蒸発率であり、 前記運転条件
   記憶手段に一次記憶される運転条件は、前記検出される
   吸入空気の空気圧及び回転数に基づき演算される当該内
   燃機関の空気量であることを特徴とする内燃機関の燃料
   供給量制御装置。