JPH04252833A - 内燃機関の燃料供給量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の燃料供給
量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃料供給量を吸気系における
燃料の挙動に基づいて制御する制御装置がある。これは
、エンジンの運転条件に基づいて要求燃料量を求めると
共に、吸気管壁面の燃料付着量、壁流量およびその蒸発
量等を変数に、エンジン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したがって燃料供給装
置からの燃料供給量を制御することで、シリンダに要求
量の燃料を供給するものである（特開平１ー２１６０４
２号、２６７３３２号、２６７３３３号、２７１６４２
号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな制御装置にあっては、燃料挙動モデルに用いる変数
（パラメータ）が運転条件に基づいて定められ、自己修
正する構成とはなっていないため、例えばタンクに給油
された燃料の性状が標準のものと異なったり、エンジン
の経時変化等があると、吸気系の燃料の挙動が変わって
対応できなくなり、燃料供給の適正な制御が行えなくな
るという問題があった。

【０００４】この発明は、このような問題点を解決した
燃料供給量制御装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、図１に示す
ように運転条件に基づいて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したがって燃
料供給量を制御する燃料供給量制御手段１００を有する
内燃機関の燃料供給量制御装置において、所定期間分の
運転条件を記憶する運転条件記憶手段１０１と、同一期
間分の空燃比挙動を記憶する実空燃比記憶手段１０２と
、同一期間にて燃料挙動モデルにより推定した刻々の推
定空燃比と前記実空燃比記憶手段１０２に記憶された実
空燃比との各差を最小にするように、燃料挙動モデルの
前記運転条件記憶手段１０１に記憶された運転条件に対
応するパラメータを修正する燃料挙動モデル修正手段１
０３とを設ける。

【０００６】

【作用】吸気系の燃料の挙動が変化して燃料挙動モデル
による推定空燃比と実空燃比とに差を生じると、その差
を最小にするように燃料挙動モデルのパラメータが修正
され、したがって燃料の挙動に影響を及ぼす燃料性状の
違いや機関の経時変化等に対して、燃料供給が的確に制
御される。

【０００７】また、パラメータは所定期間内の刻々の推
定空燃比と実空燃比との各差を最小にするように修正さ
れるので、正確な修正値が得られる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００９】図２に示すように、吸入空気はエアクリー
ナ２から吸気管３を通り、燃料は各気筒に設けたインジ
ェクタ（燃料供給装置）４から、エンジン１の各吸気ポ
ートに向けて噴射される。

【００１０】シリンダ内で燃焼したガスは排気管５を通
して触媒コンバータ６に導入され、ここで燃焼ガス中の
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。

【００１１】吸入空気の流量Ｑａはホットワイヤ式のエ
アフローメータ７により検出され、アクセルペダルと連
動するスロットルバルブ８によってその流量が制御され
る。スロットルバルブ８の開度ＴＶＯはスロットル開度
センサ９により検出され、その下流にて吸気管内圧が図
示しない圧力センサにより検出される。

【００１２】エンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ
１０により検出され、ウォータジャケットの冷却水温Ｔ
ｗは水温センサ１１により検出される。また、排気中の
空燃比（混合比）は空燃比センサ１２により検出される
。

【００１３】エアフローメータ７、スロットル開度セン
サ９、圧力センサ、クランク角センサ１０、水温センサ
１１、空燃比センサ１２の検出信号はコントロールユニ
ット２０に入力される。

【００１４】燃料供給量制御手段、運転条件記憶手段、
実空燃比記憶手段、燃料挙動モデル修正手段としてのコ
ントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
Ｉ／Ｏ装置等からなるマイクロコンピュータにて構成さ
れ、前記各検出信号に基づき吸気系の燃料挙動を数式化
した燃料挙動モデルにしたがってインジェクタ４からの
燃料噴射量（燃料供給量）を制御する。

【００１５】図３に吸気系に供給された燃料のうち次サ
イクルでシリンダに吸入される燃料の比率α、吸気系の
壁流燃料、付着燃料のうち次サイクルでシリンダに吸入
される燃料の比率βを用いた燃料挙動モデルの例を示す
。モデル中のＺは離散系の状態遷移の変換（Ｚ変換）に
用いる値である。

【００１６】インジェクタ４から吸気系に供給される燃
料量Ｆｉに対して実際にシリンダに吸入される燃料量Ｆ
ｏは、このようなα、βをパラメータに燃料挙動モデル
から求められる。パラメータα、βは所定のテーブルか
らエンジンの負荷Ｑａ、回転数Ｎ、冷却水温Ｔｗ等に基
づいてルックアップされる。

【００１７】次に、コントロールユニット２０の制御内
容を図４〜図１０に基づいて説明する。

【００１８】図４は燃料の供給制御をブロック図に表し
たもので、エンジンの負荷Ｑａ、回転数Ｎ、冷却水温Ｔ
ｗ等の運転条件に基づいてシリンダの要求燃料量つまり
目標燃料量Ｆｔが算出されると共に、所定のテーブルか
ら運転条件に対応するα、βが読み出される。

【００１９】そして、この目標燃料量Ｆｔに、α、βを
パラメータに図３の燃料挙動モデルの逆系の伝達関数を
乗じてインジェクタ４からの燃料供給量Ｆｉが決定され
る。

【００２０】この供給量Ｆｉに基づく噴射パルス信号が
インジェクタ４に出力され、インジェクタ４からの燃料
供給量が制御される。

【００２１】なお、この制御は１シリンダ１サイクル毎
に行われる。

【００２２】このように燃料供給量が制御されるのであ
るが、これに並行して図５〜図７のようにパラメータα
、βの修正制御が行われる。

【００２３】まず、所定のサンプル期間かどうかが判断
され（図６のステップ１０１）た後、１点火毎に前述の
運転条件、インジェクタ４からの燃料供給量Ｆｉ、なら
びに空燃比センサ１２の検出値から実空燃比を所定の回
数Ｍ分、記憶していく（ステップ１０２〜１０７）。

【００２４】次に、空燃比センサ１２の活性状態および
運転状態が所定の学習条件を満たし（図７のステップ２
０１）、サンプル数が所定数である場合（ステップ２０
２）、記憶値から各時点（既制御時点）のパラメータα
、βを用い、燃料挙動モデルにしたがってシリンダに吸
入された燃料量旧Ｆｏを算出し、負荷Ｑａの記憶値の比
から各時点の空燃比を推定する（ステップ２０３，２０
４）。

【００２５】そして、各推定空燃比（推定Ａ／Ｆ）をそ
れぞれ実空燃比（実Ａ／Ｆ）の記憶値と比較し、図１０
のように差があれば、これらの差を最小にするように、
各時点の運転条件の記憶値に対応するパラメータα、β
を修正する（ステップ２０５〜２０６）。

【００２６】この場合、パラメータα、βを修正すると
、吸気系の壁流等の燃料の状態に伴い、以降推定空燃比
が全体的に変化することから、始めの時点のパラメータ
α、βから、かつ各推定空燃比と各実空燃比との差が全
体的に小さくなるように修正する。

【００２７】即ち、前述の推定Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとのパ
ターンマッチングのステップ２０５は図８（ステップ２
０７〜２０９）、図９のように１番目のパラメータα、
βは１番目からＭ番目まで推定空燃比と実空燃比の各差
の自乗の和（最小自乗誤差）が最小となるように、２番
目のパラメータα、βは２番目からＭ番目まで推定空燃
比と実空燃比の各差の自乗の和が最小となるように、ｎ
番目のパラメータα、βはｎ番目からＭ番目まで推定空
燃比と実空燃比の各差の自乗の和が最小となるように、
順に行う。

【００２８】この修正は山登り法により行い、具体的に
はパラメータβを固定しパラメータαを微小量変化させ
て当該誤差が最小となる値を修正後のαにし、次にパラ
メータαを固定しパラメータβを微小量変化させて当該
誤差が最小となる値を修正後のβにする。

【００２９】そして、修正後のパラメータα、βを旧α
、βに代わって所定のテーブルに格納する。

【００３０】このような構成により、インジェクタ４か
らの燃料供給量は、運転条件に基づきパラメータα、β
を用いた燃料挙動モデルにしたがい制御されるが、その
制御時の推定空燃比と実空燃比に差がある場合、パラメ
ータα、βの修正が行われる。

【００３１】この場合、パラメータα、βを修正すると
以降の推定空燃比も変化するが、所定期間にてそのとき
のα、βを用いた推定空燃比と実空燃比ならびに以降の
推定空燃比と実空燃比の各差が最小となるように、順に
パラメータα、βが修正されるので、正確な修正値が得
られる。

【００３２】このため、給油される燃料の性状の違いや
エンジンの経時変化等があると、これに伴ってパラメー
タα、βが修正され、修正後のパラメータα、βに基づ
きインジェクタ４からの燃料供給量が的確に制御される
のである。

【００３３】したがって、常に運転条件に基づく適正量
の燃料供給が可能になり、運転性、燃費ならびに排気エ
ミッションが大幅に向上する。

【００３４】なお、実施例は、前記α、βを用いた燃料
挙動モデルに限らず、インジェクタの燃料の噴霧状態な
らびに燃料の性状等を含めモデル化した種々の燃料挙動
モデルに適用可能である。この場合、パラメータのマト
リクスが複数あれば、出力に近いほうのパラメータから
修正すると良い。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、運転条件
に基づいて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したがって燃料供給量を制御
する燃料供給量制御手段を有する内燃機関の燃料供給量
制御装置において、所定期間分の運転条件を記憶する運
転条件記憶手段と、同一期間分の空燃比挙動を記憶する
実空燃比記憶手段と、同一期間にて燃料挙動モデルによ
り推定した刻々の推定空燃比と前記実空燃比記憶手段に
記憶された実空燃比との各差を最小にするように、燃料
挙動モデルの前記運転条件記憶手段に記憶された運転条
件に対応するパラメータを修正する燃料挙動モデル修正
手段とを設けたので、パラメータを的確に修正できると
共に、燃料性状の違いやエンジンの経時変化等にかかわ
らず、燃料供給量を適正に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】制御系を示す構成図である。

【図３】燃料挙動モデルの説明図である。

【図４】燃料供給制御のブロック図である。

【図５】パラメータの修正制御のブロック図である。

【図６】パラメータの修正制御のフローチャートである
。

【図７】パラメータの修正制御のフローチャートである
。

【図８】パラメータの修正制御のフローチャートである
。

【図９】パラメータの修正法の説明図である。

【図１０】パラメータ修正前の推定空燃比と実空燃比の
違いを示す特性図である。

【符号の説明】

１　　エンジン ４　　インジェクタ ７　　エアフローメータ ９　　スロットル開度センサ １０　　クランク角センサ １１　　水温センサ １２　　空燃比センサ ２０　　コントロールユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　運転条件に基づいて吸気系における燃
   料の挙動を表すパラメータを用いた燃料挙動モデルにし
   たがって燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段を有
   する内燃機関の燃料供給量制御装置において、所定期間
   分の運転条件を記憶する運転条件記憶手段と、同一期間
   分の空燃比挙動を記憶する実空燃比記憶手段と、同一期
   間にて燃料挙動モデルにより推定した刻々の推定空燃比
   と前記実空燃比記憶手段に記憶された実空燃比との各差
   を最小にするように、燃料挙動モデルの前記運転条件記
   憶手段に記憶された運転条件に対応するパラメータを修
   正する燃料挙動モデル修正手段とを設けたことを特徴と
   する内燃機関の燃料供給量制御装置。