JPH0318640A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射量制御装置

Info

Publication number
JPH0318640A
JPH0318640A JP15317589A JP15317589A JPH0318640A JP H0318640 A JPH0318640 A JP H0318640A JP 15317589 A JP15317589 A JP 15317589A JP 15317589 A JP15317589 A JP 15317589A JP H0318640 A JPH0318640 A JP H0318640A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
amount
internal combustion
combustion engine
fuel injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP15317589A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2754744B2 (ja
Inventor
Akira Ohata
明 大畠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP15317589A priority Critical patent/JP2754744B2/ja
Publication of JPH0318640A publication Critical patent/JPH0318640A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2754744B2 publication Critical patent/JP2754744B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明1;E.  内燃機関における燃料挙動を記述し
た燃料挙動モデルに則って燃料噴射量を制御する内燃機
関の燃料噴射量制御装置に関する。
[従来の技術] 従来より、内燃m関に供給される燃料混合気の空燃比が
目標空燃比になるように燃料噴射弁からの燃料噴射量を
制御する燃料噴射量制御装置の一つとして、例えば特開
昭59−196930号公報に記載の如く、内燃機関の
回転速度と吸入空気量とから求められる基本燃料噴射量
を補正する補正値を制御入九 空燃比センサを用いて検
出される空燃比の実測値を制御出力とし、該制御入力と
制御出力との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する数式モデル
を求め、これに基づき設計された制御則により燃料噴射
量を制御する、所謂線形制御理論に基づく制御装置が知
られている。
しかし上記制御入力と制御出力との関係は本来非線形で
あり、上記のように単に線形近似により数式モデルを求
めたのでは内燃機関の動的な振舞いを極めて狭い運転条
件下でしか記述することができず,制御を良好に行なう
に(上 例えば特開昭59−7751号公報に記載の如
く、線形近似が成り立つとみなし得る複数の運転領域毎
に数式モデルを設定し、これに基づき各運転領域毎に制
御則を決定しなければならなかった このため従来で(
.t.制御則を内燃機関の各運転領域毎に切り替えなけ
ればならず、制御が煩雑になるといった問題があった 
また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・なるといった問題もある。
そこで本願出願人(上 特願昭62−189889号,
特願昭62−189891号等により、吸気管壁面への
付着燃料量と吸気管内での蒸発燃料量とを状態変数とし
て内燃機関における燃料挙動を記述した燃料挙動モデル
に基づき、非線形補償された制御則を決定することで、
上記のように制御則を切り替えることなく(即ち一つの
制御則で)燃料噴射量制御を実行できる燃料噴射量制御
装置を提案しん [発明が解決しようとする課題] しかし上記燃料挙動モデルによっても内燃機関の燃料挙
動を完全に記述することは難しく、実際1:1上  内
燃機関の過渡運転 燃料噴射系の経時的変化等によって
モデルに誤差が生ずることがある。
そしてこのようなモデル誤差が生ずると、これに基づく
制御則が内燃機関と対応しなくなり、空燃比の制御精度
が低下するといった問題が発生する。
そこで本発明(友 燃料挙動モデルのモデル誤差に伴う
制御誤差を精度よく補正することのできる内燃機関の燃
料噴射量制御装置を提供する二とを目的としてなされた [問題点を解決するための手段] 即ち上記目的を達するためになされた本発明の構成{よ
 第1図に例示する如く、 吸気管M1壁面への付着燃料量を状態変数として内燃機
開M2における燃料挙動を記述した燃料挙動モデルに則
って燃料噴射弁M3からの燃料噴射量を制御する内燃機
関の燃料噴射量制御装置であって、 内燃機関M2の運転状態に基づき上記燃料挙動モデルの
モデルパラメータを推定し、該燃料挙動モデルを更新す
るモデルパラメータ推定手段M4と、 上記燃料噴射弁M3からの燃料噴射i1二基づき、上記
更新された燃料挙動モデルに従い、吸気管M1壁面への
付着燃料量を推定する付着燃料量推定手段M5と、 内燃機関M2の運転状態1二応じて、内燃機関M2のシ
リンダ内に供給すべき目標筒内燃料量を算出する目標筒
内燃料量算出手段M6と、上記モデルパラメータ推定手
段M4又は上記付着燃料量推定手段M5の推定結果と、
内燃機関M2の過渡運転状態とに基づき、筒内燃料量の
制御誤差を推定する制御誤差推定手段M7と、該推定さ
れた制御誤差に基づき上記目標筒内燃料量を補正する目
標筒内燃料量補正手段M8と、該目標筒内燃料量補正手
段M8の補正結果と上記付着燃料推定手段M5の推定結
果と1二基づき、上記更新された燃料挙動モデルに従い
上記燃料噴射弁M3からの燃料噴射量を算出する燃料噴
射量算出手段M9と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
置を要旨としている. [作用] 以上のように構成された本発明の燃料噴射量制御装置に
おいて1上 モデルパラメータ推定手段M4が、内燃機
関M2の運転状態に基づき燃料挙動モデルのモデルパラ
メータを推定して制御に用いる燃料挙動モデルを更新し
、付着燃料量推定手段M5が、その更新された燃料挙動
モデルに従い吸気管M1壁面への付着燃料量を推定する
。また目標筒内燃料量算出手段M6が、内燃機関M2の
運転状態に応じて制御目標となる目標筒内燃料量を算出
し、制御誤差推定手段M7が、モデルパラメータ推定手
段M4又は上記付着燃料量推定手段M5の推定結果と、
内燃機関M2の過渡運転状態とに基づき筒内燃料量の制
御誤差を推定する。すると目標筒内燃料量補正手段M8
が、この推定された制御誤差に基づき目標筒内燃料量を
補正し、燃料噴射量算出手段M9が、この補正された目
標筒内燃料量と付着燃料量推定手段M5で推定された壁
面付着燃料量とに基づき、燃料噴射弁M3からの燃料噴
射量を算出する。
即ち本発明f友  内燃機関M2の過渡運転時に生ずる
モデル誤差に起因した制御誤差を、モデルパラメータ推
定手段M4で推定されたモデルパラメータ又は付着燃料
量推定手段M5で推定された付着燃料量と内燃機関M2
の過渡運転状態と1二基づき推定し、その推定結果によ
り制御目標となる目標筒内燃料量を補正して、燃料噴射
量を算出する。
この結果、燃料噴射量は予め制御誤差を加味した値とし
て設定されることとなり、内燃機関M2が過渡運転され
ても制御誤差を生ずることなく燃料噴射量制御を実行す
ることが可能となる。
また内燃機関M2の経時変化によって生ずるモデル誤差
1こ起因した制御誤差1上 モデルパラメータ推定手段
M4がモデルパラメータを推定して制御則を決定する燃
料挙動モデルを更新することで解消さね これによって
も制御精度を向上できる。
[実施例] 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず第2図は本発明が適用された内燃機関2及びその周
辺装置の構成を表す概略構成図である.図に示す如く内
燃機r!jU2の吸気管4に1社 吸入空気を浄化する
エアクリーナ6,吸入空気量を制御するスロットルバル
プ8、吸気の脈動を抑えるサージタンク10、サージタ
ンク10内の圧力(吸気管圧力)Pmを検出する吸気圧
センサ12、及び吸気温度Taを検出する吸気温センサ
14が備えら札 排気管16に1友 排気を浄化する三
元触媒18、及び三元触媒18より上流で排気中の酸素
成分から内燃機関2のシリンダ2a内に流入した燃料混
合気の燃空比λ(空燃比A/Fの逆数)を検出する燃空
比センサ19が備えられている。
また当該内燃機関2に1よ その運転状態を検出するた
めのセンサとして、上記吸気圧センサ12,吸気温セン
サ14及び燃空比センサ19のイ包  ディストリビュ
ータ200回転から内燃機関2の回転速度Neを検出す
るための回転速度センサ22、同じくディストリビュー
タ20の回転から内燃機関2への燃料噴射タイミングを
検出するためのクランク角センサ24、及び内燃機関2
の冷却水温Twを検出する水温センサ26等が備えられ
ている。尚ディストリビュータ20はイグナイタ28か
らの高電圧を所定の点火タイミングで点火プラグ29に
印加するためのものである。
そして上記各センサからの検出信号(上 マイクロコン
ピュータを中心とした論理演算回路とじて構成された電
子制御回路30に入力さね 燃料噴射弁32を駆動して
燃料噴射弁32からの燃料噴射量を制御するのに用いら
れる。
即ち電子制御回路301;L  予め設定された制御プ
ログラムに従って燃料噴射量制御のための演算処理を実
行するCPIJ40.CPU40で演算処理を実行する
のに必要な制御プログラムや初期データが予め記録され
たROM.42、同じ<cpu40で演算処理を実行す
るのに用いられるデータが一時的に読み書きされるRA
M44、上記各センサからの検出信号を入力するための
入力ポート46、及びCPU40での演算結果に応じて
燃料噴射弁32に駆動信号を出力するための出力ポト4
8、等から構成さ札 内燃機関2のシリンダ2a内に流
入する燃料混合気の燃空比λが所定の目標燃空比λ「に
なるように燃料噴射弁32からの燃料噴射量を制御する
. 次にこの電子制御回路30で実行される燃料噴射量制御
の制御則を第3図に示すブロック図に基づいて説明する
尚第3図{友 当該実施例の制御則を示す図であって、
ハード的な構成を示すものではなく、実際の燃料噴射量
制御は後述の第4図のフローチャートに示した一連の制
御プログラムの実行により実現される。
またこの制御則1上 後述するよう1:,吸気管4壁面
への付着燃料量fwを状態変数として内燃機関2のシリ
ンダ2a内に流入する燃料の挙動を記述した次式(1)
及び(2)に示す燃料挙動モデルに基づき、内燃機関2
の1サイクル毎に燃料噴射量の算出を行なうように設計
されたものであり、以下の説明において現時点の値には
添え字(k)を、 1サイクル前の値には添え字(k−
1)を付して表わすものとする. f w(k+1) = P − f w(k)+ R 
− f i(k)    −(1)f c(k)=(1
 −P)f w(k)+(1 −R)f i(k)・・
・(2)(但し、 fi:燃料噴射量、 fC:筒内燃
料量,P,R: 定数) 第3図に示すように 本実施例で(よ まず吸気圧セン
サ12,吸気温センサ14及び回転速度センサ22から
の検出信号により得られる吸気管圧力P rTi,  
吸気温Ta及び回転速度Neが筒内流人空気量推定器A
1に入力される.筒内流入空気量推定器A11&  吸
気行程時に内燃機関2のシリンダ2aに流入する空気量
(筒内吸入空気量)mcを推定するためのもので、上記
各入力された吸気管圧力Pm,  吸気温Ta及び回転
速度N e I二基づき、次式(3) mc={βx(Ne)・Pm−βy(Ne))/Ta・
・・(3) (但し,βx(N e ),βy(N e ):回転速
度Neの関Wを用いて筒内吸入空気量mcを推定する.
また次に上記吸気管圧力Pm及び回転速度Neの各デー
タ1友 水温センサ26からの検出信号により得られる
冷却水温Twと共に目標燃空比設定器A2にも入力され
る.目標燃空比設定器A 21上内燃機関2に供給すべ
き燃料混合気の燃空比(目標燃空比)λ『を設定するた
めのもので、上記各入力データに基づき内燃機rIA2
の負荷運転状旭暖機運転状態等を求め、内燃ia開2が
加速時等の高負荷運転状態にあるときや冷却水温Twが
低く内燃機関2を暖機運転する必要のあるとき等には目
標燃空比λrを空気過剰率が1となる理論空燃比より燃
料分が多いリッチ側の値1二設定し、内燃機関2が減速
時等の軽負荷運転状態にあるときには目標燃空比λrを
理論空燃比より燃料分の少ないリーン側の値に設定し、
それ以外の通常運転時には目標燃空比λ『を理論空燃比
に対応した値に設定する。
そしてこのよう1二筒内流入空気量推定器A1で推定さ
れた筒内流入空気量mc及び目標燃空比設定器A2で設
定された目標燃空比λr it..  目標筒内燃料量
演算器A3に入力さ札 制御目標となる目標筒内燃料量
fcrに変換される。即ちこの目標筒内燃料量演算器A
 3 (i  前述の目標筒内燃料量算出千段M6に相
当するもので、筒内流入空気量mcと目標燃空比λ『と
を乗ずることにより目標筒内燃料量fcr(=mc・λ
r)を算出する。
また次に吸気管圧力Pmは目標燃料補正量演算器A4に
も入力される。目標燃料補正量演算器A41表 内燃機
関2の過渡運転時に生・する燃料挙動モデルのモデル誤
差に起因した筒内燃料量の制御誤差を、目標筒内燃料量
演算器A3で算出された目標筒内燃料量fcrに対する
補正量として算出するためのもので、後述の同定器A7
で求められた燃料挙動モデルのモデルパラメータ(即ち
上記(l)及び(2)式における定数)P,Rと、吸気
圧センサ12により検出される吸気管圧力Pmの変化量
と、定数αとに基づき、次式(4) P ・・・(4) を用いて燃料補正量δfcrを算出する.尚この目標燃
料補正量演算器A4は前述の制御誤差推定手段M7に相
当する。
そしてこの算出された燃料補正量δfcr[;J,  
目標筒内燃料量演算器A3で算出された目標筒内燃料量
fCrと共1二目標筒内燃料量補正手段M8としての減
算器A5に入力さ札 減算器A5で、目標筒内燃料量f
crから燃料補正量δfcrを減じて、目標筒内燃料量
fcを補正するのに使用される。
次に減算器A5の減算結果,即ち補正目標筒内燃料量f
 crh (= f cr−δfcr)  It,  
後述の同定器A7で求められた燃料挙動モデルのモデル
パラメータP,  Rと共に、第1燃料噴射量演算器八
6に入力される。
第1燃料噴射量演算器A 6 +&  前述の付着燃料
量推定手段M5及び燃料噴射量算出手段M9に相当する
もので、まず燃料噴射弁32からの燃料噴射毎に次式(
5)を用いて、吸気管壁面4への付着燃料量fwを推定
し、 f w(k+1) = P−f w(k)+ R −f
 i(k)    ・”(5)(但し、 f i(k)
:燃料噴射弁32からの燃料噴射量、fw(k): 前
回の推定イ直P,  R: 同定器A7で求めたモデル
パラメータ) その推定結果fwと上記入力された補正目標筒内燃料量
f crhとに基づき、次式(6)を用いて、燃料噴射
弁32から次に燃料燃料噴射を行なうための燃料噴射量
fiを算出する。
尚この第1燃料噴射量演算器A61二おいて、制御開始
時の付着燃料量fwを推定する際の前回の付着燃料量推
定値に(上 予め設定された初期値(本実施例ではO)
が使用される。
次に同定器A71;L  前述のモデルパラメータ推定
手段M4に相当し、上記(1)及び(2)式で記述され
た燃料挙動モデルのモデルパラメータP,  Rを推定
するためのもので、筒内流入燃料量推定器八8で推定さ
れたシリンダ2a内に実際に流入した燃料量(実筒内流
入燃料量)fcと第2燃料噴射量演算器A9で算出され
た疑似付着燃料量fag及び疑似燃料噴射量figに基
づき、次式(7)及び(8)の如くモデルパラメータP
,  Rを推定する.p (k): P (k−1) 
− k 1(k)・E (k)     ・・・(7)
R (k)= R (k−1) − k 2(k)・E
 (k)     ・・・(8)(P,R:同定器A7
で求めたモデルパラメータ)但し、上記(7)及び(8
)式において、E(k) =fc(k)  {1−P(
k−1))fwg(k)+ ( 1 − R (k−1
)) f ig(k)  ・・・(9)k 1(k)”
 (h 11(k−1) f wg(k)十h 12(
k−1) f ig(k)1/ IJ) + h 11
(k−1) f wg2(k)+ ( h 21(k−
1)+ h 12(k−1)l f wg(k) f 
ig(k)+ h 22(k−1) f ig2(k)
]−(10)k2(k)= (h 21(k−1) f
 wg(k)+h 22(k−1) f ig(k)1
/ [p + h 11(k−1) f wg2(k)
+(h 21(k−1)十h 12(k−1)) f 
wg(k) f ig(k)+ h 22(k−1) 
f ig2(k)]− (11)である。またこのく1
0)及び(11)式において、ρは後述するように予め
設定された定数(0<ρ≦1)であり、 h 11(k
−1)〜h 22(k−1)は次式(12)〜(15)
を用いて前回(即ち1サイクル前)算出した値である。
h 11(k)=(h II(k−1)− k 1(k
)(h  1(k−1)f wg(k)+ h 21(
k−1)f  ig(k)11/ρ  ・・・(l2)
h 12(k)= [h 12(k−1)− k 1(
k)ih 12(k−1)f wg(k)十h 22(
k−1)f ig(k) ]/ρ ・・・(l3)h 
21(k)= [h 21(k−1)− k 2(k)
( h I1(k−1)f wg(k)十h 21(k
−1) f ig(k))]/ρ ・・・(l4)h 
22(k)= [h 22(k−1) − k 1(k
)(h 12(k−1) f wg(k)+ h 22
(k−1) f ig(k))]/ρ ・・・(15)
次に筒内流人燃料量推定器A 8 1;i.,  上述
のようにシリンダ2a内に実際に流入した燃料il(実
筒内流入燃料量)fcを推定するためのもので、燃空比
センサ19からの検出信号により得られる実燃空比λと
、筒内流入空気量推定器A1で求められた筒内流入空気
量mcとを乗ずることで、実筒内流入燃料量fc(==
λ・mc)を推定する。
また第2燃料噴射量演算器A 9 F  モデルパラメ
ータP,  Rを推定する際に用いる燃料噴射量及び付
着燃料量として、モデル誤差がないものとして算出した
疑似燃料噴射量fig及び付着燃料量fwgを設定する
ためのもので、第1燃料噴射量演算器八6と同様に 燃
料噴射弁32からの燃料噴射毎に次式(l6)を用いて
、吸気管壁面4への疑似付着燃料量fwgを推定し、 f wg(k+1)= P i wg(k)+ R −
f ig(k)  =−(16)その推定結果fwgと
目標筒内燃料量演算器A3で算出した目標筒内燃料量f
crとに基づき次式(17)(P,R:同定器A7で求
めたモデルパラメータ)を用いて疑似燃料噴射量fig
を算出する。
尚この第1燃料噴射量演算器A9t二おいて、制御開始
時の付着燃料ifwgを推定する際の前回の付着燃料量
推定値に1よ 予め設定された初期値(本実施例では0
)が使用される。
次に上記(+)及び(2)式で記述された燃料挙動モデ
ル、及び該燃料挙動モデルに基づく上記制御則の設計方
法について説明する。
まず内燃機関2のシリンダ2a内1二流入する燃料乱 
即ち筒内燃料量fcl↓ 燃料噴射弁32からの燃料噴
射量fiと、吸気管4壁面への付着燃料量fwと、吸気
管4内部での蒸発燃料量fvとを用いて次式(l8)の
ように記述することができる。
fc=crl−fi+α2・fw+a3・fv   −
・−(18)即ち上記燃料量fci上 燃料噴射弁32
からの噴射燃料の直接流入量α1・fiと、その噴射燃
料が付着した吸気管4からの間接流入量α2・fwと、
噴射燃料或は壁面付着燃料の蒸発により吸気管4内部に
存在する蒸発燃料の流入量α3・fvとの総和であると
考えられることから、上式(18)のようにシリンダ2
a内に流入する燃料量fcを記述することができる。
上式(18)において、燃料噴射量f1は燃料噴射弁3
2の開弁時間によって定まるので、吸気管4壁面への付
着燃料量fw及び吸気管4内での蒸発燃料量fvを知る
ことができれ{L 燃料量fcを予測することができる
そこで次に上記付着燃料量fw及び蒸発燃料量fvにつ
いて考える. まず吸気管4壁面への付着燃料it f w LL  
吸気行程時のシリンダ2a内への流入によって、吸気行
程毎にその一部α2が減少する{N  吸気管4内部へ
の蒸発によって減少し、内燃機関2の回転と同期して燃
料噴射弁32から噴射される燃料噴射量f1の一部α4
が付着することによって増加する。また内燃機関2の1
サイクル当りの燃料蒸発量(九 単位時間当りの燃料蒸
発量(即ち燃料蒸発速度)Vfと内燃機関2の回転速度
Neとがら、α5−Vf/Ne (=a5−Vfw, 
 α5: 比例定数)として表すことができる。このた
め吸気管4壁面への付着燃料量fwは次式(19)に示
す如く記述できる。
f w(k+I)= (1−a 2)・f w(k)+
 a 4・f  i (k)−a 5・V fw(k)
       − (19)一方吸気管4内部での蒸発
燃料量fviよ 吸気行程時のシリンダ2a内への流入
によって、内燃機関2の1サイクル毎にその一部α3が
減少するイ包  燃料噴射量fiの一部α6が蒸発する
ことによって増加し、更に上記付着燃料の燃料蒸発によ
って増加する。
このため吸気管4内の蒸発燃料量fviよ 次式(20
)に示す如く記述できる。
f v(k+1)= (1−cr 3)・f v(k)
+a 6・f i (k)+ a 5・V fw(k)
      − (20)従って上記(l8)〜(20
)式において、(l−α2)をP,(1−cr3)をQ
,a4をR,  a6@S,  a5をDとして整理す
ることにより、吸気管壁面への付着燃料量と蒸発燃料量
とを状態変数とし,内燃機関2の1サイクル仁サンプリ
ング周期として離散系で表現された次式(2l)及び(
22)の如き燃料挙動モデルが定まる。
+ ( 1 −R−S)  f i(k)    ・・
・(22)このような燃料挙動モデルで(社 各モデル
パラメータP,  Q,  R,  S,  Dを周知
の同定法により定めれ(ヱ 内燃機関の定常運転時の燃
料挙動を全運転領域でほぼ正確に記述することができる
ようになる。しかし上記燃料挙動モデルにおいても、従
来技術の項でも述べたように、内燃機関2の過渡運転或
は内燃機関2の経時的変化等によって実際の燃料挙動を
正確に記述できなくなることがあり、この燃料挙動モデ
ルをそのまま用いて制御則を設計しても良好な制御精度
が得られない場合がある。
そこで本実施例でIt,  上記(21)及び(22)
式で記述された燃料挙動モデルにおいて、付着燃料量f
W及び燃料噴射量fiに比べて著しぐ小さく、燃料挙動
に大きな影響を与えることのない蒸発燃料量fv及び燃
料蒸発量Vfwを無視して、上記(1)及び(2)式の
如く簡略化された燃料挙動モデルを作成し、この燃料挙
動モデルに基づき、モデルの簡略化 内燃機関2の過渡
運転 及び内燃機関2の経時的変化等によって生ずる制
御誤差を補償し得るように制御則が設計されている。
即ちまず上記(1)及び(2)式で記述された燃料挙動
モデルに誤差がなけれli  筒内燃料量fcを目標筒
内燃料量fcrに制御するための燃料噴射量fi(上 
 上記燃料挙動モデルの出力方程式{(2)式}を変形
することで、次式(23)の如く求めることができる。
しかし上記燃料挙動モデルに{よ モデルの簡略化内燃
機関2の過渡運転 及び内燃機関2の経時的変化等によ
り誤差が生ずるので、この(23)式をそのまま用いて
制御すると制御誤差が発生する。
そこで本実施例で1友 上述したよう1こモデルパラメ
ータP,  Rを推定するための同定器A7を設け、こ
の同定器八7によりモデルパラメータP,Rを逐次推定
してゆき、この推定された最新のモデルパラメータP,
  Rを用いて燃料噴射量fit算出するようにしてい
る。
またこのように同定器A7によりモデルパラメータP,
  Rを推定して燃料噴射量fi を算出する場合、内
燃機関2の定常運転時1: it,  良好な燃料噴射
制御を実行できるようになるのであるが、内燃機lWl
2の運転状態が急変する過渡運転時に]友内燃機関2の
運転状態の検出遅れ等によってモデルパラメータの推定
値P,Rl:誤差が生じ、これによって制御誤差が発生
する。このため本実施例で(よ 更にこうした過渡運転
時に生ずるモデル誤差に伴う制御誤差を補正するために
、目標燃料補正量演算器A4及び減算器A5を設けて、
目標筒内燃料量演算器A3で算出した目標筒内燃料量f
C『を補正し、この補正された補正目標筒内燃料量fc
rhにより燃料噴射量fiを算出するようにしている。
以下、こうしたモデル誤差補償のための目標燃料補正量
演算器A4及び同定器八7の設計手順について説明する
まず上記(1)及び(2)式において、 Z変換を行な
い系の伝達関数を求める。
上記(1)及び(2)をZ変換すると、Z fw(Z)
 = P fw(2) +R f i(Z)     
−(24)fc(Z)”(1−P)fw(Z)+(1−
R)fi(Z)   −(25)となる。また上式(2
4)からf w(Z)は次式(26)の如く記述できる
。そこで上式(26)を(25)式に代入すると、 となり、系の伝達関数が得られる. 一方、上記(1)及び(2)式において{上 過渡運転
時に生ずるモデルパラメータ推定値P,  Rの誤差を
δとすると、次式(28)及び(29)の如き燃料挙動
モデルが得られる。
f w(k+1)== P−f w(k)十R−f i
(k)一δ(k) ・(2B)f c(k)”(1−P
)f w(k)+(1 −R)f i(k)十δ(k)
・・・(29) 上記と同様1:.この(28)及び(29)式において
2変換を行ない系の伝達関数を求めると、次式(30)
の如くなる。
?■δ(Z)         ・・・(30)Z−P 次に上記(27)式で記述された系において、筒内燃料
量fcを目標筒内燃料量fcrに制御するための燃料噴
射量filt,  逆伝達関数を用いると、次式(31
)の如くなる。
そしてこの(31)式を上記(30)式に代入すると、
モデル誤差δを考慮せず燃料噴射量を制御した場合の目
標値に対する伝達関数が次式(32)の如く得られる。
従って、この(32)式から、モデル誤差δによる筒内
燃料量fcの制御誤差δfcrl;i  次式(33)
の如く求まる。
こうした制御誤差δfcrl上  制御目標となる筒内
燃料量を、目標筒内燃料量fcrから制御誤差δfcr
分の燃料量を減じた値(即ち上記減算器A5で算出され
る補正目標筒内燃料量)fcrhに変更することで解消
できる。このため本実施例で(よ上記(23)式におけ
る目標筒内燃料量fcrを補正目標筒内燃料量fcrh
に変更することで、第1燃料噴射量演算器A6において
燃料噴射弁32からの燃料噴射量f1を算出するために
使用する前述の(6)式が設定されている。
一方この制御誤差δfcrを決定することは困難である
が、実際の制御で(上 制御誤差δfcrは内燃機関2
の過渡運転状態を表わすパラメータの関数として実験的
にパターン化することができる。
またこの制御誤差δfcrl上  モデルパラメータP
,Rが変化し、吸気管4壁面への付着燃料が増大する程
大きくなる.そこで本実施例でl.t,P/(1−R)
が燃料噴射量f1が吸気管壁面に付着する程度を表わす
指標となることから、ホリ御誤差δfC『を、 P/(
1−R)に比例させ、且つ、内燃機関2の過渡状態を表
わす吸気管圧力Pmの変化量の関数として算出するよう
1:,制御誤差算出用の前述の演算式(4)を設定して
いる。
次にモデルパラメータP,  Rを推定する同定器A7
1;i  指数荷重形最小二乗アルゴリズムに則ってモ
デルパラメータを推定するようにされている.尚こラし
たパラメータ同定の手法について{よ 中溝高好著「線
形離散時間システムの同定手法−1」システムと制弧V
ol.2 5,  No,8,  P 4 7 6 〜
P489,  1981ffi  等に詳述されている
ので、詳細な説明は省略する。
即ち、最小二乗法によるパラメータ推定問題と{上 燃
料挙動モデルのモデル誤差e(k)E出力方程式{(2
)式}を変形して次式(34)如く記述したときの、次
式(35)の如き評価関数Jを最小にするモデルパラメ
ータを求めることであり、 e(k)=fc(k)(1−P)fw(k)−(1−R
)fi(k)・・・(34) k J=Σ p ”・{e (k)l2=・(35)i=0 {但し、ρはOから1の間に設定された値(1くρ≦O
)であり、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ForgetteingF 
ac to rである。} このための逐次計算形アルゴリズム(よe(k)=  
[P(k)    R(k)]  ’        
 ・・・(36)Z(k)=  [fw(k)  f 
i(k)]  ”         −{37)y (
k)= f c(k)               
  − (38)としたとき、 4G (k)= e (k−1)十K (k) [ y
 (k) − Z ”(k)−0 (k−1)]・・・
(39) K (k) = H (k−1)−Z (k) [ p
十ZT(k)41(k−1)−Z(k)] −1  −
(40)H(k)”  [I−K(k)Z”(k)] 
H(k−1)/ ρ−(41)となるので、この逐次計
算形アルゴリズムに則って、上述の演算式(7)〜(1
5)が設定されている。
また上記(7)〜(15)式を用いてモデルパラメータ
P,  Rを推定する場合、この推定したモデルパラメ
ータP,Rl=誤差があるものとして第1燃料噴射量演
算器八6で算出された燃料噴射if i及び付着燃料量
fwを使用すると、その誤差分まで含めた形でモデルパ
ラメータP,  Rが推定されてしまうので好ましくな
い。そこで本実施例で1表同定器八7において(よ 推
定したモデルパラメータP,  Rが正しいものとして
モデルパラメータP,Rを逐次更新できるように 目標
筒内燃料量演算器A3で算出された目標筒内燃料ii 
f Crをそのまま用いて(即ちモデルパラメータP,
  Rに誤差がないものとして)燃料噴射量fig及び
付着燃料量fwgを算出する第2燃料噴射量演算器A9
を設け、この算出結果をモデルパラメータP,  R推
定用の疑似値として、同定器A7に入力するようにして
いる。
以上 本実施例の燃料噴射量制御のための制御則につい
て説明したが、次にこの制御則の実現に当たって電子制
御回路30で実際に行なわれる燃料噴射制御処理を第4
図に示すフローチャートに沿って説明する. この燃料噴射制御処理は内燃機関2の始動後繰り返し実
行される処理で、処理が開始されるとまずステップ10
0〜ステップ120を実行して、制御に用いる各種パラ
メータに初期値を設定する.即ちまずステップ100に
おいて付着燃料量fw及び疑似付着燃料量fwgに初期
値0を設定し、続くステップ110にてモデルパラメー
タP,  Rの値に初期値PO及びRoを設定し、更に
続くステップ120にてモデルパラメータP,  Rの
推定に使用するパラメータhll−h22に初期値h 
llo〜h220を設定する、といった手順で初期化の
処理を実行する。
次にステップ130において1よ 上記各センサからの
出力信号に基づき、吸気管圧力Pm,  回転速度Ne
,  冷却水温T w,  吸気温度丁a,及び燃空比
λを計測する。そして続くステップ140で1.t.そ
の計測した吸気管圧力Pmと、内燃機関2の回転速度N
eとに基づき、内燃機関2の負荷に応じた目標燃空比λ
『を設定する目標空燃比設定器A2としての処理を実行
し、続くステップ150に移行して、吸気管圧力Pmと
回転速度Neと吸気温度Taとに基づき、前述の(3)
式又は予め設定されたマップを用いて筒内流入空気量m
Cを算出する筒内流入空気量推定器A1としての処理を
実行する. また続くステップ160で(上 この算出された筒内流
入空気量mcとステップ130で計測した燃空比λとを
乗ずることで、筒内流人燃料量fc{=mc(k)・λ
(k)}を算出する筒内流入燃料量推定器A8としての
処理を実行し、続くステップ170に移行して、上記求
めた筒内流人空気量mcとステップ140で設定された
目標燃空比λ『とを乗ずることで、目標筒内燃料量fc
rを算出する目標筒内燃料量演算器A3としての処理を
実行する。そして続くステップ180で(よ ステップ
130で求めた吸気管圧力Pmと前回当該処理を実行し
た際に求めた吸気管圧力Pm(k−1)とモデルパラメ
ータP,  Rとに基づき、前述の(4)式又は予め設
定されたマップを用いて燃料補正量δfcを算出する目
標燃料補正量演算器A4としての処理を実行する, 次に続くステップ190〜210においてit..前回
当該処理を実行した際に後述のステップ200,ステッ
プ230,及びステップ260で求めたパラメータhl
l−h22,  疑似燃料噴射量f il,及び疑似付
着燃料i1fwgに基づき、前述の演算式(7)〜(l
5)を用いてモデルパラメータP,  Rを推?する同
定器A7としての処理を実■行する。即ち、まずステッ
プ190において前述の(lO)及び(11)式を用い
てkl及びk2を求め、続くステッフ200にて前述の
(l2)〜(l5)式を用いてhll−h22を求め、
更に続くステップ210にて、ステップ190で求めた
kl,k2と、ステップ160で求めた筒内流入燃料量
fcと、前回求めた疑似燃料噴射量fig及び疑似付着
燃料量fwv.と、に基づき前述の(7)〜(9)式を
用いてモデルパラメータP,  Rを算出するといった
手順でモデルパラメータP,Rを推定する。
このようにモデルパラメータP,  Rが推定されると
、続くステップ220に移行して、この算出されたモデ
ルパラメータP,  Rと、ステップ170で求めた目
標筒内燃料量fcrと、ステップ]80で求めた燃料補
正量δfcrと、後述ステップ250で前回求めた付着
燃料量fwとに基づき、前述の(6)式を用いて燃料噴
射Ji f iを算出する目標燃料補正量演算器A 4
,  減算器A5及び第1燃料噴射量演算器A6として
の処理を実行する。
また続くステップ230で(上 ステップ210で求め
たモデルパラメータP,  Rと、ステップ170で求
めた目標筒内燃料量fcrと、後述ステップ250で前
回求めた疑似付着燃料量fwgとに基づき、前述の(l
7)式を用いて疑似燃料噴射量figを算出する第2燃
料噴射量演算器A9としての処理を実行する。
そして続くステップ240で(友 上記クランク角セン
サ24からの検出信号に基づき決定される燃料噴射タイ
ミングで、ステップ220で求めた噴射量fiに応じて
燃料噴射弁32を開弁じ、燃料噴射を実行する。
このようにステップ240で燃料噴射が行なわ札 内燃
機関2への燃料供給が一旦終了すると、続くステップ2
50に移行して、ステップ240で実際に燃料噴射を行
なった燃料噴射量fi と、この燃料噴射量fiの算出
に用いた前回の付着燃料量fwと、ステップ210で求
めたモデルパラメータP,  Rとに基づき、前述の(
1)式をそのまま用いて付着燃料量fwを更新する。
また続くステップ260では、ステップ230で求めた
疑似燃料噴射量figと、この疑似燃料噴射量figの
算出1二用いた前回の疑似付着燃料量fwgと、ステッ
プ210で求めたモデルパラメータP,  Rとに基づ
き、前述の(l6)式を用いて付着燃料量fBを更新し
、再度ステップ130に移行するゆ 以上説明したように本実施例の燃料噴射量制御装置で{
上 同定器A7によりモデルパラメータP,Rを逐次推
定して燃料噴射量算出用の演算式にフィードバックする
ようにしているので、内燃機関2の経時的変化によって
生ずるモデル誤差に起因した制御誤差を良好に補正する
ことができる。また内燃機wU2の過渡運転時等にこの
推定されたモデルパラメータP,  Rに誤差が生じて
も、これによる制御誤差δfcrを目標燃料補正量演算
器A4で算出して、制御目標となる目標筒内燃料量fc
rを補正するよう1二されているので,燃料噴射弁32
からの燃料噴射量{上 内燃機開2の実際の燃料挙動に
対応した値となり、燃料噴射量制御を精度よく実行でき
る。
また本実施例で(よ 特願昭62−189889号等で
提案した制御装置の燃料挙動モデル,即ち前述の(2l
)及び(22)式で記述された燃料挙動モデルをより簡
素化した(1)及び(2)式の燃料挙動モデルに基づき
制御則を設計すればよいので、設計が簡単となり、しか
も燃料噴射制御のための演算式も簡単となるため、制御
のための演算時間を短縮できる。
ここで上記実施例で1よ 目標燃料補正量δfcrの推
定を、(4)式を用いて吸気管圧力Pmの変化量に基づ
き行なうものとして説明したが、例えば内燃機関2の運
転状態に基づき算出される筒内流入空気量mcの変化量
から次式(42)の如く目標燃料補正量δfcrを推定
するようにしてもよく、P また内燃機関2の運転状態に基づき算出される燃料噴射
量f1の変化量から次式(43)の如く目標燃料補正量
δfarを推定するようにしてもよい。
また上記実施例で(上 制御誤差δfcrがモデルパラ
メータP,  Rが変化して、吸気管4壁面への付着燃
料が増大する程大きくなることに着目して、α・P/(
1−R)を比例定数として目標燃料補正量δfCrを推
定するように構成したが、次式(44)の如く、この比
例定数α・P/(1 −R)  の代わりに、燃料噴射
量fi を算出するために求められる付着燃料量fwを
そのまま用いて目標燃料補正量δf cr@推定するよ
う1二してもよい。
δf cr(k)= a i w(P m(k) − 
P m(k−1)l −444)更に上記実施例で(よ
 モデルパラメータP,  Rを推定するために同定器
A7を使用したが、このモデルパラメータP,  Rの
推定に(よ 必ずしも上記のような同定器を使用しなく
てもよく、内燃機関2の運転状態を表わすパラメータ(
回転速度Ne.吸気管圧九 冷却水温Tw等)の関数或
はマップを用いてモデルパラメータP,  Rを推定す
るようにしてもよい。
また更に上記実施例で{よ 筒内流入燃料i f cを
推定する際(:.燃空比センサ19で検出された燃空比
λをそのまま用いるものとして説明したが、燃空比セン
サ19からの検出信号にt;l:.  排気系での排気
の流動遅札 燃空比センサ19の検出遅れ等によって、
遅れが生ずるので、こうした遅れの補正を行なった上で
筒内流人燃料ifcを推定するようにしてもよい。
また上記実施例で(上 内燃機関2の各種運転状態を、
ステップ130において、燃料噴射の度に逐次計測する
ように構成したが、例えば冷却水温T w,  吸気温
Ta等、変化速度が遅い変数については必要に応じて間
引きするようにしてもよい。
また上記実施例で1上 ステップ130〜ステップ26
0の処理を、内燃機関2の燃料噴射と同期して内燃機関
2の1サイクル毎に実行するように構成したが、ステッ
プ190〜ステップ210のモデルパラメータの推定処
惠 ステップ250の付着燃料量fwの推定処惠 及び
ステップ260の疑似付着燃料量fwgの推定処理につ
いて内燃機関2の1サイクル毎に実行するよう1二すれ
1戴 他の処理1こ関して1,t,内燃機関2の回転と
は同期せず繰り返し実行するようにしてもよL〜[発明
の効果] 以上説明したように 本発明の内燃機関の燃料噴射量制
御装置で(よ 燃料挙動モデルのモデルパラメータを逐
次推定して燃料挙動モデルを更新し、その更新された燃
料挙動モデルに従い燃料噴射量を算出すると共1:.燃
料噴射量算出時に1友 制御目標として、内燃機関の過
渡運転時に生ずる制御誤差により補正された目標筒内燃
料量が用いられる.この結菓 内燃機関の経時的変化1
:よって生ずるモデル誤差に起因した制御誤差を良好に
補正することができると共に 内燃機関の過渡運転時等
にこの推定されたモデルパラメータに誤差が生じても、
燃料噴射量を内燃機関の実際の燃料挙動に対応した値に
制御でき、空燃比の制御精度を向上できる.また本発明
で{友 吸気管壁面への付着燃料量を状態変数とした燃
料挙動モデルに則って設定された制御則により内燃機関
の燃料噴射量制御を精度よく実行できるので、特願昭6
2−189889号等で提案した吸気管壁面付着燃料量
と吸気管内での蒸発燃料量とを状態変数とした燃料挙動
モデルに則って燃料噴射量制御を行なう装置に比べ 制
御に用いる各種演算式を簡素化でき、燃料噴射量制御の
ための演算時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を表すブロックは 第2図は実施
例の内燃機関及びその周辺装置を表す概略構成は 第3
図は電子制御回路による燃料噴射量制御のための制御則
を表わすブロックは 第4図は電子制御回路で実行され
る燃料噴射量制御処理を表わすフローチャート、である
。 8・・・目標筒内燃料量補正手段 9・・・燃料噴射量算出手段 2・・・吸気圧センサ  14・・・吸気温センサ2・
・・回転速度センサ 26・・・水温センサ0・・・電
子制御回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 吸気管壁面への付着燃料量を状態変数として内燃機関に
    おける燃料挙動を記述した燃料挙動モデルに則つて燃料
    噴射弁からの燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射
    量制御装置であって、内燃機関の運転状態に基づき上記
    燃料挙動モデルのモデルパラメータを推定し、該燃料挙
    動モデルを更新するモデルパラメータ推定手段と、上記
    燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づき、上記更新された
    燃料挙動モデルに従い、吸気管壁面への付着燃料量を推
    定する付着燃料量推定手段と、内燃機関の運転状態に応
    じて、内燃機関のシリンダ内に供給すべき目標筒内燃料
    量を算出する目標筒内燃料量算出手段と、 上記モデルパラメータ推定手段又は上記付着燃料量推定
    手段の推定結果と、内燃機関の過渡運転状態とに基づき
    、筒内燃料量の制御誤差を推定する制御誤差推定手段と
    、 該推定された制御誤差に基づき上記目標筒内燃料量を補
    正する目標筒内燃料量補正手段と、該目標筒内燃料量補
    正手段の補正結果と上記付着燃料推定手段の推定結果と
    に基づき、上記更新された燃料挙動モデルに従い上記燃
    料噴射弁からの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手
    段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量
    制御装置。
JP15317589A 1989-06-15 1989-06-15 内燃機関の燃料噴射量制御装置 Expired - Lifetime JP2754744B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15317589A JP2754744B2 (ja) 1989-06-15 1989-06-15 内燃機関の燃料噴射量制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15317589A JP2754744B2 (ja) 1989-06-15 1989-06-15 内燃機関の燃料噴射量制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0318640A true JPH0318640A (ja) 1991-01-28
JP2754744B2 JP2754744B2 (ja) 1998-05-20

Family

ID=15556693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15317589A Expired - Lifetime JP2754744B2 (ja) 1989-06-15 1989-06-15 内燃機関の燃料噴射量制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2754744B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005194977A (ja) * 2004-01-09 2005-07-21 Hino Motors Ltd 内燃機関の過渡特性試験装置および方法
JP2008157219A (ja) * 2006-11-29 2008-07-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 内燃機関
JP2011163301A (ja) * 2010-02-15 2011-08-25 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3772823B2 (ja) 2002-10-25 2006-05-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射量制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005194977A (ja) * 2004-01-09 2005-07-21 Hino Motors Ltd 内燃機関の過渡特性試験装置および方法
JP2008157219A (ja) * 2006-11-29 2008-07-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 内燃機関
JP2011163301A (ja) * 2010-02-15 2011-08-25 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2754744B2 (ja) 1998-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3138467B2 (ja) 燃料量を定める方法
JP2564858B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2666366B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JPH0318640A (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2615811B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JPH11223145A (ja) 空燃比制御装置
JP2759991B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2606226B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
US11913399B2 (en) Method for adjusting a fuel mass to be injected
JP3337339B2 (ja) 内燃機関の吸入空気量推定装置
JP2754676B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2705113B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2658246B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2615773B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2543763B2 (ja) 内燃機関の燃料供給制御装置
JP3119465B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2543762B2 (ja) 内燃機関の燃料供給制御装置
JP4186350B2 (ja) 内燃機関の燃焼状態検出装置
JP2701296B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2600698B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP2705094B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JPH01200040A (ja) エンジンの燃料噴射量制御装置
JP2592327B2 (ja) 内燃機関の燃料供給制御装置
JP2687430B2 (ja) 内燃機関の吸入空気量推定装置
JP2611255B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090306

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100306

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100306

Year of fee payment: 12