JPH10220268A - エンジン制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の酸素センサを用いたエンジン制御方式
の問題点を解決し、空燃比センサとして酸素センサを用
いる場合でも、運転者に不快なフィーリングを与えるこ
となく空燃比制御を行うことができるエンジン制御方式
を提供すること。 【解決手段】 本発明に係るエンジン制御方式は、排気
空燃比を空燃比センサを用いてフィードバックし、空燃
比センサの出力が周期的にＯＮ及びＯＦＦを繰り返すよ
うに空燃比を変動した状態に維持するフィードバック制
御を行うと共に、前記空燃比の変動が運転者のフィーリ
ングへ与える影響度を判断し、その結果に基づいてフィ
ードバックゲインを変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の目標値に沿
って空燃比を制御するエンジン制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の排ガス規制の強化に伴い未燃焼ガ
スを低減させるために空燃比を制御することは行われて
いる。前記した空燃比の制御方式としては、図１４に示
すように、エンジンの運転情報に基づいて基本燃料噴射
量を決定すると同時に、前記運転情報から補正係数算出
部でその時々の運転情報に適合するように補正係数を算
出し、前記基本燃料噴射量に前記補正係数を乗算すると
共に、エンジンの排気管に酸素センサを設け、この酸素
センサの出力をフィードバックしてフィードバック制御
部にて前記補正後の基本燃料噴射量をさらに補正するフ
ィードバック補正信号を決定して出力する、所謂、Ｏ２
フィードバック制御が一般的に挙げられる。このＯ２フ
ィードバック制御では、酸素センサが理論空燃比にしか
反応しないため、図６（ｂ）に示すように、酸素センサ
が周期的にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように、空燃比を周
期的にリッチとリーンとに変動した状態に維持すること
により、空燃比を所定の範囲に維持している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
に酸素センサを用いるために空燃比を周期的にリッチと
リーンとに変動させると、図６（ｂ）及び図１１（ｃ）
に示すように、それに伴いトルクも変動してしまい、エ
ンジンの運転状態や運転環境等によっては、このトルク
の変動が体感できるレベルになり、運転者に不快なフィ
ーリングを与える可能性があるという問題がある。特に
従来のＯ２フィードバック制御は、空燃比の変動が運転
者のフィーリングに与える影響を考慮せずに、酸素セン
サの出力のみに基づいて空燃比を変動させているため運
転者に不快なフィーリングを与える可能性が高い。ま
た、上記した従来のＯ２フィードバック制御では、フィ
ードバックされた酸素センサの出力に基づいて燃料噴射
量を決定するので制御の精度を高くするために高い応答
性が要求され、その結果、応答性を向上させるためにフ
ィードバックゲインを大きくし、図１１（ｃ）に示すよ
うに空燃比をステップ的に変化させており、このためト
ルクの変動が大きくなるという問題もある。本発明は、
上記した従来の酸素センサを用いたエンジン制御方式の
問題点を解決し、空燃比センサとして酸素センサを用い
る場合でも、運転者に不快なフィーリングを与えること
なく空燃比制御を行うことができるエンジン制御方式を
提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の請求項１に係るエンジン制御方式は、
排気空燃比を空燃比センサを用いてフィードバックし、
空燃比センサの出力が周期的にＯＮ及びＯＦＦを繰り返
すように空燃比を変動した状態に維持するフィードバッ
ク制御を行うエンジン制御方式において、空燃比の変動
が運転者のフィーリングへ与える影響度を判断し、その
結果に基づいてフィードバックゲインを変化させること
を特徴とするものである。また、本発明の請求項７に係
るエンジン制御方式によれば、排気空燃比を空燃比セン
サを用いてフィードバックし、空燃比センサの出力が周
期的にＯＮ及びＯＦＦを繰り返すように空燃比を変動し
た状態に維持するフィードバック制御を行うエンジン制
御方式において、空燃比の変動が運転者のフィーリング
へ与える影響度を判断し、その結果に基づいて空燃比セ
ンサのＯＮ及びＯＦＦの周期を変化させることを特徴と
するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示した一実施例
を参照して、本発明に係るエンジン制御方式の実施の形
態について説明する。図１は、エンジン１と本発明に係
るエンジン制御方式を実行可能な制御装置１０との関係
を示す概略図である。エンジン１は、吸気管２に設けら
れたエアクリーナ３及び燃料噴射装置４を介してシリン
ダ５の燃焼室内に混合気を導入し、燃焼後の排気ガスを
排気管６を介して大気中に排気する４サイクルエンジン
であり、本図では吸気バルブや排気バルブ等の他の構成
部材については省略されている。尚、図１中、符号７は
クランクケースを、また、符号８はスロットルバルブを
各々示している。制御装置１０は、燃料噴射装置４から
の燃料噴射量を操作して排気ガス中の空燃比の値を制御
するものである。この制御装置１０は、図１に示すよう
に、スロットルバルブ８に設けられたスロットル開度検
知手段１２から得られるスロットル開度に関する情報α
と、クランクケース７に設けられたクランク角検知手段
１３から得られるクランク角に関する情報ｒと、吸気管
２に設けられた吸気管壁温検知手段１４から得られる吸
気管壁温に関する情報ｔｗとを入力し、これらの入力情
報に基づいて、吸気管２に設けられた燃料噴射装置４の
操作量Ｍｆ（即ち、燃料噴射量）を決定して出力すると
共に、排気管６に設けられた酸素センサ１５から得られ
る実際の空燃比に関する検知信号Ｅを、必要に応じて入
力して、この情報に基づく補正及び学習を行い常時最適
な制御が行えるように構成されている。図２は、制御装
置１０の構成を示す概略ブロック図である。制御装置１
０は、目標空燃比Ｅｐに沿ってフィードフォワード制御
ロジックを用いて燃料噴射量を決定するモデルベース制
御部２０、前記目標空燃比Ｅｐを算出する目標空燃比算
出部３０、エンジン回転数演算部４０、変換部５０、前
記モデルベース制御部２０のずれを補正ために、モデル
ベース制御部２０によるフィードフォワード制御を実行
しながら酸素センサ１５からの出力に基づいてＯ２フィ
ードバック制御を行うフィードバック制御部６０、及び
Ｏ２フィードバック制御中の空燃比の変動が運転者のフ
ィーリングに与える影響を考慮して前記フィードバック
制御部６０におけるフィードバックゲインｇを決定する
フィードバックゲイン算出部７０を備え、フィードフォ
ワード制御を実行する通常制御モード又はフィードフォ
ワード制御を行いながら前記Ｏ２フィードバック制御を
実行するフィードバック補正モードの何れかで作動す
る。モデルベース制御部２０は、エンジン回転数演算部
４０で算出されたエンジン回転数ｎ、及びスロットル開
度α、吸気管壁温ｔｗ、及び目標空燃比算出部３０で算
出された目標空燃比Ｅｐを入力し、これらの情報に基づ
いて燃料噴射装置４の基本操作量Ｍｆｎを決定し、変換
部５０で、前記基本操作量Ｍｆｎをエンジン１の燃料噴
射サイクルに変換して操作量Ｍｆとして制御装置１０か
ら出力する。目標空燃比算出部３０は、エンジン回転数
ｎ及びスロットル開度αを入力し、これらの情報に基づ
いて、その時々のエンジンの運転状態に合った目標空燃
比Ｅｐを決定してモデルベース制御部２０に出力する。
フィードバック制御部６０及びフィードバックゲイン算
出部７０は、制御装置１０がフィードバック補正モード
に入れられた時のみ機能する。前記フィードバック制御
部６０は、酸素センサ１５からの出力信号Ｅを入力し、
前記出力信号Ｅに基づいてフィードバック補正信号ＦＢ
ａを決定してモデルベース制御部２０に出力するＯ２フ
ィードバック制御を実行しモデルベース制御部２０と実
際のエンジン１とのずれを補正するための学習データを
獲得し、また、フィードバックゲイン算出部７０は、Ｏ
２フィードバック制御中の空燃比の変動が運転者のフィ
ーリングに与える影響度を判断し、運転者に不快なフィ
ーリングを与えない範囲でフィードバック制御部６０に
おけるフィードバックゲインを決定する。

【０００６】（モデルベース制御部について）以下、図
３〜図５を参照してモデルベース制御部２０の構成につ
いて説明する。図３は、図２におけるモデルベース制御
部２０の構成を示す概略ブロック図である。モデルベー
ス制御部２０は、吸気管２内の空気の挙動をモデル化し
た空気系順モデル２１、燃料噴射装置４から噴射される
燃料の挙動をモデル化した燃料系順モデル２２、及び各
順モデル２１及び２２から出力される推定空気量Ａｖ及
び推定燃料量Ｆｖに基づいて推定空燃比Ｅｖを算出する
推定空燃比演算部２３を備えている。また、モデルベー
ス制御部２０は、推定空燃比演算部２３から出力される
推定空燃比Ｅｖを基本操作量演算部２４にフィードバッ
クするフィードバックループを備えている。前記基本操
作量演算部２４は、推定空燃比演算部２３から出力され
る推定空燃比Ｅｖと、目標空燃比算出部３０から出力さ
れる目標空燃比Ｅｐとを入力してエンジン１の燃料噴射
装置４に対する基本操作量Ｍｆｎ（基本燃料噴射量）を
算出する。この基本操作量Ｍｆｎは、モデルベース制御
部２０から出力されると共に燃料系順モデル２２にも入
力され、燃料系順モデル２２は前記基本操作量Ｍｆｎに
基づいて推定燃料量Ｆｖを求める。上記したように、モ
デルベース制御部２０では、空気系順モデル２１、燃料
系順モデル２２、及び推定空燃比演算部２３によりエン
ジン１の順モデルを構成し、かつ、前記燃料系順モデル
２２、推定空燃比演算部２３、及び基本操作量演算部２
４を含むフィードバックループを用いて前記エンジン１
の順モデルから出力される推定空燃比Ｅｖをフィードバ
ックして基本操作量Ｍｆｎを出力するエンジンの逆モデ
ルを構成している。

【０００７】（燃料系順モデルについて）図４は、前記
燃料系順モデル２２の構成を示す概略ブロック図であ
る。この燃料系順モデル２２は、前述したように燃料噴
射装置４から噴射された燃料の挙動をモデル化したもの
である。この燃料系順モデル２２は、非付着燃料演算部
２２ａ、付着燃料演算部２２ｂ、一次遅れ部２２ｃ，２
２ｄ、燃料付着率推定部２２ｅ、及び蒸発時定数推定部
２２ｆを備え、前記基本操作量演算部２４から入力され
る基本操作量Ｍｆｎ（基本燃料噴射量）から、実際にシ
リンダ８内に入る燃料量を推定する。前記燃料付着率推
定部２２ｅは、エンジン回転数ｎ及びスロットル開度α
と燃料付着率ｘとの関係を予め学習させたファジーニュ
ーラル回路網、ニューラル回路網、又はＣＭＡＣ等を用
いて燃料付着率ｘをモデル化したものであり、エンジン
回転数ｎ及びスロットル開度αを入力し、これらの情報
に基づいて、燃料噴射装置４から噴射された燃料が吸気
管２等の壁面に付着する割合ｘ（以下、燃料付着率ｘ）
を推定する。尚、この燃料付着率推定部２２ｅは、図示
していないが、必要に応じて、エンジンの運転状態が過
渡状態にある時に実際の空燃比と目標空燃比Ｅｐとの比
較結果に基づく学習データを入力して、経時変化等が原
因で生じる燃料系順モデルの誤差を補正し、学習できる
ように構成され得る。また、前記蒸発時定数推定部２２
ｆは、エンジン回転数ｎ、スロットル開度α、及び吸気
管壁温ｔｗ（又はエンジン水温）と蒸発時定数τとの関
係を予め学習させたファジーニューラル回路網、ニュー
ラル回路網、又はＣＭＡＣ等を用いて蒸発時定数τをモ
デル化したものであり、エンジン回転数ｎ、スロットル
開度α、及び吸気管壁温ｔｗ（又はエンジン水温）を入
力し、これらの情報に基づいて、壁面に付着した燃料が
蒸発する時定数τ（以下、蒸発時定数τ）を推定する。
尚、この蒸発時定数推定部２２ｆも、前記燃料付着率推
定部２２ｅと同様、図示していないが、必要に応じて、
エンジンの運転状態が過渡状態にある時に実際の空燃比
と目標空燃比Ｅｐとの比較結果に基づく学習データを入
力して、経時変化等が原因で生じる燃料系順モデルの誤
差を補正し、学習できるように構成され得る。上記した
燃料付着率推定部２２ｅ及び蒸発時定数推定部２２ｆに
ついては、本願出願人が平成８年１０月１４日に出願し
た特願平８−２７１１８８号により詳細に開示されてい
る。非付着燃料演算部２２ａは、前記燃料付着率推定部
２２ｅから得られる燃料付着率ｘに基づいて、基本操作
量演算部２４から入力される基本操作量Ｍｆｎ（即ち、
基本燃料噴射量）における燃料噴射装置４から直接シリ
ンダ５の燃焼室内に入る燃料量を算出する。付着燃料演
算部２２ｂは、前記燃料付着率推定部２２ｅから得られ
る燃料付着率ｘに基づいて、基本操作量演算部２４から
入力される基本操作量Ｍｆｎ（基本燃料噴射量）におい
て一度壁面に付着した後でシリンダ５内に入る燃料量を
算出する。前記非付着燃料演算部２２ａ及び付着燃料演
算部２２ｂから得られる燃料量は、各々一次遅れ部２２
ｃ，２２ｄで、蒸発時定数演算部２２ｆから得られる蒸
発時定数τ１，τ２に基づいて一次遅れ系にて近似され
た後、加算され、推定燃料量Ｆｖとして燃料系順モデル
２２から出力される。尚、通常、エンジン１における燃
料噴射装置４から噴射された燃料の挙動をモデル化する
場合、噴射燃料が燃料噴射装置４からシリンダ５内に入
るまでの無駄時間を考慮して、図４に破線で示すように
無駄時間分だけ位相を遅らせる無駄時間用位相遅れ部２
２ｇを設ける必要があるが、本実施例における燃料系順
モデル２２では、前記無駄時間分だけ燃料系順モデルの
位相を進ませることで無駄時間用位相遅れ部２２ｇを設
ける必要をなくしている。これにより、燃料系順モデル
２２は単純な一次遅れ系になるので、燃料系順モデル２
２の出力を用いてフィードバック制御を行う場合に、フ
ィードバックゲインを大きくすることが可能になり、過
渡時にも適正な基本操作量が得られる正確な逆モデルを
構成している。

【０００８】（空気系順モデルについて）図５は、前記
空気系順モデル２１の構成を示す概略ブロック図であ
る。この空気系順モデル２１は、スロットル開度用位相
進み部２１ａ、空気量演算部２１ｂ、圧力変換部２１
ｃ、吸気負圧演算部２１ｄ、体積効率推定部２１ｅ、及
びエンジン回転数用位相進み部２１ｆを備えている。

【０００９】（各位相進み部２１ａ及び２１ｆについ
て）前記スロットル開度用位相進み部２１ａ及びエンジ
ン回転数用位相進み部２１ｆは、前記燃料系順モデル２
２において、取り除いた無駄時間（即ち、噴射燃料が燃
料噴射装置４から噴射された後、シリンダ５内に入るま
での時間）分だけ入力されるスロットル開度α及びエン
ジン回転数ｎの位相を進める。具体的には、各位相進み
部２１ａ及び２１ｆは、時刻に対するエンジン回転数又
はスロットル開度の変化パターンを予め学習したニュー
ラル回路網を各々備えており、このニューラル回路網に
より、過去の複数の時刻におけるエンジン回転数又はス
ロットル開度に基づいてエンジン回転数又はスロットル
開度の未来値を求めることにより、位相を進める。この
ように、空気系順モデル２１において、スロットル開度
及びエンジン回転数の位相を無駄時間分だけ進めること
により、燃料系順モデル２２及び空気系順モデル２１の
両方の位相を無駄時間分だけ進めることになり、燃料系
順モデル２２で無駄時間を取り除いたことにより推定燃
料量Ｆｖと推定空気量Ａｖとの位相のずれがなくなり、
推定空燃比演算部２３で適正な推定空燃比を推定するこ
とが可能になる。また、例えば、筒内噴射式のエンジン
のように、噴射燃料が燃料噴射装置からシリンダ内に入
るまでの無駄時間が存在しないものや、前記無駄時間が
無視できる程小さいものの場合には、噴射燃料の挙動を
モデル化する時に、始めから無駄時間用位相遅れ部を設
ける必要がないので、空気系順モデル２１における各位
相進み部２１ａ及び２１ｆも設ける必要はない。尚、各
位相の進め方はニューラル回路網を用いる方法に限られ
ず任意の方法でよく、例えば、最小二乗法等を用いても
よい。

【００１０】空気量Ａｖ及び吸気負圧Ｐｍａｎの演算部
２１ｂ、２１ｄは流体力学的な数式（１），（２）での
モデル化を行う。 ここで、Ｃｔはスロットルでの流量計数、Ｄはスロット
ルの直径、Ｐａｍｂは大気圧、ｋは空気の比熱、Ｔａｍ
ｂは大気温、Ｒは気体定数、Ｍａｏは補正計数、Ｔｍａ
ｎは吸気管温度、Ｖは吸気管体積、β１はスロットル開
度に依存する計数、β２は吸気管圧力に依存する計数で
ある。また、体積効率ηに関しては数式によるモデル化
が困難なため、体積効率推定部２１ｅは、エンジン回転
数信号ｎ及びスロットル開度αと体積効率ηとの関係を
予め学習させたファジーニューラル回路網（又はニュー
ラル回路網、ＣＭＡＣ等）によるモデル化を行う。尚、
体積効率推定部２１ｅからの出力は、制御装置１０がフ
ィードバック補正モードにある時に、前記フィードバッ
ク制御部３０からのフィードバック補正信号ＦＢａによ
り補正され、体積効率推定部２１ｅは、補正後の体積効
率ηを学習データとして学習可能に構成されている。

【００１１】（目標空燃比算出部３０について）目標空
燃比算出部３０は、スロットル開度α及びエンジン回転
数ｎを入力し、これらの情報に基づいて、その時々に最
適な目標空燃比を決定してモデルベース制御部２０に出
力する。

【００１２】（フィードバック制御部６０について）次
に、フィードバック制御部６０及びフィードバックゲイ
ン算出部７０を用いたフィードバック補正モードについ
て説明する。上記した制御装置１０は、図６（ａ）に示
すように、エンジンの運転状態が所定以上変化した場
合、例えば、スロットル開度が所定の変化率以上で変化
した場合、通常の制御からフィードバック補正モードに
切り替わる。このフィードバック補正モードは、モデル
ベース制御部２０により目標値を一定に維持したフィー
ドフォワード制御を行いながら、酸素センサ１５の出力
信号Ｅに基づいてＯ２フィードバック制御を行い、モデ
ルベース制御部２０におけるエンジンの順モデルと実際
のエンジンとの間のずれを補正するための学習データを
獲得するためのモードであり、このモード中、目標空燃
比算出部３０は目標空燃比Ｅｐを理論空燃比に維持す
る。具体的には、フィードバック制御部６０は、モデル
ベース制御部２０により理論空燃比を目標値Ｅｐとして
フィードフォワード制御ロジックで制御されるエンジン
１の実際の空燃比に関する情報を排気管６に設けられた
酸素センサ１５の出力信号Ｅとしてフィードバックし、
前記出力信号が”１”の場合、即ち、空燃比がリッチの
場合には燃料噴射量が少なくなるように、また、前記出
力信号が”０”の場合、即ち、空燃比がリーンの場合に
は燃料噴射量が多くなるようにモデルベース制御部２０
の順モデルの出力を補正するフィードバック補正信号Ｆ
Ｂａを決定して出力する。前記フィードバック制御部６
０から出力されるフィードバック補正信号ＦＢａは、具
体的には、モデルベース制御部２０の空気系順モデル２
１における体積効率推定部２１ｅから出力される体積効
率ηを補正するもので、図３に示すように空気系順モデ
ル２１に入力され、図５に示すように体積効率推定部２
１ｅからの出力に補正値として加算される。このフィー
ドバック補正モードは、モデルベース制御部２０におけ
るエンジンの順モデルと実際のエンジン１との間のずれ
が許容できる範囲内になるような教師データが得られる
まで、即ち、フィードバック制御部６０の出力ＦＢａ
（又はモデルベース制御部２０の出力Ｍｆｎ）が理論空
燃比を挟んでリッチとリーンとに周期的に振動し始める
まで行われ、その後は、制御装置１０は通常制御モード
に切り換えられる（図６（ａ）参照）。空気系順モデル
２１は、フィードバック補正モードにより得られた補正
後の体積効率ηを学習データとして獲得し、この学習デ
ータに基づいて学習を行う。これにより、学習後は、エ
ンジンの順モデルと実際のエンジンとの間のずれが許容
できる範囲内になる。

【００１３】（フィードバックゲイン算出部７０につい
て）フィードバック補正モード中、フィードバック制御
部６０のフィードバックゲインはフィードバックゲイン
算出部７０により決定される。図７は、フィードバック
ゲイン算出部７０の概略ブロック図である。図面に示す
ように、このフィードバックゲイン算出部７０は、基本
フィードバックゲイン算出部７１及びフィードバックゲ
イン制限部７２を備えている。

【００１４】（基本フィードバックゲイン算出部につい
て）前記基本フィードバックゲイン算出部７１は、エン
ジン回転数ｎ及びスロットル開度αと、エンジンの動作
特性に影響を及ぼさない範囲のフィードバックゲイン
（即ち、Ｏ２フィードバック中のスキップ量及び積分ゲ
イン）との関係を予め学習させたニューラル回路網（図
８参照）から成り、エンジン回転数ｎ及びスロットル開
度αを入力し、それらの条件において、エンジンの動作
特性に影響を及ぼさない範囲のスキップ量及び積分ゲイ
ンを求め、これを基本フィードバックゲインｇｎとして
出力する。

【００１５】（フィードバックゲイン制限部について）
フィードバックゲイン制限部７２は、変動許容値決定部
７２ａ、回転変動検出部７２ｂ、比較部７２ｃ、及び補
正値算出部７２ｄから成り、基本フィードバックゲイン
ｇｎによるフィードバック補正モード中の空燃比の変動
が運転者のフィーリングに及している影響度を、運転者
のフィーリングに影響を及ぼしやすいファクタであるト
ルク変動、即ち、エンジンの回転変動に基づいて判断
し、フィードバック補正モード中の空燃比の変動が運転
者に不快なフィーリングを与えないように基本フィード
バックゲインｇｎを補正する。以下に、フィードバック
ゲイン制限部７２の各部の具体的な処理について説明す
る。回転変動検出部７２ｂは、図９に示すように、角速
度検出部、角加速度検出部、角加速度平均値算出部、及
び偏差累積加算部から成り、角加速度検出部で、クラン
ク角検出手段１３から得られるエンジン１が膨張行程に
ある時の所定の２点のクランク角信号ｒをフィードバッ
ク情報として入力して、このクランク角信号ｒに基づい
て、各サイクル毎に前記２点のクランク角間の角速度ｖ
を演算し、さらに、角加速度検出部で、前記２点のクラ
ンク角間の角速度（ｖ１及びｖ２）から角加速度（ａｃ
ｃ）を演算する。この角加速度の演算を繰り返す毎、即
ち、各サイクル毎に、角加速度平均値算出部で、角加速
度の平均値（ａｃｃ＿ａｖｅ）を求め、その時の角加速
度（ａｃｃ）と角加速度平均値（ａｃｃ＿ａｖｅ）との
差の絶対値を角加速度変動値（ｆ１）とし、当該角加速
度変動値（ｆ１）を燃焼悪化指数（ｐｎｔ）として偏差
累積加算部で次々に累積加算する。そして、上記した処
理を１００サイクル分繰り返して得た燃焼悪化指数（ｐ
ｎｔ）を回転変動として出力する。一方、変動許容値決
定部７２ａは、エンジン１のエンジン回転数及びスロッ
トル開度に対応した、運転者に不快なフィーリングを与
えない回転変動の許容値（ｌｉｍ）を予め実験等により
求めてマップや数式等の形式で記憶しており、エンジン
回転数信号ｎ及びスロットル開度信号αを入力して、そ
の時の回転変動の許容値（ｌｉｍ）を出力する。比較部
７２ｃでは、前記回転変動検出部７２ｂから得られる実
際の回転変動（ｐｎｔ）と、変動許容値決定部７２ａか
ら得られる変動許容値（ｌｉｍ）とを比較し、その比較
結果を補正値算出部７２ｄに出力する。補正値演算部７
２ｄは、実際の回転変動（ｐｎｔ）が変動許容値（ｌｉ
ｍ）より大きい場合には、現在のフィードバックゲイン
ｇによるＯ２フィードバック制御中の空燃比の変動は運
転者に不快なフィーリングを与えるものであると判断し
て、前記回転変動（ｐｎｔ）が変動許容値（ｌｉｍ）の
範囲内に入るように基本フィードバックゲインｇｎのス
キップ量及び積分ゲインを小さくする制限的補正信号Ｌ
ａを決定して出力する。また、実際の目標回転変動（ｐ
ｎｔ）が変動許容値（ｌｉｍ）より小さい場合には、現
在のフィードバックゲインｇによるＯ２フィードバック
制御中の空燃比の変動は、運転者に不快なフィーリング
を与えないと判断し、前記回転変動（ｐｎｔ）が変動許
容値（ｌｉｍ）の範囲内で最大になるように基本フィー
ドバックゲインｇｎを補正する前記補正信号Ｌａを決定
して出力する。図１０は上記した変動制限部７２の一連
の処理を示すフローチャートである。

【００１６】フィードバックゲイン算出部７０は、上記
したように基本フィードバックゲイン算出部７１の出力
ｇｎにフィードバックゲイン制限部７２からの出力Ｌａ
を加算したスキップ量及び積分ゲインをフィードバック
ゲインｇとしてフィードバック制御部６０に出力し、フ
ィードバック制御部６０は該フィードバックゲインｇを
用いたフィードバック制御を行いフィードバック補正信
号ＦＢａを決定して出力する。これにより、例えば、運
転者のフィーリングに影響を及ぼし易い運転状態や運転
環境においては、例えば、スキップ量はゼロにされ、積
分ゲインも小さくされるのでフィードバック制御部６０
からのフィードバック補正信号ＦＢａが図１１（ａ）に
示すように極端に変動しなくなり、その結果トルクの変
動も小さくなる。また、例えば、運転者のフィーリング
に影響を及ぼしにくい運転状態や運転環境においては、
例えば、スキップ量も積分ゲインも比較的大きくされる
ので、フィードバック制御部６０からのフィードバック
補正信号ＦＢａが図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように
比較的大きく変動するようになりＯ２フィードバック制
御の応答性が高くなり、学習データを獲得するための時
間を短くすることができるようになる。このように、空
燃比の変動が運転者のフィーリングに与える影響度を判
断しながらフィードバックゲインを決定することによ
り、従来のＯ２フィードバック制御のように運転者のフ
ィーリングに与える影響を全く考慮せずにスキップ量及
び積分ゲインを常に図１１（ｃ）に示す一定値に維持す
る制御方式に比べて、Ｏ２フィードバック制御の応答性
を必要以上に下げることなく運転者のフィーリングに与
える影響を極めて低くすることが可能になる。

【００１７】（基本フィードバックゲイン算出部の学習
について）尚、前記基本フィードバックゲイン算出部７
１を構成するニューラル回路網は、フィードバックゲイ
ン制限部７２から出力される補正信号Ｌａを加算した補
正後のフィードバックゲインｇを学習データとして、そ
の時のエンジン回転数及びスロットル開度に対応させて
学習を行う。これにより、学習後の制御では、基本フィ
ードバックゲイン算出部７１が、その時々のエンジンの
経時変化等に追従して改善され、運転者に不快なフィー
リングを与ない範囲内で応答性を高くすることができる
基本フィードバックゲインｇｎを出力するようになる。
このように、運転者のフィーリングに影響を及ぼし易い
ファクタである回転変動をフィードバックして、この回
転変動が許容値の範囲内に収まるように補正を加えなが
らフィードバックゲインを決定することによって、Ｏ２
フィードバック制御中の空燃比の変動が運転者に不快な
フィーリングを与えることがなくなり、かつ、運転者に
不快なフィーリングを与ない範囲内で、応答性を高くす
ることができ、また、補正後のフィードバックゲインを
学習データとして学習していくことにより経時変化にも
対応できるようになる。

【００１８】（実施例効果）以上説明した実施例によれ
ば、運転者のフィーリングに与える影響度を回転変動を
用いて判断し、その判断結果に基づいてフィードバック
ゲインを制限して空燃比の変動を制御しているので、運
転者に不快なフィーリングを与えることがなく、空燃比
を変動させてＯ２フィードバック制御を行い空燃比を最
適な値に維持することが可能になるという効果を奏す
る。また、本実施例では、モデルベース制御部２０によ
るフィードフォワード制御を行いながら、必要に応じて
学習データ獲得時のみフィードバック制御部６０による
Ｏ２フィードバック制御を行っているので、従来のＯ２
フィードバック制御のように常時、空燃比を変動させる
必要がなくなり、Ｏ２フィードバック制御によるトルク
変動が生じる時間を最低限に抑えることができる。

【００１９】（別の適用例）以上説明した実施例では、
通常制御モード中は、エンジンの順モデル及び逆モデル
を用いたモデルベース制御部２０によりフィードフォワ
ード制御を実行し、また、フィードバック補正モード中
は、前記フィードフォワード制御に加えてフィードバッ
ク制御部６０及びフィードバックゲイン算出部７０によ
るＯ２フィードバック制御を実行するように構成されて
いるが、フィードフォワード制御を実行する制御ロジッ
クは本実施例に限定されることなく、例えば、図１２に
示すように、マップ制御ロジックで構成してもよい。こ
の場合のマップ制御部１１０はＣＭＡＣ等の学習可能な
マップで構成するか、或いは、通常のマップとマップか
らの出力を補正することができる学習可能な補正部とで
構成され、また、フィードバック制御部１３０は、制御
装置がフィードバック補正モードに入った時のみ作動し
て、酸素センサの出力に応じてマップ制御部１１０から
出力される基本操作量Ｍｆｎを補正するフィードバック
補正信号ＦＢａを出力する。フィードバック補正モード
は、図１〜図１１で説明した実施例と同様、マップ制御
部１１０におけるマップデータと実際のエンジン１との
間のずれが許容できる範囲内になるような教師データが
獲得されるまで続けられ、教師データを獲得した時点で
終了する。マップ制御部１１０は、フィードバック補正
モードにより得られた補正後の操作量Ｍｆを学習データ
として学習を行い、学習後は運転状態に応じた適当な操
作量を出力するようになる。フィードバックゲイン算出
部１４０も、図１〜図１１で説明した実施例と同様、フ
ィードバック補正モード中に、空燃比の変動が運転者の
フィーリングに与える影響度を判断しながら、運転者に
不快なイーリングを与えない範囲でフィードバック制御
部６０のフィードバックゲインｇを変化させる。

【００２０】また、本実施例では、フィードフォワード
制御と組み合わせて部分的にＯ２フィードバック制御を
行っているが、空燃比センサを用いたフィードバック制
御ロジックは、本実施例に限定されることなく、例え
ば、図１３に示すように、例えば、エンジン回転数及び
スロットル開度等のエンジンの運転情報に基づいて基本
燃料噴射量を決定すると同時に、前記運転情報から補正
係数算出部でその時々の運転情報に適合するように補正
係数を算出し、前記基本燃料噴射量に前記補正係数を乗
算すると共に、エンジンの排気管に酸素センサを設け、
この酸素センサの出力をフィードバックしてＯ２フィー
ドバック制御部にて前記補正後の基本燃料噴射量をさら
に補正する補正信号を決定して出力する、所謂、従来の
Ｏ２フィードバック制御ロジックに、フィードバックゲ
イン算出部を設けて、空燃比の変動が運転者に不快なフ
ィーリングを与えないようにフィードバックゲインを変
化させてもよい。さらに、本実施例では、エンジン制御
方式を４サイクルエンジンに適用した例について説明し
ているが、本発明に係るエンジン制御方式を適用するエ
ンジンの形式は、本実施例に限定されることなく、例え
ば、２サイクルエンジンや筒内噴射式エンジン等、任意
の形式のエンジンに適用できることはいうまでもない。
さらにまた、本実施例では、フィードバックゲインを変
化させることにより、空燃比の変動が運転者に不快なフ
ィーリングを与えないようにＯ２フィードバック制御を
実行しているが、空燃比の変動を制限するファクタは本
実施例に限定されることなく、酸素センサのＯＮ／ＯＦ
Ｆ周期を用いてもよい。この場合、酸素センサのＯＮ／
ＯＦＦ周期が長ければ長い程、空燃比の変動が小さくな
り運転者のフィーリングに与える影響度も小さくなるの
で、例えば、本実施例のように回転変動に基づいて運転
者のフィーリングに与える影響度を判断する場合、前記
回転変動が変動許容値の範囲を越えない範囲で前記周期
を短くするように制御すれば、応答性を必要以上に下げ
ることなく、運転者に不快なフィーリングを与えないよ
うにＯ２フィードバック制御を実行することが可能にな
る。さらにまた、本実施例では目標値の変動が運転者の
フィーリングへ与える影響度を、エンジンの回転変動に
基づいて判断しているが、前記影響度を判断するための
ファクタは本実施例に限定されることなく、運転者のフ
ィーリングを判断し得るファクタであれば任意のファク
タでよく、例えば、特願平７−３０６２６４号に記載さ
れているようにヘルメットやグローブ等の運転者の装備
品、又は車両におけるアクセル等の運転者と接触する部
分に運転者自身の心拍数、体温、発汗状態、脈拍等の生
理状態を検知するセンサ等を設け、検知結果に基づいて
運転者の生理状態を判断し、運転者の生理状態から直接
運転者のフィーリングを判断するように構成してもよ
く、或いは、回転変動以外の車両又はエンジンの動作状
態から運転者のフィーリングを判断するように構成して
もよい。さらに、本実施例では、フィードバックゲイン
算出部においてスキップ量と積分ゲインの両方を決定し
ているが、これは本実施例に限定されることなく、スキ
ップ量及び積分ゲインの何れか一方を変化させてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明に係るエンジン制御
方式によれば、排気空燃比を空燃比センサを用いてフィ
ードバックし、空燃比センサの出力が周期的にＯＮ及び
ＯＦＦを繰り返すように空燃比を変動した状態に維持す
るフィードバック制御を行うエンジン制御方式におい
て、空燃比の変動が運転者のフィーリングへ与える影響
度を判断し、その結果に基づいてフィードバックゲイン
や空燃比センサのＯＮ及びＯＦＦの周期を変化させてい
るので、応答性を必要以上に下げることなく、かつ運転
者に不快なフィーリングを与えずに空燃比センサを用い
たフィードバック制御を行うことが可能になるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 エンジン１と本発明に係るエンジン制御方式
を実行可能な制御装置１０との関係を示す概略図であ
る。

【図２】 制御装置１０の構成を示す概略ブロック図で
ある。

【図３】 図２におけるモデルベース制御部２０の構成
を示す概略ブロック図である。

【図４】 燃料系順モデル２２の構成を示す概略ブロッ
ク図である。

【図５】 空気系順モデル２１の構成を示す概略ブロッ
ク図である。

【図６】 （ａ）は制御装置１０におけるフィードバッ
ク補正信号とエンジンのトルク変動の関係を示す図であ
り、（ｂ）は、酸素センサを用いた従来のフィードバッ
ク制御におけるフィードバック補正信号とエンジンのト
ルク変動との関係を示す図である。

【図７】 フィードバックゲイン算出部７０の概略ブロ
ック図である。

【図８】 基本フィードバックゲイン算出部７１を構成
するニューラル回路網の概略構成図である。

【図９】 回転変動検出部７２ｂの構成を示す概略ブロ
ック図である。

【図１０】 変動制限部７２の一連の処理を示すフロー
チャートである。

【図１１】 （ａ）〜（ｃ）は、酸素センサの出力値及
びＥＣＵの判定値に対するフィードバック補正信号及び
トルク変動の関係を示す図である。

【図１２】 エンジン１と本発明に係るエンジン制御方
式を実行可能なマップ制御ロジックを用いた制御装置と
の関係を示す概略図である。

【図１３】 従来のＯ２フィードバック制御ロジックに
本発明に係るエンジン制御方式を適用した例を示す概略
ブロック図である。

【図１４】 従来のＯ２フィードバック制御ロジックの
概略ブロック図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 吸気管 ３ エアクリーナ ４ 燃料噴射装置 ５ シリンダ ６ 排気管 ７ クランクケース ８ スロットルバルブ １０ 制御装置 １２ スロットル開度検知手段 １３ クランク角検知手段 １４ 吸気管壁温検知手段 １５ 酸素センサ ２０ モデルベース制御部 ２１ 空気系順モデル ２１ａ スロットル開度用位相進み部 ２１ｂ 空気量演算部 ２１ｃ 圧力変換部 ２１ｄ 吸気負圧演算部 ２１ｅ 体積効率推定部 ２１ｆ エンジン回転数用位相進み部 ２２ 燃料系順モデル ２２ａ 非付着燃料演算部 ２２ｂ 付着燃料演算部 ２２ｃ 一次遅れ部 ２２ｄ 一次遅れ部 ２２ｅ 燃料付着率推定部 ２２ｆ 蒸発時定数推定部 ２３ 推定空燃比演算部 ２４ 基本操作量演算部 ３０ 目標空燃比算出部 ４０ エンジン回転数演算部 ５０ 変換部 ６０ フィードバック制御部 ７０ フィードバックゲイン算出部 ７１ 基本フィードバックゲイン算出部 ７２ フィードバックゲイン制限部 ７２ａ 変動許容値決定部 ７２ｂ 回転変動検出部 ７２ｃ 比較部 ７２ｄ 補正値算出部 α スロットル開度 ｒ クランク角 ｔｗ 吸気管壁温 ｎ エンジン回転数 Ｍｆ 操作量 Ｍｆｎ 基本操作量 Ｅ 実際の空燃比に関する検知信号 Ｅｐ 目標空燃比 Ｅｖ 推定空燃比 Ａｖ 推定空気量 Ｆｖ 推定燃料量 ＦＢａ フィードバック補正信号 ｇ フィードバックゲイン

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気空燃比を空燃比センサを用いてフィ
   ードバックし、空燃比センサの出力が周期的にＯＮ及び
   ＯＦＦを繰り返すように空燃比を変動した状態に維持す
   るフィードバック制御を行うエンジン制御方式におい
   て、 空燃比の変動が運転者のフィーリングへ与える影響度を
   判断し、その結果に基づいてフィードバックゲインを変
   化させることを特徴とするエンジン制御方式。
2. 【請求項２】 前記フィードバックゲインを学習機能付
   きフィードフォワード制御によって決定することを特徴
   とする請求項１に記載のエンジン制御方式。
3. 【請求項３】 前記学習機能付きフィードフォワード制
   御を、ニューラル回路網、ファジーニューラル回路網、
   ＣＭＡＣ、又はマップの少なくとも一つを用いて行うこ
   とを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御方式。
4. 【請求項４】 空燃比のステップ的な変化が小さくなる
   ように、又はなくなるように、前記フィードバックゲイ
   ンを決定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一
   項に記載のエンジン制御方式。
5. 【請求項５】 前記空燃比の変動が運転者のフィーリン
   グへ与える影響度を、トルク変動から判断することを特
   徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のエンジン制
   御方式。
6. 【請求項６】 前記トルク変動を、エンジンの回転変動
   を用いて検出することを特徴とする請求項５に記載のエ
   ンジン制御方式。
7. 【請求項７】 排気空燃比を空燃比センサを用いてフィ
   ードバックし、空燃比センサの出力が周期的にＯＮ及び
   ＯＦＦを繰り返すように空燃比を変動した状態に維持す
   るフィードバック制御を行うエンジン制御方式におい
   て、 空燃比の変動が運転者のフィーリングへ与える影響度を
   判断し、その結果に基づいて空燃比センサのＯＮ及びＯ
   ＦＦの周期を変化させることを特徴とするエンジン制御
   方式。
8. 【請求項８】 前記周期を学習機能付きフィードフォワ
   ード制御によって決定することを特徴とする請求項７に
   記載のエンジン制御方式。
9. 【請求項９】 前記学習機能付きフィードフォワード制
   御を、ニューラル回路網、ファジーニューラル回路網、
   ＣＭＡＣ、又はマップの少なくとも一つを用いて行うこ
   とを特徴とする請求項８に記載のエンジン制御方式。
10. 【請求項１０】 空燃比のステップ的な変化が小さくな
    るように、又はなくなるように、前記周期を決定するこ
    とを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載のエン
    ジン制御方式。
11. 【請求項１１】 前記空燃比の変動が運転者のフィーリ
    ングへ与える影響度を、トルク変動から判断することを
    特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載のエンジ
    ン制御方式。
12. 【請求項１２】 前記トルク変動を、エンジンの回転変
    動を用いて検出することを特徴とする請求項１１に記載
    のエンジン制御方式。