JPH11223145A - 空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温始動時等、空燃比センサの入力項が無い
始動時ニューロエンジンモデルの構成で、エンジン始動
時の過渡状態量を予測推定し、この推定値を用いて始動
時の燃料噴射量を算出して高精度な空燃比制御を行うこ
とができる空燃比制御装置を提供すること。 【解決手段】 内燃機関であるエンジン１１の運転状態
を表すパラメータを検出する状態検出部１２と、エンジ
ン１１始動後からの気筒内爆発回数をカウントするため
のカウンタ検出部１３と、上記運転状態を表わすパラメ
ータと気筒内爆発回数よりエンジン１１の始動直後の空
燃比を推定する空燃比推定手段１４を設け、吸気管温度
上昇変化を気筒内爆発回数と関連付けて取り扱い、エン
ジン始動時の過渡状態量を推定して空燃比制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃式エンジンの
燃料噴射制御方式のガソリンエンジンに関し、特にネッ
トワーク自身に知識が蓄積され、ネットワーク自体が目
的や環境に適応して動作するニューラルネットワークを
応用してエンジンの空燃比を制御する空燃比制御装置の
改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空燃比制御は、空燃比センサであ
る０2 センサやリニア空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）に
よるフィードバック制御が一般に行われており、アイド
ル時などの定常運転域で特に成果を納めている。しか
し、加減速などの過渡状態においては、センサ出力の応
答遅れにより、空燃比を目標空燃比に精度良く制御する
ことができない。また、これを補うためスロットル開度
等の機械的な変化に応じて、燃料の増量補正や減量補正
をしているが、噴射した燃料の全てが気筒内に流入する
のではなく、吸気管壁面や吸気バルブなどに付着し、ま
た付着した燃料から蒸発して気筒内に入ってくるものも
あるため、加減速時やエンジン始動時などの過渡状態に
おける空燃比を制御するのは困難である。

【０００３】特に、米国ＵＬＥＶ（Ultra Low Emission
Vehicle) 規制をクリアするためには、エンジン始動時
のＨＣ排出量が、全試験モード中の約８割を占めるの
で、該始動時の高精度な空燃比制御が不可欠である。

【０００４】そこで、燃料の付着モデルを構築し、燃料
補正量を付着モデルの逆系より求めるものや、特許公開
平３−２３５７２３号公報に示すように、上記燃料付着
等の非線形要素をニューラルネットワーク（以後ＮＮと
略す）により学習させ、過渡状態時の応答性能の向上を
図ろうとするものがある。ＮＮは、簡単な計算を行う
「ユニット」が、重み付きの「方向性リンク」で結合さ
れてネットワークを構成し、それぞれのユニットは出力
をリンクを介して伝播して情報処理を行うものであり、
ネットワーク自身に知識が蓄積され、ネットワーク自体
が目的や環境に適応して動作することから、上記過渡時
の空燃比制御を高精度に行えることが期待できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の空燃比制御装置
は以上のように構成されているが、通常、内燃式エンジ
ンにおいては、インジェクタより燃料を噴射しても、全
ての量が気筒内へ流入するのではなく、一部は吸気管壁
面に付着する。この付着量は運転状態（回転数や負荷
（吸入空気圧）等）や外部環境（吸入空気温度や冷却水
温、大気圧等）により複雑に変化し、また付着燃料から
蒸発して気筒内に流入する燃料量も、前記運転状態や外
部環境により変化する。そのため、気筒内に実際に流入
する燃料量を知ることができれば、特に過渡時に於て、
より正確な空燃比制御を行うことが可能となる。しか
し、前記付着モデル方式ではこの様な複雑な系を表現す
ることができず、近似でしか与えることができないた
め、過渡時において満足のいく空燃比制御を行うことが
できない。

【０００６】また、前記ＮＮを用いた制御系では、複雑
な挙動を学習することができるが、汎化性のある推定値
を得るためには、ＮＮ入力項に空燃比センサ出力を設け
ることが必要であるが、極低温時やエンジン始動直後の
空燃比センサ不活性時には、この空燃比センサ出力値を
入力データとして演算するＮＮを用いた補正制御を行う
ことはできず、汎化性のある高精度な空燃比推定を行う
ことは非常に困難であった。

【０００７】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、空燃比センサの入力項が無いＮ
Ｎ構成で、エンジン始動時の過渡状態量を予測推定し、
この推定値を用いて始動時の燃料噴射量を算出して、高
精度な空燃比制御を行うことができる空燃比制御装置を
提供することを目的とする。

【０００８】さらに、エンジン始動時の動特性を表現す
る始動時ＮＮエンジンモデルを構築し、このモデルから
エンジン始動時の空燃比が目標空燃比となる燃料噴射制
御を行うことができる空燃比制御装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1 にかか
る空燃比制御装置は、内燃機関の燃料噴射時の空燃比を
制御する装置であって、内燃機関の運転状態を表すパラ
メータを検出する状態検出部と、エンジン始動後からの
気筒内爆発回数をカウントするためのカウンタ検出部
と、上記運転状態パラメータと気筒内爆発回数より内燃
機関の始動直後の空燃比を推定する空燃比推定手段とを
備えたものである。

【００１０】また、本発明の請求項２にかかる空燃比制
御装置は、上記請求項1 記載の空燃比制御装置におい
て、上記空燃比推定手段を、上記運転状態パラメータと
気筒内爆発回数とをその入力パラメータとし、その出力
をエンジン始動時空燃比とするニューラルネットワーク
により上記内燃機関の始動直後の空燃比を推定するもの
としたものである。

【００１１】また、本発明の請求項３にかかる空燃比制
御装置は、内燃機関の燃料噴射時の空燃比を制御する装
置であって、エンジン始動時の空燃比動特性を表現する
ニューロエンジンモデルを用い、空燃比が目標空燃比と
なる燃料噴射量Ｔｏｕｔｎｎを求め、該Ｔｏｕｔｎｎよ
りエンジン始動時燃料補正パラメータを算出する補正パ
ラメータ算出部と、上記エンジン始動時燃料補正パラメ
ータを用い始動時の燃料噴射量を演算するエンジン始動
燃料演算部とを備えたものである。

【００１２】また、本発明の請求項４にかかる空燃比制
御装置は、内燃機関の燃料噴射時の空燃比を制御する装
置であって、エンジン始動時の空燃比動特性を表現する
ニューロエンジンモデルを用い、空燃比が目標空燃比と
なる燃料噴射量Ｔｏｕｔｎｎを求め、該Ｔｏｕｔｎｎ
と、エンジン始動時の吸気管付着モデルよりエンジン始
動時付着パラメータを算出するエンジン始動時付着パラ
メータ算出部と、上記エンジン始動時付着パラメータと
上記エンジン始動時の吸気管付着モデルよりエンジン始
動時の燃料噴射量を演算するエンジン始動燃料演算部と
を備えたものである。

【００１３】また、本発明の請求項５にかかる空燃比制
御装置は、上記請求項４記載の空燃比制御装置におい
て、上記エンジン始動時付着パラメータ算出部は、エン
ジン始動時の空燃比動特性を表現するニューロエンジン
モデルを用い、エンジン始動時のシリンダ付着モデルの
パラメータを導出し、上記エンジン始動燃料演算部は、
上記エンジン始動時付着パラメータとして吸気管及びシ
リンダ付着パラメータを用い、これらパラメータと上記
エンジン始動時の吸気管付着モデル及びシリンダ付着モ
デルよりエンジン始動時の燃料噴射量を演算するように
したものである。

【００１４】また、本発明の請求項６にかかる空燃比制
御装置は、上記請求項５記載の空燃比制御装置におい
て、上記エンジン始動時付着パラメータ算出部を、エン
ジン始動時の空燃比動特性を表現するニューロエンジン
モデルを用い、ガソリンの蒸発温度を考慮に入れたエン
ジン始動時の吸気管モデル及びシリンダ付着モデルのパ
ラメータを導出するものとしたものである。

【００１５】また、本発明の請求項７にかかる空燃比制
御装置は、上記請求項１記載の空燃比制御装置におい
て、上記カウンタ検出部を、エンジン始動スタート時か
らのクランキングからの上死点位置（ＴＤＣ）カウント
数に基づいて上記気筒内爆発回数をカウントするものと
したものである。

【００１６】また、本発明の請求項８にかかる空燃比制
御装置は、上記請求項１記載の空燃比制御装置におい
て、上記カウンタ検出部を、エンジン始動スタート時か
らの上記気筒内爆発回数を、気筒内の圧力を検出する内
圧センサの出力に基づいてカウントするものとしたもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の空燃比制御装置に
ついて説明する。 実施の形態１．図１に本発明の実施の形態１による空燃
比制御装置の機能ブロック図を示す。本実施の形態１
は、エンジン始動直後の空燃比（Ａ／Ｆ）値は、気筒内
温度の急変に大きく影響するため、この温度変化に関す
る入力を加える必要があるが、気筒内の温度上昇は気筒
内爆発回数に依存するという点に着目し、気筒内爆発回
数を示すパラメータの１つとして、エンジン始動時から
のクランキング数、即ちＴｃｏｕｎｔを用いる構成とし
たものである。

【００１８】図において、１１は内燃機関であるガソリ
ン等のエンジン、１２はエンジン１１の運転状態を検出
する状態検出部、１３はエンジンのクランキング数を検
出するカウンタ検出部であり、実際には燃料噴射式の内
燃機関に装備されているクランク角センサを用いて、ピ
ストンのＴＤＣ（圧縮上死点）を検出するようにしてい
る。１４は各種パラメータに基づいてエンジン始動時の
空燃比を推定する空燃比推定手段、１５は目標空燃比と
なるように燃料噴射量を算出する補償器である。

【００１９】以下、動作について説明する。エンジン１
１の始動時の空燃比を推定するために、状態検出部１２
により、内燃機関の運転状態を表すパラメータである燃
料噴射量Ｇｆ、吸入空気圧Ｐｂ、回転数Ｎｅ、冷却水温
ＴＷを検出し、また、カウンタ検出部１３により、エン
ジン始動スタート時のクランキングからのＴＤＣカウン
ト数であるＴｃｏｕｎｔを検出する。

【００２０】これら５つのパラメータを用い、空燃比推
定手段１４により、エンジン始動時の空燃比を推定し、
補償器１５により空燃比推定値が目標空燃比となる燃料
噴射量を演算し、エンジン始動時の空燃比制御を行う。

【００２１】また、図２に示すように、前記空燃比推定
手段１４は、前記各種運転状態パラメータ（Ｇｆ，Ｐ
ｂ，Ｎｅ，ＴＷ）とＴＤＣカウント数Ｔｃｏｕｎｔとを
その入力パラメータとし、その出力をエンジン始動時空
燃比とするニューラルネットワーク（ＮＮ）により空燃
比（Ａ／Ｆｎｎ）を推定する構成としてもよい。この場
合、前記運転状態パラメータの時系列データをＮＮの入
力データとして用いるような構成とすると、過渡時の空
燃比の推定精度を向上させることができる。

【００２２】なお、本実施の形態１では、カウンタ検出
部１３としてクランク角センサを用いてＴＤＣを検出す
る場合について説明したが、気筒内の圧力を測定するの
に用いられる内圧センサを用いるようにしてもよい。Ｔ
ＤＣ検出ではミスファイア等の場合もカウントしてしま
うのに対して、内圧センサを用いることで気筒内爆発を
確実に検出することができ、より高精度で信頼性の高い
空燃比制御を行うことができる。

【００２３】このように本実施の形態１によれば、内燃
機関であるエンジン１１の運転状態を表すパラメータを
検出する状態検出部１２と、エンジン１１始動後からの
気筒内爆発回数をカウントするためのカウンタ検出部１
３と、上記運転状態を表わすパラメータと気筒内爆発回
数よりエンジン１１の始動直後の空燃比を推定する空燃
比推定手段１４を設け、吸気管温度上昇変化を気筒内爆
発回数と関連付けて取り扱うようにしたので、空燃比セ
ンサの入力項が無い始動時ニューロエンジンモデルの構
成でもエンジン始動時の過渡状態量を予測推定すること
ができ、この推定値を用いて始動時の燃料噴射量を算出
して高精度な空燃比制御を行うことができる。

【００２４】実施の形態２．次に本発明の実施の形態２
による空燃比制御装置について説明する。空燃比を出力
とするＮＮを用いた制御系では、目標空燃比との偏差を
ゼロとするフィードバック制御を行うが、この時、安定
な制御ゲインを設定する理論的方法が無く、机上シミュ
レーションおよび実車実験の繰り返しにより制御ゲイン
を調整しなければならないという問題が生じる。

【００２５】そこで、本実施の形態２では、エンジン始
動時の空燃比動特性をニューロにより学習し、このよう
にして得られたＮＮエンジンモデルを用いて始動時空燃
比が目標空燃比となる燃料噴射量を演算するようにした
ものである。

【００２６】以下、燃料噴射量の演算方法について説明
する。図３は、本実施の形態３による空燃比制御装置に
おけるエンジン始動時の燃料補正パラメータＫgfを算出
する際のフローチャートを示す。

【００２７】まず、ステップ３０１により、エンジン始
動時の空燃比動特性を表現する出力空燃比Ａ／Ｆのニュ
ーロエンジンモデルを学習し、次いでステップ３０２に
より、このニューロエンジンモデルと評価実車データと
を用いて、空燃比が目標空燃比となる目標燃料噴射量Ｇ
ｆｎｎを算出する。次いでステップ３０３により、上記
目標燃料噴射量Ｇｆｎｎと評価実車データの燃料噴射量
Ｇｆより、エンジン始動時の燃料補正パラメータＫgfを
算出する。

【００２８】この時、上記ニューロエンジンモデルとし
ては、図４の（ａ），（ｂ）に示すように、出力が空燃
比であるニューラルネットワークＮＮ１（図４（ａ））
でもよく、また、出力が燃料噴射量Ｇｆであるニューラ
ルネットワークＮＮ２（図４（ｂ））でもよい。

【００２９】図５に、それぞれのニューロエンジンモデ
ルを用いた場合の、空燃比が目標空燃比となる目標燃料
噴射量Ｇｆｎｎの導出方法を示す。図５（ａ）は、出力
が空燃比として学習されたニューラルネットワークＮＮ
１を用いて、目標燃料噴射量Ｇｆｎｎを算出する方法を
示した図であり、時刻ｋの入力データ列を用いたニュー
ラルネットワークＮＮ１の出力Ａ／Ｆｎｎ（ｋ）が目標
空燃比Ａ／Ｆｔとなるように、ニューラルネットワーク
ＮＮ１の入力である燃料噴射量Ｇｆを修正し、目標燃料
噴射量Ｇｆｎｎ（ｋ）を算出する。

【００３０】図５（ｂ）は、出力が燃料噴射量Ｇｆであ
るため、入力データの空燃比Ａ／Ｆを目標空燃比Ａ／Ｆ
ｔに変更し、ニューラルネットワークＮＮ２の入力デー
タ列とすることにより、目標燃料噴射量Ｇｆｎｎがニュ
ーラルネットワークＮＮ２の出力として算出される。

【００３１】上記、何れかの方法により目標燃料噴射量
Ｇｆｎｎが算出されると、もとの燃料噴射量Ｇｆを補正
するための補正パラメータＫｇｆは、例えば次式により
求められる。

【００３２】

【数１】

【００３３】また、補正パラメータＫｇｆを直接ニュー
ラルネットワークの出力として算出する方法を用いても
よい。図６に補正パラメータＫｇｆを出力とするニュー
ラルネットワークＮＮ３の学習方法を示す。また、この
ニューラルネットワークＮＮ３を用いた制御システム構
成を図７に示す。

【００３４】エンジン７１より運転状態パラメータを検
出し、補正パラメータ演算部７２により上記ニューラル
ネットワークＮＮ３のニューロ演算を行い、補正パラメ
ータＫｇｆを算出する。この補正パラメータＫｇｆを用
い、始動燃料演算部７３によりエンジン始動時の空燃比
が目標空燃比となる目標燃料噴射量Ｇｆｎｎが計算され
る。

【００３５】なお、補正パラメータＫｇｆが時系列デー
タ等のマップ値として与えられる場合は、補正パラメー
タ演算部７２はマップ検索を行うこととなる。上記構成
とすることにより、エンジン始動時の空燃比が目標空燃
比となる燃料噴射量を一意に算出することが可能とな
る。

【００３６】実施の形態３．次に本発明の実施の形態３
による空燃比制御装置について説明する。既に述べたよ
うに、噴射された燃料全てが気筒内に流入して燃焼に寄
与するわけではなく、その一部は吸気管壁面に付着す
る。この付着量はエンジン暖機後の定常状態ではほぼ一
定であるため特に問題とはならないが、エンジン始動直
後などの過渡時等には問題となる。特に低温時のエンジ
ン始動時等は失火等を回避するために一般的に燃料噴射
量を通常よりも多く噴射されており、しかもエンジン
（吸気管）温度の上昇等、運転状態が急激に変化するた
め、燃料付着動特性も大きく変化する。このため、エン
ジン始動時における、空燃比を目標空燃比とする燃料噴
射量制御を行うことが必要となる。

【００３７】ここで図８に、燃料付着の概念図を示す。
図８において、８０は燃料を吸気管８１内に噴射する燃
料噴射ノズル（インジェクタ）、８３はその内部にピス
トン８４を収納するシリンダブロック、８６はシリンダ
ブロック８３に接続された排気管であり、ピストン８４
と吸気弁８２と排気弁８５によって囲まれたシリンダブ
ロック８３内の空間に燃焼室８７が形成されるようにな
っている。燃料噴射量をＧｆ、前記燃料噴射量のうち気
筒へ直接流入する比を表す直接率をＸ、吸気管付着燃料
量をＭｆ、この吸気管付着燃料から蒸発し気筒へ流入す
る動特性を表現する蒸発時定数をτ、気筒流入燃料量を
Ｇｆｅとすると、燃料付着モデルは次式で表現できる。

【００３８】

【数２】

【００３９】そして、上式を離散化し、吸気管付着量Ｍ
ｆを消去すると以下の燃料付着モデルが得られる。

【００４０】

【数３】

【００４１】ここで、ａ＝Ｘ、ｂ＝１／τである。

【００４２】図９に、本発明のエンジン始動時ニューロ
エンジンモデルを用いたエンジン始動時吸気管付着モデ
ルのパラメータ導出方法の一例を示す。図において、Ｎ
Ｎ４は、出力が付着パラメータａ，ｂのニューラルネッ
トワークである。この出力であるａnn，ｂnnと目標気筒
燃料流入量Ｇｆｅｔと前記付着モデルＨ（ｚ）より、燃
料噴射量Ｇｆを算出し、これを上記始動時ニューロエン
ジンモデルより算出された目標空燃比となる始動時燃料
噴射量Ｇｆｎｎと比較し、この誤差がゼロとなるようニ
ューラルネットワークＮＮ４の結合係数について修正、
学習を行う。

【００４３】こうして求められたニューラルネットワー
クＮＮ４を用いた燃料噴射制御システムの構成図を図１
０に示す。エンジン１０１より、ニューラルネットワー
クＮＮ４の入力データとなる運転状態パラメータを検出
し、ニューラルネットワークＮＮ４の演算部１０２によ
り、推定付着パラメータａnn，ｂnnを算出し、この推定
付着パラメータと目標気筒燃料流入量Ｇｆｅｔとに基づ
いて、燃料演算部１０３により空燃比が目標空燃比とな
る燃料噴射量Ｇｆを演算することができる。

【００４４】なお、算出された前記付着パラメータは、
得られたポイントを単に連結しただけでは鋸歯形状とな
るために、ローパスフィルタ等のフィルタを通す等の処
理を施すことにより平滑化し、滑らかな曲線形状を有す
るものとすることで、気筒バラツキやノイズによる誤差
を小さくすることができる。

【００４５】このように本実施の形態３によれば、エン
ジン始動時の空燃比動特性を表現するニューロエンジン
モデルを用い、エンジン始動時の吸気管付着パラメータ
とエンジン始動時吸気管付着モデルとを用いてエンジン
始動時の燃料噴射量を演算するようにしたから、気筒内
に入る燃料が目標気筒燃料量（燃焼結果Ａ／Ｆ＝目標Ａ
／Ｆ，となる気筒内燃料量）となるような燃料噴射量
を、一意に決定することが可能となる。

【００４６】実施の形態４．次に、本発明の実施の形態
４による空燃比制御装置について説明する。低温時のエ
ンジン始動時においては、気筒内に流入する燃料のう
ち、一部の燃料は燃焼されず、シリンダ内に燃料付着と
して残ってしまう。このため、より高精度な空燃比制御
を行うためには、シリンダ内の付着モデルを構築する必
要がある。

【００４７】図１１（ａ），（ｂ）に、シリンダ内の燃
料付着の概念図を示す。図１１（ａ）において、１１０
は燃料を吸気管１１１内に噴射する燃料噴射ノズル（イ
ンジェクタ）、１１３はその内部にピストン１１４を収
納するシリンダブロック、１１６はシリンダブロック１
１３に接続された排気管であり、ピストン１１４と吸気
弁１１２と排気弁１１５によって囲まれたシリンダブロ
ック１１３内の空間に燃焼室１１７が形成されるように
なっている。気筒流入燃料量Ｇｆｅのうち全ての燃料が
燃焼に寄与せず、一部はシリンダヘッド等に付着し、燃
料液膜を構築する。よって、シリンダ付着モデルも、前
記吸気管付着モデルの考えと同様に考えることにより、
図１１（ｂ）のように考えることができ、次式で表すこ
とができる。

【００４８】

【数４】

【００４９】ここで、ｃは気筒に流入した燃料のうち実
際に燃焼に寄与した燃料量の比を表す燃焼寄与率であ
り、ｄはシリンダヘッド等に付着している液膜から燃料
が蒸発する時の蒸発時定数τの逆数を示す、また、Ｇｆ
ｅ^* は実際に気筒内で燃焼した燃料量である。よって、
数式３、数式４より次の数式５が導かれる。

【００５０】

【数５】

【００５１】図１２に、本実施の形態４による空燃比制
御装置を構成する始動時ニューロエンジンモデルを用い
たエンジン始動時シリンダ付着モデルのパラメータ導出
方法を示す。

【００５２】ＮＮ５演算部１２４はその出力がシリンダ
付着パラメータｃ，ｄとなるニューラルネットワークで
ある。この出力であるｃnn，ｄnnと、目標気筒燃料燃焼
量Ｇｆｅｔ^* と前記シリンダ付着モデルＦ（ｚ）１２３
より、気筒流入燃料量Ｇｆｅを算出し、吸気管付着パラ
メータ発生器１２１の出力であるａnn，ｂnnと、前記気
筒流入燃料量Ｇｆｅと、前記吸気管付着モデルＨ（ｚ）
１２２とにより、燃料噴射量Ｇｆを算出し、この燃料噴
射量Ｇｆと前記始動時ニューロエンジンモデルより算出
された目標空燃比となる始動時燃料噴射量Ｇｆｎｎとを
比較し、この誤差がゼロとなるよう前記ＮＮ５の結合係
数につき修正、学習を行う。

【００５３】こうして、求められたＮＮ５を用いた燃料
噴射制御システムの構成図を図１３に示す。エンジン１
３１より各種運転状態パラメータを検出し、これらを吸
気管付着パラメータ発生器１３２およびＮＮ５演算部１
３３の入力データとして与え、それぞれ吸気管付着パラ
メータａnn，ｂnnおよびシリンダ付着パラメータｃnn，
ｄnnを算出し、これら推定付着パラメータと目標気筒燃
料燃焼量Ｇｆｅｔ^* と吸気管付着モデルＨ（ｚ）１３
４，シリンダ付着モデルＦ（ｚ）１３５とに基づいて、
空燃比が目標空燃比となる燃料噴射量Ｇｆを演算するこ
とができる。

【００５４】なお、ここで算出された付着パラメータに
も、上記実施の形態３と同様にフィルターを適用するこ
とにより、気筒バラツキやノイズによる誤差を小さくす
ることができる。また、前記吸気管付着パラメータ発生
器１３２についてもこれをニューラルネットワークで構
築してもよい。

【００５５】このように本実施の形態４によれば、吸気
管付着モデルを導入するとともに、シリンダ内付着モデ
ルを導入した構成としたので、始動時の複雑なエンジン
挙動をより正確に表現することが可能となり、空燃比制
御性能をさらに一層向上させることができるという効果
がある。

【００５６】また、上記シリンダ付着モデルを以下に示
すように考えて構成してもよい。即ち始動時ニューロエ
ンジンモデルを用いて、ガソリン蒸発温度を考慮に入れ
たエンジン始動時吸気管付着モデルおよびシリンダ付着
モデルのパラメータを導出する。以下、具体的な方法に
ついて説明する。

【００５７】ガソリンの蒸発率はシリンダ壁面温度に応
じて上昇する。この特性は事前に分かっているため、こ
れを先験的知識として利用するものである。シリンダの
壁面温度はエンジン始動からのＴＤＣ数、即ちＴｃｏｕ
ｎｔに対し、図１４に示すような特性がある（図１４
中、ＴＤＣ数の代わりに気筒内爆発回数でも可）。ま
た、ガソリン蒸発率Ｐ（Ｐ（ｔ））は、図１５に示すよ
うに、シリンダ壁面温度Ｔｐに対し温度が高ければ高い
ほど蒸発率Ｐも１（１００％全て燃焼に寄与）に近づく
特性を持っている。

【００５８】よって、このガソリン蒸発率Ｐの動特性を
考慮に入れたシリンダ付着モデルは、図１６（ａ）に示
すような構成となる。すなわち、図１６（ｂ）に示す通
り、前述した図１２の方法と同様に、蒸発率Ｐ、推定付
着パラメータａnn，ｂnn、目標気筒燃料燃焼量Ｇｆｅｔ
^* を与え、燃焼寄与率ｅをニューラルネットワークを用
いて導出すればよい。

【００５９】以上のように、吸気管付着モデル並びにシ
リンダ付着モデルを、ガソリン蒸発温度（先験的知識）
を考慮に入れた構成とすることにより、該モデルはより
物理特性に応じたモデルとなり、制御精度がより向上す
る効果を得ることができる。またシリンダ付着モデルの
導出パラメータ数の削減にも効果を奏する。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１にかかる
空燃比制御装置によれば、エンジン始動からの気筒内爆
発回数を用いて、エンジン始動時の空燃比を推定する構
成とするようにしたので、気筒内温度変化を考慮に入れ
ることができるため、非線形性が非常に強い始動時の空
燃比推定を精度よく行うことができるという効果があ
る。

【００６１】また、ニューロエンジンモデルを用いて、
これより始動時燃料補正パラメータを導出し、始動時の
燃料噴射量を演算するようにしたので、始動時の空燃比
が目標空燃比となる空燃比制御を行うことができるとい
う効果がある。

【００６２】また、ニューラルネットワークエンジンモ
デルより吸気管付着パラメータを算出するようにしたの
で、気筒内に入る燃料が目標気筒燃料量（燃焼結果Ａ／
Ｆ＝目標Ａ／Ｆとなる気筒内燃料量）となるような燃料
噴射量を、一意に決定することが可能となるという効果
がある。

【００６３】また、吸気管付着モデルに加えて、シリン
ダ付着モデルを導入した構成としたので、始動時の複雑
なエンジン挙動をより正確に表現することが可能とな
り、空燃比制御性能をより向上させることができるとい
う効果がある。

【００６４】さらに、ガソリン蒸発温度（先験的知識）
を考慮に入れたシリンダ付着モデルを構築するようにし
たので、より物理特性に応じたモデルとなり制御精度の
向上を期待でき、また、シリンダ付着モデルの導出パラ
メータ数を削減することができ、演算を簡単にすること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる空燃比制御装置
の機能ブロック図である。

【図２】上記本実施の形態１による空燃比制御装置の空
燃比設定手段をニューラルネットワークを用いて構築し
た場合の構成図である。

【図３】本実施の形態２による空燃比制御装置における
エンジン始動時の補正パラメータを算出する際のフロー
チャートを示す図である。

【図４】上記実施の形態２による空燃比制御装置のニュ
ーロエンジンモデルの構成を説明するための図である。

【図５】上記実施の形態２による空燃比制御装置の目標
燃料噴射量を導出する方法を説明するための図である。

【図６】上記実施の形態２による空燃比制御装置の補正
パラメータを出力とするニューラルネットワークの学習
方法を説明するための図である。

【図７】上記実施の形態２による空燃比制御装置におい
て、補正パラメータを出力とするニューラルネットワー
クを用いた制御システム構成を説明するための機能ブロ
ック図である。

【図８】本実施の形態３による空燃比制御装置において
用いられる吸気管燃料付着モデルを説明するための図で
ある。

【図９】本実施の形態３の空燃比制御装置による吸気管
付着パラメータの導出方法を説明するための図である。

【図１０】上記実施の形態３の空燃比制御装置であるニ
ューラルネットワークを用いた燃料噴射制御システムの
構成を示す図である。

【図１１】本実施の形態４による空燃比制御装置におい
て用いられるシリンダ付着モデルを説明するための図で
ある。

【図１２】上記実施の形態４による空燃比制御装置によ
る始動時ニューロエンジンモデルを用いたエンジン始動
時シリンダ付着パラメータの導出方法を説明するための
図である。

【図１３】上記実施の形態４の空燃比制御装置であるニ
ューラルネットワークを用いた燃料噴射制御システムの
構成を示す図である。

【図１４】上記実施の形態４による空燃比制御装置にお
いて、エンジン始動時からのＴＤＣ数とシリンダ壁面温
度との関係を示す特性図である。

【図１５】上記実施の形態４による空燃比制御装置にお
いて、ガソリンの蒸発率とシリンダ壁面温度との関係を
示す特性図である。

【図１６】本実施の形態４による空燃比制御装置であ
る、ガソリン蒸発率の動特性を考慮に入れたシリンダ付
着モデルを示す図である。

【符号の説明】

１１ エンジン １２ 状態検出部 １３ カウンタ検出部 １４ 空燃比推定手段 １５ 補償器 ７２ 補正パラメータ演算部 ８０，１１０ 燃料噴射ノズル ８１，１１１ 吸気管 ８２，１１２ 吸気弁 ８３，１１３ シリンダブロック ８４，１１４ ピストン ８５，１１５ 排気弁 ８６，１１６ 排気管 ８７，１１７ 燃焼室 ７３ 始動燃料演算部 １０２ ニューロ演算部 １０３ 燃料演算部 １２１ 吸気管付着パラメータ発生器 １２２ 吸気管付着モデル演算部 １２３ シリンダ付着モデル算出部 １７３ 付着パラメータテーブル １８２ 過渡付着パラメータ推定部 １８３ 定常付着パラメータマップ １８４ 付着パラメータ修正部 １９２ 修正係数算出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 徹 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 黒川 直洋 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 加藤 彰 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射時の空燃比を制御す
   る装置であって、 内燃機関の運転状態を表すパラメータを検出する状態検
   出部と、 エンジン始動後からの気筒内爆発回数をカウントするた
   めのカウンタ検出部と、 上記運転状態パラメータと気筒内爆発回数より内燃機関
   の始動直後の空燃比を推定する空燃比推定手段とを備え
   たことを特徴とする空燃比制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空燃比制御装置におい
   て、 上記空燃比推定手段は、上記運転状態パラメータと気筒
   内爆発回数とをその入力パラメータとし、その出力をエ
   ンジン始動時空燃比とするニューラルネットワークによ
   り上記内燃機関の始動直後の空燃比を推定するものであ
   ることを特徴とする空燃比制御装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の燃料噴射時の空燃比を制御す
   る装置であって、 エンジン始動時の空燃比動特性を表現するニューロエン
   ジンモデルを用い、 空燃比が目標空燃比となる燃料噴射量Ｔｏｕｔｎｎを求
   め、該Ｔｏｕｔｎｎよりエンジン始動時燃料補正パラメ
   ータを算出する補正パラメータ算出部と、 上記エンジン始動時燃料補正パラメータを用い始動時の
   燃料噴射量を演算するエンジン始動燃料演算部とを備え
   たことを特徴とする空燃比制御装置。
4. 【請求項４】 内燃機関の燃料噴射時の空燃比を制御す
   る装置であって、 エンジン始動時の空燃比動特性を表現するニューロエン
   ジンモデルを用い、 空燃比が目標空燃比となる燃料噴射量Ｔｏｕｔｎｎを求
   め、該Ｔｏｕｔｎｎと、エンジン始動時の吸気管付着モ
   デルよりエンジン始動時付着パラメータを算出するエン
   ジン始動時付着パラメータ算出部と、 上記エンジン始動時付着パラメータと上記エンジン始動
   時の吸気管付着モデルよりエンジン始動時の燃料噴射量
   を演算するエンジン始動燃料演算部とを備えたことを特
   徴とする空燃比制御装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の空燃比制御装置において、 上記エンジン始動時付着パラメータ算出部は、エンジン
   始動時の空燃比動特性を表現するニューロエンジンモデ
   ルを用い、エンジン始動時のシリンダ付着モデルのパラ
   メータを導出し、 上記エンジン始動燃料演算部は、上記エンジン始動時付
   着パラメータとして吸気管及びシリンダ付着パラメータ
   を用い、これらパラメータと上記エンジン始動時の吸気
   管付着モデル及びシリンダ付着モデルよりエンジン始動
   時の燃料噴射量を演算することを特徴とする空燃比制御
   装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の空燃比制御装置におい
   て、 上記エンジン始動時付着パラメータ算出部は、エンジン
   始動時の空燃比動特性を表現するニューロエンジンモデ
   ルを用い、ガソリンの蒸発温度を考慮に入れたエンジン
   始動時の吸気管モデル及びシリンダ付着モデルのパラメ
   ータを導出するものであることを特徴とする空燃比制御
   装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の空燃比制御装置において、 上記カウンタ検出部は、エンジン始動スタート時からの
   クランキングからの上死点位置（ＴＤＣ）カウント数に
   基づいて上記気筒内爆発回数をカウントするものである
   ことを特徴とする空燃比制御装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の空燃比制御装置におい
   て、 上記カウンタ検出部は、エンジン始動スタート時からの
   上記気筒内爆発回数を、気筒内の圧力を検出する内圧セ
   ンサの出力に基づいてカウントするものであることを特
   徴とする空燃比制御装置。