JP2000297690A - エンジンの燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用燃料の燃料性状の推定結果を燃料供給量
の演算に活かすことにより、燃料性状に応じた最適な燃
料供給量を与える。 【解決手段】 過渡時に、燃料供給量を入力、排気空燃
比を出力として現在の使用燃料での前記燃料供給量に対
する排気空燃比の応答波形のデータをサンプリング手段
５３がサンプリングし、これら入出力データに基づい
て、予め構築したプラントモデルのパラメータを規範モ
デルとの予測誤差が小さくなるように調整することによ
り、前記使用燃料に対するプラントモデルを同定手段５
４が同定し、この同定されたプラントモデルのカットオ
フ周波数を演算手段５５が演算する。このプラントモデ
ルのカットオフ周波数と規範モデルのカットオフ周波数
とを比較して前記使用燃料の燃料性状を推定手段５６が
推定し、この燃料性状の推定結果に基づいて演算手段５
７が前記燃料供給量を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの燃料供
給制御装置、特にガソリンエンジン用燃料の燃料性状を
検出して、これを燃料供給量の演算に活かすようにした
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンが不安定となる冷間始動時に、
始動後増量補正係数により燃料増量を行い、空燃比を理
論空燃比よりもリッチ側の値とすることによってエンジ
ンを安定させるようにしたものがある（特開平６−１０
５１２９号公報参照）。また、始動後できるだけ早く空
燃比フィードバック制御に入ったほうが三元触媒の活用
される領域が拡大して排気性能が改善されるため、水温
増量補正係数ＫＴＷによる燃料増量が行われれている途
中でもＯ₂センサ出力が活性した段階で水温増量補正係
数ＫＴＷによる燃料増量を停止して空燃比フィードバッ
ク制御を開始するものがあり、このものでは、空燃比フ
ィードバック制御の開始直後に実空燃比がリッチ側より
リーン側へと一気に変化して運転性が悪化するので、こ
れを避けるため、未燃分増量補正係数により燃料増量を
行うことによって、空燃比フィードバック制御の開始直
後から実空燃比を速やかに理論空燃比付近へと収束させ
るようにしたものがある（特開平１０−１８８８３号公
報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の始動
後増量補正係数による噴射量補正が必要となる理由は次
の通りである。吸気ポートに臨んで設けられている燃料
噴射弁で具体的に述べると、噴射弁からの噴射燃料は、
その全てが噴霧のまま気流に乗ってシリンダに導入され
るのではなく、吸気弁傘裏部や吸気ポート壁に付着して
液状となる。この吸気ポート壁に付着した燃料は、液状
のままポート壁をゆっくりと伝いつつシリンダに到達す
る。つまり、この分の燃料（壁流燃料）だけは燃料供給
遅れが生じて空燃比がリーン側に傾いてしまうのであ
る。

【０００４】また、上記の未燃分増量補正係数による噴
射量補正が必要になるのは、燃焼に寄与しない燃料分
（つまり未燃分）があり、この分だけ空燃比がリーン側
に傾くからである。ここで、未燃分には、たとえば燃焼
せずにそのまま未燃ＨＣとして排出される燃料分やシリ
ンダ内からピストンリングの隙間を介してクランクケー
ス内に出てオイル中に溶け込む燃料分がある。上記の壁
流燃料が、応答遅れがあるもののシリンダ内に必ず入っ
てそのほとんどが燃焼に寄与するの対して、未燃分は燃
焼に寄与することがない点で、両者が区別されている。

【０００５】この場合、壁流燃料や未燃分の量は、さら
に燃料の性状（特に揮発性）にも依存し、揮発性が悪い
燃料ほど壁流燃料や未燃分の量が多くなる。こうした燃
料の揮発性の違いによる燃料壁流や未燃分の量の差を考
慮し、従来の各種噴射量補正では、市販されている燃料
のうち最も揮発性の悪い燃料（最重質ガソリン）が使用
される場合でも、冷間時のエンジン回転が不安定となら
ないようにマッチングされている。上記の始動後増量補
正係数や未燃分増量補正係数であれば、始動後増量補正
係数や未燃分増量補正係数を演算する際に用いるデータ
を最重質ガソリンに対してマッチングする。

【０００６】しかしながら、最重質ガソリンよりも揮発
性の良い燃料が使用されるときは、壁流燃料を対象とし
た噴射量補正量である場合にその噴射量補正量が大きく
なり過ぎ、これによって最重質ガソリン使用時よりも空
燃比がリッチ側に傾くため、排気エミッション（特にＣ
Ｏ、ＨＣ）が悪くなる。また、未燃分を対象とした噴射
量補正量である場合に最重質ガソリンよりも揮発性の良
い燃料が使用されるときにも、その噴射量補正量が実質
的に大きくなり、これによって最重質ガソリン使用時よ
りも空燃比がリッチに傾くため、排気エミッション（特
にＣＯ、ＨＣ）が悪くなる。

【０００７】そこで本発明は、過渡時に燃料供給量に対
する排気空燃比の応答波形をサンプリングし、これら過
渡時データに基づいて、予めＥＣＭ（エレクトロニック
コントロールモジュール）上に構築したプラントモデル
のパラメータを、基準燃料に対するプラントモデルであ
る規範モデルとの予測誤差が最小となるように調整する
ことにより、使用燃料に対するプラントモデルを同定
し、この同定したプラントモデルのカットオフ周波数と
規範モデルに対するカットオフ周波数とを比較すること
により、使用燃料の燃料性状の推定を可能とするととも
に、その推定結果を燃料供給量の演算に活かすことによ
り、燃料性状に応じた最適な燃料供給量を与えることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図６４に
示すように、エンジンの運転条件に応じた燃料供給量を
エンジンに供給する手段５１と、エンジンの排気空燃比
を検出する手段５２と、過渡時に前記燃料供給量を入
力、前記排気空燃比を出力として現在の使用燃料での前
記燃料供給量に対する排気空燃比の応答波形のデータを
サンプリングする手段５３と、これら入出力データに基
づいて、予め構築したプラントモデルのパラメータを規
範モデルとの予測誤差が小さくなるように調整すること
により、前記使用燃料に対するプラントモデルを同定す
る手段５４と、この同定されたプラントモデルのカット
オフ周波数ｆｃ_Realを演算する手段５５と、このプラン
トモデルのカットオフ周波数ｆｃ_Realと規範モデルのカ
ットオフ周波数ｆｃ_Refとを比較して前記使用燃料の燃
料性状を推定する手段５６と、この燃料性状の推定結果
に基づいて前記燃料供給量を演算する手段５７とを設け
た。

【０００９】第２の発明は、図６５に示すように、エン
ジンの運転条件に応じた燃料供給量をエンジンに供給す
る手段５１と、エンジンの排気空燃比を検出する手段５
２と、過渡時に前記燃料供給量を入力、前記排気空燃比
を出力として現在の使用燃料での前記燃料供給量に対す
る排気空燃比の応答波形のデータをサンプリングする手
段５３と、これら入出力データに基づいて、予め構築し
たプラントモデルのパラメータを規範モデルとの予測誤
差が小さくなるように調整することにより、前記使用燃
料に対するプラントモデルを同定する手段５４と、この
同定されたプラントモデルのカットオフ周波数ｆｃ_Real
を演算する手段５５と、このプラントモデルのカットオ
フ周波数ｆｃ_Realと規範モデルのカットオフ周波数ｆｃ
_Refの差と許容範囲とを比較して前記使用燃料の燃料性
状を推定する手段６１と、この燃料性状の推定結果に基
づいて前記燃料供給量を演算する手段６２とを設けた。

【００１０】第３の発明は、図６６に示すように、エン
ジンの運転条件に応じた燃料供給量をエンジンに供給す
る手段５１と、エンジンの排気空燃比を検出する手段５
２と、過渡時に前記燃料供給量を入力、前記排気空燃比
を出力として現在の使用燃料での前記燃料供給量に対す
る排気空燃比の応答波形のデータをサンプリングする手
段５３と、これら入出力データに基づいて、予め構築し
たプラントモデルのパラメータを規範モデルとの予測誤
差が小さくなるように調整することにより、前記使用燃
料に対するプラントモデルを同定する手段５４と、この
同定されたプラントモデルのカットオフ周波数ｆｃ_Real
を演算する手段５５と、カットオフ周波数に対する燃料
性状推定値の特性を予め設定する手段７１と、前記演算
されたカットオフ周波数ｆｃ_Realからこの特性を検索す
ることにより燃料性状推定値を演算する手段７２と、こ
の燃料性状推定値に基づいて前記燃料供給量を演算する
手段７３とを設けた。

【００１１】第４の発明では、第１または第２の発明に
おいて前記燃料性状の推定結果を不揮発性メモリ（たと
えばＥＥＰＲＯＭ）に記憶させておく。

【００１２】第５の発明では、第３の発明において前記
燃料性状推定値を不揮発性メモリ（たとえばＥＥＰＲＯ
Ｍ）に記憶させておく。

【００１３】第６の発明では、第１の発明において前記
燃料性状の推定が、前記規範モデルを基準燃料に対して
マッチングした場合に、前記同定したプラントモデルの
カットオフ周波数が規範モデルのカットオフ周波数より
高いとき、前記基準燃料よりも軽質であると推定するこ
とである。

【００１４】第７の発明では、第２の発明において前記
燃料性状の推定が、前記規範モデルを基準燃料に対して
マッチングした場合に、前記同定したプラントモデルの
カットオフ周波数と規範モデルのカットオフ周波数の差
が許容範囲外であり、かつプラントモデルのカットオフ
周波数が規範モデルのカットオフ周波数よりも大きいと
き、前記基準燃料よりも軽質であると推定することであ
る。

【００１５】第８の発明では、第１または第２の発明に
おいて前記燃料供給量が、エンジンの負荷と回転数から
定まる基本燃料噴射量Ｔｐと噴射量補正量とからなる場
合に、前記燃料性状の推定結果に基づいて噴射量補正量
を演算する。

【００１６】第９の発明では、第３の発明において前記
燃料供給量が、エンジンの負荷と回転数から定まる基本
燃料噴射量Ｔｐと噴射量補正量とからなる場合に、前記
燃料性状推定値に基づいて噴射量補正量を演算する。

【００１７】第１０の発明では、第８または第９の発明
において前記噴射量補正量が始動後増量補正量（始動後
増量補正係数ＫＡＳ）である。

【００１８】第１１の発明では、第８または第９の発明
において前記噴射量補正量が水温増量補正量（水温増量
補正係数ＫＴＷ）である。

【００１９】第１２の発明では、第８または第９の発明
において前記噴射量補正量が未燃分増量補正量（未燃分
増量補正係数ＫＵＢ）である。

【００２０】第１３の発明では、第８または第９の発明
において前記噴射量補正量が壁流補正量である。

【００２１】第１４の発明では、第１３の発明において
前記壁流補正量が低周波成分である。

【００２２】第１５の発明では、第１３の発明において
前記壁流補正量が高周波成分である。

【００２３】第１６の発明では、第１から第３までのい
ずれか一つの発明において前記燃料供給量が始動時噴射
量（始動時燃料噴射パルス幅ＴＩＳＴ）である。

【００２４】第１７の発明では、第１から第３までのい
ずれか一つの発明において前記燃料供給量が加速時割り
込み噴射量（加速時割り込み噴射パルス幅ＩＪＳＥＴ
ｎ）である。

【００２５】第１８発明では、第１から第１７までのい
ずれか一つの発明おいて前記予測誤差が小さくなるよう
に調整することが、予測誤差が最小となるように調整す
ることである。

【００２６】

【発明の効果】第１、第８、第９の発明ではプラントモ
デルのパラメータを規範モデルとの予測誤差が小さくな
るように入出力データに基づいて調整することで、また
第１８０の発明ではプラントモデルのパラメータを規範
モデルとの予測誤差が最小となるように入出力データに
基づいて調整することでプラントモデルが同定される。
このときのパラメータよりプラントモデルの伝達関数が
わかり、これよりプラントモデルのカットオフ周波数が
定まる。

【００２７】ここで、規範モデルを基準燃料に対してマ
ッチングしてある場合に、使用燃料が基準燃料よりも軽
質であるときは、プラントモデルのカットオフ周波数の
ほうが基準燃料に対するよりも高くなる（この逆に、使
用燃料が基準燃料よりも重質であるときは、プラントモ
デルのカットオフ周波数のほうが基準燃料に対するより
も低くなる）。これは、基準燃料よりも軽質の燃料のほ
うが基準燃料よりも燃料輸送遅れが小さくなるため、そ
の燃料応答性が高くなり、基準燃料と比べ、高周波域ま
で応答ゲインを維持できるためである。

【００２８】したがって、第１、第８、第９、第１４の
発明によれば、プラントモデルのカットオフ周波数と規
範モデルのカットオフ周波数とを比較することで、使用
燃料の燃料性状を推定することが可能となる。たとえ
ば、第６の発明のように規範モデルを基準燃料に対して
マッチングしてある場合に、同定したプラントモデルの
カットオフ周波数が規範モデルのカットオフ周波数より
高いとき、また第７の発明のように規範モデルを基準燃
料に対してマッチングしてある場合に、同定したプラン
トモデルのカットオフ周波数と規範モデルのカットオフ
周波数の差が許容範囲外であり、かつプラントモデルの
カットオフ周波数が規範モデルのカットオフ周波数より
も大きいとき、使用燃料は基準燃料よりも軽質であると
推定すればよい。

【００２９】このようにして、燃料性状を推定すること
が可能となると、この燃料性状の推定結果や燃料性状推
定値に基づいて燃料供給量を演算することで、使用燃料
の燃料性状に応じた燃料供給量を過不足なく与えること
ができる。

【００３０】たとえば、燃料性状の判定を行っていない
ものでは、基準燃料よりも軽質の燃料使用時にも、基準
燃料に対してマッチングしたデータを用いて始動後増量
補正量、水温増量補正量、未燃分増量補正量、壁流補正
量、低周波成分、高周波成分、始動時燃料噴射量、加速
時割り込み噴射量を演算したのでは、空燃比のリッチ化
を招くのであるが、第１０、第１１、第１２、第１３、
第１４、第１５、第１６、第１７の発明によれば、基準
燃料よりも軽質の燃料使用時には、基準燃料の使用時よ
りも少ない量の始動後増量補正量、水温増量補正量、未
燃分増量補正量、壁流補正量、低周波成分、高周波成
分、始動時燃料噴射量、加速時割り込み噴射量が与えら
れることから、基準燃料よりも軽質の燃料使用時にも空
燃比がリッチ側に偏ることがなくなる。

【００３１】第２の発明によれば、基準燃料に対するカ
ットオフ周波数がバラツクことがあっても、燃料性状の
推定を安定して行うことができる。

【００３２】第３の発明によれば、燃料供給量の演算精
度を高めることができる。

【００３３】第４、第５の発明によれば、次回の運転時
に始動当初より燃料性状の推定結果や燃料性状推定値を
利用できる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本体
で、吸入空気はエアクリーナから吸気管８を通ってシリ
ンダに供給される。燃料は、運転条件に応じて所定の空
燃比となるようにＥＣＭ２よりの噴射信号に基づき燃料
噴射弁７からエンジン１の吸気ポートに向けて噴射され
る。

【００３５】ＥＣＭ２にはクランク角センサ４からのＲ
ＥＦ信号（４気筒では１８０°ごと、６気筒では１２０
°ごとに発生する気筒を識別するための信号）と１°信
号、エアフローメータ６からの吸入空気量信号、三元触
媒１０の上流側（排気マニフォールド集合部）に設置し
た広域空燃比センサ（以下単に「Ａ／Ｆセンサ」とい
う）３からの空燃比信号、水温センサ１１からの冷却水
温信号、スロットルセンサ１２からの絞り弁５開度信号
等が入力され、これらに基づいてＥＣＭ２では、吸入空
気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから基本噴射パルス幅
Ｔｐを演算するとともに、加減速時にはこのＴｐに過渡
補正量Ｋａｔｈｏｓを加算することによって壁流燃料に
関する補正を行う。過渡補正量Ｋａｔｈｏｓは、加減速
時に限らず、壁流燃料が大きく変化する始動時や燃料リ
カバー時、さらには後述する目標当量比Ｔｆｂｙａの切
換時にも働く。

【００３６】ＥＣＭ２ではまた、冷間始動時のエンジン
安定性をよくしたり高負荷時の要求出力に応えるため目
標当量比Ｔｆｂｙａを用いて燃料補正を行うほか、トラ
ンスミッションのギヤ位置センサ１３からのギヤ位置信
号、車速センサ（図示しない）からの車速信号等に基づ
いて運転状態を判断しながら条件に応じてリーン空燃比
と理論空燃比との制御を行う。排気管９には三元触媒１
０が設置され、理論空燃比の運転時に最大の転換効率を
もって、排気中のＮＯｘの還元とＨＣ、ＣＯの酸化を行
う。この三元触媒１０はリーン空燃比のときはＨＣ、Ｃ
Ｏは酸化するが、ＮＯｘの還元効率は低い。しかしなが
ら、空燃比がリーン側に移行すればするほどＮＯｘの発
生量は少なくなり、所定の空燃比以上では三元触媒１０
で浄化するのと同じ程度にまで下げることができ、同時
に、リーン空燃比になるほど燃費が改善される。したが
って、負荷のそれほど大きくない所定の運転領域におい
ては目標当量比Ｔｆｂｙａを１．０より小さな値とする
ことによってリーン空燃比による運転を行い、それ以外
の運転領域ではＴｆｂｙａを１．０とすることにより空
燃比を理論空燃比に制御するのである。

【００３７】このように目標当量比Ｔｆｂｙａは運転条
件の変化に応じて切換わるのであるが、上記の過渡補正
量ＫａｔｈｏｓをＴｆｂｙａ＝１．０（つまり理論空燃
比）に対する値として計算しているのでは、出力空燃比
域（このときＴｆｂｙａは１．０より大きい）からの減
速時などＴｆｂｙａの切換時に過渡補正量Ｋａｔｈｏｓ
に不足を生じて空燃比が一時的にオーバーリッチやオー
バーリーンになり、制御空燃比の追従性が悪くなるの
で、これに対処するためＥＣＭ２では、平衡付着量Ｍｆ
ｈを目標当量比Ｔｆｂｙａをもパラメータとして演算し
ている。これを演算式で表すと、 Ｍｆｈ＝Ａｖｔｐ×Ｍｆｈｔｖｏ×Ｔｆｂｙａ×ＣＹＬ
ＤＲＮ＃ ただし、Ｍｆｈ ：全気筒トータルでの平衡付着
量、 Ａｖｔｐ ：噴射弁部空気量相当パルス幅、 Ｍｆｈｔｖｏ ：付着倍率、 ＣＹＬＤＲＮ＃：シリンダ数、 である（特開平１０−１８８８２号公報参照）。そし
て、この平衡付着量（壁流燃料の平衡値のこと）Ｍｆｈ
と現時点での付着量Ｍｆとの差に分量割合Ｋｍｆを乗じ
る演算により、つまり Ｖｍｆ＝（Ｍｆｈ−Ｍｆ）×Ｋｍｆ の式により付着速度（単位周期当たりの付着量のこと）
Ｖｍｆ（１サイクル毎の値）を計算し、平衡付着量Ｍｆ
ｈが増加する場合（たとえば加速時）にはこれを過渡補
正量Ｋａｔｈｏｓとし、 ＣＴＩｎ＝（Ａｖｔｐ×Ｔｆｂｙａ＋Ｋａｔｈｏｓ）×
α×２＋Ｔｓ＋Ｃｈｏｓｎ¹ ただし、Ｋａｔｈｏｓ：過渡補正量（１サイクル毎の
値）、 α ：空燃比フィードバック補正係数、 Ｔｓ ：無効噴射パルス幅、 Ｃｈｏｓｎ¹ ：気筒別壁流補正量（各気筒１サイクル毎
の値）、 の式により、シーケンシャル噴射（４気筒ではエンジン
２回転毎に１回、各気筒の点火順序に合わせて噴射）時
に燃料噴射弁に与える実噴射パルス幅ＣＴＩｎを気筒別
に計算する。なお、「１サイクル毎の値」とは、１ＲＥ
Ｆ信号の入力毎の値、「各気筒１サイクル毎の値」とは
４ＲＥＦ信号（４気筒の場合）の入力毎の値である。Ｃ
ＴＩｎとＣｈｏｓｎ¹の「ｎ」は気筒番号を表す。

【００３８】ここで、上記の気筒別壁流補正量Ｃｈｏｓ
ｎについて説明すると、壁流燃料には直接にシリンダに
流入される分が少なく比較的応答の遅いもの（低周波成
分という）と、直接にシリンダに流入される分が主で応
答の速いもの（高周波成分という）とがあり、上記のＶ
ｍｆが低周波成分を対象とする壁流補正量であるのに対
して、Ｃｈｏｓｎは高周波成分を対象とする補正量であ
る。つまり、Ｖｍｆだけでは高周波成分に対して対処不
可能なため、高周波成分に対する補正量であるＣｈｏｓ
ｎを導入する必要があるわけである。具体的には、前回
噴射からの噴射弁部空気量相当パルス幅Ａｖｔｐの変化
量であるΔＡｖｔｐｎを用いて、Ａｖｔｐが増えている
とき（加速時）であれば、 Ｃｈｏｓｎ＝ΔＡｖｔｐｎ×Ｇｚｔｗｐ ただし、Ｇｚｔｗｐ：増量ゲイン、 の式により、またＡｖｔｐが減少しているとき（減速
時）は Ｃｈｏｓｎ＝ΔＡｖｔｐｎ×Ｇｚｔｗｍ ただし、Ｇｚｔｗｍ：減量ゲイン、 の式により計算し、これを気筒別に同期噴射の燃料噴射
パルス幅に加算することによって、高周波成分に対する
壁流補正を行っている。なお、上記の増量ゲインＧｚｔ
ｗｐ、減量ゲインＧｚｔｗｍは水温補正を行うためのも
のである。また、ΔＡｖｔｐｎの最後に添付されている
ｎは、ＣＴＩｎの場合と同じに気筒番号を表す。

【００３９】このように低周波成分に対する壁流補正量
に加えて高周波成分に対する壁流補正量を導入している
ものにおいても、Ｃｈｏｓｎの演算にＴｆｂｙａが考慮
されていないのでは、特に出力空燃比域からの減速時な
どＴｆｂｙａの切換時にＣｈｏｓｎに不足を生じて一時
的にオーバーリッチやオーバーリーンが生じるので、こ
れに対処するためＥＣＭ２では、高周波成分に対する壁
流補正量であるＣｈｏｓｎについてもＴｆｂｙａに応じ
た値としている（特開平１０−１８８８２号公報参
照）。これを演算式で表すと、 Ｃｈｏｓｎ¹＝（Ｋａｔｈｏｓ−Ｋａｔｈｏｓ_-4Ref） ×（Ｇｚｔｗｃ−１）／Ａただし、Ｃｈｏｓｎ¹ ：
１サイクル目のＣｈｏｓｎ、 Ｋａｔｈｏｓ_-4Ref：各気筒１サイクル前（４ＲＥＦ信
号前）のＫａｔｈｏｓ、 Ｇｚｔｗｃ ：増量ゲインＧｚｔｗｐまたは減量ゲ
インＧｚｔｗｍ、 Ａ ：低周波成分の１サイクル目の応答ゲ
イン、 である。

【００４０】なお、燃料カット（燃料カットを気筒別に
行う場合と全気筒同時に行う場合とがある）を考慮して
燃料リカバー時の壁流補正量（Ｃｈｏｓｎ¹ 、Ｖｍｆ）
を計算することにより、目標当量比Ｔｆｂｙａの切換を
伴う燃料リカバー時にも、最適な壁流補正量を与えるよ
うにしてもかまわない（特開平１０−１８８８２号公報
参照）。

【００４１】一方、エンジンが不安定となる冷間始動時
には、始動後増量補正係数ＫＡＳにより燃料増量を行
い、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の値とすること
によってエンジンを安定させている（特開平６−１０１
５２９号公報参照）。たとえば、後述する３６式により
ＫＡＳを計算しており、このときのＫＡＳは、概略、ス
タータスイッチのＯＮ時の値を初期値としてスタータス
イッチのＯＦＦタイミングより急な勾配で直線的に減少
し、途中からはより緩やかな勾配となって減少し、最後
に０になる値である。

【００４２】また、始動後できるだけ早くＯ₂センサ３
出力に基づく空燃比フィードバック制御に入ったほう
が、三元触媒１０の活用される領域が拡大して排気性能
が改善されるため、水温増量補正係数ＫＴＷによる燃料
増量が行われれている途中でもＯ₂センサ３出力が活性
した段階でＫＴＷによる燃料増量を停止して空燃比フィ
ードバック制御を開始しているのであるが、空燃比フィ
ードバック制御の開始直後に実空燃比がリッチ側よりリ
ーン側へと一気に変化して運転性が悪化するので、これ
を避けるため、未燃分増量補正量ＫＵＢによる燃料増量
を行うことによって、空燃比フィードバック制御の開始
直後から実空燃比を速やかに理論空燃比付近へと収束さ
せている。

【００４３】ここで、未燃分とは、燃焼に寄与しない燃
料分のことで、たとえば燃焼せずにそのまま未燃ＨＣと
して排出される燃料分やシリンダ内からピストンリング
の隙間を介してクランクケース内に出てオイル中に溶け
込む燃料分がある。壁流燃料が応答遅れがあるもののシ
リンダ内に必ず入ってほとんどが燃焼に寄与するの対し
て、未燃分は燃焼に寄与することがない点で、両者を区
別している。

【００４４】そして、これら未燃分増量補正係数ＫＵ
Ｂ、水温増量補正係数ＫＴＷと上記の始動後増量補正係
数ＫＡＳとは、上記の目標当量比Ｔｆｂｙａの一部であ
り、たとえば、 Ｔｆｂｙａ＝Ｋｍｌ＋ＫＡＳ＋ＫＴＷ＋ＫＵＢ ただし、Ｄｍｌ：燃空比補正係数、 の式により目標当量比Ｔｆｂｙａを算出している。

【００４５】ここで、Ｋｍｌは、運転条件に応じた目標
空燃比を定めるもので、エンジンの回転数と負荷をパラ
メータとするマップを検索することにより求められる。
なお、目標空燃比の切換時にＫｍｌのマップ値を検索し
た上で所定のダンパ操作を行わせるものもある。

【００４６】また、始動時には特別な燃料噴射パルス幅
ＴＩＳＴを設定している（特開平７−６３０８２号公報
参照）。急加速時のように特に大きなトルクが要求され
るときは、加速時割り込み噴射パルス幅ＩＪＳＥＴｎが
演算され、同期噴射の途中でも割り込み噴射が行われる
ことがある。

【００４７】さて、上記の始動後増量補正係数ＫＡＳが
必要となる理由は、壁流燃料の分だけの燃料供給遅れが
生じてしまうからであるが、この壁流燃料量は、さらに
燃料性状（特に揮発性）にも依存し、揮発性が悪い燃料
ほど壁流燃料量が多くなる。こうした燃料の揮発性の違
いによる壁流燃料量差を考慮し、従来の各種噴射量補正
（たとえば従来の始動後増量補正）では、最重質ガソリ
ンが使用される場合でも、冷間時のエンジン回転が不安
定とならないようにＫＡＳの演算に用いるテーブル値が
マッチングされている。また、上記の未燃分増量補正係
数ＫＵＢによる噴射量補正が必要になるのは、燃焼に寄
与しない燃料分（つまり未燃分）があるからである。

【００４８】この場合、壁流燃料や未燃分の量は、さら
に燃料の性状（特に揮発性）にも依存し、揮発性が悪い
燃料ほど壁流燃料や未燃分の量が多くなる。こうした燃
料の揮発性の違いによる燃料壁流や未燃分の量の差を考
慮し、従来の各種噴射量補正では、市販されている燃料
のうち最も揮発性の悪い燃料（最重質ガソリン）が使用
される場合でも、冷間時のエンジン回転が不安定となら
ないようにマッチングされている。上記のＫＡＳやＫＵ
Ｂであれば、ＫＡＳやＫＵＢを演算する際に用いるデー
タを最重質ガソリンに対してマッチングしておくわけで
ある。

【００４９】しかしながら、最重質ガソリンよりも揮発
性の良い燃料が使用されるときは、壁流燃料を対象とし
た噴射量補正量である場合にその噴射量補正量が大きく
なり過ぎ、これによって最重質ガソリン使用時よりも空
燃比がリッチ側に傾くため、排気エミッション（特にＣ
Ｏ、ＨＣ）が悪くなる。また、未燃分を対象とした噴射
量補正量である場合に最重質ガソリンよりも揮発性の良
い燃料が使用されたときにも、その噴射量補正量が実質
的に大きくなり、これによって最重質ガソリン使用時よ
りも空燃比がリッチに傾くため、燃費が悪くなる。

【００５０】そこで、壁流燃料や未燃分の量が多い領域
での過渡時に、燃料噴射量に対する排気空燃比の応答波
形をサンプリングし、これら過渡時データに基づいて予
めＥＣＭ２上に構築したプラントモデルのパラメータ
を、規範モデルとの推定誤差が最小となるように調整す
ることによりプラントモデルを同定し、前記調整された
パラメータに基づいてプラントモデルのカットオフ周波
数を求め、これと基準燃料（Ｒｅｆ燃料）に対するプラ
ントモデルである規範モデルのカットオフ周波数とを比
較することにより、燃料性状を推定し、この推定した燃
料性状に応じて始動後増量補正係数や未燃分増量補正係
数を演算する。

【００５１】ＥＣＭ２で実行されるこの最適化制御を次
に説明する。

【００５２】図２は最適化制御の制御システムのブロッ
ク図である。

【００５３】本制御システムは大きく分けて、プラント
同定部２１、燃料性状推定部２２、トリガリング機能２
３、コントローラ２４から構成されている。

【００５４】図２を用いて制御の概要を説明し、その後
にプラント同定について詳述する。

【００５５】まず、プラント同定部２１の主な構成要素
は、プラントモデル３１、誤差検出手段３２、最適化計
算手段３３、入力（実噴射パルス幅）のバッファリング
手段３４、出力（排気空燃比）のバッファリング手段３
５からなっており、エンジンパラメータより判定された
トリガより、実噴射パルス幅ＣＴＩnおよびＡ／Ｆセン
サ３出力電圧をサンプリングし、それぞれをプラントモ
デル３１の入出力信号としてその領域においてのプラン
トモデル３１の同定を行う。モデルの形式（次数）は予
め物理モデルから設定してあり、実際の入出力信号に対
して最適となるようにモデルパラメータを調整してい
る。

【００５６】ここで、プラントモデル３１は、燃料挙動
特性を分母２次、分子２次の２次遅れ系モデル、排気動
特性を分母１次の１次遅れ系モデルとした離散系カスケ
ード結合のモデル（分母３次、分子３次の物理モデル）
である。同定手法は最も一般的であるＡＲＸモデルを用
いた一括処理最小２乗法としている。

【００５７】燃料性状推定部２２は、基準燃料（Ｒｅｆ
燃料）に対するプラントモデルである規範モデル３７、
カットオフ周波数比較手段３８からなり、プラント同定
部２１により同定されたプラントモデル３１のカットオ
フ周波数ｆｃ_Realと規範モデル３７のカットオフ周波数
ｆｃ_Refとを比較手段３８において比較することにより
燃料性状を判定する。

【００５８】ここでは、説明の簡単化のため、使用燃料
が２種類しかない場合（揮発性の悪い方の燃料を重質ガ
ソリン、揮発性の良いほうの燃料を軽質ガソリンとす
る）で説明すると、重質ガソリンに対してマッチングし
た規範モデルを用いた場合、同定したプラントモデル３
１のカットオフ周波数が規範モデルのカットオフ周波数
より高いとき、軽質ガソリンが使用されていると判定で
きる。これは、軽質ガソリンのほうが重質ガソリンより
燃料輸送遅れが小さくなるため、軽質ガソリンのほうが
燃料応答性が高くなり、重質ガソリンと比べ、高周波域
まで応答ゲインを維持できるためである。なお、燃料性
状の推定前には、燃料性状の判定値を重質ガソリンに初
期設定しておく。

【００５９】本制御では１トリップ（エンジンの運転の
開始から停止まで）の間にたとえば１回、燃料性状を推
定し、その推定結果を不揮発性メモリ（本実施形態にお
いてはＥＥＰＲＯＭ１４、図１参照）に記憶させてお
き、コントローラ２４により次回始動時の燃料制御に反
映させる。

【００６０】トリガリング機能２３は、プラント同定に
必要な入出力信号をサンプリングするとともに、プラン
ト同定を開始するトリガを発生させる条件を判定するも
のである。

【００６１】ここで、一般的にシステムを同定するため
には、広い帯域の周波数を含んだ入力が必要である。エ
ンジンにおいては、Ｍ系列等の入力を生成するのは現実
的でないので、入力がステップ的に変化する点をサンプ
リングトリガとする。また、ＥＧＲ（排気還流）やスワ
ールコントロール等、燃料挙動に大きく影響を及ぼす条
件も排除する必要がある。上記のような条件が、同定す
るときのモード中に存在するかまたは同定用入力信号を
生成する必要がある。

【００６２】コントローラ２４は、具体的には始動後増
量補正係数調整手段で、１トリップ中に推定された燃料
性状に応じて、次回の始動直後の始動後増量補正量ＫＡ
Ｓを適切な値とする。調整する項目はＫＡＳの初期値と
減衰割合である。

【００６３】ここでは、前述のように制御の簡略化のた
め、重質ガソリン用か軽質ガソリン用かの２値切換で説
明するが（したがって、始動後増量補正係数調整手段は
始動後増量補正係数切換手段４０となる）、燃料性状の
分離性能とエンジンの要求から燃料性状の切換の段数を
決定すればよい。

【００６４】燃料噴射量演算手段１５は、前述したＶｍ
ｆ、ＣＴＩｎ、Ｃｈｏｓｎ¹を演算するものである。

【００６５】次に、プラントモデル３１の同定につい
て、項を分けて詳述する。

【００６６】１．プラントモデル 燃料性状を推定するためには、エンジンのダイナミクス
から燃料挙動のダイナミクスだけを抽出する必要があ
る。４サイクルエンジン（プラント）は、図３に示すよ
うな要素から構成されると考えられる。観測できる入出
力は吸入空気量Ｑａに基づいて基本噴射パルス幅Ｔｐを
演算し、これに各種補正を行って求めた実噴射パルス幅
ＣＴＩｎ（ただし、始動時は始動時噴射パルス幅ＴＩＳ
Ｔ、加速時割り込み噴射時はＩＪＳＥＴｎ）と、Ａ／Ｄ
変換された排気マニフォールド集合部のＡ／Ｆセンサ出
力値である。この入出力より得られるプラントモデル
は、 １．１：燃料挙動モデル（無駄時間＋遅れ系）、 １．２：排気モデル（無駄時間＋遅れ系）および １．３：各種演算および燃焼サイクルに依存する無駄時
間 の３つより構成される。

【００６７】１．１燃料挙動モデル 燃料噴射弁から噴射される燃料の挙動は、図４のように
モデル化でき、その数学モデルは次のように表される。

【００６８】

【数１】Ｆ_fc＝(１−ｋ_WW)・Ｆ_fi＋Ｆ_fe Ｆ_fe＝ｅ^-t/TWW・ｋ_WW・Ｆ_fi／Ｔ_WW Ｇ_WW(ｓ)＝(１−ｋ_WW)＋ｋ_WW／(ｓＴ_WW＋１) ただし、Ｇ_WW：燃料挙動の伝達関数、 Ｆ_fi：燃料噴射分、 Ｆ_fe：燃料蒸発分、 Ｆ_fc：シリンダ吸入燃料、 ｋ_WW：付着率、 Ｔ_WW：蒸発の時定数、 この数学モデルは、一つの時定数（Ｔ_WW）および一つの
ゲイン（ｋ_WW）で表されているが、燃料の振る舞いに
は、一般的に燃料の付着、蒸発による時定数と、シリン
ダ吸入遅れによる時定数とがあり、前述の表現でいえ
ば、応答が遅いほうが低周波成分、応答が速いほうが高
周波成分である。

【００６９】そこで、応答の異なる２種燃料の挙動に対
しては、数１式の数学モデルを並列結合すればよい。こ
のときの数学モデルは次のように表せる。

【００７０】

【数２】Ｇ_WW(ｓ)＝(１−ｋ₁−ｋ₂)＋ｋ₁／(ｓＴ₁＋１)
＋ｋ₂／(ｓＴ₂＋１) Ｇ_WW(ｚ)＝(１−ｋ₁−ｋ₂)＋ｋ₁・(１−ｅ^-Tsample/T1)
／(ｚ−ｅ^-Tsample/T1)＋ｋ₂・(１−ｅ^-Tsample/T2)／
(ｚ−ｅ^-Tsample/T2) Ｇ_WW(ｚ)＝(１−Ｂ₁−Ｂ₂)＋Ｂ₁・(１−Ａ₁)／(ｚ−
Ａ₁)＋Ｂ₂・(１−Ａ₂₁)／(ｚ−Ａ₂) ただし、Ｔsample：サンプル周期（空燃比をサンプリン
グする周期）、 Ｔ₁ ：低周波成分の時定数、 Ｔ₂ ：高周波成分の時定数、 ｋ₁ ：低周波成分のゲイン、 ｋ₂ ：高周波成分のゲイン、 Ａ₁ ：ｅ^-Tsample/T1、 Ａ₂ ：ｅ^-Tsample/T2、 Ｂ₁ ：ｋ₁、 Ｂ₂ ：ｋ₂、 数２式において、１番目の式（連続値系）を離散値系に
変換したものが２番目の式、この２番目の式にｚ＝ｅ
^sTsampleを代入して整理したものが３番目の式である。
また、３番目の式をブロック図で示したのが図５であ
る。

【００７１】なお、燃料挙動に伴う無駄時間については
燃料挙動の数学モデルに取り込まず、出力信号を時系列
的にオフセットさせることで、モデル次数の上昇を抑え
る（詳細は１．３で後述する）。

【００７２】１．２排気モデル 排気モデルは、図６のように各気筒毎の排気ダイナミク
ス、排気マニフォールド集合部におけるガス混合ダイナ
ミクス、センサ特性の３要素から構成されると考える。
これらを総合すると、「無駄時間＋遅れ系」の物理モデ
ルで表すことができる。遅れ系としては、排気ガス輸送
遅れ＋ガス混合遅れ＋センサ応答遅れが考えられ、それ
ぞれが１次遅れ以上のモデルである。ただし、今回はオ
ンボードで（ＥＣＭ２上で）プラントモデルを同定する
ことを考えると、なるべく高次となることを避ける必要
があり、排気モデルとして１つの時定数で代表し、次の
ように１次遅れ系の数学モデルで記述する。

【００７３】

【数３】Ｇ_ex(ｓ)＝１／(ｓＴ_ex＋１) Ｇ_ex(ｚ)＝(１−ｅ^-Tsample/Tex)／(ｚ−ｅ
^-Tsample/Tex) Ｇ_ex(ｚ)＝(１−Ａ₃)／(ｚ−Ａ₃) ただし、Ｇ_ex ：排気動特性の伝達関数、 Ｔ_ex ：蒸発時定数、 Ｔsample：サンプル周期、 Ａ₃ ：ｅ^-Tsample/Tex、 数３式においても、１番目の式を離散値系に変換したも
のが２番目の式、２番目の式にｚ＝ｅ^sTsampleを代入し
て整理したものが３番目の式である。

【００７４】また、無駄時間については、燃料挙動モデ
ルと同様に時系列的にオフセットさせることとし、排気
モデルに取り込まない（１．３で後述する）。

【００７５】１．３無駄時間モデル 本プラントモデル３１は、入力に実噴射パルス幅ＣＴＩ
ｎ、出力にＡ／Ｆセンサ３出力電圧読み込み値とおいて
いるため、図３に示したように、実噴射パルス幅ＣＴＩ
ｎを演算してからＡ／Ｆセンサ出力値をＥＣＭ２が読み
込むまでにはいくつかの無駄時間（図では「Delay」で
表示）が存在する。そこで、改めて入出力間の無駄時間
を図７に詳細に示す。

【００７６】ここで、各無駄時間を説明する。

【００７７】１）Delay１：噴射量演算から実噴射タイ
ミングまでのディレイ、実噴射パルス幅ＣＴＩｎは１０
ｍｓ毎に演算しており、実際に燃料を噴射するタイミン
グまでは必ずしも毎サイクル同一ではない。そこで演算
された噴射タイミング（燃料噴き始め）角度とそのとき
の回転数より、パルス幅演算タイミングからの時間を算
出することにより無駄時間Delay１を求める。

【００７８】２）Delay２：実噴射タイミングからＩＶ
Ｏ（吸気弁開）までのディレイ、これは、燃料を噴射
し、吸気弁が開いて燃料がシリンダに吸入されるまでの
時間である。本ディレイは燃料挙動特性により決まり、
各運転条件および燃料性状によって設定する。たとえ
ば、市販されている燃料のうち揮発性がほぼ中間の燃料
を用いて、各運転条件（たとえばエンジン回転数と負
荷）毎に燃料をステップ的に変化させて実際に応答時間
を計測しながら適切な値を設定する。

【００７９】３）Delay３：ＩＶＯからＥＶＯ（排気弁
開）まで（吸入→圧縮→燃焼→排気）のディレイ、これ
は、燃料が吸気弁よりシリンダ内に吸入され、燃焼ガス
が排気弁から排出されるまでの時間である。このディレ
イは回転数およびカムプロフィールから求めることがで
き、設計仕様より求められる。

【００８０】４）Delay４：燃焼ガスが排気弁を出てか
らＡ／Ｆセンサに到達するまでのディレイ、これは、シ
リンダ内の燃焼ガスが排気弁より排出されてから排気管
を通りＡ／Ｆセンサ部に到達するまでの時間である。排
気の流速（回転数、負荷等に依存）と排気長さ、Ａ／Ｆ
センサ取り付け位置等によって設定する。なお、計算が
複雑になるが、運転条件およびハードスペックから求め
てもよい。

【００８１】５）Delay５：センサ応答ディレイ、これ
は、Ａ／Ｆセンサ部にガスが到達してからＡ／Ｆセンサ
が電圧を出力するまでの時間である。Ａ／Ｆセンサ自体
は酸素量が変動すると、数ｍｓで反応するが、センサカ
バーによるガス混合遅れが支配的であり、その時間はセ
ンサカバーの形状により大きく異なる。このため、本デ
ィレイはDelay４と同様にして適切な値を設定する。

【００８２】６）Delay６：センサ出力値をＡ／Ｄ変換
しＥＣＭ２に取り込むまでのディレイ、これは、Ａ／Ｆ
センサが出力する電圧をＥＣＭ２に取り込むためにＡ／
Ｄ変換を行うことによるディレイである。現在のハード
構成ではＡ／Ｆセンサ３のＡ／Ｄ変換は２ｍｓ毎に行っ
ており、最大無駄時間は２ｍｓである。

【００８３】７）Delay７：センサ出力値をメモリにバ
ッファリングするまでのディレイ、Ａ／Ｆセンサ出力値
を１０ｍｓでサンプリングする場合に、サンプリングタ
イミングによっては最大１０ｍｓの無駄時間が生じるお
それがある。このため２ｍｓでＡ／Ｄ変換した値より算
出した応答開始からサンプリングタイミングまでの無駄
時間をDelay７として算出する。

【００８４】８）Delay８：バラツキ分、これは、Delay
１〜７より求めた無駄時間以外に生じるバラツキ分であ
る。機種間バラツキや適合のバラツキ等が考えられ、運
転毎にも不確定であるため、Delay１〜７経過後の空燃
比信号の立ち上がりを判定し決定する。

【００８５】これで、各無駄時間の説明を終える。

【００８６】上記のDelay１〜８を分析すると、無駄時
間は 運転条件により決定する項、 演算タイミングより決定する事項、 燃料性状等により変動する項 に分類することができる（図８参照）。よって、実際の
無駄時間は、次の式で表すことができる。

【００８７】無駄時間＝適合項（運転条件により決定、
テーブルやマップの検索）＋演算項（演算タイミングよ
り決定、タイミング信号を等を用いて演算）＋判定項
（燃料性状等のバラツキ等により変動するため、随時判
定する） ２．プラントモデルの同定 ２．１同定するモデルの作成 実際のエンジンは強い非線形性を有するが、本制御で
は、ある動作点近傍では線形でありかつ時不変である、
いわゆる線形時不変システム（ＬＴＩ：Linear Time-In
variant System）であると仮定する。

【００８８】また、離散時間系ＬＴＩシステムを、Ｚ領
域ではなく時間領域で入出力を記述するため、シフトオ
ペレータｑ^-1を以下のように定義する。

【００８９】

【数４】ｑ^-1ｘ(ｋ)＝ｘ(ｋ−１) ただし、離散時間＝ｋＴ（Ｔ：サンプリング周期、ｋ＝
０，１，２，・・・）である。

【００９０】これを用いて、離散値系の入力ｕ(ｔ)、出
力ｙ(ｔ)のシステム伝達関数を記述すると、

【００９１】

【数５】ｙ(ｋ)＝Ｇ(ｑ，θ)・ｕ(ｋ) となる。θはモデルを記述するパラメータにより構成さ
れる。しかし、これは理想的な入出力であり、外部から
の雑音を考慮すると、

【００９２】

【数６】 ｙ(ｋ)＝Ｇ(ｑ，θ)・ｕ(ｋ)＋Ｈ(ｑ，θ)・ｗ(ｋ) と記述できる。ここで、Ｈ(ｑ，θ)は雑音モデルであ
り、一般的な離散時間系ＬＴＩシステムは、数６式で表
すことができる。同システムのブロック図は図９であ
る。

【００９３】ここで、同システムの伝達関数Ｇ(ｑ)は、
数２式の３番目の式と数３式の３番目の式の積であり、
さらにＺ^-1で記述されたものをシフトオペレータｑ^-1で
記述したものとなって、

【００９４】

【数７】Ｇ(ｑ，θ)＝(１−Ａ₃)・｛ｑ^-1(１−Ｂ₁−
Ｂ₂)＋ｑ^-2(Ｂ₁−Ａ₁＋Ｂ₂−Ａ₂＋Ａ₁Ｂ₂＋Ａ₂Ｂ₁)＋ｑ
^-3(Ａ₁Ａ₂−Ａ₁Ｂ₂−Ａ₂Ｂ₁)｝／｛１＋ｑ^-1(−Ａ₁−Ａ
₂−Ａ₃)＋ｑ^-2(Ａ₁Ａ₂＋Ａ₂Ａ₃＋Ａ₃Ａ₁)−ｑ^-3(Ａ₁Ａ₂
Ａ₃) と表せる。このシステムの伝達関数Ｇ(ｑ)を、

【００９５】

【数８】Ｇ(ｑ，θ)＝Ｂ(ｑ，θ)／Ａ(ｑ，θ) の式で定義すると、システムの出力値ｙ(ｋ)は、

【００９６】

【数９】ｙ(ｋ，θ)＝｛Ｂ(ｑ，θ)／Ａ(ｑ，θ)｝・ｕ
(ｋ)＋Ｈ(ｑ，θ)・ｗ(ｋ) と表すことができる。このように、同定するモデルとし
ては、プラントモデルであるＧ(ｑ)と、雑音モデルであ
るＨ(ｑ)を適切な形としたものとを組み合わせたものを
採用する。

【００９７】２．２同定手法 数６式で定義した離散時間系ＬＴＩシステムにおいて、
時刻(ｋ−１)までに測定された入出力データに基づいた
出力ｙ(ｋ)の一段先予測値ｙ(ｋ｜θ)は、

【００９８】

【数１０】ｙ(ｋ｜θ)＝［１−Ｈ^-1(ｑ，θ)］ｙ(ｋ)＋
Ｈ^-1(ｑ，θ)Ｇ(ｑ，θ)ｕ(ｋ) の式で表される。これにより、時刻ｋにおける出力を
(ｋ−１)までに取得したデータで記述することができ
る。

【００９９】予測誤差ε(ｋ｜θ)は

【０１００】

【数１１】ε(ｋ｜θ)＝ｙ(ｋ)−ｙ(ｋ｜θ) の式で表すことができる。

【０１０１】さて、パラメータ推定のための評価規範Ｊ
_N(θ)として、

【０１０２】

【数１２】 を設定する。ここで、関数ｌ(ｋ，θ，ε(ｋ，θ))は予
測誤差ε(ｋ，θ)の大きさを測る任意のスカラ値関数で
あり、どのようなノルムを選択するかは、同定結果の利
用目的に依存する（２乗ノルムや対数尤度など）。この
ような評価規範を定義することによって、未知パラメー
タθの推定値（θ(Ｎ)とする）が決定される。つまり、

【０１０３】

【数１３】 となるθを求めることである。

【０１０４】一般的に同定手法には様々な手法が提案さ
れているが、エンジンのようなものは間欠的なイベント
（燃焼サイクル等）であり、非常に非線形性が強い制御
対象である。しかしながら、本制御ではアルゴリズムの
簡略化のため、動作点周りでは線形時不変（ＬＴＩ）シ
ステムであると仮定している。

【０１０５】今回は演算量の少なさ、同定精度、対外乱
性能を考慮し、線形モデルの同定手法の代表的なもので
ある「パラメトリックモデル同定であるＡＲＸモデルを
用いた一括同定手法」を採用する。

【０１０６】２．３ＡＲＸモデルの同定手法 ＡＲＸモデルは式誤差モデルと呼ばれ、次のように差分
方程式の右辺に外乱項ｅ(ｋ)（ＡＲＸモデルでは白色雑
音として仮定しており、ｗ(ｋ)とする）が入っている。

【０１０７】

【数１４】ｙ(ｋ)＋ａ₁・ｙ(ｋ−１)＋・・・＋ａ_na・ｙ(ｋ
−ｎａ)＝ｂ₁・ｕ(ｋ−１)＋・・・＋ｂ_nb・ｕ(ｋ−ｎｂ)＋
ｅ(ｋ) モデルを記述するパラメータベクトルθは、

【０１０８】

【数１５】θ＝［ａ₁，・・・，ａ_na，ｂ₁，・・・，ｂ_nb］^T となる。データベクトル（回帰ベクトル）ψ(ｋ)を、

【０１０９】

【数１６】ψ(ｋ)＝［−ｙ(ｋ−１)，・・・，−ｙ(ｋ−ｎ
ａ)，ｕ(ｋ−１)，・・・，ｕ(ｋ−ｎｂ)］^T と定義すると、出力ｙ(ｋ)は次式のように表現できる。

【０１１０】

【数１７】ｙ(ｋ)＝θ^Tψ(ｋ)＋ｗ(ｋ) ＡＲＸモデルの一段先予測値ｙ(ｋ｜θ)は、数１０式よ
り求めると、θに関して線形であり、

【０１１１】

【数１８】ｙ(ｋ｜θ)＝θ^Tψ(ｋ) と表される。このときの予測誤差ε(ｋ，θ)は、

【０１１２】

【数１９】ε(ｋ，θ)＝ｙ(ｋ)−θ^Tψ(ｋ) と表わすことができる。この線形回帰モデルに対して最
小２乗法を適用すると、スカラ値関数ｌ(ｋ，θ，ε
(ｋ，θ))は、

【０１１３】

【数２０】ｌ(ｋ，θ，ε(ｋ，θ))＝ε²(ｋ，θ) となり、パラメータ推定の評価規範Ｊ_N(θ)は、

【０１１４】

【数２１】 となる。数２１式をさらに計算すると、

【０１１５】

【数２２】

【０１１６】

【数２３】Ｊ_N(θ)＝ｃ(Ｎ)−２θ^Tｆ(Ｎ)＋θ^TＲ(Ｎ)
θ とおくことができる。

【０１１７】ただし、数２３式のｃ(Ｎ)、ｆ(Ｎ)、Ｒ
(Ｎ)は次の通りである。

【０１１８】

【数２４】

【０１１９】

【数２５】

【０１２０】

【数２６】 評価規範Ｊ_N(θ)が最小となるのは、Ｊ_N(θ)がθに関す
る二次関数であるため、最高次の係数が正であれば、Ｊ
_N(θ)の微分値がゼロとなるところである。数２３式の
微分値＝０とすると、次の正規方程式（θに関する連立
一次方程式）が得られる。

【０１２１】

【数２７】 これより、Ｒ(Ｎ)が正定値行列であれば、Ｊ_N(θ)は微
分値がゼロのとき最小となり（Ｊ_N(θ)は下に凸の関
数、図１０参照）、

【０１２２】

【数２８】 の式によりパラメータθ(Ｎ)を推定することができる。
以上の同定手順を図１１に示す。

【０１２３】なお、上記の正定値行列の条件には次の３
つがある。

【０１２４】１）同定対象がｎ次の場合は、入力信号ｕ
(ｋ)はｎ個以上の正弦波を含んでいなければならない
（ステップ入力信号に十分な周波数成分を含ませる）。

【０１２５】２）同定対象は安定である（エンジンは定
常では安定系と考えて差し支えない）。

【０１２６】３）同定対象は可観測である。すなわち、
Ａ(ｑ，θ)とＢ(ｑ，θ)は共通因子を持たない（本モデ
ルは離散系であるためＢ(ｑ，θ)のほうが次数が高いが
問題なし）。

【０１２７】２．４実際のＡＲＸモデルの同定本モデル
は、数７式より分母３次、分子３次の離散系モデルであ
り、

【０１２８】

【数２９】 Ａ(ｑ)＝１＋ａ₁・ｑ^-1＋ａ₂・ｑ^-2＋ａ₃・ｑ^-3

【０１２９】

【数３０】Ｂ(ｑ)＝ｂ₁・ｑ^-1＋ｂ₂・ｑ^-2＋ｂ₃・ｑ^-3 と表すことができる。よってパラメータベクトルθおよ
びデータベクトルψ(ｋ)は、以下のように表すことがで
きる。

【０１３０】

【数３１】θ＝［ａ₁，ａ₂，ａ₃，ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃］^T

【０１３１】

【数３２】ψ(ｋ)＝［−ｙ(ｋ−１)，−ｙ(ｋ−２)，−
ｙ(ｋ−３)，ｕ(ｋ−１)，ｕ(ｋ−２)，ｕ(ｋ−３)］^T エンジン回転数が1200rpm時のサンプリング総数ＮをＮ
＝128（1280ｍｓ）とすると、数２４式〜数２６式は、

【０１３２】

【数３３】

【０１３３】

【数３４】

【０１３４】

【数３５】 と表すことができる。

【０１３５】２．５プラントモデル同定に必要な入力信
号 システムの同定を行うためには、入力信号が、対象のも
つ全てのモードを励起している必要がある。つまり、入
力信号が多数の周波数成分を含んでいる必要がある。シ
ステムの同定においては、理想的には白色性入力が望ま
しいが、実際には疑似白色２値信号（Ｍ系列）が用いら
れる。しかし、エンジンの壁流応答のようなものでは、
有効な周波数帯域は非常に低いところであり（応答が遅
い）、Ｍ系列のような入力を加えてもほとんど応答波形
を得ることができない。そこで、ステップ入力を与える
ことにより得られる波形（図１２参照）をもとに、シス
テムを同定する。なお、ステップ入力のラプラス変換は
１／ｓであるので、周波数ゲインは周波数に対して反比
例で減少するため、パワースペクトルより有効な周波数
域を決めておく必要がある。

【０１３６】２．６実験結果 このようにして求めたパラメータθを用いれば、システ
ムの伝達関数Ｇ(ｑ，θ)が定まるので、同定結果と実デ
ータを重ねたボード線図を図１３に示す（燃料性状が軽
質であるほどカットオフ周波数が高くなる傾向があ
る）。実験結果によれば、吸気ポートに設けたスワール
コントロールバルブが開状態、エンジン回転数が1200rp
m近傍、冷却水温が４０℃近傍かつ低負荷域において±
３σで燃料性状の異なる２つのガソリンを分離すること
ができた。

【０１３７】これで、項分け説明を終える。

【０１３８】次に、ＥＣＭ２で実行される制御内容を、
フローチャートにしたがって説明する。

【０１３９】図１４は燃料性状を推定するためのもの
で、一定時間毎（１０ｍｓ毎）に実行する。ここでは、
図１４をメインルーチン、図１５、図１６を図１４のサ
ブルーチンとして構成しており、したがって、以下では
メインルーチンの説明途中でサブルーチンのあるステッ
プになると、サブルーチンを説明する。

【０１４０】図１４においてステップ１では燃料性状判
定済みフラグをみる。まだ燃料性状を判定していないと
きは、ステップ２以降に進む。

【０１４１】ステップ２〜６は排気の空燃比（出力デー
タ）をサンプリングする部分である。ステップ２では、
Ａ／Ｆセンサ３で検出される空燃比を読み込み、ステッ
プ３でこの空燃比の読み込み数（サンプリング数）Ｓ１
とサンプリング総数Ｎ（たとえば128）を比較する。Ｓ
１≦Ｎであるときは、ステップ４に進んで、空燃比をバ
ッファリングして今回の処理を終了する。Ｓ１＞Ｎとな
る前はステップ２、４の処理を繰り返す。

【０１４２】Ｓ１＞Ｎとなったタイミングでステップ３
よりステップ５に進む。このとき、バッファにはＮ個の
出力データが格納されている。たとえば、今回値をｙ
(１)に、前回値をｙ(２)に、２回前の値をｙ(３)に、・・
・、Ｎ−１回前の値をｙ(Ｎ)にというようにして、合計
でＮ個の出力データが格納されている。

【０１４３】ステップ５、６ではＮ回前の出力データを
バッファから捨て、今回読み込んだ空燃比をバッファリ
ングする。つまり、今回値をｙ(１)に格納する。なお、
過去の出力データは１回ずつ古い側にシフトして格納さ
れることはいうまでもない。

【０１４４】図示しないが、ステップ応答時の実噴射パ
ルス幅ＣＴＩｎ（入力データ）も、今回値をｕ(１)に、
前回値をｕ(２)に、２回前の値をｕ(３)に、・・・、Ｎ−
１回前の値をｕ(Ｎ)にというようにして合計でＮ個の入
力データが格納されており、これらの入力データと上記
の出力データとは前述した遅れ時間を考慮して対応付け
られる。

【０１４５】ステップ７、８では、これらＮ個ずつの入
出力データを用いて実噴射パルス幅がステップ変化した
ときの排気空燃比の応答波形を解析し、その解析結果か
ら使用燃料の燃料性状を推定する。

【０１４６】ここで、「排気空燃比の応答波形の解析」
とは、前述の表現によれば、入出力データに基づいてＡ
ＲＸモデル（プラントモデル）のパラメータθを規範モ
デルとの予測誤差が最小となるように調整してＡＲＸモ
デルを同定することである。そこでＡＲＸモデルの同定
を図１５のサブルーチンにより、また燃料性状の推定に
ついて図１６のサブルーチンにより説明する。

【０１４７】まず図１５において、ステップ２１では、
バッファにある入出力データ（入力についてｕ(１)〜ｕ
(128)、出力について−ｙ(１)〜−ｙ(128)）より数３２
式を用いてデータベクトルψ(ｋ)を作成する。

【０１４８】ステップ２２ではこのデータベクトルψ
(ｋ)から上記の数３３式を用いてＲ(Ｎ)を、またステッ
プ２３では出力データｙ(ｋ)とこのデータベクトルψ
(ｋ)から上記の数３４式を用いてｆ(Ｎ)を演算し、これ
らＲ(Ｎ)、ｆ(Ｎ)からステップ２４において上記の数２
８式を用いてモデルパラメータθを演算する。

【０１４９】次に、図１６に移り、このようにして求め
たモデルパラメータθからステップ３１において離散時
間系ＬＴＩシステムの伝達関数Ｇ(ｑ，θ)を演算する
（θから上記の数２９式、数３０式を用いてＡ(ｑ)、Ｂ
(ｑ)を作成し、この２つよりＧ(ｑ，θ)（＝Ｂ(ｑ)／Ａ
(ｑ)）を算出する）。

【０１５０】このシステム伝達関数Ｇ(ｑ，θ)からステ
ップ３２においてＡＲＸモデルのカットオフ周波数ｆｃ
_Realを演算する。ステップ３３ではこのカットオフ周波
数ｆｃ_Realと規範モデルのカットオフ周波数ｆｃ_Refを
比較する。

【０１５１】ここで、基準燃料に重質ガソリンを用いて
いるので、軽質ガソリンが使用されていればｆｃ_Real＞
ｆｃ_Refとなり、重質ガソリンが使用されているときは
ｆｃ_{R eal}≦ｆｃ_Refとなる。したがって、ｆｃ_Real＞ｆ
ｃ_Refのとき（軽質ガソリンの使用時）はステップ３４
に進んで燃料性状切換フラグ＝１とし、これに対して、
ｆｃ_Real≦ｆｃ_Refのとき（重質ガソリンの使用時）
は、ステップ３３よりステップ３５に進んで燃料性状切
換フラグ＝０とする。

【０１５２】このようにしていずれの燃料が使用されて
いるのかの判定が終了したら、図１４のステップ９に進
み、燃料性状切換フラグの値（燃料性状の判定結果）を
ＥＥＰＲＯＭに格納したあと、ステップ１０において燃
料性状判定済みフラグ＝１とする。この燃料性状判定済
みフラグ＝１の処理により、次回以降は、図１４のステ
ップ２以降に進むことができない（燃料性状の判定回数
が１回だけとなる）。

【０１５３】このようにして燃料性状の判定が可能にな
ると、燃料噴射量の各種補正量や始動時燃料噴射量を燃
料性状の違いに応じて与えることができる。これを具体
的にＫＡＳの場合で説明する。

【０１５４】図１７は、始動後増量補正係数ＫＡＳを演
算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ
毎）に実行する。

【０１５５】ステップ４１でＥＥＰＲＯＭに格納されて
いる燃料性状切換フラグを読み込む。ステップ４２では
スタータスイッチをみてこれがＯＮのときは、ステップ
４３に進み、冷却水温ＴＷと回転数Ｎｅを読み込む。こ
のうち冷却水温ＴＷと燃料性状切換フラグの値から、ス
テップ４４、４５においてそれぞれ図１８、図１９を内
容とするテーブルを検索することにより始動後増量水温
補正値ＴＫＡＳ、第２始動後増量補正係数ＫＡＳＳを、
また回転数Ｎｅと燃料性状切換フラグの値からステップ
４６において図２０を内容とするテーブルを検索するこ
とにより始動後増量回転補正値ＴＮＫＡＳを演算し、こ
れらの値を用いステップ４７において

【０１５６】

【数３６】ＫＡＳ＝ＴＫＡＳ×ＴＮＫＡＳ＋ＫＡＳＳ の式により始動後増量補正係数ＫＡＳを算出する。

【０１５７】ここで、ＴＫＡＳ、ＫＡＳ、ＴＮＫＡＳの
値は、図１８、図１９、図２０に示したように、同一の
条件で燃料性状切換フラグ＝１のとき（つまり軽質ガソ
リンの使用時）のほうが燃料性状切換フラグ＝０のとき
（つまり重質ガソリンの使用時）より小さくなる値であ
る。

【０１５８】ステップ４８では、スタータスイッチがＯ
ＦＦになってからの処理に備えるため、ＴＫＡＳの値を
ＴＫＡＳ_n-1に、ＫＡＳＳの値をＫＡＳＳ_n-1に移して今
回の処理を終了する。ＴＫＡＳ_n-1、ＫＡＳＳ_n-1は前回
値を保持するためのメモリである。

【０１５９】やがてスタータスイッチがＯＦＦになると
（始動完爆）、ステップ４２よりステップ４９以降の減
衰操作に進む。

【０１６０】ステップ４９では、燃料性状切換フラグの
値と始動後時間ｔとから図２１を内容とするテーブルを
検索することにより始動後増量減少時間割合ＴＭＫＡＳ
を演算し、ステップ５０でこの値だけ前回値を減少させ
た値を今回のＴＫＡＳ（＝ＴＫＡＳ_n-1−ＴＭＫＡＳ）
として算出する。スタータスイッチがＯＦＦになった直
後はＴＫＡＳ＞０であるので、そのままステップ５３に
進む。

【０１６１】ステップ５３〜５６はステップ４９〜５２
と同様である。ステップ５３で燃料性状判定フラグの値
と始動後時間ｔから図２２を内容とするテーブルを検索
することにより第２始動後増量減少時間割合ＴＭＫＡＳ
Ｓを演算し、ステップ５４でこの値だけ前回値を減少さ
せた値を今回のＫＡＳＳ（＝ＫＡＳＳ_n-1−ＴＭＫＡＳ
Ｓ）として算出する。このときも、ＫＡＳＳ＞０である
ので、そのままステップ４６に進んでステップ４６以降
の処理を実行する。

【０１６２】上記のＴＭＫＡＳ、ＴＭＫＡＳＳも、図２
１、図２２に示したように、同一の条件で比較したとき
軽質ガソリンの使用時のほうが重質ガソリンの使用時よ
り小さくなる値である。

【０１６３】次回以降はステップ４９、５０、５３、５
４を繰り返すことになるので、やがてＴＫＡＳやＫＡＳ
Ｓが０以下となり、このときはステップ５２やステップ
５６に進んでＴＫＡＳやＫＡＳＳを０に制限する。

【０１６４】この結果、ＴＫＡＳ、ＫＡＳＳとも、スタ
ータスイッチのＯＦＦ時の値を初期値として、スタータ
スイッチのＯＦＦ後に一定の割合で減衰して０になる
（ただし、ＴＮＫＡＳが一定のとき）。ただし、ＴＫＡ
Ｓの初期値のほうがＫＡＳＳの初期値より大きく、かつ
ＴＫＡＳの減少時間割合のほうがＫＡＳＳの減少時間割
合より大きい。したがって、ＴＫＡＳとＫＡＳＳを加算
した値であるＫＡＳは、スタータスイッチＯＦＦ時のＴ
ＫＡＳの値とＫＡＳＳの値の合計を初期値として、スタ
ータスイッチＯＦＦ後にまず急激な勾配で小さくなり、
ＴＫＡＳが０になったタイミングからは緩やかな勾配に
切換わって減少していく。

【０１６５】この場合に、軽質ガソリンの使用時のほう
が重質ガソリンの使用時よりもＴＫＡＳ、ＫＡＳＳの各
初期値（図１８、図１９のテーブル値）を小さく、かつ
ＴＫＡＳ、ＫＡＳＳの各減少時間割合（図２１、図２２
のテーブル値）を大きくしているので、軽質ガソリン使
用時のＫＡＳは、重質ガソリン使用時のＫＡＳより小さ
くなる（図２３参照）。つまり、燃料性状の判定を行っ
ていないものでは、軽質ガソリンの使用時にも、重質ガ
ソリンに対してマッチングしたテーブル値を用いること
による空燃比のリッチ化を招くのであるが、このよう
に、軽質ガソリンの使用であることを判定したときは、
次回の始動時のＫＡＳの演算に際して、軽質ガソリン用
のＫＡＳを演算することで、軽質ガソリンの使用時にも
空燃比がリッチ側に偏ることがなくなるのである。

【０１６６】図２４のフローチャートは第２実施形態
で、第１実施形態の図１６に対応する。図１６と同一部
分には同一のステップ番号を付している。

【０１６７】基準燃料に重質ガソリンを用いた第１実施
形態に対して、第２実施形態は、市販されている燃料の
うち揮発性が悪くもなく良くもないほぼ中間の燃料を基
準燃料として、またこの基準燃料よりも揮発性の良い燃
料を軽質ガソリン、この逆に基準燃料よりも揮発性の悪
い燃料を重質ガソリンとして設定しておき、プラントモ
デルのカットオフ周波数と規範モデルのカットオフ周波
数（つまり基準燃料に対するカットオフ周波数）の差を
演算し、この周波数差と許容範囲とを比較して使用され
ている燃料の燃料性状を判定するようにしたもので、こ
れによって、基準燃料に対するカットオフ周波数がバラ
ツクことがあっても、燃料性状の推定を安定して行うこ
とができる。

【０１６８】図２４において、図１６と相違する部分を
主に述べると、ステップ６１で

【０１６９】

【数３７】Δｆｃ＝ｆｃ_Real−ｆｃ_Ref の式により基準燃料とのカットオフ周波数差Δｆｃを計
算し、この周波数差Δｆｃの絶対値と許容範囲を定める
所定値ａ（＞０）、あるいはΔｆｃとａをステップ６
２、６３において比較する。｜Δｆｃ｜≦ａ（つまり基
準燃料が使用されている）であれば、ステップ６２より
ステップ６４に進んで燃料性状切換２フラグ＝０とし、
｜Δｆｃ｜＞ａかつΔｆｃ＞ａ（つまり軽質ガソリンが
使用されている）であるときはステップ６３よりステッ
プ６５に進んで燃料性状切換２フラグ＝１とし、それ以
外（つまり重質ガソリンが使用されている）のときはス
テップ６３よりステップ６６に進んで燃料性状切換２フ
ラグ＝２とする。

【０１７０】このように第２実施形態では、使用されて
いる燃料が、基準燃料、軽質ガソリン、重質ガソリンの
いずれであるかが判定された。

【０１７１】ただし、第２実施形態のように、燃料性状
判定値が３つの値になると、始動後増量補正係数ＫＡＳ
を演算するに際し、図１８〜図２２に対応して３種類の
テーブル値を用意する必要がある。

【０１７２】次に、図２５、図２６、図２８のフローチ
ャートは第３実施形態で、それぞれ第１実施形態の図１
４、図１６、図１７に対応する。図２５において図１４
と同一部分に、図２６において図１６と同一部分に、ま
た図２８において図１７と同一部分にそれぞれ同一のス
テップ番号を付している。

【０１７３】前述の２つの実施形態が燃料性状判定値
（つまり燃料性状切換フラグや燃料性状切換２フラグの
値）が２値あるいは３値であったのに対して、第３実施
形態は、連続値としての燃料性状推定値を演算し、これ
をＥＥＰＲＯＭに格納するとともに（図２５のステップ
７１、７２）、次回の始動時よりこの燃料性状推定値を
用いて始動後増量補正係数ＫＡＳを演算するようにした
ものである。

【０１７４】燃料性状推定値の演算について具体的に図
２６により説明すると、ステッ３１、３２で第１実施形
態と同じにプラントモデルのカットオフ周波数を演算
し、その演算したカットオフ周波数からステップ８１に
おいて図２７を内容とするテーブルを検索することによ
り燃料性状推定値を演算する。プラントモデルのカット
オフ周波数と燃料性状推定値との関係は図２７のように
なるので、同特性を予めマッチングにより定めておけ
ば、プラントモデルのカットオフ周波数から使用燃料の
燃料性状を推定できるのである。

【０１７５】次に、図２８において、図１７と異なる部
分を主に説明すると、ステップ９１で燃料性状推定値Ｆ
Ｃを読み込み、スタータスイッチのＯＮ時はこの値ＦＣ
と冷却水温ＴＷ、回転数Ｎeからステップ９２、９３、
９４において図２９、図３０、図３１を内容とするマッ
プを検索することにより、始動後増量水温補正値ＴＫＡ
Ｓ、第２始動後増量補正係数ＫＡＳＳ、始動後増量回転
補正値ＴＮＫＡＳを、またスタータスイッチのＯＦＦ時
には燃料性状推定値ＦＣと冷却水温ＴＷからステップ９
５、９６において図３２、図３３を内容とするマップを
検索することにより、始動後増量減少時間割合ＴＭＫＡ
Ｓ、第２始動後増量減少時間割合ＴＭＫＡＳＳをそれぞ
れ演算する。

【０１７６】ここで、ＴＫＡＳ、ＫＡＳＳは、図２９、
図３０に示したように同一のＦＣであれば冷却水温ＴＷ
が低いほど、またＴＷが同じであるとき燃料性状が重質
になるほど大きくなる値、ＴＭＫＡＳ、ＴＭＫＡＳＳ
は、図３２、図３３のように同一のＦＣであれば冷却水
温ＴＷが高くなるほど、またＴＷが同じであるとき燃料
性状が軽質になるほど大きくなる値である。

【０１７７】なお、燃料性状推定値とＴＷが同一であれ
ば、ＴＫＡＳのほうがＫＡＳＳより大きく、かつＴＭＫ
ＡＳのほうがＴＭＫＡＳＳより大きくなることはいうま
でもない。

【０１７８】この第３実施形態によれば、連続値として
の燃料性状推定値ＦＣに応じて始動後増量補正係数ＫＡ
Ｓの演算に用いるデータ（マップ値）を割り付けている
ので、先の２つの実施形態よりも、始動後増量補正係数
ＫＡＳの演算精度が向上する。

【０１７９】図３４のフローチャートは第４実施形態
で、第３実施形態の図２８と置き換わるものである。な
お、図２８と同一部分には同一のステップ番号を付して
いる。

【０１８０】さて、ＫＡＳを演算するのに用いるデータ
を、図２９〜図３３のようにマップ値で与えるのでは、
マッチングの工数が莫大なものとなってしまう。そこで
この第４実施形態は、燃料性状推定値ＦＣに応じた燃料
性状補正値ＫＦＣを導入してこの補正値ＫＦＣで最重質
ガソリンに対してマッチングしたデータ（テーブル値）
を補正し、この補正したデータに基づいて始動後増量補
正係数ＫＡＳを演算することにより、マッチングの工数
を減らすようにしたものである。

【０１８１】具体的に説明すると、図２８の場合と異な
るのは、ステップ１０１、１０２〜１１５である。まず
ステップ１０１で燃料性状推定値ＦＣから図３５を内容
とするテーブルを検索することにより、燃料性状補正値
ＫＦＣを演算する。図３５に示したように、ＫＦＣは、
最重質ガソリン（燃料性状が最重質）のときを最大の
１．０として燃料性状が軽質になるほど小さくなる値で
ある。

【０１８２】ステップ１０２、１０３では冷却水温ＴＷ
から図３６、図３７を内容とするテーブルを検索するこ
とにより、ＴＫＡＳ、ＴＭＫＡＳ（いずれも最重質ガソ
リンに対してマッチングした値である）を演算し、これ
らと上記のＫＦＣとを用いステップ１０４において、

【０１８３】

【数３８】ＴＫＡＳＦ＝ＴＫＡＳ×ＫＦＣ ＴＭＫＡＳＦ＝ＴＭＫＡＳ×ＫＦＣ の式により、燃料性状対応の始動後増量水温補正値ＴＫ
ＡＳＦと燃料性状対応の始動後増量減少時間割合ＴＭＫ
ＡＳＦを計算する。ステップ１０５、１０６、１０７で
はステップ１０２、１０３、１０４と同様にして、冷却
水温ＴＷから図３８、図３９を内容とするテーブルを検
索することにより、ＫＡＳＳ、ＴＭＫＡＳＳ（これらも
最重質ガソリンに対してマッチングした値である）を演
算し、

【０１８４】

【数３９】ＫＡＳＳＦ＝ＫＡＳＳ×ＫＦＣ ＴＭＫＡＳＳＦ＝ＴＭＫＡＳＳ×ＫＦＣ の式により、燃料性状対応の第２始動後増量補正係数Ｋ
ＡＳＳＦと燃料性状対応の第２始動後増量減少時間割合
ＴＭＫＡＳＳＦを計算する。そして、これらの値を用い
て、上記の数３６式と同様の式である、

【０１８５】

【数４０】 ＫＡＳ＝ＴＫＡＳＦ×ＴＮＫＡＳ＋ＫＡＳＳＦ の式により始動後増量補正係数ＫＡＳを算出する（ステ
ップ１０８）。

【０１８６】そしてステップ１０９ではスタータスイッ
チがＯＦＦになってからの処理に備えるため、ＴＫＡＳ
Ｆの値をＴＫＡＳＦ_n-1に、ＫＡＳＳＦの値をＫＡＳＳ
Ｆ_n-1に移して今回の処理を終了する。ステップ１１０
〜１１５は、スタータスイッチのＯＦＦ後にＴＫＡＳ
Ｆ、ＫＡＳＳＦについて図１７のステップ４９〜５６と
同様に減衰操作を行う部分である。

【０１８７】たとえば、最重質ガソリンよりも燃料性状
が軽質側のガソリンが使用されるときには、ＫＦＣが
１．０より小さな値となるため、ＴＫＡＳＦ＜ＴＫＡ
Ｓ、ＴＭＫＡＳＦ＜ＴＭＫＡＳ、ＫＡＳＳＦ＜ＫＡＳ
Ｓ、ＴＭＫＡＳＳＦ＜ＴＭＫＡＳＳとなることから、最
重質ガソリンに対するＫＡＳよりも小さなＫＡＳが算出
され、これによって、図２８の場合と同様に、最重質ガ
ソリンよりも燃料性状が軽質側のガソリンに対しても最
適な始動後増量補正係数が与えられるのである。なお、
最重質ガソリンの使用時は、ＫＦＣ＝１．０より、ＴＫ
ＡＳＦ＝ＴＫＡＳ、ＴＭＫＡＳＦ＝ＴＭＫＡＳ、ＫＡＳ
ＳＦ＝ＫＡＳＳ、ＴＭＫＡＳＳＦ＝ＴＭＫＡＳＳとな
り、従来装置と変わらない。

【０１８８】この場合に、ＫＡＳの演算に用いるデータ
を得るに際しては、図３６〜図３９に示す特性を最重質
ガソリンに対してマッチングするだけで済むので、第４
実施形態によれば、第３実施形態の場合よりマッチング
の工数を低減できるのである。

【０１８９】次に、図４０、図４８、図５１のフローチ
ャートは、第５、第６、第７の各実施形態で、それぞれ
図１７、図２８、図３４に対応する。なお、図４０にお
いて図１７と同一部分、図４８において図２８と同一部
分、図５１において図３４と同一部分には同一のステッ
プ番号を付している。

【０１９０】前述の図１７、図２８、図３４の３つの実
施形態は、燃料性状切換フラグや燃料性状推定値に基づ
いて始動後増量補正係数ＫＡＳを演算するものであった
が、第５、第６、第７の各実施形態は、燃料性状切換フ
ラグや燃料性状推定値に基づいて未燃分増量補正係数Ｋ
ＵＢを演算するようにしたものである。なお、未燃分増
量補正係数ＫＵＢの演算方法そのものついては特開平１
０−１８８８３号公報により提案している。

【０１９１】図４０から説明すると、ステップ４１、１
２１でＥＥＰＲＯＭに格納されている燃料性状切換フラ
グの値のほか、吸入負圧、回転数Ｎｅ、冷却水温ＴＷを
読み込み、ステップ１２２で空燃比フィードバック制御
条件（図では「空燃比Ｆ／Ｂ条件」で略記）であるかど
うかの判定を行う。空燃比フィードバック制御を禁止す
る条件は、公知のように、始動時、高負荷時、減速時
（フュエルカット時）、Ｏ₂センサ３出力に異常がある
とき、Ｏ₂センサ３が未活性状態にあるときのいずれか
に該当するときである。

【０１９２】空燃比フィードバック制御を禁止する条件
では、ステップ１２３、１２４に進み、冷却水温ＴＷと
燃料性状切換フラグの値から図４１を内容とするテーブ
ルを検索して水温増量補正係数の基本値ＫＴＷ０を、ま
た吸入負圧と回転数Ｎｅより図４２を内容とするマップ
を検索して水温増量補正係数の負荷回転補正率ＲＫＴＷ
を求め、ステップ１２５において

【０１９３】

【数４１】ＫＴＷ＝ＫＴＷ０×ＲＫＴＷ の式により水温増量補正係数ＫＴＷを計算する。

【０１９４】ここで、ＫＴＷ０の値は、図４１に示した
ように同一の冷却水温ＴＷでも軽質ガソリンの使用時
（燃料燃料性状切換フラグ＝１）のほうが、重質ガソリ
ンの使用時（燃料燃料性状切換フラグ＝０）よりも小さ
くなる値である。

【０１９５】なお、図４２は、軽質ガソリン、重質ガソ
リンに共通の特性を示しており、実際には、軽質ガソリ
ン用と重質ガソリン用の別々のマップがあり、同一の回
転数、同一の吸入負圧でみると、軽質ガソリン用のマッ
プ値のほうが重質ガソリン用のマップ値より小さくなっ
ている。

【０１９６】最後にステップ１２６では未燃分増量補正
係数ＫＵＢに０を入れる。このとき（空燃比フィードバ
ック制御を禁止する条件）はＫＵＢがないのと同じであ
り、従来と同様に水温増量補正係数ＫＴＷによる燃料増
量を行うためである。

【０１９７】これに対して、空燃比フィードバック制御
条件の成立時になると、ステップ１２２よりステップ１
２７に進み、水温増量補正係数ＫＴＷに０を入れるとと
もに、ステップ１２８、１２９で冷却水温ＴＷと燃料性
状切換フラグの値より図４３を内容とするテーブルを検
索して未燃分増量補正係数の基本値ＫＵＢＡＳを、また
吸入負圧と回転数Ｎｅより図４４を内容とするマップを
検索して未燃分増量補正係数の負荷回転補正率ＲＫＵＢ
を求め、ステップ１３０において

【０１９８】

【数４２】ＫＵＢ＝ＫＵＢＡＳ×ＲＫＵＢ の式により未燃分増量補正係数ＫＵＢを計算する。

【０１９９】ＫＵＢＡＳの値も、図４３のようにＫＴＷ
０と同様に同一の冷却水温ＴＷであれば軽質ガソリンの
使用時（燃料燃料性状切換フラグ＝１）のほうが、重質
ガソリンの使用時（燃料燃料性状切換フラグ＝０）より
も小さくなる値である。なお、図４４も、図４２と同様
に軽質ガソリン、重質ガソリンに共通の特性を示してお
り、実際には、軽質ガソリン用と重質ガソリン用の独立
したマップがあり、同一の回転数、同一の吸入負圧でみ
ると、軽質ガソリン用のマップ値のほうが重質ガソリン
用のマップ値より小さくなっている。

【０２００】なお、エンジン冷間時は未燃分がエンジン
暖機完了後よりも増えるためベース空燃比が理論空燃比
とならない（理論空燃比よりもリーン側にくる）ことを
前述したが、エンジン冷間時に未燃分が増えた状態でも
空燃比が理論空燃比となるようにＫＵＢを適合してい
る。

【０２０１】詳細には、冷却水温ＴＷだけをパラメータ
としてＫＴＷを演算するのではなく、負荷と回転数をも
パラメータとしてＫＴＷを演算するのは次の理由からで
ある。従来のＫＴＷはアイドル条件でのエンジンの安定
度を主に考慮し、高回転、高負荷側ではそもそも安定度
は問題ないと考え、冷却水温だけに対して適合していた
のであるが、実際には図４５に示したように、同一の冷
却水温、同一の回転数でも吸入負圧（つまりエンジン負
荷）が違えばＫＴＷに対する要求値も違ってくる。した
がって、スロットルバルブ５が全閉位置にあるときの吸
入負圧（たとえばＡ点の吸入負圧）でエンジン安定度を
満足する空燃比となるようにＫＴＷを適合したのでは、
同じ冷却水温と回転数でもアクセルペダルを踏み込むこ
とによりスロットルバルブ５が所定開度まで開いた状態
での吸入負圧（たとえばＢ点の吸入負圧）になると、Ｋ
ＴＷが不足することになってしまうのである。同様にし
て、図４６のように同一の冷却水温、同一の吸入負圧で
も回転数が異なると、ＫＴＷに対する要求値が違ってく
るので、スロットルバルブ５が全閉位置かつアイドル時
の回転数（たとえばＣ点の回転数）でエンジン安定度を
満足する空燃比となるようにＫＴＷを適合したのでは、
同じ冷却水温と吸入負圧でも高回転（たとえばＤ点の回
転数）のときＫＴＷの精度が落ちる。なお、回転数に対
する空燃比の特性は一様でなく、右上がりのときと左上
がりのときの両方がある。

【０２０２】なお、図４５は同じ燃料性状の燃料におい
て、エンジン冷間時に冷却水温と回転数を一定に保った
まま吸入負圧を変化させたときのベース空燃比とエンジ
ン安定度を満足する空燃比の、また図４６は燃料性状が
同じでありながらエンジン冷間時に冷却水温と吸入負圧
を一定に保ったまま回転数を変化させたときのベース空
燃比とエンジン安定度を満足する空燃比の各特性を示し
たものである。

【０２０３】そこで、重質ガソリン、軽質ガソリンのそ
れぞれに対して、たとえばアイドル時の吸入負圧と回転
数の条件で冷却水温を相違させて水温増量補正係数の基
本値ＫＴＷ０を適合した後で、基本値ＫＴＷ０を適合し
たときの吸入負圧と回転数より外れたときにも、エンジ
ン安定度を満足する空燃比となるように吸入負圧と回転
数を相違させて水温増量補正係数の負荷回転補正率ＲＫ
ＴＷを適合するのである。

【０２０４】また、図４５に示したように、同一の冷却
水温、同一の回転数でも吸入負圧が違えばＫＵＢに対す
る要求値が違ってくることから、Ａ点の吸入負圧で理論
空燃比となるようにＫＵＢを適合したのでは、同じ冷却
水温と回転数でもＢ点の吸入負圧になると、ＫＵＢが不
足することになってしまい、また図４６のように、同一
の冷却水温、同一の吸入負圧でも回転数が異なればＫＵ
Ｂに対する要求値が違ってくることから、Ｃ点の回転数
で理論空燃比となるようにＫＵＢを適合したのでは、同
じ冷却水温と吸入負圧でもＤ点の回転数のとき、ＫＵＢ
の精度が低下するので、重質ガソリン、軽質ガソリンの
それぞれに対して、たとえばアイドル時の吸入負圧と回
転数の条件で冷却水温を相違させて未燃分増量補正係数
の基本値ＫＵＢＡＳを適合するとともに、基本値ＫＵＢ
ＡＳを適合したときの吸入負圧と回転数より外れたとき
にも、理論空燃比となるように吸入負圧と回転数を相違
させて未燃分増量補正係数の負荷回転補正率ＲＫＵＢを
適合する。

【０２０５】図４２、図４４にＲＫＴＷ、ＲＫＵＢの一
例を示したが、ＲＫＴＷ、ＲＫＵＢの各特性はエンジン
の機種毎に異なるので、最終的にはエンジンの機種毎に
適合する。なお、図４５、図４６においては見やすくす
るためＡ点、Ｂ点やＣ点、Ｄ点から少し離してＫＴＷ、
ＫＵＢを示している。したがって、冷却水温と吸入負
圧、回転数が同一の条件でＫＵＢ＜ＫＴＷとなることは
いうまでもない。

【０２０６】上記の吸入負圧については、エアフローメ
ータからの吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅより所定のマッ
プを検索することにより求めることができる。吸入負圧
を吸気マニホールドのコレクタ部に設けた圧力センサに
より検出することもできる。また、吸入負圧に代えて、
基本噴射パルス幅Ｔｐ（あるいはＱａ）を用いることも
できる。

【０２０７】未燃分増量補正係数ＫＵＢの時系列イメー
ジを図２３に対応させて図４７に示す。軽質ガソリンの
使用時のほうが重質ガソリンの使用時よりもＫＵＢＡＳ
の値（図４３のテーブル値）を小さく、かつＲＫＵＢの
値（図４４のテーブル値）を小さくしているので、図４
７のように軽質ガソリン使用時のＫＵＢは、重質ガソリ
ン使用時のＫＵＢより小さくなる。つまり、燃料性状の
判定を行っていないものでは、軽質ガソリンの使用時に
も、重質ガソリンに対してマッチングしたテーブル値を
用いることによる空燃比のリッチ化を招くのであるが、
このように、軽質ガソリンの使用であることを判定した
ときは、次回の始動時のＫＵＢの演算に際して、重質ガ
ソリン使用時よりも少ない値を軽質ガソリン用のＫＵＢ
として演算することで、軽質ガソリンの使用時にも空燃
比がリッチ側に偏ることがなくなるのである。

【０２０８】次に、図４８（第６実施形態）に移ると、
図４８では簡単のため図４０で示した負荷回転補正率Ｒ
ＫＴＷ、ＲＫＵＢを省略している。図４８において、第
５実施形態の図４０と異なるのはステップ１４１、１４
３であり、空燃比フィードバック制御を禁止する条件で
はステップ１４１において冷却水温ＴＷと燃料性状推定
値ＦＣとから図４９を内容とするマップを検索すること
により、水温増量補正係数の基本値ＫＴＷ０を演算し、
その演算値をステップ１４２で水温増量補正係数ＫＴＷ
に移し、これに対して空燃比フィードバック制御条件の
成立時になると、ステップ１４３に進んで冷却水温ＴＷ
と燃料性状推定値ＦＣとから今度は図５０を内容とする
マップを検索することにより、未燃分増量補正係数の基
本値ＫＵＢＡＳを演算し、その演算値をステップ１４４
で未燃分増量補正係数ＫＵＢに移している。図４９、図
５０において同一の冷却水温、同一の燃料性状推定値Ｆ
Ｃに対して、ＫＵＢＡＳの値のほうがＫＴＷ０の値より
小さいことはいうまでもない。

【０２０９】この第６実施形態によれば、連続値として
の燃料性状推定値ＦＣに応じて、水温増量補正係数ＫＴ
Ｗ、未燃分増量補正係数ＫＵＢの演算に用いるデータ
（マップ値）を割り付けているので、第５実施形態より
も、水温増量補正係数ＫＴＷ、未燃分増量補正係数ＫＵ
Ｂの演算精度が向上する。

【０２１０】次に、図５１（第７実施形態）に移ると、
図５１でも簡単のため図４０で示した負荷回転補正率Ｒ
ＫＴＷ、ＲＫＵＢを省略している。図５１において、第
６実施形態の図４８と異なるのは、ステップ１０１、１
５１〜１５４である。

【０２１１】まずステップ１０１で燃料性状推定値ＦＣ
から図３５を内容とするテーブルを検索することによ
り、燃料性状補正値ＫＦＣを演算した後、空燃比フィー
ドバック制御を禁止する条件ではステップ１５１で冷却
水温ＴＷから図５２を内容とするテーブルを検索するこ
とにより、ＫＴＷ０（最重質ガソリンに対してマッチン
グした値である）を演算し、これと上記のＫＦＣとを用
いステップ１５２において、

【０２１２】

【数４３】ＫＴＷ＝ＫＴＷ０×ＫＦＣ の式により、水温増量補正係数ＫＴＷを計算する。

【０２１３】これに対して空燃比フィードバック制御条
件の成立時になると、ステップ１５３、１５４におい
て、ステップ１５１、１５２と同様にして冷却水温ＴＷ
から図５３を内容とするテーブルを検索することによ
り、ＫＵＢＡＳ（これも最重質ガソリンに対してマッチ
ングした値である）を演算し、

【０２１４】

【数４４】ＫＵＢ＝ＫＵＢＡＳ×ＫＦＣ の式により、未燃分増量補正係数ＫＵＢを計算する。

【０２１５】第７実施形態では、たとえば最重質ガソリ
ンよりも燃料性状が軽質側のガソリンが使用されるとき
には、ＫＦＣが１．０より小さな値となるため、ＫＴＷ
＜ＫＴＷ０、ＫＵＢ＜ＫＵＢＡＳとなることから、最重
質ガソリンに対するＫＴＷ、ＫＵＢよりも小さなＫＴ
Ｗ、ＫＵＢが算出され、これによって、第６実施形態と
同様に、最重質ガソリンよりも燃料性状が軽質側のガソ
リンに対しても、最適な水温増量補正係数と未燃分増量
補正係数が与えられるのである。なお、最重質ガソリン
の使用時は、ＫＦＣ＝１．０より、ＫＴＷ＝ＫＴＷ０、
ＫＵＢ＝ＫＵＢＡＳとなり、従来装置と変わらない。

【０２１６】この場合に、第７実施形態によれば、ＫＴ
Ｗ、ＫＵＢの演算に用いるデータを得るに際して図５
２、図５３に示す特性を最重質ガソリンに対してマッチ
ングするだけで済むので、第６実施形態の場合よりマッ
チングの工数を低減できる。

【０２１７】前述の第１、第３、第４の各実施形態では
噴射量補正量としての始動後増量補正係数ＫＡＳを対象
として、また第５、第６、第７の各実施形態では噴射量
補正量としての水温増量補正係数ＫＴＷおよび未燃分増
量補正係数ＫＵＢを対象として、（Ａ）燃料性状切換フ
ラグを用いる場合、（Ｂ）燃料性状推定値ＦＣを用いる
場合、（Ｃ）燃料性状補正値ＫＦＣを用いる場合で説明
したが、これに限られるものでない。たとえば、次の
（１）、（２）の噴射量補正量や（３）、（４）の燃料
噴射量を対象として、上記（Ａ）〜（Ｃ）の３つの場合
とも適用できる。

【０２１８】（１）低周波成分（壁流燃料）。

【０２１９】（２）高周波成分（壁流燃料）。

【０２２０】（３）始動時燃料噴射量。

【０２２１】（４）加速時割り込み噴射量。

【０２２２】以下では、（１）〜（４）を対象として
（Ｃ）を適用する場合を項を分けて説明する。 （１）低周波成分が噴射量補正量の場合 （1-1）付着倍率Ｍｆｈｔｖｏの求め方 上記の付着倍率Ｍｆｈｔｖｏは、単位噴射弁部流量相当
パルス幅当たり、かつ１シリンダ当たりの平衡付着量の
ことであり、これは上記の特開平１０−１８８８２号公
報によれば、負荷（Ａｖｔｐ）と回転数Ｎｅと燃料付着
部の温度予測値Ｔｆを用いて求めている。なお、燃料付
着部の温度予測値Ｔｆの演算については、特開平１−３
０５１４２号公報に詳しいので説明は省略する。

【０２２３】Ｍｆｈｔｖｏの求め方について具体的に説
明すると、これは、次のようにして演算している。ま
ず、温度予測値Ｔｆの上下各基準温度Ｔｆ_iとＴｆ
_i+1（ｉは１から４（あるいは５）までの整数）に対す
る基準付着倍率データＭｆｈｔｆ_iとＭｆｈｔｆ_i+1を用
い、Ｔｆ、Ｔｆ_i、Ｔｆ_i+1による補間計算で求める。た
とえば、Ｍｆｈｔｆ₁、Ｍｆｈｔｆ₂と、基準温度Ｔ
ｆ₁、Ｔｆ₂、現在の温度予測値Ｔｆを用いて

【０２２４】

【数４５】Ｍｆｈｔｖｏ＝Ｍｆｈｔｆ₁＋（Ｍｆｈｔｆ₂
−Ｍｆｈｔｆ₁）×（Ｔｆ₁−Ｔｆ）／（Ｔｆ₁−Ｔｆ₂） の式（直線補間計算式）によりＭｆｈｔｖｏを計算す
る。

【０２２５】上記の基準付着倍率データＭｆｈｔｆ_iは

【０２２６】

【数４６】Ｍｆｈｔｆ_i＝Ｍｆｈｑ_i×Ｍｆｈｎ_i ただし、Ｍｆｈｑ_i：基準付着倍率負荷項、 Ｍｆｈｎ_i：基準付着倍率回転項、 の式により計算する。

【０２２７】ここで、Ｍｆｈｑ_iはα−Ｎ流量Ｑｈ０と
温度予測値Ｔｆを用い補間計算付きで所定のマップを検
索して求める。なお、Ｑｈ０は絞り弁開度ＴＶＯと回転
数Ｎｅから求められる絞り弁部の空気流量で、既に公知
のものである。Ｍｆｈｎ_iは回転数Ｎｅから補間計算付
きで所定のテーブルを検索して求める。Ｍｆｈｑ_iのマ
ップ（図５４参照）とＭｆｈｎ_iのテーブル（図５５参
照）は、後述するＫｍｆａｔのマップとＫｍｆｎのテー
ブルとともに、理論空燃比のときにマッチングしたデー
タが格納されている。また、図５４と後述する図５６の
各マップは本来、冷却水温ＴＷに対してマッチングした
ものであるが、このマップ検索する際に、冷却水温ＴＷ
に代えて温度予測値Ｔｆを用いるわけである。

【０２２８】（1-2）分量割合Ｋｍｆの求め方 上記の分量割合Ｋｍｆは、平衡付着量Ｍｆｈに対して、
現時点での付着量（予測変数）Ｍｆが単位周期当たり
（たとえばクランク軸１回転毎）にどの程度の割合で接
近するかの割合を表す係数のことであり、これは、上記
の特開平１０−１８８８２号公報によれば、基本分量割
合Ｋｍｆａｔと分量割合回転補正率Ｋｍｆｎの積から演
算している。

【０２２９】ここで、Ｋｍｆａｔは温度予測値Ｔｆを用
いて求める。たとえば、α−Ｎ流量Ｑｈ０と温度予測値
Ｔｆとを用い、補間計算付きで所定のマップ（図５６参
照）を検索する。Ｋｍｆｎは回転数Ｎｅから補間計算付
きで所定のテーブル（図５７参照）を検索する。

【０２３０】なお、基準付着倍率回転項Ｍｆｈｎ_iと分
量割合回転補正率Ｋｍｆｎに添付されたｎは気筒番号と
してのｎではなく、回転数Ｎｅを意味させている。

【０２３１】（1-3）燃料性状の反映 低周波数成分を演算するのに用いる４つのデータ（基準
付着倍率負荷項Ｍｆｈｑ_iのマップ値、基準付着倍率回
転項Ｍｆｈｎ_iのテーブル値、基本分量割合Ｋｍｆａｔ
のマップ値、分量割合回転補正率Ｋｍｆｎのテーブル
値）を最重質ガソリンに対してマッチングしておき、こ
の最重質ガソリンにマッチングしたデータを上記の燃料
性状補正値ＫＦＣで補正する。 （２）高周波成分が噴射量補正量の場合 上記の気筒別壁流補正量Ｃｈｏｓｎ¹ の演算に用いる増
量ゲインＧｚｔｗｐ、減量ゲインＧｚｔｗｍは、上記の
特開平１０−１８８８２号公報によれば、水温ＴＷから
図５８、図５９を内容とするテーブルを検索することに
より求められる値である。したがって、Ｃｈｏｓｎ¹ の
演算に用いる２つのデータ（増量ゲインＧｚｔｗｐのテ
ーブル値と減量ゲインＧｚｔｗｍのテーブル値）を最重
質ガソリンに対してマッチングしておき、この最重質ガ
ソリンにマッチングしたデータを上記の燃料性状補正値
ＫＦＣで補正する。 （３）始動時燃料噴射量が燃料噴射量の場合 （3-1）始動時燃料噴射パルス幅ＴＩＳＴの求め方 始動時燃料噴射パルス幅ＴＩＳＴは、特開昭７−６３０
８２号公報等によれば、

【０２３２】

【数４７】ＴＩＳＴ＝ＴＳＴ×ＫＴＳＴ×ＫＮＳＴ ただし、ＴＳＴ ：始動時基本噴射パルス幅、 ＫＴＳＴ：時間補正係数、 ＫＮＳＴ：回転数補正係数、 の式により算出している。ＴＳＴ、ＫＴＳＴ、ＫＮＳＴ
は、図６０、図６１、図６２を内容とするテーブルを検
索して求める値である。

【０２３３】（3-2）燃料性状の反映 始動時燃料噴射パルス幅を演算するのに用いる３つのデ
ータ（ＴＳＴ、ＫＴＳＴ、ＫＮＳＴの各テーブル値）を
最重質ガソリンに対してマッチングしておき、この最重
質ガソリンにマッチングしたデータを上記の燃料性状補
正値ＫＦＣで補正する。 （４）加速時割り込み噴射量が燃料噴射量の場合 （4-1）加速時割り込み噴射パルス幅の求め方 加速時割り込み噴射パルス幅ＩＪＳＥＴｎは、特開昭６
４−３２４５号公報によれば、噴射弁部空気量相当パル
ス幅Ａｖｔｐの前回開噴射からの変化量であるΔＡｖｔ
ｐｎ（ｎは気筒番号）を用いて、

【０２３４】

【数４８】ＩＪＳＥＴｎ＝ΔＡｖｔｐｎ×Ｇｗｔｗｐ×
Ｇｚｃｙｌｎ＋Ｔｓ ただし、Ｇｗｔｗｐ：増量ゲインＧｚｔｗｐ、 Ｇｚｃｙｌｎ：気筒別補正率、 の式により算出している。

【０２３５】ここで、Ｇｚｃｙｌｎ（ｎは気筒番号）が
割り込み噴射が行われるサイクル位置から吸気行程まで
のクランク角差に応じて吸気系燃料の挙動が相違するの
で、これを考慮するため、図６３を内容とするテーブル
を検索して求める値である。

【０２３６】なお、ＳＰＩ（シングルポイントインジェ
クション）方式に対する演算式を記載してある特開昭６
４−３２４５号公報に対して、数４８式は、ＭＰＩ（マ
ルチポイントインジェクション）方式に書き換えたもの
である。

【０２３７】（4-2）燃料性状の反映 加速時割り込み噴射パルス幅を演算するのに用いるデー
タ（Ｇｗｔｗｐ、Ｇｚｃｙｌｎの各テーブル値）を最重
質ガソリンに対してマッチングしておき、この最重質ガ
ソリンにマッチングしたデータを上記の燃料性状補正値
ＫＦＣで補正する。

【０２３８】このようにして、低周波成分、高周波成分
といった噴射量補正量や始動時燃料噴射量、加速時割り
込み噴射量といった燃料噴射量の演算に燃料性状補正値
ＫＦＣを用いることで、各種の噴射量補正量や燃料噴射
量の演算精度を高めることができ、これによって使用燃
料の燃料性状が相違しても、適切な各種の噴射量補正量
や燃料噴射量を与えることができるほか、各種の噴射量
補正量や燃料噴射量の演算に用いるデータを得るに際し
て最重質ガソリンに対してマッチングするだけで済むの
で、マッチングの工数を低減できる。

【０２３９】最後に、各種の噴射量や燃料噴射量は実施
形態のものに限られるものでなく、燃料性状の影響を受
けるものであれば、適用があることはいうまでもない。

【０２４０】実施形態では、過渡時に燃料噴射量に対す
る排気空燃比の応答波形をサンプリングし、これら過渡
時データに基づいて、予めＥＣＭ上に構築したプラント
モデルのパラメータを、基準燃料に対するプラントモデ
ルである規範モデルとの予測誤差が最小となるように調
整することにより、使用燃料に対するプラントモデルを
同定する場合で説明したが、これに限られるものでな
く、燃料噴射量に代えて燃料供給量を用いることもでき
る。また、予測誤差が最小となるように調整するほか、
予測誤差が小さくなるように調整することでもかまわな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン制御の制御システム図。

【図２】燃料性状の推定に関係する制御システム図。

【図３】エンジンプラントモデルのブロック図。

【図４】燃料挙動のモデル図。

【図５】燃料挙動のパラレルパスブロック図。

【図６】排気モデル図。

【図７】入出力間の無駄時間を表す波形図。

【図８】無駄時間を分類した表図。

【図９】ＬＴＩシステムの一般的なブロック図。

【図１０】評価関数（評価規範）の特性図。

【図１１】ＡＲＸモデルの同定手法を示すフローチャー
ト。

【図１２】モデル同定に必要な入力信号とその応答を示
す波形図。

【図１３】同定結果と実データを重ねて示すボード線
図。

【図１４】燃料性状の推定を説明するためのフローチャ
ート。

【図１５】ＡＲＸモデルの同定を説明するためのフロー
チャート。

【図１６】燃料性状の切換判定を説明するためのフロー
チャート。

【図１７】始動後増量補正係数ＫＡＳの演算を説明する
ためのフローチャート。

【図１８】始動後増量水温補正値（初期値）の特性図。

【図１９】第２始動後増量補正係数（初期値）の特性
図。

【図２０】始動後増量回転補正値の特性図。

【図２１】始動後増量減少時間割合の特性図。

【図２２】第２始動後増量減少時間割合の特性図。

【図２３】始動後増量補正係数ＫＡＳの時系列イメージ
を示す波形図。

【図２４】第２実施形態の燃料性状の切換判定を説明す
るためのフローチャート。

【図２５】第３実施形態の燃料性状の推定を説明するた
めのフローチャート。

【図２６】第３実施形態の燃料性状推定値の演算を説明
するためのフローチャート。

【図２７】カットオフ周波数に対する燃料性状推定値の
特性図。

【図２８】第３実施形態の始動後増量補正係数ＫＡＳの
演算を説明するためのフローチャート。

【図２９】第３実施形態の始動後増量水温補正値（初期
値）の特性図。

【図３０】第３実施形態の第２始動後増量補正係数（初
期値）の特性図。

【図３１】第３実施形態の始動後増量回転補正値の特性
図。

【図３２】第３実施形態の始動後増量減少時間割合の特
性図。

【図３３】第３実施形態の第２始動後増量減少時間割合
の特性図。

【図３４】第３実施形態の始動後増量補正係数ＫＡＳの
演算を説明するためのフローチャート。

【図３５】第３実施形態の燃料性状補正値の特性図。

【図３６】第３実施形態の始動後増量水温補正値（初期
値）の特性図。

【図３７】第３実施形態の始動後増量減少時間割合の特
性図。

【図３８】第３実施形態の第２始動後増量補正係数（初
期値）の特性図。

【図３９】第３実施形態の第２始動後増量減少時間割合
の特性図。

【図４０】第３実施形態の水温増量補係数ＫＴＷ、未燃
分増量補正係数ＫＵＢの演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図４１】第３実施形態の水温増量補係数の基本値の特
性図。

【図４２】第３実施形態の水温増量補係数の負荷回転補
正率の特性図。

【図４３】第３実施形態の未燃分増量補正係数の基本値
の特性図。

【図４４】第３実施形態の未燃分増量補正係数の負荷回
転補正率の特性図。

【図４５】吸入負圧に対する水温増量補係数と未燃分増
量補正係数の適合を説明するための空燃比特性図。

【図４６】回転数に対する水温増量補係数と未燃分増量
補正係数の適合を説明するための空燃比特性図。

【図４７】第３実施形態の未燃分増量補正係数ＫＵＢの
時系列イメージを示す波形図。

【図４８】第４実施形態の水温増量補係数ＫＴＷ、未燃
分増量補正係数ＫＵＢの演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図４９】第４実施形態の水温増量補係数の基本値の特
性図。

【図５０】第４実施形態の未燃分増量補正係数の基本値
の特性図。

【図５１】第５実施形態の水温増量補係数ＫＴＷ、未燃
分増量補正係数ＫＵＢの演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図５２】第５実施形態の水温増量補係数の基本値の特
性図。

【図５３】第５実施形態の未燃分増量補正係数の基本値
の特性図。

【図５４】基準付着倍率負荷項の特性図。

【図５５】基準付着倍率回転項の特性図。

【図５６】基本分量割合の特性図。

【図５７】分量割合回転補正率の特性図。

【図５８】増量ゲインの特性図。

【図５９】減量ゲインの特性図。

【図６０】始動時基本噴射パルス幅の特性図。

【図６１】回転数補正係数の特性図。

【図６２】時間補正係数の特性図。

【図６３】気筒別補正率の特性図。

【図６４】第１の発明のクレーム対応図。

【図６５】第２の発明のクレーム対応図。

【図６６】第３の発明のクレーム対応図。

【符号の説明】

２ ＥＣＭ ３ Ａ／Ｆセンサ ７ 燃料噴射弁 １４ ＥＥＰＲＯＭ １５ 燃料噴射量演算手段 ２１ プラント同定部 ２２ 燃料性状推定部 ２３ トリガリング機能 ２４ コントローラ ３１ プラントモデル ３７ 規範モデル ３８ 比較手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/14 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３３０Ａ (72)発明者 林 孝根 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA13 CA01 CA04 CA06 DA04 DA27 EB12 EB13 EC04 FA05 FA06 FA07 FA10 FA20 FA29 FA33 FA38 3G301 HA15 JA03 JB09 KA01 KA12 KA16 KA26 MA01 MA12 MA24 NA09 ND03 ND05 NE01 NE06 NE14 NE15 PA01Z PA11Z PD02Z PE01Z PE03Z PE08Z PF01Z PF07Z

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転条件に応じた燃料供給量を
   エンジンに供給する手段と、 エンジンの排気空燃比を検出する手段と、 過渡時に前記燃料供給量を入力、前記排気空燃比を出力
   として現在の使用燃料での前記燃料供給量に対する排気
   空燃比の応答波形のデータをサンプリングする手段と、 これら入出力データに基づいて、予め構築したプラント
   モデルのパラメータを規範モデルとの予測誤差が小さく
   なるように調整することにより、前記使用燃料に対する
   プラントモデルを同定する手段と、 この同定されたプラントモデルのカットオフ周波数を演
   算する手段と、 このプラントモデルのカットオフ周波数と規範モデルの
   カットオフ周波数とを比較して前記使用燃料の燃料性状
   を推定する手段と、 この燃料性状の推定結果に基づいて前記燃料供給量を演
   算する手段とを設けたことを特徴とするエンジンの燃料
   供給制御装置。
2. 【請求項２】エンジンの運転条件に応じた燃料供給量を
   エンジンに供給する手段と、 エンジンの排気空燃比を検出する手段と、 過渡時に前記燃料供給量を入力、前記排気空燃比を出力
   として現在の使用燃料での前記燃料供給量に対する排気
   空燃比の応答波形のデータをサンプリングする手段と、 これら入出力データに基づいて、予め構築したプラント
   モデルのパラメータを規範モデルとの予測誤差が小さく
   なるように調整することにより、前記使用燃料に対する
   プラントモデルを同定する手段と、 この同定されたプラントモデルのカットオフ周波数を演
   算する手段と、 このプラントモデルのカットオフ周波数と規範モデルの
   カットオフ周波数の差と許容範囲とを比較して前記使用
   燃料の燃料性状を推定する手段と、 この燃料性状の推定結果に基づいて前記燃料供給量を演
   算する手段とを設けたことを特徴とするエンジンの燃料
   供給制御装置。
3. 【請求項３】エンジンの運転条件に応じた燃料供給量を
   エンジンに供給する手段と、 エンジンの排気空燃比を検出する手段と、 過渡時に前記燃料供給量を入力、前記排気空燃比を出力
   として現在の使用燃料での前記燃料供給量に対する排気
   空燃比の応答波形のデータをサンプリングする手段と、 これら入出力データに基づいて、予め構築したプラント
   モデルのパラメータを規範モデルとの予測誤差が小さく
   なるように調整することにより、前記使用燃料に対する
   プラントモデルを同定する手段と、 この同定されたプラントモデルのカットオフ周波数を演
   算する手段と、 カットオフ周波数に対する燃料性状推定値の特性を予め
   設定する手段と、 前記演算されたカットオフ周波数からこの特性を検索す
   ることにより燃料性状推定値を演算する手段と、 この燃料性状推定値に基づいて前記燃料供給量を演算す
   る手段とを設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射
   制御装置。
4. 【請求項４】前記燃料性状の推定結果を不揮発性メモリ
   に記憶させておくことを特徴とする請求項１または２に
   記載のエンジンの燃料供給制御装置。
5. 【請求項５】前記燃料性状推定値を不揮発性メモリに記
   憶させておくことを特徴とする請求項３に記載のエンジ
   ンの燃料供給制御装置。
6. 【請求項６】前記燃料性状の推定は、前記規範モデルを
   基準燃料に対してマッチングした場合に、前記同定した
   プラントモデルのカットオフ周波数が規範モデルのカッ
   トオフ周波数より高いとき、前記基準燃料よりも軽質で
   あると推定することであることを特徴とする請求項１に
   記載のエンジンの燃料供給制御装置。
7. 【請求項７】前記燃料性状の推定は、前記規範モデルを
   基準燃料に対してマッチングした場合に、前記同定した
   プラントモデルのカットオフ周波数と規範モデルのカッ
   トオフ周波数の差が許容範囲外であり、かつプラントモ
   デルのカットオフ周波数が規範モデルのカットオフ周波
   数よりも大きいとき、前記基準燃料よりも軽質であると
   推定することであることを特徴とする請求項２に記載の
   エンジンの燃料供給制御装置。
8. 【請求項８】前記燃料供給量が、エンジンの負荷と回転
   数から定まる基本燃料噴射量と噴射量補正量とからなる
   場合に、前記燃料性状の推定結果に基づいて噴射量補正
   量を演算することを特徴とする請求項１または２に記載
   のエンジンの燃料供給制御装置。
9. 【請求項９】前記燃料供給量が、エンジンの負荷と回転
   数から定まる基本燃料噴射量と噴射量補正量とからなる
   場合に、前記燃料性状推定値に基づいて噴射量補正量を
   演算することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの
   燃料供給制御装置。
10. 【請求項１０】前記噴射量補正量は始動後増量補正量で
    あることを特徴とする請求項８または９に記載のエンジ
    ンの燃料供給制御装置。
11. 【請求項１１】前記噴射量補正量は水温増量補正量であ
    ることを特徴とする請求項８または９に記載のエンジン
    の燃料供給制御装置。
12. 【請求項１２】前記噴射量補正量は未燃分増量補正量で
    あることを特徴とする請求項８または９に記載のエンジ
    ンの燃料供給制御装置。
13. 【請求項１３】前記噴射量補正量は壁流補正量であるこ
    とを特徴とする請求項８または９に記載のエンジンの燃
    料供給制御装置。
14. 【請求項１４】前記壁流補正量は低周波成分であること
    を特徴とする請求項１３に記載のエンジンの燃料供給制
    御装置。
15. 【請求項１５】前記壁流補正量は高周波成分であること
    を特徴とする請求項１３に記載のエンジンの燃料供給制
    御装置。
16. 【請求項１６】前記燃料供給量は始動時噴射量であるこ
    とを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記
    載のエンジンの燃料供給制御装置。
17. 【請求項１７】前記燃料供給量は加速時割り込み噴射量
    であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか
    一つに記載のエンジンの燃料供給制御装置。
18. 【請求項１８】前記予測誤差が小さくなるように調整す
    ることは、予測誤差が最小となるように調整することで
    あることを特徴とする請求項１から１７までのいずれか
    一つに記載のエンジンの燃料供給制御装置。