JP2002004928A

JP2002004928A - エンジン制御装置

Info

Publication number: JP2002004928A
Application number: JP2000188579A
Authority: JP
Inventors: Yoko Fujime; 葉子藤目
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】目標空燃比に応じて点火時期を制御することに
より、高出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化を図
る。【解決手段】例えばモデルベース制御によって、吸気管
内噴射のエンジンの空燃比が、スロットル開度やエンジ
ン回転数に基づく目標空燃比になるように制御しなが
ら、当該目標空燃比で最もトルクフルな点火時期を設定
し、制御する。点火時期は、例えば最もトルクフルなリ
ッチ側空燃比と、リーン側空燃比との二つをマップ検索
によって設定し、目標空燃比が両者の間にあるときに
は、その間を線形補間して、点火時期を設定する。目標
空燃比達成のためには、その他にサイクルモデル制御や
燃料噴射量制御が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを制御す
るエンジン制御装置に関するものであり、特に燃料を噴
射する燃料噴射装置を備えたエンジンの制御に好適なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インジェクタと呼ばれる燃料噴射
装置が普及するにつれて、燃料を噴射するタイミングや
噴射燃料量、つまり空燃比などの制御が容易になり、高
出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化などを促進する
ことができるようになった。燃料の噴射形態には、エン
ジンのシリンダボア内、つまり筒内に直接噴射する、所
謂直噴型と、吸気管内に噴射する吸気管噴射型とがある
が、特に直噴型のエンジンでは、更なる高出力化、低燃
費化、或いは排ガスのクリーン化などが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの高出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化等の高性
能化には、未だ改善の余地がある。特に、点火時期につ
いては旧来から種々の検討が行われているものの、例え
ば吸気管噴射型のエンジンでは、実際にシリンダボア内
に流入する空燃比があいまいで、適切な点火時期の設定
が困難である。このような問題を解決するため、本出願
人は先に特開平１１−２９４２３０号公報に記載される
エンジン制御装置を提案している。このエンジン制御装
置では、例えばモデルに従って推定される吸入空気量と
吸入燃料量とから推定空燃比を求め、この推定空燃比と
排気空燃比との差か、或いはエンジンの回転変動を学習
して前記モデルを補正し、目標空燃比と推定空燃比との
差に基づいて燃料噴射量を制御するモデルベース制御が
用いられている。また、このエンジン制御装置では、前
記吸気管噴射型エンジンで空燃費の推定が困難な、燃料
の蒸発や、吸気管への付着についても考慮しており、こ
れらを学習によって更に高精度に予測するようにしてい
る。また、これら以外にも、燃料の噴射に関しては、エ
ンジンの各サイクル毎に燃料の噴射を最適化するサイク
ルモデル制御や、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射
量をマップ検索するマップ制御などが開発されている。

【０００４】しかしながら、このように空燃比の推定が
より正確に行われるようになりつつあるのに、点火時期
については未だ正確に制御していないという実状があ
る。本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたもので
あり、点火時期を適切に制御することにより、更なる高
出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化を促進すること
が可能なエンジン制御装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】而して、本発明のうち請
求項１に係るエンジン制御装置は、燃料を噴射する燃料
噴射装置と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検
出部と、前記運転状態検出部で検出されたエンジンの運
転状態に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定
部と、点火時期を制御する点火時期制御部とを備え、前
記点火時期制御部は、前記運転状態検出部で検出された
エンジンの運転状態及び前記目標空燃比設定部で設定さ
れた目標空燃比に応じて、点火時期を設定する点火時期
設定部を備えたことを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明のうち請求項２に係るエンジ
ン制御装置は、前記請求項１の発明において、前記点火
時期設定部は、前記目標空燃比に応じて複数備えた点火
時期マップに従って点火時期を設定することを特徴とす
るものである。また、本発明のうち請求項３に係るエン
ジン制御装置は、前記請求項２の発明において、前記点
火時期設定部は、前記点火時期マップに該当しない目標
空燃比の点火時期を、複数の点火時期マップの目標空燃
比間を補間して設定することを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明のうち請求項４に係るエンジ
ン制御装置は、前記請求項１乃至３の発明において、前
記運転状態検出部は、少なくともエンジンの負荷状態及
び負荷の変化率を検出する負荷検出部を備え、前記目標
空燃比設定部は、前記負荷検出部で検出されたエンジン
の負荷状態及び負荷の変化率に基づき、エンジンの所定
サイクル毎に目標空燃比を設定することを特徴とするも
のである。

【０００８】また、本発明のうち請求項５に係るエンジ
ン制御装置は、前記請求項１乃至４の発明において、前
記運転状態検出部で検出されたエンジンの運転状態に基
づいて推定吸入空気量を算出し、前記運転状態検出部で
検出されたエンジンの運転状態に基づいて推定吸入燃料
量を算出し、前記推定吸入空気量と推定吸入燃料量とに
基づいて推定空燃比を算出し、この推定空燃比と前記目
標空燃比とに基づいて燃料噴射量を演算するモデルベー
ス制御部を備えたことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明のうち請求項６に係るエンジ
ン制御装置は、前記請求項１乃至４の発明において、前
記運転状態検出部で検出されたエンジンの運転状態に基
づいて推定吸入空気量を算出し、この推定吸入空気量と
前記目標空燃比と吸気管内における燃料挙動の特性とか
らエンジン内に流入する燃料の遅れを算出して燃料噴射
量を設定するサイクルモデル制御部を備え、このサイク
ルモデル制御部は、前記推定吸入空気量及びエンジン内
に流入する燃料の遅れをエンジンの所定サイクル毎に設
定することを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明のうち請求項７に係るエンジ
ン制御装置は、前記請求項１乃至４の発明において、エ
ンジンの運転状態に応じて予め設定された基本燃料噴射
量マップに基づいて基本燃料噴射量を算出すると共に、
エンジンの過渡期における過渡燃料補正量を算出する燃
料噴射量制御部を備えたことを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、例えばオートバイ用のエンジン及
びその制御装置の一例を示す概略構成である。このエン
ジン１は、４サイクルエンジンであり、シリンダボディ
２、クランク軸３、ピストン４、燃焼室５、吸気管６、
吸気弁７、排気管８、排気弁９、点火プラグ１０、点火
コイル１１を備えている。また、吸気管６内には、アク
セル開度に応じて開閉されるスロットル弁１２が設けら
れ、このスロットル弁１２の上流側の吸気管６に、燃料
噴射装置としてのインジェクタ１３が設けられている。
このインジェクタ１３は、燃料タンク１９内に配設され
ているフィルタ１８、燃料ポンプ１７、圧力制御弁１６
に接続されている。

【００１２】このエンジン１の運転状態は、エンジンコ
ントロールユニット１５によって制御される。そして、
このエンジンコントロールユニット１５の制御入力、つ
まりエンジン１の運転状態を検出する手段として、クラ
ンク軸３の回転角度からエンジン回転数を検出するため
のクランク角センサ２０、シリンダボディ２の温度又は
冷却水温度、即ちエンジン本体の温度を検出するエンジ
ン温度センサ２１、排気管８内の空燃比を検出する排気
空燃比センサ２２、前記スロットル弁１２の開度からエ
ンジン負荷を検出するスロットル開度センサ２３が設け
られている。そして、前記エンジンコントロールユニッ
ト１５は、これらのセンサの検出信号を入力し、前記燃
料ポンプ１７、圧力制御弁１６、インジェクタ１３、点
火コイル１１に制御信号を出力する。

【００１３】前記エンジンコントロールユニット１５
は、図示されないマイクロコンピュータなどによって構
成されている。図２は、このエンジンコントロールユニ
ット１５内のマイクロコンピュータで行われるエンジン
制御演算処理の第１実施形態を示すブロック図である。
この演算処理では、前記クランク角信号からエンジン回
転数を算出するエンジン回転数算出部２６と、このエン
ジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び
前記スロットル開度及びエンジン温度及び排気空燃比に
基づいて目標空燃比及び噴射燃料量を算出設定するモデ
ルベース制御部２７と、このモデルベース制御部２７で
算出設定された目標空燃比に基づいて要求点火時期を算
出設定する点火時期制御部２８とを備えて構成される。
そして、前記モデルベース制御部２７は、前記噴射燃料
量に応じた噴射信号を前記インジェクタ１３に向けて出
力する。また、前記点火時期制御部２８は、前記要求点
火時期に応じた点火信号を前記点火コイル１１に向けて
出力する。

【００１４】前記モデルベース制御部２７は、図３のブ
ロック図に示すように、前記エンジン温度及びエンジン
回転数及びスロットル開度に基づいて目標空燃比を算出
設定する目標空燃比設定部３３と、この目標空燃比設定
部３３で設定された目標空燃比（図では目標Ａ／Ｆ）及
び後述する推定空燃比算出部３２で算出された推定空燃
比に基づいて噴射燃料量を算出制御する内部フィードバ
ック演算部３４とを備えている。また、このモデルベー
ス制御部２７は、前記エンジン回転数及びスロットル開
度に基づいて推定吸入空気量を算出する吸入空気量算出
部３０と、同じくエンジン回転数及びスロットル開度及
び前記エンジン温度及び前記内部フィードバック演算部
３４で算出された噴射燃料量に基づいて推定吸入燃料量
を算出する吸入燃料量算出部３１と、前記吸入空気量算
出部３０で算出された推定吸入空気量及び前記吸入燃料
量算出部３１で算出された推定吸入燃料量に基づいて前
記推定空燃比を算出する推定空燃比算出部３２とを備え
ている。また、前記吸入空気量算出部３０は推定吸入空
気量を算出するための学習モデルを備え、前記吸入燃料
量算出部３１は推定吸入燃料量を算出するための学習モ
デルを備えており、夫々の学習モデルは、学習信号算出
部２９で算出された学習信号によって学習される。そし
て、前記学習信号算出部２９は、前記推定空燃比算出部
３２で算出された推定空燃比及び前記排気空燃比及びエ
ンジン回転数及びスロットル開度に基づいて学習信号を
算出設定する。

【００１５】前記目標空燃比設定部３３は、図４のブロ
ック図に示すようにスロットル開度の単位時間当たりの
変化の状態をスロットル開度変化率として算出する開度
変化率算出部３３ａと、この開度変化率算出部３３ａで
算出されたスロットル開度変化率及び前記エンジン温度
及びエンジン回転数及びスロットル開度に基づいて目標
空燃比（図では目標Ａ／Ｆ）を算出する目標空燃比算出
部３３ｂとを備えている。この目標空燃比算出部３３ｂ
では、例えばスロットル開度をエンジン負荷、エンジン
回転数を負圧特性と考え、二つのパラメータに応じた三
次元マップで基準とする目標空燃比を算出設定し、それ
にエンジン温度及びスロットル開度変化率による補正を
加えて目標空燃比を算出設定するように構成されてい
る。

【００１６】前記内部フィードバック演算部３４は、前
記目標空燃比と推定空燃比との差分値に対し、例えば周
知のＰＩＤ制御の各ゲインを乗じて噴射燃料量を算出設
定し、その噴射燃料量に応じた制御信号を前記インジェ
クタ１３に向けて出力するように構成されている。前記
学習信号算出部２９は、図５のブロック図に示すよう
に、前記エンジン回転数及びスロットル開度からエンジ
ンの運転状態を検出する運転状態検出部２９ａと、この
運転状態検出部２９ａで検出されたエンジンの運転状態
並びに前記目標空燃比と推定空燃比との差分値から四つ
の学習信号１〜４を発生する学習信号発生部２９ｂとを
備えている。この学習信号発生部２９ｂで発生する四つ
の学習信号１〜４は、何れも目標空燃比と推定空燃比と
のずれに関するものであるが、ずれの原因を、吸気温度
や大気圧などのエンジン周囲の環境変化（空気密度の変
化）によるずれ、バルブタイミングなどのエンジン自体
の経時変化によるずれ、吸気管に付着した燃料の蒸発時
定数の変化によるずれ、吸気管に付着する燃料付着率の
変化によるずれの四つに分け、夫々を後述する各学習モ
デルのパラメータに反映するために設定されている。

【００１７】前記吸入空気量算出部３０は、図６のブロ
ック図に示すように、前記スロットル開度及び後述する
推定吸気圧力に基づいて空気量を算出する空気量算出部
３０ａと、前記学習信号１に応じて補正係数を設定する
補正係数設定部３０ｂと、前記空気量算出部３０ａで算
出された空気量に前記補正係数設定部３０ｂの補正係数
を乗じて前記推定吸入空気量を算出する乗算器３０ｃ
と、前記空気量算出部３０ａで算出された空気量及び後
述する時定数算出部３０ｆで算出された時定数に基づい
て推定吸気圧力を算出する推定吸気圧力算出部３０ｄと
を備えている。また、この吸入空気量算出部３０は、前
記エンジン回転数及びスロットル開度に基づき、且つ前
記学習信号２に応じて推定体積効率を算出する体積効率
算出部３０ｅと、この体積効率算出部３０ｅで算出され
た推定体積効率及び前記エンジン回転数に基づいて時定
数を算出する時定数算出部３０ｆとを備えている。前記
体積効率算出部３０ｅは、例えば本出願人が先に提案し
た特開平１１−２９４２３０号公報に記載されるよう
に、ファジィニューラルネットを用い、シリンダ容積に
対する吸入空気の体積比率を算出するものであり、前記
時定数算出部３０ｆは、エンジン回転数が変化する過渡
期に、当該エンジン回転数及び前記体積効率に応じて変
化する吸気圧力の遅れを時定数として算出するものであ
る。

【００１８】前記吸入燃料量算出部３１は、図７のブロ
ック図に示すように、前記エンジン温度及びエンジン回
転数及びスロットル開度に基づき、前記学習信号３に応
じて、吸気管やスロットル弁に付着しない燃料の推定蒸
発時定数（τ₁）及び吸気弁やスロットル弁に付着した
燃料の推定蒸発時定数（τ₂）を算出する蒸発時定数算
出部３１ａと、前記エンジン回転数及びスロットル開度
に基づき、前記学習信号４に応じて、吸気管やスロット
ル弁に付着する燃料の比率、即ち推定燃料付着率（ｘ）
を算出する燃料付着率算出部３１ｂと、前記噴射燃料量
及び前記燃料付着率算出部３１ｂで算出された推定燃料
付着率に基づいて、吸気管やスロットル弁に付着しない
非付着燃料量を算出する非付着燃料算出部３１ｃと、同
じく付着する付着燃料量を算出する付着燃料量算出部３
１ｄと、前記蒸発時定数算出部３１ａで算出された非付
着燃料の推定蒸発時定数を用い、前記非付着燃料量算出
部３１ｃで算出された非付着燃料量に、蒸発に伴う一次
遅れをかける一次遅れ部３１ｅと、前記蒸発時定数算出
部３１ａで算出された付着燃料の推定蒸発時定数を用
い、前記付着燃料量算出部３１ｄで算出された付着燃料
量に、蒸発に伴う一次遅れをかける一次遅れ部３１ｆ
と、前記二つの一次遅れ部３１ｅ、３１ｆで一遅れをか
けた非付着燃料量及び付着燃料量を加算して推定吸入燃
料量を算出する加算器３１ｇとを備えている。なお、前
記蒸発時定数算出部３１ａや燃料付着率算出部３１ｂ
も、前記特開平１１−２９４２３０号公報に記載される
ように、ファジィニューラルネットで構成されている。

【００１９】前記点火時期制御部２８は、図８のブロッ
ク図に示すように、前記エンジン回転数及びスロットル
開度に基づいて、リッチ（正確にはリッチ側の状態を表
す意）点火時期マップに従ってリッチ点火時期を設定す
るリッチ点火時期設定部２８ａと、同じくリーン（正確
にはリーン側の状態を表す意）点火時期マップに従って
リーン点火時期を設定するリーン点火時期設定部２８ｂ
と、前記リッチ点火時期設定部２８ａで設定されたリッ
チ点火時期及びリーン点火時期設定部２８ｂで設定され
たリーン点火時期を用い、前記目標空燃比（目標Ａ／
Ｆ）に基づいて要求点火時期を算出し、当該要求点火時
期に応じた点火信号を創成出力する点火時期設定部２８
ｃとを備えている。

【００２０】前記リッチはトルク重視、リーンは効率重
視の空燃比を示す。この場合のリッチは、例えば図９に
示す空燃比ートルク特性で、最大トルク発生時の空燃
比、即ち１３．０とし、リーンは、所謂理想空燃比、或
いはストイキオメトリックと呼ばれ、ガソリンが完全燃
焼する空燃比、即ち１４．７とする。一方、空燃比一定
であっても、例えば図１０に示すように、所謂進角とか
遅角で表される点火時期に対しても、トルクが変化す
る。従って、例えばリッチ空燃比で最大トルクが得られ
る点火時期をＩＧ_r、リーン空燃比で最大トルクが得ら
れる点火時期をＩＧ _lとし、前記目標空燃比が１３．５
であるときには、下記１式による線形補間で、当該目標
空燃比における要求点火時期ＩＧを求める。

【００２１】ＩＧ＝ＩＧ_r＋（ＩＧ_l−ＩＧ_r）×（13.5ー13.0）／（14.7−13.0）（ＩＧ_l＞ＩＧ_r） ……… (1) 次に、前記目標空燃比算出のための演算処理の一例を図
１１に示す。この演算処理は、例えば所定制御時間ΔＴ
毎のタイマ割込処理又はエンジンサイクル毎の割込処理
によって行われ、まずステップＳ１で、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、スロットル弁が開か
れたか否かを判定し、当該スロットル弁が開かれたとき
にはステップＳ２に移行し、そうでない場合にはステッ
プＳ３に移行する。

【００２２】前記ステップＳ２では、目標空燃比（目標
Ａ／Ｆ）を１３．０に設定してから前記ステップＳ３に
移行する。前記ステップＳ３では、同ステップ内で行わ
れる個別の演算処理に従って、前記スロットル弁が開か
れてから５サイクル（燃焼工程）が経過したか否かを判
定し、スロットル弁が開かれてから５サイクルが経過し
た場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合には
ステップＳ５に移行する。

【００２３】前記ステップＳ４では、目標空燃比（目標
Ａ／Ｆ）が１４．７未満であるか否かを判定し、目標空
燃比が１４．７未満である場合にはステップＳ６に移行
し、そうでない場合にはステップＳ７に移行する。前記
ステップＳ６では、１４．７から前回の目標空燃比（目
標Ａ／Ｆ）を減じた値を４０で除し、それを前回の目標
空燃比に和した値を今回の目標空燃比に設定してから、
前記ステップＳ５に移行する。

【００２４】一方、前記ステップＳ７では、目標空燃比
（目標Ａ／Ｆ）を１４．７に設定してから前記ステップ
Ｓ５に移行する。前記ステップＳ５では、エンジン温度
が５０℃以下であるか否かを判定し、当該エンジン温度
が５０℃以下である場合にはステップＳ８に移行し、そ
うでない場合にはメインプログラムに復帰する。

【００２５】前記ステップＳ８では、同ステップ内で行
われる個別の演算処理に従って、これより前のステップ
で設定された目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を１．０リッチ
側に変更、即ち目標空燃比から１．０を減じた値を新た
な目標空燃比に設定してからメインプログラムに復帰す
る。この演算処理によれば、図１２のタイミングチャー
トに示すように、運転者がスロットルをあけ、スロット
ル開度が大きくなると、ステップＳ１からステップＳ２
に移行するので、それまでリーン状態に維持されていた
目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）が、リッチ状態に変更設定さ
れる。そして、それからエンジンの燃焼工程で５サイク
ルの間はステップＳ３からステップＳ５以後に移行する
ため、目標空燃比はリッチ状態に維持されるので、前述
のように運転者が期待する高トルクが得られる。

【００２６】やがて、スロットル開から５サイクルが経
過すると、ステップＳ３からステップＳ４を経てステッ
プＳ６に移行し、ここで前回の目標空燃比と理想空燃比
（１４．７）との差分値を４０等分し、それを前回の目
標空燃比に和して今回の目標空燃比が設定される。前回
の目標空燃比と理想空燃比との差分値を４０等分した値
は、目標空燃比が理想空燃比に近づくほど小さくなるの
で、目標空燃比は理想空燃比に向けて漸近される。やが
て、目標空燃比が理想空燃比と同等又はほぼ同等になっ
たら、ステップＳ４からステップＳ７に移行して、これ
以後、目標空燃比をリーン状態に維持する。

【００２７】なお、ステップＳ５で、現在のエンジン温
度が５０℃以下の低温である場合には、従来の暖気増量
を与えるため、ステップＳ８で、目標空燃比を１．０リ
ッチ側に変更、つまり目標空燃比から１．０を減じた値
を新たな目標空燃比に設定してトルクをかせぐようにし
ている。そして、このようにして目標空燃比が設定され
たら、前記点火時期制御部２８では、前述のようにリッ
チ状態で最もトルクがでるリッチ点火時期ＩＧ_rと、リ
ーン状態で最もトルクがでるリーン点火時期ＩＧ_lとを
設定すると共に、目標空燃比がリッチとリーンとの間に
ある場合には、前記１式に従って、当該目標空燃比で最
もトルクのでる点火時期を設定し、それを要求点火時期
とし、当該要求点火時期に応じた制御信号を前記点火コ
イル１１に出力する。

【００２８】このように、本実施形態では、モデルベー
ス制御によって、吸気管噴射型のエンジンでも目標空燃
比を正確に設定することができるので、点火時期を適切
に設定することにより、更なる高出力化、低燃費化、排
ガスのクリーン化などのエンジンの高性能化が可能とな
る。また、目標空燃比に応じて複数備えた点火時期マッ
プに従って点火時期を設定する構成としたため、点火時
期をより一層適切に設定することができ、更なるエンジ
ンの高性能化が可能となる。また、点火時期マップに該
当しない目標空燃比の点火時期を、複数の点火時期マッ
プの目標空燃比間を補間して設定する構成としたため、
点火時期をより一層適切に設定することができ、更なる
エンジンの高性能化が可能となる。また、スロットル開
度（エンジンの負荷状態）及びスロットル開度変化率
（負荷の変化率）に基づき、エンジンの所定サイクル毎
に目標空燃比を設定する構成としたため、過渡期におい
て高精度に目標空燃比を設定することができて過渡特性
が向上し、その分だけ点火時期の設定精度を高めて、更
なるエンジンの高性能化が可能となる。

【００２９】次に、本発明のエンジン制御装置の第２実
施形態について、図１３〜図１５を用いて説明する。こ
の実施形態は、前記第１実施形態のモデルベース制御に
代えて、サイクルモデル制御を用いたものである。その
ため、エンジン制御装置の概要が図１３のように構成さ
れている。その他の車両の概略構成は、前記第１実施形
態の図１と同等である。

【００３０】図１３では、エンジン回転数及びスロット
ル開度に基づいて、目標空燃比（図では目標Ａ／Ｆ）設
定部３３で目標空燃比が設定され、この目標空燃比を用
いて、点火時期制御部２８では要求点火時期が、サイク
ルモデル制御部４１では燃料噴射量が、夫々算出設定さ
れ、夫々に応じた制御信号がエンジン１、具体的には前
記点火コイル１１及びインジェクタ１３に向けて出力さ
れる。

【００３１】前記目標空燃比設定部３３及び点火時期制
御部２８の構成は、前記第１実施形態と同様である。前
記サイクルモデル制御部４１は、図１４に示すように、
前記エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて吸入
空気量を算出する吸入空気量算出部４１ａと、この吸入
空気量算出部４１ａで算出された吸入空気量及び前記目
標空燃比及びインジェクタの温度ー流量特性（図ではＱ
−Ｔ特性）に基づいて、燃料遅れを考慮して燃料噴射量
を算出する燃料遅れ算出部４１ｂとを備えている。前記
吸入空気量算出部４１ａは、エンジン回転数をシリンダ
内の負圧状態、スロットル開度を吸気管開度と考えて、
シリンダへの吸入空気量を算出する。

【００３２】一方、前記燃料遅れ算出部４１ｂは、図１
５のような燃料遅れ演算部によってシリンダに入る燃料
を算出する。ここでは、噴射される燃料を直接エンジン
のシリンダ内に入る分と、前記吸気管やスロットル弁に
付着する分とに分け、吸気管やスロットル弁に付着した
燃料は、１燃焼工程毎、つまり１サイクル毎に一定の持
ち去り率でシリンダに持ち去られると考え、以下の漸化
式を１サイクル毎に演算して燃料噴射量を算出設定す
る。即ち、前記吸気管やスロットル弁への付着率をｘ、
持ち去り率をｙ、燃料噴射量をＭｆ_i、シリンダに入る
燃料量をＭｆ、吸気管に溜まっている燃料量をＭｆ_buff
とすると、シリンダに入る燃料量Ｍｆは下記２式で表れ
る。

【００３３】Ｍｆ＝Ｍｆ_i×（１−ｘ）＋（Ｍｆ_i×ｘ＋Ｍｆ_buff）×ｙ ……… (2) これが、目標値Ｍｆ_fnnと等しくなればよいので、式を
展開して３式を得る。式中の吸気管に溜まっている燃料
量Ｍｆ_buffは、初期値が０で、下記４式の漸化式で得ら
れるので、３式を解いて燃料噴射量Ｍｆ_iを得ることが
できる。Ｍｆ_i＝（Ｍｆ_fnn−Ｍｆ_buff×ｙ）／（１−ｘ＋ｘ×ｙ） ……… (3) Ｍｆ_buff(m+1)＝（Ｍｆ_i×ｘ＋Ｍｆ_buff(m)）×（１−ｙ） ……… (4) 従って、このサイクルモデル制御部４１では、前記目標
空燃比設定部３３で設定された目標空燃比を、エンジン
のシリンダ内で正確に達成することができるのである。

【００３４】このように、本実施形態では、サイクルモ
デル制御によって、吸気管噴射型のエンジンでも目標空
燃比を正確に達成することができるので、点火時期を適
切に設定することにより、更なる高出力化、低燃費化、
排ガスのクリーン化などのエンジンの高性能化が可能と
なる。また、第１実施形態と同様に、目標空燃比に応じ
て複数備えた点火時期マップに従って点火時期を設定す
る構成としたため、点火時期をより一層適切に設定する
ことができ、更なるエンジンの高性能化が可能となる。
また、点火時期マップに該当しない目標空燃比の点火時
期を、複数の点火時期マップの目標空燃比間を補間して
設定する構成としたため、点火時期をより一層適切に設
定することができ、更なるエンジンの高性能化が可能と
なる。また、スロットル開度（エンジンの負荷状態）及
びスロットル開度変化率（負荷の変化率）に基づき、エ
ンジンの所定サイクル毎に目標空燃比を設定する構成と
したため、過渡期において高精度に目標空燃比を設定す
ることができて過渡特性が向上し、その分だけ点火時期
の設定精度を高めて、更なるエンジンの高性能化が可能
となる。

【００３５】次に、本発明のエンジン制御装置の第３実
施形態について、図１６、図１７を用いて説明する。こ
の実施形態は、前記第１実施形態のモデルベース制御に
代えて、燃料噴射量制御を用いたものである。そのた
め、エンジン制御装置の概要が図１６のように構成され
ている。その他の車両の概略構成は、前記第１実施形態
の図１と同等である。

【００３６】図１６では、エンジン回転数及びスロット
ル開度に基づいて、目標空燃比（図では目標Ａ／Ｆ）設
定部３３で目標空燃比が設定され、この目標空燃比を用
いて、点火時期制御部２８では要求点火時期が算出設定
され、一方の燃料噴射量制御部５１ではエンジン回転数
及びスロットル開度に基づいて燃料噴射量が算出設定さ
れ、夫々に応じた制御信号がエンジン１、具体的には前
記点火コイル１１及びインジェクタ１３に向けて出力さ
れる。

【００３７】前記目標空燃比設定部３３及び点火時期制
御部２８の構成は、前記第１実施形態と同様である。前
記燃料噴射量制御部５１は、図１７に示すように、前記
エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて基本噴射
量を算出する基本噴射量算出部５１ａと、前記スロット
ル開度の単位時間当たりの変化率からスロットル開度変
化率を算出する開度変化率算出部５１ｂと、この開度変
化率算出部５１ｂで算出されたスロットル開度変化率に
基づいて燃料噴射量の過渡補正量を算出する過渡補正量
算出部５１ｃとを備えている。なお、開度変化率算出部
５１ｂは、前記第１実施形態に示したものと同様であ
る。

【００３８】前記基本噴射量算出部５１ａは、例えばス
ロットル開度をエンジン負荷、エンジン回転数を負圧特
性とし、これら二つのパラメータに基づいて基本噴射マ
ップに従って、基本とする燃料噴射量、即ち基本噴射量
を算出設定するものである。また、前記過渡補正量算出
部５１ｃは、スロットル開度が開閉何れの方向に、どの
ような速度で変化しているかを検出することで、例えば
運転者が要求しているトルク特性を考慮し、変化するエ
ンジンの運転状態、つまり過渡的な燃料噴射量の補正量
を算出し、それを前記基本噴射量に加算して燃料噴射量
とするものである。

【００３９】つまり、この燃料噴射量制御部５１は、前
記第１実施形態で説明した目標空燃比設定部３３と吸入
燃料量算出部３１或いは前記第２実施形態のサイクルモ
デル制御部４１と同等の演算処理によって燃料噴射量を
算出設定し、制御しているため、この実施形態の目標空
燃比設定部３３で設定される目標空燃比と同等の空燃比
を、エンジンのシリンダ内で正確に達成することができ
るのである。

【００４０】このように、本実施形態では、目標空燃比
と同等のマップ検索を用いる燃料噴射量制御によって、
吸気管噴射型のエンジンでも目標空燃比を正確に達成す
ることができるので、点火時期を適切に設定することに
より、更なる高出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化
などのエンジンの高性能化が可能となる。また、第１実
施形態と同様に、目標空燃比に応じて複数備えた点火時
期マップに従って点火時期を設定する構成としたため、
点火時期をより一層適切に設定することができ、更なる
エンジンの高性能化が可能となる。また、点火時期マッ
プに該当しない目標空燃比の点火時期を、複数の点火時
期マップの目標空燃比間を補間して設定する構成とした
ため、点火時期をより一層適切に設定することができ、
更なるエンジンの高性能化が可能となる。また、スロッ
トル開度（エンジンの負荷状態）及びスロットル開度変
化率（負荷の変化率）に基づき、エンジンの所定サイク
ル毎に目標空燃比を設定する構成としたため、過渡期に
おいて高精度に目標空燃比を設定することができて過渡
特性が向上し、その分だけ点火時期の設定精度を高め
て、更なるエンジンの高性能化が可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係るエンジン制御装置によれば、エンジンの運転
状態及び目標空燃比に応じて、点火時期を設定する構成
としたため、吸気管噴射型のエンジンでも目標空燃比を
正確に設定することができれば、点火時期を適切に設定
することができ、これにより更なる高出力化、低燃費
化、排ガスのクリーン化などのエンジンの高性能化が可
能となる。

【００４２】また、本発明のうち請求項２に係るエンジ
ン制御装置によれば、目標空燃比に応じて複数備えた点
火時期マップに従って点火時期を設定する構成としたた
め、点火時期をより一層適切に設定することができ、更
なるエンジンの高性能化が可能となる。また、本発明の
うち請求項３に係るエンジン制御装置によれば、点火時
期マップに該当しない目標空燃比の点火時期を、複数の
点火時期マップの目標空燃比間を補間して設定する構成
としたため、点火時期をより一層適切に設定することが
でき、更なるエンジンの高性能化が可能となる。

【００４３】また、本発明のうち請求項４に係るエンジ
ン制御装置によれば、エンジンの負荷状態及び負荷の変
化率に基づき、エンジンの所定サイクル毎に目標空燃比
を設定する構成としたため、過渡期において高精度に目
標空燃比を設定することができて過渡特性が向上し、そ
の分だけ点火時期の設定精度を高めて、更なるエンジン
の高性能化が可能となる。

【００４４】また、本発明のうち請求項５，６，７の夫
々に係るエンジン制御装置によれば、モデルベース制御
やサイクルモデル制御や燃料噴射量制御によって、より
正確な目標空燃比の算出、或いはその達成を可能とする
ことができるので、その分だけ点火時期の設定精度を高
めて、更なるエンジンの高性能化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】オートバイ用のエンジン及びその制御装置の概
略構成図である。

【図２】本発明のエンジン制御装置の第１実施形態を示
すブロック図である。

【図３】モデルベース制御部のブロック図である。

【図４】目標空燃比設定部のブロック図である。

【図５】学習信号算出部のブロック図である。

【図６】吸入空気量算出部のブロック図である。

【図７】吸入燃料量算出部のブロック図である。

【図８】点火時期制御部のブロック図である。

【図９】図８の点火時期制御部で用いられる制御マップ
である。

【図１０】図８の点火時期制御部で用いられる制御マッ
プである。

【図１１】図４の目標空燃比設定部で行われる演算処理
のフローチャートである。

【図１２】図１１の演算処理の作用を示すタイミングチ
ャートである。

【図１３】本発明のエンジン制御装置の第２実施形態を
示すブロック図である。

【図１４】サイクルモデル制御部のブロック図である。

【図１５】燃料遅れ算出部のブロック図である。

【図１６】本発明のエンジン制御装置の第３実施形態を
示すブロック図である。

【図１７】燃料噴射量制御部のブロック図である。

【符号の説明】

１はエンジン２はシリンダボディ３はクランク軸４はピストン５は燃焼室６は吸気管７は吸気弁８は排気管９は排気弁１０は点火プラグ１１は点火コイル１２はスロットル弁１３はインジェクタ１５はエンジンコントロールユニット２７はモデルベース制御部２８は点火時期制御部３３は目標空燃比設定部４１はサイクルモデル制御部５１は燃料噴射量制御部

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３３０Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３０Ｃ３３０ＢＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＢＦターム(参考） 3G022 CA04 CA05 CA09 FA06 FA07 GA00 GA01 GA05 GA06 GA08 GA09 3G084 BA09 BA13 BA17 CA04 CA06 DA01 DA02 DA10 EB14 EB15 EB17 FA10 FA20 FA26 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA15 JA01 JA02 JA21 KA11 LA01 LB02 MA01 MA11 NA03 NA04 NA05 NB18 NC02 ND02 ND32 NE01 NE13 NE15 PA01Z PA12Z PB03Z PD02Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を噴射する燃料噴射装置と、エンジ
ンの運転状態を検出する運転状態検出部と、前記運転状
態検出部で検出されたエンジンの運転状態に基づいて目
標空燃比を設定する目標空燃比設定部と、点火時期を制
御する点火時期制御部とを備え、前記点火時期制御部
は、前記運転状態検出部で検出されたエンジンの運転状
態及び前記目標空燃比設定部で設定された目標空燃比に
応じて、点火時期を設定する点火時期設定部を備えたこ
とを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】前記点火時期設定部は、前記目標空燃比
に応じて複数備えた点火時期マップに従って点火時期を
設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制
御装置。
【請求項３】前記点火時期設定部は、前記点火時期マ
ップに該当しない目標空燃比の点火時期を、複数の点火
時期マップの目標空燃比間を補間して設定することを特
徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】前記運転状態検出部は、少なくともエン
ジンの負荷状態及び負荷の変化率を検出する負荷検出部
を備え、前記目標空燃比設定部は、前記負荷検出部で検
出されたエンジンの負荷状態及び負荷の変化率に基づ
き、エンジンの所定サイクル毎に目標空燃比を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエン
ジン制御装置。
【請求項５】前記運転状態検出部で検出されたエンジ
ンの運転状態に基づいて推定吸入空気量を算出し、前記
運転状態検出部で検出されたエンジンの運転状態に基づ
いて推定吸入燃料量を算出し、前記推定吸入空気量と推
定吸入燃料量とに基づいて推定空燃比を算出し、この推
定空燃比と前記目標空燃比とに基づいて燃料噴射量を演
算するモデルベース制御部を備えたことを特徴とする請
求項１乃至４の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項６】前記運転状態検出部で検出されたエンジ
ンの運転状態に基づいて推定吸入空気量を算出し、この
推定吸入空気量と前記目標空燃比と吸気管内における燃
料挙動の特性とからエンジン内に流入する燃料の遅れを
算出して燃料噴射量を設定するサイクルモデル制御部を
備え、このサイクルモデル制御部は、前記推定吸入空気
量及びエンジン内に流入する燃料の遅れをエンジンの所
定サイクル毎に設定することを特徴とする請求項１乃至
４の何れかに記載のエンジン制御装置。
【請求項７】エンジンの運転状態に応じて予め設定さ
れた基本燃料噴射量マップに基づいて基本燃料噴射量を
算出すると共に、エンジンの過渡期における過渡燃料補
正量を算出する燃料噴射量制御部を備えたことを特徴と
する請求項１乃至４の何れかに記載のエンジン制御装
置。