JP3142679B2 - Engine air-fuel ratio control device - Google Patents

Engine air-fuel ratio control device

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JP3142679B2
JP3142679B2 JP05035231A JP3523193A JP3142679B2 JP 3142679 B2 JP3142679 B2 JP 3142679B2 JP 05035231 A JP05035231 A JP 05035231A JP 3523193 A JP3523193 A JP 3523193A JP 3142679 B2 JP3142679 B2 JP 3142679B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの空燃比制御
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、自動車用の普通の火花点火式エ
ンジンにおいては、燃料(例えば、ガソリン)と空気とか
らなる混合気が燃焼室内でピストンによって圧縮された
後点火プラグによって着火・燃焼させられるが、混合気
の空燃比(空気と燃料の比A/F)は、基本的には可燃範
囲内で任意に設定することができる。
2. Description of the Related Art In general, in a typical spark ignition type engine for automobiles, a mixture of fuel (for example, gasoline) and air is compressed by a piston in a combustion chamber and then ignited and burned by a spark plug. However, the air-fuel ratio (air / fuel ratio A / F) of the air-fuel mixture can be basically set arbitrarily within the flammable range.

【0003】そして、混合気がリーンなときほどエンジ
ン出力は低くなるものの、燃費性能及びエミッション性
能が高められる。なお、NOx発生率は、理論空燃比よ
りはややリーン側の空燃比域(A/Fで16付近)でピー
クとなる。そこで、近年、さほど高いエンジン出力が必
要とされない低・中負荷領域では、着火性が損なわれな
い限り混合気をできるだけリーンにして(例えば、A/
F=19〜24)、燃費性能及びエミッション性能の向
上を図るようにしたリーンバーンエンジンが多用されて
いる。
[0003] The leaner the air-fuel mixture, the lower the engine output, but the higher the fuel efficiency and emission performance. Note that the NOx generation rate peaks in the air-fuel ratio range (around 16 in A / F) slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in recent years, in a low / medium load region where a very high engine output is not required, the mixture is made as lean as possible as long as the ignitability is not impaired (for example, A / A
F = 19 to 24), and lean-burn engines designed to improve fuel efficiency and emission performance are frequently used.

【0004】かかるリーンバーンエンジンにおいては、
一般に低・中負荷領域では運転状態に応じてリーンな目
標空燃比が設定され、実際の空燃比がこの目標空燃比に
追従するように燃料噴射量が設定される。具体的には、
例えば排気通路にリニアO2センサ(リニア空燃比セン
サ)を臨設し、該リニアO2センサによって検出された排
気ガス中のO2濃度から空燃比を把握し、該空燃比が目
標空燃比に追従するように燃料噴射量を設定するといっ
たフィードバック制御が行われる。なお、以下では便宜
上、リニアO2センサによって検出されたO2濃度から把
握される空燃比を、「リニアO2センサによって検出され
る空燃比」ということにする。
In such a lean burn engine,
Generally, in the low / medium load region, a lean target air-fuel ratio is set according to the operation state, and the fuel injection amount is set so that the actual air-fuel ratio follows this target air-fuel ratio. In particular,
For example, a linear O 2 sensor (linear air-fuel ratio sensor) is provided in the exhaust passage, the air-fuel ratio is grasped from the O 2 concentration in the exhaust gas detected by the linear O 2 sensor, and the air-fuel ratio follows the target air-fuel ratio. Feedback control is performed such that the fuel injection amount is set so as to perform the control. In the following, for convenience, the air-fuel ratio determined from the O 2 concentration detected by the linear O 2 sensor is referred to as “the air-fuel ratio detected by the linear O 2 sensor”.

【0005】しかしながら、リニアO2センサは制御対
象(吸気系ないし燃焼室)より下流の排気通路に臨設され
る関係上、リニアO2センサによって検出される空燃比
は、制御対象の実際の空燃比に対して応答遅れをもつこ
とになる。ここで、応答遅れ時間は、燃料噴射量(空燃
比)の変化がリニアO2センサに達するまでの所要時間す
なわちむだ時間と、燃料噴射量(空燃比)の変化がリニア
2センサに達した後リニアO2センサ出力が所定の程度
まで変化するのに要する時間すなわち一時遅れ時間とか
らなる。このため、単純にリニアO2センサによって検
出された空燃比の目標空燃比に対する偏差に応じて燃料
噴射量を設定したのでは、該応答遅れによって制御が乱
れ、サイクリングあるいはハンチングが生じてしまう。
However, since the linear O 2 sensor is provided in the exhaust passage downstream of the control target (intake system or combustion chamber), the air-fuel ratio detected by the linear O 2 sensor is the actual air-fuel ratio of the control target. Will have a response delay. Here, the response delay time is the time required for the change in the fuel injection amount (air-fuel ratio) to reach the linear O 2 sensor, that is, the dead time, and the change in the fuel injection amount (air-fuel ratio) reaches the linear O 2 sensor. It consists of a time required for the output of the subsequent linear O 2 sensor to change to a predetermined degree, that is, a temporary delay time. For this reason, if the fuel injection amount is simply set according to the deviation of the air-fuel ratio from the target air-fuel ratio detected by the linear O 2 sensor, the control delay is disturbed by the response delay, and cycling or hunting occurs.

【0006】そこで、リニアO2センサでのむだ時間及
び一時遅れ時間に応じて目標空燃比を修正した近似目標
空燃比を設定し、空燃比の近似目標空燃比に対する偏差
に応じて燃料噴射量を設定するようにした空燃比制御装
置、すなわち基本的には応答遅れに対応する時間だけ前
の目標空燃比を近似目標空燃比とする空燃比制御装置が
提案されている(例えば、特開昭64−60746号公
報参照)。
Therefore, an approximate target air-fuel ratio in which the target air-fuel ratio is corrected according to the dead time and the temporary delay time of the linear O 2 sensor is set, and the fuel injection amount is determined according to the deviation of the air-fuel ratio from the approximate target air-fuel ratio. There has been proposed an air-fuel ratio control device that is set, that is, an air-fuel ratio control device that basically sets a target air-fuel ratio preceding by a time corresponding to a response delay to an approximate target air-fuel ratio (for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. -60746).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開昭64−60746号公報に開示されているような
従来の空燃比制御装置では、リニアO2センサでのむだ
時間あるいは一時遅れ時間が考慮されているものの、本
質的にはリニアO2センサによって検出された空燃比の
目標値に対する偏差に応じて燃料噴射量を設定するとい
った空燃比制御、すなわち制御対象の動特性を考慮せず
結果として生じた偏差のみに基づいて燃料噴射量を設定
するといったいわゆる古典制御による空燃比制御が行わ
れるので、その制御精度には限界がある。
However, in the conventional air-fuel ratio control device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-60746, the dead time or the temporary delay time of the linear O 2 sensor is taken into consideration. However, the air-fuel ratio control essentially sets the fuel injection amount according to the deviation of the air-fuel ratio from the target value detected by the linear O 2 sensor, that is, the result does not take into account the dynamic characteristics of the controlled object. Since the air-fuel ratio control based on the so-called classical control in which the fuel injection amount is set based only on the deviation is performed, the control accuracy is limited.

【0008】そこで、近年、制御対象の空燃比に関する
動特性、すなわち燃料噴射量とリニアO2センサ出力と
の間の経時的な対応関係を解明した上で、かかる動特性
をあらわすモデル式(状態方程式)をつくり、該モデル式
に基づいて実際の空燃比の目標空燃比に対する偏差を最
小にするように燃料噴射量を設定するといった、いわゆ
る現代制御理論を用いた空燃比制御装置が提案されてい
る。
Therefore, in recent years, the dynamic characteristics related to the air-fuel ratio to be controlled, that is, the temporal relationship between the fuel injection amount and the output of the linear O 2 sensor have been elucidated, and a model expression (state Equation), and an air-fuel ratio control device using a so-called modern control theory, such as setting the fuel injection amount so as to minimize the deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio based on the model formula, has been proposed. I have.

【0009】しかしながら、現代制御理論を用いた従来
の空燃比制御装置では、制御対象の動特性が十分には解
明されていないので制御対象の動特性とモデル式との間
には食い違いがあり、また制御対象が非線形システムで
あるのにもかかわらず演算処理を簡素化するためモデル
式を線形化しているので、モデル式の誤差が大きくな
り、空燃比制御の制御精度がさほど高まらないといった
問題がある。本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、空燃比を目標空燃比に精度
良く追従させる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。
However, in the conventional air-fuel ratio control device using the modern control theory, since the dynamic characteristics of the controlled object are not sufficiently clarified, there is a discrepancy between the dynamic characteristics of the controlled object and the model formula. Also, despite the fact that the control target is a non-linear system, the model formula is linearized to simplify the arithmetic processing, so the error in the model formula increases and the control accuracy of the air-fuel ratio control does not increase much. is there. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an air-fuel ratio control device capable of causing an air-fuel ratio to accurately follow a target air-fuel ratio.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、図1にその構成を示すように、第1の発明は、排気
ガス中の酸素濃度を検出することによって空燃比を把握
するリニア空燃比センサaと、該リニア空燃比センサaに
よって把握される空燃比に基づいて実際の空燃比が所定
の目標空燃比に追従するように燃料噴射量を設定する燃
料噴射量設定手段bと、リニア空燃比センサaの一次遅れ
時間に応じて上記燃料噴射量設定値を補正する燃料噴射
量補正手段cとが設けられたエンジンの空燃比制御装置
において、燃料噴射量補正手段cが、リニア空燃比セン
サaによって把握された空燃比と、リニア空燃比センサ
の一時遅れ時間と、過去の燃料噴射量実績とに基づいて
先の空燃比を予測し、該空燃比予測値の目標空燃比に対
する偏差を最小にするように燃料噴射量設定値を補正す
るようになっていて、吸入空気量が少ないときには多い
ときよりも空燃比予測値の変化速度が鈍くなる方向に、
燃料噴射量補正手段cの一時遅れ時間にかかる補正特性
を変更する燃料噴射量補正特性変更手段dが設けられて
いることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置を提供
する。
In order to achieve the above-mentioned object, as shown in FIG. 1, the first aspect of the present invention is a linear air-fuel ratio detecting apparatus for detecting an air-fuel ratio by detecting an oxygen concentration in exhaust gas. A fuel ratio sensor a, a fuel injection amount setting means b for setting the fuel injection amount based on the air-fuel ratio grasped by the linear air-fuel ratio sensor a so that the actual air-fuel ratio follows a predetermined target air-fuel ratio, In an air-fuel ratio control device for an engine provided with a fuel injection amount correcting means c for correcting the fuel injection amount set value according to the primary delay time of the air-fuel ratio sensor a, the fuel injection amount correcting means c comprises a linear air-fuel ratio The air-fuel ratio grasped by the sensor a, the temporary delay time of the linear air-fuel ratio sensor, and the previous air-fuel ratio are predicted based on the past fuel injection amount results, and the deviation of the predicted air-fuel ratio from the target air-fuel ratio is calculated. To minimize In the direction in which the change rate of the air-fuel ratio prediction value becomes slower when the intake air amount is small than when it is large,
There is provided an air-fuel ratio control device for an engine, comprising a fuel injection amount correction characteristic changing means d for changing a correction characteristic of a fuel injection amount correction means c with respect to a temporary delay time.

【0011】第2の発明は、第1の発明にかかるエンジ
ンの空燃比制御装置において、燃料噴射量設定手段bと
燃料噴射量補正手段cとが、リニア空燃比センサaの一次
遅れ時間に対応するためのパラメータを含み燃料噴射量
と空燃比との関係をあらわす所定のモデル式を用いて、
リニア空燃比センサaによって把握された空燃比と、リ
ニア空燃比センサの一時遅れ時間と、過去の燃料噴射量
実績とに基づいて先の空燃比を予測し、該空燃比予測値
の目標空燃比に対する偏差を最小にするように燃料噴射
量を設定・補正する現代制御手段eとされていて、燃料
噴射量補正特性変更手段dが、吸入空気量に応じて上記
モデル式を変更することによって、一時遅れ時間にかか
る補正特性を変更するようになっていることを特徴とす
るエンジンの空燃比制御装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control device for an engine according to the first aspect, the fuel injection amount setting means b and the fuel injection amount correction means c correspond to the primary delay time of the linear air-fuel ratio sensor a. Using a predetermined model formula that includes a parameter for performing the relationship between the fuel injection amount and the air-fuel ratio,
Predict the previous air-fuel ratio based on the air-fuel ratio grasped by the linear air-fuel ratio sensor a, the temporary delay time of the linear air-fuel ratio sensor, and the past fuel injection amount results, and calculate the target air-fuel ratio of the air-fuel ratio prediction value. It is a modern control means e that sets and corrects the fuel injection amount so as to minimize the deviation with respect to the fuel injection amount correction characteristic changing means d, by changing the model formula according to the intake air amount, An air-fuel ratio control device for an engine, wherein a correction characteristic relating to a temporary delay time is changed.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図2(a),(b)に示すように、ガソリンエンジン1の各気
筒(1つのみ図示)においては、吸気弁2が開かれたとき
に吸気ポート3を介して独立吸気通路4から燃焼室5内
に混合気を吸入し、この混合気をピストン6で圧縮して
点火プラグ7で着火・燃焼させ、排気弁8が開かれたと
きに、燃焼ガスを排気ポート9を介して排気通路10に
排出するといったプロセスが繰り返されるようになって
いる。なお、エンジン1は、通常の運転時には空燃比A
/Fが理論空燃比(A/F=14.7すなわち空気過剰率
λ=1)よりもリーン(A/F=19〜24)に設定され
るリーンバーンエンジンである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below.
As shown in FIGS. 2A and 2B, in each cylinder (only one is shown) of the gasoline engine 1, when the intake valve 2 is opened, the combustion from the independent intake passage 4 via the intake port 3 is performed. The air-fuel mixture is sucked into the chamber 5, the air-fuel mixture is compressed by the piston 6, ignited and burned by the ignition plug 7, and when the exhaust valve 8 is opened, the combustion gas is discharged through the exhaust port 9. The process of discharging to 10 is repeated. The engine 1 has an air-fuel ratio A during normal operation.
/ F is leaner (A / F = 19 to 24) than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.7, ie, excess air ratio λ = 1).

【0013】排気通路10には、排気ガス中のO2濃度
を検出するリニアO2センサ11(リニア空燃比センサ)
が臨設され、このO2濃度から空燃比が把握されるよう
になっている。なお、以下では便宜上、この空燃比を
「リニアO2センサ11によって検出された空燃比」とい
う。また、リニアO2センサ11より下流側において、
排気通路10には排気ガスを浄化する触媒コンバータ1
2が介設されている。
In the exhaust passage 10, a linear O 2 sensor 11 (linear air-fuel ratio sensor) for detecting the O 2 concentration in the exhaust gas is provided.
The air-fuel ratio is determined from the O 2 concentration. In the following, this air-fuel ratio is referred to as “the air-fuel ratio detected by the linear O 2 sensor 11” for convenience. On the downstream side of the linear O 2 sensor 11,
A catalytic converter 1 for purifying exhaust gas is provided in an exhaust passage 10.
2 are interposed.

【0014】各気筒の燃焼室5に空気を供給するため
に、上流端が大気に開放された単一の共通吸気通路14
が設けられ、この共通吸気通路14には空気の流れ方向
にみて上流側から順に、エアクリーナ(図示せず)と、吸
気量を検出するエアフローセンサ(図示せず)と、アクセ
ルペダル(図示せず)の踏み込み量に応じて開閉されるス
ロットル弁15とが設けられている。そして、共通吸気
通路14の下流端は、吸入空気の流れを安定化させるサ
ージタンク16に接続され、このサージタンク16に前
記した各気筒の独立吸気通路4の上流端が接続されてい
る。
In order to supply air to the combustion chamber 5 of each cylinder, a single common intake passage 14 whose upstream end is open to the atmosphere is provided.
The common intake passage 14 includes an air cleaner (not shown), an air flow sensor (not shown) for detecting an intake air amount, and an accelerator pedal (not shown) in order from the upstream side when viewed in the direction of air flow. ) And a throttle valve 15 which is opened and closed according to the amount of depression. The downstream end of the common intake passage 14 is connected to a surge tank 16 for stabilizing the flow of intake air, and the upstream end of the independent intake passage 4 of each cylinder is connected to the surge tank 16.

【0015】共通吸気通路14に対して、スロットル弁
15をバイパスさせて空気を通すバイパス吸気通路17
が設けられ、このバイパス吸気通路17には、該バイパ
ス吸気通路17内を流れる空気の流量を調節することに
よってアイドル回転数を制御するISCバルブ18が介
設されている。
A bypass intake passage 17 for bypassing the throttle valve 15 and passing air to the common intake passage 14
The bypass intake passage 17 is provided with an ISC valve 18 for controlling the idle speed by adjusting the flow rate of the air flowing through the bypass intake passage 17.

【0016】独立吸気通路4には、上流側から順に、所
定の低負荷領域ではスワールを強化するために通路断面
を絞る絞り弁19と、独立吸気通路4内の空気中に燃料
(ガソリン)を噴射して混合気を形成する燃料噴射弁20
とが設けられている。燃料噴射弁20の燃料噴射量は、
後で説明するように、混合気の空燃比A/F(空気過剰
率λ)が運転状態に応じて設定される目標空燃比に追従
するようコントロールユニット25によって制御される
ようになっている。また、混合気の燃焼温度の過上昇
(NOx発生量の増加)を防止するために、排気通路10
内の排気ガスの一部をEGRガスとして独立吸気通路4
に還流させるEGR通路21と、EGRガス量を調節す
るEGRバルブ22とが設けられている。
In the independent intake passage 4, in order from the upstream side, a throttle valve 19 for narrowing the passage cross section in order to strengthen the swirl in a predetermined low load region, and a fuel in the air in the independent intake passage 4.
Fuel injection valve 20 for injecting (gasoline) to form an air-fuel mixture
Are provided. The fuel injection amount of the fuel injection valve 20 is:
As will be described later, the air-fuel ratio A / F (excess air ratio λ) of the air-fuel mixture is controlled by the control unit 25 so as to follow a target air-fuel ratio set according to the operating state. Also, the combustion temperature of the air-fuel mixture rises excessively.
In order to prevent (increase in the amount of generated NOx), the exhaust passage 10
Independent intake passage 4 uses a part of exhaust gas in the interior as EGR gas.
An EGR passage 21 for recirculating the EGR gas and an EGR valve 22 for adjusting the EGR gas amount are provided.

【0017】エンジン1の空燃比制御を行うために、マ
イクロコンピュータ等からなるコントロールユニット2
5が設けられている。このコントロールユニット25
は、特許請求の範囲に記載された「燃料噴射量設定手段」
と「燃料噴射量補正手段」と「燃料噴射量補正特性変更手
段」とを含み、現代制御理論に基づいて空燃比制御を行
う総合的な現代制御手段であって、エアフローセンサに
よって検出される吸気量、回転数センサによって検出さ
れるエンジン回転数、リニアO2センサ11によって検
出される空燃比等を制御情報として所定の空燃比制御を
行うようになっている。
In order to control the air-fuel ratio of the engine 1, a control unit 2 composed of a microcomputer or the like is used.
5 are provided. This control unit 25
Is a "fuel injection amount setting means" described in the claims
And a "fuel injection amount correction means" and a "fuel injection amount correction characteristic changing means", and are comprehensive modern control means for performing air-fuel ratio control based on modern control theory. The predetermined air-fuel ratio control is performed using the amount, the engine speed detected by the speed sensor, the air-fuel ratio detected by the linear O 2 sensor 11 and the like as control information.

【0018】以下、コントロールユニット25による現
代制御理論に基づく空燃比制御の制御則を説明する。な
お、以下では小文字のアルファベットにアンダーライン
をつけたもの(例えば、x)はベクトルをあらわし、大文
字のアルファベットにアンダーラインをつけたもの(例
えば、)は行列をあらわし、アンダーラインをつけて
いないものはスカラをあらわすものとする。また、(x)T
はベクトルxの転置ベクトルをあらわし、()Tは行列
の転置行列をあらわすものとする。
The control rules of the air-fuel ratio control by the control unit 25 based on modern control theory will be described below. In the following, lowercase letters with an underline (for example, x ) represent a vector, and uppercase letters with an underline (for example, A ) represent a matrix and are not underlined. Things shall represent scalars. Also, ( x ) T
Represents the transposed vector of the vector x , and ( A ) T represents the matrix A
And the transposed matrix of

【0019】本実施例における空燃比制御は、基本的に
は、制御対象(制御システム)の動特性を解明して該動特
性を正確に表現するモデルをつくり(ステップ1)、該モ
デルを数式化して状態方程式(モデル式)をつくり(ステ
ップ2)、所定の評価関数を設定し(ステップ3)、状態
方程式に基づいて評価関数を最小にするような最適な燃
料噴射量(最適入力)を演算し(ステップ4)、この最適な
燃料噴射量で燃料噴射を行うといった手順で行われるよ
うになっているが、以下これらの各ステップの具体的な
内容を説明する。
In the air-fuel ratio control in the present embodiment, basically, a dynamic model of a controlled object (control system) is clarified to create a model that accurately represents the dynamic characteristic (step 1), and the model is expressed by a mathematical formula. To form a state equation (model equation) (Step 2), set a predetermined evaluation function (Step 3), and determine an optimal fuel injection amount (optimum input) that minimizes the evaluation function based on the state equation (Step 3). The calculation is performed (step 4), and the fuel injection is performed with the optimum fuel injection amount. The specific contents of these steps will be described below.

【0020】(1)ステップ1(モデルの決定) 制御対象(制御システム)は、燃料噴射量uを入力情報と
し、排気空燃比(空気過剰率)λすなわちリニアO2セン
サ出力ないしはリニアO2センサ配設位置における空燃
比を出力情報とするエンジン1の燃料系システムである
が、この制御対象をモデル化してその動特性を次の式1
のようにあらわす。
[0020] (1) Step 1 (model decision) control object (control system), the fuel injection quantity u as input information, the exhaust air-fuel ratio (excess air ratio) lambda i.e. the linear O 2 sensor output or the linear O 2 sensor This is a fuel system of the engine 1 which uses the air-fuel ratio at the arrangement position as output information.
It is represented as

【数1】 λ[k+1]=α・λ[k]+(1−α)・u[k−L]…………………………式1 ただし、 k :時刻 λ[k+1]:時刻k+1における排気空燃比(空気過剰率) λ[k]:時刻kにおける排気空燃比 u[k−L]:時刻k−Lにおける燃料噴射量 α :一時遅れ特性値(0<α<1) L :むだ時間(例えば、3〜6)Λ [k + 1] = α · λ [k] + (1−α) · u [k−L] Equation 1 where k: time λ [k + 1]: Exhaust air-fuel ratio at time k + 1 (excess air ratio) λ [k]: Exhaust air-fuel ratio at time k u [k−L]: Fuel injection amount at time k−L α: Temporary delay characteristic value (0 <α <1) L: Dead time (for example, 3 to 6)

【0021】式1において、kは現時刻をあらわし、k+
1は現時点より制御ルーチンを一回実行するのに必要な
時間だけ先の時刻をあらわしている。むだ時間Lは燃料
噴射量が変化した場合においてこの影響がリニアO2
ンサ11に達するのに要する時間であり、一時遅れ特性
値αはリニアO2センサ11の一時遅れ特性をあらわす
値である。ここで、αは時定数Tから算出される。すな
わち、図6に示すように、燃料噴射量が時刻t1で折れ線
>H1のようにステップ状に変化した場合、排気空燃比
(リニアO2センサ出力値)は曲線H2のように変化する。
ここで、排気空燃比は時刻t2で変化しはじめ、時刻t3
全変化量に対する割合が所定値(例えば63%)に達する
が、t2−t1がむだ時間Lであり、t3−t2が時定数Tであ
る。
In equation (1), k represents the current time, and k +
Reference numeral 1 denotes a time earlier than the current time by a time necessary to execute the control routine once. The dead time L is the time required for this effect to reach the linear O 2 sensor 11 when the fuel injection amount changes, and the temporary delay characteristic value α is a value representing the temporary delay characteristic of the linear O 2 sensor 11. Here, α is calculated from the time constant T. That is, as shown in FIG. 6, line fuel injection amount at time t 1
> If changes stepwise as H 1, exhaust air-fuel ratio
(The output value of the linear O 2 sensor) changes like the curve H 2 .
Here, the exhaust air-fuel ratio is initially changed at time t 2, the the proportion to the total amount of change in time t 3 reaches a predetermined value (e.g. 63%), a t 2 -t 1 dead time L, t 3 −t 2 is the time constant T.

【0022】(2)ステップ2(モデルの状態方程式化) 現時刻をkとすれば、時刻k+1以降の排気空燃比(リニ
アO2センサ出力値)に影響を及ぼす要素は、λ[k],u[k
−1],u[k−2],…,u[k−L]である。したがって、現時
刻kにおける制御対象の状態x[k]は次の式2であらわさ
れる。
(2) Step 2 (model equation of state) Assuming that the current time is k, the elements that affect the exhaust air-fuel ratio (output value of the linear O 2 sensor) after time k + 1 are λ [k], u [k
−1], u [k−2],..., U [k−L]. Therefore, the state x [k] of the control target at the current time k is expressed by the following Expression 2.

【数2】 x[k]=(λ[k],u[k−1],u[k−2],…,u[k−L])T……………………式2 また、時刻k+1における制御対象の状態x[k+1]は式
3であらわされる。
X [k] = ([lambda] [k], u [k-1], u [k-2], ..., u [k-L]) T ........................... , The state x [k + 1] of the control target at time k + 1 is expressed by Expression 3.

【数3】 x[k+1]=(λ[k+1],u[k],u[k−1],…,u[k−L+1])T…………式3 X [k + 1] = ([lambda] [k + 1], u [k], u [k-1], ..., u [k-L + 1]) T ... Equation 3

【0023】したがって、むだ時間Lを例えば3とした
場合、モデルの状態方程式は次の式4であらわされる。
Therefore, when the dead time L is, for example, 3, the state equation of the model is expressed by the following equation (4).

【数4】 x[k+1]=x[k]+b・u[k]……………………………………………式4 ただし、x [k+1]=(λ[k+1],u[k],u[k−1],u[k−2])T x [k]=(λ[k],u[k−1],u[k−2],u[k−3])T =(a1 ,a2 ,a3 ,a4 )T a1 =(α,0,0,1−α)a2 =(0,0,0,0)a3 =(0,1,0,0)a4 =(0,0,1,0)b =(0,1,0,0)T [Equation 4] x [k + 1] = A · x [k] + bu · u [k] ············································ 4 where x [k + 1] = (λ [k + 1], u [ k], u [k-1], u [k-2]) T x [k] = (λ [k], u [k-1], u [k-2], u [k-3]) T A = ( a 1 , a 2 , a 3 , a 4 ) T a 1 = (α, 0,0,1-α) a 2 = (0,0,0,0) a 3 = (0, 1, 0, 0) a 4 = (0, 0, 1, 0) b = (0, 1, 0, 0) T

【0024】(3)ステップ3(評価関数の設定) 評価関数Jは次の式5のように設定する。(3) Step 3 (setting of evaluation function) The evaluation function J is set as in the following Expression 5.

【数5】 J=Σ[0→∞]{(x[k]−m)T・(x[k]−m)+u[k]・Q・u[k]}……式5 式5において、Σ[0→∞]はカウンタの初期値が0であ
り最終値が∞であるシグマ(積算)をあらわしている。そ
して、mは制御対象の目標値をあらわすベクトルであ
る。また、は右辺第1項の重みをあらわす定数行列で
あり、Qは右辺第2項の重みをあらわす定数であり、
,Qは例えば次のように設定される。 =(r1 ,r2 ,r3 ,r4 )T r1 =(1,0,0,0)r2 =(0,1,0,0)r3 =(0,0,1,0)r4 =(0,0,0,1) Q=1
Equation 5] J = Σ [0 → ∞] {(x [k] - m) T · R · (x [k] - m) + u [k] · Q · u [k]} ...... Formula 5 Formula In 5, Σ [0 → ∞] represents a sigma (integration) in which the initial value of the counter is 0 and the final value is ∞. And, m is a vector representing the target value of the control object. R is a constant matrix representing the weight of the first term on the right side, Q is a constant representing the weight of the second term on the right side,
R and Q are set, for example, as follows. R = (r 1, r 2 , r 3, r 4) T r 1 = (1,0,0,0) r 2 = (0,1,0,0) r 3 = (0,0,1, 0) r 4 = (0,0,0,1) Q = 1

【0025】式5において、右辺第1項は目標値に対す
る偏差の累積をあらわす項であり、この偏差の累積が小
さいときほど実際の空燃比が目標空燃比に追従している
ことになる。したがって、空燃比を目標値に追従させる
という観点からは、右辺第1項で用が足りることにな
る。しかしながら、該偏差の累積がいかに小さくても、
燃料噴射量u[k]が過大となったのでは燃費性が悪くな
る。そこで、右辺第2項で燃料噴射量u[k]が過大となら
ないように歯止めをかけるようにしている。そして,
Qの値を変えることによって目標値(目標空燃比)への追
従性を重視するか、それとも燃費性を重視するかを調整
できるようになっている。
In Equation 5, the first term on the right-hand side is a term representing the accumulation of the deviation from the target value. The smaller the accumulation of the deviation, the more the actual air-fuel ratio follows the target air-fuel ratio. Therefore, from the viewpoint of making the air-fuel ratio follow the target value, the first term on the right side is sufficient. However, no matter how small the accumulation of the deviation is,
If the fuel injection amount u [k] is excessively large, the fuel efficiency deteriorates. Therefore, the second term on the right side is designed to stop the fuel injection amount u [k] from becoming excessive. And R ,
By changing the value of Q, it is possible to adjust whether emphasis is placed on followability to a target value (target air-fuel ratio) or on fuel efficiency.

【0026】図7(a)に、の重みを大きく設定する一
方Qの重みを小さく設定した場合において、燃料噴射量
を折れ線G1'のようにステップ状に変化させたときの、
排気空燃比の経時変化(曲線G1)と、フィードバック係
数すなわち燃料噴射量の経時変化(曲線G2)とを示す。
この場合は図7(a)から明らかなとおり、排気空燃比の
応答性は良好であるが、燃料消費量が多くなる。また、
図7(b)に、の重みを小さく設定する一方Qの重みを
大きく設定した場合において、燃料噴射量を折れ線G3'
(図7(a)中のG1'と同じ)のようにステップ状に変化さ
せたときの、排気空燃比の経時変化(曲線G3)と、フィ
ードバック係数すなわち燃料噴射量の経時変化(曲線
4)とを示す。この場合は図7(b)から明らかなとお
り、排気空燃比の応答性は悪くなるが燃料消費量が少な
くなる。
FIG. 7 (a) shows that when the weight of R is set to be large while the weight of Q is set to be small, when the fuel injection amount is changed stepwise as indicated by a polygonal line G 1 ′,
The change over time in the exhaust air-fuel ratio (curve G 1 ) and the change over time in the feedback coefficient, that is, the fuel injection amount (curve G 2 ) are shown.
In this case, as is clear from FIG. 7A, the response of the exhaust air-fuel ratio is good, but the fuel consumption increases. Also,
FIG. 7B shows that when the weight of R is set to be small while the weight of Q is set to be large, the fuel injection amount is changed by a polygonal line G 3 ′.
(The same as G 1 ′ in FIG. 7 (a)), the change over time of the exhaust air-fuel ratio (curve G 3 ) and the change over time of the feedback coefficient, that is, the fuel injection amount (curve G 4 ). In this case, as is clear from FIG. 7B, the response of the exhaust air-fuel ratio is deteriorated, but the fuel consumption is reduced.

【0027】(4)ステップ4(最適燃料噴射量の演算) 状態方程式が式4であらわされた制御対象(制御システ
ム)において、式5であらわされた評価関数Jの値が最
小となる燃料噴射量すなわち最適燃料噴射量(最適入力)
u'[k]を演算する。この演算は線形システムの最適レギ
ュレータ問題であって、リカッチの差分方程式を一般に
知られている普通の方法で数値的に解くことによって行
われ、次の式6に示すような最適燃料噴射量u'[k]が得
られる。
(4) Step 4 (Calculation of Optimal Fuel Injection Amount) In the control target (control system) whose state equation is expressed by the equation 4, the fuel injection that minimizes the value of the evaluation function J expressed by the equation 5 Amount, optimal fuel injection amount (optimal input)
Compute u '[k]. This operation is an optimal regulator problem of a linear system, and is performed by numerically solving the Riccati difference equation by a commonly known ordinary method, and an optimal fuel injection amount u ′ as shown in the following equation (6). [k] is obtained.

【数6】 u'[k]=cx[k]……………………………………………………………式6 なお、式6において、cは最適フィードバックゲインで
ある。
[6] u '[k] = c · x [k] ..................................................................... formula 6 In the equation 6, c is optimally Feedback gain.

【0028】かかる制御則においては、前記したとおり
状態方程式(式4)が実際の制御対象(制御システム)の動
特性を的確に表現していることが必要である。そして、
制御対象は厳密には非線形システムであるので、制御対
象の動特性を的確に表現するには状態方程式を非線形と
する必要がある。しかしながら、状態方程式を非線形と
したのでは演算が非常に複雑化し、コントロールユニッ
ト25が大型化してしまう。
In such a control law, it is necessary that the state equation (Equation 4) accurately represents the actual dynamic characteristic of the controlled object (control system) as described above. And
Since the controlled object is strictly a non-linear system, it is necessary to make the state equation nonlinear in order to accurately express the dynamic characteristics of the controlled object. However, if the state equation is made nonlinear, the calculation becomes very complicated, and the control unit 25 becomes large.

【0029】しかしながら、狭い運転領域内では制御対
象は線形システムであると考えても差し支えがない。そ
こで、本実施例では、運転領域を複数(2つ)の小運転領
域に分割し、各小運転領域毎に線形の状態方程式をつく
り、運転状態(吸入空気量)に応じて状態方程式を使い分
けるようにしている。つまり、状態方程式を線形として
演算(コントロールユニット25)が複雑化するのを回避
する一方、吸入空気量すなわち排気ガスボリュームに応
じて状態方程式を切り替えて、状態方程式と制御対象の
動特性との間に食い違い(誤差)が生じないようにしてい
る。具体的には、式4において、小運転領域毎に最適な
一時遅れ特性値αを設定し、すなわち小運転領域毎に最
適な行列を設定し、これらの状態方程式を使い分ける
ことによって全運転領域で制御対象の動特性を正確に表
現する状態方程式となるようにしている。
However, in a narrow operating range, the controlled object may be considered to be a linear system. Therefore, in this embodiment, the operating region is divided into a plurality (two) of small operating regions, a linear state equation is created for each of the small operating regions, and the state equation is selectively used according to the operating state (the amount of intake air). Like that. In other words, while the calculation (control unit 25) is prevented from being complicated by taking the state equation as linear, the state equation is switched according to the intake air amount, that is, the exhaust gas volume, and the state equation and the dynamic characteristic of the controlled object are switched. There is no discrepancy (error). Specifically, in Equation 4, an optimal temporary delay characteristic value α is set for each small operation region, that is, an optimal matrix A is set for each small operation region, and these state equations are properly used, so that the entire operation region is used. Is a state equation that accurately represents the dynamic characteristic of the controlled object.

【0030】以下、図3に示すフローチャートに従っ
て、かかる吸入空気量に応じて状態方程式を切り替える
切替制御の制御方法を説明する。まず、ステップ#1で
吸気量、エンジン回転数等の各種制御情報が読み込まれ
る。続いて、ステップ#2で、吸気量とエンジン回転数
とに基づいて充填効率Ce、すなわち1回の燃焼行程で
燃焼室5に充填される空気量が演算される。なお、吸入
空気量すなわち単位時間当たりの空気量は、基本的には
充填効率Ceとエンジン回転数Neの積(Ce・Ne)であら
わされ、排気ガスボリュームはこの吸入空気量に比例す
る。
Hereinafter, a control method of the switching control for switching the state equation according to the intake air amount will be described with reference to a flowchart shown in FIG. First, in step # 1, various control information such as the intake air amount and the engine speed are read. Subsequently, in step # 2, the charging efficiency Ce, that is, the amount of air charged into the combustion chamber 5 in one combustion stroke, is calculated based on the intake air amount and the engine speed. The amount of intake air, that is, the amount of air per unit time, is basically represented by the product (CeNe) of the charging efficiency Ce and the engine speed Ne, and the exhaust gas volume is proportional to this amount of intake air.

【0031】次に、ステップ#3とステップ#4とで、
夫々、充填効率Ceが所定の境界充填効率Tceより小さ
いか否かと、エンジン回転数Neが所定の境界エンジン
回転数Tneより小さいか否かとが比較・判定される。こ
こで、Ce<TceでありかつNe<Tneであると判定され
た場合(ステップ#3,#4がともにYES)、すなわち
エンジン1の運転状態が図4中の領域Aで示す吸入空気
量の少ない領域に入っていると判定された場合は、ステ
ップ#5でモデル1に基づいた制御則で空燃比制御が行
われる。ここで、モデル1に基づいた制御則では、式4
に示す状態方程式中の行列に含まれる一時遅れ特性値
αが所定の比較的大きい値に設定されている。
Next, in step # 3 and step # 4,
Whether or not the charging efficiency Ce is smaller than a predetermined boundary filling efficiency Tce and whether or not the engine speed Ne is smaller than a predetermined boundary engine speed Tne, respectively, are compared and determined. Here, when it is determined that Ce <Tce and Ne <Tne (steps # 3 and # 4 are both YES), that is, when the operating state of the engine 1 is equal to the intake air amount indicated by the area A in FIG. If it is determined that the vehicle is in the small area, the air-fuel ratio control is performed in step # 5 according to the control law based on the model 1. Here, in the control law based on the model 1, Expression 4
The temporary delay characteristic value α included in the matrix A in the state equation shown in (1) is set to a predetermined relatively large value.

【0032】このようにαが大きい場合は、式1から明
らかなように、次回の排気空燃比λ[k+1]に、今回(現
時刻)の排気空燃比λ[k]が強く反映される一方、燃料噴
射量u[k−L]の影響すなわち燃料噴射量変化の影響を受
けにくくなる。すなわち、排気空燃比λ[k+1]の変化
速度が小さくなる(鈍くなる)。
As described above, when α is large, as is apparent from Equation 1, the current (current time) exhaust air-fuel ratio λ [k] is strongly reflected in the next exhaust air-fuel ratio λ [k + 1]. , The effect of the fuel injection amount u [k-L], that is, the effect of the fuel injection amount change. That is, the changing speed of the exhaust air-fuel ratio λ [k + 1] decreases (dulls).

【0033】このように、吸入空気量(排気ガスボリュ
ーム)が少ないときにαを大きくして排気空燃比の変化
速度を小さくするのは、吸入空気量が少ないときには排
気通路10内での排気ガスの流れが不均一化するなどし
て一時遅れが大きくなるので、この一時遅れを補償する
ためである。この後、ステップ#1に復帰する。
As described above, when the intake air amount (exhaust gas volume) is small, α is increased to decrease the changing speed of the exhaust air-fuel ratio because the exhaust gas in the exhaust passage 10 is reduced when the intake air amount is small. This is to compensate for the temporary delay because the temporary delay becomes large due to the non-uniformity of the flow. Thereafter, the process returns to step # 1.

【0034】他方、ステップ#3でCe≧Tceであると
判定された場合(NO)、又はステップ#4でNe≧Tne
であると判定された場合(NO)、すなわちエンジン1の
運転状態が図4中の領域Bで示す吸入空気量が多い領域
に入っていると判定された場合は、ステップ#6でモデ
ル2に基づいた制御則で空燃比制御が行われる。ここ
で、モデル2に基づいた制御則では、式4に示す状態方
程式中の一時遅れ特性値αが比較的小さい値に設定され
ている。
On the other hand, when it is determined in step # 3 that Ce ≧ Tce (NO), or in step # 4, Ne ≧ Tne
Is determined (NO), that is, if it is determined that the operating state of the engine 1 is in the region where the amount of intake air is large as shown by the region B in FIG. The air-fuel ratio control is performed according to a control law based on the air-fuel ratio. Here, in the control law based on the model 2, the temporary delay characteristic value α in the state equation shown in Expression 4 is set to a relatively small value.

【0035】このようにαが小さい場合は、モデル1の
場合とは逆に、次回の排気空燃比λ[k+1]には燃料噴
射量u[k−L]すなわち燃料噴射量変化が強く反映される
ようになり、排気空燃比λ[k+1]の変化速度が大きく
なる。すなわち、吸入空気量(排気ガスボリューム)が多
いときには一時遅れが小さくなるので、これに対応する
ためにαを小さく設定するわけである。したがって、吸
入空気量(排気ガスボリューム)に応じて一時遅れが的確
に補償され、空燃比制御の制御精度が高められ空燃比を
精度良く目標空燃比に追従させることができる。この
後、ステップ#1に復帰する。
When α is small, the fuel injection amount u [k−L], that is, a change in the fuel injection amount is strongly reflected in the next exhaust air-fuel ratio λ [k + 1], contrary to the case of the model 1. And the speed of change of the exhaust air-fuel ratio λ [k + 1] increases. That is, when the intake air amount (exhaust gas volume) is large, the temporary delay becomes small, and α is set small to cope with this. Therefore, the temporary delay is accurately compensated according to the intake air amount (exhaust gas volume), the control accuracy of the air-fuel ratio control is increased, and the air-fuel ratio can accurately follow the target air-fuel ratio. Thereafter, the process returns to step # 1.

【0036】なお、図5に示すように、エンジン回転数
Neが所定値Tne'以上であるか否かで運転領域を分け、
Ne<Tne'である領域A'(吸入空気量が少ない領域)で
は一時遅れ特性値αが大きく設定されたモデル1を用
い、Ne≧Tne'である領域B'(吸入空気量の多い領域)
ではαが小さく設定されたモデル2を用いるようにして
もよい。この場合は、充填効率Ceの比較を行う必要が
ないので制御ロジックが簡素化される。
As shown in FIG. 5, the operating range is divided depending on whether or not the engine speed Ne is equal to or more than a predetermined value Tne '.
In a region A 'where Ne <Tne' (a region where the amount of intake air is small), Model 1 in which the temporary delay characteristic value α is set large is used, and a region B 'where Ne≥Tne' (a region where the amount of intake air is large).
Then, the model 2 in which α is set small may be used. In this case, there is no need to compare the charging efficiencies Ce, so the control logic is simplified.

【0037】[0037]

【発明の作用・効果】第1の発明によれば、先の排気空
燃比が予測され、この空燃比予測値と目標空燃比との偏
差が最小となるように燃料噴射量が設定(補正)されるの
で、空燃比の目標空燃比に対する追従性(応答性)が高め
られ、空燃比制御の制御精度が高められる。さらに、吸
入空気量が少ないときには多いときよりも空燃比予測値
の変化速度が鈍くなるように補正特性が変更されるの
で、吸入空気量(排気ガスボリューム)に応じて一時遅れ
が的確に補償され、空燃比の目標空燃比に対する追従性
が一層高められる。
According to the first invention, the exhaust air-fuel ratio is predicted, and the fuel injection amount is set (corrected) so that the deviation between the predicted value of the air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is minimized. Therefore, the responsiveness (responsiveness) of the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is improved, and the control accuracy of the air-fuel ratio control is improved. Furthermore, when the intake air amount is small, the correction characteristic is changed so that the change speed of the air-fuel ratio predicted value becomes slower than when the intake air amount is large, so that the temporary delay is accurately compensated according to the intake air amount (exhaust gas volume). Accordingly, the ability of the air-fuel ratio to follow the target air-fuel ratio is further enhanced.

【0038】第2の発明によれば、基本的には第1の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、制御対象の
動特性をあらわすモデル式(状態方程式)に基づいて空燃
比制御が行われ、かつ吸入空気量すなわち排気ガスボリ
ュームに応じてモデル式が好ましく変更されるので、制
御対象の動特性を的確に表現するモデル式が得られ、空
燃比制御の制御精度が一層高められる。
According to the second aspect, basically the same operation and effect as those of the first aspect can be obtained. Further, the air-fuel ratio control is performed based on a model equation (state equation) representing the dynamic characteristic of the controlled object, and the model equation is preferably changed according to the intake air amount, that is, the exhaust gas volume. Is obtained, and the control accuracy of the air-fuel ratio control is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 請求項1,2に対応する第1,第2の発明の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration according to first and second aspects of the present invention.

【図2】 (a)は本発明にかかる空燃比制御装置を備え
たエンジンのシステム構成図であり、(b)は(a)に示すエ
ンジンの制御対象(制御システム)への入出力を示す図で
ある。
FIG. 2A is a system configuration diagram of an engine provided with an air-fuel ratio control device according to the present invention, and FIG. 2B shows input / output to / from a control target (control system) of the engine shown in FIG. FIG.

【図3】 空燃比制御におけるモデル切替制御の制御方
法を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control method of model switching control in air-fuel ratio control.

【図4】 モデル切替制御においてモデル1を用いる運
転領域とモデル2を用いる運転領域とを示すマップであ
る。
FIG. 4 is a map showing an operation region using a model 1 and an operation region using a model 2 in model switching control.

【図5】 モデル切替制御においてモデル1を用いる運
転領域とモデル2を用いる運転領域とを示すマップの変
形例である。
FIG. 5 is a modified example of a map showing an operation region using a model 1 and an operation region using a model 2 in model switching control.

【図6】 燃料噴射量がステップ状に変化したときの、
排気空燃比の時間に対する特性を示す図である。
FIG. 6 shows a case where the fuel injection amount changes stepwise.
FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of an exhaust air-fuel ratio with respect to time.

【図7】 (a)は、評価関数の偏差累積項の重みが大き
い場合における、排気空燃比とフィードバック係数の時
間に対する特性を示す図であり、(b)は偏差累積項の重
みが小さい場合における(a)と同様の図である。
7A is a diagram showing characteristics of the exhaust air-fuel ratio and the feedback coefficient with respect to time when the weight of the deviation accumulation term of the evaluation function is large, and FIG. 7B is a diagram showing the case where the weight of the deviation accumulation term is small; It is a figure similar to (a) in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン 5…燃焼室 11…リニアO2センサ 20…燃料噴射弁 25…コントロールユニット1 ... engine 5 ... combustion chamber 11 ... linear O 2 sensor 20 ... Fuel injection valve 25 ... Control Unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−60746(JP,A) 特開 平3−233154(JP,A) 特開 平3−233155(JP,A) 特開 平2−27135(JP,A) 特開 平1−125541(JP,A) 特開 昭61−244850(JP,A) 特開 平3−175125(JP,A) 特開 平3−202650(JP,A) 特開 平1−147135(JP,A) 特開 平3−210036(JP,A) 特開 平1−280648(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 310 F02D 41/04 305 F02D 45/00 370 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-64-60746 (JP, A) JP-A-3-233154 (JP, A) JP-A-3-233155 (JP, A) JP-A-2- 27135 (JP, A) JP-A-1-125541 (JP, A) JP-A-61-244850 (JP, A) JP-A-3-175125 (JP, A) JP-A-3-202650 (JP, A) JP-A-1-147135 (JP, A) JP-A-3-210036 (JP, A) JP-A-1-280648 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/14 310 F02D 41/04 305 F02D 45/00 370

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 排気ガス中の酸素濃度を検出することに
よって空燃比を把握するリニア空燃比センサと、該リニ
ア空燃比センサによって把握される空燃比に基づいて実
際の空燃比が所定の目標空燃比に追従するように燃料噴
射量を設定する燃料噴射量設定手段と、リニア空燃比セ
ンサの一次遅れ時間に応じて上記燃料噴射量設定値を補
正する燃料噴射量補正手段とが設けられたエンジンの空
燃比制御装置において、 燃料噴射量補正手段が、リニア空燃比センサによって把
握された空燃比と、リニア空燃比センサの一時遅れ時間
と、過去の燃料噴射量実績とに基づいて先の空燃比を予
測し、該空燃比予測値の目標空燃比に対する偏差を最小
にするように燃料噴射量設定値を補正するようになって
いて、 吸入空気量が少ないときには多いときよりも空燃比予測
値の変化速度が鈍くなる方向に、燃料噴射量補正手段の
一時遅れ時間にかかる補正特性を変更する燃料噴射量補
正特性変更手段が設けられていることを特徴とするエン
ジンの空燃比制御装置。
1. A linear air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio by detecting an oxygen concentration in exhaust gas, and an actual air-fuel ratio is determined based on an air-fuel ratio detected by the linear air-fuel ratio sensor to a predetermined target air-fuel ratio. An engine provided with fuel injection amount setting means for setting the fuel injection amount so as to follow the fuel ratio, and fuel injection amount correction means for correcting the fuel injection amount setting value in accordance with the primary delay time of the linear air-fuel ratio sensor In the air-fuel ratio control device of the above, the fuel injection amount correction means uses the air-fuel ratio detected by the linear air-fuel ratio sensor, the temporary delay time of the linear air-fuel ratio sensor, and the previous air-fuel ratio based on the past fuel injection amount results. And the fuel injection amount set value is corrected so as to minimize the deviation of the predicted value of the air-fuel ratio from the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio of an engine, wherein a fuel injection amount correction characteristic changing means for changing a correction characteristic of the fuel injection amount correction means with respect to a temporary delay time is provided in a direction in which a change speed of the air-fuel ratio prediction value becomes slower. Control device.
【請求項2】 請求項1に記載されたエンジンの空燃比
制御装置において、 燃料噴射量設定手段と燃料噴射量補正手段とが、リニア
空燃比センサの一次遅れ時間に対応するためのパラメー
タを含み燃料噴射量と空燃比との関係をあらわす所定の
モデル式を用いて、リニア空燃比センサによって把握さ
れた空燃比と、リニア空燃比センサの一時遅れ時間と、
過去の燃料噴射量実績とに基づいて先の空燃比を予測
し、該空燃比予測値の目標空燃比に対する偏差を最小に
するように燃料噴射量を設定・補正する現代制御手段と
されていて、 燃料噴射量補正特性変更手段が、吸入空気量に応じて上
記モデル式を変更することによって、一時遅れ時間にか
かる補正特性を変更するようになっていることを特徴と
するエンジンの空燃比制御装置。
2. The air-fuel ratio control device for an engine according to claim 1, wherein the fuel injection amount setting means and the fuel injection amount correction means include a parameter corresponding to a first-order lag time of the linear air-fuel ratio sensor. Using a predetermined model formula representing the relationship between the fuel injection amount and the air-fuel ratio, the air-fuel ratio grasped by the linear air-fuel ratio sensor, the temporary delay time of the linear air-fuel ratio sensor,
It is a modern control means for predicting the air-fuel ratio based on the past fuel injection amount results and setting and correcting the fuel injection amount so as to minimize the deviation of the air-fuel ratio predicted value from the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control for the engine, wherein the fuel injection amount correction characteristic changing means changes the correction characteristic relating to the temporary delay time by changing the model formula according to the intake air amount. apparatus.
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