JP3144264B2 - Air-fuel ratio control device - Google Patents

Air-fuel ratio control device

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JP3144264B2
JP3144264B2 JP11692995A JP11692995A JP3144264B2 JP 3144264 B2 JP3144264 B2 JP 3144264B2 JP 11692995 A JP11692995 A JP 11692995A JP 11692995 A JP11692995 A JP 11692995A JP 3144264 B2 JP3144264 B2 JP 3144264B2
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fuel
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典宏 藤岡
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明 石田
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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、内燃エンジンの燃料噴
射制御方式のガソリンエンジンに係り、特にニューラル
ネットワーク(以下、NNと略す)を応用してエンジン
の空燃比を制御する空燃比制御装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gasoline engine of a fuel injection control type for an internal combustion engine, and more particularly to an air-fuel ratio control device for controlling an air-fuel ratio of an engine by applying a neural network (hereinafter abbreviated as NN). Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来空燃比制御は、O2センサや空燃比
センサによるPIDフィードバック制御が一般に行われ
ており、アイドル時などの定常運転域で特に成果を納め
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in air-fuel ratio control, PID feedback control using an O 2 sensor or an air-fuel ratio sensor is generally performed, and the results are particularly achieved in a steady operation range such as an idling state.

【0003】また、加減速などの過渡状態においては、
燃料の増量補正、減量補正をしているが、噴射した燃料
が吸気管壁面や吸気バルブなどに付着、もしくはそこか
ら蒸発してくる燃料があるために、加減速時などの過渡
状態においては、空燃比を正確に目標値に制御すること
はできない。
In a transient state such as acceleration / deceleration,
Although the fuel is increased or decreased, the injected fuel adheres to the intake pipe wall or the intake valve, or some fuel evaporates from it. The air-fuel ratio cannot be accurately controlled to the target value.

【0004】一方、この付着燃料に着目して、特公平5
−73908号に記載されているのように加減速時の空
燃比補正を噴射燃料がバルブ、壁面へ付着する付着率と
そこから蒸発する蒸発時定数を定義することでモデル化
して行う手法などが提案されている。
On the other hand, paying attention to this deposited fuel,
As described in -73908, there is a method of correcting the air-fuel ratio at the time of acceleration / deceleration by defining a model by defining the adhesion rate of the injected fuel to the valve and the wall surface and the evaporation time constant from which the fuel is evaporated. Proposed.

【0005】図8は、モデル化手法の例であるが、燃料
の壁面付着に着目した吸気管燃料搬送モデル(特公平5
−73908号)を表したものである。図8において、
fは吸気管に噴射される燃料噴射量を示し、Xは壁面
への燃料付着率、Mは吸気管内面などに付着している
燃料量の総量で液膜量、τは液膜量Mから蒸発する燃
料の蒸発時定数、Gfeは、実際に燃料が気筒に流入する
量で気筒流入燃料量である。
FIG. 8 shows an example of the modeling method. An intake pipe fuel transfer model (Japanese Patent Publication No.
-73908). In FIG.
G f indicates the amount of fuel injected into the intake pipe, X indicates the fuel adhesion rate to the wall surface, M f indicates the total amount of fuel adhering to the inner surface of the intake pipe, etc., and the liquid film amount, τ indicates the liquid film amount The evaporation time constant of fuel evaporating from Mf , G fe, is the amount of fuel actually flowing into the cylinder, and is the amount of fuel flowing into the cylinder.

【0006】このモデルは以下の式で表現される。 dM/dt=−M/τ+XGfe=M/τ+(1−X)Gf ところが、蒸発時定数、付着率は吸気マニホールドを通
過する空気量、吸気管温度、燃料の質、個別ばらつきな
ど多くの複雑な要素の影響で決まるため、これらのパラ
メータを求めることは非常に困難であり、手法として
は、たとえば燃料入力のステップ応答を各運転条件下で
求めてパラメータのマトリックスデータ群を作成するこ
となどを行わなければならない。
This model is represented by the following equation. dM f / dt = -M f / τ + XG f G fe = M f / τ + (1-X) G f However, the evaporation time constant, the amount of air deposition rate passing through the intake manifold, the intake pipe temperature, fuel quality, It is very difficult to determine these parameters because they are determined by the effects of many complex factors such as individual variations. As a method, for example, the step response of the fuel input is determined under each operating condition, and the matrix data group of the parameters is determined. You have to do something like that.

【0007】また、モデル化したものと実際のエンジン
とのマッチングのため、シミュレーション応答と実際の
エンジン応答の誤差を最小化することなども必要とな
る。すなわち、このモデルを実用化して、目標とする空
燃比にエンジンを制御するためには、多大の時間と制御
上の味付けが必要となる。
Further, in order to match the modeled model with the actual engine, it is necessary to minimize the error between the simulation response and the actual engine response. That is, in order to put this model into practical use and control the engine to the target air-fuel ratio, a great deal of time and control seasoning are required.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の空燃比制御装置では、PID制御もしくは燃料の壁
面付着モデルを用いた制御を使うにせよ、空燃比に影響
を与える機関の構造、パラメータをまず決めなければな
らない。
However, in the above-described conventional air-fuel ratio control apparatus, the structure and parameters of the engine that affect the air-fuel ratio are first determined regardless of whether the PID control or the control using the fuel wall adhesion model is used. I have to decide.

【0009】また、そのパラメータのデータはあらかじ
め実験、シミュレーション等により決定し、運転条件等
によりデータを持ち換える必要性がある。また、空燃比
制御を高精度に行うためには、実験、シミュレーション
を繰り返し、データ量も多くせざるを得ない。
Further, it is necessary to determine the data of the parameters in advance by experiments, simulations, and the like, and to change the data according to operating conditions. Further, in order to perform the air-fuel ratio control with high accuracy, experiments and simulations must be repeated to increase the data amount.

【0010】燃料壁面付着以外に、空燃比が変動する要
因は、 (a)吸入空気量もしくはO2センサ検出時期と燃料噴
射時期との関係で決まる遅れ (b)吸入空気信号の電気的処理による遅れ (c)アイドリング領域での空気流量の変動 (d)スロットル変化検出の遅れ (e)加速判定遅れによる制御遅れ (f)電源電圧変動によるインジェクタの機械的開弁遅
れの変動 (g)燃料の流体遅れ (h)エンジンの動作状態の変動による空燃比センサの
検出遅れ時間の変動 (i)燃料噴射タイミングずれと吸気弁開閉タイミング
との関係で決まる遅れ (j)その他熱的な応答遅れに起因する制御誤差 などがあり、いずれも構造が複雑でモデル化するのは容
易ではなく、多数のデータマップを持つ必要があるとい
う問題がある。
[0010] Besides fuel wall deposit, factors that the air-fuel ratio fluctuates, by electrical processing of (a) the amount of intake air or O 2 sensors detecting the timing and determined by the relationship between the fuel injection timing lag (b) intake air signal Delay (c) Fluctuation of air flow rate in idling region (d) Delay of detection of throttle change (e) Control delay due to acceleration determination delay (f) Fluctuation of mechanical valve opening delay of injector due to power supply voltage fluctuation (g) Fuel Fluid delay (h) Fluctuation in detection delay time of the air-fuel ratio sensor due to fluctuations in the operating state of the engine (i) Delay determined by the relationship between fuel injection timing deviation and intake valve opening / closing timing (j) Other thermal response delays There is a problem that all of them have complicated structures and are not easy to model, and need to have many data maps.

【0011】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、ニューラルネットワークを用い、特に上記
(c)、(f)、(h)に着目し、上記のような状態に
おいて高精度な空燃比推定を行う空燃比制御システムを
可能とする優れた空燃比制御装置を提供することを目的
とするものである。
The present invention solves the above-mentioned conventional problem, and uses a neural network, paying particular attention to the above (c), (f), and (h), and achieves a highly accurate sky in the above state. It is an object of the present invention to provide an excellent air-fuel ratio control device that enables an air-fuel ratio control system for estimating a fuel ratio.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内燃エンジン機関の排気空燃比を検出す
る空燃比センサと、EGR量を検出するEGR量検出手
段と、リニアソレノイドバルブの実電流値を検出する実
電流値検出手段と、実際に各気筒に噴射された燃料噴射
量を最新のデータに更新しながら格納していく燃料噴射
量格納手段と、各センサ群の各検出値と前記EGR量と
前記実電流値および前記燃料噴射量格納手段の燃料噴射
量格納値が、NNの入力項になるように変換する変換手
段と、前記変換手段により変換された各値を入力項と
し、内燃エンジンにおける一つの状態量である空燃比の
予測推定値を出力とするNNの演算をリアルタイムで行
うニューロ演算手段と、前記空燃比予測推定値を用いて
空燃比が目標空燃比となるような燃料噴射補正量を算出
する制御補正量算出手段と、前記基本燃料演算手段によ
り算出された基本燃料噴射量と前記燃料噴射補正量を加
算した値をエンジンに噴射する燃料噴射手段とを備えた
ものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an air-fuel ratio sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio of an internal combustion engine, an EGR amount detecting means for detecting an EGR amount, and a linear solenoid valve. Actual current value detecting means for detecting the actual current value of the fuel, fuel injection amount storing means for storing the fuel injection amount actually injected into each cylinder while updating the data to the latest data, and detecting each of the sensor groups. Conversion means for converting the value, the EGR amount, the actual current value, and the fuel injection amount storage value of the fuel injection amount storage means into the input term of NN; and inputting each value converted by the conversion means. Term, a neuro-calculating means for calculating in real time an NN that outputs a predicted estimated value of the air-fuel ratio, which is one state quantity in the internal combustion engine, and a target air-fuel ratio using the predicted air-fuel ratio estimated value. Control correction amount calculation means for calculating such a fuel injection correction amount, and fuel injection means for injecting into the engine a value obtained by adding the basic fuel injection amount calculated by the basic fuel calculation means and the fuel injection correction amount. It is provided.

【0013】[0013]

【作用】したがって、本発明によれば、空燃比に関わる
エンジンの非線形構造を階層型ニューラルネットワーク
(NN)で学習させ、このあらかじめ学習させたNNを
用いて制御対象であるエンジンのパラメータ同定を行
い、この同定モデルを用いて燃料噴射補正量を算出し、
基本燃料噴射量を補正することにより、過渡時の空燃比
変動を抑え、目標空燃比とすることができ、特に、アイ
ドリング領域でリニアソレノイドバルブの実電流値が変
動することで空気流量が変動する場合の空燃比推定を高
精度に行うことができる。
Therefore, according to the present invention, the nonlinear structure of the engine relating to the air-fuel ratio is learned by a hierarchical neural network (NN), and the parameters of the engine to be controlled are identified using the previously learned NN. Calculate the fuel injection correction amount using this identification model,
By correcting the basic fuel injection amount, the air-fuel ratio fluctuation during the transition can be suppressed and the target air-fuel ratio can be achieved, and in particular, the air flow rate fluctuates due to the fluctuation of the actual current value of the linear solenoid valve in the idling region. In this case, the air-fuel ratio can be estimated with high accuracy.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の第1実施例における空燃比制御装置
について図面を参照して説明する。図1は本実施例のブ
ロック構成図を示す。1は内燃機関のエンジンである。
10はエンジン1の機関回転数を検出する回転数検出セ
ンサ、11は吸気管内圧を検出する吸気圧センサ、12
はスロットル開度を検出するスロットル開度センサ、1
3は冷却水温を検出する水温センサ、14は吸入空気温
を検出する吸気温センサ、15は内燃機関の排気空燃比
を検出する空燃比センサ、16はEGR量を検出するE
GR量検出手段である。17は基本燃料演算手段であ
り、この基本燃料演算手段17は、前記各センサの検出
値とあらかじめ設定されたデータ群より基本燃料噴射量
を演算する。18は燃料噴射量格納手段であり、この燃
料噴射量格納手段18は実際に各気筒に噴射された燃料
噴射量を最新のデータに更新しながら格納する。19は
変換手段であり、この変換手段19は前記各センサ群の
各検出値と前記EGR量と前記実電流値および前記燃料
噴射量格納手段18の燃料噴射量格納値が、NNの入力
項になるように変換する。20は指令電流値算出手段で
あり、この指令電流値算出手段20は前記各センサの検
出値とあらかじめ設定されたデータ群よりリニアソレノ
イドバルブ21への指令電流値を演算する。22はリニ
アソレノイドバルブ21の実電流値を検出する実電流値
検出手段である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An air-fuel ratio control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of the present embodiment. Reference numeral 1 denotes an engine of an internal combustion engine.
Reference numeral 10 denotes a rotation speed detection sensor for detecting the engine rotation speed of the engine 1, reference numeral 11 denotes an intake pressure sensor for detecting an intake pipe internal pressure, and reference numeral 12
Is a throttle opening sensor for detecting the throttle opening, and 1
3 is a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature, 14 is an intake air temperature sensor for detecting an intake air temperature, 15 is an air-fuel ratio sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio of an internal combustion engine, and 16 is an E for detecting an EGR amount.
It is a GR amount detecting means. Reference numeral 17 denotes basic fuel calculating means, which calculates a basic fuel injection amount from the detection values of the sensors and a preset data group. Numeral 18 denotes a fuel injection amount storing means, which stores the fuel injection amount actually injected into each cylinder while updating it to the latest data. Reference numeral 19 denotes a conversion unit. The conversion unit 19 stores the detected values of the respective sensor groups, the EGR amount, the actual current value, and the fuel injection amount storage value of the fuel injection amount storage unit 18 in the input term of NN. Convert so that Reference numeral 20 denotes a command current value calculation means. The command current value calculation means 20 calculates a command current value to the linear solenoid valve 21 from the detection values of the sensors and a preset data group. Reference numeral 22 denotes actual current value detection means for detecting the actual current value of the linear solenoid valve 21.

【0015】110はニューロ演算手段であり、このニ
ューロ演算手段110は変換手段19により変換された
各値を入力項とし、内燃エンジンにおける一つの状態量
である空燃比の予測推定値を出力とするNNの演算をリ
アルタイムで行う。111は制御補正量算出手段であ
り、この制御補正量算出手段111はニューロ演算手段
110よりの空燃比予測推定値を用いて空燃比が目標空
燃比となるような燃料噴射補正量を算出する。113は
燃料噴射手段であり、この燃料噴射手段113は基本燃
料演算手段17により算出された基本燃料噴射量と制御
補正量算出手段111からの燃料噴射補正量を加算した
値をエンジン1に噴射する。
Reference numeral 110 denotes a neuro-calculating means. The neuro-calculating means 110 takes each value converted by the converting means 19 as an input term, and outputs a predicted estimated value of the air-fuel ratio which is one state quantity in the internal combustion engine. The calculation of NN is performed in real time. Reference numeral 111 denotes a control correction amount calculation unit. The control correction amount calculation unit 111 calculates a fuel injection correction amount such that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio by using the estimated air-fuel ratio value from the neuro calculation unit 110. Reference numeral 113 denotes a fuel injection unit. The fuel injection unit 113 injects a value obtained by adding the basic fuel injection amount calculated by the basic fuel calculation unit 17 and the fuel injection correction amount from the control correction amount calculation unit 111 to the engine 1. .

【0016】次に、上記第1の実施例の動作について説
明する。図2は本実施例の燃料噴射量補正制御を示すフ
ロー図である。この処理はエンジン回転ステップ毎(1
80度クランク角毎)に一巡して行うものとする。
Next, the operation of the first embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the fuel injection amount correction control of the present embodiment. This process is performed every engine rotation step (1
(Per 80 degree crank angle).

【0017】まず、STEP21で、各種センサの出力
値およびEGR量・実電流値を格納する。STEP22
で、各種センサの出力値を用いて、基本燃料噴射量をマ
ップ検索等により算出し、基本電流指令値も同様とす
る。
First, in STEP 21, the output values of various sensors, the EGR amount and the actual current value are stored. STEP22
Then, the basic fuel injection amount is calculated by a map search or the like using the output values of various sensors, and the same is applied to the basic current command value.

【0018】STEP23においてNNの入力層への入
力値となるように各センサ出力値およびEGR量および
噴射量・電流値の正規化を行い、STEP24におい
て、空燃比を出力とするニューロ演算を行う。
In STEP 23, the sensor output value, the EGR amount, the injection amount and the current value are normalized so as to become the input values to the NN input layer, and in STEP 24, a neuro operation is performed in which the air-fuel ratio is output.

【0019】次にSTEP25により空燃比が目標空燃
比となるように基本燃料噴射量を補正する補正量を算出
し、STEP26により基本燃料噴射量と燃料補正量と
を加算した値を最終燃料噴射量とし、STEP27でエ
ンジンに噴射する。STEP28で最終燃料噴射量格納
値を最新のデータに更新していく。
Next, in step 25, a correction amount for correcting the basic fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio is calculated, and in step 26, the value obtained by adding the basic fuel injection amount and the fuel correction amount is used as the final fuel injection amount. Then, the fuel is injected into the engine in STEP27. At STEP 28, the stored value of the final fuel injection amount is updated to the latest data.

【0020】STEP29により、エンジンが停止して
いるかどうかの判断を行い、停止していなければSTE
P21に戻り空燃比制御を続けて行う。
In STEP 29, it is determined whether or not the engine is stopped.
Returning to P21, the air-fuel ratio control is continuously performed.

【0021】このように、ニューロの入力層への入力と
してリニアソレノイドバルブ21の実電流値検出手段2
2の検出値を与えることにより、空気流量が空燃比に与
える影響度合を学習することが可能となり、アイドリン
グ領域での空燃比推定の精度を向上させることができ
る。
As described above, the actual current value detecting means 2 of the linear solenoid valve 21 is used as an input to the neuron input layer.
By giving the detection value of 2, the degree of influence of the air flow rate on the air-fuel ratio can be learned, and the accuracy of the air-fuel ratio estimation in the idling region can be improved.

【0022】図3に4気筒エンジンの場合における、入
力層、中間層、出力層の3層で与えられるニューロ構成
を示す。ここで、kはエンジン回転ステップ(180度
クランク角)毎に更新される値であり、Gfは燃料噴射
量、Pbは吸気管内圧力、neは回転数、θはスロット
ル開度、Taは吸入空気温度,Twは冷却水温度、EG
RはEGR量であり、IACTはリニアソレノイドバル
ブの実電流値、A/Fは空燃比である。
FIG. 3 shows a neuro structure provided by three layers of an input layer, a middle layer, and an output layer in the case of a four-cylinder engine. Here, k is a value updated at every engine rotation step (180 degree crank angle), Gf is a fuel injection amount, Pb is an intake pipe pressure, ne is a rotation speed, θ is a throttle opening, and Ta is intake air. Temperature, Tw is cooling water temperature, EG
R is the EGR amount, IACT is the actual current value of the linear solenoid valve, and A / F is the air-fuel ratio.

【0023】また、ニューロ演算手段110により、空
燃比を出力とするニューロ構成を構築し、その結果を用
いて、制御補正量算出手段111により、実空燃比が目
標空燃比となるよう運転状態に応じた補正燃料噴射量を
算出することができる。
Further, a neuro construction for outputting the air-fuel ratio is constructed by the neuro-calculating means 110, and by using the result, the control correction amount calculating means 111 sets the operation state so that the actual air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. The corresponding corrected fuel injection amount can be calculated.

【0024】以上のように、アイドリング領域ではエン
ジン特性が不安定なため、負荷が増加した際にエンスト
を防止するよう、従来、電流駆動するリニアソレノイド
バルブを取り付けたエンジンが主流となっているが、こ
れはアイドリング回転数を目標回転数に保持するよう指
令電流値算出手段がフィードバック制御により指令電流
値を変化させて空気流量を制御するもので、燃料噴射量
が一定であるような定常時であっても、空燃比変動が生
じる原因となっていたが、上記第1の実施例によれば、
ニューロの入力層への入力としてリニアソレノイドバル
ブ21の実電流値検出手段22の検出値を与え、アイド
リング回転数を目標回転数に保持するよう指令電流値算
出手段20がフィードバック制御により指令電流値を変
化させて燃料噴射手段113の空気流量を制御すること
により、空気流量が空燃比に与える影響度合を学習する
ことが可能となり、アイドリング領域での空燃比推定の
精度を向上させることができる。
As described above, since the engine characteristics are unstable in the idling region, an engine equipped with a current-driven linear solenoid valve has been mainly used to prevent engine stall when the load increases. This is because the command current value calculation means controls the air flow rate by changing the command current value by feedback control so as to maintain the idling rotation speed at the target rotation speed, and in a steady state where the fuel injection amount is constant. Even so, the air-fuel ratio fluctuates. However, according to the first embodiment,
The detection value of the actual current value detection means 22 of the linear solenoid valve 21 is given as an input to the input layer of the neuron, and the command current value calculation means 20 converts the command current value by feedback control so as to keep the idling speed at the target speed. By controlling the air flow rate of the fuel injection means 113 by changing the air flow rate, the degree of influence of the air flow rate on the air-fuel ratio can be learned, and the accuracy of the air-fuel ratio estimation in the idling region can be improved.

【0025】図4は、本発明の第2実施例における空燃
比制御装置の構成を示すブロック構成図である。第1の
実施例と同一の構成については、同一符号を記して説明
を省略する。図4において、30は電源であり燃料噴射
手段113を駆動するものである。31は電源30の電
圧を検出する電源電圧検出手段である。電源電圧検出手
段31の検出出力は、変換手段19に印加され、各セン
サ群の各検出値、EGR量検出手段16の出力値および
燃料噴射量格納手段18の燃料噴射量格納値とともに、
NNの入力項となり変換されるものである。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an air-fuel ratio control device according to a second embodiment of the present invention. About the same composition as a 1st example, the same numerals are given and explanation is omitted. In FIG. 4, reference numeral 30 denotes a power supply for driving the fuel injection means 113. 31 is a power supply voltage detecting means for detecting the voltage of the power supply 30. The detection output of the power supply voltage detection means 31 is applied to the conversion means 19, together with each detection value of each sensor group, the output value of the EGR amount detection means 16 and the fuel injection amount storage value of the fuel injection amount storage means 18,
The input term of NN is converted.

【0026】次に、上記第2の実施例の動作について説
明する。図5は本実施例の燃料噴射量補正制御を示すフ
ロー図である。この処理はエンジン回転ステップ毎(1
80度クランク角毎)に一巡して行うものとする。
Next, the operation of the second embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the fuel injection amount correction control of the present embodiment. This process is performed every engine rotation step (1
(Per 80 degree crank angle).

【0027】まず、STEP51で、各種センサの出力
値およびEGR量および電源電圧を格納する。STEP
22で、各種センサの出力値を用いて、基本燃料噴射量
をマップ検索等により算出する。
First, in step 51, the output values of various sensors, the amount of EGR, and the power supply voltage are stored. STEP
At 22, the basic fuel injection amount is calculated by a map search or the like using the output values of the various sensors.

【0028】STEP23においてNNの入力層への入
力値となるように各センサ出力値およびEGR量および
噴射量・電源電圧の正規化を行い、STEP24におい
て、空燃比を出力とするニューロ演算を行う。
At STEP 23, the sensor output value, the EGR amount, the injection amount, and the power supply voltage are normalized so as to become the input values to the NN input layer. At STEP 24, a neuro operation is performed in which the air-fuel ratio is output.

【0029】次にSTEP25により空燃比が目標空燃
比となるように基本燃料噴射量を補正する補正量を算出
し、STEP26により基本燃料噴射量と燃料補正量と
を加算した値を最終燃料噴射量とし、STEP27でエ
ンジンに噴射する。STEP28で最終燃料噴射量を最
新のデータに更新していく。
Next, in step 25, a correction amount for correcting the basic fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio is calculated, and in step 26, the value obtained by adding the basic fuel injection amount and the fuel correction amount is used as the final fuel injection amount. Then, the fuel is injected into the engine in STEP27. In STEP 28, the final fuel injection amount is updated to the latest data.

【0030】STEP29により、エンジンが停止して
いるかどうかの判断を行い、停止していなければSTE
P51に戻り空燃比制御を続けて行う。
In STEP 29, it is determined whether or not the engine is stopped.
Returning to P51, the air-fuel ratio control is continuously performed.

【0031】以上のように、エンジンに取り付けられて
いるインジェクタ等の燃料噴射手段は一般的に電源電圧
によって動作無効時間が変動するものであるが、従来、
この電源電圧の変動が大きい場合には、運転条件が定常
状態にあって、基本燃料演算手段が一定の噴射量を指令
しても、実際の燃料噴射手段の動作時間は異なっている
ため、このことが空燃比変動が生じる原因となっていた
が、上記第2の実施例によれば、ニューロの入力層への
入力として燃料噴射手段の電源電圧検出手段31の検出
値を与えることにより、燃料噴射手段の動作無効時間が
空燃比に与える影響度合を学習することが可能となり、
電源電圧変動時の空燃比推定の精度を向上させることが
でき、更に空燃比推定の精度を向上することができる。
As described above, the fuel injection means such as an injector attached to an engine generally has an inactive time that varies depending on the power supply voltage.
When the fluctuation of the power supply voltage is large, the operating condition is in a steady state, and the actual operation time of the fuel injection means is different even if the basic fuel calculation means commands a constant injection amount. However, according to the second embodiment, the detection value of the power supply voltage detection means 31 of the fuel injection means is given as an input to the input layer of the neuron to thereby increase the fuel. It is possible to learn the degree of influence of the ineffective time of the injection means on the air-fuel ratio,
The accuracy of the air-fuel ratio estimation when the power supply voltage fluctuates can be improved, and the accuracy of the air-fuel ratio estimation can be further improved.

【0032】図6は、本発明の第3実施例における空燃
比制御装置の構成を示すブロック構成図である。第1の
実施例と同一の構成については、同一符号を記して説明
を省略する。図6において、40はデータ格納手段であ
り、このデータ格納手段40は各センサ群の各検出値と
EGR量検出手段16の出力値を最新のデータに更新し
ながらk個分格納していくものである。41はタイミン
グ選定手段であり、このタイミング選定手段41はデー
タ格納手段40の格納値と燃料噴射量格納手段18の燃
料噴射量格納値のタイミングを選定するものである。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the air-fuel ratio control device according to the third embodiment of the present invention. About the same composition as a 1st example, the same numerals are given and explanation is omitted. In FIG. 6, reference numeral 40 denotes data storage means, which stores k values while updating each detection value of each sensor group and the output value of the EGR amount detection means 16 to the latest data. It is. Reference numeral 41 denotes a timing selecting means for selecting the timing of the stored value of the data storage means 40 and the timing of the fuel injection amount stored value of the fuel injection quantity storage means 18.

【0033】次に、上記第3の実施例の動作について説
明する。図7は本実施例の燃料噴射量補正制御を示すフ
ロー図である。この処理はエンジン回転ステップ毎(1
80度クランク角毎)に一巡して行うものとする。
Next, the operation of the third embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the fuel injection amount correction control of the present embodiment. This process is performed every engine rotation step (1
(Per 80 degree crank angle).

【0034】まず、STEP71で、各種センサの出力
値およびEGR量をk個分格納する。STEP22で、
各種センサの出力値を用いて、基本燃料噴射量をマップ
検索等により算出する。
First, at STEP 71, k output values and EGR amounts of various sensors are stored. In STEP22,
The basic fuel injection amount is calculated by a map search or the like using the output values of various sensors.

【0035】STEP22AにおいてNNの入力層に与
えるデータのタイミング選定を行うが、これはそれぞれ
k個分格納されている各センサ出力値、EGR量および
噴射量データの中から、回転数、吸入負圧などから運転
状態を判断して、パラメータ1種類につき、1個あるい
はそれ以上の個数のデータを選択することにより行う。
In STEP 22A, the timing of the data to be given to the input layer of the NN is selected. The rotation speed, the suction negative pressure and the suction negative pressure are respectively selected from the sensor output values, the EGR amount, and the injection amount data stored for k data. The operation is determined by judging the operation state from the above, and selecting one or more pieces of data for one type of parameter.

【0036】その後STEP23においてNNの入力層
への入力値となるように選定値の正規化を行い、STE
P24において空燃比を出力とするニューロ演算を行
う。
Thereafter, in STEP 23, the selected value is normalized so as to be an input value to the NN input layer, and the STE
At P24, a neuro operation is performed to output the air-fuel ratio.

【0037】次にSTEP25により空燃比が目標空燃
比となるように基本燃料噴射量を補正する補正量を算出
し、STEP26により基本燃料噴射量と燃料補正量と
を加算した値を最終燃料噴射量とし、STEP27でエ
ンジンに噴射する。STEP28で最終燃料噴射量を最
新のデータに更新してk個分格納する。
Next, in step 25, a correction amount for correcting the basic fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio is calculated, and in step 26, the value obtained by adding the basic fuel injection amount and the fuel correction amount is used as the final fuel injection amount. Then, the fuel is injected into the engine in STEP27. In STEP 28, the final fuel injection amount is updated to the latest data and stored for k units.

【0038】STEP29により、エンジンが停止して
いるかどうかの判断を行い、停止していなければSTE
P71に戻り空燃比制御を続けて行う。
In STEP 29, it is determined whether or not the engine is stopped.
Returning to P71, the air-fuel ratio control is continuously performed.

【0039】以上のように、基本燃料演算手段が演算す
る燃料噴射量は一般的にエンジン回転ステップ毎に各セ
ンサの検出値を用いて算出されるが、燃料噴射の影響が
空燃比センサ出力の挙動に現れるまでの時間、すなわち
空燃比センサの検出遅れ時間はエンジン回転ステップと
は無関係に機関回転数や負荷などの運転状態に応じて変
動するため、従来、NNへの入力層に与えるデータタイ
ミングを固定していると、燃料噴射量と空燃比の相関が
なくなって過渡時の空燃比推定の精度が悪化してしまう
という問題があったが、上記第3の実施例によれば、ニ
ューロの入力層への入力として与えるデータのタイミン
グをタイミング選定手段41で選定することにより、運
転状態が変動し、空燃比センサの検出遅れ時間が変動す
るような場合においても空燃比推定の精度の悪化を防止
することができ、過渡時においても空燃比推定の精度の
悪化を防止することができる。
As described above, the fuel injection amount calculated by the basic fuel calculating means is generally calculated using the detected value of each sensor at each engine rotation step. Since the time until appearance in the behavior, that is, the detection delay time of the air-fuel ratio sensor, fluctuates according to the operating state such as the engine speed and load regardless of the engine rotation step, the data timing conventionally given to the input layer to the NN Is fixed, there is a problem that the correlation between the fuel injection amount and the air-fuel ratio is lost, and the accuracy of the air-fuel ratio estimation at the time of transition deteriorates. However, according to the third embodiment, the neuron By selecting the timing of data to be given as input to the input layer by the timing selection means 41, when the operating state fluctuates and the detection delay time of the air-fuel ratio sensor fluctuates. Also it is possible to prevent deterioration of the accuracy of the air-fuel ratio estimation, it is possible to prevent deterioration of the accuracy of the air-fuel ratio estimated even during transients.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明は、上記実施例より明らかなよう
に、請求項1記載の発明によれば、NNへの入力層にリ
ニアソレノイドの実電流値検出手段の検出値を与えるこ
とにより、空気流量が変動するアイドリング領域での空
燃比推定の精度を向上させることができる。
According to the first aspect of the present invention, as is apparent from the above-mentioned embodiment, the detection value of the actual current value detection means of the linear solenoid is given to the input layer to the NN. The accuracy of the air-fuel ratio estimation in the idling region where the air flow varies can be improved.

【0041】また、請求項2記載の発明によれば、NN
への入力層に電源電圧検出手段の検出値を与えることに
より、電源電圧の変動が原因で、燃料噴射手段の動作無
効時間が変動するような場合の空燃比推定の精度を更に
向上させることができる。
According to the second aspect of the present invention, the NN
By providing the detection value of the power supply voltage detection means to the input layer to the input device, it is possible to further improve the accuracy of the air-fuel ratio estimation when the operation invalid time of the fuel injection means fluctuates due to the power supply voltage fluctuation. it can.

【0042】また、請求項3記載の発明によれば、タイ
ミング選定手段により、空燃比センサの検出遅れ時間の
変化を考慮に入れることが可能となり、過渡時の空燃比
推定の精度の悪化を防止することができる。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to take into account the change in the detection delay time of the air-fuel ratio sensor by the timing selecting means, thereby preventing deterioration in the accuracy of the air-fuel ratio estimation during a transient. can do.

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

【図1】本発明の第1の実施例における空燃比制御装置
のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of an air-fuel ratio control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の制御動作を示すフロー図FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of the embodiment.

【図3】同実施例のニューラルネットワークの入力項を
示すニューロ構成図
FIG. 3 is a neural configuration diagram showing input terms of the neural network of the embodiment.

【図4】本発明の第2の実施例における空燃比制御装置
のブロック図
FIG. 4 is a block diagram of an air-fuel ratio control device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】同実施例の制御動作を示すフロー図FIG. 5 is a flowchart showing a control operation of the embodiment.

【図6】本発明の第3の実施例における空燃比制御装置
のブロック図
FIG. 6 is a block diagram of an air-fuel ratio control device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】同実施例の制御動作を示すフロー図FIG. 7 is a flowchart showing a control operation of the embodiment.

【図8】従来の空燃比制御装置における吸気管内燃料付
着モデルを示す概念図
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a fuel adhesion model in an intake pipe in a conventional air-fuel ratio control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 回転数検出センサ 11 吸気圧センサ 12 スロットル開度センサ 13 水温センサ 14 吸気温センサ 15 空燃比センサ 16 EGR量検出手段 17 基本燃料演算手段 18 燃料噴射量格納手段 19 変換手段 20 指令電流値算出手段 21 リニアソレノイドバルブ 22 実電流値検出手段 30 電源 31 電源電圧検出手段 40 データ格納手段 41 タイミング選定手段 110 ニューロ演算手段 111 制御補正量算出手段 112 エンジン 113 燃料噴射手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotation speed detection sensor 11 Intake pressure sensor 12 Throttle opening sensor 13 Water temperature sensor 14 Intake temperature sensor 15 Air-fuel ratio sensor 16 EGR amount detection means 17 Basic fuel calculation means 18 Fuel injection amount storage means 19 Conversion means 20 Command current value calculation means DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Linear solenoid valve 22 Actual current value detection means 30 Power supply 31 Power supply voltage detection means 40 Data storage means 41 Timing selection means 110 Neuro calculation means 111 Control correction amount calculation means 112 Engine 113 Fuel injection means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−232729(JP,A) 特開 平6−212994(JP,A) 特開 昭59−138752(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00 395 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Ishida 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-8-232729 (JP, A) JP-A-6- 212994 (JP, A) JP-A-59-138752 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-45/00 395

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃エンジンの機関回転数を検出する回
転数検出センサと、吸気管内圧を検出する吸気圧センサ
と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ
と、冷却水温を検出する水温センサと、吸入空気温を検
出する吸気温センサと、前記各センサ検出値と、あらか
じめ設定されたデータ群より、基本燃料噴射量を演算す
る基本燃料演算手段により空燃比制御を行い、かつリニ
アソレノイドバルブへの指令電流値を演算する指令電流
値算出手段と、前記指令電流値に応じてリニアソレノイ
ドバルブを駆動し空気流量を変化させることによってア
イドリング制御を行う内燃エンジンにおいて、機関の排
気空燃比を検出する空燃比センサと、EGR量を検出す
るEGR量検出手段と、前記リニアソレノイドバルブの
実電流値を検出する実電流値検出手段と、実際に各気筒
に噴射された燃料噴射量を最新のデータに更新しながら
格納していく燃料噴射量格納手段と、前記各センサ群の
各検出値と前記EGR量と前記実電流値および前記燃料
噴射量格納手段の燃料噴射量格納値が、ニューラルネッ
トワーク(以下NNという)の入力項になるように変換
する変換手段と、前記変換手段により変換された各値を
入力項とし、内燃エンジンにおける一つの状態量である
空燃比の予測推定値を出力とするNNの演算をリアルタ
イムで行うニューロ演算手段と、前記空燃比予測推定値
を用いて空燃比が目標空燃比となるような燃料噴射補正
量を算出する制御補正量算出手段と、前記基本燃料演算
手段により算出された基本燃料噴射量と前記燃料噴射補
正量を加算した値をエンジンに噴射する燃料噴射手段と
を備えた空燃比制御装置。
1. An engine speed sensor for detecting an engine speed of an internal combustion engine, an intake pressure sensor for detecting an intake pipe internal pressure, a throttle opening sensor for detecting a throttle opening, and a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature. And an intake air temperature sensor for detecting an intake air temperature, air-fuel ratio control by basic fuel calculation means for calculating a basic fuel injection amount from each of the sensor detection values and a preset data group, and a linear solenoid valve. Command current value calculation means for calculating a command current value to the engine, and detecting an exhaust air-fuel ratio of the engine in an internal combustion engine that performs idling control by driving a linear solenoid valve according to the command current value and changing an air flow rate. Air-fuel ratio sensor, an EGR amount detecting means for detecting an EGR amount, and an actual sensor for detecting an actual current value of the linear solenoid valve. Current value detecting means, fuel injection amount storing means for storing the fuel injection amount actually injected into each cylinder while updating it to the latest data, each detected value of each sensor group, the EGR amount, and Conversion means for converting the actual current value and the fuel injection amount storage value of the fuel injection amount storage means into input terms of a neural network (hereinafter referred to as NN); and input values converted by the conversion means into input terms. And a neuro-calculating means for calculating in real time an NN that outputs a predicted estimated value of the air-fuel ratio as one state quantity in the internal combustion engine, and the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio using the predicted air-fuel ratio estimated value. Control correction amount calculation means for calculating such a fuel injection correction amount, and a value obtained by adding the basic fuel injection amount calculated by the basic fuel calculation means and the fuel injection correction amount to the engine. Air-fuel ratio control apparatus and a fuel injection means.
【請求項2】 内燃エンジンの機関回転数を検出する回
転数検出センサと、吸気管内圧を検出する吸気圧センサ
と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ
と、冷却水温を検出する水温センサと、吸入空気温を検
出する吸気温センサと、前記各センサ検出値と、あらか
じめ設定されたデータ群より、基本燃料噴射量を演算す
る基本燃料演算手段により空燃比制御を行う内燃エンジ
ンにおいて、機関の排気空燃比を検出する空燃比センサ
と、EGR量を検出するEGR量検出手段と、基本燃料
演算手段および燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段を駆
動する電源と、前記電源の電圧を検出する電源電圧検出
手段と、実際に各気筒に噴射された燃料噴射量を最新の
データに更新しながら格納していく燃料噴射量格納手段
と、前記各センサ群の各検出値と前記EGR量と前記電
源電圧および前記燃料噴射量格納手段の燃料噴射量格納
値が、NNの入力項になるように変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された各値を入力項とし、内燃
エンジンにおける一つの状態量である空燃比の予測推定
値を出力とするNNの演算をリアルタイムで行うニュー
ロ演算手段と、前記空燃比予測推定値を用いて空燃比が
目標空燃比となるような燃料噴射補正量を算出する制御
補正量算出手段と、前記基本燃料演算手段により算出さ
れた基本燃料噴射量と前記燃料噴射補正量を加算した値
をエンジンに噴射する燃料噴射手段とを備えた空燃比制
御装置。
2. An engine speed sensor for detecting an engine speed of an internal combustion engine, an intake pressure sensor for detecting an intake pipe internal pressure, a throttle opening sensor for detecting a throttle opening, and a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature. An intake air temperature sensor for detecting an intake air temperature; and an internal combustion engine that performs air-fuel ratio control by basic fuel calculation means for calculating a basic fuel injection amount based on each of the detected values of the sensors and a preset data group. An air-fuel ratio sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio of the fuel cell, an EGR amount detecting means for detecting an EGR amount, a basic fuel calculating means and a fuel injection means, a power supply for driving the fuel injection means, and a voltage of the power supply. Power supply voltage detection means, fuel injection quantity storage means for storing the fuel injection quantity actually injected into each cylinder while updating the data with the latest data, Conversion means for converting each detected value, the EGR amount, the power supply voltage, and the fuel injection amount storage value of the fuel injection amount storage means into an input term of NN;
A neuro-calculating means for performing in real time an NN calculation in which each value converted by the converting means is used as an input term and an estimated value of an air-fuel ratio, which is one state quantity in the internal combustion engine, is output; Control correction amount calculation means for calculating a fuel injection correction amount such that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio using the value, and the basic fuel injection amount calculated by the basic fuel calculation means and the fuel injection correction amount are added. An air-fuel ratio control device comprising: fuel injection means for injecting a value into an engine.
【請求項3】 内燃エンジンの機関回転数を検出する回
転数検出センサと、吸気管内圧を検出する吸気圧センサ
と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ
と、冷却水温を検出する水温センサと、吸入空気温を検
出する吸気温センサと、前記各センサ検出値と、あらか
じめ設定されたデータ群より、基本燃料噴射量を演算す
る基本燃料演算手段により空燃比制御を行う内燃エンジ
ンにおいて、機関の排気空燃比を検出する空燃比センサ
と、EGR量を検出するEGR量検出手段と、実際に各
気筒に噴射された燃料噴射量を最新のデータに更新しな
がらk個分(kは自然数)格納していく燃料噴射量格納
手段と、前記各センサ群の各検出値と前記EGR量を最
新のデータに更新しながらk個分格納していくデータ格
納手段と、前記データ格納手段の格納値と前記燃料噴射
量格納手段の燃料噴射量格納値のタイミングを選定する
タイミング選定手段と、前記タイミング選定手段の選定
値が、NNの入力項になるように変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された各値を入力項とし、内燃
エンジンにおける一つの状態量である空燃比の予測推定
値を出力とするNNの演算をリアルタイムで行うニュー
ロ演算手段と、前記空燃比予測推定値を用いて空燃比が
目標空燃比となるような燃料噴射補正量を算出する制御
補正量算出手段と、前記基本燃料演算手段により算出さ
れた基本燃料噴射量と前記燃料噴射補正量を加算した値
をエンジンに噴射する燃料噴射手段とを備えた空燃比制
御装置。
3. A rotation speed detection sensor for detecting an engine speed of an internal combustion engine, an intake pressure sensor for detecting an intake pipe internal pressure, a throttle opening sensor for detecting a throttle opening, and a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature. An intake air temperature sensor for detecting an intake air temperature; and an internal combustion engine that performs air-fuel ratio control by basic fuel calculation means for calculating a basic fuel injection amount based on each of the detected values of the sensors and a preset data group. Air-fuel ratio sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio of the engine, EGR amount detecting means for detecting the EGR amount, and k fuel injection amounts (k is a natural number) while updating the fuel injection amount actually injected into each cylinder to the latest data A fuel injection amount storing means for storing, a data storing means for storing k detection values while updating the detected values of the respective sensor groups and the EGR amount to the latest data, Timing selecting means for selecting the stored value of the storing means and the timing of the fuel injection amount stored value of the fuel injection amount storing means; and converting means for converting the selected value of the timing selecting means into an input term of NN. ,
A neuro-calculating means for performing in real time an NN calculation in which each value converted by the converting means is used as an input term and an estimated value of an air-fuel ratio, which is one state quantity in the internal combustion engine, is output; Control correction amount calculation means for calculating a fuel injection correction amount such that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio using the value, and the basic fuel injection amount calculated by the basic fuel calculation means and the fuel injection correction amount are added. An air-fuel ratio control device comprising: fuel injection means for injecting a value into an engine.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020116488B3 (en) * 2020-06-23 2021-03-25 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method for operating an internal combustion engine, control unit and internal combustion engine

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DE102020116488B3 (en) * 2020-06-23 2021-03-25 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method for operating an internal combustion engine, control unit and internal combustion engine
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